(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の電池モジュールを縦続接続してなる組み電池の各モジュール電圧をそれぞれ検出するモジュール電圧検出手段と、
前記組み電池の総電圧を一挙に検出する総電圧検出手段と、
検出された前記各モジュール電圧に基づいて電池モジュールの状態に関するモジュ−ル状態情報を出力するモジュール電圧処理手段と、
検出された前記総電圧に基づいて組み電池全体の状態に関する組み電池全体状態情報を出力する総電圧処理手段と、
検出された前記各モジュール電圧および総電圧に基づいて前記モジュール電圧および総電圧のどちらかの誤検出の有無を判定する誤検出判定手段と、
前記誤検出判定時に、前記両処理手段のうち前記誤検出が生じた方の電圧を処理する処理手段の出力を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする電気自動車用組み電池の電池管理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車用組み電池の電池管理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電気自動車用組み電池は、その配線損失の低減や充放電電流をスイッチングする素子の小型化の要請から、３００Ｖ以上といった高圧化が検討されている。
このような高圧組み電池では、組み電池を構成する各単電池の充放電状態のばらつきが問題となり、放電時に組み電池全体としては残存容量は十分に大きいと推定されても一部の単電池は過放電すなわち充電不足状態寸前になっていたり、逆に充電時に組み電池全体としてはまだ満充電ではないと推定されても一部の単電池は過充電すなわち満充電状態になっていたりする場合が生じる。
【０００３】
このため、特開平５−６４３７７号公報及び特開平８ー１４０２０４号公報は、縦続接続された多数の単電池により構成される電池モジュール群に組み電池を分割し、各電池モジュール単位で充放電電圧をモニタして電池管理することを提案している。
この電池管理方式によれば、組み電池をそれより小さい電池ブロックである各電池モジュール単位で充放電制御することができるので、上記した一部の単電池の過充電や過放電や故障といった不具合を良好に抑止することができる。
【０００４】
一方、組み電池全体の残存容量の算出などの電池管理においては、組み電池の総電圧を用いて行われる。これは、各モジュール電圧を合算して得た合計モジュール電圧が、各モジュール電圧検出、算出、加算などに関する各種ノイズやオフセット誤差の累積の存在のために、組み電池の両端子間から一挙に求めたその総電圧よりも不正確となるためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の電気自動車用組み電池の電池管理では、ある種の電池管理用処理は各モジュール電圧を用いて行い、またある種の電池管理用処理は組み電池の総電圧を用いて互いに独立に行っている。
しかしながら、モジュール電圧を用いる電池管理用処理（以下、モジュール電圧処理ともいう）、又は、総電圧を用いる電池管理用処理（総電圧処理ともいう）のどちらかで異常を検出すると、異常の程度によっては最終的には電気自動車の走行禁止処置（放電禁止）や充電禁止処置を含む各段階の対応処置を実施して安全性の確保を図るが、このような場合、以下の不具合が生じることがわかった。
【０００６】
すなわち、検出した各モジュール電圧の一部や総電圧に異常が生じた場合、それは組み電池に異常が生じた場合もあるが、それ以外のこれら電圧をアナログ検出し、デジタル変換し、信号処理部に取り込むモジュール電圧処理回路や総電圧処理回路といった電池電圧処理回路の作動不良は、組み電池とこれら回路とを接続する配線、又は、これら回路よりの信号を出力する配線の異常であることも多くある。
【０００７】
このような場合、組み電池自体は十分に走行できる能力を有しているにもかかわらず、これら電池電圧処理回路から電池管理用処理の結果としての出力信号を受け取る電気自動車の走行制御などの全体制御を行う電子制御装置（ＥＣＵ）は、電池全体または電池の一部の重大な不良と誤判断して、走行を禁止してしまう。
【０００８】
特に、上述した組み電池の高圧化は、電池電圧検出回路の構成の大幅な複雑化を必要とし、それに応じてこの電池電圧検出回路の故障確率も増大することが予測される。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、組み電池の総電圧およびモジュール電圧を処理する電気自動車用組み電池の電池管理装置において、回路構成の複雑化を回避しつつ、電池電圧検出不良に伴う電気自動車の機能低下を抑止できる電気自動車用組み電池の電池管理装置を提供することをその解決すべき課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した本発明の電気自動車用組み電池の電池管理装置によれば、電気自動車用組み電池の各モジュール電圧と総電圧とが検出され、各モジュール電圧に基づいて電池モジュールの状態に関するモジュ−ル状態情報が出力され、総電圧に基づいて組み電池全体の状態に関する組み電池全体状態情報が出力される。
【００１０】
本構成では特に、これら各検出電圧の少なくとも一部の誤検出の有無を判定し、誤検出が生じた場合にそれが生じた方の上記状態情報を補正して正常化させる。
このようにすれば、組み電池の総電圧の他に各モジュール電圧を検出して処理することにより、きめ細かい電池管理ができるとともに更に、これら電圧検出回路が部分的に故障した場合でも、安全性の低下を回避しつつそれによる機能低下を最小限に抑えることができ、電気自動車用の使い勝手を向上することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な態様を以下の実施例により詳細に説明する。ただし、本発明は下記の実施例の構成に限定されるものではなく、置換可能な公知回路を用いて構成できることは当然である。
【００１２】
【実施例１】
本発明の電気自動車用組み電池の電池管理装置の一実施例を図１を参照して説明する。
１は電気自動車の走行モ−タ給電用の主バッテリをなす組電池であり、互いに直列接続された１０１〜１２０の各電池モジュールに分割されている。
【００１３】
２０１は各電池モジュール１０１〜１２０の電圧すなわち合計２０個のモジュール電圧を検出するモジュール電圧検出回路であって、モジュール電圧検出回路２０１は、各モジュール電圧を互いに独立に検出する合計２０チャンネルの電圧検出ユニットを内蔵しており、各電圧検出ユニットは、それぞれ入力する一対の電位間の電位差を検出する差動増幅器（図示せず）と、検出した電位差をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路（図示せず）とを有しており、これら各Ａ／Ｄ変換回路の出力信号はモジュール電圧検出回路２０１の出力段にて時間順次に一本化されて出力される。
【００１４】
２０２は組電池１の総電圧を検出する総電圧検出回路であり、上記した電圧検出ユニットを一個有している。
５は入力されるこれらモジュール電圧や総電圧、更には電気自動車の各種センサから入力される各種情報に基づいて、組み電池１の充放電を含む各種動作を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）である。
【００１５】
３０１、３０２はモジュール電圧検出回路２０１および総電圧検出回路２０２に電源電圧を個別に給電するための入出力絶縁タイプのＤＣ／ＤＣコンバータであり、これらＤＣ／ＤＣコンバータ３０１、３０２は図示しない低圧の補機バッテリから給電されている。
４０１は、モジュール電圧検出回路２０１でそれぞれ検出された合計２０個の各モジュール電圧を時間順次に伝送するためのシリアル信号線に設けられたフォトカプラ、４０２は、総電圧検出回路２０２で検出された総電圧を伝送するためのシリアル信号線に設けられたフォトカプラである。
【００１６】
この実施例で重要なことは、モジュール電圧検出回路２０１と総電圧検出回路２０２とはその電源給電から入出力を含めて互いに完全に分離されており、一方の回路故障が他方のそれに波及しないことである。
次に、上記した電子制御装置（ＥＣＵ）による電池管理ルーチンの要部を図２に示すフロ−チャ−トを参照して説明する。
【００１７】
まず、モジュール電圧検出回路２０１から合計２０個の各モジュール電圧を読み込み（Ｓ１００）、次に総電圧検出回路２０２から総電圧を読み込む（Ｓ１０２）。
次に、読み込んだ各モジュール電圧および総電圧がそれぞれ許容範囲内にあるかどうかを調べ（Ｓ１０４）、各モジュール電圧の一つだけが異常であって他のモジュール電圧および総電圧が正常である場合には、この異常なモジュール電圧を補正モジュール電圧に置換し（Ｓ１０６）、モジュール電圧異常警告信号を出力して（Ｓ１０８）、Ｓ１１０へ進み、Ｓ１０４にてそれ以外の場合には直接にＳ１１０へジャンプする。
【００１８】
Ｓ１１０では、読み込んだ各モジュール電圧および総電圧がそれぞれ許容範囲内にあるかどうかを調べ、総電圧だけが異常であってすべてのモジュール電圧が正常である場合には、この異常な総電圧を補正総電圧に置換し（Ｓ１１２）、総電圧異常警告信号を出力して（Ｓ１１４）、Ｓ１１６へ進み、Ｓ１１０にてそれ以外の場合には直接にＳ１１６へジャンプする。
【００１９】
Ｓ１１６では、読み込んだ各モジュール電圧の少なくとも一つと総電圧との両方が異常かどうかを調べ、両方異常であれば、電池異常を報知するとともに、走行動作（放電動作）および充電動作を禁止して（Ｓ１１８）、ルーチンを停止し、Ｓ１１６にて読み込んだ各モジュール電圧の少なくとも一つと総電圧との両方が異常でなければ、次の電池管理動作または充放電制御動作（Ｓ１２０）に進む。
【００２０】
Ｓ１０４では、読み込んだモジュール電圧の検出値が満充電時のモジュール電圧値より所定電圧値以上高い場合、または、残存容量が０の場合におけるモジュール電圧値より所定電圧値以上低い場合に、モジュール電圧異常と判定するが、読み込んだ総電圧に基づいて前記所定電圧値を加減することも可能である。
Ｓ１１０では、読み込んだ総電圧の検出値が満充電時の総電圧値より所定電圧値以上高い場合、または、残存容量が０の場合における総電圧値より所定電圧値以上低い場合に、総電圧異常と判定するが、読み込んだモジュール電圧の合計に基づいて前記所定電圧値を加減することも可能である。
【００２１】
Ｓ１０６では、誤検出されたモジュール電圧が補償されるが、この補償は、総電圧の１／２０の値に置換したり、誤検出されたモジュール電圧以外の残りのモジュール電圧の合計を総電圧から差し引くなどの方法を採用することができる。更には、モジュール電圧全部ＯＫという意味の判定信号を出力するだけでもよい。
【００２２】
Ｓ１１２では、誤検出された総電圧が補償されるが、この補償は、読み込まれたモジュール電圧の合計で置換することにより行われるが、更には、総電圧ＯＫという意味の判定信号を出力するだけでもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気自動車用組み電池の電池管理装置のブロック回路図である。
【図２】図１のＥＣＵの検出電圧チェック動作を示すフロ−チャ−トである。
【符号の説明】
２０１はモジュール電圧検出回路（モジュール電圧検出手段）、２０２は総電圧検出回路（総電圧検出手段）、５はＥＣＵ（モジュール電圧処理手段、総電圧処理手段、誤検出判定手段、補正手段）、Ｓ１２０はモジュール電圧処理手段および総電圧処理手段、Ｓ１０４、Ｓ１１０は誤検出判定手段、Ｓ１０６、Ｓ１１２は補正手段。
【図１】
0003803992.tif 000002
【図２】
0003803992.tif 000003