TOP特許意匠商標
特許ウォッチ DM通知 Twitter
公開番号2020005466
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200109
出願番号2018125098
出願日20180629
発明の名称電池制御装置、電池制御システム、および電池制御方法
出願人株式会社デンソーテン
代理人特許業務法人酒井国際特許事務所
主分類H02J 7/00 20060101AFI20191206BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】簡易な構成で負荷の事前充電と、負荷の放電とを行うことができる電池制御装置、電池制御システム、および電池制御方法を提供すること。
【解決手段】実施形態の一態様に係る電池制御装置は、経路選択部と、制御部とを備える。経路選択部は、電池から負荷へ電流を供給する主供給経路よりも少ない電流を負荷へ供給する事前充電経路を接続する状態と、負荷に充電された電荷を放電する放電経路を接続する状態と、事前充電経路および放電経路を切断する状態とを切り替える。制御部は、経路選択部の状態を切替える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
電池から負荷へ電流を供給する主供給経路よりも少ない電流を前記負荷へ供給する事前充電経路を接続する状態と、前記負荷に充電された電荷を放電する放電経路を接続する状態と、前記事前充電経路および前記放電経路を切断する状態とを切り替える経路選択部と、
前記経路選択部の状態を切替える制御部と
を備えることを特徴とする電池制御装置。
続きを表示(約 1,200 文字)【請求項2】
前記制御部は、
前記主供給経路による前記負荷への電流供給が開始される前に、前記事前充電経路を接続する状態に前記経路選択部を切替える
ことを特徴とする請求項1に記載の電池制御装置。
【請求項3】
前記制御部は、
前記主供給経路による前記負荷への電流供給が終了された後に、前記放電経路を接続する状態に前記経路選択部を切替える
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池制御装置。
【請求項4】
前記経路選択部は、
少なくとも1つの共通端子と3つの接点を有するリレーであり、前記事前充電経路を介して前記電池の正極に接続される第1接点と、前記放電経路を介して前記電池の負極に接続される第2接点と、接続先がない第3接点と、前記負荷に接続される共通端子と
を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の電池制御装置。
【請求項5】
前記経路選択部は、
少なくとも1つの共通端子と2つの接点を有し、かつ接点はノーマリーオープン型のリレーであり、前記事前充電経路を介して前記電池の正極に接続される第1接点と、前記放電経路を介して前記電池の負極に接続される第2接点と、前記負荷に接続される共通端子と
を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の電池制御装置。
【請求項6】
前記共通端子と前記負荷との間に接続され、前記事前充電経路用および前記放電経路用として兼用される電流制限抵抗
を備えることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の電池制御装置。
【請求項7】
電池から負荷へ電流を供給する主供給経路よりも少ない電流を前記負荷へ供給する事前充電経路を接続する状態と、前記負荷に充電された電荷を放電する放電経路を接続する状態と、前記事前充電経路および前記放電経路を切断する状態とを切り替える経路選択部と、
前記経路選択部の状態を切替える制御部と
を備える電池制御装置と、
前記電池の正極と前記負荷とを接離可能に接続する正極側スイッチと、
前記電池の負極と前記負荷との接離可能に接続する負極側スイッチと
を備えることを特徴とする電池制御システム。
【請求項8】
電池制御装置の制御部が経路選択部を制御して、電池から負荷へ電流を供給する主供給経路よりも少ない電流を前記負荷へ供給する事前充電経路を接続状態にする工程と、
電池制御装置の制御部が前記経路選択部を制御して、前記負荷に充電された電荷を放電する放電経路を接続状態にする工程と、
電池制御装置の制御部が前記経路選択部を制御して、前記事前充電経路および前記放電経路を切断状態にする工程と
を含むことを特徴とする電池制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
開示の実施形態は、電池制御装置、電池制御システム、および電池制御方法に関する。
続きを表示(約 7,400 文字)【背景技術】
【0002】
従来、電池と負荷とを接続する正極側リレーと、負極側リレーと、起動時に電池から負荷への突入電流の流入を防止するプリチャージリレーと、終了時に負荷から電荷を放電させるディスチャージリレーとを備える電源装置がある(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2003−092807号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来の電源装置は、負荷への電力供給と、負荷の事前充電と、負荷の放電とを行うために、正極側リレー、負極側リレー、プリチャージリレー、およびディスチャージリレーという4つのリレーが必要であり、部品点数が多く制御も煩雑である。
【0005】
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で負荷の事前充電と、負荷の放電とを行うことができる電池制御装置、電池制御システム、および電池制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
実施形態の一態様に係る電池制御装置は、経路選択部と、制御部とを備える。経路選択部は、電池から負荷へ電流を供給する主供給経路よりも少ない電流を前記負荷へ供給する事前充電経路を接続する状態と、前記負荷に充電された電荷を放電する放電経路を接続する状態と、前記事前充電経路および前記放電経路を切断する状態とを切り替える。制御部は、前記経路選択部の状態を切替える。
【発明の効果】
【0007】
実施形態の一態様に係る電池制御装置、電池制御システム、および電池制御方法は、簡易な構成で負荷の事前充電と、負荷の放電とを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1は、実施形態に係る電池制御システムの構成の一例を示す説明図である。
図2は、実施形態に係る電池制御装置の制御部の動作と負荷電圧の変化との関係を示すタイミングチャートである。
図3は、実施形態に係る電池制御システムが行う溶着診断動作の説明図である。
図4は、実施形態に係る電池制御システムが行う溶着診断動作の説明図である。
図5は、実施形態に係る電池制御システムが行う溶着診断動作の説明図である。
図6は、実施形態の変形例に係る電池制御システムの構成の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付図面を参照して、電池制御装置、電池制御システム、および電池制御方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。図1は、実施形態に係る電池制御システム1の構成の一例を示す説明図である。
【0010】
図1に示すように、電池制御システム1は、電池100と負荷101との間に接続される。電池100は、例えば、リチウムイオンバッテリ等の充放電可能な二次電池である。負荷101は、例えば、インバータであり、内部に平滑コンデンサ111を備える。なお、ここでは、図示を省略しているが負荷101は、例えば、車両を走行させるモータに接続される。
【0011】
電池制御システム1は、例えば、モータが電動機として機能する場合に、電池100と負荷101とを接続して電池100を放電させ、電池100から負荷101を介してモータへ電力を供給する。
【0012】
また、電池制御システム1は、例えば、モータが発電機として機能する場合に、電池100と負荷101とを接続してモータから負荷101を介して電池100へ電力を供給して電池100を充電する。
【0013】
かかる電池制御システム1では、例えば、起動時に電池100から直接負荷101へ電流を流すと、負荷101へ突入電流が流れ込み平滑コンデンサ111を破損させるおそれがある。
【0014】
このため、電池制御システム1は、電池100から直接負荷101へ電流を流す前に、電池100から負荷101へ直接電流を供給する場合よりも少ない電流を負荷101へ供給して平滑コンデンサ111を事前充電(以下、「プリチャージ」と記載する)する。
【0015】
これにより、電池制御システム1は、負荷101への突入電流の流れ込みを防止する。その後、電池制御システム1は、電池100から直接負荷101へ電流を流す。負荷101の平滑コンデンサ111をプリチャージすることによって、平滑コンデンサ111への突入電流の流入を防止する。
【0016】
以下では、平滑コンデンサ111をプリチャージする場合に電流が流れる経路をプリチャージ経路と称し、電池100から直接負荷101へ電流を流す場合に電流が流れる経路を主供給経路と称する。
【0017】
また、電池制御システム1は、例えば、終了時に平滑コンデンサ111に残存する充電された電荷を放電(以下、「ディスチャージ」と記載する)する。これにより、電池制御システム1は、平滑コンデンサ111に残った不要な電荷をディスチャージすることができる。以下では、平滑コンデンサ111をディスチャージする場合に電流が流れる経路をディスチャージ経路と称する。
【0018】
電池制御システム1は、複数の電池監視(CM:Cell Management)部2と、電池制御装置3と、電圧センサ4と、正極側リレー(以下、「Pリレー51」と記載する)と、負極側リレー(以下、「Nリレー52」と記載する)とを備える。さらに、電池制御システム1は、プリチャージ抵抗61と、ディスチャージ抵抗62とを備える。
【0019】
複数のCM部2は、電池100が備える複数の直列に接続された電池セル毎に設けられ、対応する各電池セルの充電状態を検出して検出結果を電池制御装置3へ出力する。電圧センサ4は、電池制御システム1から負荷101へ供給される電圧(以下、「負荷電圧」と記載する)を検出して検出結果を電池制御装置3へ出力する。
【0020】
Pリレー51は、電池100の正極と負荷101とを切離可能に接続する。Nリレー52は、電池100の負極と負荷101とを切離可能に接続する。Pリレー51およびNリレー52は、電池制御装置3によってONとOFFとが切替えられる。
【0021】
プリチャージ抵抗61は、例えば、起動時に電池100の電圧を所定電圧まで低下させて負荷101へ供給するための抵抗である。電池制御システム1は、例えば、起動時にプリチャージ抵抗61を介して電池100から負荷101へ電流を供給することによって、平滑コンデンサ111への突入電流の流入を防止する。
【0022】
ディスチャージ抵抗62は、例えば、終了時に平滑コンデンサ111の電圧を所定電圧まで低下させて平滑コンデンサ111に充電された電荷を放電させるための抵抗である。電池制御システム1は、例えば、終了時にディスチャージ抵抗62を介して平滑コンデンサ111からグランドへ電荷を放電することによって、グランド配線の溶断を防止する。
【0023】
電池制御装置3は、経路選択部と、制御部8とを備える。経路選択部は、例えば、PD(Precharge Discharge)リレー7で構成され、PDリレー7は、1つの極、すなわち1つの共通端子と、共通端子との接続を切り替え可能な3つの接点を有する、1極3接点のリレーである。すなわちPDリレー7は、3つの任意の経路の中から1つを選択して回路を形成することができる。
【0024】
以降、PDリレー7は電磁開閉式のリレーとして説明するが、半導体スイッチなどで構成してもよい。PDリレー7は、プリチャージ抵抗61を介して電池100の正極に接続される第1接点71と、ディスチャージ抵抗62を介して電池100の負極と接続される第2接点72とを備える。さらに、PDリレー7は、接続先がない第3接点73と、負荷101に接続される共通端子74を備える。
【0025】
PDリレー7は、第1接点71と共通端子74とを接続することでプリチャージ経路を接続する状態になる。また、PDリレー7は、第2接点72と共通端子74とを接続することでディスチャージ経路を接続する状態になる。
【0026】
また、PDリレー7は、第3接点73と共通端子74とを接続することで、プリチャージ経路およびディスチャージ経路を切断する状態になる。かかるPDリレー7は、制御部8によって上記した3つの状態が切替えられる。
【0027】
このように、PDリレー7は、平滑コンデンサ111をプリチャージするプリチャージリレーとして機能すると共に、平滑コンデンサ111をディスチャージするディスチャージリレーとしても機能する。
【0028】
このため、電池制御装置3は、制御部8によって、PDリレー7という1つの回路素子の状態を制御するという簡易な構成で負荷101のプリチャージとディスチャージとを行うことができる。
【0029】
また、電池制御装置3によれば、例えば、負荷101をディスチャージするために負荷101(インバータ)を動作させて平滑コンデンサ111に残存する電荷を消費させる必要がない。つまり、電池制御システム1は、システムの内容動作で負荷101のプリチャージおよびディスチャージを完結させることができる。
【0030】
制御部8は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。なお、制御部8は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアで構成されてもよい。制御部8は、CPUがROMに記憶されたプログラムを、RAMを作業領域として使用して実行することによって、Pリレー51、Nリレー52、およびPDリレー7の状態を切替える。
【0031】
また、制御部8は、Pリレー51、Nリレー52、およびPDリレー7を所定の状態に切替えた場合に電圧センサ4から入力される負荷電圧に基づいて、Pリレー51、Nリレー52、およびPDリレー7の溶着診断を行う。制御部8が溶着診断を行う場合の電池制御システム1の動作の一例については、図2〜図5を参照して後述する。
【0032】
また、制御部8は、複数のCM部2から入力される充電状態の検出結果に基づき、電池100が過充電または過放電にならないように、Pリレー51およびNリレー52のON/OFF制御を行う。
【0033】
次に、図2〜図5を参照し、制御部8の動作および電池制御システム1が行う溶着診断動作の一例について説明する。図2は、実施形態に係る電池制御装置3の制御部8の動作と負荷電圧の変化との関係を示すタイミングチャートである。
【0034】
図3〜図5は、実施形態に係る電池制御システム1が行う溶着診断動作の説明図である。なお、図3〜図5では、Pリレー51、Nリレー52、およびPDリレー7の状態を明瞭にするため、CM部2、制御部8、および電圧センサ4の図示を省略し、Pリレー51およびNリレー52をスイッチの回路記号によって示している。また、図3〜図5に示すVは、負荷電圧である。
【0035】
図2に示すように、時刻t1〜時刻t5までの期間に起動シーケンスを行い、時刻t5〜時刻t6までの期間に通常シーケンスを行い、時刻t6〜時刻t11までの期間に終了シーケンスを行う。なお、通常シーケンスとは、車両の走行状態に応じて制御部8が電池100の充放電を行うようにPリレー51およびNリレー52をON/OFF制御するシーケンスである。
【0036】
電池制御システム1は、起動シーケンスが開始される時刻t1以前では、Pリレー51、Nリレー52、およびPDリレー7が全てOFFとなっている。その後、図2に示すように、制御部8は、例えば、時刻t1で車両のイグニッションスイッチがONにされると、まず、Nリレー52をONにして負荷電圧Vを参照する。
【0037】
このとき、図3(a)に示すように、Pリレー51およびPDリレー7がOFFであるため、正常であれば負荷電圧VはLowになることが想定される。このため、制御部8は、図2に点線で示すように、時刻t1の後に負荷電圧Vが上昇する、すなわち想定外の経路形成によって負荷に電流が供給されている場合には、Pリレー51がON固着している、または、PDリレー7の第1接点71と共通端子74とがON固着していると診断する。
【0038】
制御部8は、ON固着がないと診断した場合、図2に示すように、時刻t2でPDリレー7の第1接点71と共通端子74とを接続し、プリチャージON(PreON)の状態にして負荷電圧Vを参照する。これにより、電池制御システム1は、プリチャージ中となり、負荷101の平滑コンデンサ111へ突入電流が流れ込むことを防止することができる。
【0039】
このとき、図3(b)に示すように、電池100から、プリチャージ抵抗61、PDリレー7の第1接点71、共通端子74、負荷101、Nリレー52を経由して電池100へ電流が流れる。これにより、プリチャージ経路が接続されるので、負荷電圧VはLowから上昇することが想定される。
【0040】
このため、制御部8は、図2に点線で示すように、時刻t2の後に負荷電圧Vが上昇しない、すなわち想定する経路が形成されず、負荷に電流が供給されていない場合には、Nリレー52がOFF固着している、または、PDリレー7がOFF固着していると診断する。
【0041】
制御部8は、OFF固着がないと診断した場合、図2に示すように、時刻t3でPリレー51をONにし、時刻t4でPDリレー7の第3接点73と共通端子74とを接続してPDリレー7をOFFにし、負荷電圧Vを参照する。
【0042】
このとき、図3(c)に示すように、電池100から、Pリレー51、負荷101、Nリレー52を経由して電池100へ電流が流れる主供給経路が接続されるので、負荷電圧VはHighになることが想定される。
【0043】
このため、制御部8は、図2に点線で示すように、時刻t4の後に負荷電圧VがHighから低下する、すなわち想定する経路が形成されず、負荷に電流が供給され続けない場合には、Pリレー51がOFF固着していると診断する。制御部8は、OFF固着がないと診断した場合、図2に示すように、時刻t5〜時刻t6までの期間に通常シーケンスを行う。
【0044】
そして、制御部8時刻t6でPリレー51をOFFにして負荷電圧Vを参照する。このとき、図4(a)に示すように、Pリレー51およびPDリレー7がOFFであり、平滑コンデンサ111が充電された状態を維持しているので、負荷電圧VはHighになることが想定される。
【0045】
このため、制御部8は、図2に点線で示すように、時刻t6の後に負荷電圧VがHighから低下する、すなわち想定外の経路形成によって、負荷から電流が放電している場合には、PDリレー7の第2接点72と共通端子74とがON固着していると診断する。
【0046】
制御部8は、ON固着がないと診断した場合、図2に示すように、時刻t7でPDリレー7bの第2接点72と共通端子74とを接続し、ディスチャージON(DisON)の状態にして負荷電圧Vを参照する。これにより、電池制御システム1は、ディスチャージ中となり、負荷101の平滑コンデンサ111に残存する不要な電荷をディスチャージすることができる。
【0047】
このとき、図4(b)に示すように、負荷101から、PDリレー7の共通端子74、第2接点72、ディスチャージ抵抗62、Nリレー52を経由して電池100へ電流が流れる。これにより、ディスチャージ経路が接続されるので、負荷電圧VはHighから低下することが想定される。
【0048】
このため、制御部8は、図2に点線で示すように、時刻t7の後に負荷電圧Vが低下しない、すなわち想定する経路が形成されず、負荷から電流が放電されない場合には、PDリレー7の第3接点73と共通端子74とがON固着、つまり、PDリレー7がOFF固着していると診断する。
【0049】
制御部8は、OFF固着がないと診断した場合、図2に示すように、時刻t8でPDリレー7をOFFにする。これにより、図4(c)に示すように、ディスチャージ経路が切断される。
【0050】
その後、制御部8は、図2に示すように、時刻t9でNリレー52をOFFにする。これにより、図5(a)に示すように、Pリレー51、Nリレー52、およびPDリレー7の全てがOFFとなる。
(【0051】以降は省略されています)

この特許をJ-PlatPatで参照する

関連特許

株式会社デンソーテン
入力装置
株式会社デンソーテン
電子機器
株式会社デンソーテン
レーダ装置
株式会社デンソーテン
レーダ装置
株式会社デンソーテン
スピーカ装置
株式会社デンソーテン
ゲートドライバ
株式会社デンソーテン
過電流保護回路
株式会社デンソーテン
駐車区画認識装置
株式会社デンソーテン
平面アンテナ装置
株式会社デンソーテン
車載機器の取付構造
株式会社デンソーテン
車載機器の取付装置
株式会社デンソーテン
内燃機関の制御装置
株式会社デンソーテン
車載機器の取付装置
株式会社デンソーテン
静電方式の入力装置
株式会社デンソーテン
推定装置および推定方法
株式会社デンソーテン
配車装置および配車方法
株式会社デンソーテン
車載装置および制御方法
株式会社デンソーテン
制御装置および制御方法
株式会社デンソーテン
推定装置および推定方法
株式会社デンソーテン
決定装置および決定方法
株式会社デンソーテン
塗布装置および塗布方法
株式会社デンソーテン
車載部品の取り付け構造
株式会社デンソーテン
制御装置および制御方法
株式会社デンソーテン
整合回路基板及びレーダ装置
株式会社デンソーテン
レーダ装置及び物標検出方法
株式会社デンソーテン
レーダ装置及び信号処理方法
株式会社デンソーテン
車載装置、及び、サーバ装置
株式会社デンソーテン
レーダ装置および物標検出方法
株式会社デンソーテン
給電制御装置および給電制御方法
株式会社デンソーテン
物標検出装置および物標検出方法
株式会社デンソーテン
異常検出装置および異常検出方法
株式会社デンソーテン
車両データの時刻同期装置及び方法
株式会社デンソーテン
制御装置および制御装置の制御方法
株式会社デンソーテン
車載映像記録装置及びその制御方法
株式会社デンソーテン
電子装置および電子装置の製造方法
株式会社デンソーテン
車両の動作を制御する方法及び装置
続きを見る