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WO2014068917A1 - 車両用電源装置 - Google Patents

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WO2014068917A1
WO2014068917A1 PCT/JP2013/006294 JP2013006294W WO2014068917A1 WO 2014068917 A1 WO2014068917 A1 WO 2014068917A1 JP 2013006294 W JP2013006294 W JP 2013006294W WO 2014068917 A1 WO2014068917 A1 WO 2014068917A1
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WO
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storage battery
voltage
power
connection point
storage unit
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2013/006294
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English (en)
French (fr)
Inventor
坂田　英樹
大隅　信幸
中島　薫
昭伸 常定
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to US14/435,440 priority Critical patent/US20150298556A1/en
Priority to JP2014544261A priority patent/JP6215220B2/ja
Publication of WO2014068917A1 publication Critical patent/WO2014068917A1/ja
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle power supply device to be mounted on a vehicle.
  • lead-acid batteries Electric power is supplied from the lead storage battery to the starter motor and various electrical components.
  • lead acid batteries are inexpensive, they have a characteristic that their cycle life is short compared to nickel metal hydride batteries and lithium ion batteries. In vehicles having an idling stop function, the number of times of charging / discharging increases, so the life of the lead-acid battery is particularly short.
  • storage battery failure determination is performed by monitoring the voltage across both ends. As described above, when a lead storage battery and a nickel hydride storage battery or a lithium ion storage battery are connected in parallel, one voltage fluctuation affects the other terminal voltage. Therefore, the case where the state of a storage battery cannot be detected correctly may occur.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a technique for accurately detecting the state of storage batteries connected in parallel.
  • a vehicle power supply device includes a first power storage unit connected in parallel, storing electric power generated by a generator in a vehicle and supplying power to a load in the vehicle, and A second power storage unit; and a control unit that manages at least the second power storage unit.
  • the second power storage unit includes a plurality of storage battery cells connected in series.
  • the control unit detects an abnormality of the second power storage unit by monitoring a voltage division ratio of the plurality of storage battery cells.
  • the in-vehicle power supply device is mounted on a vehicle having an idling stop function and a deceleration energy regeneration function.
  • the idling stop function is a function that automatically stops the engine when the vehicle stops and restarts the engine automatically when starting.
  • the deceleration energy regeneration function is a function that generates power intensively at the time of deceleration when the engine is rotating due to inertia regardless of fuel. That is, during normal driving, the operation of the alternator is suppressed as much as possible to reduce the engine load. Both functions have the effect of improving fuel consumption.
  • the number of engine starts increases in vehicles equipped with an idling stop function.
  • the engine is usually started by a starter motor driven by battery voltage. Therefore, as the number of engine starts increases, the power consumption of the battery increases and the number of discharges increases.
  • a vehicle equipped with a deceleration energy regeneration function is intensively activated during deceleration, a battery capable of efficient charging with a large capacity is required.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an in-vehicle power supply device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • an alternator 200 In a vehicle on which the in-vehicle power supply device 100 is mounted, an alternator 200, a starter 300, an electrical component 400, and an ECU (Electronic Control Unit) 500 are mounted as members related to the in-vehicle power supply device 100.
  • an alternator 200 In a vehicle on which the in-vehicle power supply device 100 is mounted, an alternator 200, a starter 300, an electrical component 400, and an ECU (Electronic Control Unit) 500 are mounted as members related to the in-vehicle power supply device 100.
  • an alternator 200 In a vehicle on which the in-vehicle power supply device 100 is mounted, an alternator 200, a starter 300, an electrical component 400, and an ECU (Electronic Control Unit) 500 are mounted as members related to the in-vehicle power supply device 100.
  • an alternator 200 In a vehicle on which
  • the alternator 200 generates power by the rotational energy of the crankshaft of the engine (not shown). In the present embodiment, power is generated mainly during deceleration. The alternator 200 supplies the generated power to the in-vehicle power supply device 100.
  • the starter 300 is an engine starting motor.
  • the starter 300 is rotated by the electric power supplied from the in-vehicle power supply device 100 and starts the engine.
  • an ignition switch (not shown) is turned on by the driver's operation, power is supplied from the in-vehicle power supply device 100 to the starter 300, and the starter 300 is started.
  • the electrical component 400 is a generic name indicating various electric loads mounted in a vehicle such as a headlight, a power steering, an oil pump, a car navigation system, and an audio.
  • a vehicle such as a headlight, a power steering, an oil pump, a car navigation system, and an audio.
  • the alternator 200, the starter 300, and the ECU 500 are drawn separately from the electrical component 400.
  • the electrical component 400 is driven by electric power supplied from the in-vehicle power supply device 100.
  • ECU 500 is connected to various auxiliary devices, sensors, and switches mounted in the vehicle, and electronically controls the engine and various auxiliary devices.
  • ECU 500 stops the engine when it detects stop of the vehicle or deceleration to a set speed or less based on a signal input from a brake, a vehicle speed sensor or the like. Further, ECU 500 restarts the engine when it detects that the brake is released. At that time, control is performed so that electric power is supplied from the in-vehicle power supply device 100 to the starter 300, and the starter 300 is operated.
  • the ECU 500 When executing the deceleration energy regeneration function, the ECU 500 basically stops the alternator 200 during normal driving. ECU 500 activates alternator 200 when it detects deceleration of the vehicle based on signals input from a brake, a vehicle speed sensor or the like. When the capacity of the battery in in-vehicle power supply device 100 is lower than the set lower limit capacity, ECU 500 operates alternator 200 even during normal travel.
  • the on-vehicle power supply device 100 includes a first storage battery 10, a second storage battery 20, a first storage battery control unit 30, a second storage battery control unit 40, and a DC-DC converter 50.
  • the first storage battery 10 is a main battery for storing electric power generated by the alternator 200 and supplying power to the starter 300 and the electrical component 400.
  • the second storage battery 20 is a sub-battery for storing the power generated by the alternator 200 and supplying power to the starter 300 and the electrical component 400.
  • the first storage battery 10 and the second storage battery 20 are connected in parallel.
  • a lead storage battery is used for the first storage battery 10 and a nickel hydride storage battery is used for the second storage battery 20.
  • Lead storage batteries are relatively inexpensive, can operate in a relatively wide temperature range, and have advantages such as high output, and are widely used as storage batteries for vehicles.
  • disadvantages such as low charge / discharge energy efficiency, weakness against overdischarge, and short cycle life.
  • Nickel metal hydride storage batteries have advantages such as relatively high charge / discharge energy efficiency, resistance to overcharge and overdischarge, a wide use temperature range, a wide SOC (State (Of Charge) range, and a relatively long cycle life.
  • SOC State
  • there are disadvantages such as a large self-discharge, a memory effect, low voltage, and higher cost than a lead-acid battery.
  • the number of times the starter 300 is used increases, so it is necessary to increase the capacity of the storage battery.
  • the capacity of the entire storage battery is increased while compensating for the disadvantages of each storage battery.
  • a lithium ion storage battery is a high-performance storage battery with high energy density and charge / discharge energy efficiency, but requires strict voltage / temperature management.
  • a nickel metal hydride storage battery is more suitable than a lithium ion storage battery in order to be installed integrally with a lead storage battery in an engine room.
  • the temperature rises when the engine is operated but the nickel metal hydride storage battery is more resistant to high temperatures than the lithium ion storage battery.
  • the loss by wiring resistance becomes large in that case.
  • Alternator 200, starter 300, first storage battery 10, second storage battery 20, and electrical component 400 are connected by path P1.
  • the DC-DC converter 50 is inserted into the path P1.
  • the DC-DC converter 50 is provided for voltage compensation so that the voltage of the path P1 does not drop below a predetermined voltage when the engine is cranked and restarted from the idling stop state.
  • the above-described path P1 is designed to be 12V.
  • Some electrical components 400 are reset when the voltage drops to about 10 V, such as a car navigation system.
  • the starter 300 is operated, the ECU 500 operates the DC-DC converter 50, so that the potential of the charge / discharge terminal of the second storage battery 20 is stabilized and a stable voltage can be continuously supplied to the electrical component 400. .
  • the first storage battery control unit 30 manages and controls the first storage battery 10. Specifically, the voltage, current, and temperature of the first storage battery 10 are acquired, and the remaining capacity of the first storage battery 10 and the presence or absence of an abnormality are monitored. The first storage battery control unit 30 notifies the ECU 500 of the remaining capacity of the first storage battery 10 and the normality or abnormality of the first storage battery 10.
  • the first storage battery control unit 30, the second storage battery control unit 40, and the ECU 500 communicate with each other by, for example, CAN (Controller (Area (Network).
  • the second storage battery control unit 40 manages and controls the second storage battery 20.
  • the 2nd storage battery control part 40 is demonstrated more concretely.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the second storage battery control unit 40 of FIG. 1.
  • the second storage battery control unit 40 includes a key input detection circuit 41, a high side switch 42, a constant voltage generation circuit 43, a battery state detection circuit 44, a communication interface 45, a CPU 46, and a memory 47.
  • the key input detection circuit 41 detects the insertion / removal of the ignition key.
  • the key input detection circuit 41 controls the high side switch 42 to be turned on when the ignition key is inserted by the driver, and controls the high side switch 42 to be turned off when the ignition key is removed. Note that the key input detection circuit 41 may keep the high side switch 42 off when the key position is OFF, and control the high side switch 42 to be on with ACC, ON, or START.
  • the high side switch 42 is provided between the path P1 and the constant voltage generation circuit 43.
  • the high side switch 42 is controlled to be turned on, the voltage of the path P ⁇ b> 1 is supplied to the constant voltage generation circuit 43.
  • the constant voltage generation circuit 43 generates a power supply voltage for the CPU 46.
  • the 12V voltage of the path P1 is stepped down to a voltage of about 3 to 5V.
  • a three-terminal regulator can be used for the constant voltage generation circuit 43.
  • the battery state detection circuit 44 acquires the voltage, current, and temperature of the second storage battery 20.
  • the battery state detection circuit 44 notifies the CPU 46 of the voltage, current, and temperature of the second storage battery 20.
  • Communication interface 45 is an interface for communicating with second storage battery control unit 40 and other control circuits (first storage battery control unit 30 and ECU 500 in the present embodiment).
  • the communication interface 45 transmits information received from the outside to the CPU 46 and transmits information output from the CPU 46 to the outside.
  • the communication interface 45 transmits the abnormality detection of the second storage battery 20 or the second storage battery control unit 40 to the ECU 500.
  • the state information for example, voltage, current, temperature
  • a power generation request by the alternator 200 is transmitted to the ECU 500.
  • the SOC of the first storage battery 10 may be acquired from the first storage battery control unit 30.
  • the CPU 46 controls the second storage battery control unit 40 as a whole. In particular, the state management of the second storage battery 20 is performed.
  • the memory 47 holds a control program executed by the CPU 46 and data generated by the CPU 46.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example 1 of the second storage battery 20.
  • Second storage battery 20 includes a series-parallel circuit 20a formed of a plurality of storage battery cells and a shunt resistor Rs.
  • Configuration example 1 includes 10 series and 2 parallel series-parallel circuits 20a.
  • the series-parallel circuit 20a is configured by a combination of four storage battery modules.
  • One storage battery module includes five storage battery cells connected in series.
  • the first storage battery module 21 and the second storage battery module 22 are connected in series, and the third storage battery module 23 and the fourth storage battery module 24 are connected in series.
  • Each series circuit is connected in parallel to form a series-parallel circuit 20a.
  • the positive terminal of the series / parallel circuit 20a is connected to the path P1, and the negative terminal is connected to one end of the shunt resistor Rs.
  • the other end of the shunt resistor Rs is connected to the ground.
  • the third node N3, the fourth node N4 between the negative terminal of the series-parallel circuit 20a and one end of the shunt resistor Rs, and the fifth node N5 between the other end of the shunt resistor Rs and the ground are connected to the battery state detection circuit 44, respectively. Is done.
  • the battery state detection circuit 44 detects the potential of the first node N1 to the fifth node N5 and notifies the CPU 46 of it.
  • the second storage battery 20 further includes a thermistor (not shown), and the thermistor outputs the detected temperature to the battery state detection circuit 44.
  • the battery state detection circuit 44 notifies the CPU 46 of the acquired temperature.
  • a nickel hydride storage battery cell is used as the storage battery cell. Since the nickel hydride storage battery cell does not require strict cell voltage equalization control unlike the lithium ion storage battery cell, it is not necessary to detect the voltage for each cell. For each series circuit forming the series-parallel circuit 20a, it is sufficient to detect the potentials at both ends and the potential of at least one inter-cell node. In the configuration example 1, since the series circuit is configured by connecting two storage battery modules in series, the midpoint potential of the two storage battery modules is monitored. That is, the voltage dividing point of 1: 1 is monitored with respect to the voltage across the series-parallel circuit 20a.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining a failure determination process of the second storage battery 20 according to the configuration example 1.
  • the second storage battery control unit 40 includes a first voltage V1 between the first node N1 and the second node N2, a second voltage V2 between the second node N2 and the fourth node N4, and between the first node N1 and the third node N3.
  • the third voltage V3, and the fourth voltage V4 between the third node N3 and the fourth node N4 are detected (S10).
  • the second storage battery control unit 40 determines whether or not the ratio of the first voltage V1 and the second voltage V2 substantially matches the set ratio of 1: 1 (S12). Since the second node N2 is a voltage dividing point of the first storage battery module 21 and the second storage battery module 22 each including the same number of storage battery cells, all the storage battery cells of the first storage battery module 21 and the second storage battery module 22 are normal. If present, the ratio between the first voltage V1 and the second voltage V is approximately 1: 1. On the other hand, if a short circuit has occurred in any of the storage battery cells, the ratio between the first voltage V1 and the second voltage V will not be approximately 1: 1. For example, when one storage battery cell included in the first storage battery module 21 is short-circuited, the ratio between the first voltage V1 and the second voltage V is approximately 4: 5.
  • step S12 when the ratio between the first voltage V1 and the second voltage V is not approximately 1: 1 (N in S12), the second storage battery control unit 40 determines that the second storage battery 20 is abnormal (S19). At that time, whether the first storage battery module 21 has an abnormality or the second storage battery module 22 has an abnormality can be estimated based on the magnitude relationship between the first voltage V1 and the second voltage V or their respective values. It can be presumed that a short circuit has basically occurred in the battery module with the smaller voltage. When the second storage battery control unit 40 determines that the second storage battery 20 is abnormal, the second storage battery control unit 40 notifies the ECU 500 of the abnormality. Upon receiving the notification, ECU 500 performs stop control of alternator 200, alert notification to the driver, and the like.
  • the second storage battery control unit 40 When the ratio between the first voltage V1 and the second voltage V2 is approximately 1: 1 in step S12 (Y in S12), the second storage battery control unit 40 has a ratio between the third voltage V3 and the fourth voltage V4. Then, it is determined whether or not it substantially matches the set ratio of 1: 1 (S14). When the ratio between the third voltage V3 and the fourth voltage V4 is not approximately 1: 1 (N in S14), the second storage battery control unit 40 determines that there is an abnormality in the second storage battery 20 (S19). Then, ECU 500 is notified of the abnormality.
  • the second storage battery control unit 40 determines that the ratio between the first voltage V1 and the third voltage V3 is Then, it is determined whether or not it substantially matches the set ratio of 1: 1 (S16).
  • step S12 and step S14 If the determination results of step S12 and step S14 are good, it can be estimated that the second storage battery 20 is basically normal. However, for example, when one storage battery cell is short-circuited in each of the first storage battery module 21 and the second storage battery module 22, the voltage dividing ratio is normal, so that the first storage battery module 21 and the second storage battery module 22 are mistaken as normal. There is a possibility of judging. Therefore, a more accurate failure determination is performed by comparing the voltages of the storage battery modules in parallel.
  • step S16 when the ratio between the first voltage V1 and the third voltage V3 is not approximately 1: 1 (N in S16), the second storage battery control unit 40 determines that the second storage battery 20 is abnormal (S19). Then, ECU 500 is notified of the abnormality. When the ratio between the first voltage V1 and the third voltage V3 is approximately 1: 1 (Y in S16), the second storage battery control unit 40 determines that the second storage battery 20 is normal (S18).
  • the second voltage V2 and the fourth voltage V4 It may be determined whether the ratio is approximately 1: 1.
  • the second storage battery control unit 40 detects a current abnormality (for example, overcurrent) by detecting a voltage between the fifth node N5 and the sixth node N6 (that is, a voltage across the shunt resistor Rs).
  • the second storage battery control unit 40 detects a temperature abnormality based on a temperature detected by a thermistor (not shown).
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration example 2 of the second storage battery 20.
  • the second storage battery 20 includes a series circuit 20b formed of a plurality of storage battery cells and a shunt resistor Rs.
  • the configuration example 2 includes 15 series 2 series circuits 20b.
  • the series circuit 20b is configured by a combination of three storage battery modules.
  • One storage battery module includes five storage battery cells connected in series.
  • the first storage battery module 21, the second storage battery module 22, and the third storage battery module 23 are connected in series to form a series circuit 20b.
  • the positive terminal of the series circuit 20b is connected to the path P1, and the negative terminal is connected to one end of the shunt resistor Rs.
  • the other end of the shunt resistor Rs is connected to the ground.
  • the negative terminal of the series circuit 20b and one end of the shunt resistor Rs are connected to the battery state detection circuit 44, respectively.
  • the battery state detection circuit 44 monitors a voltage dividing point of 1: 2 with respect to the voltage across the series circuit 20b.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining a failure determination process for the second storage battery 20 according to Configuration Example 2.
  • the second storage battery control unit 40 detects the first voltage V1 between the first node N1 and the second node N2, and the second voltage V2 between the second node N2 and the fourth node N4, respectively (S20).
  • the second storage battery control unit 40 determines whether or not the ratio between the first voltage V1 and the second voltage V2 substantially matches 1: 2 that is the set ratio (S22). When the ratio between the first voltage V1 and the second voltage V is not approximately 1: 2 (N in S22), the second storage battery control unit 40 determines that there is an abnormality in the second storage battery 20 (S26). When the ratio between the first voltage V1 and the second voltage V is approximately 1: 2 (Y in S22), the second storage battery control unit 40 determines that the second storage battery 20 is normal (S24).
  • the abnormality detection of the second storage battery 20 connected in parallel to the first storage battery 10 is performed, and the partial pressure ratio of the plurality of storage battery cells connected in series forming the second storage battery 20 is determined. It can be done accurately by monitoring. That is, simply monitoring the voltage across the second storage battery 20 may cause a case where an abnormality cannot be detected due to the influence of the voltage of the first storage battery 10 connected in parallel. Specifically, when one of the storage battery cells forming the second storage battery 20 is short-circuited, the positive electrode potential of the second storage battery 20 should decrease, but the voltage of the first storage battery 10 causes the positive electrode potential of the second storage battery 20 to decrease. Will be maintained.
  • the partial pressure ratio of the storage battery cells forming the second storage battery 20 is monitored, even if the positive potential of the second storage battery 20 is maintained, the partial pressure ratio collapses. Detect without overlooking. Moreover, it is not necessary to monitor all the nodes between the storage battery cells, and it is sufficient to monitor one node, so that an increase in wiring can be suppressed. If more nodes are monitored, it will be easier to identify which storage battery cell has an abnormality. Therefore, designers should consider the trade-off relationship between simplification of wiring and the ability to identify abnormal cells. What is necessary is just to determine the number of nodes to perform.
  • the 1st storage battery 10 may be managed and controlled by a single control circuit.
  • a fuse may be inserted between the path P1 and the second storage battery 20 described above.
  • the second storage battery 20 can be protected from a large current.

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Abstract

　並列に接続された蓄電池の状態を正確に検出する。第１蓄電部および第２蓄電部は並列接続され、車両内の発電機により発電される電力を蓄え、車両内の負荷に給電する。第２蓄電部は、直列接続される複数の蓄電池セルを含む。制御部は、複数の蓄電池セルの分圧比を監視して第２蓄電部の異常を検出する。具体的には、複数の蓄電池セルの正極電位、負極電位、及び一つの接続点電位を監視し、正極と接続点間の電圧と、接続点と負極間の電圧との比率が設定比率に対応しないとき、第２蓄電部を異常と判定する。

Description

車両用電源装置
　本発明は、車両に搭載されるべき車両用電源装置に関する。
　現在、多くの車両には鉛蓄電池が搭載されている。この鉛蓄電池から、スタータモータや各種の電装品に電力が供給されている。鉛蓄電池は安価であるが、ニッケル水素蓄電池やリチウムイオン蓄電池と比較し、サイクル寿命が短いという特性がある。アイドリングストップ機能を有した車両では充放電回数が多くなるため、鉛蓄電池の寿命は特に短くなる。
特開２０１１－１７６９５８号公報
　一般的に、蓄電池の故障判定はその両端電圧を監視することにより行われる。上述のように鉛蓄電池と、ニッケル水素蓄電池またはリチウムイオン蓄電池が並列接続されている場合、一方の電圧変動が他方の両端電圧に影響を与える。従って蓄電池の状態を正確に検出できていない場合が発生し得る。
　本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、並列に接続された蓄電池の状態を正確に検出する技術を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両用電源装置は、車両内の発電機により発電される電力を蓄え、車両内の負荷に給電する、並列接続された第１蓄電部および第２蓄電部と、少なくとも前記第２蓄電部を管理する制御部と、を備える。前記第２蓄電部は、直列接続された複数の蓄電池セルを含む。前記制御部は、前記複数の蓄電池セルの分圧比を監視して前記第２蓄電部の異常を検出する。
　本発明によれば、並列に接続された蓄電池の状態を正確に検出できる。
本発明の実施の形態に係る車載用電源装置を説明するための図である。 図１の第２蓄電池制御部を説明するための図である。 第２蓄電池の構成例１を示す図である。 構成例１に係る第２蓄電池の故障判定処理を説明するためのフローチャートである。 第２蓄電池の構成例２を示す図である。 構成例２に係る第２蓄電池の故障判定処理を説明するためのフローチャートである。
　以下、本発明の実施の形態に係る車載用電源装置について説明する。以下の説明では当該車載用電源装置が、アイドリングストップ機能および減速エネルギー回生機能を有する車両に搭載されることを想定する。
　アイドリングストップ機能は、車両停止時に自動的にエンジンを停止させ、発進時に自動的にエンジンを再始動させる機能である。減速エネルギー回生機能は、燃料によらず慣性によりエンジンが回転している減速時に集中的に発電する機能である。即ち通常走行中はオルタネータの作動をできるだけ抑制させてエンジンの負荷を下げる。いずれの機能も燃費を向上させる効果がある。
　アイドリングストップ機能が搭載された車両ではエンジンの始動回数が多くなる。エンジンは通常、バッテリ電圧で駆動されるスタータモータにより始動される。従ってエンジンの始動回数が多くなるとバッテリの消費電力が大きくなり、放電回数が多くなる。また減速エネルギー回生機能が搭載された車両では、減速時に集中的に発動されるため、大容量で効率的な充電が可能なバッテリが求められる。
　図１は、本発明の実施の形態に係る車載用電源装置１００を説明するための図である。当該車載用電源装置１００が搭載される車両には、車載用電源装置１００に関連する部材として、オルタネータ２００、スタータ３００、電装品４００、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５００が搭載される。
　オルタネータ２００は、図示しないエンジンのクランク軸の回転エネルギーにより発電する。本実施の形態では主に減速中に発電する。オルタネータ２００は、発電した電力を車載用電源装置１００に供給する。
　スタータ３００はエンジン始動用モータである。スタータ３００は車載用電源装置１００から供給される電力により回転し、エンジンを始動させる。運転者の操作により図示しないイグニッションスイッチがオンされると、車載用電源装置１００からスタータ３００に電力が供給され、スタータ３００が始動する。
　電装品４００は、ヘッドライト、パワーステアリング、オイルポンプ、カーナビゲーションシステム、オーディオなどの車両内に搭載される各種電気負荷を示す総称である。なお本明細書では説明の便宜上、オルタネータ２００、スタータ３００、ＥＣＵ５００は電装品４００と別に描いている。電装品４００は車載用電源装置１００から供給される電力により駆動される。
　ＥＣＵ５００は車両内に搭載される各種の補機、センサ、スイッチに接続され、エンジン及び各種補機を電子制御する。アイドリングストップ機能を実行する場合、ＥＣＵ５００はブレーキ、車速センサ等から入力される信号をもとに車両の停止または設定速度以下への減速を検出するとエンジンを停止させる。またＥＣＵ５００は、ブレーキが解除されたことを検出するとエンジンを再始動させる。その際、車載用電源装置１００からスタータ３００に電力が供給されるよう制御し、スタータ３００を作動させる。
　減速エネルギー回生機能を実行する場合、ＥＣＵ５００は通常走行時、原則的にオルタネータ２００を停止させる。ＥＣＵ５００は、ブレーキ、車速センサ等から入力される信号をもとに車両の減速を検出するとオルタネータ２００を作動させる。なお車載用電源装置１００内のバッテリの容量が設定下限容量より低い場合は、ＥＣＵ５００は通常走行時でもオルタネータ２００を作動させる。
　車載用電源装置１００は、第１蓄電池１０、第２蓄電池２０、第１蓄電池制御部３０、第２蓄電池制御部４０、ＤＣ－ＤＣコンバータ５０を含む。第１蓄電池１０は、オルタネータ２００により発電された電力を蓄え、スタータ３００及び電装品４００に給電するためのメインバッテリである。第２蓄電池２０は、オルタネータ２００により発電された電力を蓄え、スタータ３００及び電装品４００に給電するためのサブバッテリである。第１蓄電池１０と第２蓄電池２０は並列接続される。
　本実施の形態では第１蓄電池１０に鉛蓄電池、第２蓄電池２０にニッケル水素蓄電池を用いることを想定する。鉛蓄電池は比較的安価、比較的広い温度範囲で動作可能、高出力などの長所があり、車両用の蓄電池として広く普及している。ただし充放電エネルギー効率が低い、過放電に弱い、サイクル寿命が短いなどの短所がある。ニッケル水素蓄電池は、充放電エネルギー効率が比較的高い、過充電および過放電に強い、使用温度範囲が広い、ＳＯＣ（State Of Charge）範囲が広い、サイクル寿命が比較的長いなどの長所がある。ただし、自己放電が大きい、メモリ効果がある、低電圧、鉛蓄電池より高価などの短所がある。
　アイドリングストップ機能を採用する場合、スタータ３００の使用回数が増えるため、蓄電池の容量を増大させる必要がある。その際、単純に鉛蓄電池の容量を増大させるのではなく、性質が異なる複数種類の蓄電池を組み合わせて使用することにより、それぞれの蓄電池の短所を補いつつ蓄電池全体の容量を増大させる。
　本実施の形態では鉛蓄電池とニッケル水素蓄電池を組み合わせて使用する例を説明するが、鉛蓄電池とリチウムイオン蓄電池を組み合わせて使用してもよい。リチウムイオン蓄電池は、エネルギー密度および充放電エネルギー効率が高く、高性能な蓄電池であるが、厳格な電圧・温度管理が必要である。
　一般的に蓄電池はエンジンルームに設置される。エンジンルームに鉛蓄電池と一体的に設置するには、ニッケル水素蓄電池のほうがリチウムイオン蓄電池より適している。エンジンルームはエンジン作動時に温度が上昇するが、ニッケル水素蓄電池のほうがリチウムイオン蓄電池より高温耐性がある。なお、鉛蓄電池と並列接続されるリチウムイオン蓄電池をエンジンルームから離れた位置に設置することも考えられるが、その場合、配線抵抗による損失が大きくなる。
　オルタネータ２００、スタータ３００、第１蓄電池１０、第２蓄電池２０、電装品４００は経路Ｐ１により接続される。ＤＣ－ＤＣコンバータ５０は当該経路Ｐ１に挿入される。ＤＣ－ＤＣコンバータ５０は、エンジンのクランキング時およびアイドリングストップ状態からの再始動時に、上記経路Ｐ１の電圧が所定電圧以下に下がらないよう電圧補償するために設けられる。一般的に上述の経路Ｐ１は１２Ｖに設計される。電装品４００の中には、カーナビゲーションシステムなど１０Ｖ程度まで電圧が下がると、リセットされてしまうものがある。これに対してスタータ３００の作動時、ＥＣＵ５００がＤＣ－ＤＣコンバータ５０を作動させることにより第２蓄電池２０の充放電端子の電位が安定し、電装品４００に安定した電圧を供給し続けることができる。
　第１蓄電池制御部３０は第１蓄電池１０を管理制御する。具体的には第１蓄電池１０の電圧、電流、温度を取得し、第１蓄電池１０の残容量および異常発生の有無を監視する。第１蓄電池制御部３０は、第１蓄電池１０の残容量および第１蓄電池１０の正常または異常をＥＣＵ５００に通知する。第１蓄電池制御部３０、第２蓄電池制御部４０、ＥＣＵ５００間は例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）により通信される。
　第２蓄電池制御部４０は第２蓄電池２０を管理制御する。以下、第２蓄電池制御部４０をより具体的に説明する。
　図２は、図１の第２蓄電池制御部４０を説明するための図である。第２蓄電池制御部４０は、キー入力検出回路４１、ハイサイドスイッチ４２、定電圧生成回路４３、電池状態検出回路４４、通信インタフェース４５、ＣＰＵ４６、メモリ４７を含む。
　キー入力検出回路４１は、イグニッションキーの抜挿を検出する。キー入力検出回路４１は、運転者によりイグニッションキーが挿入されるとハイサイドスイッチ４２をオンに制御し、イグニッションキーが抜かれるとハイサイドスイッチ４２をオフに制御する。なおキー入力検出回路４１は、キーポジションがＯＦＦではハイサイドスイッチ４２をオフに維持し、ＡＣＣ、ＯＮまたはＳＴＡＲＴでハイサイドスイッチ４２をオンに制御してもよい。
　ハイサイドスイッチ４２は上記経路Ｐ１と定電圧生成回路４３との間に設けられる。ハイサイドスイッチ４２はオンに制御されると、上記経路Ｐ１の電圧を定電圧生成回路４３に供給する。定電圧生成回路４３はＣＰＵ４６の電源電圧を生成する。例えば、上記経路Ｐ１の１２Ｖ電圧を３～５Ｖ程度の電圧に降圧する。定電圧生成回路４３には例えば三端子レギュレータを用いることができる。
　このようにイグニッションキーが差し込まれることによりＣＰＵ４６に電源が供給され、第２蓄電池制御部４０は起動する。
　電池状態検出回路４４は、第２蓄電池２０の電圧、電流、温度を取得する。電池状態検出回路４４は、第２蓄電池２０の電圧、電流、温度をＣＰＵ４６に通知する。通信インタフェース４５は第２蓄電池制御部４０と、他の制御回路（本実施の形態では第１蓄電池制御部３０、ＥＣＵ５００）と通信するためのインタフェースである。通信インタフェース４５は外部から受信した情報をＣＰＵ４６に伝達するとともに、ＣＰＵ４６から出力された情報を外部に伝達する。
　本実施の形態では通信インタフェース４５は、第２蓄電池２０または第２蓄電池制御部４０の異常検出をＥＣＵ５００に送信する。また第２蓄電池２０の状態情報（例えば、電圧、電流、温度）をＥＣＵ５００に送信する。またオルタネータ２００による発電要求をＥＣＵ５００に送信する。発電要求の送信の前提として、第１蓄電池制御部３０から第１蓄電池１０のＳＯＣを取得してもよい。
　ＣＰＵ４６は第２蓄電池制御部４０全体を制御する。特に第２蓄電池２０の状態管理などを行う。メモリ４７は、ＣＰＵ４６により実行される制御プログラムおよびＣＰＵ４６により生成されるデータを保持する。
　図３は、第２蓄電池２０の構成例１を示す図である。第２蓄電池２０は、複数の蓄電池セルで形成される直並列回路２０ａおよびシャント抵抗Ｒｓを含む。構成例１では１０直列２並列の直並列回路２０ａを含む。図３では直並列回路２０ａは、４つの蓄電池モジュールの組み合わせで構成される。一つの蓄電池モジュールは直列接続された５つの蓄電池セルを含む。第１蓄電池モジュール２１と第２蓄電池モジュール２２が直列接続され、第３蓄電池モジュール２３と第４蓄電池モジュール２４が直列接続される。それぞれの直列回路が並列接続されて直並列回路２０ａが形成される。
　直並列回路２０ａの正極端子は上記経路Ｐ１と接続され、負極端子はシャント抵抗Ｒｓの一端に接続される。シャント抵抗Ｒｓの他端はグラウンドに接続される。直並列回路２０ａの正極端子と上記経路Ｐ１間の第１ノードＮ１、第１蓄電池モジュール２１と第２蓄電池モジュール２２間の第２ノードＮ２、第３蓄電池モジュール２３と第４蓄電池モジュール２４間の第３ノードＮ３、直並列回路２０ａの負極端子とシャント抵抗Ｒｓの一端との間の第４ノードＮ４、シャント抵抗Ｒｓの他端とグラウンド間の第５ノードＮ５は、それぞれ電池状態検出回路４４に接続される。
　電池状態検出回路４４は第１ノードＮ１～第５ノードＮ５の電位を検出し、ＣＰＵ４６に通知する。第２蓄電池２０は図示しないサーミスタをさらに含み、当該サーミスタは検出した温度を電池状態検出回路４４に出力する。電池状態検出回路４４は取得した温度をＣＰＵ４６に通知する。
　本実施の形態では蓄電池セルとしてニッケル水素蓄電池セルを使用する。ニッケル水素蓄電池セルは、リチウムイオン蓄電池セルのように厳密なセル電圧の均等化制御が不要であるため、各セルごとの電圧を検出する必要はない。直並列回路２０ａを形成する直列回路ごとに、その両端電位と少なくとも一つのセル間ノードの電位を検出すれば足りる。構成例１では、当該直列回路が二つの蓄電池モジュールの直列接続で構成されるため、二つの蓄電池モジュールの中点電位を監視している。即ち、直並列回路２０ａの両端電圧に対して１：１の分圧点を監視している。
　図４は、構成例１に係る第２蓄電池２０の故障判定処理を説明するためのフローチャートである。第２蓄電池制御部４０は、第１ノードＮ１と第２ノードＮ２間の第１電圧Ｖ１、第２ノードＮ２と第４ノードＮ４間の第２電圧Ｖ２、第１ノードＮ１と第３ノードＮ３間の第３電圧Ｖ３、第３ノードＮ３と第４ノードＮ４間の第４電圧Ｖ４をそれぞれ検出する（Ｓ１０）。
　第２蓄電池制御部４０は、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との比率が、設定された比率である１：１に略一致するか否か判定する（Ｓ１２）。第２ノードＮ２はそれぞれ同数の蓄電池セルを含む第１蓄電池モジュール２１および第２蓄電池モジュール２２の分圧点であるため、第１蓄電池モジュール２１および第２蓄電池モジュール２２の全ての蓄電池セルが正常であれば、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖとの比率は略１：１になる。一方、いずれかの蓄電池セルに短絡が発生していれば、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖとの比率は略１：１にならない。例えば、第１蓄電池モジュール２１に含まれる一つの蓄電池セルが短絡している場合、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖとの比率は略４：５になる。
　ステップＳ１２において第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖとの比率が略１：１でない場合（Ｓ１２のＮ）、第２蓄電池制御部４０は第２蓄電池２０に異常ありと判定する（Ｓ１９）。その際、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖの大小関係またはそれぞれの値そのものにより、第１蓄電池モジュール２１に異常があるか第２蓄電池モジュール２２に異常があるかを推定できる。基本的に電圧が小さいのほうの蓄電池モジュールに短絡が発生していると推定できる。第２蓄電池制御部４０は第２蓄電池２０に異常ありと判定すると、その異常をＥＣＵ５００に通知する。ＥＣＵ５００は当該通知を受信すると、オルタネータ２００の停止制御、運転者へのアラート通知などを行う。
　ステップＳ１２において第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との比率が略１：１である場合（Ｓ１２のＹ）、第２蓄電池制御部４０は、第３電圧Ｖ３と第４電圧Ｖ４との比率が、設定された比率である１：１に略一致するか否か判定する（Ｓ１４）。第３電圧Ｖ３と第４電圧Ｖ４との比率が略１：１でない場合（Ｓ１４のＮ）、第２蓄電池制御部４０は第２蓄電池２０に異常ありと判定する（Ｓ１９）。そして、その異常をＥＣＵ５００に通知する。
　ステップＳ１４において第３電圧Ｖ３と第４電圧Ｖ４との比率が略１：１である場合（Ｓ１４のＹ）、第２蓄電池制御部４０は、第１電圧Ｖ１と第３電圧Ｖ３との比率が、設定された比率である１：１に略一致するか否か判定する（Ｓ１６）。
　ステップＳ１２およびステップＳ１４の判定結果が良好であれば、基本的に第２蓄電池２０は正常であると推定できる。しかしながら例えば、第１蓄電池モジュール２１および第２蓄電池モジュール２２においてそれぞれ一つずつ蓄電池セルが短絡している場合、分圧比は正常であるため第１蓄電池モジュール２１および第２蓄電池モジュール２２を正常と誤判定する可能性がある。そこで並列する蓄電池モジュール同士の電圧を比較することにより、より高精度な故障判定を行う。
　ステップＳ１６において第１電圧Ｖ１と第３電圧Ｖ３との比率が略１：１でない場合（Ｓ１６のＮ）、第２蓄電池制御部４０は第２蓄電池２０に異常ありと判定する（Ｓ１９）。そして、その異常をＥＣＵ５００に通知する。第１電圧Ｖ１と第３電圧Ｖ３との比率が略１：１である場合（Ｓ１６のＹ）、第２蓄電池制御部４０は、第２蓄電池２０が正常であると判定する（Ｓ１８）。
　なお第１電圧Ｖ１と第３電圧Ｖ３との比率が略１：１であるか否かの判定に代えて、またはその判定が良好であった場合に、第２電圧Ｖ２と第４電圧Ｖ４との比率が略１：１であるか否かの判定を行ってもよい。
　なお図示しないが第２蓄電池制御部４０は第５ノードＮ５と第６ノードＮ６間の電圧（即ち、シャント抵抗Ｒｓの両端電圧）を検出することにより電流異常（例えば、過電流）を検出する。また第２蓄電池制御部４０は図示しないサーミスタにより検出される温度をもとに温度異常を検出する。
　図５は、第２蓄電池２０の構成例２を示す図である。第２蓄電池２０は、複数の蓄電池セルで形成される直列回路２０ｂおよびシャント抵抗Ｒｓを含む。構成例２では１５直列２の直列回路２０ｂを含む。図５では直列回路２０ｂは、３つの蓄電池モジュールの組み合わせで構成される。一つの蓄電池モジュールは直列接続された５つの蓄電池セルを含む。第１蓄電池モジュール２１、第２蓄電池モジュール２２および第３蓄電池モジュール２３が直列接続されて直列回路２０ｂが形成される。
　直列回路２０ｂの正極端子は上記経路Ｐ１と接続され、負極端子はシャント抵抗Ｒｓの一端に接続される。シャント抵抗Ｒｓの他端はグラウンドに接続される。直列回路２０ｂの正極端子と上記経路Ｐ１間の第１ノードＮ１、第１蓄電池モジュール２１と第２蓄電池モジュール２２間の第２ノードＮ２、直列回路２０ｂの負極端子とシャント抵抗Ｒｓの一端との間の第４ノードＮ４、シャント抵抗Ｒｓの他端とグラウンド間の第５ノードＮ５は、それぞれ電池状態検出回路４４に接続される。図５では電池状態検出回路４４は直列回路２０ｂの両端電圧に対して１：２の分圧点を監視している。
　図６は、構成例２に係る第２蓄電池２０の故障判定処理を説明するためのフローチャートである。第２蓄電池制御部４０は、第１ノードＮ１と第２ノードＮ２間の第１電圧Ｖ１、第２ノードＮ２と第４ノードＮ４間の第２電圧Ｖ２をそれぞれ検出する（Ｓ２０）。
　第２蓄電池制御部４０は、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との比率が、設定された比率である１：２に略一致するか否か判定する（Ｓ２２）。第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖとの比率が略１：２でない場合（Ｓ２２のＮ）、第２蓄電池制御部４０は第２蓄電池２０に異常ありと判定する（Ｓ２６）。第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖとの比率が略１：２である場合（Ｓ２２のＹ）、第２蓄電池制御部４０は第２蓄電池２０を正常と判定する（Ｓ２４）。
　以上説明したように本実施の形態によれば、第１蓄電池１０に並列接続された第２蓄電池２０の異常検出を、第２蓄電池２０を形成する直列接続された複数の蓄電池セルの分圧比を監視することにより正確に行うことができる。即ち第２蓄電池２０の両端電圧を監視しているだけでは、並列接続された第１蓄電池１０の電圧の影響により異常を検出できない場合が発生し得る。具体的には第２蓄電池２０を形成する蓄電池セルのいずれかが短絡した場合、第２蓄電池２０の正極電位は低下するはずであるが、第１蓄電池１０の電圧により第２蓄電池２０の正極電位が維持されてしまう事態が発生する。
　これに対して第２蓄電池２０を形成する蓄電池セルの分圧比を監視していれば、仮に第２蓄電池２０の正極電位が維持されても当該分圧比は崩れるため、第２蓄電池２０の異常を見過ごすことなく検出できる。また蓄電池セル間の全てのノードを監視する必要はなく、一つのノードを監視すれば足りるため配線の増加を抑制できる。なお監視するノードを多くすれば、どの蓄電池セルに異常が発生したかを特定しやすくなるため、設計者は配線の簡素化と異常セルの特定しやすさのトレードオフ関係を考慮して、監視するノード数を決定すればよい。
　以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。こられ実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
　また上述の実施の形態では第１蓄電池１０と第２蓄電池２０をそれぞれ第１蓄電池制御部３０と第２蓄電池制御部４０の二つの制御回路で管理制御する例を説明したが、第１蓄電池１０と第２蓄電池２０を一つの制御回路で管理制御してもよい。
　上述の経路Ｐ１と第２蓄電池２０との間にヒューズを挿入してもよい。この場合、大電流から第２蓄電池２０を保護することができる。
　１００　車載用電源装置、　２００　オルタネータ、　３００　スタータ、　４００　電装品、　５００　ＥＣＵ、　１０　第１蓄電池、　２０　第２蓄電池、　２０ａ　直並列回路、　２０ｂ　直列回路、　２１　第１蓄電池モジュール、　２２　第２蓄電池モジュール、　２３　第３蓄電池モジュール、　２４　第４蓄電池モジュール、　Ｒｓ　シャント抵抗、　３０　第１蓄電池制御部、　４０　第２蓄電池制御部、　５０　ＤＣ－ＤＣコンバータ、　４１　キー入力検出回路、　４２　ハイサイドスイッチ、　４３　定電圧生成回路、　４４　電池状態検出回路、　４５　通信インタフェース、　４６　ＣＰＵ、　４７　メモリ。

Claims (4)

  1. 　車両内の発電機により発電される電力を蓄え、車両内の負荷に給電する、並列接続された第１蓄電部および第２蓄電部と、
    　少なくとも前記第２蓄電部を管理する制御部と、を備え、
    　前記第２蓄電部は、直列接続された複数の蓄電池セルを含み、
    　前記制御部は、前記複数の蓄電池セルの分圧比を監視して前記第２蓄電部の異常を検出することを特徴とする車両用電源装置。
  2. 　前記制御部は、前記複数の蓄電池セルの正極電位、負極電位、及び一つの接続点電位を監視し、前記正極と前記接続点間の電圧と、前記接続点と前記負極間の電圧との比率が設定比率に対応しないとき、前記第２蓄電部を異常と判定することを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
  3. 　前記第２蓄電部は、複数の蓄電池セルが直列接続された第１蓄電池セル群と、複数の蓄電池セルの直列接続された第２蓄電池セル群を含み、
    　前記第１蓄電池セル群と前記第２蓄電池セル群は並列接続され、
    　前記制御部は、前記第１蓄電池セル群及び前記第２蓄電池セル群の正極電位、負極電位、前記第１蓄電池セル群の一つの第１接続点電位、並びに前記第２蓄電池セル群の一つの第２接続点電位を監視し、
    　前記正極と前記第１接続点間の電圧と、前記正極と前記第２接続点間の電圧との比率が設定比率に対応しないとき、又は前記第１接続点と前記負極間の電圧と、前記第２接続点と前記負極間の電圧との比率が設定比率に対応しないとき、前記第２蓄電部を異常と判定することを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
  4. 　前記第１蓄電部は鉛蓄電池を含み、前記第２蓄電部は複数のニッケル水素蓄電池セルを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用電源装置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016017840A (ja) * 2014-07-08 2016-02-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 鉛蓄電池の劣化判定装置及び鉛蓄電池の劣化判定方法
JP2016023979A (ja) * 2014-07-17 2016-02-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 鉛蓄電池の劣化判定装置及び鉛蓄電池の劣化判定方法
JP2016075567A (ja) * 2014-10-06 2016-05-12 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子の異常判断装置
JP2016203793A (ja) * 2015-04-22 2016-12-08 株式会社デンソー 電源装置
WO2021010090A1 (ja) * 2019-07-18 2021-01-21 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置の保守方法、及び、保守プログラム
US11180032B2 (en) * 2017-03-31 2021-11-23 Sanyo Electric Co., Ltd. Monitoring device and power storage system

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9616762B2 (en) * 2013-04-05 2017-04-11 Nissan Motor Co., Ltd. Vehicle power supply device
KR20150052677A (ko) * 2013-11-06 2015-05-14 엘에스산전 주식회사 전기 자동차의 ldc 제어 장치
JP2015217920A (ja) * 2014-05-21 2015-12-07 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 車両用電源装置、車両用回生システム
JP2015217919A (ja) * 2014-05-21 2015-12-07 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 車両用電源装置、車両用回生システム
JP6540565B2 (ja) * 2016-03-16 2019-07-10 株式会社オートネットワーク技術研究所 車両用電源供給システム、車両用駆動システム
WO2017191818A1 (ja) * 2016-05-02 2017-11-09 株式会社 東芝 電源装置
WO2019123907A1 (ja) * 2017-12-22 2019-06-27 三洋電機株式会社 管理装置、及び電源システム
US20220231516A1 (en) * 2021-01-19 2022-07-21 The Boeing Company Reconfigurable battery system for efficient charging and discharging

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001057743A (ja) * 1999-08-18 2001-02-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池保護装置
JP2011145105A (ja) * 2010-01-12 2011-07-28 Toyota Motor Corp 蓄電装置の状態判別システムおよび状態判別方法
JP2011176958A (ja) * 2010-02-25 2011-09-08 Denso Corp 車載電源装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6222346B1 (en) * 1999-08-18 2001-04-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Battery protection device
JP2004031273A (ja) * 2002-06-28 2004-01-29 Solectron Japan Kk 電池の電圧監視装置およびバッテリパック
US8294416B2 (en) * 2005-10-28 2012-10-23 Conti Temic Microelectronic Gmbh Method and device for controlling the operating point of a battery
JP5248764B2 (ja) * 2006-11-02 2013-07-31 パナソニック株式会社 蓄電素子の異常検出装置、蓄電素子の異常検出方法及びその異常検出プログラム
JP5529402B2 (ja) * 2008-08-13 2014-06-25 三菱重工業株式会社 蓄電システム
US8189305B2 (en) * 2010-07-19 2012-05-29 Robert Charles Newman Auxiliary battery system
DE102011121940A1 (de) * 2011-12-22 2013-06-27 Andreas Stihl Ag & Co. Kg Debalancierungs-Schutzschaltung für einen Akkupack

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001057743A (ja) * 1999-08-18 2001-02-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池保護装置
JP2011145105A (ja) * 2010-01-12 2011-07-28 Toyota Motor Corp 蓄電装置の状態判別システムおよび状態判別方法
JP2011176958A (ja) * 2010-02-25 2011-09-08 Denso Corp 車載電源装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016017840A (ja) * 2014-07-08 2016-02-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 鉛蓄電池の劣化判定装置及び鉛蓄電池の劣化判定方法
JP2016023979A (ja) * 2014-07-17 2016-02-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 鉛蓄電池の劣化判定装置及び鉛蓄電池の劣化判定方法
JP2016075567A (ja) * 2014-10-06 2016-05-12 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子の異常判断装置
JP2016203793A (ja) * 2015-04-22 2016-12-08 株式会社デンソー 電源装置
US11180032B2 (en) * 2017-03-31 2021-11-23 Sanyo Electric Co., Ltd. Monitoring device and power storage system
WO2021010090A1 (ja) * 2019-07-18 2021-01-21 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置の保守方法、及び、保守プログラム
JP2021018876A (ja) * 2019-07-18 2021-02-15 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置の保守方法、及び、保守プログラム

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