DE112020002765T5

DE112020002765T5 - Spannungsmessschaltung und Energiespeichergerät

Info

Publication number: DE112020002765T5
Application number: DE112020002765.1T
Authority: DE
Inventors: Yuki Matsuda; Masakatsu Fujimatsu
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2020-05-25
Publication date: 2022-02-24
Also published as: CN113841057A; US12000899B2; US20220244316A1; WO2020241548A1; JP2020197401A; JP7298309B2

Abstract

Eine Spannungsmessschaltung 4 umfasst: Spannungsteilungsschaltungen 5A, 5B, 5C, die die Spannungen einer Energiespeichervorrichtung 1A, einer Energiespeichervorrichtung 1B und einer Energiespeichervorrichtung 1C in jeweils in Reihe geschalteten Stufen teilen; Schalter 6A, 6B, 6C, die die Ströme der Spannungsteilungsschaltungen 5A, 5B, 5C in den jeweiligen Stufen unterbrechen, und eine Messeinheit 7, die die Spannungen der Energiespeichervorrichtungen 1A, der Energiespeichervorrichtungen 1B und der Energiespeichervorrichtungen 1C in den jeweiligen Stufen auf der Grundlage der Ausgaben der Spannungsteilungsschaltungen 5A, 5B, 5C in den jeweiligen Stufen misst. Die Spannungsteilungsschaltungen 5A, 5B, 5C in den jeweiligen Stufen haben jeweils einen ersten Widerstand R1, der mit der Masse verbunden ist, und einen zweiten Widerstand R2, der mit einer positiven Elektrode der entsprechenden Energiespeichervorrichtung verbunden ist. Der Schalter 6B in einer vorbestimmten Zahl von Stufen unter den Schaltern 6A, 6B, 6C in den jeweiligen Stufen ist ein N-Kanal-Feldeffekttransistor (FET) 6B mit einer Source, die mit dem ersten Widerstand R1 verbunden ist, und einem Drain, der mit dem zweiten Widerstand R2 verbunden ist, wobei die Source des FET 6B ein Spannungsausgangsanschluss in Bezug auf die Messeinheit 7 ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spannungsmessschaltung für eine Energiespeichervorrichtung.
Hintergrund
Eine Spannungsteilungsschaltung kann zur Messung der Spannung einer Energiespeichervorrichtung verwendet werden. In der nachstehenden Patentliteratur 1 wird offenbart, dass eine Schaltvorrichtung vorgesehen ist, um den Strom einer Spannungsteilungsschaltung zu unterbrechen, wenn keine Messung ausgeführt wird.
Dokument des Standes der Technik
Patentschrift
Patentdokument 1: JP-A-2000-195566
Übersicht über die Erfindung
Probleme, die mit der Erfindung zu lösen sind
Die vorliegende Technik löst sowohl das Problem einer an eine Messeinheit angelegten Überspannung als auch das Problem einer Fehlfunktion eines Feldeffekttransistors (FET).
Mittel zum Lösen der Probleme
Eine Spannungsmessschaltung umfasst: Spannungsteilungsschaltungen, die die Spannungen von Energiespeichervorrichtungen in jeweiligen Stufen teilen, die in Reihe geschaltet sind; Schalter, die die Ströme der Spannungsteilungsschaltungen in den jeweiligen Stufen unterbrechen; und eine Messeinheit, die eine Spannung jeder der Energiespeichervorrichtungen in den jeweiligen Stufen auf der Grundlage eines Ausgangs jeder der Spannungsteilungsschaltungen in den jeweiligen Stufen misst. Die Spannungsteilungsschaltung in jeder der Stufen umfasst einen ersten Widerstand, der mit der Masse verbunden ist, und einen zweiten Widerstand, der mit einer positiven Elektrode der entsprechenden Energiespeichervorrichtung verbunden ist. Der Schalter in einer Stufe mit einer vorbestimmten Zahl unter Schaltern in den jeweiligen Stufen ist ein N-Kanal-Feldeffekttransistor (FET) mit einer Source, die mit dem ersten Widerstand verbunden ist, und einem Drain, der mit dem zweiten Widerstand verbunden ist, wobei die Source des FET ein Spannungsausgangsanschluss in Bezug auf die Messeinheit ist.
Die vorliegende Technik kann auf ein Energiespeichergerät angewendet werden.
Vorteile der Erfindung
Mit der vorliegenden Technik kann sowohl das Problem einer an die Messeinheit angelegten Überspannung als auch das Problem einer Fehlfunktion des FETs gelöst werden.
Figurenliste

1 ist ein Schaltplan für eine Spannungsmessschaltung.
2 ist ein Schaltplan für eine Spannungsmessschaltung.
3 ist ein Schaltplan für eine Spannungsmessschaltung.
4 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Batterie.
5 ist eine Draufsicht auf eine Sekundärbatterie.
6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 5.
7 ist eine Seitenansicht des Automobils.
8 ist ein Blockschaltbild einer Batterie.
9 ist ein Schaltplan einer analogen Verarbeitungsschaltung.

Arten für die Ausführung der Erfindung
1 ist ein Schaltplan einer Spannungsmessschaltung 2. Die Spannungsmessschaltung 2 dient zur Messung der Spannungen von drei in Reihe geschalteten Energiespeichervorrichtungen 1A, 1B, 1C und umfasst eine erste Spannungsteilungsschaltung 5A, einen ersten FET 6A, eine zweite Spannungsteilungsschaltung 5B, einen zweiten FET 6B, eine dritte Spannungsteilungsschaltung 5C, einen dritten FET 6C und eine Messeinheit 7. Der FET ist ein Feldeffekttransistor.
Die erste Spannungsteilungsschaltung 5A ist eine Schaltung, die die Spannung der positiven Elektrode (die Spannung von P1) der Energiespeichervorrichtung der ersten Stufe 1A mit dem niedrigsten Potenzial teilt. Die zweite Spannungsteilungsschaltung 5B ist eine Schaltung, die die Spannung der positiven Elektrode (die Spannung von P2) der Energiespeichervorrichtung der zweiten Stufe 1B teilt. Die dritte Spannungsteilungsschaltung 5C ist eine Schaltung, die die Spannung der positiven Elektrode (die Spannung von P3) der Energiespeichervorrichtung der dritten Stufe 1C mit dem höchsten Potenzial teilt.
Die erste Spannungsteilungsschaltung 5A umfasst einen ersten Widerstand R1a und einen zweiten Widerstand R2a, wobei ein Verbindungspunkt D1 der beiden Widerstände über eine Signalleitung mit einem ersten Eingangsanschluss 8A der Messeinheit 7 verbunden ist. Die zweite Spannungsteilungsschaltung 5B umfasst einen ersten Widerstand R1b und einen zweiten Widerstand R2b, wobei ein Verbindungspunkt D2 der beiden Widerstände über eine Signalleitung mit einem zweiten Eingangsanschluss 8B der Messeinheit 7 verbunden ist. Die dritte Spannungsteilungsschaltung 5C umfasst einen ersten Widerstand R1c und einen zweiten Widerstand R2c, wobei ein Verbindungspunkt D3 der beiden Widerstände über eine Signalleitung mit einem dritten Eingangsanschluss 8C der Messeinheit 7 verbunden ist.
Die Messeinheit 7 ist eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) oder eine Mikroprozessoreinheit (MPU) und erfasst die Spannung der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung der ersten Stufe 1A auf der Grundlage der Spannung des ersten Eingangsanschlusses 8A. Die Spannung der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung der zweiten Stufe 1B wird auf der Grundlage der Spannung des zweiten Eingangsanschlusses 8B erfasst. Die Spannung der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung der dritten Stufe 1C wird auf der Grundlage der Spannung des dritten Eingangsanschlusses 8C erfasst.
In der Spannungsmessschaltung 2 ist der erste N-Kanal-FET 6A auf der niedrigen Seite der ersten Spannungsteilungsschaltung 5A vorgesehen. In der Spannungsmessschaltung 2 ist der zweite N-Kanal-FET 6B auf der niedrigen Seite der zweiten Spannungsteilungsschaltung 5B vorgesehen. In der Spannungsmessschaltung 2 ist der dritte N-Kanal-FET 6C auf der niedrigen Seite der dritten Spannungsteilungsschaltung 5C vorgesehen. Wenn die Messung nicht ausgeführt wird, werden der erste FET 6A, der zweite FET 6B und der dritte FET 6C ausgeschaltet, so dass der Strom der ersten Spannungsteilungsschaltung 5A, der Strom der zweiten Spannungsteilungsschaltung 5B und der Strom der dritten Spannungsteilungsschaltung 5C abgeschaltet werden können.
In einem Fall, in dem der FET 6 auf der niedrigen Seite der Spannungsteilungsschaltung 5 angeordnet ist, ist die Messeinheit 7 bei ausgeschaltetem FET 6 elektrisch mit der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung 1 verbunden. Wie in 1 dargestellt, wird daher während der Stromunterbrechung (wenn der FET ausgeschaltet ist) die Spannung der positiven Elektrode der entsprechenden Energiespeichervorrichtung 1 an den Eingangsanschluss 8 der Messeinheit 7 angelegt.
Die Spannung der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung 1 steigt mit zunehmender Stufenzahl, so dass die Spannung eine zulässige Spannung an dem Eingangsanschluss 8 zur Messung der Energiespeichervorrichtung 1 einer höheren Ordnung überschreiten kann.
Wenn beispielsweise die zulässige Spannung jedes der Eingangsanschlüsse 8A bis 8C 5 V beträgt und die Zellenspannung Vs jeder der Energiespeichervorrichtungen 1A bis 1C 3 oder 6 V beträgt, beträgt die Spannung der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung der ersten Stufe 1A 3,6 V und die Spannung der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung der zweiten Stufe 1B 7,2 V. Da die Spannung der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung der zweiten Stufe 1B höher ist als die zulässige Spannung, liegt eine Überspannung, die höher als der zulässige Wert ist, an dem zweiten Eingangsanschluss 8B an, wenn der zweite FET 6B ausgeschaltet ist.
Die Spannung der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung der dritten Stufe 1C ist höher als die Spannung der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung der zweiten Stufe 1B, so dass beim Abschalten des dritten FET 6C eine Überspannung, die den zulässigen Wert übersteigt, an den dritten Eingangsanschluss 8C angelegt wird, ähnlich wie bei der zweiten Stufe.
Die Spannungsmessschaltung 3 in 2 unterscheidet sich von der Spannungsmessschaltung 2 durch den zweiten FET 6B und den dritten FET 6C. Der zweite FET 6B und der dritte FET 6C sind P-Kanäle und befinden sich auf den hohen Seiten der zweiten Spannungsteilungsschaltung 5B und der dritten Spannungsteilungsschaltung 5C.
Durch Vorsehen des zweiten FET 6B und des dritten FET 6C auf den hohen Seiten können, wenn der FET 6 ausgeschaltet ist, die Energiespeichervorrichtung der zweiten Stufe 1B und die Energiespeichervorrichtung der dritten Stufe 1C von dem zweiten Eingangsanschluss 8B und dem dritten Eingangsanschluss 8C getrennt werden, so dass es möglich ist, das Anlegen einer Überspannung an den zweiten Eingangsanschluss 8B und den dritten Eingangsanschluss 8C zu verhindern.
Da jedoch der P-Kanal-FET 6, der auf der hohen Seite der Spannungsteilungsschaltung 5 angeordnet ist, mit der positiven Elektrode der entsprechenden Energiespeichervorrichtung 1 als Bezugspotential arbeitet, kann, wenn die Spannung der positiven Elektrode der entsprechenden Energiespeichervorrichtung 1 niedrig ist, Vgs > Vth nicht erfüllt werden, selbst wenn ein Schalter (SW) eingeschaltet wird, um das Gate elektrisch mit der Masse zu verbinden, und der FET 6 kann nicht von aus auf ein geschaltet werden. Das heißt, selbst wenn der FET 6 eingeschaltet ist, um die Spannung zu messen, kann der FET 6 nicht ausgeschaltet werden, und die Spannung der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung 1 kann möglicherweise nicht gemessen werden.
Wenn beispielsweise die Zellenspannung Vs jeder der Energiespeichervorrichtungen 1A bis 1C in den jeweiligen Stufen 1,2 V beträgt und Vth 2,5 V ist, beträgt die Spannung der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung der zweiten Stufe 1B 2,4 V. Somit beträgt Vgs beim Einschalten des SW 2,4 V, was kleiner ist als Vth = 2,5 V. Wenn Vgs < Vth ist, wird der zweite FET 6B nicht eingeschaltet, und es kommt zu einem Messfehler. Vgs ist eine Gate-Source-Spannung des FET 6, und Vth ist eine Schwellenspannung (eine Spannung, bei der der FET von aus auf ein geschaltet wird).
Andererseits beträgt die Spannung der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung der dritten Stufe 1C 3,6 V, wobei, wenn der SW eingeschaltet ist und das Gate elektrisch mit der Masse verbunden ist, Vgs > Vth erfüllt ist, so dass der dritte FET 6C normal arbeitet.
Wenn wie im Beispiel der Energiespeichervorrichtung 1B die höchste Spannung der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung 1B höher ist als die zulässige Spannung der Messeinheit 7 und die niedrigste Spannung der positiven Elektrode niedriger ist als die Schwellenspannung Vth des FET, können sowohl das Problem der Überspannung als auch das Problem der Fehlfunktion des FET nicht gelöst werden, selbst wenn der FET 6 entweder auf der niedrigen oder der hohen Seite der Spannungsteilungsschaltung 5 angeordnet ist.
Das heißt, wenn der N-Kanal-FET 6 so ausgewählt wird, dass er auf der niedrigen Seite der Spannungsteilungsschaltung 5 angeordnet ist, kann das Problem einer Überspannung nicht gelöst werden, und wenn der P-Kanal-FET 6 so ausgewählt wird, dass er auf der hohen Seite der Spannungsteilungsschaltung 5 angeordnet ist, kann das Problem einer Fehlfunktion des FET nicht gelöst werden. Die hohe Seite ist die stromaufwärts gelegene Seite in Stromflussrichtung (die Stromversorgungsseite), und die niedrige Seite ist die stromabwärts gelegene Seite in Stromflussrichtung (die Masseseite).
Unabhängig von der Größenbeziehung zwischen der Spannung der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung und der zulässigen Spannung der Messeinheit und der Größenbeziehung zwischen der Spannung der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung und der Schwellenspannung des FET wird die Zuverlässigkeit der Spannungsmessschaltung erhöht, wenn Maßnahmen gegen Überspannung und Fehlfunktion des FET ergriffen werden.
Die Erfinder haben untersucht, ob es möglich ist, eine an die Messeinheit angelegte Überspannung zu verhindern und gleichzeitig eine Fehlfunktion des FETs zu vermeiden, indem sie den Kanal des FETs und die Positionsbeziehung zwischen dem FET und der Spannungsteilungsschaltung überprüften.
3 ist ein Schaltplan der Spannungsmessschaltung 4. Die Spannungsmessschaltung 4 unterscheidet sich von der Spannungsmessschaltung 3 in 2 dadurch, dass der Kanal des FET der zweiten Stufe 6B geändert wurde und dass die Positionsbeziehung in Bezug auf die Spannungsteilungsschaltung 5B geändert wurde.
Der FET 6B ist ein N-Kanal. Der FET 6B befindet sich zwischen dem ersten Widerstand R1b und dem zweiten Widerstand R2b der Spannungsteilungsschaltung 5B und hat eine Source, die mit dem ersten Widerstand R1b verbunden ist, sowie einen Drain, der mit dem zweiten Widerstand R2b verbunden ist. Da der FET 6B auf der Grundlage der Masse arbeitet, kann das Umschalten unabhängig von der Spannung der positiven Elektrode (der Spannung von P2) der Energiespeichervorrichtung der zweiten Stufe 1B ausgeführt werden. Somit kann eine Fehlfunktion des FET 6B verhindert werden.
Die Source des FET 6B ist über eine Signalleitung mit dem zweiten Eingangsanschluss 8B der Messeinheit 7 verbunden und ist ein Spannungsausgangsanschluss in Bezug auf die Messeinheit 7. Wenn der FET 6B ausgeschaltet ist, ist der zweite Eingangsanschluss 8B über den ersten Widerstand R1b elektrisch mit Masse verbunden, so dass die Spannung der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung der zweiten Stufe 1B nicht anliegt. Wie so beschrieben, haben die vorliegenden Erfinder herausgefunden, dass sowohl das Problem einer Überspannung als auch das Problem einer Fehlfunktion des FET gelöst werden kann, indem die Positionsbeziehung zwischen dem Kanal des FET 6 und der Spannungsteilungsschaltung 5 überprüft wird.
Im Folgenden wird ein Überblick über die vorliegende Erfindung gegeben.
Eine Spannungsmessschaltung umfasst: Spannungsteilungsschaltungen, die die Spannungen von Energiespeichervorrichtungen in jeweiligen Stufen teilen, die in Reihe geschaltet sind; Schalter, die die Ströme der Spannungsteilungsschaltungen in den jeweiligen Stufen unterbrechen; und eine Messeinheit, die eine Spannung jeder der Energiespeichervorrichtungen in den jeweiligen Stufen auf der Grundlage eines Ausgangs jeder der Spannungsteilungsschaltungen in den jeweiligen Stufen misst. Die Spannungsteilungsschaltung in jeder der Stufen umfasst einen ersten Widerstand, der mit Masse verbunden ist, und einen zweiten Widerstand, der mit einer positiven Elektrode der entsprechenden Energiespeichervorrichtung verbunden ist. Der Schalter in einer Stufe mit einer vorbestimmten Zahl von Schaltern in den jeweiligen Stufen ist ein N-Kanal-Feldeffekttransistor (FET) mit einer Source, die mit dem ersten Widerstand verbunden ist, und einem Drain, der mit dem zweiten Widerstand verbunden ist, wobei die Source des FET ein Spannungsausgangsanschluss in Bezug auf die Messeinheit ist.
Da der Schalter in einer vorbestimmten Zahl von Stufen ein N-Kanal-FET ist und auf der Grundlage der Masse arbeitet, kann das Umschalten ohne Abhängigkeit von der Spannung der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung ausgeführt werden. Somit kann eine Fehlfunktion des FET verhindert werden.
Der FET befindet sich zwischen dem ersten und dem zweiten Widerstand, wobei die Source ein Spannungsausgangsanschluss in Bezug auf die Messeinheit ist. Wenn der FET ausgeschaltet ist, ist die Messeinheit über den ersten Widerstand elektrisch mit Masse und nicht mit der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung verbunden. Dementsprechend kann, wenn die Messung nicht ausgeführt wird, verhindert werden, dass die Spannung der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung an die Messeinheit angelegt wird und eine Überspannung in der Stufe mit der vorgegebenen Zahl verursacht. Es ist möglich, einen Ausfall der Messeinheit zu verhindern und einen Fehler bei der Überwachung der Spannung der Energiespeichervorrichtung zu vermeiden.
Unter den Schaltern in den jeweiligen Stufen kann der Schalter in einer Stufe mit einer Zahl, die höher ist als die Zahl der Stufe mit der vorgegebenen Zahl, ein P-Kanal-FET sein, der sich auf der hohen Seite der Spannungsteilungsschaltung befindet. Wenn die Messung nicht ausgeführt wird, kann verhindert werden, dass die Spannung der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung an die Messeinheit angelegt wird und eine Überspannung in der Stufe mit der Zahl, die höher ist als die Zahl der Stufe mit der vorbestimmten Zahl, verursacht. Es ist möglich, einen Ausfall der Messeinheit zu verhindern und einen Fehler bei der Überwachung der Spannung der Energiespeichervorrichtung zu vermeiden.
Unter den Schaltern in den jeweiligen Stufen kann der Schalter in einer Stufe mit einer niedrigeren Zahl als der Zahl der Stufe mit der vorbestimmten Zahl ein N-Kanal-FET sein, dessen Source mit der Masse verbunden ist. Da der Betrieb auf der Grundlage der Masse ausgeführt wird, ist es möglich, das Auftreten einer Fehlfunktion des FET in der Stufe mit der Zahl zu verhindern, die niedriger ist als die Zahl der Stufe mit der vorbestimmten Zahl.
Die Spannungsmessschaltung umfasst: eine erste Ansteuerleitung, die den P-Kanal-FET ansteuert, und eine zweite Ansteuerleitung, die den N-Kanal-FET ansteuert. Die erste Ansteuerleitung kann über einen ersten Schalter mit der Masse verbunden werden, und die zweite Ansteuerleitung kann über einen zweiten Schalter mit einer positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung in der obersten Stufe verbunden werden.
Wenn der erste Schalter eingeschaltet wird, wird die erste Ansteuerleitung elektrisch mit der Masse verbunden, um die Spannung des Gates zu senken, so dass der P-Kanal-FET von aus auf ein geschaltet werden kann. Wenn der zweite Schalter eingeschaltet wird, wird die zweite Ansteuerleitung elektrisch mit der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung der obersten Stufe verbunden, wobei sich die Spannung des Gates erhöht, so dass der N-Kanal-FET von Aus auf Ein geschaltet werden kann. Da die zweite Ansteuerleitung mit der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung der obersten Stufe verbunden ist, kann die Ansteuerspannung des FET problemlos sichergestellt werden. Das heißt, selbst wenn die Zellenspannung jeder Energiespeichervorrichtung niedrig ist, wird die Ansteuerspannung des FET problemlos sichergestellt, da die Spannung der positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung der obersten Stufe die Summe der Zellenspannungen ist.
In der Energiespeichervorrichtung in der Stufe mit der vorbestimmten Zahl kann die höchste Spannung der positiven Elektrode höher als ein zulässiger Wert der Messeinheit sein, und die niedrigste Spannung der positiven Elektrode kann niedriger als eine Schwellenspannung des FET sein. Wenn die positive Elektrode der Energiespeichervorrichtung die höchste Spannung hat, wird eine Überspannung zum Problem, und wenn die positive Elektrode der Energiespeichervorrichtung die niedrigste Spannung hat, wird die Fehlfunktion des FET zum Problem. Durch die Anwendung der vorliegenden Technik können jedoch beide Probleme gelöst werden.
<Erste Ausführungsform>
1. Beschreibung des Aufbaus der Batterie 50
Wie in 4 dargestellt, umfasst eine Batterie 50 eine zusammengesetzte Batterie 60, eine Steuerplatine 65 und einen Behälter 71.
Der Behälter 71 besteht aus einem Körper 73 aus Kunstharzmaterial und einem Deckelkörper 74. Der Körper 73 hat eine zylindrische Form mit Boden. Der Körper 73 umfasst einen Bodenflächenabschnitt 75 und vier Seitenflächenabschnitte 76. Eine obere Öffnung 77 ist in einem oberen Endabschnitt durch die vier Seitenflächenabschnitte 76 ausgebildet.
In dem Behälter 71 befinden sich die zusammengesetzte Batterie 60 und die Steuerplatine 65. Die zusammengesetzte Batterie 60 hat zwölf Sekundärbatterien 62. Die zwölf Sekundärbatterien 62 sind mit drei parallel und vier in Reihe geschaltet. Die Steuerplatine 65 umfasst eine Leiterplatte CP und ein elektronisches Bauteil, das auf der Leiterplatte CP angebracht und auf der zusammengesetzten Batterie 60 angeordnet ist.
Der Deckelkörper 74 verschließt die obere Öffnung 77 des Körpers 73. Um den Deckelkörper 74 ist eine äußere Umfangswand 78 vorgesehen. Der Deckelkörper 74 hat in der Draufsicht eine im Wesentlichen T-förmige Ausbuchtung 79. Ein erster externer Anschluss 51 der positiven Elektrode ist an einer Ecke des vorderen Abschnitts des Deckelkörpers 74 befestigt, und ein zweiter externer Anschluss 52 der negativen Elektrode ist an der anderen Ecke befestigt.
Wie in 5 und 6 dargestellt, nimmt die Sekundärbatterie 62 eine Elektrodenbaugruppe 83 zusammen mit einem nichtwässrigen Elektrolyten in einem Gehäuse 82 auf, das die Form eines rechteckigen Parallelepipeds hat. Bei der Sekundärbatterie 62 handelt es sich beispielsweise um eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie. Das Gehäuse 82 hat einen Gehäusekörper 84 und einen Deckel 85 zum Verschließen einer Öffnung an der Oberseite des Gehäusekörpers 84.
Obwohl nicht im Detail gezeigt, hat die Elektrodenanordnung 83 einen Separator, der aus einem porösen Harzfilm besteht und zwischen einem negativen Elektrodenelement, das durch Aufbringen eines aktiven Materials auf ein Substrat aus Kupferfolie ausgebildet ist, und einem positiven Elektrodenelement angeordnet ist, das durch Aufbringen eines aktiven Materials auf ein Substrat aus Aluminiumfolie ausgebildet ist. Diese sind alle riemenförmig und in einer flachen Form gewickelt, so dass sie in dem Gehäusekörper 84 in einem Zustand untergebracht werden können, in dem das negative Elektrodenelement und das positive Elektrodenelement auf den gegenüberliegenden Seiten in der Breitenrichtung in Bezug auf den Separator voneinander versetzt sind.
Ein positiver Elektrodenanschluss 87 ist über einen positiven Stromkollektor 86 mit dem positiven Elektrodenelement verbunden, und ein negativer Elektrodenanschluss 89 ist über einen negativen Stromkollektor 88 mit dem negativen Elektrodenelement verbunden. Sowohl der positive Stromkollektor 86 als auch der negative Stromkollektor 88 bestehen aus einer plattenförmigen Basis 90 und Schenkeln 91, die sich von der Basis 90 aus erstrecken. In der Basis 90 ist ein Durchgangsloch ausgebildet. Der Schenkel 91 ist mit dem positiven Elektrodenelement oder dem negativen Elektrodenelement verbunden. Der positive Elektrodenanschluss 87 und der negative Elektrodenanschluss 89 bestehen jeweils aus einem Anschlusskörperabschnnitt 92 und einem Schaft 93, der von dem Mittelabschnitt der Unterseite des Anschlusskörperabschnitts 92 nach unten ragt. Der Anschlusskörperabschnitt 92 und der Schaft 93 des positiven Elektrodenanschlusses 87 sind einstückig aus Aluminium (Einzelmaterial) gefertigt. Der negative Elektrodenanschluss 89 weist den Anschlusskörperabschnitt 92 aus Aluminium und den Schaft 93 aus Kupfer auf und ist mit diesen zusammengesetzt. Die Anschlusskörperabschnitte 92 des positiven Elektrodenanschlusses 87 und des negativen Elektrodenanschlusses 89 sind an beiden Enden des Deckels 85 über Dichtungen 94 aus einem isolierenden Material angeordnet und liegen nach außen von den Dichtungen 94 frei.
Der Deckel 85 hat ein Druckablassventil 95. Wie in 5 dargestellt, befindet sich das Druckablassventil 95 zwischen dem positiven Elektrodenanschluss 87 und dem negativen Elektrodenanschluss 89. Das Druckablassventil 95 wird geöffnet, wenn der Innendruck des Gehäuses 82 einen Grenzwert überschreitet, um den Innendruck des Gehäuses 82 zu senken.
Wie in 7 dargestellt, kann die Batterie 50 durch Einbau in ein Kraftfahrzeug 10 verwendet werden. Die Batterie 50 kann zum Starten einer Maschine 20 verwendet werden, die eine Antriebsvorrichtung des Fahrzeugs 10 ist.
2. Elektrische Konfiguration der Batterie 50
8 ist ein Blockschaltbild der Batterie 50. Die Batterie 50 ist ein „Energiespeichergerät“. Die Batterie 50 umfasst die zusammengesetzte Batterie 60, einen Stromsensor 53, einen Stromunterbrecher 55, eine analoge Verarbeitungsschaltung 130, eine Verwaltungseinheit 100 und einen Temperatursensor (nicht dargestellt), der die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60 erfasst.
Die zusammengesetzte Batterie 60 umfasst vier in Reihe geschaltete Sekundärbatterien 62A, 62B, 62C, 62D. Die Sekundärbatterie 62 ist eine „Energiespeichervorrichtung“. Die Batterie 50 hat eine Nennspannung von 12 V.
Die zusammengesetzte Batterie 60, der Stromsensor 53 und der Stromunterbrecher 55 sind über eine Stromleitung 66 und eine Stromleitung 67 in Reihe geschaltet. Die Stromleitung 66 und die Stromleitung 67 sind Beispiele für einen Stromleitungsweg.
Eine Stromleitung 66 ist eine Stromleitung zum Verbinden des ersten externen Anschlusses 51 und der positiven Elektrode der zusammengesetzten Batterie 60. Eine Stromleitung 67 ist eine Stromleitung zum Verbinden des zweiten externen Anschlusses 52 mit der negativen Elektrode der zusammengesetzten Batterie 60.
Der Stromsensor 53 ist in der Stromleitung 67 der negativen Elektrode der zusammengesetzten Batterie 60 vorgesehen. Der Stromsensor 53 kann einen Strom I der zusammengesetzten Batterie 60 messen.
Der Stromunterbrecher 55 ist in der Stromleitung 67 der negativen Elektrode der zusammengesetzten Batterie 60 vorgesehen. Als Stromunterbrecher 55 kann ein Feldeffekttransistor (FET) verwendet werden. Der Stromunterbrecher 55 wird so gesteuert, dass er in einem normalen Zustand geschlossen ist. Die Batterie 50 kann geschützt werden, indem sie in einem anormalen Zustand geöffnet wird.
Die analoge Verarbeitungsschaltung 130 teilt die Spannung der positiven Elektrode der Sekundärbatterie 62A der ersten Stufe, die Spannung der positiven Elektrode der Sekundärbatterie 62B der zweiten Stufe, die Spannung der positiven Elektrode der Sekundärbatterie 62C der dritten Stufe und die Spannung der positiven Elektrode der Sekundärbatterie 62D der vierten Stufe und gibt die geteilten Spannungen an die Verwaltungseinheit 100 aus. Der Grund für das Absenken der Spannung durch die Spannungsteilung besteht darin, zu verhindern, dass die Spannung die zulässige Spannung der CPU 110 überschreitet.
Die Verwaltungseinheit 100 umfasst eine CPU 110 und einen Speicher 120. Die CPU 110 ist eine Messeinheit, die die Spannung der Sekundärbatterie 62 misst und über vier Eingangsanschlüsse 111A bis 111D zur Spannungsmessung verfügt. Die zulässige Spannung des Eingangsanschlusses 111 beträgt 5 V.
Die Verwaltungseinheit 100 führt eine Überwachungsverarbeitung für die Batterie 50 auf der Grundlage der Ausgaben der analogen Verarbeitungsschaltung 130, des Stromsensors 53 und des Temperatursensors durch. Die Überwachungsverarbeitung der Batterie 50 kann die Verarbeitung der Überwachung einer Anomalie des Stroms I der Batterie 50, einer Anomalie der Zellspannung Vs jeder Sekundärbatterie 62 und einer Anomalie der Temperatur der Batterie 50 sein.
Wie in 8 dargestellt, sind ein Zellmotor 21, der ein Maschinenanlasser ist, eine Lichtmaschine 23, die eine Fahrzeuglichtmaschine ist, und ein allgemeiner elektrischer Verbraucher 25 an die Batterie 50 angeschlossen. Der allgemeine elektrische Verbraucher 25 hat eine Nennspannung von 12 V und kann beispielsweise ein elektronisches Steuergerät (ECU) in dem Fahrzeug 10, eine Klimaanlage, ein Audiosystem, ein Fahrzeugnavigationssystem, Zusatzgeräte und ähnliches sein.
3. Analoge Verarbeitungsschaltung
9 ist ein Schaltplan der analogen Verarbeitungsschaltung 130. Die analoge Verarbeitungsschaltung 130 umfasst eine erste Spannungsteilungsschaltung 131A, einen ersten FET 133A, eine zweite Spannungsteilungsschaltung 131 B, einen zweiten FET 133B, eine dritte Spannungsteilungsschaltung 131C, einen dritten FET 133C, eine vierte Spannungsteilungsschaltung 131D, einen vierten FET 133D, eine erste Ansteuerleitung L5 und eine zweite Ansteuerleitung L6. Der FET ist ein Feldeffekttransistor.
Die erste Spannungsteilungsschaltung 131A ist eine Schaltung, die die Spannung der positiven Elektrode (die Spannung von P1) der Sekundärbatterie der ersten Stufe 62A mit dem niedrigsten Potenzial teilt. Die erste Spannungsteilungsschaltung 131A besteht aus einem ersten Widerstand R1a und einem zweiten Widerstand R2a, wobei ein Verbindungspunkt D1 der beiden Widerstände über eine Signalleitung L1 mit einem ersten Eingangsanschluss 111A der CPU 110 verbunden ist. LH ist ein Tiefpassfilter.
Der erste FET 133A ist ein N-Kanal und befindet sich auf der hohen Seite der ersten Spannungsteilungsschaltung 131A. Der erste FET 133A hat eine Source, die mit der ersten Spannungsteilungsschaltung 131A verbunden ist, und einen Drain, der mit der positiven Elektrode der Sekundärbatterie der ersten Stufe 62A verbunden ist. Das Gate des ersten FET 133A ist über einen Gate-Widerstand Rg mit der zweiten Ansteuerleitung L6 verbunden.
Die zweite Spannungsteilungsschaltung 131B ist eine Schaltung, die die Spannung der positiven Elektrode (die Spannung von P2) der Sekundärbatterie der zweiten Stufe 62B teilt. Die zweite Spannungsteilungsschaltung 131B besteht aus einem ersten Widerstand R1b und einem zweiten Widerstand R2b, wobei ein Verbindungspunkt D2 der beiden Widerstände über eine Signalleitung L2 mit einem zweiten Eingangsanschluss 111B der CPU 110 verbunden ist. LH ist ein Tiefpassfilter.
Der zweite FET 133B ist ein N-Kanal und befindet sich zwischen dem ersten Widerstand R1b und dem zweiten Widerstand R2b. Der zweite FET 133B hat eine Source, die mit dem ersten Widerstand R1b verbunden ist, und einen Drain, der mit dem zweiten Widerstand R2b verbunden ist. Das Gate des zweiten FET 133B ist über einen Gate-Widerstand Rg mit der zweiten Ansteuerleitung L6 verbunden.
Die dritte Spannungsteilungsschaltung 131C ist eine Schaltung, die die Spannung der positiven Elektrode (die Spannung von P3) der Sekundärbatterie der dritten Stufe 62C teilt. Die dritte Spannungsteilungsschaltung 131C besteht aus einem ersten Widerstand R1c und einem zweiten Widerstand R2c, wobei ein Verbindungspunkt D3 der beiden Widerstände über eine Signalleitung L3 mit einem dritten Eingangsanschluss 111C der CPU 110 verbunden ist. LH ist ein Tiefpassfilter.
Der dritte FET 133C ist ein P-Kanal und befindet sich auf der hohen Seite der dritten Spannungsteilungsschaltung 131C. Der dritte FET 133C hat eine Source, die mit der positiven Elektrode (P3) der Sekundärbatterie der dritten Stufe 62C verbunden ist, und einen Drain, der mit der dritten Spannungsteilungsschaltung 131C verbunden ist. Das Gate des dritten FET 133C ist über einen Gate-Widerstand Rg mit der ersten Ansteuerleitung L5 verbunden.
Die vierte Spannungsteilungsschaltung 131D ist eine Schaltung, die die Spannung der positiven Elektrode (die Spannung von P4) der Sekundärbatterie der vierten Stufe 62D mit dem höchsten Potenzial teilt. Die vierte Spannungsteilungsschaltung 131D besteht aus einem ersten Widerstand R1d und einem zweiten Widerstand R2d, wobei ein Verbindungspunkt D4 der beiden Widerstände über eine Signalleitung L4 mit einem vierten Eingangsanschluss 111D der CPU 110 verbunden ist. LH ist ein Tiefpassfilter.
Der vierte FET 133D ist ein P-Kanal und befindet sich auf der hohen Seite der vierten Spannungsteilungsschaltung 131D. Der vierte FET 133D hat eine Source, die mit der positiven Elektrode (P4) der Sekundärbatterie der vierten Stufe 62D verbunden ist, und einen Drain, der mit der vierten Spannungsteilungsschaltung 131D verbunden ist. Das Gate des vierten FET 133D ist über einen Gate-Widerstand Rg mit der ersten Ansteuerleitung L5 verbunden.
Die analoge Verarbeitungsschaltung 130 umfasst einen ersten Schalter 141 und einen zweiten Schalter 143. Der erste Schalter 141 ist ein N-Kanal-FET. Der erste Schalter 141 hat eine Source, die mit der Masse verbunden ist, und einen Drain, der mit der ersten Ansteuerleitung L5 verbunden ist. Das Gate des ersten Schalters 141 ist mit einem Ausgangsanschluss 113 der CPU 110 verbunden. Wenn der erste Schalter 141 ausgeschaltet ist, kann die erste Ansteuerleitung L5 elektrisch mit einem vorbestimmten hohen Potential verbunden sein. Das vorbestimmte hohe Potenzial kann die positive Elektrode (P4) der Sekundärbatterie der vierten Stufe 62D sein.
Der zweite Schalter 143 ist ein P-Kanal-FET. Der zweite Schalter 143 hat eine Source, die mit der positiven Elektrode (P4) der Sekundärbatterie 62D der obersten Stufe (vierten Stufe) verbunden ist, und einen Drain, der mit der zweiten Ansteuerleitung L6 verbunden ist. Die zweite Ansteuerleitung L6 ist über den Widerstand R3 mit der Masse verbunden.
Wenn ein H-Pegel-Messbefehl Sr über den Ausgangsanschluss 113 der CPU 110 ausgegeben wird, wird der erste Schalter 141 eingeschaltet.
Wenn der erste Schalter 141 eingeschaltet ist, ist die erste Ansteuerleitung L5 elektrisch mit der Masse verbunden. Wenn die erste Ansteuerleitung L5 elektrisch mit der Masse verbunden ist, gehen die Gates des dritten FET 133C und des vierten FET 133D jeweils auf den niedrigen Pegel, so dass der dritte FET 133C und der vierte FET 133D von aus auf ein geschaltet werden.
Durch das Einschalten des dritten FET 133C wird eine Spannung, die man durch Teilen der Spannung der positiven Elektrode (der Spannung von P3) der Sekundärbatterie der dritten Stufe 62C durch die dritte Spannungsteilungsschaltung 131C erhält, in den dritten Eingangsanschluss 111C der CPU 110 eingegeben.
Durch das Einschalten des vierten FET 133D wird eine Spannung, die man durch Teilen der Spannung der positiven Elektrode (der Spannung von P4) der Sekundärbatterie der vierten Stufe 62D durch die vierte Spannungsteilungsschaltung 131D erhält, in den vierten Eingangsanschluss 111D der CPU 110 eingegeben.
Wenn der erste Schalter 141 eingeschaltet ist, wird der zweite Schalter 143 eingeschaltet und die zweite Ansteuerleitung L6 elektrisch mit der positiven Elektrode der Sekundärbatterie der vierten Stufe 62D verbunden. Wenn die zweite Ansteuerleitung L6 elektrisch mit der positiven Elektrode der Sekundärbatterie der vierten Stufe 62D verbunden ist, gehen die Gates des ersten FET 133A und des zweiten FET 133B jeweils auf den hohen Pegel, so dass der erste FET 133A und der zweite FET 133B von aus auf ein geschaltet werden.
Durch das Einschalten des ersten FET 133A wird eine Spannung, die man durch Teilen der Spannung der positiven Elektrode (der Spannung von P1) der Sekundärbatterie der ersten Stufe 62A durch die erste Spannungsteilungsschaltung 131A erhält, in den ersten Eingangsanschluss 111A der CPU 110 eingegeben.
Durch das Einschalten des zweiten FET 133B wird eine Spannung, die man durch Teilen der Spannung der positiven Elektrode (der Spannung von P2) der Sekundärbatterie der zweiten Stufe 62B durch die zweite Spannungsteilungsschaltung 131B erhält, in den zweiten Eingangsanschluss 111B der CPU 110 eingegeben.
Auf diese Weise werden, wenn der Messbefehl Sr ausgegeben wird, die Spannungen, die man durch Teilen der Spannungen der positiven Elektroden der Sekundärbatterie 62A, der Sekundärbatterie 62B, der Sekundärbatterie 62C und der Sekundärbatterie der vierten Stufe 62D durch die erste Spannungsteilungsschaltung 131A, die zweite Spannungsteilungsschaltung 131B, die dritte Spannungsteilungsschaltung 131C und die vierte Spannungsteilungsschaltung 131D erhält, in die vier Eingangsanschlüsse 111A, 111B, 111C, 111D der CPU 110 eingegeben.
Daher kann die CPU 110 die Zellenspannungen Vs der Sekundärbatterie 62A, der Sekundärbatterie 62B, der Sekundärbatterie 62C und der Sekundärbatterie 62D aus den Eingangsspannungen des ersten Eingangsanschlusses 111A, des zweiten Eingangsanschlusses 111 B, des dritten Eingangsanschlusses 111C und des vierten Eingangsanschlusses 111D erhalten.
Das heißt, die Zellenspannung Vs der Sekundärbatterie der zweiten Stufe 62B kann durch Subtraktion der Spannung der positiven Elektrode der Sekundärbatterie der ersten Stufe 62A von der Spannung der positiven Elektrode der Sekundärbatterie der zweiten Stufe 62B bezogen werden. In ähnlicher Weise kann die Zellenspannung Vs der Sekundärbatterie der dritten Stufe 62C durch Subtraktion der Spannung der positiven Elektrode der Sekundärbatterie der zweiten Stufe 62B von der Spannung der positiven Elektrode der Sekundärbatterie der dritten Stufe 62C bezogen werden. Die Zellenspannung Vs der Sekundärbatterie der vierten Stufe 62D kann durch Subtraktion der Spannung der positiven Elektrode der Sekundärbatterie der dritten Stufe 62C von der Spannung der positiven Elektrode der Sekundärbatterie der vierten Stufe 62D bezogen werden.
4. Beschreibung der Auswirkungen
Wenn die höchste Spannung der positiven Elektrode der Sekundärbatterie 62 höher ist als die zulässige Spannung (V = 5 V) der CPU 110 und die niedrigste Spannung der positiven Elektrode niedriger ist als die Schwellenspannung (Vth = 2,5 V) des FET 133, können sowohl das Problem einer Überspannung als auch das Problem einer Fehlfunktion des FET nicht gelöst werden, selbst wenn der FET 133 entweder auf der niedrigen oder auf der hohen Seite der Spannungsteilungsschaltung 131 angeordnet ist.
Wenn beispielsweise der Einsatzbereich (Zellenspannung Vs) jeder der Sekundärbatterien 62A bis 62D 1,2 V bis 3,8 V beträgt, beträgt die niedrigste Spannung der positiven Elektrode der Sekundärbatterie der zweiten Stufe 62B 2,4 V, ist die höchste Spannung der positiven Elektrode 7,6 V, ist die höchste Spannung der positiven Elektrode höher als die zulässige Spannung (5 V) der CPU 110, und ist die niedrigste Spannung der positiven Elektrode niedriger als die Schwellenspannung (Vth = 2,5 V) des FET 133.
In der analogen Verarbeitungsschaltung 130 wird ein N-Kanal-FET als zweiter FET 133B verwendet, der der Sekundärbatterie der zweiten Stufe 62B entspricht. Der zweite FET 133B befindet sich zwischen dem ersten Widerstand R1b und dem zweiten Widerstand R2b, wobei die Quelle ein Spannungsausgangsanschluss zur CPU 110 ist.
Da der zweite FET 133B ein N-Kanal ist und auf der Grundlage der Masse arbeitet, kann das Umschalten ohne Abhängigkeit von der Spannung der positiven Elektrode der Sekundärbatterie der zweiten Stufe 62B ausgeführt werden. Somit kann eine Fehlfunktion des zweiten FET 133B verhindert werden.
Wenn der zweite FET 133B ausgeschaltet ist, ist der zweite Eingangsanschluss 111B der CPU 110 über den ersten Widerstand R1b elektrisch mit der Masse verbunden und nicht mit der positiven Elektrode der Sekundärbatterie der zweiten Stufe 62B. Daher wird, wenn die Messung nicht ausgeführt wird, eine Überspannung, die die zulässige Spannung überschreitet, nicht in den zweiten Eingangsanschluss 111B der CPU 110 eingegeben.
Wie oben beschrieben, kann sowohl das Problem einer Überspannung für die CPU 110 als auch das Problem einer Fehlfunktion des zweiten FET 133B für die Sekundärbatterie der zweiten Stufe 62B gelöst werden.
Der dritte FET 133C der dritten Stufe ist ein P-Kanal-FET, der sich auf der hohen Seite der dritten Spannungsteilungsschaltung 131C befindet, und der vierte FET 133D der vierten Stufe ist ein P-Kanal-FET, der sich auf der hohen Seite der vierten Spannungsteilungsschaltung 131D befindet.
Wenn der dritte FET 133C ausgeschaltet ist, ist der dritte Eingangsanschluss 111C der CPU 110 nicht elektrisch mit der positiven Elektrode der Sekundärbatterie der dritten Stufe 62C verbunden, und wenn der vierte FET 133D ausgeschaltet ist, ist der vierte Eingangsanschluss 111D der CPU 110 nicht elektrisch mit der positiven Elektrode der Sekundärbatterie der vierten Stufe 62D verbunden. Auf diese Weise ist es möglich, das Auftreten einer Überspannung sowohl an dem dritten Eingangsanschluss 111C, der die Spannung der Sekundärbatterie der dritten Stufe 62C misst, als auch an dem vierten Eingangsanschluss 111D, der die Spannung der Sekundärbatterie der vierten Stufe 62C misst, zu verhindern, wenn die Messung nicht ausgeführt wird.
Der erste FET 133A der ersten Stufe ist ein N-Kanal-FET, der sich auf der hohen Seite der ersten Spannungsteilungsschaltung 131A befindet. Die Source des ersten FET 133A ist über die erste Spannungsteilungsschaltung 131A mit der Masse verbunden. Da der erste FET 133A auf der Grundlage der Masse arbeitet, kann das Umschalten ohne Abhängigkeit von der Spannung der positiven Elektrode der Sekundärbatterie der ersten Stufe 62a erfolgen. Somit kann eine Fehlfunktion des ersten FET 133A verhindert werden.
<Andere Ausführungsformen>
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die in der obigen Beschreibung und den Zeichnungen erläuterte Ausführungsform beschränkt, wobei beispielsweise auch die folgenden Ausführungsformen im technischen Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung enthalten sind.

(1) In der obigen ersten Ausführungsform war die Sekundärbatterie 62 als ein Beispiel für eine Energiespeichervorrichtung dargestellt. Die Energiespeichervorrichtung ist nicht auf die Sekundärbatterie 62 beschränkt, sondern kann auch ein Kondensator sein. Die Sekundärbatterie 62 ist nicht auf eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie beschränkt, sondern kann auch eine andere Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt sein. Es kann auch eine Bleibatterie oder ähnliches verwendet werden.
(2) In der ersten Ausführungsform war die Batterie 50 in das Kraftfahrzeug 10 eingebaut. Die Batterie 50 kann auch an einem Motorrad angebracht sein. Die Batterie 50 kann für andere Zwecke als das Anlassen der Maschine verwendet werden. Die Batterie 50 kann für verschiedene Zwecke verwendet werden, beispielsweise für einen beweglichen Körper (ein Fahrzeug, ein Schiff, ein fahrerloses Transportsystem (AGV) usw.) und für industrielle Zwecke (eine Energiespeichervorrichtung für ein unterbrechungsfreies Stromversorgungssystem oder ein fotovoltaisches Stromerzeugungssystem).
(3) In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist die CPU 110 mit den vier Eingangsanschlüssen 111A, 111 B, 111C und 111D für die Spannungsmessung ausgestattet. Die Zahl der Eingangsanschlüsse 111 kann eins sein. In diesem Fall kann das Verbindungsziel des Eingangsanschlusses 111 zwischen den Spannungsteilungsschaltungen 131A bis 131D in den jeweiligen Stufen unter Verwendung eines Multiplexers oder dergleichen umgeschaltet werden.
(4) In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform war unter den vier FETs 133A, 133B, 133C, 133D in den ersten bis vierten Stufen der zweite FET 133B der zweiten Stufe als N-Kanal eingestellt und an der Position zwischen dem ersten Widerstand R1b und dem zweiten Widerstand R2b der zweiten Spannungsteilungsschaltung 131B angeordnet. Der FET ist nicht auf den FET der zweiten Stufe beschränkt, sondern ein FET in einer vorbestimmten Zahl von Stufen kann als N-Kanal eingestellt und an Positionen zwischen dem ersten Widerstand R1 und dem zweiten Widerstand R2 der Spannungsteilungsschaltung 131 angeordnet sein. Zum Beispiel tritt das Problem einer Überspannung wahrscheinlich in einer Messleitung auf, die eine Sekundärbatterie mit einer hohen Zahl von Stufen misst, und das Problem einer Fehlfunktion des FETs tritt wahrscheinlich in einer Messleitung auf, die eine Sekundärbatterie mit einer niedrigen Zahl von Stufen misst. Das heißt, das Problem einer Überspannung und das Problem einer Fehlfunktion des FETs treten wahrscheinlich in der Messleitung auf, die die Sekundärbatterie in der mittleren Stufe misst. Unabhängig von der Beziehung zwischen der Spannung der positiven Elektrode der Sekundärbatterie und der zulässigen Spannung der CPU oder der Beziehung zwischen der Spannung der positiven Elektrode der Sekundärbatterie und der Schwellenspannung des FET kann daher der FET in der mittleren Stufe, wie der zweiten Stufe und der dritten Stufe, als N-Kanal eingestellt und an einer Position zwischen dem ersten Widerstand R1 und dem zweiten Widerstand R2 der Spannungsteilungsschaltung 131 angeordnet sein. Selbst in einem Fall, in dem, wie in der ersten Stufe, der vierten Stufe oder dergleichen, die höchste Spannung der positiven Elektrode höher ist als die zulässige Spannung der CPU 110 oder die niedrigste Spannung der positiven Elektrode niedriger ist als die Schwellenspannung des FET 133, kann der FET 133 zwischen dem ersten Widerstand R1 und dem zweiten Widerstand R2 der Spannungsteilungsschaltung 131 als N-Kanal angeordnet sein.
(5) In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wurde die Spannungsmessschaltung für die zusammengesetzte Batterie 60 beschrieben. Die Spannungsmessschaltung kann eine Spannungsmessschaltung für eine einzelne Zelle sein. Das heißt, auch im Fall der Einzelzelle treten die gleichen Probleme auf, wenn die höchste Spannung der positiven Elektrode höher ist als die zulässige Spannung der Messeinheit und die niedrigste Spannung der positiven Elektrode niedriger ist als die Schwellenspannung Vth des FET.

Bezugszeichenliste

10: Automobil
50: Batterie (Energiespeichergerät)
62: Sekundärbatterie (Energiespeichervorrichtung)
100: Verwaltungseinheit
110: CPU (Messeinheit)
130: analoge Verarbeitungsschaltung
131A bis 131D: erste Spannungsteilungsschaltung bis vierte Spannungsteilungsschaltung
133A bis 133D: erster FET bis vierter FET
141: erster Schalter
143: zweiter Schalter
L5: erste Ansteuerleitung
L6: zweite Ansteuerleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2000195566 A [0003]

Claims

Spannungsmessschaltung, umfassend: Spannungsteilungsschaltungen, die die Spannungen von Energiespeichervorrichtungen in jeweiligen Stufen teilen, die in Reihe geschaltet sind; Schalter, die die Ströme der Spannungsteilungsschaltungen in den jeweiligen Stufen unterbrechen; und eine Messeinheit, die eine Spannung jeder der Energiespeichervorrichtungen in den jeweiligen Stufen auf der Grundlage eines Ausgangs jeder der Spannungsteilungsschaltungen in den jeweiligen Stufen misst, wobei die Spannungsteilungsschaltung in jeder der Stufen einen ersten Widerstand, der mit einer Masse verbunden ist, und einen zweiten Widerstand umfasst, der mit einer positiven Elektrode der entsprechenden Energiespeichervorrichtung verbunden ist, und der Schalter in einer Stufe mit einer vorbestimmten Zahl von Schaltern in den jeweiligen Stufen ein N-Kanal-Feldeffekttransistor (FET) ist, dessen Source mit dem ersten Widerstand und dessen Drain mit dem zweiten Widerstand verbunden ist, wobei die Source des FET ein Spannungsausgangsanschluss in Bezug auf die Messeinheit ist.
Spannungsmessschaltung nach Anspruch 1, bei der der Schalter in einer Stufe mit einer Zahl, die höher ist als die Zahl der Stufe mit der vorbestimmten Zahl unter den Schaltern in den jeweiligen Stufen, ein P-Kanal-FET ist, der sich auf einer hohen Seite der Spannungsteilungsschaltung befindet.
Spannungsmessschaltung nach Anspruch 2, bei der der Schalter in einer Stufe mit einer niedrigeren Zahl als die Zahl der Stufe mit der vorgegebenen Zahl unter den Schaltern in den jeweiligen Stufen ein N-Kanal-FET ist, dessen Source mit der Masse verbunden ist.
Spannungsmessschaltung nach Anspruch 3, weiterhin umfassend: eine erste Ansteuerleitung, die den P-Kanal-FET ansteuert; und eine zweite Ansteuerleitung, die den N-Kanal-FET ansteuert, wobei die erste Ansteuerleitung über einen ersten Schalter mit der Masse verbunden ist und die zweite Ansteuerleitung mit einer positiven Elektrode einer Energiespeichervorrichtung in einer obersten Stufe über einen zweiten Schalter verbunden ist.
Spannungsmessschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der in der Energiespeichervorrichtung in der Stufe mit vorbestimmter Zahl eine höchste Spannung der positiven Elektrode höher als ein zulässiger Wert der Messeinheit ist und eine niedrigste Spannung der positiven Elektrode niedriger als eine Schwellenspannung des FET ist.
Spannungsmessschaltung, umfassend: eine Spannungsteilungsschaltung, die eine Spannung einer Energiespeichervorrichtung teilt; einen Schalter, der den Strom der Spannungsteilungsschaltung unterbricht; und eine Messeinheit, die die Spannung der Energiespeichervorrichtung auf der Grundlage eines Ausgangs der Spannungsteilungsschaltung misst, wobei die Spannungsteilungsschaltung in jeder der Stufen einen ersten Widerstand, der mit einer Masse verbunden ist, und einen zweiten Widerstand umfasst, der mit einer positiven Elektrode der Energiespeichervorrichtung verbunden ist, und der Schalter ein N-Kanal-Feldeffekttransistor (FET) ist, dessen Source mit dem ersten Widerstand verbunden ist und dessen Drain mit dem zweiten Widerstand verbunden ist, und die Source des FET ein Spannungsausgangsanschluss in Bezug auf die Messeinheit ist.
Energiespeichervorrichtung, umfassend: eine Energiespeichervorrichtung oder eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Energiespeichervorrichtungen; und die Spannungsmessschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.