JP2001307782A - 電池特性データ伝達方法および電池管理システム - Google Patents
電池特性データ伝達方法および電池管理システムInfo
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- JP2001307782A JP2001307782A JP2000118263A JP2000118263A JP2001307782A JP 2001307782 A JP2001307782 A JP 2001307782A JP 2000118263 A JP2000118263 A JP 2000118263A JP 2000118263 A JP2000118263 A JP 2000118263A JP 2001307782 A JP2001307782 A JP 2001307782A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 直列に接続した多数の電池のそれぞれ電位が
大きく異なる電池特性データを、その伝達に使用する素
子の耐圧による制限を受けることなく制御回路へ容易に
伝達できるようにする。 【解決手段】 直列に接続した複数の電池ＢＴ１，…，
ＢＴＮに対して、その各電池にそれぞれ対応して設けら
れ、各電池の電池特性データを管理する保護ブロックＢ
１，…，ＢＮのいずれかで発生した電池特性データを、
順次隣接する他の保護ブロックを通して１ブロック分の
電圧シフトを行いながら伝達し、全体を管理する制御回
路１に接続されている保護ブロックから、その制御回路
１の基準電圧と同じ電圧を基準電圧とする電池特性デー
タとして該制御回路１へ伝達する。
大きく異なる電池特性データを、その伝達に使用する素
子の耐圧による制限を受けることなく制御回路へ容易に
伝達できるようにする。 【解決手段】 直列に接続した複数の電池ＢＴ１，…，
ＢＴＮに対して、その各電池にそれぞれ対応して設けら
れ、各電池の電池特性データを管理する保護ブロックＢ
１，…，ＢＮのいずれかで発生した電池特性データを、
順次隣接する他の保護ブロックを通して１ブロック分の
電圧シフトを行いながら伝達し、全体を管理する制御回
路１に接続されている保護ブロックから、その制御回路
１の基準電圧と同じ電圧を基準電圧とする電池特性デー
タとして該制御回路１へ伝達する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば電動車
両、ＵＰＳ（Uninterruptible Power Source：停電時の
バックアップ装置）等に使用される電源装置、すなわち
複数の電池を直列に接続して使用し、その各電池毎にそ
の電池特性データをチェックする手段を必要とする電源
装置（バッテリーパックのような装置）で、その複数の
電池をまとめて管理する場合の電池特性データの伝達方
法および電池管理システムに関する。
両、ＵＰＳ（Uninterruptible Power Source：停電時の
バックアップ装置）等に使用される電源装置、すなわち
複数の電池を直列に接続して使用し、その各電池毎にそ
の電池特性データをチェックする手段を必要とする電源
装置（バッテリーパックのような装置）で、その複数の
電池をまとめて管理する場合の電池特性データの伝達方
法および電池管理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】上述のように複数の電池を直列に接続し
て使用する従来の電源装置では、最も負極側にある電池
と最も正極側にある電池の間の電圧差が大きく、その電
池の管理に使用する安価なＩＣ等の許容耐圧（３６Ｖ程
度）を超えることがある。その場合、各電池の状態を検
出したデータ毎にレベルシフトを行ったり、いくつかの
データ群に分割し、分割した一番低い電圧部分を基準と
してデータを処理し、処理データ毎にレベルシフトを行
う等をした後に、最終的な制御部分にデータを伝送して
管理している。
て使用する従来の電源装置では、最も負極側にある電池
と最も正極側にある電池の間の電圧差が大きく、その電
池の管理に使用する安価なＩＣ等の許容耐圧（３６Ｖ程
度）を超えることがある。その場合、各電池の状態を検
出したデータ毎にレベルシフトを行ったり、いくつかの
データ群に分割し、分割した一番低い電圧部分を基準と
してデータを処理し、処理データ毎にレベルシフトを行
う等をした後に、最終的な制御部分にデータを伝送して
管理している。
【０００３】また、近年は電池の性能の向上に伴い、電
池の管理に対するニーズが高まってきている。これは、
単に電池の使用方法の利便性を高めるだけでなく、危険
を回避するという目的があり、制御内容が複雑化するに
伴い、ＣＰＵ等からなるマイクロコンピュータを使用し
た一括管理が必要になっている。しかし、直列に接続さ
れた電池の管理に、従来は全ての電池の電圧データを検
出し、そのデータをマイクロコンピュータで一括管理す
るために、ＣＰＵのＩＯの耐圧外のデータをレベルシフ
トを繰り返す等して、ＣＰＵの耐圧に合わせたデータに
変換した後に、ＣＰＵにデータを伝送する必要があっ
た。
池の管理に対するニーズが高まってきている。これは、
単に電池の使用方法の利便性を高めるだけでなく、危険
を回避するという目的があり、制御内容が複雑化するに
伴い、ＣＰＵ等からなるマイクロコンピュータを使用し
た一括管理が必要になっている。しかし、直列に接続さ
れた電池の管理に、従来は全ての電池の電圧データを検
出し、そのデータをマイクロコンピュータで一括管理す
るために、ＣＰＵのＩＯの耐圧外のデータをレベルシフ
トを繰り返す等して、ＣＰＵの耐圧に合わせたデータに
変換した後に、ＣＰＵにデータを伝送する必要があっ
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】例えば、多数の電池が
直列に接続された組電池を、各電池毎あるいは全電池を
いくつかのブロックに分けて管理する場合に、その数が
３ブロック以上で、組電池電圧がデータ伝送に関わる使
用したい素子の耐圧を超えてしまっている場合、従来は
データを管理するマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）など
の制御部分の素子の耐圧内の電圧に、各データをレベル
シフトする必要があり、その回路が複雑になり、データ
を受信するためのポート数も多くなる。そのため、使用
する部品の種類も多くなっていた。
直列に接続された組電池を、各電池毎あるいは全電池を
いくつかのブロックに分けて管理する場合に、その数が
３ブロック以上で、組電池電圧がデータ伝送に関わる使
用したい素子の耐圧を超えてしまっている場合、従来は
データを管理するマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）など
の制御部分の素子の耐圧内の電圧に、各データをレベル
シフトする必要があり、その回路が複雑になり、データ
を受信するためのポート数も多くなる。そのため、使用
する部品の種類も多くなっていた。
【０００５】この発明は、このような問題を解決するた
めになされたものであり、多数の電池（組電池を含む）
を直列に接続した電源装置において、電位が大きく異な
る電池特性データを、そのデータの伝達（伝送）のため
に使用する素子の耐圧による制限を受けることなく伝達
できるようにすることと、受信ポート数や伝達ラインを
単純化し、レベルシフト等で使用する素子の種類を減
じ、コストを削減をすることを目的とする。
めになされたものであり、多数の電池（組電池を含む）
を直列に接続した電源装置において、電位が大きく異な
る電池特性データを、そのデータの伝達（伝送）のため
に使用する素子の耐圧による制限を受けることなく伝達
できるようにすることと、受信ポート数や伝達ラインを
単純化し、レベルシフト等で使用する素子の種類を減
じ、コストを削減をすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明による電池特性
伝達方法は、直列に接続した複数の電池に対して、その
各電池にそれぞれ対応して設けられ各電池の電池特性デ
ータを管理する保護ブロックと、前記直列に接続した複
数の電池全体を管理する制御回路とを備えた電池管理シ
ステムにおいて、上記の目的を達成するため、各保護ブ
ロックのいずれかで発生した電池特性データを、順次隣
接する他の保護ブロックを通して１ブロック分の電圧シ
フトを行いながら伝達し、上記制御回路に接続されてい
る保護ブロックから、該制御回路の基準電圧と同じ電圧
を基準電圧とする電池特性データとして該制御回路へ伝
達することを特徴とする。
伝達方法は、直列に接続した複数の電池に対して、その
各電池にそれぞれ対応して設けられ各電池の電池特性デ
ータを管理する保護ブロックと、前記直列に接続した複
数の電池全体を管理する制御回路とを備えた電池管理シ
ステムにおいて、上記の目的を達成するため、各保護ブ
ロックのいずれかで発生した電池特性データを、順次隣
接する他の保護ブロックを通して１ブロック分の電圧シ
フトを行いながら伝達し、上記制御回路に接続されてい
る保護ブロックから、該制御回路の基準電圧と同じ電圧
を基準電圧とする電池特性データとして該制御回路へ伝
達することを特徴とする。
【０００７】また、この発明による電池管理システム
は、上記の目的を達成するため、直列に接続した複数の
電池に対して、その各電池にそれぞれ対応して各電池の
電池特性データを管理する保護ブロックを、各電池と並
列に且つ互いに直列に接続して設けるとともに、上記直
列に接続した複数の電池全体を管理する制御回路を、最
低電位端の電池に接続された保護ブロックから上記電池
特性データが伝達されるように接続して設け、その各保
護ブロックに、互いに隣接する保護ブロックとの間で上
記電池特性データを授受する手段と、それによって受信
した電池特性データの電圧レベルを自己のブロックの電
圧分だけシフトする手段とを設けたものである。
は、上記の目的を達成するため、直列に接続した複数の
電池に対して、その各電池にそれぞれ対応して各電池の
電池特性データを管理する保護ブロックを、各電池と並
列に且つ互いに直列に接続して設けるとともに、上記直
列に接続した複数の電池全体を管理する制御回路を、最
低電位端の電池に接続された保護ブロックから上記電池
特性データが伝達されるように接続して設け、その各保
護ブロックに、互いに隣接する保護ブロックとの間で上
記電池特性データを授受する手段と、それによって受信
した電池特性データの電圧レベルを自己のブロックの電
圧分だけシフトする手段とを設けたものである。
【０００８】この電池管理システムにおいて、上記各保
護ブロックは、少なくとも、接続している電池の特性デ
ータを検出及び処理する検出・処理回路と、互いに隣接
する保護ブロックとの間で電池特性データを授受するた
めの受信部と送信部、およびその受信部で受信した電池
特性データの電圧レベルを自己のブロックの電圧分だけ
シフトして送信部へ出力するレベルシフト回路とを備え
ているとよい。なお、電池特性データとしては、電池電
圧（充電，放電，過放電防止，残容量等）と、ほかに電
池温度のデータなどがある。
護ブロックは、少なくとも、接続している電池の特性デ
ータを検出及び処理する検出・処理回路と、互いに隣接
する保護ブロックとの間で電池特性データを授受するた
めの受信部と送信部、およびその受信部で受信した電池
特性データの電圧レベルを自己のブロックの電圧分だけ
シフトして送信部へ出力するレベルシフト回路とを備え
ているとよい。なお、電池特性データとしては、電池電
圧（充電，放電，過放電防止，残容量等）と、ほかに電
池温度のデータなどがある。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて具体的に説明する。まず、この発明による
電池特性データ伝達方法を実施する電池管理システムに
ついて、図１のブロック図によって説明する。
面に基づいて具体的に説明する。まず、この発明による
電池特性データ伝達方法を実施する電池管理システムに
ついて、図１のブロック図によって説明する。
【００１０】図１において、直列に接続された複数の電
池ＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ３，……，ＢＴＮに対して、そ
の各電池に対応してそれぞれ対応する各電池特性に関す
る情報を管理する各保護ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，…
…，ＢＮを、各電池に並列に設けている。電池ＢＴ１，
ＢＴ２，ＢＴ３，……，ＢＴＮは、例えば出力電圧が４
Ｖ強を限度値とするリチウムイオン電池である。
池ＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ３，……，ＢＴＮに対して、そ
の各電池に対応してそれぞれ対応する各電池特性に関す
る情報を管理する各保護ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，…
…，ＢＮを、各電池に並列に設けている。電池ＢＴ１，
ＢＴ２，ＢＴ３，……，ＢＴＮは、例えば出力電圧が４
Ｖ強を限度値とするリチウムイオン電池である。
【００１１】各保護ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，……，
ＢＮには、対応する各電池の特性データ、例えばエラー
信号等を検出処理する検出・処理回路Ｅ１，Ｅ２，Ｅ
３，……，ＥＮと、その各検出・処理回路が検出した電
池特性データを、夫々隣接する保護ブロックから受信す
る受信部Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，……，ＲＮと、その受信し
た電池特性データを反対側に隣接する保護ブロックへ送
信する送信部Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，……，ＴＮと、その各
受信部と送信部の間で通過する１つの保護ブロック分の
電圧のレベルシフトを行うレベルシフト回路Ｌ１，Ｌ
２，Ｌ３，……，ＬＮとを備えている。検出・処理回路
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，……，ＥＮは、Ａ／Ｄ等を用いて電
池特性を検出し、そのデータを加工する機能を有する。
ＢＮには、対応する各電池の特性データ、例えばエラー
信号等を検出処理する検出・処理回路Ｅ１，Ｅ２，Ｅ
３，……，ＥＮと、その各検出・処理回路が検出した電
池特性データを、夫々隣接する保護ブロックから受信す
る受信部Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，……，ＲＮと、その受信し
た電池特性データを反対側に隣接する保護ブロックへ送
信する送信部Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，……，ＴＮと、その各
受信部と送信部の間で通過する１つの保護ブロック分の
電圧のレベルシフトを行うレベルシフト回路Ｌ１，Ｌ
２，Ｌ３，……，ＬＮとを備えている。検出・処理回路
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，……，ＥＮは、Ａ／Ｄ等を用いて電
池特性を検出し、そのデータを加工する機能を有する。
【００１２】その各保護ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，…
…，ＢＮの受信部と送信部は、各保護ブロックに発生す
ると思われる電圧の２倍強の耐圧を確保できるようにし
てあり、当該各保護ブロックは、電池特性データを受信
あるいは送信する隣接する保護ブロックとの間の電圧を
基準とした信号で動作するよう構成する。そして、隣接
する保護ブロックの送信部と受信部とが接続されて、各
保護ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，……，ＢＮが直列に接
続されている。
…，ＢＮの受信部と送信部は、各保護ブロックに発生す
ると思われる電圧の２倍強の耐圧を確保できるようにし
てあり、当該各保護ブロックは、電池特性データを受信
あるいは送信する隣接する保護ブロックとの間の電圧を
基準とした信号で動作するよう構成する。そして、隣接
する保護ブロックの送信部と受信部とが接続されて、各
保護ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，……，ＢＮが直列に接
続されている。
【００１３】また、直列に接続された電池ＢＴ１，ＢＴ
２，ＢＴ３，……，ＢＴＮのうち、高電位端の電池ＢＴ
１に並列に接続した保護ブロックＢ１の受信部Ｒ１は、
その電池ＢＴ１の陽極に接続している。また、最低電位
端の電池ＢＴＮに並列に接続した保護ブロックＢＮの送
信部ＴＮは、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を備えた
制御回路１に接続している。
２，ＢＴ３，……，ＢＴＮのうち、高電位端の電池ＢＴ
１に並列に接続した保護ブロックＢ１の受信部Ｒ１は、
その電池ＢＴ１の陽極に接続している。また、最低電位
端の電池ＢＴＮに並列に接続した保護ブロックＢＮの送
信部ＴＮは、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を備えた
制御回路１に接続している。
【００１４】さらに、最低電位端の電池ＢＴＮの陰極は
制御回路１に接続されると共に、組電池負極３に接続さ
れ、最高電位端の電池ＢＴ１の陽極は、入出力スイッチ
２を介して組電池正極４に接続されている。入出力スイ
ッチ２は、制御回路１によってオン／オフ制御される２
個のＦＥＴ２ａ，２ｂが直列に接続されて構成されてい
る。
制御回路１に接続されると共に、組電池負極３に接続さ
れ、最高電位端の電池ＢＴ１の陽極は、入出力スイッチ
２を介して組電池正極４に接続されている。入出力スイ
ッチ２は、制御回路１によってオン／オフ制御される２
個のＦＥＴ２ａ，２ｂが直列に接続されて構成されてい
る。
【００１５】各保護ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，……，
ＢＮの受信部Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，……，ＲＮは、各電池
の最高電圧と送信信号の和以上の耐圧を確保しており、
並列に接続された各電池の正極を基準とした信号を受信
する機能を有する。各送信部Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，……，
ＴＮは、各レベルシフト回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，……，
ＬＮ及び、各検出・処理回路Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，……，
ＥＮからの信号を、並列に接続された各電池ＢＴ１，Ｂ
Ｔ２，ＢＴ３，……，ＢＴＮの負極側を基準とする信号
として出力する機能を有する．
ＢＮの受信部Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，……，ＲＮは、各電池
の最高電圧と送信信号の和以上の耐圧を確保しており、
並列に接続された各電池の正極を基準とした信号を受信
する機能を有する。各送信部Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，……，
ＴＮは、各レベルシフト回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，……，
ＬＮ及び、各検出・処理回路Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，……，
ＥＮからの信号を、並列に接続された各電池ＢＴ１，Ｂ
Ｔ２，ＢＴ３，……，ＢＴＮの負極側を基準とする信号
として出力する機能を有する．
【００１６】各レベルシフト回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，…
…，ＬＮは、各保護ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，……，
ＢＮの正極を基準としたデータをレベルシフトして、負
極を基準としたデータに変換する機能を有する。制御回
路１はＣＰＵ等で構成されており、保護ブロックＢＮか
ら伝達されるエラー信号等の電池特性データに応じて、
入出力スイッチ２をオン／オフ制御して組電池を管理す
る。
…，ＬＮは、各保護ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，……，
ＢＮの正極を基準としたデータをレベルシフトして、負
極を基準としたデータに変換する機能を有する。制御回
路１はＣＰＵ等で構成されており、保護ブロックＢＮか
ら伝達されるエラー信号等の電池特性データに応じて、
入出力スイッチ２をオン／オフ制御して組電池を管理す
る。
【００１７】ここで、電池ＢＴ１の検出・処理回路Ｅ１
が過電圧等の電池特性を検知すると、保護ブロックＢ１
の送信部Ｔ１から、保護ブロックＢ１の負極電圧（保護
ブロックＢ２の正極電圧）を基準とする電池特性データ
が出力され、この信号を保護ブロックＢ２の受信部Ｒ２
が受信する。かくして、受信部Ｒ２が電池特性データを
受信すると、保護ブロックＢ２のレベルシフト回路Ｌ２
で、保護ブロックＢ２の負極電圧（保護ブロックＢ３の
正極電圧）を基準とするデータに変換され、送信部Ｔ２
がこのデータを保護ブロックＢ３に送信する。
が過電圧等の電池特性を検知すると、保護ブロックＢ１
の送信部Ｔ１から、保護ブロックＢ１の負極電圧（保護
ブロックＢ２の正極電圧）を基準とする電池特性データ
が出力され、この信号を保護ブロックＢ２の受信部Ｒ２
が受信する。かくして、受信部Ｒ２が電池特性データを
受信すると、保護ブロックＢ２のレベルシフト回路Ｌ２
で、保護ブロックＢ２の負極電圧（保護ブロックＢ３の
正極電圧）を基準とするデータに変換され、送信部Ｔ２
がこのデータを保護ブロックＢ３に送信する。
【００１８】このようにして、制御回路１に接続された
保護ブロックＢＮまで順次データが各保護ブロック分の
レベルシフトを繰り返して送られ、制御回路１の基準レ
ベルと共有できる基準レベルに達した状態で、送信部Ｔ
Ｎから制御回路１にそのデータが転送され、前記転送さ
れたデータに基づいて、制御回路１が入出力スイッチ２
のＦＥＴ２ａ，２ｂをオン／オフする制御を行う。
保護ブロックＢＮまで順次データが各保護ブロック分の
レベルシフトを繰り返して送られ、制御回路１の基準レ
ベルと共有できる基準レベルに達した状態で、送信部Ｔ
Ｎから制御回路１にそのデータが転送され、前記転送さ
れたデータに基づいて、制御回路１が入出力スイッチ２
のＦＥＴ２ａ，２ｂをオン／オフする制御を行う。
【００１９】このように構成したこの発明による電池特
性データ伝達装置は、直列に接続された電池のうち、例
えば１つの電池エラー信号をその電池に対応する保護ブ
ロックの検出・処理回路が検出すると、直列に接続され
た各保護ブロックが、次々にその電池特性データ（エラ
ー信号等）を低電位側に隣接する保護ブロックに伝達し
て、制御回路１へ伝達するため、制御回路１の電圧に合
わせて各保護ブロック毎に異なる電圧レベルのシフトを
行う必要がない。しかも、全ての電池の電池特性データ
（エラー信号等）を制御回路１で一括して管理すること
ができる。
性データ伝達装置は、直列に接続された電池のうち、例
えば１つの電池エラー信号をその電池に対応する保護ブ
ロックの検出・処理回路が検出すると、直列に接続され
た各保護ブロックが、次々にその電池特性データ（エラ
ー信号等）を低電位側に隣接する保護ブロックに伝達し
て、制御回路１へ伝達するため、制御回路１の電圧に合
わせて各保護ブロック毎に異なる電圧レベルのシフトを
行う必要がない。しかも、全ての電池の電池特性データ
（エラー信号等）を制御回路１で一括して管理すること
ができる。
【００２０】この実施形態による効果を箇条書にすると
次のようになる。 直列接続する電池の数にかかわらず、電池特性データ
の伝達に関わる素子の耐圧が、各ブロックに発生すると
考えられる電圧のおおよそ２倍程度であればよいこと。 制御回路に接続される電池特性データの伝達ラインが
１つでまかなえること。 各保護ブロックは同一の回路構成でよいので、量産化
に適し、コスト低減に寄与できること
次のようになる。 直列接続する電池の数にかかわらず、電池特性データ
の伝達に関わる素子の耐圧が、各ブロックに発生すると
考えられる電圧のおおよそ２倍程度であればよいこと。 制御回路に接続される電池特性データの伝達ラインが
１つでまかなえること。 各保護ブロックは同一の回路構成でよいので、量産化
に適し、コスト低減に寄与できること
【００２１】次に、この発明による電池特性データ伝達
方法を実施した電池管理システムの具体的な回路例を図
２によって説明する。この図２において、図１と対応す
る部分には同一の符号を付している。この回路例は、図
１によって説明した実施形態と同様に、直列接続した複
数のリチウムイオン電池の充電を管理するための電池デ
ータ伝達方法を実施する回路である。
方法を実施した電池管理システムの具体的な回路例を図
２によって説明する。この図２において、図１と対応す
る部分には同一の符号を付している。この回路例は、図
１によって説明した実施形態と同様に、直列接続した複
数のリチウムイオン電池の充電を管理するための電池デ
ータ伝達方法を実施する回路である。
【００２２】定電圧／定電流源５は、マイクロコンピュ
ータ（ＣＰＵ）を備えた制御回路１から抵抗ｒａを介し
て入力する信号Ｓ１によって、定電圧源と定電流源のい
ずれかに切り換えることが可能な電源であり、その出力
はＦＥＴによる電子スイッチ６と逆流防止用のダイオー
ド７を通して、直列に接続された電池ＢＴ１，………，
ＢＴＮの両端に印加される。電子スイッチ６は、制御回
路１から抵抗ｒｂを介し出力される信号Ｓ２によって、
トランジスタ８と抵抗ｒｃ，ｒｄの直列回路を介してＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御される。
ータ（ＣＰＵ）を備えた制御回路１から抵抗ｒａを介し
て入力する信号Ｓ１によって、定電圧源と定電流源のい
ずれかに切り換えることが可能な電源であり、その出力
はＦＥＴによる電子スイッチ６と逆流防止用のダイオー
ド７を通して、直列に接続された電池ＢＴ１，………，
ＢＴＮの両端に印加される。電子スイッチ６は、制御回
路１から抵抗ｒｂを介し出力される信号Ｓ２によって、
トランジスタ８と抵抗ｒｃ，ｒｄの直列回路を介してＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御される。
【００２３】直列に接続された電池ＢＴ１，………，Ｂ
ＴＮには、それぞれ保護ブロックＢ１，………，ＢＮが
並列に接続されており、その各保護ブロックＢ１，……
…，ＢＮは、互いに直列に接続されて、最終段の保護ブ
ロックＢＮの出力を制御回路１に入力させるようになっ
ている。
ＴＮには、それぞれ保護ブロックＢ１，………，ＢＮが
並列に接続されており、その各保護ブロックＢ１，……
…，ＢＮは、互いに直列に接続されて、最終段の保護ブ
ロックＢＮの出力を制御回路１に入力させるようになっ
ている。
【００２４】各保護ブロックＢ１，………，ＢＮは、図
１に示した実施形態と同様に、それぞれ検出・処理回路
Ｅ１，………，ＥＮと、受信部Ｒ１，………，ＲＮと、
送信部Ｔ１，………，ＴＮと、レベルシフト回路Ｌ１，
………，ＬＮとを備えている。 そして、検出・処理回
路Ｅ１，………，ＥＮは、それぞれ抵抗ｒ１と定電圧ダ
イオードＺＤによる分圧回路と、抵抗ｒ２と抵抗ｒ３に
よる分圧回路と、比較器Ｕ１およびプルアップ抵抗ｒ４
とによって構成されている。
１に示した実施形態と同様に、それぞれ検出・処理回路
Ｅ１，………，ＥＮと、受信部Ｒ１，………，ＲＮと、
送信部Ｔ１，………，ＴＮと、レベルシフト回路Ｌ１，
………，ＬＮとを備えている。 そして、検出・処理回
路Ｅ１，………，ＥＮは、それぞれ抵抗ｒ１と定電圧ダ
イオードＺＤによる分圧回路と、抵抗ｒ２と抵抗ｒ３に
よる分圧回路と、比較器Ｕ１およびプルアップ抵抗ｒ４
とによって構成されている。
【００２５】受信部Ｒ１，………，ＲＮは、それぞれ抵
抗ｒ５と抵抗ｒ６による分圧回路と、比較器Ｕ２によっ
て構成され、送信部Ｔ１，………，ＴＮは、それぞれＮ
ＯＲゲートＵ３によって構成されている。レベルシフト
回路Ｌ１，………，ＬＮは、それぞれトランジスタＱと
抵抗ｒ７，ｒ８，ｒ９によって構成されている。
抗ｒ５と抵抗ｒ６による分圧回路と、比較器Ｕ２によっ
て構成され、送信部Ｔ１，………，ＴＮは、それぞれＮ
ＯＲゲートＵ３によって構成されている。レベルシフト
回路Ｌ１，………，ＬＮは、それぞれトランジスタＱと
抵抗ｒ７，ｒ８，ｒ９によって構成されている。
【００２６】この回路において、電池ＢＴ１，………，
ＢＴＮを充電するときには、制御回路１からの信号Ｓ１
によって定電圧／定電流源５は定電流を出力するように
切り換えられる。そして、充電が開始されて電池ＢＴ１
の電圧が上昇すると、その電池ＢＴ１の電圧を保護ブロ
ックＢ１における検出・処理回路Ｅ１の抵抗ｒ２と抵抗
ｒ３によって分圧した電圧も上昇する。そして、この電
圧が定電圧ダイオードＺＤにより作られる基準電圧を超
えると、比較器Ｕ１の出力が反転する。比較器Ｕ１の出
力が反転すると、送信部Ｔ１のＮＯＲゲートＵ３の出力
も反転し、１ブロック下の保護ブロックＢ２の受信部Ｒ
２の比較器Ｕ２に信号(電池特性データ)が送られる。
ＢＴＮを充電するときには、制御回路１からの信号Ｓ１
によって定電圧／定電流源５は定電流を出力するように
切り換えられる。そして、充電が開始されて電池ＢＴ１
の電圧が上昇すると、その電池ＢＴ１の電圧を保護ブロ
ックＢ１における検出・処理回路Ｅ１の抵抗ｒ２と抵抗
ｒ３によって分圧した電圧も上昇する。そして、この電
圧が定電圧ダイオードＺＤにより作られる基準電圧を超
えると、比較器Ｕ１の出力が反転する。比較器Ｕ１の出
力が反転すると、送信部Ｔ１のＮＯＲゲートＵ３の出力
も反転し、１ブロック下の保護ブロックＢ２の受信部Ｒ
２の比較器Ｕ２に信号(電池特性データ)が送られる。
【００２７】この信号は保護ブロックＢ１の負極電圧
（保護ブロックＢ２の正極電圧）を基準とする信号であ
り、この信号が保護ブロックＢ２の受信部Ｒ２の比較器
Ｕ２の反転端子に入力されると、保護ブロックＢ１の負
極電圧以上に抵抗ｒ５，ｒ６で設定された比較器Ｕ２の
非反転入力端子の電圧と比較されて、その結果比較器Ｕ
２の出力が反転する。それにより、レベルシフト回路Ｌ
２のトランジスタＱがＯＮすることによって、保護ブロ
ックＢ２の負極電圧（保護ブロックＢ３の正極電圧）を
基準とする信号に変換される。その信号が送信部Ｔ２の
ＮＯＲゲートＵ３に送られ、ＮＯＲゲートＵ３の出力が
反転して、さらに１ブロック下の保護ブロックＢ３の受
信部Ｒ３の比較器Ｕ２に送られる。
（保護ブロックＢ２の正極電圧）を基準とする信号であ
り、この信号が保護ブロックＢ２の受信部Ｒ２の比較器
Ｕ２の反転端子に入力されると、保護ブロックＢ１の負
極電圧以上に抵抗ｒ５，ｒ６で設定された比較器Ｕ２の
非反転入力端子の電圧と比較されて、その結果比較器Ｕ
２の出力が反転する。それにより、レベルシフト回路Ｌ
２のトランジスタＱがＯＮすることによって、保護ブロ
ックＢ２の負極電圧（保護ブロックＢ３の正極電圧）を
基準とする信号に変換される。その信号が送信部Ｔ２の
ＮＯＲゲートＵ３に送られ、ＮＯＲゲートＵ３の出力が
反転して、さらに１ブロック下の保護ブロックＢ３の受
信部Ｒ３の比較器Ｕ２に送られる。
【００２８】このようにして、各保護ブロックにて、信
号（電池特性データ）の受信、レベルシフト、および送
信が行われ、順次１ブロック下の保護ブロックへ信号が
伝達される。かかる動作が繰り返されることにより、最
終段の保護ブロックＢＮの受信部ＲＮに信号が伝達され
ると、レベルシフト回路ＬＮによってこの保護ブロック
ＢＮの負極電圧を基準とする信号、すなわち制御回路１
内のＣＰＵの基準と同一基準の信号に変換され、送信部
Ｔ１のＮＯＲゲートＵ３から制御回路１に信号が伝達さ
れる。
号（電池特性データ）の受信、レベルシフト、および送
信が行われ、順次１ブロック下の保護ブロックへ信号が
伝達される。かかる動作が繰り返されることにより、最
終段の保護ブロックＢＮの受信部ＲＮに信号が伝達され
ると、レベルシフト回路ＬＮによってこの保護ブロック
ＢＮの負極電圧を基準とする信号、すなわち制御回路１
内のＣＰＵの基準と同一基準の信号に変換され、送信部
Ｔ１のＮＯＲゲートＵ３から制御回路１に信号が伝達さ
れる。
【００２９】それによって、制御回路１からの信号Ｓ１
により、定電圧／定電流源５を定電流から定電圧に切り
換えて充電を終了する。この具体的な回路例によって
も、図１に示した実施形態の場合と同様の効果が得られ
る。なお、組電池の充電は、直列に接続された多数の電
池のうちの１個の電池が満充電となると、組電池全体の
満充電とみなして、充電終了とすることができる。
により、定電圧／定電流源５を定電流から定電圧に切り
換えて充電を終了する。この具体的な回路例によって
も、図１に示した実施形態の場合と同様の効果が得られ
る。なお、組電池の充電は、直列に接続された多数の電
池のうちの１個の電池が満充電となると、組電池全体の
満充電とみなして、充電終了とすることができる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、直列に接続した多数の電池（組電池を含む）から
なる電源装置において、電位が大きく異なる各電池特性
データを、その電源装置全体を制御管理する制御回路へ
伝達するために、使用する素子の耐圧による制限を受け
ることなく伝達できるようになるとともに、受信ポート
数や伝達ラインを単純化し、レベルシフト等で使用する
素子の種類を減じ、コストを削減することができる。す
なわち、次のような効果が得られる。
れば、直列に接続した多数の電池（組電池を含む）から
なる電源装置において、電位が大きく異なる各電池特性
データを、その電源装置全体を制御管理する制御回路へ
伝達するために、使用する素子の耐圧による制限を受け
ることなく伝達できるようになるとともに、受信ポート
数や伝達ラインを単純化し、レベルシフト等で使用する
素子の種類を減じ、コストを削減することができる。す
なわち、次のような効果が得られる。
【００３１】（１）電池特性情報データの伝達に使用す
る素子の耐圧を、保護ブロックの電圧の２倍程度に低く
抑えることが出来る。 （２）制御回路に電池特性情報データを伝達するための
配線が最低１本で済み、それによって全ての電池の電池
特性データを管理することが可能になること。 （３）各保護ブロックで使用する各素子を全て共有化す
ることができ、特に集積素子（ＩＣ）化する場合には、
コストの低減に寄与するところが大きい。
る素子の耐圧を、保護ブロックの電圧の２倍程度に低く
抑えることが出来る。 （２）制御回路に電池特性情報データを伝達するための
配線が最低１本で済み、それによって全ての電池の電池
特性データを管理することが可能になること。 （３）各保護ブロックで使用する各素子を全て共有化す
ることができ、特に集積素子（ＩＣ）化する場合には、
コストの低減に寄与するところが大きい。
【図１】この発明による電池特性データ伝達方法の一実
施形態を示す電池管理システムのブロック図である。
施形態を示す電池管理システムのブロック図である。
【図２】この発明による電池特性データ伝達方法を実施
した電池管理システムの具体的な回路例を示す回路図で
ある。
した電池管理システムの具体的な回路例を示す回路図で
ある。
１：制御回路 ２：入出力スイッチ ３：組電池負極 ４：組電池正極 ５：定電圧／定電流電源 ６：電子スイッチ ７：逆流防止用のダイオード ８：トランジスタ ＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ３，……，ＢＴＮ：電池 Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，……，ＢＮ：保護ブロック Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，……，ＥＮ：検出・処理回路 Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，……，ＲＮ：受信部 Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，……，ＴＮ：送信部 Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，……，ＬＮ：レベルシフト回路
Claims (3)
- 【請求項１】 直列に接続した複数の電池に対して、そ
の各電池にそれぞれ対応して設けられ各電池の電池特性
データを管理する保護ブロックと、前記直列に接続した
複数の電池全体を管理する制御回路とを備えた電池管理
システムにおける電池特性データ伝達方法であって、 各保護ブロックのいずれかで発生した電池特性データ
を、順次隣接する他の保護ブロックを通して１プロック
分の電圧シフトを行いながら伝達し、前記制御回路に接
続されている保護ブロックから、該制御回路の基準電圧
と同じ電圧を基準電圧とする電池特性データとして該制
御回路へ伝達することを特徴とする電池特性データ伝達
方法。 - 【請求項２】 直列に接続した複数の電池に対して、そ
の各電池にそれぞれ対応して各電池の電池特性データを
管理する保護ブロックを、前記各電池と並列に且つ互い
に直列に接続して設けるとともに、前記直列に接続した
複数の電池全体を管理する制御回路を、最低電位端の電
池に接続された保護ブロックから前記電池特性データが
伝達されるように接続して設け、 前記各保護ブロックに、互いに隣接する保護ブロックと
の間で前記電池特性データを授受する手段と、該手段に
よって受信した電池特性データの電圧レベルを自己のブ
ロックの電圧分だけシフトする手段とを設けたことを特
徴とする電池管理システム。 - 【請求項３】 請求項２記載の電池管理システムにおい
て、前記各保護ブロックは、少なくとも、接続している
電池の特性データを検出及び処理する検出・処理回路
と、互いに隣接する保護ブロックとの間で電池特性デー
タを授受するための受信部と送信部、およびその受信部
で受信した電池特性データの電圧レベルを自己のブロッ
クの電圧分だけシフトして前記送信部へ出力するレベル
シフト回路とを備えていることを特徴とする電池管理シ
ステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000118263A JP2001307782A (ja) | 2000-04-19 | 2000-04-19 | 電池特性データ伝達方法および電池管理システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000118263A JP2001307782A (ja) | 2000-04-19 | 2000-04-19 | 電池特性データ伝達方法および電池管理システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001307782A true JP2001307782A (ja) | 2001-11-02 |
Family
ID=18629434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000118263A Pending JP2001307782A (ja) | 2000-04-19 | 2000-04-19 | 電池特性データ伝達方法および電池管理システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001307782A (ja) |
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- 2000-04-19 JP JP2000118263A patent/JP2001307782A/ja active Pending
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