JP2004129375A - 組電池の異常検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セルの正常時に、トランジスタQ11のベース電圧がエミッタ電圧より低くなるようにし、トランジスタQ1のベース電圧がエミッタ電圧より高くなるように設定しておく。セルの異常を示す信号(Lレベル)が電池保護IC11から出力されると、トランジスタQ1はオンし、トランジスタQ11はオフする。これにより、セルの異常を示す信号が出力されるときには、全てのセルs1〜s12の電圧が用いられるので、各セル間で電圧差が生じるのを防ぐことができる。
【選択図】図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のセルを直列に接続して構成される組電池の異常を検出する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
複数のセルを直列に接続して構成される組電池の過充電状態や過放電状態などの異常を検出する装置が知られている(例えば、特開平11−332116号公報)。セルの過充電状態や過放電状態を検出するために、3〜4セル用の電池保護ICを用いる場合には、組電池を構成するセル数が多ければ、複数の電池保護ICが用いられる。複数の電池保護ICから出力される異常検出信号は、電圧レベルが異なるために、電圧レベル変換回路にて電圧のレベル合わせが行われる。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−332116号公報
【特許文献2】
特開平11−136873号公報
【特許文献3】
特開平8−294238号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電圧レベル変換回路に用いられる電源は、組電池を構成する一部のセルから供給されるので、異常検出信号が出力される時には、各セルに流れる電流が一様でなくなり、各セル間の端子電圧(容量)バラツキが増大するという問題があった。
【0005】
本発明の目的は、セルの異常検出信号が出力された場合に、各セル間の端子電圧バラツキを抑える組電池の異常検出装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明による組電池の異常検出装置は、複数のセルを直列に接続して構成される組電池の異常検出装置であって、所定数のセルの異常を検出する複数の異常検出回路と、複数の異常検出回路ごとに設けられ、対応する異常検出回路から出力される信号の電圧レベルを変換する複数の電圧レベル変換回路と、電圧レベル変換回路を制御する制御手段とを備える。電圧レベル変換回路は、制御端子が異常検出回路の出力端子と接続され、第1の端子が組電池の正極端子と接続され、第2の端子が組電池の負極端子と接続された第1のトランジスタを備える。制御手段は、異常検出回路から対応するセルの異常を示す信号が出力された時に第1のトランジスタをオンさせ、異常を示す信号が出力されない時にオフさせることにより、上記目的を達成する。
【0007】
【発明の効果】
本発明による組電池の異常検出装置によれば、電圧レベル変換回路を構成する第1のトランジスタの制御端子は異常検出回路の出力端子と接続され、第1のトランジスタの第1の端子は組電池の正極端子と接続され、第2の端子が組電池の負極端子と接続されており、制御手段は、異常検出回路から対応するセルの異常を示す信号が出力された時に第1のトランジスタをオンさせるので、異常信号出力時に、組電池を構成する各セル間に電圧差が生じるのを防ぐことができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
−第1の実施の形態−
図1は、本発明による組電池の異常検出装置の第1の実施の形態の構成を示す図である。組電池1は、複数のセルs1〜s12を直列に接続して構成される。電池保護IC11〜13は、セルs1〜s12の過充電状態および過放電状態を検出する4セル用の回路である。電池保護IC11〜13の詳細な構成および動作について、電池保護IC11を代表して、図2を用いて説明する。
【0009】
図2は、電池保護IC11の詳細な構成を示す図である。電池保護IC11は、過充電検出回路a1〜a4と、過放電検出回路b1〜bnと、オア回路21,22,23と、インバータINVとを備える。過充電検出回路a1〜a4は、各セルs1〜s4ごとに設けられて、対応するセルの過充電状態を検出する。例えば、過充電検出回路a1は、セルs1の端子電圧と所定の過充電判定電圧とを比較することにより、セルs1の過充電状態を検出する。セルs1の端子電圧が所定の過充電判定電圧よりも高い場合には、過充電検出回路a1は、セルs1が過充電状態であることを示すHレベルの信号を出力する。各過充電検出回路a1〜a4から出力される異常検出信号は、オア回路21に入力される。
【0010】
過放電検出回路b1〜b4は、各セルs1〜s4ごとに設けられて、対応するセルの過放電状態を検出する。例えば、過放電検出回路b1は、セルs1の端子電圧と所定の過放電判定電圧とを比較することにより、セルs1の過放電状態を検出する。セルs1の端子電圧が所定の過放電判定電圧よりも低い場合には、過放電検出回路b1は、セルs1が過放電状態であることを示すHレベルの信号を出力する。各過放電検出回路b1〜b4から出力される異常検出信号は、オア回路22に出力される。
【0011】
オア回路21は、過充電検出回路a1〜a4から出力される信号の論理和を算出して、オア回路23に出力する。従って、少なくとも1つの過充電検出回路a1〜a4から異常検出信号(Hレベル)が出力されると、オア回路21からは、Hレベルの信号が出力される。オア回路22は、過放電検出回路b1〜b4から出力される信号の論理和を算出して、オア回路23に出力する。従って、少なくとも1つの過放電検出回路b1〜b4から異常検出信号(Hレベル)が出力されると、オア回路22からは、Hレベルの信号が出力される。
【0012】
オア回路23は、オア回路21とオア回路22から出力される信号の論理和を算出する。オア回路23で算出された論理和は、インバータINVを介して出力される。従って、少なくとも1つの過充電検出回路a1〜a4または過放電検出回路b1〜b4から、セルs1〜s4の異常(過充電状態または過放電状態)を示すHレベルの信号が出力されると、電池保護IC11からは、インバータINVで反転されたLレベルの信号が出力される。
【0013】
図2では、電池保護IC11の詳細な構成および動作について説明したが、他の電池保護IC12,13についても同様である。すなわち、セルs5〜s8のうち、少なくとも1つのセルが過充電状態または過放電状態になると、電池保護IC12からはLレベルの信号が出力され、セルs9〜s12のうち、少なくとも1つのセルが過充電状態または過放電状態になると、電池保護IC13からはLレベルの信号が出力される。
【0014】
図1において、PNPトランジスタQ1のベース端子は、電池保護IC11の出力端子と接続されている。また、PNPトランジスタQ1のエミッタ端子は、抵抗R11を介して、組電池1を構成する複数のセルs1〜s12のうちの最上位のセルs12の正極端子と接続され、コレクタ端子は、抵抗R1を介して、組電池1を構成する複数のセルs1〜s12のうちの最下位のセルs1の負極端子と接続されている。電池保護IC11から出力される異常検出信号は、後述する動作により、PNPトランジスタQ1を介して、オア回路3に入力される。
【0015】
同様に、PNPトランジスタQ2のベース端子は、電池保護IC12の出力端子と接続され、エミッタ端子は、抵抗R21を介して、セルs12の正極端子と接続され、コレクタ端子は、抵抗R2を介して、セルs1の負極端子と接続されている。電池保護IC12から出力される異常検出信号は、後述する動作により、PNPトランジスタQ2を介して、オア回路3に入力される。また、PNPトランジスタQ3のベース端子は、電池保護IC13の出力端子と接続され、エミッタ端子は、抵抗R31を介して、セルs12の正極端子と接続され、コレクタ端子は、抵抗R3を介して、セルs1の負極端子と接続されている。電池保護IC13から出力される異常検出信号は、後述する動作により、PNPトランジスタQ3を介して、オア回路3に入力される。
【0016】
上述したPNPトランジスタQ1と抵抗R1、PNPトランジスタQ2と抵抗R2、および、PNPトランジスタQ3と抵抗R3は、それぞれ電圧レベル変換回路として機能している。すなわち、電池保護IC11〜13から出力される異常検出信号の電圧レベルが異なるので、オア回路3に入力する異常検出信号の電圧レベルのレベル合わせを行っている。
【0017】
PNPトランジスタQ1のエミッタ端子は、PNPトランジスタQ11のエミッタ端子とも接続されている。PNPトランジスタQ11のコレクタ端子は、セルs1の負極端子と接続され、ベース端子は、直列に接続された抵抗R12と抵抗R13との間に接続されている。抵抗R12の一端はセルs4の正極端子と接続されており、抵抗R13の一端はセルs1の負極端子と接続されているので、PNPトランジスタQ11のベース電圧は、セルs1〜s4で構成される電池の電圧を抵抗R12とR13とで分圧した値と等しくなる。
【0018】
ここで、抵抗R11,R12,R13の抵抗値の設定により、PNPトランジスタQ11のエミッタ電圧がベース電圧より高くなるように設定しておく。また、エミッタ電圧は、電池保護IC11からセルs1〜s4が正常であることを示すHレベルの信号が出力されている時のトランジスタQ1のベース電圧より低くなるように設定しておく。これにより、電池保護IC11からHレベルの信号が出力されている時には、PNPトランジスタQ1のエミッタ電圧はベース電圧より低くなるので、トランジスタQ1はオフのままである。一方、PNPトランジスタQ11のエミッタ電圧はベース電圧より高いので、トランジスタQ11はオンする。従って、セルs1〜s4の異常が検出されていない間は、セルs12の正極端子から、抵抗R11とトランジスタQ11とを介して、セルs1の負極端子に電流が流れる。
【0019】
これに対して、電池保護IC11からセルs1〜s4のうちのいずれかのセルが異常(過充電状態または過放電状態)であることを示すLレベルの信号が出力された時には、PNPトランジスタQ1のベース電圧がエミッタ電圧より低くなるので、トランジスタQ1がオンするとともに、トランジスタQ11がオフする。これにより、セルs12の正極端子から、抵抗R11、トランジスタQ1および抵抗R1を介して、セルs1の負極端子に電流が流れるので、オア回路3にHレベルの信号が入力される。
【0020】
すなわち、セルs1〜s4の異常が検出されていないときは、トランジスタQ1がオフ、トランジスタQ11がオンすることにより、セルs12の正極端子からトランジスタQ11を介して、セルs1の負極端子に電流が流れているが、セルs1〜s4の異常が検出された時は、トランジスタQ1がオンし、トランジスタQ11がオフする。これにより、トランジスタQ1と抵抗R1とで構成される電圧レベル変換回路の電源がセルs1〜s12で構成されることになるので、電池保護IC11から異常検出信号が出力された場合でも、各セルs1〜s12間で電圧の差が生じることはない。
【0021】
電池保護IC12から異常検出信号が出力される場合のトランジスタQ2およびトランジスタQ21の動作についても同様である。PNPトランジスタQ2のエミッタ端子は、PNPトランジスタQ21のエミッタ端子とも接続されている。PNPトランジスタQ21のコレクタ端子は、セルs1の負極端子と接続され、ベース端子は、直列に接続された抵抗R22と抵抗R23との間に接続されている。抵抗R22の一端はセルs8の正極端子と接続されており、抵抗R23の一端はセルs5の負極端子と接続されているので、PNPトランジスタQ21のベース電圧は、セルs5〜s8で構成される電池の電圧を抵抗R22とR23とで分圧した値と等しくなる。
【0022】
上述したように、抵抗R21,R22,R23の抵抗値の設定により、PNPトランジスタQ21のエミッタ電圧がベース電圧より高くなるように設定しておく。また、エミッタ電圧は、電池保護IC12からセルs5〜s8が正常であることを示すHレベルの信号が出力されている時のトランジスタQ2のベース電圧より低くなるように設定しておく。これにより、電池保護IC12からHレベルの信号が出力される時には、トランジスタQ2はオフのままであり、トランジスタQ21はオンする。従って、セルs5〜s8の異常が検出されていない間は、セルs12の正極端子から、抵抗R21とトランジスタQ21とを介して、セルs1の負極端子に電流が流れる。
【0023】
一方、電池保護IC12からセルs5〜s8のうちのいずれかのセルが異常(過充電状態または過放電状態)であることを示すLレベルの信号が出力された時には、トランジスタQ2がオンするとともに、トランジスタQ21がオフする。これにより、セルs12の正極端子から、抵抗R21、トランジスタQ2および抵抗R2を介して、セルs1の負極端子に電流が流れるので、オア回路3にHレベルの信号が入力される。これにより、トランジスタQ2と抵抗R2とで構成される電圧レベル変換回路の電源がセルs1〜s12で構成されることになるので、電池保護IC12から異常検出信号が出力された場合でも、各セルs1〜s12間で電圧の差が生じることはない。
【0024】
電池保護IC13から異常検出信号が出力される場合のトランジスタQ3およびトランジスタQ31の動作についても同様である。トランジスタQ3とトランジスタQ31の接続関係および動作特性は、上述したトランジスタQ1とトランジスタQ11、および、トランジスタQ2とトランジスタQ21と同様であるので、詳細な説明は省略する。この場合も、電池保護IC13からいずれかのセルs9〜s12の異常を示すLレベルの信号が出力されると、トランジスタQ3がオンするとともに、オンしていたトランジスタQ31がオフする。これにより、トランジスタQ3と抵抗R3とで構成される電圧レベル変換回路の電源がセルs1〜s12で構成されることになるので、電池保護IC13から異常検出信号が出力された場合でも、各セルs1〜s12間で電圧の差が生じることはない。
【0025】
電池保護IC11〜13から出力された異常検出信号は、電圧レベル変換回路として機能するトランジスタQ11と抵抗R1、トランジスタQ2と抵抗R2、および、トランジスタQ3と抵抗R3とにより、電圧レベルのレベル合わせが行われて、オア回路3に入力される。オア回路3は、入力された信号の論理和を算出するので、いずれか1つの電池保護IC11〜13からセルの異常(過充電状態または過放電状態)を示す信号が出力された時は、オア回路3から充放電制御回路4にいずれかのセルs1〜s12が異常であることを示すHレベルの信号が入力される。充放電制御回路は、オア回路3からの信号に基づいて、組電池1の充放電を制御する。
【0026】
図7は、第1の実施の形態における組電池の異常検出装置が備えているようなトランジスタQ11,Q21,Q31等を備えていない組電池の異常検出装置の構成を示す図である。図1に示す組電池の異常検出装置を構成する要素と同一の構成要素については、同一の符合を付して詳細な説明は省略する。
【0027】
4セル用の電池保護IC11により、少なくとも1つのセルs1〜s4の過充電状態または過放電状態が検出されると、Lレベルの信号が出力されるので、PNPトランジスタQ1がオンする。同様に、電池保護IC12により、少なくとも1つのセルs5〜s8の過充電状態または過放電状態が検出されると、Lレベルの信号が出力されて、PNPトランジスタQ2がオンし、電池保護IC13により、少なくとも1つのセルs9〜s12の過充電状態または過放電状態が検出されると、Lレベルの信号が出力されて、PNPトランジスタQ3がオンする。
【0028】
図1に示す組電池の異常検出装置と同様に、PNPトランジスタQ1と抵抗R1、PNPトランジスタQ2と抵抗R2、および、PNPトランジスタQ3と抵抗R3は、それぞれ電圧レベル変換回路として機能している。すなわち、オア回路3に入力する異常検出信号の電圧レベルのレベル合わせを行っている。従って、例えば、電池保護IC11から異常検出信号が出力されると、セルs4の正極端子からトランジスタQ1および抵抗R1を介して、セルs1の負極端子に電流が流れるので、セルs1〜s4の電圧と、電流が流れないセルs5〜s12の電圧との間で差が生じることになる。
【0029】
同様に、電池保護IC12から異常検出信号が出力されると、トランジスタQ2がオンすることにより、セルs8の正極端子からトランジスタQ2および抵抗R2を介して、セルs1の負極端子に電流が流れるので、セルs1〜s8の電圧と、電流が流れないセルs9〜s12の電圧との間で差が生じることになる。
【0030】
これに対して、第1の実施の形態における組電池の異常検出装置によれば、上述した方法により、異常検出信号が出力された場合でも、各セルs1〜s12間の電圧に差が生じることを抑制している。すなわち、電池保護IC11〜13から出力されるセルの異常を示す信号の電圧レベル合わせを行う電圧レベル変換回路を構成するトランジスタQ1,Q2,Q3において、制御端子であるベース端子を電池保護IC11〜13の出力端子と接続し、第1の端子であるエミッタ端子を組電池1の正極端子と接続し、第2の端子であるコレクタ端子を組電池1の負極端子と接続した。このトランジスタQ1,Q2,Q3において、電池保護IC11〜13から異常検出信号が出力されていない時は、トランジスタQ1,Q2,Q3がオフし、異常検出信号が出力された時はトランジスタQ1,Q2,Q3がオンするようにした。これにより、異常検出信号が出力された時に、組電池1を構成する全てのセルs1〜s12が電圧レベル変換回路の電源として用いられるので、各セルs1〜s12の間で電圧差が生じるのを防ぐことができる。
【0031】
電池保護IC11〜13から異常検出信号が出力されていない時に、トランジスタQ1〜Q3がオフし、異常検出信号が出力された時は対応するトランジスタQ1〜Q3がオンするようにするために、抵抗R11〜R31とトランジスタQ11〜Q31を設けた。すなわち、トランジスタQ11〜Q31のエミッタ端子はトランジスタQ1〜Q3のエミッタ端子と、コレクタ端子は組電池1の負極端子と接続し、エミッタ端子と組電池1の正極端子との間に抵抗R11〜R31を設けた。従って、簡易な構成により、トランジスタQ1〜Q3を制御することができる。
【0032】
−第2の実施の形態−
図3は、第2の実施の形態における組電池の異常検出装置の構成を示す図である。図1に示す第1の実施の形態における組電池の異常検出装置と同一の構成要素については、同一の符合を付して詳細な説明は省略する。第2の実施の形態における組電池の異常検出装置では、トランジスタQ11,Q21,Q31のベース端子に電圧を印加する方法に特徴がある。すなわち、トランジスタQ11,Q21,Q31のベース端子には、組電池1の電圧を直列に接続された抵抗R12,R13,R22,R23,R32,R33を用いて分圧された電圧が印加される。
【0033】
例えば、トランジスタQ11のベース電圧は、組電池1の電圧を直列に接続された抵抗R12,R22,R23,R32,R33と、抵抗R13とで分圧された電圧と等しくなる。また、トランジスタQ21のベース電圧は、組電池1の電圧を直列に接続された抵抗R22,R32,R33と、直列に接続された抵抗R12,R13,R23とで分圧された電圧と等しくなる。さらに、トランジスタQ31のベース電圧は、組電池1の電圧を抵抗R32と、直列に接続された抵抗R12,R13,R22,R23,R33とで分圧された電圧と等しくなる。
【0034】
ここで、上述したように、PNPトランジスタQ11のエミッタ電圧がベース電圧より高くなるように設定しておき、かつ、エミッタ電圧が電池保護IC11からセルs1〜s4が正常であることを示すHレベルの信号が出力されている時のトランジスタQ1のベース電圧より低くなるように設定しておく。これにより、セルs1〜s4の異常が検出されていないときは、トランジスタQ1がオフ、トランジスタQ11がオンすることにより、セルs12の正極端子からトランジスタQ11を介して、セルs1の負極端子に電流が流れているが、セルs1〜s4の異常が検出された時は、トランジスタQ1がオンし、トランジスタQ11がオフする。すなわち、第1の実施の形態における組電池の異常検出装置と同様に、トランジスタQ1と抵抗R1とで構成される電圧レベル変換回路の電源がセルs1〜s12で構成されることになるので、電池保護IC11から異常検出信号が出力された場合でも、各セルs1〜s12間で電圧の差が生じることはない。
【0035】
説明は省略するが、電池保護IC12および電池保護IC13から異常検出信号が出力される場合の動作についても同じである。すなわち、第2の実施の形態における組電池の異常検出装置では、トランジスタQ11,Q21,Q31のベース端子に電圧を印加する方法が、第1の実施の形態における組電池の異常検出装置と異なるだけで、電池保護IC11〜13からセルの異常を示す信号が出力されたときに、各セルs1〜s12間で電圧差が生じるのを防ぐという効果は変わらない。
【0036】
−第3の実施の形態−
図4は、第3の実施の形態における組電池の異常検出装置の構成を示す図である。図1に示す第1の実施の形態における組電池の異常検出装置と同一の構成要素については、同一の符合を付して詳細な説明は省略する。第1,第2の実施の形態における組電池の異常検出装置では、電圧レベル変換回路として、PNPトランジスタQ1〜Q3を用いたが、第3の実施の形態における組電池の異常検出装置では、NPNトランジスタQ4〜Q6を用いる。
【0037】
図5は、電池保護IC11aの詳細な構成を示す図である。電池保護IC11と異なるのは、インバータINVが設けられていない点である。すなわち、セルs1〜s4のうち、少なくとも1つのセルが過充電状態または過放電状態になると、電池保護IC11aからはHレベルの信号が出力される。同様に、セルs5〜s8のうち、少なくとも1つのセルが過充電状態または過放電状態になると、電池保護IC12aからはHレベルの信号が出力され、セルs9〜s12のうち、少なくとも1つのセルが過充電状態または過放電状態になると、電池保護IC13aからはHレベルの信号が出力される。
【0038】
NPNトランジスタQ4のベース端子は、電池保護IC13aの出力端子と接続されている。また、NPNトランジスタQ4のコレクタ端子は、抵抗R4を介して、組電池1を構成する複数のセルs1〜s12のうちの最上位のセルs12の正極端子と接続され、エミッタ端子は、抵抗R41を介して、組電池1を構成する複数のセルs1〜s12のうちの最下位のセルs1の負極端子と接続されている。電池保護IC13aから出力される異常検出信号は、NPNトランジスタQ4の後述する動作により、オア回路3aに入力される。
【0039】
同様に、NPNトランジスタQ5のベース端子は、電池保護IC12aの出力端子と接続され、コレクタ端子は、抵抗R5を介して、セルs12の正極端子と接続され、エミッタ端子は、抵抗R51を介して、セルs1の負極端子と接続されている。電池保護IC12aから出力される異常検出信号は、NPNトランジスタQ5の後述する動作により、オア回路3aに入力される。また、NPNトランジスタQ6のベース端子は、電池保護IC11aの出力端子と接続され、コレクタ端子は、抵抗R6を介して、セルs12の正極端子と接続され、エミッタ端子は、抵抗R61を介して、セルs1の負極端子と接続されている。電池保護IC11aから出力される異常検出信号は、後述する動作により、NPNトランジスタQ6を介して、オア回路3aに入力される。
【0040】
NPNトランジスタQ4のエミッタ端子は、NPNトランジスタQ41のエミッタ端子とも接続されている。NPNトランジスタQ41のコレクタ端子は、セルs12の正極端子と接続され、ベース端子は、直列に接続された抵抗R42と抵抗R43との間に接続されている。抵抗R43の一端はセルs12の正極端子と接続されており、抵抗R42の一端はセルs9の負極端子と接続されているので、NPNトランジスタQ41のベース電圧は、セルs9〜s12で構成される電池の電圧を抵抗R42とR43とで分圧した値と等しくなる。
【0041】
ここで、抵抗R41,R42,R43の抵抗値の設定により、NPNトランジスタQ41のエミッタ電圧がベース電圧より低くなるように設定しておく。また、エミッタ電圧は、電池保護IC13aからセルs9〜s12が正常であることを示すLレベルの信号が出力されている時のトランジスタQ4のベース電圧より高くなるように設定しておく。これにより、電池保護IC13からLレベルの信号が出力されている時には、NPNトランジスタQ41のエミッタ電圧はベース電圧より低いので、トランジスタQ41はオンする。一方、NPNトランジスタQ4のエミッタ電圧はベース電圧より高くなるので、トランジスタQ4はオフのままである。従って、セルs9〜s12の異常が検出されていない間は、セルs12の正極端子から、トランジスタQ41と抵抗R41とを介して、セルs1の負極端子に電流が流れる。
【0042】
これに対して、電池保護IC13aからセルs9〜s12のうちのいずれかのセルが異常(過充電状態または過放電状態)であることを示すHレベルの信号が出力された時には、PNPトランジスタQ4のベース電圧がエミッタ電圧より高くなるので、トランジスタQ4がオンするとともに、トランジスタQ41がオフする。これにより、セルs12の正極端子から、抵抗R4、トランジスタQ4および抵抗R41を介して、セルs1の負極端子に電流が流れるので、オア回路3aにHレベルの信号が入力される。
【0043】
すなわち、セルs9〜s12の異常が検出されていないときは、トランジスタQ4がオフ、トランジスタQ41がオンすることにより、セルs12の正極端子からトランジスタQ41を介して、セルs1の負極端子に電流が流れているが、セルs9〜s12の異常が検出された時は、トランジスタQ4がオンし、トランジスタQ41がオフする。これにより、トランジスタQ4と抵抗R4とで構成される電圧レベル変換回路の電源がセルs1〜s12で構成されることになるので、電池保護IC13aから異常検出信号が出力された場合でも、各セルs1〜s12間で電圧の差が生じることはない。
【0044】
トランジスタQ5とトランジスタQ51の接続関係および動作特性、トランジスタQ6とトランジスタQ61の接続関係および動作特性は、上述したトランジスタQ4とトランジスタQ41と同様であるので、詳細な説明は省略する。この場合も、電池保護IC12aからいずれかのセルs5〜s8の異常を示すHレベルの信号が出力されると、トランジスタQ5がオンするとともに、オンしていたトランジスタQ51がオフする。また、電池保護IC11aからいずれかのセルs1〜s4の異常を示すHレベルの信号が出力されると、トランジスタQ6がオンするとともに、オンしていたトランジスタQ61がオフする。これにより、トランジスタQ5と抵抗R5、および、トランジスタQ6と抵抗R6とで構成される電圧レベル変換回路の電源がセルs1〜s12で構成されることになるので、電池保護IC11a,12aから異常検出信号が出力された場合でも、各セルs1〜s12間で電圧の差が生じることはない。
【0045】
第3の実施の形態における組電池の異常検出装置によれば、電圧レベル変換回路にNPNトランジスタを用いる場合でも、異常検出信号が出力された時に、各セルs1〜s12の間で電圧差が生じるのを防ぐことができる。すなわち、電池保護IC11a〜13aから出力されるセルの異常を示す信号の電圧レベル合わせを行う電圧レベル変換回路を構成するトランジスタQ4,Q5,Q6において、制御端子であるベース端子を電池保護IC11a〜13aの出力端子と接続し、第1の端子であるコレクタ端子を組電池1の正極端子と接続し、第2の端子であるエミッタ端子を組電池1の負極端子と接続した。このトランジスタQ4〜Q6において、電池保護IC11a〜13aから異常検出信号が出力されていない時は、トランジスタQ4〜Q6がオフし、異常検出信号が出力された時はトランジスタQ4〜Q6がオンするようにした。これにより、異常検出信号が出力された時に、組電池1を構成する全てのセルs1〜s12が電圧レベル変換回路の電源として用いられるので、各セルs1〜s12の間で電圧差が生じるのを防ぐことができる。
【0046】
−第4の実施の形態−
図6は、第4の実施の形態における組電池の異常検出装置の構成を示す図である。図4に示す第3の実施の形態における組電池の異常検出装置と同一の構成要素については、同一の符合を付して詳細な説明は省略する。第3の実施の形態における組電池の異常検出装置と第4の実施の形態における組電池の異常検出装置との関係は、第1の実施の形態における組電池の異常検出装置と第2の実施の形態における組電池の異常検出装置との関係と同様である。すなわち、第4の実施の形態における組電池の異常検出装置は、トランジスタQ41,Q51,Q61のベース端子に電圧を印加する方法に特徴がある。
【0047】
トランジスタQ41,Q51,Q61のベース端子には、組電池1の電圧を直列に接続された抵抗R42,R43,R52,R53,R62,R63を用いて分圧された電圧が印加される。例えば、トランジスタQ41のベース電圧は、組電池1の電圧を直列に接続された抵抗R42,R52,R53,R62,R63と、抵抗R43とで分圧された電圧と等しくなる。また、トランジスタQ51のベース電圧は、組電池1の電圧を直列に接続された抵抗R52,R62,R63と、直列に接続された抵抗R42,R43,R53とで分圧された電圧と等しくなる。さらに、トランジスタQ61のベース電圧は、組電池1の電圧を抵抗R62と、直列に接続された抵抗R42,R43,R52,R53,R63とで分圧された電圧と等しくなる。
【0048】
NPNトランジスタQ4のベース電圧とエミッタ電圧との関係、および、NPNトランジスタQ41のベース電圧とエミッタ電圧との関係が、第3の実施の形態における組電池の異常検出装置と同じになるように、抵抗R41〜R43,R51〜R53,R61〜R63の抵抗値を定める。これにより、例えば、セルs9〜s12の異常が検出されていないときは、トランジスタQ4がオフ、トランジスタQ41がオンし、セルs9〜s12の異常が検出された時は、トランジスタQ4がオンし、トランジスタQ41がオフする。すなわち、第3の実施の形態における組電池の異常検出装置と同様に、トランジスタQ4と抵抗R4とで構成される電圧レベル変換回路の電源がセルs1〜s12で構成されることになるので、電池保護IC13aから異常検出信号が出力された場合でも、各セルs1〜s12間で電圧の差が生じることはない。
【0049】
説明は省略するが、電池保護IC11aおよび電池保護IC12aから異常検出信号が出力される場合の動作についても同じである。すなわち、第4の実施の形態における組電池の異常検出装置では、トランジスタQ41,Q51,Q61のベース端子に電圧を印加する方法が、第3の実施の形態における組電池の異常検出装置と異なるだけで、電池保護IC11a〜13aからセルの異常を示す信号が出力されたときに、各セルs1〜s12間で電圧差が生じるのを防ぐという効果は変わらない。
【0050】
本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、電圧レベル変換回路にPNPトランジスタ、または、NPNトランジスタのようなバイポーラ型トランジスタを用いたが、電界効果型トランジスタを用いることもできる。また、セルの異常検出時には、トランジスタQ11〜Q31,または、トランジスタQ41〜Q61を介して電流が流れることにより、組電池1の電力が消費されることから、流れる電流が大きい時には、消費電力を低減するようなスリープモードを設けても良い。
【0051】
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、電池保護IC11〜13,11a〜13aが異常検出回路を、トランジスタQ1と抵抗R1、トランジスタQ2と抵抗R2、トランジスタQ3と抵抗R3、トランジスタQ4と抵抗R4、トランジスタQ5と抵抗R5、および、トランジスタQ6と抵抗R6が電圧レベル変換回路を、トランジスタQ11,Q21,Q31,抵抗R11〜R13,R21〜R23,R31〜R33が制御手段をそれぞれ構成する。また、トランジスタQ1〜Q6が第1のトランジスタを、トランジスタQ11,Q21,Q31,Q41,Q51,Q61が第2のトランジスタをそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による組電池の異常検出装置の第1の実施の形態の構成を示す図
【図2】第1の実施の形態の電池保護ICの詳細な構成を示す図
【図3】第2の実施の形態における組電池の異常検出装置の構成を示す図
【図4】第3の実施の形態における組電池の異常検出装置の構成を示す図
【図5】第3の実施の形態の電池保護ICの詳細な構成を示す図
【図6】第4の実施の形態における組電池の異常検出装置の構成を示す図
【図7】第1の実施の形態における組電池の異常検出装置の効果を説明するための図
【符号の説明】
1…組電池、3,3a,21〜23…オア回路、4…充放電制御回路、11〜13,11a〜13a…電池保護IC、s1〜s12…セル、a1〜a4…過充電検出回路、b1〜b4…過放電検出回路、Q1,Q2,Q3,Q11,Q12,Q13…PNPトランジスタ、Q4,Q5,Q6,Q41,Q51,Q61…NPNトランジスタ、R1〜R6,R41〜R43,R51〜R53,R61〜R63…抵抗、INV…インバータ
Claims (7)
- 複数のセルを直列に接続して構成される組電池の異常検出装置において、
所定数のセルの異常を検出する複数の異常検出回路と、
前記複数の異常検出回路ごとに設けられ、対応する前記異常検出回路から出力される信号の電圧レベルを変換する複数の電圧レベル変換回路と、
前記複数の電圧レベル変換回路をそれぞれ制御する複数の制御手段とを備え、
前記電圧レベル変換回路の各々は、制御端子が前記異常検出回路の出力端子と接続され、第1の端子が前記組電池の正極端子と接続され、第2の端子が前記組電池の負極端子と接続された第1のトランジスタを備え、
前記複数の制御手段の各々は、前記異常検出回路から対応するセルの異常を示す信号が出力された時に前記第1のトランジスタをオンさせ、前記異常を示す信号が出力されない時に前記第1のトランジスタをオフさせることを特徴とする組電池の異常検出装置。 - 請求項1に記載の組電池の異常検出装置において、
前記複数の制御手段の各々は、前記第1のトランジスタの前記第1の端子と前記組電池の正極端子との間に接続される第1の抵抗と、第1の端子が前記第1のトランジスタの前記第1の端子と接続され、第2の端子が前記組電池の負極端子と接続された第2のトランジスタとを備え、
前記第2のトランジスタは、前記異常検出回路から対応するセルの異常を示す信号が出力されていない時にオンし、前記異常検出回路から対応するセルの異常を示す信号が出力されて前記第1のトランジスタがオンした時にオフすることを特徴とする組電池の異常検出装置。 - 請求項2に記載の組電池の異常検出装置において、
前記第1のトランジスタおよび前記第2のトランジスタはPNP型トランジスタであり、前記第1の端子はエミッタ端子、前記第2の端子はコレクタ端子であることを特徴とする組電池の異常検出装置。 - 請求項1に記載の組電池の異常検出装置において、
前記複数の制御手段の各々は、前記第1のトランジスタの前記第2の端子と前記組電池の負極端子との間に接続される第1の抵抗と、第1の端子が前記組電池の正極端子と接続され、第2の端子が前記第1のトランジスタの前記第2の端子と接続された第2のトランジスタとを備え、
前記第2のトランジスタは、前記異常検出回路から対応するセルの異常を示す信号が出力されていない時にオンし、前記第1のトランジスタがオンした時にオフすることを特徴とする組電池の異常検出装置。 - 請求項4に記載の組電池の異常検出装置において、
前記第1のトランジスタおよび前記第2のトランジスタはNPN型トランジスタであり、前記第1の端子はコレクタ端子、前記第2の端子はエミッタ端子であることを特徴とする組電池の異常検出装置。 - 請求項2〜5のいずれかに記載の組電池の異常検出装置において、
前記複数の制御手段の各々は、前記異常検出回路に対応する所定数のセルのうちの最上位のセルと最下位のセルとの間に直列に接続される第2の抵抗および第3の抵抗をさらに備え、
前記第2のトランジスタの制御端子は、前記第2の抵抗および前記第3の抵抗の接続部に接続されることを特徴とする組電池の異常検出装置。 - 請求項2〜5のいずれかに記載の組電池の異常検出装置において、
前記第2のトランジスタの制御端子には、前記組電池の電圧を分圧した電圧が印加されることを特徴とする組電池の異常検出装置。
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