JP2008141954A - 多直列電池制御システム - Google Patents
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Abstract
高信頼性を得ることのできる多直列電池制御システムを提供すること。
【解決手段】
直列に接続される複数個の電池セル2を1単位とする単位電池セル2A,2B,2C,2Dと、単位電池セル2A,2B,2C,2Dを制御する制御回路23が搭載された制御ICチップ3Aと単位電池セル2A,2B,2C,2Dの電圧を監視するセル監視ICチップ3Bによって構成される制御IC3と、制御IC3と絶縁を介して信号の授受を行うメインコントローラ5とを備え、セル監視ICチップ3Bを、メインコントローラ5から第1の絶縁6を介して出力される第1の信号によって制御ICチップ3Aの異常又は電池セル2A,2B,2C,2Dの異常を監視し、異常を検出した際に、メインコントローラ5から第2の絶縁4を介して出力される第2の信号によって制御ICチップ3A又は電池セル2A,2B,2C,2Dの異常内容を検索するようにする。
【選択図】図1
Description
の外乱による影響を低減して信頼性の向上,電圧検出の高精度化を図ろうとするものである。
、上位制御装置を接続する絶縁手段若しくは電位変換手段と、下位制御装置の出力端子と低電位側の蓄電モジュール内の蓄電池との間に設けられ、蓄電モジュール内の蓄電池の放電電流を阻止する遮断素子とを備え、複数の下位制御装置間において、信号の入出力に係わる端子を電気的に非絶縁状態で接続して構成したものである。
、単位電池セル2の電池セル2A,2B,2C,2Dの各端子が接続されている。
ICチップ4A,制御ICチップ5Aとなっているが、N個の制御ICチップ)は、同じ構成となっている。
、演算手段23に出力される。この演算手段23には、電源管理手段24と、記憶手段25と、補正手段26とが設けられている。電源管理手段24は、電源21のON/OFF制御をする。
、補正手段26は、電圧検出手段22において検出した単位電池セル2の電池セル2A,2B,2C,2Dの各端子間電圧を補正するためのものである。
。この高速絶縁手段4では、メインコントローラ5から入力した通信コマンドを直接送信せず、絶縁を介して通信手段27に送信する。
図10を用いて説明する。
)に変換して比較手段31に出力するものである。すなわち、電位変換手段30は、各電池セル2A,2B,2C,2D間の電位のレベルが異なっているので、それを合わせて比較できる電位レベルに変換するものである。
、セル監視ICチップ3Bは立ち上がる(Wake−Upする)。このセル監視ICチッ
プ3Bが立ち上がると、電池セル2A,2B,2C,2Dから供給される図6(B)に示す如き電力VCCがセル監視ICチップ3BのVDD端子を介して出力される。
のセル監視ICチップ3BのVDD端子から図6(B)に示す如き電力VCCが高速絶縁手段40に供給されると、高速絶縁手段4が立ち上がる。この高速絶縁手段4が立ち上がると、メインコントローラ5のTX端子から出力される図6(D)に示す如きWake−Up信号を制御ICチップ3AのRX端子に出力することが可能となる。
、ステップ130において、制御ICチップ3Aを立ち上げるための図6(D)に示す如きWake−Up信号が高速絶縁手段40を介して制御ICチップ3AのRX端子に出力される。このステップ130においてメインコントローラ5のTX端子から高速絶縁手段4を介して制御ICチップ3AのRX端子に制御ICチップ3A立上げ用の図6(D)に示す如きWake−Up信号が出力され、制御ICチップ3AのRX端子で受信すると、ステップ150において、制御ICチップ3Aが立ち上がる(Wake−Upする)。
、セル監視ICチップ3Bが立ち上がると、セル監視ICチップ3Bでは、図6(A)に示す如きWake−Up信号をコピーして、図6(C)に示す如きWake−Up信号としてセル監視ICチップ3BのTX端子から、次段のセル監視ICチップ4BのRX端子に出力する。このセル監視ICチップ4Bは、セル監視ICチップ3BのTX端子から出力されてくる図6(C)に示す如きWake−Up信号によって立ち上がり、セル監視ICチップ4Bでは、セル監視ICチップ3BのTX端子から出力されてきた図6(C)に示す如きWake−Up信号をコピーして、セル監視ICチップ4BのTX端子から、最終段のセル監視ICチップ5BのRX端子に図6(E)に示す如きWake−Up信号として出力する。なお、セル監視ICチップ4Bから最終段のセル監視ICチップ5Bの間には、複数のセル監視ICチップが設けられているが、図1では、省略してある。
)の確認を行い、この通信手段27のTX端子から送信されてきた状態(異常)データが異常有りの信号か否かを判定する。このステップ280において通信手段27のTX端子から送信されてきた状態(異常)データが異常なしの信号であると判定すると、ステップ290において、正常処理を行い、このフローを終了する。また、ステップ280において通信手段27のTX端子から送信されてきた状態(異常)データが異常有りの信号であると判定すると、ステップ300において、電池異常処理を行い、このフローを終了する
。
,29Dのいずれかのスイッチが投入(ON)されると、メインコントローラ5では、ステップ460において、各バイパスSW(バランシングスイッチ)29A,29B,29C,29DのON経過時間をカウントする。このステップ460において各バイパスSWのON経過時間のカウントを行うと、ステップ470において、各バイパスSW(バランシングスイッチ)29A,29B,29C,29DのON時経過間が、ON時間より大きくなったか否かを判定する。すなわち、ステップ470においては、各バイパスSW(バランシングスイッチ)29A,29B,29C,29DのON時経過間が、ON時間より大きくなるのを待つ。
,29C,29DのON時経過間が、ON時間より大きくなったと判定すると、ステップ480において、メインコントローラ5から図2に図示の通信手段27のRX端子に、各バランシングスイッチ29A,29B,29C,29DをOFF制御するバイパスSW制御(OFF)コマンドを送信する。このステップ480においてバイパスSW制御(OFF)コマンドを送信すると、このバイパスSW制御(OFF)コマンドは、制御ICチップ3Aの演算手段23において、制御内容が判断され、ステップ490において、SW駆動手段33を制御してSW駆動手段33からスイッチ駆動信号(どのスイッチを駆動するものであるかを特定する信号)を電位変換手段32に出力し、選択されたバランシングスイッチ29A,29B,29C,29Dのいずれかのスイッチを切断(OFF)する。このいずれかの選択されたバランシングスイッチ29A,29B,29C,29DがOFFされると、電池セル2A,2B,2C,2Dのいずれかの電池セルの放電が停止する。制御ICチップ4A,制御ICチップ5Aについても同様である。
Bから、メインコントローラ5に送信する。
ICチップ5Aで順次受信していき、最終段の制御ICチップ5Aから、メインコントローラ5に送信すると、520において、制御ICチップ5Aから状態(異常)検出コマンドを受信したメインコントローラ5では、状態(異常)確認を行う。このメインコントローラ5に戻ってきた状態(異常)検出コマンドによってどの制御ICチップ3A,制御ICチップ4A,・・・・制御ICチップ5A又は対応する電池セルに異常があるかが分か
る。
プ5Aの状態(異常)確認を行うと、530において、どの制御ICチップ又は対応する電池セルに異常が有ったか否かを判定する。この530において全ての制御ICチップ又は対応する電池セルに異常が無かったと判定すると、このフローを終了する。また、この530において制御ICチップ4A,・・・・制御ICチップ5Aのいずれかの制御IC
チップに異常が有ったと判定すると、540において、メインコントローラ5のTX端子から異常の有った制御ICチップのアドレスを指定して異常内容を特定するための状態(異常内容)検出コマンドを絶縁手段7を介して制御ICチップ3AのRX端子に送信する。
れかに異常があるという異常有り信号が、異常のあった制御ICチップのアドレスを特定して送信されてくる。この異常有り信号を受信すると、メインコントローラ5においては
、異常信号に基づいて、異常の内容を特定するための信号を送信する。この異常の内容を特定するための信号は、何番目の制御ICチップにどのような情報を送信しろといったもので、異常の内容には、アドレス,データの種類(過充電,電池セル電圧等)が特定されている。このように、メインコントローラ5においては、スタートアップの時にセル電圧とセルバランシングを行う。すなわち、メインコントローラ5においては、スタートアップの時に電池セルの個々の電圧を取り込んでセルバランス制御を行い、その後、各制御ICチップの異常の有無を検出する信号を送信し、異常を検出すると、異常の内容を特定するための信号を送信する。
。さらに、電流検出手段によって電池セルの総電流を検出し、メインコントローラ5のCUR端子で取り込んでいる。また、メインコントローラ5においては、定期的に各セル電圧を全部加算して全体の電圧を比較し、この差電圧が有る一定の範囲に入っているかを見て、整合性診断を行っている。そして、この差電圧が有る一定の範囲に入っているかを見ていれば、後は、各電池セル毎の電圧を見てバランシングスイッチをON/OFFすることによってバランスを調整している。
、これら充放電の制御や上述の太陽光発電装置1202,負荷装置1203などの機器を制御する制御器を兼ねる。
。
2………………………………単位電池セル
2A〜2D……………………電池セル
3………………………………制御IC
3A〜5A……………………制御ICチップ
3B〜5B……………………セル監視ICチップ
4,8…………………………高速絶縁手段
5………………………………メインコントローラ
6,7,9,10……………絶縁手段
20……………………………選択手段
22……………………………電圧検出手段
23……………………………演算手段
28A〜28D………………SW状態検出手段
29A〜29D………………バランシングスイッチ
30……………………………電位変換手段
31……………………………比較手段
33……………………………SW駆動手段
Claims (7)
- 直列に接続される複数個の電池セルを1単位とする単位電池セルと、前記単位電池セルを制御する制御回路が搭載された制御ICチップと前記単位電池セルの電圧を監視するセル監視ICチップによって構成される制御ICと、前記制御ICと絶縁を介して信号の授受を行うメインコントローラとを備え、
前記セル監視ICチップは、前記メインコントローラから第1の絶縁を介して出力される第1の信号によって前記制御ICチップの異常又は前記制御ICに接続されている電池セルの異常を監視し、異常を検出した際に、前記メインコントローラから第2の絶縁を介して出力される第2の信号によって前記制御ICチップを特定して又は第2の信号によって前記制御ICチップ又は前記制御ICに接続されている電池セルの異常内容を検索することを特徴とする多直列電池制御システム。 - 前記セル監視ICチップは、前記制御ICチップに接続される単位電池セルを構成する各セル電圧が所定電圧に安定するように放電するバランシング回路を設けたものである請求項1に記載の多直列電池制御システム。
- 前記制御ICチップは、該制御ICチップに接続され単位電池セルを構成する各セル電圧を検出すると共に、該単位電池セルから供給する電源の供給を制御するものである請求項1又は2に記載の多直列電池制御システム。
- 前記セル監視ICチップには、前記制御ICチップ又は前記制御ICに接続されている電池セルの異常の有無を検出するディジタル信号を送信し、前記制御ICチップには、異常の有無の検出に伴い異常を検出する際に異常の内容を検出すコマンド信号を送信する通信二重系で構成したものである請求項1,2又は3のいずれかに記載の多直列電池制御システム。
- 前記メインコントローラをシャーシーアースし、前記単位電池セルと、前記セル監視ICチップと、前記制御ICは、アースしないで設けたものである請求項1,2,3又は4のいずれかに記載の多直列電池制御システム。
- 前記セル監視ICチップのバランシング回路は、前記制御ICチップにおいて検出した前記単位電池セルを構成する各セル電圧が所定電圧より大きい電圧のバラツキを検出したときに、前記制御ICチップからの指令に基づいて駆動するものである請求項2,3,4又は5のいずれかに記載の多直列電池制御システム。
- 前記セル監視ICチップは、前記制御ICチップにおいて検出した前記単位電池セルを構成する各セル電圧が所定電圧より大きい電圧のバラツキを検出し、前記制御ICチップからのバランシング回路を駆動する信号の受信がなくても、前記制御ICチップとは独立してバランシング回路を駆動できるようにしたものである請求項2,3,4,5又は6のいずれかに記載の多直列電池制御システム。
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