JP2008289234A - セルコントローラ、電池モジュールおよび電源システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セルコントローラは、4個の単電池を直列接続した組電池の各単電池の電圧を検出する電圧検出回路と、各単電池に容量調整用抵抗を介して並列に接続される複数のスイッチ素子の導通と遮断動作を制御するスイッチ制御回路と、制御情報を入力するためのLIN1端子と、制御情報を出力するためのLIN2端子と、Vcc端子とGND端子とを有するICを、組電池の個数に対応して複数個備えており、上位ICのLIN2端子と下位ICのLIN1端子とがデイジーチェーン状に接続されている。各ICのVcc端子はノイズ除去用のインダクタLを介して対応する組電池を構成する単電池の内の上位の正極に接続されており、GND端子は下位ICのVcc端子に直結されている(A)。LIN1、2端子にノイズが重畳しない(C、D)。
【選択図】図13
Description
以下に説明するリチウム二次電池用のセルコントローラあるいは該セルコントローラを備えた電池モジュールあるいは該電池モジュールを備えた電源システムは、信頼性向上の点で、大きな効果が得られる。車に搭載される回転電機は大きい電力を必要とする。また車載用電源は小型化や軽量化が要求されている。小型で大電力を得ることができるリチウム二次電池は車載の電源として大きな期待が持たれている。
上述の効果の他に、以下の実施の形態では、直列接続された単電池の消費電力をできるだけ均一化するために以下の改善を行っており、単電池の充放電状態のアンバランスを低減できる効果がある。単電池の充放電状態を均一化できれば直列接続された各単電池の充電動作において特定の単電池のみが過充電される可能性が少なくなり、モジュール電池全体の安全性や信頼性が向上する。
本実施形態の電源システムは、強電バッテリを構成し積層された2つの電池モジュールを有している。図1および図2に示すように、電池モジュール9は、上蓋46と下蓋45とからなり金属製で略直方体状のモジュールケース9aを有している。モジュールケース9a内には、複数個の組電池19が収容固定されている。電池モジュール9は金属ケースであるモジュールケース9aで覆われており、モジュールケース9a内には、電圧や温度を検出するための配線が多数存在しているが、これらが電気的な外部からのノイズから保護されている。また上述のとおり、単電池はモジュールケース9aとその外側の容器で保護されており、仮に交通事故が発生したとしても電源システムの安全性が維持される。
図7に示すように、組電池19は、複数個(本実施形態では4個)の単電池10の極性が交互となるように2行2列に配設され、これら複数個の好ましくは4個の単電池10が直列に接続されている。単電池形状には様々な種類があるが、本実施形態では、正極活物質をリチウムマンガン複酸化物、負極活物質を非晶質炭素とし、図8に示すように、熱伝導性の高いケーシングで被覆した円柱状のリチウム二次電池が単電池として用いられている。このリチウム二次電池の単電池は公称電圧は3.6V、容量は5.5Ahであるが、充電状態が変わると単電池の端子電圧が変化する。単電池の充電量が減少すると2.5ボルトくらいに低下し、単電池の充電量が増大すると4.3ボルト程度に増大する。
図3および図4に示すように、本実施形態では、電池モジュール9の組立性および取り扱いの利便性を向上させるために、断面が略h字状で互いに向き合うように配置された2本のチャネル状ブロックベース41上に複数個(本実施形態では6個)の組電池19が配置されて、ホルダ11に形成された固定孔(雌ネジ部)に螺合するタッピングネジ42で固定され、隣接する組電池19同士の負極ブスバ13と正極ブスバ12とを締結する組電池間ブスバにより直列接続がなされた組電池ブロック40が組み立てられる。従って、平行するブロックベース41に複数の組電池19を固定する構造のため作業性が向上する。また、組電池19の生産性が向上し、他の電源システムにおける組電池と共通する構造や寸法関係とすることが可能となる。品質管理のための単電池の検出や生産後のメンテナンスにも優れている。
図5に示すように、下蓋45は、下蓋ベース61、(冷却風)導入側固定台62、(冷却風)排出側固定台63、ブロック固定台64、補強ルーバー65、センターポール66の6種類の部品よりなる。
図6に示すように、電池モジュール9は、ブロアファン17(図17参照)により各単電池10を冷却風で強制的に冷却する強制冷却方式を採用している。すなわち、電池モジュール9の冷却系は、吸気口14から導入された冷却風が、下蓋45の導入側固定台62の内側を通り、補強ルーバー65と下蓋ベース61とで形成され、組電池ブロック40毎に対応したダクト75を流通し、補強ルーバー65(のダクト形成部)に形成された各通風孔76を抜けて、各組電池19を構成するそれぞれの単電池10の周囲を回りながら上蓋46との間に形成されている空間でまとまり、排出側固定台63の上面に形成された排出口72からC/Cボックス79の下を通り排気口15から抜けていく構造である。このような構造により、電池モジュール9は、コンパクトでしかも冷却効果が優れた構造になっている。
上述したように、C/C80は複数個、例えば、本実施形態ではIC−1A〜IC−12Bの24個のICを有している。これらのICは、グループAB1〜AB12にそれぞれ対応して設けられている。つまり、IC−1A、IC−1Bは最高電位側のグループAB1に、IC−2A、IC−2Bは次に電位の高いグループAB2に対応しており、IC−12A、IC−12Bは最低電位側のグループAB12に対応している。本実施形態では、主に単電池10(リチウム二次電池)の過充電検出の確実性を担保するために、グループAB1に対応してIC−1A、IC−1B、グループAB2に対応してIC−2A、IC−2B、・・・、グループAB12に対応してIC−12A、IC−12Bのそれぞれ2個の同一ICを使用している。各グループに対して2個のICを使用することで二重系とすることができ信頼性を高めている。なお、IC−1AとIC−1Bとを、IC−2AとIC−2Bとを、・・・、IC−12AとIC−12Bとを、それぞれ1つのICとして全体のICを半分の12個のICで構成するようにしてもよい。
ここで、本実施形態のC/C80のノイズおよびサージ対策について説明する。下表1は、インバータなどの電池モジュールの接続相手が発生するノイズの対策状況を示す。
例えば、AグループICについて着目すると、ノイズを抑制するために、図12(A)に示すように、下位IC(例えば、IC−7A)のVcc端子がインダクタを介してグループを構成する単電池の最上位端子、すなわち上位IC(例えば、IC−6A)のGND端子に接続する。図12(B)に示すように、下位ICに対応する単電池のグループに60Vpp(ピークツーピークボルト)のノイズを加える。ICのVcc端子と単電池の端子間への上記インダクタの挿入により、ノイズの印加にかかわらず、図12(D)に示すように、LIN2端子にはノイズは重畳されない。すなわちノイズ抑制の効果がある。しかし、図12(C)に示すように、LIN1端子にノイズが重畳され、この部分のノイズ抑制に関してはさらに改善されることが望ましい。
図13(A)に示すように、Vcc端子とGND端子との間には、Vcc端子をノイズから保護するためのツェナダイオードZD1が挿入されている。これにより、C/C80は耐ノイズ性がより向上している。
図13(A)に示すように、LIN1端子とGND端子との間には、LIN1端子をサージ電圧から保護するためのツェナダイオードZD2が挿入されている。これにより、本実施形態のC/C80は耐サージ性が向上している。
図11に示すように、電池接続時および作動時のサージ電圧からLIN端子を保護するために、IC内部には、LIN2端子とGND端子との間にダイオードD7、LIN1端子とGND端子との間にツェナダイオードZD6が挿入されている。また、Vcc端子およびLIN2端子間には5kΩ程度の抵抗Rが挿入されている。しかしながら、図14に示すように、大きなサージ電圧VN1が入ると、LIN1端子はツェナダイオードZD6で電圧制限され、負の電圧となる。一方、LIN1端子が負の電圧となると、LIN1端子に直結された上位ICのLIN2端子に電流制限がかからないため、ダイオードD7に大電流が流れて破壊に到る可能性がありこれを抑制することが好ましい。
図10に示すように、CV2端子、CV4端子にはRCフィルタを構成する抵抗R2が挿入されているが、CV3端子は単電池B2の負極に直結されている。図15に示すように、電池接続時に、上位のIC(例えば、IC−1A)のCV3端子と下位のIC(例えば、IC−7A)のGND端子が最初に接触すると、高電圧が上位のICのCV3端子とVcc端子との間に加わり、IC内部でCV3端子とVcc端子との間に挿入されたダイオードD5が破壊されることがある。本実施形態では、これを防止するために、CV3端子とVcc端子との間に電圧降下の小さいショットキーダイオードD3(本例では、定格電流1A)が挿入されている。
図10に示すように、CV3端子−GND端子間にはショットキーダイオードD4(本例では、定格電流1A)が挿入されている。上記項目5とは逆に、上位のICのVcc端子と下位のICのCV3端子とが最初に接触すると、高電圧がダイオードD10(図11参照)に加わってダイオードD10が破壊されることがある。これを防止するとともに、暗電流のバラツキを抑制するために、ショットキーダイオードD4が挿入されている。本発明者らは、図10に示したC/C回路80において、全ての電圧検出線58にスイッチを挿入し、上位側から、下位側から、および、任意にスイッチをオン状態として単電池とC/Cコントローラとの接続試験を行ったが、いずれの場合にもIC(内部のダイオードD5、D10)が破壊されないことを確認した。すなわち、電池接続時のサージの発生は避けられないが、ショットキーダイオードD3、D4をIC外部に設けることにより、ほとんどの電流はショットキーダイオードD3、D4側に流れ、IC内部のダイオードD5には、ショットキーダイオードD3、D4に流れる電流の1/20以下の電流しか流れないことを確認した。
C/C80では、Vcc端子とGND端子との間に容量の大きなキャパシタC3(本例では、1μF)が挿入されている。このため、Vcc端子に入る、さらに低周波側のノイズを抑制することができる。
また、C/C80では、各単電池に並列に接続された高周波側のノイズを抑制するキャパシタC1とは別に、Vcc端子−CV2端子間、CV2端子−CV3端子間、CV3端子−CV4端子間およびCV4端子−GND端子間に、キャパシタC1より容量の大きいキャパシタC2が挿入されている。このため、作動時に各ICに対して低周波側(kHzオーダー)のノイズを抑制することができる。
図10および図13(A)に示すように、C/C80では、上位ICのGND端子と下位ICのVcc端子とを直結することができる。このため、C/C実装基板では、2回路ブロック(例えば、IC−1A、IC−1B、IC−2A、IC−2B)ずつ直結し、大きなグランドプレーン(いわゆるベタパターン)を形成することができる(図9の一点鎖線参照)。従来は1回路ブロック(例えば、IC−1A、IC−1B)単位でしかグランドプレーンを形成することができなかった。このため、C/C80では、グランドプレーンの面積を大きくすることでインピーダンスを下げ、耐ノイズ性を向上させることができる。
図10に示すように、C/C80は24個のICの他に、これらのICに外付けされる多くのチップ素子で構成されるという制約と、各IC間の信号出力端子(LIN2端子、FFO端子)と信号入力端子(LIN1端子、FFI端子)とがデイジーチェーン状に接続されるという制約がある。これらの制約を踏まえ、C/C80の基板では、図9に示すように、IC−1A〜IC−12Bの24個のICを被測定対象の単電池の接続状態と対応させて位置決めして実装している。直列接続された単電池の電位は電池の充放電状態により変動し、各ICの被測定対象である単電池の電位は変化する。これに応じてICの基準電位も自動的に変化する。これら変化するIC間で正確に信号の授受を行うことが必要である。このため、被測定対象である単電池の直列接続の関係に関係付けられた位置関係で測定回路を内蔵するICを配置することが望ましい。このようにすることで異なる電位のIC間の信号伝送の煩雑さが解消される。また、信号伝送が容易となり、信号授受の信頼性が高くなる。電位の異なるIC間の信号伝送は色々な影響を受けやすく、例えば外部ノイズや浮遊容量の影響を受けにくくすることが望ましい。本実施形態では単電池の接続関係と関係付けてICを配置することで上記影響を少なくしている。さらに、各ICはその基準電位の近いものが近くに配置される位置関係となるので、信号伝送のための配線が短くなり、上記影響など、いろいろな悪影響が少なくなり高い信頼性が得られる。
<電源システムの強電系回路>
図17は車両の駆動システムの基本構成を示すと共に、駆動システムにおける電源システムを示す。図17に示すように、上下に重ねられた電池モジュール9のうちの一方(低電位側)の電池モジュール9の正極強電ケーブル81は、スイッチとヒューズとが直列接続された保守・点検用のSD(サービスディスコネクト)スイッチ6のヒューズ側に接続されており、上下に重ねられた電池モジュール9のうちの他方(高電位側)の電池モジュール9の負極強電ケーブル82は、SDスイッチ6のスイッチ側に接続されている。すなわち、2つの電池モジュール9はSDスイッチ6を介して直列接続され、公称電圧340V、容量5.5Ahの強電バッテリ(2つの電池モジュール9が直列接続された電源システムのバッテリ)を構成している。なお、SDスイッチ6のヒューズには、例えば、定格電流が125A程度のものを用いることができる。このような構成により高い安全性が維持できる。
電源システム1は、弱電系回路を構成する要素として、バッテリコントローラ20、コンバータボックス21内に内蔵されバッテリコントローラ20に12V電源を供給するDC/DCコンバータ、ブロアファン17、ブロアファン17と一体にユニット化されブロアファン17を作動させるためのリレー94、上述したC/C80および電流センサSIを有している。
次に、本実施形態の電源システム1の組立て手順について、組電池19、組電池ブロック40、電池モジュール9、電源システム1の順に段階的に説明する。
図1乃至図8において、ホルダ11の単電池10と接触する湾曲部に接着剤を塗布し、単電池10を極性が互い違いになるように配設し、加圧して2つのホルダ11、ホルダ11間の支柱となる十字状ルーバー37間のスナップフィットを機能させる。次に、ホルダ11にインサート成形されて金属ブスバと各単電池10とをスポット溶接する。なお、単電池10と2つのホルダ11との最終固定は接着剤に依存しているが、接着剤が乾燥・固化するまでの間、スナップフィットによる物理的拘束力で十分まかなえる構造が採用されている。このため、接着工程から後の溶接、検査、組み立ての各工程へ乾燥時間を待たなくても移ることができ、時間効率が高くなる。
以上のように作製した組電池19を、図3に示すように、2つのブロックベース41が向き合うように平行に配置してタッピングネジ42で固定して行く。図4に示すように、ブロックベース41に組電池19を固定した後、ブロック補強板51を組電池19の上部に配置し、ブロックベース41のときと同様に、タッピングネジ42で固定する。このとき、電圧検出線58が配置された面では、結束バンド54を装着するためのケーブルタイ55を4箇所、タッピングネジ42で取り付ける。その後、ケーブルタイ55の近傍に検出用ハーネス52を配置し、結束バンド54で組電池ブロック40に固定する。そして、検出用ハーネス52の他側(ハーネスコネクタの反対側)に設けられた6つのコネクタを、組電池ブロック40を構成する6個の組電池11のコネクタのそれぞれに差し込む(接続する)ことで、組電池ブロック40の組立が完了する。このような構造および組立方法により作業性が向上する効果がある。
図2に示すように、下蓋45に組電池ブロック40を配置・固定する。このとき、組電池ブロック40は、ブロック補強板51のブロック補強板湾曲部56の丸穴に、太い針金で作ったフックを差し込んで持ち運び等の取り扱いが行われる。組電池ブロック40のブロックベース41の両端に形成した丸穴47を、下蓋45を構成する導入側固定台62、排出側固定台63上のスタッドボルト78を通してスプリング組み込みナットで締結し固定する。2つの組電池ブロック40を並設して固定した後、組電池ブロック40のブロックベース41から飛び出しているブロックフランジB44同士がブロック固定台64上で相対しているのを確認してスプリング組み込みナットで締結する。
電源システム1は、例えば、2つの電池モジュール9(図16参照)を収容する下容器と、この下容器の上部開口を封止する上蓋とで構成された外装ボックス内に収容されている。まず、下容器に出力プラグやケーブル類の取り付けを行う。このとき、SDスイッチ6を配置固定する。なお、図17に示すように、ケーブル類は、DC/DCコンバータへの入力線(24V、GND)、IGN_ON(24V)線、通信線96、負極側メインリレーRLN、正極側メインリレーRLP、プリチャージリレーRLPREへの入力線で構成されている。
次に、図10、図11および図17を参照して、本実施形態の電源システム1の動作について、C/C80のIC、バッテリコントローラ20のMPUおよび上位コントローラ110をそれぞれ主体として説明する。
イグニッションスイッチIGNがオン位置に位置すると、コンバータボックス21内のDC/DCコンバータは、24V系鉛電池からの電源の供給を受け、24V電圧を12V電圧に変換してバッテリコントローラ20に12V電源を供給する。これにより、バッテリコントローラ20のMPUは、RAMに展開されたプログラムおよびプログラムデータに従って初期設定処理を実行し、イグニッションスイッチIGNがオン位置に位置したことを認識すると、スリープ状態にあるC/C80のIC−1A〜IC−12Bの各ICを起動させる。すなわち、MPUは、LIN受信線(Rx)およびFF受信線(FFON)に起動信号(ウェークアップ信号)を出力し上位側インターフェースH−INTのフォトカプラPH1、PH2を介してAグループICのIC−1AおよびBグループICのIC−1Bに起動信号を伝達する。
MPUは、電源システム1が充放電停止状態にある場合に、IC−1A〜IC−12AにフォトカプラPH1を介して電圧検出コマンドを送出する。電源システム1が充電状態、放電状態、休止状態のいずれにあるかは電流センサSIからの出力を監視することでMPUは判断可能であるが、車両の走行中には強電バッテリ、インバータ装置120間での充放電が行われるため、この電圧検出コマンドはバッテリの充放電停止状態にある場合に行われる。また、単電池に非晶質炭素を負極活物質に用いたリチウム二次電池の場合、単電池の開回路電圧と充電状態(SOC)ないし容量との相関が極めて高く、充放電停止状態にある場合に電圧検出コマンドを発することで正確に各単電池のSOC等の電池状態を把握できる。
MPUは、所定時間毎に、上位コントローラ110に、通信線96を介して、電源システム1を構成する全単電池B1〜B48のSOC(充電状態)、放電可能出力容量、充電可能出力容量、単電池の平均温度、強電バッテリの総電圧、充電電流、放電電流等を報告している。
上述したように、MPUは、電源システム1を構成する全単電池B1〜B48の起動時のSOCを把握している。全単電池B1〜B48のSOCに規定値以上のバラツキがある場合には、バラツキの範囲が規定値の範囲内となるように、規定値を越える単電池(容量調整対象の単電池)の調整容量を算出し、算出した調整容量に対応する容量調整時間を算出する。容量調整用抵抗R1の抵抗値は既知のため、例えば、テーブルを参照することにより容易に容量調整時間を算出することが可能である。MPUは、電源システム1が充放電状態にある場合に、IC−1A〜IC−12AにフォトカプラPH1を介して容量調整対象の単電池の容量調整コマンドを送出する。このコマンドのデータフィールドには、容量調整時間に関する情報が含まれる。
本実施形態の電源システム1の有する特徴および効果を上述の説明の中で述べたので、上記説明と重複する部分もあるが、再度整理して電源システム1の効果等について説明する。
9 電池モジュール
10 単電池
19 組電池
20 バッテリコントローラ
40 組電池ブロック
80 C/C
101 電圧検出回路
102 スイッチ制御回路
103 ロジック回路
C1 キャパシタ
C2 キャパシタ
C3 キャパシタ
C4 キャパシタ
C5 キャパシタ
CN キャパシタ
CP キャパシタ
CV2端子
CV3端子
CV4端子
D1 ショットキーダイオード
D2 ショットキーダイオード
L インダクタ
L’ インダクタ
LIN1端子
LIN2端子
LIN12端子
FFI端子
FFO端子
GND端子
IC−1A、IC−2A、・・・、IC−12A
IC−1B、IC−2B、・・・、IC−12B
PH1、PH2、PH3 フォトカプラ
PH4、PH5 フォトカプラ
R1 容量調整用抵抗
R3 抵抗
SW1〜SW4 スイッチ素子
Vcc端子
ZD1 ツェナダイオード
ZD2 ツェナダイオード
Claims (20)
- 直列接続された複数個の単電池で構成される単電池のグループを複数個直列接続してなる単電池の直列接続体を制御するためのセルコントローラであって、
前記グループを構成する各単電池の電圧を検出するための電圧検出部と、前記各単電池に抵抗を介して並列に接続される複数のスイッチ素子の導通と遮断動作を制御するためのスイッチ制御部と、制御情報を入力するための情報入力端子と、制御情報を出力するための情報出力端子と、電源端子と基準電位端子とを有し、
前記グループを構成する単電池から前記電源端子と基準電位端子とに供給される電力に基づいて動作し、
前記電圧検出部により各単位電池の電圧を検出すると共に、前記スイッチ制御部により前記各単電池に抵抗を介して並列に接続されている複数のスイッチ素子を制御して各単位電池の充電状態の調整を行うICを、前記グループに対応して複数個備え、
前記直列接続されたグループの内、隣り合うグループの一方のグループに対応する一方のICの前記情報出力端子と前記隣り合うグループの他方のグループに対応する他方のICの前記情報入力端子とが電気的に接続され、前記一方のICの前記情報出力端子から前記他方のICの前記情報入力端子へ制御情報の伝達が行われ、
前記各ICの電源端子は第1のインダクタを介して対応する前記グループを構成する単電池の内の上位の単電池の正極に接続されることを特徴とするセルコントローラ。 - 直列接続された複数個のリチウム単電池で構成されるグループを複数個直列接続してなるリチウム単電池の直列接続体を制御するためのセルコントローラであって、
前記グループを構成する各リチウム単電池の電圧を検出するための電圧検出部と、前記各リチウム単電池に抵抗を介して並列に接続される複数のスイッチ素子と、前記複数のスイッチ素子の導通および遮断動作を制御するためのスイッチ制御部と、制御情報を入力するための情報入力端子と、制御情報を出力するための情報出力端子と、電源端子と基準電位端子とを有し、
前記対応するグループから対応するICの前記電源端子と基準電位端子とに供給される電力に基づいて動作し、
前記電圧検出部により対応するグループの各単位電池の電圧を検出すると共に、前記スイッチ制御部により前記各単電池に抵抗を介して並列に接続されている複数のスイッチ素子を制御して前記単位電池の充電状態の調整を行うICを、前記グループに対応して複数個制御基板に固定し、
前記直列接続されたグループの内、隣り合うグループの一方に対応する一方のICの前記情報出力端子と前記隣り合うグループの他方に対応する他方のICの前記情報入力端子とを電気的に接続する配線を前記制御基板に設け、
前記一方および他方のICの電源端子はそれぞれ第1のインダクタを介して対応する前記グループを構成する上位の単電池の正極に接続されると共に、
前記一方のICの基準電位端子は、前記他方のICの前記電源端子と共に前記他方のICが対応するグループを構成する上位の単電池の正極に上記第1のインダクタを介して接続され、
上記第1のインダクタはそれぞれ前記制御基板に設けられることを特徴とするセルコントローラ。 - 前記直列接続されたグループの内の最下位のグループを構成する複数の単電池の内の最下位の単電池の負極と、前記最下位のグループの基準電位端子との間に第2のインダクタを介在させたことを特徴とする請求項2に記載のセルコントローラ。
- 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のセルコントローラにおいて、前記各ICの電源端子と基準電位端子との間に第1のツェナダイオードを介在させたことを特徴とするセルコントローラ。
- 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のセルコントローラにおいて、前記各ICの情報入力端子と基準電位端子との間に第2のツェナダイオードを介在させたことを特徴とする請求項4に記載のセルコントローラ。
- 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のセルコントローラにおいて、前記第1のICの情報出力端子が前記第2のICの情報入力端子に抵抗を介して接続されていることを特徴とするセルコントローラ。
- 前記グループは偶数個の単電池で構成され、前記各ICは前記グループの中点の電圧を検出するための中点電圧検出端子を有しており、前記各ICの中点電圧検出端子と基準電位端子との間に第1のショットキーダイオードを介在させたことを特徴とする請求項1または2に記載のセルコントローラ。
- さらに、前記各ICの電源端子と中点電圧検出端子との間に第2のショットキーダイオードを介在させたことを特徴とする請求項7に記載のセルコントローラ。
- 制御基板と、
直列接続された複数個のリチウム単電池で構成されるグループを複数個直列接続してなるリチウム単電池の直列接続体の各端子と電気的に接続するために、前記制御基板に設けられたコネクタと、
前記グループを構成する各リチウム単電池の電圧を検出するための電圧検出部と、前記各リチウム単電池に抵抗を介して並列に接続される複数のスイッチ素子と、前記複数のスイッチ素子の導通および遮断動作を制御するためのスイッチ制御部と、制御情報を入力するための情報入力端子と、制御情報を出力するための情報出力端子と、電源端子と基準電位端子とを有し、前記対応するグループから対応するICの前記電源端子と基準電位端子とに供給される電力に基づいて動作し、前記電圧検出部により対応するグループの各単位電池の電圧を検出すると共に、前記スイッチ制御部により前記各単電池に抵抗を介して並列に接続されている複数のスイッチ素子を制御して前記単位電池の充電状態の調整を行うために、前記グループに対応して前記制御基板に設けられた複数個のICと、
前記直列接続されたグループの内、隣り合うグループの一方に対応する一方のICの前記情報出力端子と前記隣り合うグループの他方に対応する他方のICの前記情報入力端子とを電気的に接続するために前記制御基板に設けられた第1の配線と、
前記制御基板に設けられ、前記一方および他方のICのそれぞれの電源端子と前記一方および他方のICがそれぞれ対応する上位の単電池の正極との間に電気的に接続される複数個の第1のインダクタと、
前記制御基板に設けられ、前記一方のICの基準電位端子が、前記他方のICの前記電源端子と共に前記他方のICが対応するグループの上位の単電池の正極に上記第1のインダクタを介して接続されるための第2の配線と、
前記制御基板に設けられ、前記各リチュウム単電池にそれぞれ並列に接続されるための第1のキャパシタと、
を備えることを特徴とするセルコントローラ。 - 請求項9に記載のセルコントローラにおいて、
前記各ICの電源端子と基準電位端子との間に接続される、前記第1のキャパシタより容量が大きい第2のキャパシタを前記制御基板に設けたことを特徴とセルコントローラ。 - 前記各ICは対応する前記グループの電池状態を監視する状態監視部をさらに備えたことを特徴とする請求項9に記載のセルコントローラ。
- 前記状態監視部は、前記各単電池の過充電を監視することを特徴とする請求項11に記載のセルコントローラ。
- 前記電圧検出部、前記スイッチ制御部および前記状態監視部のうち、いずれか2つが第1のチップ内に、いずれか1つが第2のチップ内に収容され、前記第2のチップが前記第1のチップと並列に接続されたことを特徴とする請求項11に記載のセルコントローラ。
- 前記第1および第2のチップはそれぞれ前記情報入力端子と前記情報出力端子とを有し、前記第1のチップの情報出力端子が下位の前記第1のチップの情報入力端子に抵抗を介して接続され、前記第2のチップの情報出力端子が下位の前記第2のチップの情報入力端子に抵抗を介して接続されたことを特徴とする請求項13に記載のセルコントローラ。
- 前記第1および第2のチップの情報入力端子と基準電位端子との間に第2のツェナダイオードを介在させたことを特徴とする請求項14に記載のセルコントローラ。
- さらに、上位制御装置と電気的絶縁状態で通信するための複数のフォトカプラを備え、最上位の前記第1および第2のチップの情報入力端子は抵抗を介してそれぞれ受信側のフォトカプラに接続されており、最下位の前記第1および第2のチップの情報出力端子は抵抗を介してそれぞれ送信側のフォトカプラに接続されたことを特徴とする請求項14に記載のセルコントローラ。
- 前記第1および第2のチップが同一回路で構成されたことを特徴とする請求項13に記載のセルコントローラ。
- 複数個の単電池を直列接続したグループを少なくとも1個有するモジュールと、
請求項1ないし請求項17のいずれか一項に記載のセルコントローラと、
を備えた電池モジュール。 - 請求項18に記載の電池モジュールを少なくとも1個有する強電バッテリと、
前記セルコントローラと電気的に絶縁状態で通信を行い、受信した前記強電バッテリを構成する全単電池の電圧から該全単電池の電池状態を算出するバッテリコントローラと、
を備えた電源システム。 - 前記強電バッテリの正極とグランドとの間および負極とグランドとの間にそれぞれキャパシタが介在していることを特徴とする請求項19に記載の電源システム。
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