JP2012253836A - 電圧監視システム及び電圧監視モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の電圧監視システムでは、電圧監視モジュールVMMは、第1の動作電流設定命令に応じて電圧監視モジュールVMMが消費する動作電流が第1の動作電流設定命令に対応する所定値となるような調整電流Iadjを生成し、動作電流切替命令に応じて、調整電流Iadjの生成を停止する調整電流制御回路12と、動作電流切替命令に続いて受信する動作電流測定命令に応じて動作電流を測定する動作電流測定回路10と、を備え、モジュール制御回路は、測定された動作電流に基づいて、第2の動作電流設定命令を送信し、調整電流制御回路12は、動作電流が第2の動作電流設定命令に応じて第2の動作電流設定命令に対応する所定値となるような調整電流Iadjを生成する。
【選択図】図4
Description
I_total=Iout+Iref+Iamp0・・・(1)
なお、(1)式において、Ioutはレギュレータ回路11の出力電流の大きさであり、Irefは、電流設定回路22で生成される基準電流の大きさであり、Iamp0は、第1の差動アンプamp0の動作電流の大きさである。
I_out=Ip0a+Iload+Icmp+Iamp1・・・(2)
なお、(2)式において、Ip0aは、第1の抵抗R1及び第2の抵抗R2に流れる電流の大きさであり、Iloadは負荷回路に供給される負荷電流の大きさであり、Icmpは電流消費回路23のPMOSトランジスタP2により引き抜かれる電流の大きさであり、Iamp1は第2の差動アンプamp1の動作電流の大きさである。
Iout=N×Iref・・・(3)
Iref=VBGR/Ris・・・(4)
I_total=N×Iref+Iref+Iamp0
=(1+N)Iref+Iamp0
=(1+N)×VBGR/Ris+Iamp0・・・(5)
この(5)式のうちIamp0は、第1の差動アンプamp0の消費電流であるため、負荷回路の動作状態によらず一定である。また、基準電圧VBGRは負荷回路の状態によらず一定である。また、電流設定抵抗Risは、入力される電流コードが更新されない限り一定である。つまり、(5)式から、レギュレータ回路11及び調整電流制御回路12に流れる電流は概略一定を維持することがわかる。また、(5)式より、実施の形態1にかかる電源回路VMM_Sでは、電流設定抵抗Risの抵抗値を大きく設定することで、I_totalの大きさを小さく設定することができることがわかる。このとき、(5)式には、差動アンプのオフセット成分等の項を含まないため、実施の形態1にかかる電源回路VMM_Sでは、小さな電流値I_totalを精度よく設定できることがわかる。さらに、レギュレータ回路11の出力電流Ioutも概略一定を維持することが(3)式からわかる。
実施の形態2では、レギュレータ回路11及び調整電流制御回路12の変形例について説明する。図15にレギュレータ回路11の変形例となるレギュレータ回路11aと、調整電流制御回路12の変形例となる調整電流制御回路12aと、のブロック図を示す。
実施の形態3にかかる電圧監視システムのブロック図を図16に示す。図16に示すように、実施の形態3にかかる電圧監視システムでは、1つの電圧監視モジュールに1つのセルモニタ部CMUが接続される。そして、セルモニタ部CMUは、それぞれ絶縁素子及びCANインタフェースを介して電池管理部BMUと通信を行う。
11、11a レギュレータ回路
12、12a 調整電流制御回路
21 定電圧生成部
22、22a 電流設定回路
23 電流消費回路
30 プロセッサエレメント
31 演算処理部
32 状態制御部
33 電流測定レジスタ
34 メモリ
35 通信部
36 タイマ
adj 電流コード
amp0、amp1 差動アンプ
assy 組電池
BMU 電池管理部
CB1〜CBm セルバランス回路
CHARGE 外部充電電圧
CMU セルモニタ部
EC1〜ECm 電池セル
ECU エンジンコントロール部
EM1〜EMn 電圧モジュール
Iadj 差分電流
Iload 負荷電流
Imon 動作電流測定値
INS1、INS2 絶縁素子
INV インバータ
Iout 出力電流
MG モータジェネレータ
P0、N1 出力トランジスタ
Ndi NMOSトランジスタ
P1〜P4 PMOSトランジスタ
R1、R2 抵抗
REL1 リレー
Ri1〜Rik 抵抗
Rid 電流検出抵抗
Ris 電流設定抵抗
STB スタンバイ制御信号
SWa_1〜SWa_m スイッチ
SWi1〜SWik スイッチ
Tin 通信入力端子
Tout 通信出力端子
V1-V(m+1) 入力端子
VB1〜VBm セルバランス入力端子
VBGR 基準電圧
VCC 電源端子
VMC 電圧測定回路
VMC_ADC ADコンバータ
VMC_CON 制御回路
VMC_REG レジスタ
VMC_SEL 選択回路
VMM_C 通信回路
VMM_S 電源回路
VMM1〜VMMn 電圧監視モジュール
VMS 電圧監視システム
VSS 接地端子
Claims (23)
- 互いに直列に接続された複数の電池セルを監視する電圧監視システムであって、
前記複数の電池セルのうち少なくとも一の電池セルから電圧を受けて動作し、前記電池セルを監視する電圧監視モジュールと、
前記電圧監視モジュールを制御するモジュール制御回路と、
を備え、
前記電圧監視モジュールは、
前記モジュール制御回路から送信された第1の動作電流設定命令に応じて、前記電圧監視モジュールが消費する動作電流が、前記第1の動作電流設定命令に対応する所定値となるような調整電流を生成するとともに、前記モジュール制御回路から送信された動作電流切替命令に応じて、前記調整電流の生成を停止する調整電流制御回路と、
前記モジュール制御回路から、前記動作電流切替命令に後続して送信された動作電流測定命令に応じて、前記動作電流を測定する動作電流測定回路と、
を備え、
前記モジュール制御回路は、前記測定された動作電流に基づいて、第2の動作電流設定命令を送信し、
前記調整電流制御回路は、前記第2の動作電流設定命令に応じて、前記動作電流が前記第2の動作電流設定命令に対応する所定値となるような調整電流を生成する電圧監視システム。 - 前記調整電流制御回路は、前記電圧監視モジュール内における、前記調整電流制御回路以外の回路が消費する負荷電流との和が、前記第1又は第2の動作電流設定命令に対応する所定値となるように、前記調整電流を生成する請求項1に記載の電圧監視システム。
- 前記調整電流制御回路は、抵抗値を切替可能な可変抵抗を備え、前記第1又は第2の動作電流設定命令に応じた抵抗値を選択して、前記調整電流を生成する請求項1又は2に記載の電圧監視システム。
- 複数の前記電圧監視モジュールを有し、
前記モジュール制御回路は、
複数の前記電圧監視モジュールのそれぞれから前記動作電流の大きさを示す電流測定値を取得し、
取得した複数の前記電流測定値のうち最も大きな値を示す電流測定値よりも大きな電流値に対応する前記第2の動作電流設定命令を生成する請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電圧監視システム。 - 複数の前記電圧監視モジュールは、それぞれ自身を特定する特定IDを有し、
前記モジュール制御回路は、前記特定IDに基づき複数の前記電圧監視モジュールのいずれか1つを特定し、特定した電圧監視モジュール毎に前記第1の動作電流設定命令及び前記第2の動作電流設定命令の送信を行う請求項4に記載の電圧監視システム。 - 前記モジュール制御回路は、時間の経過を計測するタイマを有し、
前記タイマが計測した時間が指定タイマ時間に達したことに応じて前記動作電流切替命令を送信する請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電圧監視システム。 - 前記モジュール制御回路は、前記電圧監視モジュールによる前記電池セルの電圧監視動作を停止させた後に、前記動作電流を予め設定されたスリープ電流値に設定する第3の動作電流設定命令を送信し、
前記調整電流制御回路は、前記第3の動作電流設定命令に応じて、前記動作電流が前記第3の動作電流設定命令に対応する所定値となるような調整電流を生成する請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電圧監視システム。 - 前記電圧監視モジュールは、前記モジュール制御回路又は他の電圧監視モジュールとの通信を行う通信回路と、前記第1、第2の動作電流設定命令により指定された値を格納するレジスタと、を有する請求項1乃至7のいずれか1項に記載の電圧監視システム。
- 前記動作電流には、前記電圧監視モジュールの外に設けられる他の回路で消費される電流を含む請求項1乃至8のいずれか1項に記載の電圧監視システム。
- 前記調整電流制御回路は、前記調整電流を消費し、前記調整電流を負荷回路の増減の方向とは逆の方向で増減させる電流消費回路と、前記動作電流の大きさの基準となる基準電流を生成する電流設定回路と、を備え、
前記電流設定回路は、前記第1、第2の動作電流設定命令で示される値に応じて前記基準電流の大きさを切り換える請求項1乃至9に記載の電圧監視システム。 - 前記電圧監視モジュールは、さらに
前記電池セルから与えられる電圧を変換して前記電圧監視モジュール内の回路に与える内部電圧を生成するレギュレータ回路を有する請求項1乃至10のいずれか1項に記載の電圧監視システム。 - 前記レギュレータ回路は、
ソースが前記電源端子に接続され、ドレインが出力端子に接続される出力トランジスタと、前記出力端子と接地端子との間に接続された第1の抵抗及び第2の抵抗と、を備え、前記第1の抵抗及び前記第2の抵抗との抵抗比に基づき基準電圧を増幅して前記内部電圧を生成し、
前記調整電流制御回路は、
前記出力トランジスタとカレントミラー接続される電流設定トランジスタと、
前記電流設定トランジスタのドレインと前記接地端子との間に接続される電流設定抵抗と、を有し、
前記第1、第2の動作電流設定命令で示される値に基づき前記電流設定抵抗の抵抗値を切り替え、前記基準電圧と前記電流設定抵抗の抵抗値とに基づき基準電流を生成し、
前記レギュレータ回路は、
前記基準電流に基づき前記出力トランジスタに流れる電流を増減させる請求項11に記載の電圧監視システム。 - 前記レギュレータ回路は、
ドレインが前記電源端子に接続され、ソースが出力端子に接続される出力トランジスタと、前記出力端子と接地端子との間に接続された第1の抵抗及び第2の抵抗と、を備え、前記第1の抵抗及び前記第2の抵抗との抵抗比に基づき基準電圧を増幅して前記内部電圧を生成し、
前記調整電流制御回路は、
前記出力トランジスタのドレインと前記電源端子との間に接続される第1のトランジスタと前記第1のトランジスタとカレントミラー接続される第2のトランジスタと、
前記第2のトランジスタのドレインと前記接地端子との間に接続される電流設定抵抗と、を有し、
前記第1、第2の動作電流設定命令で示される値に基づき前記電流設定抵抗の抵抗値を切り替え、前記基準電圧と前記電流設定抵抗の抵抗値とに基づき基準電流を生成し、
前記レギュレータ回路は、
前記基準電流に基づき前記出力トランジスタに流れる電流の電流値を増減させる請求項11に記載の電圧監視システム。 - 互いに直列に接続された複数の電池セルのうち少なくとも一の電池セルから電圧を受けて動作し、前記電池セルを監視する電圧監視モジュールであって、
外部から送信された第1の動作電流設定命令に応じて、消費する動作電流が、前記第1の動作電流設定命令に対応する所定値となるような調整電流を生成するとともに、外部から送信された動作電流切替命令に応じて、前記調整電流の生成を停止する調整電流制御回路と、
外部から前記動作電流切替命令に後続して送信された動作電流測定命令に応じて、前記動作電流を測定する動作電流測定回路と、
を備え、
前記調整電流制御回路は、前記測定された動作電流に基づいて生成される第2の動作電流設定命令に応じて、前記動作電流が前記第2の動作電流設定命令に対応する所定値となるような調整電流を生成する電圧監視モジュール。 - 前記調整電流制御回路は、前記電圧監視モジュール内における、前記調整電流制御回路以外の回路が消費する負荷電流との和が、前記第1又は第2の動作電流設定命令に対応する所定値となるように、前記調整電流を生成する請求項14に記載の電圧監視モジュール。
- 前記調整電流制御回路は、抵抗値を切替可能な可変抵抗を備え、前記第1又は第2の動作電流設定命令に応じた抵抗値を選択して、前記調整電流を生成する請求項14又は15に記載の電圧監視モジュール。
- 前記電圧監視モジュールを制御するモジュール制御回路又は他の電圧監視モジュールとの通信を行う通信回路と、前記第1、第2の動作電流設定命令により指定された値を格納するレジスタと、を含む請求項14乃至16のいずれか1項に記載の電圧監視モジュール。
- 前記第1、第2の動作電流設定命令は、複数の前記電圧監視モジュールにおいて測定された動作電流の最大値以上の電流値を指定する請求項14乃至17のいずれか1項に記載の電圧監視モジュール。
- 前記調整電流の大きさは、所定の間隔で更新される請求項14乃至18のいずれか1項に記載の電圧監視モジュール。
- 調整電流制御回路は、前記調整電流を消費し、前記調整電流を負荷回路の増減の方向とは逆の方向で増減させる電流消費回路と、前記動作電流の大きさの基準となる基準電流を生成する電流設定回路と、を備え、
前記電流設定回路は、前記第1、第2の動作電流設定命令で示される値に応じて前記基準電流の大きさを切り換える請求項14乃至19のいずれか1項に記載の電圧監視モジュール。 - 前記電圧監視モジュールは、さらに
前記電池セルから与えられる電圧を変換して前記電圧監視モジュール内の回路に与える内部電圧を生成するレギュレータ回路を有する請求項14乃至20のいずれか1項に記載の電圧監視モジュール。 - 前記レギュレータ回路は、
ソースが前記電源端子に接続され、ドレインが出力端子に接続される出力トランジスタと、前記出力端子と接地端子との間に接続された第1の抵抗及び第2の抵抗と、を備え、前記第1の抵抗及び前記第2の抵抗との抵抗比に基づき基準電圧を増幅して前記内部電圧を生成し、
前記調整電流制御回路は、
前記出力トランジスタとカレントミラー接続される電流設定トランジスタと、
前記電流設定トランジスタのドレインと前記接地端子との間に接続される電流設定抵抗と、を有し、
前記第1、第2の動作電流設定命令で示される値に基づき前記電流設定抵抗の抵抗値を切り替え、前記基準電圧と前記電流設定抵抗の抵抗値とに基づき基準電流を生成し、
前記レギュレータ回路は、
前記基準電流に基づき前記出力トランジスタに流れる電流を増減させる請求項21に記載の電圧監視モジュール。 - 前記レギュレータ回路は、
ドレインが前記電源端子に接続され、ソースが出力端子に接続される出力トランジスタと、前記出力端子と接地端子との間に接続された第1の抵抗及び第2の抵抗と、を備え、前記第1の抵抗及び前記第2の抵抗との抵抗比に基づき基準電圧を増幅して前記内部電圧を生成し、
前記調整電流制御回路は、
前記出力トランジスタのドレインと前記電源端子との間に接続される第1のトランジスタと前記第1のトランジスタとカレントミラー接続される第2のトランジスタと、
前記第2のトランジスタのドレインと前記接地端子との間に接続される電流設定抵抗と、を有し、
前記第1、第2の動作電流設定命令で示される値に基づき前記電流設定抵抗の抵抗値を切り替え、前記基準電圧と前記電流設定抵抗の抵抗値とに基づき基準電流を生成し、
前記レギュレータ回路は、
前記基準電流に基づき前記出力トランジスタに流れる電流の電流値を増減させる請求項21に記載の電圧監視モジュール。
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