JP2015042084A - 組電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】所定の起動処理および停止処理を適正かつ容易に実行可能とする。【解決手段】正極端子２２と負極端子２３との間に充電器が接続されると、充電器接続で起動する電源５１は起動し、第１絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３８は電圧ＴＣＨＩＳＯ５Ｖを生成する。第１絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３８が生成した電圧ＴＣＨＩＳＯ５Ｖにより第２フォトカプラ４１の発光素子４１ａが発光すると、フォトトランジスタ４１ｂが導通するとともにスイッチング素子５３が導通し、組電池の正極の電圧ＶＰに応じた信号が第２ダイオード５４を介してスタンバイ電源５５に印加される。スタンバイ電源５５が起動すると、５Ｖ電源（ＤＣ／ＤＣ）５８が起動し、５Ｖ電源（ＤＣ／ＤＣ）５８が生成した電圧ＶＣＣ５Ｖにより３Ｖ電源（ＬＤＯ）５９が起動する。３Ｖ電源（ＬＤＯ）５９は、制御回路３５を起動させる電圧ＬＤＯ３Ｖを生成する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、組電池モジュールに関する。

従来、複数の電池セルを電気的に接続するとともに、機械的に一体に固定した組電池において、各電池セルを管理する管理装置を備える技術が知られている。

特開２０１１−７８２４９号公報

ところで、複数の電池セルからなる組電池と各電池セルを制御する制御回路とを備える組電池モジュールに対し、所定の起動処理および停止処理を適正かつ容易に実行可能に構成することが望まれている。

本実施形態の組電池モジュールは、複数の電池セルが接続された組電池と、前記組電池の正極および負極に接続された正極端子および負極端子と、前記組電池の負極と前記負極端子との間の接続のオンおよびオフを切り替え可能なスイッチと、前記スイッチのオンおよびオフの切り替えを制御する制御手段と、前記スイッチがオフの状態で前記正極端子と前記負極端子との間に電源が接続されているか否かを判定する電源接続判定手段と、前記電源接続判定手段によって前記電源が前記正極端子と前記負極端子との間に接続されていると判定された場合にイネーブル信号を出力するイネーブル信号出力手段と、前記イネーブル信号出力手段から前記イネーブル信号が出力された場合に前記制御手段を動作させるために必要な動作電圧を出力する動作電圧出力手段と、を備え、前記制御手段は、前記動作電圧出力手段から出力された前記動作電圧が印加されることによって起動し、前記スイッチをオフからオンの状態へと切り替えるとともに、前記動作電圧出力手段から前記動作電圧が継続して出力されることを指示する第１指示信号を出力する、ことを特徴とする。

実施形態の組電池モジュールの構成図である。 図１に示す組電池モジュールの一部とともに、電源制御回路の詳細構成を示す図である。 実施形態の第１起動処理を示すフローチャートである。 実施形態の第２起動処理を示すフローチャートである。 実施形態の第１停止処理を示すフローチャートである。 実施形態の第２停止処理を示すフローチャートである。

以下、実施形態の組電池モジュールについて添付図面を参照しながら説明する。
（組電池モジュールの構成）
本実施形態の組電池モジュール１０は、図１に示すように、ＣＡＮ通信などの通信線Ｌによって接続された２つのモジュール１１（例えば、下位のモジュール１１および上位のモジュール１１）を備えている。
２つのモジュール１１の各々は、２つの低電位側通信コネクタ１２および高電位側通信コネクタ１３を備えている。下位のモジュール１１の低電位側通信コネクタ１２は通信線Ｌによって外部の制御システム（System Control）に接続され、高電位側通信コネクタ１３は通信線Ｌによって上位のモジュール１１の低電位側通信コネクタ１２に接続されている。上位のモジュール１１の高電位側通信コネクタ１３は終端抵抗（図示略）により終端されている。

通信線Ｌによって送受信される信号として、例えばイネーブル（Ｅｎａｂｌｅ）信号の場合、外部の制御システム（System Control）から出力されたイネーブル信号は、先ず、低電位側通信コネクタ１２を介して下位のモジュール１１に入力され、次に、下位のモジュール１１から高電位側通信コネクタ１３を介して上位のモジュール１１に入力される。
また、例えば下位のモジュール１１と上位のモジュール１１とを判別するためのＡＤＤＲ信号の場合、先ず、外部の制御システム（System Control）によってローレベルに設定されたＡＤＤＲ信号が低電位側通信コネクタ１２を介して下位のモジュール１１に入力される。このＡＤＤＲ信号は、下位のモジュール１１によってローレベルからハイレベルに反転されてから、高電位側通信コネクタ１３および上位のモジュール１１の低電位側通信コネクタ１２を介して上位のモジュール１１に入力される。

各モジュール１１は、複数（例えば、１０個）の電池セル２１ａが直列に接続された組電池２１と、組電池２１の正極を外部機器（図示略、例えば充電器、外部電源、外部電源、電気負荷など）の正極に接続する正極端子２２と、組電池２１の負極を外部負荷の負極に接続する負極端子２３と、組電池２１を制御する基板２４と、を備えている。
組電池２１の正極はヒューズ２５を介して正極端子２２に接続されている。組電池２１の負極は、基板２４に実装されたシャント抵抗２６と充電用スイッチング素子（例えば、トランジスタなど）２７および放電用スイッチング素子（例えば、トランジスタなど）２８とを介して、負極端子２３に接続されている。

基板２４は、異常時にヒューズ２５を強制的に溶断するヒューズ溶断回路２９と、組電池２１および電池セル２１ａの電圧および温度を検出する電圧・温度検出回路（ＶＴＭ：Voltage Temperature Monitoring）３０と、を備えている。
電圧・温度検出回路３０には、電圧センサ（図示略）により検出された組電池２１の正極の電圧ＶＰの電圧値と、サーミスタ３０ａにより検出された電池セル２１ａの温度ＣＥＬＬ＿ＴＨＲＭ１に応じた電圧値と、基板２４上に実装されたチップ型のサーミスタ３０ｂにより検出された温度ＰＣＢ＿ＴＨＲＭ８に応じた電圧値と、の各モニター信号が入力されている。電圧・温度検出回路３０は、これらのモニター信号に基づき、組電池２１および電池セル２１ａの電圧および温度を検出する。

基板２４は、組電池２１に接続された正極端子２２および負極端子２３間の主回路３１の電流を検出する電流検出回路３２と、主回路３１の過電流を検出した場合に電流を制限する過電流検出保護回路３３と、充電用スイッチング素子２７および放電用スイッチング素子２８の各々のオンおよびオフ駆動を行なう素子駆動回路３４と、を備えている。
電流検出回路３２および過電流検出保護回路３３には、後述する電源制御回路３７により生成される電圧ＲＥＦ３Ｖの電圧値のモニター信号が入力されている。電流検出回路３２および過電流検出保護回路３３の各々は、このモニター信号に基づき、主回路３１の電流を検出する。

基板２４は、ヒューズ溶断回路２９、過電流検出保護回路３３、および素子駆動回路３４などを制御する制御回路（ＭＰＵ：Micro processing Unitなど）３５と、制御回路３５に接続されてログおよびシャント抵抗２６に対する補正値などを記憶するメモリ（ＥＥＰＲＯＭ：Electrically Erasable and Programmable Read Only Memoryなど）３６と、電源制御回路３７と、を備えている。

制御回路３５には、４つのサーミスタ３５ａ，…，３５ａにより検出された充電用および放電用スイッチング素子２７，２８の温度ＦＥＴ＿ＴＨＲＭ１〜ＦＥＴ＿ＴＨＲＭ４に応じた電圧値と、サーミスタ３５ｂにより検出されたシャント抵抗２６の温度ＳＨＵＮＴ＿ＴＨＲＭ１に応じた電圧値と、の各モニター信号が入力されている。制御回路３５は、これらのモニター信号に基づき、例えば各スイッチング素子２７，２８の温度が所定温度以上の場合に各スイッチング素子２７，２８を開放（オフ）状態にする、などの制御を行なう。

制御回路３５には、電圧・温度検出回路３０により生成される電圧ＶＤＤＬの電圧値のモニター信号が入力されている。制御回路３５は、このモニター信号に基づき、電圧・温度検出回路３０が起動しているか否かを検知する。
制御回路３５には、ヒューズ溶断回路２９の２つのスイッチング素子（図示略）の各々のゲート電圧ＦＦＥＴ＿ＭＯＮＩ１，ＦＦＥＴ＿ＭＯＮＩ２の各電圧値のモニター信号が入力されている。制御回路３５は、これらのモニター信号に基づき、ヒューズ溶断回路２９が正常か否かを検知する。

制御回路３５には、基板２４上に配置されたチップ型の７つのサーミスタ３５ｃ，…，３５ｃにより検出された温度ＰＣＢ＿ＴＨＲＭ１，…，ＰＣＢ＿ＴＨＲＭ７に応じた電圧値と、電源制御回路３７により生成される３つの電圧ＲＥＦ３Ｖ，ＶＣＣ５Ｖ，およびＬＤＯ３Ｖの各電圧値と、の各モニター信号が入力されている。制御回路３５は、これらのモニター信号に基づき、各種の制御を行なう。

電源制御回路３７は、組電池２１の正極の電圧ＶＰおよび負極端子２３の電圧ＶＮに基づき、４つの電圧ＶＣＣ５Ｖ，ＬＤＯ３Ｖ，ＴＣＨ５Ｖ，ＲＥＦ３Ｖの生成を制御する。

基板２４は、絶縁の境界線Ｅを形成するようにして、電源供給用の第１および第２絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３８，３９と、電源用の第１〜第４フォトカプラ４０〜４３と、通信用のアイソレータ４４と、通信用のフォトカプラ４５と、を備えている。
第１絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３８は、電源制御回路３７により生成された電圧ＴＣＨ５Ｖと負極端子２３の電圧ＶＮとによって、境界線Ｅの反対側にフレームグラウンド（ＦＧ）に対する電圧ＴＣＨＩＳＯ５Ｖを生成する。
第２絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３９は、電源制御回路３７により生成された電圧ＶＣＣ５Ｖと組電池２１の負極の電圧（グラウンド）とによって、境界線Ｅの反対側にフレームグラウンド（ＦＧ）に対する電圧ＩＳＯ５Ｖを生成する。

基板２４は、仮想的な境界線Ｅによって互いに絶縁された２つの第１領域αおよび第２領域βのうち、制御回路３５および電源制御回路３７などが配置された第１領域αの反対側の第２領域βに、通信用のトランシーバ４６と、ＡＤＤＲ信号をローからハイに反転させる反転回路４７と、を備えている。

（電源制御回路の構成）
以下に、電源制御回路３７のより詳細な構成について説明する。なお、図２は図１に示す組電池モジュール１０の一部１０ａとともに、電源制御回路３７の詳細構成を示す図である。

電源制御回路３７において、充電器接続で起動する電源５１は、正極端子２２と負極端子２３との間に充電器（図示略）が接続されると、電圧ＴＨＣ５Ｖを生成する。この電源５１は第１絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３８の第１領域α側に接続されている。
第１絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３８は、第１領域α側において電源制御回路３７により生成された電圧ＴＣＨ５Ｖと負極端子２３の電圧ＶＮとによって、第２領域β側においてフレームグラウンド（ＦＧ）に対する電圧ＴＣＨＩＳＯ５Ｖを生成する。第１絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３８の第２領域β側は、第１ダイオード５２のアノードに接続されている。第１ダイオード５２のカソードは第２フォトカプラ４１の発光素子４１ａのアノードに接続されている。

第２フォトカプラ４１のフォトトランジスタ４１ｂは、組電池２１の正極の電圧ＶＰが印加されたスイッチング素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）５３のドレインおよびゲートと、負極端子２３との間に接続されている。スイッチング素子５３のソースは、第２ダイオード５４のアノードに接続されている。第２ダイオード５４のカソードはスタンバイ電源５５に接続されている。これにより、第１絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３８により生成された電圧ＴＣＨＩＳＯ５Ｖによって第２フォトカプラ４１の発光素子４１ａが発光すると、フォトトランジスタ４１ｂが導通するとともにスイッチング素子５３が導通し、組電池２１の正極の電圧ＶＰに応じた信号が第２ダイオード５４を介してスタンバイ電源５５に印加される。

スタンバイ電源５５は、第２ダイオード５４を介して組電池２１の正極の電圧ＶＰに応じた信号が印加されると起動し、組電池２１の負極の電圧（グラウンド）に対する正極の電圧ＶＰにより電圧ＳＴＢ５Ｖを生成する。このスタンバイ電源５５は、ＳＷＯＦＦコマンドラッチ５６に接続されている。
ＳＷＯＦＦコマンドラッチ５６は、スタンバイ電源５５により生成された電圧ＳＴＢ５Ｖが印加されるとリセットされ、ハイレベルの信号を出力する。このＳＷＯＦＦコマンドラッチ５６は、ＯＲ回路５７に接続されている。
ＯＲ回路５７は、５Ｖ電源（ＤＣ／ＤＣ）５８に接続されており、ＳＷＯＦＦコマンドラッチ５６から出力されたハイレベルの信号を５Ｖ電源（ＤＣ／ＤＣ）５８に入力する。

５Ｖ電源（ＤＣ／ＤＣ）５８は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータを備え、ＯＲ回路５７からハイレベルの信号が入力されると起動し、組電池２１の負極の電圧（グラウンド）に対する正極の電圧ＶＰにより電圧ＶＣＣ５Ｖを生成する。この５Ｖ電源（ＤＣ／ＤＣ）５８は、３Ｖ電源（ＬＤＯ）５９に接続されている。
３Ｖ電源（ＬＤＯ）５９は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータを備え、５Ｖ電源（ＤＣ／ＤＣ）５８により生成された電圧ＶＣＣ５Ｖが印加されると起動し、電圧ＬＤＯ３Ｖを生成する。この電圧ＬＤＯ３Ｖは、制御回路３５の電源とされており、３Ｖ電源（ＬＤＯ）５９により電圧ＬＤＯ３Ｖが生成されることによって、制御回路３５が起動する。

また、第２フォトカプラ４１の発光素子４１ａのカソードは第３フォトカプラ４２の発光素子４２ａのアノードに接続されている。第３フォトカプラ４２の発光素子４２ａのカソードは、オープンコレクタからなるＥｎａｂｌｅ信号出力部６０に接続されている。
第３フォトカプラ４２のフォトトランジスタ４２ｂは、３Ｖ電源（ＬＤＯ）５９により生成された電圧ＬＤＯ３Ｖに応じたＥｎａｂｌｅ＿ＭＯＮＩ信号（つまり、Ｅｎａｂｌｅ信号出力部６０からＥｎａｂｌｅ（イネーブル）信号が出力されているか否かを示す信号）を制御回路３５に入力可能とされている。すなわち、第１絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３８により生成された電圧ＴＣＨＩＳＯ５Ｖによって第３フォトカプラ４２の発光素子４２ａが発光すると、フォトトランジスタ４２ｂが導通し、３Ｖ電源（ＬＤＯ）５９により生成された電圧ＬＤＯ３Ｖに応じたＥｎａｂｌｅ＿ＭＯＮＩ信号が制御回路３５に入力される。

制御回路３５は、３Ｖ電源（ＬＤＯ）５９により生成された電圧ＬＤＯ３Ｖが印加されると起動し、自身の電源である電圧ＬＤＯ３Ｖを保持するようにして、ハイレベルのＳＷ＿ＯＮ信号をＯＲ回路５７に出力する。ＯＲ回路５７は、制御回路３５から出力されたハイレベルのＳＷ＿ＯＮ信号を５Ｖ電源（ＤＣ／ＤＣ）５８に入力する。５Ｖ電源（ＤＣ／ＤＣ）５８は、ＯＲ回路５７からハイレベルのＳＷ＿ＯＮ信号が入力されることによって起動状態を維持する。これに伴い、３Ｖ電源（ＬＤＯ）５９は、５Ｖ電源（ＤＣ／ＤＣ）５８により生成される電圧ＶＣＣ５Ｖが印加されることによって起動状態を維持する。

また、５Ｖ電源（ＤＣ／ＤＣ）５８により生成される電圧ＶＣＣ５Ｖは第２絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３９の第１領域α側に印加されている。
第２絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３９は、第１領域α側において５Ｖ電源（ＤＣ／ＤＣ）５８により生成される電圧ＶＣＣ５Ｖと組電池２１の負極の電圧（グラウンド）とによって、第２領域β側においてフレームグラウンド（ＦＧ）に対する電圧ＩＳＯ５Ｖを生成する。第２絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３９の第２領域β側は、第３ダイオード６１のアノードに接続されている。第３ダイオード６１のカソードは第２フォトカプラ４１の発光素子４１ａのアノードに接続されている。これにより、第２絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３９により生成された電圧ＩＳＯ５Ｖによって第３フォトカプラ４２のフォトトランジスタ４２ｂの導通が維持され、制御回路３５にＥｎａｂｌｅ信号の出力を示すＥｎａｂｌｅ＿ＭＯＮＩ信号の入力が維持される。

すなわち、制御回路３５は、起動後にハイレベルのＳＷ＿ＯＮ信号を出力することによって、第１領域α側では自身の電源である電圧ＬＤＯ３Ｖを保持するとともに、第２領域β側ではＥｎａｂｌｅ信号の出力に必要とされる電源として電圧ＩＳＯ５Ｖを保持する。これに伴い、電源５１により生成される電圧ＴＨＣ５Ｖは不要となるので、制御回路３５は、電源５１の停止を指示可能に構成されている。

また、制御回路３５は、各種の温度および電圧の検出結果などに基づいて、組電池モジュール１０の異常の有無を判定し、異常が発生していることを検知した場合には、ハイレベルのＳＷ＿ＯＮ信号の出力を停止する。例えば、制御回路３５は、各種の温度および電圧の検出結果の他に、前回の作動停止時における組電池モジュール１０の異常（例えば、過充電による回復不能な異常など）の有無を示すフラグのフラグ値などを参照して、異常の有無を判定してもよい。
制御回路３５からハイレベルのＳＷ＿ＯＮ信号の出力が停止されると、ＳＷＯＦＦコマンドラッチ５６はセットされ、ハイレベルの信号の出力を停止する。これにより、５Ｖ電源（ＤＣ／ＤＣ）５８および３Ｖ電源（ＬＤＯ）５９が停止されたスタンバイ状態となる。

（組電池モジュールの動作）
本実施形態の組電池モジュール１０は上記構成を備えており、次に、この組電池モジュール１０の動作について説明する。

（第１起動処理）
以下に、正極端子２２と負極端子２３との間に充電器が接続されておらず、かつＥｎａｂｌｅ信号が出力されていない状態から、制御回路３５および組電池モジュール１０を起動する処理（第１起動処理）について、図３を参照して説明する。

先ず、ステップＳ０１においては、主回路３１の充電用および放電用スイッチング素子２７，２８が開放（オフ）状態にされた電源ＯＦＦの状態とされる。
次に、ステップＳ０２において、電源制御回路３７は、正極端子２２と負極端子２３との間に充電器が接続されたか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０２の判定処理を繰り返し実行する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０３に進む。
そして、ステップＳ０３において、充電器接続で起動する電源５１は、電圧ＴＣＨ５Ｖを生成する。
次に、ステップＳ０４において、第１絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３８は、電圧ＴＣＨＩＳＯ５Ｖを生成する。

次に、ステップＳ０５において、電源制御回路３７は、Ｅｎａｂｌｅ信号が出力されている状態か否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０６に進み、このステップＳ０６において、Ｅｎａｂｌｅ信号の出力待機状態であると判断して、上述したステップＳ０５に戻る。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０７に進む。
そして、ステップＳ０７において、スタンバイ電源５５は電圧ＳＴＢ５Ｖを生成する。
次に、ステップＳ０８において、ＳＷＯＦＦコマンドラッチ５６はリセットされ、ＳＷＯＦＦコマンドラッチ５６はハイレベルの信号を出力する。

次に、ステップＳ０９において、５Ｖ電源（ＤＣ／ＤＣ）５８は電圧ＶＣＣ５Ｖを生成する。
次に、ステップＳ１０において、３Ｖ電源（ＬＤＯ）５９は電圧ＬＤＯ３Ｖを生成するとともに、第２絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３９は電圧ＩＳＯ５Ｖを生成する。
次に、ステップＳ１１において、制御回路３５は、３Ｖ電源（ＬＤＯ）５９により生成された電圧ＬＤＯ３Ｖの印加によって起動する。そして、制御回路３５は、Ｅｎａｂｌｅ＿ＭＯＮＩ信号によってＥｎａｂｌｅ信号の出力有無を把握する。
次に、ステップＳ１２において、３Ｖ電源（ＬＤＯ）５９による電圧ＬＤＯ３Ｖの生成が保持されるように、制御回路３５はハイレベルのＳＷ＿ＯＮ信号を出力する。さらに、電源５１を停止し、電源５１による電圧ＴＣＨ５Ｖの生成を停止させる。

次に、ステップＳ１３において、制御回路３５は、各種の温度および電圧の検出結果など（例えば、各種の温度および電圧の検出結果の他に、前回の作動停止時における組電池モジュール１０の異常（過充電による回復不能な異常など）の有無を示すフラグのフラグ値など）に基づいて、組電池モジュール１０に異常が無いか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１４に進み、このステップＳ１４においては、主回路３１の充電用および放電用スイッチング素子２７，２８を閉接（オン）状態にすることによって、電源ＯＮの状態とし、エンドに進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１５に進む。
そして、ステップＳ１５においては、制御回路３５はハイレベルのＳＷ＿ＯＮ信号の出力を停止し、ＳＷＯＦＦコマンドラッチ５６は、セットされ、スタンバイ電源５５により電圧ＳＴＢ５Ｖが生成されていることにかかわらずに、ハイレベルの信号の出力を停止する。
そして、ステップＳ１６において、電源制御回路３７は、正極端子２２と負極端子２３との間に充電器が接続され、かつＥｎａｂｌｅ信号が出力され、かつスタンバイ電源５５により電圧ＳＴＢ５Ｖが生成されている状態でありながら、５Ｖ電源（ＤＣ／ＤＣ）５８および３Ｖ電源（ＬＤＯ）５９が停止している状態、つまりスタンバイ状態として、エンドに進む。

（第２起動処理）
以下に、正極端子２２と負極端子２３との間に充電器が接続され、かつＥｎａｂｌｅ信号が出力され、かつスタンバイ電源５５により電圧ＳＴＢ５Ｖが生成されている状態でありながら、５Ｖ電源（ＤＣ／ＤＣ）５８および３Ｖ電源（ＬＤＯ）５９が停止されている状態、つまりスタンバイ状態から、制御回路３５および組電池モジュール１０を起動する処理（第２起動処理）について、図４を参照して説明する。

先ず、ステップＳ２１においては、スタンバイ状態とされる。
次に、ステップＳ２２において、電源制御回路３７は、ＳＷＯＦＦコマンドラッチ５６がリセットされたか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ２２の判定処理を繰り返し実行する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり正極端子２２と負極端子２３との間に接続されている充電器が外される、またはＥｎａｂｌｅ信号の出力が停止される、ことによってスタンバイ電源５５による電圧ＳＴＢ５Ｖの生成が停止された場合には、ステップＳ２３に進む。
そして、ステップＳ２３においては、電源ＯＦＦの状態へと移行する。

次に、ステップＳ２４において、電源制御回路３７は、正極端子２２と負極端子２３との間に充電器が接続されたか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ２４の判定処理を繰り返し実行する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２５に進む。
そして、ステップＳ２５においては、充電器接続で起動する電源５１は電圧ＴＣＨ５Ｖを生成する。
次に、起動処理として、上述したステップＳ０４〜ステップＳ１６の処理を実行し、エンドに進む。

（第１停止処理）
以下に、組電池モジュール１０の動作状態から、Ｅｎａｂｌｅ信号の出力が停止されることにより、制御回路３５および組電池モジュール１０を停止する処理（第１停止処理）について、図５を参照して説明する。

先ず、ステップＳ３１においては、主回路３１の充電用および放電用スイッチング素子２７，２８が閉接（オン）状態とされて、組電池モジュール１０の通常の動作状態とされる。
次に、ステップＳ３２においては、制御回路３５は、Ｅｎａｂｌｅ信号の出力が停止されたか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ３２の判定処理を繰り返し実行する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ３３に進む。
そして、ステップＳ３３において、スタンバイ電源５５は電圧ＳＴＢ５Ｖの生成を停止する。これに伴い、ＳＷＯＦＦコマンドラッチ５６はオフ状態となる。
次に、ステップＳ３４において、制御回路３５は、Ｅｎａｂｌｅ＿ＭＯＮＩ信号によりＥｎａｂｌｅ信号の出力が停止されていることを把握する。
次に、ステップＳ３５において、制御回路３５は、スタンバイ処理として、主回路３１の充電用および放電用スイッチング素子２７，２８を開放（オフ）状態にするとともに、各種の温度および電圧の検出結果に基づいて、組電池モジュール１０に異常が有るか否かを診断する。

次に、ステップＳ３６において、制御回路３５はログをメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）３５に記憶する。
次に、ステップＳ３７において、制御回路３５は、ハイレベルのＳＷ＿ＯＮ信号の出力を停止する。
次に、ステップＳ３８において、５Ｖ電源（ＤＣ／ＤＣ）５８は電圧ＶＣＣ５Ｖの生成を停止する。
次に、ステップＳ３９において、３Ｖ電源（ＬＤＯ）５９は電圧ＬＤＯ３Ｖの生成を停止するとともに、第２絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３９は電圧ＩＳＯ５Ｖの生成を停止する。
次に、ステップＳ４０において、電源ＯＦＦの状態とされる。そして、エンドに進む。なお、この場合、正極端子２２と負極端子２３との間に充電器が接続されていると、第１絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３８により電圧ＴＣＨＩＳＯ５Ｖが生成されている状態となり、Ｅｎａｂｌｅ信号の出力待機状態となる。

（第２停止処理）
以下に、組電池モジュール１０の動作状態から、上位のシステム（図示略）からＣＡＮ通信などによって動作停止が指示された場合、または異常発生に起因して、制御回路３５および組電池モジュール１０の動作を停止する処理（第２停止処理）について、図６を参照して説明する。

先ず、ステップＳ５１において、主回路３１の充電用および放電用スイッチング素子２７，２８が閉接（オン）状態とされて、組電池モジュール１０の通常の動作状態とされる。
次に、ステップＳ５２において、制御回路３５は、上位のシステムからＣＡＮ通信などによってまたは異常発生の検知によって、電源ＯＦＦの状態が指示されたか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ５２の判定処理を繰り返し実行する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ５３に進む。
そして、ステップＳ５３において、電源制御回路３７は、正極端子２２と負極端子２３との間に充電器が接続されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ６１に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ５４に進む。

そして、ステップＳ５４において、制御回路３５は、スタンバイ処理として、主回路３１の充電用および放電用スイッチング素子２７，２８を開放（オフ）状態にするとともに、各種の温度および電圧の検出結果に基づいて、組電池モジュール１０に異常が有るか否かを診断する。

次に、ステップＳ５５において、制御回路３５は、ログをメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）３５に記憶する。
次に、ステップＳ５６においては、制御回路３５は、ハイレベルのＳＷ＿ＯＮ信号の出力を停止する。
次に、ステップＳ５７において、ＳＷＯＦＦコマンドラッチ５６は、セットされ、スタンバイ電源５５により電圧ＳＴＢ５Ｖが生成されていることにかかわらずに、ハイレベルの信号の出力を停止する。
次に、ステップＳ５８において、５Ｖ電源（ＤＣ／ＤＣ）５８は電圧ＶＣＣ５Ｖの生成を停止する。
次に、ステップＳ５９において、３Ｖ電源（ＬＤＯ）５９は電圧ＬＤＯ３Ｖの生成を停止するとともに、第２絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３９は電圧ＩＳＯ５Ｖの生成を停止する。
次に、ステップＳ６０においては、スタンバイ状態とされ、エンドに進む。なお、このスタンバイ状態は、正極端子２２と負極端子２３との間に充電器が接続されていることに起因して、Ｅｎａｂｌｅ信号が出力されているとともに、スタンバイ電源５５により電圧ＳＴＢ５Ｖが生成されている状態である。

また、ステップＳ６１においては、制御回路３５は、スタンバイ処理として、主回路３１の充電用および放電用スイッチング素子２７，２８を開放（オフ）状態にするとともに、各種の温度および電圧の検出結果に基づいて、組電池モジュール１０に異常が有るか否かを診断する。
次に、ステップＳ６２において、制御回路３５は、ログをメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）３５に記憶する。
次に、ステップＳ６３において、制御回路３５は、ハイレベルのＳＷ＿ＯＮ信号の出力を停止する。
次に、ステップＳ６４において、５Ｖ電源（ＤＣ／ＤＣ）５８は、電圧ＶＣＣ５Ｖの生成を停止する。
次に、ステップＳ６５において、３Ｖ電源（ＬＤＯ）５９は、電圧ＬＤＯ３Ｖの生成を停止するとともに、第２絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ３９は電圧ＩＳＯ５Ｖの生成を停止する。
次に、ステップＳ６６においては、電源ＯＦＦの状態とされる。そして、エンドに進む。

上述したように、本実施形態の組電池モジュール１０によれば、外部の充電器からの給電と、Ｅｎａｂｌｅ信号出力部６０からのＥｎａｂｌｅ（イネーブル）信号の出力と、を起動条件とし、起動後には充電器からの給電を不要として作動状態を維持可能であり、消費電力の増大を抑制し、制御性を向上させることができる。さらに、起動後に各スイッチング素子２７，２８によって主回路３１が開放されたとしても、制御回路３５および電源制御回路３７などの制御系の作動は維持することができ、制御し易いシステムを実現することができる。
また、充電器の接続とＥｎａｂｌｅ（イネーブル）信号の出力とが維持されている状態であっても、制御回路３５から出力されるＳＷ＿ＯＮ信号がハイレベルからローレベルに切り換えられることで、各電源５８，５９および制御回路３５を停止させることができる。さらに、異常検知または上位システムからの指示などに応じて制御回路３５が停止状態に移行する場合であっても、スタンバイ電源５５の作動を維持するスタンバイ状態になるので、再起動時の制御を簡略化することができる。

なお、上記の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上述した実施形態において、組電池モジュール１０は２つのモジュール１１を備えるとしたが、これに限定されず、１つまたは３つ以上のモジュール１１を備えてもよい。さらに、複数のモジュール１１の接続形態は、特定のものに限定されず、直列と並列との各種の組み合わせが可能である。
例えば、上述した実施形態では、上位および下位の２つのモジュール１１を直列に接続して、下位のモジュール１１に外部の制御システムを接続（２直列−１並列接続）するとしたが、他の接続、例えば、直列に接続した上位および下位の２つのモジュール１１の各々に外部の制御システムを接続（２直列−２並列接続）してもよい。また、例えば、３つ以上のモジュール１１を直列に接続して、何れか１つのモジュール１１に外部の制御システムを接続（多直列−１並列接続）してもよい。

例えば、上述した実施形態においては、ステップＳ３１およびステップＳ５１において、主回路３１の充電用および放電用スイッチング素子２７，２８が閉接（オン）状態にされるとしたが、これに限定されない。例えば、充電用および放電用スイッチング素子２７，２８のうちの何れか一方のみが閉接（オン）状態にされてもよいし、または、充電用および放電用スイッチング素子２７，２８が開放（オフ）状態にされてもよい。つまり、組電池モジュール１０の動作状態として、充電のみが許容されている状態、放電のみが許容されている状態、または充電および放電が禁止されたメンテナンス（保守）作業時などにおいて通信のみを許容する状態などにおいても、上述した第１停止処理および第２停止処理を実行してもよい。

１０ 組電池モジュール
１１ モジュール
１２ 低電位側通信コネクタ
１３ 高電位側通信コネクタ
２１ 組電池
２１ａ 電池セル
３５ 制御回路
３７ 電源制御回路
３８ 第１絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ
３９ 第２絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ
５１ 充電器接続で起動する電源
４１ 第２フォトカプラ
４２ 第３フォトカプラ
５５ スタンバイ電源
５６ ＳＷＯＦＦコマンドラッチ
５８ ５Ｖ電源（ＤＣ／ＤＣ）
５９ ３Ｖ電源（ＬＤＯ）
６０ Ｅｎａｂｌｅ信号出力部

Claims (8)

1. 複数の電池セルが接続された組電池と、
   前記組電池の正極および負極に接続された正極端子および負極端子と、
   前記組電池の負極と前記負極端子との間の接続のオンおよびオフを切り替え可能なスイッチと、
   前記スイッチのオンおよびオフの切り替えを制御する制御手段と、
   前記スイッチがオフの状態で前記正極端子と前記負極端子との間に電源が接続されているか否かを判定する電源接続判定手段と、
   前記電源接続判定手段によって前記電源が前記正極端子と前記負極端子との間に接続されていると判定された場合にイネーブル信号を出力するイネーブル信号出力手段と、
   前記イネーブル信号出力手段から前記イネーブル信号が出力された場合に前記制御手段を動作させるために必要な動作電圧を出力する動作電圧出力手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記動作電圧出力手段から出力された前記動作電圧が印加されることによって起動し、前記スイッチをオフからオンの状態へと切り替えるとともに、前記動作電圧出力手段から前記動作電圧が継続して出力されることを指示する第１指示信号を出力する、
   ことを特徴とする組電池モジュール。
2. 前記イネーブル信号出力手段は、前記電源接続判定手段によって前記電源が前記正極端子と前記負極端子との間に接続されていると判定された場合、または、前記動作電圧出力手段から前記動作電圧が出力されている場合に、前記イネーブル信号を出力する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の組電池モジュール。
3. 前記制御手段は、前記イネーブル信号出力手段から前記イネーブル信号の出力が停止された場合に、前記スイッチをオンからオフの状態へと切り替えるとともに、前記動作電圧出力手段からの前記動作電圧の出力を停止させることを指示する第２指示信号を出力する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の組電池モジュール。
4. 前記制御手段は、電源停止を指示する信号を受信した場合、前記スイッチをオンからオフの状態へと切り替えるとともに、前記動作電圧出力手段からの前記動作電圧の出力を停止させることを指示する指示信号を出力する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１つに記載の組電池モジュール。
5. 前記制御手段は、前記イネーブル信号出力手段から前記イネーブル信号の出力が停止された場合、または、電源停止を指示する信号を受信した場合に、異常発生の有無を診断する、
   ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の組電池モジュール。
6. 前記イネーブル信号出力手段は、
   絶縁された第１領域および第２領域において、
   前記第１領域で前記電源からの給電により起動して第１電圧を出力する第１電源と、
   前記第１電源から出力された前記第１電圧に応じて前記第２領域に第２電圧を出力する絶縁型の第２電源と、
   前記第２電源から出力された前記第２電圧に応じて前記第１領域に前記動作電圧出力手段の起動を指示する信号を出力する絶縁型の第１信号出力素子と、
   前記第２電源から出力された前記第２電圧に応じて前記第１領域に前記イネーブル信号の出力有無を示すモニター信号を出力する絶縁型の第２信号出力素子と、
   を備え、
   前記第１電源、前記第２電源、および前記第１信号出力素子の各々のグラウンドは、前記負極端子である、
   ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１つに記載の組電池モジュール。
7. 前記イネーブル信号出力手段は、
   前記動作電圧出力手段から出力された前記動作電圧に係る電圧に応じて前記第２領域に第３電圧を出力する絶縁型の第３電源を備え、
   前記第１信号出力素子は、前記第３電源から出力された前記第３電圧に応じて前記第１領域に前記動作電圧出力手段の起動を指示する信号を出力可能であり、
   前記第２信号出力素子は、前記第３電源から出力された前記第３電圧に応じて前記第１領域に前記モニター信号を出力可能であり、
   前記第３電源のグラウンドは、前記組電池の負極である、
   ことを特徴とする請求項６に記載の組電池モジュール。
8. 前記動作電圧出力手段は、
   前記第１信号出力素子から出力された前記信号により起動して第４電圧を出力する第４電源と、
   前記第４電源から出力された前記第４電圧に応じてハイレベルの信号を出力可能、かつ前記制御手段から出力された前記動作電圧出力手段からの前記動作電圧の出力を停止させることを指示する第２指示信号に応じて前記ハイレベルの信号の出力を停止するコマンドラッチ手段と、
   前記コマンドラッチ手段から出力された前記ハイレベルの信号または前記制御手段から出力された前記第１指示信号により起動して第５電圧を出力する第５電源と、
   前記第５電源から出力された前記第５電圧により起動して前記動作電圧として第６電圧を出力する第６電源と、
   を備え、
   前記第４電源、前記第５電源、および前記第６電源の各々のグラウンドは、前記組電池の負極である、
   ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の組電池モジュール。

Images