JP3733953B2 - Abnormality detection device for battery pack - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のセルから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】
組電池を構成するセルの両端子のそれぞれに接続される検出端子を有し、両検出端子間の電圧に基づいて、セルの過充電や過放電を検出する装置が知られている(特許文献1参照)。このような装置は、セルの過充電や過放電を検出する装置自身の故障診断を行う機能を備えている場合もある。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−157367号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の装置では、セルの異常を検出する装置自身が故障しているか否かを診断するために、異常検出装置を診断モードに切り換えるためのトリガを入力するためのトリガ信号線が必要となるため、セルの異常検出結果を出力するための信号線を考慮すると、信号線の一本化ができなくなるという問題があった。
【0005】
本発明は、セルの異常を検出する異常検出手段による検出結果と異常検出手段の故障を診断する故障診断手段による診断結果とを1本の信号線を用いて出力する組電池の異常検出装置を提供する。
【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、各セルの異常を検出する異常検出手段と、異常検出手段の故障を診断する故障診断手段とを備える。異常検出手段は、全てのセルが正常であると判定した時に第1の信号を出力するとともに、少なくとも1つのセルの異常を検出すると、第1の信号とは異なる第2の信号を出力し、故障診断手段は、異常検出手段が正常であると診断すると第2の信号を出力するとともに、異常検出手段の故障を検出すると、第1の信号を出力する。異常検出手段により出力される信号と故障診断手段により出力される信号とを1本の信号線にて時分割して交互に出力することを特徴とする。
【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、セルの異常検出結果と、セルの異常を検出する異常検出手段の故障診断結果とを1本の信号線にて出力することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明による組電池の異常検出装置の一実施の形態の構成を示す図である。一実施の形態における組電池の異常検出装置100は、過充電検出回路a1〜anと、過放電検出回路b1〜bnと、オア回路2,c1〜cnと、アンド回路3,d1〜dnと、スイッチ4,e1〜enと、クロック回路10と、信号伝送用フォトカプラ20(以下、単にフォトカプラ20と呼ぶ)と、NPNトランジスタ30とを備える。フォトカプラ20は、発光ダイオード21とフォトトランジスタ30とを備える。
【0009】
組電池1は、充放電可能なn個のセルs1〜snを直列に接続して構成される。過充電検出回路a1〜an、過放電検出回路b1〜bn、オア回路c1〜cn、アンド回路d1〜dn、および、スイッチe1〜enは、各セルごとに設けられている。
【0010】
過充電検出回路a1〜anは、対応するセルs1〜snの端子電圧が第1の所定電圧より上昇して過充電になったことを検出する。また、過充電検出回路a1〜anは、過充電検出機能が故障していないかを診断する自己診断機能を有する。過充電検出機能と自己診断機能との切り換えは、クロック回路10から入力されるクロック信号に基づいて行われる。本実施の形態では、入力されるクロック信号がHiレベルの場合に、過充電検出回路自身の自己診断を行う。この場合、過充電検出回路a1〜anは、自己診断の結果が正常であればHiレベルの信号を出力し、異常であればLowレベルの信号を出力する。なお、信号がHiレベルの状態とは電流が流れている状態であり、Lowレベルの状態とは、電流が流れていない状態である。
【0011】
一方、クロック回路10から入力されるクロック信号がLowレベルの場合には、対応するセルs1〜snの過充電検出を行う。この場合、過充電検出回路a1〜anは、対応するセルs1〜snが過充電状態ではなく正常であると判断するとLowレベルの信号を出力し、過充電状態であると判断するとHiレベルの信号を出力する。
【0012】
過放電検出回路b1〜bnは、対応するセルs1〜snの端子電圧が第2の所定電圧より下降して過放電になったことを検出する。また、過放電検出回路b1〜bnは、過放電検出機能が故障していないかを診断する自己診断機能を有する。過放電検出機能と自己診断機能との切り換えは、クロック回路10から入力されるクロック信号に基づいて行われる。本実施の形態では、入力されるクロック信号がHiレベルの場合に、過放電検出回路自身の自己診断を行う。この場合、過放電検出回路b1〜bnは、自己診断の結果が正常であればHiレベルの信号を出力し、異常であればLowレベルの信号を出力する。
【0013】
一方、クロック回路10から入力されるクロック信号がLowレベルの場合には、対応するセルs1〜snの過放電検出を行う。この場合、過放電検出回路b1〜bnは、対応するセルs1〜snが過放電状態ではなく正常であると判断するとLowレベルの信号を出力し、過放電状態であると判断するとHiレベルの信号を出力する。過充電検出回路a1〜anおよび過放電検出回路b1〜bnの検出結果は、オア回路d1〜dnおよびアンド回路e1〜enに入力される。
【0014】
スイッチe1〜enは、オア回路c1〜cnからの出力とアンド回路d1〜dnからの出力とを切り換える。出力の切り換えは、クロック回路10から入力されるクロック信号に基づいて行われる。過充電検出回路a1〜anおよび過放電検出回路b1〜bnの自己診断を行う時、すなわち、クロック信号がHiレベルの場合には、アンド回路d1〜dnからの出力が選択される。一方、過充電検出回路a1〜anによるセルの過充電検出および過放電検出回路b1〜bnによるセルの過放電検出が行われる場合、すなわち、クロック信号がLowレベルの場合は、オア回路c1〜cnからの出力が選択される。スイッチe1〜enの切り換えにより選択された出力は、オア回路2およびアンド回路3に入力される。
【0015】
オア回路2で行われる論理和演算結果およびアンド回路3で行われる論理積演算結果のうち、一方の演算結果がスイッチ4により選択されて出力される。出力の切り換えは、クロック回路10から入力されるクロック信号に基づいて行われる。すなわち、クロック信号がHiレベルの場合には、アンド回路3からの出力が選択され、クロック信号がLowレベルの場合には、オア回路2からの出力が選択される。
【0016】
上述した動作についてまとめておく。クロック信号がHiレベルの場合には、全ての過充電検出回路a1〜anおよび過放電検出回路b1〜bnは、自己の検出回路の故障診断を行う。過充電検出回路a1〜anの自己診断結果と過放電検出回路b1〜bnの自己診断結果は、アンド回路d1〜dnで論理積演算が行われた後、演算結果がアンド回路3に入力されて論理積演算が行われる。自己診断結果が正常の時には、過充電検出回路a1〜anおよび過放電検出回路b1〜bnからはHiレベルの信号が出力されるので、全ての検出回路a1〜an,b1〜bnの自己診断結果が正常であれば、アンド回路3の出力は、Hiレベルとなる。一方、少なくともいずれか1つの検出回路a1〜an,b1〜bnの自己診断結果が異常を示す場合には、アンド回路3の出力は、Lowレベルとなる。
【0017】
クロック信号がLowレベルの場合には、過充電検出回路a1〜anは対応するセルs1〜snの過充電検出を行い、過放電検出回路b1〜bnは対応するセルs1〜snの過放電検出を行う。過充電検出および過放電検出の結果は、オア回路c1〜cnで論理和演算が行われた後、演算結果がオア回路2に入力されて論理和演算が行われる。セルs1〜snが正常の時には、過充電検出回路a1〜anおよび過放電検出回路b1〜bnからはLowレベルの信号が出力されるので、全てのセルs1〜snが正常(過充電状態でも過放電状態でもない状態)であれば、オア回路2の出力はLowレベルとなる。一方、少なくともいずれか1つのセルs1〜snが過充電状態または過放電状態であれば、オア回路2の出力はHiレベルとなる。スイッチ4を介して出力される信号レベルをクロック信号のレベル、セルs1〜snの状態、自己診断結果に基づいてまとめた図を図2に示す。
【0018】
スイッチ4により選択されるオア回路2の出力またはアンド回路3の出力は、NPNトランジスタ30のベース端子に入力される。NPNトランジスタ30のエミッタ端子は組電池1の負極端子に接続され、コレクタ端子はフォトカプラ20の発光ダイオード21を介して、組電池1の正極端子に接続されている。これにより、NPNトランジスタ30は、ベース端子に入力される信号がHiレベルの時にオンし、Lowレベルの時にオフする。
【0019】
NPNトランジスタ30がオンすると、発光ダイオード21に電流が流れることにより、フォトカプラ20のフォトトランジスタ22がオンする。フォトトランジスタ22のコレクタ端子は、抵抗R0を介して電圧Vddの電源と接続され、エミッタ端子は接地されている。従って、フォトトランジスタ22がオンすると、フォトトランジスタ22のコレクタ−エミッタ間電圧Vtは、グランド電位と等しくなる。一方、トランジスタ30がオフとなっている場合には、フォトトランジスタ22もオフとなっているので、フォトトランジスタ22のコレクタ−エミッタ間電圧Vtは、電圧Vddと等しくなる。なお、抵抗R0の抵抗値は、フォトカプラの1次側、すなわち、発光ダイオード21が非通電の時の2次側(フォトトランジスタ22)の抵抗値に比べて、十分に小さいものとする。
【0020】
一実施の形態における組電池の異常検出装置100は、フォトトランジスタ22のコレクタ−エミッタ間電圧Vtを検出することにより、セルs1〜snの異常(過充電状態または過放電状態)、および、過充電検出回路a1〜anおよび過放電検出回路b1〜bn自身の異常を検出する。この原理について、図3(a)〜(e)を用いて説明する。
【0021】
図3(a)は、クロック回路10から出力されるクロック信号のレベル変化(時間変化)を示している。図3(b)は、セルs1〜snおよび検出回路a1〜an,b1〜bnが全て正常の場合の出力電圧Vtの変化を示す図であり、図3(a)に示すクロック信号のレベル変化と対応している。上述したように、クロック信号がHiレベル(回路の自己診断)の場合には、アンド回路3の出力がHiレベルとなるので、トランジスタ30およびフォトトランジスタ22がオンするので、出力電圧Vtは0(グランドレベル)となる。また、クロック信号がLowレベル(セルの異常検出)の場合には、オア回路2の出力がLowレベルとなるので、トランジスタ30およびフォトトランジスタ22はオフとなり、出力電圧VtはVddとなる。
【0022】
図3(c)は、検出回路a1〜an,b1〜bnは全て正常であるが、いずれかのセルs1〜snが過充電状態または過放電状態である場合の出力電圧Vtの変化を示す図である。図3(c)に示す出力電圧Vtの変化も、図3(a)に示すクロック信号のレベル変化と対応している。クロック信号がHiレベルの時、すなわち、検出回路a1〜an,b1〜bnの自己診断を行う時の出力電圧Vtは、図3(b)の場合と同じLowレベルである。クロック信号がLowレベルの時には、いずれかのセルs1〜snが過充電状態または過放電状態であれば、オア回路2からの出力信号がHiレベルとなるので、トランジスタ30およびフォトトランジスタ22がオンする。従って、出力電圧Vtは0(グランドレベル)となる。すなわち、図3(c)に示すように、クロック信号のレベルに関わらず、出力電圧VtはLowレベルとなる。
【0023】
図3(d)は、全てのセルs1〜snが正常であるが、いずれかの検出回路a1〜an,b1〜bnに故障が発生している場合の出力電圧Vtの変化を示す図である。図3(d)に示す出力電圧Vtの変化も、図3(a)に示すクロック信号のレベル変化と対応している。クロック信号がLowレベルの時、すなわち、セルs1〜snの異常検出を行うときの出力電圧Vtは、図3(b)の場合と同じHiレベルである。クロック信号がHiレベルの時には、いずれか1つの検出回路a1〜an,b1〜bnが自己診断の結果、異常があると判断すると、アンド回路3から出力される信号はLowレベルとなるので、トランジスタ20およびフォトトランジスタ22がともにオフとなり、出力電圧VtはVddとなる。すなわち、図3(d)に示すように、クロック信号のレベルに関わらず、出力電圧VtはHiレベルとなる。
【0024】
図3(e)は、いずれかのセルs1〜snが過充電状態または過放電状態であり、かつ、いずれかの検出回路a1〜an,b1〜bnに故障が発生している場合の出力電圧Vtの変化を示す図である。図3(e)に示す出力電圧Vtの変化も、図3(a)に示すクロック信号のレベル変化と対応している。この場合には、図3(b)に示す、セルs1〜snおよび検出回路a1〜an,b1〜bnが全て正常の場合の出力電圧Vtの特性と逆の特性を示す。すなわち、クロック信号がHiレベルの時には、いずれか1つの検出回路a1〜an,b1〜bnが自己診断の結果、異常があると判断して、アンド回路3から出力される信号はLowレベルとなるので、トランジスタ20およびフォトトランジスタ22がともにオフとなり、出力電圧VtはVdd(Hiレベル)となる。また、クロック信号がLowレベルの時には、いずれかのセルs1〜snが過充電状態または過放電状態であるため、オア回路2からの出力信号がHiレベルとなるので、トランジスタ30およびフォトトランジスタ22がともにオンして、出力電圧Vtは0(Lowレベル)となる。
【0025】
一実施の形態における組電池の異常検出装置100では、クロック信号がHiレベルとなっている期間とLowレベルとなっている期間の長さを変えている。これにより、図3(a)〜図3(e)に示す4つの信号パターンを解析するためのデコーダを用いずに、積分回路を用いて識別することができる。本実施の形態では、クロック信号がHiレベルの時の期間がLowレベルの期間より短いため、フォトトランジスタ22を流れる電流を積分した値は、図3(d)、図3(b)、図3(e)、図3(c)の順に小さくなる。すなわち、クロック信号のレベルに応じた出力電圧Vtの大きさを検出しなくても、フォトトランジスタ22を流れる電流を積分する積分回路を用いることにより、4つの信号パターンを識別することができる。従って、一実施の形態における組電池の異常検出装置100から出力される信号を受信して、セルs1〜snの異常および検出回路a1〜an,b1〜bn自身の異常の有無を判定する充放電制御回路(不図示)の回路構成を簡易なものとすることができる。
【0026】
また、クロック信号がHiレベルの時の期間をLowレベルの期間よりも短くしたので、異常検出装置に流れる消費電流を低減することができる。すなわち、セルs1〜snおよび検出回路a1〜an,b1〜bnが全て正常の場合には、発光ダイオード21が導通するのは、検出回路a1〜an,b1〜bnの自己診断時、すなわち、クロック信号がHiレベルの時である。従って、クロック信号をHiレベルとする期間をLowレベルとする期間よりも短くすることにより、装置全体で消費される電流を低減することができる。
【0027】
一実施の形態における組電池の異常検出装置100によれば、セルs1〜snの異常(過充電状態または過放電状態)検出信号と、セルの異常検出を行う検出回路a1〜an,b1〜bn自身の故障診断信号とを1本の信号線にて出力することができる。具体的には、全てのセルが正常であることを示す信号の信号レベルと、全ての検出回路が正常であることを示す信号の信号レベルとを異なるレベルとし、両信号を1本の信号線にて時分割して交互に出力するので、セルs1〜snおよび検出回路a1〜an,b1〜bnが共に正常であるときの出力信号をパルス化して、1本の信号線にて出力することができる。すなわち、セルs1〜snの異常検出信号と、セルの異常検出を行う検出回路a1〜an,b1〜bn自身の故障診断信号とを1本の信号線にて時分割して交互に出力するので、両信号を効率よく出力することができるとともに、セルの異常およびセルの異常検出回路自身の故障を簡易な構成により検出することができる。
【0028】
セルの異常検出結果を示す信号と、検出回路a1〜an,b1〜bnの故障診断結果を示す信号とを、一実施の形態における組電池の異常検出装置100が備えているクロック回路10が出力するクロック信号(内部クロック)に基づいて時分割するので、出力信号を切り換えるための外部からの信号線(トリガ信号用の線)が不要となる。
【0029】
また、セルの異常検出結果を示す信号の出力期間の長さと、故障診断結果を示す信号の出力期間の長さを変えたので、セルs1〜snおよび検出回路a1〜an,b1〜bnの双方に異常が発生していることも検出することができる。すなわち、セルs1〜snおよび検出回路a1〜an,b1〜bnの双方に異常が発生している場合の出力電圧Vtの変化は、図3(e)に示すように、HiレベルとLowレベルの状態が交互に現れるため、出力電圧VtがHiレベルとLowレベルとが交互に現れる正常時の信号レベル(図3(a))と判別し難い。しかし、一実施の形態における組電池の異常検出装置100では、セルの異常を検出する期間の長さと、検出回路a1〜an,b1〜bnの故障診断を行う期間の長さとを変えたので、セルs1〜snおよび検出回路a1〜an,b1〜bnの双方に異常が発生していることも容易に検出することができる。
【0030】
一実施の形態における組電池の異常検出装置100では、セルs1〜snおよび検出回路a1〜an,b1〜bnの双方が正常の場合に、セルの異常検出時と検出回路の故障診断時とにおいて、異常検出装置100内で消費される電流量が異なるため、消費電流が大きくなる時の信号出力期間を消費電流が小さい方の信号出力期間より短く。これにより、異常検出装置全体で消費される電流を低減することができる。
【0031】
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、クロック信号がHiレベルの時に検出回路a1〜an,b1〜bnの故障診断を行い、クロック信号がLowレベルの時にセルs1〜snの異常検出を行ったが、クロック信号のHi/Lowは逆でもよい。また、過充電検出回路a1〜anおよび過放電検出回路b1〜bnは、ともに自己の回路の故障診断機能を備えているが、別途、過充電検出回路a1〜anおよび過放電検出回路b1〜bnの故障診断を行う故障診断回路を備えるようにしてもよい。
【0032】
また、セルs1〜snの過充電状態および過放電状態を検出するために、過充電検出回路a1〜anおよび過放電検出回路b1〜bnを備えるようにしたが、セルの過充電状態と過放電状態とを1つの異常検出回路を用いて検出する構成としてもよい。この場合、異常検出回路は、セルの過充電状態を検出する際に用いる電圧判定しきい値と、過放電状態を検出する際に用いる電圧判定しきい値とを用意すればよい。
【0033】
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、過充電検出回路a1〜anおよび過放電検出回路b1〜bnが異常検出手段および故障診断手段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一実施の形態の構成を示す図
【図2】スイッチ4を介して出力される信号レベルをクロック信号のレベル、セルの状態、自己診断結果に基づいてまとめた図
【図3】図3(a)はクロック信号の状態を示す図、図3(b)〜図3(e)は、出力電圧Vtの変化を示す図
【符号の説明】
1…組電池、2…オア回路、3…アンド回路、4…スイッチ、10…クロック回路、20…フォトカプラ、21…発光ダイオード、22…フォトトランジスタ、30…NPNトランジスタ、s1〜sn…セル、a1〜an…過充電検出回路、b1〜bn…過放電検出回路、c1〜cn…オア回路、d1〜dn…アンド回路、e1〜en…スイッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for detecting an abnormality in a battery pack composed of a plurality of cells.
[0002]
[Prior art]
A device that has a detection terminal connected to each of both terminals of a cell constituting an assembled battery and detects overcharge or overdischarge of the cell based on a voltage between the both detection terminals is known (Patent Document) 1). Such a device may have a function of performing a failure diagnosis of the device itself for detecting cell overcharge or overdischarge.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-157367 [0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional device requires a trigger signal line for inputting a trigger for switching the abnormality detection device to the diagnosis mode in order to diagnose whether or not the device itself that detects the abnormality of the cell has failed. Therefore, when a signal line for outputting a cell abnormality detection result is taken into account, there is a problem that it is impossible to unify the signal lines.
[0005]
The present invention provides an assembled battery abnormality detection device that outputs a detection result by an abnormality detection means for detecting an abnormality of a cell and a diagnosis result by a failure diagnosis means for diagnosing a failure of the abnormality detection means using a single signal line. provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The battery pack abnormality detection apparatus according to the present invention includes abnormality detection means for detecting an abnormality of each cell and failure diagnosis means for diagnosing a failure of the abnormality detection means. The abnormality detection means outputs a first signal when it is determined that all the cells are normal, and outputs a second signal different from the first signal when detecting an abnormality of at least one cell, The failure diagnosis means outputs a second signal when diagnosing that the abnormality detection means is normal, and outputs a first signal when a failure of the abnormality detection means is detected. The signal output from the abnormality detection means and the signal output from the failure diagnosis means are time-divided and output alternately by a single signal line.
[0007]
【The invention's effect】
According to the battery pack abnormality detection device of the present invention, it is possible to output the cell abnormality detection result and the failure diagnosis result of the abnormality detection means for detecting the cell abnormality through a single signal line.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of an assembled battery abnormality detection device according to the present invention. The battery pack abnormality detection device 100 in one embodiment includes overcharge detection circuits a1 to an, overdischarge detection circuits b1 to bn, OR circuits 2, c1 to cn, AND circuits 3, d1 to dn, Switches 4, e 1 to en, a
[0009]
The assembled battery 1 is configured by connecting n cells s1 to sn that can be charged and discharged in series. Overcharge detection circuits a1 to an, overdischarge detection circuits b1 to bn, OR circuits c1 to cn, AND circuits d1 to dn, and switches e1 to en are provided for each cell.
[0010]
The overcharge detection circuits a1 to an detect that the terminal voltages of the corresponding cells s1 to sn are higher than the first predetermined voltage and are overcharged. Moreover, the overcharge detection circuits a1 to an have a self-diagnosis function for diagnosing whether or not the overcharge detection function has failed. Switching between the overcharge detection function and the self-diagnosis function is performed based on a clock signal input from the
[0011]
On the other hand, when the clock signal input from the
[0012]
The overdischarge detection circuits b1 to bn detect that the terminal voltages of the corresponding cells s1 to sn have fallen from the second predetermined voltage to cause overdischarge. Further, the overdischarge detection circuits b1 to bn have a self-diagnosis function for diagnosing whether or not the overdischarge detection function has failed. Switching between the overdischarge detection function and the self-diagnosis function is performed based on a clock signal input from the
[0013]
On the other hand, when the clock signal input from the
[0014]
The switches e1 to en switch between outputs from the OR circuits c1 to cn and outputs from the AND circuits d1 to dn. The output is switched based on a clock signal input from the
[0015]
One of the logical sum operation results performed by the OR circuit 2 and the logical product operation results performed by the AND circuit 3 is selected by the switch 4 and output. The output is switched based on a clock signal input from the
[0016]
The operation described above will be summarized. When the clock signal is at the Hi level, all the overcharge detection circuits a1 to an and the overdischarge detection circuits b1 to bn perform failure diagnosis of their own detection circuits. The self-diagnosis results of the overcharge detection circuits a1 to an and the self-diagnosis results of the overdischarge detection circuits b1 to bn are obtained by performing AND operation on the AND circuits d1 to dn and then inputting the operation results to the AND circuit 3. An AND operation is performed. When the self-diagnosis result is normal, the overcharge detection circuits a1 to an and the overdischarge detection circuits b1 to bn output Hi level signals, so the self diagnosis results of all the detection circuits a1 to an and b1 to bn Is normal, the output of the AND circuit 3 becomes Hi level. On the other hand, when the self-diagnosis result of at least one of the detection circuits a1 to an and b1 to bn indicates abnormality, the output of the AND circuit 3 is at a low level.
[0017]
When the clock signal is at a low level, the overcharge detection circuits a1 to an detect overcharge of the corresponding cells s1 to sn, and the overdischarge detection circuits b1 to bn detect overdischarge of the corresponding cells s1 to sn. Do. The results of overcharge detection and overdischarge detection are subjected to OR operation in the OR circuits c1 to cn, and then the operation result is input to the OR circuit 2 to perform OR operation. When the cells s1 to sn are normal, a low level signal is output from the overcharge detection circuits a1 to an and the overdischarge detection circuits b1 to bn. If it is not in a discharging state, the output of the OR circuit 2 is at a low level. On the other hand, if at least one of the cells s1 to sn is in an overcharged state or an overdischarged state, the output of the OR circuit 2 becomes Hi level. FIG. 2 shows a diagram in which the signal levels output via the switch 4 are summarized based on the level of the clock signal, the states of the cells s1 to sn, and the self-diagnosis result.
[0018]
The output of the OR circuit 2 or the output of the AND circuit 3 selected by the switch 4 is input to the base terminal of the NPN transistor 30. The emitter terminal of the NPN transistor 30 is connected to the negative terminal of the assembled battery 1, and the collector terminal is connected to the positive terminal of the assembled battery 1 via the
[0019]
When the NPN transistor 30 is turned on, a current flows through the
[0020]
The battery pack abnormality detection apparatus 100 according to one embodiment detects abnormalities (overcharge state or overdischarge state) of cells s1 to sn and overcharge by detecting the collector-emitter voltage Vt of the phototransistor 22. Abnormalities of the detection circuits a1 to an and the overdischarge detection circuits b1 to bn themselves are detected. This principle will be described with reference to FIGS.
[0021]
FIG. 3A shows the level change (time change) of the clock signal output from the
[0022]
FIG. 3C shows a change in the output voltage Vt when the detection circuits a1 to an and b1 to bn are all normal, but any of the cells s1 to sn is in an overcharged state or an overdischarged state. It is. The change in the output voltage Vt shown in FIG. 3C also corresponds to the change in the level of the clock signal shown in FIG. When the clock signal is at Hi level, that is, when the self-diagnosis of the detection circuits a1 to an and b1 to bn is performed, the output voltage Vt is at the same Low level as in FIG. When the clock signal is at a low level, if any of the cells s1 to sn is in an overcharged state or an overdischarged state, the output signal from the OR circuit 2 is at a high level, so that the transistor 30 and the phototransistor 22 are turned on. . Therefore, the output voltage Vt is 0 (ground level). That is, as shown in FIG. 3C, the output voltage Vt is at a low level regardless of the level of the clock signal.
[0023]
FIG. 3D is a diagram illustrating a change in the output voltage Vt when all the cells s1 to sn are normal but a failure has occurred in any of the detection circuits a1 to an and b1 to bn. . The change in the output voltage Vt shown in FIG. 3D also corresponds to the change in the level of the clock signal shown in FIG. When the clock signal is at the low level, that is, when the abnormality detection of the cells s1 to sn is performed, the output voltage Vt is at the same Hi level as in FIG. When any one of the detection circuits a1 to an and b1 to bn determines that there is an abnormality as a result of self-diagnosis when the clock signal is at the Hi level, the signal output from the AND circuit 3 is at the Low level. 20 and the phototransistor 22 are both turned off, and the output voltage Vt becomes Vdd. That is, as shown in FIG. 3D, the output voltage Vt becomes the Hi level regardless of the level of the clock signal.
[0024]
FIG. 3 (e) shows an output voltage when one of the cells s1 to sn is in an overcharged state or an overdischarged state, and a failure has occurred in any one of the detection circuits a1 to an and b1 to bn. It is a figure which shows the change of Vt. The change in the output voltage Vt shown in FIG. 3 (e) also corresponds to the level change in the clock signal shown in FIG. 3 (a). In this case, the cells s1 to sn and the detection circuits a1 to an and b1 to bn shown in FIG. 3B exhibit characteristics opposite to the characteristics of the output voltage Vt. That is, when the clock signal is at the Hi level, any one of the detection circuits a1 to an, b1 to bn determines that there is an abnormality as a result of self-diagnosis, and the signal output from the AND circuit 3 is at the Low level. Therefore, both the
[0025]
In the assembled battery abnormality detection device 100 according to the embodiment, the length of the period in which the clock signal is at the Hi level and the period in which the clock signal is at the Low level are changed. Thereby, it is possible to discriminate using the integration circuit without using the decoder for analyzing the four signal patterns shown in FIGS. 3 (a) to 3 (e). In this embodiment, since the period when the clock signal is at the Hi level is shorter than the period when the clock signal is at the Low level, the value obtained by integrating the current flowing through the phototransistor 22 is as shown in FIGS. 3 (d), 3 (b), and 3 (E) and becomes smaller in the order of FIG. That is, four signal patterns can be identified by using an integration circuit that integrates the current flowing through the phototransistor 22 without detecting the magnitude of the output voltage Vt according to the level of the clock signal. Therefore, the charge / discharge which receives the signal output from the abnormality detection apparatus 100 of the assembled battery in one embodiment and determines the presence / absence of the abnormality of the cells s1 to sn and the abnormality of the detection circuits a1 to an and b1 to bn itself. The circuit configuration of the control circuit (not shown) can be simplified.
[0026]
Further, since the period when the clock signal is at the Hi level is made shorter than the period when the clock signal is at the Low level, the current consumption flowing through the abnormality detection device can be reduced. That is, when the cells s1 to sn and the detection circuits a1 to an and b1 to bn are all normal, the
[0027]
According to the assembled battery abnormality detection device 100 in one embodiment, the abnormality (overcharge state or overdischarge state) detection signal of the cells s1 to sn and the detection circuits a1 to an and b1 to bn for detecting the abnormality of the cells. It is possible to output its own fault diagnosis signal through a single signal line. Specifically, the signal level indicating that all the cells are normal and the signal level indicating that all the detection circuits are normal are set to different levels, and both signals are set to one signal line. Since the cells s1 to sn and the detection circuits a1 to an and b1 to bn are both normal, the output signal is pulsed and output by one signal line. Can do. That is, the abnormality detection signals of the cells s1 to sn and the failure diagnosis signals of the detection circuits a1 to an and b1 to bn that detect the abnormality of the cells are time-divided and output alternately with one signal line. Both signals can be output efficiently, and a cell abnormality and a failure of the cell abnormality detection circuit itself can be detected with a simple configuration.
[0028]
The
[0029]
In addition, since the length of the output period of the signal indicating the abnormality detection result of the cell and the length of the output period of the signal indicating the failure diagnosis result are changed, both the cells s1 to sn and the detection circuits a1 to an and b1 to bn It is also possible to detect that an abnormality has occurred. That is, the change in the output voltage Vt when abnormality occurs in both the cells s1 to sn and the detection circuits a1 to an and b1 to bn is between Hi level and Low level as shown in FIG. Since the states appear alternately, it is difficult to distinguish the output voltage Vt from the normal signal level (FIG. 3A) where the Hi level and the Low level alternately appear. However, in the assembled battery abnormality detection device 100 according to the embodiment, the length of the period for detecting the abnormality of the cell and the length of the period for performing the failure diagnosis of the detection circuits a1 to an and b1 to bn are changed. It can also be easily detected that an abnormality has occurred in both the cells s1 to sn and the detection circuits a1 to an and b1 to bn.
[0030]
In the battery pack abnormality detection apparatus 100 according to the embodiment, when both the cells s1 to sn and the detection circuits a1 to an and b1 to bn are normal, the cell abnormality is detected and the detection circuit is failed. Since the amount of current consumed in the abnormality detection apparatus 100 is different, the signal output period when the current consumption increases is shorter than the signal output period when the current consumption is smaller. Thereby, the electric current consumed by the whole abnormality detection apparatus can be reduced.
[0031]
The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, failure detection of the detection circuits a1 to an and b1 to bn is performed when the clock signal is at the Hi level, and abnormality detection of the cells s1 to sn is performed when the clock signal is at the Low level. The Hi / Low of the clock signal is The reverse is also possible. In addition, the overcharge detection circuits a1 to an and the overdischarge detection circuits b1 to bn are all provided with their own circuit fault diagnosis function. However, the overcharge detection circuits a1 to an and the overdischarge detection circuits b1 to bn are separately provided. A failure diagnosis circuit for performing the failure diagnosis may be provided.
[0032]
Moreover, in order to detect the overcharge state and the overdischarge state of the cells s1 to sn, the overcharge detection circuits a1 to an and the overdischarge detection circuits b1 to bn are provided. The state may be detected using one abnormality detection circuit. In this case, the abnormality detection circuit may prepare a voltage determination threshold value used when detecting the overcharge state of the cell and a voltage determination threshold value used when detecting the overdischarge state.
[0033]
The correspondence between the constituent elements of the claims and the constituent elements of the embodiment is as follows. That is, the overcharge detection circuits a1 to an and the overdischarge detection circuits b1 to bn constitute an abnormality detection unit and a failure diagnosis unit, respectively. In addition, as long as the characteristic function of this invention is not impaired, each component is not limited to the said structure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of an assembled battery abnormality detection device according to the present invention. FIG. 2 shows a signal level output via a switch 4 as a clock signal level, a cell state, and a self-diagnosis result. FIG. 3A is a diagram showing the state of the clock signal, and FIGS. 3B to 3E are diagrams showing changes in the output voltage Vt. DESCRIPTION OF SYMBOLS
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery assembly, 2 ... OR circuit, 3 ... AND circuit, 4 ... Switch, 10 ... Clock circuit, 20 ... Photocoupler, 21 ... Light emitting diode, 22 ... Phototransistor, 30 ... NPN transistor, s1-sn ... cell, a1-an: overcharge detection circuit, b1-bn: overdischarge detection circuit, c1-cn: OR circuit, d1-dn: AND circuit, e1-en: switch
Claims (4)
各セルの異常を検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段の故障を診断する故障診断手段とを備え、
前記異常検出手段は、全てのセルが正常であると判定した時に第1の信号を出力するとともに、少なくとも1つのセルの異常を検出すると、前記第1の信号とは異なる第2の信号を出力し、
前記故障診断手段は、前記異常検出手段が正常であると診断すると前記第2の信号を出力するとともに、前記異常検出手段の故障を検出すると、前記第1の信号を出力し、
前記異常検出手段から出力される信号と前記故障診断手段から出力される信号とを1本の信号線にて時分割して交互に出力することを特徴とする組電池の異常検出装置。In the battery pack abnormality detection device composed of a plurality of rechargeable cells,
An anomaly detecting means for detecting an anomaly in each cell;
A failure diagnosis means for diagnosing a failure of the abnormality detection means,
The abnormality detection means outputs a first signal when it is determined that all cells are normal, and outputs a second signal different from the first signal when an abnormality of at least one cell is detected. And
The failure diagnosis means outputs the second signal when diagnosing that the abnormality detection means is normal, and outputs the first signal when a failure of the abnormality detection means is detected,
An assembled battery abnormality detection device, wherein a signal output from the abnormality detection means and a signal output from the failure diagnosis means are alternately output in a time-sharing manner using a single signal line.
前記異常検出手段により出力される信号と前記故障診断手段により出力される信号とを内部クロックに基づいて時分割することを特徴とする組電池の異常検出装置。In the assembled battery abnormality detection device according to claim 1,
An assembled battery abnormality detection device, wherein the signal output from the abnormality detection means and the signal output from the failure diagnosis means are time-divided based on an internal clock.
前記異常検出手段から出力される信号の出力期間と前記故障診断手段から出力される信号の出力期間とを異なる長さとすることを特徴とする組電池の異常検出装置。In the assembled battery abnormality detection device according to claim 1 or 2,
An abnormality detection device for an assembled battery, wherein an output period of a signal output from the abnormality detection unit and an output period of a signal output from the failure diagnosis unit have different lengths.
前記異常検出手段により全てのセルが正常であると判定された時に前記第1の信号を出力する時と、前記故障診断手段により前記異常検出手段が正常であると診断された時に前記第2の信号を出力する時とにおいて、前記組電池の異常検出装置内の消費電流が異なる場合には、消費電流が大きい方の信号出力期間を消費電流が小さい方の信号出力期間より短くすることを特徴とする組電池の異常検出装置。In the assembled battery abnormality detection device according to any one of claims 1 to 3,
The second signal is output when the first signal is output when all the cells are determined to be normal by the abnormality detection means, and when the abnormality detection means is determined to be normal by the failure diagnosis means . When the current consumption in the assembled battery abnormality detection device is different from when the signal is output, the signal output period with the larger current consumption is made shorter than the signal output period with the smaller current consumption. A battery pack abnormality detection device.
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