JP4500121B2 - 電池電圧監視システム - Google Patents
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Description
図1は、この発明の実施の形態1による電池電圧監視システムの構成を示す要部回路図である。ここで、この発明が対象とする電池電圧監視用集積回路は、リチウムイオン二次電池の一定数を直列接続したものを1単位として扱えるが、その一例として、この実施の形態1および以降で示す各実施の形態で用いる電池電圧監視用集積回路は、リチウムイオン二次電池の4セル直列接続を1単位として扱えるようになっている。これは、30V耐圧の素子は比較的低い耐圧のプロセスを使用して製造できる状況を考慮したものである。なお、この実施の形態1および以降に示す各実施の形態において、電池電圧監視用集積回路は、単に「集積回路」と記すこととする。
[{(VDD+Vref)−(VDD−Vref)}×R2/(R1+R2)]+(VDD−Vref)=VDD …(1)
となる。
[{VDD−(VDD−Vref)}×R2/(R1+R2)]+(VDD−Vref)=VDD−Vref/2 …(2)
となる。
図4は、この発明の実施の形態2による電池電圧監視システムの構成を示す要部回路図である。なお、図4では、図1に示した構成要素と同一ないしは同等である構成には同一の符号が付されている。この実施の形態2では、同一構成の集積回路を3段以上積み重ねた電池電圧監視システムにおいて、最上位の集積回路にて検出した異常内容を下位の集積回路を経由して最下位の集積回路からコントローラに出力する伝送回路の構成例が示されている。
[{(VDD+Vref)−(VDD−Vref)}×R3/(R3+R4)]+(VDD−Vref)=VDD …(3)
となる。
[{VDD−(VDD−Vref)}×R3/(R3+R4)]+(VDD−Vref)=VDD−Vref/2 …(4)
となる。
[{(VDD+Vref)−(VDD−Vref)}×R5/(R5+R6)]+(VDD−Vref)=VDD …(5)
となる。
[{VDD−(VDD−Vref)}×R5/(R5+R6)]+(VDD−Vref)=VDD−Vref/2 …(6)
となる。
図5は、この発明の実施の形態3による電池電圧監視システムの構成を示す要部回路図である。なお、図5では、図4に示した構成要素と同一ないしは同等である構成には同一の符号が付されている。この実施の形態3では、上位にて検出された異常信号を下位に伝達する実施の形態2での動作過程で、自集積回路にて電圧異常を検出した場合にその検出した情報と上位から受け取った情報とを統合して下位に伝達する構成例が示されている。
図6は、この発明の実施の形態4による電池電圧監視システムの構成を示す要部回路図である。この実施の形態4では、実施の形態1と同様に積み重ねる最小構成である2段構成の場合において、信号の受け渡しを下位から上位に向けて行う場合の構成例が示されている。
[{(VDD+Vref)−(VDD−Vref)}×R12/(R11+R12)]+(VDD−Vref)=VDD …(7)
となる。
図8は、この発明の実施の形態5による電池電圧監視システムの構成を示す要部回路図である。なお、図8では、図6に示した構成要素と同一ないしは同等である構成には同一の符号が付されている。この実施の形態5では、同一構成の集積回路を3段以上積み重ねた電池電圧監視システムにおいて、コントローラが出力する制御信号を最下位の集積回路から上位の集積回路を経由して最上位の集積回路に伝達する伝送回路の構成例が示されている。
図9は、この発明の実施の形態6による電池電圧監視システムの構成を示す要部回路図である。この実施の形態6では、同一構成の集積回路を複数個積み重ねた電池電圧監視システムにおいて、簡易なデータ伝送路を組み込んだ構成例が示されている。
3,23,44 制御回路(コントローラ)
4,24,47 基準電圧源(Vref)
5 電池電圧検出回路
6,26,46 基準電圧源(VDD−Vref)
7 定電流回路
8,25,29,48,49 レベルシフト回路
19 OR回路
50 D型フリップフロップ
51,52 バッファ
Q1〜Q7,Q10,Q11 トランジスタ
B1〜B12 電池セル(リチウムイオン二次電池)
Claims (8)
- 一定数直列に接続した二次電池からなる第1の電池群それぞれの電圧を監視する第1の電池電圧監視用集積回路と、
一定数直列に接続した二次電池からなる第2の電池群それぞれの電圧を監視する第2の電池電圧監視用集積回路と、
制御回路とを備え、
前記第1の電池電圧監視用集積回路は、
監視対象の前記第1電池群の最高電圧端と接続され第1の電圧が入力される第1の電源端子と、
監視対象の前記第1電池群の最低電圧端と接続され第2の電圧が入力される第2の電源端子と、
出力検出信号が入力される第1の入力端子と、
前記第1の電圧と前記第2の電圧とを動作電圧として受けて、第1の基準電圧を生成する第1の基準電圧生成手段と、
前記第1の電圧と前記第2の電圧とを動作電圧として受けて、第2の基準電圧を生成する第2の基準電圧生成手段と、
前記出力検出信号を受けて、前記第1の基準電圧と前記第2の電圧のいずれかに対応する電圧に変換する電圧変換手段と、
前記第2の基準電圧を出力する第2の基準電圧出力端子と、
前記電圧変換手段にて電圧変換された前記検出信号を出力検出信号として出力する第1の出力端子と、
を備え、
前記第2の電池電圧監視用集積回路は、
監視対象の前記第2の電池群の最高電圧端と接続され第1の電圧が入力される第1の電源端子と、
監視対象の前記第2の電池群の最低電圧端と接続され第2の電圧が入力される第2の電源端子と、
前記第2の電池群の電圧監視結果に応じた検出信号を出力する電池電圧検出手段と、
前記第1の電圧と前記第2の電圧とを動作電圧として受けて、第1の基準電圧を生成する第1の基準電圧生成手段と、
前記検出信号を受けて、前記第1の基準電圧と前記第2の電圧のいずれかに対応する電圧に変換する電圧変換手段と、
前記電圧変換手段にて電圧変換された前記検出信号を出力検出信号として出力する第1の出力端子と、
を備え、
前記第2の電池電圧監視用集積回路の下位側に少なくとも1つの前記第1の電池電圧監視用集積回路が直列に接続され、
上位側と下位側との電池電圧監視用集積回路間で、上位側の前記第2の電源端子と下位側の前記第1の電源端子とが接続され、
上位側の前記第1の出力端子と下位側の前記第2の基準電圧出力端子とが第1の抵抗分圧回路を介して接続され、
前記第1の抵抗分圧回路の分圧出力端が下位側の前記第1の入力端子に接続され、
最下位の電池電圧監視用集積回路の前記第1の出力端子が前記制御回路の入力端子に接続され、
最下位の電池電圧監視用集積回路の前記第2の電源端子に前記制御回路の一方の電源端子が接続される
ことを特徴とする電池電圧監視システム。 - 前記第1の基準電圧は、前記第1の電圧以下で、かつ前記電圧変換手段が動作可能な電圧以上の電圧であり、
前記第2の基準電圧は、前記第1の電圧から前記第1の基準電圧を減じた値の電圧以下で、かつ前記第2の電圧以上の電圧である、
ことを特徴とする請求項1に記載の電池電圧監視システム。 - 前記第1の電池電圧監視用集積回路と前記第2の電池電圧監視用集積回路はそれぞれ、
制御信号が入力される第2の入力端子と、
前記制御信号を受けて、前記第1の基準電圧と前記第2の電圧のいずれかに対応する電圧に変換する電圧変換手段と、
前記電圧変換手段にて電圧変換された前記制御信号を第2の出力端子に前記第2の基準電圧で供給するか停止するかの制御を行う制御手段と、
前記第1の基準電圧を出力する第1の基準電圧出力端子と、
を備え、
前記上位側と下位側との電池電圧監視用集積回路間で、上位側の前記第2の電源端子と下位側の前記第1の電源端子とが接続され、
下位側の前記第2の出力端子と上位側の前記第1の基準電圧出力端子とが第2の抵抗分圧回路を介して接続され、
前記第2の抵抗分圧回路の分圧出力端が上位側の前記第2の入力端子に接続され、
前記最下位の電池電圧監視用集積回路の前記第2の入力端子が前記制御回路の出力端子に接続される、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の電池電圧監視システム。 - 一定数直列に接続した二次電池からなる電池群に対応し、それぞれの二次電池の電圧を監視する複数の電池電圧監視用集積回路と、
制御回路とを備え、
前記電池電圧監視用集積回路は、
監視対象の前記電池群の最高電圧端と接続され第1の電圧が入力される第1の電源端子と、
監視対象の前記電池群の最低電圧端と接続され第2の電圧が入力される第2の電源端子と、
出力検出信号が入力される第1の入力端子と、
前記第1の電圧と前記第2の電圧とを動作電圧として受けて、第1の基準電圧を生成する第1の基準電圧生成手段と、
前記第1の電圧と前記第2の電圧とを動作電圧として受けて、第2の基準電圧を生成する第2の基準電圧生成手段と、
前記出力検出信号を受けて、前記第1の基準電圧と前記第2の電圧のいずれかに対応する電圧に変換する電圧変換手段と、
前記第2の基準電圧を出力する第2の基準電圧出力端子と、
前記電圧変換手段にて電圧変換された前記検出信号を出力検出信号として出力する第1の出力端子と、
前記第1電池群の各二次電池の電圧監視結果に応じた検出信号を出力する電池電圧検出手段と、
前記電圧変換手段にて電圧変換された前記出力検出信号と前記検出信号との論理演算を行い、前記第1の基準電圧と前記第2の電圧のいずれかに対応する電圧を出力する論理回路と、
を備え、
前記複数の電池電圧監視集積回路は上位側から下位側に順に直列に接続され、
上位側と下位側との電池電圧監視用集積回路間で、上位側の前記第2の電源端子と下位側の前記第1の電源端子とが接続され、
上位側の前記第1の出力端子と下位側の前記第2の基準電圧出力端子とが抵抗分圧回路を介して接続され、
前記抵抗分圧回路の分圧出力端が下位側の前記第1の入力端子に接続され、
最下位の電池電圧監視用集積回路の前記第1の出力端子が前記制御回路の入力端子に接続され、
最下位の電池電圧監視用集積回路の前記第2の電源端子に前記制御回路の一方の電源端子が接続される
ことを特徴とする電池電圧監視システム。 - 前記論理回路は、OR回路である、ことを特徴とする請求項4に記載の電池電圧監視システム。
- 前記電池電圧監視用集積回路はそれぞれ、
制御信号が入力される第2の入力端子と、
前記制御信号を受けて、前記第1の基準電圧と前記第2の電圧のいずれかに対応する電圧に変換する電圧変換手段と、
前記電圧変換手段にて電圧変換された前記制御信号を第2の出力端子に前記第2の基準電圧で供給するか停止するかの制御を行う制御手段と、
前記第1の基準電圧を出力する第1の基準電圧出力端子と、
を備え、
前記上位側と下位側との電池電圧監視用集積回路間で、上位側の前記第2の電源端子と下位側の前記第1の電源端子とが接続され、
下位側の前記第2の出力端子と上位側の前記第1の基準電圧出力端子とが第2の抵抗分圧回路を介して接続され、
前記第2の抵抗分圧回路の分圧出力端が上位側の前記第2の入力端子に接続され、
前記最下位の電池電圧監視用集積回路の前記第2の入力端子が前記制御回路の出力端子に接続される
ことを特徴とする請求項4または5に記載の電池電圧監視システム。 - 一定数直列に接続した二次電池からなる第1の電池群それぞれの電圧を監視する第1の電池電圧監視用集積回路と、
一定数直列に接続した二次電池からなる第2の電池群それぞれの電圧を監視する第2の電池電圧監視用集積回路と、
制御回路と
を備え、
前記第1の電池電圧監視用集積回路は、
監視対象の前記第1の電池群の最高電圧端と接続され第1の電圧が入力される第1の電源端子と、
監視対象の前記第2の電池群の最低電圧端と接続され第2の電圧が入力される第2の電源端子と、
制御信号が入力される第2の入力端子と、
前記第1の電圧と前記第2の電圧とを動作電圧として受けて、第1の基準電圧を生成する第1の基準電圧生成手段と、
前記制御信号を受けて、前記第1の基準電圧と前記第2の電圧のいずれかに対応する電圧に変換する電圧変換手段と、
前記第1の基準電圧を出力する第1の基準電圧出力端子と、
を備え、
前記第2の電池電圧監視用集積回路は、
監視対象の前記第2電池群の最高電圧端と接続され第1の電圧が入力される第1の電源端子と、
監視対象の前記第2電池群の最低電圧端と接続され第2の電圧が入力される第2の電源端子と、
制御信号が入力される第2の入力端子と、
前記第1の電圧と前記第2の電圧とを動作電圧として受けて、第1の基準電圧を生成する第1の基準電圧生成手段と、
前記制御信号を受けて、前記第1の基準電圧と前記第2の電圧のいずれかに対応する電圧に変換する電圧変換手段と、
前記第1の電圧と前記第2の電圧とを動作電圧として受けて、第2の基準電圧を生成する第2の基準電圧生成手段と、
前記電圧変換手段にて電圧変換された前記制御信号を第2の出力端子に前記第2の基準電圧で供給するか停止するかの制御を行う制御手段と、
を備え、
前記第2の電池電圧監視用集積回路の上位側に前記第1の電池電圧監視用集積回路が直列に接続され、
上位側と下位側との電池電圧監視用集積回路間で、上位側の前記第2の電源端子と下位側の前記第1の電源端子とが接続され、
下位側の前記第2の出力端子と上位側の前記第1の基準電圧出力端子とが第2の抵抗分圧回路を介して接続され、
前記第2の抵抗分圧回路の分圧出力端が上位側の前記第2の入力端子に接続され、
最下位の電池電圧監視用集積回路の前記第2の入力端子が前記制御回路の出力端子に接続され、
最下位の電池電圧監視用集積回路の前記第2の電源端子に前記制御回路の一方の電源端子が接続される
ことを特徴とする電池電圧監視システム。 - 一定数直列に接続した二次電池からなる電池群に対応し、それぞれの二次電池の電圧を監視する複数の電池電圧監視用集積回路と、
制御回路とを備え、
監視対象の前記電池群の最高電圧端と接続され第1の電圧が入力される第1の電源端子と、
監視対象の前記電池群の最低電圧端と接続され第2の電圧が入力される第2の電源端子と、
クロック信号が入力されるクロック入力端子と、
データ信号が入力されるデータ入力端子と、
前記第1の電圧と前記第2の電圧とを動作電圧として受けて、第1の基準電圧を生成する第1の基準電圧生成手段と、
前記第1の電圧と前記第2の電圧とを動作電圧として受けて、第2の基準電圧を生成する第2の基準電圧生成手段と、
前記クロック信号を受けて、前記第1の基準電圧と前記第2の電圧のいずれかに対応する電圧に変換する第1の電圧変換手段と、
前記データ信号を受けて、前記第1の基準電圧と前記第2の電圧のいずれかに対応する電圧に変換する第2の電圧変換手段と、
前記第1の電圧変換手段にて電圧変換された前記クロック信号に従って前記第2の電圧変換手段にて電圧変換された前記データ信号を取り込むフリップフロップと、
前記第1の電圧変換手段にて電圧変換された前記クロック信号を受けて、前記第1の電圧と前記第2の電圧のいずれかに対応する電圧に変換する第3の電圧変換手段と、
前記フリップフロップから出力されたデータ信号を受けて、前記第1の電圧と前記第2の電圧のいずれかに対応する電圧に変換する第4の電圧変換手段と、
前記第3の電圧変換手段にて電圧変換された前記クロック信号をクロック出力端子に前記第2の基準電圧で供給するか停止するかの制御を行う第1の制御手段と、
前記第4の電圧変換手段にて電圧変換された前記データ信号をデータ出力端子に前記第2の基準電圧で供給するか停止するかの制御を行う第2の制御手段と、
前記第1の基準電圧を出力する基準電圧出力端子と、
を備え、
前記複数の電池電圧監視用集積回路は上位側から下位側に順に直列に接続され、
上位側と下位側との電池電圧監視用集積回路間で、上位側の前記第2の電源端子と下位側の前記第1の電源端子とが接続され、
下位側の前記クロック出力端子と上位側の前記第1の基準電圧出力端子とが第3の抵抗分圧回路を介して接続され、
前記第3の抵抗分圧回路の分圧出力端が上位側の前記クロック入力端子に接続され、
下位側の前記データ出力端子と上位側の前記第1の基準電圧出力端子とが第4の抵抗分圧回路を介して接続され、
前記第4の抵抗分圧回路の分圧出力端が上位側の前記第データ入力端子に接続され、
最下位の電池電圧監視用集積回路の前記クロック入力端子に前記制御回路のクロック出力端子が接続され、
最下位の電池電圧監視用集積回路の前記第データ入力端子に前記制御回路のデータ出力端子が接続され、
最下位の電池電圧監視用集積回路の前記第2の電源端子に前記制御回路の一方の電源端子が接続される
ことを特徴とする電池電圧監視システム。
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