JP5470073B2 - 電池制御装置および電池システム - Google Patents
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Description
請求項2の発明は、請求項1に記載の電池制御装置において、複数の集積回路は、OR回路からの信号を定電圧回路に出力するとともに、OR回路からの信号に基づいて信号生成回路から第2の起動信号を出力することを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1または2に記載の電池制御装置において、信号生成回路は、該信号生成回路が設けられた集積回路に対応する電池セルグループの総電圧を集積回路内部電圧に降圧する起動用定電圧回路を有しており、起動用定電圧回路により生成された集積回路内部電圧を用いて、第2の信号を生成することを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項3に記載の電池制御装置において、第1の判定用閾値を、第1の比較器が含まれる集積回路における総電圧と該集積回路のグランド電位との間の値に設定し、第2の判定用閾値を、第2の比較器が含まれる集積回路における総電圧と該総電圧に集積回路内部電圧を加算した電圧との間の値に設定したことを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電池制御装置において、集積回路は、起動後に、第1および第2の比較器の出力がいずれも変化しない期間が所定時間以上となったならば、定電圧回路の動作を停止することを特徴とする。
請求項6の発明による電池システムは、複数のセル電池が直列接続された電池セルグループをさらに複数直列接続して構成される電池モジュールと、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電池制御装置と、電池制御装置に設けられた複数の集積回路を制御する上位制御回路と、を備えたことを特徴とする。
図2に示したセルコントローラ80と上位制御回路として動作するバッテリコントローラ20との間の通信用伝送路の詳細について説明する。なお、図2に示すセルコントローラ80は、図1に示す複数の集積回路CC3A,CC3B,…,CC3N,CC4A,CC4B,…,CC4Nで構成されており、ここでは、集積回路CC3A〜CC4Nを、電池セルコントローラCC3A〜CC4Nと呼ぶことにする。
図3は、集積回路である電池セルコントローラCC3Nの内部構成を説明する図である。なお、他の電池セルコントローラも同様の構成であり、ここでは、代表して電池セルコントローラCC3Nを例に説明する。リチウム電池セルBC1〜BC6の端子電圧は、端子CV1〜CV6を介してマルチプレクサ120に入力される。マルチプレクサ120は端子CV1〜CV6のいずれかを選択して、差動増幅器262に入力する。差動増幅器262の出力は、アナログデジタル変換器122Aによりデジタル値に変換される。デジタル値に変換された端子間電圧はIC制御回路123に送られ、内部のデータ保持回路125に保持される。これらの電圧は診断などに利用されたり、図1に示すバッテリコントローラ20に送信されたりする。端子CV1〜CV6に入力される各リチウム電池セルの端子電圧は集積回路である電池セルコントローラのグランド電位に対して直列接続されたリチウム電池セルの端子電圧に基づく電位でバイアスされている。上記差動増幅器262により上記バイアス電位の影響が除去され、各リチウム電池セルの端子電圧に基づくアナログ値がアナログデジタル変換器122Aに入力される。
電池セルコントローラCC3Nの内部回路には少なくとも2種類の電源電圧VCC,VDD(3V)が使用される。図3に示す例では、電圧VCCは直列接続された電池セルBC1〜BC6で構成される電池セルグループの総電圧であり、電圧VDDは主定電圧電源134および起動出力回路135の起動用定電圧電源136によって生成される。マルチプレクサ120および信号伝送のための伝送入力回路138,142は高電圧VCCで動作する。また、アナログデジタル変換器122A、IC制御回路123、診断回路130、信号伝送のための伝送出力回路140,143は低電圧VDD(3V)で動作する。
図4,5は、伝送出力回路140の駆動電圧と信号伝送先の波高値との関係を説明する図である。図4は、送信側の電池セルコントローラCCMの伝送出力回路140と、受信側の電池セルコントローラCCNの伝送入力回路138とを示す。なお、伝送出力回路140については、図3に示した伝送出力回路140の一部を省略して示した。また、図5は、信号波形を示す図である。
図3に示す電池セルコントローラCC3Nは、上述した制御端子CT1の他に動作切り換えのための制御端子CT2,CT3を備えている。上述したように、制御端子CT1は、伝送信号をフォトカプラPH1,PH2から受信するか、隣接の電池セルコントローラから受信するかを選択するための端子である。フォトカプラからの出力と隣接電池セルコントローラの端子TX,端子FFOからの出力とでは出力波形の波高値が異なるため、判定する閾値が異なる。そのため、制御端子CT1の制御信号に基づいて、伝送入力回路138の切換器233を切り換えるようにする。切換器233の切り換えは上述したように行われる。尚、この制御端子は非動作時の消費電流を削減するために、非動作時には端子電圧を検出するものではない。図3では説明を簡略化するために常時検出されているように記載してあるが、実際は起動時に端子の状態を一度検出し保持して動作を行うものである。
Claims (6)
- 複数のセル電池が直列接続された電池セルグループをさらに複数直列接続して構成される電池モジュールの電池制御装置であって、
前記複数の電池セルグループ毎に設けられ、前記電池セルグループの各電池セルに対する制御処置および監視処理を行う複数の集積回路と、
前記複数の集積回路を直列接続して集積回路間の信号伝送を行う第1伝送路と、
前記複数の集積回路を制御する上位制御回路から出力された信号を、第1絶縁回路を介して、前記直列接続された複数の集積回路の最上位集積回路に伝送する第2伝送路と、
前記直列接続された複数の集積回路の最下位集積回路から前記上位制御回路への信号を、第2絶縁回路を介して伝送する第3伝送路と、を備え、
前記複数の集積回路は、
対応する前記電池セルグループの総電圧を集積回路内部電圧に降圧する定電圧回路と、
前記上位制御回路から前記第2伝送路および前記第1絶縁回路を介して第1の起動信号が入力された場合は、波高値が前記第1の起動信号と異なる第2の起動信号を生成して前記第1伝送路に出力し、上位の集積回路から前記第1伝送路を介して前記第2の起動信号が入力された場合は、前記第2の起動信号を前記第1伝送路または前記第3伝送路に出力する信号生成回路と、
前記第1の起動信号に対応する第1の判定用閾値と入力された前記第1の起動信号または前記第2の起動信号とを比較し、その比較結果に応じて出力を変化させる第1の比較器と、前記第1の比較器の出力の変化により第1のトリガ信号を出力する第1のトリガ回路とを有する第1の起動回路と、
前記第2の起動信号に対応する第2の判定用閾値と入力された前記第1の起動信号または前記第2の起動信号とを比較し、その比較結果に応じて出力を変化させる第2の比較器と、前記第2の比較器の出力の変化により第2のトリガ信号を出力する第2のトリガ回路とを有する第2の起動回路と、
前記第1のトリガ信号および前記第2のトリガ信号の少なくとも一方が出力されると、前記定電圧回路を起動するための信号を出力するOR回路と、を有することを特徴とする電池制御装置。 - 請求項1に記載の電池制御装置において、
前記複数の集積回路は、前記OR回路からの信号を前記定電圧回路に出力するとともに、前記OR回路からの信号に基づいて前記信号生成回路から前記第2の起動信号を出力することを特徴とする電池制御装置。 - 請求項1または2に記載の電池制御装置において、
前記信号生成回路は、該信号生成回路が設けられた集積回路に対応する前記電池セルグループの総電圧を前記集積回路内部電圧に降圧する起動用定電圧回路を有しており、前記起動用定電圧回路により生成された前記集積回路内部電圧を用いて、前記第2の信号を生成することを特徴とする電池制御装置。 - 請求項3に記載の電池制御装置において、
前記第1の判定用閾値を、前記第1の比較器が含まれる集積回路における前記総電圧と該集積回路のグランド電位との間の値に設定し、
前記第2の判定用閾値を、前記第2の比較器が含まれる集積回路における前記総電圧と該総電圧に前記集積回路内部電圧を加算した電圧との間の値に設定したことを特徴とする電池制御装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の電池制御装置において、
前記集積回路は、起動後に、前記第1および第2の比較器の出力がいずれも変化しない期間が所定時間以上となったならば、前記定電圧回路の動作を停止することを特徴とする電池制御装置。 - 複数のセル電池が直列接続された電池セルグループをさらに複数直列接続して構成される電池モジュールと、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の電池制御装置と、
前記電池制御装置に設けられた複数の集積回路を制御する上位制御回路と、を備えたことを特徴とする電池システム。
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