JP5537364B2 - 通信回路、組電池装置及び車両 - Google Patents
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Description
ここで、複数の組電池が直列に接続され、従って、組電池の監視回路も直列に通信線で結ばれている場合、組電池の監視回路は大きな電位差が生ずる他方の組電池の監視回路との間で通信を行うことになり、通信の実現性、通信の安定性が問題となる。
また、特許文献1には基準電位差がある2つの装置間での通信を実現する方法として差動通信方法が開示されている。特許文献1に開示された技術では、対となる信号線の中点電位を取り出して、2つの基板間で大きな電位差がある場合もこの中点電位に対して電流を出し入れするように構成することで、信号の伝送を可能とする。
図1は、本実施の形態の組電池監視回路を用いた組電池モジュール1を示す図である。
また、図示はしていないが、組電池モジュール1は正極・負極端子16,17の接続を入り切りするための電磁接触器を有しても良い。
組電池監視回路13a〜13cは、組電池モジュール管理回路11からの通信による指令に基づいて、組電池を構成する個々の電池の電圧、温度を計測する。ただし、計測する温度は1つの組電池12につき数箇所であり、全ての電池14の温度は測定しないことが多い。
例えば、出力3Vの電池14を10個直列接続した組電池12の場合、組電池としての負極と正極の間には30Vの電位差がある。したがって、組電池監視回路13が組電池12の負極の電圧を基準電位とするように構成されていた場合、30Vもの電位差がある正極側に接続されたもう一方の組電池監視回路13と通信しなければならない。
図2は、本実施の形態の組電池監視回路13a、13bの構成を示す図である。なお、以下の説明において、2つの回路を比較して示す場合、上位とは正極端子16に近い側を表し、下位とは負極端子17に近い側を表す。
制御回路31aが、スイッチS1を閉、スイッチS3を開にして、スイッチS2を下位基準電位側に切り替えることによってコンデンサC1に電荷を蓄積する。次に、制御回路31aが、スイッチS1を開、スイッチS3を閉にして、スイッチS2を上位基準電位側に切り替えることによってコンデンサC1に蓄積された電荷をコンデンサC2へ移す。
図4(a)は、低電位側から高電位側へ論理を伝達する上位論理伝送回路241aの回路を示し、図4(b)は、高電位側から低電位側へ論理を伝達する下位論理伝送回路242aの回路を示している。
下位差動通信回路25aからの通信信号(2値)は、上位論理伝送回路241aの入力信号In1として入力される。ここで、入力信号In1が「1」の場合、トランジスタスイッチTS11は導通し、下位基準電位がトランジスタスイッチTS12のゲートに印加される。この結果、トランジスタスイッチTS12は導通し、直流コンバータ23aの出力電位である「1」が出力信号Out1として上位差動通信回路26aに出力される。ここで、上述のように直流コンバータ23aの出力電位は、上位基準電位に対応した論理電圧となっている。
下位差動通信回路25aからの入力信号In1が「0」の場合、即ち、下位基準電位の場合、トランジスタスイッチTS11はOFFする。この結果、トランジスタスイッチTS12はOFFし、上位基準電位である「0」が出力信号Out1として上位差動通信回路26aに出力される。
このようにして、上位論理伝送回路241aは、下位の基準電位を基準とする論理信号を上位の基準電位を基準とする論理信号に変換する。
上位差動通信回路26aからの通信信号(2値)は、下位論理伝送回路242aの入力信号In2として入力される。ここで、入力信号In2が「1」の場合、トランジスタスイッチTS21はOFFする。この結果、トランジスタスイッチTS22はOFFし、下位の電源電位である電源回路21aからの出力「1」が出力信号Out2として下位差動通信回路25aに出力される。
このようにして、下位論理伝送回路242aは、上位の基準電位を基準とする論理信号を下位の基準電位を基準とする論理信号に変換する。
レベルシフト回路24aの上位論理伝送回路241aから出力された通信信号は、上位差動通信回路26aの出力バッファ526aに入力する。出力バッファ526aは、入力信号から互いに逆位相である一対の信号を生成して通信線15bに出力する。
図6は、バリエーションの形態の組電池監視回路13の構成を示す図である。
バリエーションの形態では、上位差動通信回路26aは下位の組電池12aの陽極側から基準電位を得、下位差動通信回路25bは上位の組電池12bの陰極側から基準電位を得ている。このように、それぞれの回路で独立に基準電位を得た場合は、図2に示す通信線15(15a,15b,15c)中の基準電位の線を不要とすることができる。
なお、図6のように構成した場合であっても、上述のように差動通信方式を採用しているため、同相成分を除去して通信を行うことができる。
第2の実施の形態では、上位差動通信回路26aと下位差動通信回路25bとの間の通信線15bが一組であり、双方向の通信路となるように構成されている点が第1の実施の形態と異なっている。
第1の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
下位差動通信回路25aは内部に切り替えSW71aを備え、上位差動通信回路26aは、内部に切り替えSW72aを備えている。
第3の実施の形態では、直流コンバータ回路を設けずに、上位モジュールから動作に必要な電源を取得している点が第1の実施の形態と異なっている。
第1の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
第3の実施の形態では、直列接続を構成している電池が外れるなどの事故時に回路が壊れることを抑制するために、保護回路61a、61bが備わっている。保護回路61a、61bは異常な電圧が加わったと判断した場合に、これより下位のモジュールへの電源供給を遮断する。なお、保護回路61a、61bは異常な電圧が加わったと判断した場合に、全ての通信線15a〜15cの接続を遮断する方法も考えられる。
第4の実施の形態では、通信信号の伝達方向が1方向である点が第1の実施の形態と異なっている。第1の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
Claims (11)
- 第1の基準電位が入力される第1の基準電位入力端と、
第1の基準電位に対して所定電位異なる第1の電源電位が入力される第1の電源電位入力端と、
第2の基準電位が入力される第2の基準電位入力端と、
前記第1の電源電位から、前記第2の基準電位に対して前記所定電位異なる第2の電源電位を生成する直流コンバータ回路と、
第1の信号入力端を介して、一方のレベルが第1の基準電位である2値の通信信号を差動伝送方式で受信する第1の受信回路と、
前記第1の受信回路で受信した通信信号を、一方のレベルが第2の基準電位で他方のレベルが第2の電源電位である2値の通信信号に変換する第1のレベルシフト回路と、
前記第1のレベルシフト回路によって変換された2値の通信信号を差動伝送方式で第1の信号出力端を介して出力する第1の送信回路と、
を有することを特徴とする通信回路。 - 前記第1のレベルシフト回路は、
低レベルが第1の基準電位である2値の通信信号によって作動して前記第1の基準電位の断続した2値信号を出力する第1のスイッチと、
前記第1のスイッチから出力される前記2値信号によって、前記直流コンバータ回路の前記第2の電源電位と前記第2の基準電位とを選択して2値の通信信号を生成する第2のスイッチとを備えたことを特徴とする請求項1に記載の通信回路。 - 複数のセルが相対位置を固定されており電気的に接続されている組電池と、
前記セルの状態を測定して測定結果を出力する監視回路と、
前記測定結果を通信する請求項1に記載の通信回路と
を備えたことを特徴とする組電池装置。 - 前記第1の基準電位及び第2の基準電位のすくなくともいずれか一方は、前記組電池の一方の電極の電位であることを特徴とする請求項3に記載の組電池装置。
- 前記第1及び第2の基準電位のすくなくともいずれか一方の基準電位は、前記組電池と通信可能に接続される他の組電池の一方の電極側の電位であることを特徴とする請求項3に記載の組電池装置。
- 複数のセルが相対位置を固定されており電気的に接続されている組電池と、
前記セルの状態を測定して測定結果を出力する監視回路と、
前記測定結果を通信する請求項2に記載の通信回路と
を備えたことを特徴とする組電池装置。 - 組電池が電気的に接続されているとともに、通信回路が電気的に接続されている、複数の請求項3記載の組電池装置と、
前記通信回路と電気的に接続され、前記通信回路から受信した前記組電池に関する情報を利用して前記組電池装置の電力の入出力を制御する制御器と、
前記電力によって車軸の回転を駆動するモータと、
を具備することを特徴とする車両。 - 第2の信号入力端を介して、一方のレベルが第2の基準電位である2値の通信信号を差動伝送方式で受信する第2の受信回路と、
前記第2の受信回路で受信した通信信号を、一方のレベルが第1の基準電位で他方のレベルが第1の電源電位である2値の通信信号に変換する第2のレベルシフト回路と、
前記第2のレベルシフト回路によって変換された2値の通信信号を差動伝送方式で第2の信号出力端を介して出力する第2の送信回路と
を更に有することを特徴とする請求項1に記載の通信回路。 - 前記第2のレベルシフト回路は、
一方のレベルが第2の基準電位である2値の通信信号によって作動して前記第2の電源電位の断続した2値信号を出力する第3のスイッチと、
前記第3のスイッチから出力される前記2値信号によって、前記第1の電源電位と前記第1の基準電位とを選択して2値の通信信号を生成する第4のスイッチとを備えたことを特徴とする請求項8に記載の通信回路。 - 複数のセルが相対位置を固定されており電気的に接続されている組電池と、
前記セルの状態を測定して測定結果を出力する監視回路と
前記測定結果を通信する請求項8に記載の通信回路と
を備えたことを特徴とする組電池装置。 - 組電池が電気的に接続されているとともに、通信回路が電気的に接続されている、複数の請求項10記載の組電池装置と、
前記通信回路と電気的に接続され、前記通信回路から受信した前記組電池に関する情報を利用して前記組電池装置の電力の入出力を制御する制御器と、
前記電力によって車軸の回転を駆動するモータと、
を具備することを特徴とする車両。
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