JP5685624B2 - Battery system - Google Patents
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Description
本発明は、電気自動車やハイブリッド自動車、および電車等の電動駆動装置を備えた車両に用いられる、車両用電池システム、あるいは一般産業用の電源システム、およびそのシステムのための回路基板や、集積回路に関する。 The present invention relates to a battery system for a vehicle or a power supply system for general industry, a circuit board for the system, and an integrated circuit used in an electric vehicle, a hybrid vehicle, and a vehicle equipped with an electric drive device such as a train. About.
従来の電池システムでは、例えば、特許文献1に記載されているように、複数の電池セルを直列接続した電池グループを複数接続して1つの電池モジュールを構成し、電池グループ毎に電池セルの状態を監視する下位制御装置を設けている。それらの下位制御装置は、信号伝送路を介して上位制御装置から指令を受ける構成となっている。信号伝送路には、下位制御装置と上位制御装置との間の電位差に影響されないようにフォトカプラ等の絶縁回路が設けられている。
In a conventional battery system, for example, as described in
自動車や電車などで代表される車両の車体は人体と接触し易く、安全性を高めるために、上記電池システムが車両に搭載される場合には上記電池システムは車体から電気的に絶縁される構造となっている。このことは車両に限らず、例えば産業機械でも同様で、機械そのものやハウジングもまた人体に接触し易く、上記電池システムが産業用として使用される場合には、人体に対する安全性を向上させるため、上記電池システムの電力系が機械そのものやハウジングなどから電気的に絶縁される。一方制御回路用の電源など、電源電圧の低い他の電力系では、人体に悪影響を与えることが無いので、車体やハウジングなどを基準電位として使用することがあり、前記車体やハウジングなどを低電力系の一部として使用する場合がある。特に自動車では、低電圧電源系は車体を低電力系の一部として使用している。上述のように安全性を高めるために、上記電池システムは他の電源系から絶縁されている。またシステムの点検や修理、場合によっては交通事故を考慮し、安全性をより高めるために、電池システムは開閉可能な接続器を介して直列に接続されることが望ましい。このような構造では、接続器を開放することで電池システムからの直流供給電流が遮断され、安全性をより高めることができる。
上記電池システムは、直列に接続された複数個の電池セルを有しており、上記接続器を介して上記直列接続された電池セルがさらに直列に接続される。上記電池セルの端子電圧の計測あるいは診断あるいは充電状態の制御、これらの機能を総称して電池セルの処理と記す、のために電池セルコントローラとして作用する複数個の集積回路を有している。複数の電池セルを処理する複数の集積回路は、おのおのが伝送回路を有している。各集積回路が有する伝送回路もまた互いに直列に接続されていて、この直列接続により伝送路が形成されている。
上記各集積回路は、直列に接続されている上記電池セルとそれぞれ電気的に接続されており、上記集積回路は各々上記電池セルの電位の影響を受けている。一方上記集積回路は耐電圧を高くし難い問題を有している。このため何らかの原因で、直列接続された上記集積回路に、直列接続されていることにより生じる高い電圧が加わると、上記集積回路の耐電圧を越え、破損する恐れがある。電池セルと直列接続されている上記接続器を開放した場合に、上記接続器両端の電池セルが互いに絶縁された状態となるので、電池セルの電位状態が変り、このため上記集積回路の一部に耐電圧を越える電圧が加わる可能性がある。上記接続器の開閉による電池セルの電位状態の変化の影響を受け難い、信頼性の高いシステムが望まれる。
本発明の目的は信頼性の高い電池システムを提供することである。
The body of a vehicle represented by an automobile or a train is easily in contact with the human body, and in order to enhance safety, when the battery system is mounted on a vehicle, the battery system is electrically insulated from the body. It has become. This is not limited to vehicles, for example, the same applies to industrial machines, and the machine itself and the housing are also easily in contact with the human body, and when the battery system is used for industrial purposes, to improve safety to the human body, The power system of the battery system is electrically insulated from the machine itself and the housing. On the other hand, other power systems with a low power supply voltage, such as a power supply for a control circuit, do not adversely affect the human body, so the vehicle body or housing may be used as a reference potential. May be used as part of the system. Especially in automobiles, the low voltage power supply system uses the vehicle body as part of the low power system. As described above, in order to enhance safety, the battery system is insulated from other power supply systems. In consideration of system inspections and repairs, and in some cases, traffic accidents, it is desirable that battery systems be connected in series via a switchable connector in order to enhance safety. In such a structure, the DC supply current from the battery system is interrupted by opening the connector, and safety can be further improved.
The battery system includes a plurality of battery cells connected in series, and the battery cells connected in series are further connected in series via the connector. The battery cell has a plurality of integrated circuits that function as a battery cell controller for measuring or diagnosing the terminal voltage of the battery cell or controlling the state of charge, and collectively describing these functions as battery cell processing. Each of a plurality of integrated circuits that process a plurality of battery cells has a transmission circuit. The transmission circuits included in each integrated circuit are also connected in series with each other, and a transmission path is formed by the serial connection.
Each of the integrated circuits is electrically connected to the battery cells connected in series, and each of the integrated circuits is affected by the potential of the battery cells. On the other hand, the integrated circuit has a problem that it is difficult to increase the withstand voltage. For this reason, if for some reason a high voltage generated by the series connection is applied to the series-connected integrated circuits, the withstand voltage of the integrated circuit may be exceeded and the integrated circuits may be damaged. When the connector connected in series with the battery cell is opened, the battery cells at both ends of the connector are insulated from each other, so that the potential state of the battery cell changes, and thus a part of the integrated circuit. There is a possibility that a voltage exceeding the withstand voltage will be applied. A highly reliable system that is not easily affected by changes in the potential state of the battery cell due to opening and closing of the connector is desired.
An object of the present invention is to provide a highly reliable battery system.
本発明に係る電池システムは、複数の電池セルを直列接続して構成される電池モジュールと、電池セルを複数個ずつグループ化し、各グループ単位で電池セルに対する処理を行う複数の集積回路と、複数の集積回路を制御する上位制御回路から集積回路の最上位の集積回路へコマンド信号を第1絶縁回路を介して伝送する第1伝送路と、複数の集積回路で収集したデータ信号を最上位集積回路から最下位集積回路へ伝送する第2伝送路と、最下位集積回路から上位制御回路へ複数の集積回路で収集したデータ信号を、電池モジュールの総電圧による電力で駆動される第2絶縁回路を介して伝送する第3伝送路と、コマンド信号が出力されるときに上位制御回路から出力される起動信号により第1絶縁回路を駆動状態とし、コマンド信号が出力されないとき記第1絶縁回路を非駆動状態とする通電制御回路と、を備えることを特徴とする。 A battery system according to the present invention includes a battery module configured by connecting a plurality of battery cells in series, a plurality of battery cells grouped, a plurality of integrated circuits performing processing on the battery cells in units of groups, and a plurality of battery cells A first transmission line for transmitting a command signal from the upper control circuit for controlling the integrated circuit to the highest integrated circuit of the integrated circuit via the first insulating circuit, and a data signal collected by the plurality of integrated circuits being integrated at the highest level. A second transmission line for transmitting from the circuit to the lowest integrated circuit, and a second insulation circuit for driving data signals collected by the plurality of integrated circuits from the lowest integrated circuit to the higher control circuit by the power of the total voltage of the battery module a third transmission path for transmitting via the first isolator to the driving state by the activation signal output from the host control circuit when the command signal is output, the command signal is output Characterized in that it and a current supply control circuit for the serial first isolator and non-driven state when not.
本発明によれば、電池システムの信頼性の向上を図ることができる。例えばリチウム電池システムに本発明が適用される場合に、大きな効果が有り、さらに車両用のリチウム電池システムに適用した場合には非常に大きな効果が有る。
リチウム電池システムでは、例えば、各リチウム電池セルの状態をリチウム電池セルコントローラの検知に基づいて常時高い精度で監視することが望ましい。リチウム電池セルコントローラの一部が損傷を受けると、正確な状態検知、あるいは検知結果に基づく診断、あるいは情報伝送が困難となったり、あるいは誤動作が生じる誤った検知結果または判断結果を送信する可能性がある。このような問題を防止できることが望ましい。例えは、車両用のリチウム電池システムにおいては、人命にかかわる可能性があり、特に安全性の向上が望まれる。また車両の属性である移動に伴い、事故に遭遇する可能性が高く、事故がきっかけとなり回路の損傷が起こり易い。このため高い安全性が望まれる。更に自動車では環境条件が変化する状況で長年に渡り使用される可能性が高く、この点からも高い安全性が望まれる。
According to the present invention, it is possible to improve the reliability of the battery system. For example, when the present invention is applied to a lithium battery system, there is a large effect, and when it is applied to a lithium battery system for a vehicle, there is a very large effect.
In a lithium battery system, for example, it is desirable to constantly monitor the state of each lithium battery cell with high accuracy based on detection by a lithium battery cell controller. If a part of the lithium battery cell controller is damaged, accurate detection of the condition or diagnosis based on the detection result, information transmission may be difficult, or erroneous detection result or judgment result may be sent. There is. It is desirable to be able to prevent such problems. For example, in a lithium battery system for a vehicle, there is a possibility of being related to human life, and in particular, improvement in safety is desired. In addition, there is a high possibility of encountering an accident with movement, which is an attribute of the vehicle, and the accident is likely to cause a circuit damage. For this reason, high safety is desired. Furthermore, automobiles are likely to be used for many years under changing environmental conditions, and high safety is also desired in this respect.
以下に記載の実施の形態では製品として望ましい色々な観点の改善が為されており、上述の信頼性向上に特化された課題だけでなく、他のいろいろな課題の解決が為されている。以下代表的な課題と解決策を簡単に述べる。
〔電池セルの消費電力の均一化〕
以下に説明の発明では、直列接続された車両搭載のリチウム電池セルの消費電力が不均衡にならないように工夫されている。即ち車両に搭載された各リチウム電池セルに関する消費電力、言い換えると各リチウム電池セルの電力負荷の均一化を図っている。以下の説明は特に効果の大きい車両搭載を代表例として説明するが、本課題解決策は電車や自動車に代表される車両の搭載に限られるものではなく、産業用の電池システム、特にリチウム電池システム、に適用されると良好な効果が得られる。
車両搭載のリチウム電池セルが発生する電力は、車両に搭載の他の電力系統より電圧が高く、安全性を高めるため車両の他の電力系から電気的に絶縁されている。従って上記リチウム電池セルを制御するための複数の集積回路は、それぞれ上記他の電力系に対して電気的に絶縁されている。上記複数の集積回路と情報の伝達を行う相手先の制御回路や他の情報伝達系は、他の電力系によって動作しているので、上記複数の集積回路と上記制御回路や他の情報伝達系との間の情報伝送は、電気的に絶縁された入出力端子を有する絶縁回路を介して行われる。ここで絶縁回路とは例えばフォトカプラを備えた回路で、該絶縁回路は、入力端子に入力された入力信号をフォトカプラが内蔵する光ダイオードにより光に変換し、さらにその光を内蔵するフォトトランジスタで再び電気信号に変換し出力端子から出力する。絶縁回路の内部は光を媒体として情報の伝達を行うので、情報は伝達可能であるが、入力端子と出力端子とは電気的に絶縁されている。
上記絶縁回路を動作させるためには電力が必要で、とくに光ダイオードを駆動するには比較的大きな電力が必要となる。また、高速で情報を伝送するフォトカプラの方が、低速で情報を伝送するフォトカプラより消費電力が大きい特性を有する。
以下の実施の形態では、リチウム電池セルを制御する各集積回路の情報伝送端子は互いに電気的に直列に接続されており、上記直列接続により構成される伝送路を通して情報が伝送される。他の伝送路や他の制御回路との情報伝送のための受信は、上記直列接続の伝送路を構成する最先端(以下の実施の形態では最上位とも記載している)の集積回路で行われる。一方、伝送路からの送信は、上記直列接続で構成される伝送路を構成する最終段(以下の実施の形態では最下位とも記載している)の集積回路で行われる。上述の如く、絶縁回路であるフォトカプラを介した情報送信には比較的大きな電力が必要である。そのため、上記情報送信のための電力を上記最終段の集積回路に電力を供給しているリチウム電池セルにのみ負担させると、複数のリチウム電池セル間の電力負荷が不均衡となる。この不均衡を少なくすることが望ましい。
以下の実施の形態では、次のようにして電力負荷の均衡を図っている。即ち、リチウム電池モジュールは、複数のリチウム電池セルを直列接続して構成されるリチウム電池セルグループを、更に複数個直列に接続して構成される。さらに、前記各リチウム電池セルグループに関する処理を行うために、前記各リチウム電池セルグループに対応付けられて設けられた複数の集積回路を備えている。そして、前記各集積回路は情報を出力するための送信端子と情報を受信するための受信端子とを有しており、前記集積回路の送信端子は隣接する前記集積回路の受信端子とそれぞれ接続されることにより直列接続により構成される伝送路が形成されている。前記伝送路の最終段の集積回路から情報が出力される絶縁回路の消費電力は、前記最終段の集積回路に対応するリチウム電池セルグループだけで負担するのではなく、複数のリチウム電池セルグループが負担する構成としている。これにより絶縁回路の消費電力が1個のリチウム電池セルグループに偏るのを防止でき、リチウム電池セル間の電力負荷の不均衡を低減できる。以下の実施の形態ではさらに大きな効果を得るために、上記絶縁回路の消費電力を、上記伝送路を構成する先頭の集積回路に対応したリチウム電池セルグループから上記伝送路を構成する最終段の集積回路に対応したリチウム電池セルグループまでの間のリチウム電池セル全体の電気負荷となるようにしている。この構成によりリチウム電池セル間の電力負荷の不均衡を非常に小さくできる。具体的な回路構成は、上記絶縁回路が有する光ダイオードを駆動する駆動回路の電源として、上記伝送路を構成する先頭の集積回路に対応したリチウム電池セルグループから上記伝送路を構成する最終段の集積回路に対応したリチウム電池セルグループまでの間のリチウム電池セル全体の電圧を供給している。
〔リチウム電池セルの消費電力の低減〕
〔消費電力の低減1〕
直列接続されたリチウム電池セルからなる電源の消費電力は、できるだけ節電することが望ましい。特に、自動車では、できるだけ小型のリチウム電池電源で自動車の走行関係の電力を賄うことが望ましく、消費電力をできるだけ節電できることが望ましい。自動車では、駐車状態が長く続く場合があり、駐車中の電力消費を抑えることが特に重要である。以下の実施の形態では、上記電源が使用されない状態で、前記集積回路の送受信端子が直列接続されて構成される伝送路からの出力に使用される絶縁回路の駆動電流が流れない回路構成となっており、消費電力が節約される。伝送路はデジタル信号を使用して情報伝送を行っており、信号が存在しない状態であるデジタル値「0」の状態では前記駆動電流が流れないことが望ましい。すなわちデジタル値「1」の状態で前記駆動電流が流れることが望ましい。前記集積回路は、伝送用の出力端子の電圧が「ハイ」か「ロー」かと前記デジタル値「1」か「0」かの関係を選択するための回路を内部に有しており、外部からの指示信号を受けて上記関係を選択できる。上記関係を選択することで、デジタル値が「0」の状態では前記駆動電流が流れないようにすることが可能となる。例えば以下の実施の形態では、車両の運転が停止状態となるなどのためにリチウム電池セルからなる電源が使用されなくなると、伝送路の出力が「0」の状態がなり、光ダイオードの駆動電流が自動的に遮断された状態となる。このような回路構成のため消費電力が節約される。
〔消費電力の低減2〕
以下の実施の形態では、前記集積回路で構成される伝送路が少なくても2種類ある。一つは第1の伝送路で、集積回路で測定されたリチウム電池セルの端子電圧や命令を送信する役割を果す伝送路で絶縁回路の消費電力が大きい。他方は単に状態のみを伝達する第2の伝送路で、1ビット情報を伝送する機能を有する。第2の伝送路は第1の伝送路に比べ伝送周波数が低く、絶縁回路の消費電力が少ない。本伝送システムにおいて、駐車中などのために伝送路を使用していない状態では第1の伝送路のフォトカプラへの電力供給が停止される。車を始動するなどの為に伝送の必要が生じると上位の制御回路は第2の伝送路に「1」の状態を表す信号を送る。第2の伝送路が上記信号「1」を受信するとこの受信に基づき、第1の伝送路のフォトカプラへの電力供給が開始され、第1の伝送路の伝送動作が開始可能となる。第1の伝送路での伝送動作が行われている状態では自動的に第1の伝送路のフォトカプラへの電力供給が維持されるので、第2の伝送路は本来の情報を伝送する動作に移っても上記第1の伝送路のフォトカプラへの電力供給は維持される。このような回路構成により、伝送停止状態の消費電力が節約される。
〔通信に伴う印加電圧の低減〕
以下の実施の形態では、電池セルコントローラである各集積回路は、高い電源電圧VCCと低い電源電圧VDDの少なくとも2種類の電源電圧を使用する。リチウム電池セルグループを構成する各リチウム電池セルの端子電圧を選択するマルチプレクサは上記高電源電圧VCCを受けて動作し、アナログデジタル変換器あるいは各種記憶装置あるいはデータ伝送のための送信回路は低電源電圧VDDで動作する。以下の実施の形態では、各電池セルコントローラの送受信回路を直列接続することで伝送路を形成している。また各電池セルコントローラの電位は異なっており、上記直列接続の順に従って電池セルコントローラの電位が順に上昇あるいは下降する。このような電位の異なる回路の直列接続で構成される伝送路において、電位の高い方から低い方へ情報伝達する場合には受信回路は高電源電圧VCCで動作し、送信回路を低電源電圧VDDで動作するようにすることで、隣接する電池セルコントローラの送受信回路間の電圧を低減でき、信頼性が向上する。また電位の低い方から電位の高い方へ情報伝達する場合には、低電源電圧VDDで受信回路あるいは送信回路を動作させることにより送受信回路間の電位差を小さくでき、信頼性が向上する。また上記両方式で低電源電圧VDDで回路を動作させることにより、消費電力を節約できる。
〔スリープ状態からの高速立ち上げ〕
以下の実施の形態では、電池セルコントローラである各集積回路の伝送回路を複数個直列に接続して伝送路を構成することにより、必要とする絶縁回路の数を少なくしている。さらに消費電力を低減するために上記電池セルコントローラをスリープ状態とする。車両においては、複数個直列接続されている上記複数の電池セルコントローラを、短時間に動作可能状態にすることが必要である。このため、以下の実施の形態では、各電池セルコントローラは起き上がり信号「wake up」を送信する起動出力回路を有しており、各電池セルコントローラは上記起き上がり信号を受信すると自分自身が起き上がる動作を行うと共に、自分自身の起き上がりの動作完了に関係なく上記起動出力回路から次の電池セルコントローラへ起き上がり信号を同時進行的に送信する。これにより自分自身の起き上がりが完了する前であっても、次の電池セルコントローラへ起き上がり信号を送信でき、直列に繋がる各電池セルコントローラに逸早く起き上がり信号を送信することが可能となる。各電池セルコントローラが起き上がり動作を完了してから次の電池セルコントローラへ起き上がり信号を送信するのに比べ、システム全体の起き上がり動作が非常に速くなる。特に、自動車に以下の実施の形態が使用される場合に、運転者はシステムを急いで動作させ、急いで発進することを希望したとしても、システム全体の立ち上がりが早いので上記希望に沿うことが可能となる。
その他の解決課題や解決策は、図面を使用した説明の中で述べる。
In the embodiment described below, various aspects desirable as a product are improved, and not only the above-mentioned problem specialized in improving reliability but also various other problems are solved. The following is a brief description of typical issues and solutions.
[Uniform battery cell power consumption]
The invention described below is devised so that the power consumption of the lithium battery cells mounted on the vehicle connected in series does not become unbalanced. That is, the power consumption of each lithium battery cell mounted on the vehicle, in other words, the power load of each lithium battery cell is made uniform. The following description will be described with a vehicle installation having a particularly large effect as a representative example. However, the solution to this problem is not limited to the vehicle installation represented by a train or an automobile, but an industrial battery system, particularly a lithium battery system. When applied to, good effects can be obtained.
The electric power generated by the lithium battery cell mounted on the vehicle has a higher voltage than other power systems mounted on the vehicle, and is electrically insulated from other power systems of the vehicle in order to increase safety. Therefore, the plurality of integrated circuits for controlling the lithium battery cell are electrically insulated from the other power systems. Since the control circuit or other information transmission system of the other party that transmits information to or from the plurality of integrated circuits is operated by another power system, the plurality of integrated circuits and the control circuit or other information transmission system Is transmitted through an insulating circuit having an input / output terminal that is electrically isolated. Here, the insulating circuit is a circuit including, for example, a photocoupler, and the insulating circuit converts an input signal input to the input terminal into light by a photodiode built in the photocoupler, and further includes a phototransistor that incorporates the light. The signal is converted again into an electrical signal and output from the output terminal. Since information is transmitted inside the insulating circuit using light as a medium, information can be transmitted, but the input terminal and the output terminal are electrically insulated.
Electric power is required to operate the above-described insulating circuit. In particular, relatively large electric power is required to drive the photodiode. In addition, a photocoupler that transmits information at a high speed has higher power consumption than a photocoupler that transmits information at a low speed.
In the following embodiments, the information transmission terminals of the integrated circuits that control the lithium battery cells are electrically connected in series with each other, and information is transmitted through the transmission path constituted by the series connection. Reception for information transmission with other transmission lines and other control circuits is performed by a state-of-the-art integrated circuit (also referred to as the highest level in the following embodiments) that constitutes the serially connected transmission lines. Is called. On the other hand, transmission from the transmission line is performed by an integrated circuit at the final stage (also referred to as the lowest order in the following embodiments) constituting the transmission line constituted by the series connection. As described above, relatively large power is required for information transmission via the photocoupler which is an insulating circuit. Therefore, if only the lithium battery cell supplying power to the final stage integrated circuit is charged with the power for transmitting the information, the power load among the plurality of lithium battery cells becomes unbalanced. It is desirable to reduce this imbalance.
In the following embodiments, the power load is balanced as follows. That is, the lithium battery module is configured by further connecting a plurality of lithium battery cell groups configured by connecting a plurality of lithium battery cells in series. Furthermore, in order to perform the process regarding each said lithium battery cell group, the some integrated circuit provided corresponding to each said lithium battery cell group is provided. Each integrated circuit has a transmission terminal for outputting information and a reception terminal for receiving information, and the transmission terminal of the integrated circuit is connected to the reception terminal of the adjacent integrated circuit, respectively. Thus, a transmission path constituted by series connection is formed. The power consumption of the insulating circuit that outputs information from the integrated circuit at the last stage of the transmission path is not borne only by the lithium battery cell group corresponding to the integrated circuit at the last stage, but a plurality of lithium battery cell groups It is configured to bear. Thereby, it is possible to prevent the power consumption of the insulating circuit from being biased to one lithium battery cell group, and to reduce the power load imbalance between the lithium battery cells. In the following embodiments, in order to obtain a greater effect, the power consumption of the insulation circuit is integrated from the lithium battery cell group corresponding to the first integrated circuit constituting the transmission line in the final stage of the integration of the transmission line. The electric load of the entire lithium battery cell up to the lithium battery cell group corresponding to the circuit is set. With this configuration, the power load imbalance between lithium battery cells can be greatly reduced. As a specific circuit configuration, as a power source of a drive circuit that drives a photodiode included in the insulation circuit, a final stage that configures the transmission path from a lithium battery cell group corresponding to a leading integrated circuit that configures the transmission path. The voltage of the entire lithium battery cell up to the lithium battery cell group corresponding to the integrated circuit is supplied.
[Reduction of power consumption of lithium battery cells]
[Reduction of power consumption 1]
It is desirable that the power consumption of the power source composed of the lithium battery cells connected in series be saved as much as possible. In particular, in an automobile, it is desirable to cover the electric power related to the running of the automobile with a lithium battery power source as small as possible, and it is desirable to save power consumption as much as possible. In a car, the parking state may last for a long time, and it is particularly important to reduce power consumption during parking. In the following embodiment, the circuit configuration is such that the drive current of the insulating circuit used for the output from the transmission line configured by connecting the transmission / reception terminals of the integrated circuit in series is not flowing in a state where the power source is not used. Power consumption is saved. The transmission path uses a digital signal to transmit information, and it is desirable that the drive current does not flow in a digital value “0” state where no signal exists. That is, it is desirable that the drive current flows in the state of the digital value “1”. The integrated circuit includes a circuit for selecting a relationship between whether the voltage of the output terminal for transmission is “high” or “low” and the digital value “1” or “0”. The above relationship can be selected in response to the instruction signal. By selecting the above relationship, it is possible to prevent the drive current from flowing when the digital value is “0”. For example, in the following embodiment, when the power source composed of lithium battery cells is not used because the vehicle operation is stopped, the output of the transmission line becomes “0”, and the driving current of the photodiode is reduced. Is automatically shut off. Such a circuit configuration saves power consumption.
[Reduction of power consumption 2]
In the following embodiments, there are at least two types of transmission lines constituted by the integrated circuits. One is a first transmission line, which plays a role of transmitting a terminal voltage and a command of a lithium battery cell measured by an integrated circuit, and has a large power consumption of the insulating circuit. The other is a second transmission line that simply transmits only the state and has a function of transmitting 1-bit information. The second transmission line has a lower transmission frequency than the first transmission line, and the power consumption of the insulating circuit is low. In this transmission system, power supply to the photocoupler of the first transmission path is stopped when the transmission path is not used due to parking or the like. When transmission is necessary for starting a car, the upper control circuit sends a signal indicating a state of “1” to the second transmission path. When the second transmission path receives the signal “1”, based on this reception, the power supply to the photocoupler of the first transmission path is started, and the transmission operation of the first transmission path can be started. Since the power supply to the photocoupler of the first transmission path is automatically maintained in a state where the transmission operation is performed on the first transmission path, the second transmission path is an operation for transmitting original information. Even if it moves to, the electric power supply to the photocoupler of the said 1st transmission line is maintained. With such a circuit configuration, power consumption in a transmission stop state is saved.
[Reduction of applied voltage associated with communication]
In the following embodiments, each integrated circuit that is a battery cell controller uses at least two kinds of power supply voltages, that is, a high power supply voltage VCC and a low power supply voltage VDD. The multiplexer for selecting the terminal voltage of each lithium battery cell constituting the lithium battery cell group operates in response to the high power supply voltage VCC, and the analog-digital converter or various storage devices or the transmission circuit for data transmission has a low power supply voltage. Operates at VDD. In the following embodiments, a transmission path is formed by connecting transmission / reception circuits of each battery cell controller in series. Moreover, the electric potential of each battery cell controller is different, and the electric potential of the battery cell controller rises or falls in order according to the order of the series connection. In such a transmission line constituted by series connection of circuits having different potentials, when information is transmitted from the higher potential to the lower potential, the reception circuit operates at the high power supply voltage VCC, and the transmission circuit is operated at the low power supply voltage VDD. As a result, the voltage between the transmission / reception circuits of adjacent battery cell controllers can be reduced, and the reliability is improved. In the case of transmitting information from a lower potential to a higher potential, the potential difference between the transmission and reception circuits can be reduced by operating the reception circuit or the transmission circuit with the low power supply voltage VDD, and the reliability is improved. Further, the power consumption can be saved by operating the circuit with the low power supply voltage VDD in both the above systems.
[High-speed startup from sleep mode]
In the following embodiments, a plurality of transmission circuits of each integrated circuit, which is a battery cell controller, are connected in series to form a transmission path, thereby reducing the number of necessary insulation circuits. Furthermore, in order to reduce power consumption, the battery cell controller is set to a sleep state. In a vehicle, it is necessary to make the plurality of battery cell controllers connected in series in an operable state in a short time. For this reason, in the following embodiments, each battery cell controller has a startup output circuit that transmits a rising signal “wake up”, and each battery cell controller performs an operation of rising when it receives the rising signal. And a rising signal is simultaneously transmitted from the start-up output circuit to the next battery cell controller regardless of the completion of the rising operation of itself. Thus, even before the own rising is completed, the rising signal can be transmitted to the next battery cell controller, and the rising signal can be quickly transmitted to each battery cell controller connected in series. Compared with the case where each battery cell controller completes the rising operation and then transmits a rising signal to the next battery cell controller, the rising operation of the entire system is much faster. In particular, when the following embodiment is used in an automobile, even if the driver wants to operate the system in a hurry and wants to start quickly, the entire system can be started up quickly so that the above-mentioned desire can be met. It becomes possible.
Other problems and solutions will be described in the description using the drawings.
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図1〜5は、本発明に係る車両用電池システムの一実施の形態を説明する図である。図1は車両用電池システムの要部を示す図、図2は車両用電池システムを搭載する車両用回転電機の駆動システムを示す図、図3〜5は電池ユニット900を説明する図である。まず、図2に示す車両用回転電機の駆動システムを説明する。ここで車両としては自動車が最適であるが、電車に適用しても良好な結果が得られる。産業用機械にも適用可能であるが、車両への適用例を代表例として用い、以下説明する。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1-5 is a figure explaining one Embodiment of the battery system for vehicles which concerns on this invention. FIG. 1 is a view showing a main part of a vehicle battery system, FIG. 2 is a view showing a drive system for a vehicular rotating electrical machine equipped with the vehicle battery system, and FIGS. 3 to 5 are views for explaining a
図2は、一実施の形態の車両用電池システムを車両用回転電機の駆動システムに適用した場合の回路図である。駆動システムは、電池システムを含む電池ユニット900、電池ユニット900からの直流電力を3相交流電力に変換するインバータ装置220、車両駆動用のモータ230、電池ユニット900およびインバータ装置220を制御する上位コントローラ110を備えている。モータ230は、インバータ装置220からの3相交流電力により駆動される。
FIG. 2 is a circuit diagram when the vehicle battery system of the embodiment is applied to a drive system for a vehicular rotating electrical machine. The drive system includes a
電池ユニット900は、2つ電池モジュール9A,9Bとセルコントローラ80とバッテリコントローラ20とを有している。電池モジュール9Aと電池モジュール9Bとは、スイッチとヒューズとが直列接続された保守・点検用のサービスディスコネクトとして機能する開閉器6を介して直列接続される。この開閉器6が開くことで電気回路の直接回路が遮断され、仮に電池モジュール9A,9Bのどこかで車両との間に1箇所接続回路ができたとしても電流が流れない。このような構成により高い安全性を維持できる。
The
電池モジュール9Aは、複数の電池セルが直列に接続されたバッテリセルグループを複数接続して構成されている。電池モジュール9Bも同様に構成される。電池モジュール9Aの正極は、正極強電ケーブル81およびリレーRLPを介してインバータ装置220の正極に接続されている。電池モジュール9Bの負極は、負極強電ケーブル82およびリレーRLNを介してインバータ装置220の負極に接続されている。また、抵抗RPREとプリチャージリレーRLPREとの直列回路が、リレーRLPと並列に接続されている。リレーRLPとインバータ装置220との間には、ホール素子等の電流センサSiが挿入されている。電流センサSiはジャンクションボックス内に内蔵され、その出力線はバッテリコントローラ20に導かれている。
The
例えば、リレーRLPやリレーRLNには定格電流が80A程度のものが使用され、プリチャージリレーRLPREには定格電流が10A程度のものを用いることができる。また、抵抗RPREには、例えば、定格容量が60W、抵抗値が50Ω程度のものを、電流センサSiには、例えば、定格電流が±200A程度のものを用いることができる。上述した負極強電ケーブル82および正極強電ケーブル81は、リレーRLPやリレーRLNおよび出力端子810,820を介して、モータ230を駆動するインバータ装置220に接続される。このような構成とすることで高い安全性が維持できる。
For example, a relay RLP or a relay RLN having a rated current of about 80 A can be used, and a precharge relay RLPRE having a rated current of about 10 A can be used. For example, a resistor RPRE having a rated capacity of 60 W and a resistance value of about 50Ω can be used, and a current sensor Si having a rated current of about ± 200 A can be used. The negative
インバータ装置220は、パワーモジュール226と、MCU222と、パワーモジュール226を駆動するためのドライバ回路224と、約700μF〜約2000μF程度の大容量の平滑キャパシタ228とを有している。パワーモジュール226は、電池モジュール9A,9Bから供給される直流電力を、モータ230を駆動するための3相交流電力に変換する。
The
平滑キャパシタ228は、電解キャパシタよりフィルムキャパシタの方が望ましい特性を得ることができる。車両に搭載される平滑キャパシタ228は車両の置かれている環境の影響を受け、摂氏マイナス数十度の低温から摂氏100度程度の広い温度範囲で使用される。温度が零度以下に低下すると電解キャパシタは急激に特性が低下し電圧ノイズを除去する能力が低下する。このため、セルコントローラ80に設けられた集積回路に大きなノイズが加わるおそれがある。フィルムキャパシタは温度低下に対する特性低下が少なく、集積回路に加わる電圧ノイズを低減できる。
The smoothing
MCU222は、上位コントローラ110からの命令に従い、モータ230の駆動開始時に、負極側のリレーRLNを開状態から閉状態とした後に、プリチャージリレーRLPREを開状態から閉状態とし、平滑キャパシタ228を充電し、その後に正極側のリレーRLPを開状態から閉状態として、電池ユニット900の電池モジュール9A,9Bからインバータ装置220への電力の供給を開始する。
The
なお、インバータ装置220は、モータ230の回転子に対するパワーモジュール226により発生する交流電力の位相を制御して、ハイブリッド車の制動時にはモータ230をジェネレータとして動作させ、すなわち回生制動制御を行い、ジェネレータ運転により発電された電力を電池モジュール9A,9Bに回生して電池モジュール9A,9Bを充電する。電池モジュール9A,9Bの充電状態が基準状態より低下した場合には、インバータ装置220はモータ230を発電機として運転する。モータ230で発電された3相交流電力は、パワーモジュール226により直流電力に変換されて電池モジュール9A,9Bに供給される。その結果、電池モジュール9A,9Bは充電される。
The
モータ230を力行運転する場合、MCU222は上位コントローラ110の命令に従い、モータ230の回転子の回転に対して進み方向の回転磁界を発生するようにドライバ回路224を制御し、パワーモジュール226のスイッチング動作を制御する。この場合は、電池モジュール9A,9Bから直流電力がパワーモジュール226に供給される。一方、回生制動制御により電池モジュール9A,9Bを充電する場合には、MCU222は、モータ230の回転子の回転に対して遅れ方向の回転磁界を発生するようにドライバ回路224を制御し、パワーモジュール226のスイッチング動作を制御する。この場合はモータ230から電力がパワーモジュール226に供給され、パワーモジュール226の直流電力が電池モジュール9A,9Bへ供給される。結果的にモータ230は発電機として作用することとなる。
When powering the
インバータ装置220のパワーモジュール226は、導通および遮断動作を高速で行い直流電力と交流電力間の電力変換を行う。このとき、大電流を高速で遮断するので、直流回路の有するインダクタンスにより大きな電圧変動が発生する。この電圧変動を抑制するため、大容量の平滑キャパシタ228が直流回路に設けられている。車載用のインバータ装置220ではパワーモジュール226の発熱が大きな問題であり、この発熱を抑えるにはパワーモジュール226の導通および遮断の動作速度を上げる必要がある。この動作速度を上げると、上述したようにインダクタンスによる電圧の跳ね上がりが増大し、より大きなノイズが発生する。このため平滑キャパシタ228の容量はより大きくなる傾向にある。
The
インバータ装置220の動作開始状態では平滑キャパシタ228の電荷は略ゼロであり、リレーRLPを閉じると大きな初期電流が平滑キャパシタ228へ流れ込む。そして、この大電流のために負極側メインリレーRLNおよび正極側メインリレーRLPが融着して破損するおそれがある。この問題を解決するため、MCU222は、負極側のリレーRLNを開状態から閉状態とした後に、正極側のリレーRLPを開状態に維持したまま、プリチャージリレーRLPREを開状態から閉状態として抵抗RPREを介して最大電流を制限しながら上述した平滑キャパシタ228を充電する。
When the
この平滑キャパシタ228が所定の電圧まで充電された後は、初期状態が解除される。すなわち、プリチャージリレーRLPREおよび抵抗RPREを介する平滑キャパシタ228への初期充電が中止され、上述したように、負極側のリレーRLNと正極側のリレーRLPを閉状態として電源システム1からパワーモジュール226へ直流電力を供給する。このような制御を行うことで、リレー回路を保護すると共に、リチウム電池セルやインバータ装置220を流れる最大電流を所定値以下に低減でき、高い安全性を維持できる。
After the smoothing
インバータ装置220の直流側回路のインダクタンスを低減することがノイズ電圧の抑制に繋がるので、平滑キャパシタ228はパワーモジュール226の直流側端子に接近して配置される。また、平滑キャパシタ228自身もインダクタンスを低減できるように構成されている。このような構成で平滑キャパシタ228の初期充電電流が供給されると、瞬間的に大きな電流が流れ込み、高熱を発生して損傷するおそれがある。しかし、上記プリチャージリレーRLPREと抵抗RPREとにより充電電流を制限することにより、上記損傷を低減できる。インバータ装置220の制御はMCU222により行われるが、上述のとおり、平滑キャパシタ228を初期充電する制御もMCU222により行われる。
Since reducing the inductance of the DC side circuit of the
電池ユニット900の電池モジュール9Bの負極と負極側のリレーRLNとの接続線、および電池モジュール9Aの正極と正極側のリレーRLPとの接続線には、ケースグランド(車両のシャーシと同電位)との間にそれぞれキャパシタCN、CPが挿入されている。これらのキャパシタCN、CPは、インバータ装置220が発生させるノイズを除去して、弱電系回路の誤作動や、セルコントローラ80を構成するICのサージ電圧による破壊を防止するものである。インバータ装置220はノイズ除去フィルタを有しているが、これらのキャパシタCN、CPは、バッテリコントローラ20やセルコントローラ80の誤作動を防止する効果をさらに高め、電池ユニット900の耐ノイズの信頼性をさらに高めるために挿入されている。
The connection line between the negative electrode of the
なお、図2において、電池ユニット900の強電系回路は太線で示している。これらの線には断面積の大きい平角の銅線が使用される。また、ブロアファン17は、電池モジュール9A,9Bを冷却するためのファンで、バッテリコントローラ20からの指令によってONするリレー16を介して動作するようになっている。
In FIG. 2, the high-power circuit of the
図3および図4は電池ユニット900の具体的な構成の一例を示す図であり、図3は電池ユニット900の外観を示す斜視図、図4は分解斜視図である。電池ユニット900は、金属製の上蓋46と下蓋45とから成る略直方体状のバッテリケース900aを有する。下蓋45には、直流電力の供給あるいは直流電力の受電をするための出力端子810,820が備えられている。
3 and 4 are diagrams showing an example of a specific configuration of the
バッテリケース900a内には、複数の電池セルで構成される組電池(バッテリセルグループ)19が複数収容され固定されている。電池ユニット900を構成する部品には電圧や温度を検出するための配線が多数存在するが、金属ケースであるバッテリケース900aで覆われているため、外部からの電気的ノイズから保護されている。また上述のとおり、電池セルはバッテリケース900aとその外側の容器で保護されており、仮に交通事故が発生したとしても電源システムの安全性が維持される。
A plurality of battery packs (battery cell groups) 19 composed of a plurality of battery cells are housed and fixed in the
本実施の形態において、電池セルは、正極活物質をリチウムマンガン複酸化物、負極活物質を非晶質炭素とし、熱伝導性の高いケーシングで被覆した円柱状のリチウム二次電池である。このリチウム二次電池の電池セルは、公称電圧が3.6V、容量が5.5Ahであるが、充電状態が変わると電池セルの端子電圧が変化する。例えば、電池セルの充電量が減少すると2.5Vくらいに低下し、電池セルの充電量が増大すると4.3V程度に増大する。 In the present embodiment, the battery cell is a cylindrical lithium secondary battery in which the positive electrode active material is lithium manganese complex oxide, the negative electrode active material is amorphous carbon, and is covered with a casing having high thermal conductivity. The battery cell of this lithium secondary battery has a nominal voltage of 3.6 V and a capacity of 5.5 Ah, but when the state of charge changes, the terminal voltage of the battery cell changes. For example, when the charge amount of the battery cell decreases, it decreases to about 2.5V, and when the charge amount of the battery cell increases, it increases to about 4.3V.
図3,4に示すように、下蓋45には複数の組電池19がケース長手方向に2列に配設され固定されている。一方の列の複数の組電池19は電池モジュール9Aを構成し、他方の列の複数の組電池19は電池モジュール9Bを構成する。下蓋45の一方の端部には、セルコントローラボックス79がネジ固定されている。セルコントローラボックス79内には、図5に示すセルコントローラ80が設けられた基板83がネジ固定されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of assembled
この基板83は、上下各4箇所に形成された丸穴を介して、セルコントローラボックス79に直立状態でネジ固定されている。このような構造としたため、電池ユニット900の全体が比較的小空間に収納可能となっている。また、各組電池19とセルコントローラ80との配線の煩雑さを解消できる。基板83の左右両側端部には、コネクタ48、49がそれぞれ距離を置いて設けられている。コネクタ48、49は、検出用ハーネスを介して電池モジュール9A,9Bの各電池セルと接続される。
The
基板83からはバッテリコントローラ20と通信するための通信ハーネス50が導出されており、通信ハーネス50はその先端部にコネクタを有している。このコネクタは、バッテリコントローラ20側のコネクタ(不図示)に接続されている。なお、基板83には、抵抗、キャパシタ、フォトカプラ、トランジスタ、ダイオード等のチップ素子が実装されているが、図5ではこれらの素子については煩雑さを避けるため省略している。基板83には、2つの電池モジュール9A,9Bに対してそれぞれコネクタ48、49が設けられ、これらとは別にバッテリコントローラ20と通信するための上記通信ハーネス50が設けられている。このようにコネクタ48、49と通信ハーネス50とを別々に設けることで、配線作業が容易となり、またメンテナンスも容易となる。
A
コネクタ48と49の一方は直列接続された高電圧側の電池セルと基板83との接続を行い、コネクタ48と49の他方は直列接続された低電圧側の電池セルと基板83との接続を行うので、各コネクタが受け持つ範囲での電圧差を小さくできる。コネクタ接続時または開放時に瞬間的に一部のみ接続されている部分接続状態が生じるが、各コネクタが受け持つ範囲での電圧差を小さくできるので、部分接続状態がもたらす悪影響を小さくできる。
One of the
下蓋45に並設固定された電池モジュール9A,9B同士は、図示を省略したサービスディスコネクトとしての開閉器6により直列に接続されている。下蓋45の正面部には、正極強電ケーブル81、負極強電ケーブル82の電力を外部に供給する、あるいは外部から受電するための出力端子810,820が設けられている。
The
(伝送路の説明)
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。
(Description of transmission line)
Details of the communication transmission path between the
図1は、電池モジュール9A,9B、電池セルコントローラCC3A〜CC4N、伝送路60およびバッテリコントローラ20を示す。上述したように、電池モジュール9Aと電池モジュール9Bとは開閉器6により直列接続されている。電池モジュール9Aの正極側は強電ケーブル81に接続され、電池モジュール9Bの負極側は強電ケーブル82に接続されている。
FIG. 1 shows
各電池モジュール9A,9Bは、それぞれ複数の電池セルグループで構成されている。各電池セルグループは、この実施の形態では6つのリチウム電池セルBC1〜BC6から構成されているが、4つリチウム電池セルで構成しても良くまた4つと6つのリチウム電池セルの混ざり合った状態であっても良い。供給すべき電力を4個あるいは6個の一定した数の電池モジュールの組あわせで構成できない場合がある。本実施の形態では、4個あるいは6個といった異なる数の電池モジュールを上記集積回路に接続することができ、供給すべき電力の状態に応じてリチウム電池セルの数を最適値とすることが可能となる。
Each of the
上記電池モジュール9Aの各電池セルグループに対応して電池セルコントローラCC3A,CC3B,…,CC3Nが設けられ、電池モジュール9Bの各電池セルグループに対応して電池セルコントローラCC4A,CC4B,…,CC4Nが設けられている。すなわち、電池モジュール9Aには電池セルコントローラCC3A,CC3B,…,CC3Nから成る電池セルコントローラグループCCG1が設けられ、電池モジュール9Bには、電池セルコントローラCC4A,CC4B,…,CC4Nから成る電池セルコントローラグループCCG1が設けられている。
Battery cell controllers CC3A, CC3B,..., CC3N are provided corresponding to the battery cell groups of the
図1において、電池セルコントローラCC3Bと電池セルコントローラCC3Nとの間および電池セルコントローラCC4Bと電池セルコントローラCC4Nとの間には、さらに電池セルコントローラが存在するが、同様の構成であり説明の煩雑さを避けるために省略した。また、図1において、図示上側に示した電池モジュール9A,電池セルコントローラグループCCG1および伝送路60と、図示下側に示した電池モジュール9B,電池セルコントローラグループCCG2および伝送路60とは同一である。以下では、電池モジュール9Aに関係する図示上側の構成を参照して詳細を説明する。
In FIG. 1, there are further battery cell controllers between the battery cell controller CC3B and the battery cell controller CC3N and between the battery cell controller CC4B and the battery cell controller CC4N. However, the configuration is the same and the explanation is complicated. Omitted to avoid. Further, in FIG. 1, the
バッテリコントローラ20と各電池セルコントローラCC3A,CC3B,…,CC3Nとの間の信号の送信および受信は、信号ハーネス50を含む伝送路60を介して行われる。各電池セルコントローラCC3A,CC3B,…,CC3Nは、伝送路602,604により直列接続されている。バッテリコントローラ20の送信端子TX1から送信されたコマンド信号は、ループ状の通信路を介して電池セルコントローラCC3A,CC3B,…,CC3Nに伝えられ、上記コマンドに対応したデータが上記電池セルコントローラCC3A,CC3B,…,CC3Nからなるループ状の通信路を経由して、バッテリコントローラ20の受信端子RX1で受信される。
Signal transmission and reception between the
すなわち、バッテリコントローラ20の送信端子TX1から送信されたコマンド信号は、伝送路60を介して電池セルコントローラCC3Aの受信端子RXで受信され、電池セルコントローラCC3Aの送信端子TXからコマンド信号に応じたデータやコマンドが送信される。電池セルコントローラCC3Bの受信端子RXで受信されたコマンド信号は、送信端子TXから送信される。このように順に受信および送信を行い、伝送信号は、電池セルコントローラCC3Nの送信端子TXから送信されてバッテリコントローラ20の受信端子RX1で受信される。このようなループ状の通信路を介してシリアル通信が行われる。各電池セルコントローラCC3A,CC3B,…,CC3Nは、受信したコマンド信号に応じて、対応する電池セルグループを構成する電池セルBC1〜BC6の端子電圧の検出および診断等を開始し、コマンド信号に基づき各電池セルコントローラが収集あるいは検知したデータを、上記のようにシリアル通信によりバッテリコントローラ20に送信する。
That is, the command signal transmitted from the transmission terminal TX1 of the
各電池セルコントローラCC3A,CC3B,…,CC3Nはさらに異常診断を行い、異常がある場合に伝送路604を介して1ビット信号を伝送する。各電池セルコントローラCC3A,CC3B,…,CC3Nは自分自身が異常と判断した場合、あるいは前の電池セルコントローラから異常を表す信号(異常信号)を受信端子FFI1で受信した場合に、送信端子FFOから異常信号を送信する。一方、既に受信端子FFI1に送られてきていた異常信号の来なくなったり、あるいは自分自身の異常判断が正常判断に変わったりした場合に、送信端子FFO1から伝送されている異常信号は正常信号に変わる。
Each of the battery cell controllers CC3A, CC3B,..., CC3N further performs abnormality diagnosis and transmits a 1-bit signal via the
バッテリコントローラ20は、通常は異常信号を集積回路に送信しないが、異常信号の伝送路が正しく動作することを診断するために、擬似異常信号であるテスト信号をバッテリコントローラ20の送信端子FFOUT1から送信する。擬似異常信号であるテスト信号は、バッテリコントローラ20の送信端子FFOUT1から伝送路604を介して電池セルコントローラCC3Aの受信端子FFIに送信される。このテスト信号を受け、電池セルコントローラCC3Aの送信端子FFOからテスト信号が次の電池セルコントローラCC3Bの受信端子FFIに送信される。このテスト信号は順に次の電池セルコントローラに送信され、電池セルコントローラCC3Nの送信端子FFOから伝送路604を介してバッテリコントローラ20の受信端子FFIN1に送信される。
The
バッテリコントローラ20は車のシャーシ電位をグランド(GND)とし、14V系の電源から作られる5ボルトなどの低電圧で動作するようになっている。一方、リチウム電池セルで構成される電源系は上記14V系の電源から電気的に絶縁された電源系であり、さらにまた各電池セルコントローラCC3A,CC3B,…,CC3Nは、この実施の形態では、対応する電池セルグループの最高位電位と最低位電位との間の電位差すなわち電圧を受けて動作する。このようにバッテリコントローラ20の電源系統とセルコントローラ80の電源系統とは電位関係が異なっており、また電圧の値も大きく異なる。そのため、バッテリコントローラ20とセルコントローラ80とを接続する伝送路60に、電気的に両コントローラを絶縁するための絶縁回路(フォトカプラPH1〜PH4)を設けることで、信頼性の向上を図る。なお、図1において、フォトカプラPH1およびフォトカプラPH2は同一で、フォトカプラPH3およびフォトカプラPH4も同一である。
The
電池セルコントローラグループCCG1からバッテリコントローラ20への送信用のフォトカプラPH3,PH4の電源には電池モジュール9Aの全体の電池セルが用いられ、フォトカプラPH3,PH4には電池モジュール9A全体の電圧VCCが加えられる。フォトカプラはある程度の電流を流さないと高速で通信ができない。その場合、電池モジュール9Aの総電圧でフォトカプラPH3,PH4を駆動し、電池モジュール9A全体の電池セルからフォトカプラPH3,PH4に電力を供給するようにしたので、送信による電力消費が電池モジュール9Aの一部の電池セルに偏るのを防止することができ、電池モジュール9Aにおける各電池セルの充電量のばらつき発生を抑制することができる。
The entire battery cell of the
なお、ここでは、電池モジュール9Aの全ての電池セルグループを合わせた電圧がフォトカプラPH3,PH4に印加されるようにしたが、全てではなく複数の電池セルグループから電力を供給するようにしても、該当する電池セルグループの電池セル間の充電量のばらつきを抑えることができる。例えば、電池セルコントローラグループCC3NのGND端子と電池セルコントローラグループCC3BのVCC端子との間の電圧を、フォトカプラPH3、PH4に印加しても良い。
In this case, the voltage obtained by combining all the battery cell groups of the
また、フォトカプラPH3の駆動は、定電流回路613を介して行われる。データ伝送を行うフォトカプラPH3は、上述したようにある程度大きな電流を流す必要があるとともに、そのような条件下で寿命を持たせるためには電流を一定にする必要がある。電流が小さいとフォトカプラPH3のLEDの発光量が減って出力が低下し信号伝送の信頼性が低下し、逆に電流量が多すぎるとフォトカプラPH3の寿命が短くなってしまう。一方、電池モジュール9Aの電圧が変化すると、フォトカプラPH3を流れる電流も変化し、上述したような不具合が生じる。
The photocoupler PH3 is driven via a constant
そこで、定電流回路613を設けることで、電圧に関係なく一定の電流がフォトカプラPH3に供給されるようにした。このように定電流回路613を設けたことにより、信号伝送の信頼性低下やフォトカプラの寿命の低下を防止することができる。さらに、フォトカプラに流れる電流は接続されている抵抗で決まるので、電池モジュール9Aと電池モジュール9Bとの間で電圧差があった場合に流れる電流が異なり、電力消費に差異が生じることになる。しかし、定電流回路613を設けて、フォトカプラPH3に供給される電流値を同一とすることにより、電池モジュール9Aと電池モジュール9Bとの間で信号伝送に関する電力消費を均一化することができる。
Therefore, by providing the constant
一方、バッテリコントローラ20から信号を受信するフォトカプラPH1,PH2の受光素子出力回路を駆動するための電力は、電池セルコントローラCC3Aに関する電池セルグループから供給される。このデータ伝送受信用のフォトカプラPH1と電池セルコントローラCC3Aとの間の伝送路にはスイッチSW01が設けられており、フォトカプラPH1の動作電圧はスイッチSW01を介して供給される。スイッチSW01のベース側にはOR回路OR01が設けられており、スイッチSW01は、バッテリコントローラ20のフラグ送信端子FFOUT1から信号が送信された場合、あるいは電池セルコントローラCC3Aが内部電圧VDDを発生したときに動作する。
On the other hand, electric power for driving the light receiving element output circuits of the photocouplers PH1 and PH2 that receive signals from the
データ伝送受信用のフォトカプラPH1は待機時の暗電流が大きく、それによる無駄な電力消費が問題となる。そこで、上述のOR回路OR01により、セルコントローラ80がスリープ状態にあって伝送路を使用しない状態の場合には、スイッチSW01をオフしてフォトカプラPH1への電力供給を停止する。その結果、無駄な電力消費を防止することができる。
The photocoupler PH1 for data transmission / reception has a large dark current during standby, resulting in a problem of wasteful power consumption. Therefore, when the
電池セルコントローラグループCCG1,CCG2の動作を開始する場合、バッテリコントローラ20のフラグ送信端子FFOUT1,FFOUT12から開始信号を出力する。開始信号によりフォトカプラPH2が駆動され、OR回路OR01によりスイッチSW01がオンし、フォトカプラPH1の受光素子回路がイネーブル状態となる。その後、バッテリコントローラ20は送信端子TX1からデータや命令を含んだ送信信号を出力する。フォトカプラPH1を介してその送信信号が電池セルコントローラCC3Aの受信端子RXに入力され、電池セルコントローラCC3Aが動作する。電池セルコントローラCC3Aが動作を開始すると、電池セルコントローラCC3Aの端子VDDから後述する電圧VDDが出力され、スイッチSW01にベース電流が流れて、フォトカプラPH1の電源供給が維持される。
When the operation of the battery cell controller groups CCG1 and CCG2 is started, a start signal is output from the flag transmission terminals FFOUT1 and FFOUT12 of the
電池モジュール9Aと電池モジュール9Bは、上述したように開閉器6により着脱可能に接続されている。前述した電池ユニット900の外装ケースは、開閉器6によるロックを外さなければ開かない構造となっている。開閉器6のロックを外すと、直列接続された電池モジュール9Aと電池モジュール9Bとの間の電気的な開閉回路が開き、開閉器6に設けられた開閉検知用スイッチが開く。
The
バッテリコントローラ20の端子PORTOUTからパルス信号が出力されたとき、開閉器6に設けられた開閉検知用スイッチが閉じていればパルス信号が端子PORTINから入力される。開閉器6が開放していて開閉検知用スイッチが開いていれば、パルス信号の伝送は遮断される。端子PORTINと開閉検知用スイッチとを繋ぐ線は抵抗620を介してアースに接続されているので、パルス信号の伝送が遮断される状態においては、端子PORTINの入力電位はアース電位に保持される。
When a pulse signal is output from the terminal PORTOUT of the
バッテリコントローラ20は、端子PORTINの入力電位により開閉器6の開閉検知用スイッチの開閉状態を検知することができる。バッテリコントローラ20は、開閉器6の開放を検知すると、関連する制御装置、例えばインバータ装置220に開閉器6の開放状態を伝達して、システム全体の安全が維持されるように制御する。例えば、開閉器6が開放されているときには、インバータ装置220による電池モジュール9A,9Bの充電が禁止される。なお、上述した説明では、電池モジュール9Aに関係する構成について説明したが、同様の構成を有する電池モジュール9Bの伝送路60に関しても同様の効果を奏する。
The
図1に示した電池システムの効果をまとめると次のようになる。
(a)バッテリコントローラ20とセルコントローラ80とを接続する伝送路60に、電気的絶縁のための絶縁回路(フォトカプラPH1〜PH4)を設けたので、信頼性の向上を図ることができる。
(b)電池モジュール9A全体の電池セルからフォトカプラPH1,PH2に電力を供給するようにしたので、フォトカプラの電力消費が電池モジュール9Aの一部の電池セルに偏るのを防止することができる。そのため、電池モジュール9A内における各電池セルの充電量のばらつき発生を抑制することができる。
(c)定電流回路613を設けたことにより、電池モジュール9A全体の総電圧に関係なく一定の電流がフォトカプラPH3に供給され、信号伝送の信頼性低下やフォトカプラの寿命の低下を防止することができるとともに、電池モジュール9Aと電池モジュール9Bとの間で信号伝送に伴う電力消費を均一化することができる。
(d)セルコントローラ80がスリープ状態にあって伝送路を使用しない状態の場合には、スイッチSW01をオフしてフォトカプラPH1への電力供給を停止するようにしたので、無駄な電力消費を防止することができる。
(e)開閉器6の開閉検知用スイッチの開閉状態を検知することができ、システム全体の安全の向上が図れる。
The effects of the battery system shown in FIG. 1 are summarized as follows.
(A) Since an insulation circuit (photocouplers PH1 to PH4) for electrical insulation is provided in the
(B) Since power is supplied to the photocouplers PH1 and PH2 from the battery cells of the
(C) By providing the constant
(D) When the
(E) The open / close state of the open / close detection switch of the
図6は、伝送路60の他の例を示したものである。上述した図1に示したシステムでは、電池モジュール9Aの電池セルコントローラCC3Nの送信端子TX,FFOから出力された信号をフォトカプラPH3,PH4を介してバッテリコントローラ20の受信端子RX1,FFIN1に入力し、また、電池モジュール9Bの電池セルコントローラCC4Nの送信端子TX,FFOから出力された信号をフォトカプラPH3,PH4を介してバッテリコントローラ20の受信端子RX2,FFIN2に入力するようにした。すなわち、電池セルコントローラグループCCG1と電池セルコントローラグループCCG2とにおいて、それぞれ別個の通信ループを形成するような構成とした。
FIG. 6 shows another example of the
一方、図6に示す例では、電池モジュール9Aの電池セルコントローラCC3Nの送信端子TX,FFOから出力された信号を、それぞれ電池モジュール9Bの電池セルコントローラCC4Aの対応する受信端子RX,FFIに入力するようにした。この場合、電池モジュール9Aの電池セルコントローラCC3Nの送信端子TX,FFOに接続された伝送路602,604を、電池モジュール9Bの受信用のフォトカプラPH1,PH2に接続するようにした。すなわち、絶縁回路であるフォトカプラPH1,PH2を介して、電池モジュール9Aの電池セルコントローラCC3Nの送信端子TX,FFOと電池モジュール9Bの電池セルコントローラCC4Aの受信端子RX,FFIと接続するようにした。
On the other hand, in the example shown in FIG. 6, signals output from the transmission terminals TX and FFO of the battery cell controller CC3N of the
図1に示した構成の場合には、電池モジュール9A側の通信ループと電池モジュール9B側の通信ループとが別個に設けられている。一方、図6に示す構成の場合には、電池セルコントローラグループCCG1と電池セルコントローラグループCCG2とを直列に接続して一つの通信ループとしているため、伝送動作は遅くなるが、上位制御装置であるバッテリコントローラ20の入出力端子の使用数が少なくて良いという利点がある。図6に示す構成の場合、開閉器6で着脱可能に接続された電池モジュール9A,9Bに関する電池セルコントローラグループCCG1と電池セルコントローラグループCCG2は、絶縁回路(フォトカプラPH1,PH2)を介して信号の送受信を行っているので、図1の場合と同様に信頼性の向上が図れる。すなわち図6に示す実施の形態では、開閉器6を開放すると電池モジュール9Aを構成するリチウム電池セルBC6と電池モジュール9Bを構成するリチウム電池セルBC1との接続が開放され、電池モジュール9Aと電池モジュール9Bとを流れる電流の回路が遮断され、安全性が向上する。
In the case of the configuration shown in FIG. 1, a communication loop on the
しかし一方、開閉器6が閉じている状態では、集積回路CC3NのGND端子と集積回路CC4AのVCC端子とが電気的に接続された状態であり、集積回路CC3Nと集積回路CC4Aとは電位が所定の値に保持され安定している。開閉器6が開放すると集積回路CC3NのGND端子と集積回路CC4AのVCC端子とが電気的に開放された状態であり、お互いの集積回路間の電位が定まらない。この状態で集積回路CC3Nの伝送用端子「RX」、「RT」、「FFI」、「FFO」と集積回路CC4Aの「RX」、「RT」、「FFI」、「FFO」との間で電気的な接続関係があると、集積回路CC3Nと集積回路CC4Aとの間の電位差が上記接続部分に加わることとなる。集積回路CC3Nと集積回路CC4Aは耐電圧が高くないので、もしどこかに漏洩回路などが発生するなどの要因で、開閉器6の開放時にこれら集積回路間に電位差が生じ、集積回路が電機的に破損する恐れがある。図6では、開閉器6の両端に関係する集積回路CC3Nと集積回路CC4Aの伝送路を絶縁回路を介して接続しているので、信頼性が向上している。
However, when the
なお、図1および図6に示した例では、伝送方向として高電位から低電位への方向に伝送する方式となっているが、低電位から高電位への方向に伝送する方式や、これらの両方の方式を使用したデータを折り返す方式も可能である。低電位から高電位の方に伝送する回路は後述する。 In the example shown in FIG. 1 and FIG. 6, the transmission direction is a method of transmitting from a high potential to a low potential, but a method of transmitting from a low potential to a high potential, A method that wraps data using both methods is also possible. A circuit for transmitting from a low potential to a high potential will be described later.
図7に示す電池システムは図6に示した電池システムの変形例であり、図6に示した電池モジュール9A,9Bに対して、直列接続された電池モジュール9C,9Dを並列接続したものである。電池モジュール9C,9Dは開閉器6によって着脱可能に接続されており、電池モジュール9C,9Dには、図1に示した電池セルコントローラグループCCG1,CCG2と同様の構成の電池セルコントローラグループCCG3,CCG4が設けられている。
The battery system shown in FIG. 7 is a modification of the battery system shown in FIG. 6, and is formed by connecting
電池セルコントローラグループCCG3の受信端子RX,FFIは、絶縁回路630を介してそれぞれバッテリコントローラ20に設けられた送信端子TX3,FFOUT3に接続され、電池セルコントローラグループCCG4の送信端子TX,FFOは、絶縁回路630を介してそれぞれバッテリコントローラ20に設けられた受信端子RX4,FFIN4に接続されている。また、電池セルコントローラグループCCG3の送信端子TX,FFOは、絶縁回路630を介してそれぞれ電池セルコントローラグループCCG4の受信端子RX,FFIに接続されている。図7の絶縁回路630は、図6に示すフォトカプラPH1、PH2に対応している。なお、図6のフォトカプラPH1とフォトカプラPH3は同一であり、またフォトカプラPH2とフォトカプラPH4は同一である。このように伝送路を構成することで信頼性が向上する。
The reception terminals RX and FFI of the battery cell controller group CCG3 are connected to the transmission terminals TX3 and FFOUT3 provided in the
図8に示す電池システムは図1に示した電池システムの変形例であり、図1に示した電池モジュール9A,9Bに対して、電池モジュール9A,9Bと同一構造の電池モジュール9C,9Dを並列接続したものである。電池モジュール9A,9Bの電池セルコントローラグループCCG1,CCG2はそれぞれ別個の通信ループでバッテリコントローラ20に接続され、また、電池モジュール9C,9Dの電池セルコントローラグループCCG3,CCG4の各伝送路602,604もそれぞれ別個の通信ループを形成している。各伝送路602,604は、絶縁回路630を介してバッテリコントローラ20に接続されている。このように開閉器6の両側の集積回路と上位制御回路との伝送をフォトカプラを630介して行う構成としているので、開閉器6の開放時の信頼性が向上し、また並列伝送路のため高速伝送が実現できる。
The battery system shown in FIG. 8 is a modification of the battery system shown in FIG. 1, and
図1や図8に示す伝送路において、高速伝送が必要な端子〔TX〕や端子〔RX〕を使用した伝送は図1や図8の如く開閉器6の両端の集積回路と上位制御回路〔20〕との間を絶縁回路で接続する構成とし、比較的低速の伝送である端子〔FFI〕や端子〔FFO〕を使用した伝送は図6や図7の如く開閉器6の両端の集積回路の伝送用端子を絶縁回路を介して接続する構成とすることができる。この場合は信頼性の向上と高速伝送を確保しつつ、上位制御回路〔20〕の使用端子を少なくすることができる。
In the transmission paths shown in FIGS. 1 and 8, transmission using terminals [TX] and terminals [RX] that require high-speed transmission is performed as shown in FIG. 1 and FIG. 20] is connected to each other by an insulating circuit, and transmission using terminals [FFI] and terminals [FFO], which are relatively low-speed transmissions, are integrated circuits at both ends of the
(短絡電流対策、ノイズ対策)
図9は、電池セルコントローラCC3Nと、この電池セルコントローラCC3Nに対応する電池セルグループの各電池セルとの接続を示す図である。図1や図6では、説明を簡略化するために、インバータ装置220などが発生するノイズを低減するフィルタ回路やLi電池セルの蓄積電力量の均一化を図るための放電抵抗を図示しなかったが、図9ではそれらを詳細に示している。なお、電池セルコントローラCC3N以外の電池セルコントローラについても同様の接続となっており、ここでは代表して電池セルコントローラCC3Nについて説明する。
(Measures against short-circuit current and noise)
FIG. 9 is a diagram showing a connection between the battery cell controller CC3N and each battery cell of the battery cell group corresponding to the battery cell controller CC3N. In FIG. 1 and FIG. 6, in order to simplify the explanation, a filter circuit that reduces noise generated by the
電池セルコントローラCC3Nは、対応する電池セルグループを構成する各電池セルBC1〜BC6の端子電圧を検出するために電圧検出用の端子CV1〜CV6,GNDを備えている。端子CV1〜CV6および端子GNDは、各電池セルBC1〜BC6の正極および負極にそれぞれ接続されている。また、端子CV1〜CV6の入力ラインには抵抗R30がそれぞれ設けられている。電池セルコントローラCC3Nは、電池セルコントローラCC3Nに対応する電池セルグループの最高位電位と最低位電位との間の電位差すなわち電池セルグループの総電圧を受けて動作する。 The battery cell controller CC3N includes voltage detection terminals CV1 to CV6 and GND in order to detect terminal voltages of the battery cells BC1 to BC6 constituting the corresponding battery cell group. The terminals CV1 to CV6 and the terminal GND are connected to the positive and negative electrodes of the battery cells BC1 to BC6, respectively. Also, resistors R30 are provided on the input lines of the terminals CV1 to CV6, respectively. The battery cell controller CC3N operates by receiving a potential difference between the highest potential and the lowest potential of the battery cell group corresponding to the battery cell controller CC3N, that is, the total voltage of the battery cell group.
電池セルコントローラCC3Nは、電池セルBC1〜BC6の電圧検知に関する回路(後述する差動増幅器262,アナログデジタル変換器122,データ保持回路125)、過充電診断や過放電診を行う回路を備えている。電圧を検知する回路には電池セルBC1〜BC6の各端子電圧が入力されるが、抵抗R30を介して各端子に電圧を入力するようにしているので、例えば、電池セルBC1〜BC6の端子電圧を電池セルコントローラCC3Nに導く検出線に異常短絡が生じても、これらの回路に対して短絡電流が制限される。
The battery cell controller CC3N includes a circuit related to voltage detection of the battery cells BC1 to BC6 (a
図1のインバータ装置220が直流−交流の電力変換を行う際には大きなノイズを発生する。また、前述したように、自動車は低温から高温まで広範な環境状態で使用される。インバータ装置220が有する平滑コンデンサ228などは低温時にコンデンサとしての能力が低下するので、電解コンデンサが使用されている場合にはフィルムコンデンサに比べ能力が極度に低下する。このように、コンデンサの能力低下状態のみならず通常においても大きなノイズが電池セルBC1〜BC6に常に加わり、対策が望ましい。本実施の形態では、図9に示すように、コンデンサC10とC20および抵抗R30を設けているため、これらのノイズに対してノイズ除去作用を有している。
When the
図1で説明したように、伝送路60の最終段のフォトカプラPH3,PH4を駆動する回路は、各電池セルコントローラグループCCG1,CCG2の最低電位端子と最高電位端子から供給される電力で駆動される回路構成となっている。この構成に対して、例えば、最終段の電池セルコントローラCC3Nの電圧VCCで動作する回路とした場合、電池セルコントローラCC3Nの一段高電位側の電池セルコントローラCC3Mの電圧検出線に断線などの異常が発生したときに、フォトカプラ駆動回路に予期しない高い電圧が加わる可能性がある。しかしながら、電池セルコントローラグループCCG1,CCG2の最低電位端子と最高電位端子から供給される電力で駆動される回路構成とすることで、そのような不具合の発生を防止することができる。
As described with reference to FIG. 1, the circuit for driving the photocouplers PH3 and PH4 at the final stage of the
(電池セルコントローラの説明)
図10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。
(Explanation of battery cell controller)
FIG. 10 is a diagram illustrating an internal configuration of the battery cell controller CC3N that is an integrated circuit. The other battery cell controllers have the same configuration, and here, the battery cell controller CC3N will be described as an example. The terminal voltages of the lithium battery cells BC1 to BC6 are input to the
IC制御回路123は、演算機能を有すると共に、データ保持回路125と、各種電圧の検知や状態診断を周期的に行うタイミング制御回路126と、診断回路130からの診断フラグがセットされる診断フラグ保持回路128とを有している。診断回路130は、IC制御回路123からの計測値に基づいて、各種診断、例えば過充電診断や過放電診断を行う。データ保持回路125は、例えばレジスタ回路で構成されており、検出した各電池セルBC1〜BC6の各端子間電圧を各電池セルBC1〜BC6に対応づけて記憶し、また、その他の検出値を、予め定められたアドレスに読出し可能に保持する。
The
電池セルコントローラCC3N代表例として説明する各電池セルコントローラには、対応するリチウム電池セルグループを構成する各リチウム電池セルBC1〜BC6の充電量(充電状態とも言う)を調整するためのバランシング用半導体スイッチ(NMOS,PMOS)が設けられている。例えば、端子CV1と端子BR1との間に設けられたPMOSスイッチにより、電池セルBC1の充電量調整を行う。同様に、端子BR2と端子CV3との間には電池セルBC2の充電量調整を行うためのNMOSスイッチが、端子CV3と端子BR3との間には電池セルBC3の充電量調整を行うためのPMOSスイッチが、端子BR4と端子CV5との間には電池セルBC4の充電量調整を行うためのNMOSスイッチが、端子CV5と端子BR5との間には電池セルBC5の充電量調整を行うためのPMOSスイッチが、端子BR6と端子GNDとの間には電池セルBC6の充電量調整を行うためのNMOSスイッチが、それぞれ設けられている。 Each battery cell controller described as a representative example of the battery cell controller CC3N includes a balancing semiconductor switch for adjusting the amount of charge (also referred to as a charged state) of each of the lithium battery cells BC1 to BC6 constituting the corresponding lithium battery cell group. (NMOS, PMOS) are provided. For example, the charge amount of the battery cell BC1 is adjusted by a PMOS switch provided between the terminal CV1 and the terminal BR1. Similarly, an NMOS switch for adjusting the charge amount of the battery cell BC2 is provided between the terminal BR2 and the terminal CV3, and a PMOS for adjusting the charge amount of the battery cell BC3 is provided between the terminal CV3 and the terminal BR3. A PMOS switch for adjusting the charge amount of the battery cell BC4 between the terminals BR4 and CV5, and a PMOS for adjusting the charge amount of the battery cell BC5 between the terminals CV5 and BR5. An NMOS switch for adjusting the amount of charge of the battery cell BC6 is provided between the terminal BR6 and the terminal GND, respectively.
これらのバランシング用半導体スイッチの開閉は放電制御回路132によって制御される。放電制御回路132には、IC制御回路123から放電させるべき電池セルに対応したバランシング用半導体スイッチを導通させるための指令信号が送られる。IC制御回路123は、図1のバッテリコントローラ20から各電池セルBC1〜BC6に対応した放電時間の指令を通信により受け、上記放電の動作を実行する。
Opening and closing of these balancing semiconductor switches is controlled by a
電池モジュール9A,9Bへの充電では、電気負荷からの電流の供給は直列接続された多数の電池セルの全体に対して行われる。直列接続された多数の電池セルが異なる充電状態にあると、電気負荷への電流の供給は多数の電池セルの内の最も放電状態にある電池セルの状態により制限される。一方、電気負荷から電流が供給される場合、多数の電池セルの内の最も充電されている電池セルによって電流の供給が制限される。
In charging the
このため直列接続された多数の電池セルの内、例えば平均状態を越えた充電状態にある複数の電池セルに対して、これらの電池セルに接続されているバランシング用半導体スイッチを導通状態とし、直列接続されている抵抗R30,R20を介して放電電流を流す。これにより直列接続された複数の電池セルの充電状態が互いに近づく方向に制御されることとなる。また他の方法として、最も放電状態にある電池セルを基準セルとし、基準セルとの充電状態の差に基づき放電時間を決める方法がある。他にも充電状態を調整する種々の方法がある。充電状態は電池セルの端子電圧を基に演算で求めることができる。電池セルの充電状態とその電池セルの端子電圧は相関関係があるので、各電池セルの端子電圧を近づけるようにバランシング用半導体スイッチを制御することで、各電池セルの充電状態を近づけることができる。 For this reason, among a plurality of battery cells connected in series, for example, for a plurality of battery cells in a charged state exceeding the average state, the balancing semiconductor switch connected to these battery cells is made conductive, A discharge current is passed through the connected resistors R30 and R20. Thereby, the charged state of the plurality of battery cells connected in series is controlled in a direction approaching each other. As another method, there is a method in which the battery cell in the most discharged state is used as a reference cell, and the discharge time is determined based on the difference in charge state from the reference cell. There are various other methods for adjusting the state of charge. The state of charge can be obtained by calculation based on the terminal voltage of the battery cell. Since the charge state of the battery cell and the terminal voltage of the battery cell are correlated, the charge state of each battery cell can be made closer by controlling the balancing semiconductor switch so that the terminal voltage of each battery cell is made closer. .
(電源電圧VCCと電源電圧VDD)
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10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。
(Power supply voltage VCC and power supply voltage VDD)
At least two types of power supply voltages VCC and VDD (3 V) are used in the internal circuit of the battery cell controller CC3N. In the example shown in FIG. 10, the voltage VCC is the total voltage of the battery cell group including the battery cells BC1 to BC6 connected in series, and the voltage VDD is a constant voltage for starting the main constant
このように、高低2種類の電源電圧VCC,VDDを使用することで次のような作用効果を奏することができる。
(a)アナログデジタル変換器122A、IC制御回路123、診断回路130、伝送出力回路140,143を低電圧VDDの電源で駆動することにより、これらの回路に要求される耐圧を低くでき、信頼性の向上、コスト低減等を図ることができる。またアナログデジタル変換器122Aに対して高精度の電圧を供給でき、測定精度の向上に繋がる。
(b)電源電圧を下げることで、電池セルコントローラの消費電力を抑えることができ、電池モジュール9A,9Bの電力消費を低減できる。
(c)信号伝送のための伝送入力回路138,142を高電圧電源(VCC)で駆動し、伝送出力回路140,143を低電圧VDDで駆動することで、電池セルコントローラCC3A〜CC3Nの直列接続(ディジーチェーン接続)において次のような大きなメリットがある。すなわち、伝送出力回路140,143を低電圧VDDで駆動することで、伝送先の電池セルコントローラに入力される信号の波高値が低くなり、伝送先の電池セルコントローラの耐圧を低くすることができる。また、伝送先の電池セルコントローラの耐圧を下げない場合であっても、耐圧に関する余裕度が大きくなり信頼性が高くなる。
(d)伝送入力回路138,142を高電圧電源(VCC)で駆動し、伝送出力回路140,143を低電圧VDDで駆動することで、すなわち伝送入力回路と伝送出力回路の駆動電圧を変えることで、動作の安定性が高くなる。
As described above, the following effects can be obtained by using the two power supply voltages VCC and VDD.
(A) By driving the analog-
(B) By reducing the power supply voltage, the power consumption of the battery cell controller can be suppressed, and the power consumption of the
(C) The battery cell controllers CC3A to CC3N are connected in series by driving the
(D) Driving the
(信号波形の説明)
図11,12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11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を示す。なお、伝送出力回路140については、図10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12は、信号波形を示す図である。
(Explanation of signal waveform)
11 and 12 are diagrams for explaining the relationship between the drive voltage of the
図11に示すように、伝送出力回路140は、スイッチ244,245の開閉を制御回路246で制御することにより、図12の図示左上に示すような波形の信号を送信端子TXから出力する。図1に示したように、伝送方向上位の電池セルコントローラの端子GND(グランド)は伝送方向下位の電池セルコントローラの端子VCCに接続されている。そのため、伝送出力回路140は、電池セルコントローラCCMのグランド、すなわち電池セルコントローラCCNのVCCを基準に電圧VDDの振幅の信号を出力する。スイッチ245を開きスイッチ244を閉じるとハイレベル(電位VCC+VDD)の信号が出力され、逆にスイッチ245を閉じスイッチ244を開くとローレベル(電位VCC)の信号が出力される(図12の左側12Lの波形参照)。
As shown in FIG. 11, the
電池セルコントローラCCMの送信端子TXから出力された信号は、伝送方向下位の電池セルコントローラCCNの受信端子RXに入力された後に、伝送入力回路138の差動増幅器231に入力される。差動増幅器231は、入力された電池セルコントローラCCMの信号と電池セルコントローラCCNの電圧VCCとの差分に応じた信号を出力する。図12の中央12Cに示す信号は差動増幅器231の出力信号(図11の点Pにおける信号)を示したものであり、信号のローレベルは電池セルコントローラCCNのグランドレベルとなり、信号のハイレベルはグランドレベル+VDDの電位となる。差動増幅器231から出力された信号は、コンパレータ232において閾値VDD/2と比較され[1]、[0]信号とされる。
The signal output from the transmission terminal TX of the battery cell controller CCM is input to the reception terminal RX of the lower battery cell controller CCN in the transmission direction, and then input to the
各電池セルコントローラは隣接する他の電池セルコントローラからの信号を受信する回路231とフォトカプラからの信号を受信する回路234とをそれぞれ有しており、これらの回路のどちらを使用するかは、図10に記載の端子CT1に印加される制御信号に基づいて切換器233により選択される。電池セルコントローラCCNが電池セルコントローラグループCCG1の伝送方向最上位のセルコンローラの場合、すなわち、電池セルコントローラCCNの受信端子RXにフォトカプラPH1からの信号が入力される場合には、切換器233は下側接点が閉じ、コンパレータ234の出力信号が伝送入力回路138から出力される。一方、電池セルコントローラCCNの受信端子RXに隣接電池セルコントローラからの信号が入力される場合には、切換器233は上側接点が閉じ、コンパレータ232の出力信号が伝送入力回路138から出力される。図11に示す電池セルコントローラCCNの場合、伝送入力回路138には隣接電池セルコントローラCCMからの信号が入力されるので、切換器233は上側接点が閉じる。
Each battery cell controller has a
電池セルコントローラCCNが最上位の電池セルコントローラの場合には、図12の右側12Rに示すような信号がフォトカプラPH1から受信端子RXに入力される。この場合の入力信号のハイレベルは電池セルコントローラのグランドレベルを基準に電位VCCとなっている。コンパレータ234は、受信端子RXに入力されたこのフォトカプラPH1からの信号と閾値VCC/2とを比較し、[1]、[0]信号を出力する。
When the battery cell controller CCN is the uppermost battery cell controller, a signal as shown on the
なお、図10に示す伝送入力回路142および伝送出力回路143は、上述した伝送入力回路138および伝送出力回路140と同様の回路構成となっており、端子FFIおよび端子FFOUT間の信号伝送も上述したものと同様であるので、ここでは説明を省略する。
The
(制御端子CT1〜CT3)
図10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および起動入力回路147の切換器233,252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、切換器252の切り換えについては後述する。
(Control terminals CT1 to CT3)
The battery cell controller CC3N shown in FIG. 10 includes control terminals CT2 and CT3 for switching operations in addition to the control terminal CT1 described above. As described above, the control terminal CT1 is a terminal for selecting whether to receive a transmission signal from the photocouplers PH1 and PH2 or from an adjacent battery cell controller. Since the output waveform peak value differs between the output from the photocoupler and the output from the terminal TX and terminal FFO of the adjacent battery cell controller, the determination threshold value is different. Therefore, the
制御端子CT2は、送信端子TX,FFOUTから信号を出力する場合に、隣接の電池セルコントローラへ信号を送るのかフォトカプラに送信するのかを選択するための制御端子である。詳細は後述するが、隣接の電池セルコントローラへ送信する場合と、フォトカプラに送信する場合とでは信号[1]/[0]に対応する信号波形[H/L]の関係(極性)が異なる。 The control terminal CT2 is a control terminal for selecting whether to transmit a signal to an adjacent battery cell controller or to transmit to a photocoupler when a signal is output from the transmission terminals TX and FFOUT. Although details will be described later, the relationship (polarity) of the signal waveform [H / L] corresponding to the signal [1] / [0] differs between when transmitting to the adjacent battery cell controller and when transmitting to the photocoupler. .
制御端子CT3は、電池セルコントローラCC3Nに対応付けられた電池セルグループのセル数を選択するための制御端子である。例えば、6セルか4セルかを選択する。そして、選択されたセル数に応じて、端子電圧測定等における制御を最適なものに切り換えるようにする。その結果、4セルの電池セルグループと6セルの電池セルグループを組み合わせることにより、種々のセル数の電池モジュール9A,9Bを構成することが容易に可能となる。
The control terminal CT3 is a control terminal for selecting the number of cells in the battery cell group associated with the battery cell controller CC3N. For example, 6 cells or 4 cells are selected. Then, the control in the terminal voltage measurement or the like is switched to an optimum one according to the selected number of cells. As a result, by combining the battery cell group of 4 cells and the battery cell group of 6 cells, it becomes possible to easily configure the
図13,14は制御端子CT2の機能を説明する図である。上述したように、制御端子CT2は、信号の送信先が隣接の電池セルコントローラかフォトカプラPH3,PH4かを選択するための制御端子であり、送信先を示す制御信号が入力される。伝送出力回路140,143の切換器241は、制御端子CT2からの制御信号に基づいて送信信号の反転または非反転を切り換える。後述するように、送信先が図1のフォトカプラPH2,PH4の場合には、送信信号を反転し、フォトカプラPH2,PH4の消費電力の低減を図る。なお、端子RX1−端子TX1間の伝送系も端子FFOUT1−端子FFIN1間の伝送路系も基本動作および効果は同じであり、以下では、代表してRX1−TX1伝送系を例に説明する。
13 and 14 are diagrams for explaining the function of the control terminal CT2. As described above, the control terminal CT2 is a control terminal for selecting whether the signal transmission destination is an adjacent battery cell controller or the photocouplers PH3 and PH4, and a control signal indicating the transmission destination is input thereto. The
図13の伝送路602の信号Aは上位制御装置であるバッテリコントローラ20の出力であり、図14に示すように[1]に対応した信号が「ハイレベル」となっている。信号が存在しないときおよび[0]では「ローレベル」である。従って、信号が存在しないときは、バッテリコントローラ20の送信端子TX1からの出力はフォトカプラPH1を駆動しないので、フォトカプラPH1の消費電力が低減される。また、フォトカプラPH1が駆動されないことで光を受ける側の回路も駆動されず、光を受信する回路は遮断状態となり電流を流さない状態となり、消費電力の低減に寄与する。
A signal A of the
このような遮断状態では、電池セルコントローラCC3Aの受信端子RXはハイレベルとなる。そのため、受信端子RXに接続された伝送路602の信号Bは、図14に示すように[0]が「ハイレベル」、[1]が「ローレベル」となる。この関係で電池セルコントローラCC3Aの処理が成され、この関係を維持して信号が次の電池セルコントローラCC3Bに伝送される。以下、このような関係で、直列接続されている電池セルコントローラに信号が次々と伝送される。
In such a cut-off state, the reception terminal RX of the battery cell controller CC3A is at a high level. Therefore, in the signal B of the
フォトカプラPH3を駆動する電池セルコントローラCC3Nの出力(送信端子TXの出力)が上記の関係、すなわち[0]が「ハイレベル」で[1]が「ローレベル」の関係で信号を出力するとした場合、信号の[0]状態だけでなく伝送信号を出力していない期間も出力レベル(出力電圧)が「ハイレベル」となる。この場合、信号の[0]状態だけでなく伝送信号を出力していない期間も出力がハイレベルとなる。その結果、伝送信号を出力していない期間も出力側のフォトカプラPH3,PH4が駆動されることとなり、無駄な電力を消費することとなる。 The output of the battery cell controller CC3N that drives the photocoupler PH3 (output of the transmission terminal TX) is the above relationship, that is, [0] is “high level” and [1] is “low level”. In this case, the output level (output voltage) becomes “high level” not only in the [0] state of the signal but also in the period when the transmission signal is not output. In this case, the output is at a high level not only in the [0] state of the signal but also in the period when the transmission signal is not output. As a result, the photocouplers PH3 and PH4 on the output side are driven even during a period in which no transmission signal is output, and wasteful power is consumed.
本実施の形態では、図10に示すように伝送出力回路140,143に切換器241とインバータ242を設けた。切換器241の切り換えは制御端子CT2からの制御信号に基づいて行われ、フォトカプラPH3,PH4に送信する場合にはインバータ242で信号を反転して出力し、隣接する電池セルコントローラに伝送信号を送信する場合には伝送信号を反転しないで出力するようにした。このように、送信信号を反転した後に送信端子TX,FFOから出力することにより、図13の電池セルコントローラCC3Nの送信端子TXに接続された伝送路602の信号Cは、図14に示すようなものとなる。信号Cでは、信号[0]および伝送信号を出力していない期間の信号は「ローレベル」(低電圧)状態に反転され、フォトカプラPH3,PH4を駆動しない状態となる。その結果、この状態でのフォトカプラの消費電力を略ゼロに低減できる。また、光を受信する方の半導体も遮断状態となるので、この点でも消費電力の低減となる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, the
フォトカプラPH3,PH4の出力側は抵抗によりプルアップされているため、フォトカプラPH3,PH4が駆動されると出力側の電位はローレベル(グランドレベル)となり、フォトカプラPH3,PH4の駆動を停止するとハイレベル(VCC)になる。そのため、フォトカプラPH3とバッテリコントローラ20の受信端子RXとを接続する伝送路の信号Dは、図14に示すような波形となる。
Since the output side of the photocouplers PH3 and PH4 is pulled up by a resistor, when the photocouplers PH3 and PH4 are driven, the potential on the output side becomes a low level (ground level), and the driving of the photocouplers PH3 and PH4 is stopped. Then, it becomes high level (VCC). Therefore, the signal D of the transmission line connecting the photocoupler PH3 and the reception terminal RX of the
図10において、主定電圧電源134から定電圧VDD(3V)が出力されると電池セルコントローラCC3Nはスリープ状態から立ち上がり動作状態となる。図15,16は主定電圧電源134の動作停止および動作開始を説明する図であり、図15は起動入力回路147,タイマ回路150,主定電圧電源134を示し、図16は図15に示す各回路から出力される信号を示す。起動入力回路147により隣接電池セルコントローラまたはフォトカプラから伝送されてきた信号を受信すると、タイマ回路150が動作し、主定電圧電源134に電圧VCCを供給する。この動作により主定電圧電源134は動作状態となり、定電圧発生回路153から定電圧VDDを出力する。
In FIG. 10, when the constant voltage VDD (3 V) is output from the main constant
受信端子RXで受信される信号は必ずハイとローのレベル(電位レベル)を有するので、その変化を例えばコンデンサなどからなる微分トリガ回路253で捕らえ、トリガ信号をタイマ回路150に送信する。タイマ回路150は所定期間、例えば十秒の期間、トリガ信号が入力されないと駆動出力を停止し、主定電圧電源134の動作を停止する。タイマ回路150は、例えばプリセット型ダウンカウンタ152で構成し、トリガ信号が入力されるたびにカウント値がセットされる回路で実現できる。図16に示すようにカウントダウンにより所定値(例えばゼロ)となると、信号出力を停止し、定電圧発生回路153に供給されているVCC電圧を遮断する。
Since the signal received at the receiving terminal RX always has high and low levels (potential level), the change is captured by the
一方、図1において上位制御装置であるバッテリコントローラ20の送信端子FFOUTから起動の信号が出力されるとスイッチSW01が導通し、TX信号を伝えるフォトカプラPH1に電源が供給される。その結果、信号が最上位の電池セルコントローラCC3Aの受信端子RXに伝えられ、受信端子RXから起動入力回路147に入力される。起動入力回路147には切換器252が設けられており、信号をフォトカプラPH1から受信するように接続されている電池セルコントローラでは、制御端子CT1に加えられる信号により常に切換器252の下側接点が閉じようになる。このような電池セルコントローラでは入力された信号をコンパレータ250により閾値(VCC+1.5V)と比較する。一方、信号を隣接の電池セルコントローラから受信する電池セルコントローラでは、制御端子CT1に加えられる信号により常に切換器252は上側接点が閉じ、入力された信号をコンパレータ251により閾値(1.5V)と比較する。
On the other hand, when an activation signal is output from the transmission terminal FFOUT of the
起動入力回路147は、その比較結果に基づく[0]/[1]信号を、微分トリガ回路253を介してタイマ回路150および起動出力回路135へ出力する。起動出力回路135は、出力電圧3Vの起動用定電圧電源136に接続されたスイッチ254,255と、それらの開閉を制御する制御回路256とを備えており、起動入力回路147からの信号を振幅3Vの信号に変えて伝送出力回路140の切換器243へ伝える。切換器243は、起動前か起動後かによって切換を行うものであって、起動前には下側接点が閉じている。そのため、起動出力回路135から伝えられた信号は、送信端子TXから次の電池セルコントローラの受信端子RXに送信される。
The
このように、受信端子RXから信号を受信した電池セルコントローラの立ち上がり動作(起動動作)とは別に、起動出力回路135から次の電池セルコントローラの受信端子RXへ信号が送られるので、電池セルコントローラが立ち上がってから次の電池セルコントローラに信号を送る場合に比べてシステム全体の動作開始が早くなる。 As described above, since the signal is sent from the activation output circuit 135 to the reception terminal RX of the next battery cell controller separately from the rising operation (activation operation) of the battery cell controller that has received the signal from the reception terminal RX, the battery cell controller Compared with the case where a signal is sent to the next battery cell controller after starting up, the operation start of the entire system is accelerated.
図1や図6〜図13で説明した実施の形態は伝送路の情報伝送方向が電位の高い方から低い方向に限定するものではないが、一例として電位の高い方から低い方向に情報が伝送される回路を記載した。上記図1や図6〜図13に記載の実施例の如く、電位の高い方から低い方向に情報が伝送される方が色々な利点があるが、逆方向であっても上記効果が得られる。以下図17から図20により、電位の低い方から電位の高い方向に情報を伝達する実施の形態を説明する。ただし、基本的な動作は図1や図6〜図13で説明の実施の形態と同じであり、基本動作や共通する作用効果は省略する。また端子RXや端子TXを接続して作られる伝送路と端子FFIや端子FFOを接続して作られる伝送路とで、電池セルコントローラの電位変化と伝双方向との関係に関する動作がほとんど同じであり、代表して端子RXや端子TXを接続して作られる伝送路で説明する。 In the embodiment described with reference to FIG. 1 and FIGS. 6 to 13, the information transmission direction of the transmission line is not limited to the direction from the higher potential to the lower direction, but information is transmitted from the higher potential to the lower direction as an example. The circuit to be described is described. As in the embodiments described in FIG. 1 and FIGS. 6 to 13, there are various advantages in that information is transmitted from a higher potential to a lower direction, but the above effect can be obtained even in the reverse direction. . Hereinafter, an embodiment in which information is transmitted from a lower potential to a higher potential will be described with reference to FIGS. However, the basic operation is the same as that of the embodiment described in FIG. 1 and FIGS. 6 to 13, and the basic operation and common effects are omitted. In addition, the transmission line formed by connecting the terminal RX or the terminal TX and the transmission line formed by connecting the terminal FFI or the terminal FFO have almost the same operation regarding the relationship between the potential change and the transmission / reception of the battery cell controller. There will be described as a representative transmission line formed by connecting the terminal RX and the terminal TX.
(伝送回路の他の実施の形態と信号波形の説明)
図17、図18、図19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11と図12で説明の実施の形態に関する他の実施の形態である。本実施の形態では、図1や図6、図7、図8と異なり、電位の低い送信端子RXから電位の高い受信端子TXへ情報が伝送される。図17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を示す。なお、伝送出力回路140は、先に説明した図11に示す伝送出力回路140に対応する回路で、図10で説明した伝送出力回路140の一部を省略して示している。また、図18と図19は、伝送される情報の信号波形を示す図である。
(Description of other embodiment of transmission circuit and signal waveform)
FIGS. 17, 18, and 19 are other embodiments relating to the embodiment described with reference to FIGS. 11 and 12 for explaining the relationship between the drive voltage of the
図17で、伝送出力回路140は、図11に示すスイッチ244,245の開閉を制御回路246で制御される回路を備えているが、これらの回路を省略した。電池セルコントローラCCMの伝送出力回路140は、図18の18Lで示す波形の信号を送信端子TXから出力する。本実施の形態では、伝送方向上位の電池セルコントローラCCMの端子VCCは、伝送方向下位の電池セルコントローラCCNの端子GND(グランド)に接続されている。そのため、伝送出力回路140は、電池セルコントローラCCMのグランドを基準に電圧(VCC+VDD)の振幅の信号を出力する。
In FIG. 17, the
電池セルコントローラCCMの送信端子TXから出力された信号は、伝送方向下位の電池セルコントローラCCNの受信端子RXに入力された後に、伝送入力回路138のコンパレータ232に入力される。コンパレータ232は、グランドレベルが電池セルコントローラCCMのVCCの電位に有り、さらにグランド電位に加えてVDD/2電圧を閾値としているので、電池セルコントローラCCMの出力信号は電圧(VCC+VDD/2)と比較される。この状態を図18の信号18Cで示す。
The signal output from the transmission terminal TX of the battery cell controller CCM is input to the reception terminal RX of the lower battery cell controller CCN in the transmission direction, and then input to the
図11で説明の如く、図17に示す各電池セルコントローラは、隣接する他の電池セルコントローラからの信号を受信するコンパレータ232と、フォトカプラからの信号を受信する比較回路234とをそれぞれ有しており、これらの比較回路のどちらを使用するかは、端子CT1に印加される制御信号に基づいて動作する切換器233により選択される。電池セルコントローラCCNが電池セルコントローラグループCCG1の伝送方向最上位のセルコンローラの場合、すなわち、電池セルコントローラCCMやCCNの受信端子RXがもしフォトカプラPH1からの信号が入力される場合には、切換器233は下側接点が閉じ、コンパレータ234の出力信号が伝送入力信号として使用される。
As shown in FIG. 11, each battery cell controller shown in FIG. 17 has a
図17の電池セルコントローラCCNの場合、電池セルコントローラCCNの受信端子RXには隣接電池セルコントローラCCMの出力端子TXが接続されているので、端子CT1の受信する制御信号に基づき、切換器233は上側接点が閉じ、コンパレータ232の出力信号が伝送入力回路138の出力信号として出力される。
In the case of the battery cell controller CCN of FIG. 17, since the output terminal TX of the adjacent battery cell controller CCM is connected to the reception terminal RX of the battery cell controller CCN, the
図19は、電池セルコントローラが電気絶縁回路であるフォトカプラから信号を受信する場合の動作を示す。電池セルコントローラがフォトカプラから信号を受信する場合は、端子CT1に印加される制御信号に基づいて切換器233はコンパレータ234を選択する。フォトカプラから受信端子RXに入力される信号は、図12を使用して先に説明したとおり、電池セルコントローラのグランドレベルを基準に振幅が電圧VCCで変化する。従ってこの実施の形態では、フォトカプラからの信号を比較するコンパレータ234の閾値は、図11で説明の場合と同様、コンパレータ232の閾値より高い電圧である電圧VCC/2としている。コンパレータ232は入力信号を上記閾値VCC/2と比較し、その結果をデジタル値である[1]、[0]信号を出力する。
FIG. 19 shows an operation when the battery cell controller receives a signal from a photocoupler that is an electrical insulation circuit. When the battery cell controller receives a signal from the photocoupler, the
なお、図17に示す伝送入力回路138および伝送出力回路140は、以下で説明する端子FFOと端子FFIを使用する伝送路においても同様であり、ここでは説明を省略する。
Note that the
(電池セルコントローラの他の実施の形態の説明)
図20は、先に図10を使用して説明しました集積回路である各電池セルコントローラの内部構成を説明する他の実施の形態の図で、図17を備えた点が図10に示す構成に対する相違点である。なお、他の電池セルコントローラも同様の構成であるが、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。
(Description of another embodiment of the battery cell controller)
FIG. 20 is a diagram of another embodiment for explaining the internal configuration of each battery cell controller that is an integrated circuit described above with reference to FIG. 10. The configuration shown in FIG. Is the difference. The other battery cell controllers have the same configuration, but here, the battery cell controller CC3N will be described as an example.
図10で説明のとおり、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。
As described in FIG. 10, the terminal voltages of the lithium battery cells BC1 to BC6 are input to the
図10の説明と同様、IC制御回路123は、演算機能を有すると共に、データ保持回路125と、各種電圧の検知や状態診断を周期的に行うタイミング制御回路126と、診断回路130からの診断フラグがセットされる診断フラグ保持回路128とを有している。診断回路130は、IC制御回路123からの計測値に基づいて、各種診断、例えば過充電診断や過放電診断を行う。データ保持回路125は、例えばレジスタ回路で構成されており、検出した各電池セルBC1〜BC6の各端子間電圧を各電池セルBC1〜BC6に対応づけて記憶し、また、その他の検出値を、予め定められたアドレスに読出し可能に保持する。
Similar to the description of FIG. 10, the
図10を使用して上述したとおり、各電池セルコントローラには、対応するリチウム電池セルグループを構成する各リチウム電池セルBC1〜BC6の充電量(充電状態とも言う)を調整するためのバランシング用半導体スイッチ(NMOS,PMOS)が設けられている。例えば、端子CV1と端子BR1との間に設けられたPMOSスイッチにより、電池セルBC1の充電量調整を行う。同様に、端子BR2と端子CV3との間には電池セルBC2の充電量調整を行うためのNMOSスイッチが、端子CV3と端子BR3との間には電池セルBC3の充電量調整を行うためのPMOSスイッチが、端子BR4と端子CV5との間には電池セルBC4の充電量調整を行うためのNMOSスイッチが、端子CV5と端子BR5との間には電池セルBC5の充電量調整を行うためのPMOSスイッチが、端子BR6と端子GNDとの間には電池セルBC6の充電量調整を行うためのNMOSスイッチが、それぞれ設けられている。 As described above with reference to FIG. 10, each battery cell controller includes a balancing semiconductor for adjusting the amount of charge (also referred to as a charged state) of each of the lithium battery cells BC <b> 1 to BC <b> 6 constituting the corresponding lithium battery cell group. Switches (NMOS, PMOS) are provided. For example, the charge amount of the battery cell BC1 is adjusted by a PMOS switch provided between the terminal CV1 and the terminal BR1. Similarly, an NMOS switch for adjusting the charge amount of the battery cell BC2 is provided between the terminal BR2 and the terminal CV3, and a PMOS for adjusting the charge amount of the battery cell BC3 is provided between the terminal CV3 and the terminal BR3. A PMOS switch for adjusting the charge amount of the battery cell BC4 between the terminals BR4 and CV5, and a PMOS for adjusting the charge amount of the battery cell BC5 between the terminals CV5 and BR5. An NMOS switch for adjusting the amount of charge of the battery cell BC6 is provided between the terminal BR6 and the terminal GND, respectively.
これらのバランシング用半導体スイッチの開閉は放電制御回路132によって制御される。放電制御回路132には、IC制御回路123から放電させるべき電池セルに対応したバランシング用半導体スイッチを導通させるための指令信号が送られる。IC制御回路123は、図1のバッテリコントローラ20から各電池セルBC1〜BC6に対応した放電時間の指令を通信により受け、上記放電の動作を実行する。
Opening and closing of these balancing semiconductor switches is controlled by a
図10を用いて先に説明のとおり、各電池セルコントローラCC3Nは少なくとも2種類の電源電圧VCC,VDD(3V)が使用される。ここで電圧VCCはVDDより高い電圧であり、本実施の形態では電圧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によって作られる電圧である。マルチプレクサ120は高電圧VCCで動作する。一方信号伝送のための伝送入力回路138,142あるいは信号伝送のための伝送出力回路140,143、あるいは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。
As described above with reference to FIG. 10, each battery cell controller CC3N uses at least two types of power supply voltages VCC and VDD (3V). Here, the voltage VCC is a voltage higher than VDD, and in the present embodiment, the voltage VCC is a total voltage of a battery cell group composed of battery cells BC1 to BC6 connected in series, and the voltage VDD is the main constant
このように、高低2種類の電源電圧VCC,VDDを使用することで次のような作用効果を奏することができる。
(a)アナログデジタル変換器122A、IC制御回路123、診断回路130、伝送出力回路140,143を低電圧VDDの電源で駆動することにより、これらの回路に要求される耐圧を低くでき、信頼性の向上、コスト低減等を図ることができる。またアナログデジタル変換器122Aに対して高精度の電圧を供給でき、測定精度の向上に繋がる。
(b)電源電圧を下げることで、電池セルコントローラの消費電力を抑えることができ、電池モジュール9A,9Bの電力消費を低減できる。
(c)信号伝送のための伝送入力回路138,142あるいは伝送出力回路140,143を低電圧VDDで駆動することで、伝送先の電池セルコントローラに入力される信号の波高値が低くなり、伝送先の電池セルコントローラの耐圧を低くすることができる。また、伝送先の電池セルコントローラの耐圧を下げない場合であっても、耐圧に関する余裕度が大きくなり信頼性が高くなる。
As described above, the following effects can be obtained by using the two power supply voltages VCC and VDD.
(A) By driving the analog-
(B) By reducing the power supply voltage, the power consumption of the battery cell controller can be suppressed, and the power consumption of the
(C) By driving the
伝送出力回路140は先に図17を用いて説明の如く動作し、詳細は図20に示す如く、隣接する電池セルコントローラに送信する信号を作るスイッチ回路260と、フォトカプラに送信する信号を作るスイッチ回路244,245とを備えている。これらの信号の選択は、制御端子CT2に加えられ制御信号に基づいて動作する切換器259により行われる。インバータ回路242は信号を反転する回路で、信号値が「ゼロ」を意味する信号でフォトカプラの光ダイオードが駆動されない状態となるようにする機能を持つ。この機能のために、フォトカプラの消費電力を低減できる。とくに車の駐車中は伝送動作が停止するので、信号値が「ゼロ」の状態で光ダイオードの駆動電流が流れない状態となることは電力消費の大きな節約となる。制御回路246はスイッチ回路244,245を駆動する機能を持ち、インバータ回路242の出力に基づきスイッチ回路244,245を動作させる。スイッチ回路260からは図18に示す信号18Lが出力され、スイッチ回路244,245は図19に示す信号18Rが出力される。
The
切換器243は電池セルコントローラが起動前か起動後かに基づいて切換回路で、起動後は上記スイッチ回路244,245および上記スイッチ回路260の方が選択され、これらからの信号が端子TXから出力される。端子FFOから信号を出力する伝送出力回路143は上記伝送出力回路140と構造や作用が同じであり、説明を省略する。
The
伝送入力回路138は図17で説明のとおりである。端子FFIからの入力信号に関する伝送入力回路142は上記伝送入力回路138と同様であり、説明を省略する。端子FFIから受信した信号は、異常状態を伝送するために使用される。端子FFIから異常を表す信号を受信すると、その信号は伝送入力回路142およびOR回路288を介して伝送出力回路143に入力され、伝送出力回路143から端子FFOを介して出力される。また診断回路130で異常を検知すると、端子FFIの受信内容に関係なく、診断フラグ保持回路128からOR回路288を介して伝送出力回路143に異常を表す信号が入力され、伝送出力回路143から端子FFOを介して出力される。
The
図10で説明の如く、端子RXから信号を受信すると信号の受信を起動入力回路147のコンパレータ251で検知し、微分トリガ回路253により、タイマ回路140にトリガ信号を送ると共に、起動出力回路125にもトリガ信号が送られ、起動出力回路135から切換器243を介して端子TXから起動信号が出力される。タイマ回路140が動作し、次に主電源回路134が動作して電池セルコントローラは立ち上がるが、この立ち上がりを待たないで、起動出力回路135から起動信号が次の電池セルコントローラに送られるので、システム全体は短時間に立ち上がることができる。
As shown in FIG. 10, when a signal is received from the terminal RX, the reception of the signal is detected by the
図20の起動出力回路は、伝送出力回路140,143と同様にフォトカプラへの出力か隣接する集積回路への出力かを選択でき、またフォトカプラの電力消費を少なくするためのインバータ回路242を有している。隣接する集積回路である電池セルコントローラの起き上がり制御のみであれば、必ずしもフォトカプラへの出力回路は必要としないが、起き上がり信号が正しく伝送されたかどうかを上位の制御回路20で確認できるほうが信頼性の向上につながる。このために起動出力回路が上記フォトカプラへの出力回路を有していることは重要である。
The start output circuit of FIG. 20 can select either an output to a photocoupler or an output to an adjacent integrated circuit, similarly to the
上述した各実施形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。 Each of the embodiments described above may be used alone or in combination. This is because the effects of the respective embodiments can be achieved independently or synergistically. In addition, the present invention is not limited to the above embodiment as long as the characteristics of the present invention are not impaired.
6:開閉器、9A,9B,9C,9D:電池モジュール、20:バッテリコントローラ、60,602,604:伝送路、80:セルコントローラ、CC3A〜CC3N,CC4A〜CC4N:電池セルコントローラ、134:主定電圧電源、135:起動出力回路、138,142:伝送入力回路、140,143:伝送出力回路、147:起動入力回路、220:インバータ装置、230:モータ、233,241,252:切換器、613:定電流回路、630:絶縁回路、900:電池ユニット、BC1〜BC6:電池セル、CT1〜CT3:制御端子、OR01:OR回路、PH1〜PH4:フォトカプラ、R20,R30,620:抵抗、SW01:スイッチ 6: Switch, 9A, 9B, 9C, 9D: Battery module, 20: Battery controller, 60, 602, 604: Transmission path, 80: Cell controller, CC3A to CC3N, CC4A to CC4N: Battery cell controller, 134: Main Constant voltage power supply, 135: start output circuit, 138, 142: transmission input circuit, 140, 143: transmission output circuit, 147: start input circuit, 220: inverter device, 230: motor, 233, 241, 252: switch, 613: constant current circuit, 630: insulation circuit, 900: battery unit, BC1 to BC6: battery cell, CT1 to CT3: control terminal, OR01: OR circuit, PH1 to PH4: photocoupler, R20, R30, 620: resistance, SW01: Switch
Claims (12)
前記電池セルを複数個ずつグループ化し、各グループ単位で電池セルに対する処理を行う複数の集積回路と、
前記複数の集積回路を制御する上位制御回路から前記集積回路の最上位の集積回路へコマンド信号を第1絶縁回路を介して伝送する第1伝送路と、
前記複数の集積回路で収集したデータ信号を最上位集積回路から最下位集積回路へ伝送する第2伝送路と、
前記最下位集積回路から前記上位制御回路へ前記複数の集積回路で収集したデータ信号を、前記電池モジュールの総電圧による電力で駆動される第2絶縁回路を介して伝送する第3伝送路と、
前記コマンド信号が出力されるときに前記上位制御回路から出力される起動信号により前記第1絶縁回路を駆動状態とし、前記コマンド信号が出力されないときは前記第1絶縁回路を非駆動状態とする通電制御回路と、を備えることを特徴とする電池システム。 A battery module configured by connecting a plurality of battery cells in series;
A plurality of integrated circuits for grouping a plurality of the battery cells, and performing processing on the battery cells in units of each group;
A first transmission path for transmitting a command signal from a high-order control circuit that controls the plurality of integrated circuits to a top-level integrated circuit of the integrated circuit via a first isolation circuit;
A second transmission path for transmitting data signals collected by the plurality of integrated circuits from the highest-order integrated circuit to the lowest-order integrated circuit;
A third transmission line for transmitting data signals collected by the plurality of integrated circuits from the lowest-order integrated circuit to the higher-order control circuit via a second insulation circuit driven by power by the total voltage of the battery module ;
When the command signal is output, the activation signal output from the host control circuit causes the first insulation circuit to be driven, and when the command signal is not output, the first insulation circuit is not driven. And a control circuit .
前記電池モジュールの総電圧による電力を定電流化して前記第2絶縁回路へ供給する定電流回路をさらに備えることを特徴とする電池システム。 The battery system according to claim 1,
The battery system further comprising a constant current circuit that converts the electric power generated by the total voltage of the battery module into a constant current and supplies the power to the second insulation circuit.
前記通電制御回路は、前記コマンド信号が出力されて前記最上位の集積回路が駆動されると、前記起動信号が消失しても前記第1絶縁回路を駆動状態とする回路保持機能を有することを特徴とする電池システム。 The battery system according to claim 1 or 2 ,
The energization control circuit has a circuit holding function for bringing the first insulating circuit into a driving state even when the activation signal disappears when the command signal is output and the uppermost integrated circuit is driven. Battery system characterized.
前記集積回路のそれぞれは、前記グループ化した電池セルグループの総電圧を所定電圧に降圧する定電圧回路と、
前記それぞれの集積回路のグランドレベルに対する前記所定電圧の電位差を駆動電圧として使用することにより信号の波高値を該電圧以下とした前記データ信号を生成する信号生成回路とを備えることを特徴とする電池システム。 The battery system according to any one of claims 1 to 3 ,
Each of the integrated circuits includes a constant voltage circuit that steps down the total voltage of the grouped battery cell group to a predetermined voltage;
And a signal generation circuit that generates the data signal with a peak value of the signal equal to or lower than the voltage by using a potential difference of the predetermined voltage with respect to a ground level of each integrated circuit as a drive voltage. system.
前記起動信号により前記定電圧回路を起動する起動回路と、
前記起動信号を前記第2伝送路へ送信する起動信号送信回路とを備えることを特徴とする電池システム。 The battery system according to claim 4 ,
An activation circuit for activating the constant voltage circuit by the activation signal;
A battery system comprising: an activation signal transmission circuit that transmits the activation signal to the second transmission line.
前記集積回路は、該集積回路は前記伝送路を介して受信した信号に対するレベル判定用閾値を切り換える第1切換回路を備えており、外部からの制御信号に基づき前記第1切換回路による切り換えが行われることを特徴とする電池システム。 The battery system according to claim 4 or 5 ,
The integrated circuit includes a first switching circuit that switches a level determination threshold for a signal received via the transmission line, and the switching by the first switching circuit is performed based on a control signal from the outside. Battery system characterized by the above.
前記集積回路は前記データ信号の波形を反転して送信するか否かを切り換える第2切換回路を備えており、外部からの制御信号に基づき前記第2切換回路による切り換えが行われることを特徴とする電池システム。 The battery system according to any one of claims 1 to 6 ,
The integrated circuit includes a second switching circuit that switches whether the waveform of the data signal is inverted and transmitted, and switching is performed by the second switching circuit based on a control signal from the outside. Battery system.
前記集積回路は、該集積回路で処理される電池セルの数が4であるか6であるかを指示する制御信号が入力される制御端子を備えることを特徴とする電池システム。 The battery system according to any one of claims 1 to 7 ,
The said integrated circuit is provided with the control terminal into which the control signal which instruct | indicates whether the number of the battery cells processed with this integrated circuit is 4 or 6 is input.
前記電池セルの端子と前記集積回路の端子電圧入力部との間に抵抗を配設したことを特徴とする電池システム。 The battery system according to any one of claims 1 to 8 ,
A battery system, wherein a resistor is disposed between a terminal of the battery cell and a terminal voltage input unit of the integrated circuit.
前記上位制御回路から前記複数の集積回路の最上位の集積回路へコマンド信号を伝送する第1伝送路と、
前記複数の集積回路で収集したデータ信号を最上位集積回路から最下位集積回路へ伝送する第2伝送路と、
前記最下位集積回路から前記上位制御回路へ前記複数の集積回路で収集したデータ信号を伝送する第3伝送路と、
前記第1伝送路に介装され所定電力で駆動される第1絶縁回路と、
前記第3伝送路に介装され、前記電池モジュールの総電圧による電力で駆動される第2絶縁回路と、
前記コマンド信号が出力されるときに前記上位制御回路から出力される起動信号により前記第1絶縁回路を駆動状態とし、前記コマンド信号が出力されないときは前記第1絶縁回路を非駆動状態とする通電制御回路と、を備えることを特徴とする電池システム。 A plurality of integrated circuits controlled by a higher-level control circuit and performing processing on the battery cells in units of each group, dividing the battery cells of the battery module configured by connecting a plurality of battery cells in series;
A first transmission line for transmitting a command signal from the upper control circuit to the uppermost integrated circuit of the plurality of integrated circuits;
A second transmission path for transmitting data signals collected by the plurality of integrated circuits from the highest-order integrated circuit to the lowest-order integrated circuit;
A third transmission line for transmitting data signals collected by the plurality of integrated circuits from the lowest-order integrated circuit to the higher-order control circuit;
A first insulation circuit interposed in the first transmission line and driven by a predetermined power;
A second insulation circuit interposed in the third transmission line and driven by power by the total voltage of the battery module ;
When the command signal is output, the activation signal output from the host control circuit causes the first insulation circuit to be driven, and when the command signal is not output, the first insulation circuit is not driven. And a control circuit .
複数の電池セルが直列接続して構成され、前記第1電池モジュールに直列接続される第2電池モジュールと、 A plurality of battery cells connected in series, and a second battery module connected in series to the first battery module;
前記第1電池モジュールの電池セルを複数個ずつグループ化し、各グループ単位で電池セルに対する処理を行う複数の第1集積回路と、 A plurality of first integrated circuits that group a plurality of battery cells of the first battery module and perform processing on the battery cells in units of groups;
前記第2電池モジュールの電池セルを複数個ずつグループ化し、各グループ単位で電池セルに対する処理を行う複数の第2集積回路と、 A plurality of second integrated circuits for grouping a plurality of battery cells of the second battery module and performing processing on the battery cells in units of groups;
前記複数の第1および第2集積回路を制御する上位制御回路から前記複数の第1集積回路の最上位の第1集積回路へ、コマンド信号を第1絶縁回路を介して伝送する第1伝送路と、 A first transmission line for transmitting a command signal from a higher-order control circuit that controls the plurality of first and second integrated circuits to a first highest integrated circuit of the plurality of first integrated circuits via a first isolation circuit When,
前記複数の第1集積回路で収集したデータ信号を最上位の第1集積回路から最下位の第1集積回路へ伝送する第2伝送路と、 A second transmission path for transmitting data signals collected by the plurality of first integrated circuits from the highest first integrated circuit to the lowest first integrated circuit;
前記最下位の第1集積回路から前記上位制御回路へ前記複数の第1集積回路で収集したデータ信号を、前記第1電池モジュールの総電圧による電力で駆動される第2絶縁回路を介して伝送する第3伝送路と、 Data signals collected by the plurality of first integrated circuits are transmitted from the lowest first integrated circuit to the upper control circuit via a second insulation circuit driven by power based on the total voltage of the first battery module. A third transmission line,
前記上位制御回路から前記第2集積回路の最上位の第2集積回路へ、コマンド信号を第3絶縁回路を介して伝送する第4伝送路と、 A fourth transmission line for transmitting a command signal from the upper control circuit to the second highest integrated circuit of the second integrated circuit through a third insulating circuit;
前記複数の第2集積回路で収集したデータ信号を最上位の第2集積回路から最下位の第2集積回路へ伝送する第5伝送路と、 A fifth transmission line for transmitting data signals collected by the plurality of second integrated circuits from the second highest integrated circuit to the second lowest integrated circuit;
前記最下位の第2集積回路から前記上位制御回路へ前記複数の第2集積回路で収集したデータ信号を、前記第2電池モジュールの総電圧による電力で駆動される第4絶縁回路を介して伝送する第6伝送路と、 A data signal collected by the plurality of second integrated circuits is transmitted from the lowest second integrated circuit to the upper control circuit via a fourth insulation circuit driven by electric power based on the total voltage of the second battery module. A sixth transmission line,
前記第1電池モジュールの総電圧による電力を定電流化して前記第2絶縁回路へ供給する定電流回路と、 A constant current circuit for making the electric power generated by the total voltage of the first battery module constant and supplying the electric power to the second insulation circuit;
前記第2電池モジュールの総電圧による電力を定電流化して前記第4絶縁回路へ供給する定電流回路と、を備えることを特徴とする電池システム。 A battery system comprising: a constant current circuit that converts the electric power generated by the total voltage of the second battery module into a constant current and supplies the power to the fourth insulation circuit.
複数の電池セルが直列接続して構成され、前記第1電池モジュールに直列接続される第2電池モジュールと、 A plurality of battery cells connected in series, and a second battery module connected in series to the first battery module;
前記第1電池モジュールの電池セルを複数個ずつグループ化し、各グループ単位で電池セルに対する処理を行う複数の第1集積回路と、 A plurality of first integrated circuits that group a plurality of battery cells of the first battery module and perform processing on the battery cells in units of groups;
前記第2電池モジュールの電池セルを複数個ずつグループ化し、各グループ単位で電池セルに対する処理を行う複数の第2集積回路と、 A plurality of second integrated circuits for grouping a plurality of battery cells of the second battery module and performing processing on the battery cells in units of groups;
前記複数の第1および第2集積回路を制御する上位制御回路から前記複数の第1集積回路の最上位の第1集積回路へ、コマンド信号を第1絶縁回路を介して伝送する第1伝送路と、 A first transmission line for transmitting a command signal from a higher-order control circuit that controls the plurality of first and second integrated circuits to a first highest integrated circuit of the plurality of first integrated circuits via a first isolation circuit When,
前記複数の第1集積回路で収集したデータ信号を最上位の第1集積回路から最下位の第1集積回路へ伝送する第2伝送路と、 A second transmission path for transmitting data signals collected by the plurality of first integrated circuits from the highest first integrated circuit to the lowest first integrated circuit;
前記最下位の第1集積回路から前記複数の第2集積回路の最上位の第2集積回路へ、前記複数の第1集積回路で収集したデータ信号を第2絶縁回路を介して伝送する第3伝送路と、 A third signal is transmitted from the lowest first integrated circuit to the highest second integrated circuit of the plurality of second integrated circuits via a second isolation circuit. A transmission line;
前記複数の第1および第2集積回路で収集したデータ信号を最上位の第2集積回路から最下位の第2集積回路へ伝送する第4伝送路と、 A fourth transmission line for transmitting data signals collected by the plurality of first and second integrated circuits from the second highest integrated circuit to the second lowest integrated circuit;
前記最下位の第2集積回路から前記上位制御回路へ前記複数の第1および第2集積回路で収集したデータ信号を、前記第2電池モジュールの総電圧による電力で駆動される第3絶縁回路を介して伝送する第5伝送路と、 A third insulation circuit driven by the power of the total voltage of the second battery module for the data signals collected by the plurality of first and second integrated circuits from the lowest second integrated circuit to the upper control circuit; A fifth transmission line for transmitting via
前記第1電池モジュールの総電圧による電力を定電流化して前記第2絶縁回路へ供給する定電流回路と、 A constant current circuit for making the electric power generated by the total voltage of the first battery module constant and supplying the electric power to the second insulation circuit;
前記第2電池モジュールの総電圧による電力を定電流化して前記第3絶縁回路へ供給する定電流回路と、を備えることを特徴とする電池システム。 A battery system comprising: a constant current circuit that converts the electric power of the total voltage of the second battery module into a constant current and supplies the electric power to the third insulation circuit.
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