JP6214961B2 - 蓄電池装置 - Google Patents
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Description
例えば、放電時に放電制御を行う放電制御用NチャネルMOSFETをオフ状態にして遮断したとすると、充電制御用NチャネルMOSFETのソース端子、ソース端子−ゲート端子間に設けられている当該充電制御用NチャネルMOSFETの動作安定化用の抵抗を介して、当該充電制御用NチャネルMOSFETの駆動を行うFETゲートドライバの出力端子に逆電圧が印加され、当該FETゲートドライバの回路破壊を引き起こす可能性があった。
そこで、本発明の目的は、大電力供給の要求に応えつつ、信頼性を高く確保することが可能な蓄電池装置を提供することにある。
そして、駆動制御部の定電圧回路は、電池群を電源として、ソース端子の電位レベルを基準とする所定の定電圧を生成し、定電圧電源としてレベルシフト部に供給する。
これにより、駆動制御部のレベルシフト部は、定電圧電源を電源として動作し、電池群を電源とする電源電位レベルを基準とした信号レベルを有する放電制御信号あるいは充電制御信号のレベルシフトを行い、充放電制御FET部を構成するそれぞれのNチャネルMOSFETのゲート端子に対し、ソース端子の電位レベルを基準として生成した駆動制御信号であるソース端子の電位レベルを基準とした信号レベルを有する放電制御信号あるいは充電制御信号として出力する。
図1は、実施形態の組電池システムの充電状態における概要構成ブロック図である。
図1においては、電池モジュールを2個直列に接続した場合について説明する。
組電池システム10は、高電位側電源端子11及び低電位側電源端子12を備えた電池モジュール13と、電池モジュール13と同一構成を有し、高電位側電源端子11が電池モジュール13の低電位側電源端子12に接続された電池モジュール14と、を備えている。
充電状態においては、電池モジュール13の高電位側電源端子11と、電池モジュール14の低電位側電源端子12と、の間には、商用交流電源21に接続された充電装置22が接続されている。なお、放電時には、充電装置22に代えて負荷が接続される。
電池モジュール13及び電池モジュール14は、上述したように同一構成であるので、電池モジュール13を例として説明する。
電池モジュール13は、高電位側電源端子11に一端が接続され、直列接続された複数の蓄電池セル31を備えた蓄電池ユニット32と、蓄電池ユニット32を構成する蓄電池セル31毎の電圧を監視するセル電圧モニタ回路33と、蓄電池ユニット32の低電位側にドレイン端子が接続された充電制御FET(充電制御NチャネルMOSFET)34と、充電制御FET34のドレイン端子−ソース端子間に存在する寄生ダイオードであるダイオード35と、充電制御FET34のソース端子とゲート端子との間に接続され、充電制御FET34のソース端子とゲート端子との間の電位差レベルを安定化させて充電制御FET34の動作の安定化を図る動作安定化用抵抗36と、を備えている。
定電圧回路51は、図3に示すように、大別するとソース電位レベル基準で定電圧電源を生成する定電圧生成部61と、定電圧生成部61と並列に接続され、定電圧生成部61の出力電圧を所望の定電圧にクランプするためのツェナーダイオードZD1と、ツェナーダイオードZD1と並列に接続され、ソース電位変動による電圧変動の緩和と、ゲート信号スイッチング時の電圧変動緩和を行うバイパスコンデンサBCと、を備えている。
そして、IC70の第1入力端子INAにレベルシフト回路52から充電制御信号SSCが入力されて、第1出力端子OUTAからソース電位レベル基準の充電駆動制御信号SDCが出力されて、FETドライバ53として機能する。
以下においては、充電時の動作を説明する。
まず、定電圧回路51により生成されたソース電位レベル基準の定電圧電源PSは、レベルシフト回路52及びレベルシフト回路54に供給される。
この結果、レベルシフト回路52のインバータINVは、充電制御信号SCを反転して“L”レベルを出力する。
これにより、抵抗R11、R12は、高電位側電源VDDの電圧を分圧して、トランジスタQ1のベース端子に印加され、トランジスタQ1は、オン状態となる。
さらに抵抗R21、R22は、高電位側電源VDDの電圧を分圧して、トランジスタQ2のベース端子に印加され、トランジスタQ2は、オン状態となる。
そして、抵抗R31、R32は、高電位側電源VDDの電圧を分圧して、トランジスタQ3のベース端子に印加され、トランジスタQ3は、オン状態となる。
この結果、抵抗R41、R42は、定電圧電源PSの電圧を分圧して、ソース電位レベル基準で“H”レベルの充電制御信号SSCとしてIC70の第1入力端子INAに出力する。
同様に、IC70の第2出力端子OUTBからはソース電位レベル基準で“H”レベルの放電駆動制御信号SDDが出力されて、IC70は、FETドライバ55として機能する。
充電制御信号SCが“H”レベルとなると、トランジスタQ1がオフ状態となり、これに引き続いて、トランジスタQ2及びトランジスタQ3がオフ状態となる。
本実施形態の電池モジュールあるいは組電池システムで実行される制御プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD−ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD−R、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。
11 高電位側電源端子
12 低電位側電源端子
13 電池モジュール
14 電池モジュール
21 商用交流電源
22 充電装置
31 蓄電池セル
32 蓄電池ユニット
33 セル電圧モニタ回路
34、34−1〜34−n 充電制御FET
35、35−1〜35−n ダイオード
36、36−1〜36−n 動作安定化用抵抗
37、37−1〜37−n 放電制御FET
38、38−1〜38−n ダイオード
39、39−1〜39−n 動作安定化用抵抗
40 駆動制御部
41 制御回路
42 スナバ回路
51 定電圧回路
52 レベルシフト回路(レベルシフト部、第2のレベルシフト回路)
54 レベルシフト回路(レベルシフト部、第1のレベルシフト回路)
53 FETドライバ(駆動制御部、第2のFETドライバ)
55 FETドライバ(駆動制御部、第1のFETドライバ)
61 定電圧生成部
PS 定電圧電源
S ソース端子
SC 充電制御信号
SD 放電制御信号
SDC 充電駆動制御信号
SDD 放電駆動制御信号
SSC 充電制御信号
SSD 放電制御信号
Claims (4)
- 複数の電池セルが直列接続された電池群と、
前記電池群の低電位側に接続され、ソース端子をバックツーバック接続した一対のNチャネルMOSFETを少なくとも一組有する充放電制御FET部と、
前記充放電制御FET部を構成するそれぞれのNチャネルMOSFETのゲート端子に対し、前記ソース端子の電位レベルを基準として生成した駆動制御信号を出力する駆動制御部と、を備え、
前記駆動制御部は、前記電池群を電源として、前記ソース端子の電位レベルを基準とする所定の定電圧を生成し、定電圧電源として供給する定電圧回路と、
前記定電圧電源を電源として動作し、前記電池群を電源とする電源電位レベルを基準とした信号レベルを有する放電制御信号あるいは充電制御信号のレベルシフトを行い、前記駆動制御信号である前記ソース端子の電位レベルを基準とした信号レベルを有する放電制御信号あるいは充電制御信号として出力するレベルシフト部と、
を備えた蓄電池装置。 - 前記レベルシフト部は、前記定電圧電源を電源として動作し、前記電源電位レベルを基準とした信号レベルを有する放電制御信号のレベルシフトを行い、前記ソース端子の電位レベルを基準とした信号レベルを有する放電制御信号として出力する第1のレベルシフト回路と、
前記定電圧電源を電源として動作し、前記電源電位レベルを基準とした信号レベルを有する充電制御信号のレベルシフトを行い、前記ソース端子の電位レベルを基準とした信号レベルを有する充電制御信号として出力する第2のレベルシフト回路と、
を備えた請求項1記載の蓄電池装置。 - 前記駆動制御部は、前記定電圧電源を電源として動作し、前記一対のNチャネルMOSFETのうち、放電制御を行うNチャネルMOSFETに対し、前記第1のレベルシフト回路の出力した放電制御信号に基づいて前記ソース端子の電位レベルを基準とした放電駆動制御信号を生成して出力する第1のFETドライバと、
前記定電圧電源を電源として動作し、前記一対のNチャネルMOSFETのうち、充電制御を行うNチャネルMOSFETに対し、前記第2のレベルシフト回路の出力した充電制御信号に基づいて前記ソース端子の電位レベルを基準とした充電駆動制御信号を生成して出力する第2のFETドライバと、
を備えた請求項2記載の蓄電池装置。 - 前記充放電制御FET部は、前記電池群を主回路から遮断する遮断回路として機能する、
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の蓄電池装置。
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