JP6912744B1 - 制御システム、制御方法及び二次電池保護集積回路 - Google Patents
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Abstract
Description
直列に接続された複数の二次電池セルと、
前記複数の二次電池セルに直列に接続された電源経路と、
前記電源経路に直列に挿入された少なくとも一つのスイッチ素子と、
前記スイッチ素子を制御することによって前記複数の二次電池セルを保護する二次電池保護装置と、
前記複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御する外部機器と、を備え、
前記二次電池保護装置は、
前記複数の二次電池セルの全体又は各々の電圧を監視して過充電又は過放電を検出する異常検出回路と、
前記複数の二次電池セルの電極のうち前記スイッチ素子が接続された電極を含む一つ以上の電極の電位を、前記スイッチ素子を含まない経路でモニタ可能に設けられた一つ以上のモニタ端子と、
前記一つ以上の電極と前記一つ以上のモニタ端子との間に介在する一つ以上の内部配線と、
前記一つ以上の内部配線のそれぞれに対して直列に挿入され、前記異常検出回路により過充電又は過放電が検出された状態で前記内部配線に流れる電流を遮断する一つ以上の内部スイッチと、
前記異常検出回路による異常検出結果に応じて、前記内部スイッチのそれぞれをオン又はオフにするスイッチ制御回路と、を有し、
前記外部機器は、
前記内部スイッチがオンのときの前記一つ以上のモニタ端子の電位に基づいて、前記一つ以上の内部配線のうち少なくとも一つの内部配線を含む配線経路に流れる電流を制御することによって、前記複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御するバランス制御回路を有する、制御システムを提供する。
直列に接続された複数の二次電池セルの電極の電位をモニタする機器が行う制御方法であって、
前記複数の二次電池セルは、前記複数の二次電池セルに直列に接続された電源経路に直列に挿入された少なくとも一つのスイッチ素子を二次電池保護回路が制御することによって保護されるセルであり、
前記二次電池保護回路は、
前記複数の二次電池セルの全体又は各々の電圧を監視して過充電又は過放電を検出する異常検出回路と、
前記複数の二次電池セルの電極のうち前記スイッチ素子が接続された電極を含む一つ以上の電極の電位を、前記スイッチ素子を含まない経路でモニタ可能に設けられた一つ以上のモニタ端子と、
前記一つ以上の電極と前記一つ以上のモニタ端子との間に介在する一つ以上の内部配線と、
前記一つ以上の内部配線のそれぞれに対して直列に挿入され、前記異常検出回路により過充電又は過放電が検出された状態で前記内部配線に流れる電流を遮断する一つ以上の内部スイッチと、
前記異常検出回路による異常検出結果に応じて、前記内部スイッチのそれぞれをオン又はオフにするスイッチ制御回路と、を有し、
前記機器は、
前記内部スイッチがオンのときの前記一つ以上のモニタ端子の電位に基づいて、前記一つ以上の内部配線のうち少なくとも一つの内部配線を含む配線経路に流れる電流を制御することによって、前記複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御する、制御方法を提供する。
直列に接続された複数の二次電池セルに直列に接続された電源経路に直列に挿入された少なくとも一つのスイッチ素子を制御することによって前記複数の二次電池セルを保護する二次電池保護集積回路であって、
前記複数の二次電池セルの全体又は各々の電圧を監視して過充電又は過放電を検出する異常検出回路と、
前記複数の二次電池セルの電極のうち前記スイッチ素子が接続された電極を含む一つ以上の電極の電位を、前記スイッチ素子を含まない経路でモニタ可能に設けられた一つ以上のモニタ端子と、
前記一つ以上の電極と前記一つ以上のモニタ端子との間に介在する一つ以上の内部配線と、
前記一つ以上の内部配線のそれぞれに対して直列に挿入され、前記異常検出回路により過充電又は過放電が検出された状態で前記内部配線に流れる電流を遮断する一つ以上の内部スイッチと、
前記異常検出回路による異常検出結果に応じて、前記内部スイッチのそれぞれをオン又はオフにするスイッチ制御回路と、を有し、
外部機器が、前記内部スイッチがオンのときの前記一つ以上のモニタ端子の電位に基づいて、前記一つ以上の内部配線のうち少なくとも一つの内部配線を含む配線経路に流れる電流を制御することによって、前記複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御できるように、前記一つ以上のモニタ端子は、前記一つ以上の電極の電位を出力する、二次電池保護集積回路を提供する。
図1は、第1実施形態における制御システムの一構成例を示す図である。図1に示す制御システム301は、直列に接続された複数(この例では、2つ)の二次電池セル201,202の各々のセル電圧のバランスを制御するシステムである。制御システム301は、外部機器140と電池パック151とを備える。
図7は、第2実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち低電位側の二次電池セルの充放電によるセルバランス制御での充電経路を示す図である。図8は、第2実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち低電位側の二次電池セルの充放電によるセルバランス制御での放電経路を示す図である。第2実施形態において、上述の実施形態と同様の構成についての説明は、上述の説明を援用することで、省略する。
図9は、第3実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち低電位側の二次電池セルの放電によるセルバランス制御での放電経路を示す図である。図10は、第3実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち高電位側の二次電池セルの放電によるセルバランス制御での放電経路を示す図である。図11は、第3実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち低電位側の二次電池セルの充電によるセルバランス制御での充電経路を示す図である。第3実施形態において、上述の実施形態と同様の構成についての説明は、上述の説明を援用することで、省略する。
図12は、第4実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち低電位側の二次電池セルの放電によるセルバランス制御での放電経路を示す図である。図13は、第4実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち高電位側の二次電池セルの放電又は低電位側の二次電池セルの充電によるセルバランス制御での充放電経路を示す図である。第4実施形態において、上述の実施形態と同様の構成についての説明は、上述の説明を援用することで、省略する。上述の実施形態における制御システム301等では、放電電流が流れるセルバランス放電経路は、外部機器140を経由する。これに対し、第4実施形態における図12,13に示す制御システム304では、放電電流(後述の制御電流を除く)が流れるセルバランス放電経路は、電池パック151側にある。
図14は、第5実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち高電位側の二次電池セルの放電によるセルバランス制御での放電経路を示す図である。第5実施形態において、上述の実施形態と同様の構成についての説明は、上述の説明を援用することで、省略する。
図15は、第6実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち高電位側の二次電池セルの放電によるセルバランス制御での放電経路を示す図である。第6実施形態において、上述の実施形態と同様の構成についての説明は、上述の説明を援用することで、省略する。
13 スイッチ回路
21,22,23,24 内部スイッチ
25,26,27,28,29,40,41,42 スイッチ
30 電流制御回路
31,32,38 電流源
33 バランス制御回路
36,37 放電回路
43 内部スイッチ
44 電流検出回路
51,52 内部抵抗
81 放電制御回路
82 充電制御回路
83 スイッチ制御回路
85,86 内部配線
110 二次電池保護装置
120,121 保護IC
130 充電器
140 外部機器
141,142 寄生ダイオード
143 抵抗分
151 電池パック
201,202 二次電池セル
201a,202a 負極
201b,202b 正極
301,302,303,304,305,306 制御システム
Claims (10)
- 直列に接続された複数の二次電池セルと、
前記複数の二次電池セルに直列に接続された電源経路と、
前記電源経路に直列に挿入された少なくとも一つのスイッチ素子と、
前記スイッチ素子を制御することによって前記複数の二次電池セルを保護する二次電池保護装置と、
前記複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御する外部機器と、を備え、
前記二次電池保護装置は、
前記複数の二次電池セルの全体又は各々の電圧を監視して過充電又は過放電を検出する異常検出回路と、
前記複数の二次電池セルの電極のうち前記スイッチ素子が接続された電極を含む一つ以上の電極の電位を、前記スイッチ素子を含まない経路でモニタ可能に設けられた一つ以上のモニタ端子と、
前記一つ以上の電極と前記一つ以上のモニタ端子との間に介在する一つ以上の内部配線と、
前記一つ以上の内部配線のそれぞれに対して直列に挿入され、前記異常検出回路により過充電又は過放電が検出された状態で前記内部配線に流れる電流を遮断する一つ以上の内部スイッチと、
前記異常検出回路による異常検出結果に応じて、前記内部スイッチのそれぞれをオン又はオフにするスイッチ制御回路と、を有し、
前記外部機器は、
前記内部スイッチがオンのときの前記一つ以上のモニタ端子の電位に基づいて、前記一つ以上の内部配線のうち少なくとも一つの内部配線を含む配線経路に流れる電流を制御することによって、前記複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御するバランス制御回路を有する、制御システム。 - 前記二次電池保護装置は、前記内部配線に前記バランス制御回路の制御によって流れる電流を検出する電流検出回路と、前記複数の二次電池セルのそれぞれに対して設けられる複数の放電回路と、を備え、
前記複数の放電回路は、前記電流検出回路による電流検出結果に応じて、前記複数の二次電池セルのうち対応する二次電池セルを放電させる、請求項1に記載の制御システム。 - 前記電流検出回路は、前記内部配線に直列に接続された抵抗素子を含み、
前記複数の放電回路は、それぞれ、前記抵抗素子に発生する電圧降下に応じて、前記複数の二次電池セルのうち対応する二次電池セルを放電させるトランジスタを含む、請求項2に記載の制御システム。 - 前記配線経路に流れる電流を制御する電流制御回路を備え、
前記バランス制御回路は、前記電流制御回路を制御することによって、前記複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御する、請求項1から3のいずれか一項に記載の制御システム。 - 前記電流制御回路は、前記配線経路の導通と非導通とを切り替える切り替え回路を有し、
前記バランス制御回路は、前記切り替え回路を制御することによって、前記複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御する、請求項4に記載の制御システム。 - 前記切り替え回路は、前記複数の二次電池セルのうち対応する二次電池セルに並列に接続された複数のスイッチを含む、請求項5に記載の制御システム。
- 前記電流制御回路は、前記複数の二次電池セルのうち対応する二次電池セルに並列に接続された複数の電流源と、前記複数の電流源のうち対応する電流源に直列に接続された複数のスイッチと、を含み、
前記バランス制御回路は、前記複数の電流源と前記複数のスイッチを制御することによって、前記複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御する、請求項4に記載の制御システム。 - 前記複数の二次電池セルは、
第1正極と、前記複数の二次電池セルの負極の中で電位が最低の第1負極とを有する第1二次電池セルと、
第2正極と、前記第1正極に接続された第2負極とを有する第2二次電池セルと、を含み、
前記一つ以上のモニタ端子は、
前記第2負極の電位をモニタ可能に設けられたモニタ端子を含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の制御システム。 - 直列に接続された複数の二次電池セルの電極の電位をモニタする機器が行う制御方法であって、
前記複数の二次電池セルは、前記複数の二次電池セルに直列に接続された電源経路に直列に挿入された少なくとも一つのスイッチ素子を二次電池保護回路が制御することによって保護されるセルであり、
前記二次電池保護回路は、
前記複数の二次電池セルの全体又は各々の電圧を監視して過充電又は過放電を検出する異常検出回路と、
前記複数の二次電池セルの電極のうち前記スイッチ素子が接続された電極を含む一つ以上の電極の電位を、前記スイッチ素子を含まない経路でモニタ可能に設けられた一つ以上のモニタ端子と、
前記一つ以上の電極と前記一つ以上のモニタ端子との間に介在する一つ以上の内部配線と、
前記一つ以上の内部配線のそれぞれに対して直列に挿入され、前記異常検出回路により過充電又は過放電が検出された状態で前記内部配線に流れる電流を遮断する一つ以上の内部スイッチと、
前記異常検出回路による異常検出結果に応じて、前記内部スイッチのそれぞれをオン又はオフにするスイッチ制御回路と、を有し、
前記機器は、
前記内部スイッチがオンのときの前記一つ以上のモニタ端子の電位に基づいて、前記一つ以上の内部配線のうち少なくとも一つの内部配線を含む配線経路に流れる電流を制御することによって、前記複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御する、制御方法。 - 直列に接続された複数の二次電池セルに直列に接続された電源経路に直列に挿入された少なくとも一つのスイッチ素子を制御することによって前記複数の二次電池セルを保護する二次電池保護集積回路であって、
前記複数の二次電池セルの全体又は各々の電圧を監視して過充電又は過放電を検出する異常検出回路と、
前記複数の二次電池セルの電極のうち前記スイッチ素子が接続された電極を含む一つ以上の電極の電位を、前記スイッチ素子を含まない経路でモニタ可能に設けられた一つ以上のモニタ端子と、
前記一つ以上の電極と前記一つ以上のモニタ端子との間に介在する一つ以上の内部配線と、
前記一つ以上の内部配線のそれぞれに対して直列に挿入され、前記異常検出回路により過充電又は過放電が検出された状態で前記内部配線に流れる電流を遮断する一つ以上の内部スイッチと、
前記異常検出回路による異常検出結果に応じて、前記内部スイッチのそれぞれをオン又はオフにするスイッチ制御回路と、を有し、
外部機器が、前記内部スイッチがオンのときの前記一つ以上のモニタ端子の電位に基づいて、前記一つ以上の内部配線のうち少なくとも一つの内部配線を含む配線経路に流れる電流を制御することによって、前記複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御できるように、前記一つ以上のモニタ端子は、前記一つ以上の電極の電位を出力する、二次電池保護集積回路。
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