JP7388008B2 - Automotive power storage device - Google Patents

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Description

本発明は、車載用蓄電素子の保護回路に関する。 The present invention relates to a protection circuit for a vehicle-mounted power storage element.

蓄電装置は、遮断スイッチを備えており、異常が発生した時に、電流を遮断することで、保護を図っている。下記特許文献1は、遮断スイッチにFET等の半導体スイッチを用いる技術を開示している。 The power storage device is equipped with a cutoff switch, which protects the device by cutting off the current when an abnormality occurs. Patent Document 1 listed below discloses a technique using a semiconductor switch such as an FET as a cutoff switch.

特開2003-169422号公報Japanese Patent Application Publication No. 2003-169422

車載用の蓄電装置は、車両が電源喪失することを抑制するため、充電を遮断している場合でも、電力供給は維持することが好ましい。図13は、蓄電装置300のブロックであり、組電池310と遮断スイッチ320と管理装置330を有している。 In order to prevent the vehicle from losing power, it is preferable that the vehicle-mounted power storage device maintains power supply even when charging is cut off. FIG. 13 shows a block of a power storage device 300, which includes a battery pack 310, a cutoff switch 320, and a management device 330.

遮断スイッチ320がバックツーバック接続した2つのFET321とFET323である場合、図13に示すように、第1FET321をオフ、第2FET323をオンすることで、放電は許容し、充電は遮断することが出来る。 When the cutoff switch 320 is two FETs 321 and 323 connected back-to-back, as shown in FIG. 13, by turning off the first FET 321 and turning on the second FET 323, discharging can be allowed and charging can be cut off. .

つまり、第1FET321の寄生ダイオード322は、放電方向が順方向であるため、図13に示すように、放電電流は、第1FET321の寄生ダイオード322、第2FET323のソース-ドレインを通じて流すことが出来る。一方、充電電流は、寄生ダイオード322が逆方向となるため、遮断される。 That is, since the parasitic diode 322 of the first FET 321 has a forward discharge direction, the discharge current can flow through the parasitic diode 322 of the first FET 321 and the source-drain of the second FET 323, as shown in FIG. On the other hand, the charging current is cut off because the parasitic diode 322 is in the opposite direction.

寄生ダイオード322は、電流容量が小さい。許容値以上の電流が流れると、発熱して、寄生ダイオード322が故障する場合がある。寄生ダイオード322に他のダイオードを並列に接続して電流容量を大きくした場合も、許容値以上の電流が流れると、同様の問題がある。
ソース-ドレイン間にダイオードを接続したFETを使用して放電を行う場合に、ダイオードやFETの故障を抑制することを目的とする。
The parasitic diode 322 has a small current capacity. If a current exceeding the allowable value flows, heat may be generated and the parasitic diode 322 may fail. Even when the current capacity is increased by connecting another diode in parallel to the parasitic diode 322, a similar problem occurs if a current exceeding the allowable value flows.
The purpose of this invention is to suppress failure of the diode or FET when discharging is performed using an FET with a diode connected between the source and drain.

車載用の蓄電素子の保護回路は、前記蓄電素子の電流を遮断する遮断スイッチと、前記遮断スイッチと並列に接続されたバイパス回路と、制御部と含み、前記遮断スイッチは、バックツーバック接続された第1FETと第2FETであり、前記第1FETは、ソースとドレイン間に接続された第1ダイオードを有し、前記第2FETは、ソースとドレイン間に接続され、前記第1ダイオードとは逆向きの第2ダイオードを有し、前記バイパス回路は、前記遮断スイッチによる電流遮断中に、前記蓄電素子から車両への放電を許容し、前記制御部は、前記バイパス回路に流れる放電電流が制限値以上になった場合、前記放電電流の電流経路を、前記バイパス回路を通る経路から、前記遮断スイッチを通る経路に切り換える。 A protection circuit for a vehicle-mounted power storage element includes a cutoff switch that cuts off the current of the power storage element, a bypass circuit connected in parallel with the cutoff switch, and a control section, and the cutoff switch is connected back-to-back. a first FET and a second FET, the first FET having a first diode connected between a source and a drain, and the second FET having a first diode connected between a source and a drain, and a second FET having a diode in a direction opposite to that of the first diode. a second diode, the bypass circuit allows discharge from the power storage element to the vehicle while the current is cut off by the cutoff switch, and the control unit is configured such that the discharge current flowing through the bypass circuit is equal to or higher than a limit value. If so, the current path of the discharge current is switched from a path passing through the bypass circuit to a path passing through the cutoff switch.

本技術は、車載用の蓄電装置に適用することが出来る。保護回路の制御方法、保護回路の制御プログラム、保護回路の制御プログラムを記憶した記録媒体に適用できる。 The present technology can be applied to a vehicle-mounted power storage device. The present invention can be applied to a protection circuit control method, a protection circuit control program, and a recording medium storing a protection circuit control program.

ソース-ドレイン間にダイオードを接続したFETを使用して放電を行う場合に、ダイオードやFETの故障を抑えることが出来る。 When discharging is performed using an FET with a diode connected between the source and drain, failure of the diode or FET can be suppressed.

バッテリの分解斜視図Exploded perspective view of battery 二次電池の平面図Top view of secondary battery 図2のA-A線断面図Cross-sectional view taken along line AA in Figure 2 自動車の側面図car side view バッテリのブロック図Battery block diagram 定電流ダイオードのI-V特性IV characteristics of constant current diode バイパス回路の回路図Bypass circuit schematic 保護処理のフローチャートProtection processing flowchart 保護回路の回路動作の説明図Explanatory diagram of circuit operation of protection circuit 保護回路の回路動作の説明図Explanatory diagram of circuit operation of protection circuit 自動二輪車の側面図Side view of a motorcycle バイパス回路の回路図Bypass circuit schematic 比較例の回路図Circuit diagram of comparative example

車載用の蓄電素子の保護回路は、前記蓄電素子の電流を遮断する遮断スイッチと、前記遮断スイッチと並列に接続されたバイパス回路と、制御部と含み、前記遮断スイッチは、バックツーバック接続された第1FETと第2FETであり、前記第1FETは、ソースとドレイン間に接続された第1ダイオードを有し、前記第2FETは、ソースとドレイン間に接続され、前記第1ダイオードとは逆向きの第2ダイオードを有し、前記バイパス回路は、前記遮断スイッチによる電流遮断中に、前記蓄電素子から車両への放電を許容し、前記制御部は、前記バイパス回路に流れる放電電流が制限値以上になった場合、前記放電電流の電流経路を、前記バイパス回路を通る経路から、前記遮断スイッチを通る経路に切り換える。 A protection circuit for a vehicle-mounted power storage element includes a cutoff switch that cuts off the current of the power storage element, a bypass circuit connected in parallel with the cutoff switch, and a control section, and the cutoff switch is connected back-to-back. a first FET and a second FET, the first FET having a first diode connected between a source and a drain, and the second FET having a first diode connected between a source and a drain, and a second FET having a diode in a direction opposite to that of the first diode. a second diode, the bypass circuit allows discharge from the power storage element to the vehicle while the current is cut off by the cutoff switch, and the control unit is configured such that the discharge current flowing through the bypass circuit is equal to or higher than a limit value. If so, the current path of the discharge current is switched from a path passing through the bypass circuit to a path passing through the cutoff switch.

遮断スイッチによる電流遮断後、バイパス回路を経由して、放電電流を流すことで、車両への電力供給を維持することが出来る。バイパス回路に制限値以上の放電電流が流れた場合、制御部は、放電電流の電流経路を、バイパス回路から、遮断スイッチを通る経路に切り換える。そのため、バイパス回路に制限値を超える電流が流れて、バイパス回路が故障することを抑制できる。 After the current is cut off by the cutoff switch, a discharge current is allowed to flow through the bypass circuit to maintain power supply to the vehicle. When a discharge current exceeding a limit value flows through the bypass circuit, the control unit switches the current path of the discharge current from the bypass circuit to a path passing through the cutoff switch. Therefore, it is possible to suppress a failure of the bypass circuit due to a current exceeding the limit value flowing through the bypass circuit.

遮断スイッチの電流経路は、第1FETと第2FETの双方をオンして、第1FETと第2FETのソース-ドレインを通る経路と、第1FETはオフ、第2FETはオンして、第1ダイオードと第2FETのソース-ドレインを通る経路の2つの電流経路がある。制御部は、放電電流の電流経路をバイパス回路から遮断スイッチに切り換える時に、上記した2つの電流経路を選択することが出来る。そのため、第1ダイオードを通る経路のみを使って放電電流を流し続ける場合に比べて、遮断スイッチの故障を抑制することが可能となる。バイパス回路で放電する期間は、少なくとも遮断スイッチに電流は流れず、ダイオードやFETが発熱することもないので、遮断スイッチの故障を抑制することが出来る。 The current path of the cutoff switch is one that turns on both the first FET and the second FET and passes through the source-drain of the first FET and the second FET, and one that turns off the first FET and turns on the second FET and passes through the first diode and the second FET. There are two current paths, one through the source-drain of the 2FET. The control unit can select the above two current paths when switching the current path of the discharge current from the bypass circuit to the cutoff switch. Therefore, compared to the case where the discharge current continues to flow using only the path passing through the first diode, it is possible to suppress failure of the cutoff switch. During the discharge period in the bypass circuit, at least no current flows through the cutoff switch and no heat is generated in the diode or FET, so failure of the cutoff switch can be suppressed.

前記制御部は、前記バイパス回路に流れる放電電流が制限値以上になった場合、前記放電電流の電流経路を、前記バイパス回路を通る経路から、前記遮断スイッチの前記第1FETと前記第2FETのソース-ドレインを通る経路に切り換えてもよい。制限値を超える電流は、第1FETと第2FETのソース-ドレイン間を流れ、第1ダイオードや第2ダイオードには流れない。そのため、ダイオードが発熱して、故障することを抑制できる。 When the discharge current flowing through the bypass circuit exceeds a limit value, the control unit changes the current path of the discharge current from a path passing through the bypass circuit to a source of the first FET and the second FET of the cutoff switch. - You may switch to a path through the drain. A current exceeding the limit value flows between the sources and drains of the first FET and the second FET, and does not flow through the first diode or the second diode. Therefore, it is possible to suppress the diode from generating heat and breaking down.

前記バイパス回路は電流制限部を含んでいてもよい。バイパス回路の電流を制限することが出来るため、バイパス回路の定格を小さくすることが出来る。 The bypass circuit may include a current limiter. Since the current in the bypass circuit can be limited, the rating of the bypass circuit can be reduced.

前記電流制限部は、定電流素子又は定電流回路でもよい。バイパス回路の最大電流を所定値以下に抑えることが出来るので、バイパス回路の保護に効果的である。 The current limiting section may be a constant current element or a constant current circuit. Since the maximum current of the bypass circuit can be suppressed to a predetermined value or less, it is effective in protecting the bypass circuit.

前記電流制限部はI-V特性において線形領域を有しており、前記制御部は、前記電流制限部の両端電圧に基づいて前記バイパス回路の電流を検出し、前記制限値は、前記線形領域内の電流値でもよい。線形領域内は、電流の検出精度が高いため、バイパス回路の電流が制限値を超えているか、精度よく判断できる。そのため、制限値を超える電流が流れた時の応答性が高くなる。つまり、バイパス回路の電流が制限値を超えた場合に、速やかに電流経路を切り換えることが出来る。 The current limiting section has a linear region in IV characteristics, the control section detects the current of the bypass circuit based on the voltage across the current limiting section, and the limiting value is within the linear region. A current value within the range may be used. In the linear region, the current detection accuracy is high, so it can be determined with high accuracy whether the current in the bypass circuit exceeds the limit value. Therefore, responsiveness becomes high when a current exceeding the limit value flows. In other words, when the current in the bypass circuit exceeds the limit value, the current path can be quickly switched.

<実施形態1>
1.バッテリ50の構造説明
バッテリ50は、図1に示すように、組電池60と、回路基板ユニット65と、収容体71を備える。バッテリ50は蓄電装置の一例である。
<Embodiment 1>
1. Structural Description of Battery 50 As shown in FIG. 1, the battery 50 includes an assembled battery 60, a circuit board unit 65, and a housing 71. Battery 50 is an example of a power storage device.

収容体71は、合成樹脂材料からなる本体73と蓋体74とを備えている。本体73は有底筒状である。本体73は、底面部75と、4つの側面部76とを備えている。4つの側面部76によって上端部分に上方開口部77が形成されている。 The container 71 includes a main body 73 and a lid 74 made of a synthetic resin material. The main body 73 has a cylindrical shape with a bottom. The main body 73 includes a bottom part 75 and four side parts 76. An upper opening 77 is formed at the upper end portion by the four side portions 76 .

収容体71は、組電池60と回路基板ユニット65を収容する。組電池60は12個の二次電池62を有する。12個の二次電池62は、3並列で4直列に接続されている。回路基板ユニット65は、回路基板100と回路基板100上に搭載される電子部品とを含み、組電池60の上部に配置されている。 The housing body 71 houses the assembled battery 60 and the circuit board unit 65. The assembled battery 60 has twelve secondary batteries 62. The 12 secondary batteries 62 are connected 3 in parallel and 4 in series. The circuit board unit 65 includes a circuit board 100 and electronic components mounted on the circuit board 100, and is arranged above the assembled battery 60.

蓋体74は、本体73の上方開口部77を閉鎖する。蓋体74の周囲には外周壁78が設けられている。蓋体74は、平面視略T字形の突出部79を有する。蓋体74の前部のうち、一方の隅部に正極の第1外部端子51が固定され、他方の隅部に負極の第2外部端子52が固定されている。 The lid 74 closes the upper opening 77 of the main body 73. An outer peripheral wall 78 is provided around the lid body 74. The lid body 74 has a protrusion 79 that is approximately T-shaped in plan view. A first external terminal 51 of a positive electrode is fixed to one corner of the front part of the lid 74, and a second external terminal 52 of a negative electrode is fixed to the other corner.

図2及び図3に示すように、二次電池62は、直方体形状のケース82内に電極体83を非水電解質と共に収容したものである。二次電池62は一例としてリチウムイオン二次電池である。ケース82は、ケース本体84と、その上方の開口部を閉鎖する蓋85とを有している。 As shown in FIGS. 2 and 3, the secondary battery 62 has an electrode body 83 housed in a rectangular parallelepiped-shaped case 82 together with a non-aqueous electrolyte. The secondary battery 62 is, for example, a lithium ion secondary battery. The case 82 includes a case body 84 and a lid 85 that closes an upper opening of the case body 84.

電極体83は、詳細については図示しないが、銅箔からなる基材に活物質を塗布した負極要素と、アルミニウム箔からなる基材に活物質を塗布した正極要素との間に、多孔性の樹脂フィルムからなるセパレータを配置したものである。これらはいずれも帯状で、セパレータに対して負極要素と正極要素とを幅方向の反対側にそれぞれ位置をずらした状態で、ケース本体84に収容可能となるように扁平状に巻回されている。 Although not shown in detail, the electrode body 83 has a porous structure between a negative electrode element made of a base material made of copper foil coated with an active material and a positive electrode element made of a base material made of aluminum foil coated with an active material. A separator made of resin film is arranged. All of these are band-shaped, and are wound in a flat shape so that they can be accommodated in the case body 84, with the negative electrode element and the positive electrode element shifted to opposite sides in the width direction with respect to the separator. .

正極要素には正極集電体86を介して正極端子87が、負極要素には負極集電体88を介して負極端子89がそれぞれ接続されている。正極集電体86及び負極集電体88は、平板状の台座部90と、この台座部90から延びる脚部91とからなる。台座部90には貫通孔が形成されている。脚部91は正極要素又は負極要素に接続されている。正極端子87及び負極端子89は、端子本体部92と、その下面中心部分から下方に突出する軸部93とからなる。そのうち、正極端子87の端子本体部92と軸部93とは、アルミニウム(単一材料)によって一体成形されている。負極端子89においては、端子本体部92がアルミニウム製で、軸部93が銅製であり、これらを組み付けたものである。正極端子87及び負極端子89の端子本体部92は、蓋85の両端部に絶縁材料からなるガスケット94を介して配置され、このガスケット94から外方へ露出されている。 A positive electrode terminal 87 is connected to the positive electrode element via a positive electrode current collector 86, and a negative electrode terminal 89 is connected to the negative electrode element via a negative electrode current collector 88. The positive electrode current collector 86 and the negative electrode current collector 88 include a flat pedestal portion 90 and leg portions 91 extending from the pedestal portion 90. A through hole is formed in the pedestal portion 90. The leg portion 91 is connected to the positive electrode element or the negative electrode element. The positive electrode terminal 87 and the negative electrode terminal 89 consist of a terminal main body portion 92 and a shaft portion 93 that projects downward from the center portion of the lower surface thereof. Among them, the terminal body portion 92 and the shaft portion 93 of the positive electrode terminal 87 are integrally molded from aluminum (a single material). In the negative electrode terminal 89, the terminal main body portion 92 is made of aluminum, and the shaft portion 93 is made of copper, and these are assembled together. Terminal body portions 92 of the positive electrode terminal 87 and the negative electrode terminal 89 are arranged at both ends of the lid 85 with a gasket 94 made of an insulating material interposed therebetween, and are exposed to the outside from the gasket 94.

蓋85は、圧力開放弁95を有している。圧力開放弁95は、図2に示すように、正極端子87と負極端子89の間に位置している。圧力開放弁95は、ケース82の内圧が制限値を超えた時に、開放して、ケース82の内圧を下げる。 Lid 85 has a pressure release valve 95. The pressure release valve 95 is located between the positive terminal 87 and the negative terminal 89, as shown in FIG. The pressure release valve 95 opens to lower the internal pressure of the case 82 when the internal pressure of the case 82 exceeds a limit value.

バッテリ50は、図4に示すように、自動車10に搭載して使用することが出来る。バッテリ50は、自動車10の駆動装置であるエンジン20の始動用でもよい。自動車10はアイドリングストップ車でもよい。アイドリングストップとは、信号待ちなど車両を停止させたときに自動的にエンジンを切り、発進時にエンジンを再始動するシステムである。 The battery 50 can be used by being mounted on the automobile 10, as shown in FIG. The battery 50 may be used for starting the engine 20 that is the drive device of the automobile 10. The automobile 10 may be an idling stop vehicle. Idling stop is a system that automatically turns off the engine when the vehicle is stopped, such as when waiting at a traffic light, and restarts the engine when the vehicle is started.

2.バッテリ50の電気的構成
図5はバッテリ50のブロック図である。バッテリ50は、組電池60と、電流センサ53と、遮断スイッチ55と、電圧計測回路110と、管理部130と、バイパス回路150と、組電池60の温度を検出する温度センサ(図略)と、を備える。
2. Electrical Configuration of Battery 50 FIG. 5 is a block diagram of the battery 50. The battery 50 includes an assembled battery 60, a current sensor 53, a cutoff switch 55, a voltage measurement circuit 110, a management section 130, a bypass circuit 150, and a temperature sensor (not shown) that detects the temperature of the assembled battery 60. , is provided.

組電池60は、複数の二次電池62から構成されている。二次電池62は、12個あり、3並列で4直列に接続されている。図5は、並列に接続された3つの二次電池62を1つの電池記号で表している。二次電池62は「蓄電素子」の一例である。バッテリ50は、定格12Vである。 The assembled battery 60 is composed of a plurality of secondary batteries 62. There are 12 secondary batteries 62, which are connected three in parallel and four in series. In FIG. 5, three secondary batteries 62 connected in parallel are represented by one battery symbol. The secondary battery 62 is an example of a "power storage element." The battery 50 is rated at 12V.

組電池60、電流センサ53及び遮断スイッチ55は、パワーライン66、パワーライン67を介して、直列に接続されている。パワーライン66、パワーライン67は電流経路の一例である。 The assembled battery 60, current sensor 53, and cutoff switch 55 are connected in series via a power line 66 and a power line 67. The power line 66 and the power line 67 are examples of current paths.

パワーライン66は、第1外部端子51と組電池60の正極とを接続するパワーラインである。パワーライン67は、第2外部端子52と組電池60の負極とを接続するパワーラインである。 The power line 66 is a power line that connects the first external terminal 51 and the positive electrode of the assembled battery 60. The power line 67 is a power line that connects the second external terminal 52 and the negative electrode of the assembled battery 60.

電流センサ53は、組電池60の負極に位置し、負極側のパワーライン67に設けられている。電流センサ53は、組電池60の電流Iを計測することができる。 The current sensor 53 is located at the negative electrode of the assembled battery 60 and is provided on the power line 67 on the negative electrode side. The current sensor 53 can measure the current I of the assembled battery 60.

電圧計測回路110は、4つの二次電池62、二次電池62、二次電池62、二次電池62の電圧Vと、組電池60の総電圧を検出することができる。組電池60の総電圧は、4つの二次電池の合計電圧である。 The voltage measurement circuit 110 can detect the voltage V of the four secondary batteries 62 , the secondary battery 62 , the secondary battery 62 , the secondary battery 62 , and the total voltage of the assembled battery 60 . The total voltage of the assembled battery 60 is the total voltage of four secondary batteries.

管理部130は、CPU131と、メモリ133を備える。管理部130は、電圧計測回路110、電流センサ53、温度センサの出力に基づいて、バッテリ50の監視処理を行う。管理部130は制御部の一例である。メモリ133は、バッテリ50の監視処理に必要な情報や過充電時の保護動作の実行に必要な情報を記憶しておいてもよい。過充電時の保護動作に必要な情報は、例えば、バイパス回路50の電流の制限値Iaや寄生ダイオード56A、56Bの電流の許容値である。 The management unit 130 includes a CPU 131 and a memory 133. The management unit 130 performs monitoring processing of the battery 50 based on the outputs of the voltage measurement circuit 110, the current sensor 53, and the temperature sensor. The management unit 130 is an example of a control unit. The memory 133 may store information necessary for monitoring the battery 50 and information necessary for performing a protective operation in the event of overcharging. The information necessary for the protective operation during overcharging is, for example, the current limit value Ia of the bypass circuit 50 and the allowable current value of the parasitic diodes 56A and 56B.

また、バッテリ50は通信レスであり、自動車10との通信機能を有していない。つまり、バッテリ50は、有線や無線などの通信形態を問わず、自動車10との通信を可能とする通信手段(通信部)を有していない。バッテリ50が通信レスであることから、管理部130は、自動車10から車両の走行状態やエンジン20の動作状況(エンジン始動やエンジン停止など)に関する情報を受け取ることが出来ない。 Further, the battery 50 is communication-less and does not have a communication function with the automobile 10. That is, the battery 50 does not have a communication means (communication unit) that enables communication with the automobile 10, regardless of the communication form such as wired or wireless. Since the battery 50 is communication-less, the management unit 130 cannot receive information from the automobile 10 regarding the driving state of the vehicle or the operational status of the engine 20 (engine start, engine stop, etc.).

遮断スイッチ55は、組電池60の負極に位置し、負極のパワーライン67に設けられている。遮断スイッチ55は、第1FET55Aと、第2FET55Bとを有する。第1FET55Aと第2FET55Bは、Nチャンネルの電界効果トランジスタである。遮断スイッチ55にFET(電界効果トランジスタ)を用いることでスイッチを小型化できる。 The cutoff switch 55 is located at the negative electrode of the assembled battery 60 and is provided on the negative electrode power line 67 . The cutoff switch 55 includes a first FET 55A and a second FET 55B. The first FET 55A and the second FET 55B are N-channel field effect transistors. By using an FET (field effect transistor) for the cutoff switch 55, the switch can be made smaller.

第1FET55Aは、ソースを第2外部端子52に接続し、第2FET55Bは、ソースSを組電池60の負極に接続している。第1FET55Aのドレインと第2FET55Bのドレインとが接続されている。第1FET55Aと第2FET55Bは、バックツーバック接続されている。 The first FET 55A has its source connected to the second external terminal 52, and the second FET 55B has its source S connected to the negative electrode of the assembled battery 60. The drain of the first FET 55A and the drain of the second FET 55B are connected. The first FET 55A and the second FET 55B are connected back-to-back.

バックツーバック接続(back-to-back接続)は、2つのFETを背中合わせに接続すること、すなわち、2つのFETのドレイン同士を接続すること、又はソース同士を接続することを意味する。 Back-to-back connection means connecting two FETs back to back, i.e. connecting the drains of the two FETs or connecting the sources of the two FETs.

第1FET55Aは寄生ダイオード56Aを内蔵しており、第2FET55Bは寄生ダイオード56Bを内蔵している。寄生ダイオード56Aは、第1FET55Aのソース-ドレイン間に接続された第1ダイオードである。寄生ダイオード56Aは、順方向が放電方向と同一である。寄生ダイオード56Bは、第2FET55Bのソース-ドレイン間に接続された第2ダイオードである。寄生ダイオード56Bは、順方向が充電方向と同一である。寄生ダイオード56Bは、寄生ダイオード56Aと逆向きである。 The first FET 55A has a built-in parasitic diode 56A, and the second FET 55B has a built-in parasitic diode 56B. The parasitic diode 56A is a first diode connected between the source and drain of the first FET 55A. The forward direction of the parasitic diode 56A is the same as the discharge direction. The parasitic diode 56B is a second diode connected between the source and drain of the second FET 55B. The forward direction of the parasitic diode 56B is the same as the charging direction. Parasitic diode 56B has the opposite direction to parasitic diode 56A.

第1FET55Aは、ゲートGがHレベルの場合、オンし、ゲートGがLレベルの場合オフする。第2FET55Bも同様である。 The first FET 55A is turned on when the gate G is at the H level, and turned off when the gate G is at the L level. The same applies to the second FET 55B.

管理部130は、第1FET55Aと第2FET55BのゲートGに対して制御信号を送り、第1FET55Aと第2FET55Bを制御する。制御信号は個々に送ることが出来、第1FET55Aと第2FET55Bを別々に制御することも出来る。 The management unit 130 sends a control signal to the gates G of the first FET 55A and the second FET 55B to control the first FET 55A and the second FET 55B. The control signals can be sent individually, and the first FET 55A and the second FET 55B can also be controlled separately.

管理部130は、バッテリ50が正常な場合、第1FET55AのゲートGに制御信号を送り、第1FET55Aをオンに制御する。また、第2FET55Bのゲートに制御信号を送り、第2FET55Bをオンに制御する。 When the battery 50 is normal, the management unit 130 sends a control signal to the gate G of the first FET 55A to turn on the first FET 55A. Further, a control signal is sent to the gate of the second FET 55B to turn on the second FET 55B.

第1FET55A及び第2FET55Bがオンの場合、第1FET55Aのソース-ドレイン間と第2FET55Bのソース-ドレイン間はそれぞれ導通するため、組電池60は充電、放電の双方が可能である。 When the first FET 55A and the second FET 55B are on, conduction occurs between the source and drain of the first FET 55A and between the source and drain of the second FET 55B, so that the assembled battery 60 can be charged and discharged.

バイパス回路150は、遮断スイッチ55と並列に接続されている。バイパス回路150は、定電流ダイオード151と、スイッチ155とを備える。定電流ダイオード151とスイッチ155は、直列に接続されている。定電流ダイオード151は、電流制限素子の一例である。バイパス回路150は小電流用であり、遮断スイッチ55に比べて、定格電流は小さい。 Bypass circuit 150 is connected in parallel with cutoff switch 55. Bypass circuit 150 includes a constant current diode 151 and a switch 155. Constant current diode 151 and switch 155 are connected in series. Constant current diode 151 is an example of a current limiting element. The bypass circuit 150 is for small current, and has a smaller rated current than the cutoff switch 55.

定電流ダイオード151は、放電方向(図5に示すC方向)が順方向である。図6は、定電流ダイオード151のI-V特性を示す。Iは定電流ダイオードの電流、Vは定電流ダイオード151の両端電圧(アノード-カソード間の電圧)である。 The constant current diode 151 has a forward discharge direction (direction C shown in FIG. 5). FIG. 6 shows the IV characteristics of the constant current diode 151. I is the current of the constant current diode, and V is the voltage across the constant current diode 151 (voltage between the anode and cathode).

定電流ダイオード151は線形領域F1と定電流領域F2を有している。線形領域F1は0~Vcの電圧帯であり、両端電圧Vにほぼ比例して電流Iが増加する領域である。定電流領域はVc以上の電圧帯であり、両端電圧Vが増加しても、電流が一定な領域である。定電流領域F2の電流値Icは、数A程度でもよい。 Constant current diode 151 has a linear region F1 and a constant current region F2. The linear region F1 is a voltage band from 0 to Vc, and is a region in which the current I increases almost in proportion to the voltage V at both ends. The constant current region is a voltage band equal to or higher than Vc, and is a region in which the current remains constant even if the voltage V between both ends increases. The current value Ic in the constant current region F2 may be approximately several amperes.

図5に示すように、定電流ダイオード151の両端(アノードとカソード)は、信号線68を介して、管理部130に接続されている。管理部130は、定電流ダイオード151の両端電圧Vに基づいてバイパス回路150に流れる電流を検出することが出来る。つまり、線形領域F1では、両端電圧Vと電流Iはほぼ比例するので、両端電圧Vから電流Iを検出することが出来る。 As shown in FIG. 5, both ends (anode and cathode) of the constant current diode 151 are connected to the management unit 130 via the signal line 68. The management unit 130 can detect the current flowing through the bypass circuit 150 based on the voltage V across the constant current diode 151. That is, in the linear region F1, the voltage V at both ends and the current I are almost proportional, so the current I can be detected from the voltage V at both ends.

スイッチ155は、図7に示すように、第3FET155Aと第4FET155Bでもよい。第3FET155Aと第4FET155Bは、Nチャンネルの電界効果トランジスタである。 The switch 155 may be a third FET 155A and a fourth FET 155B, as shown in FIG. The third FET 155A and the fourth FET 155B are N-channel field effect transistors.

第3FET155Aは、ソースを定電流ダイオード151のカソードに接続し、第4FET155Bは、ソースSを第2FET55Bのソースに接続している。第3FET155Aのドレインと第4FET155Bのドレインとが接続されている。第3FET155Aと第4FET155Bは、バックツーバック接続されている。 The third FET 155A has its source connected to the cathode of the constant current diode 151, and the fourth FET 155B has its source S connected to the source of the second FET 55B. The drain of the third FET 155A and the drain of the fourth FET 155B are connected. The third FET 155A and the fourth FET 155B are connected back-to-back.

第3FET155Aは寄生ダイオード156Aを有しており、第4FET155Bは寄生ダイオード156Bを有している。寄生ダイオード156Aは、順方向が放電方向と同一である。寄生ダイオード156Bは、順方向が充電方向と同一である。 The third FET 155A has a parasitic diode 156A, and the fourth FET 155B has a parasitic diode 156B. The forward direction of the parasitic diode 156A is the same as the discharge direction. The forward direction of the parasitic diode 156B is the same as the charging direction.

第3FET155Aは、ゲートGがHレベルの場合、オンし、ゲートGがLレベルの場合、オフする。第4FET155Bも同様である。 The third FET 155A is turned on when the gate G is at the H level, and turned off when the gate G is at the L level. The same applies to the fourth FET 155B.

遮断スイッチ55に並列にバイパス回路150を設けることで、放電電流の流れる経路が、遮断スイッチ55の第1FET55Aと第2FET55Bのソース-ドレインを経由する第1の経路67Aと、バイパス回路150を経由する第2の経路67Bの2経路となる。 By providing the bypass circuit 150 in parallel with the cutoff switch 55, the path through which the discharge current flows is via the bypass circuit 150 and the first path 67A that passes through the source-drain of the first FET 55A and the second FET 55B of the cutoff switch 55. There are two routes, the second route 67B.

管理部130は、第3FET155Aと第4FET155BのゲートGに対して制御信号を送り、第3FET155Aと第4FET155Bを制御する。制御信号は個々に送ることが出来、第3FET155Aと第4FET155Bを別々に制御することも出来る。 The management unit 130 sends a control signal to the gates G of the third FET 155A and the fourth FET 155B to control the third FET 155A and the fourth FET 155B. Control signals can be sent individually, and the third FET 155A and fourth FET 155B can also be controlled separately.

遮断スイッチ55、バイパス回路150、管理部130は、組電池60を保護する保護回路120である。保護回路120は、回路基板100上に実装されている。 The cutoff switch 55, the bypass circuit 150, and the management unit 130 are a protection circuit 120 that protects the assembled battery 60. Protection circuit 120 is mounted on circuit board 100.

バッテリ50には、図5に示すように、エンジン始動装置であるセルモータ21、車両発電機であるオルタネータ23、一般電気負荷25が接続されている。一般電気負荷25は、定格12Vであり、自動車10に搭載された車両ECUや、エアコン、オーディオ、カーナビゲーション、補機類などを例示することができる。 As shown in FIG. 5, the battery 50 is connected to a starting motor 21 which is an engine starting device, an alternator 23 which is a vehicle generator, and a general electric load 25. The general electrical load 25 has a rated voltage of 12V, and includes, for example, a vehicle ECU mounted on the automobile 10, an air conditioner, an audio system, a car navigation system, and auxiliary equipment.

3.過充電時の保護動作
管理部130は、電圧計測回路110、電流センサ53、温度センサの出力に基づいて、バッテリ50の監視処理を行う。
3. Protective operation during overcharging The management unit 130 performs monitoring processing of the battery 50 based on the outputs of the voltage measurement circuit 110, current sensor 53, and temperature sensor.

バッテリ50が正常な場合、管理部130は、第1FET55Aと第2FET55Bをオンに制御し、第3FET155Aと第4FET155Bをオフに制御する。そのため、遮断スイッチ55の第1FET55Aと第2FET55Bのソース-ドレインを経由する第1の経路67Aは導通、バイパス回路150を経由する第2の経路67Bは非導通となることから、正常時、充放電電流は、遮断スイッチ55を経由する第1の経路67Aで流れ、バイパス回路150を経由する第2の経路67Bには流れない。 When the battery 50 is normal, the management unit 130 controls the first FET 55A and the second FET 55B to be turned on, and controls the third FET 155A and the fourth FET 155B to be turned off. Therefore, the first path 67A passing through the source-drain of the first FET 55A and the second FET 55B of the cutoff switch 55 is conductive, and the second path 67B passing through the bypass circuit 150 is non-conducting, so that during normal charging and discharging. The current flows through the first path 67A via the cutoff switch 55, and does not flow through the second path 67B via the bypass circuit 150.

自動車10の一般電気負荷25に比べてオルタネータ23の発電量が多い場合、組電池60は充電されるため、過充電になる場合がある。 When the amount of power generated by the alternator 23 is larger than the general electrical load 25 of the automobile 10, the assembled battery 60 is charged, which may lead to overcharging.

過充電は、二次電池62の電池電圧Vにより判断できる。例えば、各二次電池62の電池電圧Vを電圧閾値と比較し、いずれかの二次電池62の電池電圧Vが電圧閾値を上回っていた場合、過充電と判断することが出来る。 Overcharging can be determined based on the battery voltage V of the secondary battery 62. For example, the battery voltage V of each secondary battery 62 is compared with a voltage threshold value, and if the battery voltage V of any of the secondary batteries 62 exceeds the voltage threshold value, it can be determined that overcharging has occurred.

図8は過充電を検出した場合に実行される保護処理のフローチャートである。管理部130は、バッテリ50の監視処理にて、過充電を検出すると、遮断スイッチ55をオンからオフに切り換える。つまり、管理部130は、第1FET55Aと第2FET55Bの各ゲートGに制御信号を送り、第1FET55Aと第2FET55Bをオンからオフに切り換える(S10)。第1FET55Aと第2FET55Bをオフに切り換えることで、遮断スイッチ55の第1FET55Aと第2FET55Bのソース-ドレインを経由する第1の経路67Aは非導通となり、電流を遮断することが出来る。電流を遮断することで、充電は遮断される。 FIG. 8 is a flowchart of protection processing executed when overcharging is detected. When the management unit 130 detects overcharging in the battery 50 monitoring process, it switches the cutoff switch 55 from on to off. That is, the management unit 130 sends a control signal to each gate G of the first FET 55A and the second FET 55B, and switches the first FET 55A and the second FET 55B from on to off (S10). By switching off the first FET 55A and the second FET 55B, the first path 67A passing through the source-drain of the first FET 55A and the second FET 55B of the cutoff switch 55 becomes non-conductive, and the current can be cut off. By cutting off the current, charging is cut off.

管理部130は、充電遮断後、バイパス回路150のスイッチ155をオフからオンに切り換える。つまり、管理部130は、第3FET155Aと第4FET155Bの各ゲートGに制御信号を送り、第3FET155Aと第4FET155Bをオフからオンに切り換える(S20)。 After cutting off charging, the management unit 130 switches the switch 155 of the bypass circuit 150 from off to on. That is, the management unit 130 sends a control signal to each gate G of the third FET 155A and the fourth FET 155B, and switches the third FET 155A and the fourth FET 155B from off to on (S20).

スイッチ155をオンに切り換えることで、バイパス回路150が導通するため、図9に示すように、第2の経路67Bにより組電池60の放電が可能となる。そのため、組電池60の正極から車両10に流れる放電電流Iは、第2の経路67Bを通って組電池60の負極に戻る(S30)。 By turning on the switch 155, the bypass circuit 150 becomes conductive, so that the assembled battery 60 can be discharged through the second path 67B, as shown in FIG. Therefore, the discharge current I flowing from the positive electrode of the assembled battery 60 to the vehicle 10 returns to the negative electrode of the assembled battery 60 through the second path 67B (S30).

過充電の遮断後、充電を検出した場合、管理部130は、第3FET155Aをオフしてもよい。第3FET155Aをオフすることで、充電を遮断することが出来る。 If charging is detected after overcharging is interrupted, the management unit 130 may turn off the third FET 155A. Charging can be interrupted by turning off the third FET 155A.

管理部130は、電流経路の切り換え後、第2の経路67Bに流れる放電電流Iをモニタする(S40)。放電電流Iは、定電流ダイオード151の両端電圧Vより検出することが出来る。 After switching the current path, the management unit 130 monitors the discharge current I flowing through the second path 67B (S40). The discharge current I can be detected from the voltage V across the constant current diode 151.

管理部130は、放電電流Iが制限値Ia以上であるか、否かを判定する(S50)。制限値Iaは、図6に示すように定電流Icよりも小さな値であり、定電流ダイオード151の線形領域F1に含まれている。制限値Iaは、バイパス回路150の定格電流、具体的にはスイッチ155の定格電流よりも小さな値である。 The management unit 130 determines whether the discharge current I is greater than or equal to the limit value Ia (S50). The limit value Ia is a value smaller than the constant current Ic, as shown in FIG. 6, and is included in the linear region F1 of the constant current diode 151. The limit value Ia is a value smaller than the rated current of the bypass circuit 150, specifically, the rated current of the switch 155.

管理部130は、放電電流Iが制限値Ia以下の場合、バイパス回路150のスイッチ155をオンに維持する。スイッチ155をオンに維持することで、バイパス回路150は導通を維持し、放電電流Iは、バイパス回路150を通じた第2の経路67Bで流れる。 The management unit 130 maintains the switch 155 of the bypass circuit 150 on when the discharge current I is equal to or less than the limit value Ia. By keeping switch 155 on, bypass circuit 150 remains conductive and discharge current I flows through bypass circuit 150 in second path 67B.

管理部130は、放電電流Iが制限値Ia以上の場合、遮断スイッチ55をオフからオンに切り換える。つまり、管理部130は、第1FET55Aと第2FETのゲートGに制御信号を送り、第1FET55Aと第2FET55Bをオフからオンに切り換える(S60)。 When the discharge current I is equal to or greater than the limit value Ia, the management unit 130 switches the cutoff switch 55 from off to on. That is, the management unit 130 sends a control signal to the gates G of the first FET 55A and the second FET, and switches the first FET 55A and the second FET 55B from off to on (S60).

管理部130は、遮断スイッチ55をオフからオンに切り換えた後、バイパス回路150のスイッチ155をオンからオフに切り換える。つまり、管理部130は、第3FET155Aと第4FET155BのゲートGに制御信号を出力して、第3FET155Aと第4FET155Bをオンからオフに切り換える(S70)。 After switching the cutoff switch 55 from off to on, the management unit 130 switches the switch 155 of the bypass circuit 150 from on to off. That is, the management unit 130 outputs a control signal to the gate G of the third FET 155A and the fourth FET 155B to switch the third FET 155A and the fourth FET 155B from on to off (S70).

遮断スイッチ55がオンに切り換わることで、放電電流の電流経路が、バイパス回路150を通る第2の経路67Bから、遮断スイッチ55の第1FET55Aと第2FET55Bのソース-ドレインを通る第1の経路67Aに切り換わる。そのため、制限値Iaを超える電流を、第1の経路67Aを通じて放電することが出来る(S80)。つまり、制限値Iaを超える電流を、遮断スイッチ55の第1FET55Aと第2FET55Bのソース-ドレインを通る経路で放電することが出来る。また、スイッチ155をオフすることで、バイパス回路150は非導通になり、バイパス回路150を通じた第2の経路67Bは遮断される。遮断スイッチ55をオンに切り換えてから、スイッチ155をオフに切り換えることで、自動車10への放電を遮断させずに、電流経路を切り換えることが出来る。 When the cutoff switch 55 is turned on, the current path of the discharge current changes from the second path 67B passing through the bypass circuit 150 to the first path 67A passing through the source-drain of the first FET 55A and second FET 55B of the cutoff switch 55. Switch to . Therefore, a current exceeding the limit value Ia can be discharged through the first path 67A (S80). In other words, a current exceeding the limit value Ia can be discharged through a path passing through the source and drain of the first FET 55A and the second FET 55B of the cutoff switch 55. Further, by turning off the switch 155, the bypass circuit 150 becomes non-conductive, and the second path 67B passing through the bypass circuit 150 is cut off. By turning on the cutoff switch 55 and then turning off the switch 155, the current path can be switched without cutting off the discharge to the vehicle 10.

5.効果説明
管理部130は、過充電を検出して遮断スイッチ55をオフするため、過充電からバッテリ50を保護することができる。過充電の検出後、管理部130がスイッチ155をオンに切り換えるため、バッテリ50はバイパス回路150を通じて自動車10に放電することが出来る。そのため、自動車10への電源供給を維持することが出来る。
5. Effect Description Since the management unit 130 detects overcharging and turns off the cutoff switch 55, it is possible to protect the battery 50 from overcharging. After detecting overcharging, the management unit 130 turns on the switch 155, so that the battery 50 can be discharged into the vehicle 10 through the bypass circuit 150. Therefore, power supply to the vehicle 10 can be maintained.

第1FET55Aの寄生ダイオード56Aと第2FET55Bの寄生ダイオード56Bは逆向きであることから、第1FET55Aと第2FET55Bがオフである場合、第1FET55Aの寄生ダイオード56Aと第2FET55Bの寄生ダイオード56Bに電流は流れない。そのため、バイパス回路150を通じた放電中に、寄生ダイオード56A、寄生ダイオード56Bが発熱して、第1FET55A及び第2FET55Bが故障することを抑制できる。 Since the parasitic diode 56A of the first FET 55A and the parasitic diode 56B of the second FET 55B are in opposite directions, when the first FET 55A and the second FET 55B are off, no current flows through the parasitic diode 56A of the first FET 55A and the parasitic diode 56B of the second FET 55B. . Therefore, during discharge through the bypass circuit 150, it is possible to suppress the parasitic diode 56A and the parasitic diode 56B from generating heat and causing the first FET 55A and the second FET 55B to fail.

バッテリ50は、自動車10との通信機能を有していないため、エンジン20の動作状態に関する情報を、自動車10から受けることが出来ない。バッテリ50はエンジン始動用であり、エンジン始動時に1000A程度の大きな放電電流Iを自動車10に供給する必要があるが、そのタイミングを事前に知ることが出来ない。 Since the battery 50 does not have a communication function with the vehicle 10, it cannot receive information regarding the operating state of the engine 20 from the vehicle 10. The battery 50 is used for starting the engine, and it is necessary to supply a large discharge current I of about 1000 A to the automobile 10 when starting the engine, but the timing cannot be known in advance.

管理部130は、放電電流Iが制限値Iaを超えると、放電電流の電流経路を、バイパス回路150を通る第2の経路から、遮断スイッチ55の第1FET55Aと第2FET55Bのソース-ドレインを通る第1の経路に切り換える。電流経路の切り換えにより、バイパス回路150に制限値Iaを超える電流が流れることを抑制できる。しかも、放電経路の切り換え時に、制限値Iaを超える放電電流Iがバイパス回路150に対して瞬間的に流れても、定電流ダイオード151の定電流特性により、電流値をIc以下に抑えることが出来る。そのため、大電流によりバイパス回路150が発熱して、損傷することを抑制できる。 When the discharge current I exceeds the limit value Ia, the management unit 130 changes the current path of the discharge current from a second path passing through the bypass circuit 150 to a second path passing through the source-drain of the first FET 55A and the second FET 55B of the cutoff switch 55. Switch to route 1. By switching the current path, it is possible to suppress a current exceeding the limit value Ia from flowing through the bypass circuit 150. Moreover, even if a discharge current I exceeding the limit value Ia momentarily flows into the bypass circuit 150 when switching the discharge path, the constant current characteristic of the constant current diode 151 allows the current value to be suppressed to below Ic. . Therefore, it is possible to prevent the bypass circuit 150 from generating heat and being damaged by a large current.

また、電流経路の切り換え後、放電電流は、第1FET55Aと第2FET55Bのソース-ドレインを通り、2つの寄生ダイオード56A、56Bには流れない。そのため、寄生ダイオード56A及び寄生ダイオード56Bが発熱して、遮断スイッチ55の第1FET55Aと第2FET55Bが損傷することを抑制できる。 Further, after switching the current path, the discharge current passes through the source-drain of the first FET 55A and the second FET 55B, and does not flow into the two parasitic diodes 56A and 56B. Therefore, it is possible to prevent the parasitic diode 56A and the parasitic diode 56B from generating heat and damaging the first FET 55A and the second FET 55B of the cutoff switch 55.

この技術を適用することで、過充電による電流遮断後に、エンジンを始動する場合など、バッテリ50が大電流を放電した時に、寄生ダイオード56A及び寄生ダイオード56Bが発熱して、遮断スイッチ55の第1FET55Aと第2FET55Bが損傷することを抑制できる。アイドリングストップ車は、エンジンの始動回数が多いため、バッテリ50が大電流を放電する頻度が高く、バイパス回路150や遮断スイッチ55に故障が起きやすい。この技術をアイドリングストップ車に適用することで、バイパス回路150や遮断スイッチ55の故障を抑制することが出来る。 By applying this technology, when the battery 50 discharges a large current, such as when starting the engine after current cutoff due to overcharging, the parasitic diode 56A and the parasitic diode 56B generate heat, and the first FET 55A of the cutoff switch 55 Thus, damage to the second FET 55B can be suppressed. In an idling stop vehicle, the engine is started many times, so the battery 50 frequently discharges a large current, and the bypass circuit 150 and cutoff switch 55 are likely to fail. By applying this technology to an idling stop vehicle, failures in the bypass circuit 150 and cutoff switch 55 can be suppressed.

<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described above and illustrated in the drawings; for example, the following embodiments are also included within the technical scope of the present invention.

(1)上記実施形態1では、蓄電素子の一例として、二次電池62を例示した。蓄電素子は、二次電池62に限らず、キャパシタでもよい。二次電池62は、リチウムイオン二次電池に限らず他の非水電解質二次電池でもよい。鉛蓄電池などを使用することも出来る。蓄電素子は、複数を直並列に接続する場合に限らず、直列の接続や、単セルの構成でもよい。 (1) In the first embodiment, the secondary battery 62 is illustrated as an example of the power storage element. The power storage element is not limited to the secondary battery 62, but may be a capacitor. The secondary battery 62 is not limited to a lithium ion secondary battery, but may be any other non-aqueous electrolyte secondary battery. It is also possible to use lead acid batteries. The power storage elements are not limited to the case where a plurality of power storage elements are connected in series and parallel, but may be connected in series or configured as a single cell.

(2)上記実施形態1では、バッテリ50を自動四輪車10に搭載した。図11に示すように、自動二輪車200に搭載してもよい。210は自動二輪車のエンジンである。自動二輪車200は、自動四輪車10と比較すると、設置スペースが狭いため、バッテリ50の小型化が求められる。また、自動二輪車200は自動四輪車10と比較して、電流が小さい場合が多い。本技術によれば、自動二輪車200にバッテリ50を用いることで、電流遮断装置に、リレー(機械スイッチ)ではなく、半導体スイッチ(FET)を用いることが出来る。FET55AやFET55Bに対してダイオードを別途設置する必要がなくなり、電流遮断装置の小型化及びバッテリ50の小型化を実現することが出来る。 (2) In the first embodiment described above, the battery 50 is mounted on the four-wheeled motor vehicle 10. As shown in FIG. 11, it may be mounted on a motorcycle 200. 210 is a motorcycle engine. Since the motorcycle 200 requires a smaller installation space than the four-wheeled vehicle 10, the battery 50 is required to be smaller. Furthermore, the current in the motorcycle 200 is often smaller than that in the four-wheeled vehicle 10. According to the present technology, by using the battery 50 in the motorcycle 200, it is possible to use a semiconductor switch (FET) instead of a relay (mechanical switch) as a current interrupt device. There is no need to separately install a diode for FET 55A and FET 55B, and it is possible to downsize the current interrupt device and the battery 50.

(3)上記実施形態1では、バッテリ50を自動車10のエンジン始動用とした。バッテリ50の用途はエンジン始動用以外でもよい。 (3) In the first embodiment, the battery 50 is used for starting the engine of the automobile 10. The battery 50 may be used for purposes other than engine starting.

(4)上記実施形態1では、遮断スイッチ55を、組電池60の負極側(ロウサイド)に配置したが、組電池60の正極側(ハイサイド)に配置してもよい。 (4) In the first embodiment, the cutoff switch 55 is arranged on the negative electrode side (low side) of the assembled battery 60, but it may be arranged on the positive electrode side (high side) of the assembled battery 60.

(5)上記実施形態1では、バイパス回路150に定電流ダイオード151を設けたが、定電流ダイオード151に代えて、定電流回路を設けてもよい。定電流回路は、電流Iの制限機能(定電流機能)を有する回路であれば、どのような回路でもよい。例えば、電流Iを検出して電流出力用トランジスタの増幅率を調整することにより電流制限を行う回路でもよい。 (5) In the first embodiment, the bypass circuit 150 is provided with the constant current diode 151, but instead of the constant current diode 151, a constant current circuit may be provided. The constant current circuit may be any circuit as long as it has a current I limiting function (constant current function). For example, a circuit may be used that limits the current by detecting the current I and adjusting the amplification factor of the current output transistor.

(6)上記実施形態1では、定電流ダイオード151の両端電圧Vに基づいて放電電流Iを計測したが、放電電流Iを電流センサ53で計測してもよい。 (6) In the first embodiment, the discharge current I was measured based on the voltage V across the constant current diode 151, but the discharge current I may be measured by the current sensor 53.

(7)上記実施形態1では、バッテリ50が過充電である場合に充電を遮断したが、充電を遮断する理由は、過充電に限らない。例えば、バッテリ50が満充電に達した場合に、充電を遮断してもよい。 (7) In the first embodiment, charging is cut off when the battery 50 is overcharged, but the reason for cutting off charging is not limited to overcharging. For example, charging may be interrupted when battery 50 reaches full charge.

(8)上記実施形態1では、放電経路を、バイパス回路150を通る経路から、遮断スイッチ55の第1FET55Aと第2FET55Bのソース-ドレインを経由する経路に切り換える場合、遮断スイッチ55を先に切り換え(S60)、バイパス回路150のスイッチ155を後に切り換えたが(S70)、切り換えは同時でもよく、逆でもよい。また、バイパス回路150のスイッチ155は無くてもよい。この場合、第1FET55Aと第2FET55Bのオン、オフの切り換えにより、放電経路の切り換えを行うことが出来る。 (8) In the first embodiment, when switching the discharge path from the path passing through the bypass circuit 150 to the path passing through the source-drain of the first FET 55A and the second FET 55B of the cut-off switch 55, the cut-off switch 55 is first switched ( S60), the switch 155 of the bypass circuit 150 was switched later (S70), but the switching may be done at the same time or vice versa. Furthermore, the switch 155 of the bypass circuit 150 may be omitted. In this case, the discharge path can be switched by switching the first FET 55A and the second FET 55B on and off.

(9)上記実施形態1では、第1ダイオード56Aは、第1FET55Aの寄生ダイオードであった。第1ダイオード56Aは、第1FET55Aのソース-ドレイン間に接続されていれば、寄生ダイオードであってもいいし、寄生ダイオード以外でもいい。寄生ダイオードに並列に接続されたダイオードでもよい。第2ダイオード56Bも同様である。 (9) In the first embodiment described above, the first diode 56A was a parasitic diode of the first FET 55A. The first diode 56A may be a parasitic diode or may be other than a parasitic diode as long as it is connected between the source and drain of the first FET 55A. It may also be a diode connected in parallel to the parasitic diode. The same applies to the second diode 56B.

(10)上記実施形態1では、バイパス回路150に流れる放電電流Iが制限値Ia以上の場合、管理部130は、第1FET55A及び第2FET55Bをオフからオンに切り換えて、放電電流を第1FET55Aと第2FET55Bのソース-ドレインを経由する経路で放電した。これに限らず、第1FET55Aはオフを維持し、第2FET55Bのみオフからオンに切り換えて、放電電流を寄生ダイオード56Aと第2FET55Bのソース-ドレインを経由する経路で放電してもよい。
遮断スイッチ50の2つの電流経路のうち、どちらを使用するかは、放電電流Iの大きさにより、決定してもよい。例えば、バイパス回路150から遮断スイッチ50に電流経路を切り換える時に、放電電流Iが寄生ダイオード56Aの許容値よりも低い場合、第1FET55Aはオフを維持し、第2FET55Bのみオフからオンに切り換えて、放電電流Iを寄生ダイオード56Aと第2FET55Bのソース-ドレインを経由する経路で流してもよい。放電電流Iが寄生ダイオード56Aの許容値以上の場合、第1FET55Aと第2FET55Bの双方をオフからオンに切り換えて、放電電流Iを第1FET55Aと第2FET55Bのソース-ドレインを経由する経路で流してもよい。放電電流Iは、電流センサ53で計測してもいいし、定電流ダイオード151のI-V特性を利用して計測してもよい。
(10) In the first embodiment, when the discharge current I flowing through the bypass circuit 150 is equal to or greater than the limit value Ia, the management unit 130 switches the first FET 55A and the second FET 55B from off to on, and controls the discharge current between the first FET 55A and the second FET 55B. The discharge took place via the source-drain path of 2FET55B. However, the present invention is not limited to this, and the first FET 55A may be kept off, only the second FET 55B may be switched from off to on, and the discharge current may be discharged through a path passing through the parasitic diode 56A and the source-drain of the second FET 55B.
Which of the two current paths of the cutoff switch 50 is used may be determined depending on the magnitude of the discharge current I. For example, when switching the current path from the bypass circuit 150 to the cutoff switch 50, if the discharge current I is lower than the allowable value of the parasitic diode 56A, the first FET 55A remains off, only the second FET 55B is switched from off to on, and the discharge The current I may be passed through the parasitic diode 56A and the source-drain of the second FET 55B. If the discharge current I is greater than the allowable value of the parasitic diode 56A, it is possible to switch both the first FET 55A and the second FET 55B from off to on and let the discharge current I flow through the source-drain path of the first FET 55A and the second FET 55B. good. The discharge current I may be measured by the current sensor 53 or may be measured using the IV characteristic of the constant current diode 151.

(11)上記実施形態1では、バイパス回路150は、定電流ダイオード151とスイッチ155とから構成した。定電流ダイオード151に代えて、電流制限抵抗を用いてもよい。スイッチ155は2つのFET55AとFET55Bから構成したが、接点スイッチを用いてもよい。図12のバイパス回路250は、電流制限抵抗260と、接点スイッチ270とを有している。バイパス回路250は、放電方向(図12のC方向)が順方向であるダイオード280を有してもよい。ダイオード280により、バイパス回路250を通じた充電を規制することが出来る。 (11) In the first embodiment, the bypass circuit 150 includes the constant current diode 151 and the switch 155. Instead of the constant current diode 151, a current limiting resistor may be used. Although the switch 155 is composed of two FETs 55A and 55B, a contact switch may also be used. Bypass circuit 250 in FIG. 12 includes a current limiting resistor 260 and a contact switch 270. The bypass circuit 250 may include a diode 280 whose discharge direction (direction C in FIG. 12) is the forward direction. Diode 280 can restrict charging through bypass circuit 250.

(12)本技術は、車載用の蓄電素子の保護回路の制御プログラムに適用することが出来る。保護回路は、前記蓄電素子の電流を遮断する遮断スイッチと、前記遮断スイッチと並列に接続されたバイパス回路と、を含み、前記遮断スイッチはバックツーバック接続された第1FETと第2FETであり、前記第1FETは、ソースとドレイン間に接続された第1ダイオードを有し、前記第2FETは、ソースとドレイン間に接続され、前記第1ダイオードとは逆向きの第2ダイオードを有し、前記バイパス回路は、前記遮断スイッチによる電流遮断中に、前記蓄電素子から車両への放電を許容する。保護回路の制御プログラムは、コンピュータに、前記バイパス回路を流れる放電電流が制限値以上になった場合、前記放電電流の電流経路を、前記バイパス回路から、前記遮断スイッチを通る経路に切り換える処理を実行させるプログラムである。本技術は、蓄電素子の保護回路の制御プログラムを記録した記録媒体に適用することが出来る。コンピュータは、一例として管理部130である。蓄電素子は、一例として二次電池62である。制御プログラムはROMなどの記録媒体に記録することが出来る。 (12) The present technology can be applied to a control program for a protection circuit of an on-vehicle power storage element. The protection circuit includes a cutoff switch that cuts off the current of the power storage element, and a bypass circuit connected in parallel with the cutoff switch, and the cutoff switch is a first FET and a second FET connected back-to-back, The first FET has a first diode connected between the source and the drain, and the second FET has a second diode connected between the source and the drain in the opposite direction to the first diode, and the second FET has a second diode connected between the source and the drain. The bypass circuit allows discharge from the power storage element to the vehicle while the current is cut off by the cutoff switch. The protection circuit control program causes the computer to execute a process of switching the current path of the discharge current from the bypass circuit to a path passing through the cutoff switch when the discharge current flowing through the bypass circuit exceeds a limit value. This is a program that allows you to The present technology can be applied to a recording medium in which a control program for a protection circuit of a power storage element is recorded. The computer is the management unit 130, for example. The power storage element is, for example, the secondary battery 62. The control program can be recorded on a recording medium such as a ROM.

10 自動車
50 バッテリ(蓄電装置)
51、52 外部端子
55 遮断スイッチ
55A 第1FET
55B 第2FET
56A 寄生ダイオード(第1ダイオード)
56B 寄生ダイオード(第2ダイオード)
60 組電池
62 二次電池(蓄電素子)
120 保護回路
130 管理部(制御部)
150 バイパス回路
151 定電流ダイオード
155 スイッチ
10 Automobile 50 Battery (power storage device)
51, 52 External terminal 55 Cutoff switch 55A 1st FET
55B 2nd FET
56A parasitic diode (first diode)
56B Parasitic diode (second diode)
60 Assembled battery 62 Secondary battery (power storage element)
120 Protection circuit 130 Management section (control section)
150 Bypass circuit 151 Constant current diode 155 Switch

Claims (6)

車両との通信機能を有さない、車載用の蓄電装置であって、
車載用の蓄電素子と、
車載用の前記蓄電素子の保護回路と、を備え、
車載用の前記蓄電素子の前記保護回路は、
前記蓄電素子の負極のパワーラインに設けられ、前記蓄電素子の電流を遮断する遮断スイッチと、
前記遮断スイッチと並列に接続されたバイパス回路と、
制御部と含み、
前記遮断スイッチは、バックツーバック接続された、Nチャンネルの第1FETとNチャンネルの第2FETであり、
前記第1FETは、ソースとドレイン間に接続された第1ダイオードを有し、
前記第2FETは、ソースとドレイン間に接続され、前記第1ダイオードとは逆向きの第2ダイオードを有し、
前記バイパス回路は、前記遮断スイッチによる電流遮断中に、前記蓄電素子から車両への放電を許容し、
前記制御部は、
前記バイパス回路に流れる放電電流が制限値以上になった場合、前記放電電流の電流経路を、前記バイパス回路を通る経路から、前記遮断スイッチを通る経路に切り換える、車載用の蓄電装置。
An in-vehicle power storage device that does not have a communication function with a vehicle,
In-vehicle power storage element,
A protection circuit for the power storage element for vehicle use,
The protection circuit of the in-vehicle power storage element includes:
a cutoff switch that is provided on a power line of a negative electrode of the power storage element and interrupts the current of the power storage element;
a bypass circuit connected in parallel with the cutoff switch;
including control unit,
The cutoff switch is an N-channel first FET and an N-channel second FET connected back-to-back,
The first FET has a first diode connected between a source and a drain,
The second FET has a second diode connected between a source and a drain, the second diode having a direction opposite to that of the first diode,
The bypass circuit allows discharge from the power storage element to the vehicle while the current is cut off by the cutoff switch,
The control unit includes:
An on-vehicle power storage device that switches a current path of the discharge current from a path passing through the bypass circuit to a path passing through the cutoff switch when the discharge current flowing through the bypass circuit exceeds a limit value.
請求項1に記載の車載用の蓄電装置であって、
前記制御部は、前記バイパス回路に流れる放電電流が制限値以上になった場合、前記放電電流の電流経路を、前記バイパス回路を通る経路から、前記遮断スイッチの前記第1FETと前記第2FETのソース-ドレインを通る経路に切り換える、車載用の蓄電装置
The vehicle-mounted power storage device according to claim 1,
When the discharge current flowing through the bypass circuit exceeds a limit value, the control unit changes the current path of the discharge current from a path passing through the bypass circuit to a source of the first FET and the second FET of the cutoff switch. - An on-vehicle power storage device that switches to a path that passes through the drain.
請求項1又は請求項2に記載の車載用の蓄電装置であって、
前記バイパス回路は、電流を制限する電流制限部を含む、車載用の蓄電装置
The vehicle-mounted power storage device according to claim 1 or 2,
The bypass circuit is an in-vehicle power storage device including a current limiter that limits current.
請求項3に記載の車載用の蓄電装置であって、
前記電流制限部は、定電流素子又は定電流回路である、車載用の蓄電装置
The vehicle-mounted power storage device according to claim 3,
In the vehicle-mounted power storage device , the current limiter is a constant current element or a constant current circuit.
請求項3又は請求項4に記載の車載用の蓄電装置であって、
前記電流制限部はI-V特性において線形領域を有しており、
前記制御部は、前記電流制限部の両端電圧に基づいて前記バイパス回路の電流を検出し、
前記制限値は、前記線形領域内の電流値である、車載用の蓄電装置
The vehicle-mounted power storage device according to claim 3 or 4,
The current limiting section has a linear region in IV characteristics,
The control unit detects the current of the bypass circuit based on the voltage across the current limiter,
In the vehicle-mounted power storage device , the limit value is a current value within the linear region.
請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の自動二輪車用の蓄電装置。 The power storage device for a motorcycle according to any one of claims 1 to 5 .
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014030281A (en) 2012-07-31 2014-02-13 Denso Corp Power-supply system
JP2014217169A (en) 2013-04-25 2014-11-17 株式会社Gsユアサ Electrical power storage device
WO2018225572A1 (en) 2017-06-05 2018-12-13 株式会社Gsユアサ Electricity storage element protection device
WO2019009292A1 (en) 2017-07-03 2019-01-10 株式会社Gsユアサ Power storage device, vehicle, and two-wheeled vehicle

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011223755A (en) * 2010-04-09 2011-11-04 Honda Motor Co Ltd Dc-dc converter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014030281A (en) 2012-07-31 2014-02-13 Denso Corp Power-supply system
JP2014217169A (en) 2013-04-25 2014-11-17 株式会社Gsユアサ Electrical power storage device
WO2018225572A1 (en) 2017-06-05 2018-12-13 株式会社Gsユアサ Electricity storage element protection device
WO2019009292A1 (en) 2017-07-03 2019-01-10 株式会社Gsユアサ Power storage device, vehicle, and two-wheeled vehicle

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