JP7412055B2 - Charging control circuit - Google Patents
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Description
本発明は、充電制御回路に関する。 The present invention relates to a charging control circuit.
近年、地球環境への配慮から、内燃機関すなわちエンジンで駆動するエンジン駆動式自動車がモータで駆動する電気自動車に置き換わりつつある。特に、モータを駆動するための電池電源にエネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池が多く使用されている。 In recent years, out of consideration for the global environment, engine-driven vehicles driven by internal combustion engines, ie, engines, are being replaced by electric vehicles driven by motors. In particular, lithium ion secondary batteries with high energy density are often used as battery power sources for driving motors.
多数のリチウムイオン二次電池セルを収容する複数個の電池モジュールを搭載する気自動車の充電制御回路において、過充電防止の対策を施すことが重要な課題である。 It is an important issue to take measures to prevent overcharging in charging control circuits for electric vehicles equipped with a plurality of battery modules that accommodate a large number of lithium ion secondary battery cells.
本発明はこのような背景を鑑みてなされたものであり、安全に充電することができる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of this background, and an object of the present invention is to provide a technology that allows safe charging.
上記課題を解決するための本発明の主たる発明は、充電制御回路であって、充電回路と、前記充電回路に接続される複数の電池モジュールと、を備え、前記電池モジュールは、電池セルと、前記電池セルへの充電電流を可逆的に通電または遮断する第1通電遮断素子と、前記電池セルへの前記充電電流を不可逆的に通電または遮断する第2通電遮断素子と、を備え、前記電池モジュールのうちの少なくとも1つが過充電になった場合に、過充電となった前記電池モジュールの前記第1通電遮断素子を用いて前記充電電流を遮断し、前記第1通電遮断素子による遮断に失敗した場合、全ての前記電池モジュールの前記第2通電遮断素子を用いて充電電流を遮断する。 The main invention of the present invention for solving the above problems is a charging control circuit, comprising a charging circuit and a plurality of battery modules connected to the charging circuit, the battery module including a battery cell, A first energization cutoff element that reversibly passes or cuts off the charging current to the battery cell; and a second energization cutoff element that irreversibly passes or cuts off the charging current to the battery cell; When at least one of the modules is overcharged, the charging current is interrupted using the first energization cutoff element of the overcharged battery module, and the first energization cutoff element fails to interrupt the charging current. In this case, the second current cutoff elements of all the battery modules are used to cut off the charging current.
その他本願が開示する課題やその解決方法については、発明の実施形態の欄及び図面により明らかにされる。 Other problems disclosed in the present application and methods for solving the problems will be made clear by the section of the embodiments of the invention and the drawings.
本発明によれば、安全に充電することができる。 According to the present invention, charging can be performed safely.
図1に示すように、電池モジュール2は、複数のリチウムイオン二次電池セルが直列接続された高電圧定格の電池セル群1Hを、その電池セル群1Hへの充電電流入力を可逆的に入力または停止する通電遮断素子としての半導体通電遮断素子FET4を介して端子5に接続する。モジュールコントローラすなわち一次保護IC4は、前記電池セル群1Hの電圧、または、前記電池セル群1Hの電流、すなわち、シャント抵抗6の両端に現れる電圧を検知して、その検知結果に応じてFET4をオンまたはオフに操作し端子5からの充電電流入力の入力または停止を制御する。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、充電制御回路100は、複数の電池モジュール2を直列接続して電池モジュール2群を構成し、前記電池モジュール2群を充電回路11へ接続する。充電回路11は電源入力ケーブル10を商用電源に接続して交流電圧を入力し所望の直流電圧へ変換し電池モジュール2群へ前記直流電圧を印加しその電池モジュール2群へ充電電流を入力して前記電池モジュール2内の電池セル群1Hを充電する。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、電池モジュール3は、複数のリチウムイオン二次電池セルが直列接続された高電圧定格の電池セル群1Hを、その電池セル群1Hへの充電電流入力を可逆的に入力または停止する第1通電遮断素子としての半導体通電遮断素子FET6、および、不可逆的に入力または遮断する第2通電遮断素子としての自己溶断型ヒューズSCP7を直列に介して端子8に接続する。モジュールコントローラすなわち一次保護IC4は、前記電池セル群1Hの電圧、または、前記電池セル群1Hの電流、すなわち、シャント抵抗6の両端に現れる電圧を検知して、その検知結果に応じてFET6をオンまたはオフに操作し端子8からの充電電流入力の入力または停止を制御する。また、二次保護IC5は前記一次保護IC4と独立に駆動し、前記電池セル群1Hの電圧を検知して、その検知結果、または、一次保護IC4からの指示信号9に応じてFET10をオンに操作してSCP7内のヒータを通電加熱して前記SCP7内のヒューズエレメントを自己溶断し不可逆的に充電電流を遮断する。前記二次保護IC5におけるSCP7による充電電流遮断のトリガとなる電圧閾値は一次保護IC4によるFET6による充電電流遮断のトリガとなる電圧閾値より高い値に設定し、過充電を二重に保護する仕組みが成立する。特に、不可逆的に通電を遮断するSCP7を有する電池モジュール3を複数個直列接続するため、前記一次保護としての過充電遮断の失敗に伴うFET6の再通電により充電が再開されてさらに過充電されることがなく高い信頼性を確保できる。なお、前記電圧検出対象は、電池セル群1H、または、前記電池セル群1Hの内の少なくとも1個の電池セルのいずれでも良い。
As shown in FIG. 3, the
図4に示すように、充電放電制御回路103は、複数の電池モジュール3を直列接続して電池モジュール3群を構成し、前記電池モジュール3群を充電回路11へ接続する。充電回路11は商電源入力ケーブル10を商用電源に接続して前記商用電源の交流電圧を入力し所望の直流電圧へ変換し電池モジュール2群へ前記直流電圧を印加し前記電池モジュール3群へ充電電流を入力して電池モジュール3内の電池セル群1Hを充電する。メインコントローラ9は後述のフローチャート図に従って制御を行い過充電に対する二重保護を実現する。
As shown in FIG. 4, the charging/
前記充電回路103のメインコントローラ9の制御について、次に、図5のフローチャート図を用いて説明する。
Next, the control of the
充電制御回路103のメインコントローラ12は、Step1にて、通信信号4を用いて電池モジュール3群と通信を行い前記電池モジュール3群の内、少なくとも1個の電池モジュール3内の電池セル群1Hの電圧が所定電圧1を超えたか否かを検知する。電池セル群1Hの電圧が所定電圧1を超えたと判定すると、Step2へ移行し、全ての前記電池モジュール3へFET6をオフに操作するように指示し全ての電池モジュール群の充電電流の通電を停止する。メインコントローラ9は、Step3にて、通信信号4を用いて電池モジュール3群と通信を行い前記電池モジュール3群の内、少なくとも1個の電池モジュール3内の電池セル群1Hの電圧が所定電圧1よりも高い所定電圧2を超えたか否かを検知する。前記電池セル群1Hの電圧が所定電圧2を超えたと判定すると、Step4へ移行し、全ての前記電池モジュール3へFET10をオンに操作してSCP7を不可逆に遮断するように通信信号4を用いて指示し全ての前記電池モジュール3の充電電流の通電を遮断する。前述のStep4に至る状態とは、電池モジュール3群の内の少なくとも1個の電池モジュール3の一次保護IC4がStep1にて電池セル群1Hの過電圧の検知に失敗した状態、または、Step2にて電池モジュール3群の内の全ての電池モジュール3のFET6をオフに操作しても前記FET6のショート故障等により充電電流の遮断に失敗し充電が継続した状態のいずれかであり、前記Step3ないしStep4の制御は、前記Step1ないしStep2の過充電に対する一次保護の失敗を補う二重保護の役割を果たし、一般に、前記一次保護の失敗の発生確率が低いとは言え、万一発火した場合の被害は甚大であり、リスクアセスメント観点で有効な安全性を実現できる。特に、前記Step3ないしStep4におけるSCP7を不可逆的に遮断するための制御を、二次保護IC5がメインコントローラ9からの通信信号4による指示を前記電池モジュール3内で一次保護IC4および通信信号9を介して実行する制御、および、二次保護IC5自身の制御が独立して実行する制御を並列して実行すると一層高い信頼性を確保する目的で好適である。
In
これらによって、多数のリチウムイオン二次電池セルを搭載する気自動車の充電において、一部の回路故障も想定した過充電に対する二重保護を実現し安全性を向上できる。 With these features, it is possible to realize double protection against overcharging and improve safety when charging a car equipped with a large number of lithium-ion secondary battery cells, assuming that some circuits fail.
以上、本実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。 Although the present embodiment has been described above, the above embodiment is for facilitating understanding of the present invention, and is not for construing the present invention in a limited manner. The present invention may be modified and improved without departing from the spirit thereof, and the present invention also includes equivalents thereof.
2 電池モジュール
3 電池モジュール
9 メインコントローラ
11 充電回路
100 充電制御回路
103 充電放電制御回路2
Claims (3)
前記充電回路に接続される複数の電池モジュールと、を備え、
前記電池モジュールは、
電池セルと、
前記電池セルへの充電電流を可逆的に通電または遮断する第1通電遮断素子と、
前記電池セルへの前記充電電流を不可逆的に通電または遮断する第2通電遮断素子と、
を備え、
前記電池モジュールのうちの少なくとも1つが過充電になった場合に、過充電となった前記電池モジュールの前記第1通電遮断素子を用いて前記充電電流を遮断し、前記第1通電遮断素子による遮断に失敗した場合、全ての前記電池モジュールの前記第2通電遮断素子を用いて充電電流を遮断する充電制御回路。charging circuit;
A plurality of battery modules connected to the charging circuit,
The battery module includes:
battery cells;
a first energization interrupting element that reversibly supplies or interrupts charging current to the battery cell;
a second energization interrupting element that irreversibly supplies or interrupts the charging current to the battery cell;
Equipped with
When at least one of the battery modules becomes overcharged, the charging current is interrupted using the first energization cutoff element of the overcharged battery module, and the first energization cutoff element interrupts the charging current. A charging control circuit that cuts off the charging current using the second energization cutoff elements of all the battery modules when the battery module fails.
前記第1通電遮断素子を制御する第1制御部と、
前記第2通電遮断素子を制御する第2制御部と、
を備え、
前記第2通電遮断素子の制御は、前記第2制御部および前記第1制御部により並列に実行する請求項1または2に記載の充電制御回路。The battery module includes:
a first control unit that controls the first current cutoff element;
a second control unit that controls the second current cutoff element;
Equipped with
The charging control circuit according to claim 1 or 2, wherein the second current cutoff element is controlled in parallel by the second control section and the first control section.
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