WO2007007655A1 - 電池システム - Google Patents

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WO2007007655A1
WO2007007655A1 PCT/JP2006/313547 JP2006313547W WO2007007655A1 WO 2007007655 A1 WO2007007655 A1 WO 2007007655A1 JP 2006313547 W JP2006313547 W JP 2006313547W WO 2007007655 A1 WO2007007655 A1 WO 2007007655A1
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battery
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potential
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Inventor
Shinichiro Kosugi
Nobuo Shibuya
Original Assignee
Kabushiki Kaisha Toshiba
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Definitions

  • the present invention relates to a battery system in which one or more battery modules are connected in series, and more particularly to a battery system using a lithium ion battery in which each battery module has one or more single cell powers.
  • Japanese Patent Publication No. 2001-204141 discloses a secondary battery in which 60 cells of nickel hydride batteries having a standard voltage per cell of 1.2 V are connected in series.
  • a lithium ion battery has an advantage that, for example, a high voltage of 300V to 1000V and a high output can be obtained, and self-discharge does not occur even when fully charged. For this reason, it is conceivable to use an assembled battery in which single cells such as lithium ion battery are connected in series.
  • a main battery for storing high-voltage running power of 300V is divided into a number of battery modules.
  • the module voltage of each battery module is detected by the differential voltage detection circuit and the AZD conversion circuit and transmitted to the signal processing circuit unit.
  • Circuit differential power for the differential voltage detection circuit and AZD conversion circuit is supplied from the auxiliary battery, not the main battery, through the DC-DC converter.
  • the open-circuit module voltage can be detected with higher accuracy, and unnecessary life shortening of the high-voltage assembled battery can be avoided.
  • 2003-70179 includes a plurality of power storage modules in which a power storage module in which a plurality of power storage devices are connected in series is further connected in series, and a plurality of power storage devices.
  • a plurality of lower-level control devices that are provided corresponding to each of the modules and that control a plurality of capacitors constituting the power storage module, and a higher-level control device that controls the plurality of lower-level control devices are provided.
  • the lower-level control device detects the status of a plurality of capacitors in the power storage module controlled by the lower-level control device, takes the logical sum or logical product of the status detection signal and the input signal of the lower-level control device power on the high potential side, and the result Is output to the lower-level control device on the low potential side.
  • the battery protection IC described in Japanese Patent Publication No. 2005-117780 monitors a plurality of battery-powered blocks connected in series, and the battery pack is charged when the battery pack is charged.
  • An overvoltage detection circuit that outputs an overvoltage signal when the terminal voltage of one of the batteries exceeds the specified value, and an overdischarge when the terminal voltage of any battery falls below the specified value when the battery pack is discharged. It has an overdischarge detection circuit that outputs a signal, a first switch that turns on and reports when an overvoltage signal is detected, and a second switch that turns on and reports when an overdischarge signal is detected.
  • a secondary battery in which a plurality of single cells having lithium-ion battery power are connected in series is configured as a battery module, and a battery system is configured by connecting a plurality of battery modules in series.
  • a battery system is configured by connecting a plurality of battery modules in series.
  • the main battery having a large number of battery module forces described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-160367 has a high voltage of, for example, 300V, and each battery module has a high voltage. Therefore, it is difficult to monitor the voltage of the battery module at this high voltage.
  • An object of the present invention is to provide a battery system that can use a semiconductor device having a low withstand voltage.
  • the battery system includes one or more battery modules connected in series, and each battery module of the one or more battery modules is connected in series, parallel, or series-parallel.
  • a single cell a voltage detection unit that detects each voltage of the one or more single cells, a module monitoring control unit that monitors each voltage of the one or more single cells detected by the voltage detection unit,
  • a communication circuit that performs communication between adjacent battery modules, and a master unit that receives each voltage information of the one or more single cells from the module monitoring control unit via the communication circuit, and the communication circuit Has a first switch element that transmits a signal of the lower potential battery module to the upper potential battery module, and the positive electrode of the single cell having the highest potential in the upper potential battery module and the lower potential before Between the first resistor in the battery module having the higher potential, the second resistor in the battery module having the lower potential, and the first switch element between the negative electrode of the single cell having the lowest potential in the battery module.
  • the first series circuit is connected.
  • the first switch element includes the positive electrode of the highest potential single cell in the battery module of the higher potential and the negative electrode of the lowest potential single cell in the battery module of the lower potential. Therefore, the first switch element has a withstand voltage that is approximately twice the total voltage obtained by summing up the voltages of all the single cells in one battery module. As a result, a semiconductor device having a low withstand voltage can be used.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a battery system according to Example 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a detailed circuit diagram of a level conversion circuit for a protection signal in the battery module of the battery system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a battery system according to Example 2 of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a battery system according to Example 3 of the present invention.
  • FIG. 5 is a detailed circuit configuration diagram of the protection signal level conversion circuit shown in FIG. 4.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a battery system according to Example 4 of the present invention.
  • FIG. 7 is a detailed circuit diagram of a communication level conversion circuit in a battery module of a battery system according to Example 4 of the present invention.
  • FIG. 8 (a) and FIG. 8 (b) are diagrams illustrating a communication protocol of a communication level conversion circuit in a battery module of a battery system according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a battery system according to Example 5 of the present invention.
  • FIG. 10 is a configuration block diagram of a battery system according to Example 6 of the present invention.
  • Fig. 11 shows a communication level conversion circuit and a control level conversion circuit for performing communication from a lower potential battery module to an upper potential battery module provided in the battery system according to Embodiment 6 of the present invention. It is a configuration block diagram.
  • FIG. 12 is a configuration block diagram of a communication level conversion circuit that performs communication from a higher-potential battery module to a lower-potential battery module provided in the battery system according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 13 is a configuration block diagram of a protection signal level conversion driver that performs overcharge prohibition protection signal communication between battery modules in a battery system according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 14 is a configuration block diagram of a protection signal level conversion driver that performs inter-battery module communication of an overdischarge inhibition protection signal in the battery system according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 1 is a configuration block diagram of a battery system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the battery system shown in FIG. 1 is used for a battery such as an electric vehicle, for example, and is configured by connecting a battery module la and a battery module lb in series.
  • the battery module may be configured by connecting three or more battery modules in series. [0017] Between the positive terminal A of the battery module la and one terminal B of the battery module lb, power from the generator, not shown, or regenerative power from the motor, not shown, is supplied. , lb is charged, and the battery module la, lb is discharged by driving the motor.
  • Each battery module la, lb includes a plurality of unit cells 3al to 3an, 3b l to 3bn connected in series, unit cell voltage switches 7a and 7b, module monitoring control units 9a and 9b, and protection Signal level conversion circuit 11a, l ib.
  • Each of the plurality of single cells is made of a lithium ion battery and has a high voltage and a high output.
  • the unit cell voltage switches 7a and 7b correspond to the voltage detection unit of the present invention, have a switch for each unit cell, and receive an ON signal from the module monitoring control units 9a and 9b when measuring the voltage of the unit cell. It is turned on to detect the voltage of a single cell, and each voltage of a plurality of single cells 3al to 3an and 3bl to 3bn is detected.
  • the module monitoring control units 9a and 9b prevent overcharge when any of the voltages detected by the unit cell voltage switches 7a and 7b reaches an upper limit value (eg, 4.3V).
  • an upper limit value eg, 4.3V
  • the protection signal or voltage reaches the lower limit (for example, 2.5 V)
  • a protection signal for prohibiting overdischarge is output to the protection signal level converter circuit 11a, lib.
  • the protection signal level conversion circuit 11a corresponds to the transmission means of the present invention, and performs level conversion so that the voltage of the battery module la matches the voltage of the battery module lb. That is, the voltage of the battery module lb is, for example, 0 to 12V. When the lowest negative terminal of the plurality of single cells in the battery module lb is the reference potential OV, the voltage of the battery module la is 12 to 24V. It is. For this reason, the level conversion circuit 11a for protection signal that matches the signal level from the battery module la to the signal level of the battery module lb converts the level from 12 to 24V to 0 to 12V.
  • the protection signal level conversion circuit 11a receives a protection signal for prohibiting overcharging from its own module monitoring control unit 9a via the signal line 12b, and a protection signal level conversion circuit l ib for the battery module lb. Output to.
  • the protection signal level conversion circuit 11a outputs a protection signal for prohibiting overdischarge from its own module monitoring control unit 9a to the battery module lb via the signal line 12a.
  • the protection signal level conversion circuit l ib corresponds to the transmission means of the present invention, the protection signal for prohibiting overcharge from its own module monitoring control section 9b, and the module monitoring control in the battery module la.
  • the logical sum with the protection signal for prohibiting overcharge from the unit 9a is output to the charge prohibition switch 15 via the signal line 12b.
  • the level conversion circuit for protection signal l ib is used to connect the protection signal for prohibiting overdischarge of its own module monitoring controller 9b and the protection signal for prohibiting overdischarge from the module monitoring controller 9a in the battery module la.
  • the logical sum is output to the discharge inhibition switch 13 via the signal line 12a.
  • the discharge prohibition switch 13 and the charge prohibition switch 15 are connected in series, are formed of a MOSFET, and are provided between the battery module 3b and the negative terminal.
  • a thyristor GTO, IGBT or the like may be used as the discharge prohibition switch 13 and the charge prohibition switch 15, a thyristor GTO, IGBT or the like may be used.
  • the discharge inhibition switch 13 is turned off by the protection signal for inhibiting discharge from the protection signal level conversion circuit l ib to inhibit overdischarge of one or more single cells.
  • the charge prohibition switch 15 is turned off by a protection signal for prohibiting charging from the level conversion circuit for protection signal l ib and prohibits overcharging of one or more single cells.
  • the module monitoring control Sections 9a and 9b are protection signals for prohibiting overcharge when any of the detected voltages reaches the upper limit, or protection for prohibiting overdischarge when the voltage reaches the lower limit.
  • Output a signal For example, when overcharge of a plurality of single cells occurs in the battery module la, a protection signal for prohibiting overcharge is sent to the level conversion circuit 11a for protection signal.
  • the protection signal level conversion circuit 11a sends a protection signal for prohibiting overcharge to the protection signal level conversion circuit l ib.
  • the level conversion circuit for protection signal l ib takes the logical sum of the protection signal from its own module monitoring controller 9b (none in this case) and the protection signal from battery module la (in this case). Output to charge prohibition switch 15.
  • the charge prohibition switch 15 prohibits overdischarge of a plurality of single cells by a protection signal from the level conversion circuit l ib. Also, overcharge operates in the same way as overdischarge. Therefore, it is possible to eliminate the occurrence of overcharge and overdischarge in any single cell.
  • the protection signal output as the logical sum is transferred in one direction (to the discharge prohibition switch 13 or the charge prohibition switch 15) via the signal lines 12a and 12b. Since the circuit is composed only of logic circuits, and arithmetic circuits such as microcomputers are not used, signals can be transmitted at high speed, and the processing speed becomes high.
  • FIG. 2 shows a detailed circuit diagram of the protection signal level conversion circuit in the battery module of the battery system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 shows the internal configuration of the kth battery module 5k in a battery system in which n (3 or more) battery modules are connected in series.
  • the charge prohibition (CI) signal becomes active, and the switch Q7 is turned on (closed) by a charge prohibition input CI (L level) from the module monitoring control section 9k.
  • switch Q6 is turned on by the charge prohibition input (H level) from the upper module, and bias current flows through resistor rl6 and resistor r17, and switch Q7 is turned on.
  • a current flows through switch Q7 or switch Q8, a bias current flows through resistor rl8 and resistor rl9, and switch Q9 and switch Q10 are turned on.
  • a current flows through the resistor r22, the charge prohibition output of the lower module is output, and finally the charge prohibition switch 15 is turned off.
  • the discharge inhibition (DI) signal becomes inactive.
  • the switch Q3 is turned off (opened) by the discharge inhibition input DI (H level) from the module monitoring controller 9k, so that no current flows through the resistors r7 and r8.
  • Switch Q4 turns off, current flows through resistor r9 and resistor rlO, switch Q5 turns off, and the discharge inhibition output (L level) to the lower module is output. Bias current stops flowing through resistor r23, and discharge prohibition switch 13 is turned off.
  • the unit cell voltage switch and the module monitoring control unit are driven by the voltage between VD and VO.
  • the battery system shown in FIG. 3 is a temperature detection unit that detects the temperature of a plurality of single cells for each battery module la-1 and lb-1 in addition to the battery system of Example 1 shown in FIG. Provide temperature sensors 21a and 21b, such as all thermistors!
  • module monitoring control units 9a-1, 9b-1 provide protection for prohibiting overdischarge when the temperature exceeds a predetermined temperature based on the temperature information detected by the temperature sensors 21a, 21b.
  • the signal and the protection signal for prohibiting overcharge are output to the protection signal level conversion circuit 11a, ib.
  • the protection signal level conversion circuit l ib outputs a protection signal for prohibiting overdischarge to the discharge prohibition switch 13, and outputs a protection signal for prohibiting overcharge to the charge prohibition switch 15.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the battery system according to Example 3 of the present invention.
  • the battery system of Example 3 shown in FIG. 4 has a battery module la—2, lb—2 power, a plurality of single cells 3al to 3an, in addition to the configuration of the battery system of Example 1 shown in FIG. 3bl to 3bn are connected in series and have discharge inhibiting switches 23a and 23b for inhibiting the discharge of a plurality of single cells 3al to 3an and 3bl to 3bn when assembled between battery modules la-2, lb-2 It is characterized by that.
  • the protection signal level conversion circuit l ib-2 outputs the discharge inhibition release signal from the discharge inhibition release switch S1 to the protection signal level conversion circuit 1 la-2 of the battery module la-2 and the discharge inhibition switch 23a. To do.
  • the discharge inhibition switch 23a is turned on by the discharge inhibition release signal from the protection signal level conversion circuit l ib-2 to release the discharge inhibition of the plurality of single cells 3al to 3an.
  • the discharge inhibition switch 23b is turned on by the discharge inhibition release signal from the discharge inhibition release switch S1 to release the discharge inhibition of the plurality of single cells 3bl to 3bn.
  • the battery module 3a terminals are turned off by the discharge prohibition switch 23a, and the battery module 3b terminals are prohibited from being discharged. Since it is turned off by the switch 23b, the discharge of the plurality of single cells 3al-3an, 3bl-3bn can be prohibited. For this reason, the safety at the time of the assembly between battery modules can be improved.
  • the discharge prohibition release signal S is sent to the discharge prohibition switch 23b by turning on the discharge prohibition release switch S1, and the discharge prohibition release signal is sent to the level conversion circuit 1 Since it is sent to the discharge inhibition switch 23a via la-2, the discharge inhibition switches 23a and 23b are turned on and the discharge inhibition is released.
  • FIG. 5 is a detailed circuit configuration diagram of the protection signal level conversion circuit shown in FIG.
  • Resistors rl to r25 operate in exactly the same way as in FIG.
  • the discharge inhibition input DLI (H level) from the lower module or switch SI in Fig. 4 becomes open H level, the bias current does not flow to resistors r26 and 27.
  • Switches Q12, Q13, Q14, and Q15 are turned off and the resistor r33 is The flow stops and the module's anti-discharge switch 23b turns off.
  • switch S 1 in FIG. 4 when switch S 1 in FIG. 4 is on or at the discharge inhibition input DLI power level from the lower module, a bias current flows through resistors r26 and r27, and switches Q13 to Q15 are all turned on. Bias current flows through resistor r33, and the module's discharge inhibit switch
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the battery system according to Example 4 of the present invention.
  • the battery modules la—4, lb—4 are composed of single cell voltage switches 7a, 7b, module monitoring control units 9a—4, 9b—4, and a protection signal level conversion circuit 1 la ′.
  • Communication level conversion circuit 14a and communication level conversion circuit 14b are connected by signal lines 16a and 18a for transmission and reception, and communication level conversion circuits 14a and 14b are connected to adjacent battery modules. Perform data communication.
  • the first example of the communication protocol of the communication level conversion circuits 14a and 14b adopts the cinder master method at the time of transmission, and the slave module transmits data only when there is an instruction from the master module.
  • the transfer data length is, for example, 8 bits, and is transmitted in LSB first in UART format with 1 stop bit. When receiving, the data output by other slave modules is also received.
  • a second example of the communication protocol of the communication level conversion circuits 14a and 14b is an example using a message frame.
  • a message frame consists of a header and a response.
  • the header is a frame output from the master module, and is composed of a synch break, a synch field, an ident field, and a command field.
  • the sync break indicates the start of a frame
  • the sync field adjusts the frequency error of each node
  • the ident field is composed of ID power, meaning the slave module designation
  • the command field is the module Specify the response data to send the position, voltage, temperature, error information, etc. of the internal cell.
  • the response is a frame output by the slave specified by the master or the master module. It consists of data and checksum.
  • the data consists of three types of data: 2, 4, and 8 bytes.
  • the checksum is a checksum for error detection, and is obtained by inverting the operation result of the modulo 256 formula.
  • Figure 8 shows a second example of a communication protocol.
  • the module monitoring control unit 9b-4 has the function of the module monitoring control unit 9b shown in FIG. 1 and is composed of a master and serves as a slave via the communication level conversion circuits 14a and 14b. 9a-4 Requests location information and voltage information of overdischarged or overcharged single cells.
  • the module monitoring control unit 9a-4 has the function of the module monitoring control unit 9a shown in FIG. 1 and is composed of a slave and also serves as a master force via the communication level conversion circuits 14a and 14b. — In response to a request from 4, the position information and voltage information of the overdischarged or overcharged single cell are output to the module monitoring control unit 9b-4 serving as the master power via the communication level conversion circuits 14a and 14b.
  • the monitoring control unit 9b-4 composed of a master may be used as a communication means by using, for example, a smart battery system used for communication between a notebook computer and a battery pack.
  • communication means such as CAN (controller area network) and LAN (local area network) have been proposed as standard systems, and communication with the outside can be performed by following the standards.
  • FIG. 7 is a detailed circuit diagram of a communication level conversion circuit in the battery module of the battery system according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 7 shows the internal configuration of the kth battery module in a battery system in which n (3 or more) battery modules are connected in series.
  • the transmission / reception signal line is negative logic (N in the figure) that becomes a high potential when inactive, and the reception signal of the lower module power and the transmission signal to the upper module are also negative logic.
  • the reception input from the upper module and the transmission output to the lower module are positive logic (P in the figure).
  • the module monitoring control unit 9a-4 communicates the position information and voltage information of the overdischarged or overcharged single cell in response to a request from the module monitoring control unit 9b-4. Is output to the module monitoring control unit 9b-4, which also has a master power, via the level conversion circuits 14a and 14b.
  • the module monitoring control unit 9b-4 which is a master, can grasp in which single cell overdischarge or overcharge has occurred based on the position information and voltage information of the overdischarge or overcharge unit cell. In addition, it is possible to know which single cell has a voltage abnormality from the voltage information. Further, the module monitoring controller 9b-4, which also has a master power, can grasp whether or not there is a voltage abnormality in the single cell based on the temperature information from the temperature sensor as in the second embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the battery system according to Example 5 of the present invention.
  • the battery system shown in FIG. 9 is formed by connecting in series battery modules la-6, lb-6 connected in series and a master unit 8 for monitoring and controlling the entire battery system.
  • the battery modules la—6, lb—6 include a plurality of single cells 3al to 3an, 3 bl to 3bn connected in series, unit cell voltage switches 7a, 7b, and module monitoring control units 9a—6, 9b— 6. Protection signal level conversion circuit lla-6, lib-6, communication level conversion circuit 14a, 14b, and discharge prohibition switches 23a, 23b.
  • the module monitoring control units 9a-6 and 9b-6 have the functions of the module monitoring control units 9a and 9b shown in FIG. 1, and operate as slaves to the monitoring control unit 10.
  • Protective signal level conversion circuit l la—6, l ib—6 are the discharge inhibition input (DI) from the upper module, the level conversion discharge inhibition output function (DO 1) to the lower module or master unit 8, and the upper module.
  • the specific circuit configuration for level conversion described above is achieved by the circuit already shown in FIG.
  • Level conversion circuit 11a—6, l ib—6 for protection signal further includes a clock input (CKI) from the lower module or master unit 8, a level conversion clock output (CKO) to the upper module, and a lower module. Or it has shutdown input (SDI) from master unit 8 and level conversion shutdown output (SDO) to the upper module.
  • CKI clock input
  • CKO level conversion clock output
  • SDI level conversion shutdown output
  • the level conversion of these clocks and shutdown signals can be achieved in the same way as the level conversion shown in Fig. 5.
  • the module monitoring control units 9a-6, 9b-6 receive clock signals from the protection signal level conversion circuits 11a-6, 11b-6, and measure the voltage of the cell in synchronization with the clock signals. .
  • the module monitoring controller 9a-6, 9b-6 receives the shutdown signal from the protective signal level converter circuit 11a-6, l ib-6, and when the shutdown signal is given, the cell voltage switch 7a, 7b, own power supply, and communication level conversion circuits 14a and 14b are turned off to reduce power consumption. When the shutdown signal is released, the power is turned on to wake up and the operation synchronized with the clock signal is started.
  • the master unit 8 includes a monitoring control unit 10 serving as a master force, a discharge prohibition switch 13, a charge prohibition switch 15, a resistor 25, and an error amplifier 27.
  • the resistor 25, the discharge prohibition switch 13 and the charge prohibition switch 15 are connected in series, and are provided between the battery module 3b and the negative terminal B.
  • the monitoring control unit 10 cuts off the current flowing through the battery modules 3a and 3b by turning off the discharge inhibition switch 13 with a protection signal for inhibiting overdischarge from the protection signal level conversion circuit l ib-6.
  • the supervisory control unit 10 cuts off the current flowing through the battery modules 3a and 3b by turning off the charge prohibition switch 15 with a protection signal for prohibiting overcharge from the protection signal level conversion circuit l ib-6.
  • the error amplifier 27 amplifies the voltage across the resistor 25 as an error voltage, and the supervisory controller 1 When the error voltage is equal to or higher than the predetermined voltage, 0 means that the overcurrent flows through the resistor 25, thereby turning off the charge prohibition switch 15 to cut off the current. This provides overcurrent protection.
  • the current flowing through the battery system can be measured.
  • the charge state of the battery can be known by integrating this current with the monitoring control unit 10.
  • the clock output CKO is output as a low-speed clock when the battery is low and the current is low.
  • Each cell voltage is measured with the power consumption of the module supervisory control units 9a-6, 9b-6 reduced.
  • the shutdown signal SDO is output at the same time as the measurement is completed, reducing the power consumption of the module. If the monitoring control unit 10 itself has a current that is less than a certain level, the power consumption is reduced by switching to a low-speed clock or sleep mode.
  • the monitoring control unit 10 is provided with an interrupt function, and when the current exceeds a certain level, that is, when the output voltage of the differential amplifier 27 exceeds a certain threshold, the monitoring control unit 10 also rises to sleep state power, and the normal and operating modes become.
  • the supervisory control unit 10 outputs the clock output CKO as a high-speed clock, the module supervisory control units 9a-6, 9b-6 are always operated, voltage measurement is frequently performed, and the protection function To strengthen.
  • the supervisory control unit 10 itself operates with a high-speed clock, thereby shortening the integration time of the current value, performing highly accurate current integration, and accurately measuring the remaining battery level.
  • the monitoring control unit 10 cuts off the current by the charge prohibition switch 15 or the discharge prohibition switch 13, and then the communication level conversion circuit 14a, Module monitoring control unit 9a-6, 9b-6, which consists of slaves via 14b, collects protection signal and voltage information of single cell, and selects which one based on the collected protection signal and voltage information of single cell It is determined whether or not a force has occurred in a single cell. As a result, it is possible to grasp in which single cell the abnormality occurred.
  • the monitoring control unit 10 in response to a request from the external device COM, the monitoring control unit 10 outputs voltage information of a single cell to the external device as a protection signal. As a result, charge / discharge management of the battery modules 3a and 3b can be performed in an external device. [0071] When the monitoring control unit 10 receives a maintenance command from the external device COM, based on the maintenance command, the monitoring control unit 10 first turns off the discharge inhibition switch 13 and converts the discharge inhibition signal MO to a communication level. The data is transmitted to the module monitoring control units 9b-6 and 9a-6 through the circuits 14b and 14a.
  • the protection signal level conversion circuit l ib-6 When the protection signal level conversion circuit l ib-6 receives the discharge inhibition signal (Ml), it outputs the discharge inhibition output D02 and turns off the discharge inhibition switches 23a and 23b. As a result, the module can be prevented from discharging and maintenance work can be performed safely.
  • FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the battery system according to Example 6 of the present invention.
  • the battery system shown in FIG. 10 is formed by connecting in series battery modules la-7 and lb-7 connected in series and a master unit 8a for monitoring and controlling the entire battery system.
  • the battery modules la-7, 11) -7 include a plurality of single cells 3 & 1-3 & 11, 3bl-3bn connected in series, single battery voltage switches 7a, 7b, and module monitoring controllers 9a-7, 9b.
  • the module monitoring control units 9a-7 and 9b-7 have the functions of the module monitoring control units 9a and 9b shown in FIG. 1, and operate as slaves to the monitoring control unit 10a.
  • Protective signal level conversion driver 11 a-7 and l ib-7 are the discharge inhibition input from the upper module, the level conversion discharge inhibition output function to the lower module or master unit 8a, and the charge inhibition input from the upper module. In addition, it has a level conversion charge inhibition output function to the lower module or master unit 8a.
  • the level conversion circuit for control l la-8, l ib-8 is a module discharge inhibition input from the lower module or master unit 8a, a level conversion module discharge inhibition output to the higher module, a lower module or master unit 8a Clock input from and the level conversion clock output to the higher module, shutdown input from the lower module or master unit 8a, and level conversion shutdown output to the higher module.
  • the communication level conversion circuits 14a-1 and 14b-1 have the same configuration as the communication level conversion circuits 14a and 14b shown in FIG.
  • the module monitoring control units 9a-7, 9b-7 receive the clock signal from the control level conversion circuits 11a-8, ib-8, and measure the voltage of the single cell in synchronization with the clock signal.
  • the module monitoring control units 9a—7, 9b—7 receive the shutdown signal from the control level conversion circuit 1 la—8, l ib—8.
  • the shutdown signal is given, the cell voltage switch 7a, 7b, its own power supply, and the communication level conversion circuit 14a-1, 14b-1 are turned off to reduce power consumption.
  • the shutdown signal is released, the power is turned on to get up and start the operation synchronized with the clock signal.
  • the master unit 8a has substantially the same configuration force as the master unit 8 shown in FIG.
  • the discharge inhibition switch 23b is turned on by the discharge inhibition release signal from the discharge inhibition release switch S2, and releases the discharge inhibition of the plurality of single cells 3bl to 3bn.
  • the control level conversion circuit l ib-8 outputs the discharge inhibition release signal from the discharge inhibition release switch S1 to the control level conversion circuit 11a-8 and the discharge inhibition switch 23a of the battery module la-7.
  • FIG. 11 shows communication level conversion circuits 14a-1 and 14 1) that perform communication from the lower potential battery module to the upper potential battery module provided in the battery system according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of -1 and a control level conversion circuit 11 & 8, ib-8. The conversion circuit shown in FIG. 11 performs communication from the lower potential battery module In to the upper potential battery module 1 (n + 1).
  • a series circuit of a P-type MOSFET Q31, a resistor R3, and a resistor R4 is connected to both ends of a plurality of single cells V1 to V10 (corresponding to a plurality of single cells 3al to 3an).
  • a parallel circuit of a resistor R1 and a Zener diode ZD1 is connected between the gate and drain of MOSFETQ31.
  • Connector C N1 is connected to the gate of MOSFET Q31 via resistor R2.
  • the gate of the N-type MOSFET Q32 and the gate of the N-type MOSFET Q33 are connected to the connection point between the resistor R3 and the resistor R4.
  • the drain of the MOSFET Q32 is connected to the battery module 1 (n + 1) via the resistor R5 and the connector CN2. Connected to connector CN.
  • the drain of MOSFET Q33 is connected to a microcomputer, not shown, of battery module In via resistor R6.
  • the source of each of MOSFETQ32 and MOSFETQ33 is connected to one end of resistor R4.
  • Battery module 1 (n + 1) is configured in the same way as battery module In, and is distinguished by adding a symbol to each part of battery module In.
  • Battery module In outputs the signal from battery module 1 (n— 1) to the microcomputer and battery module 1 ( n + 1) of battery module In, and battery module 1 (n + 1) is the battery module.
  • the signal from In is output to the microcomputer of battery module 1 (n + 1) and battery module 1 (n + 2).
  • MOSFETQ31, Q32, and Q33 are all turned off when there is no battery module signal at the lower potential or when signal RXL-N is at H level (open). That is, when there is no input signal, the current flowing through the circuit is zero.
  • FIG. 12 shows communication level conversion circuits 14a-1 and 14b-1 that perform communication from the higher-potential battery module to the lower-potential battery module provided in the battery system according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. The conversion circuit shown in FIG. 12 performs communication from the battery module 1 (n + 1) having the higher potential to the battery module In having the lower potential.
  • a series circuit of a P-type MOSF ETQ35 and a resistor R11 is connected to both ends of the plurality of single cells V1 to V10, and a resistor R12, a resistor R13, and an N-type A series circuit with the MOSFET Q36 is connected.
  • a resistor R9 is connected between the drain and gate of the MOSFETQ35, and a signal is input from the microcomputer to the gate of the MOSFETQ35 via the resistor R10.
  • a series circuit of a resistor R7 and a resistor R8 is connected between the connector CN2 and the negative electrode of the single cell V10, and a Zener diode ZD2 is connected to both ends of the resistor R8.
  • the connection point between resistor R7 and resistor R8 is connected to the gate of MOSFETQ34.
  • the connection point between the source of MOSFETQ35 and resistor R11 is connected to the gate of MOSFETQ36, and the drain of MOSFETQ36 is connected to the drain of MOSFETQ34.
  • the drain of the MOSFET Q37 is connected to both ends of the resistor R12, and the source of the MOSFET Q37 is connected to the connector CN1 via the resistor R4.
  • the battery module l (n + l) is configured in the same manner as the battery module In, and is distinguished by further adding a symbol to each part of the battery module In.
  • Battery module 1 (n + 1) outputs a logical sum output of the signal from battery module 1 (n + 2) and the signal from the microcomputer of battery module 1 (n + 1) to battery module In.
  • the battery module In outputs a logical sum output of the signal of the battery module l (n + l) force and the signal from the microcomputer of the battery module In to the battery module 1 (n ⁇ 1).
  • MOSFETQ34 Turns off and MOSFETs Q35, Q36, and Q37 turn on. Also, when the signal RXH-P from the higher potential battery module is connected, the signal is at H level, and the signal from the microcomputer in the battery module is at L level, all of the MOSFETs Q34 to Q37 are Turn on. When MOSFET Q37 is turned on, a signal is transmitted between the battery modules.
  • FIG. 13 is a configuration block diagram of protection signal level conversion drivers 1 la-7 and 1 lb-7 that perform overcharge prohibition protection signal communication between battery modules in the battery system according to Embodiment 6 of the present invention. is there.
  • the conversion driver shown in FIG. 13 outputs the logical sum of the overcharge inhibition protection signal of its own battery module and the overcharge inhibition protection signal of the higher potential battery module to the lower potential battery module.
  • a series circuit of a resistor R18, a resistor R19, and an N-type MOSFET Q39 is connected to both ends of the plurality of single cells V1 to V10.
  • Resistor R17 is connected between the source and gate of MOSFETQ39, and the overcharge inhibition protection signal for battery module In is input to the gate of MOSFETQ39.
  • a series circuit of a resistor R15 and a resistor R16 is connected between the connector CN2 and the negative electrode of the single cell V10, and a Zener diode ZD3 is connected to both ends of the resistor R16.
  • the drain of MOSFETQ38 is connected to the drain of MOSFETQ39.
  • the drain and gate of MOSFETQ40 are connected to both ends of resistor R18, and the source of MOSFETQ40 is connected to connector CN1 via resistor R20.
  • the battery module 1 (n + 1) is configured in the same manner as the battery module In, and is distinguished by further adding a symbol to each part of the battery module In.
  • Battery module 1 (n + 1) is an overcharge prohibition protection signal from battery module 1 (n + 2). And the battery module 1 (n + 1) overcharge inhibition protection signal is output to the battery module In, and the battery module In is the battery module l (n + l) force overcharge inhibition protection signal and the battery module. Output the logical sum output of In overcharge inhibition protection signal to the battery module l (n-1).
  • MOSFETs Q38 to Q40 are all turned off. That is, when there is no signal, the current flowing through the circuit is zero. Further, when the overcharge prohibition protection signal COH-P of the higher potential battery module power is connected and the signal is at the H level, the MOSFET Q38 is turned on. When overcharge protection signal CO-3P from its own battery module is at H level, MOSFETQ39 is turned on, and MOSFETQ38 is turned on and MOSFETQ39 is turned on in the internal circuit, and MOSFETQ40 is turned on.
  • the signal COL-P to the battery module at the lower potential becomes the H level, and the signal is transmitted between the battery modules.
  • the signal CO-3P or the signal COH-P is active, a current flows through the conversion driver, and the overcharged cell is discharged. That is, when overcharge is detected, an overcharge prohibition protection signal is transmitted in the direction of discharging from the overcharge cell.
  • FIG. 14 shows an overdischarge prohibition protection signal in the battery system according to Example 6 of the invention.
  • FIG. 3 is a configuration block diagram of a protection signal level conversion driver that performs communication between battery modules.
  • the conversion driver shown in FIG. 14 outputs the logical sum of the overdischarge inhibition protection signal of its own battery module and the overdischarge inhibition protection signal of the higher potential battery module to the lower potential battery module.
  • a series circuit of a resistor R25, a resistor R26, an N-type MOSFET Q41, and an N-type MOSFET Q42 is connected to both ends of the plurality of single cells V1 to V10.
  • a resistor R24 is connected between the gate and source of the MOSFETQ42, and the overdischarge inhibition protection signal for the battery module In is input to the gate of the MOSFETQ42.
  • a series circuit of a resistor R21 and a resistor R22 is connected between the connector CN2 and the negative electrode of the single cell V10, and a gate of the MOSFET Q41 is connected to a connection point between the resistor R21 and the resistor R22.
  • a Zener diode ZD4 is connected across the resistor R22.
  • the drain and gate of the MOSFET Q43 are connected to both ends of the resistor R25, and the source of the MOSFET Q43 is connected to the connector CN1 via the resistor R27.
  • the battery module l (n + 1) is configured in the same manner as the battery module In, and is further distinguished by adding a symbol to each part of the battery module In.
  • Battery module 1 (n + 1) uses the battery module In to output the logical sum of the overdischarge inhibition protection signal from battery module 1 (n + 2) and the overdischarge inhibition protection signal from battery module 1 (n + 1).
  • the battery module In outputs the logical sum output of the battery module l (n + l) force overdischarge inhibition protection signal and the battery module In overdischarge inhibition protection signal to the battery module l (n-1). Output.
  • MOSFETs Q41 to Q43 are all turned on. That is, when there is no overdischarge prohibition protection signal, current flows in the circuit. . If the overdischarge prohibition protection signal DOH-N from the upper potential battery module is L level or open and the overdischarge prohibition protection signal DI-3N from its own battery module is H level, MOSFETQ41 Turns off, MOSFETQ42 turns on, MOSFETQ43 turns off.
  • MOSFETQ41 is turned on, MOSFETs Q42 and Q43 are turned off.
  • MOSFETs Q41 to 43 are Turn off.
  • MOSFET Q43 ′ a series circuit of MOSFET Q43 ', resistor R27', connector CN /, connector CN2, resistor R21, and resistor R22 is connected between the positive electrode of single cell ⁇ and the negative electrode of single cell V10. Therefore, even when MOSFET Q43 'is off, its drain-source voltage Vds can be twice the battery module voltage (total voltage from V1 to V10). For this reason, a low-breakdown-voltage element can be used for MOSFET Q43 ′.
  • MOSFETs Q41 to 43 are turned on and current flows to the conversion driver. On the other hand, when overdischarge is detected, MOSFETs Q41 to 43 are turned off to reduce current consumption and suppress discharge from overdischarge cells.
  • the present invention is not limited to the battery systems of Examples 1 to 6.
  • the force in which one or more single cells in each battery module are connected in series For example, one or more single cells may be connected in parallel. Alternatively, one or more single cells may be connected in series and parallel!
  • the battery system of the present invention can be applied to a battery such as an electric vehicle battery.

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Abstract

　電池システムにおいて、直列に接続した電池モジュール（３ａ，３ｂ）の各々は、直列又は並列又は直並列に接続された１以上の単セル（３ａ１～３ａｎ，３ｂ１～３ｂ－ｎ）と、１以上の単セルの各電圧を検出する単電池電圧スイッチ（７ａ，７ｂ）と、検出された１以上の単セルの各電圧を監視するモジュール監視制御部（９ａ，９ｂ）と、通信用レベル変換回路（１４ａ，１４ｂ）とを有し、通信用レベル変換回路を介して１以上の単セルの各電圧情報をモジュール監視制御部から受け取るマスター部（８ａ）を有し、通信用レベル変換回路は、下位電位の電池モジュールの信号を上位電位の電池モジュールに伝達するスイッチ素子（Ｑ３２）を有し、上位電位の電池モジュール内の最高電位の単セルの正極と下位電位の電池モジュール内の最低電位の単セルの負極との間に、抵抗Ｒ１´，Ｒ２´と抵抗Ｒ５とスイッチ素子とからなる直列回路が接続される。

Description

明 細 書
電池システム
技術分野
[0001] 本発明は、 1以上の電池モジュールを直列に接続してなる電池システムに関し、特 に各々の電池モジュールが 1以上の単セル力 なるリチウムイオン電池を用いた電池 システムに関する。
背景技術
[0002] 電気自動車やハイブリッドカーでは、動力源又は補助動力源として電動モータが用 いられている。この電動モータの電力源として多数の単セルを直列に接続した 2次電 池が用いられている。例えば、単セル当たりの標準電圧が 1. 2Vのニッケル水素電 池を 60セル直列に接続した 2次電池が日本国特許公報特開 2001— 204141号に 記載されている。
[0003] このようなニッケル水素電池では、単セルの電池電圧が小さぐ 60セルでも約 70V 程度の電圧し力得られない。このため、高電圧で且つ高出力で駆動する電気自動車 などには不適であった。また、ニッケル水素電池は、満充電の場合には、自己放電し てしまうという問題もある。
[0004] 一方、リチウムイオン電池は、例えば 300V〜1000Vの高電圧で且つ高出力が得 られ、また、満充電の場合でも自己放電しないという利点がある。このため、リチウムィ オン電池カゝらなる単セルを直列に接続した組電池を利用することが考えられる。
[0005] また、日本国特許公報特開平 11— 160367号に記載された電気自動車用組電池 の電圧検出装置において、例えば 300Vの高電圧の走行電力蓄電用の主バッテリ は多数の電池モジュールに分割され、各電池モジュールのモジュール電圧は差動 型電圧検出回路及び AZD変換回路によって検出されて、信号処理回路部に伝送 される。差動型電圧検出回路及び AZD変換回路の回路差動用電力は主バッテリで はなく補機バッテリから DC— DCコンバータを通して給電される。これにより、開放モ ジュール電圧がより高精度に検出でき、高電圧の組電池の無用な寿命短縮を回避 できる。 [0006] また、日本国特許公報特開 2003— 70179号に記載された蓄電装置は、複数の蓄 電器を直列に接続した蓄電モジュールをさらに直列に接続した複数の蓄電モジユー ルと、複数の蓄電モジュールの夫々に対応して設けられ且つ蓄電モジュールを構成 する複数の蓄電器を制御する複数の下位制御装置と、複数の下位制御装置を制御 する上位制御装置を備える。下位制御装置は、下位制御装置が制御する蓄電モジ ユールの複数の蓄電器の状態を検出し、状態検出信号と高電位側の下位制御装置 力 の入力信号の論理和又は論理積をとり、その結果を低電位側の下位制御装置 に出力する。この内容は、前記特許公報の請求項 4及び 5に記載されている。
[0007] また、日本国特許公報特開 2005— 117780号に記載された電池用保護 ICは、直 列接続された複数の電池力 なるブロックを監視するものであり、電池パックの充電 時にブロック内のいずれかの電池の端子電圧が規定値以上になった場合に過電圧 信号を出力する過電圧検出回路と、電池パックの放電時にいずれかの電池の端子 電圧が規定値以下になった場合に過放電信号を出力する過放電検出回路と、過電 圧信号を検出したときにオンして通報する第 1スィッチと、過放電信号を検出したとき にオンして通報する第 2スィッチとを有する。この内容は、前記特許公報の段落番号〔 0024]、〔0025〕【こ記載されて ヽる。
発明の開示
[0008] し力しながら、リチウムイオン電池力もなる単セルを複数個直列に接続した 2次電池 が電池モジュールとして構成され、この電池モジュールを複数個直列に接続して電 池システムが構成された場合に、単セルの充電と放電が繰り返し行なわれると、単セ ルの電圧のばらつきが発生する。このため、単セル毎の電圧を監視し、いずれの単 セルにぉ 、ても過充電や過放電が発生しな 、ように管理する必要があった。
[0009] また、日本国特許公報特開 11— 160367号に記載された多数の電池モジュール 力もなる主バッテリは、例えば 300Vの高電圧であり、各々の電池モジュールも高電 圧になっている。このため、この高電圧での電池モジュールの電圧監視が困難であ つた o
[0010] また、日本国特許公報特開 2003— 70179号に記載された蓄電装置や日本国特 許公報特開 2005— 117780号に記載された電池用保護 ICでは、電池からの電圧 により動作する半導体素子が用いられている。しかし、直列に接続された複数の電池 モジュールの内のハイサイド側の電池モジュールに用いられる半導体素子は、高耐 圧の素子を用いなければならず、コストが高くなる。
[0011] 本発明は、低耐圧の半導体素子を用いることができる電池システムを提供すること を目的とする。
[0012] 本発明に係る電池システムは、 1以上の電池モジュールを直列に接続してなり、前 記 1以上の電池モジュールの各々の電池モジュールは、直列又は並列又は直並列 に接続された 1以上の単セルと、前記 1以上の単セルの各電圧を検出する電圧検出 部と、前記電圧検出部で検出された前記 1以上の単セルの各電圧を監視するモジュ ール監視制御部と、隣接する電池モジュール間で通信を行なう通信回路とを有し、 前記通信回路を介して前記 1以上の単セルの各電圧情報を前記モジュール監視制 御部から受け取るマスター部を有し、前記通信回路は、下位電位の電池モジュール の信号を上位電位の電池モジュールに伝達する第 1スィッチ素子を有し、前記上位 電位の前記電池モジュール内の最高電位の前記単セルの正極と前記下位電位の 前記電池モジュール内の最低電位の前記単セルの負極との間に、前記上位電位の 前記電池モジュール内の第 1抵抗と前記下位電位の前記電池モジュール内の第 2 抵抗と前記第 1スィッチ素子とからなる第 1直列回路が接続される。
[0013] 本発明に係る電池システムによれば、第 1スィッチ素子が上位電位の電池モジユー ル内の最高電位の単セルの正極と下位電位の電池モジュール内の最低電位の単セ ルの負極との間に設けられるので、第 1スィッチ素子は、 1つの電池モジュール内の 全ての単セルの電圧を合計した総和電圧の略 2倍の耐圧で済む。これにより、低耐 圧の半導体素子を用いることができる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]図 1は、本発明の実施例 1に係る電池システムの構成ブロック図である。
[図 2]図 2は、実施例 1に係る電池システムの電池モジュール内の保護信号用レベル 変換回路の詳細な回路図である。
[図 3]図 3は、本発明の実施例 2に係る電池システムの構成ブロック図である。
[図 4]図 4は、本発明の実施例 3に係る電池システムの構成ブロック図である。 [図 5]図 5は、図 4に示す保護信号用レベル変換回路の詳細な回路構成図である。
[図 6]図 6は、本発明の実施例 4に係る電池システムの構成ブロック図である。
[図 7]図 7は、本発明の実施例 4に係る電池システムの電池モジュール内の通信用レ ベル変換回路の詳細な回路図である。
[図 8]図 8 (a)及び図 8 (b)は、本発明の実施例 4に係る電池システムの電池モジユー ル内の通信用レベル変換回路の通信プロトコルを説明する図である。
[図 9]図 9は、本発明の実施例 5に係る電池システムの構成ブロック図である。
[図 10]図 10は、本発明の実施例 6に係る電池システムの構成ブロック図である。
[図 11]図 11は、本発明の実施例 6に係る電池システムに設けられた下位電位の電池 モジュールから上位電位の電池モジュールへの通信を行う通信用レベル変換回路 及び制御用レベル変換回路の構成ブロック図である。
[図 12]図 12は、本発明の実施例 6に係る電池システムに設けられた上位電位の電池 モジュールから下位電位の電池モジュールへの通信を行う通信用レベル変換回路 の構成ブロック図である。
[図 13]図 13は、本発明の実施例 6に係る電池システムにおいて過充電禁止保護信 号の電池モジュール間通信を行う保護信号用レベル変換ドライバーの構成ブロック 図である。
[図 14]図 14は、本発明の実施例 6に係る電池システムにおいて過放電禁止保護信 号の電池モジュール間通信を行う保護信号用レベル変換ドライバーの構成ブロック 図である。
発明を実施するための最良の形態
[0015] 以下、本発明の実施の形態に係る電池システムが図面を参照しながら詳細に説明 される。
[0016] (実施例 1)
図 1は本発明の実施例 1に係る電池システムの構成ブロック図である。図 1に示す 電池システムは、例えば、電気自動車などのバッテリに用いられ、電池モジュール la と電池モジュール lbとを直列に接続して構成される。なお、電池モジュールは、 3個 以上の電池モジュールを直列に接続して構成されても良 、。 [0017] 電池モジュール laの +端子 Aと電池モジュール lbの一端子 Bとの間には、図示し な 、発電機からの電力あるいは図示しな 、モータからの回生電力が供給され、電池 モジュール la, lbが充電され、また、モータの駆動により電池モジュール la, lbが 放電するようになっている。
[0018] 各々の電池モジュール la, lbは、直列に接続された複数の単セル 3al〜3an, 3b l〜3bnと、単電池電圧スィッチ 7a, 7bと、モジュール監視制御部 9a, 9bと、保護信 号用レベル変換回路 11a, l ibとを有する。複数の単セルの各々は、リチウムイオン 電池からなり、高電圧で且つ高出力である。
[0019] 単電池電圧スィッチ 7a, 7bは、本発明の電圧検出部に対応し、単セル毎にスイツ チを有し、単セルの電圧測定時にモジュール監視制御部 9a, 9bからのオン信号によ りオンして単セルの電圧を検出し、複数の単セル 3al〜3an, 3bl〜3bnの各電圧を 検出する。
[0020] モジュール監視制御部 9a, 9bは、単電池電圧スィッチ 7a, 7bで検出された各電圧 のいずれかの電圧が上限値（例えば 4. 3V)になった場合に過充電禁止のための保 護信号又は電圧が下限値 (例えば 2. 5V)になった場合に過放電禁止のための保護 信号を保護信号用レベル変換回路 11a, l ibに出力する。
[0021] 保護信号用レベル変換回路 11aは、本発明の送信手段に対応し、電池モジュール laの電圧を電池モジュール lbの電圧に合わせるようにレベル変換する。即ち、電池 モジュール lbの電圧は、例えば 0〜12Vであり、電池モジュール lb内の複数の単セ ルの最下位の負極端子が基準電位 OVであるとき、電池モジュール laの電圧は、 12 〜24Vである。このため、電池モジュール laからの信号レベルを電池モジュール lb の信号レベルに合わせるベぐ保護信号用レベル変換回路 11aは、 12〜24Vから 0 〜 12Vにレベル変換する。
[0022] 保護信号用レベル変換回路 11aは、自己のモジュール監視制御部 9aからの過充 電禁止のための保護信号を信号線 12bを介して電池モジュール lbの保護信号用レ ベル変換回路 l ibに出力する。保護信号用レベル変換回路 11aは、自己のモジュ ール監視制御部 9aからの過放電禁止のための保護信号を信号線 12aを介して電池 モジュール lbに出力する。 [0023] 保護信号用レベル変換回路 l ibは、本発明の送信手段に対応し、自己のモジユー ル監視制御部 9bからの過充電禁止のための保護信号と電池モジュール la内のモジ ユール監視制御部 9aからの過充電禁止のための保護信号との論理和を信号線 12b を介して充電禁止スィッチ 15に出力する。保護信号用レベル変換回路 l ibは、自己 のモジュール監視制御部 9b力もの過放電禁止のための保護信号と電池モジュール la内のモジュール監視制御部 9aからの過放電禁止のための保護信号との論理和を 信号線 12aを介して放電禁止スィッチ 13に出力する。
[0024] 放電禁止スィッチ 13と充電禁止スィッチ 15とは直列に接続され、 MOSFETからな り、且つ電池モジュール 3bと—端子との間に設けられている。なお、放電禁止スイツ チ 13と充電禁止スィッチ 15とはサイリスタゃ GTO、 IGBTなどを用いても良い。放電 禁止スィッチ 13は、保護信号用レベル変換回路 l ibからの放電禁止のための保護 信号によりオフして 1以上の単セルの過放電を禁止する。充電禁止スィッチ 15は、保 護信号用レベル変換回路 l ibからの充電禁止のための保護信号によりオフして 1以 上の単セルの過充電を禁止する。
[0025] このように構成された実施例 1の電池システムによれば、各々の電池モジュール la , lbにおいて、電圧検出部 7a, 7bが複数の単セルの各電圧を検出すると、モジユー ル監視制御部 9a, 9bは、検出された各電圧のいずれかの電圧が上限値になった場 合に過充電禁止のための保護信号又は電圧が下限値になった場合に過放電禁止 のための保護信号を出力する。例えば、電池モジュール laにおいて、複数の単セル の過充電が発生した場合には、過充電禁止のための保護信号が保護信号用レベル 変換回路 11aに送られる。
[0026] 保護信号用レベル変換回路 11aは、過充電禁止のための保護信号を保護信号用 レベル変換回路 l ibに送る。保護信号用レベル変換回路 l ibは、自己のモジュール 監視制御部 9bからの保護信号 (この場合はなし)と電池モジュール laからの保護信 号 (この場合はあり）との論理和をとりこの論理和出力を充電禁止スィッチ 15に出力 する。充電禁止スィッチ 15は、レベル変換回路 l ibからの保護信号により複数の単 セルの過放電を禁止する。また、過充電についても、過放電の動作と同様に動作す る。従って、いずれの単セルにおいても過充電や過放電の発生をなくすことができる [0027] また、信号線 12a, 12bを介して、論理和出力された保護信号が一方向へ (放電禁 止スィッチ 13又は充電禁止スィッチ 15へ)転送される。回路が論理回路のみで構成 され、マイコン等の演算回路が用いられないため、信号を高速に伝送でき、処理が高 速になる。
[0028] なお、図 2は、実施例 1に係る電池システムの電池モジュール内の保護信号用レべ ル変換回路の詳細な回路図を示す。図 2は、 n個（3以上)の電池モジュールが直列 接続された電池システムの内の、 k番目の電池モジュール 5kの内部構成を示してい る。
[0029] まず、過充電時には、充電禁止（CI)信号は、アクティブになり、モジュール監視制 御部 9kからの充電禁止入力 CI (Lレベル）によりスィッチ Q7がオン（閉）する。又は、 上位モジュールからの充電禁止入力（Hレベル）によりスィッチ Q6がオンし、抵抗 rl6 と抵抗 r 17にバイアス電流が流れてスィッチ Q7がオンする。スィッチ Q7又はスィッチ Q8に電流が流れると、抵抗 rl8と抵抗 rl9にバイアス電流が流れてスィッチ Q9とスィ ツチ Q10がオンする。抵抗 r22に電流が流れ、下位モジュールの充電禁止出力が出 力され、最終的に充電禁止スィッチ 15がオフされる。このようにして、上位モジュール 力も下位モジュールに充電禁止入力として微少な電流が流れることにより、電圧のモ ジュール間で保護信号を高速且つ低消費電力で伝えることができる。なお、充電禁 止スィッチ 15がオンのときには、レベル変換部のバイアス電流はリーク電流のみとな り、電池システムは省電力状態となる。
[0030] 次に、過放電時には、放電禁止（DI)信号は、非アクティブになる。このとき、モジュ ール監視制御部 9kからの放電禁止入力 DI (Hレベル）によりスィッチ Q3がオフ（開） し、抵抗 r7, r8に電流が流れなくなる。スィッチ Q4がオフし、抵抗 r9と抵抗 rlOに電 流が流れて、スィッチ Q5がオフし、下位モジュールへの放電禁止出力（Lレベル）が 出力される。抵抗 r23にバイアス電流が流れなくなり、放電禁止スィッチ 13が切れる。 上位モジュールからの放電禁止入力（Lレベル）があると、抵抗 rl, r2にバイアス電流 が流れなくなり、スィッチ Ql, Q2, Q4, Q5が切れ、同じように、スィッチ 13が切れる [0031] 一方、自己モジュールと上位モジュールからのいずれにも充電禁止がない場合に は、スィッチ Q6, Q7, Q8, Q9, Q10はオフのままで、下位モジユーノレの充電禁止 出力は出力されない。抵抗 r24には電流が流れず、スィッチ 15はオンのままである。 同様に、自己モジュールと上位モジュールからのいずれにも放電禁止がない場合に は、スィッチ Ql, Q2, Q3, Q4, Q5はオンで、抵抗 rl l, rl3にはバイアス電流が流 れて、スィッチ Q13はオンになっている。抵抗 rl〜r24は、高抵抗で良いので、どの ような状態であっても微少な電流しか流れず、電池システムが低消費電力になる。
[0032] なお、単電池電圧スィッチ及びモジュール監視制御部は VD, VO間電圧により駆 動される。
[0033] (実施例 2)
図 3に示す電池システムは、図 1に示す実施例 1の電池システムに対して、さらに、 電池モジュール la— 1, lb— 1毎に、複数の単セルの温度を検出する温度検出部と してのサーミスタ等の温度センサ 21a, 21bを設けて!/、る。
[0034] また、モジュール監視制御部 9a— 1, 9b— 1は、温度センサ 21a, 21bで検出され た温度情報に基づき温度が所定の温度以上になった時に、過放電禁止のための保 護信号と過充電禁止のための保護信号を保護信号用レベル変換回路 11a, l ibに 出力する。
[0035] 保護信号用レベル変換回路 l ibは、過放電禁止のための保護信号を放電禁止ス イッチ 13に出力し、過充電禁止のための保護信号を充電禁止スィッチ 15に出力す る。
[0036] 多数のモジュールが直列に接続されて使用される場合、電池とサーミスタとの絶縁 耐圧を保っために、絶縁物によってサーミスタと電池とを仕切る必要がある。しかし、 絶縁物によってサーミスタと電池とが仕切られると、温度を正確に測定できなくなる。 これに対して、本実施例のように電気的に同じ電位にあるモジュール毎のモジュール 監視制御部からサーミスタによる測定を行なうことにより、高電圧であっても精度良く 温度を測定することができる。
[0037] このように、複数の単セルの温度が所定の温度以上となった場合には、単セルに異 常が発生したと見なして、過放電禁止及び過充電禁止を行なうので、電池システムの 安全性を向上することができる。
[0038] (実施例 3)
図 4は本発明の実施例 3に係る電池システムの構成ブロック図である。図 4に示す 実施例 3の電池システムは、図 1に示す実施例 1の電池システムの構成に対して、さ らに、電池モジュール la— 2, lb— 2力 複数の単セル 3al〜3an, 3bl〜3bnに直 列に接続され且つ電池モジュール la— 2, lb— 2間の組み立て時に複数の単セル 3 al〜3an, 3bl〜3bnの放電を禁止するための放電禁止スィッチ 23a, 23bを有する ことを特徴とする。
[0039] 保護信号用レベル変換回路 l ib— 2は、放電禁止解除スィッチ S1からの放電禁止 解除信号を電池モジュール la— 2の保護信号用レベル変換回路 1 la— 2及び放電 禁止スィッチ 23aに出力する。
[0040] 放電禁止スィッチ 23aは、保護信号用レベル変換回路 l ib— 2からの放電禁止解 除信号によりオンして複数の単セル 3al〜3anの放電禁止を解除する。放電禁止ス イッチ 23bは、放電禁止解除スィッチ S1からの放電禁止解除信号によりオンして複 数の単セル 3bl〜3bnの放電禁止を解除する。
[0041] このように実施例 3の電池システムによれば、電池モジュール 3a, 3bの組み立て時 には、電池モジュール 3a端子間が放電禁止スィッチ 23aによりオフし、電池モジユー ル 3b端子間が放電禁止スィッチ 23bによりオフしているので、複数の単セル 3al〜3 an, 3bl〜3bnの放電を禁止できる。このため、電池モジュール間の組み立て時の 安全性を向上できる。
[0042] また、電池モジュール間の組み立てが終了した後には、放電禁止解除スィッチ S1 をオンすることにより、放電禁止解除信号が放電禁止スィッチ 23bに送られ、放電禁 止解除信号がレベル変換回路 1 la— 2を介して放電禁止スィッチ 23aに送られるの で、放電禁止スィッチ 23a, 23bがオンして放電禁止が解除される。
[0043] 図 5は図 4に示す保護信号用レベル変換回路の詳細な回路構成図である。抵抗 rl 〜r25までは図 2と全く同じ動作となる。下位モジュールからの放電禁止入力 DLI (H レベル）または図 4のスィッチ SIがオープン Hレベルになると、抵抗 r26, 27にバイァ ス電流が流れなくなる。スィッチ Q 12, Q13, Q14, Q 15がオフになり、抵抗 r33に電 流が流れなくなり、モジュールの放電禁止スィッチ 23bがオフになる。
[0044] 一方で、図 4のスィッチ S 1がオンあるいは下位モジュールからの放電禁止入力 DLI 力 レベルである場合、抵抗 r26, r27にバイアス電流が流れ、スィッチ Q13〜Q15 は全てオンになる。抵抗 r33にバイアス電流が流れ、モジュールの放電禁止スィッチ
23bはオンになる。
[0045] (実施例 4)
図 6は本発明の実施例 4に係る電池システムの構成ブロック図である。図 6に示す 電池システムにおいて、電池モジュール la— 4, lb— 4は、単電池電圧スィッチ 7a, 7bと、モジュール監視制御部 9a— 4, 9b— 4と、保護信号用レベル変換回路 1 la' l ib— 4と、通信用レべノレ変換回路 14a, 14bとを有する。
[0046] 通信用レベル変換回路 14aと通信用レベル変換回路 14bとは、送受信用の信号線 16a, 18aで接続され、通信用レベル変換回路 14a, 14bは、隣接する電池モジユー ルとの間でデータ通信を行なう。
[0047] 通信用レベル変換回路 14a, 14bの通信プロトコルの第 1の例は、送信時に、シン ダルマスター方式を採用し、マスターモジュールからの指示があるときのみスレーブ モジュールはデータを送信する。転送データ長は、例えば 8ビットで、 1ストップビット の UART形式で LSBファーストで送信される。受信時には、他のスレーブモジュール が出力しているデータも受信される。
[0048] 通信用レベル変換回路 14a, 14bの通信プロトコルの第 2の例は、メッセージフレー ムを用いた例である。メッセージフレームは、ヘッダとレスポンスとからなる。ヘッダは、 マスターモジュールが出力するフレームであり、シンクブレイク（Synch Break)、シンク フィールド（Synch Field)、アイデントフィールド（Ident Field)、コマンドフィールド（Co mmand Field)から構成されている。
[0049] シンクブレイクは、フレームの開始を示し、シンクフィールドは、各ノードの周波数誤 差を調整し、アイデントフィールドは、 ID力 構成され、スレーブのモジュール指定を 意味し、コマンドフィールドは、モジュール内単電池の位置や電圧、温度、エラー情 報等を送出してもらうレスポンスデータを指定する。
[0050] レスポンスは、マスター又はマスターモジュールが指定したスレーブが出力するフレ ームであり、データとチェックサムで構成されている。データは、 2、 4、 8バイトの 3種 類のデータからなる。チェックサムは、エラー検知用のチェックサムであり、モジュロ一 256の計算式の演算結果を反転したものである。図 8に通信プロトコルの第 2の例が 示される。
[0051] モジュール監視制御部 9b— 4は、図 1に示すモジュール監視制御部 9bの機能を有 するとともに、マスターからなり、通信用レベル変換回路 14a, 14bを介してスレーブ 力 なるモジュール監視制御部 9a— 4に対して、過放電又は過充電の単セルの位置 情報及び電圧情報を要求する。
[0052] モジュール監視制御部 9a— 4は、図 1に示すモジュール監視制御部 9aの機能を有 するとともに、スレーブからなり、通信用レベル変換回路 14a, 14bを介するマスター 力もなるモジュール監視制御部 9b— 4からの要求に応じて、過放電又は過充電の単 セルの位置情報及び電圧情報を通信用レベル変換回路 14a, 14bを介してマスター 力 なるモジュール監視制御部 9b— 4に出力する。
[0053] マスターからなる監視制御部 9b— 4は、例えばノートパソコンとバッテリパック間の通 信に使用されて ヽるスマートバッテリシステムを使用して通信手段とすればょ ヽ。 自 動車等の場合には、 CAN (コントローラエリアネットワーク）、 LAN (ローカルエリアネ ットワーク)などの通信手段が標準システムとして提案されており、その規格に従う事 で外部との通信を行なうことができる。
[0054] なお、その他の構成は、図 1に示す実施例 1の電池システムの構成と同一であるの で、同一部分には同一符号を付する。
[0055] 図 7は本発明の実施例 4に係る電池システムの電池モジュール内の通信用レベル 変換回路の詳細な回路図である。図 7は、 n個（3以上)の電池モジュールが直列接 続された電池システムの内の、 k番目の電池モジュールの内部構成を示している。
[0056] なお、送受信用信号線は、非アクティブ時には高電位になる負論理（図中では N) で、下位モジュール力 の受信信号と上位モジュールへの送信信号も同様に負論理 である。また、上位モジュールからの受信入力と下位モジュールへの送信出力は正 論理（図中では P)である。
[0057] まず、モジュール監視制御部 9k— 4からデータが送信 (TX)される時には、データ の入力により、スィッチ Q25がオンして、抵抗 r41と抵抗 r42に電流が流れる。スイツ チ Q27, Q28がオフして、下位モジュールへデータが送信される。また、スィッチ Q2 1がオンしスィッチ Q22がオフして、上位モジュールへデータが送信される。次に、モ ジュール監視制御部 9k— 4がデータを受信 (RX)する時には、下位モジュールから の送信入力によりスィッチ Q21がオンし、スィッチ Q23がオフして、下位モジュールか らの送信入力が受信される。
[0058] このような構成によれば、モジュール監視制御部 9a— 4は、モジュール監視制御部 9b— 4からの要求に応じて、過放電又は過充電の単セルの位置情報及び電圧情報 を通信用レベル変換回路 14a, 14bを介してマスター力もなるモジュール監視制御 部 9b— 4に出力する。マスターからなるモジュール監視制御部 9b— 4は、過放電又 は過充電の単セルの位置情報及び電圧情報に基づいてどの単セルで過放電又は 過充電が発生したのかを把握できる。また、電圧情報によりどの単セルに電圧異常が あるかどうかを把握できる。また、マスター力もなるモジュール監視制御部 9b— 4は、 実施例 2のような温度センサからの温度情報に基づいて単セルに電圧異常があるか どうかを把握できる。
[0059] (実施例 5)
図 9は本発明の実施例 5に係る電池システムの構成ブロック図である。図 9に示す 電池システムは、直列に接続された電池モジュール la— 6, lb— 6と、電池システム 全体の監視制御を行うマスター部 8とを直列に接続してなる。
[0060] 電池モジュール la— 6, lb— 6は、直列に接続された複数の単セル 3al〜3an, 3 bl〜3bn、単電池電圧スィッチ 7a, 7b、モジュール監視制御部 9a— 6, 9b— 6、保 護信号用レベル変換回路 l la— 6, l ib— 6、通信用レベル変換回路 14a, 14b、放 電禁止スィッチ 23a, 23bを有している。
[0061] モジュール監視制御部 9a— 6, 9b— 6は、図 1に示すモジュール監視制御部 9a, 9 bの機能を有するとともに、監視制御部 10に対してスレーブとして動作する。保護信 号用レベル変換回路 l la— 6, l ib— 6は、上位モジュールからの放電禁止入力（DI )及び下位モジュールもしくはマスター部 8へのレベル変換放電禁止出力機能（DO 1 )、上位モジュールからの充電禁止入力（CI)及び下位モジュールもしくはマスター部 8へのレベル変換充電禁止出力（CO)機能、下位モジュールもしくはマスター部 8か らのモジュール放電禁止入力（Ml)及び上位モジュールへのレベル変換モジュール 放電禁止出力（MO)、自モジュール放電禁止出力（D02)を持つ。以上のレベル変 換の具体的な回路構成は図 5に既に示した回路で達成される。
[0062] 保護信号用レベル変換回路 11 a— 6, l ib— 6は、さらに、下位モジュールもしくは マスター部 8からのクロック入力（CKI)と上位モジュールへのレベル変換クロック出力 (CKO)、下位モジュールもしくはマスター部 8からのシャットダウン入力（SDI)と上位 モジュールへのレベル変換シャットダウン出力（SDO)を持つ。これらのクロック及び シャットダウン信号のレベル変換は図 5に示したレベル変換と同様な方法で達成でき る。
[0063] モジュール監視制御部 9a— 6, 9b— 6は保護信号用レベル変換回路 11a— 6, 11 b— 6からクロック信号を受け、このクロック信号に同期して単電池の電圧測定を実施 する。モジュール監視制御部 9a— 6, 9b— 6はシャットダウン信号を保護信号用レべ ル変換回路 11a— 6, l ib— 6から受け、シャットダウン信号が与えられた場合には、 単電池電圧スィッチ 7a, 7bや自身の電源、通信用レベル変換回路 14a, 14bの電源 を切り、電力消費を低減する。シャットダウン信号が解除されると、電源を入れて起き 上がり、クロック信号に同期した動作が開始される。
[0064] マスター部 8は、マスター力 なる監視制御部 10、放電禁止スィッチ 13、充電禁止 スィッチ 15、抵抗 25、誤差増幅器 27とを有している。抵抗 25と放電禁止スィッチ 13 と充電禁止スィッチ 15とは直列に接続され、電池モジュール 3bと—端子 Bとの間に 設けられる。
[0065] 監視制御部 10は、保護信号レベル変換回路 l ib— 6からの過放電禁止のための 保護信号により放電禁止スィッチ 13をオフさせることにより電池モジュール 3a, 3bに 流れる電流を遮断する。監視制御部 10は、保護信号レベル変換回路 l ib— 6からの 過充電禁止のための保護信号により充電禁止スィッチ 15をオフさせることにより電池 モジュール 3a, 3bに流れる電流を遮断する。これにより、複数の単セル 3al〜3an, 3bl〜3bnの過放電又は過充電を禁止することができる。
[0066] また、抵抗 25の両端電圧を誤差電圧として誤差増幅器 27が増幅し、監視制御部 1 0は、誤差電圧が所定電圧以上になった場合には、抵抗 25に過電流が流れたとして 、充電禁止スィッチ 15をオフさせることで、電流を遮断する。これにより、過電流保護 が行なわれる。
[0067] また、抵抗 25の両端電圧を差動増幅器 27で増幅された電圧を測定することで電 池システムに流れて 、る電流を測定することができる。この電流を監視制御部 10で 積分することで電池の充電状態を知ることができる。流れて 、る電流と充電状態に基 づき、電流が少なぐ電池の残量が多い場合にはクロック出力 CKOが低速クロックと して出力される。モジュール監視制御部 9a— 6, 9b— 6の電力消費が低減された状 態で各セル電圧の測定が行なわれる。測定終了と同時にシャットダウン信号 SDOが 出力され、モジュールでの消費電力が低減される。監視制御部 10自身もある程度以 上電流が少ない場合には、低速クロックもしくはスリープモードになるなどして消費電 力が低減される。
[0068] 監視制御部 10には割り込み機能が設けられ、電流があるレベルすなわち差動増幅 器 27の出力電圧がある閾値を超えたときには監視制御部 10がスリープ状態力も起き 上がり、通常と動作モードになる。さらに、電流が非常に大きい場合には監視制御部 10はクロック出力 CKOを高速クロックとして出力し、モジュール監視制御部 9a— 6, 9b— 6を常に動作させ、電圧測定を頻繁に行い、保護機能を強化する。また、監視 制御部 10自身も高速クロックで動作することで、電流値の積分時間を短くして、高精 度な電流積算を実施し、電池残量を正確に測定する。
[0069] 監視制御部 10は、充電禁止入力 CI、もしくは放電禁止入力 DOがあった場合には 、充電禁止スィッチ 15又は放電禁止スィッチ 13により電流が遮断された後に、通信 用レベル変換回路 14a, 14bを介してスレーブからなるモジュール監視制御部 9a— 6, 9b— 6の各々力 保護信号や単セルの電圧情報を収集し、収集された保護信号 や単セルの電圧情報に基づ 、てどの単セルで異常が発生した力否かを判定する。こ れにより、どの単セルで異常が発生したかを把握できる。
[0070] また、監視制御部 10は、外部の装置 COMからの要求に応じて、保護信号ゃ単セ ルの電圧情報を外部の装置に出力する。これにより、外部の装置では、電池モジュ ール 3a, 3bの充放電管理が行なえる。 [0071] また、監視制御部 10は、外部の装置 COMからの保守指令を受信すると、この保守 指令に基づいて、まず、放電禁止スィッチ 13を切、放電禁止信号 MOを通信用レべ ル変換回路 14b, 14aを介してモジュール監視制御部 9b— 6, 9a— 6に送信する。 保護信号用レベル変換回路 l ib— 6は、放電禁止信号 (Ml)を受けると、放電禁止 出力 D02を出力し、放電禁止スィッチ 23a及び 23bを切る。これにより、モジュール の放電を禁止することができ、安全に保守作業を実施することができる。
[0072] (実施例 6)
図 10は本発明の実施例 6に係る電池システムの構成ブロック図である。図 10に示 す電池システムは、直列に接続された電池モジュール la— 7, lb— 7と、電池システ ム全体の監視制御を行うマスター部 8aとを直列に接続してなる。
[0073] 電池モジュール la— 7, 11)—7は、直列に接続された複数の単セル3&1〜3&11, 3 bl〜3bn、単電池電圧スィッチ 7a, 7b、モジュール監視制御部 9a— 7, 9b— 7、保 護信号用レベル変換ドライバー 1 la— 7, l ib— 7、制御用レベル変換回路 l la— 8 , l ib— 8、通信用レベル変換回路 14a— 1, 14b— 1、放電禁止スィッチ 23a, 23b、 モジュール放電用スィッチ抵抗 27a, 27bを有して!/ヽる。
[0074] モジュール監視制御部 9a— 7, 9b— 7は、図 1に示すモジュール監視制御部 9a, 9 bの機能を有するとともに、監視制御部 10aに対してスレーブとして動作する。保護信 号用レベル変換ドライバー 11 a— 7, l ib— 7は、上位モジュールからの放電禁止入 力及び下位モジュールもしくはマスター部 8aへのレベル変換放電禁止出力機能、上 位モジュールからの充電禁止入力及び下位モジュールもしくはマスター部 8aへのレ ベル変換充電禁止出力機能を持つ。
[0075] 制御用レベル変換回路 l la— 8, l ib— 8は、下位モジュールもしくはマスター部 8 aからのモジュール放電禁止入力、上位モジュールへのレベル変換モジュール放電 禁止出力、下位モジュールもしくはマスター部 8aからのクロック入力と上位モジユー ルへのレベル変換クロック出力、下位モジュールもしくはマスター部 8aからのシャット ダウン入力と上位モジュールへのレベル変換シャットダウン出力を持つ。通信用レべ ル変換回路 14a— 1, 14b— 1は、図 9に示す通信用レベル変換回路 14a, 14bの構 成と同一である。 [0076] モジュール監視制御部 9a— 7, 9b— 7は、制御用レベル変換回路 11a— 8, l ib— 8力 クロック信号を受け、クロック信号に同期して単電池の電圧測定を実施する。モ ジュール監視制御部 9a— 7, 9b— 7はシャットダウン信号を制御用レベル変換回路 1 la— 8, l ib— 8から受け、シャットダウン信号が与えられた場合には、単電池電圧ス イッチ 7a, 7bや自身の電源、通信用レベル変換回路 14a— 1, 14b— 1の電源を切り 、電力消費を低減する。シャットダウン信号が解除されると、電源を入れて起き上がり 、クロック信号に同期した動作が開始される。
[0077] マスター部 8aは、図 9に示すマスター部 8と略同一構成力もなる。放電禁止スィッチ 23bは、放電禁止解除スィッチ S2からの放電禁止解除信号によりオンして複数の単 セル 3bl〜3bnの放電禁止を解除する。制御用レベル変換回路 l ib— 8は、放電禁 止解除スィッチ S1からの放電禁止解除信号を電池モジュール la— 7の制御用レべ ル変換回路 11a— 8及び放電禁止スィッチ 23aに出力する。
[0078] 図 11は、本発明の実施例 6に係る電池システムに設けられた下位電位の電池モジ ユールから上位電位の電池モジュールへの通信を行う通信用レベル変換回路 14a - 1, 14 1)ー1及び制御用レべル変換回路11& 8, l ib— 8の構成ブロック図で ある。図 11に示す変換回路は、下位電位の電池モジュール Inから上位電位の電池 モジュール 1 (n+ 1)への通信を行う。
[0079] 電池モジュール Inにおいて、複数の単セル V1〜V10 (複数の単セル 3al〜3an に対応）の両端には、 P型の MOSFETQ31と抵抗 R3と抵抗 R4との直列回路が接 続され、 MOSFETQ31のゲート一ドレイン間には抵抗 R1とツエナーダイオード ZD1 との並列回路が接続される。 MOSFETQ31のゲートには抵抗 R2を介してコネクタ C N1が接続される。抵抗 R3と抵抗 R4との接続点には、 N型の MOSFETQ32のゲー ト及び N型の MOSFETQ33のゲートが接続され、 MOSFETQ32のドレインは抵抗 R5及びコネクタ CN2を介して電池モジュール 1 (n+ 1)のコネクタ CN に接続され る。 MOSFETQ33のドレインは抵抗 R6を介して電池モジュール Inの図示しな!ヽス マイクロコンピュータに接続される。 MOSFETQ32及び MOSFETQ33の各々のソ ースは、抵抗 R4の一端に接続される。電池モジュール 1 (n+ 1)は、電池モジュール Inと同様に構成され、電池モジュール Inの各部の符号にさらに'を付けて区別され る。
[0080] 電池モジュール Inは、電池モジュール 1 (n— 1)からの信号を電池モジュール Inの マイクロコンピュータと電池モジュール 1 (n+ 1)に出力し、電池モジュール 1 (n+ 1) は、電池モジュール Inからの信号を電池モジュール 1 (n+ 1)のマイクロコンピュータ と電池モジュール 1 (n+ 2)に出力する。
[0081] 次に、図 11に示す電池モジュール間の通信処理が説明される。ここでは、電池モ ジュール In内の MOSFETQ31, Q32, Q33の動作が説明されるが、電池モジユー ル l (n+ l)内の MOSFETQ3r, Q32', Q33'の動作も同様である。また、シリア ル通信入力の論理はアクティブローであり、下位電位の電池モジュールが未接続時 には非アクティブである。まず、下位電位の電池モジュール力もの信号がない場合又 は信号 RXL— Nが Hレベル（オープン）である場合には、 MOSFETQ31, Q32, Q 33の全てがオフとなる。即ち、入力信号がない場合、回路に流れる電流は零となる。
[0082] 一方、下位電位の電池モジュールからの信号 RXL—Nが接続されていて、信号が Lレベル（オン）である場合には、 MOSFETQ31, Q32, Q33の全てがオンとなる。 このため、上位電位の電池モジュールへの信号 TXH—N及び電池モジュール内の マイクロコンピューターへの信号 RX—3Nは Lレベルとなる。このため、電池モジユー ル間で信号が伝達される。
[0083] また、単セル νΓの正極と単セル V10の負極との間には、抵抗 R と抵抗 とコ ネクタ CN とコネクタ CN2と抵抗 R5と MOSFETQ32との直列回路が接続されて いるので、 MOSFETQ31, Q32がオフ時でもそのドレイン ソース間電圧 Vdsは、 電池モジュール電圧（V1〜V10の総電圧）の 2倍の電圧で済む。このため、 MOSF ETQ31, Q32は低耐圧の素子を用いることができる。
[0084] 図 12は、本発明の実施例 6に係る電池システムに設けられた上位電位の電池モジ ユールから下位電位の電池モジュールへの通信を行う通信用レベル変換回路 14a - 1, 14b— 1の構成ブロック図である。図 12に示す変換回路は、上位電位の電池モ ジュール 1 (n+ 1)から下位電位の電池モジュール Inへの通信を行う。
[0085] 電池モジュール Inにおいて、複数の単セル V1〜V10の両端には、 P型の MOSF ETQ35と抵抗 R11との直列回路が接続されるとともに、抵抗 R12と抵抗 R13と N型 の MOSFETQ36との直列回路が接続される。 MOSFETQ35のドレイン—ゲート間 には抵抗 R9が接続され、 MOSFETQ35のゲートには、抵抗 R10を介して電池モジ ユール Inの図示しな!、マイクロコンピュータから信号が入力される。コネクタ CN2と単 セル V10の負極との間には抵抗 R7と抵抗 R8との直列回路が接続され、抵抗 R8の 両端にはツエナーダイオード ZD2が接続される。抵抗 R7と抵抗 R8との接続点は、 M OSFETQ34のゲートに接続される。 MOSFETQ35のソースと抵抗 R11との接続点 は、 MOSFETQ36のゲートに接続され、 MOSFETQ36のドレインは MOSFETQ 34のドレインに接続される。抵抗 R12の両端には、 MOSFETQ37のドレイン一ゲー トが接続され、 MOSFETQ37のソースは、抵抗 R4を介してコネクタ CN1に接続され る。電池モジュール l (n+ l)は、電池モジュール Inと同様に構成され、電池モジュ ール Inの各部の符号にさらに'を付けて区別される。
[0086] 電池モジュール 1 (n+ 1)は、電池モジュール 1 (n+ 2)からの信号と電池モジユー ル 1 (n+ 1)のマイクロコンピュータからの信号との論理和出力を電池モジュール In に出力し、電池モジュール Inは、電池モジュール l (n+ l)力 の信号と電池モジュ ール Inのマイクロコンピュータからの信号との論理和出力を電池モジュール 1 (n— 1 )に出力する。
[0087] 次に、図 12に示す電池モジュール間の通信処理が説明される。ここでは、電池モ ジュール In内の MOSFETQ34〜Q37の動作が説明される力 電池モジュール 1 ( n+ 1)内の MOSFETQ34'〜Q37'の動作も同様である。また、シリアル通信入力 の論理はアクティブノヽィであり、上位電位の電池モジュールが未接続時には非ァクテ イブである。
[0088] まず、上位電位の電池モジュールからの信号がない場合又は信号 RXH—Pが接 続されていない場合で且つ電池モジュール内のマイクロコンピュータからの信号 TX —3Nが Hレベルである場合には、 MOSFETQ34〜Q37の全てがオフとなる。即ち 、信号がない場合、回路に流れる電流は零となる。また、上位電位の電池モジュール 力 の信号 RXH— Pが接続されて!、て、信号が Hレベルで且つ電池モジュール内の マイクロコンピュータからの信号が Hレベルである場合には、 MOSFETQ34はオン し、 MOSFETQ35, Q36はオフするため、 MOSFETQ 37はオンする。また、上位 電位の電池モジュール力 の信号がな 、場合又は信号 RXH— Pが接続されて 、な い場合で且つ電池モジュール内のマイクロコンピュータからの信号 TX—3Nが Lレべ ルである場合には、 MOSFETQ34はオフし、 MOSFETQ35, Q36, Q37はオン する。また、上位電位の電池モジュールからの信号 RXH—Pが接続されていて、信 号が Hレベルで且つ電池モジュール内のマイクロコンピュータからの信号が Lレベル である場合には、 MOSFETQ34〜Q37の全てがオンする。 MOSFETQ37がオン した時には、電池モジュール間で信号が伝達される。
[0089] また、単セル νΓの正極と単セル V10の負極との間には、 MOSFETQ37'と抵抗 R14'とコネクタ CN /とコネクタ CN2と抵抗 R7と抵抗 R8との直列回路が接続されて いるので、 MOSFETQ37'がオフ時でもそのドレイン ソース間電圧 Vdsは、電池モ ジュール電圧（V1〜V10の総電圧）の 2倍の電圧で済む。このため、 MOSFETQ3 Tは低耐圧の素子を用いることができる。
[0090] 図 13は、本発明の実施例 6に係る電池システムにおいて過充電禁止保護信号の 電池モジュール間通信を行う保護信号用レベル変換ドライバー 1 la— 7, 1 lb— 7の 構成ブロック図である。図 13に示す変換ドライバ一は、自己の電池モジュールの過 充電禁止保護信号と上位電位の電池モジュール力ゝらの過充電禁止保護信号との論 理和を下位電位の電池モジュールに出力する。
[0091] 電池モジュール Inにおいて、複数の単セル V1〜V10の両端には、抵抗 R18と抵 抗 R19と N型の MOSFETQ39との直列回路が接続される。 MOSFETQ39のソー ス—ゲート間には抵抗 R17が接続され、 MOSFETQ39のゲートには、電池モジュ ール Inの過充電禁止保護信号が入力される。コネクタ CN2と単セル V10の負極と の間には抵抗 R15と抵抗 R16との直列回路が接続され、抵抗 R16の両端にはツエ ナーダイオード ZD3が接続される。 MOSFETQ38のドレインは MOSFETQ39のド レインに接続される。抵抗 R18の両端には、 MOSFETQ40のドレイン—ゲートが接 続され、 MOSFETQ40のソースは、抵抗 R20を介してコネクタ CN1に接続される。 電池モジュール 1 (n+ 1)は、電池モジュール Inと同様に構成され、電池モジュール Inの各部の符号にさらに'を付けて区別される。
[0092] 電池モジュール 1 (n+ 1)は、電池モジュール 1 (n+ 2)からの過充電禁止保護信号 と電池モジュール 1 (n+ 1)の過充電禁止保護信号との論理和出力を電池モジユー ル Inに出力し、電池モジュール Inは、電池モジュール l (n+ l)力 の過充電禁止 保護信号と電池モジュール Inの過充電禁止保護信号との論理和出力を電池モジュ ール l (n— 1)に出力する。
[0093] 次に、図 13に示す電池モジュール間の通信処理が説明される。ここでは、電池モ ジュール In内の MOSFETQ38〜Q40の動作が説明される力 電池モジュール 1 ( n+ 1)内の MOSFETQ38'〜Q4(Tの動作も同様である。また、過充電禁止保護信 号入力の論理はアクティブノヽィであり、上位電位の電池モジュールが未接続時には 非アクティブである。
[0094] まず、上位電位の電池モジュール力 の信号がな 、場合又は過充電禁止保護信 号 COH—Pが接続されていない場合で且つ自己の電池モジュール内の過充電禁 止保護信号 CO— 3Pが Lレベルである場合には、 MOSFETQ38〜Q40の全てが オフとなる。即ち、信号がない場合、回路に流れる電流は零となる。また、上位電位 の電池モジュール力ゝらの過充電禁止保護信号 COH—Pが接続されて 、て、信号が Hレベルである場合には、 MOSFETQ38はオンする。自己の電池モジュールから の過充電禁止保護信号 CO— 3Pが Hレベルである場合には、 MOSFETQ39がォ ンし、 MOSFETQ38のオンと MOSFETQ39のオンとが内部回路で論理和されて MOSFETQ40がオンする。このため、下位電位の電池モジュールへの信号 COL— Pは Hレベルになり、電池モジュール間で信号が伝達される。また、信号 CO— 3P又 は信号 COH—Pがアクティブの時に前記変換ドライバーに電流が流れ、過充電セル が放電される。即ち、過充電が検出される時には、過充電セルから放電する方向で 過充電禁止保護信号が伝達される。
[0095] また、単セル νΓの正極と単セル V10の負極との間には、 MOSFETQ4CTと抵抗 R2(Tとコネクタ CN /とコネクタ CN2と抵抗 R15と抵抗 R16との直列回路が接続さ れているので、 MOSFETQ4CTがオフ時でもそのドレイン ソース間電圧 Vdsは、電 池モジュール電圧（V1〜V10の総電圧）の 2倍の電圧で済む。このため、 MOSFET Q40'は低耐圧の素子を用いることができる。
[0096] 図 14は、本発明の実施例 6に係る電池システムにおいて過放電禁止保護信号の 電池モジュール間通信を行う保護信号用レベル変換ドライバーの構成ブロック図で ある。図 14に示す変換ドライバ一は、自己の電池モジュールの過放電禁止保護信号 と上位電位の電池モジュール力ゝらの過放電禁止保護信号との論理和を下位電位の 電池モジュールに出力する。
[0097] 電池モジュール Inにおいて、複数の単セル V1〜V10の両端には、抵抗 R25と抵 抗 R26と N型の MOSFETQ41と N型の MOSFETQ42との直列回路が接続される 。 MOSFETQ42のゲート—ソース間には抵抗 R24が接続され、 MOSFETQ42の ゲートには、電池モジュール Inの過放電禁止保護信号が入力される。コネクタ CN2 と単セル V10の負極との間には抵抗 R21と抵抗 R22との直列回路が接続され、抵抗 R21と抵抗 R22との接続点には MOSFETQ41のゲートが接続される。抵抗 R22の 両端にはツエナーダイオード ZD4が接続される。抵抗 R25の両端には、 MOSFET Q43のドレイン一ゲートが接続され、 MOSFETQ43のソースは、抵抗 R27を介して コネクタ CN1に接続される。電池モジュール l (n+ l)は、電池モジュール Inと同様 に構成され、電池モジュール Inの各部の符号にさらに'を付けて区別される。
[0098] 電池モジュール 1 (n+ 1)は、電池モジュール 1 (n+ 2)からの過放電禁止保護信号 と電池モジュール 1 (n+ 1)の過放電禁止保護信号との論理和出力を電池モジユー ル Inに出力し、電池モジュール Inは、電池モジュール l (n+ l)力 の過放電禁止 保護信号と電池モジュール Inの過放電禁止保護信号との論理和出力を電池モジュ ール l (n— 1)に出力する。
[0099] 次に、図 14に示す電池モジュール間の通信処理が説明される。ここでは、電池モ ジュール In内の MOSFETQ41〜Q43の動作が説明される力 電池モジュール 1 ( n+ 1)内の MOSFETQ4r〜Q43'の動作も同様である。また、過放電禁止保護信 号入力の論理はアクティブローであり、上位電位の電池モジュールが未接続時には アクティブである。
[0100] まず、上位電位の電池モジュール力 の信号がな 、場合又は過放電禁止保護信 号 DOH—Nが Hレベルで接続されていない場合で且つ自己の電池モジュール内の 過充電禁止保護信号 DI—3Nが Hレベルである場合には、 MOSFETQ41〜Q43 の全てがオンとなる。即ち、過放電禁止保護信号がない場合、回路に電流が流れる 。また、上位電位の電池モジュールからの過放電禁止保護信号 DOH—Nが Lレべ ル又はオープンで且つ自己の電池モジュールからの過放電禁止保護信号 DI—3N が Hレベルである場合には、 MOSFETQ41がオフし、 MOSFETQ42がオンし、 M OSFETQ43がオフする。また、上位電位の電池モジュールからの過放電禁止保護 信号 DOH— Nが Hレベルで且つ自己の電池モジュールからの過放電禁止保護信 号 DI— 3N力 レベルである場合には、 MOSFETQ41がオンし、 MOSFETQ42, Q43がオフする。また、上位電位の電池モジュールからの過放電禁止保護信号 DO H— N力 レベルで且つ自己の電池モジュールからの過放電禁止保護信号 DI—3N 力 レベルである場合には、 MOSFETQ41〜43の全てがオフする。
[0101] また、単セル νΓの正極と単セル V10の負極との間には、 MOSFETQ43'と抵抗 R27'とコネクタ CN /とコネクタ CN2と抵抗 R21と抵抗 R22との直列回路が接続さ れているので、 MOSFETQ43'がオフ時でもそのドレイン ソース間電圧 Vdsは、電 池モジュール電圧（V1〜V10の総電圧）の 2倍の電圧で済む。このため、 MOSFET Q43'は低耐圧の素子を用いることができる。
[0102] また、通常時には、 MOSFETQ41〜43がオンして変換ドライバーに電流が流れる 。これに対して、過放電検出時には、 MOSFETQ41〜43がオフして電流消費をな くし、過放電セルからの放電を抑制することができる。
[0103] なお、本発明は、実施例 1乃至 6の電池システムに限定されない。実施例 1乃至 6の 電池システムでは、各々の電池モジュール内の 1以上の単セルが直列に接続された 力 例えば、 1以上の単セルが並列に接続されても良い。あるいは、 1以上の単セル が直並列に接続されても良!ヽ。
産業上の利用可能性
[0104] 本発明の電池システムは、例えば、電気自動車ゃノヽイブリツドカ一等のバッテリに 適用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 1以上の電池モジュールを直列に接続してなる電池システムであって、
前記 1以上の電池モジュールの各々の電池モジュールは、直列又は並列又は直並 列に接続された 1以上の単セルと、前記 1以上の単セルの各電圧を検出する電圧検 出部と、前記電圧検出部で検出された前記 1以上の単セルの各電圧を監視するモジ ユール監視制御部と、隣接する電池モジュール間で通信を行なう通信回路とを有し、 前記通信回路を介して前記 1以上の単セルの各電圧情報を前記モジュール監視 制御部から受け取るマスター部を有し、
前記通信回路は、下位電位の電池モジュールの信号を上位電位の電池モジユー ルに伝達する第 1スィッチ素子を有し、前記上位電位の前記電池モジュール内の最 高電位の前記単セルの正極と前記下位電位の前記電池モジュール内の最低電位 の前記単セルの負極との間に、前記上位電位の前記電池モジュール内の第 1抵抗と 前記下位電位の前記電池モジュール内の第 2抵抗と前記第 1スィッチ素子とからなる 第 1直列回路が接続される電池システム。
[2] 前記通信回路は、前記下位電位の前記電池モジュールの前記信号が第 2制御端 子に入力されたときオンする第 2スィッチ素子と、前記 1以上の単セルの両端に接続 され且つ前記第 2スィッチ素子と第 3抵抗とからなる第 2直列回路とを有し、前記第 1 スィッチ素子は、第 1制御端子が前記第 3抵抗の一端に接続され、前記第 2スィッチ 素子がオンしたときオンすることにより前記下位電位の前記電池モジュールの前記信 号を前記上位電位の前記電池モジュール内の前記第 2スィッチ素子に伝達する請 求項 1記載の電池システム。
[3] 1以上の電池モジュールを直列に接続してなる電池システムであって、
前記 1以上の電池モジュールの各々の電池モジュールは、直列又は並列又は直並 列に接続された 1以上の単セルと、前記 1以上の単セルの各電圧を検出する電圧検 出部と、前記電圧検出部で検出された前記 1以上の単セルの各電圧を監視するモジ ユール監視制御部と、隣接する電池モジュール間で通信を行なう通信回路とを有し、 前記通信回路を介して前記 1以上の単セルの各電圧情報を前記モジュール監視 制御部から受け取るマスター部を有し、 前記通信回路は、上位電位の電池モジュールの信号を下位電位の電池モジユー ルに伝達する第 1スィッチ素子を有し、前記上位電位の前記電池モジュール内の最 高電位の前記単セルの正極と前記下位電位の前記電池モジュール内の最低電位 の前記単セルの負極との間に、前記上位電位の前記電池モジュール内の前記第 1 スィッチ素子と第 1抵抗と前記下位電位の前記電池モジュール内の第 2抵抗とからな る第 1直列回路が接続される電池システム。
[4] 前記通信回路は、自己の前記電池モジュールの信号が第 2制御端子に入力され たときオンする第 2スィッチ素子と、前記上位電位の前記電池モジュールの信号が第 3制御端子に入力されたときオンする第 3スィッチ素子とを有し、前記第 1スィッチ素 子は、前記第 2スィッチ素子の出力と前記第 3スィッチ素子の出力との論理和出力を 前記下位電位の前記電池モジュール内の前記第 3スィッチ素子に伝達する請求項 3 記載の電池システム。
[5] 1以上の電池モジュールを直列に接続してなる電池システムであって、
前記 1以上の電池モジュールの各々の電池モジュールは、直列又は並列又は直並 列に接続された 1以上の単セルと、前記 1以上の単セルの各電圧を検出する電圧検 出部と、前記電圧検出部で検出された各電圧のいずれかの電圧が上限値になった 場合に過充電禁止のための保護信号を出力するモジュール監視制御部と、前記保 護信号を送信する送信手段とを有し、
前記 1以上の電池モジュールに直列に接続され且つ前記送信手段からの前記保 護信号により前記 1以上の単セルの過充電を禁止する禁止手段を備え、
前記送信手段は、上位電位の電池モジュールからの前記保護信号と自己の電池 モジュールからの前記保護信号との論理和を下位電位の電池モジュールに出力す る第 1スィッチ素子を有し、前記上位電位の前記電池モジュール内の最高電位の前 記単セルの正極と前記下位電位の前記電池モジュール内の最低電位の前記単セル の負極との間に、前記上位電位の前記電池モジュール内の前記第 1スィッチ素子と 第 1抵抗と前記下位電位の前記電池モジュール内の第 2抵抗とからなる第 1直列回 路が接続される電池システム。
[6] 前記送信手段は、前記自己の前記電池モジュールの前記保護信号が第 2制御端 子に入力されたときオンする第 2スィッチ素子と、前記上位電位の前記電池モジユー ルの前記保護信号が第 3制御端子に入力されたときオンする第 3スィッチ素子とを有 し、前記第 1スィッチ素子は、前記第 2スィッチ素子の出力と前記第 3スィッチ素子の 出力との論理和出力を前記下位電位の前記電池モジュール内の前記第 3スィッチ素 子に伝達する請求項 5記載の電池システム。
[7] 1以上の電池モジュールを直列に接続してなる電池システムであって、
前記 1以上の電池モジュールの各々の電池モジュールは、直列又は並列又は直並 列に接続された 1以上の単セルと、前記 1以上の単セルの各電圧を検出する電圧検 出部と、前記電圧検出部で検出された各電圧のいずれかの電圧が下限値になった 場合に過放電禁止のための保護信号を出力するモジュール監視制御部と、前記保 護信号を送信する送信手段とを有し、
前記 1以上の電池モジュールに直列に接続され且つ前記送信手段からの前記保 護信号により前記 1以上の単セルの過放電を禁止する禁止手段を備え、
前記送信手段は、上位電位の電池モジュールからの前記保護信号と自己の電池 モジュールからの前記保護信号との論理和を下位電位の電池モジュールに出力す る第 1スィッチ素子を有し、前記上位電位の前記電池モジュール内の最高電位の前 記単セルの正極と前記下位電位の前記電池モジュール内の最低電位の前記単セル の負極との間に、前記上位電位の前記電池モジュール内の前記第 1スィッチ素子と 第 1抵抗と前記下位電位の前記電池モジュール内の第 2抵抗とからなる第 1直列回 路が接続される電池システム。
[8] 前記送信手段は、前記自己の前記電池モジュールの前記保護信号が第 2制御端 子に入力されな ヽときオンする第 2スィッチ素子と、前記上位電位の前記電池モジュ ールの前記保護信号が第 3制御端子に入力されないときオンする第 3スィッチ素子と を有し、前記第 1スィッチ素子は、前記第 2スィッチ素子の出力と前記第 3スィッチ素 子の出力との論理和出力を前記下位電位の前記電池モジュール内の前記第 3スイツ チ素子に伝達する請求項 7記載の電池システム。
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WO (1) WO2007007655A1 (ja)

Cited By (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1976049A1 (en) 2007-03-19 2008-10-01 Samsung SDI Co., Ltd. Battery Pack with safety switch
JP2008278583A (ja) * 2007-04-13 2008-11-13 Cheng Uei Precision Industry Co Ltd 充放電システム
JP2009017732A (ja) * 2007-07-06 2009-01-22 Seiko Instruments Inc バッテリ保護ｉｃ及びバッテリ装置
JP2009070794A (ja) * 2007-09-13 2009-04-02 Kazumasa Sakakibara 電池パック、電気機器および電源コードアダプタ
JP2009092465A (ja) * 2007-10-05 2009-04-30 Denso Corp 組電池の電圧検出装置
US7634369B2 (en) 2006-10-12 2009-12-15 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system (BMS) and driving method thereof
JP2010003536A (ja) * 2008-06-20 2010-01-07 Toshiba Corp 組電池システム
US7652449B2 (en) 2006-09-26 2010-01-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system and driving method thereof
JP2010049814A (ja) * 2008-08-19 2010-03-04 Nec Tokin Corp ２次電池パックおよび電源
US7680613B2 (en) 2006-10-16 2010-03-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system (BMS) and driving method thereof
US7679325B2 (en) 2005-04-07 2010-03-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system and driving method for cutting off and coupling battery module from/to external device
JP2010518566A (ja) * 2007-02-06 2010-05-27 バッツキャップ バッテリモジュール、モジュールからなるパック
EP2193588A1 (en) * 2007-09-27 2010-06-09 BYD Company Limited Multi-cell protection circuit and method
WO2010074290A1 (ja) * 2008-12-28 2010-07-01 株式会社ソリトンシステムズ 集積回路及びそれを用いた電池監視装置
US7880432B2 (en) 2005-10-20 2011-02-01 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system and battery management method
US7928736B2 (en) 2005-10-20 2011-04-19 Samsung Sdi Co., Ltd. Method of estimating state of charge for battery and battery management system using the same
WO2011148907A1 (ja) * 2010-05-24 2011-12-01 三洋電機株式会社 電源装置
JP2012065440A (ja) * 2010-09-15 2012-03-29 Mitsumi Electric Co Ltd 保護回路
JP2012156139A (ja) * 2007-01-22 2012-08-16 Nec Energy Devices Ltd 二次電池の保護装置
WO2013031125A1 (ja) * 2011-08-31 2013-03-07 電動車両技術開発株式会社 蓄電システム
JP2013051873A (ja) * 2012-10-25 2013-03-14 Seiko Instruments Inc バッテリ保護ｉｃ及びバッテリ装置
JP2013128406A (ja) * 2013-01-21 2013-06-27 Toshiba Corp 組電池システム
JP2013545220A (ja) * 2011-04-18 2013-12-19 ▲華▼▲為▼▲終▼端有限公司 電池、電池アセンブリ、および加入者装置
JP2014110731A (ja) * 2012-12-04 2014-06-12 Sanyo Electric Co Ltd 電池パック
US8796986B2 (en) 2006-11-01 2014-08-05 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system and driving method thereof
JP2014525128A (ja) * 2011-07-29 2014-09-25 シェンゼェン ビーワイディー オート アールアンドディー カンパニー リミテッド 電力供給システム
EP1967408A3 (en) * 2007-03-06 2016-03-02 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Battery apparatus, battery control apparatus, and motor drive unit
EP2178187A4 (en) * 2007-08-10 2016-05-18 Toyota Motor Co Ltd POWER SOURCE SYSTEM, VEHICLE THEREFOR AND CONTROL METHOD FOR THE POWER SOURCE SYSTEM
JP2020048275A (ja) * 2018-09-18 2020-03-26 カシオ計算機株式会社 充電保護回路、充電装置、電子機器及び充電保護方法
WO2020136508A1 (ja) * 2018-12-28 2020-07-02 株式会社半導体エネルギー研究所 二次電池の保護回路及び二次電池モジュール
CN111746349A (zh) * 2020-06-28 2020-10-09 江苏工程职业技术学院 一种新能源汽车充电桩控制系统及控制方法

Families Citing this family (58)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4216898B1 (ja) * 2008-03-28 2009-01-28 和征 榊原 電池パック
JP5044511B2 (ja) * 2008-09-03 2012-10-10 トヨタ自動車株式会社 リチウムイオン電池の劣化判定方法、リチウムイオン電池の制御方法、リチウムイオン電池の劣化判定装置、リチウムイオン電池の制御装置及び車両
JP5448408B2 (ja) * 2008-10-15 2014-03-19 三菱重工業株式会社 二次電池制御システム
JP5284053B2 (ja) * 2008-11-17 2013-09-11 株式会社東芝 二次電池パック
JP5513138B2 (ja) * 2009-01-28 2014-06-04 矢崎総業株式会社 基板
EP2404359B1 (en) * 2009-03-02 2016-05-11 Volterra Semiconductor LLC Systems and methods for scalable configurations of intelligent energy storage packs
US9397502B2 (en) * 2009-03-02 2016-07-19 Volterra Semiconductor LLC System and method for proportioned power distribution in power converter arrays
US10283974B2 (en) 2009-03-02 2019-05-07 Volterra Semiconductor LLC Systems and methods for intelligent, adaptive management of energy storage packs
WO2010110377A1 (ja) 2009-03-25 2010-09-30 株式会社 東芝 二次電池装置および車両
US9537326B2 (en) * 2009-04-16 2017-01-03 Valence Technology, Inc. Batteries, battery systems, battery submodules, battery operational methods, battery system operational methods, battery charging methods, and battery system charging methods
JP5619881B2 (ja) * 2009-06-10 2014-11-05 エー１２３ システムズ， インコーポレイテッド バッテリーパック出力コンタクタ用のシステムと方法
DE102009035862A1 (de) * 2009-07-31 2011-03-31 Voith Patent Gmbh Vorrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie
KR101084799B1 (ko) * 2009-09-08 2011-11-21 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
US8917061B2 (en) * 2009-09-18 2014-12-23 Schneider Electric It Corporation System and method for battery cell balancing
JP5481146B2 (ja) * 2009-09-30 2014-04-23 株式会社東芝 電池管理装置、二次電池装置および車両
JP5497421B2 (ja) * 2009-12-24 2014-05-21 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 多直列リチウムイオン二次電池情報伝達システム
JP5461221B2 (ja) 2010-02-12 2014-04-02 株式会社マキタ 複数のバッテリパックを電源とする電動工具
JP5432761B2 (ja) * 2010-02-12 2014-03-05 株式会社マキタ 複数のバッテリパックを電源とする電動工具
JP5504964B2 (ja) 2010-02-22 2014-05-28 ミツミ電機株式会社 保護監視回路、及び電池パック
KR101256952B1 (ko) * 2010-03-05 2013-04-25 주식회사 엘지화학 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치 및 방법
JP4602471B1 (ja) 2010-04-14 2010-12-22 和征 榊原 電池パックおよび電池パックシステム
CN102005795B (zh) * 2010-11-29 2012-12-19 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 可充电电池电量检测装置
CN102082307B (zh) * 2010-12-31 2013-08-07 华为技术有限公司 锂电模块并联使用方法及系统
WO2012144674A1 (ko) * 2011-04-22 2012-10-26 Sk 이노베이션 주식회사 착탈 가능한 배터리 모듈, 이를 이용한 배터리 스트링을 위한 전하 균일 방법 및 장치
KR101588188B1 (ko) 2011-06-17 2016-01-25 싸우쓰웨스트 일렉트로닉 에너지 코포레이션 우회 전류 모니터링을 통해 배터리 팩 시스템 모듈들을 밸런싱하기 위한 모듈 우회 스위치
US9748784B2 (en) * 2011-09-01 2017-08-29 Echostar Technologies L.L.C. Detecting batteries with non-uniform drain rates
DE102011084688B4 (de) 2011-10-18 2022-06-30 Robert Bosch Gmbh Batteriesystem
US9266434B2 (en) 2011-10-21 2016-02-23 Robert Bosch Gmbh Modular battery disconnect unit
KR101905075B1 (ko) * 2012-02-28 2018-11-30 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 배터리 팩의 내부 전원 생성 회로
US9966584B2 (en) 2013-03-11 2018-05-08 Atieva, Inc. Bus bar for battery packs
US10063071B2 (en) 2013-03-15 2018-08-28 Atieva, Inc. Balance resistor and low pass filter
US10901019B2 (en) * 2013-03-15 2021-01-26 Atieva, Inc. Method of connecting cell voltage sensors
US9041454B2 (en) 2013-03-15 2015-05-26 Atieva, Inc. Bias circuit for a switched capacitor level shifter
US10084214B2 (en) 2013-03-15 2018-09-25 Atieva, Inc. Automatic switchover from cell voltage to interconnect voltage monitoring
KR101671371B1 (ko) 2013-05-23 2016-11-01 주식회사 엘지화학 비돌출 구조의 커넥터를 포함하고 있는 이차전지 팩
TW201448398A (zh) * 2013-06-13 2014-12-16 Powerflash Technology Corp 電壓源堆疊系統
US9140759B2 (en) 2013-11-12 2015-09-22 Ford Global Technologies, Llc Electric vehicle battery pack voltage monitoring
JP6427743B2 (ja) 2013-11-19 2018-11-28 エリーパワー株式会社 蓄電池ユニット、過電流制御方法およびプログラム
CN106165153B (zh) 2014-04-29 2019-05-28 株式会社Lg 化学 具有保护电路模块固定部的电池组
FR3023006B1 (fr) * 2014-06-26 2016-06-24 Renault Sa Systeme de batteries d'accumulateurs a mesure de tension fiabilisee
US10114060B2 (en) 2015-02-16 2018-10-30 Continental Automotive Systems, Inc. Negative battery main contactor status determination
US10076969B2 (en) 2015-07-02 2018-09-18 Johnson Controls Technology Company Battery systems and methods for bi-directional current control
KR102246769B1 (ko) * 2016-11-07 2021-04-30 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 이를 포함하는 전기 청소기
WO2018100531A1 (en) 2016-11-30 2018-06-07 Bombardier Recreational Products Inc. Electric system and method for energizing the electric system
TWI608684B (zh) * 2017-01-24 2017-12-11 碩天科技股份有限公司 具有電壓均衡控制功能的電池裝置及其控制方法
GB201705518D0 (en) 2017-04-05 2017-05-17 Siemens Ag Energy storage module
US10804717B1 (en) * 2017-12-05 2020-10-13 Amazon Technologies, Inc. Resettable battery disconnect device
US10811869B2 (en) 2018-04-17 2020-10-20 Proterra, Inc. Overcurrent protection for battery systems
JP7000995B2 (ja) * 2018-06-04 2022-01-19 株式会社デンソー 組電池監視システム
CN112672852B (zh) * 2018-09-14 2024-07-09 株式会社牧田 电动作业机以及电池组
EP3851252A4 (en) 2018-09-14 2022-05-18 Makita Corporation POWER TOOL
JP7091999B2 (ja) * 2018-11-09 2022-06-28 トヨタ自動車株式会社 電池制御装置
JP6979937B2 (ja) * 2018-11-22 2021-12-15 三菱電機株式会社 ハイサイド駆動回路
WO2020174299A1 (ja) * 2019-02-25 2020-09-03 株式会社半導体エネルギー研究所 二次電池の保護回路及び二次電池の異常検知システム
KR20210108148A (ko) * 2020-02-25 2021-09-02 삼성에스디아이 주식회사 배터리 시스템
JP7452273B2 (ja) * 2020-06-12 2024-03-19 トヨタ自動車株式会社 電池システム
US11125707B1 (en) * 2020-08-18 2021-09-21 Element Energy, Inc. Methods and systems for in-situ impedance spectroscopy analysis of battery cells in multi-cell battery packs
CN112349978B (zh) * 2020-10-22 2022-05-24 北汽福田汽车股份有限公司 电池包、电池管理方法及车辆

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001307782A (ja) * 2000-04-19 2001-11-02 Tokyo R & D Co Ltd 電池特性データ伝達方法および電池管理システム
JP2004187398A (ja) * 2002-12-03 2004-07-02 Nissan Motor Co Ltd バッテリの電池制御装置
JP2005117780A (ja) * 2003-10-07 2005-04-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池用保護ｉｃおよびそれを利用した電池パック

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3157121B2 (ja) * 1997-02-04 2001-04-16 セイコーインスツルメンツ株式会社 充電式電源装置
JP3190587B2 (ja) * 1997-02-14 2001-07-23 セイコーインスツルメンツ株式会社 充放電制御回路
JP3395952B2 (ja) 1997-11-26 2003-04-14 株式会社デンソー 電気自動車用組み電池の電圧検出装置
JP2001204141A (ja) 2000-01-19 2001-07-27 Hitachi Ltd 組電池のセル電圧検出装置及び検出方法
JP4557407B2 (ja) 2000-10-31 2010-10-06 パナソニック株式会社 積層電圧計測装置
JP3848574B2 (ja) * 2001-02-20 2006-11-22 セイコーインスツル株式会社 充放電制御装置
JP4605952B2 (ja) * 2001-08-29 2011-01-05 株式会社日立製作所 蓄電装置及びその制御方法
JP5284053B2 (ja) 2008-11-17 2013-09-11 株式会社東芝 二次電池パック

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001307782A (ja) * 2000-04-19 2001-11-02 Tokyo R & D Co Ltd 電池特性データ伝達方法および電池管理システム
JP2004187398A (ja) * 2002-12-03 2004-07-02 Nissan Motor Co Ltd バッテリの電池制御装置
JP2005117780A (ja) * 2003-10-07 2005-04-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池用保護ｉｃおよびそれを利用した電池パック

Cited By (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7679325B2 (en) 2005-04-07 2010-03-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system and driving method for cutting off and coupling battery module from/to external device
US7928736B2 (en) 2005-10-20 2011-04-19 Samsung Sdi Co., Ltd. Method of estimating state of charge for battery and battery management system using the same
US7880432B2 (en) 2005-10-20 2011-02-01 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system and battery management method
US7652449B2 (en) 2006-09-26 2010-01-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system and driving method thereof
US7634369B2 (en) 2006-10-12 2009-12-15 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system (BMS) and driving method thereof
US7680613B2 (en) 2006-10-16 2010-03-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system (BMS) and driving method thereof
US8796986B2 (en) 2006-11-01 2014-08-05 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system and driving method thereof
JP2012156139A (ja) * 2007-01-22 2012-08-16 Nec Energy Devices Ltd 二次電池の保護装置
JP2010518566A (ja) * 2007-02-06 2010-05-27 バッツキャップ バッテリモジュール、モジュールからなるパック
EP1967408A3 (en) * 2007-03-06 2016-03-02 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Battery apparatus, battery control apparatus, and motor drive unit
US8013573B2 (en) 2007-03-19 2011-09-06 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack that provides precise voltage measurements of batteries when safety switch is present
EP1976049A1 (en) 2007-03-19 2008-10-01 Samsung SDI Co., Ltd. Battery Pack with safety switch
JP2008278583A (ja) * 2007-04-13 2008-11-13 Cheng Uei Precision Industry Co Ltd 充放電システム
TWI462425B (zh) * 2007-07-06 2014-11-21 Seiko Instr Inc Battery protection integrated circuit and battery device
JP2009017732A (ja) * 2007-07-06 2009-01-22 Seiko Instruments Inc バッテリ保護ｉｃ及びバッテリ装置
EP2178187A4 (en) * 2007-08-10 2016-05-18 Toyota Motor Co Ltd POWER SOURCE SYSTEM, VEHICLE THEREFOR AND CONTROL METHOD FOR THE POWER SOURCE SYSTEM
JP2009070794A (ja) * 2007-09-13 2009-04-02 Kazumasa Sakakibara 電池パック、電気機器および電源コードアダプタ
JP2011004599A (ja) * 2007-09-13 2011-01-06 Kazumasa Sakakibara 電池パック
JP2011103766A (ja) * 2007-09-13 2011-05-26 Kazumasa Sakakibara 電池パック
EP2193588A1 (en) * 2007-09-27 2010-06-09 BYD Company Limited Multi-cell protection circuit and method
JP2010541522A (ja) * 2007-09-27 2010-12-24 ビーワイディー カンパニー リミテッド マルチセルの保護回路及び方法
EP2193588B1 (en) * 2007-09-27 2015-04-08 BYD Company Limited Multi-cell protection circuit and method
JP2009092465A (ja) * 2007-10-05 2009-04-30 Denso Corp 組電池の電圧検出装置
JP2010003536A (ja) * 2008-06-20 2010-01-07 Toshiba Corp 組電池システム
JP2010049814A (ja) * 2008-08-19 2010-03-04 Nec Tokin Corp ２次電池パックおよび電源
WO2010074290A1 (ja) * 2008-12-28 2010-07-01 株式会社ソリトンシステムズ 集積回路及びそれを用いた電池監視装置
WO2011148907A1 (ja) * 2010-05-24 2011-12-01 三洋電機株式会社 電源装置
JP2012065440A (ja) * 2010-09-15 2012-03-29 Mitsumi Electric Co Ltd 保護回路
US9461340B2 (en) 2011-04-18 2016-10-04 Huawei Device Co., Ltd. Battery, battery assembly, and user equipment
JP2013545220A (ja) * 2011-04-18 2013-12-19 ▲華▼▲為▼▲終▼端有限公司 電池、電池アセンブリ、および加入者装置
US9564665B2 (en) 2011-07-29 2017-02-07 Byd Company Limited Electricity supply system
JP2014525128A (ja) * 2011-07-29 2014-09-25 シェンゼェン ビーワイディー オート アールアンドディー カンパニー リミテッド 電力供給システム
JP2013051850A (ja) * 2011-08-31 2013-03-14 Evtd Co Ltd 蓄電システム
WO2013031125A1 (ja) * 2011-08-31 2013-03-07 電動車両技術開発株式会社 蓄電システム
JP2013051873A (ja) * 2012-10-25 2013-03-14 Seiko Instruments Inc バッテリ保護ｉｃ及びバッテリ装置
JP2014110731A (ja) * 2012-12-04 2014-06-12 Sanyo Electric Co Ltd 電池パック
JP2013128406A (ja) * 2013-01-21 2013-06-27 Toshiba Corp 組電池システム
JP2020048275A (ja) * 2018-09-18 2020-03-26 カシオ計算機株式会社 充電保護回路、充電装置、電子機器及び充電保護方法
US11218015B2 (en) 2018-09-18 2022-01-04 Casio Computer Co., Ltd. Charge protection circuit, charger, electronic device, and charge protection method
US12062931B2 (en) 2018-09-18 2024-08-13 Casio Computer Co., Ltd. Charge protection circuit, charger, electronic device, and charge protection method
WO2020136508A1 (ja) * 2018-12-28 2020-07-02 株式会社半導体エネルギー研究所 二次電池の保護回路及び二次電池モジュール
US20220077705A1 (en) * 2018-12-28 2022-03-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Protection circuit for secondary battery and secondary battery module
CN111746349A (zh) * 2020-06-28 2020-10-09 江苏工程职业技术学院 一种新能源汽车充电桩控制系统及控制方法

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