JP7675307B2 - Battery Control Device - Google Patents
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Description
本発明は、電池制御装置に関する。 The present invention relates to a battery control device.
電池制御装置は、複数の電池セルからなる二次電池の異常の有無を判定したり、充放電を行ったりする。例えば、電池制御装置は、各電池セルの電圧や温度などの状態情報を検出する電池状態検出部と、二次電池を制御する電池制御部と、電池状態検出部と電池制御部との間で通信を行うための通信回路(第1の通信回路)と、電池制御部に対して電源供給する電源回路とを有する。 The battery control device determines whether or not there is an abnormality in the secondary battery consisting of multiple battery cells, and charges and discharges the battery. For example, the battery control device has a battery state detection unit that detects state information such as the voltage and temperature of each battery cell, a battery control unit that controls the secondary battery, a communication circuit (first communication circuit) for communicating between the battery state detection unit and the battery control unit, and a power supply circuit that supplies power to the battery control unit.
電池制御部は、電源回路からの電源供給により動作して第1の通信回路を介して電池状態検出部と情報を送受する通常状態と、電源回路からの電源供給が停止されるスリープ状態とを有する。 The battery control unit has a normal state in which it operates using power supplied from the power supply circuit and transmits and receives information with the battery status detection unit via the first communication circuit, and a sleep state in which the power supply from the power supply circuit is stopped.
電池状態検出部は、電池制御部がスリープ状態の場合でも定期的に自己起動し、二次電池の状態情報を監視している。電池状態検出部による状態情報の監視によって、二次電池の電圧異常や温度異常が検知された場合には、電源回路からの電源供給を開始させて電池制御部をスリープ状態から起動させる場合がある。 The battery status detection unit periodically self-starts even when the battery control unit is in a sleep state, and monitors the status information of the secondary battery. If the battery status detection unit detects an abnormal voltage or temperature of the secondary battery through monitoring of the status information, it may start the power supply from the power supply circuit and start the battery control unit from a sleep state.
このような場合には、電源回路からの電源供給を開始させるための信号(以下、「起動信号」という。)を電池状態検出部から電源回路へ送信するための専用の通信回路(第2の通信回路)が必要である(例えば、特許文献1参照)。ただし、起動信号を送信するためだけの専用の通信回路(第2の通信回路)を設けることは、製品のコストダウンやサイズアップを招くため、改善の余地がある。なお、このような問題は、電池状態検出部が二次電池の異常を検出した場合に限られた問題ではなく、何らかの契機によってスリープ状態の電池制御部を起動させる場合に共通する問題である。 In such a case, a dedicated communication circuit (second communication circuit) is required to transmit a signal (hereinafter referred to as the "start-up signal") for starting the power supply from the power supply circuit from the battery status detection unit to the power supply circuit (see, for example, Patent Document 1). However, providing a dedicated communication circuit (second communication circuit) solely for transmitting the start-up signal leads to a reduction in product cost and an increase in size, so there is room for improvement. Note that this problem is not limited to cases where the battery status detection unit detects an abnormality in the secondary battery, but is a common problem when some trigger is used to start up a battery control unit in a sleep state.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、起動信号を送信するためだけの通信回路を用いずに電池制御部を起動させることができる電池制御装置を提供することである。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and its purpose is to provide a battery control device that can start up the battery control unit without using a communication circuit solely for transmitting a start-up signal.
(1)本発明の一態様は、二次電池に接続され、前記二次電池の状態を検出する電池状態検出部と、前記二次電池を制御する電池制御部と、前記電池制御部への電源供給を行う電源回路と、前記電池状態検出部と前記電池制御部との間で通信を行うための通信回路と、を備え、前記電池制御部は、前記電源供給により動作して前記通信回路を介して前記電池状態検出部と通信する通常状態と、前記電源回路からの電源供給が停止されるスリープ状態とを有し、前記通信回路は、前記電源回路に電気的に接続されており、前記電池制御部が前記スリープ状態において前記電池状態検出部が前記通信を行った場合に前記電源回路に起動信号を出力し、前記電源回路は、前記起動信号を受信すると前記電池制御部に電源供給を行ってもよい。 (1) One aspect of the present invention includes a battery state detection unit connected to a secondary battery and detecting the state of the secondary battery, a battery control unit controlling the secondary battery, a power supply circuit that supplies power to the battery control unit, and a communication circuit for communicating between the battery state detection unit and the battery control unit, the battery control unit having a normal state in which it operates using the power supply and communicates with the battery state detection unit via the communication circuit, and a sleep state in which the power supply from the power supply circuit is stopped, the communication circuit is electrically connected to the power supply circuit, and the battery control unit outputs a wake-up signal to the power supply circuit when the battery state detection unit performs the communication in the sleep state, and the power supply circuit may supply power to the battery control unit upon receiving the wake-up signal.
(2)上記(1)の電池制御装置であって、前記通信回路は、前記電源回路との間にスイッチを備え、前記スイッチは、前記電池制御部が前記スリープ状態である場合にはオン状態に制御されており、前記電池制御部が前記通常状態である場合にはオフ状態に制御されてもよい。 (2) In the battery control device of (1) above, the communication circuit may include a switch between the communication circuit and the power supply circuit, and the switch may be controlled to an on state when the battery control unit is in the sleep state, and may be controlled to an off state when the battery control unit is in the normal state.
(3)上記(1)又は上記(2)の電池制御装置であって、前記通信回路は、前記電池状態検出部と前記電池制御部との間の通信を確立するための通信ICと、前記電池状態検出部と前記通信ICとの間に接続される絶縁素子と、前記通信ICと前記絶縁素子とを接続する通信線と、を備え、前記通信線は、前記電源回路に対して電気的に接続され、前記起動信号は、前記側通信線から前記電源回路に向けて送信されてもよい。 (3) In the battery control device of (1) or (2), the communication circuit includes a communication IC for establishing communication between the battery state detection unit and the battery control unit, an insulating element connected between the battery state detection unit and the communication IC, and a communication line connecting the communication IC and the insulating element, the communication line being electrically connected to the power supply circuit, and the start-up signal may be transmitted from the side communication line to the power supply circuit.
(4)上記(3)の電池制御装置であって、前記通信回路は、前記通信線から前記電源回路に向けて送信される前記起動信号の整流及び平滑の少なくともいずれかを行う波形整形部を更に備えてもよい。 (4) In the battery control device of (3) above, the communication circuit may further include a waveform shaping unit that performs at least one of rectification and smoothing of the startup signal transmitted from the communication line to the power supply circuit.
(5)上記(3)又は上記(4)の電池制御装置であって、前記絶縁素子は、パルストランスであってもよい。 (5) In the battery control device of (3) or (4), the insulating element may be a pulse transformer.
(6)上記(1)から上記(5)のいずれかの電池制御装置であって、前記電池状態検出部は、前記二次電池の電圧異常及び温度異常の少なくともいずれかの異常を検出した場合には、前記電池制御部に対して前記通信を行うことで前記通信回路から前記電源回路に向けて前記起動信号を送信させてもよい。 (6) In any of the battery control devices described in (1) to (5) above, when the battery state detection unit detects at least one of a voltage abnormality and a temperature abnormality of the secondary battery, the battery state detection unit may cause the communication circuit to transmit the activation signal to the power supply circuit by communicating with the battery control unit.
以上説明したように、本発明によれば、起動信号を送信するためだけの通信回路を用いずに電池制御部を起動させることができる電池制御装置を提供することができる。 As described above, the present invention provides a battery control device that can start up a battery control unit without using a communication circuit solely for transmitting a start-up signal.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。 The present invention will be described below through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Furthermore, not all of the combinations of features described in the embodiments are necessarily essential to the solution of the invention. In the drawings, the same reference numerals may be used to denote identical or similar parts, and duplicate explanations may be omitted. In addition, the shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation.
以下に説明する「接続」とは、電気的な接続である。電気的な接続とは、電気信号が直接的又は間接的に伝達可能に接続されていることである。電気的な接続は、ケーブル、抵抗、コンデンサ、ダイオード、スイッチなどの部品を介した接続であってもよい。 The "connection" described below is an electrical connection. An electrical connection is a connection that allows electrical signals to be transmitted directly or indirectly. The electrical connection may be a connection via components such as a cable, resistor, capacitor, diode, or switch.
図1は、本実施形態に係る電池制御装置300を備える車両100の概略構成の一例を示す図である。車両100は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車等の車両である。一例として、車両100は、モータを走行動力源とする電動車両である。
Figure 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a
図1に示すように、車両100は、二次電池110、モータ120、及び電力変換装置130を備える。
As shown in FIG. 1, the
二次電池110は、車両100に搭載されており、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などである。例えば、二次電池110は、車両100内のバッテリとして利用されている。例えば、二次電池110の電力は、モータ120の駆動電力や車両100に搭載されている機器などの動作電力として利用される。
The
二次電池110は、直列接続された複数の電池セル群G(G-1~G-n)を備える。nは2以上の整数である。各電池セル群G-1~G-nには、複数の電池セルCが直列接続されている。各電池セル群G-1~G-nの電池セルCの数(以下、「電池セル数」ともいう。)は、二次電池110が搭載される車両100の車体サイズ等に左右されるため、車両100によって電池セル数が異なる場合がある。
The
各電池セル群G-1~G-nにおいて、最上位に位置する電池セル(最上位セル)Cの正極端子が二次電池110の正極端子P1であり、また最下位に位置する電池セル(最下位セル)Cの負極端子が二次電池110の負極端子P2である。各電池セルCの正極端子P1及び負極端子P2は、それぞれ電力変換装置130に接続される。なお、複数の電池セル群G-1~G-nのそれぞれを区別しない場合には、単に「電池セル群G」と標記する。
In each of the battery cell groups G-1 to G-n, the positive terminal of the battery cell (top cell) C located at the top is the positive terminal P1 of the
モータ120は、電力変換装置130からの電力によって駆動される電動モータである。例えば、モータ120は、車両100の走行用モータである。例えば、モータ120は、三相(U、V、W)のブラシレスモータである。なお、モータ120は、モータジェネレータであってもよい。すなわち、モータ120は、車両100のエンジンにより駆動される発電機として用いられるとともに、当該エンジンを始動するための電動機としても用いられてもよい。本実施形態のモータ120は、主として電動機として動作し、車両100の車輪を駆動する。
The
電力変換装置130は、二次電池110を管理するとともに、モータ120の駆動を制御する。電力変換装置130は、電力変換器200及び電池制御装置300を備える。
The power conversion device 130 manages the
電力変換器200は、二次電池110から出力される出力電圧VBATを昇圧し、その昇圧した電圧を交流に変換する。そして、電力変換器200は、変換した交流の電圧をモータ120に出力することでモータ120を駆動する。なお、電力変換器200は、モータ120からの回生電圧を所定の降圧比で降圧して二次電池110に出力する機能を有してもよい。
The
電池制御装置300は、制御対象である二次電池110を制御したり、二次電池110の状態を管理したりする。二次電池110に対する制御とは、例えば二次電池110の電圧を正常な範囲に保持する制御(例えば、セルバランス制御)であってもよいし、二次電池110の温度を正常な範囲に保持する制御であってもよいし、二次電池110に異常があった場合にその異常を排除する制御であってもよい。
The
以下において、電池制御装置300の概略構成の一例について、図2を用いて説明する。図2は、本実施形態に係る電池制御装置300の概略構成図である。なお、図2に示す例では、電池セル群Gが4つの場合について説明しているが、電池セル群Gの個数には特に限定されない。
Below, an example of the schematic configuration of the
電池制御装置300は、電池状態検出部10、電池制御部20、電源回路30、及び通信回路40を備える。
The
電池状態検出部10は、二次電池110に接続され、二次電池110の状態(以下、「状態情報」という。)を検出する。二次電池110の状態情報とは、例えば、各電池セルCの電圧(以下、「セル電圧」という。)及び二次電池110の温度の少なくともいずれかである。二次電池110の温度とは、各電池セルCの温度であってもよいし、各電池セル群Gの温度であってもよい。ただし、これに限定されず、二次電池110の状態情報は、二次電池110に流れる電流であってもよい。電池状態検出部10は、電池制御部20がスリープ状態の場合でも定期的に自己起動し、二次電池の状態情報を監視している。
The battery
電池状態検出部10は、通信回路40を介して電池制御部20に接続されている。電池状態検出部10は、通信回路40を介して電池制御部20と通信を行い、状態情報その他の情報を送受する。電池状態検出部10は、状態情報に基づいて二次電池の異常の有無を判定し、異常があると判定した場合には、通信回路40を介して電池制御部20と通信する。
The battery
次に、本実施形態の電池状態検出部10の概略構成について説明する。
Next, the general configuration of the battery
例えば、電池状態検出部10は、複数の電池監視用の集積回路IC(以下、「電池監視用IC」という。)11を備える。
For example, the battery
複数の電池監視用IC11(11-1~11-4)は、複数の電池セルCと電気的に接続され、各電池セルCや各電池セル群の状態を監視することで二次電池110の状態を監視する。例えば、電池監視用IC11は、各電池セル群G1~G4に対応してそれぞれ設けられており、各電池セルCや各電池セル群の状態を監視する。なお、複数の電池監視用IC11-1~11-4は、それぞれ同様の構成を有しており、複数の電池監視用IC11-1~11-4のそれぞれを区別しない場合には、単に「電池監視用IC11」と標記する。
The multiple battery monitoring ICs 11 (11-1 to 11-4) are electrically connected to the multiple battery cells C, and monitor the state of each battery cell C and each battery cell group, thereby monitoring the state of the
例えば、電池監視用IC11は、電池セル群Gに対応して設けられており、電池セル群Gにおける各電池セルCの出力端子(電池セルCの正極端子又は負極端子)に各々対応する複数の入力端子を備えている。そして、各電池セルCの出力端子(プラス端子又はマイナス端子)と電池監視用IC11の複数の入力端子とは、例えば、接続線によって1対1で接続される。これにより、各電池セルCの両端と電池監視用IC11とは電気的に接続される。電池監視用IC11は、各電池セルCの両端間の電位差(以下、「セル電圧値」という。)Vcellを監視しており、各電池セルCのセル電圧値Vcellの異常の有無を判定する。一例として、電池監視用IC11は、セル電圧値Vcellが所定の電圧範囲外になった場合には、そのセル電圧値Vcellが異常であると判定する。
For example, the
電池監視用IC11は、対応する電池セル群Gの温度Tcellを監視しており、その温度Tcellの異常の有無を判定する。例えば、電池制御装置300は、各電池セル群Gの動作温度を測定する温度センサ(不図示)を1つ又は複数有している。電池監視用IC11は、この温度センサと接続されており、温度センサによって測定された温度Tcellを取得し、温度Tcellの異常の有無を判定する。一例として、電池監視用IC11は、温度Tcellが所定の温度範囲外になった場合には、その温度Tcellが異常であると判定する。
The
温度センサにおける温度Tcellの検出方法は、非接触であってもよいし、接触であってもよい。例えば、温度センサは、赤外線センサであり、温度Tcellを非接触で検出する。この温度センサは、例えば一面に配置された全ての電池セル群Gに対峙し得る場所に走査装置などによって支持された状態で配置され、各電池セル群Gの温度Tcellを検出する。 The temperature sensor may detect the temperature Tcell in a non-contact or contact manner. For example, the temperature sensor is an infrared sensor that detects the temperature Tcell in a non-contact manner. This temperature sensor is placed, for example, in a position facing all the battery cell groups G arranged on one surface, while being supported by a scanning device or the like, and detects the temperature Tcell of each battery cell group G.
このように、本実施形態の電池監視用IC11-k(kは1からnまでの整数)は、各電池セルC-kのセル電圧値Vcell及び電池セル群G-kの温度Tcellを状態情報として取得する。電池監視用IC11-kは、その状態情報に基づいてセル電圧値Vcellの異常や温度Tcellの異常の有無を判定することによって電池セル群G-kの異常の有無を判定し、電池セルG-kが異常であると判定した場合には、任意の信号を通信回路40に向けて送信する。
In this way, the battery monitoring IC 11-k (k is an integer from 1 to n) of this embodiment acquires the cell voltage value Vcell of each battery cell C-k and the temperature Tcell of the battery cell group G-k as status information. The battery monitoring IC 11-k determines the presence or absence of an abnormality in the battery cell group G-k by determining the presence or absence of an abnormality in the cell voltage value Vcell or the temperature Tcell based on the status information, and if it determines that the battery cell G-k is abnormal, it transmits an arbitrary signal to the
図2に示す例では、複数の電池監視用IC11-1~11-4は、デイジーチェーン接続されており、互いに通信線L1で接続されている。この通信線L1は、双方向の通信が可能な通信線である。すなわち、各電池監視用IC11は、隣接する電池監視用IC11と双方向通信可能である。
In the example shown in FIG. 2, multiple battery monitoring ICs 11-1 to 11-4 are daisy-chained and connected to each other by a communication line L1. This communication line L1 is a communication line capable of two-way communication. In other words, each
また、デイジーチェーン接続された複数の電池監視用IC11-1~11-4のうち最低電位側(一端側)の電池監視用IC11-4のみ通信線L2を介して通信回路40に接続されている。通信線L2は、双方向の通信が可能な通信線である。これにより、デイジーチェーン接続された複数の電池監視用IC11-1~11-4と電池制御部20とは、通信回路40を介して通信することができ、相互の情報を送受することができきる。
Of the multiple battery monitoring ICs 11-1 to 11-4 connected in a daisy chain, only the battery monitoring IC 11-4 on the lowest potential side (one end side) is connected to the
複数の通信回線L1において、各々の第1通信線t1は、各電池監視用IC11-1~11-4から電池制御部20宛に出力された上り通信信号を伝送する電線である。また、複数の通信回線L1において、各々の第1カップリングコンデンサC1は、各々の第1通信線t1の途中部に設けられており、各電池監視用IC11-1~11-4間における直流成分の伝送を遮断する。
In the multiple communication lines L1, each first communication line t1 is an electric wire that transmits an upstream communication signal output from each battery monitoring IC 11-1 to 11-4 to the
複数の通信回線L1において、各々の第2通信線t2は、電池制御部20から各電池監視用IC11-1~11-4宛に出力された下り通信信号を伝送する電線である。また、複数の通信回線L1において、各々の第2カップリングコンデンサC2は、各々の第2通信線t2の途中部に設けられており、各電池監視用IC11-1~11-4間における直流成分の伝送を遮断する。
In the multiple communication lines L1, each second communication line t2 is an electric wire that transmits downstream communication signals output from the
すなわち、各通信回線L1における第1カップリングコンデンサC1及び第2カップリングコンデンサC2は、各電池監視用IC11-1~11-4における電気的なアイソレーションを確保する回路素子である。各電池監視用IC11-1~11-4は、このような第1カップリングコンデンサC1及び第2カップリングコンデンサC2を備えた複数の通信回線によって相互にデイジーチェーン接続されるので、相互干渉を抑制することができる。 That is, the first coupling capacitor C1 and the second coupling capacitor C2 in each communication line L1 are circuit elements that ensure electrical isolation in each of the battery monitoring ICs 11-1 to 11-4. Since each of the battery monitoring ICs 11-1 to 11-4 is daisy-chained to each other by multiple communication lines equipped with such first coupling capacitors C1 and second coupling capacitors C2, mutual interference can be suppressed.
電池制御部20は、CPU(Central Processing Unit)又はMPU(Micro Processing Unit)などのプロセッサを有する。また、電池制御部20は、プロセッサの他に不揮発性又は揮発性の半導体メモリ(例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory))を備えてもよい。例えば、電池制御部20は、MCUなどのマイクロコントローラであってもよい。
The
電池制御部20は、通信回路40を介して各電池監視用IC11-1~11-4と通信し、二次電池110を制御する。電池制御部20は、少なくとも通常状態とスリープ状態との2つの状態を有している。通常状態は、電源回路30からの電源供給により動作して通信回路40を介して電池状態検出部10(各電池監視用IC11-1~11-4)と通信する状態である。スリープ状態は、電源回路30からの電源供給が停止されている状態である。電池制御部20がスリープ状態の場合では、電池制御部20は、通信回路40を介して電池状態検出部10と通信することができない。したがって、電池状態検出部10が電池制御部20と通信を行う際に電池制御部20がスリープ状態である場合には、電源回路30から電池制御部20への電源供給を行い、電池制御部20をスリープ状態から通常状態に移行させる必要がある。
The
電池制御部20は、通常状態において電池状態検出部10から通信回路40を介して二次電池110の異常(例えば、セル電圧Vcellの異常や温度Tcellの異常など)を示す情報を受信した場合には、例えば車両100に設けられた警告灯やハザードを点灯または点滅させるための処理を実行する。このように、電池制御部20は、二次電池110の異常を示す情報を受信した場合には、その異常を報知させたり、その異常を解消させるための処理を実行したりするなどの異常に対して取るべき処理(以下、「異常対応処理」という。)を実行する。ただし、上述したように、電池制御部20がスリープ状態である場合にはそもそも電池状態検出部10から二次電池110の異常を示す情報を受信することができないため、異常対応処理を実行することができない。そのため、異常対応処理を実行するためにも、電池状態検出部10にて二次電池110の異常を検知した場合にはスリープ状態である電池制御部20をスリープ状態から起動させて通常状態に移行させる必要がある。
When the
電源回路30は、電池制御部20への電源供給を行う。例えば、電源回路30は、電池制御装置300内の直流電源Bにより動作し、その直流電源Bから電池制御部20に供給する電圧を生成する。電源回路30は、この生成した電圧を電池制御部20に出力することで電池制御部20への電源供給を行う。ただし、電源回路30は、電池制御部20を通常状態からスリープ状態に移行させる場合には、電池制御部20への電源供給を停止する。なお、電池制御部20がスリープ状態である場合には電池制御部20への電源供給は停止させたままである。電源回路30による電池制御部20への電源供給の停止は、電池制御部20からの指示信号に基づいて行われてもよいし、電池制御部20よりも上位のプロセッサからの指示信号に基づいて行われてもよいし、電源回路30自身の判断で行われてもよい。
The
電源回路30は、例えば、集積回路であって、少なくとも4つの端子、第1制御端子EN0、第2制御端子EN1、電源端子POW及び出力端子OUTを有している。
The
第1制御端子EN0には、イグニッションスイッチがオンまたはオフされたことを示す信号が入力される。第2制御端子EN1には、通信回路40が電気的に接続されている。電源端子POWには、直流電源Bが供給される。出力端子OUTには、電池制御部20が接続されている。
A signal indicating whether the ignition switch is on or off is input to the first control terminal EN0. The
電源回路30は、イグニッションスイッチがオンされた信号が第1制御端子EN0に入力されると、電池制御部20に対して電源を供給する。電源回路30は、イグニッションスイッチがオフされた信号が第1制御端子EN0に入力されると、電池制御部20に対しての電源供給が停止されてもよい。電源回路30は、電池制御部20がスリープ状態である場合において、第2制御端子EN1に信号(以下、「起動信号」という。)が入力されると、電池制御部20に対して電源を供給して電池制御部20をスリープ状態から起動させて通常状態に移行させる。
The
通信回路40は、電池状態検出部10と電池制御部20との間で通信を行うための通信回路である。通信回路40は、電源回路30に対して電気的に接続されており、電池制御部20がスリープ状態において電池状態検出部10が電池制御部に対して通信を行った場合に電源回路30に起動信号を出力する。例えば、通信回路40は、電池制御部20がスリープ状態において電池状態検出部10が電池制御部に対して通信を行ったことを契機として電源回路30に起動信号を出力する。以下において、本実施形態の通信回路40の構成例を説明する。
The
通信回路40は、通信IC41、絶縁素子42、通信線43、波形整形部44、及びスイッチ45を備える。
The
通信IC41は、電池状態検出部10と電池制御部20との間の通信を確立する。通信IC41は、電池制御部20に対して通信線L3(例えば、SPI(登録商標)(Serial Peripheral Interface)バス等のシリアルバス)を介して接続される。
The
絶縁素子42は、電池状態検出部10と通信IC41との間に接続される。例えば、絶縁素子42は、通信線43を介して通信IC41に接続されている。また、絶縁素子42は、通信線L2を介して電池状態検出部10、すなわち電池監視用IC11-4に接続されている。これにより、電池監視用IC11-4及び通信IC41は、互いに電気的に絶縁された状態で通信を行うことができる。
The insulating
図2に示す絶縁素子42は、パルストランスであるが、これに限定されず電池監視用IC11-4と通信IC41との電気的な接続を絶縁するものであればよく、例えばフォトカプラや磁気カプラ等であってもよい。
The insulating
通信線43は、電源回路30に対して電気的に接続されている。図2に示す例では、通信線43は、電源回路30の第2制御端子EN1に接続され、通信回路40からの起動信号が第2制御端子EN1に入力される。
The
波形整形部44は、通信線43から電源回路30に向けて送信される起動信号の整流及び平滑の少なくともいずれかを行う。図2に示す例では、波形整形部44は、ダイオード51及びコンデンサ52を備え、第2制御端子EN1に入力する起動信号を整流及び平滑する。
The
ダイオード51は、アノードがスイッチ45を介して通信線43に接続され、カソードが第2制御端子EN1に接続される。
The anode of the
コンデンサ52は、一端がダイオード51のカソードに接続され、他端がグランド(GND)に接続される。
One end of
スイッチ45は、ダイオード51のアノードと通信線43との間に設けられている。スイッチ45がオン状態である場合には、ダイオード51のアノードと通信線43との間を電気的に接続される。スイッチ45がオフ状態である場合には、ダイオード51のアノードと通信線43との間を電気的な接続が遮断される。スイッチ45のオン状態又はオフ状態の制御は、電池制御部20によって制御されてもよいし、電源回路30によって制御されてもよい。
The
スイッチ45は、トランジスタなどの電気的なスイッチ(無接点リレーを含む)であってもよいし、有接点リレーなどの機械スイッチであってもよい。
The
以下において、電池制御部20をスリープ状態から起動させる場合の処理(以下、「起動処理」という。)について、図3を用いて説明する。図3は、電池制御装置300の起動処理の一例について説明する。なお、図3を説明するにあたって、初期状態として電池制御部20がスリープ状態であり、スイッチ45がオン状態である。
The process of activating the
電池状態検出部10は、二次電池110の状態情報を検出し、その状態情報に基づいて二次電池110の異常の有無を判定する(ステップS101)。例えば、電池状態検出部10は、各電池セルCのセル電圧値Vcell及び各電池セル群Gの温度Tcellを状態情報として取得する。そして、電池状態検出部10は、セル電圧値Vcellが所定の電圧範囲外である場合(セル電圧の低下など)と温度Tcellが所定の温度範囲外である場合(例えば、温度上昇)とのうち、少なくともいずれかの場合には、二次電池110に異常が発生していると判定する。
The battery
電池状態検出部10は、二次電池110に異常が発生していると判定した場合には、通信回路40を用いた通信を行う(ステップS102)。
If the battery
例えば、電池状態検出部10は、二次電池110に異常が発生していると判定した場合には、通常状態で電池制御部20と通信を行う場合と同様の方法で電池制御部20との通信を開始する。ここで、電池制御部20がスリープ状態であるため、電池状態検出部10は、実際に電池制御部20と通信を行うことはできない。しかしながら、電池状態検出部10、すなわち電池監視用IC11-4から通信回路40に向けて信号Sが出力されることになる。
For example, if the battery
通信回路40は、電池監視用IC11-4から信号Sを受信した場合には、電源回路30に対して起動信号を出力する(ステップS103)。例えば、ステップS102の通信によって、電池監視用IC11-4から通信回路40に信号Sが入力され、その信号Sは、絶縁素子42を介して通信線43に出力される。通信線43は、スイッチ45を介して電源回路30に接続されている。そして、スイッチ45はオン状態である。したがって、絶縁素子42から通信線43に出力された信号Sは、スイッチ45を介して電源回路30に出力される。この信号Sは、起動信号の一例である。
When the
このように、通信回路40は、電池状態検出部10によるデイジー通信の電力を活用し、その電力から起動信号を生成して電源回路30に出力する。
In this way, the
本実施形態では、スイッチ45と電源回路30との間に、波形整形部44が設けられている。波形整形部44は、通信線43から電源回路30に向けて送信される起動信号の整流及び平滑の少なくともいずれかを行う。例えば、信号Sが図4(a)に示す波形(一例としてデイジー通信波形)であると仮定する。この場合には、波形整形部44は、図4(a)に示す波形を整流して図4(b)に示す波形を得る。さらに、波形整形部44は、整流後の電波形を平滑することで図4(c)に示す波形を得る。図4(c)に示す波形に波形整形された信号Sは、起動信号として第2制御端子EN1に入力される。なお、図4に示す例では、基準電圧が0Vである場合を例示しているが、これに限定されず、本実施形態の基準電圧は、2・5Vなどの0V以外の電圧であってもよい。
In this embodiment, a
電源回路30は、通信回路40から起動信号を受信すると(ステップS104)、電池制御部20に対して電源を供給する(ステップS105)。図2に示す例では、電源回路30は、第2制御端子EN1に起動信号が入力されると、出力端子OUTから電池制御部20に対して電源を供給する。一例として、電源回路30は、第2制御端子EN1の電圧が閾値Vthを超えた場合に、起動信号が第2制御端子EN1に入力されたと判定する。したがって、波形整形部44では、起動信号が閾値Vthを超える電圧波形になるように起動信号を波形整形してもよい。
When the
電池制御部20は、電源回路30から電源供給されるとスリープ状態から起動して通常状態に移行する(ステップS106)。これにより、電池制御部20は、電池状態検出部10と通信回路40を介して通信可能となり、電池状態検出部10から二次電池110の異常を示す情報を受信することができる。
When power is supplied from the
電池制御部20は、通常状態に移行すると、スイッチ45をオン状態からオフ状態に制御する(ステップS107)。これにより、電池制御部20は、通常状態において、起動信号が電源回路30に入力されることを防止することができる。通常状態において電池状態検出部10と電池制御部20とが通信を行うごとに、電源回路30に起動信号が入力されると、電池制御部20は、通常状態からスリープ状態に移行することができない場合がある。そこで、電池制御部20は、通常状態に移行すると、スイッチ45をオン状態からオフ状態に切り替えることで通常状態からスリープ状態への移行が可能となる。
When the
次に、本実施形態における効果について、図5を用いて説明する。図5は、起動信号を送信するためだけの専用の通信回路(第2の通信回路)を設けた場合における電池制御装置400の一例を示す図である。なお、電池制御装置400の構成には、符号の末尾に「A」を付して電池制御装置300の構成と区別する場合がある。
Next, the effects of this embodiment will be described with reference to FIG. 5. FIG. 5 is a diagram showing an example of a battery control device 400 in which a dedicated communication circuit (second communication circuit) is provided solely for transmitting the activation signal. Note that the configuration of the battery control device 400 may be distinguished from the configuration of the
二次電池110を制御する電池制御装置400では、二次電池110の電池状態検出部10Aと通信する場合には、絶縁素子を有する通信回路が必要になる場合がある。図5に示す例では、通信回路500Aは、電池状態検出部10Aと電池制御部20Aとの間の通信を確立するための通信回路であり、絶縁素子であるパルストランス42Aを有している。また、通信回路600Aは、電池状態検出部10Aと電源回路30Aとの間の通信を確立するための通信回路であり、絶縁素子であるフォトカプラ610Aを有している。電池状態検出部10Aは、電池制御部20が通常状態である場合には通信回路500Aを介して電池制御部20Aと通信する。電池状態検出部10Aは、電池制御部20がスリープ状態の場合においては、定期的に自己起動し、二次電池110の異常状態を検知した場合には、通信回路600Aを介して電源回路30Aに起動信号を出力する。これにより、電源回路30Aは、電池制御部20Aに対して電源供給して電池制御部20Aをスリープ状態から起動する。
In the battery control device 400 that controls the
ただし、通信回路に含まれる絶縁素子などの部品は高価であり、起動信号を電源回路30Aに送信するためだけに通信回路600Aを設けることは製品の低コスト化を考慮すると改善の余地がある。
However, components such as the insulating elements included in the communication circuit are expensive, and providing the
本実施形態の電池制御装置300は、電池状態検出部10と電池制御部20との通信を行うための通信回路40を、起動信号の送信用にも用いることで、起動信号を送信するためだけの通信回路600Aを削減している。これにより、製品の低コストを実現でき、部品点数の削減による製品のサイズダウンも達成可能である。
The
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The above describes an embodiment of the present invention in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs that do not deviate from the gist of the present invention.
例えば、電池監視用IC11は、電池制御装置300内の電流センサ(不図示)から、二次電池110に流れる電流値Ixを状態情報として取得し、電流値Ixの異常の有無を判定してもよい。なお、直列接続されている複数の電池セルCのそれぞれに流れる電流値は、電流値Ixとなる。そのため、複数の電池監視用IC11-1~11-4のうち、1つの電池監視用IC11が二次電池110に流れる電流値Ixを検出すればよい。
For example, the
電池状態検出部10は、二次電池110の異常を検知した場合に、電池状態検出部10から電池制御装置300への通信の信号Sを起動信号に用いればよく、どのような情報が送信されたかには特に限定されない。例えば、電池状態検出部10は、二次電池110の異常を検知した場合に、電池状態検出部10から電池制御装置300への異常を示す情報の信号を送信してもよいし、それ以外の情報の信号であってもよい。
When the battery
上記実施形態では、一例として電池状態検出部10が二次電池110の異常を検知した場合に電池制御装置300をスリープ状態から起動させたが、これに限定されない。本発明は、電池制御装置300をスリープ状態から起動させるすべての場合に適用可能であり、二次電池110の異常を検知した場合において限定されるものではない。
In the above embodiment, as an example, the
電池状態検出部10が検知する二次電池110の異常として、セル電圧値Vcellの異常や温度Tcellの異常を例として説明したが、これに限定されず、二次電池110の異常を示すものであれば、特に限定されない。
As examples of abnormalities in the
以上、説明したように、本実施形態の電池制御装置300は、二次電池110に接続され、二次電池110の状態を検出する電池状態検出部10と、二次電池110を制御する電池制御部20と、電池制御部20への電源供給を行う電源回路30と、電池状態検出部10と電池制御部20との間で通信を行うための通信回路40と、を備える。電池制御部20は、電源供給により動作して通信回路40を介して電池状態検出部10と通信する通常状態と、電源回路30からの電源供給が停止されるスリープ状態とを有する。通信回路40は、電源回路30に電気的に接続されており、電池制御部20がスリープ状態において電池状態検出部10が通信回路40を用いた通信を行った場合に電源回路30に起動信号を出力する。電源回路30は、起動信号を受信すると電池制御部20に電源供給を行う。
As described above, the
このような構成によれば、起動信号を送信するためだけの通信回路を用いずにスリープ状態の電池制御部20を起動させることができる。
With this configuration, it is possible to start up the
また、通信回路40は、電源回路30との間にスイッチ45を備えてもよい。そして、スイッチ45は、電池制御部20がスリープ状態である場合にはオン状態に制御されており、電池制御部20が通常状態である場合にはオフ状態に制御されてもよい。
The
このような構成により、電池制御部20が通常状態である場合に、起動信号が電源回路30に入力されるのを抑制することができる。
This configuration makes it possible to prevent the startup signal from being input to the
また、通信回路40は、電池状態検出部10と電池制御部20との間の通信を確立するための通信IC41と、電池状態検出部10と通信IC41との間に接続される絶縁素子42と、通信IC41と絶縁素子42とを接続する通信線43と、を備えてもよい。この場合に、通信線43は、電源回路30に対して電気的に接続されてもよい。そして、起動信号は、通信線43から電源回路30に向けて送信されてもよい。
The
また、通信回路40は、通信線43から電源回路30に向けて送信される起動信号の整流及び平滑の少なくともいずれかを行う波形整形部44を更に備えてもよい。
The
このような構成により、通信回路40は、より確実に起動信号を電源回路30に送信することができる。
This configuration allows the
また、電池状態検出部10は、二次電池110の電圧異常及び温度異常の少なくともいずれかの異常を検出した場合には、電池制御部20に対して通信を行うことで通信回路40から電源回路30に向けて起動信号を送信させてもよい。
In addition, when the battery
明細書に記載の「…部」の用語は、少なくとも1つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェアまたはソフトウェアとして具現されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで具現されてもよい。 The term "unit" in the specification means a unit that processes at least one function or operation, which may be embodied as hardware or software, or a combination of hardware and software.
100…車両、110…二次電池、120…モータ、130…電力変換装置、200…電力変換器、300…電池制御装置、10…電池状態検出部、11…電池監視用IC、20…電池制御部、30…電源回路、40…通信回路、41…通信IC、42…絶縁素子、43…通信線、44…波形整形部、45…スイッチ 100...vehicle, 110...secondary battery, 120...motor, 130...power conversion device, 200...power converter, 300...battery control device, 10...battery state detection unit, 11...battery monitoring IC, 20...battery control unit, 30...power supply circuit, 40...communication circuit, 41...communication IC, 42...insulation element, 43...communication line, 44...waveform shaping unit, 45...switch
Claims (6)
前記二次電池を制御する電池制御部と、
前記電池制御部への電源供給を行う電源回路と、
前記電池状態検出部と前記電池制御部との間で通信を行うための通信回路と、
を備え、
前記電池制御部は、前記電源供給により動作して前記通信回路を介して前記電池状態検出部と通信する通常状態と、前記電源回路からの前記電源供給が停止されるスリープ状態とを有し、
前記通信回路は、前記電源回路に電気的に接続されており、前記電池制御部が前記スリープ状態において前記電池状態検出部が前記通信を行った場合に前記電源回路に起動信号を出力し、
前記電源回路は、前記起動信号を受信すると前記電池制御部に前記電源供給を行う、
電池制御装置。 a battery state detection unit connected to a secondary battery and detecting a state of the secondary battery;
A battery control unit that controls the secondary battery;
a power supply circuit that supplies power to the battery control unit;
a communication circuit for communicating between the battery state detection unit and the battery control unit;
Equipped with
the battery control unit has a normal state in which it operates by the power supply and communicates with the battery state detection unit via the communication circuit, and a sleep state in which the power supply from the power supply circuit is stopped,
the communication circuit is electrically connected to the power supply circuit, and outputs a wake-up signal to the power supply circuit when the battery state detection unit performs the communication while the battery control unit is in the sleep state;
The power supply circuit supplies power to the battery control unit upon receiving the activation signal.
Battery control device.
前記スイッチは、前記電池制御部が前記スリープ状態である場合にはオン状態に制御されており、前記電池制御部が前記通常状態である場合にはオフ状態に制御される、
請求項1に記載の電池制御装置。 the communication circuit includes a switch between the communication circuit and the power supply circuit;
the switch is controlled to an on state when the battery control unit is in the sleep state, and is controlled to an off state when the battery control unit is in the normal state.
The battery control device according to claim 1 .
前記電池状態検出部と前記電池制御部との間の通信を確立するための通信ICと、
前記電池状態検出部と前記通信ICとの間に接続される絶縁素子と、
前記通信ICと前記絶縁素子とを接続する通信線と、
を備え、
前記通信線は、前記電源回路に対して電気的に接続され、
前記起動信号は、前記通信線から前記電源回路に向けて送信される、
請求項1又は2に記載の電池制御装置。 The communication circuit includes:
a communication IC for establishing communication between the battery state detection unit and the battery control unit;
an insulating element connected between the battery state detection unit and the communication IC;
a communication line connecting the communication IC and the isolation element;
Equipped with
the communication line is electrically connected to the power supply circuit,
The activation signal is transmitted from the communication line to the power supply circuit.
The battery control device according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の電池制御装置。 The battery control device according to claim 3 , wherein the communication circuit further comprises a waveform shaping unit that performs at least one of rectification and smoothing of the start-up signal transmitted from the communication line to the power supply circuit.
請求項1から5のいずれか一項に記載の電池制御装置。 When the battery state detection unit detects at least one of a voltage abnormality and a temperature abnormality of the secondary battery, the battery state detection unit causes the communication circuit to transmit the activation signal to the power supply circuit by performing the communication with the battery control unit.
The battery control device according to any one of claims 1 to 5.
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