JP7675308B2 - Voltage Detector - Google Patents
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Description
本発明は、電圧検出装置に関するものである。 The present invention relates to a voltage detection device.
例えば、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両には、動力源となるモータに電力を供給するための高電圧及び大容量のバッテリが搭載されている。このバッテリは、直列接続された複数のセルからなる電池モジュールを備えている。特許文献1には、このようなバッテリの電圧を監視する電池監視IC(Integrated Circuit)が開示されている。特許文献1の電池監視ICには、電池モジュールの電源電圧が入力される電源電圧入力端子と、各々のセルの電圧が入力されるセル電圧端子とが設けられている。電池監視ICは、これらの電源電圧入力端子やセル電圧端子から入力される信号に基づいて、バッテリの電源電圧やセル電圧の検出を行っている。
For example, vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles are equipped with high-voltage, large-capacity batteries to supply power to the motor that serves as the power source. This battery has a battery module consisting of multiple cells connected in series.
ところで、特許文献1に開示されたような電池監視IC等のモジュール電圧検出回路の電源電圧入力端子には電源電圧入力線が接続され、セル電圧端子にはセル電圧入力線が接続されている。例えば、電池モジュールに含まれる複数のセルのうち最も上位(正極側)のセル(最上位セル)の電圧は、上記セル電圧入力線の1つである最上位セル電圧入力線を介してモジュール電圧検出回路に入力される。
Incidentally, a power supply voltage input line is connected to the power supply voltage input terminal of a module voltage detection circuit such as a battery monitoring IC as disclosed in
これらの電源電圧入力線とセル電圧入力線との途中部位には、各々、ノイズ除去等用の時定数回路が設けられている。電源電圧入力線に設けられた時定数回路の時定数と、セル電圧入力線に設けられた時定数回路の時定数とは、要求されるノイズの除去レベルの相違等に起因して異なる場合がある。 A time constant circuit for noise removal, etc. is provided at each of the intermediate positions of the power supply voltage input line and the cell voltage input line. The time constant of the time constant circuit provided on the power supply voltage input line and the time constant circuit provided on the cell voltage input line may differ due to differences in the required noise removal level, etc.
ところが、電源電圧入力線と最上位セル電圧入力線とは、いずれも電池モジュールの正極側端子に接続されている。このため、電源電圧入力線に設けられた時定数回路の時定数と、セル電圧入力線に設けられた時定数回路の時定数とが異なると、最上位セルの電圧が急峻に降下した場合に、時定数回路の応答速度の差から電源電圧入力線の電圧と最上位セル電圧入力線とに一時的に大きな電位差が生じる。この結果、異常がないにも関わらず、モジュール電圧検出回路が異常と誤判定し、電圧検出に影響を与える恐れがある。 However, both the power supply voltage input line and the top cell voltage input line are connected to the positive terminal of the battery module. Therefore, if the time constant of the time constant circuit provided in the power supply voltage input line differs from the time constant of the time constant circuit provided in the cell voltage input line, when the voltage of the top cell drops sharply, a large temporary potential difference occurs between the voltage of the power supply voltage input line and the top cell voltage input line due to the difference in response speed of the time constant circuits. As a result, the module voltage detection circuit may erroneously determine that there is an abnormality even when there is none, which may affect voltage detection.
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、電源電圧入力線に設けられた時定数回路と最上位セル電圧入力線に設けられた時定数回路との時定数に違いに起因して、最上位セルの電圧降下時に電源電圧入力線と最上位セル電圧入力線との電位差が閾値を超えて拡大することを抑制することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to prevent the potential difference between the power supply voltage input line and the top cell voltage input line from increasing beyond a threshold when the voltage of the top cell drops, due to the difference in time constant between the time constant circuit provided in the power supply voltage input line and the time constant circuit provided in the top cell voltage input line.
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。 The present invention adopts the following configuration as a means for solving the above problems.
本発明の第1の態様は、直列接続された複数のセルを有する電池モジュールの電圧を検出する電圧検出装置であって、上記電池モジュールの電源電圧が入力される電源電圧入力端子と上記セルの電圧が入力される複数のセル電圧入力端子とを有するモジュール電圧検出回路と、途中部位に電源電圧用時定数回路が設けられると共に上記電源電圧入力端子に接続された電源電圧入力線と、途中部位にセル電圧用時定数回路が設けられると共に最上位の上記セルの電圧を上記セル電圧入力端子に入力する最上位セル電圧入力線と、上記電源電圧入力線の上記電源電圧用時定数回路よりも上記モジュール電圧検出回路寄りの部位と上記最上位セル電圧入力線の上記セル電圧用時定数回路よりも上記モジュール電圧検出回路寄りの部位とを接続するスイッチング回路とを備え、上記スイッチング回路が、上記電源電圧入力線と上記最上位セル電圧入力線との電位差が予め定められた閾値を超えた場合に電流を流すという構成を採用する。 The first aspect of the present invention is a voltage detection device that detects the voltage of a battery module having a plurality of cells connected in series, comprising: a module voltage detection circuit having a power supply voltage input terminal to which the power supply voltage of the battery module is input and a plurality of cell voltage input terminals to which the voltages of the cells are input; a power supply voltage input line having a power supply voltage time constant circuit provided at an intermediate portion and connected to the power supply voltage input terminal; a top cell voltage input line having a cell voltage time constant circuit provided at an intermediate portion and inputting the voltage of the top cell to the cell voltage input terminal; and a switching circuit that connects a portion of the power supply voltage input line closer to the module voltage detection circuit than the power supply voltage time constant circuit and a portion of the top cell voltage input line closer to the module voltage detection circuit than the cell voltage time constant circuit, and the switching circuit is configured to pass a current when the potential difference between the power supply voltage input line and the top cell voltage input line exceeds a predetermined threshold.
本発明の第2の態様は、上記第1の態様において、上記電源電圧用時定数回路は、上記セル電圧用時定数回路よりも時定数が小さく設計されているという構成を採用する。 The second aspect of the present invention is the first aspect, but with the power supply voltage time constant circuit designed to have a smaller time constant than the cell voltage time constant circuit.
本発明の第3の態様は、上記第2の態様において、上記スイッチング回路として、上記電源電圧入力線にカソードが接続されると共に上記最上位セル電圧入力線にアノードが接続されたスイッチングダイオードが設けられているという構成を採用する。 The third aspect of the present invention is the second aspect, in which the switching circuit is a switching diode whose cathode is connected to the power supply voltage input line and whose anode is connected to the top cell voltage input line.
本発明の第4の態様は、上記第3の態様において、上記スイッチング回路として、上記電源電圧入力線にアノードが接続されると共に上記最上位セル電圧入力線にカソードが接続された第2スイッチングダイオードが設けられているという構成を採用する。 The fourth aspect of the present invention is the third aspect, in which the switching circuit includes a second switching diode whose anode is connected to the power supply voltage input line and whose cathode is connected to the top cell voltage input line.
本発明の第5の態様は、上記第1~第4いずれかの態様において、上記スイッチング回路として、トランジスタが設けられているという構成を採用する。 The fifth aspect of the present invention is any one of the first to fourth aspects, in which a transistor is provided as the switching circuit.
本発明によれば、最上位セルの電圧が降下し、電源電圧入力線と最上位セル電圧入力線との電位差が閾値を超えて大きくなると、スイッチング回路に電流が流れ、電源電圧入力線と最上位セル電圧入力線との電位差が拡大することが防止される。このため、電源電圧入力線に設けられた時定数回路と最上位セル電圧入力線に設けられた時定数回路との時定数に違いに起因して、最上位セルの電圧降下時に電源電圧入力線と最上位セル電圧入力線との電位差が閾値を超えて拡大することを抑制することが可能となる。 According to the present invention, when the voltage of the top cell drops and the potential difference between the power supply voltage input line and the top cell voltage input line exceeds a threshold value, a current flows through the switching circuit, and the potential difference between the power supply voltage input line and the top cell voltage input line is prevented from increasing. Therefore, it is possible to prevent the potential difference between the power supply voltage input line and the top cell voltage input line from increasing beyond the threshold value when the voltage of the top cell drops, due to the difference in time constant between the time constant circuit provided in the power supply voltage input line and the time constant circuit provided in the top cell voltage input line.
以下、図面を参照して、本発明に係る電圧検出装置の一実施形態について説明する。 Below, one embodiment of a voltage detection device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本実施形態の電圧検出装置1の概略構成図である。本実施形態の電圧検出装置1は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車に搭載され、電池モジュールMの電圧を検出する。図1に示すように、本実施形態の電圧検出装置1は、モジュール電圧検出回路10と、セル電圧入力線20と、電源電圧入力線30と、セル電圧用フィルタ回路40(セル電圧用時定数回路)と、電源電圧用フィルタ回路50(電源電圧用時定数回路)と、スイッチングダイオード60(スイッチング回路)を備えている。
First Embodiment
Fig. 1 is a schematic diagram of a
本実施形態の電圧検出装置1によって電圧が検出される電池モジュールMは、例えば1つのバッテリに対して複数備えられている。これらの電池モジュールMは、直列的に接続されている。つまり、1つのバッテリは、直列接続された複数の電池モジュールMを備えている。本実施形態の電圧検出装置1は、1つのバッテリに対して複数設けられた電池モジュールMの各々に対して設けられている。
The battery modules M whose voltages are detected by the
図1に示すように、電池モジュールMは、直列接続された複数のセルCを有する。電池モジュールMは、正極端子と負極端子とを備えている。電池モジュールMの正極端子側を上位と称し、電池モジュールMの負極端子側の下位と称する。複数のセルCのうち、最も上位側(電池モジュールMの正極端子側)に配置されたセルCを最上位セルCaと称する。この最上位セルCaの正極は、電池モジュールMの正極端子と直接的に接続されており、電池モジュールMの正極端子と同電位である。 As shown in FIG. 1, the battery module M has a number of cells C connected in series. The battery module M has a positive terminal and a negative terminal. The positive terminal side of the battery module M is referred to as the upper side, and the negative terminal side of the battery module M is referred to as the lower side. Of the multiple cells C, the cell C arranged on the uppermost side (the positive terminal side of the battery module M) is referred to as the top cell Ca. The positive electrode of this top cell Ca is directly connected to the positive terminal of the battery module M and has the same potential as the positive terminal of the battery module M.
モジュール電圧検出回路10は、電池モジュールMが備える各々のセルCの電圧(セル電圧)と、電池モジュールMの全体の電圧(電源電圧)を検出する。モジュール電圧検出回路10は、これらの検出値を、例えば不図示のバッテリメンテナンスユニットに向けて出力する。
The module
モジュール電圧検出回路10は、モジュール電圧検出回路10に対して信号を入力する入力線が接続される端子を複数備えている。本実施形態において、モジュール電圧検出回路10は、上記端子として、電源電圧入力端子VBATと、セル電圧入力端子Cnとを備えている。また、モジュール電圧検出回路10は、接地端子GNDを備えている。
The module
電源電圧入力端子VBATは、電源電圧入力線30が接続される端子である。電源電圧入力端子VBATには、電源電圧入力線30を介して電池モジュールMの正極端子の電位を示す信号(電源電圧を示す信号)が入力される。
The power supply voltage input terminal VBAT is a terminal to which the power supply
セル電圧入力端子Cnは、複数設けられている。各々のセル電圧入力端子Cnは、セル電圧入力線20が接続される端子である。セル電圧入力端子Cnには、セル電圧入力線20を介して各々のセルCの電圧を示す信号(セルCの電極の電位を示す信号)が入力される。なお、複数のセル電圧入力端子Cnのうち、最上位セルCaの正極の電位が入力される端子を、最上位セル電圧入力端子C1と称する。
There are multiple cell voltage input terminals Cn. Each cell voltage input terminal Cn is a terminal to which a cell
接地端子GNDは、電池モジュールMの負極端子と接続される端子である。接地端子GNDには、負極配線70が接続されている。この負極配線70は、電池モジュールMの負極端子と接地端子GNDとを接続する配線である。
The ground terminal GND is a terminal that is connected to the negative terminal of the battery module M. The
このようなモジュール電圧検出回路10は、電源電圧入力端子VBATと接地端子GNDとに供給される電池モジュールMの電源電圧を電源として作動する集積回路である。また、モジュール電圧検出回路10は、電源電圧入力端子VBATに入力される電池モジュールMの正極の電位と接地端子GNDに入力される電池モジュールMの負極の電位とに基づいて、電源電圧を検出する。また、モジュール電圧検出回路10は、セル電圧入力線20から入力されるセルCの電極電圧に基づいて、各々のセルCの電極間の電圧(セル電圧)を検出する。
Such a module
また、本実施形態においてモジュール電圧検出回路10は、電源電圧入力端子VBATに入力される電位から最上位セル電圧入力端子C1に入力される電位を減算した値が-2Vを下回った場合には、異常が生じていると判定する。なお、電源電圧入力端子VBATに入力される電位から最上位セル電圧入力端子C1に入力される電位を減算する演算や、異常の有無の判定は、バッテリメンテナンスユニット等で行っても良い。
In addition, in this embodiment, the module
セル電圧入力線20は、セルCの電極とモジュール電圧検出回路10のセル電圧入力端子Cnとを接続する配線であり、複数設けられている。複数のセル電圧入力線20のうち、最上位セルCaの正極と接続されるセル電圧入力線20を最上位セル電圧入力線21と称する。つまり、最上位セル電圧入力線21は、最上位セルCaの正極とモジュール電圧検出回路10の最上位セル電圧入力端子C1とを接続している。
The cell
電源電圧入力線30は、電池モジュールMの正極(すなわち最上位セルCaの正極)とモジュール電圧検出回路10の電源電圧入力端子VBATとを接続する配線である。電源電圧入力線30は、図1に示すように、一端が電源電圧入力端子VBATに直接的に接続されている。一方、電源電圧入力線30の他端は、最上位セル電圧入力線21のセル電圧用フィルタ回路40よりも電池モジュールM寄りの部位に接続されている。つまり、電源電圧入力線30の他端は、最上位セル電圧入力線21を介して最上位セルCaの正極(すなわち電池モジュールMの正極)と接続されている。
The power supply
図1に示すように、各々のセル電圧入力線20の途中部位には、セル電圧用フィルタ回路40が設けられている。また、電源電圧入力線30の途中部位には、電源電圧用フィルタ回路50が設けられている。
As shown in FIG. 1, a cell
セル電圧用フィルタ回路40は、セル電圧入力線20を流れる電圧信号に含まれる高周波ノイズを除去するローパスフィルタ(RC回路)である。本実施形態において、セル電圧用フィルタ回路40は、抵抗とコンデンサによって構成されている。
The cell
電源電圧用フィルタ回路50は、電源電圧入力線30を流れる電圧信号に含まれる高周波ノイズを除去するローパスフィルタ(RC回路)である。本実施形態において、電源電圧用フィルタ回路50は、抵抗とコンデンサによって構成されている。
The power supply
本実施形態においては、電源電圧用フィルタ回路50は、セル電圧用フィルタ回路40よりも時定数が小さく設計されている。つまり、電源電圧用フィルタ回路50は、抵抗の抵抗値とコンデンサの容量とが、電源電圧用フィルタ回路50の時定数がセル電圧用フィルタ回路40の時定数より小さくなるように設計されている。
In this embodiment, the power supply
このため、セル電圧用フィルタ回路40は、電源電圧用フィルタ回路50よりもノイズの除去レベルが高い。一方で、セル電圧用フィルタ回路40は、電源電圧用フィルタ回路50よりも入力信号の変化に対する出力信号の反応速度が遅い。
For this reason, the cell
スイッチングダイオード60は、電源電圧入力線30にカソードが接続されると共に最上位セル電圧入力線21にアノードが接続されたダイオードである。スイッチングダイオード60は、電源電圧入力線30の電源電圧用フィルタ回路50よりもモジュール電圧検出回路10寄りの部位と最上位セル電圧入力線21のセル電圧用フィルタ回路40よりもモジュール電圧検出回路10寄りの部位とを接続している。
The switching
このスイッチングダイオード60としては、例えばアノードとカソードとの間で0.7V程度の電圧降下が生じるシリコンダイオードが用いられる。シリコンダイオードをスイッチングダイオード60として用いた場合には、スイッチングダイオード60は、最上位セル電圧入力線21の電位が電源電圧入力線30の電位よりも0.7V程度以上になった場合に、最上位セル電圧入力線21から電源電圧入力線30に電流を流す。
For example, a silicon diode that generates a voltage drop of about 0.7 V between the anode and cathode is used as the switching
つまり、スイッチングダイオード60は、電源電圧入力線30と最上位セル電圧入力線21との電位差が予め定められた閾値を超えた場合に電流を流す。このようにスイッチングダイオード60に電流が流れることによって、電源電圧入力線30と最上位セル電圧入力線21との電位差が予め定められた閾値を超えて拡大することが防止される。
In other words, the switching
このような電圧検出装置1は、電源電圧入力線30、セル電圧入力線20及び負極配線70から入力される電圧信号に基づいて、電池モジュールMの電源電圧や各々のセルCのセル電圧を検出する。
Such a
図2は、電池モジュールMの最上位セルCaが急峻に電圧降下した場合における、電源電圧入力端子VBATに入力される電圧と、最上位セル電圧入力端子C1に入力される電圧と、電源電圧入力端子VBATに入力される電圧から最上位セル電圧入力端子C1に入力される電圧を減算した値との時間変化を示すタイミングチャートである。 Figure 2 is a timing chart showing the time change of the voltage input to the power supply voltage input terminal VBAT, the voltage input to the top cell voltage input terminal C1, and the value obtained by subtracting the voltage input to the top cell voltage input terminal C1 from the voltage input to the power supply voltage input terminal VBAT when the voltage of the top cell Ca of the battery module M drops sharply.
なお、図2において、(a)は、本実施形態の電圧検出装置1における最上位セルCaの電圧と、電源電圧入力端子VBATに入力される電圧と、最上位セル電圧入力端子C1に入力される電圧と、電源電圧入力端子VBATに入力される電圧から最上位セル電圧入力端子C1に入力される電圧を減算した値との時間変化を示す。
In FIG. 2, (a) shows the time change of the voltage of the top cell Ca in the
また、図2において、(b)は、比較として、本実施形態の電圧検出装置1からスイッチングダイオード60を除いた構成における最上位セルCaの電圧と、電源電圧入力端子VBATに入力される電圧と、最上位セル電圧入力端子C1に入力される電圧と、電源電圧入力端子VBATに入力される電圧から最上位セル電圧入力端子C1に入力される電圧を減算した値との時間変化を示す。
In addition, in FIG. 2, (b) shows, for comparison, the time change of the voltage of the top cell Ca in a configuration in which the switching
本実施形態の電圧検出装置1においては、スイッチングダイオード60が電源電圧入力線30と最上位セル電圧入力線21との電位差が予め定められた閾値を超えた場合に電流を流す。このため、図2(a)に示すように、電源電圧用フィルタ回路50は、セル電圧用フィルタ回路40よりも時定数が異なる場合であっても、電源電圧入力端子VBATに入力される電圧と、最上位セル電圧入力端子C1に入力される電圧とは、時間の経過と共に同様の速度で低下する。この結果、電源電圧入力端子VBATに入力される電圧から最上位セル電圧入力端子C1に入力される電圧を減算した値は閾値(図2では-0.7V)を超えて拡大しない。
In the
一方、スイッチングダイオード60を設けない場合には、電源電圧用フィルタ回路50の時定数がセル電圧用フィルタ回路40の時定数より小さいため、図2(b)に示すように、電源電圧入力端子VBATに入力される電圧は、最上位セル電圧入力端子C1に入力される電圧よりも短時間で低下する。さらに、電源電圧入力端子VBATに入力される電圧から最上位セル電圧入力端子C1に入力される電圧を減算した値は拡大する。この結果、電源電圧入力端子VBATに入力される電圧から最上位セル電圧入力端子C1に入力される電圧を減算した値は、モジュール電圧検出回路10が異常と判定してしまう-2Vを下回る。
On the other hand, when the switching
図2(a)と図2(b)とを比較して分かるように、本実施形態の電圧検出装置1によれば、電池モジュールMの最上位セルCaが急峻に電圧降下した場合であっても、電源電圧入力端子VBATに入力される電圧と最上位セル電圧入力端子C1に入力される電圧との差が拡大することを防止できる。
As can be seen by comparing FIG. 2(a) and FIG. 2(b), the
以上のような本実施形態の電圧検出装置1は、直列接続された複数のセルCを有する電池モジュールMの電圧を検出する。また、本実施形態の電圧検出装置1は、モジュール電圧検出回路10を備えている。モジュール電圧検出回路10は、電池モジュールMの電源電圧が入力される電源電圧入力端子VBATとセルCの電圧が入力される複数のセル電圧入力端子Cnとを有する。
The
また、本実施形態の電圧検出装置1は、電源電圧入力線30を備えている。電源電圧入力線30は、途中部位に電源電圧用フィルタ回路50が設けられると共に電源電圧入力端子VBATに接続されている。また、本実施形態の電圧検出装置1は、最上位セル電圧入力線21を備えている。最上位セル電圧入力線21は、途中部位にセル電圧用フィルタ回路40が設けられると共に最上位のセルCの電圧をセル電圧入力端子Cnに入力する。
The
また、本実施形態の電圧検出装置1は、スイッチングダイオード60を備えている。スイッチングダイオード60は、電源電圧入力線30の電源電圧用フィルタ回路50よりもモジュール電圧検出回路10寄りの部位と最上位セル電圧入力線21のセル電圧用フィルタ回路40よりもモジュール電圧検出回路10寄りの部位とを接続する。また、スイッチングダイオード60は、電源電圧入力線30と最上位セル電圧入力線21との電位差が予め定められた閾値を超えた場合に電流を流す。
The
このような本実施形態の電圧検出装置1によれば、最上位セルCaの電圧が降下し、電源電圧入力線30と最上位セル電圧入力線21との電位差が閾値を超えて大きくなると、スイッチングダイオード60に電流が流れ、電源電圧入力線30と最上位セル電圧入力線21との電位差が拡大することが防止される。このため、電源電圧入力線30に設けられた時定数回路と最上位セル電圧入力線21に設けられた時定数回路との時定数に違いに起因して、最上位セルCaの電圧降下時に電源電圧入力線30と最上位セル電圧入力線21との電位差が閾値を超えて拡大することを抑制することが可能となる。
According to the
また、本実施形態の電圧検出装置1においては、電源電圧用フィルタ回路50は、セル電圧用フィルタ回路40よりも時定数が小さく設計されている。このため、電源電圧用フィルタ回路50とセル電圧用フィルタ回路40との時定数の大小関係が確定し、最上位セルCaの電圧が降下した場合におけるセル電圧入力線20と電源電圧入力線30との電位の高低も確定する。このため、スイッチング回路として、制御が必要なトランジスタではなく、制御が必要ないスイッチングダイオードを用いることが可能となる。
In addition, in the
また、本実施形態の電圧検出装置1においては、スイッチング回路として、電源電圧入力線30にカソードが接続されると共に最上位セル電圧入力線21にアノードが接続されたスイッチングダイオード60が設けられている。このような本実施形態の電圧検出装置1によれば、スイッチング回路の制御を必要としないため、電圧検出装置1の制御が複雑化することなく、最上位セルCaの電圧降下時に電源電圧入力線30と最上位セル電圧入力線21との電位差が閾値を超えて拡大することを抑制することが可能となる。
In addition, in the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第1実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the description of this embodiment, the description of the same parts as those of the first embodiment will be omitted or simplified.
図3は、本実施形態の電圧検出装置1Aの概略構成図である。この図に示すように、本実施形態の電圧検出装置1Aは、上記第1実施形態の電圧検出装置1に対して、さらに第2スイッチングダイオード61を備えている。
Figure 3 is a schematic diagram of the
第2スイッチングダイオード61は、電源電圧入力線30にアノードが接続されると共に最上位セル電圧入力線21にカソードが接続されたダイオードである。第2スイッチングダイオード61も、スイッチングダイオード60と同様に、電源電圧入力線30の電源電圧用フィルタ回路50よりもモジュール電圧検出回路10寄りの部位と最上位セル電圧入力線21のセル電圧用フィルタ回路40よりもモジュール電圧検出回路10寄りの部位とを接続している。
The
つまり、本実施形態においては、電源電圧入力線30の電源電圧用フィルタ回路50よりもモジュール電圧検出回路10寄りの部位と最上位セル電圧入力線21のセル電圧用フィルタ回路40よりもモジュール電圧検出回路10寄りの部位とに、スイッチングダイオード60と第2スイッチングダイオード61とが並列的に接続されている。
In other words, in this embodiment, the switching
この第2スイッチングダイオード61としては、スイッチングダイオード60と同様に、例えばアノードとカソードとの間で0.7V程度の電圧降下が生じるシリコンダイオードが用いられる。シリコンダイオードを第2スイッチングダイオード61として用いた場合には、第2スイッチングダイオード61は、電源電圧入力線30の電位が最上位セル電圧入力線21の電位よりも0.7V程度以上になった場合に、電源電圧入力線30から最上位セル電圧入力線21に電流を流す。
As for this
つまり、第2スイッチングダイオード61は、電源電圧入力線30と最上位セル電圧入力線21との電位差が予め定められた閾値を超えた場合に電流を流す。このように第2スイッチングダイオード61に電流が流れることによって、電源電圧入力線30と最上位セル電圧入力線21との電位差が予め定められた閾値を超えて拡大することが防止される。
In other words, the
このような本実施形態の電圧検出装置1Aでは、何らかの故障等によって、電源電圧用フィルタ回路50の時定数が、セル電圧用フィルタ回路40よりも大きくなった場合であっても、電源電圧入力線30と最上位セル電圧入力線21との電位差が予め定められた閾値を超えて拡大することが防止される。
In the
より詳細に説明する。本実施形態の電圧検出装置1Aにおいて、何らかの原因によって、電源電圧用フィルタ回路50の時定数が、セル電圧用フィルタ回路40よりも大きくなった場合を想定する。このような場合に、最上位セルCaの電圧が急峻に降下すると、電源電圧用フィルタ回路50の時定数と、セル電圧用フィルタ回路40の時定数との違いから、電源電圧入力線30の電位が最上位セル電圧入力線21の電位よりも高くなる。この電位差が、予め定められた閾値(第2スイッチングダイオード61が電流を流す電圧)を超えると、第2スイッチングダイオード61が電流を流し、電源電圧入力線30と最上位セル電圧入力線21との電位差が予め定められた閾値を超えて拡大することが防止される。
A more detailed explanation will be given. In the
一方で、故障等の原因がなく、電源電圧用フィルタ回路50の時定数が、セル電圧用フィルタ回路40よりも小さいとする。この場合には、最上位セルCaの電圧が急峻に降下すると、電源電圧用フィルタ回路50の時定数と、セル電圧用フィルタ回路40の時定数との違いから、最上位セル電圧入力線21の電位が電源電圧入力線30の電位よりも高くなる。この電位差が、予め定められた閾値(スイッチングダイオード60が電流を流す電圧)を超えると、スイッチングダイオード60が電流を流し、電源電圧入力線30と最上位セル電圧入力線21との電位差が予め定められた閾値を超えて拡大することが防止される。
On the other hand, suppose that there is no cause such as a failure, and the time constant of the power supply
このように、本実施形態の電圧検出装置1Aにおいては、電源電圧用フィルタ回路50の時定数がセル電圧用フィルタ回路40よりも大きくなった場合であっても、電源電圧用フィルタ回路50の時定数がセル電圧用フィルタ回路40よりも小さい場合であっても、電源電圧入力線30と最上位セル電圧入力線21との電位差が予め定められた閾値を超えて拡大することが防止される。
In this way, in the
以上のように、本実施形態の電圧検出装置1Aにおいては、スイッチング回路として、電源電圧入力線30にアノードが接続されると共に最上位セル電圧入力線21にカソードが接続された第2スイッチングダイオード61が設けられている。このような本実施形態の電圧検出装置1によれば、上述のように、電源電圧用フィルタ回路50の時定数とセル電圧用フィルタ回路40の時定数との大小関係によらずに、電源電圧入力線30と最上位セル電圧入力線21との電位差が予め定められた閾値を超えて拡大することが防止される。
As described above, in the
なお、本実施形態の電圧検出装置1Aにおいては、故障等の不測の事態によって、電源電圧用フィルタ回路50の時定数がセル電圧用フィルタ回路40よりも大きくなった場合について説明した。しかしながら、例えば、電源電圧用フィルタ回路50及びセル電圧用フィルタ回路40のいずれかあるいは両方を、時定数が可変とし、制御により電源電圧用フィルタ回路50の時定数をセル電圧用フィルタ回路40よりも大きくすることも可能である。
In the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第1実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
Third Embodiment
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the description of this embodiment, the description of the same parts as those of the first embodiment will be omitted or simplified.
図4は、本実施形態の電圧検出装置1Bの概略構成図である。この図に示すように、本実施形態の電圧検出装置1Bは、上記第1実施形態の電圧検出装置1のスイッチングダイオード60に換えてトランジスタ62を備えている。
Figure 4 is a schematic diagram of the
トランジスタ62としては、例えばハイポーラトランジスタを用いることが可能である。例えば、NPNトランジスタを用いる場合には、図4に示すように、トランジスタ62は、コレクタ端子が最上位セル電圧入力線21に接続され、エミッタ端子が電源電圧入力線30に接続される。なお、PNPトランジスタを用いる場合には、エミッタ端子が最上位セル電圧入力線21に接続され、コレクタ端子が電源電圧入力線30に接続される。
For example, a bipolar transistor can be used as the
なお、トランジスタ62は、電源電圧入力線30の電源電圧用フィルタ回路50よりもモジュール電圧検出回路10寄りの部位と最上位セル電圧入力線21のセル電圧用フィルタ回路40よりもモジュール電圧検出回路10寄りの部位とを接続している。
The
また、トランジスタ62のベース端子は、例えばモジュール電圧検出回路10に接続されている。つまり、トランジスタ62は、モジュール電圧検出回路10からベース端子に入力される駆動信号に基づいて駆動される。
The base terminal of the
例えば、モジュール電圧検出回路10は、最上位セル電圧入力線21の電位が電源電圧入力線30の電位よりも0.7V高くなった場合に、トランジスタ62のベース端子に駆動信号を入力する。この結果、トランジスタ62に電流が流れる。
For example, when the potential of the top cell
つまり、トランジスタ62は、電源電圧入力線30と最上位セル電圧入力線21との電位差が予め定められた閾値を超えた場合に電流を流す。このようにスイッチングダイオード60に電流が流れることによって、電源電圧入力線30と最上位セル電圧入力線21との電位差が予め定められた閾値を超えて拡大することが防止される。
In other words, the
このような本実施形態の電圧検出装置1Bによれば、最上位セルCaの電圧が降下し、電源電圧入力線30と最上位セル電圧入力線21との電位差が閾値を超えて大きくなると、トランジスタ62に電流が流れ、電源電圧入力線30と最上位セル電圧入力線21との電位差が拡大することが防止される。このため、電源電圧入力線30に設けられた時定数回路と最上位セル電圧入力線21に設けられた時定数回路との時定数に違いに起因して、最上位セルCaの電圧降下時に電源電圧入力線30と最上位セル電圧入力線21との電位差が閾値を超えて拡大することを抑制することが可能となる。
According to the
また、本実施形態においては、スイッチング回路としてトランジスタ62が設けられている。このため、トランジスタ62が電流を流す電位差(電源電圧入力線30と最上位セル電圧入力線21との電位差)を任意に設定することが可能となる。
In addition, in this embodiment, a
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 The above describes a preferred embodiment of the present invention with reference to the attached drawings, but it goes without saying that the present invention is not limited to the above embodiment. The shapes and combinations of the components shown in the above embodiment are merely examples, and various modifications can be made based on design requirements, etc., without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記第1実施形態においては、電源電圧用フィルタ回路50が、セル電圧用フィルタ回路40よりも時定数が小さく設計された構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。電源電圧用フィルタ回路50が、セル電圧用フィルタ回路40よりも時定数が大きく設計される構成を採用することも可能である。このような場合には、スイッチング回路は、電源電圧入力線30と最上位セル電圧入力線21との電位差が予め定められた閾値を超えた場合に、電源電圧入力線30から最上位セル電圧入力線21に電流を流す。
For example, in the first embodiment, a configuration was described in which the power supply
1……電圧検出装置、1A……電圧検出装置、1B……電圧検出装置、10……モジュール電圧検出回路、20……セル電圧入力線、21……最上位セル電圧入力線、30……電源電圧入力線、40……セル電圧用フィルタ回路(セル電圧用時定数回路)、50……電源電圧用フィルタ回路(電源電圧用時定数回路)、60……スイッチングダイオード(スイッチング回路)、61……第2スイッチングダイオード(スイッチング回路)、62……トランジスタ(スイッチング回路)、70……負極配線、C……セル、C1……最上位セル電圧入力端子、Ca……最上位セル、Cn……セル電圧入力端子、M……電池モジュール、VBAT……電源電圧入力端子
1: Voltage detection device, 1A: Voltage detection device, 1B: Voltage detection device, 10: Module voltage detection circuit, 20: Cell voltage input line, 21: Top cell voltage input line, 30: Power supply voltage input line, 40: Cell voltage filter circuit (cell voltage time constant circuit), 50: Power supply voltage filter circuit (power supply voltage time constant circuit), 60: Switching diode (switching circuit), 61: Second switching diode (switching circuit), 62: Transistor (switching circuit), 70: Negative wiring, C: Cell, C1: Top cell voltage input terminal, Ca: Top cell, Cn: Cell voltage input terminal, M: Battery module, VBAT: Power supply voltage input terminal
Claims (5)
前記電池モジュールの電源電圧が入力される電源電圧入力端子と前記セルの電圧が入力される複数のセル電圧入力端子とを有するモジュール電圧検出回路と、
途中部位に電源電圧用時定数回路が設けられると共に前記電源電圧入力端子に接続された電源電圧入力線と、
途中部位にセル電圧用時定数回路が設けられると共に最上位の前記セルの電圧を前記セル電圧入力端子に入力する最上位セル電圧入力線と、
前記電源電圧入力線の前記電源電圧用時定数回路よりも前記モジュール電圧検出回路寄りの部位と前記最上位セル電圧入力線の前記セル電圧用時定数回路よりも前記モジュール電圧検出回路寄りの部位とを接続するスイッチング回路と
を備え、
前記スイッチング回路は、前記電源電圧入力線と前記最上位セル電圧入力線との電位差が予め定められた閾値を超えた場合に電流を流す
ことを特徴とする電圧検出装置。 A voltage detection device for detecting a voltage of a battery module having a plurality of cells connected in series,
a module voltage detection circuit having a power supply voltage input terminal to which a power supply voltage of the battery module is input and a plurality of cell voltage input terminals to which voltages of the cells are input;
a power supply voltage input line provided with a power supply voltage time constant circuit at a midpoint and connected to the power supply voltage input terminal;
A top cell voltage input line having a cell voltage time constant circuit provided in the middle and inputting the voltage of the top cell to the cell voltage input terminal;
a switching circuit that connects a portion of the power supply voltage input line closer to the module voltage detection circuit than the power supply voltage time constant circuit and a portion of the top cell voltage input line closer to the module voltage detection circuit than the cell voltage time constant circuit,
The voltage detection device, wherein the switching circuit passes a current when a potential difference between the power supply voltage input line and the top cell voltage input line exceeds a predetermined threshold.
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