[go: up one dir, main page]

JP2008131670A - Battery voltage monitoring device - Google Patents

Battery voltage monitoring device Download PDF

Info

Publication number
JP2008131670A
JP2008131670A JP2006310332A JP2006310332A JP2008131670A JP 2008131670 A JP2008131670 A JP 2008131670A JP 2006310332 A JP2006310332 A JP 2006310332A JP 2006310332 A JP2006310332 A JP 2006310332A JP 2008131670 A JP2008131670 A JP 2008131670A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
detection
battery
microcomputer
voltage
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006310332A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jun Kawakami
潤 川上
Eiichi Takahashi
栄一 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Lambda Corp
Original Assignee
TDK Lambda Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Lambda Corp filed Critical TDK Lambda Corp
Priority to JP2006310332A priority Critical patent/JP2008131670A/en
Publication of JP2008131670A publication Critical patent/JP2008131670A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery voltage monitoring device capable of monitoring the voltage of a combined battery having a large number of batteries forming it while saving power. <P>SOLUTION: The monitoring device does not employ centralized control using one set of microcomputer, but employs distributed control using an intelligent detection module 31 and a central microcomputer 30 arranged for each different ground potential, wherein data are digitally transferred between the N-sets of detection modules 31 denoted by M<SB>1</SB>-M<SB>N</SB>and the one set of central microcomputer 30 by serial connection. Since this configuration can eliminate the necessity of a circuit using a ground for the central microcomputer 30 as a reference ground in the detection modules 31 and power consumption is closed for each of divided grounds, the detection modules 31 are the same as serial connection viewed in the entire battery module 3, thereby preventing an increase in power consumption even if the number of the detection modules 31 increases. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の電池が直列接続された組電池における各電池の電圧を監視するための電池電圧監視装置に関する。   The present invention relates to a battery voltage monitoring device for monitoring the voltage of each battery in an assembled battery in which a plurality of batteries are connected in series.

複数のバッテリセル（電池セル）が直列接続された組電池としてのバッテリモジュールにおける各バッテリセルの電圧を監視するための従来の電池電圧監視装置としては、セル電圧検出ＩＣとマイクロコンピュータ（以下、マイコンと言う）を用いた回路構成が一般的である。例えば、携帯機器のように、バッテリモジュールを構成するバッテリセルの数が電圧検出ＩＣに接続可能なセル数以内の場合は最小部品構成となるため、回路構成に起因する消費電力増加は無い。   As a conventional battery voltage monitoring device for monitoring the voltage of each battery cell in a battery module as an assembled battery in which a plurality of battery cells (battery cells) are connected in series, a cell voltage detection IC and a microcomputer (hereinafter referred to as a microcomputer) Is generally used. For example, when the number of battery cells constituting the battery module is within the number of cells connectable to the voltage detection IC as in a portable device, the minimum component configuration is used, so that there is no increase in power consumption due to the circuit configuration.

しかしながら、例えば産業用バッテリなどではバッテリモジュール全体としての電圧を大きく取ることが求められ、多数のバッテリセルが直列接続される。例えば特許文献１などに開示されるように、多くの場合、電圧検出ＩＣに接続可能なセル単位でグラウンド（基準電位点）を分割し、グラウンドの異なる検出電圧は、アナログレベルシフト回路にてマイコンのグラウンド基準の電位に変換される。また、電圧検出ＩＣの操作信号に対しても、異グラウンド間の信号伝達のためにデジタルレベルシフト回路が必要になる。   However, for example, an industrial battery or the like requires a large voltage as a whole battery module, and a large number of battery cells are connected in series. For example, as disclosed in Patent Document 1 and the like, in many cases, the ground (reference potential point) is divided in units of cells connectable to the voltage detection IC, and detection voltages having different grounds are detected by an analog level shift circuit using a microcomputer. To the ground reference potential. Also for the operation signal of the voltage detection IC, a digital level shift circuit is required for signal transmission between different grounds.

図２にセル電圧検出ＩＣにバッテリモジュールを構成する全てのバッテリセルが接続可能な場合の回路例を示す。同図に示す回路は、４つのバッテリセル３Ａ〜３Ｄを直列接続してなるバッテリモジュール３の充放電回路である。バッテリモジュール３の＋側（正極側）には、放電用ＦＥＴ４と充電用ＦＥＴ５を介して＋端子13が設けられており、−側（負極側）には、抵抗11を介して−端子14が設けられている。   FIG. 2 shows a circuit example in the case where all the battery cells constituting the battery module can be connected to the cell voltage detection IC. The circuit shown in the figure is a charge / discharge circuit of a battery module 3 formed by connecting four battery cells 3A to 3D in series. A positive terminal 13 is provided on the positive side (positive side) of the battery module 3 via the discharging FET 4 and the charging FET 5, and a negative terminal 14 is provided on the negative side (negative electrode side) via the resistor 11. Is provided.

マイコン１は、放電用ＦＥＴ４及び充電用ＦＥＴ５をスイッチング制御するための制御装置である。当該回路構成では、マイコン１とセル電圧検出ＩＣ２との間で各種制御信号がやり取りされる。そのため、マイコン１に設けられた複数の入力端子又は出力端子は、セル電圧検出ＩＣ２に設けられた複数の出力端子又は入力端子へそれぞれ接続されている。   The microcomputer 1 is a control device for switching control of the discharging FET 4 and the charging FET 5. In the circuit configuration, various control signals are exchanged between the microcomputer 1 and the cell voltage detection IC 2. Therefore, the plurality of input terminals or output terminals provided in the microcomputer 1 are connected to the plurality of output terminals or input terminals provided in the cell voltage detection IC 2, respectively.

ここで、マイコン１及びセル電圧検出ＩＣ２の端子機能について説明する。   Here, terminal functions of the microcomputer 1 and the cell voltage detection IC 2 will be described.

セル電圧検出ＩＣ２のイネーブル信号入力端子CS，クロック入力端子CK，シリアルデータ入力端子DIは、マイコン１との同期シリアル通信に使用され、マイコン１から出力された操作信号が入力される。セル電圧検出ＩＣ２の電源供給端子VREGは、一端が接地されたバイパスコンデンサ10の他側と共にマイコン１の電源端子VCCへ接続され、マイコン１へ電源供給を行う。セル電圧検出ＩＣ２のアナログ信号出力端子ANALOGは、バッテリセル３Ａ〜３Ｄの検出電圧をアナログ信号として出力するものであり、マイコン１の第１のアナログ信号入力端子AN1へ接続されている。マイコン１は、第２のアナログ信号入力端子AN2を備えており、バッテリモジュール３の−側に接続されている。マイコン１の接地端子GNDは−端子14に接続されている。なお、マイコン１のアナログ信号入力端子AN2と接地端子GNDとの間には抵抗11が接続されており、アナログ信号入力端子AN2に電流検出信号が入力されるよう構成されている。   The enable signal input terminal CS, the clock input terminal CK, and the serial data input terminal DI of the cell voltage detection IC 2 are used for synchronous serial communication with the microcomputer 1 and an operation signal output from the microcomputer 1 is input thereto. The power supply terminal VREG of the cell voltage detection IC 2 is connected to the power supply terminal VCC of the microcomputer 1 together with the other side of the bypass capacitor 10 whose one end is grounded, and supplies power to the microcomputer 1. The analog signal output terminal ANALOG of the cell voltage detection IC 2 outputs the detection voltages of the battery cells 3A to 3D as analog signals, and is connected to the first analog signal input terminal AN1 of the microcomputer 1. The microcomputer 1 includes a second analog signal input terminal AN2 and is connected to the negative side of the battery module 3. The ground terminal GND of the microcomputer 1 is connected to the minus terminal 14. A resistor 11 is connected between the analog signal input terminal AN2 and the ground terminal GND of the microcomputer 1 so that a current detection signal is input to the analog signal input terminal AN2.

セル電圧検出ＩＣ２は、バッテリセルを４つまで接続可能なようにセル接続端子VIN1〜VIN4を有しており、これら各セル接続端子には、それぞれ抵抗６を介してバッテリセル３Ａ〜３Ｄの各＋側が接続されている。また、セル接続端子VIN1〜VIN4には、一端が接地されたバイパスコンデンサ７の他側がそれぞれ接続されている。電源端子VCCは、一端が接地されたバイパスコンデンサ９の他側と接続されると共に、抵抗８を介してバッテリモジュール３の＋側に接続される。一方、接地端子GNDはバッテリモジュール３の−側に接続されている。   The cell voltage detection IC 2 has cell connection terminals VIN1 to VIN4 so that up to four battery cells can be connected. These cell connection terminals are connected to the battery cells 3A to 3D via resistors 6, respectively. The + side is connected. The other ends of the bypass capacitor 7 whose one end is grounded are connected to the cell connection terminals VIN1 to VIN4. The power supply terminal VCC is connected to the other side of the bypass capacitor 9 whose one end is grounded, and is connected to the + side of the battery module 3 via the resistor 8. On the other hand, the ground terminal GND is connected to the negative side of the battery module 3.

従来はバッテリモジュール３の直列セル数がセル電圧検出ＩＣ２の接続可能セル数（図２のものでは４個）を越える場合は、図３の回路例のように、セル電圧検出ＩＣ２毎のグラウンド分割とレベルシフト回路の付加により対応していた。同図では、バッテリモジュール３が８個のバッテリセル３Ａ〜３Ｈを直列接続して構成されている。グラウンドの異なる検出電圧は、差動アンプによるアナログレベルシフト回路15にて対基準（マイコン）グラウンドの電位に変換され、マイコン１のアナログ信号入力端子AN2に入力される。またセル電圧検出ＩＣ２の操作信号は基準グラウンドから見ると高電圧回路となるため、トランジスタ又はＦＥＴスイッチを用いたデジタルレベルシフト回路16を介してマイコン１に接続する必要がある。これらのレベルシフト回路15，16は全て対基準グラウンドの回路となるためバッテリモジュール３から見ると負荷（放電回路）となる。   Conventionally, when the number of series cells of the battery module 3 exceeds the number of cells connectable to the cell voltage detection IC 2 (four in the case of FIG. 2), the ground division for each cell voltage detection IC 2 is performed as in the circuit example of FIG. And the addition of a level shift circuit. In the figure, the battery module 3 is configured by connecting eight battery cells 3A to 3H in series. The detection voltages having different grounds are converted into a potential of a reference (microcomputer) ground by an analog level shift circuit 15 using a differential amplifier, and input to an analog signal input terminal AN2 of the microcomputer 1. Further, since the operation signal of the cell voltage detection IC 2 becomes a high voltage circuit when viewed from the reference ground, it is necessary to connect to the microcomputer 1 via the digital level shift circuit 16 using a transistor or an FET switch. Since all of these level shift circuits 15 and 16 are circuits with respect to the reference ground, when viewed from the battery module 3, they become loads (discharge circuits).

なお、図３においては、＋端子13の電圧をツェナーダイオード20によりクランプした電圧が、ダイオード21と抵抗22を介してセル電圧検出ＩＣ２の充電器接続のモニタ端子VIN12へそれぞれ入力されている。
特開２００６−０４２５９１号公報 In FIG. 3, the voltage obtained by clamping the voltage at the + terminal 13 by the Zener diode 20 is input to the monitor terminal VIN12 connected to the charger of the cell voltage detection IC 2 via the diode 21 and the resistor 22, respectively.
JP 2006-042591 A

図３は８セル直列（セル電圧検出ＩＣ２を２個使用）の例を示しているが、更にセル直列数が増え、４Ｎセル直列（セル電圧検出ＩＣ２が任意のＮ個）の場合を考えると図４のようになる。   FIG. 3 shows an example of 8-cell series (using two cell voltage detection ICs 2). However, the number of cell series is further increased, and a case of 4N cell series (arbitrary N cell voltage detection ICs 2) is considered. As shown in FIG.

図４から、４Ｎセル直列のバッテリモジュール３に対し、（Ｎ−１）個のレベルシフト回路15，16が負荷として増加し、マイコン１のＩ／ＯもＮ本のアナログ入力、３Ｎ本の操作信号出力が必要になることが判る。マイコンＩ／Ｏの増加数によっては、より多ピンのマイコンへの種類変更が必要になるが、通常は多ピンになるほどマイコンの消費電力も増加する。   From FIG. 4, (N−1) level shift circuits 15 and 16 increase as a load on the battery module 3 in series with 4N cells, and the I / O of the microcomputer 1 also has N analog inputs and 3N operations. It turns out that a signal output is necessary. Depending on the increase in the number of microcomputer I / Os, it is necessary to change the type to a microcomputer having a larger number of pins, but normally the power consumption of the microcomputer increases as the number of pins increases.

また、図３のアナログレベルシフト回路15は１つの差動アンプで表されているが、図４の各アナログレベルシフト回路15のゲインは基準グラウンドから離れた回路ほど小さくなるので、差動アンプの出力に増幅アンプを接続しないと実用上十分なＡ／Ｄ変換分解能が得られない。これも消費電力の増加要因となっている。   3 is represented by one differential amplifier, the gain of each analog level shift circuit 15 in FIG. 4 becomes smaller as the circuit is farther from the reference ground. If an amplifier is not connected to the output, practically sufficient A / D conversion resolution cannot be obtained. This also increases the power consumption.

このように直列セル数が増えると、従来回路では回路規模の増加と消費電力の増加が比例関係に有るため、電池容量は増えないのに消費電力が増大する形となっていた。すなわち、レベルシフト回路がバッテリから見ると並列に増加し、これがバッテリの負荷となるためバッテリ電圧保持時間の減少を招いてしまう。   As the number of series cells increases in this way, in the conventional circuit, the increase in circuit scale and the increase in power consumption are in a proportional relationship, so that the battery capacity does not increase but the power consumption increases. That is, when the level shift circuit is viewed from the battery, the level shift circuit increases in parallel, and this causes a load on the battery, leading to a decrease in the battery voltage holding time.

そこで本発明は上記問題点に鑑み、構成電池数が多い組電池に対する電圧監視を省電力で行うことが可能な電池電圧監視装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a battery voltage monitoring apparatus that can perform voltage monitoring on an assembled battery having a large number of constituent batteries with power saving.

本発明における請求項１では、複数の電池を直列接続してなる組電池を構成する前記各電池の電圧を複数の検出部にてそれぞれ検出し、これらの検出部の検出結果を監視部にて監視する電池電圧監視装置であって、前記検出部は、前記電池の電圧を検出する電圧検出手段と、前記監視部とデータを送受信するための通信手段とを備えたものであり、前記監視部は、前記検出部とデータを送受信するための通信手段とを備えたものであり、前記監視部と前記検出部との間における電気的に絶縁された伝送を可能とする絶縁伝送部を備えている。   In Claim 1 in this invention, the voltage of each said battery which comprises the assembled battery formed by connecting a some battery in series is each detected in a some detection part, and the detection result of these detection parts is in a monitoring part. A battery voltage monitoring device for monitoring, wherein the detection unit includes a voltage detection unit that detects a voltage of the battery, and a communication unit that transmits and receives data to and from the monitoring unit. Is provided with a communication means for transmitting and receiving data with the detection unit, and with an insulated transmission unit that enables electrically insulated transmission between the monitoring unit and the detection unit. Yes.

このようにすると、検出部内に監視部に対するグラウンドを基準グラウンドとする回路が無くなり、電力消費は分割されたグラウンドごとに閉じたものとなるため、組電池全体で見ると検出部は直列接続と等しくなり、検出部の数が増えても消費電力は増加しない。   In this way, there is no circuit that uses the ground for the monitoring unit as the reference ground in the detection unit, and the power consumption is closed for each divided ground. Therefore, the detection unit is equal to the series connection when viewed from the entire assembled battery. Thus, even if the number of detection units increases, the power consumption does not increase.

本発明における請求項２の電池電圧監視装置では、前記検出部が、スリープモードでスタンバイしており、前記監視部が起動指令を与えることでアクティブ動作状態になり電圧検出及びデータ伝送を行った後に再びスリープモードに戻るよう構成されている。   In the battery voltage monitoring apparatus according to the second aspect of the present invention, the detection unit is in a standby mode in a sleep mode, and after the monitoring unit gives an activation command to enter an active operation state and perform voltage detection and data transmission. It is configured to return to the sleep mode again.

このようにすると、監視部からの起動指令を受けたときのみ検出部がアクティブ動作状態になるため、検出部の動作が間欠的になり平均消費電力を低減できる。   In this way, since the detection unit is in an active operation state only when an activation command is received from the monitoring unit, the operation of the detection unit becomes intermittent and average power consumption can be reduced.

本発明における請求項３の電池電圧監視装置では、前記絶縁伝送部が、アイソレータとマルチプレクサとから構成されている。   In the battery voltage monitoring apparatus according to the third aspect of the present invention, the insulating transmission unit includes an isolator and a multiplexer.

このようにすると、監視部と各検出部と間における通信が時分割で１対Ｎ接続に拡張されるため、各検出部が順次アクティブ状態となり、消費電力を低減できる。   In this way, since communication between the monitoring unit and each detection unit is expanded to a 1-to-N connection in a time division manner, each detection unit is sequentially activated and power consumption can be reduced.

本発明の請求項１によると、構成電池数が多い組電池に対する電圧監視を省電力で行うことが可能な電池電圧監視装置を提供することができる。   According to the first aspect of the present invention, it is possible to provide a battery voltage monitoring device capable of performing voltage monitoring on an assembled battery having a large number of constituent batteries with power saving.

本発明の請求項２によると、検出部を必要なときのみ動作させて平均消費電力を低減できる。   According to claim 2 of the present invention, the average power consumption can be reduced by operating the detection unit only when necessary.

本発明の請求項３によると、同時に複数の検出部がアクティブ状態にならない様に操作できるため消費電力を低減できる。   According to the third aspect of the present invention, since a plurality of detection units can be operated so as not to be in an active state at the same time, power consumption can be reduced.

以下、添付図面を参照しながら、本発明における電池電圧監視装置の好ましい実施例を説明する。なお、従来例と同一箇所には同一符号を付し、共通する部分の説明は重複するため極力省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of a battery voltage monitoring apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same location as a prior art example, and since description of a common part overlaps, it abbreviate | omits as much as possible.

本発明における電池電圧監視装置では、従来のような１つのマイコンで全てのセル電圧を計測すること（集中制御）を止め、グラウンド分割ごとにインテリジェント化された検出部としての検出モジュール（前記従来例におけるセル電圧検出ＩＣ＋マイコンの機能を有する）を配置し、監視部としての中央マイコンとは絶縁されたシリアル通信バスで接続する（分散制御）方式に変更する。これにより検出部内に対基準（中央マイコン）グラウンドの回路が無くなり、電力消費は分割されたグラウンドごとに閉じたものとなるため、バッテリ全体で見ると検出部は直列接続と等しくなり、検出部の数が増えても消費電力は増加しない。このため、単体の検出部の消費電力がインテリジェント化により従来の検出回路に比べて大きくなる場合でも、回路数が増えるにつれ、全体の消費電力は本発明における回路の方が従来の回路より少なくなる。   In the battery voltage monitoring device according to the present invention, the detection module as the detection unit intelligentized for each ground division (centralized control) that stops measuring all cell voltages with a single microcomputer as in the prior art (the conventional example) (Which has the function of a cell voltage detection IC + microcomputer in FIG. 1), and is changed to a (distributed control) system in which the central microcomputer as a monitoring unit is connected by an insulated serial communication bus. As a result, there is no reference (central microcomputer) ground circuit in the detection unit, and power consumption is closed for each divided ground. Even if the number increases, power consumption does not increase. For this reason, even if the power consumption of a single detection unit becomes larger than that of a conventional detection circuit due to the intelligentization, the total power consumption of the circuit of the present invention is less than that of the conventional circuit as the number of circuits increases. .

本発明における電池電圧監視装置の回路構成を図１に示す。   The circuit configuration of the battery voltage monitoring device according to the present invention is shown in FIG.

同図に示す回路では、１つのマイコンによる集中制御を止め、異なるグラウンド電位ごとに配置したインテリジェントな検出部としての検出モジュール31（図２のセル電圧検出ＩＣ２から電流検出と操作信号に関する回路構成を削除し、非同期シリアルインターフェイスを付加した物）と監視部としての中央マイコン30とによる分散制御とし、Ｍ1〜ＭNで表すＮ個の検出モジュール31と１個の中央マイコン30との間はシリアル接続によるデジタルデータ転送としている。従って、検出モジュール31は、少なくとも、バッテリモジュール３を構成する各バッテリセル３Ａ等のセル電圧を検出する機能と、中央マイコン30とのシリアル通信機能とを有する。 In the circuit shown in the figure, the centralized control by one microcomputer is stopped, and the detection module 31 as an intelligent detection unit arranged for each different ground potential (the circuit configuration relating to the current detection and operation signal from the cell voltage detection IC 2 in FIG. 2). Deleted and added with an asynchronous serial interface) and a central microcomputer 30 as a monitoring unit, and distributed control between the N detection modules 31 represented by M 1 to MN and one central microcomputer 30 is serial. Digital data transfer by connection. Therefore, the detection module 31 has at least a function of detecting a cell voltage of each battery cell 3 </ b> A constituting the battery module 3 and a serial communication function with the central microcomputer 30.

中央マイコン30と検出モジュール31との間におけるデータ通信の内容としては、例えば、各バッテリセル３Ａ等のセル電圧情報（中央マイコン30のシリアル入出力）や、検出モジュール31への各種制御信号（中央マイコン30からのデジタル出力）などが挙げられる。   The contents of data communication between the central microcomputer 30 and the detection module 31 include, for example, cell voltage information of each battery cell 3A (serial input / output of the central microcomputer 30) and various control signals (central Digital output from the microcomputer 30).

検出モジュール31に内蔵されたマイコンは、消費電力を抑えるためスリープモード（低電力動作状態）でスタンバイしており、シリアル通信経由で中央マイコン30が起動指令を与えることでアクティブ動作状態になり、バッテリセル３Ａ等に対するセル電圧計測および中央マイコン30へのデータ伝送を行った後に再びスタンバイ状態（スリープモード）に戻るという動作を繰り返す。このとき、検出モジュール31の起動間隔と処理時間の比が大きいほど動作が間欠的になり平均消費電力を低減できる。   The microcomputer built in the detection module 31 is in a standby mode in a sleep mode (low power operation state) in order to reduce power consumption. When the central microcomputer 30 gives a start command via serial communication, the microcomputer enters an active operation state. After the cell voltage measurement for the cell 3A and the like and the data transmission to the central microcomputer 30, the operation of returning to the standby state (sleep mode) is repeated. At this time, the larger the ratio between the activation interval of the detection module 31 and the processing time, the more intermittent the operation becomes, and the average power consumption can be reduced.

本実施例のシリアル通信回路は、１対１通信方式である調歩同期式通信をマルチプレクサ33により送受信信号の各々を時分割で１対Ｎ接続に拡張している。なお、本実施例では採用しなかったがＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）のような同期シリアルでも信号線の数が増えるものの、同様に拡張可能である。他のシリアル通信方式としてはＩ２Ｃバス（Inter IC Bus）のようなバス接続方式も考えられるが、この場合中央マイコン30が通信を開始した場合に全ての検出モジュール31がアクティブ化してしまい消費電力の点で不利なため採用しなかった。   In the serial communication circuit of this embodiment, the asynchronous communication, which is a one-to-one communication method, is expanded to a one-to-N connection in a time division manner by using a multiplexer 33. Although not adopted in the present embodiment, the number of signal lines is increased even with synchronous serial such as SPI (Serial Peripheral Interface), but it can be similarly expanded. As another serial communication method, a bus connection method such as an I2C bus (Inter IC Bus) is conceivable, but in this case, when the central microcomputer 30 starts communication, all the detection modules 31 are activated and power consumption is reduced. Not adopted due to disadvantages.

検出モジュール31と中央マイコン30との間でやり取りされるシリアル信号は、Ｉ1〜ＩNで表すＮ個のアイソレータ32により絶縁することでグラウンド電位の違いを吸収している。アイソレータ32の回路方式は、例えば磁気結合方式・容量結合方式等、種々の絶縁方式が有るが、ここでは静的消費電力が少ないフォトカプラによる絶縁回路を採用している。動作時の消費電力は他の絶縁方式よりも多いが本発明での通信動作は間欠動作となるため、シリアル通信の平均消費電力はフォトカプラ方式が一番小さくなる。 The serial signal exchanged between the detection module 31 and the central microcomputer 30 absorbs the difference in the ground potential by being insulated by N isolators 32 represented by I 1 to I N. The circuit system of the isolator 32 includes various insulation systems such as a magnetic coupling system and a capacitive coupling system. Here, an insulation circuit using a photocoupler with low static power consumption is employed. Although the power consumption during operation is greater than other insulation methods, the communication operation according to the present invention is an intermittent operation, so the average power consumption of serial communication is the smallest in the photocoupler method.

マルチプレクサ33及びアイソレータ32が、検出モジュール31と中央マイコン30との間において、電気的に絶縁された状態で例えばセル電圧情報などのデータ伝送を可能とする絶縁伝送部に相当する。   The multiplexer 33 and the isolator 32 correspond to an insulated transmission unit that enables data transmission such as cell voltage information, for example, in an electrically insulated state between the detection module 31 and the central microcomputer 30.

なお、本実施例では、中央マイコン30と共通グラウンドとなる検出モジュールＭ1も他のグラウンドレベルの異なる検出部と同様にモジュール化されているが、これは検出部の共通化及び検出処理を行なう中央マイコンソフトウェアの単純化を考慮したためで、この部分に関しては従来回路と同様に中央マイコン30で直接処理することも可能である。 In the present embodiment, the detection module M 1 which is a common ground with the central microcomputer 30 is also modularized in the same manner as other detection units having different ground levels, but this performs common detection and detection processing of the detection units. This is because simplification of the central microcomputer software is taken into consideration, and this part can be directly processed by the central microcomputer 30 as in the conventional circuit.

本実施例の回路では直列セル数が４Ｎ倍になっても従来の集中制御方式と異なり、他のグラウンドへの電流ループが存在しないため、絶縁された検出モジュール31の消費電力は１つの検出モジュール分の電力以上には増加しない。また間欠動作させた場合の検出モジュール31の消費電力は従来回路のセル電圧検出ＩＣ２＋レベルシフト回路15，16の消費電力より低減される。   In the circuit of this embodiment, even if the number of series cells is increased by 4N times, unlike the conventional centralized control method, there is no current loop to other ground, so the power consumption of the isolated detection module 31 is one detection module. It does not increase beyond the power of the minute. Further, the power consumption of the detection module 31 in the case of intermittent operation is reduced from the power consumption of the cell voltage detection IC 2 + level shift circuits 15 and 16 of the conventional circuit.

アイソレータ32やマルチプレクサ33等の絶縁伝送部は、検出モジュール数Ｎの増加に伴い回路規模も増加するが、一般にマルチプレクサ33の規模増加はＮ＞２x毎で済むため、増加率はlog2Ｎとなり従来回路構成より少なくなる。また回路規模が増加してもレベルシフト回路15，16のような高電圧回路では無く、中央マイコン30と同じ動作電圧で動作するため、回路規模が増加することによる消費電力の増加は非常に少ない。このためセル電圧検出に掛かる消費電力を従来回路と本発明の改善回路で比較した場合、直列セル数が多くなるほど少なくできる。 Insulated transmission units such as the isolator 32 and the multiplexer 33 increase in circuit scale as the number of detection modules N increases. In general, the increase in the scale of the multiplexer 33 can be done every N> 2 x , so the increase rate is log 2 N. Less than the conventional circuit configuration. Even if the circuit scale increases, it is not a high-voltage circuit such as the level shift circuits 15 and 16, but operates at the same operating voltage as the central microcomputer 30, so the increase in power consumption due to the increase in circuit scale is very small. . For this reason, when the power consumption required for cell voltage detection is compared between the conventional circuit and the improved circuit of the present invention, the power consumption can be reduced as the number of series cells increases.

以上のように本実施例では、複数の電池としてのバッテリセル３Ａ等を直列接続してなる組電池としてのバッテリモジュール３を構成するバッテリセル３Ａ等の電圧を複数の検出部としての検出モジュール31にてそれぞれ検出し、これらの検出モジュール31の検出結果を監視部としての中央マイコン30にて監視する電池電圧監視装置であって、検出モジュール31は、バッテリセル３Ａの電圧を検出する電圧検出手段と、中央マイコン30とデータを送受信するための通信手段とを備えたものであり、中央マイコン30は、検出モジュール31とデータを送受信するための通信手段とを備えたものであり、中央マイコン30と検出モジュール31との間における電気的に絶縁された伝送を可能とする絶縁伝送部に相当するマルチプレクサ33及びアイソレータ32を備えている。   As described above, in this embodiment, the voltage of the battery cell 3A or the like constituting the battery module 3 as the assembled battery formed by connecting the battery cells 3A or the like as a plurality of batteries in series is detected as a detection module 31 as a plurality of detection units. Is a battery voltage monitoring device that detects the detection results of these detection modules 31 by a central microcomputer 30 as a monitoring unit, and the detection module 31 detects voltage of the battery cell 3A. And a central microcomputer 30 and a communication means for transmitting and receiving data. The central microcomputer 30 includes a detection module 31 and a communication means for transmitting and receiving data. A multiplexer 33 and an isolator 32 corresponding to an isolated transmission unit that enables electrically isolated transmission between the detection module 31 and the detection module 31 are provided. It is.

このようにすると、検出モジュール31内に中央マイコン30に対するグラウンドを基準グラウンドとする回路が無くなり、電力消費は分割されたグラウンドごとに閉じたものとなるため、バッテリモジュール３全体で見ると検出モジュール31は直列接続と等しくなり、検出モジュール31の数が増えても消費電力は増加しない。従って、構成バッテリセル数が多いバッテリモジュール３に対する電圧監視を省電力で行うことが可能な電池電圧監視装置を提供することができる。   This eliminates the circuit in the detection module 31 that uses the ground for the central microcomputer 30 as a reference ground, and the power consumption is closed for each divided ground. Is equal to a series connection, and power consumption does not increase even if the number of detection modules 31 increases. Therefore, it is possible to provide a battery voltage monitoring device that can perform voltage monitoring on the battery module 3 having a large number of battery cells with power saving.

また本実施例の電池電圧監視装置では、検出モジュール31が、スリープモードでスタンバイしており、中央マイコン30が起動指令を与えることでアクティブ動作状態になり、電圧検出及びデータ伝送を行った後に再びスリープモードに戻るよう構成されている。   Further, in the battery voltage monitoring device of the present embodiment, the detection module 31 is in a standby mode in the sleep mode, and enters the active operation state when the central microcomputer 30 gives a start command, and again after performing voltage detection and data transmission. It is configured to return to sleep mode.

このようにすると、中央マイコン30からの起動指令を受けたときのみ検出モジュール31がアクティブ動作状態になるため、検出モジュール31の動作が間欠的になり平均消費電力を低減できる。従って、検出モジュール31を必要なときのみ動作させて平均消費電力を低減できる。   In this way, the detection module 31 is in the active operation state only when the activation command is received from the central microcomputer 30, so that the operation of the detection module 31 becomes intermittent and the average power consumption can be reduced. Therefore, the average power consumption can be reduced by operating the detection module 31 only when necessary.

さらに本実施例の電池電圧監視装置では、前記絶縁伝送部が、アイソレータ32とマルチプレクサ33とから構成されている。   Furthermore, in the battery voltage monitoring device of the present embodiment, the insulating transmission unit includes an isolator 32 and a multiplexer 33.

このようにすると、中央マイコン30と各検出モジュール31と間における通信が時分割で１対Ｎ接続に拡張されるため、各検出モジュール31が順次アクティブ状態となり、消費電力を低減できる。   In this way, since communication between the central microcomputer 30 and each detection module 31 is expanded to a 1-to-N connection in a time division manner, each detection module 31 is sequentially activated and power consumption can be reduced.

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。電池電圧監視装置の各構成部は、同等の機能を有するものであれば上述した具体的な部品に限られないことは言うまでも無い。   In addition, this invention is not limited to the said Example, It can change in the range which does not deviate from the meaning of this invention. It goes without saying that each component of the battery voltage monitoring device is not limited to the specific components described above as long as they have equivalent functions.

本発明の実施例における電池電圧監視装置の構成を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the structure of the battery voltage monitoring apparatus in the Example of this invention. 従来例における電池電圧監視装置の４セル直列時の構成を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the structure at the time of 4 cell series of the battery voltage monitoring apparatus in a prior art example. 同上、８セル直列時の構成を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the structure at the time of 8 cell series connection same as the above. 同上、４Ｎセル直列時の構成を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the structure at the time of 4N cell serial connection same as the above.

符号の説明Explanation of symbols

３Ａ バッテリセル（電池）
３ バッテリモジュール（組電池）
30 中央マイコン（監視部）
31 検出モジュール（検出部）
32 アイソレータ（絶縁伝送部）
33 マルチプレクサ（絶縁伝送部）
3A battery cell (battery)
3 Battery module (assembled battery)
30 Central microcomputer (monitoring part)
31 Detection module (detection unit)
32 Isolator (insulated transmission part)
33 Multiplexer (isolated transmission unit)

Claims (3)

複数の電池を直列接続してなる組電池を構成する前記各電池の電圧を複数の検出部にてそれぞれ検出し、これらの検出部の検出結果を監視部にて監視する電池電圧監視装置であって、
前記検出部は、前記電池の電圧を検出する電圧検出手段と、前記監視部とデータを送受信するための通信手段とを備えたものであり、
前記監視部は、前記検出部とデータを送受信するための通信手段を備えたものであり、
前記監視部と前記検出部との間における電気的に絶縁された伝送を可能とする絶縁伝送部を備えたことを特徴とする電池電圧監視装置。 A battery voltage monitoring device that detects the voltage of each of the batteries constituting an assembled battery formed by connecting a plurality of batteries in series with a plurality of detection units, and monitors the detection results of these detection units with a monitoring unit. And
The detection unit includes voltage detection means for detecting the voltage of the battery, and communication means for transmitting and receiving data to and from the monitoring unit.
The monitoring unit includes a communication unit for transmitting and receiving data to and from the detection unit,
A battery voltage monitoring apparatus comprising an insulated transmission unit that enables an electrically insulated transmission between the monitoring unit and the detection unit. 前記検出部が、スリープモードでスタンバイしており、前記監視部が起動指令を与えることでアクティブ動作状態になり電圧検出及びデータ伝送を行った後に再びスリープモードに戻るよう構成されたことを特徴とする請求項１記載の電池電圧監視装置。 The detection unit is in a standby mode in a sleep mode, and is configured to return to the sleep mode again after performing a voltage detection and data transmission by entering an active operation state when the monitoring unit gives a start command. The battery voltage monitoring device according to claim 1. 前記絶縁伝送部が、アイソレータとマルチプレクサとから構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電池電圧監視装置。
The battery voltage monitoring apparatus according to claim 1 or 2, wherein the insulating transmission unit includes an isolator and a multiplexer.
JP2006310332A 2006-11-16 2006-11-16 Battery voltage monitoring device Pending JP2008131670A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006310332A JP2008131670A (en) 2006-11-16 2006-11-16 Battery voltage monitoring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006310332A JP2008131670A (en) 2006-11-16 2006-11-16 Battery voltage monitoring device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008131670A true JP2008131670A (en) 2008-06-05

Family

ID=39557003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006310332A Pending JP2008131670A (en) 2006-11-16 2006-11-16 Battery voltage monitoring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008131670A (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008148396A (en) * 2006-12-07 2008-06-26 Denso Corp Management device of battery pack
JP2010124617A (en) * 2008-11-20 2010-06-03 Hitachi Ltd Storage battery system, monitoring device and hybrid railway vehicle
KR101193174B1 (en) 2011-05-04 2012-10-26 삼성에스디아이 주식회사 Battery pack
JP2013135488A (en) * 2011-12-26 2013-07-08 Denso Corp Battery monitoring device
EP2664937A2 (en) 2012-05-15 2013-11-20 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device and voltage measuring device
CN104380560A (en) * 2012-07-11 2015-02-25 三菱电机株式会社 Elevator device
CN106371031A (en) * 2016-09-27 2017-02-01 惠州市蓝微电子有限公司 Battery pack wire fracture detection method and device
JP2018010776A (en) * 2016-07-13 2018-01-18 株式会社デンソーテン Voltage detection apparatus and voltage detection method
US10530017B2 (en) 2015-01-16 2020-01-07 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Storage-battery control system
JP2022528785A (en) * 2019-04-17 2022-06-15 インスタグリッド ゲーエムベーハー Energy saving operation for energy supply system with battery storage
JP2023057271A (en) * 2021-10-11 2023-04-21 三菱電機株式会社 DC voltage observation device

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008148396A (en) * 2006-12-07 2008-06-26 Denso Corp Management device of battery pack
JP2010124617A (en) * 2008-11-20 2010-06-03 Hitachi Ltd Storage battery system, monitoring device and hybrid railway vehicle
KR101193174B1 (en) 2011-05-04 2012-10-26 삼성에스디아이 주식회사 Battery pack
US8941354B2 (en) 2011-05-04 2015-01-27 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery system
JP2013135488A (en) * 2011-12-26 2013-07-08 Denso Corp Battery monitoring device
EP2664937A2 (en) 2012-05-15 2013-11-20 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device and voltage measuring device
CN104380560A (en) * 2012-07-11 2015-02-25 三菱电机株式会社 Elevator device
CN104380560B (en) * 2012-07-11 2016-12-21 三菱电机株式会社 Elevator device
US10530017B2 (en) 2015-01-16 2020-01-07 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Storage-battery control system
JP2018010776A (en) * 2016-07-13 2018-01-18 株式会社デンソーテン Voltage detection apparatus and voltage detection method
CN106371031A (en) * 2016-09-27 2017-02-01 惠州市蓝微电子有限公司 Battery pack wire fracture detection method and device
CN106371031B (en) * 2016-09-27 2021-10-26 惠州市蓝微电子有限公司 Battery pack disconnection detection method and device
JP2022528785A (en) * 2019-04-17 2022-06-15 インスタグリッド ゲーエムベーハー Energy saving operation for energy supply system with battery storage
JP7539919B2 (en) 2019-04-17 2024-08-26 インスタグリッド ゲーエムベーハー Energy-saving operation for an energy supply system with battery storage
JP2023057271A (en) * 2021-10-11 2023-04-21 三菱電機株式会社 DC voltage observation device
JP7271629B2 (en) 2021-10-11 2023-05-11 三菱電機株式会社 DC voltage observation device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6884965B2 (en) Master battery management unit and battery pack containing it
JP6996065B2 (en) Battery management unit and battery pack containing it
JP5177196B2 (en) Integrated circuit for battery cell monitoring
US7453236B2 (en) Battery pack of automatically setting master and slave pack, multi-battery pack system including the same and method for controlling the same
CN102227645B (en) Device and method for measuring battery cell voltage
US9423466B2 (en) Semiconductor circuit and semiconductor device
JP2008118855A (en) Multi-series battery control system
EP2319726B1 (en) Communication circuit, assembled battery unit, and vehicle
JPH08140204A (en) Monitor for battery assembly
JP2008131670A (en) Battery voltage monitoring device
EP2387125A2 (en) Motherboard with rapid charging handheld multimedia device
KR20140124817A (en) Communication and monitoring of a battery via a single wire
WO2022186374A1 (en) Voltage measurement device and battery pack system
JP2012161182A (en) Battery monitoring device
EP4152613A1 (en) Pin state configuration circuit, configuration method and electronic device
US10401434B2 (en) Semiconductor device, battery monitoring device, and voltage detection method of battery cell
JP4810459B2 (en) Battery device overvoltage protection circuit
EP3595076A1 (en) Battery system
CN115552760A (en) System and method for controlling charging/discharging between cells of a dual battery
JP2011091901A (en) Battery state monitoring circuit and battery device
WO2006126023A1 (en) Battery power management
KR20040000945A (en) Battery voltage measurement apparatus of battery management system
CN103035965B (en) Battery voltage balancer and battery device
CN212321808U (en) Detection circuit of switching power supply
JP2005253166A (en) Power unit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080711

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090818

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090831

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20091228