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JP2012065518A - Battery pack module, secondary battery device, and vehicle - Google Patents

Battery pack module, secondary battery device, and vehicle Download PDF

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JP2012065518A
JP2012065518A JP2010210004A JP2010210004A JP2012065518A JP 2012065518 A JP2012065518 A JP 2012065518A JP 2010210004 A JP2010210004 A JP 2010210004A JP 2010210004 A JP2010210004 A JP 2010210004A JP 2012065518 A JP2012065518 A JP 2012065518A
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assembled battery
circuit
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potential
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JP2010210004A
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Japanese (ja)
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Yasuhiro Miyamoto
康弘 宮本
Ryuichi Morikawa
竜一 森川
Nobuo Shibuya
信男 渋谷
Kazuto Kuroda
和人 黒田
Yuki Kuwano
友樹 桑野
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract


【課題】 組電池モジュールの組み立て時および実装後に組電池監視回路の故障を回避する組電池モジュール、二次電池装置、および車両を提供する。
【解決手段】 複数の電池を含む組電池１４と、電池１４−１〜１４−５の電圧および温度を検出して検出結果を出力する監視回路２２と、監視回路２２での検出結果を出力するとともに起動信号を受信する通信回路４１と、電源電圧を出力する電源回路２１と、電源回路２１から出力された電源電圧から組電池１４の正極電位より高い電圧を生成する直流コンバータ回路２３と、を備え、直流コンバータ回路２３の上位基準電位端子と組電池１４の正極端子との間に設けられ、高インピーダンス経路と高インピーダンス経路よりもインピーダンスの低い低インピーダンス経路とを切替可能に設けられた保護回路２７、２８を備えたことを特徴とする組電池モジュール。
【選択図】図１
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an assembled battery module, a secondary battery device, and a vehicle for avoiding a failure of an assembled battery monitoring circuit at the time of assembling and after mounting the assembled battery module.
An assembled battery including a plurality of batteries, a monitoring circuit that detects the voltage and temperature of the batteries and outputs a detection result, and outputs a detection result from the monitoring circuit. And a communication circuit 41 that receives an activation signal, a power supply circuit 21 that outputs a power supply voltage, and a DC converter circuit 23 that generates a voltage higher than the positive potential of the assembled battery 14 from the power supply voltage output from the power supply circuit 21. A protection circuit provided between the upper reference potential terminal of the DC converter circuit 23 and the positive electrode terminal of the assembled battery 14 and capable of switching between a high impedance path and a low impedance path having a lower impedance than the high impedance path. An assembled battery module comprising 27 and 28.
[Selection] Figure 1

Description

本発明の実施形態は、組電池モジュール、二次電池装置、および、車両に関する。   Embodiments described herein relate generally to an assembled battery module, a secondary battery device, and a vehicle.

二次電池装置は、複数の組電池モジュールと、複数の組電池モジュールを制御する電池管理装置と、を備えている。各組電池モジュールは、複数に電池を含む組電池と、複数の電池の電圧や温度を検出し、電池管理装置へ検出データを送信するように構成された組電池監視回路を備えている。   The secondary battery device includes a plurality of assembled battery modules and a battery management device that controls the plurality of assembled battery modules. Each assembled battery module includes an assembled battery including a plurality of batteries, and an assembled battery monitoring circuit configured to detect voltages and temperatures of the plurality of batteries and transmit detection data to the battery management device.

組電池監視回路は、複数の電池の電圧や温度を検出する監視回路と、通信回路と、直流コンバータ回路と、電源回路とを備えている。直流コンバータ回路や通信回路は、基準電位として組電池の正極電位が供給されることがある。   The assembled battery monitoring circuit includes a monitoring circuit that detects voltages and temperatures of a plurality of batteries, a communication circuit, a DC converter circuit, and a power supply circuit. The DC converter circuit and the communication circuit may be supplied with the positive electrode potential of the assembled battery as a reference potential.

組電池の正極電位が上位基準電位として直流コンバータ回路へ入力される場合、直流コンバータ回路で生成される電圧は、組電池モジュールの正極電位と常に一定の電圧差を持っている必要があり、そのために直流コンバータ回路の上位基準電位は組電池モジュールの正極電位と略同一となる必要がある。したがって、直流コンバータ回路と組電池の正極端子とは低インピーダンスの配線で接続されていた。   When the positive potential of the assembled battery is input to the DC converter circuit as the upper reference potential, the voltage generated by the DC converter circuit must always have a certain voltage difference from the positive potential of the assembled battery module. In addition, the upper reference potential of the DC converter circuit needs to be substantially the same as the positive electrode potential of the assembled battery module. Therefore, the DC converter circuit and the positive electrode terminal of the assembled battery are connected by a low impedance wiring.

また、通信回路のグラウンド電位として組電池の正極電位が用いられる場合、正極電位を供給する配線が高インピーダンスであると通信の出力インピーダンスが高くなり、通信のノイズに対して弱くなる。そのため通信回路と組電池の正極電位とは低インピーダンスの配線で接続されていた。   Further, when the positive electrode potential of the assembled battery is used as the ground potential of the communication circuit, if the wiring for supplying the positive electrode potential has a high impedance, the output impedance of the communication becomes high and becomes weak against communication noise. Therefore, the communication circuit and the positive electrode potential of the assembled battery are connected by a low impedance wiring.

特開２００８−１７２９０１号公報JP 2008-172901 A

しかし、組電池の正極端子と回路とが低インピーダンスの配線で接続される場合、組電池モジュールを組み立て時に組電池を取り付けると、組電池から回路へ突入電流が流れる。この突入電流により回路が破壊されたり、ヒューズが溶断したりすることがあった。   However, when the positive electrode terminal of the assembled battery and the circuit are connected by low impedance wiring, an inrush current flows from the assembled battery to the circuit when the assembled battery is attached when the assembled battery module is assembled. This inrush current may break the circuit or blow the fuse.

本発明は上記事情を鑑みて成されたものであって、組電池モジュールの組み立て時および実装後に組電池監視回路の故障を回避する組電池モジュール、二次電池装置、および車両を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an assembled battery module, a secondary battery device, and a vehicle that avoid failure of the assembled battery monitoring circuit during assembly of the assembled battery module and after mounting. Objective.

実施形態に係る組電池モジュールによれば、複数の電池を含む組電池と、前記電池の電圧および温度を検出して検出結果を出力する監視回路と、前記監視回路での検出結果を出力するとともに起動信号を受信する通信回路と、電源電圧を出力する電源回路と、前記電源回路から出力された電源電圧から前記組電池の正極電位より高い電圧を生成する直流コンバータ回路と、を備え、前記直流コンバータ回路の上位基準電位端子と前記組電池の正極端子との間に設けられ、高インピーダンス経路と前記高インピーダンス経路よりもインピーダンスの低い低インピーダンス経路とが切替可能に設けられた保護回路を備える。   According to the assembled battery module according to the embodiment, the assembled battery including a plurality of batteries, a monitoring circuit that detects the voltage and temperature of the battery and outputs a detection result, and outputs the detection result in the monitoring circuit A communication circuit that receives an activation signal; a power supply circuit that outputs a power supply voltage; and a DC converter circuit that generates a voltage higher than the positive potential of the assembled battery from the power supply voltage output from the power supply circuit, A protection circuit is provided between the upper reference potential terminal of the converter circuit and the positive terminal of the assembled battery, and is provided so that a high impedance path and a low impedance path having a lower impedance than the high impedance path can be switched.

第１実施形態に係る二次電池装置の一構成例について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of 1 structure of the secondary battery apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図１に示す二次電池装置の組電池モジュールの一構成例について説明するための図である。It is a figure for demonstrating one structural example of the assembled battery module of the secondary battery apparatus shown in FIG. 図２に示す組電池モジュールの直流コンバータ回路の一構成例について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of 1 structure of the direct-current converter circuit of the assembled battery module shown in FIG. 図１に示す二次電池装置の組電池モジュールの他の構成例について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other structural example of the assembled battery module of the secondary battery apparatus shown in FIG. 第２実施形態に係る二次電池装置の一構成例について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of 1 structure of the secondary battery apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 図５に示す二次電池装置の組電池モジュールの一構成例について説明するための図である。It is a figure for demonstrating one structural example of the assembled battery module of the secondary battery apparatus shown in FIG. 図１に示す二次電池装置又は図５に示す二次電池装置を含む車両の一構成例を概略的に示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration example of a vehicle including the secondary battery device shown in FIG. 1 or the secondary battery device shown in FIG. 5.

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

図１に、第１実施形態に係る二次電池装置１の一構成例を示す。本実施形態に係る二次電池装置１は、複数の組電池モジュール１２ａ〜１２ｃと、組電池モジュール１２ａ〜１２ｃから受信した組電池１４ａ〜１４ｃに関する情報を利用して組電池モジュール１２ａ〜１２ｃの電力の入出力を制御する電池管理装置１１とを備えている。それぞれの組電池モジュール１２ａ〜１２ｃは、複数の電池（セル）を含む組電池１４ａ〜１４ｃと、組電池監視回路１３ａ〜１３ｃと、を備えている。     FIG. 1 shows a configuration example of the secondary battery device 1 according to the first embodiment. The secondary battery device 1 according to the present embodiment uses a plurality of assembled battery modules 12a to 12c and information about the assembled batteries 14a to 14c received from the assembled battery modules 12a to 12c, and the power of the assembled battery modules 12a to 12c. And a battery management device 11 for controlling the input / output of. Each of the assembled battery modules 12a to 12c includes assembled batteries 14a to 14c including a plurality of batteries (cells) and assembled battery monitoring circuits 13a to 13c.

図１では一つの組電池１４ａには５個の電池１４ａ−１〜１４ａ−５を備えているが、この数に限定されるものではない。また図１では、３個の組電池モジュール１２ａ〜１２ｃを備えているが、この数に限定されるものではなく、任意の複数であってもよく単一の組電池モジュール１２であってもよい。   In FIG. 1, one assembled battery 14a includes five batteries 14a-1 to 14a-5, but the number is not limited to this. Further, in FIG. 1, the three assembled battery modules 12 a to 12 c are provided. However, the number is not limited to this number, and may be any plural number or a single assembled battery module 12. .

組電池モジュール１２ａ〜１２ｃの組電池１４ａ〜１４ｃは直列に接続され、直列に接続された組電池１４ａ〜１４ｃの両端はそれぞれ正極端子１６と負極端子１７とに電気的に接続される。   The assembled batteries 14a to 14c of the assembled battery modules 12a to 12c are connected in series, and both ends of the assembled batteries 14a to 14c connected in series are electrically connected to the positive terminal 16 and the negative terminal 17, respectively.

組電池監視回路１３ａ〜１３ｃは、電池管理装置１１からの通信による指令に基づいて、組電池１４ａ〜１４ｃを構成する個々の電池１４ａ−１〜１４ｃ−５の電圧、温度を計測する。ただし、計測する温度は１つの組電池１４ａ〜１４ｃにつき数箇所であってもよく、全ての電池１４ａ−１〜１４ｃ−５の温度は検出しなくてもよい。組電池監視回路１３ａ〜１３ｃのそれぞれは、通信線１９ａ〜１９ｃおよび起動信号線１１１ａ〜１１１ｃにより電池管理装置１１に接続されている。なお、組電池監視回路１３ａ〜１３ｃを構成する要素の全部または一部は半導体集積回路にて構成しても良い。   The assembled battery monitoring circuits 13a to 13c measure the voltages and temperatures of the individual batteries 14a-1 to 14c-5 constituting the assembled batteries 14a to 14c based on a command from the battery management device 11 through communication. However, the temperature to be measured may be several for each assembled battery 14a to 14c, and the temperatures of all the batteries 14a-1 to 14c-5 may not be detected. Each of the assembled battery monitoring circuits 13a to 13c is connected to the battery management device 11 through communication lines 19a to 19c and activation signal lines 111a to 111c. Note that all or part of the elements constituting the assembled battery monitoring circuits 13a to 13c may be constituted by a semiconductor integrated circuit.

電池管理装置１１は、組電池１４ａ〜１４ｃの電圧、温度等の情報を、通信線１９ａ〜１９ｃを介して組電池監視回路１３ａ〜１３ｃとの間で通信を行い、二次電池装置１の保全に関する情報を収集する。また、電池管理装置１１は、組電池モジュール１２ａ〜１２ｃの実装時に、起動信号線１１１ａ〜１１１ｃを介して組電池監視回路１３ａ〜１３ｃへ起動信号を送信する。電池管理装置１１には、二次電池装置使用装置から電源供給線１８を介して電源が供給される。   The battery management device 11 communicates information such as voltages and temperatures of the assembled batteries 14a to 14c with the assembled battery monitoring circuits 13a to 13c via the communication lines 19a to 19c, thereby maintaining the secondary battery device 1. Collect information about. Moreover, the battery management apparatus 11 transmits an activation signal to the assembled battery monitoring circuits 13a to 13c via the activation signal lines 111a to 111c when the assembled battery modules 12a to 12c are mounted. The battery management device 11 is supplied with power from the secondary battery device using device via the power supply line 18.

二次電池装置１は、例えば電気自動車や電力蓄積システムなどの二次電池装置使用装置に接続され、正極端子１６および負極端子１７を通じて組電池１４ａ〜１４ｃへの充放電が行われるほか、残容量等の二次電池装置１の保全に関する通信が、通信線１５を介して電池管理装置１１と二次電池装置１が組み込まれた装置（電気自動車など）との間で行われる。   The secondary battery device 1 is connected to a device using a secondary battery device such as an electric vehicle or a power storage system, and the assembled batteries 14a to 14c are charged and discharged through the positive terminal 16 and the negative terminal 17 and the remaining capacity. The communication relating to the maintenance of the secondary battery device 1 such as the above is performed between the battery management device 11 and a device (such as an electric vehicle) in which the secondary battery device 1 is incorporated via the communication line 15.

また、二次電池装置１は正極端子１６および負極端子１７と二次電池装置使用装置との接続を入り切りするための電磁接触器（図示せず）を有してもよい。   Moreover, the secondary battery apparatus 1 may have an electromagnetic contactor (not shown) for turning on and off the connection between the positive terminal 16 and the negative terminal 17 and the secondary battery apparatus using apparatus.

図２に、本実施形態に係る二次電池装置の組電池モジュールの一構成例を示す。図２には、組電池モジュール１２ａの一構成例を示しているが、他の組電池モジュール１２ｂ、１２ｃも同様の構成である。   FIG. 2 shows a configuration example of the assembled battery module of the secondary battery device according to this embodiment. FIG. 2 shows a configuration example of the assembled battery module 12a, but the other assembled battery modules 12b and 12c have the same configuration.

組電池モジュール１２ａは、組電池１４ａと組電池監視回路１３ａとを備えている。組電池監視回路１３ａは、電源回路２１ａと、直流コンバータ回路２３ａと、監視回路２２ａと、通信回路４１ａを備えている。   The assembled battery module 12a includes an assembled battery 14a and an assembled battery monitoring circuit 13a. The assembled battery monitoring circuit 13a includes a power supply circuit 21a, a DC converter circuit 23a, a monitoring circuit 22a, and a communication circuit 41a.

電源回路２１ａは、組電池１４ａを電源として、組電池モジュール１２ａの負極電位を基準電位とした電圧を出力し、監視回路２２ａと、直流コンバータ回路２３ａと、通信回路４１ａとに供給する。また、電源回路２１ａは、電池管理装置１１からの起動信号を受信する。   The power supply circuit 21a uses the assembled battery 14a as a power source, outputs a voltage having the negative potential of the assembled battery module 12a as a reference potential, and supplies the voltage to the monitoring circuit 22a, the DC converter circuit 23a, and the communication circuit 41a. In addition, the power supply circuit 21 a receives an activation signal from the battery management device 11.

通信回路４１ａは、電池管理装置１１からの信号を受信して監視回路２２ａへ出力すると共に、監視回路２２ａからの信号を受信して、電池管理装置１１へ出力する。   The communication circuit 41a receives a signal from the battery management device 11 and outputs it to the monitoring circuit 22a, and also receives a signal from the monitoring circuit 22a and outputs it to the battery management device 11.

監視回路２２ａは、組電池１４ａの状態（電圧、温度等）を検出するとともに、電池管理装置１１からの指令を通信線１９ａを介して通信回路４１ａから受信し、検出結果を電池管理装置１１へ返信する。   The monitoring circuit 22a detects the state (voltage, temperature, etc.) of the assembled battery 14a, receives a command from the battery management device 11 from the communication circuit 41a via the communication line 19a, and sends the detection result to the battery management device 11. Send back.

電源回路２１ａが電池管理装置１１から受信する起動信号により起動し、直流コンバータ回路２３ａは電源回路２１ａから受信した電源電圧を用いて電位がシフトした電源電圧を生成する。直流コンバータ回路２３ａは生成した電源電圧を監視回路２２ａと後述するスイッチ２７ａへ出力する。   The power supply circuit 21a is activated by an activation signal received from the battery management device 11, and the DC converter circuit 23a generates a power supply voltage whose potential is shifted using the power supply voltage received from the power supply circuit 21a. The DC converter circuit 23a outputs the generated power supply voltage to the monitoring circuit 22a and a switch 27a described later.

直流コンバータ回路２３ａには、組電池１４ａの正極電位と負極電位とが基準電位として供給される。組電池１４ａの正極電位の供給配線は、電流制限素子２８ａを備えた抵抗線路と、抵抗線路と並列に接続されたスイッチ２７ａを備えた短絡線路とを備えている。スイッチ２７ａの開閉は、直流コンバータ回路２３ａの出力信号によって制御される。   The positive and negative potentials of the assembled battery 14a are supplied to the DC converter circuit 23a as reference potentials. The positive electrode potential supply wiring of the assembled battery 14a includes a resistance line including a current limiting element 28a and a short-circuit line including a switch 27a connected in parallel with the resistance line. Opening and closing of the switch 27a is controlled by an output signal of the DC converter circuit 23a.

図３に、直流コンバータ回路２３ａの一構成例を示す。直流コンバータ回路２３ａは、下位基準電位（組電池１４ａの負極電位）を基準とした電源から、上位基準電位（組電池１４ａの正極電位）を基準とする電源を生成する回路である。具体的にこの回路を実現する方法としては、チャージポンプ回路が知られており、図３の回路は、チャージポンプ回路の一例を示している。   FIG. 3 shows an example of the configuration of the DC converter circuit 23a. The DC converter circuit 23a is a circuit that generates a power source based on the upper reference potential (the positive potential of the assembled battery 14a) from the power source based on the lower reference potential (the negative potential of the assembled battery 14a). Specifically, a charge pump circuit is known as a method for realizing this circuit, and the circuit of FIG. 3 shows an example of the charge pump circuit.

直流コンバータ回路２３ａは、コンデンサＣ１、Ｃ２と、コンデンサＣ１の一端と電源回路２１ａからの出力信号の供給ラインとの接続を切り替えるスイッチＳ１と、コンデンサＣ１の他端の接続を下位基準電位側と上位基準電位側とで切り替えるスイッチＳ２と、コンデンサＣ１の一端とコンデンサＣ２の一端との接続を切り替えるスイッチＳ３と、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３の開閉を制御する制御回路３１ａと、を備えている。コンデンサＣ２の一端は直流コンバータ回路２３ａの出力ラインと電気的に接続されている。コンデンサＣ２の他端は上位基準電位と電気的に接続されている。   The DC converter circuit 23a includes capacitors C1 and C2, a switch S1 for switching connection between one end of the capacitor C1 and an output signal supply line from the power supply circuit 21a, and a connection between the other end of the capacitor C1 and the lower reference potential side. A switch S2 that switches between the reference potential side, a switch S3 that switches connection between one end of the capacitor C1 and one end of the capacitor C2, and a control circuit 31a that controls opening and closing of the switches S1, S2, and S3 are provided. One end of the capacitor C2 is electrically connected to the output line of the DC converter circuit 23a. The other end of the capacitor C2 is electrically connected to the upper reference potential.

上記直流コンバータ回路２３ａの動作を説明する。   The operation of the DC converter circuit 23a will be described.

制御回路３１ａが、スイッチＳ１を閉、スイッチＳ３を開にして、スイッチＳ２を下位基準電位側に切り替えることによってコンデンサＣ１に電荷を蓄積する。次に、制御回路３１ａが、スイッチＳ１を開、スイッチＳ３を閉にして、スイッチＳ２を上位基準電位側に切り替えることによってコンデンサＣ１に蓄積された電荷をコンデンサＣ２へ移す。     The control circuit 31a closes the switch S1, opens the switch S3, and switches the switch S2 to the lower reference potential side, thereby accumulating charges in the capacitor C1. Next, the control circuit 31a opens the switch S1, closes the switch S3, and switches the switch S2 to the upper reference potential side, thereby transferring the charge accumulated in the capacitor C1 to the capacitor C2.

この動作を短い周期（例えば、数ＫＨｚ〜数十ＫＨｚの周波数）で繰り返すことにより、コンデンサＣ２に蓄積される電荷は、電源回路２１ａの出力電圧に対応した電荷にほぼ等しくなる。したがって、直流コンバータ回路２３ａが発生する出力電位は、上位基準電位＋（電源回路２１ａ出力−下位基準電位）と上位基準電位に対応した値になる。   By repeating this operation with a short cycle (for example, a frequency of several KHz to several tens of KHz), the charge accumulated in the capacitor C2 becomes substantially equal to the charge corresponding to the output voltage of the power supply circuit 21a. Therefore, the output potential generated by the DC converter circuit 23a becomes a value corresponding to the upper reference potential + (power supply circuit 21a output−lower reference potential) and the upper reference potential.

ここで、直流コンバータ回路２３ａと、組電池１４ａの正極電位とを接続する配線は低インピーダンスである必要がある。つまり、直流コンバータ回路２３ａのチャージポンプ回路が生成する電圧は組電池１４ａの正極電位と常に一定の電圧差を持っている必要があり、チャージポンプ回路の上位基準電位と組電池１４ａの正極電位とが略等しくなる必要がある。   Here, the wiring connecting the DC converter circuit 23a and the positive electrode potential of the assembled battery 14a needs to have low impedance. That is, the voltage generated by the charge pump circuit of the DC converter circuit 23a must always have a certain voltage difference from the positive electrode potential of the assembled battery 14a. The higher reference potential of the charge pump circuit and the positive electrode potential of the assembled battery 14a Need to be approximately equal.

例えば組電池１４ａの充放電電流の変化により、組電池１４ａの正極電位が著しく変化する組電池モジュール１２ａにおいて、直流コンバータ回路２３ａと組電池１４ａの電極電位とを接続する配線が高インピーダンス（直流抵抗成分が大）である場合には、組電池１４ａの正極電位の変化に対して、直流コンバータ回路２３ａの上位基準電位の応答が遅れ、チャージポンプ回路の出力電圧と組電池１４ａの正極電位との間に一定の電圧差が生じない場合や、組電池１４ａの正極電位がチャージポンプ回路の出力電圧よりも大きくなる場合が生じ得る。   For example, in an assembled battery module 12a in which the positive electrode potential of the assembled battery 14a changes significantly due to a change in the charge / discharge current of the assembled battery 14a, the wiring connecting the DC converter circuit 23a and the electrode potential of the assembled battery 14a has a high impedance (DC resistance If the component is large), the response of the upper reference potential of the DC converter circuit 23a is delayed with respect to the change in the positive potential of the assembled battery 14a, and the output voltage of the charge pump circuit and the positive potential of the assembled battery 14a There may be a case where a constant voltage difference does not occur between them, or a case where the positive electrode potential of the assembled battery 14a becomes larger than the output voltage of the charge pump circuit.

直流コンバータ回路２３ａの出力電圧は、監視回路２２ａに入力されて、組電池１４ａを構成する電池１４ａ−１〜１４ａ−５の電圧を検出する電圧検出手段（図示せず）の電源電圧として用いられる。   The output voltage of the DC converter circuit 23a is input to the monitoring circuit 22a and used as the power supply voltage of voltage detection means (not shown) that detects the voltages of the batteries 14a-1 to 14a-5 constituting the assembled battery 14a. .

組電池１４ａの正極電位がチャージポンプ回路の出力電圧よりも大きくなると、監視回路２２ａの電圧検出手段（図示せず）の電源電圧が組電池１４ａの正極電位よりも小さくなり、組電池１４ａの正極に近い電池の電圧を精度良く検出することできない場合や、電圧検出手段が動作しないことがある。また、監視回路２２ａの内部保護ダイオード（図示せず）の向きが想定している電位と逆の電圧が印加され、内部保護ダイオードに電流が流れて監視回路２２ａが正しく動作しない（場合によっては壊れる）ことがある。   When the positive electrode potential of the assembled battery 14a becomes larger than the output voltage of the charge pump circuit, the power supply voltage of the voltage detection means (not shown) of the monitoring circuit 22a becomes smaller than the positive electrode potential of the assembled battery 14a, and the positive electrode of the assembled battery 14a. When the voltage of a battery close to 2 cannot be detected with high accuracy, the voltage detection means may not operate. Further, a voltage opposite to the potential assumed for the direction of the internal protection diode (not shown) of the monitoring circuit 22a is applied, and a current flows through the internal protection diode, so that the monitoring circuit 22a does not operate correctly (in some cases, it is broken). )Sometimes.

一方、直流コンバータ回路２３ａと組電池１４ａの正極電位とを低インピーダンスの配線で接続すると、組電池モジュール１２ａを組み立て時に組電池１４ａの正極端子と直流コンバータ回路２３ａとが低インピーダンスの配線により電気的に接続され、組電池１４ａから直流コンバータ回路２３ａへ突入電流が流れて直流コンバータ回路２３ａが破壊される場合がある。   On the other hand, when the DC converter circuit 23a and the positive potential of the assembled battery 14a are connected by a low impedance wiring, the positive terminal of the assembled battery 14a and the DC converter circuit 23a are electrically connected by the low impedance wiring when the assembled battery module 12a is assembled. And an inrush current flows from the assembled battery 14a to the DC converter circuit 23a, and the DC converter circuit 23a may be destroyed.

上記のことから、直流コンバータ回路２３ａと組電池１４ａの正極電位とは、組電池モジュール１２ａの組み立て時には高インピーダンスの配線で接続し、実装後には低インピーダンスの配線で接続する必要がある。   From the above, it is necessary to connect the DC converter circuit 23a and the positive electrode potential of the assembled battery 14a with a high impedance wiring when the assembled battery module 12a is assembled, and with a low impedance wiring after mounting.

そこで、本実施形態では、直流コンバータ回路２３ａの上位基準電位端子と組電池１４ａの正極端子との間に設けられ、高インピーダンス経路と高インピーダンス経路よりもインピーダンスの低い低インピーダンス経路とを切替可能な保護回路を設けている。保護回路は、直流コンバータ回路２３ａの上位基準電位端子へ組電池１４ａの正極電位を供給する供給配線において、電流制限素子２８ａを備えた抵抗線路と、抵抗線路に並列に接続されたスイッチ２７ａを備えた短絡線路とを備える。   Therefore, in this embodiment, the high-impedance path and the low-impedance path having a lower impedance than the high-impedance path can be switched between the upper reference potential terminal of the DC converter circuit 23a and the positive terminal of the assembled battery 14a. A protection circuit is provided. The protection circuit includes a resistance line including a current limiting element 28a and a switch 27a connected in parallel to the resistance line in the supply wiring for supplying the positive potential of the assembled battery 14a to the upper reference potential terminal of the DC converter circuit 23a. Short circuit line.

スイッチ２７ａは、直流コンバータ回路２３ａで生成された電圧が出力されているときに閉じ、直流コンバータ回路２３ａの生成電圧が出力されていないときに開くように制御される。   The switch 27a is controlled to be closed when the voltage generated by the DC converter circuit 23a is being output and to be opened when the voltage generated by the DC converter circuit 23a is not being output.

したがって、組電池モジュール１２ａの組み立て時には、スイッチ２７ａは開いた状態であって、組電池１４ａの正極端子と直流コンバータ回路２３ａとは、電流制限素子２８ａを備えた抵抗配線を介して電気的に接続される。そのため、組電池１４ａからの突入電流は抵抗配線により減衰され、直流コンバータ回路２３ａが破壊されることを回避することができる。   Therefore, when the assembled battery module 12a is assembled, the switch 27a is in an open state, and the positive terminal of the assembled battery 14a and the DC converter circuit 23a are electrically connected via a resistance wiring having a current limiting element 28a. Is done. Therefore, the inrush current from the assembled battery 14a is attenuated by the resistance wiring, and the DC converter circuit 23a can be prevented from being destroyed.

また、組電池モジュール１２ａが起動される場合には、直流コンバータ回路２３ａが起動信号により起動して生成電圧が出力され、スイッチ２７ａが閉じた状態となる。このとき、組電池１４ａの正極端子と直流コンバータ回路２３ａとは、スイッチ２７ａを介する低インピーダンスの配線により電気的に接続される。そのため、組電池１４ａの正極電位の変化に対して直流コンバータ回路２３ａの上位基準電位の応答が遅れることがなく、上位基準電位と組電池１４ａの正極電位とが略等しくなる。その結果、直流コンバータ回路２３ａのチャージポンプ回路が生成する電圧は、組電池１４ａの正極電位と常に一定の電位差を持つようになる。   When the assembled battery module 12a is activated, the DC converter circuit 23a is activated by the activation signal, the generated voltage is output, and the switch 27a is closed. At this time, the positive terminal of the assembled battery 14a and the DC converter circuit 23a are electrically connected by a low impedance wiring via the switch 27a. Therefore, the response of the upper reference potential of the DC converter circuit 23a is not delayed with respect to the change in the positive electrode potential of the assembled battery 14a, and the upper reference potential and the positive electrode potential of the assembled battery 14a become substantially equal. As a result, the voltage generated by the charge pump circuit of the DC converter circuit 23a always has a constant potential difference from the positive electrode potential of the assembled battery 14a.

上記のように、直流コンバータ回路２３ａへ組電池１４ａの正極電位を供給する供給配線において、電流制限素子２８ａを備えた抵抗線路とスイッチ２７ａを備えた短絡線路とを並列に設けることによって、組電池モジュール１２ａの組み立て時に組電池１４ａから直流コンバータ回路２３ａへ突入電流が流れることを回避するとともに、組電池モジュール１２ａの実装後に監視回路２２ａの故障を回避することができる。   As described above, in the supply wiring for supplying the positive potential of the assembled battery 14a to the DC converter circuit 23a, the resistance line having the current limiting element 28a and the short-circuit line having the switch 27a are provided in parallel, thereby providing the assembled battery. It is possible to avoid a rush current from flowing from the assembled battery 14a to the DC converter circuit 23a when the module 12a is assembled, and to avoid a failure of the monitoring circuit 22a after the assembled battery module 12a is mounted.

図４に、図１に示す二次電池装置の組電池モジュールの他の構成例を示す。図４に示す場合では、直流コンバータ回路２３ａおよび電源回路２１ａに、組電池１４ａの正極電位を供給する配線において、電流制限素子２８ａを備えた抵抗線路とスイッチ５１ａを備えた短絡線路とを並列に設けている。スイッチ５１ａの開閉は、起動信号線１１１ａから入力される起動信号により制御される。   FIG. 4 shows another configuration example of the assembled battery module of the secondary battery device shown in FIG. In the case shown in FIG. 4, in the wiring for supplying the positive potential of the assembled battery 14a to the DC converter circuit 23a and the power supply circuit 21a, the resistance line provided with the current limiting element 28a and the short-circuit line provided with the switch 51a are arranged in parallel. Provided. Opening and closing of the switch 51a is controlled by an activation signal input from the activation signal line 111a.

スイッチ５１ａはＰチャネルのＭＯＳＦＥＴであって、ソース電極は組電池１４ａの正極端子と電気的に接続され、ドレイン電極は直流コンバータ回路２３ａのチャージポンプ回路の上位基準電位と電気的に接続されている。スイッチ５１ａのゲート電極は、抵抗器Ｒ１を介して組電池１４ａの正極端子と電気的に接続されるとともに、抵抗器Ｒ２を介してスイッチ５２ａのドレイン電極と電気的に接続されている。   The switch 51a is a P-channel MOSFET, the source electrode is electrically connected to the positive terminal of the assembled battery 14a, and the drain electrode is electrically connected to the upper reference potential of the charge pump circuit of the DC converter circuit 23a. . The gate electrode of the switch 51a is electrically connected to the positive electrode terminal of the assembled battery 14a via the resistor R1, and is electrically connected to the drain electrode of the switch 52a via the resistor R2.

スイッチ５２ａはＮチャネルのＭＯＳＦＥＴであって、ソース電極は組電池１４ａの負極端子と電気的に接続され、ゲート電極は起動信号線１１１ａと電気的に接続されている。起動信号線１１１ａは通信回路４１ａを介さずに、スイッチ５２ａのゲート電極と電気的に接続されている。   The switch 52a is an N-channel MOSFET, the source electrode is electrically connected to the negative terminal of the assembled battery 14a, and the gate electrode is electrically connected to the activation signal line 111a. The activation signal line 111a is electrically connected to the gate electrode of the switch 52a without passing through the communication circuit 41a.

なお、図４に示す組電池モジュール１２ａは、上記の構成以外は図２に示す組電池モジュール１２ａと同様の構成であるため、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。   Since the assembled battery module 12a shown in FIG. 4 has the same configuration as that of the assembled battery module 12a shown in FIG. 2 except for the above configuration, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

電池管理装置１１から起動信号線１１１ａへスイッチ５２ａを閉じる起動信号が出力されると、スイッチ５２ａのソース−ドレイン間が導通して閉じた状態となる。スイッチ５２ａが閉じて、スイッチ５１ａのゲート電極電位がソース電極電位よりも低くなるとスイッチ５１ａのソース−ドレイン間が導通して閉じた状態となる。   When an activation signal for closing the switch 52a is output from the battery management device 11 to the activation signal line 111a, the source and drain of the switch 52a are brought into conduction and closed. When the switch 52a is closed and the gate electrode potential of the switch 51a becomes lower than the source electrode potential, the source and drain of the switch 51a are conducted and closed.

組電池モジュール１２ａの組み立て時には、スイッチ５１ａは開いた状態であり、組電池１４ａの正極端子と直流コンバータ回路２３ａおよび電源回路２１ａとは、電流制限素子２８ａを備えた抵抗配線を介して電気的に接続される。そのため、組電池１４ａからの突入電流は抵抗配線により減衰され、直流コンバータ回路２３ａおよび電源回路２１ａが破壊されることを回避することができる。   At the time of assembling the assembled battery module 12a, the switch 51a is in an open state, and the positive terminal of the assembled battery 14a, the DC converter circuit 23a, and the power supply circuit 21a are electrically connected via a resistance wiring having a current limiting element 28a. Connected. Therefore, the inrush current from the assembled battery 14a is attenuated by the resistance wiring, and the DC converter circuit 23a and the power supply circuit 21a can be prevented from being destroyed.

また、組電池モジュール１２ａが起動される場合には、起動信号線１１１ａからの起動信号によりスイッチ５２ａおよびスイッチ５１ａが閉じた状態となる。このとき、組電池１４ａの正極端子と直流コンバータ回路２３ａとは、スイッチ５１ａを介する低インピーダンスの配線により電気的に接続される。そのため、組電池１４ａの正極電位の変化に対して直流コンバータ回路２３ａの上位基準電位の応答が遅れることがなく、上位基準電位と組電池１４ａの正極電位とが略等しくなる。その結果、直流コンバータ回路２３ａのチャージポンプ回路が生成する電圧は、組電池１４ａの正極電位と常に一定の電位差を持つようになる。   When the assembled battery module 12a is activated, the switch 52a and the switch 51a are closed by the activation signal from the activation signal line 111a. At this time, the positive electrode terminal of the assembled battery 14a and the DC converter circuit 23a are electrically connected by a low impedance wiring via the switch 51a. Therefore, the response of the upper reference potential of the DC converter circuit 23a is not delayed with respect to the change in the positive electrode potential of the assembled battery 14a, and the upper reference potential and the positive electrode potential of the assembled battery 14a become substantially equal. As a result, the voltage generated by the charge pump circuit of the DC converter circuit 23a always has a constant potential difference from the positive electrode potential of the assembled battery 14a.

上記のように、直流コンバータ回路２３ａおよび電源回路２１ａへ組電池１４ａの正極電位を供給する供給配線において、電流制限素子２８ａを備えた抵抗線路とスイッチ５１ａを備えた短絡線路とを並列に設け、スイッチ５１ａの開閉を起動信号により制御することによって、組電池モジュール１２ａの組み立て時に組電池１４ａから直流コンバータ回路２３ａへ突入電流が流れることを回避するとともに、組電池モジュール１２ａの実装後に監視回路２２ａの故障を回避することができる。   As described above, in the supply wiring for supplying the positive potential of the assembled battery 14a to the DC converter circuit 23a and the power supply circuit 21a, the resistance line provided with the current limiting element 28a and the short-circuit line provided with the switch 51a are provided in parallel. By controlling the opening and closing of the switch 51a by the activation signal, it is possible to prevent an inrush current from flowing from the assembled battery 14a to the DC converter circuit 23a when the assembled battery module 12a is assembled, and the monitoring circuit 22a is installed after the assembled battery module 12a is mounted. Failure can be avoided.

図７に、上記二次電池装置１を備える車両の一構成例を概略的に示す。図７は車両１００、車両１００への二次電池装置の搭載個所、及び車両１００の駆動モータ４５などは概略的に示している。   FIG. 7 schematically shows a configuration example of a vehicle including the secondary battery device 1. FIG. 7 schematically shows the vehicle 100, the location where the secondary battery device is mounted on the vehicle 100, the drive motor 45 of the vehicle 100, and the like.

車両１００は、二次電池装置１と、二次電池装置１の上位制御手段である電気制御装置（ＥＣＵ：Electric Control Unit）８０と、外部電源７０と、インバータ４０と、駆動モータ４５とを備えている。   The vehicle 100 includes a secondary battery device 1, an electric control unit (ECU: Electric Control Unit) 80 that is a higher-level control means of the secondary battery device 1, an external power source 70, an inverter 40, and a drive motor 45. ing.

二次電池装置１は、互いに直列に接続された複数の二次電池モジュール１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、電池管理装置（ＢＭＵ：Battery Management Unit）１１と、二次電池モジュール１２ａ、１２ｂ、１２ｃと電池管理装置１１とを接続する起動信号線１１１ａ〜１１１ｃおよび通信線１９ａ〜１９ｃと、スイッチ装置ＳＷと、を備えている。   The secondary battery device 1 includes a plurality of secondary battery modules 12a, 12b, 12c connected in series, a battery management unit (BMU) 11, a secondary battery module 12a, 12b, 12c, and a battery. Activation signal lines 111a to 111c and communication lines 19a to 19c for connecting to the management apparatus 11 and a switch device SW are provided.

二次電池モジュール１２ａは、組電池１４ａと組電池監視回路（ＶＴＭ：Voltage Temperature Monitoring）１３ａと、を備えている。二次電池モジュール１２ｂは、組電池１４ｂと組電池監視回路１３ｂと、を備えている。二次電池モジュール１２ｃは、組電池１４ｃと組電池監視回路１３ｃと、を備えている。二次電池モジュール１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、それぞれ独立して取り離すことが可能であり、別の二次電池モジュールと交換することができる。   The secondary battery module 12a includes an assembled battery 14a and an assembled battery monitoring circuit (VTM: Voltage Temperature Monitoring) 13a. The secondary battery module 12b includes an assembled battery 14b and an assembled battery monitoring circuit 13b. The secondary battery module 12c includes an assembled battery 14c and an assembled battery monitoring circuit 13c. The secondary battery modules 12a, 12b, and 12c can be detached independently, and can be replaced with another secondary battery module.

二次電池装置１の負極端子１７には、接続ラインＬ１の一方の端子が接続されている。この接続ラインＬ１は、電池管理装置１１内の電流検出部（図示せず）を介してインバータ４０の負極入力端子に接続されている。   One terminal of the connection line L1 is connected to the negative electrode terminal 17 of the secondary battery device 1. The connection line L <b> 1 is connected to the negative input terminal of the inverter 40 through a current detection unit (not shown) in the battery management device 11.

また二次電池装置１の正極端子１６には、接続ラインＬ２の一方の端子が、スイッチ装置ＳＷを介して接続されている。接続ラインＬ２の他方の端子は、インバータ４０の正極入力端子に接続されている。   In addition, one terminal of the connection line L2 is connected to the positive terminal 16 of the secondary battery device 1 via the switch device SW. The other terminal of the connection line L2 is connected to the positive input terminal of the inverter 40.

スイッチ装置ＳＷは、電池への充電が行われるときにオンするプリチャージスイッチ（図示せず）、電池出力が負荷へ供給されるときにオンするメインスイッチ（図示せず）を含む。プリチャージスイッチおよびメインスイッチは、スイッチ素子の近傍に配置されたコイルに供給される信号によりオンおよびオフされるリレー回路（図示せず）を備える。   Switch device SW includes a precharge switch (not shown) that is turned on when the battery is charged, and a main switch (not shown) that is turned on when the battery output is supplied to the load. The precharge switch and the main switch include a relay circuit (not shown) that is turned on and off by a signal supplied to a coil disposed in the vicinity of the switch element.

インバータ４０は、入力した直流電圧をモータ駆動用の３相の交流（ＡＣ）の高電圧に変換する。このインバータ４０は、後述する電池管理装置１１あるいは車両全体動作を制御するための電気制御装置８０からの制御信号に基づいて、出力電圧が制御される。インバータ４０の３相の出力端子は、駆動モータ４５の各３相の入力端子に接続されている。駆動モータ４５の回転は、例えば差動ギアユニットを介して、駆動輪Ｗに伝達される。   The inverter 40 converts the input DC voltage into a three-phase alternating current (AC) high voltage for driving the motor. The output voltage of the inverter 40 is controlled based on a control signal from a battery management device 11 described later or an electric control device 80 for controlling the overall operation of the vehicle. The three-phase output terminals of the inverter 40 are connected to the three-phase input terminals of the drive motor 45. The rotation of the drive motor 45 is transmitted to the drive wheels W through, for example, a differential gear unit.

電池管理装置１１には、独立した外部電源７０が接続されている。外部電源７０は定格１２Ｖの鉛蓄電池である。また、電池管理装置１１は、運転者などの操作入力に応答して車両全体の管理を行なう電気制御装置８０と接続されている。   An independent external power supply 70 is connected to the battery management device 11. The external power supply 70 is a lead storage battery with a rating of 12V. The battery management device 11 is connected to an electric control device 80 that manages the entire vehicle in response to an operation input from a driver or the like.

上記のように、本実施形態によれば、組電池モジュールの組み立て時および実装後に組電池監視回路の故障を回避する組電池モジュール、二次電池装置、および車両を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an assembled battery module, a secondary battery device, and a vehicle that avoid a failure of the assembled battery monitoring circuit when the assembled battery module is assembled and after mounting.

次に、第２実施形態に係る組電池モジュール、二次電池装置、および、車両について図面を参照して以下に説明する。なお、以下の説明において上述の第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。   Next, an assembled battery module, a secondary battery device, and a vehicle according to a second embodiment will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図５に本実施形態に係る二次電池装置１の一構成例を示す。二次電池装置１は、複数の組電池モジュール１２ａ〜１２ｃと電池管理装置１１とを備えている。それぞれの組電池モジュール１２ａ〜１２ｃは、複数の電池（セル）を含む組電池１４ａ〜１４ｃと、組電池監視回路１３ａ〜１３ｃと、を備えている。   FIG. 5 shows a configuration example of the secondary battery device 1 according to the present embodiment. The secondary battery device 1 includes a plurality of assembled battery modules 12 a to 12 c and a battery management device 11. Each of the assembled battery modules 12a to 12c includes assembled batteries 14a to 14c including a plurality of batteries (cells) and assembled battery monitoring circuits 13a to 13c.

組電池モジュール１２ａ〜１２ｃの組電池１４ａ〜１４ｃは直列に接続され、直列に接続された組電池１４ａ〜１４ｃの両端はそれぞれ正極端子１６と負極端子１７とに電気的に接続される。   The assembled batteries 14a to 14c of the assembled battery modules 12a to 12c are connected in series, and both ends of the assembled batteries 14a to 14c connected in series are electrically connected to the positive terminal 16 and the negative terminal 17, respectively.

組電池監視回路１３ａ〜１３ｃは、通信線１９ａ〜１９ｃおよび起動信号線１１１ａ〜１１１ｃにより直列接続されている。組電池監視回路１３ａ〜１３ｃは通信線１９ｂ、１９ｃにより相互にデータを転送するとともに、電池管理装置１１と末端の組電池監視回路１３ａの間で通信線１９ａによりデータを転送することにより、組電池監視回路１３ａ〜１３ｃのデータを電池管理装置１１へ転送する。   The assembled battery monitoring circuits 13a to 13c are connected in series by communication lines 19a to 19c and activation signal lines 111a to 111c. The assembled battery monitoring circuits 13a to 13c transfer data to each other through the communication lines 19b and 19c, and also transfer data between the battery management device 11 and the assembled battery monitoring circuit 13a at the terminal by using the communication line 19a. Data of the monitoring circuits 13 a to 13 c is transferred to the battery management device 11.

ここで、例えば、出力３Ｖの電池１４を１０個直列接続した組電池１４ａ〜１４ｃの場合、組電池としての負極と正極との間には３０Ｖの電位差ある。したがって、組電池監視回路１３が組電池モジュール１２の負極の電圧を基準電位とするように構成されていた場合、３０Ｖもの電位差がある正極側に接続されたもう一方の組電池監視回路１３と通信しなければならない。   Here, for example, in the case of assembled batteries 14a to 14c in which ten batteries 14 having an output of 3V are connected in series, there is a potential difference of 30V between the negative electrode and the positive electrode as the assembled battery. Therefore, when the assembled battery monitoring circuit 13 is configured to use the negative voltage of the assembled battery module 12 as a reference potential, it communicates with the other assembled battery monitoring circuit 13 connected to the positive electrode side having a potential difference of 30V. Must.

組電池モジュール１２は電力用インバータやコンバータに接続されているため、正極端子１６および負極端子１７には広い周波数に渡って雑音電流が流れる。その結果、組電池モジュール１２間の接続配線インピーダンスにより、直列に連結された一方の組電池モジュール１２の正極側と他方の組電池モジュール１２の負極側との間に電位差が生じ、組電池モジュール１２間にコモンモード雑音が発生する。また、組電池モジュール１２自身にもインピーダンスがあるため、組電池モジュールとしての負極と正極との間の電圧は充放電電流に依存して変化する。   Since the assembled battery module 12 is connected to a power inverter or converter, noise current flows through the positive terminal 16 and the negative terminal 17 over a wide frequency range. As a result, due to the connection wiring impedance between the assembled battery modules 12, a potential difference is generated between the positive electrode side of one assembled battery module 12 and the negative electrode side of the other assembled battery module 12 connected in series. Common mode noise is generated between them. Moreover, since the assembled battery module 12 itself has an impedance, the voltage between the negative electrode and the positive electrode as the assembled battery module changes depending on the charge / discharge current.

そこで、本実施形態の組電池監視回路１３ａ〜１３ｃは、基準電位の異なる組電池モジュール１２間で通信可能に構成されている。   Therefore, the assembled battery monitoring circuits 13a to 13c of the present embodiment are configured to be able to communicate between the assembled battery modules 12 having different reference potentials.

図６は、本実施形態の組電池監視回路１３ａ、１３ｂの一構成例を示す図である。なお、以下の説明において、２つの回路を比較して示す場合、上位とは正極端子１６に近い側を表し、下位とは負極端子１７に近い側を表す。   FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the assembled battery monitoring circuits 13a and 13b according to the present embodiment. In the following description, when comparing two circuits, the upper side represents the side closer to the positive electrode terminal 16 and the lower level represents the side closer to the negative electrode terminal 17.

組電池監視回路１３ａは、電源回路２１ａ、直流コンバータ回路２３ａ、レベルシフト回路２４ａ、下位通信回路２５ａ、上位通信回路２６ａ、スイッチ２７ａ、電流制限素子２８ａ及び監視回路２２ａを備えている。   The assembled battery monitoring circuit 13a includes a power supply circuit 21a, a DC converter circuit 23a, a level shift circuit 24a, a lower communication circuit 25a, an upper communication circuit 26a, a switch 27a, a current limiting element 28a, and a monitoring circuit 22a.

電源回路２１ａは起動信号により起動され、電池１４ａを電源として、組電池モジュール１２ａの負極電位を基準電位とした電圧を出力し、監視回路２２ａ、直流コンバータ回路２３ａ、レベルシフト回路２４ａ及び下位通信回路２５ａに供給する。   The power supply circuit 21a is activated by an activation signal, outputs a voltage using the battery 14a as a power supply, and a negative potential of the assembled battery module 12a as a reference potential, a monitoring circuit 22a, a DC converter circuit 23a, a level shift circuit 24a, and a lower communication circuit. 25a.

直流コンバータ回路２３ａは、異なる基準電圧を持つ通信相手との通信に必要な、電位がシフトした電源を生成する。例えば直流コンバータ回路２３ａは下位の組電池監視回路１３ａに設けられているため、上位の組電池モジュール１２ｂの負極電位を基準電位とする電源電圧を生成する。   The DC converter circuit 23a generates a power supply with a shifted potential necessary for communication with a communication partner having a different reference voltage. For example, since the DC converter circuit 23a is provided in the lower assembled battery monitoring circuit 13a, it generates a power supply voltage using the negative potential of the upper assembled battery module 12b as a reference potential.

レベルシフト回路２４ａは、下位通信回路２５ａと上位通信回路２６ａとの中間に配置されて、異なる基準電位間での通信信号の授受を可能とするインターフェースとして機能する。即ち、レベルシフト回路２４ａは、下位通信回路２５ａが扱う下位の基準電位を「０」レベルとする２値の通信信号と、上位通信回路２６ａが扱う上位の基準電位を「０」レベルとする２値の通信信号とを電位レベルをシフトして相互に変換する。   The level shift circuit 24a is disposed between the lower communication circuit 25a and the upper communication circuit 26a, and functions as an interface that enables transmission and reception of communication signals between different reference potentials. That is, the level shift circuit 24a sets the binary communication signal that sets the lower reference potential handled by the lower communication circuit 25a to the “0” level and the upper reference potential handled by the higher communication circuit 26a to the “0” level. The communication signal of value is converted into each other by shifting the potential level.

監視回路２２ａは、電池１４ａの状態（電圧、温度等）を検出すると共に、電池管理装置１１からの指令を通信線１９ａを介して下位通信回路２５ａから受信し、検出結果を返信する。また監視回路２２ａは、下位通信回路２５ａのスイッチ５３ａを制御して、上位通信回路２６ａからの通信と自らの通信との衝突を防止する。   The monitoring circuit 22a detects the state (voltage, temperature, etc.) of the battery 14a, receives a command from the battery management device 11 from the lower communication circuit 25a via the communication line 19a, and returns a detection result. The monitoring circuit 22a controls the switch 53a of the lower communication circuit 25a to prevent a collision between the communication from the upper communication circuit 26a and its own communication.

下位通信回路２５ａは、不図示の下位の組電池監視回路１３からの信号を受信してレベルシフト回路２４ａを介して上位通信回路２６ａに出力すると共に、上位通信回路２６ａからの信号をレベルシフト回路２４ａを介して受け取って、不図示の下位の組電池監視回路１３に出力する。下位通信回路２５ａには電源として、電源回路２１ｂの出力電位と、下位の二次電池モジュール（図示せず）の正極電位（又は組電池１４ａの負極電位）とが基準電圧として入力されている。下位通信回路２５ａは、起動信号線１１１ａが接続され、電池管理装置１１（又は下位の組電池監視回路１３）からの起動信号を受信する。   The lower communication circuit 25a receives a signal from the lower battery pack monitoring circuit 13 (not shown) and outputs the signal to the upper communication circuit 26a via the level shift circuit 24a, and also outputs the signal from the upper communication circuit 26a to the level shift circuit. 24a and output to the lower assembled battery monitoring circuit 13 (not shown). The lower communication circuit 25a is supplied with the output potential of the power supply circuit 21b and the positive potential of the lower secondary battery module (not shown) (or the negative potential of the assembled battery 14a) as reference voltages. The lower communication circuit 25a is connected to the activation signal line 111a and receives the activation signal from the battery management device 11 (or the lower battery pack monitoring circuit 13).

上位通信回路２６ａは、下位通信回路２５ａからの信号をレベルシフト回路２４ａを介して受け取って上位の組電池監視回路１３ｂに出力すると共に、上位の組電池監視回路１３ｂからの信号を受け取って、レベルシフト回路２４ａを介して下位通信回路２５ａに出力する。上位信号回路２６ａには電源として、直流コンバータ回路２３ａの出力電位と、上位の二次電池モジュール１２ｂの負極電位（又は組電池１４ａの正極電位）とが入力されている。   The upper communication circuit 26a receives the signal from the lower communication circuit 25a via the level shift circuit 24a and outputs the signal to the upper assembled battery monitoring circuit 13b, and also receives the signal from the upper assembled battery monitoring circuit 13b, The data is output to the lower communication circuit 25a via the shift circuit 24a. The upper signal circuit 26a is supplied with the output potential of the DC converter circuit 23a and the negative potential of the upper secondary battery module 12b (or the positive potential of the assembled battery 14a) as a power source.

上述のように直流コンバータ回路２３ａの出力電位は、上位基準電位に対応した電源電位、即ち電源回路２１ｂの出力電位と（略）同じ電位となっている。従って、上位通信回路２６ａと下位通信回路２５ｂとは、電位差の無い（小さい）電源電位の下で動作する。   As described above, the output potential of the DC converter circuit 23a is (substantially) the same as the power supply potential corresponding to the upper reference potential, that is, the output potential of the power supply circuit 21b. Therefore, the upper communication circuit 26a and the lower communication circuit 25b operate under a power supply potential with no (small) potential difference.

上位通信回路２６ａと下位通信回路２５ｂは連結接続されている組電池モジュール１２ａの正極と組電池モジュール１２ｂの負極とを共通の基準電位として通信を行う。このため、上位通信回路２６ａと下位通信回路２５ｂとの間には組電池モジュール１２ａの正極と組電池モジュール１２ｂの負極との配線インピーダンスと電池の充放電電流に起因する電位差のみが生じる。通信線１９ｂにとっては、これは同相電位差となるため、差動通信を行うことにより同相成分を除去して通信を行うことができる。   The upper communication circuit 26a and the lower communication circuit 25b perform communication with the positive electrode of the assembled battery module 12a and the negative electrode of the assembled battery module 12b connected to each other as a common reference potential. For this reason, only the potential difference resulting from the wiring impedance between the positive electrode of the assembled battery module 12a and the negative electrode of the assembled battery module 12b and the charge / discharge current of the battery occurs between the upper communication circuit 26a and the lower communication circuit 25b. For the communication line 19b, this is an in-phase potential difference, so that communication can be performed by removing the in-phase component by performing differential communication.

下位通信回路２５ｂには、スイッチ５３ｂが設けられている。このスイッチ５３ｂは、監視回路２２ｂからの制御信号によって切り替えられる。即ち、監視回路２２ｂは、通信経路を切り替えて自ら収集した電池１４ｂの電圧、温度などの保全情報を電池管理装置１１に伝送する。一方、これ以外のタイミングでは、上位の監視回路２２ｃからの保全情報を通信できるように通信経路を元の状態に戻す。   The lower communication circuit 25b is provided with a switch 53b. The switch 53b is switched by a control signal from the monitoring circuit 22b. That is, the monitoring circuit 22b transmits maintenance information such as the voltage and temperature of the battery 14b collected by itself by switching the communication path to the battery management apparatus 11. On the other hand, at other timings, the communication path is returned to the original state so that the maintenance information from the upper monitoring circuit 22c can be communicated.

本実施形態では、直流コンバータ回路２３ａの上位基準電位端子および上位通信回路２６ａの基準電位端子と組電池１４ａの正極端子との間に設けられ、高インピーダンス経路と高インピーダンス経路よりもインピーダンスの低い低インピーダンス経路とを含む配線とを切替可能な保護回路を備える。保護回路は、直流コンバータ回路２３ａおよび上位通信回路２６ａへ上位の二次電池モジュール１２ｂの負極電位（又は組電池１４ａの正極電位）を供給する供給配線において、電流制限素子２８ａを備えた抵抗線路と、抵抗線路と並列に接続されたスイッチ２７ａを含む短絡線路とを備える。スイッチ２７ａの開閉は、直流コンバータ回路２３ａの出力信号によって制御される。   In the present embodiment, the high-order impedance circuit is provided between the high-order reference potential terminal of the DC converter circuit 23a, the reference-potential terminal of the high-order communication circuit 26a, and the positive terminal of the assembled battery 14a. A protection circuit capable of switching between wiring including an impedance path is provided. The protection circuit includes a resistance line including a current limiting element 28a in a supply wiring for supplying a negative potential of the upper secondary battery module 12b (or a positive potential of the assembled battery 14a) to the DC converter circuit 23a and the upper communication circuit 26a. And a short-circuit line including a switch 27a connected in parallel with the resistance line. Opening and closing of the switch 27a is controlled by an output signal of the DC converter circuit 23a.

スイッチ２７ａは、直流コンバータ回路２３ａで生成された電圧が出力されているときに閉じ、直流コンバータ回路２３ａの生成電圧が出力されていないときに開くように制御される。   The switch 27a is controlled to be closed when the voltage generated by the DC converter circuit 23a is being output and to be opened when the voltage generated by the DC converter circuit 23a is not being output.

したがって、組電池モジュール１２ａの組み立て時には、スイッチ２７ａは開いた状態であって、組電池１４ａの正極端子と直流コンバータ回路２３ａおよび上位通信回路２６ａとは、電流制限素子２８ａを備えた抵抗配線を介して電気的に接続される。そのため、組電池１４ａからの突入電流は抵抗配線により減衰され、直流コンバータ回路２３ａおよび上位通信回路２６ａが破壊されることを回避することができる。   Therefore, at the time of assembling the assembled battery module 12a, the switch 27a is in an open state, and the positive terminal of the assembled battery 14a, the DC converter circuit 23a, and the upper communication circuit 26a are connected via a resistance wiring having a current limiting element 28a. Are electrically connected. Therefore, the inrush current from the assembled battery 14a is attenuated by the resistance wiring, and the DC converter circuit 23a and the upper communication circuit 26a can be prevented from being destroyed.

また、組電池モジュール１２ａが起動するときには、電源回路２１ａが起動信号により起動して直流コンバータ回路２３ａへ電源が供給されることにより、直流コンバータ回路２３ａより生成電圧が出力され、スイッチ２７ａが閉じた状態となる。このとき、組電池１４ａの正極端子と直流コンバータ回路２３ａおよび上位通信回路２６ａとは、スイッチ２７ａを介する低インピーダンスの配線により電気的に接続される。   Further, when the assembled battery module 12a is activated, the power supply circuit 21a is activated by the activation signal and power is supplied to the DC converter circuit 23a, whereby the generated voltage is output from the DC converter circuit 23a and the switch 27a is closed. It becomes a state. At this time, the positive terminal of the assembled battery 14a, the DC converter circuit 23a, and the upper communication circuit 26a are electrically connected by a low impedance wiring through the switch 27a.

そのため、組電池１４ａの正極電位の変化に対して直流コンバータ回路２３ａの上位基準電位の応答が遅れることがなく、上位基準電位と組電池１４ａの正極電位とが略等しくなる。その結果、直流コンバータ回路２３ａのチャージポンプ回路が生成する電圧は、組電池１４ａの正極電位と常に一定の電位差を持つようになる。   Therefore, the response of the upper reference potential of the DC converter circuit 23a is not delayed with respect to the change in the positive electrode potential of the assembled battery 14a, and the upper reference potential and the positive electrode potential of the assembled battery 14a become substantially equal. As a result, the voltage generated by the charge pump circuit of the DC converter circuit 23a always has a constant potential difference from the positive electrode potential of the assembled battery 14a.

また、上位通信回路２６ａは、基準電位を受信する配線が高インピーダンスである場合にはノイズに弱く、通信信号の質が低くなる。しかし、本実施形態では、組電池モジュール１２ａが起動して、上位通信回路２６ａが通信を行なうときには、スイッチ２７ａが閉じた状態となっているため、基準電位はスイッチ２７ａを含む低インピーダンスの配線により供給される。したがって、上位通信回路２６ａは通信信号の質が低下することなく通信を行なうことができる。   Further, when the wiring for receiving the reference potential has a high impedance, the upper communication circuit 26a is vulnerable to noise and the quality of the communication signal is lowered. However, in the present embodiment, when the assembled battery module 12a is activated and the upper communication circuit 26a performs communication, the switch 27a is in a closed state. Therefore, the reference potential is set by a low impedance wiring including the switch 27a. Supplied. Therefore, the upper communication circuit 26a can perform communication without deteriorating the quality of the communication signal.

上記のように、直流コンバータ回路２３ａへ組電池１４ａの正極電位を供給する供給配線において、電流制限素子２８ａを備えた抵抗線路とスイッチ２７ａを備えた短絡線路とを並列に設けることによって、組電池モジュール１２ａの組み立て時に組電池１４ａから直流コンバータ回路２３ａおよび上位通信回路２６ａへ突入電流が流れることを回避するとともに、組電池モジュール１２ａの実装後に監視回路２２ａの故障および上位通信回路２６ａの通信の質の低下を回避することができる。   As described above, in the supply wiring for supplying the positive potential of the assembled battery 14a to the DC converter circuit 23a, the resistance line having the current limiting element 28a and the short-circuit line having the switch 27a are provided in parallel, thereby providing the assembled battery. While preventing the inrush current from flowing from the assembled battery 14a to the DC converter circuit 23a and the upper communication circuit 26a when the module 12a is assembled, the monitoring circuit 22a fails after the assembled battery module 12a is mounted and the communication quality of the upper communication circuit 26a. Can be avoided.

すなわち、本実施形態によれば、組電池モジュールの組み立て時および実装後に組電池監視回路の故障を回避する組電池モジュール、二次電池装置、および車両を提供することができる。   That is, according to the present embodiment, it is possible to provide an assembled battery module, a secondary battery device, and a vehicle that avoid a failure of the assembled battery monitoring circuit when the assembled battery module is assembled and after mounting.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１…二次電池装置、１１…電池管理装置、１２（１２ａ〜１２ｃ）…組電池モジュール、１３（１３ａ〜１３ｃ）…組電池監視回路、１４（１４ａ〜１４ｃ）…組電池、１４−１〜１４−５…電池、１６…正極端子、１７…負極端子、１９ａ〜１９ｃ…通信線、２１（２１ａ〜２１ｃ）…電源回路、２２（２２ａ〜２２ｃ）…監視回路、２３（２３ａ〜２３ｃ）…直流コンバータ回路、２５（２５ａ〜２５ｃ）…下位通信回路、２６（２６ａ〜２６ｃ）…上位通信回路、２７（２７ａ〜２７ｃ）…スイッチ、２８（２８ａ〜２８ｃ）…電流制限素子、４１（４１ａ〜４１ｃ）…通信回路、７０…外部電源、８０…電気制御装置、１００…車両、１１１ａ〜１１１ｃ…起動信号線。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Secondary battery apparatus, 11 ... Battery management apparatus, 12 (12a-12c) ... Assembly battery module, 13 (13a-13c) ... Assembly battery monitoring circuit, 14 (14a-14c) ... Assembly battery, 14-1 14-5 ... battery, 16 ... positive terminal, 17 ... negative terminal, 19a-19c ... communication line, 21 (21a-21c) ... power supply circuit, 22 (22a-22c) ... monitoring circuit, 23 (23a-23c) ... DC converter circuit, 25 (25a to 25c) ... lower communication circuit, 26 (26a to 26c) ... upper communication circuit, 27 (27a to 27c) ... switch, 28 (28a to 28c) ... current limiting element, 41 (41a to 41a) 41c) Communication circuit, 70 External power source, 80 Electrical control device, 100 Vehicle, 111a to 111c, Activation signal line.

Claims (7)

複数の電池を含む組電池と、
前記電池の電圧および温度を検出して検出結果を出力する監視回路と、
前記監視回路での検出結果を出力するとともに起動信号を受信する通信回路と、
電源電圧を出力する電源回路と、
前記電源回路から出力された電源電圧から前記組電池の正極電位より高い電圧を生成する直流コンバータ回路と、を備え、
前記直流コンバータ回路の上位基準電位端子と前記組電池の正極端子との間に設けられ、高インピーダンス経路と前記高インピーダンス経路よりもインピーダンスの低い低インピーダンス経路とが切替可能に設けられた保護回路を備えたことを特徴とする組電池モジュール。 An assembled battery including a plurality of batteries;
A monitoring circuit for detecting the voltage and temperature of the battery and outputting a detection result;
A communication circuit for outputting a detection result in the monitoring circuit and receiving an activation signal;
A power supply circuit that outputs a power supply voltage;
A DC converter circuit that generates a voltage higher than the positive electrode potential of the assembled battery from the power supply voltage output from the power supply circuit,
A protection circuit provided between a higher reference potential terminal of the DC converter circuit and a positive electrode terminal of the assembled battery, wherein a high impedance path and a low impedance path having a lower impedance than the high impedance path are switchable. An assembled battery module comprising: 前記電源回路は外部から入力された起動信号により起動し、
前記保護回路は、前記直流コンバータ回路の出力電圧に応じて前記高インピーダンス経路と前記低インピーダンス経路とを切替えることを特徴とする組電池モジュール。 The power supply circuit is activated by an activation signal input from the outside,
The assembled battery module, wherein the protection circuit switches between the high impedance path and the low impedance path in accordance with an output voltage of the DC converter circuit. 前記保護回路は、前記組電池の正極端子と接続されたソース電極と、第１抵抗器を介して前記ソース電極と接続されたゲート電極と、前記直流コンバータと接続されたドレイン電極とを備えた第１スイッチと、前記組電池の負極端子と接続されたソース電極と、第２抵抗器を介して前記第１スイッチの前記ゲート電極と接続されたドレイン電極と、外部から入力された起動信号が入力されるゲート電極とを備えた第２スイッチと、を備えることを特徴とする組電池モジュール。   The protection circuit includes a source electrode connected to a positive electrode terminal of the assembled battery, a gate electrode connected to the source electrode via a first resistor, and a drain electrode connected to the DC converter. A first switch, a source electrode connected to the negative electrode terminal of the assembled battery, a drain electrode connected to the gate electrode of the first switch via a second resistor, and an activation signal input from the outside A battery pack module comprising: a second switch provided with an input gate electrode. 複数の電池を含む組電池と、
前記電池の電圧および温度を検出して検出結果を出力する監視回路と、
電源電圧を出力する電源回路と、
前記電源回路から出力された電源電圧から前記組電池の正極電位より高い電圧を生成する直流コンバータ回路と、
前記組電池の負極電位を基準電位として通信を行なう第１通信回路と、
前記第１通信回路で受信した信号を、前記組電池の正極電位を基準電位とする信号に変換するレベルシフト回路と、
前記レベルシフト回路から出力された信号を前記組電池の正極電位を基準電位として通信を行なう第２通信回路と、を備え、
前記直流コンバータ回路の上位基準電位端子および前記第２通信回路の基準電位端子と前記組電池の正極端子との間に設けられ、高インピーダンス経路と前記高インピーダンス経路よりもインピーダンスの低い低インピーダンス経路とが切替可能に設けられた保護回路を備えたことを特徴とする組電池モジュール。 An assembled battery including a plurality of batteries;
A monitoring circuit for detecting the voltage and temperature of the battery and outputting a detection result;
A power supply circuit that outputs a power supply voltage;
A DC converter circuit that generates a voltage higher than the positive potential of the assembled battery from the power supply voltage output from the power supply circuit;
A first communication circuit that performs communication using the negative electrode potential of the assembled battery as a reference potential;
A level shift circuit that converts a signal received by the first communication circuit into a signal having a positive potential of the assembled battery as a reference potential;
A second communication circuit for communicating a signal output from the level shift circuit with a positive potential of the assembled battery as a reference potential,
A high-impedance path and a low-impedance path having a lower impedance than the high-impedance path; A battery pack module comprising a protection circuit provided to be switchable. 前記電源回路は外部から入力された起動信号により起動し、
前記保護回路は、前記直流コンバータ回路の出力電圧に応じて前記高インピーダンス経路と前記低インピーダンス経路とを切替えることを特徴とする組電池モジュール。 The power supply circuit is activated by an activation signal input from the outside,
The assembled battery module, wherein the protection circuit switches between the high impedance path and the low impedance path in accordance with an output voltage of the DC converter circuit. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の組電池モジュールと、
前記組電池モジュールへ起動信号を出力する電池管理装置と、
前記組電池モジュールと前記電池管理装置との間に接続された通信線および前記起動信号が入力される起動信号線と、を備えたことを特徴とする二次電池装置。 An assembled battery module according to any one of claims 1 to 5,
A battery management device that outputs a start signal to the assembled battery module;
A secondary battery device comprising: a communication line connected between the assembled battery module and the battery management device; and an activation signal line to which the activation signal is input. 組電池が電気的に接続された、複数の請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の組電池モジュールと、
前記組電池モジュールから受信した前記組電池に関する情報を利用して前記組電池モジュールの電力の入出力を制御する電池管理装置と、
前記電力によって車軸の回転を駆動するモータと、を備えることを特徴とする車両。 A plurality of assembled battery modules according to any one of claims 1 to 5, wherein the assembled batteries are electrically connected;
A battery management device that controls input / output of power of the assembled battery module using information on the assembled battery received from the assembled battery module;
And a motor for driving the rotation of the axle by the electric power.
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