JP2015050870A - Battery pack - Google Patents
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Abstract
【課題】バッテリ電圧を監視する複数の電圧監視回路を備えたバッテリパックにおいて、複数の電圧監視回路の何れかに異常が生じたことを検出できるようにする。【解決手段】バッテリパック2には、バッテリ10を構成するセル11〜15のセル電圧Vc1〜Vc5を、それぞれ独立して監視する第1電圧監視回路20及び第2電圧監視回路30が備えられている。そして、バッテリ制御回路40が、これら各電圧監視回路20、30によるセル電圧の監視結果を比較し、監視結果が一致しない場合に、電圧監視回路20及び30の何れか一方に異常があると判断して、保護回路46によりバッテリ10の充放電を停止させる。【選択図】図2In a battery pack including a plurality of voltage monitoring circuits for monitoring a battery voltage, it is possible to detect that an abnormality has occurred in any of the plurality of voltage monitoring circuits. A battery pack includes a first voltage monitoring circuit and a second voltage monitoring circuit for independently monitoring cell voltages Vc1 to Vc5 of cells 11 to 15 constituting the battery. Yes. Then, the battery control circuit 40 compares the cell voltage monitoring results of the voltage monitoring circuits 20 and 30, and if the monitoring results do not match, it is determined that one of the voltage monitoring circuits 20 and 30 is abnormal. Then, charging / discharging of the battery 10 is stopped by the protection circuit 46. [Selection] Figure 2
Description
本発明は、バッテリ電圧を監視する電圧監視回路を備えたバッテリパックに関する。 The present invention relates to a battery pack provided with a voltage monitoring circuit for monitoring battery voltage.
バッテリパックには、バッテリへの過充電を防止するため、バッテリ電圧を監視し、充電時にバッテリ電圧が規定電圧に達すると、充電を停止させるものが知られている。
また、この種のバッテリパックにおいては、安全性を高めるために、バッテリ電圧をそれぞれ独立して監視する複数の電圧監視回路を設け、一つの電圧監視回路が故障しても他の電圧監視回路で過充電を検出できるようにすることも提案されている(例えば、特許文献1参照)。
A battery pack is known that monitors battery voltage in order to prevent overcharging of the battery, and stops charging when the battery voltage reaches a specified voltage during charging.
In addition, in this type of battery pack, in order to improve safety, a plurality of voltage monitoring circuits for independently monitoring battery voltages are provided, and even if one voltage monitoring circuit fails, another voltage monitoring circuit can be used. It has also been proposed that overcharge can be detected (see, for example, Patent Document 1).
例えば、特許文献1に記載のバッテリパックには、バッテリ電圧が第1の規定電圧に達した際に充電を停止させる第1の電池電圧検出手段と、バッテリ電圧が第1の規定電圧よりも高い第2の規定電圧に達した際にバッテリ異常を外部に報知する第2の異常検出手段との2種類の電圧監視回路が設けられている。 For example, the battery pack described in Patent Document 1 includes first battery voltage detection means for stopping charging when the battery voltage reaches the first specified voltage, and the battery voltage is higher than the first specified voltage. Two types of voltage monitoring circuits are provided for the second abnormality detection means for informing the outside of the battery abnormality when the second specified voltage is reached.
このため、特許文献1に記載のバッテリパックによれば、第1の電池電圧検出手段が故障して、バッテリ電圧の異常時に充電を停止させることができなくても、第2の電池電圧検出手段にてバッテリ電圧の異常を検出し、その旨を使用者に通知することができる。 For this reason, according to the battery pack described in Patent Document 1, even if the first battery voltage detecting means fails and the charging cannot be stopped when the battery voltage is abnormal, the second battery voltage detecting means It is possible to detect an abnormality in the battery voltage and notify the user to that effect.
しかしながら、上記従来技術では、単にバッテリ電圧の監視を二重にしているだけであり、各電圧監視回路は、各々独立して動作するので、各電圧監視回路の故障を検知することができないという問題があった。 However, in the above prior art, the monitoring of the battery voltage is merely duplicated, and each voltage monitoring circuit operates independently, so that the failure of each voltage monitoring circuit cannot be detected. was there.
つまり、特許文献1に記載のバッテリパックにおいては、第1の電池電圧検出手段が正常に動作していて、第2の電池電圧検出手段が故障している際には、第2の電池電圧検出手段の故障を検出することができない。 That is, in the battery pack described in Patent Document 1, when the first battery voltage detection unit is operating normally and the second battery voltage detection unit is out of order, the second battery voltage detection unit is detected. The failure of the means cannot be detected.
このため、その後、第1の電池電圧検出手段が故障して、バッテリ電圧が第2の基点電圧に達したときには、第2の電池電圧検出手段にて、異常を通知することができず、バッテリパックの安全性を確保することができないという問題がある。 Therefore, after that, when the first battery voltage detection means fails and the battery voltage reaches the second base voltage, the second battery voltage detection means cannot notify the abnormality, and the battery There is a problem that the safety of the pack cannot be ensured.
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、バッテリ電圧をそれぞれ独立して監視する複数の電圧監視回路を備えたバッテリパックにおいて、複数の電圧監視回路の何れかに異常が生じた際に、その旨を検出できるようにすることで、バッテリパックの信頼性を向上することを目的とする。 The present invention has been made in view of these problems, and in a battery pack including a plurality of voltage monitoring circuits that independently monitor battery voltages, when an abnormality occurs in any of the plurality of voltage monitoring circuits. The purpose of this is to improve the reliability of the battery pack by making it possible to detect this.
請求項1に記載のバッテリパックには、バッテリの電圧をそれぞれ監視する第1電圧監視回路及び第2電圧監視回路が備えられており、制御手段が、これら各電圧監視回路の監視結果に基づき、バッテリの充放電を制御する。 The battery pack according to claim 1 is provided with a first voltage monitoring circuit and a second voltage monitoring circuit for monitoring the voltage of the battery, respectively, and the control means is based on the monitoring results of these voltage monitoring circuits, Controls charging / discharging of the battery.
また、制御手段は、第1電圧監視回路及び第2電圧監視回路の監視結果を比較し、その監視結果に相違があるとき、第1電圧監視回路又は第2電圧監視回路が異常であると判断する。 Further, the control means compares the monitoring results of the first voltage monitoring circuit and the second voltage monitoring circuit, and determines that the first voltage monitoring circuit or the second voltage monitoring circuit is abnormal when the monitoring results are different. To do.
従って、請求項1に記載のバッテリパックによれば、2つの電圧監視回路のうちの何れかが故障した場合に、その旨を検出して、充電停止、使用者への通知、といった所定の対応を行うことができ、延いては、バッテリパックの信頼性を向上することができる。 Therefore, according to the battery pack of the first aspect, when one of the two voltage monitoring circuits breaks down, the fact is detected and a predetermined response such as stopping charging or notifying the user is performed. As a result, the reliability of the battery pack can be improved.
ところで、制御手段による電圧監視回路の異常判断は、第1電圧監視回路及び第2電圧監視回路の何れか一方の監視結果から、バッテリの電圧異常が検出されたときに実行するようにしてもよいが、これでは、電圧監視回路の異常判断を頻繁に行うことができず、第1電圧監視回路又は第2電圧監視回路の異常を速やかに検出することができない。 Incidentally, the abnormality determination of the voltage monitoring circuit by the control means may be executed when a battery voltage abnormality is detected from the monitoring result of one of the first voltage monitoring circuit and the second voltage monitoring circuit. However, this makes it impossible to frequently determine abnormality of the voltage monitoring circuit, and it is not possible to quickly detect abnormality of the first voltage monitoring circuit or the second voltage monitoring circuit.
そこで、請求項2に記載のように、制御手段は、第1電圧監視回路及び第2電圧監視回路にて監視されるバッテリの電圧の少なくとも一方が、バッテリの通常充放電条件下(換言すれば、バッテリの正常動作時)での上限・下限電圧範囲内であるとき、第1電圧監視回路及び第2電圧監視回路の監視結果を比較するよう構成するとよい。
Therefore, as described in
つまり、このようにすれば、制御手段による電圧監視回路の異常判断を、バッテリの電圧が上限・下限電圧範囲内にある通常時に実行することができるようになり、異常判断の実行頻度を高くして、電圧監視回路の異常をより早く検知することが可能となる。 In other words, in this way, the abnormality determination of the voltage monitoring circuit by the control means can be performed at the normal time when the battery voltage is within the upper limit / lower limit voltage range, and the frequency of the abnormality determination is increased. Thus, the abnormality of the voltage monitoring circuit can be detected earlier.
なお、上限・下限電圧範囲の上限とは、バッテリへの充電時に過充電を防止し、寿命を確保するための充電完了電圧のことであり、下限とは、バッテリからの放電時に過放電を防止し、寿命を確保するための放電終了電圧のことである。 The upper limit of the upper limit / lower limit voltage range is the charge completion voltage to prevent overcharge when charging the battery and to ensure the life, and the lower limit is to prevent overdischarge when discharging from the battery. The discharge end voltage for ensuring the life.
さらに理想的には、上限はバッテリへの充電時に過充電を防止するために充電完了する際の最低の充電完了電圧に設定し、下限はバッテリからの放電時に過放電を防止するために放電を終了する際の最高の放電終了電圧に設定するとよい。 More ideally, the upper limit is set to the lowest charge completion voltage when charging is completed to prevent overcharging when charging the battery, and the lower limit is set to discharge to prevent overdischarge when discharging from the battery. It is better to set the highest discharge end voltage at the end.
次に、請求項3に記載のバッテリパックにおいては、第2電圧監視回路が、バッテリの電圧と基準電圧との比較結果を、監視結果として制御手段に出力する。
つまり、電圧監視回路は、通常、バッテリ電圧を測定するアナログ回路にて構成されるが、請求項3に記載のバッテリパックによれば、第2電圧監視回路が、バッテリの電圧と基準電圧とを比較する比較回路にて構成される。
Next, in the battery pack according to the third aspect, the second voltage monitoring circuit outputs a comparison result between the battery voltage and the reference voltage to the control means as a monitoring result.
In other words, the voltage monitoring circuit is usually configured by an analog circuit that measures the battery voltage. However, according to the battery pack of
このため、請求項3に記載のバッテリパックによれば、2つの電圧監視回路を電圧測定用のアナログ回路にて構成した場合に比べて、構成を簡単にすることができ、バッテリパックの低コスト化を図ることができる。 For this reason, according to the battery pack of the third aspect, the configuration can be simplified and the cost of the battery pack can be reduced as compared with the case where the two voltage monitoring circuits are configured by analog circuits for voltage measurement. Can be achieved.
また、このように第2電圧監視回路を比較回路にて構成し、第1電圧監視回路を、バッテリの電圧を検出して、その検出結果を監視結果として制御手段に出力するアナログ回路にて構成する場合には、制御手段を、請求項4に記載のように構成するとよい。 Further, the second voltage monitoring circuit is configured by the comparison circuit in this way, and the first voltage monitoring circuit is configured by the analog circuit that detects the voltage of the battery and outputs the detection result to the control means as the monitoring result. In this case, the control means may be configured as described in claim 4.
つまり、請求項4に記載のバッテリパックにおいて、制御手段は、第2電圧監視回路の出力が変化したとき、第2電圧監視回路の基準電圧と、第1電圧監視回路による監視結果とを比較する。 That is, in the battery pack according to claim 4, when the output of the second voltage monitoring circuit changes, the control unit compares the reference voltage of the second voltage monitoring circuit with the monitoring result of the first voltage monitoring circuit. .
従って、請求項4に記載のバッテリパックによれば、第2電圧監視回路によりバッテリの電圧が基準電圧を横切り、基準電圧以上若しくは基準電圧以下となったときに、第2電圧監視回路による監視結果(基準電圧)と第1電圧監視回路による監視結果(バッテリの電圧)とを比較し、第1電圧監視回路又は第2電圧監視回路の異常を判断することができる。 Therefore, according to the battery pack of claim 4, when the voltage of the battery crosses the reference voltage by the second voltage monitoring circuit and becomes equal to or higher than the reference voltage or lower than the reference voltage, the monitoring result by the second voltage monitoring circuit By comparing the (reference voltage) and the monitoring result (battery voltage) by the first voltage monitoring circuit, an abnormality of the first voltage monitoring circuit or the second voltage monitoring circuit can be determined.
また、請求項4に記載のバッテリパックに、請求項2に記載の発明を適用して、制御手段による電圧監視回路の異常判断の実行頻度を高めるには、第2電圧監視回路がバッテリの電圧と比較する基準電圧を、請求項5に記載のように設定するとよい。
In order to increase the execution frequency of the abnormality determination of the voltage monitoring circuit by the control means by applying the invention according to
すなわち、請求項5に記載のバッテリパックにおいて、基準電圧は、制御手段がバッテリへの充電を停止させる満充電停止電圧と、制御手段がバッテリからの放電を停止させる放電停止電圧との平均値に基づき、この平均値と略同じ電圧値に設定される。 That is, in the battery pack according to claim 5, the reference voltage is an average value of a full charge stop voltage at which the control unit stops charging the battery and a discharge stop voltage at which the control unit stops discharging from the battery. Based on this, the voltage value is set to be substantially the same as the average value.
この結果、第2電圧監視回路からの出力は、バッテリの通常使用時に頻繁に変化することになり、電圧監視回路の異常判断の実行頻度を高めることができる。
次に、請求項6に記載のバッテリパックにおいては、第1電圧監視回路及び第2電圧監視回路が、バッテリを構成する複数のセル毎にセル電圧を監視するよう構成される。そして、制御手段は、第1電圧監視回路及び第2電圧監視回路によるセル電圧の監視結果を、複数のセル毎に比較する。
As a result, the output from the second voltage monitoring circuit frequently changes during normal use of the battery, and the frequency of executing the abnormality determination of the voltage monitoring circuit can be increased.
Next, in the battery pack according to claim 6, the first voltage monitoring circuit and the second voltage monitoring circuit are configured to monitor the cell voltage for each of a plurality of cells constituting the battery. And a control means compares the monitoring result of the cell voltage by a 1st voltage monitoring circuit and a 2nd voltage monitoring circuit for every several cell.
従って、請求項6に記載のバッテリパックによれば、制御手段において、第1電圧監視回路又は第2電圧監視回路の異常を判断することができるだけでなく、各電圧監視回路による監視結果に基づき、バッテリを構成するセル毎にセルの異常を検出することができる。 Therefore, according to the battery pack of claim 6, in the control means, not only can the abnormality of the first voltage monitoring circuit or the second voltage monitoring circuit be determined, but also based on the monitoring result by each voltage monitoring circuit, A cell abnormality can be detected for each cell constituting the battery.
ところで、請求項6に記載のバッテリパックにおいて、請求項4に記載の発明を適用する際には、第2電圧監視回路内に、バッテリを構成するセル毎にセル電圧と基準電圧とを比較する複数の比較回路を設けることになる。 By the way, in the battery pack according to claim 6, when the invention according to claim 4 is applied, the cell voltage and the reference voltage are compared for each cell constituting the battery in the second voltage monitoring circuit. A plurality of comparison circuits are provided.
この場合、各比較回路からの出力を、そのまま制御手段に入力するようにすれば、セル毎に、比較回路からの出力が変化したときの基準電圧と、第1電圧監視回路にて検出されたセル電圧とを比較することで、第1電圧監視回路又は第2電圧監視回路の異常を判断することができる。 In this case, if the output from each comparison circuit is input to the control means as it is, the reference voltage when the output from the comparison circuit changes for each cell and the first voltage monitoring circuit detects it. By comparing the cell voltage, an abnormality of the first voltage monitoring circuit or the second voltage monitoring circuit can be determined.
しかし、第2電圧監視回路を構成する複数の比較回路からの出力を、制御手段に個々に入力するようにすると、その信号経路や制御手段への信号入力ポートを、比較回路の数(換言すればバッテリを構成するセルの数)に応じて用意する必要があり、バッテリパックのコストアップを招く場合がある。 However, if the outputs from the plurality of comparison circuits constituting the second voltage monitoring circuit are individually input to the control means, the signal path and the signal input port to the control means are set to the number of comparison circuits (in other words, For example, the number of cells constituting the battery needs to be prepared, which may increase the cost of the battery pack.
そこで、こうした問題を防止するには、第2電圧監視回路を、請求項7に記載のように構成するとよい。
すなわち、請求項7に記載のバッテリパックにおいて、第2電圧監視回路は、各セルのセル電圧と、セル毎に異なる値に設定された基準電圧とを比較する複数の比較回路を備え、各比較回路の比較結果を1出力にまとめて制御手段に出力する。
Therefore, in order to prevent such a problem, the second voltage monitoring circuit may be configured as described in
That is, in the battery pack according to
この結果、請求項7に記載のバッテリパックによれば、請求項6に記載のバッテリパックに、請求項4に記載の発明を適用することができるだけでなく、第2電圧監視回路から制御手段への信号経路を減らすことができる。
As a result, according to the battery pack described in
従って、請求項7に記載のバッテリパックによれば、第2電圧監視回路を、バッテリを構成する各セルに対応した複数の比較回路にて構成しても、第2電圧監視回路から制御手段への信号経路や制御手段の信号入力ポートが、バッテリを構成するセルの数に応じて増加するのを防止できる。 Therefore, according to the battery pack of the seventh aspect, even if the second voltage monitoring circuit is constituted by a plurality of comparison circuits corresponding to the respective cells constituting the battery, the second voltage monitoring circuit is transferred to the control means. The signal path and the signal input port of the control means can be prevented from increasing according to the number of cells constituting the battery.
なお、請求項7に記載のバッテリパックによれば、第2電圧監視回路を構成する複数の比較回路の基準電圧がそれぞれ異なる電圧値に設定されるが、これは、制御手段側で、比較回路による比較結果(換言すれば出力)が変化したセルを特定できるようにするためである。
According to the battery pack described in
つまり、基準電圧が異なるセル電圧に設定されているため、比較回路による比較結果(換言すれば出力)は、設定された基準電圧の大小に従って順番に変化する。そのため、比較回路の一つの比較結果(換言すれば出力)が変化し、その旨を表す信号が各比較回路共通の信号経路を介して制御手段に入力されると、制御手段側では、その比較結果が変化した順番に基づき、比較結果が変化したセルを特定することができる。 That is, since the reference voltage is set to a different cell voltage, the comparison result (in other words, the output) by the comparison circuit changes in order according to the set reference voltage. For this reason, when one comparison result (in other words, output) of the comparison circuit changes and a signal indicating that change is input to the control means via a signal path common to each comparison circuit, the comparison is performed on the control means side. Based on the order in which the results have changed, the cells in which the comparison results have changed can be identified.
そして、セルを特定できれば、そのセルに対応した基準電圧と、第1電圧監視回路にて検出されたセル電圧とを比較することで、第1電圧監視回路又は第2電圧監視回路に異常が生じているか否かを判断することができる。 If the cell can be specified, an abnormality occurs in the first voltage monitoring circuit or the second voltage monitoring circuit by comparing the reference voltage corresponding to the cell with the cell voltage detected by the first voltage monitoring circuit. It can be determined whether or not.
次に、請求項8に記載のバッテリパックにおいては、第1電圧監視回路及び第2電圧監視回路には、バッテリを構成する複数のセルの正極及び負極から、それぞれ、各電圧監視回路側のインピーダンス素子を介して、各セル電圧が入力される。
Next, in the battery pack according to
このため、どちらかの電圧監視回路へセル電圧を入力する配線間に、抵抗短絡故障が発生したとしても、その故障による影響は、抵抗短絡故障が発生した一方の電圧監視回路だけに留まり、他方の電圧監視回路は、正常動作することから、電圧監視回路の異常を検出することができる。 For this reason, even if a resistance short-circuit failure occurs between the wires that input the cell voltage to one of the voltage monitoring circuits, the effect of the failure is limited to only one voltage monitoring circuit in which the resistance short-circuit failure has occurred. Since this voltage monitoring circuit operates normally, an abnormality of the voltage monitoring circuit can be detected.
つまり、本発明のように、バッテリパックに第1電圧監視回路及び第2電圧監視回路を設ける場合、バッテリパックの各セルから抵抗を介して電圧監視用の信号線を引き出し、その信号線を2系統に分配して、各電圧検出回路に接続する方法も考えられる。 That is, when the battery pack is provided with the first voltage monitoring circuit and the second voltage monitoring circuit as in the present invention, a voltage monitoring signal line is drawn out from each cell of the battery pack via a resistor, and the signal line is A method of distributing to the system and connecting to each voltage detection circuit is also conceivable.
この場合、第1電圧監視回路及び第2電圧監視回路の一方で、セル電圧入力端子間に異物が付着する等して、抵抗短絡故障が発生すると、入力インピーダンスの低下によってその端子間は、実際のセル電圧よりも低い電圧値となり、隣接するセルのセル電圧にも影響を与える。 In this case, when a resistance short-circuit fault occurs due to foreign matter adhering between the cell voltage input terminals on one of the first voltage monitoring circuit and the second voltage monitoring circuit, the terminals are The voltage value is lower than the cell voltage of the cell, and the cell voltage of adjacent cells is also affected.
そして、こうしたセル電圧の変化は、抵抗短絡故障が発生した電圧監視回路だけでなく、もう一方の電圧監視回路にも同様に発生するので、各電圧監視回路による監視結果を比較しても、異常を検出することができない。 Such cell voltage changes occur not only in the voltage monitoring circuit where the resistance short-circuit failure has occurred, but also in the other voltage monitoring circuit. Cannot be detected.
また、抵抗短絡故障によってセル電圧が変化した際、各電圧監視回路によるセル電圧の監視結果から、セルの異常を検出できれば、バッテリパックの安全性は確保できる。しかし、制御手段が、セル間で電圧アンバランスが発生した際に各セル電圧が等しくなるように制御する、所謂セルバランスを実行するよう構成されている場合には、抵抗短絡故障した電圧監視回路によるセル電圧の監視結果からセルバランスが実行され、見かけ上、各セルの電圧は同じ監視結果となることから、セルの異常を検出することができない。 Further, when the cell voltage changes due to a resistance short-circuit failure, the safety of the battery pack can be ensured if a cell abnormality can be detected from the cell voltage monitoring result by each voltage monitoring circuit. However, when the control means is configured to perform so-called cell balance, which controls so that each cell voltage becomes equal when voltage imbalance occurs between cells, a voltage monitoring circuit having a resistance short-circuit fault The cell balance is executed from the cell voltage monitoring result of, and apparently the voltage of each cell has the same monitoring result, so that the cell abnormality cannot be detected.
またこの場合、セルバランスにより、抵抗短絡故障が発生したセルへの充電がなされることから、そのセルが過充電状態に陥ることもある。
しかし、請求項8に記載のように構成すれば、こうした問題を防止し、抵抗短絡故障による電圧監視回路の異常についても、検出することができるようになり、バッテリパックの信頼性を高めることができる。
Further, in this case, due to the cell balance, the cell in which the resistance short-circuit failure has occurred is charged, so that the cell may fall into an overcharged state.
However, if configured as described in
以下に本発明の実施形態及び変形例を図面と共に説明する。
[第1実施形態]
図1に示すように、本実施形態のバッテリパック2は、充電式電動工具、充電式掃除機、充電式草刈り器等、各種充電式電動機器に着脱自在に装着されて、電力を供給するものであり、筐体の一側面には、電動機器本体に着脱自在に装着される装着部3が形成されている。
Embodiments and modifications of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the
この装着部3には、電動機器本体や充電器のターミナルと電気的に接続されるバッテリ側ターミナル4が設けられている。そして、バッテリ側ターミナル4には、充放電電流が通電される正極端子6及び負極端子7と、信号入出力用の入出力端子8が設けられている。
The mounting
図2に示すように、バッテリパック2内には、充放電可能な複数(図では5個)のセル11、12、13、14、15を直列接続してなるバッテリ10が収納されている。そして、バッテリ10の正極側は正極端子6に接続され、バッテリ10の負極側は負極端子7に接続されている。なお、本実施形態では、バッテリ10は、リチウムイオン電池とする。
As shown in FIG. 2, a
また、バッテリパック2には、第1電圧監視回路20、第2電圧監視回路30、バッテリ制御回路40、温度検出回路42、電流検出回路44、及び、保護回路46が設けられている。
Further, the
ここで、第1電圧監視回路20及び第2電圧監視回路30は、バッテリ10を構成する各セル11〜15のセル電圧Vc1〜Vc5を監視し、監視結果をバッテリ制御回路40に出力する。なお、これら各電圧監視回路20、30は、本発明の主要部であるため、後に詳しく説明する。
Here, the first
また、温度検出回路42は、バッテリ10の過熱防止のために、バッテリ10に内蔵された温度検出素子(図示せず)を介して、バッテリ10の内部温度(セル温度)を検出し、その検出結果をバッテリ制御回路40に出力する。
Further, the
また、電流検出回路44は、負極端子7からバッテリ10の負極に至る通電経路に設けられて、この経路を流れる電流を検出するものであり、例えば、その通電経路に直列に設けられた抵抗と、抵抗の両端電圧を電流の検出結果としてバッテリ制御回路40に出力する検出回路とにより構成される。
The
また、保護回路46は、例えば、バッテリ10の正極から正極端子6に至る通電経路に設けられたパワー半導体スイッチにて構成され、バッテリ制御回路40からの指令に従い、この通電経路を遮断する。
Further, the
一方、バッテリ制御回路40は、CPU、ROM、RAM等を中心とするマイクロコンピュータ(マイコン)にて構成されている。
バッテリ制御回路40には、第1電圧監視回路20によるセル電圧Vc1〜Vc5の監視結果をA/D変換して取り込むためのアナログ入力ポートPa1、及び、第2電圧監視回路30によるセル電圧Vc1〜Vc5の監視結果をそれぞれ取り込むデジタル入力ポートPd1〜Pd5が備えられている。
On the other hand, the
The
また、バッテリ制御回路40には、第1電圧監視回路20から出力される監視結果を、セル電圧Vc1〜Vc5の中から選択する制御信号を出力するための出力ポートPo1、温度検出回路42及び電流検出回路44からの検出信号を取り込むためのアナログ入力ポートPa2及びPa3が備えられている。
Further, the
そして、バッテリ制御回路40は、これら各入力ポートPd1〜Pd5、Pa1〜Pa3を介して入力される、各電圧監視回路20、30によるセル電圧Vc1〜Vc5の監視結果、及び、温度検出回路42、電流検出回路44による検出結果を取り込み、その取り込んだ各パラメータに基づき、バッテリ10の充放電を制御する。
The
また、バッテリ制御回路40には、保護回路46による通電経路の導通/遮断状態を切り換える制御信号を出力するための出力ポートPo2、及び、バッテリパック2が装着された電動機器本体(図示せず)若しくは充電器50との間で通信を行うための通信ポートPrxも備えられている。なお、この通信ポートPrxは、通信線を介して入出力端子8に接続されている。
The
そして、バッテリ制御回路40は、上記各パラメータに基づきセル電圧、充放電電流、温度等の異常を検出すると、出力ポートPo2から遮断信号を出力することで、保護回路46を遮断させて充放電を停止させ、通信ポートPrxからその旨を表す通信信号を出力することで、充放電の停止を電動機器本体若しくは充電器50に通知する。
When the
また、バッテリ制御回路40は、バッテリ10の充放電時に、第1電圧監視回路20及び第2電圧監視回路30によるセル電圧Vc1〜Vc5の監視結果を比較することで、第1電圧監視回路20又は第2電圧監視回路30の異常を判断する。
Further, the
そして、第1電圧監視回路20又は第2電圧監視回路30の異常を判断した場合にも、バッテリ制御回路40は、保護回路46により充放電を停止させると共に、電動機器本体若しくは充電器50にその旨を通知する。
Even when the abnormality of the first
また、バッテリ制御回路40は、第1電圧監視回路20又は第2電圧監視回路30の異常を判断した場合には、バッテリ制御回路40に内蔵された不揮発性メモリ(図示せず)にその旨を記憶することで、その後、バッテリ10の充放電がなされるのを禁止する。
Further, when the
なお、バッテリ制御回路40による電圧監視回路の異常判定動作は、本発明に関わる主要な動作であるため、後に詳しく説明する。
また、バッテリパック2には、バッテリ10から電源供給を受けてバッテリ制御回路40等の内部回路を駆動するための電源電圧(直流定電圧)Vccを生成する電源回路(図示せず)も設けられている。
The abnormality determination operation of the voltage monitoring circuit by the
The
次に、充電器50は、図示しない外部電源(例えば商用電源)から電力供給を受けるための電源端子52、54を備え、外部電源からの供給電力により、バッテリパック2内のバッテリ10を充電するためのものである。
Next, the charger 50 includes
このため、充電器50には、バッテリパック2が装着された際に、バッテリパック2の正極端子6、負極端子7、及び入出力端子8にそれぞれ接続される、正極端子56、負極端子57、及び入出力端子58が備えられている。
Therefore, when the
また、充電器50には、外部電源から電源端子52、54に供給される交流電圧を全波整流する整流回路60、整流回路60にて整流された直流電圧を平滑化するためのコンデンサC1、及び、一次巻線がスイッチング素子64を介してコンデンサC1に並列接続された絶縁トランス62が備えられている。
The charger 50 includes a
この絶縁トランス62は、外部電源と内部回路との間を絶縁すると共に、コンデンサC1にて平滑化された直流電圧を降圧して充電器50内に取り込むためのものである。
つまり、スイッチング素子64は、一次巻線の一端とグランドとの間に設けられることで、グランドに接地されたコンデンサC1の一端に接続されており、その間をスイッチングすることで、絶縁トランス62の二次巻線に、降圧した交流電力を発生させる。なお、スイッチング素子64は、例えば、nチャネルMOSFETにて構成されており、抵抗Rcを介してゲートにハイレベルの信号が入力されたときにオン状態となる。
The
In other words, the switching
また、絶縁トランス62の二次巻線には、整流用のダイオード66を介してコンデンサC2が並列接続されている。このコンデンサC2には、スイッチング素子64のスイッチングにより直流電圧が充電され、その直流電圧がバッテリ10への充電電圧として利用される。
A capacitor C <b> 2 is connected in parallel to the secondary winding of the insulating
このため、コンデンサC2の正極側及び負極側は、それぞれ、正極端子56及び負極端子57に接続されている。
また、コンデンサC2の正極側と正極端子56との間の通電経路には、その経路を導通/遮断するための充電スイッチ68が設けられている。
For this reason, the positive electrode side and the negative electrode side of the capacitor C2 are connected to the positive electrode terminal 56 and the
In addition, a charging switch 68 is provided in the energization path between the positive electrode side of the capacitor C2 and the positive electrode terminal 56 to conduct / cut off the path.
充電スイッチ68は、一対のFET68a、68bにて構成されたパワー半導体スイッチであり、各FET68a、68bのゲートは、抵抗Raを介して正極側の通電経路に接続されると共に、抵抗Rb及びスイッチング素子69を介して負極側の通電経路に接続されている。
The charge switch 68 is a power semiconductor switch composed of a pair of
FET68a、68bは、pチャネルMOSFETにて構成されており、抵抗Ra、Rb、及びスイッチング素子69は、スイッチング素子69のオン時に、各FET68a、68bのゲート電位をローレベルにして、正極側の通電経路を導通させる。また、スイッチング素子69のオフ時には、各FET68a、68bのゲート電位をハイレベルにして、正極側の通電経路を遮断させる。
The
なお、図2に示すダイオードDa、Dbは、各FET68a、68bの寄生ダイオードである。また、スイッチング素子69は、例えば、nチャネルMOSFETにて構成されており、ゲート電位がローレベルであるときにオフ状態となり、ゲート電位がハイレベルになるとオン状態となる。
The diodes Da and Db shown in FIG. 2 are parasitic diodes of the
次に、コンデンサC2と負極端子57との間の負極側の通電経路には、バッテリ10への充電時に流れる充電電流を検出するための電流検出回路78が設けられている。
なお、この電流検出回路78は、バッテリパック2内の電流検出回路44と同様、例えば、負極側の通電経路に直列に設けられた抵抗と、抵抗の両端電圧を電流の検出結果として出力する検出回路とにより構成される。
Next, a
The
そして、電流検出回路78からの検出信号は、充電電流を充電制御回路80からの指令に従い制御する電流制御回路76に入力される。
電流制御回路76は、スイッチング素子64を駆動する駆動回路72に対し、フォトカプラ74を介して、スイッチング信号を出力することで、スイッチング素子64をオン・オフさせて、バッテリ10への充電電流を制御する。
The detection signal from the
The
なお、フォトカプラ74は、例えば、発光ダイオードDrとフォトトランジスタTfとにより構成される周知のものであり、電流制御回路76から抵抗Rdを介して発光ダイオードDrに順方向電圧が印加されることにより、発光ダイオードDrが発光して、フォトトランジスタTfがオン状態となる。
The
従って、充電器50の内部回路と、外部電源側とは、フォトカプラ74によっても絶縁されることになる。
次に、充電スイッチ68とコンデンサC2との間の通電経路には、その経路の電圧Vaを充電器出力電圧として検出する充電器出力電圧検出回路84が接続されている。
Therefore, the internal circuit of the charger 50 and the external power supply side are also insulated by the
Next, a charger output
また、充電スイッチ68と正極端子56との間の通電経路には、その経路の電圧Vbをバッテリ電圧として検出するバッテリ電圧検出回路82が接続されている。
そして、これら各電圧検出回路82、84による検出電圧Va、Vbは、充電制御回路80に入力される。
A battery
The detected voltages Va and Vb from these
充電制御回路80は、バッテリ電圧検出回路82にて検出されるバッテリ電圧Vbに基づき、電流制御回路76にて制御される充電電流をバッテリ10への充電状態に応じて制御するものであり、CPU、ROM、RAM等を中心とするマイクロコンピュータ(マイコン)にて構成されている。
The
充電制御回路80は、電流制御回路76に充電電流を制御させるための指令信号として、パルス幅変調信号(PWM信号)を生成し、出力回路79に出力する。
出力回路79は、抵抗ReとコンデンサC3とにより構成される積分回路にて、PWM信号をアナログ電圧値に変換し、これをオペアンプOP1からなるバッファ回路、及び、抵抗Rfを介して、電流制御回路76に出力する。
The charging
The output circuit 79 is an integrating circuit constituted by a resistor Re and a capacitor C3, converts a PWM signal into an analog voltage value, and converts this into a current control circuit via a buffer circuit composed of an operational amplifier OP1 and a resistor Rf. Output to 76.
また、充電制御回路80は、バッテリ10への充電時には、スイッチング素子69を介して充電スイッチ68をオンさせ、バッテリ10への充電経路を導通させるが、バッテリ10への充電電流が過大(つまり過電流)になると、充電スイッチ68をオフし、充電を停止させる。
In addition, when charging the
また、充電制御回路80には、入出力端子58が接続されており、過電流を検出して充電を停止した際には、入出力端子58、8を介して、バッテリ制御回路40にその旨を通知する。なお、充電制御回路80は、バッテリ制御回路40から異常信号を受信したときにも、バッテリ10への充電を停止させる。
In addition, an input /
本実施形態では、バッテリ10がリチウムイオン電池であるので、充電制御回路80は、バッテリ10への充電開始後、バッテリ電圧Vbが所定電圧Vxになるまでは定電流充電を行い、バッテリ電圧Vbが所定電圧Vxになると定電圧充電にて、バッテリ10が満充電状態となるまで充電する。
In the present embodiment, since the
次に、このように充電制御回路80にて実行される充電制御処理について、図3に示すフローチャートに沿って説明する。
図3に示すように、充電制御処理では、まずS110(Sはステップを表す)にて、正極端子56及び負極端子57にバッテリ10が接続されたか否かを判断する。
Next, the charging control process executed by the charging
As shown in FIG. 3, in the charging control process, it is first determined in S110 (S represents a step) whether or not the
そして、バッテリ10が接続されていなければ、S110の処理を実行することで、バッテリ10が接続されるのを待ち、バッテリ10が接続されていれば、S120に移行して、充電スイッチ68をオン状態にし、バッテリ10への定電流充電を開始する。
If the
なお、定電流充電では、バッテリ10への充電電流を予め設定された一定電流に制御することから、予め設定されたデューティ比のPWM信号を、出力回路79に出力する。
この結果、出力回路79から電流制御回路76に、充電電流を一定電流に制御するためのアナログ制御信号が出力され、電流制御回路76は、電流検出回路78からの検出電圧が、アナログ制御信号に対応した一定電圧となるよう、駆動回路72を動作させる。
In the constant current charging, the charging current to the
As a result, an analog control signal for controlling the charging current to a constant current is output from the output circuit 79 to the
S120にて、定電流充電を開始すると、S130にて、電流異常フラグがセットされているか否かを判断する。
電流異常フラグは、バッテリ10への充電開始後に、充電制御回路80にて所定時間毎に実行される充電時割込処理(図4参照)にて、充電電流の異常が検出されたときにセットされるフラグである。
When constant current charging is started in S120, it is determined in S130 whether or not a current abnormality flag is set.
The current abnormality flag is set when an abnormality in the charging current is detected in the interruption process during charging (see FIG. 4) executed every predetermined time by the charging
そして、S130にて、電流異常フラグがセットされていると判断すると、S210に移行し、充電スイッチ68をオフ状態にすることで、バッテリ10への充電を異常終了させる。
If it is determined in S130 that the current abnormality flag is set, the process proceeds to S210, and the charging switch 68 is turned off to abnormally terminate the charging of the
一方、S130にて、電流異常フラグはセットされていないと判断されると、S140に移行し、バッテリ電圧検出回路82にて検出されるバッテリ電圧Vbは所定電圧Vx以上になったか否かを判断する。
On the other hand, if it is determined in S130 that the current abnormality flag is not set, the process proceeds to S140, and it is determined whether or not the battery voltage Vb detected by the battery
そして、バッテリ電圧Vbは所定電圧Vxに達していなければ、再度S120に移行することで、バッテリ10への定電流充電を継続し、バッテリ電圧Vbが所定電圧Vx以上になっていれば、S150に移行して、バッテリ10への充電方式を定電流充電から定電圧充電に切り換える。
If the battery voltage Vb has not reached the predetermined voltage Vx, the process proceeds to S120 again to continue constant current charging to the
なお、この定電圧充電では、後述のS180にて、PWM信号のデューティ比を徐々に減少させることで、バッテリ10への充電電圧が略一定電圧Vxとなるよう、電流制御回路76にバッテリ電流を制御させる。
In this constant voltage charging, the battery current is supplied to the
S150にて、バッテリ10への充電方式を定電圧充電に切り換えると、S160に移行して、電流異常フラグがセットされているか否かを判断する。
そして、電流異常フラグがセットされていれば、S210に移行してバッテリ10への充電を終了させ、電流異常フラグがセットされていなければ、S170に移行し、バッテリ電圧検出回路82にて検出されるバッテリ電圧Vbは所定電圧Vx+α以上になったか否かを判断する。なお、αは、バッテリ電圧Vbの変動許容値である。
When the charging method for
If the current abnormality flag is set, the process proceeds to S210 to end the charging of the
S170にて、バッテリ電圧Vbは所定電圧Vx+α以上であると判断されると、S180に移行して、PWM信号のデューティ比(PWM値)を所定の補正量だけ低下させ、S190に移行する。また、S170にて、バッテリ電圧Vbは所定電圧Vx+α以上ではないと判断されると、そのままS190に移行する。 If it is determined in S170 that the battery voltage Vb is equal to or higher than the predetermined voltage Vx + α, the process proceeds to S180, the duty ratio (PWM value) of the PWM signal is decreased by a predetermined correction amount, and the process proceeds to S190. If it is determined in S170 that the battery voltage Vb is not equal to or higher than the predetermined voltage Vx + α, the process proceeds to S190 as it is.
S190では、PWM信号のデューティ比(PWM値)が、予め設定された閾値(例えば、充電電流100mAに相当する値)未満になったか否かを判断する。
そして、PWM値が閾値未満になっていなければ、再度S150に移行して、定電圧充電を継続し、PWM値が閾値未満になっていれば、バッテリ10は満充電状態になったと判断して、S200に移行し、充電スイッチ68をオフ状態にすることで、バッテリ10への充電を完了させる。
In S190, it is determined whether or not the duty ratio (PWM value) of the PWM signal is less than a preset threshold value (for example, a value corresponding to a charging current of 100 mA).
If the PWM value is not less than the threshold value, the process proceeds to S150 again, and constant voltage charging is continued. If the PWM value is less than the threshold value, it is determined that the
次に、図4に示す充電時割込処理では、まずS310にて、バッテリ電圧検出回路82及び充電器出力電圧検出回路84を介して、充電スイッチ68の両側の通電経路電圧(つまり、バッテリ電圧Vb及び充電器出力電圧Va)を読み込む。
Next, in the interruption process at the time of charging shown in FIG. 4, first, in S310, the energization path voltage on both sides of the charging switch 68 (that is, the battery voltage) via the battery
次に、S320では、その読み込んだ各電圧Va、Vbの差(Va−Vb)と、充電スイッチ68を構成するFET68a、68bのオン抵抗Rfetonと、補正係数βとに基づき、正極側通電経路を流れる電流値(詳しくは充電電流相当値)を算出し、この電流値が予め設定された閾値以上であるか否かを判断する。
Next, in S320, based on the difference (Va−Vb) between the read voltages Va and Vb, the on-resistance Rfeton of the
つまり、S320では、充電スイッチ68の両側の電圧Va、Vbに基づき、バッテリ10への充電電流を求め、その電流値が閾値以上であるか否かを判断することにより、バッテリ10への充電電流が異常値(つまり過電流)となっていないか否かを判断する。
That is, in S320, the charging current to the
そして、S320にて、電流値が閾値以上であると判断されると、S330に移行して、電流異常フラグをセットし、当該充電時割込処理を終了する。また、S320にて、電流値は閾値未満であると判断されると、S340に移行して、電流異常フラグをクリア(リセット)し、当該充電時割込処理を終了する。 If it is determined in S320 that the current value is equal to or greater than the threshold value, the process proceeds to S330, the current abnormality flag is set, and the charging interruption process is terminated. If it is determined in S320 that the current value is less than the threshold value, the process proceeds to S340, the current abnormality flag is cleared (reset), and the charging interruption process is terminated.
このように、充電制御回路80は、定電流充電及び定電圧充電を順次実行することで、バッテリ10への充電を行い、その充電時に充電電流が過大になると、電流異常フラグをセットすることで、バッテリ10への充電を停止させる。
As described above, the charging
次に、バッテリパック2に設けられた第1電圧監視回路20及び第2電圧監視回路30の構成、及び、これら各電圧監視回路20、30による監視結果に基づきバッテリ制御回路40が電圧監視回路の異常判定を行う異常判定動作について説明する。
Next, based on the configuration of the first
図5に示すように、第1電圧監視回路20には、バッテリ10を構成するセル11〜15の正極及び負極に、インピーダンス素子である抵抗R10〜R15を介してそれぞれ接続される入力端子Ti10〜Ti15が設けられている。
As shown in FIG. 5, the first
また、第1電圧監視回路20内には、入力端子Ti11〜Ti15から各セル11〜15の正極側電位を選択的に取り込むための正極スイッチSa1〜Sa5、入力端子Ti10〜Ti14から各セル11〜15の負極側電位を選択的に取り込むための負極スイッチSb1〜Sb5が設けられている。なお、正極スイッチSa1〜Sa5及び負極スイッチSb1〜Sb5は、アナログスイッチにて構成されている。
Further, in the first
そして、これら正極スイッチSa1〜Sa5及び負極スイッチSb1〜Sb5を介して選択的に取り込まれる各セル11〜15の正極側電位及び負極側電位は、コンデンサC4へ入力(充電)され、さらに、コンデンサC4の電圧(セル電圧Vc1〜Vc5)を増幅して、出力端子To1からバッテリ制御回路40のアナログ入力ポートPa1に出力する増幅回路24に入力される。
And the positive electrode side potential and the negative electrode side potential of each cell 11-15 selectively taken in via these positive electrode switches Sa1-Sa5 and negative electrode switches Sb1-Sb5 are inputted (charged) to the capacitor C4, and further, the capacitor C4 (Cell voltages Vc1 to Vc5) are amplified and input to the
また、第1電圧監視回路20には、バッテリ制御回路40の出力ポートPo1から出力された制御信号を入力するための入力端子Tc1が設けられている。
そして、この入力端子Tc1に入力された制御信号は、スイッチコントローラ22に入力され、スイッチコントローラ22が選択的にオン状態にする正極スイッチSa1〜Sa5及び負極スイッチSb1〜Sb5を設定するのに用いられる。
Further, the first
The control signal input to the input terminal Tc1 is input to the
この結果、第1電圧監視回路20からバッテリ制御回路40には、複数のセル11〜15のセル電圧Vc1〜Vc5の一つが、選択的に出力されることになる。
また、第1電圧監視回路20の入力端子Ti10〜Ti15間には、それぞれ、隣接する入力端子Ti10〜Ti15間を短絡することで、各セル11〜15を放電させる放電スイッチSc1〜Sc5が設けられている。なお、放電スイッチSc1〜Sc5は、正極スイッチSa1〜Sa5及び負極スイッチSb1〜Sb5と同様、アナログスイッチにて構成されている。
As a result, one of the cell voltages Vc1 to Vc5 of the plurality of cells 11 to 15 is selectively output from the first
Moreover, between the input terminals Ti10-Ti15 of the 1st
放電スイッチSc1〜Sc5は、上述したセルバランスのために利用されるものであり、バッテリ制御回路40によるセルバランスの実行時に、スイッチコントローラ22によりオン・オフされる。つまり、スイッチコントローラ22は、バッテリ制御回路40から入力される制御信号に従い、放電スイッチSc1〜Sc5をオンさせることで、セルバランスを行う。
The discharge switches Sc <b> 1 to Sc <b> 5 are used for the cell balance described above, and are turned on / off by the
また、第1電圧監視回路20には、バッテリパック2のグランドに接地されるグランド端子Tg1も設けられている。このため、スイッチコントローラ22は、スイッチSg0を介して、増幅回路24の負極側入力ラインをグランド端子Tg1に接続することで、第1電圧監視回路20のグランド電位をバッテリ制御回路40のグランド電位と一致させることができる。
The first
次に、図6に示すように、第2電圧監視回路30には、第1電圧監視回路20と同様、バッテリ10を構成するセル11〜15の正極及び負極に、インピーダンス素子である抵抗R20〜R25を介してそれぞれ接続される入力端子Ti20〜Ti25が設けられている。
Next, as illustrated in FIG. 6, the second
そして、第2電圧監視回路30内には、入力端子Ti20〜Ti25の内、隣接する入力端子間に生じる各セル11〜15のセル電圧Vc1〜Vc5と、基準電圧Vt0(例えば、3.7V)とをそれぞれ比較する比較回路(つまりコンパレータ)CMP1〜CMP5が設けられている。
In the second
コンパレータCMP1〜CMP5は、対応するセル電圧Vc1〜Vc5が基準電圧Vt0以上であるときハイレベルの検出信号を出力するよう構成されている。そして、各コンパレータCMP1〜CMP5からの検出信号は、それぞれ、出力端子To21〜To25からバッテリ制御回路40のデジタル入力ポートPd1〜Pd5に出力される。
The comparators CMP1 to CMP5 are configured to output a high level detection signal when the corresponding cell voltages Vc1 to Vc5 are equal to or higher than the reference voltage Vt0. The detection signals from the comparators CMP1 to CMP5 are output from the output terminals To21 to To25 to the digital input ports Pd1 to Pd5 of the
従って、バッテリ制御回路40は、第1電圧監視回路20を介して、バッテリ10を構成する各セル11〜15のセル電圧Vc1〜Vc5やバッテリ電圧を検出することができ、充電時にバッテリ電圧が満充電停止電圧に達したときや、電動機器本体への放電時にバッテリ電圧が放電停止電圧まで低下したときに、保護回路46を介して、バッテリ10の充放電を停止させることができる。
Therefore, the
そして、第2電圧監視回路30内の各コンパレータCMP1〜CMP5の基準電圧は、バッテリ10の通常充放電条件下での上限・下限電圧範囲内となるよう、放電停止電圧から満充電停止電圧までの間の中間値(本実施形態では、放電停止電圧と満充電停止電圧との平均値)に設定されている。
The reference voltage of each of the comparators CMP1 to CMP5 in the second
次に、バッテリ制御回路40にて、第1電圧監視回路20又は第2電圧監視回路30の異常を判断するのに実行される異常判定処理は、図7に示す手順で実行される。
すなわち、この異常判定処理では、まずS410にて、第2電圧監視回路30から出力される検出信号がローレベルからハイレベルに変化したセルがあるか否かを判断する。
Next, the abnormality determination process executed in the
That is, in this abnormality determination process, first, in S410, it is determined whether or not there is a cell in which the detection signal output from the second
そして、S410にて検出信号が変化したセルがあると判断されなければ、S410を再度実行することにより、第2電圧監視回路30からの検出信号が変化するのを待ち、S410にて検出信号が変化したセルがあると判断されると、S420に移行する。
If it is not determined that there is a cell whose detection signal has changed in S410, the process waits for the detection signal from the second
S420では、検出信号が変化したセル(検出セル)のセル電圧を、第1電圧監視回路20を介して測定し、S430にて、その測定したセル電圧は、基準電圧Vt0を中心とする許容範囲内(Vt0±dV)にあるか否かを判断する。
In S420, the cell voltage of the cell (detection cell) in which the detection signal has changed is measured via the first
つまり、第2電圧監視回路30から出力される検出信号がローレベルからハイレベルに変化したときは、第2電圧監視回路30にて、その検出信号に対応するセルのセル電圧が基準電圧Vt0であることが検出されたときであるので、S430では、第1電圧監視回路20でも、そのセルのセル電圧が基準電圧Vt0であると検出されているか否かを判断するのである。
That is, when the detection signal output from the second
そして、S430にて、第1電圧監視回路20にて測定したセル電圧は基準電圧Vt0と略同じであると判断されると、第1電圧監視回路20及び第2電圧監視回路30によるセル電圧の測定結果は一致しており、各電圧監視回路20、30は正常に動作しているものとして、当該異常判定処理を一旦終了し、その後再度S410以降の処理を実行する。
In S430, when it is determined that the cell voltage measured by the first
一方、S430にて、第1電圧監視回路20にて測定したセル電圧は基準電圧Vt0を中心とする許容範囲内(Vt0±dV)にないと判断されると、第1電圧監視回路20及び第2電圧監視回路30の何れかに異常があると判断して、S440に移行する。
On the other hand, if it is determined in S430 that the cell voltage measured by the first
そして、S440では、保護回路46により通電経路を遮断させると共に、充電器50若しくは電動機器本体に充電若しくは放電を禁止させる、エラー出力処理を行い、更に、不揮発性メモリに第1電圧監視回路20又は第2電圧監視回路30の何れかに異常があることを記憶し、当該異常判定処理を終了する。
In S440, the
なお、S440の実行後は、不揮発性メモリに第1電圧監視回路20又は第2電圧監視回路30の異常が記憶されるので、バッテリ10の充放電は禁止され、当該異常判定処理が再度実行されることはない。
After the execution of S440, the abnormality of the first
以上説明したように、本実施形態のバッテリパック2には、第1電圧監視回路20と第2電圧監視回路30との2つの電圧監視回路が備えられており、バッテリ制御回路40が、これら各電圧監視回路20、30によるセル電圧の監視結果を比較することで、電圧監視回路20又は30の異常を判断する。
As described above, the
従って、本実施形態のバッテリパック2によれば、第1電圧監視回路20と第2電圧監視回路30の何れか一方が故障した際に、その旨を検出して、バッテリ10の充放電の停止することができ、延いては、バッテリパック2の信頼性を向上することができる。
Therefore, according to the
また、第2電圧監視回路30は、各セル11〜15のセル電圧と基準電圧Vt0とを比較するコンパレータCMP1〜CMP5にて構成されていることから、セル電圧Vc1〜Vc5を検出する第1電圧監視回路20に比べて構成を簡単にすることができる。
The second
また、基準電圧Vt0には、セル電圧Vc1〜Vc5の異常を検出するための電圧値ではなく、バッテリ10の通常充放電条件下での上限・下限電圧範囲内の電圧値(詳しくは、放電停止電圧と満充電停止電圧との平均値)が設定されている。 The reference voltage Vt0 is not a voltage value for detecting an abnormality in the cell voltages Vc1 to Vc5, but a voltage value within the upper and lower limit voltage ranges under the normal charging / discharging conditions of the battery 10 (specifically, the discharge is stopped) The average value of the voltage and the full charge stop voltage) is set.
このため、第2電圧監視回路30からの検出信号は、バッテリ10の通常使用時に頻繁に変化することになり、その変化に応じて実行される電圧監視回路20、30の異常判断の実行頻度を高めることができる。
For this reason, the detection signal from the second
よって、本実施形態のバッテリパック2によれば、第1電圧監視回路20又は第2電圧監視回路30に異常が生じた際に、その旨をより早く検知することができるようになり、バッテリパック2の使用時の安全性を向上することができる。
Therefore, according to the
また、本実施形態では、各電圧監視回路20、30の入力端子Ti10〜Ti15、Ti20〜Ti25に、それぞれ、インピーダンス素子である抵抗R10〜R15、R20〜R25を接続し、これら各抵抗R10〜R15、R20〜R25を介して、各セル11〜15のセル電圧Vc1〜Vc5を取り込むように構成されている。
In this embodiment, resistors R10 to R15 and R20 to R25, which are impedance elements, are connected to the input terminals Ti10 to Ti15 and Ti20 to Ti25 of the
このため、各電圧監視回路20、30において、入力端子Ti10〜Ti15間、又は、入力端子Ti20〜Ti25間に、異物が付着し、抵抗短絡故障が発生したとしても、その故障による影響は、抵抗短絡故障が発生した一方の電圧監視回路20又は30だけに留まり、他方の電圧監視回路30又は20は正常動作する。
For this reason, in each
このため、本実施形態のバッテリパック2によれば、第1電圧監視回路20及び第2電圧監視回路30の何れか一方に抵抗短絡故障が発生した際には、図7に示した異常判定処理にて、第1電圧監視回路20又は第2電圧監視回路30の異常を判断することができる。
For this reason, according to the
よって、本実施形態のバッテリパック2によれば、各電圧監視回路20、30に対し、共通の抵抗を介して、各セル11〜15のセル電圧Vc1〜Vc5を入力するように構成した場合に比べて、バッテリパック2の信頼性を向上することができる。
Therefore, according to the
なお、本実施形態において、バッテリ制御回路40は、本発明の制御手段に相当する。
[第2実施形態]
上記第1実施形態では、第2電圧監視回路30を構成するコンパレータCMP1〜CMP5からの出力を、バッテリ制御回路40のデジタル入力ポートPd1〜Pd5にそれぞれ入力するものとした。
In the present embodiment, the
[Second Embodiment]
In the first embodiment, outputs from the comparators CMP1 to CMP5 constituting the second
しかし、このようにすると、第1電圧監視回路20に比べて、第2電圧監視回路30とバッテリ制御回路40との間の信号経路が多くなるだけでなく、バッテリ制御回路40の入力ポート数も多くなり、入力ポートの少ないマイクロコンピュータでは、バッテリ制御回路40を実現できないという問題がある。
However, in this case, not only the signal path between the second
そこで、本第2実施形態では、第2電圧監視回路30とバッテリ制御回路40との間の信号経路やバッテリ制御回路40の入力ポート数を少なくするのに好適な第2電圧監視回路30の構成及び異常判定処理について説明する。
Therefore, in the second embodiment, the configuration of the second
図8に示すように、本実施形態の第2電圧監視回路30には、出力端子To2が一つだけ設けられており、各セル11〜15の正極側に接続される入力端子Ti21〜Ti25と出力端子To2との間が、アナログスイッチからなる出力スイッチSo1〜So5を介して接続されている。
As shown in FIG. 8, the second
また、セル11〜14に対応する出力スイッチSo1〜So4と出力端子To2との間には、出力端子To2側から出力スイッチSo1〜So4を介して入力端子Ti21〜Ti24へ電流が流れるのを防止する、逆流防止用のダイオードDo1〜Do4が設けられている。 Further, between the output switches So1 to So4 corresponding to the cells 11 to 14 and the output terminal To2, current is prevented from flowing from the output terminal To2 side to the input terminals Ti21 to Ti24 via the output switches So1 to So4. , Diodes Do1 to Do4 for backflow prevention are provided.
また、本実施形態の第2電圧監視回路30には、図6に示したものと同様、コンパレータCMP1〜CMP5が設けられているが、これら各コンパレータCMP1〜CMP5の基準電圧は、それぞれ、異なる基準電圧Vt1〜Vt5に設定されている。
Further, the second
なお、基準電圧Vt1〜Vt5は、5つのセル11〜15の内、負極側のセルに対応するコンパレータほど、基準電圧が低く、正極側のセルに対応するコンパレータほど、基準電圧が高くなるように設定されている。 The reference voltages Vt1 to Vt5 are such that, of the five cells 11 to 15, the comparator corresponding to the negative electrode side has a lower reference voltage, and the comparator corresponding to the positive electrode side has a higher reference voltage. Is set.
例えば、コンパレータCMP1の基準電圧Vt1は3.6V、コンパレータCMP2の基準電圧Vt2は上記実施形態と同様の3.7V、コンパレータCMP3の基準電圧Vt3は3.8V、コンパレータCMP4の基準電圧Vt4は3.9V、コンパレータCMP5の基準電圧Vt5は4.0V、にそれぞれ設定される。 For example, the reference voltage Vt1 of the comparator CMP1 is 3.6V, the reference voltage Vt2 of the comparator CMP2 is 3.7V similar to the above embodiment, the reference voltage Vt3 of the comparator CMP3 is 3.8V, and the reference voltage Vt4 of the comparator CMP4 is 3. 9V and the reference voltage Vt5 of the comparator CMP5 are set to 4.0V, respectively.
そして、出力スイッチSo1〜So5は、それぞれ、コンパレータCMP1〜CMP5の出力がハイレベルであるとき、つまり、セル電圧Vc1〜Vc5が対応する基準電圧Vt1〜Vt5以上であるとき、オン状態に切り換えられる。 The output switches So1 to So5 are switched on when the outputs of the comparators CMP1 to CMP5 are at a high level, that is, when the cell voltages Vc1 to Vc5 are equal to or higher than the corresponding reference voltages Vt1 to Vt5, respectively.
この結果、第2電圧監視回路30においては、出力端子To2の電位が、オン状態にある出力スイッチSo1〜So5の内、グランド電位に対し最も高電位側に位置する出力スイッチに対応するセルの正極側電位と略一致する。
As a result, in the second
従って、第2電圧監視回路30の出力端子To2の電位から、オフ状態からオン状態に変化した出力スイッチの位置、換言すれば、セル電圧が基準電圧Vt1〜Vt5以上となったセルを特定することができる。
Therefore, from the potential of the output terminal To2 of the second
次に、第2電圧監視回路30からバッテリ制御回路40に至る信号経路には、電圧変化検出回路32及びセル電圧出力回路34が設けられている。
電圧変化検出回路32は、第2電圧監視回路30において、何れかの出力スイッチSo1〜So5がオン状態に切り換えられて、出力端子To2からの出力電圧が変化(上昇)したときにトリガ信号を発生する、所謂ワンショット回路である。
Next, a voltage change detection circuit 32 and a cell voltage output circuit 34 are provided in a signal path from the second
The voltage change detection circuit 32 generates a trigger signal when any of the output switches So1 to So5 is switched on in the second
つまり、電圧変化検出回路32は、出力端子がバッテリ制御回路40のデジタル入力ポートPdに接続された、2つのコンパレータCMPa、CMPbを備える。
そして、コンパレータCMPaの非反転入力端子及びコンパレータCMPbの反転入力端子には、それぞれ、電源電圧Vccを分圧する抵抗R22〜R24を介して、高電位及び低電位の基準電圧が印加される。
That is, the voltage change detection circuit 32 includes two comparators CMPa and CMPb whose output terminals are connected to the digital input port Pd of the
A high potential and a low potential reference voltage are applied to the non-inverting input terminal of the comparator CMPa and the inverting input terminal of the comparator CMPb via resistors R22 to R24 that respectively divide the power supply voltage Vcc.
また、コンパレータCMPaの反転入力端子及びコンパレータCMPbの非反転入力端子には、コンデンサC21を介して第2電圧監視回路30の出力端子To2が接続されると共に、抵抗R21及び基準電圧源を介してグランドに接地されている。
The inverting input terminal of the comparator CMPa and the non-inverting input terminal of the comparator CMPb are connected to the output terminal To2 of the second
なお、この基準電圧源の電圧Vtdは、コンパレータCMPaの非反転入力端子に印加される高電位の基準電圧に比べて低く、コンパレータCMPbの反転入力端子に印加される低電位の基準電圧よりも高い電圧に設定されている。 The voltage Vtd of the reference voltage source is lower than the high potential reference voltage applied to the non-inverting input terminal of the comparator CMPa and higher than the low potential reference voltage applied to the inverting input terminal of the comparator CMPb. The voltage is set.
このため、コンパレータCMPaの反転入力端子及びコンパレータCMPbの非反転入力端子の電位は、通常、基準電圧源の電圧Vtdに保持される。
そして、第2電圧監視回路30において何れかの出力スイッチがオン状態となって、出力端子To2の電圧が上昇すると、コンデンサC21と抵抗R21とにより構成される微分回路の動作によって、コンパレータCMPaの反転入力端子及びコンパレータCMPbの非反転入力端子の電位が一時的に上昇し、コンパレータCMPaの出力がハイレベルに反転する。
For this reason, the potentials of the inverting input terminal of the comparator CMPa and the non-inverting input terminal of the comparator CMPb are normally held at the voltage Vtd of the reference voltage source.
When one of the output switches is turned on in the second
コンパレータCMPbの出力は、ハイレベルに保持されており、非反転入力端子の電位が上昇しても、変化することはないので、バッテリ制御回路40のデジタル入力ポートPdは、第2電圧監視回路30の出力端子To2の電位が上昇したときにだけ、一時的にハイレベルとなる。
Since the output of the comparator CMPb is held at a high level and does not change even if the potential of the non-inverting input terminal rises, the digital input port Pd of the
つまり、バッテリ制御回路40のデジタル入力ポートPdには、第2電圧監視回路30の出力端子To2の電位が上昇したときにだけ、トリガ信号が入力される。従って、バッテリ制御回路40側では、そのトリガ信号の入力により、セル電圧が基準電圧Vt1〜Vt5以上となったセルがあることを検知できる。
That is, the trigger signal is input to the digital input port Pd of the
一方、セル電圧出力回路34は、バッテリ制御回路40側で、セル電圧が基準電圧Vt1〜Vt5以上となったセルは、セル11〜15の内の何れであるかを特定できるようにするために、第2電圧監視回路30からの出力電圧Vo2(出力端子To2の電位)を、バッテリ制御回路40のアナログ入力ポートPaに入力する。
On the other hand, the cell voltage output circuit 34 is provided on the
すなわち、セル電圧出力回路34は、第2電圧監視回路30の出力端子To2とグランドとの間に設けられた、出力電圧分圧用の抵抗R25、R26と、この抵抗R25、R26にて分圧された電圧を平滑化して、バッテリ制御回路40のアナログ入力ポートPaに入力するコンデンサC22とにより構成されている。
That is, the cell voltage output circuit 34 is divided by the output voltage dividing resistors R25 and R26 provided between the output terminal To2 of the second
次に、第2電圧監視回路30及び第2電圧監視回路30からバッテリ制御回路40への信号経路を図8に示すように構成した場合に、バッテリ制御回路40にて実行される異常判定処理について、図9に示すフローチャートに沿って説明する。
Next, the abnormality determination process executed by the
図9に示す異常判定処理では、S510にて、電圧変化検出回路32からデジタル入力ポートPdにトリガ信号が入力されたか否かを判断することにより、トリガ信号が入力されるのを待つ。 In the abnormality determination process shown in FIG. 9, in S510, it is determined whether a trigger signal is input from the voltage change detection circuit 32 to the digital input port Pd, thereby waiting for the trigger signal to be input.
そして、S510にてトリガ信号が入力されたと判断されると、S520に移行し、セル電圧出力回路34から分圧してアナログ入力ポートPaに入力される入力電圧に基づき、第2電圧監視回路30からの出力電圧Vo2を測定する。
When it is determined in S510 that the trigger signal has been input, the process proceeds to S520, where the voltage is divided from the cell voltage output circuit 34 and is input to the analog input port Pa from the second
次に、S530では、S520にて測定した第2電圧監視回路30からの出力電圧Vo2が、コンパレータCMP1の基準電圧Vt1を中心とする許容範囲内(Vt1±dV1)にあるか否かを判断する。
Next, in S530, it is determined whether or not the output voltage Vo2 from the second
そして、出力電圧Vo2が、許容範囲内(Vt1±dV1)にある場合には、今回出力がハイレベルに変化したのは、コンパレータCMP1であると判断して、S540に移行する。 Then, when the output voltage Vo2 is within the allowable range (Vt1 ± dV1), it is determined that the current output has changed to the high level is the comparator CMP1, and the process proceeds to S540.
S540では、第1電圧監視回路20を介して、コンパレータCMP1に対応したセル11のセル電圧Vc1を測定し、S550にて、その測定したセル電圧Vc1は、基準電圧Vt1を中心とする許容範囲内(Vt1±dVc1)にあるか否かを判断する。
In S540, the cell voltage Vc1 of the cell 11 corresponding to the comparator CMP1 is measured via the first
そして、セル電圧Vc1が許容範囲内(Vt1±dVc1)にある場合には、第1電圧監視回路20及び第2電圧監視回路30によるセル電圧Vc1の測定結果は一致しており、各電圧監視回路20、30は正常に動作しているものとして、当該異常判定処理を一旦終了し、その後再度S510以降の処理を実行する。
When the cell voltage Vc1 is within the allowable range (Vt1 ± dVc1), the measurement results of the cell voltage Vc1 by the first
一方、S550にて、セル電圧Vc1は許容範囲内(Vt1±dVc1)にないと判断されると、第1電圧監視回路20及び第2電圧監視回路30の何れかに異常があると判断して、S600に移行する。
On the other hand, if it is determined in S550 that the cell voltage Vc1 is not within the allowable range (Vt1 ± dVc1), it is determined that either the first
そして、S600では、保護回路46により通電経路を遮断させると共に、充電器50若しくは電動機器本体に充電若しくは放電を禁止させる、エラー出力処理を行い、更に、不揮発性メモリに第1電圧監視回路20又は第2電圧監視回路30の何れかに異常があることを記憶し、当該異常判定処理を終了する。
In S600, the
次に、S530にて、第2電圧監視回路30からの出力電圧Vo2は、許容範囲内(Vt1±dV1)にないと判断された場合には、S560に移行し、第2電圧監視回路30からの出力電圧Vo2は、コンパレータCMP2の基準電圧Vt2を2倍した電圧値(Vt2×2)を中心とする許容範囲内(Vt2×2±dV2)にあるか否かを判断する。
Next, in S530, when it is determined that the output voltage Vo2 from the second
そして、出力電圧Vo2が、許容範囲内(Vt2×2±dV2)にある場合には、今回出力がハイレベルに変化したのは、コンパレータCMP2であると判断して、S570に移行する。 If the output voltage Vo2 is within the allowable range (Vt2 × 2 ± dV2), it is determined that the current output has changed to the high level is the comparator CMP2, and the process proceeds to S570.
S570では、第1電圧監視回路20を介して、コンパレータCMP2に対応したセル12のセル電圧Vc2を測定し、S580にて、その測定したセル電圧Vc2は、基準電圧Vt2を中心とする許容範囲内(Vt2±dVc2)にあるか否かを判断する。
In S570, the cell voltage Vc2 of the cell 12 corresponding to the comparator CMP2 is measured via the first
そして、セル電圧Vc2が許容範囲内(Vt2±dVc2)にある場合には、第1電圧監視回路20及び第2電圧監視回路30によるセル電圧Vc2の測定結果は一致しており、各電圧監視回路20、30は正常に動作しているものとして、当該異常判定処理を一旦終了し、その後再度S510以降の処理を実行する。
When the cell voltage Vc2 is within the allowable range (Vt2 ± dVc2), the measurement results of the cell voltage Vc2 by the first
また、S580にて、セル電圧Vc2は許容範囲内(Vt2±dVc2)にないと判断されると、第1電圧監視回路20及び第2電圧監視回路30の何れかに異常があると判断して、S600の処理を実行し、当該異常判定処理を終了する。
If it is determined in S580 that the cell voltage Vc2 is not within the allowable range (Vt2 ± dVc2), it is determined that either the first
また次に、S560にて、第2電圧監視回路30からの出力電圧Vo2は、許容範囲内(Vt2×2±dV2)にないと判断された場合には、S560と同様の手順で、「第2電圧監視回路30からの出力電圧Vo2は、コンパレータCMP3の基準電圧Vt3を3倍した電圧値(Vt2×3)を中心とする許容範囲内(Vt3×2±dV3)にあるか否か」、「第2電圧監視回路30からの出力電圧Vo2は、コンパレータCMP4の基準電圧Vt4を4倍した電圧値(Vt2×4)を中心とする許容範囲内(Vt4×2±dV4)にあるか否か」、を順に判定することで、今回出力がハイレベルに変化したのは、コンパレータCMP3若しくはCMP4であるか否かを判断する。
Next, when it is determined in S560 that the output voltage Vo2 from the second
そして、今回出力がハイレベルに変化したのは、コンパレータCMP3若しくはCMP4であると判断した場合には、S570と同様の手順で、第1電圧監視回路20を介して、コンパレータCMP3、CMP4に対応したセル13、14のセル電圧Vc3、Vc3を測定し、その測定したセル電圧Vc3、Vc4は、基準電圧Vt3、Vt4を中心とする許容範囲内(Vt3±dVc3、Vt4±dVc4)にあるか否かを判断する。
Then, when it is determined that the output has changed to the high level this time is the comparator CMP3 or CMP4, it corresponds to the comparators CMP3 and CMP4 via the first
そして、セル電圧Vc3又はVc4が許容範囲内(Vt3±dVc3又はVt4±dVc4)にある場合には、第1電圧監視回路20及び第2電圧監視回路30によるセル電圧Vc3、Vc4の測定結果は一致しており、各電圧監視回路20、30は正常に動作しているものとして、当該異常判定処理を一旦終了し、その後再度S510以降の処理を実行する。
When the cell voltage Vc3 or Vc4 is within the allowable range (Vt3 ± dVc3 or Vt4 ± dVc4), the measurement results of the cell voltages Vc3 and Vc4 by the first
また、セル電圧Vc3又はVc4が許容範囲内(Vt3±dVc3又はVt4±dVc4)にないと判断されると、第1電圧監視回路20及び第2電圧監視回路30の何れかに異常があると判断して、S600の処理を実行し、当該異常判定処理を終了する。
If it is determined that the cell voltage Vc3 or Vc4 is not within the allowable range (Vt3 ± dVc3 or Vt4 ± dVc4), it is determined that either the first
また、今回出力がハイレベルに変化したのは、コンパレータCMP3、CMP4ではないと判断した場合には、S610に移行する。
そして、S610では、第2電圧監視回路30からの出力電圧Vo2は、コンパレータCMP5の基準電圧Vt5を5倍した電圧値(Vt5×5)を中心とする許容範囲内(Vt5×5±dV5)にあるか否かを判定することにより、今回出力がハイレベルに変化したのは、コンパレータCMP5であるか否かを判断する。
On the other hand, if it is determined that the output has changed to the high level this time, not the comparators CMP3 and CMP4, the process proceeds to S610.
In S610, the output voltage Vo2 from the second
そして、今回出力がハイレベルに変化したのは、コンパレータCMP5であると判断した場合には、S620に移行し、第1電圧監視回路20を介してコンパレータCMP5に対応したセル15のセル電圧Vc5を測定する。
If it is determined that the output has changed to the high level at this time is the comparator CMP5, the process proceeds to S620, and the cell voltage Vc5 of the cell 15 corresponding to the comparator CMP5 is set via the first
また続くS630では、その測定したセル電圧Vc5は、基準電圧Vt5を中心とする許容範囲内(Vt5±dVc5)にあるか否かを判断する。
そして、セル電圧Vc5が許容範囲内(Vt5±dVc5)にある場合には、第1電圧監視回路20及び第2電圧監視回路30によるセル電圧Vc5の測定結果は一致しており、各電圧監視回路20、30は正常に動作しているものとして、当該異常判定処理を一旦終了し、その後再度S510以降の処理を実行する。
In subsequent S630, it is determined whether or not the measured cell voltage Vc5 is within an allowable range (Vt5 ± dVc5) around the reference voltage Vt5.
When the cell voltage Vc5 is within the allowable range (Vt5 ± dVc5), the measurement results of the cell voltage Vc5 by the first
また、セル電圧Vc5が許容範囲内(Vt5±dVc5)にないと判断されると、第1電圧監視回路20及び第2電圧監視回路30の何れかに異常があると判断して、S600の処理を実行し、当該異常判定処理を終了する。
If it is determined that the cell voltage Vc5 is not within the allowable range (Vt5 ± dVc5), it is determined that either the first
また、S610にて、第2電圧監視回路30からの出力電圧Vo2は、許容範囲内(Vt5×5±dV5)にないと判断された場合には、第2電圧監視回路30からの出力電圧Vo2は上記各許容範囲内になく、異常であるので、S600の処理を実行し、当該異常判定処理を終了する。
If it is determined in S610 that the output voltage Vo2 from the second
以上説明したように、第2電圧監視回路30及び第2電圧監視回路30からバッテリ制御回路40への信号経路を図8に示すように構成しても、バッテリ制御回路40にて、図9に示す異常判定処理を実行するようにすれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
As described above, even if the second
そして、本実施形態によれば、第2電圧監視回路30からバッテリ制御回路40への信号経路を2系統にして、バッテリ制御回路40には、アナログ入力ポートPaとデジタル入力ポートPbとの2つの入力ポートを設ければよい。このため、本実施形態によれば、バッテリ制御回路40の入力ポートの数を少なくして、低コスト化を図ることができる。
According to this embodiment, the signal path from the second
以上、本発明の2つの実施形態について説明したが、本発明は上記第1実施形態、第2実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。 As mentioned above, although two embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said 1st Embodiment and 2nd Embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, various aspects. Can be taken.
例えば、上記各実施形態では、第2電圧監視回路30に、セル電圧と基準電圧とをそれぞれ比較する比較回路(コンパレータCMP1〜CMP5)を設け、比較回路の出力が変化したときに、出力が変化した比較回路の基準電圧と第1電圧監視回路20にて測定したセル電圧とを比較することで、電圧監視回路20、30の異常を判断するものとした。
For example, in each of the above embodiments, the second
しかし、第2電圧監視回路30を構成する比較回路の何れかが故障し、その比較回路の出力が変化しなくなると、バッテリ制御回路40では、その出力変化に対応して異常判定を行うことができなくなる。
However, if any of the comparison circuits constituting the second
そこで、このような問題を防止するには、上記各実施形態において、バッテリ制御回路40が、それぞれ、図10及び図11に示す手順で異常判定処理を実行するようにすればよい。
Therefore, in order to prevent such a problem, in each of the above embodiments, the
なお、図10及び図11に示す異常判定処理は、上記各実施形態において、図7若しくは図9に示す異常判定処理に代えて実行するようにしてもよい。しかし、図10、図11に示す異常判定処理だけでは、第1電圧監視回路20が故障した際に、正常な異常判断を行うことができない。
Note that the abnormality determination process shown in FIGS. 10 and 11 may be executed in place of the abnormality determination process shown in FIG. However, only the abnormality determination process shown in FIGS. 10 and 11 cannot make a normal abnormality determination when the first
このため、第1実施形態においては、図7に示す異常判定処理と図10に示す異常判定処理との両方を実行し、第2実施形態においては、図9に示す異常判定処理と図11に示す異常判定処理との両方を実行するようにするとよい。 Therefore, in the first embodiment, both of the abnormality determination process shown in FIG. 7 and the abnormality determination process shown in FIG. 10 are executed. In the second embodiment, the abnormality determination process shown in FIG. It is preferable to execute both the abnormality determination process shown.
以下、図10及び図11に示す異常判定処理について説明する。
図10に示す異常判定処理は、第1実施形態のバッテリ制御回路40にて実施するのに好適な異常判定処理である。
Hereinafter, the abnormality determination process illustrated in FIGS. 10 and 11 will be described.
The abnormality determination process shown in FIG. 10 is an abnormality determination process suitable for execution by the
この異常判定処理が開始されると、まずS710にて、第1電圧監視回路20を介して、セル11のセル電圧Vc1を測定する。
次に、S712では、S710にて測定したセル電圧Vc1は、第2電圧監視回路20における各コンパレータCMP1〜CMP5の基準電圧Vt0から許容変動幅dV1を減じた判定電圧(Vt0−dV1)よりも高いか否かを判断する。
When this abnormality determination process is started, first, the cell voltage Vc1 of the cell 11 is measured via the first
Next, in S712, the cell voltage Vc1 measured in S710 is higher than the determination voltage (Vt0−dV1) obtained by subtracting the allowable fluctuation range dV1 from the reference voltage Vt0 of each of the comparators CMP1 to CMP5 in the second
そして、セル電圧Vc1が判定電圧(Vt0−dV1)よりも高い場合には、S716に移行し、セル電圧Vc1が判定電圧(Vt0−dV1)以下である場合には、S714に移行する。 When the cell voltage Vc1 is higher than the determination voltage (Vt0-dV1), the process proceeds to S716, and when the cell voltage Vc1 is equal to or lower than the determination voltage (Vt0-dV1), the process proceeds to S714.
S714では、第2電圧監視回路30におけるセル電圧Vc1の判定結果(つまり、コンパレータCMP1からの出力)は、ローレベルであるか否かを判断する。
そして、コンパレータCMP1からの出力がローレベルでなければ、S712でのセル電圧Vc1の判定結果と一致しないので、第1電圧監視回路20又は第2電圧監視回路30に異常があると判断して、S760に移行する。
In S714, it is determined whether or not the determination result of the cell voltage Vc1 in the second voltage monitoring circuit 30 (that is, the output from the comparator CMP1) is at a low level.
If the output from the comparator CMP1 is not low level, it does not coincide with the determination result of the cell voltage Vc1 in S712, so it is determined that there is an abnormality in the first
すると、S760では、S440、S600と同様のエラー出力・記憶処理を行い、当該異常判定処理を終了する。
一方、S714にて、コンパレータCMP1からの出力はローレベルであると判断された場合には、S716に移行する。
Then, in S760, the same error output / storage process as in S440 and S600 is performed, and the abnormality determination process is terminated.
On the other hand, if it is determined in S714 that the output from the comparator CMP1 is at a low level, the process proceeds to S716.
S716では、S710にて測定したセル電圧Vc1は、コンパレータCMP1の基準電圧Vt0に許容変動幅dV1を加えた判定電圧(Vt0+dV1)よりも低いか否かを判断する。 In S716, it is determined whether or not the cell voltage Vc1 measured in S710 is lower than a determination voltage (Vt0 + dV1) obtained by adding the allowable variation width dV1 to the reference voltage Vt0 of the comparator CMP1.
そして、セル電圧Vc1が判定電圧(Vt0+dV1)よりも低い場合には、S720に移行し、セル電圧Vc1が判定電圧(Vt0+dV1)以上であれば、S718に移行する。 If the cell voltage Vc1 is lower than the determination voltage (Vt0 + dV1), the process proceeds to S720. If the cell voltage Vc1 is equal to or higher than the determination voltage (Vt0 + dV1), the process proceeds to S718.
S718では、コンパレータCMP1からの出力は、ハイレベルであるか否かを判断し、コンパレータCMP1からの出力がハイレベルであれば、S720に移行する。
一方、S718にてコンパレータCMP1からの出力はハイレベルではないと判断されると、S716でのセル電圧Vc1の判定結果と一致しないので、第1電圧監視回路20又は第2電圧監視回路30に異常があると判断し、S760に移行する。
In S718, it is determined whether or not the output from the comparator CMP1 is at a high level. If the output from the comparator CMP1 is at a high level, the process proceeds to S720.
On the other hand, if it is determined in S718 that the output from the comparator CMP1 is not at the high level, it does not coincide with the determination result of the cell voltage Vc1 in S716, so that the first
次に、S720では、第1電圧監視回路20を介して、セル12のセル電圧Vc2を測定し、続くS722にて、セル電圧Vc2は、基準電圧Vt0から許容変動幅dV1を減じた判定電圧(Vt0−dV1)よりも高いか否かを判断する。
Next, in S720, the cell voltage Vc2 of the cell 12 is measured via the first
そして、セル電圧Vc2が判定電圧(Vt0−dV1)よりも高い場合には、S726に移行し、セル電圧Vc2が判定電圧(Vt0−dV1)以下である場合には、S724に移行する。 When the cell voltage Vc2 is higher than the determination voltage (Vt0-dV1), the process proceeds to S726. When the cell voltage Vc2 is equal to or lower than the determination voltage (Vt0-dV1), the process proceeds to S724.
S724では、第2電圧監視回路30におけるセル電圧Vc2の判定結果(つまり、コンパレータCMP2からの出力)は、ローレベルであるか否かを判断する。
そして、コンパレータCMP2からの出力がローレベルでなければ、S722でのセル電圧Vc2の判定結果と一致しないので、第1電圧監視回路20又は第2電圧監視回路30に異常があると判断して、S760に移行する。
In S724, it is determined whether or not the determination result of the cell voltage Vc2 in the second voltage monitoring circuit 30 (that is, the output from the comparator CMP2) is at a low level.
If the output from the comparator CMP2 is not low level, it does not coincide with the determination result of the cell voltage Vc2 in S722, so it is determined that there is an abnormality in the first
一方、S724にて、コンパレータCMP2からの出力はローレベルであると判断された場合には、S726に移行する。
S726では、S720にて測定したセル電圧Vc2は、基準電圧Vt0に許容変動幅dV1を加えた判定電圧(Vt0+dV1)よりも低いか否かを判断する。
On the other hand, if it is determined in S724 that the output from the comparator CMP2 is at a low level, the process proceeds to S726.
In S726, it is determined whether or not the cell voltage Vc2 measured in S720 is lower than a determination voltage (Vt0 + dV1) obtained by adding the allowable variation width dV1 to the reference voltage Vt0.
S726にて、セル電圧Vc2が判定電圧(Vt0+dV1)以上であると判断されると、S728に移行して、コンパレータCMP2からの出力はハイレベルであるか否かを判断する。 If it is determined in S726 that the cell voltage Vc2 is equal to or higher than the determination voltage (Vt0 + dV1), the process proceeds to S728, and it is determined whether or not the output from the comparator CMP2 is at a high level.
そして、コンパレータCMP2からの出力がハイレベルでなければ、S726でのセル電圧Vc2の判定結果と一致しないので、第1電圧監視回路20又は第2電圧監視回路30に異常があると判断し、S760に移行する。
If the output from the comparator CMP2 is not high level, it does not coincide with the determination result of the cell voltage Vc2 in S726, so it is determined that there is an abnormality in the first
一方、S726にてセル電圧Vc2が判定電圧(Vt0+dV1)よりも低いと判断された場合、或いは、S728にてコンパレータCMP2からの出力がハイレベルであると判断された場合には、S710〜S718、S720〜S728と同様の手順で、セル電圧Vc3、Vc4、Vc5を測定して、第1電圧監視回路20又は第2電圧監視回路30の異常判定を行う。
On the other hand, if it is determined in S726 that the cell voltage Vc2 is lower than the determination voltage (Vt0 + dV1), or if it is determined in S728 that the output from the comparator CMP2 is high, S710 to S718, The cell voltages Vc3, Vc4, and Vc5 are measured in the same procedure as S720 to S728, and abnormality determination of the first
つまり、例えば、セル電圧Vc5を測定した際には(S750)、『セル電圧Vc5が判定電圧(Vt0−dv1)以下であり(S752−NO)、コンパレータCMP5からの出力がハイレベルであるとき(S754−NO)』、及び、『セル電圧Vc5が判定電圧(Vt0+dv1)以上であり(S756−NO)、コンパレータCMP5からの出力がローレベルであるとき(S758−NO)』、に第1電圧監視回路20又は第2電圧監視回路30に異常があると判断して、S760のエラー出力・記憶処理を実行する。
That is, for example, when the cell voltage Vc5 is measured (S750), “when the cell voltage Vc5 is equal to or lower than the determination voltage (Vt0-dv1) (S752-NO), and the output from the comparator CMP5 is high level ( S754-NO) ”and“ when the cell voltage Vc5 is equal to or higher than the determination voltage (Vt0 + dv1) (S756-NO) and the output from the comparator CMP5 is at a low level (S758-NO) ”. It is determined that there is an abnormality in the
このように、図10に記載の異常判定処理においては、第1電圧監視回路20にて測定される各セル11〜15のセル電圧Vc1〜Vc5が、判定電圧(Vt0−dv1)以下、若しくは、判定電圧(Vt0+dv1)以上であるとき、第2電圧監視回路30のコンパレータCMP1〜CMP5からの出力が、その判定結果と一致しているか否か(つまりローレベル若しくはハイレベルとなっているか否か)を判断し、これらが一致していないときに、第1電圧監視回路20又は第2電圧監視回路30の異常を検出する。
As described above, in the abnormality determination process illustrated in FIG. 10, the cell voltages Vc1 to Vc5 of the cells 11 to 15 measured by the first
従って、図10に記載の異常判定処理によれば、第2電圧監視回路30を構成するコンパレータCMP1〜CMP5の少なくとも一つから信号が出力されなくなって、図7に示す異常判定処理では異常判定を正常に実施できない場合であっても、第1電圧監視回路20によるセル電圧Vc1〜Vc5の測定結果に基づき異常判定を行うことができる。
Therefore, according to the abnormality determination process illustrated in FIG. 10, no signal is output from at least one of the comparators CMP <b> 1 to CMP <b> 5 configuring the second
次に、図11に示す異常判定処理は、第2実施形態のバッテリ制御回路40にて実施するのに好適な異常判定処理である。
この異常判定処理が開始されると、まずS810にて、第1電圧監視回路20を介して、セル11のセル電圧Vc1を測定する。
Next, the abnormality determination process shown in FIG. 11 is an abnormality determination process suitable for implementation in the
When this abnormality determination process is started, first, the cell voltage Vc1 of the cell 11 is measured via the first
次に、S812では、S810にて測定したセル電圧Vc1は、第2電圧監視回路20におけるコンパレータCMP1の基準電圧Vt1から許容変動幅dVc1を減じた判定電圧(Vt1−dVc1)よりも低いか否かを判断する。
Next, in S812, whether or not the cell voltage Vc1 measured in S810 is lower than a determination voltage (Vt1−dVc1) obtained by subtracting the allowable fluctuation range dVc1 from the reference voltage Vt1 of the comparator CMP1 in the second
そして、セル電圧Vc1が判定電圧(Vt1−dVc1)よりも低い場合には、S814に移行して、セル電圧出力回路34を介して第2電圧監視回路30の出力電圧Vo2を測定し、S816に移行する。
If the cell voltage Vc1 is lower than the determination voltage (Vt1-dVc1), the process proceeds to S814, where the output voltage Vo2 of the second
S816では、第2電圧監視回路30の出力電圧Vo2がローレベル(つまり、略グランド電圧)であるか否かを判断する。
そして、第2電圧監視回路30の出力電圧Vo2がローレベルでなければ、第2電圧監視回路30(図8参照)内のコンパレータCMP1〜CMP5の何れかの出力がハイレベルであり、S812でのセル電圧Vc1の判定結果と一致しないので、第1電圧監視回路20又は第2電圧監視回路30に異常があると判断して、S870に移行する。
In S816, it is determined whether or not the output voltage Vo2 of the second
If the output voltage Vo2 of the second
すると、S870では、S440、S600、S760と同様のエラー出力・記憶処理を行い、当該異常判定処理を終了する。
一方、S812にて、セル電圧Vc1は判定電圧(Vt1−dVc1)以上であると判断された場合、或いは、S816にて、第2電圧監視回路30の出力電圧Vo2はローレベルであると判断された場合には、S820に移行し、第1電圧監視回路20を介して、セル12のセル電圧Vc2を測定する。
Then, in S870, the same error output / storage processing as in S440, S600, and S760 is performed, and the abnormality determination processing is terminated.
On the other hand, when it is determined in S812 that the cell voltage Vc1 is equal to or higher than the determination voltage (Vt1-dVc1), or in S816, it is determined that the output voltage Vo2 of the second
そして、続くS822では、S810にて測定したセル電圧Vc1が、コンパレータCMP1の基準電圧Vt1に許容変動幅dVc1を加えた判定電圧(Vt1+dVc1)よりも高く、且つ、S820にて測定したセル電圧Vc2が、コンパレータCMP2の基準電圧Vt2から許容変動幅dVc2を減じた判定電圧(Vt2−dVc2)よりも低いか否かを判断する。 In subsequent S822, the cell voltage Vc1 measured in S810 is higher than the determination voltage (Vt1 + dVc1) obtained by adding the allowable variation width dVc1 to the reference voltage Vt1 of the comparator CMP1, and the cell voltage Vc2 measured in S820 is the same. Then, it is determined whether or not it is lower than a determination voltage (Vt2-dVc2) obtained by subtracting the allowable fluctuation range dVc2 from the reference voltage Vt2 of the comparator CMP2.
S822にて、セル電圧Vc1が判定電圧(Vt1+dVc1)よりも高く、且つ、セル電圧Vc2が判定電圧(Vt2−dVc2)よりも低いと判断された場合には、S824に移行する。 If it is determined in S822 that the cell voltage Vc1 is higher than the determination voltage (Vt1 + dVc1) and the cell voltage Vc2 is lower than the determination voltage (Vt2-dVc2), the process proceeds to S824.
S824では、セル電圧出力回路34を介して第2電圧監視回路30の出力電圧Vo2を測定し、続くS826にて、その測定した出力電圧Vo2とセル電圧Vc1との差の絶対値(|Vc1−Vo2|)が、異常判定値dVo1よりも小さいか否かを判断する。
In S824, the output voltage Vo2 of the second
ここで、異常判定値dVo1は、第2電圧監視回路30の出力電圧Vo2とセル電圧Vc1との差の絶対値(|Vc1−Vo2|)に基づき、第2電圧監視回路30においてコンパレータCMP1の出力がハイレベル、コンパレータCMP1よりも高電圧側のコンパレータCMP2〜CMP5の出力がローレベルとなっていることを判定するためのものである。
Here, the abnormality determination value dVo1 is based on the absolute value (| Vc1-Vo2 |) of the difference between the output voltage Vo2 of the second
そして、S826では、出力電圧Vo2とセル電圧Vc1との差の絶対値(|Vc1−Vo2|)が異常判定値dVo1以上である場合に、S822での判定結果と第2電圧監視回路30での判定結果とが一致せず、第1電圧監視回路20又は第2電圧監視回路30に異常があると判断して、S870に移行する。
In S826, when the absolute value (| Vc1-Vo2 |) of the difference between the output voltage Vo2 and the cell voltage Vc1 is equal to or greater than the abnormality determination value dVo1, the determination result in S822 and the second
一方、S822にて、セル電圧Vc1が判定電圧(Vt1+dVc1)以下であるか、又は、セル電圧Vc2が判定電圧(Vt2−dVc2)以上であると判断された場合、若しくは、S826にて、出力電圧Vo2とセル電圧Vc1との差の絶対値(|Vc1−Vo2|)が異常判定値dVo1よりも小さいと判断された場合には、S820〜S826と同様の手順で、セル電圧Vc3、Vc4、Vc5を測定し、第1電圧監視回路20又は第2電圧監視回路30の異常判定を行う。
On the other hand, when it is determined in S822 that the cell voltage Vc1 is equal to or lower than the determination voltage (Vt1 + dVc1), or the cell voltage Vc2 is equal to or higher than the determination voltage (Vt2-dVc2), or in S826, the output voltage When it is determined that the absolute value (| Vc1−Vo2 |) of the difference between Vo2 and the cell voltage Vc1 is smaller than the abnormality determination value dVo1, the cell voltages Vc3, Vc4, and Vc5 are performed in the same procedure as S820 to S826. And the abnormality determination of the first
つまり、例えば、セル電圧Vc5を測定した際には(S850)、『セル電圧Vc4が判定電圧(Vt4+dVc4)よりも高く、且つ、セル電圧Vc5が判定電圧(Vt5−dVc5)よりも低い』場合(S852−YES)に、第2電圧監視回路30の出力電圧Vo2を測定する(S854)。
That is, for example, when the cell voltage Vc5 is measured (S850), “when the cell voltage Vc4 is higher than the determination voltage (Vt4 + dVc4) and the cell voltage Vc5 is lower than the determination voltage (Vt5−dVc5)” ( In S852-YES), the output voltage Vo2 of the second
そして、その測定した出力電圧Vo2とセル電圧Vc4との差の絶対値(|Vc4−Vo2|)が、異常判定値dVo4よりも小さいか否かを判断し(S856)、出力電圧Vo2とセル電圧Vc4との差の絶対値(|Vc4−Vo2|)が異常判定値dVo4以上である場合に、第1電圧監視回路20又は第2電圧監視回路30に異常があると判断して、S870に移行する。
Then, it is determined whether the absolute value (| Vc4-Vo2 |) of the difference between the measured output voltage Vo2 and the cell voltage Vc4 is smaller than the abnormality determination value dVo4 (S856), and the output voltage Vo2 and the cell voltage are determined. If the absolute value (| Vc4-Vo2 |) of the difference from Vc4 is equal to or greater than the abnormality determination value dVo4, it is determined that there is an abnormality in the first
なお、異常判定値dVo4は、第2電圧監視回路30の出力電圧Vo2とセル電圧Vc4との差の絶対値(|Vc4−Vo2|)に基づき、第2電圧監視回路30においてコンパレータCMP4の出力がハイレベル、コンパレータCMP4よりも高電圧側のコンパレータCMP5の出力がローレベルとなっていることを判定するためのものである。
The abnormality determination value dVo4 is based on the absolute value (| Vc4-Vo2 |) of the difference between the output voltage Vo2 of the second
また、上記一連の処理にて、異常判定されなかった場合、つまり、S852にて、セル電圧Vc4が判定電圧(Vt4+dVc4)以下であるか、又は、セル電圧Vc5が判定電圧(Vt5−dVc5)以上であると判断された場合、若しくは、S856にて、出力電圧Vo2とセル電圧Vc4との差の絶対値(|Vc4−Vo2|)が異常判定値dVo4よりも小さいと判断された場合には、S860に移行する。 If no abnormality is determined in the series of processes, that is, in S852, the cell voltage Vc4 is equal to or lower than the determination voltage (Vt4 + dVc4), or the cell voltage Vc5 is equal to or higher than the determination voltage (Vt5-dVc5). If it is determined that the absolute value (| Vc4-Vo2 |) of the difference between the output voltage Vo2 and the cell voltage Vc4 is smaller than the abnormality determination value dVo4 in S856, The process proceeds to S860.
そして、S860では、セル電圧Vc5が、コンパレータCMP5の基準電圧Vt5に許容変動幅dVc5を加えた判定電圧(Vt5+dVc5)よりも高いか否かを判断し、セル電圧Vc5が判定電圧(Vt5+dVc5)以下であれば、当該異常判定処理を終了する。 In S860, it is determined whether or not the cell voltage Vc5 is higher than a determination voltage (Vt5 + dVc5) obtained by adding the allowable variation width dVc5 to the reference voltage Vt5 of the comparator CMP5. The cell voltage Vc5 is equal to or lower than the determination voltage (Vt5 + dVc5). If there is, the abnormality determination process ends.
一方、S860にて、セル電圧Vc5が判定電圧(Vt5+dVc5)よりも高い場合と判断された場合には、S862に移行し、第2電圧監視回路30の出力電圧Vo2を測定する。
On the other hand, when it is determined in S860 that the cell voltage Vc5 is higher than the determination voltage (Vt5 + dVc5), the process proceeds to S862, and the output voltage Vo2 of the second
そして、S864では、S862にて測定した出力電圧Vo2とセル電圧Vc5との差の絶対値(|Vc5−Vo2|)が異常判定値dVo5よりも小さいか否かを判断し、出力電圧Vo2とセル電圧Vc5との差の絶対値(|Vc5−Vo2|)が異常判定値dVo5以上であれば、第1電圧監視回路20又は第2電圧監視回路30に異常があると判断して、S870に移行する。
In S864, it is determined whether the absolute value (| Vc5-Vo2 |) of the difference between the output voltage Vo2 measured in S862 and the cell voltage Vc5 is smaller than the abnormality determination value dVo5, and the output voltage Vo2 and the cell voltage are determined. If the absolute value (| Vc5-Vo2 |) of the difference from the voltage Vc5 is equal to or greater than the abnormality determination value dVo5, it is determined that there is an abnormality in the first
また、S864において、出力電圧Vo2とセル電圧Vc5との差の絶対値(|Vc5−Vo2|)が異常判定値dVo5よりも小さい場合は、第1電圧監視回路20及び第2電圧監視回路30が正常であると判断して、当該異常判定処理を終了する。
In S864, if the absolute value (| Vc5-Vo2 |) of the difference between the output voltage Vo2 and the cell voltage Vc5 is smaller than the abnormality determination value dVo5, the first
このように、図11に記載の異常判定処理においては、第1電圧監視回路20にて測定される各セル11〜15のセル電圧Vc1〜Vc5に基づき、第2電圧監視回路30から各コンパレータCMP1〜CMP5の判定結果に応じて出力される出力電圧Vo2が、セル電圧Vc1〜Vc5に対応した電圧範囲内にあるか否かを判断することで、第1電圧監視回路20又は第2電圧監視回路30の異常を検出する。
As described above, in the abnormality determination process illustrated in FIG. 11, each comparator CMP <b> 1 is supplied from the second
従って、図11に記載の異常判定処理によれば、第2電圧監視回路30を構成するコンパレータCMP1〜CMP5の少なくとも一つから信号が出力されなくなって、図9に示す異常判定処理では異常判定を正常に実施できない場合であっても、第1電圧監視回路20によるセル電圧Vc1〜Vc5の測定結果に基づき異常判定を行うことができる。
Therefore, according to the abnormality determination process shown in FIG. 11, no signal is output from at least one of the comparators CMP1 to CMP5 constituting the second
次に、上記第2実施形態では、第2電圧監視回路30とバッテリ制御回路40との間に、電圧変化検出回路32及びセル電圧出力回路34を設け、電圧変化検出回路32からトリガ信号が入力されると、バッテリ制御回路40は、セル電圧出力回路34からの電圧に基づき、第2電圧検出回路30内で出力が変化した比較回路(延いては、セル)を特定するようにしている。
Next, in the second embodiment, the voltage change detection circuit 32 and the cell voltage output circuit 34 are provided between the second
しかし、第2実施形態において、第2電圧監視回路30を構成する比較回路(コンパレータCMP1〜CMP5)の基準電圧は、それぞれ異なる値に設定されている。
従って、例えば、バッテリ10の放電状態からの充電時には、基準電圧が低い比較回路(コンパレータCMP1)から基準電圧が高い比較回路(コンパレータCMP5)へと、出力が順に変化する。
However, in the second embodiment, the reference voltages of the comparison circuits (comparators CMP1 to CMP5) constituting the second
Therefore, for example, when the
このため、バッテリ10の放電状態からの充電時には、トリガ信号の入力回数によって、出力が変化した比較回路を特定できる。
従って、第2実施形態において、出力が変化した比較回路を特定するためには、必ずしもセル電圧出力回路34を設ける必要はなく、図9に示した異常判定処理では、トリガ信号の入力回数に基づき、出力が変化した比較回路を特定するようにしてもよい。
For this reason, when the
Therefore, in the second embodiment, it is not always necessary to provide the cell voltage output circuit 34 in order to specify the comparison circuit whose output has changed. In the abnormality determination process shown in FIG. The comparison circuit whose output has changed may be specified.
次に、第1実施形態の構成(図2参照)では、第1電圧監視回路20によるセル電圧の測定結果は、バッテリパック2内のバッテリ制御回路40にだけ出力されるようになっているが、バッテリ制御回路40に加えて、バッテリパック2が接続される充電器50や充電式電動機器にも出力されるようにしてもよい。
Next, in the configuration of the first embodiment (see FIG. 2), the cell voltage measurement result by the first
そして、このようにすれば、充電器50又は充電式電動機器において、バッテリ10への充電又はバッテリ10から電動機器への放電を制御する際に、バッテリ電圧(若しくはセル電圧)を直接監視することができるようになり、バッテリ使用時の安全性を向上できる。
And if it does in this way, when controlling the charge to the
また次に、上記各実施形態では、第1電圧監視回路20は、バッテリ10を構成する各セル11〜15のセル電圧Vc1〜Vc5を検出可能な電圧検出回路にて構成し、第2電圧監視回路30は、各セル電圧Vc1〜Vc5を基準電圧と比較するコンパレータCMP1〜CMP5にて構成するものとして説明した。
Next, in each of the above embodiments, the first
しかし、本発明は、第1電圧監視回路20のようにセル電圧Vc1〜Vc5を選択的に検出可能な電圧検出回路、若しくは、セル電圧Vc1〜Vc5を同時に検出可能な電圧検出回路からなる電圧監視回路を2つ以上備えたバッテリパックであっても適用することができる。
However, the present invention is a voltage monitor comprising a voltage detection circuit that can selectively detect the cell voltages Vc1 to Vc5 as in the first
つまり、この場合、バッテリ制御回路40では、各電圧監視回路を介して、セル電圧を周期的に測定し、その測定したセル電圧が一致しているか否かを判断することにより、電圧監視回路の異常を判断するようにすればよい。
That is, in this case, the
また、本発明は、第2電圧監視回路30のように、コンパレータCMP1〜CMP5にて構成された電圧監視回路を2つ以上備えたバッテリパックであっても適用することができる。
The present invention can also be applied to a battery pack including two or more voltage monitoring circuits configured by the comparators CMP1 to CMP5, such as the second
なお、この場合、セル電圧Vc1〜Vc5が基準電圧を横切ったことは検出できるが、セル電圧Vc1〜Vc5の電圧値を検出することはできない。
そこで、この場合には、一方の電圧監視回路からの出力が変化したタイミングと、充放電電流の積算値とから、他方の電圧監視回路からの出力が変化するタイミングを推定し、その推定したタイミングと、実際の変化タイミングとのずれが所定の閾値以上となったときに、電圧監視回路の一方に異常があると判断するようにすればよい。
In this case, it can be detected that the cell voltages Vc1 to Vc5 cross the reference voltage, but the voltage values of the cell voltages Vc1 to Vc5 cannot be detected.
Therefore, in this case, the timing at which the output from the other voltage monitoring circuit changes is estimated from the timing at which the output from one voltage monitoring circuit changes and the integrated value of the charge / discharge current, and the estimated timing. When the deviation from the actual change timing becomes equal to or greater than a predetermined threshold, it may be determined that one of the voltage monitoring circuits is abnormal.
また、上記各実施形態では、各電圧監視回路20、30は、バッテリ10を構成するセル11〜15毎にセル電圧Vc1〜Vc5を測定するか、基準電圧と比較するものとし、電圧監視回路20、30の異常判定は、各セル11〜15毎に行うものとして説明した。
In each of the above embodiments, the
しかし、本発明は、各電圧監視回路20、30が、バッテリ10の両端電圧(バッテリ電圧)を測定するか、或いは、バッテリ電圧と基準電圧とを比較するように構成されていても、上記実施形態と同様に適用することができる。
However, even if each
2…バッテリパック、3…装着部、4…バッテリ側ターミナル、6…正極端子、7…負極端子、8…入出力端子、10…バッテリ、11〜15…セル、20…第1電圧監視回路、R10〜R15…抵抗、Ti10〜Ti15…入力端子、Sa1〜Sa5…正極スイッチ、Sb1〜Sb5…負極スイッチ、Sc1〜Sc5…放電スイッチ、22…スイッチコントローラ、24…増幅回路、To1…出力端子、Tc1…入力端子、30…第2電圧監視回路、R20〜R25…抵抗、Ti20〜Ti25…入力端子、CMP1〜CMP5…コンパレータ、To2,To21〜To25…出力端子、So1〜So5…出力スイッチ、Do1〜Do4…ダイオード、32…電圧変化検出回路、34…セル電圧出力回路、40…バッテリ制御回路、42…温度検出回路、44…電流検出回路、46…保護回路。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記バッテリの電圧をそれぞれ監視する第1電圧監視回路及び第2電圧監視回路と、
前記第1電圧監視回路及び前記第2電圧監視回路の監視結果に基づき、前記バッテリの充放電を制御する制御手段と、
を備え、前記制御手段は、前記第1電圧監視回路及び前記第2電圧監視回路の監視結果を比較し、該監視結果に相違があるとき、前記第1電圧監視回路又は前記第2電圧監視回路が異常であると判断することを特徴とするバッテリパック。 Battery,
A first voltage monitoring circuit and a second voltage monitoring circuit that respectively monitor the voltage of the battery;
Control means for controlling charging / discharging of the battery based on monitoring results of the first voltage monitoring circuit and the second voltage monitoring circuit;
The control means compares the monitoring results of the first voltage monitoring circuit and the second voltage monitoring circuit, and when there is a difference between the monitoring results, the first voltage monitoring circuit or the second voltage monitoring circuit A battery pack characterized in that the battery pack is determined to be abnormal.
前記制御手段は、前記第2電圧監視回路の出力が変化したとき、前記第2電圧監視回路の前記基準電圧と、前記第1電圧監視回路による前記監視結果とを比較することを特徴とする請求項3に記載のバッテリパック。 The first voltage monitoring circuit detects the voltage of the battery, and outputs the detection result to the control unit as the monitoring result;
The control means, when the output of the second voltage monitoring circuit changes, compares the reference voltage of the second voltage monitoring circuit with the monitoring result of the first voltage monitoring circuit. Item 4. The battery pack according to item 3.
前記制御手段は、前記第1電圧監視回路及び前記第2電圧監視回路による前記セル電圧の監視結果を、前記複数のセル毎に比較することを特徴とする請求項1〜請求項5の何れか1項に記載のバッテリパック。 The first voltage monitoring circuit and the second voltage monitoring circuit are configured to monitor a cell voltage for each of a plurality of cells constituting the battery,
The said control means compares the monitoring result of the said cell voltage by the said 1st voltage monitoring circuit and the said 2nd voltage monitoring circuit for every said some cell, The any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. The battery pack according to item 1.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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