JP2020195192A - Storage battery system, method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、蓄電池システム、方法及びプログラムに関する。 Embodiments of the present invention relate to storage battery systems, methods and programs.
従来、蓄電池システムにおいて、蓄電池及び蓄電池システム全体を保護するために主回路ヒューズとFETによる遮断機構を設けていた。
例えば、従来技術においては、放電方向の保護(過電流、過放電、外部短絡含む)は、放電制御FETと主回路ヒューズを設けることで保護し、同様に、充電方向の保護(過電流・過充電等)は、2直列に接続された充電制御FETを設けることで、それぞれ二重の保護が実現されていた。
Conventionally, in a storage battery system, a main circuit fuse and a FET cutoff mechanism have been provided in order to protect the storage battery and the entire storage battery system.
For example, in the prior art, protection in the discharge direction (including overcurrent, overdischarge, and external short circuit) is protected by providing a discharge control FET and a main circuit fuse, and similarly, protection in the charging direction (overcurrent / overcurrent). For charging, etc.), double protection was realized by providing two charging control FETs connected in series.
しかしながら、比較的大きな電流を扱うシステムにおいては、放電制御用のFET及び充電制御用のFETは、通電容量の大きなFETを3〜4並列で用いる必要があり、装置構成が複雑化、大型化するとともに、装置製造コストが高くなるという虞があった。 However, in a system that handles a relatively large current, the FET for discharge control and the FET for charge control need to use 3 to 4 FETs having a large energization capacity in parallel, which complicates and increases the size of the device configuration. At the same time, there is a risk that the equipment manufacturing cost will increase.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、装置構成を簡略化し、装置の小形化を図るとともに、コストの低減を図ることが可能な蓄電池システム、方法及びプログラムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a storage battery system, a method, and a program capable of simplifying an apparatus configuration, reducing the size of an apparatus, and reducing costs. ..
実施形態の蓄電池システムは、複数の蓄電池セルを有する電池ユニットと、ヒューズ素子を有し、前記電池ユニットの高電位側の充放電経路に設けられたアクティブヒューズユニットと、前記電池ユニットの過充電検出時あるいは充電過電流検出時に前記アクティブヒューズユニットを制御して、前記充放電経路を遮断する制御部と、前記充放電経路に設けられた放電制御FETユニットと、を備えている。 The storage battery system of the embodiment includes a battery unit having a plurality of storage battery cells, an active fuse unit having a fuse element and provided in a charge / discharge path on the high potential side of the battery unit, and overcharge detection of the battery unit. It includes a control unit that controls the active fuse unit at the time or when a charging overcurrent is detected to cut off the charging / discharging path, and a discharge control FET unit provided in the charging / discharging path.
次に好適な実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、実施形態のバッテリシステムの一例の原理説明図である。
蓄電池システム10は、大別すると、バッテリユニット11、シャント抵抗12、アクティブヒューズユニット13、アクティブヒューズ駆動回路14、放電制御FET15、FETドライバ16、上位インタフェース(I/F)17、バッテリ監視IC18、第2保護IC19及びMPU20を備えている。
Next, a preferred embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a principle explanatory view of an example of the battery system of the embodiment.
The
上記構成において、アクティブヒューズユニット13及び放電制御FET15は、高電位側電源ラインHLにおいて、直列に接続されており、シャント抵抗の低電位側端子は、低電位側電源ラインLLに接続されている。
そして、高電位側電源ラインHL及び低電位側電源ラインLLに負荷装置LDが接続されることとなる。
In the above configuration, the
Then, the load device LD is connected to the high potential side power supply line HL and the low potential side power supply line LL.
バッテリユニット11は、直列接続された複数の電池セル21を備えている。
シャント抵抗12は、電流検出用の抵抗器である。
アクティブヒューズユニット13は、電流流路に直列に挿入された一対のヒューズ素子22−1、22−2と、一対のヒューズ素子22−1、22−2の接続点に一端が接続され、他端がアクティブヒューズ駆動回路14に接続されたヒーター部23と、を備えている。
The
The
One end of the
アクティブヒューズ駆動回路14は、ゲート端子GがMPU20に接続され、ソース端子Sが接地され、ドレイン端子がヒーター部23に接続された第1MOSFET24−1と、ゲート端子Gが第2保護IC19に接続され、ソース端子Sが接地され、ドレイン端子がヒーター部23に接続された第2MOSFET24−2と、を備えている。
In the active
ここで、第1MOSFET24−1及び第2MOSFET24−2は、NチャネルMOSFETである。
放電制御FET15は、ゲート端子がFETドライバ16に接続され、ドレイン端子Dがヒューズ素子22−2に接続され、ソース端子Sが負荷装置LDの高電位側電源端子TPに接続されている。
Here, the first MOSFET 24-1 and the second MOSFET 24-2 are N-channel MOSFETs.
In the
この放電制御FET15は、製品への組み込み(負荷装置LDへの接続)前に短絡が発生しないように設けられている。
FETドライバ16は、MPU20の制御下で、放電制御FET15を駆動する。
上位インタフェース17は、CAN(Controller Area Network)プロトコルを用いて負荷装置LDと通信を行う際の通信インタフェース動作を行う。
バッテリ監視IC18は、MPU20の制御下でバッテリユニット11の状態(各電池セルの電圧、温度、充放電電流等)をモニタする。
The
The FET
The
The
第2保護IC19は、MPU20とは独立してバッテリユニット11が過充電であるか否かの状態を監視し、過充電が検出された場合には、アクティブヒューズ駆動回路14を駆動してアクティブヒューズユニット13の制御を行うことにより、バッテリユニット11の保護の冗長化を図っている。
この第2保護IC19は、バッテリユニット11が接続された以降は、動作モードに限らず、バッテリユニット11を構成している電池セル21のセル電圧を監視し続ける。すなわち、第2保護IC19は、過充電検出におけるMPU20の冗長系を構成しており、検出閾値は、MPU20の検出閾値(判定電圧)より高く設定している。
The
After the
MPU20は、蓄電池システム10全体の制御を行うとともに、バッテリ監視IC18を介してバッテリユニット11の状態をモニタし、放電制御FET15及びアクティブヒューズ駆動回路14の制御を行う。
さらにMPU20は、アクティブヒューズユニット13における電圧を常時モニタリングし、健全性を常時確認している。
The MPU 20 controls the entire
Further, the
次に実施形態の動作について説明する。
まず、実施形態の動作に先立ち、従来システムの問題点について説明する。
図2は、従来のバッテリシステムの概要構成ブロック図である。
従来のバッテリシステム200は、大別すると、バッテリユニット201、シャント抵抗202、主回路ヒューズ203、充電制御FET204−1、204−2、放電制御FET205、FETドライバ206、上位インタフェース207、絶縁トランス208、バッテリ監視IC209及びMPU210を備えている。
Next, the operation of the embodiment will be described.
First, problems of the conventional system will be described prior to the operation of the embodiment.
FIG. 2 is a schematic block diagram of a conventional battery system.
The
上記構成において、MPU210は、絶縁トランス208及び上位インタフェースを介して負荷装置LDと通信を行いつつ、バッテリ監視IC209によりバッテリユニット201の状態(各電池セルの電圧、温度、充放電電流等)をモニタする。
In the above configuration, the
そして、放電過電流が発生した場合には、MPU210がFETドライバユニット206を介して放電制御FET205を遮断し、あるいは、短絡時には、主回路ヒューズ203が溶断することにより遮断して保護を行うようにされていた。
また、充電過電流が発生した場合には、MPU210がFETドライバユニット206を介して充電制御FET204−1、204−2を遮断して保護を行うようにされていた。
Then, when a discharge overcurrent occurs, the MPU 210 cuts off the discharge control FET 205 via the
Further, when a charging overcurrent occurs, the MPU 210 is configured to cut off the charging control FETs 204-1 and 204-2 via the FET
同様に、過充電時には、バッテリ監視IC209が過充電を検出し、その旨をMPU210に通知することで、MPU210がFETドライバユニット206を介して充電制御FET204−1、204−2を遮断して保護を行うようにされていた。
Similarly, at the time of overcharging, the
また、過放電時には、バッテリ監視IC209が過放電を検出し、その旨をMPU210に通知することで、MPU210がFETドライバユニット206を介して放電制御FET205を遮断して保護を行うようにされていた。
Further, at the time of over-discharging, the
上述したように、従来システムにおいては、主回路ヒューズ203と、充電制御FET204−1、204−2及び放電制御FET205による遮断機構を設けることとなっていたが、比較的大きな電流を扱うシステムにおいては、放電・充電制御用のFETとしては、通電容量の大きなFETを3〜4並列に接続して構成する必要があり、装置構成及び装置規模が大きくなるとともに、製造コストも高くなる虞れがあった。
As described above, in the conventional system, the
上記従来のシステム構成に対し、本実施形態のバッテリシステムは、放電過電流に対しては、放電制御FET15を遮断し、あるいは、短絡時には、アクティブヒューズユニット13を構成しているヒューズ素子22−1、22−2を溶断することにより遮断して保護を行うようにし、過放電に対しては、放電制御FET15を遮断して保護を行うようにしている。
In contrast to the conventional system configuration, the battery system of the present embodiment cuts off the
また、充電過電流に対しては、アクティブヒューズユニット13を構成しているヒューズ素子22−1、22−2を溶断することにより遮断して保護を行うようにし、過充電に対しては、アクティブヒューズユニット13を構成しているヒューズ素子22−1、22−2を溶断することにより遮断して保護を行うようにしてする。
Further, against overcurrent charging, the fuse elements 22-1 and 22-2 constituting the
したがって、充電制御FETに代えて、比較的電流容量の大きなヒューズ素子22−1、22−2を設けることにより同様の保護機能を実現できるので、装置構成及び装置規模を小さくできるとともに、製造コストも低減することが可能となっている。 Therefore, the same protection function can be realized by providing fuse elements 22-1 and 22-2 having a relatively large current capacity instead of the charge control FET, so that the device configuration and device scale can be reduced and the manufacturing cost can be reduced. It is possible to reduce it.
次により具体的な実施形態について説明する。
図3は、より具体的な実施形態のバッテリシステムの一例の説明図である。
図3において、図1と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
蓄電池システム10は、大別すると、バッテリユニット11、シャント抵抗12、アクティブヒューズユニット13A、アクティブヒューズ駆動回路14A、放電制御FETユニット15A、FETドライバ16A、上位インタフェース(I/F)17、バッテリ監視IC18、第2保護IC19、MPU20、ロジック回路25、電源回路31、充電電流検出回路32及び常時オン電源回路33を備えている。
A specific embodiment will be described below.
FIG. 3 is an explanatory diagram of an example of a battery system of a more specific embodiment.
In FIG. 3, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.
The
上記構成において、アクティブヒューズユニット13及び放電制御FET15は、高電位側電源ラインHLにおいて、直列に接続されており、シャント抵抗12の低電位側端子は、低電位側電源ラインLLに接続されている。
そして、高電位側電源ラインHL及び低電位側電源ラインLLに負荷装置LDが接続されることとなる。
In the above configuration, the
Then, the load device LD is connected to the high potential side power supply line HL and the low potential side power supply line LL.
バッテリユニット11は、直列接続された複数の電池セル21を備えている。
シャント抵抗12は、電流検出用の抵抗器である。
アクティブヒューズユニット13Aは、電流流路に直列に挿入された一対のヒューズ素子22−1A、22−1Bと、一対のヒューズ素子22−1A、22−1Bの接続点に一端が接続され、他端がアクティブヒューズ駆動回路14Aに接続されたヒーター部23Aと、を備えている。
The
The
One end of the
さらにアクティブヒューズユニット13Aは、電流容量を確保するために、一対のヒューズ素子22−1A、22−1Bと並列に接続され、電流流路に直列に挿入された一対のヒューズ素子22−2A、22−2Bと、一対のヒューズ素子22−2A、22−2Bの接続点に一端が接続され、他端がアクティブヒューズ駆動回路14Aに接続されたヒーター部23Bと、を備えている。
Further, the
アクティブヒューズ駆動回路14Aは、ゲート端子GがMPU20に接続され、ソース端子Sが接地され、ドレイン端子がヒーター部23Aに接続された第1MOSFET24−1Aと、ゲート端子Gが第2保護IC19に接続され、ソース端子Sが接地され、ドレイン端子がヒーター部23Aに接続された第2MOSFET24−2Aと、を備えている。
In the active
さらにアクティブヒューズ駆動回路14Aは、ゲート端子GがMPU20に接続され、ソース端子Sが接地され、ドレイン端子がヒーター部23Bに接続された第1MOSFET24−1Bと、ゲート端子Gが第2保護IC19に接続され、ソース端子Sが接地され、ドレイン端子がヒーター部23Bに接続された第2MOSFET24−2Bと、を備えている。
Further, in the active
放電制御FETユニット15Aは、ゲート端子がFETドライバ16Aに接続され、ドレイン端子Dがヒューズ素子22−1B及びヒューズ素子22−2Bに接続され、ソース端子Sが負荷装置LDの高電位側電源端子TPに接続されている放電制御FET15A−1と、ゲート端子がFETドライバ16Aに接続され、ドレイン端子Dがヒューズ素子22−2A及びヒューズ素子22−2Bに接続され、ソース端子Sが負荷装置LDの高電位側電源端子TPに接続されている放電制御FET15A−2と、を備えている。
In the discharge
この放電制御FET15A−1及び放電制御FET15A−2は、製品への組み込み(負荷装置LDへの接続)前に短絡が発生しないように設けられている。
FETドライバ16Aは、MPU20の制御下で、放電制御FETユニット15Aを構成している放電制御FET15A−1及び放電制御FET15A−2を駆動する。
The
The FET driver 16A drives the
上位インタフェース17は、CANプロトコルを用いて負荷装置LDと通信を行う際の通信インタフェース動作を行う。
バッテリ監視IC18は、MPU20の制御下でバッテリユニット11の状態(各電池セルの電圧、温度、充放電電流等)をモニタする。
The
The
本実施形態では、バッテリ監視IC18は、MPU20が停止している状態であっても、定期的に起動し、電池セル21の状態、主回路電流、温度等を間欠的に監視する機能を有しており、間欠監視において、異常を検出した場合にはフォールト検出信号SFLを電源回路31及びMPU20に出力し、電源回路31を起動して、システム電源をMPU20に供給させるとともに、MPU20を起動させる。
In the present embodiment, the
第2保護IC19は、MPU20とは独立してバッテリユニット11が過充電であるか否かの状態を監視し、過充電が検出された場合には、アクティブヒューズ駆動回路14を駆動してアクティブヒューズユニット13の制御を行うことにより、バッテリユニット11の保護の冗長化を図っている。
The
この第2保護IC19は、バッテリユニット11が接続された以降は、動作モードに限らず、バッテリユニット11を構成している電池セル21のセル電圧を監視し続ける。すなわち、第2保護IC19は、過充電検出におけるMPU20の冗長系を構成しており、検出閾値は、MPU20の検出閾値(判定電圧)より高く設定している。
After the
ロジック回路25は、常時オン電源回路33から常時オン用電源が供給されているともに、ラッチ回路等を備えており、MPU20がスタンバイ状態となっている場合でも、常時オン用電源によりFETドライバ16Aを駆動して、放電制御FET15Aをオン状態とできるようになっている。
The
ここで、実施形態の動作モードについて説明する。
実施形態の蓄電池システムは、以下の三つの動作モードを有している。
通常運転モード、低消費電力モード及び出荷モードである。
Here, the operation mode of the embodiment will be described.
The storage battery system of the embodiment has the following three operation modes.
Normal operation mode, low power consumption mode and shipping mode.
通常運転モードにおいては、蓄電池システム10は、図示しない電源スイッチがオン状態であり、放電制御FET15は、導通状態(オン状態)とされている。
さらに制御部としてのMPU20は、動作状態、バッテリ監視IC18は、常時監視状態であり、上位インタフェース17は、オン状態で、負荷装置LDとの通信が可能な状態となっている。
In the normal operation mode, the power switch (not shown) is in the ON state of the
Further, the
低消費電力モードにおいては、蓄電池システム10は、電源スイッチがオン状態であり、放電制御FET15は、導通状態(オン状態)とされている。
さらに制御部としてのMPU20は、停止状態(スタンバイ状態)、バッテリ監視IC18は、間欠監視状態であり、上位インタフェース17は、オフ状態で、負荷装置LDとの通信は不能な状態となっている。
In the low power consumption mode, the power switch of the
Further, the
出荷モードにおいては、蓄電池システム10は、電源スイッチがオフ状態であり、放電制御FET15は、非導通状態(オフ状態)とされている。
さらに制御部としてのMPU20は、停止状態(スタンバイ状態)、バッテリ監視IC18は、間欠監視状態であり、上位インタフェース17は、オフ状態で、負荷装置LDとの通信は不能な状態となっている。
In the shipping mode, the power switch of the
Further, the
次に実施形態の動作を説明する。
[1]放電過電流時の動作
この場合において、出荷モードにおいては、放電制御FETがオフ状態であるので、放電過電流は発生しないので、通常運転モード及び低消費電力モードにおける動作を説明する。
Next, the operation of the embodiment will be described.
[1] Operation at the time of discharge overcurrent In this case, since the discharge control FET is in the off state in the shipping mode, the discharge overcurrent does not occur. Therefore, the operation in the normal operation mode and the low power consumption mode will be described.
[1.1]通常運転モード
図4は、通常運転モードにおける放電過電流検出時の動作フローチャートである。
この場合において、放電制御FET15は、MPU20によりFETドライバ16を介してオン状態になっているものとする。
MPU20は、バッテリ監視IC18及びシャント抵抗12を介して放電電流の電流モニタを常時行っている(ステップS11)。
[1.1] Normal Operation Mode FIG. 4 is an operation flowchart when a discharge overcurrent is detected in the normal operation mode.
In this case, it is assumed that the
The
そして、MPU20は、電流モニタによる電流値(電流モニタ値)が、所定の放電過電流閾値以上の状態が所定時間(所定の放電過電流判定用の基準時間)以上継続した状態となっているか否かを判断する(ステップS12)。
Then, in the
ステップS12の判断において、電流モニタによる電流値(電流モニタ値)が、放電過電流閾値を基準時間以上継続して流れた状態となっている場合には(ステップS12;Yes)、MPUは、FETドライバ16を介して放電制御FET15をオフ状態として放電過電流を遮断する(ステップS13)。
そして、放電制御FET15が完全にオフ状態に遷移する所定時間が経過したら(ステップS14)、シャットダウンして処理を終了する(ステップS15)。
In the determination of step S12, when the current value (current monitor value) by the current monitor is in a state where the discharge overcurrent threshold has continuously flowed for the reference time or longer (step S12; Yes), the MPU is an FET. The
Then, when a predetermined time for the
[1.2]低消費電力モード
図5は、低消費電力モードにおける放電過電流検出時の動作フローチャートである。
この場合において、MPU20は、低消費電力モードでスタンバイ状態になっているものとする。
また、ロジック回路25は、常時オン電源回路33から常時オン用電源が供給されており、この常時オン用電源によりロジック回路25を構成している図示しないラッチ回路等によりFETドライバ16は駆動状態となって、MPU20がスタンバイ状態になっているにもかかわらず、放電制御FET15は、常時オン状態になっているものとする。
[1.2] Low Power Consumption Mode FIG. 5 is an operation flowchart when a discharge overcurrent is detected in the low power consumption mode.
In this case, it is assumed that the
Further, in the
低消費電力モードにおいては、バッテリ監視IC18は、シャント抵抗を介した放電電流の電流モニタを間欠的に行っている(ステップS21)。
例えば、バッテリ監視IC18は、電流モニタを数秒おきに行っている。
In the low power consumption mode, the
For example, the
そして、バッテリ監視IC18は、電流モニタによる電流値(電流モニタ値)が、MPU20の起動が必要とされる所定のMPU起動電流閾値以上の状態となっているか否かを判断する(ステップS22)。
Then, the
ステップS22の判断において、電流モニタによる電流値(電流モニタ値)が、MPU起動電流閾値未満の状態である場合には(ステップS22;No)、処理を再びステップS21に移行し、待機状態となる。 In the determination of step S22, if the current value (current monitor value) by the current monitor is less than the MPU start-up current threshold value (step S22; No), the process shifts to step S21 again and the standby state is established. ..
ステップS22の判断において、電流モニタによる電流値(電流モニタ値)が、MPU起動電流閾値以上である場合には(ステップS22;Yes)、バッテリ監視IC18は、例えば、ウェイクアップ信号を電源回路31に出力し、電源回路31が起動用の電源をMPU20に供給することでMPU20を起動させ、通常動作モードに移行させる(ステップS23)。
In the determination of step S22, when the current value (current monitor value) by the current monitor is equal to or higher than the MPU start-up current threshold value (step S22; Yes), the
これにより、MPU20は、バッテリ監視IC18及びシャント抵抗を介して放電電流の電流モニタを開始し(ステップS24)、電流モニタによる電流値(電流モニタ値)が、所定の放電過電流閾値以上の状態が所定時間(所定の放電過電流判定用の基準時間)以上継続した状態となっているか否かを判断する(ステップS25)。
As a result, the
ステップS25の判断において、電流モニタによる電流値(電流モニタ値)が、放電過電流閾値を基準時間以上継続して流れた状態となっている場合には(ステップS25;Yes)、MPUは、FETドライバ16を介して放電制御FET15をオフ状態として放電過電流を遮断する(ステップS26)。
そして、放電制御FET15が完全にオフ状態に遷移する所定時間が経過したら(ステップS27)、シャットダウンして処理を終了する(ステップS28)。
In the determination of step S25, when the current value (current monitor value) by the current monitor is in a state where the discharge overcurrent threshold has continuously flowed for the reference time or longer (step S25; Yes), the MPU is an FET. The
Then, when a predetermined time for the
一方、ステップS25の判断において、電流モニタによる電流値(電流モニタ値)が、放電過電流閾値を基準時間以上継続して流れていない場合には(ステップS25;No)、動作のばたつき(チャタリング)を避けるための所定時間が経過したら(ステップS29)、MPU20は、再び動作モードを低消費電力モードに移行し(ステップS30)、スタンバイ状態に移行し、再び処理をステップS21に移行する。
On the other hand, in the determination of step S25, if the current value (current monitor value) by the current monitor does not continuously flow the discharge overcurrent threshold value for the reference time or longer (step S25; No), the operation flutters (chattering). When the predetermined time for avoiding the above has elapsed (step S29), the
[1.3]まとめ
以上の説明のように、通常運転モードあるいは低消費電力モードのいずれにおいても、放電過電流が検出された場合には、MPU20が放電制御FET15をオフ状態とすることで、放電過電流による影響を低減しつつシャットダウン状態に移行することができる。
[1.3] Summary As described above, when a discharge overcurrent is detected in either the normal operation mode or the low power consumption mode, the
[2]充電過電流時の動作
この場合においては、出荷モード及び低消費電力モードと、通常運転モードとでは、処理の流れが異なるので、まず、出荷モード及び低消費電力モードにおける動作を説明する。
[2] Operation at Charge Overcurrent In this case, the processing flow differs between the shipping mode and the low power consumption mode and the normal operation mode. Therefore, first, the operation in the shipping mode and the low power consumption mode will be described. ..
[2.1]出荷モード及び低消費電力モード
図6は、出荷モード及び低消費電力モードにおける充電過電流検出時の動作フローチャートである。
この場合において、出荷モードの場合には、放電制御FET15A(=放電制御FET15A−1及び放電制御FET15A−1)は、オフ状態となっているものとし、MPU20は、スタンバイ状態になっているものとする。さらに、放電制御FET15Aを駆動するFETドライバ16Aには、充電電流検出回路32からウェイクアップ信号が入力可能となっており、放電制御FET15Aがオフ状態(非導通状態)の場合に、外部の充電装置が接続され、放電制御FET15Aのボディダイオードに充電電流が流れて発熱するのを防止すべく、強制的に放電制御FET15Aをオン状態(導通状態)とするようにされている。したがって、出荷モードで充電過電流が検出された場合には、放電制御FETAは、オン状態となっている。
また、低消費電力モードの場合には、放電制御FET15は、MPU20によりFETドライバ16を介してオン状態になっているものとし、MPU20は、スタンバイ状態になっているものとする。
[2.1] Shipping Mode and Low Power Consumption Mode FIG. 6 is an operation flowchart when charging overcurrent is detected in the shipping mode and low power consumption mode.
In this case, in the case of the shipping mode, it is assumed that the
Further, in the case of the low power consumption mode, it is assumed that the
出荷モード及び低消費電力モードにおいては、バッテリ監視IC18は、シャント抵抗を介した充電電流の電流モニタを間欠的に行っている(ステップS41)。
例えば、バッテリ監視IC18は、電流モニタを数秒おきに行っている。
In the shipping mode and the low power consumption mode, the
For example, the
そして、バッテリ監視IC18は、電流モニタによる電流値(電流モニタ値)が、MPU20の起動が必要とされる所定のMPU起動電流閾値以上の状態となっているか否かを判断する(ステップS42)。
Then, the
ステップS42の判断において、電流モニタによる電流値(電流モニタ値)が、MPU起動電流閾値未満の状態である場合には(ステップS42;No)、処理を再びステップS41に移行し、待機状態となる。 In the determination of step S42, if the current value (current monitor value) by the current monitor is less than the MPU start-up current threshold value (step S42; No), the process shifts to step S41 again and the standby state is established. ..
ステップS42の判断において、電流モニタによる電流値(電流モニタ値)が、MPU起動電流閾値以上である場合には(ステップS42;Yes)、バッテリ監視IC18は、例えば、ウェイクアップ信号を電源回路31に出力し、電源回路31が起動用の電源をMPU20に供給することでMPU20を起動させ、通常動作モードに移行させる(ステップS43)。
In the determination of step S42, when the current value (current monitor value) by the current monitor is equal to or higher than the MPU start-up current threshold value (step S42; Yes), the
これにより、MPU20は、バッテリ監視IC18及びシャント抵抗を介して充電電流の電流モニタを開始し(ステップS44)、電流モニタによる電流値(電流モニタ値)が、所定の充電過電流閾値以上の状態が所定時間(所定の充電過電流判定用の基準時間)以上継続した状態となっているか否かを判断する(ステップS45)。
As a result, the
ステップS45の判断において、電流モニタによる電流値(電流モニタ値)が、充電過電流閾値を基準時間以上継続して流れた状態となっている場合には(ステップS45;Yes)、MPU20は、アクティブヒューズ駆動回路をオン状態としてアクティブヒューズユニットのヒューズ素子を溶断すべく第1MOSFET24をオン状態とし(ステップS46)、ヒューズ素子を溶断するのに十分な所定時間待機する(ステップS47)。
そして、その後、第1MOSFET24をオフ状態とし(ステップS48)、MPU20は、アクティブヒューズユニット13Aの端子電圧モニタを開始する(ステップS49)。
In the determination of step S45, when the current value (current monitor value) by the current monitor is in a state of continuously flowing the charging overcurrent threshold value for the reference time or longer (step S45; Yes), the
Then, after that, the first MOSFET 24 is turned off (step S48), and the
次にMPU20は、端子電圧モニタによる電圧値(アクティブヒューズ端子電圧モニタ値)が、所定のアクティブヒューズ溶断判定閾値以下となっているかを判断する(ステップS50)。
Next, the
ステップS50の判断において、未だ端子電圧モニタによる電圧値(アクティブヒューズ端子電圧モニタ値)が、所定のアクティブヒューズ溶断判定閾値以下となっていない場合には、再び処理をステップS46に移行して、以下、前述と同様の処理を繰り返す。 In the determination of step S50, if the voltage value (active fuse terminal voltage monitor value) by the terminal voltage monitor is not yet equal to or less than the predetermined active fuse blowout determination threshold value, the process is shifted to step S46 again, and the following , The same process as described above is repeated.
ステップS50の判断において、端子電圧モニタによる電圧値(アクティブヒューズ端子電圧モニタ値)が、所定のアクティブヒューズ溶断判定閾値以下となっている場合には(ステップS50;Yes)、ヒューズ素子が完全に溶断したと判断可能な所定時間が経過したら(ステップS51)、シャットダウンして処理を終了する(ステップS52)。 In the determination of step S50, if the voltage value (active fuse terminal voltage monitor value) by the terminal voltage monitor is equal to or less than the predetermined active fuse blowout determination threshold value (step S50; Yes), the fuse element is completely blown. When a predetermined time that can be determined to have been completed has elapsed (step S51), the process is shut down to end the process (step S52).
一方、ステップS45の判断において、電流モニタによる電流値(電流モニタ値)が、充電過電流閾値を基準時間以上継続して流れていない場合には(ステップS45;No)、動作のばたつき(チャタリング)を避けるための所定時間が経過したら(ステップS53)、MPU20は、再び動作モードを元の動作モード(出荷モードあるいは低消費電力モード)に移行し(ステップS54)、スタンバイ状態に移行し、再び処理をステップS41に移行する。
On the other hand, in the determination of step S45, if the current value (current monitor value) by the current monitor does not continuously flow over the charging overcurrent threshold for the reference time or longer (step S45; No), the operation flutters (chattering). When the predetermined time for avoiding the above has elapsed (step S53), the
[2.2]通常運転モード
図7は、通常運転モードにおける充電過電流検出時の動作フローチャートである。
この場合において、放電制御FET15は、MPU20によりFETドライバ16を介してオン状態になっているものとする。
[2.2] Normal operation mode FIG. 7 is an operation flowchart when a charging overcurrent is detected in the normal operation mode.
In this case, it is assumed that the
MPU20は、バッテリ監視IC18及びシャント抵抗を介して充電電流の電流モニタを常時行っている(ステップS61)。
そして、MPU20は、電流モニタによる電流値(電流モニタ値)が、所定の充電過電流閾値以上の状態が所定時間(所定の充電過電流判定用の基準時間)以上継続した状態となっているか否かを判断する(ステップS62)。
The
Then, whether or not the
ステップS62の判断において、電流モニタによる電流値(電流モニタ値)が、充電過電流閾値を基準時間以上継続して流れていない場合には(ステップS62;No)、再び処理をステップS61に移行する。 In the determination of step S62, if the current value (current monitor value) by the current monitor does not continuously flow the charging overcurrent threshold value for the reference time or longer (step S62; No), the process shifts to step S61 again. ..
ステップS62の判断において、電流モニタによる電流値(電流モニタ値)が、充電過電流閾値を基準時間以上継続して流れた状態となっている場合には(ステップS62;Yes)、MPU20は、アクティブヒューズ駆動回路をオン状態としてアクティブヒューズユニットのヒューズ素子を溶断すべく第1NMOSFET24(=24−1A,24−2A)をオン状態とし(ステップS63)、ヒューズ素子を溶断するのに十分な所定時間待機する(ステップS64)。
In the determination of step S62, when the current value (current monitor value) by the current monitor is in a state of continuously flowing the charging overcurrent threshold value for the reference time or longer (step S62; Yes), the
そして、その後、第1NMOSFET24(=24−1A,24−2A)をオフ状態とし(ステップS65)、MPU20は、アクティブヒューズユニット13Aの端子電圧モニタを開始する(ステップS66)。
Then, after that, the first NMOSFET 24 (= 24-1A, 24-2A) is turned off (step S65), and the
次にMPU20は、端子電圧モニタによる電圧値(アクティブヒューズ端子電圧モニタ値)PM1、PM2が、所定のアクティブヒューズ溶断判定閾値以下となっているかを判断する(ステップS67)。
Next, the
ステップS67の判断において、未だ端子電圧モニタによる電圧値(アクティブヒューズ端子電圧モニタ値)PM1、PM2が、所定のアクティブヒューズ溶断判定閾値以下となっていない場合には、再び処理をステップS63に移行して、以下、前述と同様の処理を繰り返す。 In the determination in step S67, if the voltage values (active fuse terminal voltage monitor values) PM1 and PM2 by the terminal voltage monitor are not yet equal to or less than the predetermined active fuse blowout determination threshold value, the process proceeds to step S63 again. Then, the same process as described above is repeated.
ステップS67の判断において、端子電圧モニタによる電圧値(アクティブヒューズ端子電圧モニタ値)PM1、PM2が、所定のアクティブヒューズ溶断判定閾値以下となっている場合には(ステップS67;Yes)、ヒューズ素子が完全に溶断したと判断可能な所定時間が経過したら(ステップS68)、シャットダウンして処理を終了する(ステップS69)。 In the determination in step S67, when the voltage values (active fuse terminal voltage monitor value) PM1 and PM2 by the terminal voltage monitor are equal to or less than the predetermined active fuse blowout determination threshold value (step S67; Yes), the fuse element When a predetermined time that can be determined to be completely blown elapses (step S68), the process is shut down and the process is terminated (step S69).
[2.3]まとめ
以上の説明のように、出荷モード、通常運転モードあるいは低消費電力モードのいずれにおいても、充電過電流が検出された場合には、アクティブヒューズのヒューズ素子が溶断されることで、充電過電流による影響を低減しつつシャットダウン状態に移行することができる。
[2.3] Summary As described above, the fuse element of the active fuse is blown when a charging overcurrent is detected in any of the shipping mode, normal operation mode, and low power consumption mode. Therefore, it is possible to shift to the shutdown state while reducing the influence of the charging overcurrent.
[3]過充電時の動作
この場合においては、出荷モード及び低消費電力モードと、通常運転モードとでは、処理の流れが異なるので、まず、出荷モード及び低消費電力モードにおける動作を説明する。
また、過充電の検出には、第2保護ICによるものがあるので、これについては、後に別途説明する。
[3] Operation at the time of overcharging In this case, the processing flow differs between the shipping mode and the low power consumption mode and the normal operation mode. Therefore, first, the operation in the shipping mode and the low power consumption mode will be described.
Further, since there is a second protection IC for detecting overcharge, this will be described separately later.
[3.1]出荷モード及び低消費電力モード
図8は、出荷モード及び低消費電力モードにおける過充電検出時の動作フローチャートである。
この場合において、出荷モードの場合には、放電制御FET15A(=放電制御FET15A−1及び放電制御FET15A−1)は、オフ状態となっているものとし、MPU20は、スタンバイ状態になっているものとする。さらに、放電制御FET15Aを駆動するFETドライバ16Aには、充電電流検出回路32からウェイクアップ信号が入力可能となっており、放電制御FET15Aがオフ状態(非導通状態)の場合に、外部の充電装置が接続され、放電制御FET15Aのボディダイオードに充電電流が流れて発熱するのを防止すべく、強制的に放電制御FET15Aをオン状態(導通状態)とするようにされている。したがって、出荷モードで過充電が検出された場合には、放電制御FETAは、オン状態となっている。
また、低消費電力モードの場合には、放電制御FET15Aは、MPU20によりFETドライバ16Aを介してオン状態になっているものとし、MPU20は、スタンバイ状態になっているものとする。
[3.1] Shipping Mode and Low Power Consumption Mode FIG. 8 is an operation flowchart at the time of overcharge detection in the shipping mode and the low power consumption mode.
In this case, in the case of the shipping mode, it is assumed that the
Further, in the case of the low power consumption mode, it is assumed that the
出荷モード及び低消費電力モードにおいては、バッテリ監視IC18は、電池セル21の電圧モニタを間欠的に行っている(ステップS71)。
例えば、バッテリ監視IC18は、電圧モニタを数秒おきに行っている。
In the shipping mode and the low power consumption mode, the
For example, the
そして、バッテリ監視IC18は、電圧モニタによる電圧値(電圧モニタ値)が、MPU20の起動が必要とされる所定のMPU起動電圧閾値以上の状態となっているか否かを判断する(ステップS72)。
Then, the
ステップS72の判断において、電圧モニタによる電圧値(電圧モニタ値)が、MPU起動電圧閾値未満の状態である場合には(ステップS72;No)、処理を再びステップS71に移行し、待機状態となる。 In the determination of step S72, if the voltage value (voltage monitor value) by the voltage monitor is less than the MPU start-up voltage threshold value (step S72; No), the process shifts to step S71 again and becomes a standby state. ..
ステップS72の判断において、電圧モニタによる電圧値(電流モニタ値)が、MPU起動電圧閾値以上である場合には(ステップS72;Yes)、バッテリ監視IC18は、例えば、ウェイクアップ信号をMPU20に出力し、MPU20を起動させ、通常動作モードに移行させる(ステップS73)。
In the determination of step S72, when the voltage value (current monitor value) by the voltage monitor is equal to or higher than the MPU start-up voltage threshold value (step S72; Yes), the
これにより、MPU20は、バッテリ監視IC18を介して充電電圧の電圧モニタを開始し(ステップS74)、電圧モニタによる電圧値(電圧モニタ値)が、所定の過充電電圧閾値以上の状態が所定時間(所定の過充電判定用の基準時間)以上継続した状態となっているか否かを判断する(ステップS75)。
As a result, the
ステップS75の判断において、電圧モニタによる電圧値(電圧モニタ値)PMが、充電過電圧閾値以上の状態が基準時間以上継続した状態となっている場合には(ステップS75;Yes)、MPU20は、アクティブヒューズ駆動回路24−1B、24−2Bをオン状態としてアクティブヒューズユニット13Aのヒューズ素子22-1A、22−1B、22−2A、22−2Bを溶断すべく第1MOSFET24(=24−1A,24−2A)をオン状態とし(ステップS76)、ヒューズ素子22-1A、22−1B、22−2A、22−2Bを溶断するのに十分な所定時間待機する(ステップS77)。
In the determination of step S75, when the voltage value (voltage monitor value) PM by the voltage monitor is in a state where the state of the charge overvoltage threshold value or more continues for the reference time or more (step S75; Yes), the
そして、その後、第1MOSFET24(=24−1A,24−2A)をオフ状態とし(ステップS78)、MPU20は、アクティブヒューズユニット13Aの端子電圧モニタを開始する(ステップS79)。
次にMPU20は、端子電圧モニタによる電圧値(アクティブヒューズ端子電圧モニタ値)PM1、PM2が、所定のアクティブヒューズ溶断判定閾値以下となっているかを判断する(ステップS80)。
Then, after that, the first MOSFET 24 (= 24-1A, 24-2A) is turned off (step S78), and the
Next, the
ステップS80の判断において、未だ端子電圧モニタによる電圧値(アクティブヒューズ端子電圧モニタ値)PM1、PM2が、所定のアクティブヒューズ溶断判定閾値以下となっていない場合には(ステップS80;No)、再び処理をステップS76に移行して、以下、前述と同様の処理を繰り返す。 In the determination of step S80, if the voltage values (active fuse terminal voltage monitor values) PM1 and PM2 by the terminal voltage monitor are not yet equal to or less than the predetermined active fuse blowout determination threshold value (step S80; No), the process is performed again. To step S76, and the same process as described above is repeated thereafter.
ステップS80の判断において、端子電圧モニタによる電圧値(アクティブヒューズ端子電圧モニタ値)が、所定のアクティブヒューズ溶断判定閾値以下となっている場合には
ステップS80;Yes)、ヒューズ素子22-1A、22−1B、22−2A、22−2Bが完全に溶断したと判断可能な所定時間が経過したら(ステップS81)、シャットダウンして処理を終了する(ステップS82)。
In the determination of step S80, if the voltage value (active fuse terminal voltage monitor value) by the terminal voltage monitor is equal to or less than the predetermined active fuse blowout determination threshold value, step S80; Yes), fuse elements 22-1A, 22. When a predetermined time for determining that -1B, 22-2A, and 22-2B are completely blown has elapsed (step S81), the process is shut down and the process is terminated (step S82).
一方、ステップS75の判断において、電圧モニタによる電圧値(電圧モニタ値)PM1、PM2が、充電過電圧閾値を基準時間以上継続して超えていない場合には(ステップS75;No)、動作のばたつき(チャタリング)を避けるための所定時間が経過したら(ステップS83)、MPU20は、再び動作モードを元の動作モード(出荷モードあるいは低消費電力モード)に移行し(ステップS84)、スタンバイ状態に移行し、再び処理をステップS71に移行する。
On the other hand, in the determination of step S75, if the voltage values (voltage monitor values) PM1 and PM2 by the voltage monitor do not continuously exceed the charging overvoltage threshold value for the reference time or longer (step S75; No), the operation flutters (step S75; No). After a predetermined time for avoiding chattering) has elapsed (step S83), the
[2.2]通常運転モード
図9は、通常運転モードにおける過充電検出時の動作フローチャートである。
この場合において、放電制御FET15は、MPU20によりFETドライバ16を介してオン状態になっているものとする。
MPU20は、バッテリ監視IC18を介して充電電圧の電圧モニタを常時行っている(ステップS91)。
[2.2] Normal operation mode FIG. 9 is an operation flowchart when overcharge is detected in the normal operation mode.
In this case, it is assumed that the
The
そして、MPU20は、電圧モニタによる電圧値(電圧モニタ値)が、所定の充電過電圧閾値以上の状態が所定時間(所定の充電過電圧判定用の基準時間)以上継続した状態となっているか否かを判断する(ステップS92)。
ステップS92の判断において、電圧モニタによる電圧値(電圧モニタ値)が、充電過電圧閾値以上となっている状態が基準時間以上継続していない場合には(ステップS92;No)、再び処理をステップS91に移行する。
Then, the
In the determination of step S92, if the state in which the voltage value (voltage monitor value) by the voltage monitor is equal to or higher than the charging overvoltage threshold value does not continue for the reference time or longer (step S92; No), the process is performed again in step S91. Move to.
ステップS92の判断において、電圧モニタによる電圧値(電圧モニタ値)PM1、PM2が、充電過電圧閾値以上となっている状態が基準時間以上継続している場合には(ステップS92;Yes)、MPU20は、アクティブヒューズ駆動回路14Aをオン状態としてアクティブヒューズユニットのヒューズ素子を溶断すべく第1MOSFET24(=24−1A,24−2A)をオン状態とし(ステップS93)、ヒューズ素子を溶断するのに十分な所定時間待機する(ステップS94)。
In the determination in step S92, if the voltage values (voltage monitor values) PM1 and PM2 by the voltage monitor continue to be equal to or higher than the charging overvoltage threshold for the reference time or longer (step S92; Yes), the MPU20 The first MOSFET 24 (= 24-1A, 24-2A) is turned on (step S93) in order to blow the fuse element of the active fuse unit with the active
そして、その後、第MOSFET24(=24−1A,24−2A)をオフ状態とし(ステップS95)、MPU20は、アクティブヒューズユニット13Aの端子電圧モニタを開始する(ステップS96)。
After that, the MOSFET 24 (= 24-1A, 24-2A) is turned off (step S95), and the
次にMPU20は、端子電圧モニタによる電圧値(アクティブヒューズ端子電圧モニタ値)PM1、PM2が、所定のアクティブヒューズ溶断判定閾値以下となっているかを判断する(ステップS97)。
Next, the
ステップS97の判断において、未だ端子電圧モニタによる電圧値(アクティブヒューズ端子電圧モニタ値)PM1、PM2が、所定のアクティブヒューズ溶断判定閾値以下となっていない場合には、再び処理をステップS93に移行して、以下、前述と同様の処理を繰り返す。 In the determination in step S97, if the voltage values (active fuse terminal voltage monitor values) PM1 and PM2 by the terminal voltage monitor are not yet equal to or less than the predetermined active fuse blowout determination threshold value, the process proceeds to step S93 again. Then, the same process as described above is repeated.
ステップS97の判断において、端子電圧モニタによる電圧値(アクティブヒューズ端子電圧モニタ値)PM1、PM2が、所定のアクティブヒューズ溶断判定閾値以下となっている場合には(ステップS97;Yes)、ヒューズ素子22-1A、22−1B、22−2A、22−2Bが完全に溶断したと判断可能な所定時間が経過したら(ステップS98)、シャットダウンして処理を終了する(ステップS99)。
In the determination in step S97, when the voltage values (active fuse terminal voltage monitor value) PM1 and PM2 by the terminal voltage monitor are equal to or less than the predetermined active fuse blowout determination threshold value (step S97; Yes), the
[3.3]第2保護ICによる過充電検出
次に第2保護IC19による過充電検出について説明する。
この場合において、第2保護IC19による過充電検出は、運転モード(通常、低消費電力、出荷)に拘わらず行われるとともに、MPU20の制御とは、独立して行われる。
[3.3] Overcharge detection by the second protection IC Next, overcharge detection by the
In this case, the overcharge detection by the
図10は、第2保護ICによる過充電検出処理の処理フローチャートである。
まず第2保護IC19は、電池ユニットを構成している電池セル21のそれぞれの電圧(セル電圧)をモニタする(ステップS101)。
そして第2保護IC19は、得られたセル電圧モニタ値が所定時間以上継続して所定の過充電判定閾値以上となっていたか否かを判断する(ステップS102)。
FIG. 10 is a processing flowchart of the overcharge detection process by the second protection IC.
First, the
Then, the
この場合において、第2保護IC19の過充電判定閾値は、MPU20の充電過電圧閾値(例えば、2.8V)よりも高い電圧(例えば、2.9V)とされており、MPU20が正常に動作できず保護がなされなかった場合でも、第2保護IC19による保護がなされるようになっている。
In this case, the overcharge determination threshold value of the
ステップS102の判断において、セル電圧モニタ値が所定時間以上継続して所定の過充電判定閾値以上となっていない場合には(ステップS102;No)、第2保護IC19は、処理を再びステップS101に移行して以下上述した処理を継続する。
In the determination of step S102, if the cell voltage monitor value is not continuously equal to or greater than the predetermined overcharge determination threshold value for a predetermined time or longer (step S102; No), the
ステップS102の判断において、セル電圧モニタ値が所定時間以上継続して所定の過充電判定閾値以上となっていた場合には(ステップS102;Yes)、第2保護IC19は、アクティブヒューズ駆動回路をオン状態としてアクティブヒューズユニット13Aのヒューズ素子22-1A、22−1B、22−2A、22−2Bを溶断すべく第2MOSFET24(=24−1B,24−2B)をオン状態とし(ステップS103)、ヒューズ素子を溶断して処理を終了する。
In the determination in step S102, if the cell voltage monitor value continues to be equal to or greater than the predetermined overcharge determination threshold value for a predetermined time or longer (step S102; Yes), the
[3.4]まとめ
以上の説明のように出荷モード、通常運転モードあるいは低消費電力モードのいずれにおいても、過充電状態が検出された場合には、MPU20あるいは第2保護IC19がアクティブヒューズユニット13Aのヒューズ素子22-1A、22−1B、22−2A、22−2Bを溶断することで、過充電による影響を回避しつつシャットダウン状態に移行することができる。
[3.4] Summary As described above, when an overcharged state is detected in any of the shipping mode, normal operation mode, and low power consumption mode, the
[4]過放電時の動作
この場合においては、出荷モードでは、過放電の検出を行っていないので、低消費電力モード及び通常運転モードについて説明する。
ここで、低消費電力モードと、通常運転モードとでは、処理の流れが異なるので、まず、低消費電力モードにおける動作を説明する。
[4] Operation at the time of over-discharge In this case, since the over-discharge is not detected in the shipping mode, the low power consumption mode and the normal operation mode will be described.
Here, since the processing flow differs between the low power consumption mode and the normal operation mode, the operation in the low power consumption mode will be described first.
[4.1]低消費電力モード
図11は、低消費電力モードにおける過放電検出時の動作フローチャートである。
この場合において、放電制御FET15は、MPU20によりFETドライバ16を介してオン状態になっているものとし、MPU20は、停止状態(スタンバイ状態)になっているものとする。
[4.1] Low power consumption mode FIG. 11 is an operation flowchart at the time of over-discharge detection in the low power consumption mode.
In this case, it is assumed that the
低消費電力モードにおいては、バッテリ監視IC18は、電池セル21の電圧モニタを間欠的に行っている(ステップS111)。
例えば、バッテリ監視IC18は、電圧モニタを数秒おきに行っている。
そして、バッテリ監視IC18は、電圧モニタによる電圧値(電圧モニタ値)が、MPU20の起動が必要とされる所定のMPU起動電圧閾値以上の状態となっているか否かを判断する(ステップS112)。
In the low power consumption mode, the
For example, the
Then, the
ステップS112の判断において、電圧モニタによる電圧値(電圧モニタ値)が、MPU起動電圧閾値を超えている状態である場合には(ステップS112;No)、処理を再びステップS111に移行し、待機状態となる。 In the determination of step S112, if the voltage value (voltage monitor value) by the voltage monitor exceeds the MPU start-up voltage threshold value (step S112; No), the process shifts to step S111 again and is in the standby state. It becomes.
ステップS112の判断において、電圧モニタによる電圧値(電流モニタ値)が、MPU起動電圧閾値以下である場合には(ステップS112;Yes)、バッテリ監視IC18は、例えば、ウェイクアップ信号を電源回路31に出力し、電源回路31が起動用の電源をMPU20に供給することでMPU20を起動させ、通常動作モードに移行させる(ステップS113)。
In the determination of step S112, when the voltage value (current monitor value) by the voltage monitor is equal to or less than the MPU starting voltage threshold value (step S112; Yes), the
これにより、MPU20は、バッテリ監視IC18を介して充電電圧の電圧モニタを開始し(ステップS114)、電圧モニタによる電圧値(電圧モニタ値)PMが、所定の過放電電圧閾値以下の状態が所定時間(所定の過放電判定用の基準時間)以上継続した状態となっているか否かを判断する(ステップS115)。
As a result, the
ステップS115の判断において、電圧モニタによる電圧値(電圧モニタ値)PMが、過放電電圧閾値以上の状態が基準時間以上継続した状態となっている場合には(ステップS115;Yes)、MPU20は、FETドライバ16Aを介して、放電制御FETユニット15Aを構成している放電制御FET22−1A、22−2Aをオフ状態(非導通状態)とし(ステップS116)、放電制御FET22−1A、22−2Aが確実にオフ状態となるのに十分な所定時間待機する(ステップS117)。
そして、その後、シャットダウンして処理を終了する(ステップS118)。
In the determination of step S115, when the voltage value (voltage monitor value) PM by the voltage monitor is in a state where the state of the over-discharge voltage threshold value or more continues for the reference time or more (step S115; Yes), the
Then, it shuts down and ends the process (step S118).
一方、ステップS115の判断において、電圧モニタによる電圧値(電圧モニタ値)PMが、過放電電圧閾値以上の状態が基準時間以上継続していない状態となっている場合には(ステップS115;No)、当該状態が確実に継続していると考えられる所定時間が経過するまで待ち(ステップS119)、MPU20の起動前の動作モードである低消費電力モードあるいは出荷モードへ移行し、処理を再びステップS111に移行する。
On the other hand, in the determination of step S115, when the voltage value (voltage monitor value) PM by the voltage monitor is in a state where the state of the over-discharge voltage threshold value or more does not continue for the reference time or more (step S115; No). , Wait until a predetermined time that is considered to be surely continued has elapsed (step S119), shift to the low power consumption mode or the shipping mode, which is the operation mode before starting the
[4.1]通常運転モード
図12は、通常運転モードにおける過放電検出時の動作フローチャートである。
この場合において、放電制御FET15は、MPU20によりFETドライバ16を介してオン状態になっているものとする。
MPU20は、バッテリ監視IC18を介して放電電圧の電圧モニタを常時行っている(ステップS131)。
[4.1] Normal operation mode FIG. 12 is an operation flowchart at the time of over-discharge detection in the normal operation mode.
In this case, it is assumed that the
The
そして、MPU20は、電圧モニタによる電圧値(電圧モニタ値)が、所定の過放電電圧閾値以下の状態が所定時間(所定の過放電判定用の基準時間)以上継続した状態となっているか否かを判断する(ステップS132)。
ステップS132の判断において、電圧モニタによる電圧値(電圧モニタ値)が、過放電電圧閾値以下となっている状態が基準時間以上継続していない場合には(ステップS132;No)、再び処理をステップS131に移行する。
Then, the
In the determination of step S132, if the state in which the voltage value (voltage monitor value) by the voltage monitor is equal to or less than the over-discharge voltage threshold value does not continue for the reference time or longer (step S132; No), the process is stepped again. Move to S131.
ステップS132の判断において、電圧モニタによる電圧値(電圧モニタ値)が、充電過電圧閾値以上となっている状態が基準時間以上継続している場合には(ステップS132;Yes)、MPU20は、FETドライバ16Aを介して、放電制御FETユニット15Aを構成している放電制御FET22−1A、22−2Aをオフ状態(非導通状態)とし(ステップS133)、放電制御FET22−1A、22−2Aが確実にオフ状態となるのに十分な所定時間待機する(ステップS134)。
そして、その後、シャットダウンして処理を終了する(ステップS135)。
In the determination of step S132, if the state in which the voltage value (voltage monitor value) by the voltage monitor is equal to or higher than the charging overvoltage threshold value continues for the reference time or longer (step S132; Yes), the
Then, after that, it shuts down and ends the process (step S135).
[4.3]まとめ
以上の説明のように、低消費電力モードあるいは通常運転モードのいずれにおいても、過放電状態が検出された場合には、MPU20が放電制御FET15をオフ状態とすることで、過放電による影響を回避しつつシャットダウン状態に移行することができる。
[4.3] Summary As described above, when an over-discharged state is detected in either the low power consumption mode or the normal operation mode, the
図13は、実施形態の第1変形例の説明図である。
図13において、図3の実施形態と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
以上の説明においては、放電電流を遮断するための放電制御FET15をバッテリユニット11の高電位側(ハイサイド)に設けていたが、本第1変形例の蓄電池システムは、放電制御FET15Bをバッテリユニット11の低電位側(ロウサイド)に設けている。
また、放電制御FET15Bを駆動するFETドライバ16Bには、充電電流検出回路32からウェイクアップ信号が入力可能となっており、放電制御FET15Bがオフ状態(非導通状態)の場合に、外部の充電装置が接続され、FET15Bのボディダイオードに充電電流が流れて発熱するのを防止すべく、強制的に放電制御FET15Bをオン状態(導通状態)とするようにしている。
この構成によれば、保護を確実に行える蓄電池システムを構築することが可能となる。
FIG. 13 is an explanatory diagram of the first modification of the embodiment.
In FIG. 13, the same parts as those in the embodiment of FIG. 3 are designated by the same reference numerals.
In the above description, the
Further, a wake-up signal can be input from the charging
According to this configuration, it is possible to construct a storage battery system that can reliably protect the battery.
図14は、実施形態の第2変形例の説明図である。
図14において、図3の実施形態と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
以上の説明においては、放電電流あるいは充電電流を検出するためのシャント抵抗12をバッテリユニット11の低電位側(ロウサイド)に設けていたが、本第2変形例の蓄電池システムは、シャント抵抗12をバッテリユニット11の高電位側(ハイサイド)に設けている。
この構成によっても、放電電流あるいは充電電流を確実に検出して、保護を確実に行うことができる。
FIG. 14 is an explanatory diagram of a second modification of the embodiment.
In FIG. 14, the same parts as those in the embodiment of FIG. 3 are designated by the same reference numerals.
In the above description, the
Even with this configuration, the discharge current or the charge current can be reliably detected and protection can be reliably performed.
なお、本実施形態の蓄電池システムで実行されるプログラムは、ROM等に予め組み込まれて提供される。 The program executed by the storage battery system of the present embodiment is provided by being incorporated in a ROM or the like in advance.
本実施形態の蓄電池システムで実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD−ROM、USBメモリ、メモリカード等の半導体メモリ装置、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。 The program executed by the storage battery system of the present embodiment is a file in an installable format or an executable format on a semiconductor memory device such as a CD-ROM, a USB memory, or a memory card, or a computer such as a DVD (Digital Versaille Disk). It may be configured to be recorded and provided on a readable recording medium.
さらに、本実施形態の蓄電池システムで実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の蓄電池システムで実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。 Further, the program executed by the storage battery system of the present embodiment may be stored on a computer connected to a network such as the Internet and provided by downloading via the network. Further, the program executed by the storage battery system of the present embodiment may be configured to be provided or distributed via a network such as the Internet.
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 some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
10 蓄電池システム
11 バッテリユニット
12 シャント抵抗
13 アクティブヒューズユニット
13A アクティブヒューズユニット
14、14A アクティブヒューズ駆動回路
15、15A、15B 放電制御FET(ユニット)
16、16A、16B FETドライバ
17 上位インタフェース
20 MPU(制御部)
21 電池セル
22 ヒューズ素子
23、23A、23B 電流制限用抵抗
24 アクティブヒューズ駆動回路
31 電源回路
32 充電電流検出回路
33 常時オン電源回路
FET22 放電制御FET
18 バッテリ監視IC
19 第2保護IC
LD 負荷装置
10
16, 16A,
21
18 Battery monitoring IC
19 Second protection IC
LD load device
Claims (11)
ヒューズ素子を有し、前記電池ユニットの高電位側の充放電経路に設けられたアクティブヒューズユニットと、
前記電池ユニットの過充電検出時あるいは充電過電流検出時に前記アクティブヒューズユニットを制御して、前記充放電経路を遮断する制御部と、
前記充放電経路に設けられた放電制御FETユニットと、
を備えた蓄電池システム。 A battery unit with multiple storage battery cells and
An active fuse unit having a fuse element and provided in the charge / discharge path on the high potential side of the battery unit, and
A control unit that controls the active fuse unit to cut off the charge / discharge path when overcharge detection or charge overcurrent detection of the battery unit is detected.
The discharge control FET unit provided in the charge / discharge path and
Battery system with.
請求項1記載の蓄電池システム。 An active fuse drive unit provided in the blow current path of the fuse element constituting the active fuse unit and flowing a current for blowing the fuse element constituting the active fuse unit under the control of the control unit.
The storage battery system according to claim 1.
請求項1又は請求項2記載の蓄電池システム。 The control unit controls the discharge control FET unit at the time of over-discharge detection or discharge over-current detection of the battery unit to cut off the charge / discharge path.
The storage battery system according to claim 1 or 2.
請求項1乃至請求項3のいずれか一項記載の蓄電池システム。 The discharge control FET unit is provided on either the high potential side of the active fuse unit or the low potential side of the battery unit.
The storage battery system according to any one of claims 1 to 3.
請求項1乃至請求項4のいずれか一項記載の蓄電池システム。 When a discharge overcurrent of the battery unit occurs due to a short circuit, the fuse element is blown to cut off the charge / discharge path.
The storage battery system according to any one of claims 1 to 4.
請求項1乃至請求項5のいずれか一項記載の蓄電池システム。 A second protection unit that can operate independently of the control unit, monitors the voltage of the storage battery cell, controls the active fuse unit when the battery unit is overcharged, and cuts off the charge / discharge path. With,
The storage battery system according to any one of claims 1 to 5.
請求項1乃至請求項6のいずれか一項記載の蓄電池システム。 A battery monitoring unit that monitors the battery unit and detects overcharge, charge overcurrent, overdischarge, or discharge overcurrent of the battery unit is provided.
The storage battery system according to any one of claims 1 to 6.
請求項7記載の蓄電池システム。 The battery monitoring unit performs intermittent monitoring of the battery unit when the control unit is stopped, and activates the control unit when an abnormality is detected in the battery unit.
The storage battery system according to claim 7.
前記放電制御FETユニットが非導通状態で、前記電池ユニットに流れる充電電流を検出した場合に、前記FETドライバユニットを駆動し、前記放電制御FETユニットを導通状態とさせる充電電流検出部と、
を備えた、
請求項1乃至請求項8のいずれか一項記載の蓄電池システム。 An FET driver unit that makes the discharge control FET unit conductive, and
When the discharge control FET unit is in a non-conducting state and a charging current flowing through the battery unit is detected, a charging current detecting unit that drives the FET driver unit to bring the discharge control FET unit into a conductive state.
With,
The storage battery system according to any one of claims 1 to 8.
前記電池ユニットの過充電あるいは充電過電流を検出する過程と、
前記過充電あるいは前記充電過電流の検出時に前記アクティブヒューズユニットに前記ヒューズ素子を溶断する電流を流して、前記充放電経路を遮断する過程と、
を備えた方法。 A battery unit having a plurality of storage battery cells, an active fuse unit having a fuse element and provided in the charge / discharge path on the high potential side of the battery unit, and a discharge control FET unit provided in the charge / discharge path. Is a method performed in a battery system equipped with
The process of detecting overcharge or overcurrent of the battery unit and
A process of interrupting the charge / discharge path by passing a current that blows the fuse element through the active fuse unit when the overcharge or the charge overcurrent is detected.
A method equipped with.
前記コンピュータを、
前記電池ユニットの過充電あるいは充電過電流を検出する手段と、
前記過充電あるいは前記充電過電流の検出時に前記アクティブヒューズユニットに前記ヒューズ素子を溶断する電流を流して、前記充放電経路を遮断する手段と、
して機能させるプログラム。 A battery unit having a plurality of storage battery cells, an active fuse unit having a fuse element and provided in the charge / discharge path on the high potential side of the battery unit, and a discharge control FET unit provided in the charge / discharge path. It is a program for controlling a storage battery system equipped with a computer.
The computer
A means for detecting overcharge or overcurrent of the battery unit, and
A means for interrupting the charge / discharge path by passing a current for blowing the fuse element through the active fuse unit when the overcharge or the charge overcurrent is detected.
A program that works.
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