JP7475461B2 - バッテリー装置 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリー装置に係り、特に、バッテリーセルとバッテリー管理システム（ＢＭＳ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）との接続に際して、ＢＭＳの電気的なダメージを防ぐことのできるバッテリー装置に関する。

充放電可能な二次電池、つまり、バッテリー（ｂａｔｔｅｒｙ）は、スマートフォンなどのモバイル機器のエネルギー源として広く用いられている。のみならず、バッテリーは、化石燃料を用いるガソリン車両、ディーゼル車両などによる大気汚染などを解決するための方案として提示される電気自動車、ハイブリッド電気自動車などのエネルギー源としても用いられている。

バッテリーを用いるアプリケーションの種類は、バッテリーのメリットにより非常に多様化されており、今後は、今よりも多くの分野と製品にバッテリーが適用されることが見込まれる。

バッテリーは、電極と電解液の構成により、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、リチウムポリマー電池などに分類され、中でも、電解液の漏液の可能性が低く、製造しやすいリチウムイオンポリマー電池の使用量が増えつつある。

このように、バッテリーは様々な製品のエネルギー源として広く用いられているものの、各種の可燃性物質が内蔵されているが故に、過充電、過電流、その他の物理的な外部衝撃などにより発熱、爆発などのリスクがある。このような問題を防ぐために、過充電、過放電、過電流が生じたときに電流を遮断する保護回路、温度が上昇したときに抵抗が大幅に増加して電流を遮断する正温度係数素子（ＰＴＣ素子：Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ）、ガスの発生に伴って圧力が上昇したときに電流を遮断したりガスを排気したりする安全ベントなどの安全システムが備えられており、多数の電池モジュールが組み合わせられた構造からなるマルチセル構造の中大型電池パックには、過放電、過充電、過電流などから電池セルを保護するためのヒューズ、バイメタル、バッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）などの安全システムが備えられている。

ＢＭＳは、複数のバッテリーセルと電気的に接続される。このとき、バッテリーセルとＢＭＳとの接続に際して、集積回路（ＩＣ）の内部的な相対電位及び絶対電位内圧値の影響によるＩＣの損傷を防ぐために、ＢＭＳのセル接続端子に各バッテリーセルが電気的に接続されなければならない。すなわち、バッテリーセルとＢＭＳの集積回路（ＩＣ）とが電気的に接続される過程においてＩＣの接続端子ごとの内圧電圧値が異なってきて、ＩＣが高圧により破壊されてしまうという問題が生じる虞がある。

このような問題を解決するための従来の方式としては、ソルダーアイ（Ｓｏｌｄｅｒ ｅｙｅ）を適用してバッテリーセルとＢＭＳとを物理的に先につないだ後、電気的に接続するような方式を採用してもよい。ここで、ソルダーアイ（Ｓｏｌｄｅｒ ｅｙｅ）とは、端子接続部材の上に絶縁部位が含まれているような構造であり、バッテリーセルの並べ替え過程においては電気的な接続が行われず、電極端子と端子接続部材との結合過程において電気的な接続が行われるようにする構造のことをいう。しかしながら、このような方式は、材料及び工程の追加により製造コストを高騰させてしまうという不都合がある。

上記の問題を解決するための従来の他の方式としては、オペレーターが順番に合わせて半田付け（ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）を行う方式を採用する。すなわち、低いバッテリーセルから高いバッテリーセルまで順番にＢＭＳに接続しなければならない。例えば、下から上へと第１乃至第ｎのバッテリーセルが並べられている場合を想定すると、第１のバッテリーセルから第ｎのバッテリーセルまで順番にＢＭＳに接続する。しかしながら、このような方式には、オペレーターの未熟による不良の発生可能性が存在する。すなわち、低いバッテリーセルから順番に半田付けされない場合、ランダムにＢＭＳのＩＣにセル電源が供給されてＩＣに電気的なダメージが生じることが懸念される。つまり、ＩＣの動作のための電源はバッテリーセルから供給されるが、グランドを先に接続しないか、例えば、第１乃至第ｎのバッテリーセルのうち、途中から接続してしまうと、ＩＣの入力ピンに４．２Ｖ以上の電圧が印加されてはいけないにも関わらず、二つ以上のバッテリーセルが接続されて、許容電圧以上の電圧がＩＣに印加されてしまい、その結果、電気的なダメージを被ってしまう。電気的なダメージは、電流もしくは電圧が許容値以上に印加されてＩＣに故障を引き起こしてしまう。

これに関連して知られている先行技術文献としては、特許文献１が挙げられる。

韓国登録特許第１０－１６８０１８９号公報

本発明は、バッテリーセルとＢＭＳとの電気的な接続が順次に行われるバッテリー装置を提供する。

本発明は、スイッチング回路を備えて下側のバッテリーセルの電圧が入力されなければ、該当（ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ）のバッテリーセルの電圧がＢＭＳに入力される経路を自動的に遮断するバッテリー装置を提供する。

本発明の一態様に係るバッテリー装置は、複数のバッテリーセルと、前記複数のバッテリーセルを管理するＢＭＳと、前記複数のバッテリーセルが順番に前記ＢＭＳに接続されるようにする接続制御部と、を備え、前記接続制御部は、下側のバッテリーセルの電位と該当のバッテリーセルの電位に応じて該当のバッテリーセルをＢＭＳに接続する。

前記接続制御部は、一方向に最下側のバッテリーセルから最上側のバッテリーセルまで順番にＢＭＳと接続されるようにする。

前記接続制御部は、任意のバッテリーセルがランダムに接続される場合に該当のバッテリーセルはＢＭＳと接続されず、かつ、順番に接続される場合にＢＭＳと接続されるようにする。

前記接続制御部は、前記ＢＭＳの実装された基板の上に実装される。

前記接続制御部は、前記複数のバッテリーセルからそれぞれ延びた複数の接続端子とＢＭＳのＩＣ接続端子との間に設けられる。

前記接続制御部は、複数のスイッチング部を備える。

前記複数のスイッチング部は、下側のバッテリーセルの電位と該当のバッテリーセルの電位に応じて駆動されて、該当のバッテリーセルの電位をＢＭＳに印加する。

前記接続制御部は、最下側のバッテリーセルがＢＭＳと直接的に接続されるようにし、最上側のバッテリーセルは一つのスイッチを介してＢＭＳと接続されるようにし、最下側のバッテリーセルと最上側のバッテリーセルとの間のバッテリーセルは二つのスイッチを介してＢＭＳと接続されるようにする。

最上側のバッテリーセルはＰ型電界効果トランジスター（ＦＥＴ）を介してＢＭＳと接続され、最下側のバッテリーセルと最上側のバッテリーセルとの間のバッテリーセルはＰ型ＦＥＴ及びＮ型ＦＥＴを介してＢＭＳと接続される。

最下側のバッテリーセルと最上側のバッテリーセルとの間のバッテリーセルのＰ型ＦＥＴは、下側のバッテリーセルの電位と該当のバッテリーセルの電位に応じて駆動されて、該当のバッテリーセルの電位をＢＭＳに伝達し、Ｎ型ＦＥＴは接地電位と該当のバッテリーセルの電位に応じて駆動されて、上側のバッテリーセルのＰ型ＦＥＴの初期電位を保持する。

前記バッテリー装置は、前記Ｐ型ＦＥＴ及び前記Ｎ型ＦＥＴとそれぞれ並列に接続されたダイオードをさらに備える。

本発明は、バッテリーセルの接続端子とＢＭＳのＩＣ接続端子との間に接続制御部を設け、接続制御部によりバッテリーセルが順次にＢＭＳに接続されるようにすることができる。すなわち、接続制御部は、順番の低いバッテリーセルから順番の高いバッテリーセルへと、すなわち、低い順番から高い順番へと順番通りにＢＭＳのＩＣと接続することができる。なお、順番に接続されずに任意のバッテリーセルがランダムに接続される場合に該当のバッテリーセルはＢＭＳと接続されず、順番に接続される場合にのみＢＭＳと接続されることが可能になる。

したがって、ソルダーアイ（Ｓｏｌｄｅｒ ｅｙｅ）を適用しなくても済むことから、製造コストの高騰の問題を防ぐことができる。なお、たとえ、オペレーターが順番に合わせて半田付け（ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）を行う場合であっても、オペレーターの未熟による不良の発生、すなわち、ＢＭＳのＩＣへの電気的なダメージを防ぐことができる。

本発明の一実施形態に係るバッテリー装置のブロック図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリー装置の一部回路図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリー装置の駆動方法を説明するための概略図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリー装置の駆動方法を説明するための概略図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態をより詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。

図１は、本発明の一実施形態に係るバッテリー装置の構成を説明するためのブロック図である。なお、図２は、本発明の一実施形態に係るバッテリー装置の一部回路図であって、バッテリー装置を構成する接続制御部を説明するための回路図である。

図１を参照すると、本発明の実施形態に係るバッテリー装置は、複数のバッテリーセル１１０～１４０を備えるバッテリー１００と、バッテリー１００を管理するＢＭＳ２００と、ＢＭＳ２００内に設けられ、バッテリーセル１１０～１４０が順番にＢＭＳ２００に接続されるようにする接続制御部３００と、を備えていてもよい。

１．バッテリー
バッテリー１００は、電力消耗装置にエネルギーを提供して電力消耗装置を駆動する電気エネルギー源である。ここで、電力消耗装置としては、スマートフォンなどのモバイル機器、電気自動車、ハイブリッド電気自動車などが挙げられる。バッテリー１００は、少なくとも一つのバッテリーパックを備えていてもよく、少なくとも一つのバッテリーパックは、それぞれ複数のバッテリーモジュールを備えていてもよく、バッテリーモジュールは、充放電可能な複数のバッテリーセル備えていてもよい。すなわち、バッテリー１００は、複数のバッテリーセルを備え、複数のバッテリーセルを所定の単位で束ねてバッテリーモジュールをなしてもよく、複数のバッテリーモジュールが一つのバッテリーパックをなしてもよい。また、図示はしないが、バッテリー１００をなす複数のバッテリーセルは、一方向に順番につながっていてもよい。すなわち、複数のバッテリーセル１１０～１４０が一方向、例えば、垂直方向につながり、下側から順番に第１のバッテリーセル～第ｎのバッテリーセルがつながっていてもよい。一方、複数のバッテリーセルは、電力消耗装置の仕様（ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）に見合うように様々な方法により直列及び／又は並列につながっていてもよい。いうまでもなく、複数のバッテリーセル１１０～１４０をそれぞれ備える複数のバッテリーパックもまた、直列及び／又は並列につながっていてもよい。ここで、バッテリーセルの種類は特に限定されず、例えば、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などから構成してもよい。

２．ＢＭＳ
ＢＭＳ２００は、バッテリー１００の状態を推定し、推定した状態情報を用いてバッテリーパックを管理する。例えば、バッテリー１００の充電状態（ＳＯＣ）、寿命（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ；ＳＯＨ）、最大の入出力電力許容量、出力電圧などバッテリー１００の状態情報を推定しかつ管理する。また、このような状態情報を用いて、バッテリー１００の充電もしくは放電を制御する。本発明に係るＢＭＳ２００は、バッテリー１００のＳＯＣを推定するためのＳＯＣ推定装置を備える。また、ＢＭＳ２００は、各バッテリーセルの充電状態のバランスをとるためのセルバランシングを制御する。すなわち、充電状態が比較的に高いバッテリーセルは放電させ、充電状態が比較的に低いバッテリーセルは充電してもよい。一方、ＢＭＳ２００を用いてバッテリー１００を管理するために、バッテリー１００の状態をセンシングするセンシング部をさらに備えていてもよい。センシング部は、バッテリー１００の電流をセンシングする電流センサー、電圧をセンシングする電圧センサー、温度をセンシングする温度センサーを備えていてもよい。このとき、電流センサー、電圧センサー及び温度センサーは、それぞれ少なくとも一つ設けられてもよい。このような様々な機能を行うＢＭＳ２００は、様々な部品から構成されて所定の基板の上に実装されてもよい。すなわち、基板の上にＳＯＣの推定のための複数の部品、セルバランシングのための複数の部品、センシング部を構成する複数の部品が実装され、それらの他に受動素子などが実装されてもよい。

３．接続制御部
接続制御部３００は、バッテリーセル１１０～１４０が順番にＢＭＳ２００に接続されるようにする。すなわち、接続制御部３００は、複数のバッテリーセル１１０～１４０が一つずつ順番にＢＭＳ２００に接続されるようにする。このために、接続制御部３００は、バッテリー１００とＢＭＳ２００との間に設けられてもよく、ＢＭＳ２００の実装された基板の上に実装されてもよい。すなわち、接続制御部３００は、複数のバッテリーセル１１０～１５０とＢＭＳ２００のＩＣとの間の基板の上に設けられてもよい。したがって、接続制御部３００は、ＢＭＳ２００の一部であってもよい。一方、図２において、Ｖ００、Ｖ０１、Ｖ０２及びＶ０３は、各バッテリーセル１１０～１４０の接続端子であり、ＶＣ００、ＶＣ０１、ＶＣ０２、ＶＣ０３は、ＢＭＳ２００の内部のＩＣ接続端子である。すなわち、接続制御部３００は、各バッテリーセル１１０～１４０の接続端子Ｖ００、Ｖ０１、Ｖ０２及びＶ０３とＢＭＳ２００のＩＣ接続端子ＶＣ００、ＶＣ０１、ＶＣ０２、ＶＣ０３との間に設けられて各バッテリーセル１１０～１４０とＢＭＳ２００のＩＣとの接続を制御する。

このような接続制御部３００は、複数のバッテリーセル１１０～１４０のそれぞれのＢＭＳ ２００との接続を制御するように複数のスイッチング部３１０～３３０を備えていてもよい。このとき、最下側のバッテリーセル１１０は、ＢＭＳ２００、つまり、ＩＣと直接的に接続され、その他の残りのバッテリーセル１２０～１４０は、スイッチング部３１０～３３０を介してＢＭＳ２００とそれぞれ接続されてもよい。ここで、複数のスイッチング部３１０～３３０のそれぞれは、下側の接続端子の電位と該当の接続端子の電位に応じてスイッチングされてもよい。すなわち、第１のスイッチング部３１０は、第１の接続端子Ｖ００からの第１のバッテリーセル１１０の電圧と第２の接続端子Ｖ０１からの第２のバッテリーセル１２０の電圧に応じて駆動されて、第２の接続端子Ｖ０１の電圧を第２のＩＣ接続端子ＶＣ０１に伝達してもよい。また、第２のスイッチング部３２０は、第２の接続端子Ｖ０１からの第２のバッテリーセル１２０の電圧と第３の接続端子Ｖ０２からの第３のバッテリーセル１３０の電圧に応じて駆動されて、第３の接続端子Ｖ０２の電圧を第３のＩＣ接続端子ＶＣ０２に伝達してもよい。なお、第３のスイッチング部３３０は、第３の接続端子Ｖ０２からの第３のバッテリーセル１３０の電圧と第４の接続端子Ｖ０３からの第４のバッテリーセル１４０の電圧に応じて駆動されて、第４の接続端子Ｖ０３の電圧を第４のＩＣ接続端子ＶＣ０３に伝達してもよい。

このような接続制御部３００の構成についてさらに詳しく説明すれば、次の通りである。

まず、最下側のバッテリーセル１１０は、ＢＭＳ２００のＩＣと直接的に接続される。すなわち、最下側のバッテリーセル１１０の接続端子Ｖ００、つまり、第１の接続端子Ｖ００は、スイッチング部を介さずにＢＭＳ２００の第１のＩＣ接続端子ＶＣ００と直接的に接続される。なお、最下側のバッテリーセル１１０の接続端子Ｖ００は、接地電位を保持する。

３．１．第１のスイッチング部
第１のスイッチング部３１０は、第２のバッテリーセル１２０の接続端子Ｖ０１、つまり、第２の接続端子Ｖ０１とＢＭＳ２００の第２のＩＣ接続端子ＶＣ０１との間に設けられてもよい。第１のスイッチング部３１０は、第１の接続端子Ｖ００の電位と第２の接続端子Ｖ０１の電位に応じて駆動されて、第２のバッテリーセル１２０の電位、つまり、第２の接続端子Ｖ０１の電位をＢＭＳ２００の第２のＩＣ接続端子ＶＣ０１に伝達してもよい。また、第１のスイッチング部３１０は、第２の接続端子Ｖ０１の電位に応じて第２のスイッチング部３２０を制御してもよい。このような第１のスイッチング部３１０は、第１のスイッチ３１１及び第２のスイッチ３１２を備えていてもよい。すなわち、第１のスイッチ３１１は、第１の接続端子Ｖ００の電位と第２の接続端子Ｖ０１の電位に応じて駆動されて、第２の接続端子Ｖ０１の電位をＢＭＳ２００の第２のＩＣ接続端子ＶＣ０１に伝達する。なお、第２のスイッチ３１２は、第１のスイッチ３１１を介して伝達された第２の接続端子Ｖ０１の電位に応じて駆動されて、第２のスイッチング部３２０の初期駆動を制御する。このような第１のスイッチング部３１０の第１及び第２のスイッチ３１１、３１２についてさらに詳しく説明すれば、次の通りである。

第１のスイッチ３１１は、第１のＦＥＴ３１１ａと第１のダイオード３１１ｂを備えていてもよい。第１のＦＥＴ３１１ａは、第１の接続端子Ｖ００と第２の接続端子Ｖ０１の電位に応じて駆動されて（すなわち、第１のバッテリーセル１１０の電圧と第２のバッテリーセル１２０の電圧に応じて駆動されて）、第２のバッテリーセル１２０の電圧を伝達する。すなわち、第１のＦＥＴ３１１ａは、ゲート端子が第１の接続端子Ｖ００と第２の接続端子Ｖ０１との接続点、つまり、第１のノードＱ１１に接続されてもよい。このとき、第１のＦＥＴ３１１ａのゲート端子と第２の接続端子ＶＣ０１との間に第１の抵抗Ｒ１１が設けられてもよい。したがって、第２の接続端子ＶＣ０１の電位が第１の抵抗Ｒ１１を介して第１の接続端子Ｖ００の電位とともに第１のＦＥＴ３１１ａのゲート端子に印加されることが可能になる。このような第１のＦＥＴ３１１ａは、Ｐ型ＦＥＴであってもよい。第１のＦＥＴ３１１ａは、ゲート端子が第１のノードＱ１１に接続され、ドレイン端子が第２の接続端子Ｖ０１と接続され、ソース端子が第２のスイッチ３１２の第２のＦＥＴ３１２ａのゲート端子と接続されてもよい。第１のダイオード３１１ｂは、第１のＦＥＴ３１１ａに並列に接続される。このとき、第１のダイオード３１１ｂは、第２の接続端子Ｖ０１から第２のＩＣ接続端子ＶＣ０１への電流の移動経路と逆方向に接続されてもよい。すなわち、第１のダイオード３１１ｂは、第１のＦＥＴ３１１ａのソース端子と第２のＦＥＴ３１２ａのゲート端子との接続点、つまり、第３のノードＱ１３と第２の接続端子Ｖ０１、つまり、第２のノードＱ１２との間に順方向に接続されてもよい。このような第１のダイオード３１１ｂは、第１のＦＥＴ３１１ａがターンオンされないうちに第２の接続端子Ｖ０１から第２のＩＣ接続端子ＶＣ０１への経路を遮断する。

第２のスイッチ３１２は、第２のＦＥＴ３１２ａと第２のダイオード３１２ｂを備えていてもよい。第２のＦＥＴ３１２ａは、第１のスイッチ３１１の出力端子と接地端子に応じて駆動されて、第１のスイッチ３１１の出力、つまり、第２のバッテリーセル１２０の電圧を第２のＩＣ接続端子ＶＣ０１に伝達する。すなわち、第２のＦＥＴ３１２ａは、ゲート端子が第１のＦＥＴ３１１ａのソース端子と接地端子との接続点、つまり、第３のノードＱ１３に接続されてもよい。また、第２のＦＥＴ３１２ａは、ドレイン端子が上位のＰ型ＦＥＴ、つまり、第２のスイッチング部３２０の第３のスイッチ３２１の第３のＦＥＴ３２１ａのゲート端子と接続され、ソース端子は接地端子と接続されてもよい。すなわち、第２のＦＥＴ３１２ａは、第３の接続端子Ｖ０２の電位を第３のＩＣ接続端子ＶＣ０２に伝達する第３のスイッチ３２１のゲート端子と接続されてもよい。このとき、第２のＦＥＴ３１２ａのゲート端子と接地端子との間に第２の抵抗Ｒ１２が設けられてもよい。したがって、第１のスイッチ３１１の出力電位が第２の抵抗Ｒ１２を介して接地電位と第２のＦＥＴ３１２ａのゲート端子に印加されることが可能になる。このような第２のＦＥＴ３１２ａは、Ｎ型ＦＥＴであってもよい。第２のＦＥＴ３１２ａはゲート端子が第３のノードＱ１３に接続され、ドレイン端子が第３のスイッチ３２１のゲート端子、つまり、第５のノードＱ１５に接続され、ソース端子が接地端子と接続されてもよい。第２のダイオード３１２ｂは、第２のＦＥＴ３１２ａに並列に接続される。このとき、第２のダイオード３１２ｂは、第２の接続端子Ｖ０１から第２のＩＣ接続端子ＶＣ０１への電流の移動経路と逆方向に接続されてもよい。すなわち、第２のダイオード３１２ｂは、第２のＦＥＴ３１２ａのドレイン端子とソース端子との間に逆方向に接続されてもよい。このような第２のダイオード３１２ｂは、第２のＦＥＴ３１２ａがターンオンされないうちに第３のスイッチの第３のＦＥＴ３２１ａの電位を保持する。

３．２．第２のスイッチング部
第２のスイッチング部３２０は、第３のバッテリーセル１３０の接続端子Ｖ０２、つまり、第３の接続端子Ｖ０２とＢＭＳ２００の第３のＩＣ接続端子ＶＣ０２との間に設けられてもよい。第２のスイッチング部３２０は、第２の接続端子Ｖ０１の電位と第３の接続端子Ｖ０２の電位に応じて駆動されて、第３のバッテリーセル１３０の電位、つまり、第３の接続端子Ｖ０２の電位をＢＭＳ２００の第３のＩＣ接続端子ＶＣ０２に伝達してもよい。また、第２のスイッチング部３２０は、第３の接続端子Ｖ０２の電位に応じて第３のスイッチング部３３０を制御してもよい。このような第２のスイッチング部３２０は、第３のスイッチ３２１及び第４のスイッチ３２２を備えていてもよい。すなわち、第３のスイッチ３２１は、第２の接続端子Ｖ０１の電位と第３の接続端子Ｖ０２の電位に応じて駆動されて、第３の接続端子Ｖ０２の電位をＢＭＳ２００の第３のＩＣ接続端子ＶＣ０２に伝達する。なお、第４のスイッチ３２２は、第３のスイッチ３２１を介して伝達された第３の接続端子Ｖ０２の電位に応じて駆動されて、第３のスイッチング部３３０の初期駆動を制御する。このような第２のスイッチング部３２０の第３及び第４のスイッチ３２１、３２２についてさらに詳しく説明すれば、次の通りである。

第３のスイッチ３２１は、第３のＦＥＴ３２１ａと第３のダイオード３２１ｂを備えていてもよい。第３のＦＥＴ３２１ａは、第２の接続端子Ｖ０１と第３の接続端子Ｖ０２の電位に応じて駆動されて（すなわち、第２のバッテリーセル１２０の電圧と第３のバッテリーセル１３０の電圧に応じて駆動されて）、第３のバッテリーセル１３０の電圧を伝達する。すなわち、第３のＦＥＴ３２１ａは、ゲート端子が第２のＦＥＴ３１２ａのドレイン端子と第３の抵抗Ｒ１３との接続点、つまり、第５のノードＱ１５に接続されてもよい。このとき、第３のＦＥＴ３２１ａのゲート端子と第３の接続端子ＶＣ０２との間に第３の抵抗Ｒ１３が設けられてもよい。したがって、第３の接続端子ＶＣ０２の電位が第３の抵抗Ｒ１３を介して第２の接続端子Ｖ０１の電位とともに第３のＦＥＴ３２１ａのゲート端子に印加されることが可能になる。このような第３のＦＥＴ３２１ａは、Ｐ型ＦＥＴであってもよい。すなわち、第３のＦＥＴ３２１ａは、ゲート端子が第５のノードＱ１５に接続され、ドレイン端子が第３の接続端子Ｖ０２と接続され、ソース端子が第４のスイッチ３２２の第４のＦＥＴ３２２ａのゲート端子と接続されてもよい。第３のダイオード３２１ｂは、第３のＦＥＴ３２１ａに並列に接続される。このとき、第３のダイオード３２１ｂは、第３の接続端子Ｖ０２から第３のＩＣ接続端子ＶＣ０２への電流の移動経路と逆方向に接続されてもよい。すなわち、第３のダイオード３２１ｂは、第３のＦＥＴ３２１ａのソース端子と第４のＦＥＴ３２２ａのゲート端子との接続点、つまり、第７のノードＱ１７と第３の接続端子Ｖ０２、つまり、第６のノードＱ１６との間に順方向に接続されてもよい。このような第３のダイオード３２１ｂは、第３のＦＥＴ３２１ａがターンオンされないうちに第３の接続端子Ｖ０２から第３のＩＣ接続端子ＶＣ０２への経路を遮断する。

第４のスイッチ３２２は、第４のＦＥＴ３２２ａと第４のダイオード３２２ｂを備えていてもよい。第４のＦＥＴ３２２ａは、第３のスイッチ３２１の出力端子と接地端子に応じて駆動されて、第３のスイッチ３２１の出力、つまり、第３のバッテリーセル１３０の電圧を第３のＩＣ接続端子ＶＣ０２に伝達する。すなわち、第４のＦＥＴ３２２ａは、ゲート端子が第３のＦＥＴ３２１ａのソース端子と接地端子との接続点、つまり、第７のノードＱ１７に接続されてもよい。また、第４のＦＥＴ３２２ａは、ドレイン端子が上位のＰ型ＦＥＴ、つまり、第３のスイッチング部３３０の第５のスイッチ３３１の第５のＦＥＴ３３１ａのゲート端子と接続され、ソース端子は接地端子と接続されてもよい。すなわち、第４のＦＥＴ３２２ａは、第４の接続端子Ｖ０３の電位を第４のＩＣ接続端子ＶＣ０３に伝達する第５のスイッチ３３１のゲート端子と接続されてもよい。このとき、第４のＦＥＴ３２２ａのゲート端子と接地端子との間に第４の抵抗Ｒ１４が設けられてもよい。したがって、第３のスイッチ３２１の出力電位が第４の抵抗Ｒ１４を介して接地電位と第４のＦＥＴ３２２ａのゲート端子に印加されることが可能になる。このような第４のＦＥＴ３２２ａは、Ｎ型ＦＥＴであってもよい。すなわち、第４のＦＥＴ３２２ａは、ゲート端子が第７のノードＱ１７に接続され、ドレイン端子が第５のスイッチ３３１のゲート端子、つまり、第９のノードＱ１９に接続され、ソース端子が接地端子と接続されてもよい。第４のダイオード３２２ｂは、第４のＦＥＴ３２２ａに並列に接続される。このとき、第４のダイオード３２２ｂは、第３の接続端子Ｖ０２から第３のＩＣ接続端子ＶＣ０２への電流の移動経路と逆方向に接続されてもよい。すなわち、第４のダイオード３２２ｂは、第４のＦＥＴ３２２ａのドレイン端子とソース端子との間に逆方向に接続されてもよい。このような第４のダイオード３２２ｂは、第４のＦＥＴ３２２ａがターンオンされないうちに第５のスイッチの第５のＦＥＴ３３１ａの電位を保持する。

３．３．第３のスイッチング部
第３のスイッチング部３３０は、第４のバッテリーセル１４０の接続端子Ｖ０３、つまり、第４の接続端子Ｖ０３とＢＭＳ２００の第４のＩＣ接続端子ＶＣ０３との間に設けられてもよい。第３のスイッチング部３３０は、第３の接続端子Ｖ０２の電位と第４の接続端子Ｖ０３の電位に応じて駆動されて、第４のバッテリーセル１４０の電位、つまり、第４の接続端子Ｖ０３の電位をＢＭＳ２００の第４のＩＣ接続端子ＶＣ０３に伝達してもよい。このような第３のスイッチング部３３０は、第５のスイッチ３３１を備えていてもよい。すなわち、第５のスイッチ３３１は、第３の接続端子Ｖ０２の電位と第４の接続端子Ｖ０３の電位に応じて駆動されて、第４の接続端子Ｖ０３の電位をＢＭＳ２００の第４のＩＣ接続端子ＶＣ０３に伝達する。このような第３のスイッチング部３３０の第５のスイッチ３３１についてさらに詳しく説明すれば、次の通りである。

第５のスイッチ３３１は、第５のＦＥＴ３３１ａと第５のダイオード３３１ｂを備えていてもよい。第５のＦＥＴ３３１ａは、第３の接続端子Ｖ０２と第４の接続端子Ｖ０３の電位に応じて駆動されて（すなわち、第３のバッテリーセル１３０の電圧と第４のバッテリーセル１４０の電圧に応じて駆動されて）、第４のバッテリーセル１４０の電圧を伝達する。すなわち、第５のＦＥＴ３３１ａはゲート端子が第４のＦＥＴ３２２ａのドレイン端子と第５の抵抗Ｒ１５との接続点、つまり、第１の０ノードＱ２０に接続されてもよい。このとき、第５のＦＥＴ３３１ａのゲート端子と第４の接続端子ＶＣ０３との間に第５の抵抗Ｒ１５が設けられてもよい。したがって、第４の接続端子ＶＣ０３の電位が第５の抵抗Ｒ１５を介して第３の接続端子Ｖ０２の電位とともに第５のＦＥＴ３３１ａのゲート端子に印加されることが可能になる。このような第５のＦＥＴ３３１ａは、Ｐ型ＦＥＴであってもよい。すなわち、第５のＦＥＴ３３１ａは、ゲート端子が第９のノードＱ１９に接続され、ドレイン端子が第４の接続端子Ｖ０３と接続され、ソース端子が第４のＩＣ接続端子ＶＣ０３と接続されてもよい。第５のダイオード３３１ｂは、第５のＦＥＴ３３１ａに並列に接続される。このとき、第５のダイオード３３１ｂは、第４の接続端子Ｖ０３から第４のＩＣ接続端子ＶＣ０３への電流の移動経路と逆方向に接続されてもよい。すなわち、第５のダイオード３３１ｂは、第５のＦＥＴ３３１ａのソース端子と第４のＩＣ接続端子ＶＣ０３との接続点と第４の接続端子Ｖ０３、つまり、第１の０ノードＱ２０との間に順方向に接続されてもよい。このような第５のダイオード３３１ｂは、第５のＦＥＴ３３１ａがターンオンされないうちに第４の接続端子Ｖ０３から第４のＩＣ接続端子ＶＣ０３への経路を遮断する。

前術したように、最下側のバッテリーセル１１０の接続端子、つまり、第１の接続端子Ｖ００がＢＭＳ２００の第１のＩＣ接続端子ＶＣ００と直接的に接続され、最上側のバッテリーセル１４０の接続端子、つまり、第４の接続端子Ｖ０３は、一つのＰ型ＦＥＴ３３１ａを備える第３のスイッチング部３３０を介して第４のＩＣ接続端子ＶＣ０３と接続される。また、最下側のバッテリーセル１１０と最上側のバッテリーセル１４０との間のバッテリーセル１２０、１３０は、接続端子Ｖ０１、Ｖ０２がＰ型ＦＥＴ３１１ａ、３２１ａをそれぞれ備えるスイッチ３１１、３２１とＮ型ＦＥＴ３１２ａ、３２２ａをそれぞれ備えるスイッチ３１２、３２２を介して第２及び第３のＩＣ接続端子ＶＣ０１、ＶＣ０２と接続される。すなわち、本発明に係る接続制御部３００は、最下側のバッテリーセル１１０と最上側のバッテリーセル１４０との間のバッテリーセル１２０、１３０を接続するためにＰ型ＦＥＴ３１１ａ、３２１ａをそれぞれ備えるスイッチ３１１、３２１とＮ型ＦＥＴ３１２ａ、３２２ａをそれぞれ備えるスイッチ３１２、３２２を備えてスイッチング部３１０、３２０が構成され、最上側のバッテリーセル１１０を接続するためにＰ型ＦＥＴ３３１からなるスイッチング部３３０が構成される。なお、接続制御部３００は、最下側のバッテリーセル１１０の第１の接続端子Ｖ００がＢＭＳ２００の第１のＩＣ接続端子ＶＣ００と直接的に接続されるようにする。

このような本発明に係る接続制御部３００は、順番の低いバッテリーセルから順番の高いバッテリーセルへと、つまり、低い順番から高い順番へと順番通りにＢＭＳ２００のＩＣと接続されてもよい。しかしながら、順番に接続されずに任意のバッテリーセルがランダムに接続される場合に該当のバッテリーセルはＢＭＳ２００のＩＣと接続されず、順番に接続される場合にのみＢＭＳ２００のＩＣと接続されてもよい。

本発明の一実施形態に係るバッテリー装置の駆動方法、つまり、バッテリーセルとＢＭＳとの接続方法が図３及び図４に示されている。ここで、図３は、バッテリーセルが低い順番から高い順番へと、つまり、第１のバッテリーセル１１０、第２のバッテリーセル１２０、第３のバッテリーセル１３０及び第４のバッテリーセル１４０の順に接続される場合の概略図である。なお、図４は、バッテリーセルが順番に接続されずにランダムに接続される場合の概略図である。

図３に示すように、第１のバッテリーセル１１０の接続端子Ｖ００が第１のＩＣ接続端子ＶＣ００と接続されて接地電位を保持する（１）。

この状態で、第２のバッテリーセル１２０の電圧が第２の接続端子Ｖ０１を介して印加されれば（すなわち、第２のバッテリーセル１２０の第２の接続端子Ｖ０１がＢＭＳ２００の第２のＩＣ接続端子ＶＣ０１と接続されれば）、第１のＦＥＴ３１１ａのゲート端子、つまり、第１のノードＱ１１は、第１の接続端子Ｖ００の電位と第２の接続端子Ｖ０１の電位を保持することになる。したがって、第１のＦＥＴ３１１ａがターンオンされ、それに伴い、第２の接続端子Ｖ０１の電位が第２のＩＣ接続端子ＶＣ０１に印加される（２）。すなわち、第２のバッテリーセル１２０がＢＭＳ２００のＩＣと接続される。このとき、第１のＦＥＴ３１１ａを介して印加された第２の接続端子Ｖ０１の電位が第２のＦＥＴ３１２ａのゲート端子に印加されて第２のＦＥＴ３１２ａがターンオンされる。第２のＦＥＴ３１２ａがターンオンされるので、第５のノードＱ１５は接地電位を保持することができる。

第２のバッテリーセル１２０の電位が第２の接続端子Ｖ０１を介して第２のＩＣ接続端子ＶＣ０１に印加されて第５のノードＱ１５が接地電位を保持した状態で第３のバッテリーセル１３０の電圧が第３の接続端子Ｖ０２を介して印加されれば、第３のＦＥＴ３２１ａのゲート端子、つまり、第５のノードＱ１５は、接地電位と第３の接続端子Ｖ０２の電位を保持することになる。したがって、第３のＦＥＴ３２１ａがターンオンされ、それに伴い、第３の接続端子Ｖ０２の電位が第３のＩＣ接続端子ＶＣ０２に印加される（３）。すなわち、第３のバッテリーセル１３０がＢＭＳ２００のＩＣと接続される。このとき、第３のＦＥＴ３２１ａを介して印加された第３の接続端子Ｖ０２の電位が第４のＦＥＴ３２２ａのゲート端子に印加されて第４のＦＥＴ３２２ａがターンオンされる。第４のＦＥＴ３２２ａがターンオンされるので、第９のノードＱ１９は接地電位を保持することができる。

第３のバッテリーセル１３０の電位が第３の接続端子Ｖ０２を介して第３のＩＣ接続端子ＶＣ０２に印加されて第９のノードＱ１９が接地電位を保持した状態で第４のバッテリーセル１４０の電圧が第４の接続端子Ｖ０３を介して印加されれば、第５のＦＥＴ３３１ａのゲート端子、つまり、第９のノードＱ１９は、接地電位と第４の接続端子Ｖ０３の電位を保持することになる。したがって、第５のＦＥＴ３３１ａがターンオンされ、それに伴い、第４の接続端子Ｖ０３の電位が第４のＩＣ接続端子ＶＣ０３に印加される（４）。すなわち、第４のバッテリーセル１４０がＢＭＳ２００のＩＣと接続される。

前術したように、接続制御部３００は、順番の低いバッテリーセルから順番の高いバッテリーセルへと順番通りにバッテリーセルが接続される場合、つまり、第１のバッテリーセル１１０、第２のバッテリーセル１２０、第３のバッテリーセル１３０及び第４のバッテリーセル１４０の順に接続される場合、低い順番から高い順番へと順番通りにＢＭＳ２００のＩＣと接続されてもよい。

しかしながら、図４に示すように、第１のバッテリーセル１１０の接続端子Ｖ００が第１のＩＣ接続端子ＶＣ００と接続されて接地電位を保持した状態（１）で第３のバッテリーセル１３０の接続端子Ｖ０１を介して電圧が印加されれば、第２のバッテリーセル１２０がＢＭＳ２００と接続されていない状態であるため、第３のバッテリーセル１３０がＢＭＳ２００と接続されない。ところが、第２のバッテリーセル１２０の接続端子Ｖ０１を介して電圧が印加される場合、第２のバッテリーセル１２０がＢＭＳ２００と接続された後、図３に基づいて説明したように、第３のバッテリーセル１３０がＢＭＳ２００と接続されてもよい。

前術したように、本発明に係る接続制御部３００は、順番の低いバッテリーセルから順番の高いバッテリーセルへと、つまり、低い順番から高い順番へと順番通りにＢＭＳ２００のＩＣと接続されてもよい。しかしながら、順番に接続されずに任意のバッテリーセルがランダムに接続される場合に該当のバッテリーセルはＢＭＳ２００のＩＣと接続されず、順番に接続される場合にのみＢＭＳ２００のＩＣと接続されてもよい。

したがって、ソルダーアイ（Ｓｏｌｄｅｒ ｅｙｅ）を適用しなくても済むことから、製造コストの高騰の問題を防ぐことができる。なお、たとえ、オペレーターが順番に合わせて半田付け（ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）を行う場合であっても、オペレーターの未熟による不良の発生、すなわち、ＢＭＳ２００のＩＣへの電気的なダメージを防ぐことができる。

前述したような本発明の技術的思想は、前記実施形態に基づいて具体的に記述されたが、前記実施形態はその説明のためのものであり、その制限のためのものではないということに留意すべきである。なお、本発明の技術分野における当業者であれば、本発明の技術思想の範囲内において種々の実施形態が実施可能であるということが理解できる筈である。

Claims (9)

1. 複数のバッテリーセルと、
   前記複数のバッテリーセルを管理するバッテリー管理システム（ＢＭＳ）と、
   前記複数のバッテリーセルが順番に前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）に接続されるようにする接続制御部と、
   を備え、
   前記接続制御部は、該当のバッテリーセルを、下側のバッテリーセルの電位と前記該当のバッテリーセルの電位に応じて、バッテリー管理システム（ＢＭＳ）に接続し、
   前記接続制御部は、一方向に最下側のバッテリーセルから最上側のバッテリーセルまで順番に前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）と接続されるようにし、前記最下側のバッテリーセルが前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）と直接的に接続されるようにし、
   前記接続制御部は、任意のバッテリーセルがランダムに接続される場合に該当のバッテリーセルが前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）と接続されず、かつ、順番に接続される場合に前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）と接続されるようにする、バッテリー装置。
2. 前記接続制御部は、前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）の実装された基板の上に実装されている、請求項１に記載のバッテリー装置。
3. 前記接続制御部は、前記複数のバッテリーセルからそれぞれ延びた複数の接続端子と前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）のＩＣ接続端子との間に設けられている、請求項２に記載のバッテリー装置。
4. 前記接続制御部は、複数のスイッチング部を備える、請求項１に記載のバッテリー装置。
5. 前記複数のスイッチング部は、該当のバッテリーセルの電位を前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）に印加するように、下側のバッテリーセルの電位と前記該当のバッテリーセルの電位に応じて駆動される、請求項４に記載のバッテリー装置。
6. 前記接続制御部は、最上側のバッテリーセルは一つのスイッチを介して前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）と接続されるようにし、前記最下側のバッテリーセルと前記最上側のバッテリーセルとの間のバッテリーセルは二つのスイッチを介して前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）と接続されるようにする、請求項４に記載のバッテリー装置。
7. 前記最上側のバッテリーセルはＰ型電界効果トランジスター（ＦＥＴ）を介して前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）と接続され、前記最下側のバッテリーセルと前記最上側のバッテリーセルとの間のバッテリーセルはＰ型電界効果トランジスター（ＦＥＴ）及びＮ型電界効果トランジスター（ＦＥＴ）を介して前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）と接続される、請求項６に記載のバッテリー装置。
8. 前記最下側のバッテリーセルと前記最上側のバッテリーセルとの間のバッテリーセルのＰ型電界効果トランジスター（ＦＥＴ）は、該当のバッテリーセルの電位を前記バッテリー管理システム（ＢＭＳ）に伝達するように、下側のバッテリーセルの電位と前記該当のバッテリーセルの電位に応じて駆動されて、前記Ｎ型電界効果トランジスター（ＦＥＴ）は、接地電位と該当のバッテリーセルの電位に応じて駆動されて、前記Ｐ型電界効果トランジスター（ＦＥＴ）の初期電位を保持する、請求項７に記載のバッテリー装置。
9. 前記Ｐ型電界効果トランジスター（ＦＥＴ）及び前記Ｎ型電界効果トランジスター（ＦＥＴ）とそれぞれ並列に接続されたダイオードをさらに備える請求項８に記載のバッテリー装置。

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