电池保护系统、电池保护装置以及电池保护方法
【专利摘要】一种电池保护系统、电池保护装置以及电池保护方法。在二次电池保护系统中，第1二次电池保护装置在成为第1条件时生成并发送使电流值根据状态变化后的电流传递信号，第2二次电池保护装置在成为第2条件时生成并发送使电压值根据状态变化后的电压传递信号，电流传递信号和电压传递信号共享1条通信线被发送，第1二次电池保护装置还接收电压传递信号，第2二次电池保护装置还接收电流传递信号，从第2二次电池保护装置向第1二次电池保护装置发送的电压传递信号的电压振幅相对于第1二次电池单元和第2二次电池单元的连接点的电位为比各二次电池单元的电压低的预定电压以下，预定电压为不到第1二次电池保护装置的耐压的电压。
【专利说明】
电池保护系统、电池保护装置以及电池保护方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种电池保护系统、电池保护装置以及电池保护方法。
【背景技术】
[0002]近年来，锂(Li)离子电池等二次电池正在普及。此外，二次电池被安装在充电器中而被充电。在该情况下，通过IC(Integrated Circuit，集成电路)等分别控制二次电池的充电及放电。即，通过具有保护二次电池免于过充电和过放电等的功能以及管理二次电池的余量的监视功能等的保护电路来进行二次电池的充电及放电的控制。
[0003]在这样的保护电路中，例如，作为从检测出过放电的状态恢复到通常状态(以下，称为“过放电恢复”)的方法，已知充电器连接恢复及电压恢复等。具体而言，充电器连接恢复是检测到充电器被连接至电池组后，从过放电状态恢复为通常状态的方法等。
[0004]图1是表示采用了充电器连接恢复的现有保护电路的例子的图。具体而言，图1所示的保护电路10具有:充放电控制IC20、开关晶体管M1、开关晶体管M2、电阻器R1、电阻器R2、B+端子、B-端子、P+端子以及P-端子。并且，充放电控制IC20具有:比较器21、基准电压Vref、逻辑电路22、开关SWl以及上拉电阻器R3。
[0005]在B+端子和B-端子之间连接二次电池BI，在P+端子和P-端子之间连接充电器或负载。此外，若在P+端子和P-端子之间连接充电器，二次电池BI的电池电压成为过充电检出电压以上，则充放电控制IC20检测出二次电池BI的过充电。此外，若检测出过充电，则逻辑电路22从端子OV输出使开关晶体管M2断开的控制信号来使充电停止。
[0006]此外，若在P+端子和P-端子之间连接负载，二次电池BI的电池电压成为过放电检出电压以下，则充放电控制IC20检测出二次电池BI的过放电。此外，若检测出过放电，则逻辑电路22从端子DCHG输出使开关晶体管Ml断开的控制信号来使放电停止。
[0007]以下，对充放电控制IC20中的过放电恢复的动作进行说明。首先，若在充放电控制IC20中检测出过放电，则逻辑电路22使开关晶体管M2断开、使开关SWl接通，因此V-端子的电位通过负载和上拉电阻器R3被上拉到VDD电位。此外，若断开在P+端子和P-端子之间连接的负载，且在P+端子和P-端子之间连接充电器，则P-端子的电位成为VSS以下，V-端子的电位成为基准电压Vref以下的电位。并且，在充放电控制IC20中，若检测出V-端子的电位在基准电SVref以下，则进行过放电恢复。
[0008]此外，例如在专利文献I中已知如下的方法:在具有监视串联连接的电池的状态的电路的电池装置中，通过向设置于发送过充电检出信号的端子上的信号输出晶体管的栅极提供使信号输出晶体管断开的电位的控制，即使电源电压成为电路的最低动作电压以下，也能够禁止充电。
[0009]然而，在现有的方法中，在连接了多个保护二次电池单元的电池保护装置的情况下，通过信号等从高电位侧向低电位侧传递过充电或过放电、温度保护等检测信息，但无法从低电位侧向高电位侧传递有无连接负载及充电器的信息。因此，在现有方法中，如从高电位侧向低电位侧那样，有时只能向一个方向传递信息，在多个电池保护装置之间有可能无法双向传递信息，功能被限制。
[0010]专利文献1:日本特开2010-124681号公报
【发明内容】
[0011]本发明的I个方面是鉴于这样的问题而提出的，其目的是提供一种在多个电池保护装置之间能够通过单线双向传递信息的电池保护系统、电池保护装置以及电池保护方法。
[0012]为了解决上述课题，根据本发明的一方式，提供一种二次电池保护系统(I)，其对于串联连接的多个二次电池单元，具有与所述多个二次电池单元并联连接的多个二次电池保护装置，在所述多个二次电池保护装置之间进行通信，其中，连接到所述多个二次电池单元中任意第I二次电池单元的第I二次电池保护装置(100)具有:电流发送部(302)，其在成为第I条件时，生成并发送使电流值根据状态变化后的电流传递信号(ISIG)，连接到与所述第I二次电池单元相邻的第2二次电池单元的第2二次电池保护装置(120)具有:电压发送部(305)，其在成为第2条件时，生成并发送使电压值根据状态变化后的电压传递信号(VSIG)，所述电流传递信号和所述电压传递信号共享I条通信线而被发送，所述第I 二次电池保护装置还具有接收所述电压传递信号的电压判定部(303)，所述第2 二次电池保护装置还具有接收所述电流传递信号的电流判定部(306)，从所述第2 二次电池保护装置向所述第I 二次电池保护装置发送的所述电压传递信号的电压振幅相对于所述第I 二次电池单元和所述第2二次电池单元的连接点的电位，为比各二次电池单元的电压低的预定电压以下，所述预定电压为不到所述第I 二次电池保护装置的耐压的电压。
[0013]根据本发明，在多个电池保护装置之间，能够通过单线双向传递信息。
【附图说明】
[0014]图1是表示采用了充电器连接恢复的现有的保护电路的例子的图。
[0015]图2是表示本发明的一实施方式的电池保护系统的一例的全体结构图。
[0016]图3是表示本发明的一实施方式的电池保护装置的一例的电路图。
[0017]图4是表示本发明的一实施方式的电池保护系统的过充电检测处理的一例的流程图。
[0018]图5是表不本发明的一实施方式的电池保护系统的过充电检测处理的一例的电路图。
[0019]图6是表示本发明的一实施方式的电池保护系统的过充电检测处理的处理结果的一例的时序图。
[0020]图7是表示本发明的一实施方式的电池保护系统的负载连接检测处理的一例的流程图。
[0021]图8是表示本发明的一实施方式的电池保护系统的负载连接检测处理的一例的电路图。
[0022]图9是表示本发明的一实施方式的电池保护系统的负载连接检测处理的处理结果的一例的时序图。
[0023]图10是表示本发明的一实施方式的电池保护系统的功能结构的一例的功能框图。
[0024]图11是表示比较例的电池保护系统的一例的电路图。
[0025]图12是表示其他比较例的电池保护系统的一例的电路图。
[0026]符号说明
[0027]I电池保护系统
[0028]100、110、120 设备
[0029]Cl电压钳位电路
[0030]C2电流判定电路
[0031]C3电流输出电路
[0032]C4电压判定电路
[0033]C5充放电控制电路
[0034]5 FET
[0035]COUT收发端子
[0036]SOC收发端子
【具体实施方式】
[0037]以下，参照附图对本发明的一实施方式进行说明。
[0038](整体结构例)
[0039]图2是表示本发明的一实施方式的电池保护系统的一例的全体结构图。以下，说明如图所示电池保护系统I具有设备100作为第一电池保护装置的例子、设备110作为第三电池保护装置的例子以及设备120作为第二电池保护装置的例子。此外，在图2中，如图所示，是串联连接二次电池单元2、二次电池单元3以及二次电池单元4的例子。即，例如将电池保护系统I使用于图示那样的串联连接多个二次电池单元的高电压的电池组等中。
[0040]P+端子以及P-端子分别是成为二次电池单元的输出的端子。即，在P+端子以及P-端子连接充电器或利用二次电池单元的电力来驱动的负载。
[0041]此外，在图2中，P+端子侧成为高电位侧，另一方面，P-端子侧成为低电位侧。即，在电池保护系统I中，设备100成为高电位侧，设备110相对于设备100成为低电位侧。另一方面，设备110相对于设备120成为高电位侧，设备120成为低电位侧。
[0042](电池保护装置例)
[0043]图3是表示本发明的一实施方式的电池保护装置的一例的电路图。例如，设备100为图3所示的结构。此外，设备110以及设备120例如是与设备100同样的图3所示的结构。以下，以设备100为例进行说明。
[0044]设备100包括电压钳位电路C1、电流判定电路C2、电流输出电路C3、电压判定电路C4以及充放电控制电路C5。此外，设备100包括收发端子COUT和收发端子SOC。此外，设备100包括第I电源端子VDD和第2电源端子VSS端子，如图2所示，设备100通过第I电源端子VDD和第2电源端子VSS端子与二次电池单元并联连接。也就是说，设备100是将二次电池单元作为电源电压来动作的电池保护装置的例子。
[0045]并且，设备100包括输入端子SEL和COMS ( CompIementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)，将设备100设为根据向输入端子SEL输入的逻辑来切换收发端子COUT的输出模式。
[0046]如图2所示的设备110以及设备120那样，有与高电位侧连接的设备(以下，有时称为“上级设备”)的情况下，收发端子SOC与上级设备所具有的收发端子COUT连接。另外，在图2中，设备100成为与最高电位侧连接的设备(以下，有时称为“最上级设备”)。
[0047]此外，如图2所示的设备100以及设备110那样，有与低电位侧连接的设备(以下，有时称为“下级设备”)的情况下，上级设备所具有的收发端子COUT与下级设备所具有的收发端子SOC连接。在该情况下，上级设备所具有的收发端子COUT发送电流传递信号，通过下级设备所具有的收发端子SOC接收所发送的电流传递信号。此外，下级设备所具有的收发端子SOC发送电压传递信号，通过上级设备所具有的收发端子COUT接收所发送的电压传递信号。
[0048]另一方面，如图2所示的设备120那样，有与最低电位侧连接的设备(以下，有时称为“最下级设备”)的情况下，收发端子COUT例如如图示那样与控制充放电的η型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)(以下，称为“FET5”)等连接。此外，最下级设备具有测量电位的V-端子，V-端子例如如图2所示那样，与P-端子连接。因此，最下级设备能够通过V-端子测量P-端子的电压。
[0049]FET5控制二次电池单元的充电。具体而言，最下级设备通过收发端子⑶UT发送控制信号。此外，最下级设备所具有的收发端子COUT与FET5所具有的栅极(gate)连接，最下级设备通过控制信号控制二次电池单元的充电，保护二次电池单元。
[0050](电压钳位电路例)
[0051 ] 如图所示，电压钳位电路Cl具有开关SWl，电压钳位电路Cl通过切换开关SWl来切换收发端子SOC的电压。此外，电压钳位电路Cl是进行钳位以使收发端子SOC的电压成为一定电压以下的电路。另外，收发端子SOC的电压由电压钳位电路决定，是收发端子SOC向上级设备发送的电压传递信号VSIG的电压。
[0052]如图所示，将开关SWl闭合状态下的收发端子SOC的电压设为VS0C。与此相对，当开关SWl打开时，收发端子SOC的电压因二极管(d1de)D1而电压下降。在此，通过各二极管下降的电压分别成为Vf。例如，如图所示，在电压钳位电路Cl具有2个二极管D1的情况下，当开关SWl成为打开状态时，收发端子SOC的电压通过2个二极管D1下降2 XVf。另外，二极管D1的数量并不限定于2个，也可以根据切换的收发端子SOC的电压值进行变更。
[0053]S卩，电压钳位电路Cl通过开关SWl将收发端子SOC的电压设为“VS0C”或“VS0C-2 XVf”中的某个电压。在该情况下，将一方的电压设为检测电压。以下，以检测电压为“VS0C-2XVf”的情况为例进行说明。并且，电压钳位电路Cl进行钳位以使收发端子SOC的电压不成为“VS0C-2XVf”以下。另外，被电压钳位电路Cl钳位的电压不会被从上级设备向收发端子SOC发送的电流传递信号ISIG的电流影响。
[0054](电流判定电路例)
[0055]电流判定电路C2判定向收发端子SOC输入的电流。具体而言，电流判定电路C2判定电流传递信号ISIG的电流是否为检测电流。另外，电流传递信号ISIG的电流，由发送电流传递信号ISIG的上级设备切换电流。
[0056](电流输出电路例)
[0057]电流输出电路C3以检测电流输出电流传递信号ISIG。具体而言，电流输出电路C3向下级设备发送电流传递信号ISIG。在下级设备中，通过收发端子SOC接收从收发端子COUT发送的电流传递信号ISIG。另外，通过电流输出电路C3输出的电流不会被从下级设备所具有的收发端子SOC向收发端子COUT发送的电压传递信号VSIG的电压影响。
[0058]此外，电流输出电路C3具有I个以上的恒流源PWR。电流输出电路C3在成为预定条件时，通过SW2进行接通断开控制。通过接通断开控制，电流输出电路C3可以切换收发端子COUT将电流传递信号ISIG以检测电流发送还是以检测电流以外的电流发送。
[0059](电压判定电路例)
[0060]电压判定电路C4判定电压传递信号VSIG的电压。即，电压判定电路C4判定电压传递信号VSIG的电压是否为检测电压。另外，通过下级设备切换电压传递信号VSIG的电压。[0061 ](充放电控制电路例)
[0062]充放电控制电路C5从收发端子COUT发送控制二次电池单元的充电以及放电的控制信号。另外，收发端子COUT发送的信号根据设备是否为最下级设备而不同。具体而言，如图2所示的设备120那样是最下级设备的情况下，如图所示地设定开关SW3，收发端子COUT输出控制二次电池单元的充电的控制信号。在该情况下，如图2所示的设备120那样，收发端子COUT与FET5连接。
[0063]另一方面，如图2所示的设备100以及设备110那样不是最下级设备的情况下，切换开关SW3，收发端子COUT通过电流输出电路C3向下级设备发送电流传递信号ISIG，通过电压判定电路C4接收电压传递信号VSIG。
[0064]如图所示，根据各设备是否为最下级设备来切换开关SW3，由此将收发端子COUT切换为发送控制信号的发送端子或发送电流传递信号ISIG且接收电压传递信号VSIG的收发端子时，能够共用收发端子C0UT，能够减少设备所具有的端子数量。
[0065]另外，也可以将发送电流传递信号ISIG的端子和发送用于控制二次电池单元的充电以及放电的控制信号的端子分别设定为不同端子。
[0066](过充电检测处理例)
[0067]图4是表示本发明的一实施方式的电池保护系统的过充电检测处理的一例的流程图。即，图4所示的过充电检测处理是将第I条件设定为检测出二次电池单元的过充电的情况，并从最上级设备向下级设备通过通信传递过充电的检测结果的例子。
[0068](最上级设备进行的过充电的检测例(步骤SOl))
[0069]在步骤SOl中，设备100检测过充电。具体而言，设备100通过第I电源端子VDD以及第2电源端子VSS端子测量二次电池单元的电压，当电压成为预定电压以上时，检测为过充电。
[0070](最上级设备进行的通过检测电流向下级设备发送第I电流传递信号的例子(步骤S02))
[0071]在步骤S02中，设备100检测出过充电时，通过检测电流向设备110发送第I电流传递信号。
[0072](下级设备进行的第I电流传递信号的电流是否为检测电流的判定例(步骤S03))
[0073]在步骤S03中，设备110判定从设备100发送的第I电流传递信号的电流是否为检测电流。例如，设备110根据第I电流传递信号的电流是否在表示检测电流的阈值以上来判定是否为检测电流。
[0074]当第I电流传递信号的电流为检测电流时(在步骤S03中为“是”)，设备110向步骤S04前进。另一方面，当第I电流传递信号的电流不是检测电流时(在步骤S03中为“否”)，设备110向步骤S05前进。
[0075](下级设备进行的通过检测电流向最下级设备发送第2电流传递信号的例子(步骤
504))
[0076]在步骤S04中，设备110以检测电流向设备120发送第2电流传递信号。
[0077](最下级设备进行的第2电流传递信号的电流是否为检测电流的判定例(步骤
505))
[0078]在步骤S05中，设备120判定从设备110发送的第2电流传递信号的电流是否为检测电流。例如，设备120按照与步骤S03同样的顺序判定是否为检测电流。
[0079]当第2电流传递信号的电流为检测电流时(在步骤S05中为“是”)，设备120向步骤S06前进。另一方面，当第2电流传递信号的电流不是检测电流时(在步骤S05中为“否”)，设备120结束过充电检测处理。
[0080](充电的限制例(步骤S06))
[0081]在步骤S06中，设备120使充电停止等来限制充电。具体而言，在步骤S06中，设备120进行将FET5设为断开(off)的控制等。
[0082 ]图5是表不本发明的一实施方式的电池保护系统的过充电检测处理的一例的电路图。具体而言，说明通过图2所示的电池保护系统I进行图4所示的过充电检测处理的情况。SP，在图5中，第I条件是检测出过充电的情况的例子。
[0083]当设备100根据二次电池单元的电压VCELL检测出过充电时(图4的步骤SOI)，设备100以检测电流发送第I电流传递信号ISIGl(图4的步骤S02)。接着，设备110通过收发端子SOC接收设备100发送的第I电流传递信号ISIG1。由此，在电池保护系统I中，能够从设备100向设备110传递过充电的检测结果。
[0084]当通过设备110判定为第I电流传递信号ISIGl的电流为检测电流时(在图4的步骤S03中为“是”)，设备110以检测电流发送第2电流传递信号ISIG2(图4的步骤S04)。接着，设备120通过收发端子SOC接收设备110发送的第2电流传递信号ISIG2。由此，在电池保护系统I中，能够从设备110向设备120传递过充电的检测结果。
[0085]当第2电流传递信号ISIG2的电流为检测电流时(在图4的步骤S05中为“是”)，设备120通过将基于控制信号VOUT将FET5设为断开的控制等来限制充电(图4的步骤S06)。
[0086]图6是表示本发明的一实施方式的电池保护系统的过充电检测处理的处理结果的一例的时序图。具体而言，图6是在进行了图4和图5所示的各处理的情况下，通过时序图说明各电流以及各电压的各自的变化的图。
[0087]首先，以在充电开始时刻Tl的定时，在与图5所示的电池保护系统I连接的二次电池单元的输出即P+端子和P-端子之间连接充电器，开始二次电池单元的充电为例进行说明。
[0088]另外，图6所示的二次电池单元的电压VCELL相当于图5所示的第I电源端子VDD以及第2电源端子VSS端子之间的电压。此外，图6所示的第I电流传递信号ISIGl的电流相当于从图5所示的设备100所具有的收发端子COUT输出的电流以及向设备110所具有的收发端子SOC输入的电流。并且，图6所示的第2电流传递信号ISIG2的电流相当于从图5所示的设备110所具有的收发端子COUT输出的电流以及向设备120所具有的收发端子SOC输入的电流。此外，图6所示的第I电压传递信号VSIGl的电压相当于向图5所示的设备100所具有的收发端子COUT输入的电压以及从设备110所具有的收发端子SOC输出的电压。此外，图6所示的第2电压传递信号VSIG2的电压相当于向图5所示的设备110所具有的收发端子COUT输入的电压以及从设备120所具有的收发端子SOC输出的电压。并且，图6所示的P-端子的电压是通过图5所示的设备120所具有的V-端子测量的充电器或利用二次电池单元的电力驱动的负载的负电位。此外，图6所示的控制信号VOUT的电压相当于从图5所示的设备120所具有的收发端子COUT向FET5发送的控制信号VOUT的电压以及向FET5所具有的栅极施加的电压。
[0089]当通过充电器开始进行充电时，如图所示，二次电池单元的电压VCELL从充电开始时刻Tl开始电压上升。接着，将过充电检出电压的阈值设为SHl时，如果二次电池单元的电压VCELL成为过充电检出电压SHl，则设备100检测出过充电(图4的步骤S01)。此外，将通过设备100检测出过充电的定时设为过充电检出时刻T2。
[0090]当通过设备100检测出过充电时，设备100以检测电流DI发送第I电流传递信号ISIGl (图4的步骤S02)。另外，将从通过设备100检测出过充电的时刻到以检测电流DI发送第I电流传递信号ISIGl为止的延迟时间设为检测延时tdet。
[0091]当以检测电流DI从设备100向设备110发送第I电流传递信号ISIGl时(在图4的步骤S03中为“是”)，设备110以检测电流Dl从设备110向设备120发送第2电流传递信号ISIG2(图4的步骤S04)。此外，将设备110接收第I电流传递信号ISIGl后发送第2电流传递信号ISIG2为止的延迟时间设为检测延时del。
[0092]当以检测电流DI从设备110向设备120发送第2电流传递信号ISIG2时(在图4的步骤S05中为“是”)，成为最下级设备的设备120将控制信号VOUT从Von(高)设为Voff (低)(图4的步骤S06)。另外，当控制信号VOUT为Von时，FET5接通，能够进行充电。另一方面，当控制信号VOUT为Voff时，FET5断开，限制充电。
[0093]另外，即使在以检测电流DI分别发送第I电流传递信号ISIGl以及第2电流传递信号ISIG2的情况下，如图所示，第I电压传递信号VSIGl的电压以及第2电压传递信号VSIG2的电压是固定的。
[0094]此外，设备120将控制信号VOUT从Von设为Voff的定时被设成限制时刻T3时，从过充电检出时刻T2到限制时刻T3为止有检测延时tdet和发送延迟del，因此有延迟tdel。
[0095]当限制充电时，限制时刻T3以后的二次电池单元的电压VCELL如图所示抑制电压上升，能够防止二次电池单元成为过充电状态。此外，在电池保护系统中，将由最上级设备检测出的过充电的检测结果通过电流传递信号的电流从高电位侧传递给低电位侧。即，通过判定电流传递信号的电流是否为检测电流DI，下级设备能够从上级设备接收过充电的检测结果等信息。因此，在多个保护设备之间能够共享过充电的检测结果信息。
[0096](负载连接检测处理例)
[0097]图7是表示本发明的一实施方式的电池保护系统的负载连接检测处理的一例的流程图。另外，图7所示的处理是例如检测出二次电池单元的过充电来限制充电，之后，连接利用二次电池单元的电力的负载的情况下所进行的处理。即，图7所示的负载连接检测处理是将第2条件设定为检测出连接有使用二次电池单元的电力的负载的情况，从最下级设备向上级设备通过通信传送负载连接的检测结果的例子。
[0098](最下级设备进行的负载连接的检测例(步骤Sll))
[0099]在步骤Sll中，设备120检测负载连接。具体而言，设备120通过V-端子测量P-端子的电压，在电压上升预定电压以上时检测出连接有负载。即，连接负载并流过放电电流时，通过FET5所具有的体二极管(也称为寄生二极管或内置二极管)，P-端子的电压上升。与此相对，设备120通过V-端子检测出电压上升，能够检测出连接有负载。
[0100](最下级设备进行的通过检测电压向上级设备发送第2电压传递信号的例子(步骤S12))
[0101]在步骤S12中，设备120当检测出负载连接时，以检测电压向设备110发送第2电压传递信号。
[0102](上级设备进行的第2电压传递信号的电压是否为检测电压的判定例(步骤S13))
[0103]在步骤S13中，设备110判定从设备120发送的第2电压传递信号的电压是否为检测电压。例如，设备110根据第2电压传递信号的电压是否在表示检测电压的阈值以下来判定是否为检测电压。
[0104]当第2电压传递信号的电压为检测电压时(在步骤S13中为“是”)，设备110向步骤S14前进。另一方面，当第2电压传递信号的电压不是检测电压时(在步骤S13中为“否”)，设备110向步骤S15前进。
[0105](上级设备进行的通过检测电压向最上级设备发送第I电压传递信号的例子(步骤
514))
[0106]在步骤S14中，设备110通过检测电压向设备100发送第I电压传递信号。
[0107](最上级设备进行的第I电压传递信号的电压是否为检测电压的判定例(步骤
515))
[0108]在步骤S15中，设备100判定从设备110发送的第I电压传递信号的电压是否为检测电压。例如，设备100按照与步骤S13同样的顺序等判定是否为检测电压。
[0109]当第I电压传递信号的电压为检测电压时(在步骤S15中为“是”)，设备100向步骤S16前进。另一方面，当第I电压传递信号的电压不是检测电压时(在步骤S15中为“否”)，设备100结束负载连接检测处理。
[0110](各设备进行的充电的控制例(步骤S16))
[0111]在步骤S16中，设备100、设备110以及设备120对充电进行控制。例如，在检测出负载连接，且二次电池单元的电压不到过充电检出电压SHl时，设备120进行解除基于图4的步骤S06等的充电限制等。具体而言，在步骤S16中，设备120进行将FET5设为接通的控制等。
[0112]此外，充电控制例如是根据接受的表示连接有负载的信息，使解除充电限制的定时提前，或直到连接负载之前不解除充电限制而维持的所谓的锁存(latch)控制等。
[0113]图8是表示本发明的一实施方式的电池保护系统的负载连接检测处理的一例的电路图。具体而言，说明通过图2所示的电池保护系统I进行图7所示的负载连接检测处理的情况。即，在图8中，第2条件是检测出负载连接的情况的例子。
[0114]根据V-端子的电压VP，当V-端子的电压VP上升预定电压以上时，设备120检测出连接有负载(图7的步骤SI I)。接着，当设备120检测出负载连接时，设备120以检测电压发送第2电压传递信号VSIG2(图7的步骤S12)。由此，在电池保护系统I中，能够从设备120向设备110传递负载连接的检测结果。
[0115]当通过设备110判定为第2电压传递信号VSIG2的电压为检测电压时(在图7的步骤S13中为“是”)，设备110以检测电压发送第I电压传递信号VSIGl (图7的步骤S14)。由此，在电池保护系统I中，能够从设备110向设备100传递负载连接的检测结果。
[0116]当第I电压传递信号VSIGl的电压为检测电压时(图7的步骤S15中为“是”)，各设备进行解除充电限制等充电控制(图7的步骤S16)。
[0117]图9是表示本发明的一实施方式的电池保护系统的负载连接检测处理的处理结果的一例的时序图。具体而言，图9是在进行了图7和图8所示的各处理的情况下，通过时序图说明各电流以及各电压的各自的变化的图。
[0118]首先，与图6同样地，以在充电开始时刻Tl的定时，在与图5所示的电池保护系统I连接的二次电池单元的输出即P+端子和P-端子之间连接充电器，开始二次电池单元的充电为例进行说明。另外，图9所示的分别表示各电流以及各电压的时序图，分别示出与图6同样的电流、电压以及信号，因此省略说明。
[0119]与图6同样地，在图9中假定从充电开始时刻Tl开始放电，在过充电检测时刻T2检测出过充电后，从限制时刻T3开始限制充电。之后，在充电器拆卸时刻T4，若从二次电池单元卸下充电器，则电池组的输出即P+端子和P-端子之间成为“开路(open)”。接着，假定在负载连接时刻T5连接负载。
[0120]若从负载连接时刻T5开始将负载连接至二次电池单元的输出即P+端子和P-端子之间，则负载利用在二次电池单元中充电的电力。因此，若连接负载，则如图所示，二次电池单元的电压VCELL从负载连接时刻T5开始电压下降。
[0121]此外，在负载连接时刻T5若连接负载，则放电电流流过FET5所具有的体二极管，由此V-端子的电压VP的电压上升。将能够利用这一点检测出FET5所具有的体二极管引起的电压上升的阈值设为负载连接检出阈值SH2。由此，如图所示，设备120可以根据V-端子的电压VP是否在负载连接检出阈值SH2以上来检测出连接有负载。即，在负载连接时刻T5，若V -端子的电压VP在负载连接检出阈值SH2以上，则设备120检测出连接有负载(图7的步骤S11)。
[0122]当设备120检测出负载连接时，通过检测电压DV发送第2电压传递信号VSIG2(图7的步骤S12)。另外，将从通过设备120检测出负载连接的负载连接时刻T5到以检测电压DV发送第2电压传递信号VSIG2的电压的延迟时间设为检测延时tdet。此外，检测延时tdet并不局限于成为与图6所示的检测延时tdet相同的延迟。
[0123]另外，检测电压DV是在图3所示的设备中通过二极管D1下降“2XVf”量(电压振幅)的电压。
[0124]当设备120以检测电压DV发送第2电压传递信号VSIG2时(在图7的步骤S13中为“是”)，设备110以检测电压DV发送第I电压传递信号VSIGl(图7的步骤S14)。此外，将通过设备110判定为第2电压传递信号VSIG2的电压为检测电压DV后，以检测电压DV发送第I电压传递信号VSIGl为止的延迟时间设定为发送延迟del。另外，发送延迟del并不局限于成为与图6所示的发送延迟del相同的延迟。
[0125]若将负载连接的检测结果传递到设备100的定时设为负载连接检出时刻T6，则从通过设备120检测出负载连接的负载连接时刻T5到向最上级设备即设备100传递检测结果的负载连接检出时刻T6存在延迟tdel。
[0126]并且，在检测出负载连接后，因负载连接，二次电池单元的电压VCELL下降，二次电池单元的电压VCELL不到过充电检出电压SHl时，各设备进行充电控制(图7的步骤S16)。另夕卜，将二次电池单元的电压VCELL成为不到过充电检出电压SHl的时刻设为过充电消除时刻T7o
[0127]例如，如图所示，若设备100检测出负载连接且二次电池单元的电压VCELL不到过充电检出电压SHl，则设备100通过检测电流以外的电流(以下，称为“解除电流Cl”)发送第I电流传递信号ISIG1。接着，设备110通过收发端子SOC接收设备100发送的第I电流传递信号I SIGl。由此，在电池保护系统I中，能够从设备100向设备110传递解除充电限制。另外，在图9中，设备100通过解除电流Cl发送第I电流传递信号ISIGl是在第I传递信号发送时刻Τ8的定时。
[0128]并且，设备110通过解除电流Cl发送第2电流传递信号ISIG2。接着，设备120通过收发端子SOC接收设备110发送的第2电流传递信号ISIG2。由此，在电池保护系统I中，能够从设备110向设备120传递解除充电限制。另外，在图9中，设备110通过解除电流Cl发送第2电流传递信号ISIG2是在第2传递信号发送时刻T9的定时。
[0129]若通过解除电流Cl从设备110向设备120发送第2电流传递信号ISIG2，则成为最下级设备的设备120将控制信号VOUT从Voff设为Von(图7的步骤S16)。因此，当控制信号VOUT为Von时，FET5接通，能够进行充电。即，解除在图4的步骤S06等中进行的充电限制。
[0130]若二次电池单元的电压VCELL不到预定值，则电池保护系统I进行充电许可的控制。例如，将解除充电限制的预定值设为过充电解除电压SH3。即，直到二次电池单元的电压VCELL变为不到过充电解除电压SH3为止，对充电进行限制。
[0131]与此相对，在电池保护系统I中，在二次电池单元的电压VCELL不到过充电解除电压SH3之前检测出负载连接，因此若二次电池单元的电压VCELL不到过充电检出电压SHlJlJ进行充电许可的控制。即，在电池保护系统I中，与根据过充电解除电压SH3解除充电限制的情况相比，能够较早开始充电许可的控制。
[0132]若为了限制充电而断开FET5，则经由FET5所具有的体二极管进行放电。因此，FET5发热的情况较多。因此，优选的是电池保护系统I通过较早解除充电限制等充电控制，使FET5的发热变少。因此，在电池保护系统I中，多个设备共享负载连接的检测结果的信息，由此能够使进行充电控制的时间提前。
[0133](变形例)
[0134]多个设备共享的信息并不限定于过充电的检测结果以及负载连接的检测结果。即，并不限定于第I条件为检测出过充电的情况以及第2条件为检测出将负载与二次电池单元连接的情况。例如，在进行温度涉及的保护的情况下，信息也可以是温度涉及的信息。即，第I条件或第2条件也可以是温度涉及的条件。若多个设备共享温度涉及的信息，则与图9所示的负载连接的检测结果同样地，各设备可以根据温度涉及的信息进行充电的控制。
[0135]此外，也可以设定多个检测电流DI以及检测电压DV的阈值。若设定多个阈值，则电池保护系统I能够传递多种信息或在多个阶段分别示出各信息等。
[0136]并且，在电池保护系统I中，根据检测电流从上级设备向下级设备传递信息，但也可以根据检测电压传递信息。在该情况下，在电池保护系统I中，根据检测电流从下级设备向上级设备传递信息。即，在电池保护系统I中，检测电流和检测电压的使用方法也可以是相反的。
[0137]此外，电池保护系统I也可以具有3个以上的设备。例如，电池保护系统I也可以具有2个以上的在最上级设备和最下级设备之间连接的第三电池保护装置。具体而言，例如在图2中，第三电池保护装置是设备110。
[0138]另一方面，电池保护系统I也可以是具有第一电池保护装置和第二电池保护装置这2个设备的整体结构。
[0139]此外，电池保护系统I中并不限定于电流传递信号通过高(High)电平传递检测出过充电。例如，电流传递信号也可以通过低(Low)电平传递检测出过充电。同样地，电池保护系统I中并不限定于电压传递信号通过低电平传递解除充电限制。例如，电压传递信号也可以通过高电平传递解除充电限制。即，高电平和低电平的使用方法也可以与说明的方法相反。
[0140](功能结构例)
[0141]图10是表示本发明的一实施方式的电池保护系统的功能结构的一例的功能框图。如图所示，电池保护系统I包括第一电池保护装置的例子即设备100和第二电池保护装置的例子即设备120。
[0142]设备100包括由电流发送部302和电压判定部303构成的、进行电流的发送、电压的接收的第I收发部301。此外，设备120包括由电压发送部305和电流判定部306构成的、进行电压的发送、电流的接收的第2收发部304和控制部307。
[0143]第I收发部301由发送电流传递信号ISIG的电流发送部302和接收电压传递信号VSIG的电压判定部303构成。此外，若成为第I条件，则电流发送部302通过检测电流发送电流传递信号ISIG，电压判定部303判定电压传递信号VSIG的电压是否是检测电压。另外，通过电流输出电路C3(图3)以及电压判定电路C4、收发端子COUT(图3)来实现第I收发部301。
[0144]第2收发部304由接收第I收发部301发送的电流传递信号ISIG的电流判定部306和发送电压传递信号VSIG的电压发送部305构成。此外，若成为第2条件，则电压发送部305发送电压传递信号VSIG，电流判定部306判定电流传递信号ISIG的电流是否是检测电流。另夕卜，通过电流判定电路C2、电压钳位电路Cl、收发端子SOC(图3)来实现第2收发部304。
[0145]控制部307根据电流判定部306的判定，通过控制信号VOUT等控制二次电池单元的充电。另外，通过充放电控制电路C5(图3)和收发端子COUT(图3)来实现控制部307。
[0146]上级设备具有的第I收发部301与下级设备具有的第2收发部304通过单线来连接，通过I条配线来收发电流传递信号ISIG和电压传递信号VSIG。若成为检测出过充电等的第I条件，则最上级设备中，第I收发部301通过检测电流发送电流传递信号ISIG，因此在下级设备中，能够通过电流判定部306接收过充电的检测结果等信息。此外，在还存在下级设备的情况下，通过上级设备所具有的第I收发部301以检测电流向下级设备发送电流传递信号ISIG，因此从最上级设备到最下级设备，能够向各设备分别传递过充电的检测结果等信息。
[0147]另一方面，若成为检测出负载连接等的第2条件，则最下级设备通过第2收发部304和电压发送部305以检测电压发送电压传递信号VSIG，因此上级设备可以通过电压判定部303接受负载连接的检测结果等信息。此外，在还存在上级设备的情况下，通过下级设备所具有的第2收发部304和电压发送部305以检测电压向上级设备发送电压传递信号VSIG，因此从最下级设备到最上级设备，能够向各设备分别传递负载连接的检测结果等信息。
[0148]因此，在电池保护系统I中，例如可以从上级设备向下级设备通过电流传递信息。另一方面，在电池保护系统I中，可以从下级设备向上级设备通过电压传递信息。因此，在电池保护系统I中，在各设备间可以分别通过单线双向传递信息。此外，因为是单线，所以在各设备中能够分别减少用于传递信息的端子数量。此外，从上级设备向下级设备发送的电流传递信号和从下级设备向上级设备发送的电压传递信号相互不影响，因此不需要使上级设备和下级设备同步，始终能够双向收发信号。
[0149](比较例)
[0150]图11是表示比较例的电池保护系统的一例的电路图。
[0151]电池保护系统1A，除了电池保护装置以外，还具有信号合成电路130。在电池保护系统IA中，信号合成电路130合成各电池保护装置输出的信号。由此，各电池保护装置在多个电池保护装置间共享各种信息。
[0152]信号合成电路130是所谓的外置电路。因此，为了构成信号合成电路130而增加部件数量。此外，为了从上级向下级、从下级向上级双向传递信息，有时进一步增加部件数量。因此，电池保护系统IA存在电路变得复杂、安装面积增加、不良品增加等缺点。并且，若二次电池单元数量增加，则信号合成电路130需要高耐压的部件，存在成本增加等缺点。
[0153]图12是表示其他比较例的电池保护系统的一例的电路图。
[0154]在电池保护系统IB中，为了从上级向下级传递信息，电池保护装置分别具有接收端子S0C。在电池保护系统IB中，各电池保护装置分别向下级设备发送传递异常的信号。因此，电池保护系统IB中，在从上级向下级的一个方向上传递信息。但是，为了将最下级设备检测出的信息等传递到上级设备，还需要从下级向上级发送信号，因此需要追加外置电路，存在部件数量增加的缺点。此外，若为了从下级向上级发送信号，在下级设备中追加发送端子，且在上级设备中追加接收端子，则存在端子数量增加，成本增加等缺点。
[0155]以上，对本发明的优选的实施例进行了详细叙述，但本发明并不限定于上述实施方式，在要求专利保护的范围所记载的本发明的宗旨的范围内，可以进行各种变形或变更。
【主权项】
1.一种二次电池保护系统，其对于串联连接的多个二次电池单元，具有与所述多个二次电池单元并联连接的多个二次电池保护装置，在所述多个二次电池保护装置之间进行通信，其特征在于， 连接到所述多个二次电池单元中任意第I 二次电池单元的第I 二次电池保护装置，具有:电流发送部，其在成为第I条件时，生成并发送使电流值根据状态变化后的电流传递信号， 连接到与所述第I 二次电池单元相邻的第2 二次电池单元的第2 二次电池保护装置，具有:电压发送部，其在成为第2条件时，生成并发送使电压值根据状态变化后的电压传递信号， 所述电流传递信号和所述电压传递信号共享I条通信线而被发送， 所述第I 二次电池保护装置还具有接收所述电压传递信号的电压判定部， 所述第2 二次电池保护装置还具有接收所述电流传递信号的电流判定部， 从所述第2 二次电池保护装置向所述第I 二次电池保护装置发送的所述电压传递信号的电压振幅相对于所述第I 二次电池单元和所述第2 二次电池单元的连接点的电位，为比各二次电池单元的电压低的预定电压以下，所述预定电压为不到所述第I 二次电池保护装置的耐压的电压。2.根据权利要求1所述的二次电池保护系统，其特征在于， 所述第I 二次电池保护装置以所述第I 二次电池单元为电源，所述第2 二次电池保护装置以所述第2 二次电池单元为电源。3.根据权利要求1或2所述的二次电池保护系统，其特征在于， 所述电流发送部包括I个以上的恒流源， 通过对所述恒流源进行开关控制来生成所述电流传递信号。4.根据权利要求1或2所述的二次电池保护系统，其特征在于， 所述电压发送部还包括I个以上的恒压电路， 对所述恒压电路进行控制来生成所述电压传递信号。5.根据权利要求4所述的二次电池保护系统，其特征在于， 所述恒压电路具有I个以上的二极管，根据所述二极管的正向电压生成恒压。6.根据权利要求1或2所述的二次电池保护系统，其特征在于， 该二次电池保护系统具有:控制部，其输出根据所述电流判定部和所述电压判定部的任意一方的接收结果来切换所述二次电池单元的充电或放电的控制信号， 该二次电池保护系统根据另一方的接收结果，进行从充放电保护状态向通常动作状态的恢复处理。7.根据权利要求6所述的二次电池保护系统，其特征在于， 输出所述控制信号的端子和发送所述电流传递信号且接收所述电压传递信号的端子是公共的。8.根据权利要求7所述的二次电池保护系统，其特征在于， 所述二次电池保护系统还包括切换为输出所述控制信号的端子还是发送所述电流传递信号且接收所述电压传递信号的端子的开关。9.根据权利要求1或2所述的二次电池保护系统，其特征在于， 所述第I条件是检测出所述二次电池单元的过充电、过放电、过电流的任意一种异常的情况。10.根据权利要求1或2所述的二次电池保护系统，其特征在于， 所述第2条件是检测出对所述二次电池单元连接负载的情况、检测出断开负载的情况、检测出连接充电器的情况、检测出断开充电器的情况中的任意一个情况。11.一种二次电池保护方法，其对于串联连接的多个二次电池单元，具有与所述多个单元并联连接的多个二次电池保护装置，在所述多个二次电池保护装置之间进行通信，其特征在于， 连接到第I二次电池单元的第I二次电池保护装置具有:电流发送单元，其在成为第I条件时，生成并发送使电流值根据状态变化后的电流传递信号， 连接到与所述第I 二次电池单元相邻的第2 二次电池单元的第2 二次电池保护装置具有:电压发送单元，其在成为第2条件时，生成并发送使电压值根据状态变化后的电压传递信号， 所述电流传递信号和所述电压传递信号共享I条通信线而被发送， 所述第I 二次电池保护装置还具有接收所述电压传递信号的电压判定部， 所述第2 二次电池保护装置还具有接收所述电流传递信号的电流判定部， 从所述第2 二次电池保护装置向所述第I 二次电池保护装置发送的电压传递信号的电压振幅相对于所述第I 二次电池单元和所述第2 二次电池单元的连接点的电位，为比各二次电池单元的电压低的预定电压以下，所述预定电压为不到所述第I二次电池保护装置的耐压的电压。12.—种构成二次电池保护系统的二次电池保护装置，所述二次电池保护系统对于串联连接的多个二次电池单元，具有与多个二次电池单元并联连接，以所连接的二次电池单元作为电源来驱动的多个二次电池保护装置，在所述多个二次电池保护装置之间进行通信，其特征在于， 该二次电池保护装置具有: 电流发送部，其在成为第I条件时，生成并发送使电流值根据状态变化后的第I电流传递信号； 电压判定部，其接收与所述第I电流传递信号共享I条通信线路，从相对的二次电池保护装置发送的第I电压传递信号； 电压发送部，其在成为第2条件时，生成并发送使电压值根据状态变化后的第2电压传递信号； 电流判定部，其接收与所述第2电压传递信号共享I条通信线路，从相对的二次电池保护装置发送的第2电流传递信号， 所述第2电压传递信号的电压振幅从高电位侧电源电压或低电位侧电源电压起，为比各二次电池单元的电压低的预定电压以下，所述预定电压为不到二次电池保护装置的耐压的电压。
【文档编号】H02J7/00GK106067686SQ201610244865
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年4月19日 公开号201610244865.1, CN 106067686 A, CN 106067686A, CN 201610244865, CN-A-106067686, CN106067686 A, CN106067686A, CN201610244865, CN201610244865.1
【发明人】柴田浩平
【申请人】三美电机株式会社