特開 2024-3751 バッテリモジュールの保護回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024003751

(43)【公開日】2024-01-15

(54)【発明の名称】バッテリモジュールの保護回路

(51)【国際特許分類】

   H02H 7/18 20060101AFI20240105BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240105BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20240105BHJP

【ＦＩ】

H02H7/18

H02J7/00 S

H01M10/44 P

【審査請求】有

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023037046

(22)【出願日】2023-03-10

(31)【優先権主張番号】111123961

(32)【優先日】2022-06-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(71)【出願人】

【識別番号】509343390

【氏名又は名称】新盛力科技股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100091683

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄

(74)【代理人】

【識別番号】100179316

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 寛奈

(72)【発明者】

【氏名】張文帆

(72)【発明者】

【氏名】李俊傑

【テーマコード（参考）】

5G053

5G503

5H030

【Ｆターム（参考）】

5G053AA14

5G053AA16

5G053EA01

5G053EC02

5G503AA01

5G503BA03

5G503BB01

5G503CB11

5G503EA05

5G503FA14

5G503GD03

5G503GD04

5H030AA01

5H030AS20

5H030BB01

5H030BB21

(57)【要約】      （修正有）

【課題】バッテリモジュールのマスタマイクロコントローラが機能喪失したときの充放電保護の起動に応用される保護回路を提供する。
【解決手段】バッテリモジュール１００の電源管理システム２００が有する保護回路３００において、マスタマイクロコントローラは、正常に動作しているとき、所定のタイミングでパルス信号をスレーブマイクロコントローラに送信するとともに、スイッチコントローラをイネーブル状態にさせる。これにより、スイッチコントローラは、充電経路スイッチ又は放電経路スイッチをオン又はオフさせる。スレーブマイクロコントローラは、マスタマイクロコントローラに異常があり、マスタマイクロコントローラからパルス信号を受信不可能となったとき、スイッチコントローラをディセーブル状態に制御する。これにより、スイッチコントローラは、充電経路スイッチ又は放電経路スイッチをオンさせる制御が禁止される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリモジュールの保護回路において、
マスタマイクロコントローラ、
前記マスタマイクロコントローラに接続されるスレーブマイクロコントローラ、
充電経路スイッチ、
放電経路スイッチ、及び
前記マスタマイクロコントローラ、前記スレーブマイクロコントローラ、前記充電経路スイッチ及び前記放電経路スイッチに接続されるスイッチコントローラ、を含み、
前記マスタマイクロコントローラが所定のタイミングでパルス信号を前記スレーブマイクロコントローラに送信するとき、前記マスタマイクロコントローラは前記スイッチコントローラをイネーブル状態にするよう制御し、前記スイッチコントローラは前記充電経路スイッチ又は前記放電経路スイッチをターンオン又はターンオフさせるよう制御し、前記スレーブマイクロコントローラが前記パルス信号を受信しないとき、前記スレーブマイクロコントローラは前記スイッチコントローラをディセーブル状態にするよう制御する保護回路。

【請求項2】

前記マスタマイクロコントローラが正常に動作しているとき、前記マスタマイクロコントローラは所定のタイミングで前記パルス信号を前記スレーブマイクロコントローラに送信するとともに、前記スイッチコントローラを前記イネーブル状態にするよう制御し、前記マスタマイクロコントローラに異常があるとき、前記マスタマイクロコントローラは前記パルス信号を前記スレーブマイクロコントローラに送信不可能となり、前記スレーブマイクロコントローラは前記スイッチコントローラを前記ディセーブル状態にするよう制御する請求項１に記載の保護回路。

【請求項3】

更に、電気を供給するための電源管理システムを含み、前記マスタマイクロコントローラに異常があるときには、前記電源管理システムがシステム再起動プログラムを実行して、前記マスタマイクロコントローラが異常から正常動作に復帰し、前記マスタマイクロコントローラは、再び所定のタイミングで前記パルス信号を前記スレーブマイクロコントローラに送信するとともに、前記スイッチコントローラを前記イネーブル状態にするよう制御する請求項２に記載の保護回路。

【請求項4】

前記マスタマイクロコントローラに異常があり、且つ前記電源管理システムが前記システム再起動プログラムを実行していない場合、前記スイッチコントローラは一貫して前記スレーブマイクロコントローラによって前記ディセーブル状態にラッチされる請求項３に記載の保護回路。

【請求項5】

前記バッテリモジュールは複数のセルを有するバッテリユニットを含み、前記保護回路は、更に、電源プラス端子回路及び電源マイナス端子回路を含み、前記電源プラス端子回路は前記バッテリユニットの内部電源プラス端子と前記バッテリモジュールの外部電源プラス端子の間に接続され、前記電源マイナス端子回路は前記バッテリユニットの内部電源マイナス端子と前記バッテリモジュールの外部電源マイナス端子の間に接続され、前記充電経路スイッチ及び前記放電経路スイッチは、前記電源プラス端子回路又は前記電源マイナス端子回路に設置される請求項１に記載の保護回路。

【請求項6】

前記バッテリモジュールは複数のセルを有するバッテリユニットを含み、前記保護回路は、更に、第１電源プラス端子回路、第２電源プラス端子回路及び電源マイナス端子回路を含み、前記第１電源プラス端子回路は前記バッテリユニットの内部電源プラス端子と前記バッテリモジュールの第１外部電源プラス端子の間に接続され、前記第２電源プラス端子回路は前記バッテリユニットの前記内部電源プラス端子と前記バッテリモジュールの第２外部電源プラス端子の間に接続され、前記電源マイナス端子回路は前記バッテリユニットの内部電源マイナス端子と前記バッテリモジュールの外部電源マイナス端子の間に接続され、前記充電経路スイッチは前記第１電源プラス端子回路に設置され、前記放電経路スイッチは前記第２電源プラス端子回路に設置される請求項１に記載の保護回路。

【請求項7】

前記バッテリモジュールは複数のセルを有するバッテリユニットを含み、前記保護回路は、更に、電源プラス端子回路、第１電源マイナス端子回路及び第２電源マイナス端子回路を含み、前記電源プラス端子回路は前記バッテリユニットの内部電源プラス端子と前記バッテリモジュールの外部電源プラス端子の間に接続され、前記第１電源マイナス端子回路は前記バッテリユニットの内部電源マイナス端子と前記バッテリモジュールの第１外部電源マイナス端子の間に接続され、前記第２電源マイナス端子回路は前記バッテリユニットの前記内部電源マイナス端子と前記バッテリモジュールの第２外部電源マイナス端子の間に接続され、前記充電経路スイッチは前記第１電源マイナス端子回路に設置され、前記放電経路スイッチは前記第２電源マイナス端子回路に設置される請求項１に記載の保護回路。

【請求項8】

バッテリモジュールの保護回路において、
第１マスタマイクロコントローラ、
前記第１マスタマイクロコントローラに接続される第１スレーブマイクロコントローラ、
充電経路スイッチ、及び
前記第１マスタマイクロコントローラ、前記第１スレーブマイクロコントローラ及び前記充電経路スイッチに接続される第１スイッチコントローラ、を含み、
前記第１マスタマイクロコントローラが所定のタイミングで第１パルス信号を前記第１スレーブマイクロコントローラに送信するとき、前記第１マスタマイクロコントローラは前記第１スイッチコントローラをイネーブル状態にするよう制御し、前記第１スイッチコントローラは前記充電経路スイッチをターンオン又はターンオフさせるよう制御し、前記第１スレーブマイクロコントローラが前記第１パルス信号を受信しないとき、前記第１スレーブマイクロコントローラは前記第１スイッチコントローラをディセーブル状態にするよう制御する保護回路。

【請求項9】

更に、
第２マスタマイクロコントローラ、
前記第２マスタマイクロコントローラに接続される第２スレーブマイクロコントローラ、
放電経路スイッチ、及び
前記第２マスタマイクロコントローラ、前記第２スレーブマイクロコントローラ及び前記放電経路スイッチに接続される第２スイッチコントローラ、を含み、
前記第２マスタマイクロコントローラが所定のタイミングで第２パルス信号を前記第２スレーブマイクロコントローラに送信するとき、前記第２マスタマイクロコントローラは前記第２スイッチコントローラをイネーブル状態にするよう制御し、前記第２スイッチコントローラは前記放電経路スイッチをターンオン又はターンオフさせるよう制御し、前記第２スレーブマイクロコントローラが前記第２パルス信号を受信しないとき、前記第２スレーブマイクロコントローラは前記第２スイッチコントローラをディセーブル状態にするよう制御する請求項８に記載の保護回路。

【請求項10】

前記第１マスタマイクロコントローラに異常があるとき、前記第１マスタマイクロコントローラは前記第１パルス信号を前記第１スレーブマイクロコントローラに送信不可能となり、前記第１スレーブマイクロコントローラは前記第１スイッチコントローラを前記ディセーブル状態にするよう制御し、
或いは、前記第２マスタマイクロコントローラに異常があるとき、前記第２マスタマイクロコントローラは前記第２パルス信号を前記第２スレーブマイクロコントローラに送信不可能となり、前記第２スレーブマイクロコントローラは前記第２スイッチコントローラを前記ディセーブル状態にするよう制御する請求項９に記載の保護回路。

【請求項11】

更に、電気を供給するための電源管理システムを含み、前記電源管理システムがシステム再起動プログラムを実行すると、前記第１マスタマイクロコントローラ又は前記第２マスタマイクロコントローラは異常から正常動作に復帰し、前記第１マスタマイクロコントローラ又は前記第２マスタマイクロコントローラは、再び所定のタイミングで前記第１パルス信号又は前記第２パルス信号を前記第１スレーブマイクロコントローラ又は前記第２スレーブマイクロコントローラに送信するとともに、前記第１スイッチコントローラ又は前記第２スイッチコントローラを前記イネーブル状態にするよう制御する請求項１０に記載の保護回路。

【請求項12】

前記第１マスタマイクロコントローラに異常があり、且つ前記電源管理システムが前記システム再起動プログラムを実行していない場合、前記第１スイッチコントローラは一貫して前記第１スレーブマイクロコントローラによって前記ディセーブル状態にラッチされる請求項１１に記載の保護回路。

【請求項13】

前記第２マスタマイクロコントローラに異常があり、且つ前記電源管理システムが前記システム再起動プログラムを実行していない場合、前記第２スイッチコントローラは一貫して前記第２スレーブマイクロコントローラによって前記ディセーブル状態にラッチされる請求項１１に記載の保護回路。

【請求項14】

前記バッテリモジュールは複数のセルを有するバッテリユニットを含み、前記保護回路は、更に、電源プラス端子回路及び電源マイナス端子回路を含み、前記電源プラス端子回路は前記バッテリユニットの内部電源プラス端子と前記バッテリモジュールの外部電源プラス端子の間に接続され、前記電源マイナス端子回路は前記バッテリユニットの内部電源マイナス端子と前記バッテリモジュールの外部電源マイナス端子の間に接続され、前記充電経路スイッチ及び前記放電経路スイッチは前記電源プラス端子回路又は前記電源マイナス端子回路に設置される請求項９に記載の保護回路。

【請求項15】

前記バッテリモジュールは複数のセルを有するバッテリユニットを含み、前記保護回路は、更に、第１電源プラス端子回路、第２電源プラス端子回路及び電源マイナス端子回路を含み、前記第１電源プラス端子回路は前記バッテリユニットの内部電源プラス端子と前記バッテリモジュールの第１外部電源プラス端子の間に接続され、前記第２電源プラス端子回路は前記バッテリユニットの前記内部電源プラス端子と前記バッテリモジュールの第２外部電源プラス端子の間に接続され、前記電源マイナス端子回路は前記バッテリユニットの内部電源マイナス端子と前記バッテリモジュールの外部電源マイナス端子の間に接続され、前記充電経路スイッチは前記第１電源プラス端子回路に設置され、前記放電経路スイッチは前記第２電源プラス端子回路に設置される請求項９に記載の保護回路。

【請求項16】

前記バッテリモジュールは複数のセルを有するバッテリユニットを含み、前記保護回路は、更に、電源プラス端子回路、第１電源マイナス端子回路及び第２電源マイナス端子回路を含み、前記電源プラス端子回路は前記バッテリユニットの内部電源プラス端子と前記バッテリモジュールの外部電源プラス端子の間に接続され、前記第１電源マイナス端子回路は前記バッテリユニットの内部電源マイナス端子と前記バッテリモジュールの第１外部電源マイナス端子の間に接続され、前記第２電源マイナス端子回路は前記バッテリユニットの前記内部電源マイナス端子と前記バッテリモジュールの第２外部電源マイナス端子の間に接続され、前記充電経路スイッチは前記第１電源マイナス端子回路に設置され、前記放電経路スイッチは前記第２電源マイナス端子回路に設置される請求項９に記載の保護回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、保護回路に関し、特に、バッテリモジュールのマスタマイクロコントローラが機能喪失したときの充放電保護の起動に応用される回路に関する。

【背景技術】

【0002】

昨今のバッテリ管理システムでは、マイクロコントローラ（Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ：ＭＣＵ）が、バッテリモジュールの充電経路、放電経路又は充放電経路上のスイッチコントローラとなっている。マイクロコントローラは、決まった時間に内部のウォッチドッグタイマ（ｗａｔｃｈ ｄｏｇ ｔｉｍｅｒ）を起動してリセットプログラムを実行する必要がある。しかし、マイクロコントローラは、何らかの不明な原因によって永久ループ（又は、無限ループとも言う）に突入した場合、ウォッチドッグタイマを起動してリセットプログラムを実行することができなくなる。この場合、バッテリモジュールの充電経路、放電経路又は充放電経路上のスイッチは制御のきかない状態となる。バッテリモジュールの充電経路、放電経路又は充放電経路上のスイッチが制御のきかない状態になった場合には、バッテリモジュールが低温又は高温下で充電又は放電したり、バッテリモジュールに過充電又は過放電が発生したりすることで、バッテリモジュールの破損又は熱暴走が招来される。

【0003】

また、マイクロコントローラが永久ループに突入した場合には、外部のＡＳＩＣにおけるウォッチドッグタイマを用いてリセット信号を生成し、リセット信号によりマイクロコントローラをリセットすることもできる。しかし、マイクロコントローラが永久ループに突入した原因が解決されていなければ、バッテリモジュールの充電経路、放電経路又は充放電経路上のスイッチはオン・オフを繰り返してしまう。その結果、依然として、バッテリモジュールが低温又は高温下で充電又は放電を続けたり、バッテリモジュールに過充電又は過放電が発生したりする。

【0004】

或いは、マイクロコントローラが永久ループに突入した場合には、外部のＡＳＩＣにおけるウォッチドッグタイマがラッチ（ｌａｔｃｈ）信号を生成し、ラッチ信号を用いてスイッチコントローラを所定時間だけディセーブル状態にラッチすることもできる。スイッチコントローラは、ラッチの所定時間が満了すると再びイネーブル状態に復帰する。しかし、マイクロコントローラが永久ループに突入した原因が解決されていなければ、イネーブル状態に復帰したスイッチコントローラは、充電経路、放電経路又は充放電経路上のスイッチがオン・オフを繰り返すよう制御し続けてしまう。その結果、やはり、バッテリモジュールが低温又は高温下で充電又は放電したり、バッテリモジュールに過充電又は過放電が発生したりする。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の一の目的は、バッテリモジュールの保護回路を提供することである。当該保護回路は、マスタマイクロコントローラ、スレーブマイクロコントローラ、スイッチコントローラ、充電経路スイッチ及び放電経路スイッチを含む。マスタマイクロコントローラが正常に動作しているときは、マスタマイクロコントローラがスイッチコントローラをイネーブルにすることで、スイッチコントローラが充電経路上のスイッチ又は放電経路上のスイッチをターンオン又はターンオフさせるよう制御することを許容する。これにより、バッテリモジュールのバッテリユニットは、充電経路又は放電経路を通じて充電又は放電を行う。反対に、マスタマイクロコントローラに異常があるときは、スレーブマイクロコントローラがスイッチコントローラをディセーブルにすることで、スイッチコントローラが充電経路上のスイッチ又は放電経路上のスイッチをターンオンさせるよう制御することを禁止する。これにより、バッテリモジュールのバッテリユニットが充電経路を通じて充電したり、放電経路を通じて放電したりするのを回避する。

【0006】

本発明の更なる目的は、次のようなバッテリモジュールの保護回路を提供することである。即ち、当該保護回路は、マスタマイクロコントローラが正常に動作しているときには、パルス信号をスレーブマイクロコントローラに送信することで、現時点ではマスタマイクロコントローラが正常に動作している旨をスレーブマイクロコントローラに通知するとともに、スレーブマイクロコントローラに対し、スイッチコントローラの制御を禁止するよう要求する。また、マスタマイクロコントローラに異常があるとき、スレーブマイクロコントローラはマスタマイクロコントローラからパルス信号を受信しない。これにより、スレーブマイクロコントローラはスイッチコントローラの制御権を掌握し、スイッチコントローラをディセーブルにすることで、スイッチコントローラによる充電経路上のスイッチ又は放電経路上のスイッチのターンオンを禁止する。

【0007】

本発明の更なる目的は、次のようなバッテリモジュールの保護回路を提供することである。即ち、当該保護回路は、マスタマイクロコントローラに異常があるとき、電源管理システムがシステム再起動プログラムを実行することで、マスタマイクロコントローラを異常状態から正常状態に復帰させて、スイッチコントローラを再びイネーブルにする。これにより、スイッチコントローラが充電経路スイッチ又は放電経路スイッチをターンオン又はターンオフさせるよう制御し続けることを許容して、バッテリモジュールに充電又は放電を実行させる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するために、本発明は、マスタマイクロコントローラと、マスタマイクロコントローラに接続されるスレーブマイクロコントローラと、充電経路スイッチと、放電経路スイッチと、マスタマイクロコントローラ、スレーブマイクロコントローラ、充電経路スイッチ及び放電経路スイッチに接続されるスイッチコントローラ、を含むバッテリモジュールの保護回路を提供する。マスタマイクロコントローラが所定のタイミングでパルス信号をスレーブマイクロコントローラに送信するとき、マスタマイクロコントローラはスイッチコントローラをイネーブル状態にするよう制御し、スイッチコントローラは充電経路スイッチ又は放電経路スイッチをターンオン又はターンオフさせるよう制御する。スレーブマイクロコントローラがパルス信号を受信しないとき、スレーブマイクロコントローラはスイッチコントローラをディセーブル状態にするよう制御する。

【0009】

本発明の一実施例において、マスタマイクロコントローラが正常に動作しているとき、マスタマイクロコントローラは所定のタイミングでパルス信号をスレーブマイクロコントローラに送信するとともに、スイッチコントローラをイネーブル状態にするよう制御する。マスタマイクロコントローラに異常があるとき、マスタマイクロコントローラはパルス信号をスレーブマイクロコントローラに送信不可能となり、スレーブマイクロコントローラはスイッチコントローラをディセーブル状態にするよう制御する。

【0010】

本発明の一実施例において、更に、電気を供給するための電源管理システムを含む。マスタマイクロコントローラに異常があるときには、電源管理システムがシステム再起動プログラムを実行して、マスタマイクロコントローラが異常から正常動作に復帰する。そして、マスタマイクロコントローラは、再び所定のタイミングでパルス信号をスレーブマイクロコントローラに送信するとともに、スイッチコントローラをイネーブル状態にするよう制御する。

【0011】

本発明の一実施例において、マスタマイクロコントローラに異常があり、且つ電源管理システムがシステム再起動プログラムを実行していない場合、スイッチコントローラは一貫してスレーブマイクロコントローラによってディセーブル状態にラッチされる。

【0012】

本発明の一実施例において、バッテリモジュールは複数のセルを有するバッテリユニットを含み、保護回路は、更に、電源プラス端子回路及び電源マイナス端子回路を含む。電源プラス端子回路はバッテリユニットの内部電源プラス端子とバッテリモジュールの外部電源プラス端子の間に接続され、電源マイナス端子回路はバッテリユニットの内部電源マイナス端子とバッテリモジュールの外部電源マイナス端子の間に接続され、充電経路スイッチ及び放電経路スイッチは、電源プラス端子回路又は電源マイナス端子回路に設置される。

【0013】

本発明の一実施例において、バッテリモジュールは複数のセルを有するバッテリユニットを含み、保護回路は、更に、第１電源プラス端子回路、第２電源プラス端子回路及び電源マイナス端子回路を含む。第１電源プラス端子回路はバッテリユニットの内部電源プラス端子とバッテリモジュールの第１外部電源プラス端子の間に接続され、第２電源プラス端子回路はバッテリユニットの内部電源プラス端子とバッテリモジュールの第２外部電源プラス端子の間に接続され、電源マイナス端子回路はバッテリユニットの内部電源マイナス端子とバッテリモジュールの外部電源マイナス端子の間に接続され、充電経路スイッチは第１電源プラス端子回路に設置され、放電経路スイッチは第２電源プラス端子回路に設置される。

【0014】

本発明の一実施例において、バッテリモジュールは複数のセルを有するバッテリユニットを含み、保護回路は、更に、電源プラス端子回路、第１電源マイナス端子回路及び第２電源マイナス端子回路を含む。電源プラス端子回路はバッテリユニットの内部電源プラス端子とバッテリモジュールの外部電源プラス端子の間に接続され、第１電源マイナス端子回路はバッテリユニットの内部電源マイナス端子とバッテリモジュールの第１外部電源マイナス端子の間に接続され、第２電源マイナス端子回路はバッテリユニットの内部電源マイナス端子とバッテリモジュールの第２外部電源マイナス端子の間に接続され、充電経路スイッチは第１電源マイナス端子回路に設置され、放電経路スイッチは第２電源マイナス端子回路に設置される。

【0015】

本発明は、更に、第１マスタマイクロコントローラと、第１マスタマイクロコントローラに接続される第１スレーブマイクロコントローラと、充電経路スイッチと、第１マスタマイクロコントローラ、第１スレーブマイクロコントローラ及び充電経路スイッチに接続される第１スイッチコントローラ、を含むバッテリモジュールの保護回路を提供する。第１マスタマイクロコントローラが所定のタイミングで第１パルス信号を第１スレーブマイクロコントローラに送信するとき、第１マスタマイクロコントローラは第１スイッチコントローラをイネーブル状態にするよう制御し、第１スイッチコントローラは充電経路スイッチをターンオン又はターンオフさせるよう制御する。第１スレーブマイクロコントローラが第１パルス信号を受信しないとき、第１スレーブマイクロコントローラは第１スイッチコントローラをディセーブル状態にするよう制御する。

【0016】

本発明の一実施例において、更に、第２マスタマイクロコントローラと、第２マスタマイクロコントローラに接続される第２スレーブマイクロコントローラと、放電経路スイッチと、第２マスタマイクロコントローラ、第２スレーブマイクロコントローラ及び放電経路スイッチに接続される第２スイッチコントローラ、を含む。第２マスタマイクロコントローラが所定のタイミングで第２パルス信号を第２スレーブマイクロコントローラに送信するとき、第２マスタマイクロコントローラは第２スイッチコントローラをイネーブル状態にするよう制御し、第２スイッチコントローラは放電経路スイッチをターンオン又はターンオフさせるよう制御する。第２スレーブマイクロコントローラが第２パルス信号を受信しないとき、第２スレーブマイクロコントローラは第２スイッチコントローラをディセーブル状態にするよう制御する。

【0017】

本発明の一実施例において、第１マスタマイクロコントローラに異常があるとき、第１マスタマイクロコントローラは第１パルス信号を第１スレーブマイクロコントローラに送信不可能となり、第１スレーブマイクロコントローラは第１スイッチコントローラをディセーブル状態にするよう制御する。或いは、第２マスタマイクロコントローラに異常があるとき、第２マスタマイクロコントローラは第２パルス信号を第２スレーブマイクロコントローラに送信不可能となり、第２スレーブマイクロコントローラは第２スイッチコントローラをディセーブル状態にするよう制御する。

【0018】

本発明の一実施例において、更に、電気を供給するための電源管理システムを含む。電源管理システムがシステム再起動プログラムを実行すると、第１マスタマイクロコントローラ又は第２マスタマイクロコントローラは異常から正常動作に復帰し、第１マスタマイクロコントローラ又は第２マスタマイクロコントローラは、再び所定のタイミングで第１パルス信号又は第２パルス信号を第１スレーブマイクロコントローラ又は第２スレーブマイクロコントローラに送信するとともに、第１スイッチコントローラ又は第２スイッチコントローラをイネーブル状態にするよう制御する。

【0019】

本発明の一実施例において、第１マスタマイクロコントローラに異常があり、且つ電源管理システムがシステム再起動プログラムを実行していない場合、第１スイッチコントローラは一貫して第１スレーブマイクロコントローラによってディセーブル状態にラッチされる。

【0020】

本発明の一実施例において、第２マスタマイクロコントローラに異常があり、且つ電源管理システムがシステム再起動プログラムを実行していない場合、第２スイッチコントローラは一貫して第２スレーブマイクロコントローラによってディセーブル状態にラッチされる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】図１は、本発明に係るバッテリモジュールの保護回路の一実施例における概略回路ブロック図である。

【図2】図２は、本発明に係るバッテリモジュールの保護回路の更なる実施例における概略回路ブロック図である。

【図3】図３は、本発明に係るバッテリモジュールの保護回路の更なる実施例における概略回路ブロック図である。

【図4】図４は、本発明に係るバッテリモジュールの保護回路の更なる実施例における概略回路ブロック図である。

【図5】図５は、本発明に係るバッテリモジュールの保護回路の更なる実施例における概略回路ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明に係るバッテリモジュールの保護回路の一実施例における概略回路ブロック図である図１を参照する。図１に示すように、本発明のバッテリモジュール１００は、バッテリユニット１０及び保護回路３００を含む。バッテリユニット１０は複数のセル１１を含む。電源管理システム２００は、保護回路３００の動作に必要な電源を供給する。

【0023】

保護回路３００は、マスタマイクロコントローラ（ｍａｓｔｅｒ ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）３１、スレーブマイクロコントローラ（ｓｌａｖｅ ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）３２、スイッチコントローラ３３、充電経路スイッチ３４及び放電経路スイッチ３５を含む。マスタマイクロコントローラ３１はスレーブマイクロコントローラ３２に接続される。スイッチコントローラ３３は、マスタマイクロコントローラ３１、スレーブマイクロコントローラ３２、充電経路スイッチ３４及び放電経路スイッチ３５に接続される。

【0024】

バッテリモジュール１００の外側（例えば、ケーシング）には、外部電源プラス端子１７及び外部電源マイナス端子１９が設置されている。また、バッテリモジュール１００の内側のバッテリユニット１０には、内部電源プラス端子１１１及び内部電源マイナス端子１１２が設置されている。保護回路３００は、更に、電源プラス端子回路１３と、抵抗１５０を有する電源マイナス端子回路１５を含む。電源プラス端子回路１３は、内部電源プラス端子１１１と外部電源プラス端子１７の間に接続され、電源マイナス端子回路１５は、内部電源マイナス端子１１２と外部電源マイナス端子１９の間に接続される。充電経路スイッチ３４及び放電経路スイッチ３５は電源プラス端子回路１３に設置される。

【0025】

マスタマイクロコントローラ３１が正常に動作しているとき、スイッチコントローラ３３の制御権はマスタマイクロコントローラ３１に掌握され、マスタマイクロコントローラ３１がイネーブル信号３１０をスイッチコントローラ３３に送信することで、スイッチコントローラ３３をイネーブル状態にするよう制御する。イネーブル状態のスイッチコントローラ３３は、充電経路スイッチ３４又は放電経路スイッチ３５をターンオンさせるよう制御することが許容される。これにより、外部電源プラス端子１７及び外部電源マイナス端子１９に接続されている外部電源が、電源プラス端子回路１３を通じてバッテリユニット１０を充電可能となる。或いは、バッテリユニット１０が、電源プラス端子回路１３を通じて、外部電源プラス端子１７及び外部電源マイナス端子１９に電気的に接続されている負荷に対し放電する。

【0026】

加えて、マスタマイクロコントローラ３１が正常に動作しているとき、マスタマイクロコントローラ３１は、所定のタイミングでパルス信号３１１をスレーブマイクロコントローラ３２に送信する。スレーブマイクロコントローラ３２は、マスタマイクロコントローラ３１から送信されたパルス信号３１１を受信すると、現時点ではマスタマイクロコントローラ３１の動作が正常である旨を把握する。これにより、スレーブマイクロコントローラ３２はアイドル状態に維持される。

【0027】

反対に、マスタマイクロコントローラ３１が不明な原因によって永久ループという異常状態に突入したときには、パルス信号３１１をスレーブマイクロコントローラ３２に送信できなくなる。スレーブマイクロコントローラ３２がマスタマイクロコントローラ３１から送信されるパルス信号３１１を所定の時間にわたって受信しなかった場合には、スレーブマイクロコントローラ３２がスイッチコントローラ３３の制御権を掌握する。そして、スレーブマイクロコントローラ３２は、ディセーブル信号３２０をスイッチコントローラ３３に送信することで、スイッチコントローラ３３をディセーブル状態にするよう制御する。ディセーブル状態のスイッチコントローラ３３は、充電経路スイッチ３４又は放電経路スイッチ３５をターンオンさせるよう制御することが禁止される。これにより、外部電源が電源プラス端子回路１３を通じてバッテリユニット１０を充電したり、バッテリユニット１０が電源プラス端子回路１３を通じて負荷に対し放電したりすることが回避される。

【0028】

よって、マスタマイクロコントローラ３１に異常があるときには、スレーブマイクロコントローラ３２によってスイッチコントローラ３３をディセーブル状態にするよう制御することで、バッテリユニット１０が充電又は放電するのを禁止可能となる。これにより、バッテリモジュール１００が低温又は高温下で充電又は放電するとの事態が回避されるため、バッテリモジュール１００のセル１１における損傷の確率が低下する。或いは、バッテリモジュール１００の過充電又は過放電が回避されるため、バッテリモジュール１００のセル１１における熱暴走の確率が低下する。

【0029】

続いて、マスタマイクロコントローラ３１に異常があるときには、電源管理システム２００がシステム再起動プログラム（又は、システムリセットプログラムと称する）を実行し、マスタマイクロコントローラ３１が異常状態から正常状態に復帰する。そして、マスタマイクロコントローラ３１は、再びスイッチコントローラ３３の制御権を取得及び掌握し、イネーブル信号３１０をスイッチコントローラ３３に送信する。これにより、スイッチコントローラ３３はイネーブル状態に復帰可能となり、充電経路スイッチ３４又は放電経路スイッチ３５をターンオン又はターンオフさせるよう制御し続けることが許容される。同時に、正常状態に復帰したマスタマイクロコントローラ３１は、再び所定のタイミングでパルス信号３１１をスレーブマイクロコントローラ３２に送信することで、スレーブマイクロコントローラ３２に対し、現時点ではマスタマイクロコントローラ３１が正常動作に復帰している旨を通知するとともに、スレーブマイクロコントローラ３２に対し、スイッチコントローラ３３の制御を停止するよう要求する。

【0030】

また、電源管理システム２００がシステム再起動プログラムを実行する前に、マスタマイクロコントローラ３１が異常状態から正常状態に復帰したとしても、スレーブマイクロコントローラ３２はそのままスイッチコントローラ３３の制御権を掌握し、スイッチコントローラ３３は一貫してスレーブマイクロコントローラ３２によってディセーブル状態にラッチされる。これにより、スイッチコントローラ３３が動作状態の不安定なマスタマイクロコントローラ３１により制御されるとの事態を回避し得るため、バッテリモジュール１００の充放電時の安全性が向上する。

【0031】

本発明に係るバッテリモジュールの保護回路の更なる実施例における概略回路ブロック図である図２を参照する。１本の電源プラス端子回路１３と、それに対応する１つの外部電源プラス端子１７を含む上記実施例におけるバッテリモジュール１００の保護回路３００と比較して、本実施例におけるバッテリモジュール１０１の保護回路３０１は、２本の電源プラス端子回路（例えば、第１電源プラス端子回路１３１及び第２電源プラス端子回路１３２）と、それに対応する２つの外部電源プラス端子（例えば、第１外部電源プラス端子１７１及び第２外部電源プラス端子１７２）を含む。

【0032】

第１電源プラス端子回路１３１は、内部電源プラス端子１１１と第１外部電源プラス端子１７１の間に接続され、第２電源プラス端子回路１３２は内部電源プラス端子１１１と第２外部電源プラス端子１７２の間に接続される。充電経路スイッチ３４は第１電源プラス端子回路１３１に設置され、放電経路スイッチ３５は第２電源プラス端子回路１３２に設置される。

【0033】

スイッチコントローラ３３がマスタマイクロコントローラ３１によりイネーブルとされたとき、イネーブル状態のスイッチコントローラ３３は、充電経路スイッチ３４をターンオンさせるよう制御可能となる。これにより、第１外部電源プラス端子１７１及び外部電源マイナス端子１９に接続されている外部電源は、第１電源プラス端子回路１３１を通じてバッテリユニット１０を充電可能となる。或いは、イネーブル状態のスイッチコントローラ３３は、放電経路スイッチ３５をターンオンさせるよう制御可能となる。これにより、バッテリユニット１０は、第２電源プラス端子回路１３２を通じて、第２外部電源プラス端子１７２及び外部電源マイナス端子１９に電気的に接続されている負荷に対し放電する。

【0034】

本発明に係るバッテリモジュールの保護回路の更なる実施例における概略回路ブロック図である図３を参照する。充電経路スイッチ３４及び放電経路スイッチ３５が電源プラス端子回路１３に設置されている上記実施例におけるバッテリモジュール１００の保護回路３００と比較して、本実施例におけるバッテリモジュール１０２の保護回路３０２は、充電経路スイッチ３４及び放電経路スイッチ３５が電源マイナス端子回路１５に設置される。

【0035】

スイッチコントローラ３３がマスタマイクロコントローラ３１によりイネーブルとされたとき、イネーブル状態のスイッチコントローラ３３は、充電経路スイッチ３４又は放電経路スイッチ３５をターンオンさせるよう制御可能となる。これにより、外部電源プラス端子１７及び外部電源マイナス端子１９に接続されている外部電源が、電源マイナス端子回路１５を通じてバッテリユニット１０を充電可能となる。或いは、バッテリユニット１０が、電源マイナス端子回路１５を通じて、外部電源プラス端子１７及び外部電源マイナス端子１９に電気的に接続されている負荷に対し放電する。

【0036】

本発明に係るバッテリモジュールの保護回路の更なる実施例における概略回路ブロック図である図４を参照する。１本の電源マイナス端子回路１５と、それに対応する１つの外部電源マイナス端子１９を含む上記実施例におけるバッテリモジュール１０２の保護回路３０２と比較して、本実施例におけるバッテリモジュール１０３の保護回路３０３は、２本の電源マイナス端子回路（例えば、第１電源マイナス端子回路１５１及び第２電源マイナス端子回路１５２）と、それに対応する２つの外部電源マイナス端子（例えば、第１外部電源マイナス端子１９１及び第２外部電源マイナス端子１９２）を含む。

【0037】

第１電源マイナス端子回路１５１は、内部電源マイナス端子１１２と第１外部電源マイナス端子１９１の間に接続され、第２電源マイナス端子回路１５２は内部電源マイナス端子１１２と第２外部電源マイナス端子１９２の間に接続される。充電経路スイッチ３４は第１電源マイナス端子回路１５１に設置され、放電経路スイッチ３５は第２電源マイナス端子回路１５２に設置される。

【0038】

スイッチコントローラ３３がマスタマイクロコントローラ３１によりイネーブルとされたとき、イネーブル状態のスイッチコントローラ３３は、充電経路スイッチ３４をターンオンさせるよう制御可能となる。これにより、外部電源プラス端子１７及び第１外部電源マイナス端子１９１に接続されている外部電源は、第１電源マイナス端子回路１５１を通じてバッテリユニット１０を充電可能となる。或いは、イネーブル状態のスイッチコントローラ３３は、放電経路スイッチ３５をターンオンさせるよう制御可能となる。これにより、バッテリユニット１０は、第２電源マイナス端子回路１５２を通じて、外部電源プラス端子１７及び第２外部電源マイナス端子１９２に電気的に接続されている負荷に対し放電する。

【0039】

本発明に係るバッテリモジュールの保護回路の更なる実施例における概略回路ブロック図である図５を参照する。１組のマスタマイクロコントローラ、スレーブマイクロコントローラ及びスイッチコントローラだけを使用して充電経路スイッチ３４及び放電経路スイッチ３５のターンオン又はターンオフを制御する上記実施例におけるバッテリモジュール１００の保護回路３００と比較して、本実施例におけるバッテリモジュール１０４の保護回路３０４は、２組のマスタマイクロコントローラ、スレーブマイクロコントローラ及びスイッチコントローラを使用して、充電経路スイッチ３４及び放電経路スイッチ３５のターンオン又はターンオフをそれぞれ制御する。

【0040】

図５に示すように、電源管理システム２００は保護回路３０４の動作に必要な電源を供給する。保護回路３０４は、第１マスタマイクロコントローラ３６１、第１スレーブマイクロコントローラ３７１、第１スイッチコントローラ３８１及び充電経路スイッチ３４を含む。第１スイッチコントローラ３８１は、第１マスタマイクロコントローラ３６１、第１スレーブマイクロコントローラ３７１及び充電経路スイッチ３４に接続される。充電経路スイッチ３４は電源プラス端子回路１３に設置される。

【0041】

第１マスタマイクロコントローラ３６１が正常に動作しているときには、第１マスタマイクロコントローラ３６１が第１イネーブル信号３６１０を第１スイッチコントローラ３８１に送信することで、第１スイッチコントローラ３８１をイネーブル状態にするよう制御する。イネーブル状態の第１スイッチコントローラ３８１は、充電経路スイッチ３４をターンオンさせるよう制御することが許容される。これにより、外部電源プラス端子１７及び外部電源マイナス端子１９に接続されている外部電源は、電源プラス端子回路１３を通じてバッテリユニット１０を充電可能となる。加えて、第１マスタマイクロコントローラ３６１が正常に動作しているときには、同時に、第１マスタマイクロコントローラ３６１が、所定のタイミングで第１パルス信号３６１１を第１スレーブマイクロコントローラ３７１に送信する。第１スレーブマイクロコントローラ３７１は、第１マスタマイクロコントローラ３６１から送信された第１パルス信号３６１１を受信すると、現時点では第１マスタマイクロコントローラ３６１の動作が正常である旨を把握する。これにより、第１スレーブマイクロコントローラ３７１はアイドル状態に維持される。

【0042】

反対に、第１マスタマイクロコントローラ３６１が不明な原因によって永久ループという異常状態に突入したときには、第１パルス信号３６１１を第１スレーブマイクロコントローラ３７１に送信できなくなり、第１スレーブマイクロコントローラ３７１が第１スイッチコントローラ３８１の制御権を掌握する。そして、第１スレーブマイクロコントローラ３７１は、第１ディセーブル信号３７１０を第１スイッチコントローラ３８１に送信することで、第１スイッチコントローラ３８１をディセーブル状態にするよう制御する。ディセーブル状態の第１スイッチコントローラ３８１は、充電経路スイッチ３４をターンオンさせるよう制御することが禁止される。これにより、外部電源が電源プラス端子回路１３を通じてバッテリユニット１０を充電するとの事態が回避される。

【0043】

よって、第１マスタマイクロコントローラ３６１に異常があるときには、第１スレーブマイクロコントローラ３７１によって第１スイッチコントローラ３８１をディセーブル状態にするよう制御することで、バッテリユニット１０が充電するのを禁止可能となる。これにより、バッテリモジュール１００が低温又は高温下で充電するとの事態が回避されるため、バッテリモジュール１００のセル１１における損傷の確率が低下する。或いは、バッテリモジュール１００の過充電が回避されるため、バッテリモジュール１００のセル１１における熱暴走の確率が低下する。

【0044】

保護回路３０４は、更に、第２マスタマイクロコントローラ３６２、第２スレーブマイクロコントローラ３７２、第２スイッチコントローラ３８２及び放電経路スイッチ３５を含む。第２マスタマイクロコントローラ３６２は第２スレーブマイクロコントローラ３７２に接続される。第２スイッチコントローラ３８２は、第２マスタマイクロコントローラ３６２、第２スレーブマイクロコントローラ３７２及び放電経路スイッチ３５に接続される。放電経路スイッチ３５は電源プラス端子回路１３に設置される。

【0045】

第２マスタマイクロコントローラ３６２が正常に動作しているときには、第２マスタマイクロコントローラ３６２が第２イネーブル信号３６２０を第２スイッチコントローラ３８２に送信することで、第２スイッチコントローラ３８２をイネーブル状態にするよう制御する。イネーブル状態の第２スイッチコントローラ３８２は、放電経路スイッチ３５をターンオンさせるよう制御することが許容される。これにより、バッテリユニット１０は、電源プラス端子回路１３を通じて、外部電源プラス端子１７及び外部電源マイナス端子１９に電気的に接続されている負荷に対し放電する。加えて、第２マスタマイクロコントローラ３６２が正常に動作しているときには、同時に、第２マスタマイクロコントローラ３６２が、所定のタイミングで第２パルス信号３６２１を第２スレーブマイクロコントローラ３７２に送信する。第２スレーブマイクロコントローラ３７２は、第２マスタマイクロコントローラ３６２から送信された第２パルス信号３６２１を受信すると、現時点では第２マスタマイクロコントローラ３６２の動作が正常である旨を把握する。これにより、第２スレーブマイクロコントローラ３７２はアイドル状態に維持される。

【0046】

反対に、第２マスタマイクロコントローラ３６２が不明な原因によって永久ループという異常状態に突入したときには、第２パルス信号３６２１を第２スレーブマイクロコントローラ３７２に送信できなくなり、第２スレーブマイクロコントローラ３７２が第２スイッチコントローラ３８２の制御権を掌握する。そして、第２スレーブマイクロコントローラ３７２は、第２ディセーブル信号３７２０を第２スイッチコントローラ３８２に送信することで、第２スイッチコントローラ３８２をディセーブル状態にするよう制御する。ディセーブル状態の第２スイッチコントローラ３８２は、放電経路スイッチ３５をターンオンさせるよう制御することが禁止される。これにより、バッテリユニット１０が電源プラス端子回路１３を通じて負荷に対し放電するとの事態が回避される。

【0047】

よって、第２マスタマイクロコントローラ３６２に異常があるときには、第２スレーブマイクロコントローラ３７２によって第２スイッチコントローラ３８２をディセーブル状態にするよう制御することで、バッテリユニット１０が放電するのを禁止可能となる。これにより、バッテリモジュール１００が低温又は高温下で放電又は過放電するとの事態が回避されるため、バッテリモジュール１００のセル１１における損傷の確率が低下する。

【0048】

同様に、第１マスタマイクロコントローラ３６１又は第２マスタマイクロコントローラ３６２に異常があるときに、第１マスタマイクロコントローラ３６１又は第２マスタマイクロコントローラ３６２が第１スイッチコントローラ３８１又は第２スイッチコントローラ３８２の制御権を奪回しようとする場合、電源管理システム２００はシステム再起動プログラムを実行せねばならない。電源管理システム２００がシステム再起動プログラムを実行し終えたあと、第１マスタマイクロコントローラ３６１又は第２マスタマイクロコントローラ３６２は異常状態から正常状態に復帰する。そして、第１マスタマイクロコントローラ３６１又は第２マスタマイクロコントローラ３６２は再び第１スイッチコントローラ３８１又は第２スイッチコントローラ３８２の制御権を取得及び掌握して、イネーブル信号３６１０／３６２０を第１スイッチコントローラ３８１又は第２スイッチコントローラ３８２に送信する。これにより、第１スイッチコントローラ３８１又は第２スイッチコントローラ３８２はイネーブル状態に復帰可能となり、充電経路スイッチ３４又は放電経路スイッチ３５をターンオン又はターンオフさせるよう制御し続けることが許容される。同時に、正常状態に復帰した第１マスタマイクロコントローラ３６１又は第２マスタマイクロコントローラ３６２は、再び所定のタイミングでパルス信号３６１１／３６２１を第１スレーブマイクロコントローラ３７１又は第２スレーブマイクロコントローラ３７２に送信することで、第１スレーブマイクロコントローラ３７１又は第２スレーブマイクロコントローラ３７２に対し、現時点では第１マスタマイクロコントローラ３６１又は第２マスタマイクロコントローラ３６２が正常動作に復帰している旨を通知するとともに、第１スレーブマイクロコントローラ３７１又は第２スレーブマイクロコントローラ３７２に対し、第１スイッチコントローラ３８１又は第２スイッチコントローラ３８２の制御を停止するよう要求する。

【0049】

また、電源管理システム２００がシステム再起動プログラムを実行する前に、第１マスタマイクロコントローラ３６１又は第２マスタマイクロコントローラ３６２が異常状態から正常状態に復帰したとしても、第１スレーブマイクロコントローラ３７１又は第２スレーブマイクロコントローラ３７２はそのまま第１スイッチコントローラ３８１又は第２スイッチコントローラ３８２の制御権を掌握し、第１スイッチコントローラ３８１又は第２スイッチコントローラ３８２は、一貫して第１スレーブマイクロコントローラ３７１又は第２スレーブマイクロコントローラ３７２によってディセーブル状態にラッチされる。これにより、第１スイッチコントローラ３８１又は第２スイッチコントローラ３８２が動作状態の不安定な第１マスタマイクロコントローラ３６１又は第２マスタマイクロコントローラ３６２により制御されるとの事態を回避し得るため、バッテリモジュール１００の充放電時の安全性が向上する。

【0050】

本実施例において、充電経路スイッチ３４及び放電経路スイッチ３５は、同一の電源プラス端子回路１３に選択的に設置してもよいし、同一の電源マイナス端子回路１５に選択的に設置してもよいし、異なる電源プラス端子回路１３１，１３２に選択的に設置してもよいし、異なる電源マイナス端子回路１５１，１５２に選択的に設置してもよい。なお、充電経路スイッチ３４及び放電経路スイッチ３５の配置位置についての選択的な方案は図１～図４の各実施例にそれぞれ明確に示しているため、ここでは改めて詳述しない。

【0051】

以上の記載は本発明の一実施例にすぎず、本発明の実施範囲を限定するものではない。即ち、本発明の特許請求の範囲に記載する形状、構造、特徴及び精神に基づきなされる等価の変形及び改変は、いずれも本発明の特許請求の範囲に含まれるものとする。

【符号の説明】

【0052】

１００ バッテリモジュール
１０１ バッテリモジュール
１０２ バッテリモジュール
１０３ バッテリモジュール
１０４ バッテリモジュール
１０ バッテリユニット
１１ セル
１３ 電源プラス端子回路
１３１ 第１電源プラス端子回路
１３２ 第２電源プラス端子回路
１５ 電源マイナス端子回路
１５０ 抵抗
１５１ 第１電源マイナス端子回路
１５２ 第２電源マイナス端子回路
１７ 外部電源プラス端子
１７１ 第１外部電源プラス端子
１７２ 第２外部電源プラス端子
１９ 外部電源マイナス端子
１９１ 第１外部電源マイナス端子
１９２ 第２外部電源マイナス端子
２００ 電源管理システム
３００ 保護回路
３０１ 保護回路
３０２ 保護回路
３０３ 保護回路
３０４ 保護回路
３１ マスタマイクロコントローラ
３１０ イネーブル信号
３１１ パルス信号
３２ スレーブマイクロコントローラ
３２０ ディセーブル信号
３３ スイッチコントローラ
３４ 充電経路スイッチ
３５ 放電経路スイッチ
３６１ 第１マスタマイクロコントローラ
３６１０ 第１イネーブル信号
３６１１ 第１パルス信号
３６２ 第２マスタマイクロコントローラ
３６２０ 第２イネーブル信号
３６２１ 第２パルス信号
３７１ 第１スレーブマイクロコントローラ
３７１０ 第１ディセーブル信号
３７２ 第２スレーブマイクロコントローラ
３７２０ 第２ディセーブル信号
３８１ 第１スイッチコントローラ
３８２ 第２スイッチコントローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】