JP2012161182A - Battery monitoring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブロックを構成する複数の電池セルのセル電圧をそれぞれ検出し、当該検出結果を出力信号として出力する複数の監視ICを備えた電池監視装置に関する。 The present invention relates to a battery monitoring device provided with a plurality of monitoring ICs that detect cell voltages of a plurality of battery cells constituting a block and output the detection results as output signals.
従来より、車両用二次電池制御装置が、例えば特許文献1で提案されている。この特許文献1では、二次電池である4個の電池セルが直列接続されており、各電池セルの端子がそれぞれ電子制御装置であるECUに接続された構成が提案されている。ECUは各電池セルを監視し、各電池セルの充電状態(SOC;State Of Charge)が例えば60%になるように各電池セルを充放電制御する。
Conventionally, the secondary battery control apparatus for vehicles is proposed by
一方、電池セルの数が数十個や数百個となるような組電池に対しては、複数の電池セルをグループ化した複数のブロック毎に監視が行われる構成が一般的である。これについて、図6を参照して説明する。 On the other hand, for an assembled battery in which the number of battery cells is several tens or hundreds, a configuration in which monitoring is performed for each of a plurality of blocks in which a plurality of battery cells are grouped is common. This will be described with reference to FIG.
図6に示されるように、組電池10は最小単位である電池セル11が直列に複数接続されて構成され、所定数の電池セル11毎にグループ化された複数のブロック12が直列に接続された構成になっている。電池セル11として充電可能なリチウムイオン二次電池が用いられる。組電池10はハイブリッド車等の電気自動車に搭載されて駆動源となると共に、モータジェネレータ等の負荷を駆動するための電源や電子機器の電源等に用いられる。
As shown in FIG. 6, the assembled
このような組電池10に対して電池監視装置が接続されている。電池監視装置は、ブロック12毎に設けられた複数の監視IC80を備えている。各監視IC80は監視対象のブロック12のブロック電圧が正常であるか否かを監視するように構成されている。なお、図6では、3つのブロック12に対して監視IC80がそれぞれ設けられた構成が示されている。
A battery monitoring device is connected to such an assembled
また、各ブロック12のブロック電圧を均等化するため、ブロック12毎に均等化部20がそれぞれ設けられている。均等化部20は、ブロック12のうち最も高電圧側の電池セル11の正極側と最も低電圧側の電池セル11の負極側との間に抵抗21とトランジスタ22とが直列接続されて構成されている。各均等化部20は、複数のブロック12に対してそれぞれ設けられている。抵抗21はブロック12の正極側に接続され、トランジスタ22はブロック12の負極側に接続されている。なお、トランジスタ22として例えばNPN型のものが採用される。
Further, an equalizing
均等化部20のトランジスタ22は対応する監視IC80によって駆動される。すなわち、各トランジスタ22のゲートは各監視IC80がそれぞれ接続されている。例えばトランジスタ22のゲートにハイレベルの信号が入力されると、ブロック12と均等化部20とで構成されるループ回路(消費電流回路)が形成され、当該消費電流回路に電流が流れることでブロック電圧が制御されるようになっている。
The
トランジスタ22は当該トランジスタ22を含む均等化部20に対応した監視IC80によって駆動される。トランジスタ22が駆動されると、均等化部20とブロック12との間には、ブロック12、抵抗21、トランジスタ22、ブロック12というループ経路に電流が流れる消費電流回路が形成される。
The
ここで、複数のトランジスタ22によって構成された複数の消費電流回路のうち最も低電圧側の消費電流回路は、各監視IC80からマイクロコンピュータ90(以下、マイコン90という)に信号を出力するための通信回路として機能する。このため、当該消費電流回路を構成する均等化部20の抵抗21とトランジスタ22との間には絶縁素子30が接続されている。したがって、最も低電圧側の消費電流回路については、ブロック12、抵抗21、絶縁素子30、トランジスタ22、ブロック12というループ経路に電流が流れる。絶縁素子30として、例えばフォトカプラが採用される。
Here, the current consumption circuit on the lowest voltage side among the plurality of current consumption circuits constituted by the plurality of
このように、均等化部20とマイコン90との間に絶縁素子30を用いている理由としては、各監視IC80側で取り扱われる電圧がマイコン90側で取り扱われる電圧よりも高いため、マイコン90側を高電圧から保護するべく、監視IC80側の高電圧系とマイコン90側の低電圧系とが絶縁素子30によって絶縁されている。また、最も低電圧側の消費電流回路からマイコン90に信号を出力するようにしているのは組電池10全体の電圧が非常に高いからであり、高電圧側の消費電流回路を構成する均等化部20に絶縁素子30を設ける場合は高耐圧の絶縁素子30が必要となるからである。
As described above, the reason why the
なお、最も低電圧側の均等化部20において、絶縁素子30は抵抗21とトランジスタ22との間ではなく、例えばブロック12の高電圧側と抵抗21との間、または、トランジスタ22とブロック12の低電圧側との間に接続されていても良い。
In the equalizing
マイコン90は、絶縁素子30を介して送られてきた各監視IC80の出力信号に基づいて、各ブロック12のブロック電圧の均等化制御を行う。また、マイコン90から監視IC80への信号は、図示しない絶縁素子を介して例えば最も高電圧側の監視IC80に入力されるようになっている。
The
そして、最も低電圧側のブロック12に対応する均等化部20から各監視IC80の監視結果をマイコン90に出力するため、各監視IC80はデイジーチェーン方式により直列接続されている。これにより、各監視IC80は、ブロック電圧が正常または異常であるという監視結果を、正常または異常を示す一定のDuty比の出力信号としてデイジーチェーンを介して最も低電圧側の監視IC80に転送する。この場合、各監視IC80は、ブロック電圧が正常の場合は正常を示すDuty比の出力信号を出力し、ブロック電圧が異常の場合はDuty比を変化させた出力信号を出力する。
In order to output the monitoring results of the
次に、上記の電池監視装置において、各監視IC80の監視結果をマイコン90に出力する作動について、図7を参照して説明する。ここで、最も高電圧側のブロック12に対応した監視IC80を第1の監視IC80とし、低電圧側に順に第2の監視IC80、第3の監視IC80とする。すなわち、最も低電圧側のブロック12に対応した監視IC80が第3の監視IC80である。
Next, in the battery monitoring apparatus described above, the operation of outputting the monitoring result of each
まず、第1の監視IC80の監視結果がデイジーチェーンによって第2の監視IC80および第3の監視IC80に転送される。そして、図7(a)に示される区間T30では、各均等化部20のトランジスタ22は、第1の監視IC80の出力信号に従って各監視IC80にそれぞれ駆動される。これにより、最も低電圧側の消費電流回路には第1の監視IC80の出力信号に応じた電流が流れるので、第1の監視IC80の出力信号が第3の監視IC80の均等化部20から絶縁素子30を介してマイコン90に出力される。
First, the monitoring result of the first monitoring IC 80 is transferred to the
続いて、第2の監視IC80の監視結果がデイジーチェーンによって第3の監視IC80および第1の監視IC80に転送される。そして、図7(b)に示される区間T31では、各均等化部20のトランジスタ22は、第2の監視IC80の出力信号に従って各監視IC80にそれぞれ駆動される。これにより、最も低電圧側の消費電流回路には第2の監視IC80の出力信号に応じた電流が流れるので、第2の監視IC80の出力信号が第3の監視IC80の均等化部20から絶縁素子30を介してマイコン90に出力される。
Subsequently, the monitoring result of the second monitoring IC 80 is transferred to the third monitoring IC 80 and the
この後、第3の監視IC80の監視結果がデイジーチェーンによって第1の監視IC80および第2の監視IC80に転送される。したがって、図7(c)に示される区間T32では、各均等化部20のトランジスタ22は、第3の監視IC80の出力信号に従って各監視IC80にそれぞれ駆動される。これにより、第3の監視IC80に対応した均等化部20に電流が流れるので、第3の監視IC80の出力信号が第3の監視IC80の均等化部20から絶縁素子30を介してマイコン90に出力される。
Thereafter, the monitoring result of the third monitoring IC 80 is transferred to the
以上のように、各監視IC80とマイコン90との通信の際には、最も低電圧側のブロック12に対応する均等化部20のトランジスタ22だけでなく、他のブロック12に対応する各均等化部20のトランジスタ22についても同じ出力信号に従って駆動される。このため、出力信号をマイコン90に出力する度に各消費電流回路すなわち各ブロック12に流れる電流量は同じになり、各ブロック12で消費される消費電流は同じになる。このように、他の監視IC80の出力信号でトランジスタ22を駆動することができるのは、出力信号が正常または異常を示す一定のDuty比の信号だからである。
As described above, in the communication between each
したがって、最も低電圧側の消費電流回路からマイコン90に出力信号を出力する構成であっても、各監視IC80の出力信号をマイコン90にそれぞれ出力する際に、各ブロック12の消費電流のバラツキは生じないようになっている。
Therefore, even when the output signal is output from the lowest voltage side current consumption circuit to the
上記従来の技術では、電池監視装置はブロック12のブロック電圧を検出する構成となっていたが、各電池セル11の個々のセル電圧をそれぞれ検出することで、各セル電圧のばらつきを低減する制御を行うことが望まれている。
In the above conventional technique, the battery monitoring device is configured to detect the block voltage of the
そこで、図6に用いられている監視IC80の代わりに、電池セル11毎のセル電圧をそれぞれ検出すると共にAD変換し、AD変換した信号をセル電圧の大きさに応じて出力信号のDuty比を変化させて出力する方式の監視ICを採用することが考えられる。すなわち、図6に示される電池監視装置における各監視IC80を上記の新方式の監視ICに置き換える。なお、新方式の監視ICを採用したとしても、最も低電圧側の消費電流回路をマイコン90との通信回路とする構成は従来と同じである。
Therefore, instead of the
しかしながら、新方式の監視ICは、当該監視ICに対応するトランジスタ22を駆動するものの、最も低電圧側の監視ICを除き、デイジーチェーンを介して他の監視ICから入力した出力信号を転送するだけであり、他の監視ICから入力した出力信号でトランジスタ22を駆動するようには構成されていない。このため、各ブロック12で消費される電流にバラツキが生じてしまうという問題がある。これについて、図8を参照して説明する。なお、新方式の監視ICについても、最も高電圧側のブロック12に対応した監視ICを第1の監視ICとし、低電圧側に順に第2の監視IC、第3の監視ICとする。
However, the new monitoring IC drives the
図8に示される区間T40では、図8(a)に示される第1の監視ICの出力信号に従って第3の監視ICに対応するトランジスタ22が駆動されることで、絶縁素子30を介してマイコン90に第1の監視ICの出力信号が出力される。この場合、第2の監視ICに対応したトランジスタ22は駆動されず、第2の監視ICに対応したブロック12では電流が消費されない。
In a section T40 shown in FIG. 8, the
同様に、図8に示される区間T41では、図8(b)に示される第2の監視ICの出力信号に従って第3の監視ICに対応するトランジスタ22が駆動されることで、絶縁素子30を介してマイコン90に第2の監視ICの出力信号が出力される。この場合、第1の監視ICに対応したトランジスタ22は駆動されず、第1の監視ICに対応したブロック12では電流が消費されない。
Similarly, in the section T41 shown in FIG. 8, the
そして、図8に示される区間T42では、図8(c)に示される第3の監視ICの出力信号に従って第3の監視ICに対応するトランジスタ22が駆動されることで、絶縁素子30を介してマイコン90に第3の監視ICの出力信号が出力される。この場合、第1の監視ICおよび第2の監視ICに対応した各トランジスタ22は駆動されず、第3の監視ICに対応したブロック12のみで電流が消費される。
In a section T42 shown in FIG. 8, the
このように、第1の監視ICに対応したブロック12では第1の監視ICから出力信号が出力されるときに電流が消費され、第2の監視ICに対応したブロック12では第2の監視ICから出力信号が出力されるときに電流が消費される。一方、マイコン90との通信が行われる第3の監視ICに対応したブロック12では、当該第3の監視ICの出力信号を出力するときの他、第1の監視ICや第2の監視ICから出力信号が出力されるときにも電流が消費されるため、常に電流が消費されている。したがって、各ブロック12で消費される電流にバラツキが生じてしまう。
As described above, in the
なお、上記では、最も低電圧側の消費電流回路をマイコン90との通信回路としていたが、もちろん、高電圧側の消費電流回路をマイコン90との通信回路としても良い。
In the above description, the current consumption circuit on the lowest voltage side is the communication circuit with the
本発明は上記点に鑑み、ブロック毎にグループ化された各電池セルの電圧を監視ICにて検出する電池監視装置において、各監視ICから出力信号を出力する際に、各ブロックで消費される消費電流のバラツキを抑制することを目的とする。 In view of the above-described points, the present invention consumes each block when outputting an output signal from each monitoring IC in a battery monitoring device that detects the voltage of each battery cell grouped for each block by the monitoring IC. It aims at suppressing the variation in consumption current.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、複数の電池セルが直列に接続される組電池を所定数の電池セル毎にグループ化した複数のブロックそれぞれに対応して設けられ、ブロックを構成する電池セルの電圧をそれぞれ検出し、当該検出結果を出力信号として出力する複数の監視ICと、複数のブロックに対してそれぞれ設けられると共に、ブロックの正極側と負極側との間に接続され、対応する監視ICの出力信号に従って駆動されることで当該ブロックとの間に電流が流れる消費電流回路を構成する複数のスイッチング手段を備えている。
In order to achieve the above object, the invention according to
また、複数の監視ICのうちのいずれかの監視ICから出力される出力信号が全ての監視ICに転送されるように複数の監視ICがデイジーチェーン方式で接続されており、複数のスイッチング手段によって構成された複数の消費電流回路のうちのいずれかの消費電流回路が、複数の監視ICの出力信号を監視手段にそれぞれ出力する通信回路として機能するように構成されている。 The plurality of monitoring ICs are connected in a daisy chain manner so that an output signal output from any one of the plurality of monitoring ICs is transferred to all the monitoring ICs. Any one of the plurality of configured current consumption circuits is configured to function as a communication circuit that outputs the output signals of the plurality of monitoring ICs to the monitoring unit.
そして、複数の監視ICそれぞれは、デイジーチェーン方式により複数の監視ICのうちの他の監視ICから出力信号を入力すると共に、当該他の監視ICが当該他の監視ICに対応するスイッチング手段をデイジーチェーン方式により当該出力信号に従って駆動すると同時に、対応するスイッチング手段を当該出力信号に従って駆動する駆動手段を備えていることを特徴とする。 Each of the plurality of monitoring ICs inputs an output signal from another monitoring IC among the plurality of monitoring ICs by a daisy chain method, and the other monitoring ICs daisy-chain switching means corresponding to the other monitoring ICs. It is characterized by comprising driving means for driving the corresponding switching means according to the output signal at the same time as driving according to the output signal by the chain system.
これによると、各監視ICに対応する各スイッチング手段は、いずれかの監視ICが出力した出力信号に従って各監視ICの駆動手段によってそれぞれ同時に駆動されるので、各消費電流回路に流れる電流量はそれぞれ同じになる。したがって、各ブロックで消費される消費電流は同じになるので、各ブロックで消費される消費電流のバラツキを抑制することができる。 According to this, each switching means corresponding to each monitoring IC is simultaneously driven by the driving means of each monitoring IC according to the output signal output by any monitoring IC, so that the amount of current flowing through each current consumption circuit is respectively Be the same. Therefore, since the consumption current consumed in each block is the same, variation in consumption current consumed in each block can be suppressed.
請求項2に記載の発明では、複数の電池セルが直列に接続される組電池を所定数の電池セル毎にグループ化した複数のブロックそれぞれに対応して設けられ、ブロックを構成する電池セルのセル電圧をそれぞれ検出し、当該検出結果を出力信号として出力する複数の監視ICと、複数のブロックに対してそれぞれ設けられると共に、ブロックの正極側と負極側との間に接続され、当該ブロックとの間に電流が流れる消費電流回路を構成する複数のスイッチング手段と、を備え、複数の監視ICのうちのいずれかの監視ICから出力される出力信号が全ての監視ICに転送されるように複数の監視ICがデイジーチェーン方式で接続されている。 In the invention according to claim 2, the battery pack constituting the block is provided corresponding to each of a plurality of blocks in which assembled batteries in which a plurality of battery cells are connected in series are grouped for each predetermined number of battery cells. A plurality of monitoring ICs for detecting cell voltages and outputting the detection results as output signals, and provided for each of the plurality of blocks, and connected between the positive and negative sides of the block, And a plurality of switching means constituting a current consumption circuit through which a current flows, so that an output signal output from any one of the plurality of monitoring ICs is transferred to all the monitoring ICs A plurality of monitoring ICs are connected in a daisy chain manner.
また、複数の監視ICのうちのいずれかの監視ICに対応するスイッチング手段が、当該監視ICの出力信号もしくは他の監視ICからデイジーチェーン方式により当該監視ICに入力された出力信号に従って駆動されると共に、当該監視ICに対応するスイッチング手段により構成された消費電流回路が、複数の監視ICの出力信号を監視手段にそれぞれ出力する通信回路として構成されている。 Further, the switching means corresponding to any one of the plurality of monitoring ICs is driven in accordance with the output signal of the monitoring IC or the output signal input to the monitoring IC from the other monitoring ICs by the daisy chain method. In addition, the current consumption circuit configured by the switching unit corresponding to the monitoring IC is configured as a communication circuit that outputs the output signals of the plurality of monitoring ICs to the monitoring unit.
そして、通信回路から分岐される配線に、当該監視ICに対応するスイッチング手段が出力信号に従って駆動されると同時に、他の監視ICに対応するスイッチング手段をそれぞれ駆動する駆動手段を備えていることを特徴とする。 The wiring branching from the communication circuit is provided with driving means for driving the switching means corresponding to the other monitoring ICs simultaneously with the switching means corresponding to the monitoring IC being driven according to the output signal. Features.
これによると、当該監視ICのスイッチング手段が出力信号に従って駆動されるときに、駆動手段によって当該監視IC以外のスイッチング手段も同時に駆動されるので、各消費電流回路に流れる電流量はそれぞれ同じになる。したがって、各ブロックで消費される消費電流は同じになるので、各ブロックで消費される消費電流のバラツキを抑制することができる。 According to this, when the switching means of the monitoring IC is driven according to the output signal, the switching means other than the monitoring IC are simultaneously driven by the driving means, so that the amount of current flowing through each consumption current circuit is the same. . Therefore, since the consumption current consumed in each block is the same, variation in consumption current consumed in each block can be suppressed.
請求項3に記載の発明では、複数の電池セルが直列に接続される組電池を所定数の電池セル毎にグループ化した複数のブロックそれぞれに対応して設けられ、ブロックを構成する電池セルのセル電圧をそれぞれ検出し、当該検出結果を出力信号として出力する複数の監視ICを備えている。 In the invention according to claim 3, the battery pack constituting the block is provided corresponding to each of a plurality of blocks in which assembled batteries in which a plurality of battery cells are connected in series are grouped for each predetermined number of battery cells. A plurality of monitoring ICs are provided for detecting cell voltages and outputting the detection results as output signals.
また、複数のブロックに対してそれぞれ設けられると共に、ブロックの正極側と負極側との間に接続され、対応する監視ICの出力信号に従って駆動されることで当該ブロックとの間に電流が流れる第1消費電流回路を構成する複数の第1スイッチング手段を備えている。 In addition, it is provided for each of the plurality of blocks, and is connected between the positive side and the negative side of the block, and is driven according to the output signal of the corresponding monitoring IC so that current flows between the blocks. A plurality of first switching means constituting one current consumption circuit are provided.
そして、複数の監視ICのうちのいずれかの監視ICから出力される出力信号が全ての監視ICに転送されるように複数の監視ICがデイジーチェーン方式で接続されており、複数の第1スイッチング手段によって構成された複数の第1消費電流回路のうちのいずれかの第1消費電流回路が、複数の監視ICの出力信号を監視手段にそれぞれ出力する通信回路として構成されている。 The plurality of monitoring ICs are connected in a daisy chain manner so that an output signal output from any one of the plurality of monitoring ICs is transferred to all the monitoring ICs, and the plurality of first switching Any one of the plurality of first consumption current circuits configured by the means is configured as a communication circuit that outputs the output signals of the plurality of monitoring ICs to the monitoring means.
さらに、複数の監視ICに対してそれぞれ設けられると共に、ブロックの正極側と負極側との間に接続され、対応する監視ICの出力信号が反転された反転信号に従って駆動されることで当該ブロックとの間に電流が流れる第2消費電流回路をそれぞれ構成する複数の第2スイッチング手段を備え、第1消費電流回路において第1スイッチング手段を駆動するタイミングを示す出力信号のDuty比と、第2消費電流回路において第2スイッチング手段を駆動するタイミングを示す反転信号のDuty比と、の双方の和が100%とされることを特徴とする。 Further, the block is provided for each of the plurality of monitoring ICs, connected between the positive side and the negative side of the block, and driven according to the inverted signal obtained by inverting the output signal of the corresponding monitoring IC. A plurality of second switching means each constituting a second current consumption circuit in which a current flows between the first current consumption circuit, the duty ratio of the output signal indicating the timing of driving the first switching means in the first current consumption circuit, and the second consumption The sum of both the duty ratio of the inverted signal indicating the timing for driving the second switching means in the current circuit is 100%.
これによると、各ブロックに対して、第1スイッチング手段に係る第1消費電流回路と第2スイッチング手段に係る第2消費電流回路との2経路の消費電流回路が形成され、各消費電流回路の一方に電流が流れるときは他方に電流が流れず、各消費電流回路の一方に電流が流れないときには他方に流れるので、出力信号のDuty比に関わらず、各ブロックには常に電流が流れるようにすることができる。したがって、各ブロックで消費される消費電流のバラツキを抑制することができる。 According to this, for each block, a two-path consumption current circuit of the first consumption current circuit according to the first switching means and the second consumption current circuit according to the second switching means is formed. When current flows in one side, current does not flow in the other, and when current does not flow in one of the current consumption circuits, it flows in the other, so that current always flows in each block regardless of the duty ratio of the output signal. can do. Therefore, variations in current consumption consumed in each block can be suppressed.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。以下では、図6に示す構成要素と同一のものには、同一符号を記してある。また、図6と同一の構成要素については説明を省略する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, the same components as those shown in FIG. Further, the description of the same components as those in FIG. 6 is omitted.
図1は、本実施形態に係る電池監視装置を含んだ電池監視システムの全体構成図である。この図に示されるように、電池監視システムは、組電池10と電池監視装置とで構成されている。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a battery monitoring system including a battery monitoring apparatus according to the present embodiment. As shown in this figure, the battery monitoring system includes an assembled
電池監視装置は、組電池10の個々の電池セル11を監視する装置であり、複数の均等化部20と、絶縁素子30と、複数の監視IC40と、マイコン50と、を備えて構成されている。均等化部20および絶縁素子30は図6に示されるものと同じである。
The battery monitoring device is a device that monitors
マイコン50は、図示しないCPU、ROM、EEPROM、RAM等を備え、ROM等に記憶されたプログラムに従って動作する制御回路である。このようなマイコン50は、監視IC40に対して指令信号を出力することにより、監視IC40に各電池セル11のセル電圧の検出や均等化等の処理を実行させる。また、マイコン50は、最も低電圧側の消費電流回路(通信回路)から絶縁素子30を介して各監視IC40の出力信号を取得し、当該出力信号に基づいて各監視IC40に対する制御を行う。
The
複数の監視IC40それぞれは、電池セル11のセル電圧を検出するように構成されたICである。各監視IC40は、対応するブロック12の両電極間に接続されて電源供給されることで作動すると共に、対応するブロック12を構成する電池セル11の両端電極がそれぞれ接続されている。セル電圧を検出する回路は、図示しないが、例えば抵抗で構成された分圧回路、スイッチで構成された選択回路、およびコンパレータにより構成された比較回路、セル電圧をAD変換するAD変換回路等の回路により構成されている。
Each of the plurality of monitoring
各監視IC40は、AD変換したセル電圧の信号をセル電圧の電圧値に応じたDuty比の出力信号として出力する。例えば、セル電圧の電圧値が大きいほど、当該セル電圧を示す出力信号のDuty比が大きくなる。
Each monitoring
また、各監視IC40は、各監視IC40のうちのいずれかの監視IC40から出力される出力信号が全ての監視IC40へと転送されるようにデイジーチェーン方式で接続されている。したがって、各監視IC40は電池セル11のセル電圧をそれぞれ検出し、当該検出結果を出力信号として他の監視IC40に出力する。なお、信号の転送は、例えば高電圧側のブロック12に対応する監視IC40から低電圧側のブロック12に対応する監視IC40へと信号が順次出力されるように行われる。
Each monitoring
さらに、各監視IC40は、トランジスタ22を駆動するための駆動回路41をそれぞれ備えている。この駆動回路41は、デイジーチェーン方式により複数の監視IC40のうちの他の監視IC40から出力信号を入力すると、当該他の監視IC40が当該他の監視IC40に対応するトランジスタ22を当該出力信号に従って駆動すると同時に、対応するトランジスタ22を当該出力信号に従って駆動する回路である。これについて、図2を参照して説明する。
Further, each monitoring
なお、最も高電圧側のブロック12に対応した監視IC40を第1の監視IC40とし、低電圧側に順に第2の監視IC40、第3の監視IC40とする。
Note that the
まず、第1の監視IC40の出力信号がマイコン50に出力される場合、第1の監視IC40の出力信号がデイジーチェーンによって第2の監視IC40および第3の監視IC40に転送される。したがって、図2に示される区間T10では、各均等化部20のトランジスタ22は図2(a)に示される第1の監視IC40の出力信号に従って各監視IC40の駆動回路41によりそれぞれ同時に駆動される。すなわち、区間T10では、各トランジスタ22が駆動される信号はすべて第1の監視IC40の出力信号である。これにより、各消費電流回路すなわち各ブロック12に流れる電流量は、第1の監視IC40の出力信号に従った電流量になり、各ブロック12で消費される消費電流はそれぞれ同じになる。
First, when the output signal of the
また、最も低電圧側の消費電流回路には、第1の監視IC40の出力信号に従ってトランジスタ22が駆動されたことによる電流が流れるので、第1の監視IC40の出力信号が最も低電圧側の消費電流回路から絶縁素子30を介してマイコン50にデータとして出力される。
In addition, since the current due to the driving of the
同様に、第2の監視IC40の出力信号がデイジーチェーンによって第3の監視IC40および第1の監視IC40に転送される。したがって、図2に示される区間T11では、各均等化部20のトランジスタ22は図2(b)に示される第2の監視IC40の出力信号に従って各監視IC40の駆動回路41によりそれぞれ同時に駆動される。すなわち、区間T11では、各トランジスタ22が駆動される信号はすべて第2の監視IC40の出力信号である。これにより、各消費電流回路すなわち各ブロック12に流れる電流量は、第2の監視IC40の出力信号に従った電流量になり、各ブロック12で消費される消費電流はそれぞれ同じになる。
Similarly, the output signal of the
また、最も低電圧側の消費電流回路には、第2の監視IC40の出力信号に従ってトランジスタ22が駆動されたことによる電流が流れるので、第2の監視IC40の出力信号が最も低電圧側の消費電流回路から絶縁素子30を介してマイコン50にデータとして出力される。
In addition, since the current due to the
さらに、第3の監視IC40の出力信号がデイジーチェーンによって第1の監視IC40および第2の監視IC40に転送される。したがって、図2に示される区間T12では、各均等化部20のトランジスタ22は図2(c)に示される第3の監視IC40の出力信号に従って各監視IC40の駆動回路41によりそれぞれ同時に駆動される。すなわち、区間T12では、各トランジスタ22が駆動される信号はすべて第3の監視IC40の出力信号である。これにより、各消費電流回路すなわち各ブロック12に流れる電流量は、第3の監視IC40の出力信号に従った電流量になり、各ブロック12で消費される消費電流はそれぞれ同じになる。
Further, the output signal of the
また、最も低電圧側の消費電流回路には、第3の監視IC40の出力信号に従ってトランジスタ22が駆動されたことによる電流が流れるので、第3の監視IC40の出力信号が最も低電圧側の消費電流回路から絶縁素子30を介してマイコン50にデータとして出力される。
In addition, since the current due to the
以上のように、各監視IC40に対応する各トランジスタ22は、いずれかの監視IC40が出力した出力信号に従って各監視IC40の駆動回路41によりそれぞれ同時に駆動されるので、どの監視IC40の出力信号をマイコン50に転送する際にも、各消費電流回路に流れる電流量はそれぞれ同じになる。したがって、各ブロック12で消費される消費電流のバラツキを抑制することができる。
As described above, each
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、マイコン50が特許請求の範囲の「監視手段」に対応し、駆動回路41が特許請求の範囲の「駆動手段」に対応する。また、トランジスタ22が特許請求の範囲の「スイッチング手段」に対応する。
Regarding the correspondence between the description of the present embodiment and the description of the claims, the
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について説明する。上記第1実施形態では、各監視IC40がそれぞれ対応するトランジスタ22を駆動していたが、本実施形態では、最も低電圧側の消費電流回路に流れる電流に基づいて、他の消費電流回路を構成するトランジスタ22を駆動することが特徴となっている。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, parts different from the first embodiment will be described. In the first embodiment, each monitoring
図3は、本実施形態に係る電池監視装置を含んだ電池監視システムの全体構成図である。この図に示されるように、本実施形態に係る電池監視装置では、最も低電圧側の消費電流回路を構成するトランジスタ22は最も低電圧側の監視IC40に駆動されるようになっているが、最も低電圧側の消費電流回路よりも高電圧側の消費電流回路を構成するトランジスタ22のゲートは監視IC40に接続されていない。
FIG. 3 is an overall configuration diagram of a battery monitoring system including the battery monitoring apparatus according to the present embodiment. As shown in this figure, in the battery monitoring apparatus according to this embodiment, the
なお、最も低電圧側の監視IC40は対応するトランジスタ22を第1実施形態で示された駆動回路41で駆動しても良い。本実施形態では、駆動回路41は、最も低電圧側の監視IC40以外の監視IC40から最も低電圧側の監視IC40に入力された出力信号、もしくは、自己の監視IC40の出力信号に従ってトランジスタ22を駆動するように構成されている。
Note that the
上記のような構成の電池監視装置において、電池監視装置にはさらに駆動部60が備えられている。この駆動部60は、最も低電圧側の消費電流回路に電流が流れることにより動作し、最も低電圧側の消費電流回路よりも高電圧側の消費電流回路に同じ電流量の電流を流すように構成されている。
In the battery monitoring apparatus configured as described above, the battery monitoring apparatus further includes a
具体的には、駆動部60は、最も低電圧側の監視IC40に対応するトランジスタ22に接続された配線23から分岐されていると共に、保護用の抵抗61とPNP型の2つのトランジスタ62とを備えている。抵抗61の一端は配線23に接続され、他端は各トランジスタ62のゲートにそれぞれ接続されている。そして、各トランジスタ62は各均等化部20に対してそれぞれ設けられ、各トランジスタ62のエミッタが各ブロック12の正極側にそれぞれ接続され、コレクタが各トランジスタ22のゲートにそれぞれ接続されている。
Specifically, the driving
これにより、最も低電圧側の消費電流回路に電流が流れると、各トランジスタ62のゲート電圧が下がるので、各トランジスタ62がオンする。これにより、最も低電圧側の消費電流回路よりも高電圧側の消費電流回路を構成する各トランジスタ22がオンする。すなわち、最も低電圧側の監視IC40に対応するトランジスタ22が出力信号に従って駆動されるタイミングと同時に、他の監視IC40に対応するトランジスタ22が駆動部60によってそれぞれ駆動される。
As a result, when a current flows through the current consumption circuit on the lowest voltage side, the gate voltage of each
したがって、図2に示される区間T10では、最も低電圧側の消費電流回路(通信回路)を構成するトランジスタ22が図2(a)に示される第1の監視IC40の出力信号に従って駆動されると、他の消費電流回路を構成する各トランジスタ22も駆動部60により第1の監視IC40の出力信号に従ってそれぞれ同時に駆動される。
Therefore, in the section T10 shown in FIG. 2, when the
同様に、図2に示される区間T11では、最も低電圧側の消費電流回路(通信回路)を構成するトランジスタ22が図2(b)に示される第2の監視IC40の出力信号に従って駆動されると、他の消費電流回路を構成する各トランジスタ22も駆動部60により第2の監視IC40の出力信号に従ってそれぞれ同時に駆動される。また、図2に示される区間T12では、最も低電圧側の消費電流回路(通信回路)を構成するトランジスタ22が図2(c)に示される第3の監視IC40の出力信号に従って駆動されると、他の消費電流回路を構成する各トランジスタ22も駆動部60により第3の監視IC40の出力信号に従ってそれぞれ同時に駆動される。
Similarly, in the section T11 shown in FIG. 2, the
以上のように、最も低電圧側の監視IC40に対応するトランジスタ22が各監視IC40の出力信号に従って駆動されるときに、駆動部60によって最も低電圧側の監視IC40以外の監視IC40に対応するトランジスタ22も同時に駆動される。このため、各消費電流回路に流れる電流量はそれぞれ同じになり、各ブロック12で消費される消費電流は同じになる。したがって、各ブロック12で消費される消費電流のバラツキを抑制することができる。
As described above, when the
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、駆動部60が特許請求の範囲の「駆動手段」に対応する。また、トランジスタ22が特許請求の範囲の「スイッチング手段」に対応する。
For the correspondence between the description of the present embodiment and the description of the claims, the
(第3実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について説明する。第1実施形態では、各監視IC40に設けた駆動回路41によってそれぞれ同時にトランジスタ22を駆動していたが、本実施形態では、ブロック12毎に設けられる各消費電流回路を2系統とし、各ブロック12に流れる電流のDuty比を100%とすることで、各ブロック12の消費電流のバラツキを抑制したことが特徴となっている。
(Third embodiment)
In the present embodiment, parts different from the first embodiment will be described. In the first embodiment, the
図4は、本実施形態に係る電池監視装置を含んだ電池監視システムの全体構成図である。本実施形態では、図1に示された電池監視装置における均等化部20、トランジスタ22、および抵抗21を、第1均等化部20、第1トランジスタ22、および第1抵抗21とする。そして、各監視IC40は対応する第1トランジスタ22を駆動するための図示しない駆動回路を備えている。また、第1トランジスタ22が駆動されると、ブロック12、第1抵抗21、第1トランジスタ22、およびブロック12というループ経路に電流が流れる消費電流回路を第1消費電流回路とする。
FIG. 4 is an overall configuration diagram of a battery monitoring system including the battery monitoring apparatus according to the present embodiment. In the present embodiment, the
さらに、本実施形態では、各ブロック12に対して第1均等化部20とは反転動作する第2均等化部70が設けられている。具体的に、第2均等化部70は、ブロック12毎に、ブロック12のうち最も高電圧側の電池セル11の正極側と最も低電圧側の電池セル11の負極側との間に第2抵抗71と第2トランジスタ72とが直列接続されていると共に、第1トランジスタ22のゲートと第2トランジスタ72のゲートとの間に接続されたインバータ73を備えて構成されている。
Further, in the present embodiment, a
このような構成では、第2トランジスタ72は、第1トランジスタ22が駆動される出力信号がインバータ73によって反転された反転信号に従って駆動されることで当該ブロック12との間にブロック12、第2抵抗71、第2トランジスタ72、およびブロック12というループ経路(第2消費電流回路)が形成される。
In such a configuration, the
したがって、第1トランジスタ22が駆動されているときには第1消費電流回路に電流が流れるが、第2消費電流回路に電流は流れない。一方、第2トランジスタ72が駆動されているときには第2消費電流回路に電流が流れるが、第1消費電流回路に電流は流れない。すなわち、第1消費電流回路において第1トランジスタ22を駆動するタイミングを示す出力信号のDuty比と、第2消費電流回路において第2トランジスタ72を駆動するタイミングを示すDuty比と、の双方の和が100%となる。これについて、図5を参照して説明する。
Therefore, when the
まず、第1の監視IC40の出力信号がマイコン50に出力される場合、第1の監視IC40の出力信号がデイジーチェーンによって第2の監視IC40および第3の監視IC40に転送される。そして、図5に示される区間T20では、第1の監視IC40に対応する第1トランジスタ22およびマイコン50との通信を行う最も低電圧側の第3の監視IC40に対応する第1トランジスタ22は図5(a)に示される第1の監視IC40の出力信号に従ってそれぞれ駆動される。また、第1の監視IC40に対応する第2トランジスタ72および第3の監視IC40に対応する第2トランジスタ72は図5(a)に示される第1の監視IC40の出力信号の反転信号に従って駆動される。したがって、第1の監視IC40に対応するブロック12および第3の監視IC40に対応するブロック12にはDuty比が100%の電流がそれぞれ流れる。
First, when the output signal of the
一方、第2の監視IC40に対応する第1トランジスタ22は駆動されないが、第2トランジスタ72は区間T20の間、継続して駆動される。したがって、第2の監視IC40に対応するブロック12にはDuty比が100%の電流が流れる。
On the other hand, the
続いて、第2の監視IC40の出力信号がマイコン50に出力される場合、第1の監視IC40の場合と同様に、図5に示される区間T21では、第2の監視IC40に対応する第1トランジスタ22およびマイコン50との通信を行う第3の監視IC40に対応する第1トランジスタ22が図5(b)に示される第2の監視IC40の出力信号に従ってそれぞれ駆動される。また、第2の監視IC40に対応する第2トランジスタ72および第3の監視IC40に対応する第2トランジスタ72は図5(b)に示される第2の監視IC40の出力信号の反転信号に従って駆動される。したがって、第2の監視IC40に対応するブロック12および第3の監視IC40に対応するブロック12にはDuty比が100%の電流がそれぞれ流れる。
Subsequently, when the output signal of the
そして、第1の監視IC40に対応する第1トランジスタ22は駆動されないが、第2トランジスタ72は区間T21の間、継続して駆動される。したがって、第1の監視IC40に対応するブロック12にはDuty比が100%の電流が流れる。
The
この後、第3の監視IC40の出力信号がマイコン50に出力される場合、図5に示される区間T22では、第3の監視IC40に対応する第1トランジスタ22は図5(c)に示される第3の監視IC40の出力信号に従って駆動される。また、第3の監視IC40に対応する第2トランジスタ72は図5(c)に示される第2の監視IC40の出力信号の反転信号に従って駆動される。したがって、第3の監視IC40に対応するブロック12にはDuty比が100%の電流が流れる。
Thereafter, when the output signal of the
そして、第1の監視IC40に対応する第1トランジスタ22および第2の監視IC40に対応する第1トランジスタ22はそれぞれ駆動されないが、第2トランジスタ72は区間T22の間、継続してそれぞれ駆動される。したがって、第2の監視IC40に対応するブロック12および第2の監視IC40に対応するブロック12にはDuty比が100%の電流がそれぞれ流れる。
The
以上のように、各ブロック12に対して、第1トランジスタ22に係る第1消費電流回路と第2トランジスタ72に係る第2消費電流回路との2経路の消費電流回路を設けているので、ブロック12毎に、各消費電流回路の一方に電流が流れるときは他方に電流が流れ、各消費電流回路の一方に電流が流れないときには他方に流れるようにすることができる。このため、各監視IC40の出力信号のDuty比に関わらず、どのブロック12にも常にDuty比が100%の電流を流すことができるので、各ブロック12で消費される消費電流のバラツキを抑制することができる。
As described above, each
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第1トランジスタ22が特許請求の範囲の「第1スイッチング手段」に対応し、第2トランジスタ72が特許請求の範囲の「第2スイッチング手段」に対応する。
As for the correspondence between the description of the present embodiment and the description of the claims, the
(他の実施形態)
上記各実施形態で示された電池監視装置の各構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明の特徴を含んだ他の構成とすることもできる。例えば、耐圧の観点から、最も低電圧側の消費電流回路をマイコン50との通信回路としていたが、高電圧側の消費電流回路をマイコン50との通信回路としても良い。
(Other embodiments)
Each configuration of the battery monitoring device shown in each of the above embodiments is an example, and the configuration is not limited to the configuration shown above, and other configurations including the features of the present invention may be employed. For example, from the viewpoint of withstand voltage, the current consumption circuit on the lowest voltage side is the communication circuit with the
また、上記各実施形態におけるブロック12の数や監視IC40の数は一例であり、もちろんこれらの数に限定されるものではない。均等化部20、70の構成についても同様に、トランジスタ22、72を用いた他の構成でも良い。
In addition, the number of
さらに、第2実施形態で示された駆動部60の構成も一例であり、PNP型のトランジスタ62ではなくNPN型のものを用いて駆動部60を構成しても良い。また、駆動部60が分岐される配線23は通信回路を構成する配線であれば良く、分岐される場所はトランジスタ22に接続された配線23に限らず例えば抵抗21と絶縁素子30との間の配線や絶縁素子30とトランジスタ22との間の配線等でも良い。
Furthermore, the configuration of the
10 組電池
11 電池セル
12 ブロック
22 トランジスタ、第1トランジスタ(スイッチング手段、第1スイッチング手段)
23 配線
40 監視IC
41 駆動回路(駆動手段)
50 マイコン(監視手段)
60 駆動部(駆動手段)
72 第2トランジスタ(第2スイッチング手段)
10
23
41 Drive circuit (drive means)
50 Microcomputer (monitoring means)
60 Drive part (drive means)
72 Second transistor (second switching means)
Claims (3)
前記複数のブロックに対してそれぞれ設けられると共に、前記ブロックの正極側と負極側との間に接続され、対応する監視ICの出力信号に従って駆動されることで当該ブロックとの間に電流が流れる消費電流回路を構成する複数のスイッチング手段を備え、
前記複数の監視ICのうちのいずれかの監視ICから出力される出力信号が全ての監視ICに転送されるように前記複数の監視ICがデイジーチェーン方式で接続されており、
前記複数のスイッチング手段によって構成された複数の消費電流回路のうちのいずれかの消費電流回路が、前記複数の監視ICの出力信号を監視手段にそれぞれ出力する通信回路として機能するように構成された電池監視装置であって、
前記複数の監視ICは、前記デイジーチェーン方式により前記複数の監視ICのうちの他の監視ICから出力信号を入力すると、当該他の監視ICが当該他の監視ICに対応するスイッチング手段を前記デイジーチェーン方式により当該出力信号に従って駆動すると同時に、対応するスイッチング手段を当該出力信号に従って駆動する駆動手段をそれぞれ備えていることを特徴とする電池監視装置。 A battery pack in which a plurality of battery cells are connected in series is provided corresponding to each of a plurality of blocks in which a predetermined number of battery cells are grouped, and the voltage of each battery cell constituting the block is detected and detected. A plurality of monitoring ICs that output the results as output signals;
Consumption that is provided for each of the plurality of blocks and that is connected between the positive side and the negative side of the block and that is driven according to the output signal of the corresponding monitoring IC so that current flows between the blocks. Comprising a plurality of switching means constituting a current circuit;
The plurality of monitoring ICs are connected in a daisy chain manner so that an output signal output from any one of the plurality of monitoring ICs is transferred to all the monitoring ICs.
Any one of the plurality of consumption current circuits configured by the plurality of switching means is configured to function as a communication circuit that outputs the output signals of the plurality of monitoring ICs to the monitoring means, respectively. A battery monitoring device,
When the plurality of monitoring ICs input output signals from other monitoring ICs among the plurality of monitoring ICs by the daisy chain method, the other monitoring ICs set switching means corresponding to the other monitoring ICs to the daisy chain. A battery monitoring device comprising driving means for driving a corresponding switching means according to the output signal simultaneously with driving according to the output signal by a chain system.
前記複数のブロックに対してそれぞれ設けられると共に、前記ブロックの正極側と負極側との間に接続され、当該ブロックとの間に電流が流れる消費電流回路を構成する複数のスイッチング手段を備え、
前記複数の監視ICのうちのいずれかの監視ICから出力される出力信号が全ての監視ICに転送されるように前記複数の監視ICがデイジーチェーン方式で接続された電池監視装置であって、
前記複数の監視ICのうちのいずれかの監視ICに対応するスイッチング手段が、当該監視ICの出力信号もしくは他の監視ICから前記デイジーチェーン方式により当該監視ICに入力された出力信号に従って駆動されると共に、当該監視ICに対応するスイッチング手段により構成された消費電流回路が、前記複数の監視ICの出力信号を監視手段にそれぞれ出力する通信回路として構成されており、
前記通信回路から分岐される配線に、当該監視ICに対応するスイッチング手段が前記出力信号に従って駆動されると同時に、前記他の監視ICに対応するスイッチング手段をそれぞれ駆動する駆動手段を備えていることを特徴とする電池監視装置。 A battery pack in which a plurality of battery cells are connected in series is provided corresponding to each of a plurality of blocks in which a predetermined number of battery cells are grouped, and the voltage of each battery cell constituting the block is detected and detected. A plurality of monitoring ICs that output the results as output signals;
Provided for each of the plurality of blocks, and connected between a positive side and a negative side of the block, comprising a plurality of switching means constituting a current consumption circuit in which a current flows between the blocks,
A battery monitoring device in which the plurality of monitoring ICs are connected in a daisy chain manner so that an output signal output from any one of the plurality of monitoring ICs is transferred to all the monitoring ICs.
Switching means corresponding to any one of the plurality of monitoring ICs is driven in accordance with an output signal of the monitoring IC or an output signal input to the monitoring IC from the other monitoring IC by the daisy chain method. In addition, the current consumption circuit configured by the switching unit corresponding to the monitoring IC is configured as a communication circuit that outputs the output signals of the plurality of monitoring ICs to the monitoring unit,
The wiring branched from the communication circuit is provided with driving means for driving the switching means corresponding to the other monitoring IC at the same time that the switching means corresponding to the monitoring IC is driven according to the output signal. A battery monitoring device.
前記複数のブロックに対してそれぞれ設けられると共に、前記ブロックの正極側と負極側との間に接続され、対応する監視ICの出力信号に従って駆動されることで当該ブロックとの間に電流が流れる第1消費電流回路を構成する複数の第1スイッチング手段を備え、
前記複数の監視ICのうちのいずれかの監視ICから出力される出力信号が全ての監視ICに転送されるように前記複数の監視ICがデイジーチェーン方式で接続されており、
前記複数の第1スイッチング手段によって構成された複数の第1消費電流回路のうちのいずれかの第1消費電流回路が、前記複数の監視ICの出力信号を監視手段にそれぞれ出力する通信回路として構成された電池監視装置であって、
前記複数の監視ICに対してそれぞれ設けられると共に、前記ブロックの正極側と負極側との間に接続され、対応する監視ICの出力信号が反転された反転信号に従って駆動されることで当該ブロックとの間に電流が流れる第2消費電流回路をそれぞれ構成する複数の第2スイッチング手段を備えており、
前記第1消費電流回路において前記第1スイッチング手段を駆動するタイミングを示す前記出力信号のDuty比と、前記第2消費電流回路において前記第2スイッチング手段を駆動するタイミングを示す前記反転信号のDuty比と、の双方の和が100%とされることを特徴とする電池監視装置。 A battery pack in which a plurality of battery cells are connected in series is provided corresponding to each of a plurality of blocks in which a predetermined number of battery cells are grouped, and the voltage of each battery cell constituting the block is detected and detected. A plurality of monitoring ICs that output the results as output signals;
Provided for each of the plurality of blocks, connected between the positive side and the negative side of the block, and driven according to the output signal of the corresponding monitoring IC so that current flows between the blocks. A plurality of first switching means constituting one current consumption circuit;
The plurality of monitoring ICs are connected in a daisy chain manner so that an output signal output from any one of the plurality of monitoring ICs is transferred to all the monitoring ICs.
Any one of the plurality of first consumption current circuits configured by the plurality of first switching units is configured as a communication circuit that outputs the output signals of the plurality of monitoring ICs to the monitoring unit, respectively. Battery monitoring device,
Provided for each of the plurality of monitoring ICs and connected between the positive side and the negative side of the block, and driven according to an inverted signal obtained by inverting the output signal of the corresponding monitoring IC, A plurality of second switching means each constituting a second current consumption circuit through which current flows.
The duty ratio of the output signal indicating the timing for driving the first switching means in the first current consumption circuit, and the duty ratio of the inverted signal indicating the timing for driving the second switching means in the second current consumption circuit. And the sum of the two is 100%.
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