JP2011106855A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各電池の電流と電圧とを同じタイミングで計測可能であり且つ、回路規模の増大を従来より抑制することが可能な電源装置を提供する。
【解決手段】
複数の電池セル５が直列に接続された組電池６と、電池状態計測手段３Ａ〜３Ｎとを備え、電池状態計測手段３Ａ〜３Ｎの各々は、制御信号に応答して１つまたは複数の電池セル５の状態を計測する計測回路５５と、入力端子５８ｉに入力された制御信号を出力端子５８ｏへ出力する制御信号伝送回路群５８ｃと、入力端子５７ｉにデータ信号が入力されたことに応じてデータ信号と計測回路５５による計測の結果とに基づく新たなデータ信号を作成し出力端子５７ｉへ出力する計測結果信号伝送回路群５７ｃとを有し、電池状態計測器３Ａ〜３Ｎは、入力端子５８ｉと出力端子５８ｏとによりデイジーチェーン接続されると共に、入力端子５７ｉと出力端子５７ｏとによりデイジーチェーン接続されている電源装置１。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源装置に関する。

二次電池を複数個接続した組電池は、単電池に比べ高電圧や大電流、大電力を得やすいという利点がある。このため、このような組電池は、ハイブリッド自動車や電気自動車、ハイブリッド鉄道車両、ＵＰＳ等における蓄電手段として実用に供されている。組電池を構成する各二次電池の特性には製造時等に生じるばらつきが存在する。従って、組電池の使用時には各電池の状態を監視し、電圧等が所定の範囲内に収まっているか計測する必要がある。

組電池を構成する各二次電池の状態を正しく把握するためには、二次電池に流れる電流と二次電池の電圧とを同じタイミングで計測する必要がある。特に自動車用途等では、二次電池に流れる電流が急速に変化することがあるため、同時性の要求が厳しい。例えば特許文献１には、上位コントローラと各個別電圧検出手段とを接続する信号線を配し、電圧計測タイミングを指示する電池モニタ装置が記載されている。

特許第４０３５９１３号公報

特許文献１に記載された電池モニタ装置は、電池モジュールの個数が増えると個別電圧検出手段に接続される信号線や絶縁素子の個数が増え、回路規模が増大してしまうという問題があった。

請求項１に係る発明は、複数の蓄電手段が直列に接続された組蓄電手段と、複数の電池状態計測手段とを備え、複数の電池状態計測手段の各々は、制御信号に応答して複数の蓄電手段のうち１つまたは複数の蓄電手段の状態を計測する計測手段と、第１入力端子に入力された制御信号を第１出力端子へ出力する制御信号伝送手段と、第２入力端子に計測結果信号が入力されたことに応じて計測結果信号と計測手段による計測の結果とに基づく新たな計測結果信号を作成し第２出力端子へ出力する計測結果信号伝送手段とを有し、複数の電池状態計測手段は、第１入力端子と第１出力端子とによりデイジーチェーン接続されると共に、第２入力端子と第２出力端子とによりデイジーチェーン接続されていることを特徴とする電源装置である。

本発明によれば、回路規模の増大を従来より抑制することができる。

第１の実施形態に係る電源装置の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る電池状態計測器の構成を示すブロック図である。 データ信号および制御信号の波形を示す図である。 第２の実施の形態に係る電池状態計測器の構成を示すブロック図である。 第３の実施の形態に係る電池状態計測器の構成を示すブロック図である。 異常信号の波形を示す図である。 図６とは異なる異常信号の波形を示す図である。

（第１の実施の形態）
本発明の一実施の形態である電源装置について説明する。この電源装置は、車両用回転電機の駆動に使用される、車載用の電源装置である。

図１は、第１の実施形態に係る電源装置の構成を示すブロック図である。電源装置１は、リレー３０６に接続された負荷（例えばインバータ装置）へ直流電力を供給する。

電源装置１は、組電池６、複数個の電池状態計測器３Ａ、３Ｂ、…、３Ｎ、制御装置３０１、電流センサ３０２、電圧センサ３０３、および絶縁素子３０４を備える。組電池６は、複数個の直列接続された電池セル５を有する。本実施形態では、各々の電池セル５は例えば数十個〜百数十個存在する。また本実施形態では、各電池セル５はリチウムイオン電池である。組電池６はリレー３０６を介して負荷に接続される。

組電池６と負荷との間には電流センサ３０２および電圧センサ３０３が接続されている。電流センサ３０２は、組電池６を流れる電流を計測し計測結果を制御装置３０１へ出力する。同様に、電圧センサ３０３は組電池６の端子間電圧を計測し計測結果を制御装置３０１へ出力する。

電池状態計測器３Ａ、３Ｂ、…、３Ｎ（以下、電池状態計測器３Ａ〜３Ｎと呼ぶ）は、組電池６を構成する各電池セル５の状態を計測する。１つの電池状態計測器が状態を計測可能な電池セル５の数は予め決められている。本実施形態では、１つの電池状態計測器は４つの電池セル５に対応している。電源装置１が備える電池状態計測器の数は、組電池６を構成する全ての電池セル５の状態を計測可能な数である。なお図１において、電池状態計測器３Ｂと電池状態計測器３Ｎとの間には更に複数の電池状態計測器が存在しているが、これらの電池状態計測器は全て電池状態計測器３Ａと同様の構成であるので、説明の簡単のために省略する。これらの電池状態計測器３Ａ〜３Ｎは、組電池６を構成する電池セル５に対し、電位の高い順に対応している。例えば電池状態計測器３Ａは、最も電位の高い４つの電池セル５に対応している。

制御装置３０１と電池状態計測器３Ａ〜３Ｎは、それぞれデータ信号線５７及び制御信号線５８によりデイジーチェーン接続されている。電池状態計測器３Ａ〜３Ｎは、対応する電池セル５の電位の高さ順にデイジーチェーン接続されている。制御装置３０１と電池状態計測器３Ａ〜３Ｎとの間には、例えばフォトカプラなどの絶縁素子３０４が設けられている。従って、制御装置３０１と電池状態計測器３Ａ〜３Ｎとは、電気的に絶縁されている。なお、各電池状態計測器にはレベルシフト回路（後述）を設けているため、電池状態計測器同士の通信には絶縁素子を必要としない。

制御装置３０１は、各電池状態計測器３Ａ〜３Ｎの制御を行う。制御装置３０１は更に、各電池状態計測器から取得した種々の情報と、電流センサ３０２が出力した電流の計測結果と、を元に各電池セル５および組電池６の状態推定を行う。制御装置３０１が電池状態計測器３Ａ〜３Ｎから取得する種々の情報とは、例えば各電池セル５の電圧や温度、異常状態などである。また、制御装置３０１が推定する電池セル５および組電池６の状態とは、例えば内部抵抗の大きさや容量、充電率（蓄電量÷容量）などである。制御装置３０１がこれらの状態を推定するためには各電池セル５の開放端電圧を求める必要があり、そのためには電池セル５を流れる電流（電流センサ３０２により計測）と、各電池セル５の閉回路電圧（電池状態計測器３により計測）と、をほぼ同時に計測する必要がある。

制御装置３０１は、状態推定の結果や、電池状態計測器３Ａ〜３Ｎから取得した各部の異常状態を、負荷側の制御装置へ通信線３０８を用いて送信する。負荷側の制御装置は、これらの情報を用いて電源装置１の利用可否を判断する。そして、利用不可と判断した場合には、制御装置３０１へ通信線３０８を用いて停止信号を送る。制御装置３０１はリレー３０６を制御しており、上記の停止信号を受信するとリレー３０６を開放する。制御装置３０１はまた、取得した異常状態によっては負荷側の制御装置からの停止信号を待たずにリレー３０６を開放し、電源装置１の使用を停止する。

図２は電池状態計測器の構成を示すブロック図である。電池状態計測器３Ａ〜３Ｎは全て、図２に示す電池状態計測器３と同一の構成を有する。電池状態計測器３はレベルシフト回路５９、６０、命令解析回路５２、データ追加回路５３、計測回路５５、異常診断回路５６、受信回路６１、６３、および送信回路６２、６４から構成される。受信回路６１は電池状態計測器３の外部に接続可能な入力端子５７ｉを備える。同様に、受信回路６３は入力端子５８ｉを、送信回路６２は出力端子５７ｏを、送信回路６４は出力端子５８ｏを、それぞれ備える。受信回路６１の入力端子５７ｉと送信回路６２の出力端子５７ｏとにはデータ信号線５７が接続されている。同様に、受信回路６３の入力端子５８ｉと送信回路６４の出力端子５８ｏとには制御信号線５８が接続されている。そして計測回路５５には、組電池６の一部である直列接続された複数個の電池セル５が接続されている。

各々の電池状態計測器３は、計測回路５５に接続された複数個の電池セル５により駆動電力を得て動作する。従って、デイジーチェーン接続の前段に位置する電池状態計測器３の基準電位は、デイジーチェーン接続の後段に位置する電池状態計測器３の基準電位よりも高くなる。例えば、電池状態計測器３Ａの基準電位は、後段の電池状態計測器３Ｂの基準電位よりも高い。

データ信号線５７は主に、電池セル５の電圧などを表すデータ信号の伝送に用いられる。受信回路６１が入力端子５７ｉを介して受信したデータ信号は、レベルシフト回路５９にて電圧を変換され、命令解析回路５２へと送られる。命令解析回路５２はこのデータ信号を解析する。データ追加回路５３は、命令解析回路５２による解析の結果に応じて、電池セル５の電圧等適切なデータの挿入や、エラー訂正符号の付加等、データ信号の更新を行う。データ追加回路５３が出力したデータ信号は、送信回路６２から出力端子５７ｏを介してデータ信号線５７へと出力される。入力端子５７ｉから出力端子５７ｏまでデータ信号を伝送するこれらの回路を、計測結果信号伝送回路群５７ｃと呼ぶ。

制御信号線５８は、電池状態計測器３を制御するための制御信号の伝送に用いられる。受信回路６３が入力端子５８ｉを介して受信した制御信号は、レベルシフト回路６０にて電圧を変換され、送信回路６４および命令解析回路５２へと送られる。送信回路６４は受信した制御信号を出力端子５８ｏを介して制御信号線５８へと出力する。命令解析回路５２はこの制御信号を解析し、解析結果に応じて電池状態計測器３の各部を制御する。制御信号の例としては、電池状態計測器３のリセット命令、電池セル５の状態計測開始命令、自己診断開始命令、省電力モードへの移行命令、通常動作モードへの移行命令、アドレス割り当て命令などがある。入力端子５８ｉから出力端子５８ｉまでデータ信号を伝送するこれらの回路を、制御信号伝送回路群５８ｃと呼ぶ。

以上のように、制御信号を送受信する制御信号伝送回路群５８ｃはデータ信号を送受信する計測結果信号伝送回路群５７ｃとは異なり、命令解析回路５２やデータ追加回路５３を含まない構成となっている。このため、電池状態計測器３が制御信号を受信してから送信するまでの時間、すなわち制御信号の伝達遅延時間を、データ信号の伝達遅延時間と比べて極めて短い時間（例えば５μ秒以下）にすることができる。

受信回路６１、６３は、受信した信号に重畳しているノイズのカット、静電気等により生じた異常電圧からの電池状態計測器３の内部保護、および過大電流の遮断を行う。

本実施例では基準電位が最も高い電池状態計測器３Ａから、基準電位が最も低い電池状態計測器３Ｎへ、順に信号が伝達される構成となっている。また、各々の電池状態計測器３は、自身の基準電位に基づき信号を出力する。従って、例えば電池状態計測器３Ａが出力する信号は、電池状態計測器３Ａから見ると論理回路の処理に適した電圧（例えばローレベルの信号が０Ｖ、ハイレベルの信号が５Ｖ）となっているが、この信号が入力される後段の電池状態計測器３Ｂから見ると、この信号は基準電位から見て高い電圧（例えばローレベルの信号が２０Ｖ、ハイレベルの信号が２５Ｖ）となる。レベルシフト回路５９、６０はこの入力信号を、自身の基準電位から見て論理回路の処理に適した電圧へと降圧する。レベルシフト回路５９、６０は更に、降圧した信号の波形整形等を必要に応じて行い、後段の回路へと出力する。

命令解析回路５２は、入力信号のデコード、アドレス情報の抽出、制御命令の抽出・解析・実行、データ内容の確認、エラー訂正符号の計算、サンプリングタイミングの補正、受信した信号の再生成、および各部の制御を行う。以下では、本実施例においてデータ信号線５７および制御信号線５８により伝送されるデータ信号および制御信号の通信プロトコルと、これらの信号に対する命令解析回路５２の解析動作について詳述する。

図３は、データ信号および制御信号の波形を示す図である。データ信号および制御信号は、通信の開始を示す信号２０１、通信速度を示す信号２０２、データを示す複数個の信号２０３、およびエラー訂正符号２０４から構成される。

無通信時、データ信号線５７および制御信号線５８の信号レベルはハイレベルとなる。命令解析回路５２は、一定期間以上ローレベルが連続した信号２０１の受信により命令の解析準備を行う。信号２０１と他の信号を区別するため、信号２０１の長さは信号２０２、２０３よりも長くなければならない。これは、信号２０２および２０３は必ず互いに反転したビットを含んでおり、ビット反転が含まれない区間の長さによって信号２０１の識別を可能とするためである。

信号２０１に続く信号２０２はローレベルとハイレベルの繰り返しである。命令解析回路５２は信号２０２のハイレベルとなっている時間およびローレベルとなっている時間を計測し、この計測結果に基づいて通信速度を算出する。そして、算出された通信速度に基づき、以後のサンプリング周期及びタイミングを決定する。

信号２０２に続く複数の信号２０３は、データを含んでいる。各信号２０３は、データの開始を表すスタートビットと、データを示す複数個のビットと、スタートビットを反転したビットであるストップビットと、で構成されている。信号２０３の個数が多い（例えば８個以上）場合、信号送信元クロックのジッタによるサンプリングタイミングのずれが許容範囲外となり、ビット化けが生じる場合がある。本実施例の命令解析回路５２は、ストップビットと、後続の信号２０３のスタートビットと、の間で信号の反転するタイミングを用いてサンプリングタイミングの補正を行う。これにより、命令解析回路５２は、信号２０３の個数が多い場合であっても信号の受信を正しく行うことが可能である。

信号２０３の後にはエラー訂正符号２０４が続く。エラー訂正符号２０４は、データを示す複数個の信号２０３にビット化け等のエラーが発生したときにこれを検出し、可能な場合は修正を行うための信号である。

命令解析回路５２に入力される信号は、ノイズやＥＭＣ対策で波形が崩れている場合がある。そこで、命令解析回路５２は算出したサンプリング周期やタイミングに基づき信号の再生成を行い、その結果をデータ追加回路５３に出力する。

命令解析回路５２は、入力された信号のデータに制御命令が含まれていた場合、その内容に応じて電池状態計測器３の各部へ命令を出す。例えば、入力信号が計測開始命令を含んでいた場合、命令解析回路５２は計測回路５５に対し計測開始命令を出力する。あるいは、入力信号が計測結果送信命令を含んでいた場合、命令解析回路５２はデータ追加回路５３に対しデータ追加命令を出す。入力信号が診断開始命令を含んでいた場合、命令解析回路５２は計測回路５５や異常診断回路５６に対し診断開始命令を出す。入力信号が診断結果送信命令を含んでいた場合、命令解析回路５２はデータ追加回路５３に対し、計測回路５５や異常診断回路５６が行った診断結果の送信を命じる診断結果送信命令を出す。入力信号が省電力モードや通常動作モードへの移行命令を含んでいた場合、命令解析回路５２はそれぞれ関係するモジュールに対し、当該モードへの移行命令を出力する。

計測回路５５は、電圧計測等の手段により電池セル５の状態計測を行う。計測回路５５による状態計測は可変なある周期で行われる。計測回路５５は、状態計測の結果をデータ追加回路５３及び異常診断回路５６へ出力する。また、計測回路５５は、命令解析回路５２が出力した計測開始命令を受けとった場合、その時点において実行中であった周期的な状態計測を速やかに中止し、最初から状態計測をやり直す。計測回路５５が状態計測を中止してから状態計測をやり直すことができるようになるまでの時間は、中止時の状態により異なる。そこで、各々の計測回路５５が状態計測を互いに同時に開始できるよう、計測開始命令を受けてから状態計測をやり直すまでの時間は、全ての計測回路５５で一定の時間となるようにする。この一定の時間とは、計測回路５５がどのような状態であっても状態計測をやり直すことができるようになる、十分に大きな時間である。

計測回路５５による状態計測の具体的な内容について説明する。計測回路５５は、状態計測の開始時に全計測対象の電圧をサンプル＆ホールドし、その後各計測対象の電圧をアナログ・デジタル変換器によりデジタル値に変換する。なお、計測回路５５による状態計測が十分高速に行われる場合には、計測回路５５がサンプル＆ホールドせずに一定順序で各計測対象の電圧を直接変換するようにしてもよい。

データ追加回路５３は、命令解析回路５２から出力されたデータ信号に対し、必要に応じてデータの追加を行う。すなわち、命令解析回路５２から出力された最後のデータの後ろに新たなデータを追加すると共に、命令解析回路５２によりデコードされたエラー訂正符号２０４と、データ追加回路５３が追加した新たなデータと、から新たなエラー訂正符号を算出し、データ追加前のエラー訂正符号２０４を置き換える。新たなデータを追加する際、データ追加回路５３はデコードされたエラー訂正符号２０４を使用するので、命令解析回路５２より手前で生じたビット化け情報も正しく後段の各回路に伝わる。

データ追加回路５３がデータ信号へ追加するデータの例としては、計測回路５５により計測された各電池セル５の電圧や、異常診断回路５６による診断結果、計測回路５５に接続された温度計測回路の出力電圧計測結果、電池状態計測器３Ａ〜３Ｎの内部状態等が挙げられる。データ追加回路５３により追加されるデータの種類は、直前に命令解析回路５２が出力したデータ追加命令により決定される。

異常診断回路５６は、電池状態計測器３と対応する電池セル５、そしてこれらを接続するケーブル等に異常がないか診断する。異常診断回路５６による異常診断は、例えば電池状態計測器３が通常動作を開始したときや、命令解析回路５２から自己診断命令が出力されたとき、電池セル５の状態計測が行われたとき等に実行される。異常診断回路５６は、電池セル５の異常診断を、計測回路５５により一定周期で行われる電池セル５の状態計測時に行う。従って、異常診断回路５６によるこの異常診断も一定周期で行われる。

異常診断の結果は異常診断回路５６の内部に記憶され、データ追加回路５３に出力される。異常診断回路５６は異常の種類により、記憶した診断結果を保持する期間を変える。例えばメモリのビット化けがあった場合、この診断結果は命令解析回路５２からクリア命令があるまで異常診断回路５６の内部に記憶される。一方、いずれかの電池セル５の電圧が異常だった場合、この診断結果は次回の状態計測までか、もしくは命令解析回路５２からクリア命令があるまで異常診断回路５６の内部に記憶される。異常診断回路５６が各種の異常に対し診断結果を保持する期間は、別途命令解析回路５２が出力する命令により設定することができる。例えば、異常診断回路５６から一瞬でも異常が起きたかどうかを取得したい場合は、異常診断回路５６をクリア命令が送られるまで異常状態を保持するように設定する。また、異常の有無をリアルタイムに取得したい場合は、異常診断毎に記憶内容を最新の診断結果で更新するように設定する。

異常診断回路５６による各種の異常診断とは別に、計測回路５５は自己診断を実行する。計測回路５５による自己診断の結果は、異常診断回路５６による異常診断の結果と同様に、保持される期間を外部から設定することが可能である。例えば、計測回路５５の自己診断結果を、自己診断が行われる毎に更新されるよう設定することができる。計測回路５５の自己診断は電池セル５の状態計測毎に行われているため、電池セル５の状態計測結果の更新と同時に診断結果を更新することで、状態取得結果が正しいかどうか判別可能となる。

送信回路６２、６４は、それぞれ受信した信号を電流増幅し、データ信号線５７及び制御信号線５８へ出力する。また、静電気等により生じた異常電圧からの電池状態計測器３の内部保護、過大電流の遮断を行う。

上述した第１の実施の形態による電源装置によれば、次の作用効果が得られる。
（１）電池状態計測器３Ａ〜３Ｎの各々は、制御信号に応答して１つまたは複数の電池セル５の状態を計測する計測回路と、入力端子５８ｉに入力された制御信号を出力端子５８ｏへ出力する制御信号伝送回路群５８ｃと、入力端子５７ｉにデータ信号が入力されたことに応じてデータ信号と計測回路５５による計測の結果とに基づく新たなデータ信号を作成し出力端子５７ｏへ出力する計測結果信号伝送回路群５７ｃとを有し、電池状態計測器３Ａ〜３Ｎは、入力端子５８ｉと出力端子５８ｏとによりデイジーチェーン接続されると共に、入力端子５７ｉと出力端子５７ｏとによりデイジーチェーン接続される。このようにしたので、計測タイミングを指示する命令がほとんど遅滞無く全ての電池状態計測器３Ａ〜３Ｎに伝わる。これにより、各電池セル５の電流と電圧とをほぼ同じタイミングで計測することが可能となると共に、電池状態計測器３Ａ〜３Ｎの個数の増加に対する絶縁素子の個数の増加を抑制することができる。

（２）計測回路５５は、制御信号に応答した計測とは別に、所定周期ごとに電池セル５の状態を計測する。このようにしたので、制御信号線５８が断線した場合であっても、計測回路５５による電池セル５の状態計測や、異常診断回路５６による電池セル５等の異常診断が継続して行われ、断線の影響を小さくすることができる。

（３）命令解析回路５２は毎通信ごとに、信号２０２に基づいて入力信号のサンプリング周期およびサンプリングタイミングを定める。これにより、信号送信元のクロックのジッタや温度変化に伴うクロック周波数の変動に対応可能となり、信号送信元のクロック生成回路として精度の低い、安価なものを利用することができる。

（４）計測回路５５は、命令解析回路５２から計測開始命令を受けると実行中の周期的な計測を中止し、最初から電池セル５の状態計測をやり直す。これにより、状態計測要求があった場合に全電池状態計測器３Ａ〜３Ｎでほぼ同時に電池セル５の状態計測を行うことが可能となる。

（５）送信回路６２および送信回路６４は、静電気等により生じた異常電圧からの電池状態計測器３の内部保護および過大電流の遮断を行う。これにより、電源装置１を組み立てる際や装置の動作中に電池状態計測器３が故障してしまうことが防止される。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る電源装置は、電池状態計測器３Ａ〜３Ｎおよび組電池６を除き、第１の実施の形態に係る電源装置と同様の構成を有する。なお、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一の回路および装置には同一の符号を付し、説明を省略する。

図４は、第２の実施の形態に係る電池状態計測器の構成を示すブロック図である。本実施形態の電池状態計測器３Ａ〜３Ｎは、図４に示す電池状態計測器４０３である。また、組電池６を構成する電池セル５は、図２に示す第１の実施形態の構成とは逆方向に接続されている。すなわち、データ信号および制御信号は、基準電位の低い側の電池状態計測器３Ａから、基準電位の高い側の電池状態計測器３Ｎへと伝達される。

本実施形態の電池状態計測器４０３では、レベルシフト回路５９、６０は、受信回路６１、６３の直後ではなく送信回路６２、６４の直前に設置される。つまり、電池状態計測器４０３へ、自身の基準電位から見て論理回路の処理に適した電圧（例えばローレベルの信号が０Ｖ、ハイレベルの信号が５Ｖ）となっているデータ信号および制御信号が入力されると、電池状態計測器４０３はこの信号を、後段の電池状態計測器４０３から見て上記の電圧である信号（例えばローレベルの場合に２０Ｖ、ハイレベルの場合に２５Ｖ）となるよう昇圧して後段の回路へ送信する。

上述のように、高い電位に位置する電池状態計測器４０３にとって正となる電位を出力するためには、電池状態計測器４０３に供給される電圧よりも高い電圧が必要となる。このような高い電圧を得るため、電池状態計測器４０３には新たに電源回路６５が追加されている。電源回路６５はこのような昇圧を可能とするために、例えば電池状態計測器４０３に供給される２０Ｖの電源電圧からチャージポンプを用いて２５Ｖの電源電圧を生成し、レベルシフト回路５９、６０に供給する。

上述した第２の実施の形態による電源装置によれば、第１の実施の形態による電源装置で得られる作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
（１）デイジーチェーン接続の前段に位置する電池状態計測器４０３は、デイジーチェーン接続の後段に位置する電池状態計測器４０３よりも低い基準電位で動作し、制御信号およびデータ信号は、各々の電池状態計測器４０３の基準電位に基づく信号であり、制御信号伝送回路群４５８ｃは、入力端子５８ｉに入力された制御信号を、自身の基準電位に基づく信号となるよう昇圧するレベルシフト回路６０を備え、計測結果信号伝送回路群４５７ｃは、入力端子５７ｉに入力されたデータ信号を、自身の基準電位に基づく信号となるよう昇圧するレベルシフト回路５９を備える。このようにしたので、高い電位に位置する電池状態計測器４０３に対して適切な電圧の信号を出力することが可能となり、電位の低い側から高い側への通信が可能となる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る電源装置は、電池状態計測器３Ａ〜３Ｎを除き、第１の実施の形態に係る電源装置と同様の構成を有する。なお、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一の回路および装置には同一の符号を付し、説明を省略する。

図５は、第３の実施の形態に係る電池状態計測器の構成を示すブロック図である。本実施形態の電池状態計測器３Ａ〜３Ｎは、図５に示す電池状態計測器５０３である。電池状態計測器５０３は、図２に示した電池状態計測器３に切替回路５４を加えたものである。

切替回路５４は、異常診断回路５６による異常診断の結果に応じて、送信回路６４への出力内容を切り替える回路である。異常診断回路５６により異常が無いと判定されている場合、切替回路５４はレベルシフト回路５１からの出力をそのまま送信回路６４へと出力する。他方、異常診断回路５６により何らかの致命的な異常（例えば計測手段５５の異常）が検知された場合、切替回路５４は異常を示す信号（以下、異常信号と呼ぶ）を出力する。制御装置３０１は異常信号を受信した場合、異常の内容を調べるため、直ちに各電池状態計測器３から異常に関する情報を収集する。制御回路３０１は異常に関する情報をデータ信号線５７を用いて収集するので、制御回路３０１による情報収集の妨げとならないよう、異常信号はデータ信号線５７ではなく制御信号線５８へ出力される。切替回路５４は、異常状態が継続している間、異常信号を継続して出力する。なお、致命的な異常の例としては他に電池セル５の過電圧や計測手段５５と電池セル５とを接続する信号線の断線等が挙げられる。各異常が致命的か否かは、異常診断回路５６の外部から別途設定可能である。

図６は、異常信号の波形を示す図である。切替回路５４は、異常診断回路５６により上述の致命的な異常が検知された場合、異常信号２０５を制御信号線６０へする。異常信号２０５は、図３に示す通常の制御信号と異なることが明らかであるように構成する。例えば図６に示すように、図２中の信号２０１が欠落し、かつローレベルとハイレベルが所定回数（例えば２２回）以上繰り返す信号を異常信号２０５とする。このように異常信号２０５に一定以上の長さを持たせることで、通常の制御信号との区別が可能になると共に、ノイズとの区別を行うことも可能になる。

上述した第３の実施の形態による電源装置によれば、第１の実施の形態による電源装置で得られる作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
（１）電池状態計測器５０３は、計測回路５５による計測の結果に基づいて電池セル５の異常を検知する異常診断回路５６を備え、制御信号伝送回路群５５８ｃは、異常診断回路５６により電池セル５の異常が検知された場合、出力端子５８ｏから制御信号の代わりに異常信号２０５を出力する。このようにしたので、異常に対し制御装置３０１が直ちに対応することが可能となる。

（２）切替回路５４は、異常信号２０５をデータ信号線５７ではなく制御信号線５８に対して出力する。これにより、データ信号線５７に断線などの異常が発生し、電池セル５の情報が取得できなくなった場合であっても、制御装置３０１が異常の有無を取得することが可能となる。

（３）切替回路５４が出力する異常信号２０５は、信号２０２〜２０４とは明らかに異なる信号となっている。これにより、制御信号線５８上に信号２０２〜２０４が流れている途中であっても、制御装置３０１は異常信号２０５が割り込んで出力されたことを検知することが可能となる。

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。

（変形例１）
多少の伝達遅延が許される一部の制御信号が、制御信号線５８ではなくデータ信号線５７により伝送されるようにしてもよい。これにより、緊急性の高い制御信号を制御信号線５８に優先的に流すことが可能となる。

（変形例２）
異常信号は、図６に示した信号２０５以外の信号であってもよい。具体的には、信号２０２〜２０４とは明らかに異なる信号であって、電池状態計測器３や制御装置３０１が信号２０２〜２０４と区別可能な信号であれば、どのような信号であってもよい。

図７は、図６とは異なる異常信号の波形を示す図である。図７に示す異常信号２０７では、図６に示した信号２０５に先行して信号２０６が送信されている。信号２０６は信号２０１とは符号が逆転した信号が、信号２０２〜２０４と同じかそれ以上の長さ、例えば１０ビット長に渡り連続したものである。このような異常信号２０７は、信号２０２〜２０４とはスタートビット又はストップビットが無い点で明らかに異なるので、異常信号として扱うことが可能である。

（変形例３）
上述の各実施の形態では、電池状態計測器３、４０３、５０３は１つにつき４つの電池セル５に対応していた。本発明は、１つの電池状態計測器３、４０３、５０３に対応する電池セル５の数がこれとは異なる場合であっても適用可能である。例えば、１つの電池セル５に対し１つの電池状態計測器３、４０３、５０３が存在する構成としてもよい。

本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

１…電源装置、３、４０３、５０３、３Ａ、３Ｂ、３Ｎ…電池状態計測器、５…電池セル、６…組電池、５２…命令解析回路、５３…データ追加回路、５４…切替回路、５５…計測回路、５６…異常診断回路、５７…データ信号線、５７ｃ…計測結果信号伝送回路群、５８…制御信号線、５８ｃ…制御信号伝送回路群、５９、６０…レベルシフト回路、６１、６３…受信回路、６２、６４…送信回路、６５…電源回路、３０１…制御装置、３０２…電流センサ、３０３…電圧センサ、３０４…絶縁素子、３０６…リレー、３０８…通信線

Claims (5)

1. 複数の蓄電手段が直列に接続された組蓄電手段と、
   複数の電池状態計測手段とを備え、
   前記複数の電池状態計測手段の各々は、制御信号に応答して前記複数の蓄電手段のうち１つまたは複数の蓄電手段の状態を計測する計測手段と、第１入力端子に入力された前記制御信号を第１出力端子へ出力する制御信号伝送手段と、第２入力端子に計測結果信号が入力されたことに応じて前記計測結果信号と前記計測手段による計測の結果とに基づく新たな計測結果信号を作成し第２出力端子へ出力する計測結果信号伝送手段とを有し、
   前記複数の電池状態計測手段は、前記第１入力端子と前記第１出力端子とによりデイジーチェーン接続されると共に、前記第２入力端子と前記第２出力端子とによりデイジーチェーン接続されていることを特徴とする電源装置。
2. 請求項１に記載の電源装置において、
   前記電池状態計測手段は、前記計測手段による計測の結果に基づいて前記蓄電手段の異常を検知する異常検知手段を更に備え、
   前記制御信号伝送手段は、前記異常検知手段により前記蓄電手段の異常が検知された場合、前記第１出力端子から前記制御信号の代わりに前記異常を検知したことを表す異常信号を出力する切替手段を更に備えることを特徴とする電源装置。
3. 請求項１または２に記載の電源装置において、
   前記計測手段は、前記制御信号に応答した前記蓄電手段の状態の計測とは別に、所定周期ごとに前記蓄電手段の状態を計測することを特徴とする電源装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電源装置において、
   デイジーチェーン接続の前段に位置する前記電池状態計測手段は、デイジーチェーン接続の後段に位置する前記電池状態計測手段よりも高い基準電位で動作し、
   前記制御信号および前記計測結果信号は、各々の前記電池状態計測手段の基準電位に基づいて作成される信号であり、
   前記制御信号伝送手段は、前記第１入力端子に入力された制御信号を、自身の基準電位に基づく信号となるよう降圧する第１変換回路を更に備え、
   前記計測結果信号伝送手段は、前記第２入力端子に入力された計測結果信号を、自身の基準電位に基づく信号となるよう降圧する第２変換回路を更に備えることを特徴とする電源装置。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電源装置において、
   デイジーチェーン接続の前段に位置する前記電池状態計測手段は、デイジーチェーン接続の後段に位置する前記電池状態計測手段よりも低い基準電位で動作し、
   前記制御信号および前記計測結果信号は、各々の前記電池状態計測手段の基準電位に基づく信号であり、
   前記制御信号伝送手段は、前記第１入力端子に入力された制御信号を、自身の基準電位に基づく信号となるよう昇圧する第１変換回路を更に備え、
   前記計測結果信号伝送手段は、前記第２入力端子に入力された計測結果信号を、自身の基準電位に基づく信号となるよう昇圧する第２変換回路を更に備えることを特徴とする電源装置。

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