JP2014222216A

JP2014222216A - 電池監視装置

Info

Publication number: JP2014222216A
Application number: JP2013102429A
Authority: JP
Inventors: 溝口　朝道; Asamichi Mizoguchi; 朝道溝口
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2014-11-27

Abstract

【課題】通信線に設けたインピーダンス素子の短絡故障に伴う通信回路の不具合を回避可能な電池監視装置を提供する。【解決手段】信号送信側の通信回路２２３とコンデンサ２６１との間の上位通信線２６ａと、信号送信側の通信回路２２３における基準電位線（上位基準線ＬＧＮＤ２）との間に、上位基準線ＬＧＮＤ２と上位通信線２６ａとの間の電圧が所定の制限電圧以上となる際に、上位基準線ＬＧＮＤ２と上位通信線２６ａとを短絡させる送信側保護素子２７ａを設ける。信号受信側の通信回路２２３とコンデンサ２６１との間の下位通信線２６ｂと、信号受信側の通信回路２２３における基準電位線（下位基準線ＬＧＮＤ１）との間に、下位基準線ＬＧＮＤ１と下位通信線２６ｂとの間の電圧が所定の制限電圧以上となる際に、下位基準線ＬＧＮＤ１と下位通信線２６ｂとを短絡させる受信側保護素子２７ｂを設ける。【選択図】図３

Description

本発明は、複数の電池セルを直列に接続して構成される組電池を監視する電池監視装置に関する。

従来、電池監視装置として、組電池における所定数の電池セルを１つの電池ブロックとし、当該電池ブロック毎に電池セルの電圧を監視する複数のセルコントローラ（監視ＩＣ）を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１には、各監視ＩＣの監視結果等が各監視ＩＣ間で順次シリアル伝送されるように、各監視ＩＣをデイジーチェーン方式により接続する構成が開示されている。なお、特許文献１に記載の電池監視装置では、各監視ＩＣ同士を接続する通信線に抵抗やコンデンサ等のインピーダンス素子を設け、通信線を流れる電流を制限するようにしている。

特開２０１１−２５３７７７号公報

ところで、本発明者らは、電池監視装置の機能安全を向上させるために、特許文献１に記載の電池監視装置のように、各監視ＩＣの通信回路同士を接続する通信線にインピーダンス素子を設けることを検討している。

ここで、図９は、本発明者らが検討している電池監視装置５０の要部を示す回路図である。図９に示すように、電池監視装置５０は、電池ブロックＣＢを構成する電池セルＣの電圧を監視する複数の監視ＩＣに、信号を送受信するための通信回路５１、５２を設けると共に、各通信回路５１、５２間の通信線５３にコンデンサ５４を設ける構成を検討している。なお、本例における通信回路５１、５２は、各電池ブロックＣＢにおける最も低電位となる端子に接続される監視ＩＣのＧＮＤ端子（ＧＮＤ１、ＧＮＤ２）の電位を基準として、所定電圧（例えば、５Ｖ）の信号（Ｈ信号、Ｌ信号）を生成するように構成されている。

ところが、このような構成とすると、通信線５３のコンデンサ５４が短絡故障（ショート）した際に、監視ＩＣのＧＮＤ端子（ＧＮＤ１、ＧＮＤ２）間が低インピーダンスで接続され、過電圧や過電流により通信回路５１、５２の不具合（故障）が生ずる虞がある。

例えば、通常の通信時に通信回路５２とコンデンサ５４との間の通信線の電圧がＧＮＤ２〜ＧＮＤ２＋５Ｖの間で変動するとしたとき、コンデンサ５４のショートにより、通信回路５２とコンデンサ５４との間の通信線の電位がＧＮＤ１の電位まで低下する虞がある。この場合、通信回路５２には、通信時に監視ＩＣのＧＮＤ端子（ＧＮＤ１、ＧＮＤ２）間の電圧（電池ブロックの電圧）が印加され、これに起因して通信回路５２が故障してしまう。

また、通常の通信時に通信回路５１とコンデンサ５４との間の通信線の電圧がＧＮＤ１〜ＧＮＤ１＋５Ｖの間で変動するとしたとき、コンデンサ５４のショートにより、通信回路５１とコンデンサ５４との間の通信線の電位がＧＮＤ２の電位まで上昇する虞がある。この場合、通信回路５１には、通信時に監視ＩＣのＧＮＤ端子間の電圧が印加され、これに起因して通信回路５１が故障してしまう。

本発明は上記点に鑑みて、通信線に設けたインピーダンス素子の短絡故障に伴う通信回路の不具合を回避可能な電池監視装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数の電池セル（１０）を直列に接続して構成される組電池（１）を監視する電池監視装置を対象としている。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、組電池を所定数の電池セル毎にグループ化した電池ブロック（ＣＢ１〜ＣＢｎ）に対応して設けられ、電池ブロックを構成する電池セルの電圧を監視する複数の監視回路（２２１）と、監視回路と電池ブロックとの間を接続する複数の検出線（Ｌ）と、複数の監視回路それぞれに対応して設けられ、監視回路における監視結果を含む信号を送受信するための複数の通信回路（２２３）と、複数の通信回路同士をデイジーチェーン方式で接続する複数の通信線（２６）と、複数の通信線それぞれに設けられたインピーダンス素子（２６１）と、を備える。

ここで、複数の検出線のうち、電池ブロックの最も高電位となる端子に接続される検出線、および電池ブロックの最も低電位となる端子に接続される検出線のうち、一方の検出線を基準電位線としたとき、通信回路は、対応する監視回路に接続される基準電位線の電位を基準として所定電圧の信号を生成するように構成されている。

そして、通信線により接続された一対の通信回路のうち、信号送信側の通信回路とインピーダンス素子との間の通信線を上位通信線（２６ａ）とし、信号送信側の通信回路における基準電位線を上位基準線としたとき、上位基準線と上位通信線との間には、上位基準線と上位通信線との間の電圧が所定の制限電圧以上となる際に、上位基準線と上位通信線とを短絡させる送信側保護素子（２７ａ）が設けられている。

また、通信線により接続された一対の通信回路のうち、信号受信側の通信回路とインピーダンス素子との間の通信線を下位通信線（２６ｂ）とし、信号受信側の通信回路における基準電位線を下位基準線としたとき、下位基準線と下位通信線との間には、下位基準線と下位通信線との間の電圧が所定の制限電圧以上となる際に、下位基準線と下位通信線とを短絡させる受信側保護素子（２７ｂ）が設けられていることを特徴としている。

これによれば、インピーダンス素子の短絡故障により、通信線を介して各基準線が低インピーダンスで接続された際、各通信回路を介さず、各保護素子を介して各基準線と各通信線とが短絡する。つまり、通信線を介して各基準線が低インピーダンスで接続された際、信号送信側の通信回路を介さずに送信側保護素子を介して上位基準線と上位通信線とが短絡し、信号受信側の通信回路を介さずに受信側保護素子を介して下位基準線と下位通信線とが短絡する。

このため、各基準線間に生ずる過電圧や過電流が信号送信側および信号受信側の通信回路に作用しないので、通信線に設けたインピーダンス素子の短絡故障に伴う通信回路の不具合を回避することが可能となる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態に係る電源システムの全体構成図である。第１実施形態に係る電池監視装置の要部を示す回路図である。コンデンサの短絡故障時の作動を説明するための説明図である。第２実施形態に係る電池監視装置の要部を示す回路図である。第３実施形態に係る電池監視装置の要部を示す回路図である。第４実施形態に係る電池監視装置の要部を示す回路図である。第５実施形態に係る電池監視装置の要部を示す回路図である。第５実施形態に係る通信停止回路の作動を示すフローチャートである。本発明者らが検討している電池監視装置の要部を示す回路図である。

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、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態について説明すると、本実施形態では、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される電源システムに、本発明の電池監視装置２を適用している。図１の全体構成図に示すように、本実施形態の電源システムは、主たる構成要素として、組電池１、および電池監視装置２を備えている。

組電池１は、図示しない走行用電動モータを主として、車載された各種電気負荷に電力供給する電源である。本実施形態の組電池１は、リチウムイオン電池等の二次電池からなる電池セル１０を複数直列に接続したもので、互いに隣接する所定数の電池セル１０毎にグループ化した複数の電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎの直列接続体として構成されている。なお、図１では、直列に接続された４個の電池セル１０を１つの電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎとした例を図示しているが、電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎを構成する電池セル１０の個数は、３個以下または５個以上であってもよい。

電池監視装置２は、組電池１の電圧等の各種状態を検出して、組電池１の状態を監視する装置であり、電圧検出用の複数の検出線Ｌ等を介して組電池１に接続されている。

本実施形態の電池監視装置２は、主たる構成要素として、複数の検出線Ｌ、各検出線Ｌに設けられた保護回路２１、複数の監視ＩＣ２２、制御部２３、絶縁素子２４を備えている。

複数の検出線Ｌは、各監視ＩＣ２２にて各電池セル１０のセル電圧を検出するための配線であり、一端側が各電池セル１０の端子（正極端子および負極端子）に接続され、他端側が監視ＩＣ２２の電圧検出用の検出端子に接続されている。

複数の検出線Ｌのうち、電池ブロックＣＢ１〜ＣＢ２における最も高電位となる端子に接続される検出線（高電位線）および最も低電位となる端子に接続される検出線（低電位線）は、対応する監視ＩＣ２２の電源線を構成している。なお、高電位線は、監視ＩＣ２２のＶＣＣ端子（ＶＣＣ）に接続され、低電位線は、監視ＩＣ２２のＧＮＤ端子（ＧＮＤ）に接続されている。

保護回路２１は、複数の検出線Ｌに設けられ、組電池１側からの過電圧や過電流から各監視ＩＣ２２を保護するための回路である。本実施形態の保護回路２１は、各検出線Ｌを流れる電流を制限する電流制限用素子として機能するヒューズ２１１、抵抗２１２、および各検出線Ｌ間の電圧を制限する電圧制限用素子として機能する第１、第２ツェナダイオード２１３、２１４で構成されている。

ヒューズ２１１は、各検出線Ｌにおける高電位線および低電位線上に設けられ、各電位線に過電流が流れた際に破断するように構成されている。また、抵抗２１２は、各検出線Ｌにおける高電位線および低電位線以外の検出線上に設けられている。

第１ツェナダイオード２１３は、各検出線Ｌ間に設けられ、各検出線Ｌ間の電圧を所定の制限電圧以下に維持するための素子である。なお、第１ツェナダイオード２１３の制限電圧は、例えば、各電池セル１０の正常時の最大電圧以上、且つ、各検出線Ｌ上に設けられる各素子の耐電圧以下の範囲に設定される。

第２ツェナダイオード２１４は、高電位線と低電位線との間に設けられ、各電位線間の電圧を所定の制限電圧以下に維持するための素子である。第２ツェナダイオード２１４は、第１ツェナダイオード２１３で保護できない範囲での回路の保護を図るために設けられた素子である。なお、第２ツェナダイオード２１４の制限電圧は、電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎの正常時の最大電圧以上、且つ、監視ＩＣ２２の耐電圧以下の範囲に設定される。

続いて、監視ＩＣ２２は、各電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎそれぞれに対応して複数設けられている。各監視ＩＣ２２は、各電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎの高電位線および低電位線に接続されたＶＣＣ端子、ＧＮＤ端子を有しており、電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎを電源として駆動するように構成されている。

監視ＩＣ２２には、対応する電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎの電池セル１０の電圧を監視する監視回路２２１、電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎ側からの入力電圧を所定電圧に変換する電源回路２２２、信号の送受信を行う通信回路２２３等が内蔵されている。

各監視ＩＣ２２のうち、最も高電位側の電池ブロックＣＢｎに対応する監視ＩＣ２２、および最も低電位側の電池ブロックＣＢｎに対応する監視ＩＣ２２は、フォトカプラ等の絶縁素子２４を介して制御部２３に接続されている。

また、各監視ＩＣ２２は、内蔵された通信回路２２３同士が通信線２６を介してデイジーチェーン方式で接続されており、監視ＩＣ２２の監視結果等を含む信号や制御部２３側からの制御信号が順次他の監視ＩＣ２２へとシリアル伝送されるようになっている。

監視回路２２１は、対応する電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎを構成する電池セル１０の電圧を検出し、その検出結果を出力する回路である。なお、監視回路２２１としては、電圧を検出する回路ではなく、電池セル１０の電圧が適正な電圧範囲内であるかを判定する回路で構成してもよい。

電源回路２２２は、電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎからの入力電圧を監視ＩＣ２２に内蔵された各回路の電源電圧（本実施形態では、５Ｖ）に変換する回路である。本実施形態の電源回路２２２は、監視ＩＣ２２のＧＮＤ端子の電位を基準として電圧変換するように構成されている。

通信回路２２３は、各監視ＩＣ２２間に設けられた通信線２６を介して、監視回路２２１における各電池セル１０の電圧の監視結果等を示す信号を送受信する回路である。本実施形態の通信回路２２３は、監視ＩＣ２２のＧＮＤ端子の電位を基準として、ＧＮＤ端子のＧＮＤ電圧〜ＧＮＤ電圧＋５Ｖの範囲の信号（Ｌ信号、Ｈ信号）を生成するように構成されている。なお、本実施形態では、複数の検出線Ｌのうち、監視ＩＣ２２のＧＮＤ端子に接続される低電位線が基準電位線となっている。なお、本実施形態の通信回路２２３の耐電圧は、Ｈ信号（例えば、５Ｖ）の電圧レベルに余裕代（例えば、１０Ｖ）を加えた電圧に設定されている。

また、各監視ＩＣ２２３同士を接続する通信線２６には、通信線２６上における電圧や電流を制限するインピーダンス素子が設けられている。本実施形態では、インピーダンス素子としてコンデンサ２６１を採用している。

本実施形態の監視ＩＣ２２には、図示しないが、通信回路２２３を制御するためのロジック回路（通信制御回路）も内蔵されている。このロジック回路は、他の監視ＩＣ２２からの信号や監視回路２２１の監視結果に応じて、通信回路２２３を制御するように構成されている。

ここで、図２は、複数の電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎのうち、隣接する電池ブロックＣＢｉ、ＣＢｉ＋１および当該電池ブロックＣＢｉ、ＣＢｉ＋１に対応する一対の監視ＩＣ２２を示す回路図である。

図２に示す回路では、各監視ＩＣ２２のうち、電池ブロックＣＢｉ＋１に接続されている監視ＩＣ２２から電池ブロックＣＢｉに接続されている監視ＩＣ２２へと信号が送信されるものとする。なお、説明の便宜上、図２では、各監視ＩＣ２２に内蔵される監視回路２２１の図示を省略している。また、図２では、紙面上側に示す監視ＩＣ２２について、通信回路２２３の信号送信部２２３ａだけを図示し、紙面下側に示す監視ＩＣ２２について、通信回路２２３の信号受信部２２３ｂだけを図示している。

図２に示すように、本実施形態の通信回路２２３の信号送信部２２３ａおよび信号受信部２２３ｂそれぞれは、電圧駆動型の素子であるＭＯＳＦＥＴを相補形に構成したＣＭＯＳにより構成されている。

信号送信部２２３ａは、各ＭＯＳＦＥＴのゲートに電圧を印加することで、一方のＭＯＳＦＥＴをオンして、Ｈ信号（例えば、５Ｖ）およびＬ信号（例えば、０Ｖ）を生成し、生成した信号を信号受信部２２３ｂ側へ送信するようになっている。なお、信号送信側の通信回路２２３における信号送信部２２３ａの出力端子は、通信線２６を介して信号受信側の通信回路２２３における信号受信部２２３ｂの入力端子（ゲート）に接続されている。

より詳しくは、信号送信部２２３ａの出力端子が、通信線２６における上位通信線２６ａを介してコンデンサ２６１の一端側に接続され、信号受信部２２３ｂの入力端子が、通信線２６における下位通信線２６ｂを介してコンデンサ２６１の他端側に接続されている。なお、上位通信線２６ａは、通信線２６を介して接続された一対の通信回路２２３のうち、信号送信側の通信回路とコンデンサ２６１の一端側との間の通信線２６を構成している。また、下位通信線２６ｂは、一対の通信回路２２３のうち、信号受信側の通信回路とコンデンサ２６１の他端側との間の通信線２６を構成している。

ここで、コンデンサ２６１が何らかの要因により短絡故障した際に、信号送信部２２３ａからＨ信号が出力されると、各監視ＩＣ２２のＧＮＤ端子が低インピーダンスで接続されることで、通信回路５２が故障してしまう可能性がある。

そこで、本実施形態では、信号送信側の監視ＩＣ２２のＧＮＤ端子（図中、ＧＮＤ２）に接続される基準電位線（上位基準線Ｌ_ＧＮＤ２）Ｌと通信線２６の上位通信線２６ａとの間に、送信側保護素子２７ａを追加している。

この送信側保護素子２７ａは、上位基準線Ｌ_ＧＮＤ２と上位通信線２６ａとの間の電圧が所定の制限電圧以上となる際に、上位基準線Ｌ_ＧＮＤ２と上位通信線２６ａとを短絡させるものである。本実施形態では、送信側保護素子２７ａをツェナダイオードで構成している。

また、本実施形態では、信号受信側の監視ＩＣ２２のＧＮＤ端子（図中、ＧＮＤ１）に接続される基準電位線（下位基準線Ｌ_ＧＮＤ１）Ｌと通信線２６の下位通信線２６ｂとの間に、受信側保護素子２７ｂを追加している。

この受信側保護素子２７ｂは、下位基準線Ｌ_ＧＮＤ１と下位通信線２６ｂとの間の電圧が所定の制限電圧以上となる際に、下位基準線Ｌ_ＧＮＤ１と下位通信線２６ｂとを短絡させるものである。本実施形態では、受信側保護素子２７ｂをツェナダイオードで構成している。

ここで、各保護素子２７ａ、２７ｂの制限電圧は、各通信回路２２３における信号送受信時に変動する電圧よりも大きく、各通信回路２２３の耐電圧以下となる範囲内に設定することが望ましい。例えば、各通信回路２２３における信号送受信時に変動する電圧が「５Ｖ」、各通信回路２２３の耐電圧が「１５Ｖ」となる場合には、各保護素子２７ａ、２７ｂの制限電圧を８．２Ｖ程度に設定すればよい。

図１に戻り、制御部２３は、ＣＰＵ、各種メモリ（記憶手段）等からなるマイクロコンピュータ、およびその周辺機器で構成され、メモリに記憶された制御プログラムに従って各種処理を実行するように構成されている。本実施形態の制御部２３は、絶縁素子２４を介して各監視ＩＣ２２に接続されており、絶縁素子２４を介して各監視ＩＣ２２における監視結果等の信号の取得が可能となっている。

次に、本実施形態の電池監視装置２におけるコンデンサ２６１の短絡故障時の作動について説明する。コンデンサ２６１が短絡故障した際に、各監視ＩＣ２２のＧＮＤ端子が低インピーダンスで接続される。

この際、コンデンサ２６１の下位通信線２６ｂ側の電位が上昇し、下位通信線２６ｂと下位基準線Ｌ_ＧＮＤ１との間の電圧が受信側保護素子２７ｂの制限電圧以上となることで、下位通信線２６ｂと下位基準線Ｌ_ＧＮＤ１とが短絡する。

一方、コンデンサ２６１の上位通信線２６ａ側の電位が低下し、上位通信線２６ａと上位基準線Ｌ_ＧＮＤ２との間の電圧が送信側保護素子２７ａの制限電圧以上となることで、上位通信線２６ａと上位基準線Ｌ_ＧＮＤ２とが短絡する。

これにより、電池ブロックＣＢｉ＋１の上位基準線Ｌ_ＧＮＤ２から流れ込む短絡電流は、図３の実線矢印で示すように、信号送信側の通信回路２２３、および信号受信側の通信回路２２３を迂回して流れる。また、上位基準線Ｌ_ＧＮＤ２の電位が低下することで、信号受信側の通信回路２２３の出力信号がＬ信号に固着する。

その後、各電池ブロックＣＢｉ、ＣＢｉ＋１と各監視ＩＣ２２との間に過電圧や過電流が生ずるが、各検出線Ｌに設けられた保護回路２１により当該過電圧や過電流から各監視ＩＣ２２が保護される。

ここで、上位通信線２６ａと上位基準線Ｌ_ＧＮＤ２との短絡により、信号送信側の通信回路２２３の出力端子が上位基準線Ｌ_ＧＮＤ２に接続されるが、通信回路２２３の耐電圧を越えることはない。但し、図３の破線矢印で示すように、電池ブロックＣＢｉ＋１の高電位側からＶＣＣ端子を介して信号送信側の通信回路２２３に微小な短絡電流が流れることにはなる。

以上説明した本実施形態の構成によれば、コンデンサ２６１の短絡故障により、各監視ＩＣ２２の基準電位線同士が接続された際、信号受信側の通信回路２２３を介さずに受信側保護素子２７ｂを介して下位基準線Ｌ_ＧＮＤ１と下位通信線２６ｂとが短絡する。同時に、信号送信側の通信回路２２３を介さずに送信側保護素子２７ａを介して上位基準線Ｌ_ＧＮＤ２と上位通信線２６ａとが短絡する。

このため、各基準線間に生ずる過電圧や過電流が信号送信側および信号受信側の通信回路２２３に作用しないので、通信線２６に設けたコンデンサ２６１の短絡故障に伴う通信回路２２３の不具合を回避することが可能となる。

なお、インピーダンス素子であるコンデンサ２６１の短絡故障時には、信号受信側の通信回路２２３の出力信号がＬ信号に固着することから、このことを利用して、通信回路２２３の出力信号に基づいて、コンデンサ２６１の短絡故障を検知するようにしてもよい。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。なお、前述までの実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。

本実施形態の電池監視装置２は、図４に示すように、信号送信側の通信回路２２３の信号送信部２２３ａが、監視ＩＣ２２のＧＮＤ端子の電位を基準として、ＧＮＤ端子のＧＮＤ電圧〜ＧＮＤ電圧＋５Ｖの範囲の信号を生成するように構成されている。

一方、信号受信側の通信回路２２３の信号受信部２２３ｂは、監視ＩＣ２２のＶＣＣ端子の電位を基準として、ＶＣＣ端子のＶＣＣ電圧〜ＶＣＣ電圧−５Ｖの範囲の信号を生成するように構成されている。

本実施形態の如く、通信回路２２３が監視ＩＣ２２のＶＣＣ端子の電位を基準として信号を生成する場合、信号受信側の監視ＩＣ２２のＶＣＣ端子（図中、ＶＣＣ１）に接続される検出線Ｌと下位通信線２６ｂとの間に受信側保護素子２７ｂを追加すればよい。なお、本実施形態では、信号受信側の監視ＩＣ２２のＶＣＣ端子（図中、ＶＣＣ１）に接続される検出線Ｌが基準電位線（下位基準線Ｌ_Ｖｃｃ１）となる。

本実施形態の構成によれば、コンデンサ２６１が短絡故障した際に、信号送信部２２３ａからＨ信号が出力されると、コンデンサ２６１の下位通信線２６ｂ側の電位が上昇する。そして、下位通信線２６ｂと下位基準線Ｌ_Ｖｃｃ１との間の電圧が受信側保護素子２７ｂの制限電圧以上となることで、下位通信線２６ｂと下位基準線Ｌ_Ｖｃｃ１とが短絡する。

その他の構成および作動については、第１実施形態と同様である。従って、本実施形態の構成によっても、各基準線間に生ずる過電圧や過電流が信号送信側および信号受信側の通信回路２２３に作用せず、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。なお、前述までの実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。

本実施形態の電池監視装置２は、図５に示すように、各監視ＩＣ２２の電源回路２２２が、組電池１以外の絶縁型の外部電源２８から電力供給されるように構成されている。本実施形態の電源回路２２２は、外部電源２８からの入力電圧を監視ＩＣ２２のＧＮＤ端子の電位を基準として電圧変換するように構成されている。

その他の構成、および通信回路２２３の作動については、第１実施形態と同様である。本実施形態の如く、各監視ＩＣ２２の電源回路２２２への給電形態を変更しても、コンデンサ２６１が短絡故障した際に、各基準線間に生ずる過電圧や過電流が信号送信側および信号受信側の通信回路２２３に作用しない。従って、本実施形態の構成によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。なお、前述までの実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。

本実施形態の電池監視装置２は、図６に示すように、通信回路２２３の信号送信部２２３ａおよび信号受信部２２３ｂが、電流駆動型の素子であるバイポーラトランジスタ等で構成されている。なお、信号送信部２２３ａは、バイポーラトランジスタのオンオフによりＨ信号およびＬ信号を信号受信部２２３ｂ側へ送信するようになっている。

また、本実施形態では、通信回路２２３を電流駆動型の素子で構成していることから、通信線２６上における電圧や電流を制限するインピーダンス素子として抵抗２６２を採用している。

その他の構成は、第１実施形態と同様である。本実施形態の如く、通信回路２２３を電流駆動型の素子で構成したとしても、インピーダンス素子である抵抗２６２が短絡故障した際に、各基準線間に生ずる過電圧や過電流が信号送信側および信号受信側の通信回路２２３に作用しない。従って、本実施形態の構成によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。なお、前述までの実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。

第１実施形態で説明したように、コンデンサ２６１が短絡故障した際に、電池ブロックＣＢｉ＋１の高電位側からＶＣＣ端子を介して信号送信側の通信回路２２３に微小な短絡電流が回り込む（図３の破線矢印参照）。このため、本実施形態では、コンデンサ２６１が短絡故障した際に、通信回路２２３に短絡電流が回り込むことを防止する構成としている。

具体的には、図７に示すように、本実施形態では、各監視ＩＣ２２の内部に通信回路２２３へ流れる電流を検出する電流検出回路２２６を設ける構成としている。この電流検出回路２２６は、シャント抵抗２２６ａ、およびシャント抵抗２２６ａの両端を流れる電流を検出する検出回路２２６ｂにより構成されている。

また、本実施形態では、各監視ＩＣ２２の内部に電流検出回路２２６の検出結果に応じて、通信回路２２３の作動を停止する通信停止回路２２７が設けられている。本実施形態の通信停止回路２２７は、電源回路２２２から通信回路２２３への電力供給を停止することにより、通信回路２２３の作動（Ｈ信号の出力）を停止させる。

ここで、本実施形態の通信停止回路２２７の作動を図８に示すフローチャートを用いて説明する。図８に示すように、まず、電流検出回路２２６により通信回路２２３へ流れる電流を測定する（Ｓ１０）。そして、通信回路２２３へ流れる電流の検出値が、予め定めた過電流閾値を上回っているか否かを判定し（Ｓ２０）、その結果、電流の測定値が過電流閾値を上回っていると判定された場合に通信回路２２３の作動を停止する（Ｓ３０）。なお、過電流閾値は、例えば、コンデンサ２６１を短絡させた際に通信回路２２３に流れる電流に設定すればよい。

その他の構成および作動は、第１実施形態と同様である。本実施形態の構成によれば、第１実施形態で説明した効果に加え、以下の効果を奏する。すなわち、本実施形態では、通信回路２２３へ過電流が流れた際に、通信回路２２３の作動（Ｈ信号の出力）を停止させる構成としている。このため、コンデンサ２６１が短絡故障した際に、通信回路２２３に短絡電流が回り込むことを防止することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。例えば、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の各実施形態では、監視回路２２１および通信回路２２３を１つの監視ＩＣ２２に内蔵する例について説明したが、これに限定されず、監視回路２２１および通信回路２２３を別個に構成してもよい。

（２）上述の各実施形態では、保護回路２１をヒューズ２１１、抵抗２１２、第１、第２ツェナダイオード２１３、２１４で構成する例について説明したが、これに限定されない。保護回路２１は、各監視ＩＣ２２を保護可能な回路であればよく、例えば、電流保護素子（ヒューズ２１１、抵抗２１２）、および電圧保護素子（第１、第２ツェナダイオード２１３、２１４）の一方だけで構成してもよい。

（３）上述の各実施形態では、車両に搭載される電源システムに、本発明の電池監視装置２を適用する例について説明したが、車両以外の他の電源システムに電池監視装置２を適用してもよい。

（４）上述の各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。

（５）上述の各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

また、上述の各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。

さらに、上述の各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。

２２１監視回路
２２３通信回路
２６通信線
２６ａ上位通信線
２６ｂ下位通信線
２７ａ送信側保護素子
２７ｂ受信側保護素子
２６１コンデンサ（インピーダンス素子）
２６２抵抗（インピーダンス素子）
Ｌ検出線

Claims

複数の電池セル（１０）を直列に接続して構成される組電池（１）を監視する電池監視装置であって、
前記組電池を所定数の前記電池セル毎にグループ化した電池ブロック（ＣＢ１〜ＣＢｎ）に対応して設けられ、前記電池ブロックを構成する前記電池セルの電圧を監視する複数の監視回路（２２１）と、
前記監視回路と前記電池ブロックとの間を接続する複数の検出線（Ｌ）と、
前記複数の監視回路それぞれに対応して設けられ、前記監視回路における監視結果を含む信号を送受信するための複数の通信回路（２２３）と、
前記複数の通信回路同士をデイジーチェーン方式で接続する複数の通信線（２６）と、
前記複数の通信線それぞれに設けられたインピーダンス素子（２６１、２６２）と、を備え、
前記複数の検出線のうち、前記電池ブロックの最も高電位となる端子に接続される検出線、および前記電池ブロックの最も低電位となる端子に接続される検出線のうち、一方の検出線を基準電位線としたとき、
前記通信回路は、対応する前記監視回路に接続される前記基準電位線の電位を基準として所定電圧の前記信号を生成するように構成されており、
前記通信線により接続された一対の前記通信回路のうち、信号送信側の前記通信回路と前記インピーダンス素子との間の前記通信線を上位通信線（２６ａ）とし、信号送信側の前記通信回路における前記基準電位線を上位基準線としたとき、
前記上位基準線と前記上位通信線との間には、前記上位基準線と前記上位通信線との間の電圧が所定の制限電圧以上となる際に、前記上位基準線と前記上位通信線とを短絡させる送信側保護素子（２７ａ）が設けられており、
前記通信線により接続された一対の前記通信回路のうち、信号受信側の前記通信回路と前記インピーダンス素子との間の前記通信線を下位通信線（２６ｂ）とし、信号受信側の前記通信回路における前記基準電位線を下位基準線としたとき、
前記下位基準線と前記下位通信線との間には、前記下位基準線と前記下位通信線との間の電圧が所定の制限電圧以上となる際に、前記下位基準線と前記下位通信線とを短絡させる受信側保護素子（２７ｂ）が設けられていることを特徴とする電池監視装置。
前記通信回路は、前記組電池からの電力供給により駆動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電池監視装置。
前記通信回路は、前記組電池とは異なる電源（２８）からの電力供給により駆動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電池監視装置。
前記複数の検出線には、前記組電池側からの過電圧や過電流から前記複数の監視回路を保護するための保護回路（２１）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電池監視装置。
前記保護回路は、前記複数の検出線間に設けられた電圧制限用素子（２１３、２１４）、および前記複数の検出線上に設けられた電流制限用素子（２１１、２１２）で構成されていることを特徴とする請求項４に記載の電池監視装置。
前記インピーダンス素子は、コンデンサ（２６１）であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電池監視装置。
前記インピーダンス素子は、抵抗（２６２）であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電池監視装置。
前記送信側保護素子および前記受信側保護素子それぞれは、前記制限電圧が前記通信回路における信号送受信時に変動する電圧よりも大きく、前記通信回路の耐電圧以下となる範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の電池監視装置。
前記送信側保護素子および前記受信側保護素子それぞれは、ツェナダイオードであることを特徴とする請求項８に記載の電池監視装置。
前記通信回路に流れる電流を検出する電流検出回路（２２６）と、
前記通信回路の作動を停止する通信停止回路（２２７）と、を備え、
前記通信制御回路は、前記電流検出回路の検出値が予め定めた過電流閾値を上回った際に、前記通信回路の作動を停止することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の電池監視装置。