JP4643549B2

JP4643549B2 - 組電池の電圧測定装置

Info

Publication number: JP4643549B2
Application number: JP2006328395A
Authority: JP
Inventors: 恭三寺尾
Original assignee: Primearth EV Energy Co Ltd
Current assignee: Primearth EV Energy Co Ltd
Priority date: 2006-12-05
Filing date: 2006-12-05
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2026-12-05
Also published as: JP2008139261A

Description

本発明は、複数の二次電池を直列に接続して構成したいわゆる組電池の電圧測定装置に係り、詳しくは組電池を構成する各二次電池の電圧を測定する組電池の電圧測定装置に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車に使用されるメインバッテリ等、必要な出力電圧が単電池の出力電圧の１００倍以上となるバッテリには、複数の単電池を組み合わせて構成したモジュール電池を直列に接続したいわゆる組電池が使用されている。なお、以下、モジュール電池を単にモジュールと称す場合もある。例えば、ニッケル・水素電池を電気自動車やハイブリッド自動車の電源に使用する場合、出力電圧が１．２Ｖ程度の単電池（セル）を１０セル直列に接続して１モジュールとし、そのモジュールを２４個直列に接続すれば、合計２４０セルのニッケル・水素電池から構成された組電池となり、総電圧２８８Ｖが得られる。組電池は、組電池を構成する全ての電池が均一な特性を持っているわけではなく、経年変化で部分的に性能が劣化していく可能性がある。そこで、組電池の状態を監視するため、組電池を構成するモジュール毎の電圧を測定している。

従来、高電圧を発生する組電池について、被測定高電圧を車内に直接取り込むことにより生じる不具合を回避し、モジュール毎の電圧の監視を行うことができる組電池の監視装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この監視装置は、図６に示すように、組電池６０を構成するモジュール（電池）６１毎に並列に電圧監視ユニットが接続されており、一つの電圧監視ユニットはマスターユニット６２であり、他の電圧監視ユニットはスレーブユニット６３である。マスターユニット６２及びスレーブユニット６３は、それぞれ対応するモジュール６１の端子電圧を被計測信号（測定信号）として入力するとともに、電圧監視ユニット自体の電源もその端子電圧から得ている。マスターユニット６２はシリアル通信線６４を介して電子制御ユニット（ＥＣＵ）６５に接続されている。また、マスターユニット６２とスレーブユニット６３及びスレーブユニット６３同士はシリアル通信線６６を介して接続されている。

マスターユニット６２はＣＰＵと、シリアル通信線６６用のシリアル通信端子Ｓ１及びシリアル通信線６４用のシリアル通信端子Ｓ２を備えており、スレーブユニット６３はＣＰＵ及びシリアル通信線６６用のシリアル通信端子Ｓ１備えている。そして、ＣＰＵの入力ポート及び出力ポートは、それぞれフォトカップラを介してシリアル通信端子Ｓ１に接続されており、マスターユニット６２のＣＰＵは、別の入力ポート及び出力ポートがそれぞれフォトカップラを介してシリアル通信端子Ｓ２に接続されている。

マスターユニット６２は、外部の電子制御ユニット６５から直接的に電圧計測指令信号を受けて電圧計測を行うとともに、スレーブユニット６３に対して電圧計測指令信号を出力する構成になっている。スレーブユニット６３は、マスターユニット６２からの電圧計測指令信号を受けて電圧計測を行うようになっている。また、マスターユニット６２及びスレーブユニット６３は、電圧の計測を行う電圧計測モードと、消費電力の少ないスリープモードとを交互に繰り返すように構成されている。スリープモードとは、ＣＰＵ以外への電源供給をオフにして消費電力を低くして電圧計測指令信号が来るのを待機する状態を意味する。
特開平８−１４０２０４号公報

前記従来技術では、電圧監視ユニット（マスターユニット６２及びスレーブユニット６３）は、電圧計測指令信号に基づいてそれぞれモジュールの電圧を計測し、非計測時にはスリープモード（スリープ状態）で待機する。したがって、電圧計測を行わない状態においても、スリープ状態とはいえ、ＣＰＵやＣＰＵを一定電圧に保つレギュレータには暗電流が流れ（待機電力が消費され）、長期間放置すると各モジュールの電圧低下が早くなるという問題がある。

また、前記従来技術では各電圧監視ユニットへの電圧計測指令信号の送信用と、各電圧監視ユニットで計測された電圧の外部制御装置（電子制御ユニット６５）への送信用にそれぞれ通信線を必要とする。

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、制御装置からの指令信号に基づいて各二次電池の電圧測定部が二次電池の電圧の測定を可能で、しかも二次電池の電圧の非測定時における電力消費をなくすことができる組電池の電圧測定装置を提供することにある。

前記の目的を達成するため請求項１に記載の発明は、複数の二次電池を直列に接続して構成された組電池の前記二次電池毎にそれぞれ接続された電圧測定部を備えた組電池の電圧測定装置である。そして、前記電圧測定部は、前記二次電池の電圧を検出してその検出値をデジタル信号に変換する電圧測定手段と、前記電圧測定手段へ前記二次電池から電力を供給する状態と供給しない状態とに切り替え制御されるスイッチング素子と、受光部が前記スイッチング素子の制御端子と直列に接続され、発光部が前記電圧測定部に電圧測定指令を出力する制御装置に接続されているフォトカップラとを備え、前記電圧測定部は、前記フォトカップラに加えて、発光部が前記電圧測定手段を構成するマイコンによりオン・オフ制御されるとともに、受光部が前記フォトカップラの発光部と並列に接続された第２のフォトカップラを備えており、前記各電圧測定部は、それぞれ前記フォトカップラ及び第２のフォトカップラが接続される１本の信号線で接続されている。

この発明では、組電池の二次電池毎に設けられた電圧測定部は、スイッチング素子がオン状態になると二次電池から電力が供給される状態になって二次電池の電圧を測定することが可能になる。スイッチング素子は、制御装置から発光部に電圧測定指令が出力されると発光するフォトカップラの受光部がオンになるとオンになり、フォトカップラの受光部がオフになるとオフになる。したがって、制御装置から電圧測定指令が出力されていない状態において、二次電池から電力（電源）の供給を受けてスリープ状態を保持していなくても、制御装置から電圧測定指令が出力されるとその信号に基づいて電圧測定を行うことができる状態になる。また、スリープ状態を保持する必要がないため、二次電池の電圧の非測定時における電力消費をなくすことができる。
また、この発明では、制御装置からの指令により全電圧測定部のフォトカップラの受光部がオン状態に保持された状態で、電圧測定部が第２のフォトカップラにオン信号を出力している間はその受光部と並列に接続されたフォトカップラの発光部に電流が流れなくなる。したがって、いずれか一つの電圧制御部の電圧測定手段を構成するマイコンが第２のフォトカップラを送信すべきデータに対応してオン・オフ制御するとともに、制御装置において全電圧測定部の合計電圧変化を検出することにより、当該電圧測定手段を備えた測定部から出力されるデータを制御装置で確認することができる。その結果、制御装置から各二次電池の電圧測定部への指令信号を送信する信号線と、電圧測定部の各二次電池の測定電圧データを制御装置が入手するための信号線とを共用することができ、制御装置と各電圧測定部とを接続する配線の本数が少なくなる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記フォトカップラは、前記制御装置が前記電圧測定部に対して前記電圧測定手段で測定された測定データの出力指令を行う測定データ出力指令部として兼用されている。この発明では、電源、即ち二次電池から電圧測定部への電力供給を行うスイッチとしてのスイッチング素子をオン・オフ制御するフォトカプラが、制御装置からの測定データ出力指令部として兼用されるため、測定データ出力指令部を別に設ける構成に比較して、構成が簡単になる。

請求項３に記載の発明は、複数の二次電池を直列に接続して構成された組電池の前記二次電池毎にそれぞれ接続された電圧測定部を備えた組電池の電圧測定装置であって、前記電圧測定部は、前記二次電池の電圧を検出してその検出値をデジタル信号に変換する電圧測定手段と、受光部が前記電圧測定手段を構成するマイコンに接続されるとともに、発光部が前記電圧測定部に電圧測定指令を出力する制御装置に接続された第１のフォトカップラと、発光部が前記電圧測定手段を構成するマイコンによりオン・オフ制御されるとともに、受光部が第１のフォトカップラの発光部と並列に接続された第２のフォトカップラとを備え、前記各電圧測定部は、それぞれ前記第１のフォトカップラ及び第２のフォトカップラが接続される１本の信号線で接続されている。
この発明によれば、制御装置から各二次電池の電圧測定部への指令信号を送信する信号線と、電圧測定部の各二次電池の測定電圧データを制御装置が入手するための信号線とを共用することができる。

本発明によれば、制御装置からの指令信号に基づいて各二次電池の電圧測定部が二次電池の電圧の測定を可能で、しかも二次電池の電圧の非測定時における電力消費をなくすことができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明を電気自動車に搭載されたメインバッテリとしての組電池の電圧測定装置に具体化した一実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。

図２に示すように、メインバッテリとしての組電池１０は、複数（例えば、２４個）の二次電池１１を直列に接続して構成されている。二次電池は、単電池又はモジュール電池である。モジュール電池とは、単電池を所要数接合して、一つのモジュールにした電池である。各二次電池１１は複数（例えば、１０個）のセルの直列接続体により構成されている。組電池１０は、図示しない走行用モータを駆動制御するインバータ１２にコンタクタ１３を介して接続されている。組電池１０には二次電池１１毎にそれぞれ電圧測定部２０が接続されている。

図１に示すように、電圧測定部２０は、二次電池１１の電圧を検出してその検出値をデジタル信号に変換する電圧測定手段２１と、電圧測定手段２１へ二次電池１１の電力を供給する状態と供給しない状態とに切り替え制御されるスイッチとしてのスイッチング素子２２とを備えている。スイッチング素子２２はＰＮＰ型トランジスタで構成され、エミッタが二次電池１１のプラス端子に接続され、コレクタが電圧測定手段２１のプラス側入力部に接続されている。スイッチング素子２２のエミッタと制御端子としてのベース間にはスイッチ遮断用抵抗２３が接続されている。スイッチング素子２２のベースは、電圧測定部２０に設けられた第１のフォトカップラ２４の受光部２４ａに抵抗２５を介して直列に接続されている。

スイッチング素子２２のコレクタと二次電池１１のマイナス端子との間には電圧測定用の分圧抵抗２６，２７が接続されており、スイッチング素子２２のコレクタと分圧抵抗２６との接続点と二次電池１１のマイナス端子との間には電解コンデンサ２８が接続されている。また、電圧測定手段２１はマイコン２９及び電源レギュレータ３０を備え、マイコン２９は電源レギュレータ３０から電源を供給される。

マイコン２９は、分圧抵抗２６，２７の接続点の電圧及び基準電圧発生回路３１の出力電圧を入力するとともに、二次電池１１の電圧を図示しないＡ／Ｄ変換器でデジタル値に変換してメモリに一時記憶する。また、マイコン２９はダイオード３２を介して第１のフォトカップラ２４の受光部２４ａに接続されている。マイコン２９はダイオード３２のアノードに接続されている。

電圧測定部２０は、第１のフォトカップラ２４に加えて、発光部３３ａがマイコン２９によりオン・オフ制御されるとともに、受光部３３ｂが第１のフォトカップラ２４の発光部２４ｂと並列に接続された第２のフォトカップラ３３を備えている。

各電圧測定部２０には異なるＩＤ番号が設定されている。各電圧測定部２０のマイコン２９は、第１のフォトカップラ２４の発光部２４ｂが自己のＩＤ番号を示すパルス信号に対応するオン・オフ状態で点滅したことを検知すると、測定した二次電池１１の電圧データに対応するデジタル信号を出力するように発光部３３ａを駆動制御する。

図１に示すように、各電圧測定部２０は、それぞれ第１のフォトカップラ２４及び第２のフォトカップラ３３が接続される１本の信号線３４で接続されている。各電圧測定部２０の第１のフォトカップラ２４の発光部２４ｂは、直列に接続されており、直列に接続された発光部２４ｂの一端が、各電圧測定部２０に電圧測定指令を出力する制御装置３５に接続されている。

制御装置３５は、マイコン３６、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７、定電流発生回路３８及びコンパレータ３９を備えている。定電流発生回路３８の出力端子は、一端側の電圧測定部２０のプラス側入力端子に信号線３４を介して接続されている。他端側の電圧測定部２０のマイナス側出力端子は接地されている。また、定電流発生回路３８の出力端子は、コンパレータ３９の反転入力端子及びマイコン３６に接続されている。コンパレータ３９の非反転入力端子には基準電圧が入力されるようになっている。基準電圧は、全ての第１のフォトカップラ２４がオン状態において定電流発生回路３８から出力される電圧値と、１個の第１のフォトカップラ２４がオフになった状態において定電流発生回路３８から出力される電圧値との中間の値に設定されている。

制御装置３５は、図示しない１２Ｖの補助バッテリを電源としており、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７は、１２Ｖの電圧を直列に接続された第１のフォトカップラ２４を同時に駆動可能な電圧、即ち発光部２４ｂを構成するフォトダイオードの順方向電圧と、第１のフォトカップラ２４の個数との積以上の電圧に昇圧可能に構成されている。そして、マイコン３６からの制御信号により、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７で昇圧された電圧が定電流発生回路３８から出力されるようになっている。

マイコン３６は、各電圧測定部２０から各二次電池１１の電圧データを入手する際は、定電流発生回路３８から全ての第１のフォトカップラ２４をオン状態とするのに必要な電圧を出力させた後、各電圧測定部２０に測定データの送信指令を出力する。具体的には、各電圧測定部２０のＩＤ番号に対応するパルス信号を定電流発生回路３８から順次出力させる。マイコン３６は、一つの電圧測定部２０にそのＩＤ番号に対応するパルス信号を出力させた後、コンパレータ３９の出力信号の変化を入力して、そのＩＤ番号に対応する電圧測定部２０からの電圧データを確認する。

次に前記のように構成された電圧測定装置の作用を説明する。
制御装置３５のマイコン３６は、所定周期で各電圧測定部２０から各二次電池１１の電圧データを入手して、組電池１０の状態を監視する。マイコン３６は、図３のフローチャートにしたがって各電圧測定部２０の電圧データを入手する。マイコン３６は、ステップＳ１で、定電流発生回路３８から全ての第１のフォトカップラ２４の発光部２４ｂを点灯させるための定電流信号を出力する。

所定時間経過後、マイコン３６は、ステップＳ２で、各電圧測定部２０に対して順にＩＤ番号の出力と、各電圧測定部からの電圧データの入手とを行う。所定時間とは、例えば、各電圧測定部２０が発光部２４ｂの点灯後、二次電池１１の電圧測定が完了するのに要する時間である。ＩＤ番号の出力を行うとは、定電流発生回路３８からＩＤ番号に対応するパルス信号を出力するように定電流発生回路３８をオン・オフ制御することを意味する。

電圧測定部からの電圧データの入手を行うとは、コンパレータ３９の出力状態の変化、即ちＬレベルとＨレベルの変化から、電圧データを入手することを意味する。詳述すると、コンパレータ３９は、定電流発生回路３８の出力電圧と、基準電圧とを比較して定電流発生回路３８の出力電圧が基準電圧より大きいときはＨレベルの信号を出力し、定電流発生回路３８の出力電圧が基準電圧より小さいときはＬレベルの信号を出力する。そして、定電流発生回路３８の出力電圧は、第２のフォトカップラ３３がオフ状態であれば、全ての第１のフォトカップラ２４の発光部２４ｂの順電圧の合計に対応した電圧になる。しかし、電圧測定部２０のマイコン２９が、電圧データ送信のため第２のフォトカップラ３３をオン・オフ制御することにより、発光部３３ａが点滅する。そして、発光部３３ａが発光（点灯）して受光部３３ｂに電流が流れる状態になると、その受光部３３ｂと並列に接続されている発光部２４ｂには電流が流れず、定電流発生回路３８の出力電圧は、その分低下する。したがって、コンパレータ３９の出力は、電圧測定部２０のマイコン２９が送信する電圧データに対応したパルス信号となるようにＬレベルとＨレベルとに変化する。その結果、コンパレータ３９の出力変化からマイコン３６は電圧データを入手できる。

次にマイコン３６は、ステップＳ３で、全ての電圧測定部２０から電圧データの入手を完了したか否かを判断し、完了していなければステップＳ２に戻り、完了していればステップＳ４に進み定電流発生回路３８からの定電流信号の出力を停止した後、処理を終了する。

一方、各電圧測定部２０は、スイッチング素子２２がオンの状態で二次電池１１から電力供給を受けるが、スイッチング素子２２がオフ状態になると二次電池１１からの電力供給は停止される。二次電池１１からの電力供給が停止されても、スイッチング素子２２がオン状態の時に電解コンデンサ２８に充電された電力により、しばらくの間は電圧測定部２０の作動が可能である。

制御装置３５が各電圧測定部２０から二次電池１１の電圧データを入手するため、定電流発生回路３８から定電流信号が出力されて第１のフォトカップラ２４がオン状態になると、受光部２４ａがオンになり、スイッチング素子２２がオン状態になる。スイッチング素子２２がオン状態になると、電源レギュレータ３０を介してマイコン２９に電力が供給されて、マイコン２９は動作を開始し、図４に示すフローチャートにしたがって電圧測定と、測定した電圧データの送信を行う。

先ず、マイコン２９は、ステップＳ２１で二次電池１１の電圧測定を行う。電圧測定は、分圧抵抗２６，２７による分圧電圧を入力し、その電圧をデジタル値に変更した後、二次電池１１の電圧を演算して、メモリに記憶する。次にマイコン２９は、ステップＳ２２で、制御装置３５から自己のＩＤ番号が出力されたか否かを判断する。具体的には、発光部２４ｂが自己のＩＤ番号に相当する間隔のパルスで点滅したか否かの判断を行う。第１のフォトカップラ２４がオン状態になると、ダイオード３２に接続されたポートＰにはＬレベルの信号が入力されるため、マイコン２９はＬレベルの信号の間隔で、発光部２４ｂが自己のＩＤ番号に相当する間隔のパルスで点滅したか否かの判断を行う。ダイオード３２は、第１のフォトカップラ２４がオフの状態において、スイッチ遮断用抵抗２３及び抵抗２５を介して二次電池１１の電圧がマイコン２９のポートＰに印加されるのを防止する役割を果たす。

制御装置３５は、各電圧測定部２０に対して順次ＩＤ番号に相当する間隔のパルス信号を出力するため、各電圧測定部２０の第１のフォトカップラ２４はその間点滅するが、マイコン２９は自己のＩＤ番号に相当する間隔の点滅でない場合は待機する。そして、自己のＩＤ番号が出力されたと判断すると、ステップＳ２３に進み、ステップＳ２３で、電圧データを出力する。具体的には、電圧データを２値化したパルス信号で第２のフォトカップラ３３をオン・オフ制御した後、処理を終了する。

マイコン２９の待機状態において、第１のフォトカップラ２４は点滅を繰り返し、それに伴ってスイッチング素子２２もオン・オフ動作を繰り返すため、スイッチング素子２２を介した二次電池１１からの電力供給も断続となる。しかし、電解コンデンサ２８が存在するため、マイコン２９は支障無く作動する。

この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）組電池１０の二次電池１１毎にそれぞれ接続された電圧測定部２０は、二次電池１１の電圧を検出してその検出値をデジタル信号に変換する電圧測定手段２１と、電圧測定手段２１へ二次電池１１から電力を供給する状態と供給しない状態とに切り替え制御されるスイッチング素子２２と、第１のフォトカップラ２４とを備えている。第１のフォトカップラ２４は、受光部２４ａがスイッチング素子２２の制御端子と直列に接続され、発光部２４ｂが電圧測定部２０に電圧測定指令を出力する制御装置３５に接続されている。したがって、制御装置３５から電圧測定指令が出力されていない状態において、二次電池１１から電力（電源）の供給を受けてスリープ状態を保持していなくても、制御装置３５から電圧測定指令が出力されるとその信号に基づいて電圧測定を行うことができる状態になる。また、スリープ状態を保持する必要がないため、二次電池１１の電圧の非測定時における電力消費をなくすことができる。

（２）電源、即ち二次電池１１から電圧測定部２０への電力供給を行うスイッチとしてのスイッチング素子２２をオン・オフ制御する第１のフォトカップラ２４が、制御装置３５が電圧測定部２０に対して電圧測定手段２１で測定された測定データの出力指令を行う測定データ出力指令部として兼用されている。したがって、測定データ出力指令部を別に設ける構成に比較して、信号線等の数が少なくなって構成が簡単になる。

（３）電圧測定部２０は、第１のフォトカップラ２４に加えて、発光部３３ａが電圧測定手段２１を構成するマイコン２９によりオン・オフ制御されるとともに、受光部３３ｂが第１のフォトカップラ２４の発光部２４ｂと並列に接続された第２のフォトカップラ３３を備えている。そして、各電圧測定部２０は、それぞれ第１のフォトカップラ２４及び第２のフォトカップラ３３が１本の信号線３４で接続されている。したがって、いずれか一つの電圧測定部２０のマイコン２９が第２のフォトカップラ３３を送信すべきデータに対応してオン・オフ制御する状態で、制御装置３５において全電圧測定部２０の合計電圧変化を検出することにより、当該電圧測定手段２１を備えた電圧測定部２０から出力されるデータを制御装置３５で確認することができる。その結果、制御装置３５から各二次電池１１の電圧測定部２０への指令信号を送信する信号線と、電圧測定部２０の各二次電池１１の測定電圧データを制御装置３５が入手するための信号線とを共用することができ、制御装置３５と各電圧測定部２０とを接続する配線の本数が少なくなる。

（４）スイッチング素子２２に対して電圧測定手段２１と並列に電解コンデンサ２８が接続されている。したがって、いったんスイッチング素子２２がオンになると、その後、第１のフォトカップラ２４がオン・オフ動作されても、電圧測定手段２１への供給電圧が安定した状態に保持される。

（５）電圧測定部２０が電圧データを送信するために第２のフォトカップラ３３をオン・オフ制御すると、第２のフォトカップラ３３がオン状態のときに、その電圧測定部２０に設けられている第１のフォトカップラ２４はオフ状態になる。しかし、第１のフォトカップラ２４の発光部２４ｂと、第２のフォトカップラ３３の受光部３３ｂとが並列に接続されているため、電圧データを送信中でない電圧測定部２０の第１のフォトカップラ２４は、他の電圧測定部２０が送信中でもオン状態に保持されてスイッチング素子２２もオン状態に保持されるため二次電池１１から電力が供給される。

（６）制御装置３５は、昇圧コンバータとしてのＤＣ／ＤＣコンバータ３７を備え、二次電池１１の合計数と第１のフォトカップラ２４の順電圧との積以上の電圧を発生させるとともに、定電流発生回路３８を介して信号線３４に出力する。したがって、制御装置３５の電源の電圧が第１のフォトカップラ２４の全ての順電圧分の合計電圧より低くても、支障なく全ての電圧測定部２０の第１のフォトカップラ２４を同時にオン状態に保持することが可能となる。

（７）組電池１０は電気自動車の走行モータの駆動源として使用されるメインバッテリであるため、電気自動車のメインバッテリの各二次電池１１の電圧監視を必要な時に確実に実施でき、かつメインバッテリの寿命を長くすることができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 制御装置３５に電力を供給する電源の電圧が、組電池１０を構成する二次電池１１の数に対応する第１のフォトカップラ２４を同時にオン状態に保持するのに必要な電圧値より低い場合、制御装置３５にＤＣ／ＤＣコンバータ３７を設ける代わりに、二次電池１１を複数のグループに分ける。そして、グループ毎に制御装置３５を設け、制御装置３５と各電圧測定部２０の第１のフォトカップラ２４及び第２のフォトカップラ３３とを前記実施形態と同様な構成で接続してもよい。この場合、各グループを構成する二次電池１１の数を同じにする方が好ましい。

○ 第１のフォトカップラ２４は、制御装置３５が電圧測定部２０に対して電圧測定手段２１で測定された測定データの出力指令を行う測定データ出力指令部として兼用されている必要はない。例えば、測定データ出力指令用のフォトカップラを各電圧測定部２０に設ける。そして、各フォトカップラを直列に接続するとともに、第１のフォトカップラ２４をオン状態に保持したまま、各フォトカップラを制御装置３５でオン・オフ制御可能な構成としてもよい。この場合、各電圧測定部２０に電解コンデンサ２８を設けなくても、各電圧測定部２０から電圧データの送信完了まで、スイッチング素子２２をオン状態に保持することができる。

○ 各電圧測定部２０で測定された電圧データの制御装置３５への送信指令は、制御装置３５から各電圧測定部２０へ、そのＩＤ番号を送信して行う構成に限らない。例えば、各電圧測定部２０が第１のフォトカップラ２４がオン状態になってから、所定時間後に電圧データをマイコン２９が送信する構成とし、かつ電圧測定部２０毎にその所定時間の長さが異なるように設定しておくようにしてもよい。制御装置３５のマイコン３６は、第１のフォトカップラ２４をオン状態にさせた後、所定時間毎に各電圧測定部２０から送信される電圧データを入手することで、ＩＤ番号を送信せずに各電圧測定部２０の電圧データを入手することができる。この場合、第１のフォトカップラ２４をオン状態にすることが、各電圧測定部２０で測定された電圧データの制御装置３５への送信指令を兼用することになる。

○ 各電圧測定部２０は、二次電池１１の電圧の非測定時における電力消費をなくすことができ、しかも、制御装置３５と各電圧測定部２０とが絶縁された構成で、制御装置３５から電圧測定指令が出力されるとその信号に基づいて電圧測定を行うことができる構成であればよい。したがって、電圧測定手段２１へ二次電池１１から電力を供給する状態と供給しない状態とに切り替え制御されるスイッチング素子２２と、受光部２４ａがスイッチング素子２２の制御端子と直列に接続され、発光部２４ｂが電圧測定部２０に電圧測定指令を出力する制御装置３５に接続されている第１のフォトカップラ２４とを備えていればよい。即ち、マイコン２９によりオン・オフ制御される発光部３３ａと、受光部３３ｂが第１のフォトカップラ２４の発光部２４ｂと並列に接続された第２のフォトカップラ３３を備える必要はない。例えば、第２のフォトカップラ３３に代えて制御装置３５と各電圧測定部２０との間に、各電圧測定部２０から電圧データを送信するための通信回線を設けてもよい。具体的には、図５に示すように、第１のフォトカップラ２４の発光部２４ｂを直列に接続する。各電圧測定部２０は、第２のフォトカップラ３３に代えて、シリアル通信ライン４０に接続されたシリアルインタフェース４１を備えている。制御装置３５は、シリアル通信ライン４０に接続されたシリアルインタフェース４２を備えている。各電圧測定部２０のマイコン２９は、シリアルインタフェース４１を介して電圧データを送信し、制御装置３５のマイコン３６は、シリアルインタフェース４２を介して電圧データを入手する。シリアル通信ライン４０は、相互通信可能な構成でも、電圧測定部２０側からの送信専用であってもよい。

この場合、各電圧測定部２０が、第１のフォトカップラ２４がオン状態になった後、予め電圧測定部２０毎に異なる値で設定された所定時間経過後に、電圧データ信号を送信する構成とすれば、制御装置３５は、各電圧測定部２０にデータ送信指令を行う必要がない。したがって、シリアル通信ライン４０が電圧測定部２０側からの送信専用であっても、制御装置３５は、第１のフォトカップラ２４のオン・オフ制御で各電圧測定部２０にＩＤ番号を知らせる必要がなく、第１のフォトカップラ２４は、各電圧測定部２０からの電圧データの送信完了までオン状態に保持される。そのため、電解コンデンサ２８を省略することができる。

○ 組電池１０を構成する二次電池１１の数や二次電池１１としてのモジュール電池を構成する単電池（セル）の数は、適宜変更してもよい。
○ 組電池１０は、ニッケル水素電池に限らず、リチウムイオン電池や密閉型鉛電池であってもよい。

○ 組電池１０は、電気自動車に限らずハイブリッド自動車の走行モータの駆動源として使用されるメインバッテリや、自動車以外で使用されるバッテリであってもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想（発明）について、それらの効果とともに以下に追記する。

（ａ）請求項１に記載の発明において、前記スイッチング素子に対して前記電圧測定手段と並列にコンデンサが接続されている。この（ａ）に記載の発明によれば、いったんスイッチング素子がオンになると、その後、フォトカップラがオン・オフ動作されても、電圧測定手段への供給電圧が安定した状態に保持される。

（ｂ）請求項１に記載の発明において、前記制御装置は昇圧コンバータを備え、前記二次電池の合計数と前記フォトカップラの順電圧との積以上の電圧を発生させるとともに、定電流回路を介して前記信号線に出力する。この発明では、制御装置の電源の電圧がフォトカップラの全ての順電圧分の合計電圧より低くても、支障なく全ての電圧測定部のフォトカップラを同時にオン状態に保持することが可能となる。

（ｃ）請求項１及び前記技術的思想（ａ）〜（ｂ）のいずれか一項に記載の発明において、前記組電池は電気自動車又はハイブリッド自動車の走行モータの駆動源として使用されるメインバッテリである。この（ｃ）に記載の発明によれば、電気自動車のメインバッテリの各二次電池の電圧監視を必要な時に確実に実施でき、かつメインバッテリの寿命を長くすることができる。

一実施形態における各二次電池の電圧測定部の回路図。電圧測定装置全体の構成を示す回路図。制御装置のマイコンの処理手順を示すフローチャート。電圧測定部のマイコンの処理手順を示すフローチャート。別の実施形態における電圧測定装置の部分回路図。従来技術の電圧監視装置の構成を示す回路図。

符号の説明

１０…組電池、１１…二次電池、２０…電圧測定部、２１…電圧測定手段、２２…スイッチング素子、２４…フォトカップラとしての第１のフォトカップラ、２４ａ，３３ｂ…受光部、２４ｂ，３３ａ…発光部、２９，３６…マイコン、３３…第２のフォトカップラ、３４…信号線、３５…制御装置。

Claims

複数の二次電池を直列に接続して構成された組電池の前記二次電池毎にそれぞれ接続された電圧測定部を備えた組電池の電圧測定装置であって、
前記電圧測定部は、前記二次電池の電圧を検出してその検出値をデジタル信号に変換する電圧測定手段と、
前記電圧測定手段へ前記二次電池から電力を供給する状態と供給しない状態とに切り替え制御されるスイッチング素子と、
受光部が前記スイッチング素子の制御端子と直列に接続され、発光部が前記電圧測定部に電圧測定指令を出力する制御装置に接続されているフォトカップラと
を備え、
前記電圧測定部は、前記フォトカップラに加えて、発光部が前記電圧測定手段を構成するマイコンによりオン・オフ制御されるとともに、受光部が前記フォトカップラの発光部と並列に接続された第２のフォトカップラを備えており、前記各電圧測定部は、それぞれ前記フォトカップラ及び第２のフォトカップラが接続される１本の信号線で接続されていることを特徴とする組電池の電圧測定装置。
前記フォトカップラは、前記制御装置が前記電圧測定部に対して前記電圧測定手段で測定された測定データの出力指令を行う測定データ出力指令部として兼用されている請求項１に記載の組電池の電圧測定装置。
複数の二次電池を直列に接続して構成された組電池の前記二次電池毎にそれぞれ接続された電圧測定部を備えた組電池の電圧測定装置であって、
前記電圧測定部は、前記二次電池の電圧を検出してその検出値をデジタル信号に変換する電圧測定手段と、
受光部が前記電圧測定手段を構成するマイコンに接続されるとともに、発光部が前記電圧測定部に電圧測定指令を出力する制御装置に接続された第１のフォトカップラと、
発光部が前記電圧測定手段を構成するマイコンによりオン・オフ制御されるとともに、受光部が第１のフォトカップラの発光部と並列に接続された第２のフォトカップラとを備え、
前記各電圧測定部は、それぞれ前記第１のフォトカップラ及び第２のフォトカップラが接続される１本の信号線で接続されていることを特徴とする組電池の電圧測定装置。