JP4656152B2 - 電池システム - Google Patents

Description

本発明は、車載又は電源用二次電池（リチウム電池）に係り、特に二次電池（リチウム
電池）の状態を管理する電池システムに関する。

電圧検出の高精度化を図るには、複数の下位制御装置がそれぞれ備える絶縁手段のコストが高くなるという問題点を解消すべく絶縁手段の個数を低減して、低コスト化を図った蓄電装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１は、ノイズ等
の外乱による影響を低減して信頼性の向上，電圧検出の高精度化を図ろうとするものである。

特開２００３−７０１７９号公報（第３〜４頁 第１図）

従来の蓄電装置は、複数の蓄電器を直列に接続した蓄電モジュールをさらに直列接続した複数の蓄電モジュールと、複数の蓄電モジュールのそれぞれに対応して設けられ、蓄電モジュールを構成する複数の蓄電器を制御する複数の下位制御装置と、複数の下位制御装置を制御する上位制御装置とを有する蓄電装置において、複数の下位制御装置のうち最高電位に位置する下位制御装置の入力端子と最低電位に位置する下位制御装置の出力端子と
、上位制御装置を接続する絶縁手段若しくは電位変換手段と、下位制御装置の出力端子と低電位側の蓄電モジュール内の蓄電池との間に設けられ、蓄電モジュール内の蓄電池の放電電流を阻止する遮断素子とを備え、複数の下位制御装置間において、信号の入出力に係わる端子を電気的に非絶縁状態で接続して構成したものである。

この従来の蓄電装置にあっては、高信頼性という点においては、満足できるものではなかった。

本発明の目的は、高信頼性を得ることのできる電池システムを提供することにある。

本願請求項１に記載の発明の電池システムは、電気的に直列に接続され、それぞれ、電気的に直列に接続された複数の電池セルを有する複数の単位電池セルと、複数の単位電池セルのそれぞれに対応して設けられ、対応する単位電池セルが有する複数の電池セルのそれぞれの端子に電気的に接続されて、対応する単位電池セルが有する複数の電池セルを監視する複数の集積回路と、を有する。

そして、複数の集積回路は、それぞれ、High又はLowレベルの１ビット信号を入力するための第１信号入力端子と、High又はLowレベルの１ビット信号を出力するための第１信号出力端子と、コマンド信号を入力するための第２信号入力端子と、コマンド信号を出力するための第２信号出力端子と、対応する単位電池セルが有する複数の電池セルに過充放電があるか否かを検出するための検出手段と、第１信号入力端子に入力された１ビット信号に基づいて、第１信号出力端子から出力される１ビット信号を発生する通信回路と、を有している。

さらに、複数の集積回路間には、第１の集積回路の第１信号入力端子に入力された信号に基づいて信号が第１の集積回路の第１信号出力端子から出力されて第２の集積回路の第１信号入力端子に入力され、というように、複数の集積回路に１ビット信号を直列に伝送する第１信号伝送路と、第１の集積回路の第２信号入力端子に入力された信号に基づいて信号が第１の集積回路の第２信号出力端子から出力されて第２の集積回路の第２信号入力端子に入力され、というように、複数の集積回路にコマンド信号を直列に伝送する第２信号伝送路と、が構成されている、ことを特徴とする。

本願請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電池システムにおいて、さらに、複数の集積回路に対して信号を出力する制御装置と、制御装置から出力された１ビット信号を受ける第１の集積回路の第１信号入力端子と制御装置との間に設けられた第１絶縁手段と、制御装置から出力されたコマンド信号を受ける第１の集積回路の第２信号入力端子と制御装置との間に設けられた第２絶縁手段と、を有し、第１信号伝送路は、第１絶縁手段によって電気的に絶縁され、制御装置から出力された１ビット信号を、第１絶縁手段を介して第１の集積回路の第１入力端子に伝送し、第２信号伝送路は、第２絶縁手段によって電気的に絶縁され、制御装置から出力されたコマンド信号を、第２絶縁手段を介して第１の集積回路の第２入力端子に伝送する、ことを特徴とする。

本願請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電池システムにおいて、制御装置は、第１信号伝送路の状態をテストするための１ビット信号を第１絶縁手段を介して第１の集積回路の第１信号入力端子に出力し、１ビット信号が第１信号伝送路を介して制御回路に戻されることにより、第１信号伝送路の状態をテストする、ことを特徴とする電池システム。

本願請求項４に記載の発明の電池システムは、電気的に直列に接続された複数の電池セルを有すると共に、電気的に直列に接続された複数の単位電池セルと、複数の単位電池セルのそれぞれに対応して設けられ、対応する単位電池セルが有する複数の電池セルのそれぞれの端子電圧を検出するために用いられる複数の電池セル制御用集積回路と、複数の電池セル制御用集積回路と対をなし、対をなす電池セル制御用集積回路が接続される複数の電池セルに電気的に接続されて、対をなす電池セル制御用集積回路が接続される複数の電池セルを監視するために用いられる複数の電池セル監視用集積回路と、を有し、複数の電池セル監視用集積回路は、それぞれ、High又はLowレベルの１ビット信号を入力するための第１信号入力端子と、High又はLowレベルの１ビット信号を出力するための第１信号出力端子と、コマンド信号を入力するための第２信号入力端子と、コマンド信号を出力するための第２信号出力端子と、対応する単位電池セルが有する複数の電池セルに過充放電があるか否かを検出するための検出手段と、第１信号入力端子に入力された１ビット信号に基づいて、第１信号出力端子から出力される１ビット信号を発生する通信回路と、を有しており、複数の電池セル監視用集積回路間には、第１の電池セル監視用集積回路の第１信号入力端子に入力された信号に基づいて信号が第１の電池セル監視用集積回路の第１信号出力端子から出力されて第２の電池セル監視用集積回路の第１信号入力端子に入力され、というように、複数の電池セル監視用集積回路に１ビット信号を直列に伝送する第１信号伝送路と、第１の電池セル監視用集積回路の第２信号入力端子に入力された信号に基づいて信号が第１の電池セル監視用集積回路の第２信号出力端子から出力されて第２の電池セル監視用集積回路の第２信号入力端子に入力され、というように、複数の電池セル監視用集積回路にコマンド信号を直列に伝送する第２信号伝送路と、が構成されている、ことを特徴とする。

本願請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の電池システムにおいて、さらに、複数の電池セル監視用集積回路に対して信号を出力する制御装置と、制御装置から出力された１ビット信号を受ける第１の電池セル監視用集積回路の第１信号入力端子と制御装置との間に設けられた第１絶縁手段と、制御装置から出力された通信コマンドを受ける第１の電池セル監視用集積回路の第２信号入力端子と制御装置との間に設けられた第２絶縁手段と、を有し、第１信号伝送路は、第１絶縁手段によって電気的に絶縁され、制御装置から出力された１ビット信号を、第１絶縁手段を介して第１の電池セル監視用集積回路の第１入力端子に伝送し、第２信号伝送路は、第２絶縁手段によって電気的に絶縁され、制御装置から出力されたコマンド信号を、第２絶縁手段を介して第１の電池セル監視用集積回路の第２入力端子に伝送する、ことを特徴とする。

本発明によれば、高信頼性を得ることができる。

本発明は、直列に接続される多数の電池セルを複数個単位にまとめて電池の状態、電池の管理を行いＩＣチップ回路又は電池セルの異常を検出し、適正な対応を行うことによって実現する。

以下、本発明の電池システムの実施例を詳細に説明する。

図１には、本発明に係る電池システムの一例が示されており、多直列電池制御システムの構成が示されている。

図１において、電池システム１は、４個の電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄが直列に接続されて１単位を構成する単位電池セル２に、１対の制御ＩＣ３（制御ＩＣチップ３Ａとセル監視ＩＣチップ３Ｂ）が対応して設けられている。この１対の制御ＩＣ３は、２個のＩＣで構成されており、１つは制御回路が搭載された制御ＩＣチップ３Ａで、他の１つは単位電池セル２を監視するセル監視ＩＣチップ３Ｂである。この制御ＩＣチップ３Ａの一端には、単位電池セル２の電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの各端子が接続されている。また、この制御ＩＣチップ３Ａの他端には、高速絶縁手段４を介してメインコントローラ５が接続されている。また、このメインコントローラ５には、絶縁手段６，７を介してセル監視ＩＣチップ３Ｂの一端が接続されており、このセル監視ＩＣチップ３Ｂの他端には
、単位電池セル２の電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの各端子が接続されている。

この１対の制御ＩＣ３は、４個の電池セルで構成される単位電池セル毎に設けられている。図１においては、１対の制御ＩＣが３つ示してあるが、各１対の制御ＩＣ３間に多数の１対の制御ＩＣが設けられており、この１対の制御ＩＣは、リチウム電池の全電池セルを４個の電池セルを単位とする数設けられている。

図２には、制御ＩＣチップ３Ａの詳細回路が示されている。ここでは、１つの制御ＩＣチップ３Ａの例を示してあるが、本発明における多直列電池制御システムを構成する制御ＩＣチップ４Ａ，・・・・・制御ＩＣチップ５Ａ（図面上は、制御ＩＣチップ３Ａ，制御ＩＣチップ４Ａ，制御ＩＣチップ５Ａとなっているが、Ｎ個の制御ＩＣチップ）は、同じ構成となっている。

図２において、単位電池セル２の電池セル２Ａの（＋）端子には、Ｖ１入力端子を介して制御手段２０に接続されている。この選択手段２０は、例えばマルチプレクサで構成されている。この選択手段２０には、スイッチ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅが設けられている。そして、Ｖ１入力端子には、スイッチ２０Ａの一方の端子が接続され、スイッチ２０Ａの他方の端子は、電源２１と電圧検出手段２２に接続されている。また、単位電池セル２の電池セル２Ａの（−）端子で、電池セル２Ｂの（＋）端子には、Ｖ２入力端子を介して選択手段２０のスイッチ２０Ｂの一方の端子が接続され、スイッチ２０Ｂの他方の端子は、電圧検出手段２２に接続されている。

また、単位電池セル２の電池セル２Ｂの（−）端子で、電池セル２Ｃの（＋）端子には
、Ｖ３入力端子を介して選択手段２０のスイッチ２０Ｃの一方の端子が接続され、スイッチ２０Ｃの他方の端子は、電圧検出手段２２に接続されている。さらに、単位電池セル２の電池セル２Ｃの（−）端子で、電池セル２Ｄの（＋）端子には、Ｖ４入力端子を介して選択手段２０のスイッチ２０Ｄの一方の端子が接続され、スイッチ２０Ｄの他方の端子は
、電圧検出手段２２に接続されている。

そして、単位電池セル２の電池セル２Ｄの（−）端子には、ＧＮＤ（グランド）端子を介して選択手段２０のスイッチ２０Ｅの一方の端子が接続され、スイッチ２０Ｅの他方の端子は、電圧検出手段２２に接続されている。

電源２１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ等で構成され、単位電池セル２の電力を所定の電圧に変換してＶＤＤ端子から外部に供給したり、制御ＩＣチップ３Ａ内の各回路の駆動電源を供給するためのもので、単位電池セル２によって作り出されたものである。

また、電圧検出手段２２は、単位電池セル２の電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの各端子間電圧を検出するもので、検出した電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの各端子間電圧は
、演算手段２３に出力される。この演算手段２３には、電源管理手段２４と、記憶手段２５と、補正手段２６とが設けられている。電源管理手段２４は、電源２１のＯＮ／ＯＦＦ制御をする。

また、記憶手段２５は、電圧検出手段２２で検出した単位電池セル２の電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの各端子間電圧を各電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ毎に記憶しておくものである。この記憶手段２５は、具体的にはシフトレジスタで構成されている。さらに
、補正手段２６は、電圧検出手段２２において検出した単位電池セル２の電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの各端子間電圧を補正するためのものである。

この演算手段２３には、通信手段２７が接続されている。この通信手段２７は、メインコントローラ５から送出されてきた通信コマンド（８ｂｉｔ，１０ｂｉｔ，１２ｂｉｔ等のオンオフ信号）を高速絶縁手段４を介してＲＸ端子から受信する。すなわち、メインコントローラ５は、各電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ間の電圧を読む通信コマンドであるとか、特定の単位電池セル２に各電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ間の電圧を調整する通信コマンド等、特定の制御ＩＣチップ３Ａに動作させる指令を高速絶縁手段４に送信する
。この高速絶縁手段４では、メインコントローラ５から入力した通信コマンドを直接送信せず、絶縁を介して通信手段２７に送信する。

この高速絶縁手段４は、トランス型でＩＣのように小型のものである。トランス型であるため、高速絶縁手段４には、電源を必要とし、セル監視ＩＣチップ３Ｂから電源を供給して駆動する構成となっている。

通信手段２７では、メインコントローラ５から送出され高速絶縁手段４を介して送信されてきた通信コマンドに対応した信号を単位電池セル２を２つ直列に接続した電池セル８個分の電圧によって通信コマンド（１０ｂｉｔ，１２ｂｉｔ等のオンオフ信号）を作り出して演算手段２３に出力している。最上位の単位電池セル２においては、最大値が電池セル８個分の加算電圧で、最小値が電池セル４個分の加算電圧である。したがって、通信手段２７から送信してきた通信コマンドは、閾値を電池セル８個分の加算電圧と、電池セル４個分の加算電圧との半分の電圧に設定しておけば検出が可能である。

しかし、最上位の単位電池セル２の下流側の単位電池セル２においては、最上位の単位電池セル２の電圧を分圧（例えば、１／２）しているため、最大値が電池セル４個分の加算電圧（１／２に分圧してあるから）で、最小値が電池セル２個分の加算電圧（１／２に分圧してあるから）である。すなわち、通信手段２７から送信してきた通信コマンドは、閾値を最上位の単位電池セル２と同様に、閾値を電池セル４個分の加算電圧と、電池セル２個分の加算電圧との半分の電圧に設定すると、最小値が電池セル２個分の加算電圧となっているため検出できない。したがって、最上位の単位電池セル２の下流側の単位電池セル２においては、通信コマンドの検出のための閾値電圧は、最大値（電池セル４個分の加算電圧）と最小値（電池セル２個分の加算電圧）との半分の電圧に設定しておけば検出が可能である。

この各制御ＩＣチップ３Ａ，４Ａ，・・・・５Ａにおける通信信号の検出方法について
図１０を用いて説明する。

図１０においては、制御ＩＣチップ３Ａ以下の制御ＩＣチップ４Ａ，・・・・制御ＩＣ
チップ５Ａで通信信号の判断は、制御ＩＣチップ３Ａと制御ＩＣチップ４Ａ，制御ＩＣチップ４Ａと制御ＩＣチップ５Ａとによって行われる。この図１０の制御ＩＣチップ３Ａには、単位電池セル２の電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの各電圧を加算した総電圧値をＨｉとし、ＧＮＤ（グランド）レベルをＬｏｗとする信号であるＶＣＣ３の電圧レベルの信号（ＶＣＣ３の電圧レベルでＨｉ／Ｌｏｗとなる信号）が、制御ＩＣチップ３ＡのＲＸ端子に入力される。この制御ＩＣチップ３ＡのＲＸ端子から入力されるＶＣＣ３の電圧レベルの信号は、制御ＩＣチップ３ＡのＴＸ端子から出力されるが、この電圧は、抵抗によって分圧され、このＶＣＣ３の分圧された電圧レベルの信号（ＶＣＣ３を例えば１／２に分圧下の電圧レベルでＨｉ／Ｌｏｗとなる信号）が、制御ＩＣチップ４ＡのＲＸ端子に入力される。すなわち、通信信号は、ＶＣＣ３を例えば１／２に分圧下の電圧レベルでＨｉ／Ｌｏｗを繰り返す信号となって、制御ＩＣチップ４ＡのＲＸ端子に入力される。そこで制御ＩＣチップ４Ａが管理する単位電池セル２の各電圧を基準に制御ＩＣチップ３Ａと同様な閾値で制御ＩＣチップ３ＡのＴＸ端子から出力されてくる信号を判定しようとすると、制御ＩＣチップ３ＡのＴＸ端子から出力されてくる信号のＬｏｗレベルが制御ＩＣチップ４Ａに掛かる総電圧の１／２となっているため、判定できない。

すなわち、図１０においては、制御ＩＣチップ３ＡのＲＸ端子の電圧は、ＶＣＣ３〜ＧＮＤ３の電圧を推移する。また、制御ＩＣチップ４ＡのＲＸ端子の電圧は、制御ＩＣチップ３ＡのＴＸ端子から出力される電圧を抵抗で１／２に分圧されるため、（ＶＣＣ３〜Ｇ
ＮＤ４）×Ｒ／２Ｒの電圧を推移する。また、制御ＩＣチップ４ＡのＴＸ端子の電圧は、ＶＣＣ４〜ＧＮＤ４の電圧を推移する。同様に制御ＩＣチップ５ＡのＲＸ端子の電圧は、制御ＩＣチップ４ＡのＴＸ端子から出力される電圧を抵抗で１／２に分圧されるため、（
ＶＣＣ４〜ＧＮＤ５）×Ｒ／２Ｒの電圧を推移する。

したがって、最上位の制御ＩＣチップ３Ａは、入出力（ＲＸ，ＴＸ）ともＶＣＣとＧＮＤの電圧を推移する。そこで、最上位の制御ＩＣチップ３Ａの入力（ＲＸ）のＨｉ／Ｌｏｗを判定する閾値は、１／２ＶＣＣで良い。この最上位の制御ＩＣチップ３Ａ以外の制御ＩＣチップ（４Ａ，・・・・５Ａ）の出力（ＴＸ）は、ＶＣＣと１／２ＶＣＣの電圧を推
移する。このため、制御ＩＣチップ４Ａ，・・・・５Ａの入力（ＲＸ）のＨｉ／Ｌｏｗを
判定する閾値は、３／４ＶＣＣでなければうまく作動しない。

また、単位電池セル２の電池セル２Ａの（＋）端子は、抵抗Ｒ１を介してＢ１端子に接続されている。このＢ１端子には、ＳＷ状態検出手段２８Ａの一方の端子が接続されており、このＳＷ状態検出手段２８Ａの他方の端子には、Ｖ２端子を介して単位電池セル２の電池セル２Ａの（−）端子が接続されている。そして、この単位電池セル２の電池セル２Ａの両端子間には、抵抗Ｒ１と直列に接続されたバランシングスイッチ２９Ａが挿入接続されている。

また、単位電池セル２の電池セル２Ｂの（＋）端子は、抵抗Ｒ２を介してＢ２端子に接続されている。このＢ２端子には、ＳＷ状態検出手段２８Ｂの一方の端子が接続されており、このＳＷ状態検出手段２８Ｂの他方の端子には、Ｖ３端子を介して単位電池セル２の電池セル２Ｂの（−）端子が接続されている。そして、この単位電池セル２の電池セル２Ｂの両端子間には、抵抗Ｒ２と直列に接続されたバランシングスイッチ２９Ｂが挿入接続されている。

また、単位電池セル２の電池セル２Ｃの（＋）端子は、抵抗Ｒ３を介してＢ３端子に接続されている。このＢ３端子には、ＳＷ状態検出手段２８Ｃの一方の端子が接続されており、このＳＷ状態検出手段２８Ｃの他方の端子には、Ｖ４端子を介して単位電池セル２の電池セル２Ｃの（−）端子が接続されている。そして、この単位電池セル２の電池セル２Ｃの両端子間には、抵抗Ｒ３と直列に接続されたバランシングスイッチ２９Ｃが挿入接続されている。

さらに、単位電池セル２の電池セル２Ｄの（＋）端子は、抵抗Ｒ４を介してＢ４端子に接続されている。このＢ４端子には、ＳＷ状態検出手段２８Ｄの一方の端子が接続されており、このＳＷ状態検出手段２８Ｄの他方の端子には、単位電池セル２の電池セル２Ｄの（−）端子が接続されている。そして、この単位電池セル２の電池セル２Ｄの両端子間には、抵抗Ｒ４と直列に接続されたバランシングスイッチ２９Ｄが挿入接続されている。

このＳＷ状態検出手段２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄは、それぞれバランシングスイッチ２９Ａ〜２９Ｄの両端の電圧を常時検出しているものである。また、バランシングスイッチ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄの異常も検出している。すなわち、バランシングスイッチ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９ＤがＯＮなのに電圧が電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ
，２Ｄの端子電圧が出ているといった場合に、バランシングスイッチ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄが異常であることを検出できる。このＳＷ状態検出手段２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄは、差動アンプなどで構成される電圧検出回路である。

また、このバランシングスイッチ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄは、単位電池セル２を構成している各直列に接続された電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄを放電し、単位電池セルを構成する４個の電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの各電池セル電圧を合わせるため、抵抗Ｒ１，抵抗Ｒ２，抵抗Ｒ３，抵抗Ｒ４をそれぞれ介して電池セル間を短絡するスイッチである。具体的には、ＭＯＳ形ＦＥＴで構成されている。また、ＳＷ状態検出手段２８Ａは、バランシングスイッチ２９Ａが正常に作動しているか否かを検出するもので、ＳＷ状態検出手段２８Ｂは、バランシングスイッチ２９Ｂが正常に作動しているか否かを検出するもので、ＳＷ状態検出手段２８Ｃは、バランシングスイッチ２９Ｃが正常に作動しているか否かを検出するもので、ＳＷ状態検出手段２８Ｄは、バランシングスイッチ２９Ｄが正常に作動しているか否かを検出するものである。すなわち、ＳＷ状態検出手段２８Ａ〜２８Ｄは、それぞれバランシングスイッチ２９Ａ〜２９Ｄの電圧を常時検出しており
、バランシングスイッチ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９ＤがＯＮすると、ＳＷ状態検出手段２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄは、０（零）に近い電圧を検出することになる。

このＳＷ状態検出手段２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄには、電位変換手段３０が接続されている。この電位変換手段３０は、ＳＷ状態検出手段２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄで検出した各電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ間の電圧値を所定電位（処理可能な電位
）に変換して比較手段３１に出力するものである。すなわち、電位変換手段３０は、各電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ間の電位のレベルが異なっているので、それを合わせて比較できる電位レベルに変換するものである。

また、比較手段３１には、ＳＷ駆動手段３３の駆動信号が入力されており、この駆動信号と、電位変換手段３０から出力されてくるＳＷ状態検出手段２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄで検出した各バランシングスイッチ２９Ａ〜２９Ｄ間の電圧値が所定電位（処理可能な電位）に変換された電圧と比較し、バランシングスイッチ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄの異常か否かを判定するものである。

一方、メインコントローラ５からは、ＢＳ１端子を介してバランシングスイッチ２９Ａを駆動する信号が、ＢＳ２端子を介してバランシングスイッチ２９Ｂを駆動する信号が、ＢＳ３端子を介してバランシングスイッチ２９Ｃを駆動する信号が、ＢＳ４端子を介してバランシングスイッチ２９Ｄを駆動する信号が、ＳＷ駆動手段３３にそれぞれ入力されるようになっている。このＳＷ駆動手段３３は、メインコントローラ５から送出されたスイッチ信号を、各スイッチ駆動信号に変換して、ＳＷ駆動手段３３に接続される比較手段３１と、電位変換手段３２に出力するものである。

この電位変換手段３２は、ＳＷ駆動手段３３から送信されてくるスイッチ駆動信号を受信し、バランシングスイッチ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄをオンオフする駆動電圧信号（具体的には、ゲート信号）に変換して各バランシングスイッチ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄに供給（具体的には、ゲート電圧の供給）するものである。

この比較手段３１において、バランシングスイッチ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄの異常を検出すると、どのバランシングスイッチ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９ＤであるかをＳＷ駆動手段３３から出力されてくるスイッチ駆動信号によって特定し、演算手段２３に出力される。この比較手段３１において異常が検出されると演算手段２３からは、異常のバランシングスイッチを特定して異常であることを示す信号を、通信手段２７のＦＦＯ端子からあるいは通信手段２７のＴＸ端子からメインコントローラ５に送信する。

図２中、ＳＷ駆動手段３３に設けられているＢＳ１〜ＢＳ４端子は、外部からバランシングスイッチ１９Ａ〜１９ＤをＯＮする信号を入力する場合に使用するもので、このＢＳ１〜ＢＳ４端子から信号を入力すると、ＳＷ駆動手段３３を駆動し、ＳＷ駆動手段３３から電位変換手段３２に、バランシングスイッチ１９Ａ〜１９ＤのＯＮ信号を送信する。この電位変換手段３２では、ＳＷ駆動手段３３から送信されてくるスイッチ駆動信号を受信し、バランシングスイッチ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄをオンする駆動電圧信号（具体的には、ゲート信号）に変換して各バランシングスイッチ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄに供給（具体的には、ゲート電圧の供給）する。

また、図２中、３４は、温度異常検出手段で、この温度異常検出手段３４は、制御ＩＣチップ３Ａの温度を検出するもので、予め設定した温度に達したか否かを見ており、温度異常検出手段３４が検出した温度が、予め設定した温度以上を検出すると、ＳＷ駆動手段３３に信号を出力し、熱の発生を防ぐため、熱発生源となるバランシングスイッチ２９Ａ〜２９Ｄに電流を供給しないようにバランシングスイッチ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄによる放電制御を行わないようする。

図３には、図２に図示の電圧検出手段２２の具体的実施例が示されている。

図３における電圧検出手段２２は、選択手段２０に接続されている。この電圧検出手段２２には、選択手段２０のスイッチ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅによって切り替えられて接続される電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの（＋）端子に接続される抵抗２２Ｒ１が設けられている。この抵抗２２Ｒ１の他端には、抵抗２２Ｒ２の一端と、オペアンプ２２ＯＰ１の（−）入力端子が接続されている。この抵抗２２Ｒ２の他端には、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２Ａが接続されている。

一方、選択手段２０のスイッチ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅによって切り替えられて接続される電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの（−）端子に接続される抵抗２２Ｒ３が設けられており、この抵抗２２Ｒ３には、抵抗２２Ｒ４の一端と、オペアンプ２２ＯＰ１の（＋）入力端子が接続されている。このオペアンプ２２ＯＰ１の出力端子は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２Ａに接続されている。また、抵抗２２Ｒ４の他端には、アースされている。

ＡＣ／ＤＣコンバータ２２Ａの出力端子には、１０ｂｉｔレジスタ２２Ｂを介して加算機１２Ｃが接続されており、この加算機１２Ｃには、１６ｂｉｔレジスタローリングアベレージ２２Ｄが接続されている。

このように二重積分型を採用しているため、入力電圧のノイズ成分のフィルタリングができる。さらに、１６ｂｉｔレジスタローリングアベレージ２２Ｄを用いることにより分解能の向上と検出値のフィルタリングができる。

図４には、通信コマンドの一実施例が示されている。この通信コマンドは、メインコントローラ５から送出され、図２に図示の通信手段２７のＲＸ端子から入力される。この通信コマンドは、８ｂｉｔを１単位とし、５バイトを１つの通信コマンドとして構成してある。この通信コマンドの先頭の８ｂｉｔは、信号が来たことを示すブレークフィールド、２番目の８ｂｉｔは、同期を取るための信号であるシンクロナスフィールド、３番目の８ｂｉｔは、どの制御ＩＣチップ３Ａなのかを示すアドレスに相当するアイデンティファイア、４番目の８ｂｉｔは、通信内容（制御内容）を示すデータバイト、５番目の８ｂｉｔは、チェックサムである。この５バイトで構成される通信コマンドがシリーズになっている。

図５には、システム立ち上げのときの立ち上がりシーケンス（Ｗａｋｅ−Ｕｐ）が示されている。すなわち、この立ち上がりシーケンス（Ｗａｋｅ−Ｕｐ）は、メインコントローラ５を立ち上げたときの制御ＩＣチップ３Ａとセル監視ＩＣチップ３Ｂを起動する動作処理フローである。

図５において、ステップ１００において、図２に示されるメインコントローラ５を起動（キースイッチのＯＮ）すると、ステップ１１０において、メインコントローラ５を初期化する。このステップ１１０においてメインコントローラ５を初期化すると、ステップ１２０において、メインコントローラ５のＷａｋｅ−Ｕｐ端子から絶縁手段６を介してセル監視ＩＣチップ３ＢのＲＸ端子に図６（Ａ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号を出力する。このセル監視ＩＣチップ３ＢのＲＸ端子は、セル監視ＩＣチップ３ＢのＷａｋｅ−Ｕｐ用の端子で、このセル監視ＩＣチップ３ＢのＲＸ端子にＷａｋｅ−Ｕｐ信号が入力されると
、セル監視ＩＣチップ３Ｂは立ち上がる（Ｗａｋｅ−Ｕｐする）。このセル監視ＩＣチッ
プ３Ｂが立ち上がると、電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄから供給される図６（Ｂ）に示す如き電力ＶＣＣがセル監視ＩＣチップ３ＢのＶＤＤ端子を介して出力される。

このステップ１２０においてメインコントローラ５のＷａｋｅ−Ｕｐ端子からから図６（Ａ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号を絶縁手段６を介してセル監視ＩＣチップ３ＢのＲＸ端子に出力すると、セル監視ＩＣチップ３Ｂでは、ステップ１４０において、ＶＤＤ端子から図６（Ｂ）に示す如き電力ＶＣＣを高速絶縁手段４に供給する（ＶＤＤ出力）。こ
のセル監視ＩＣチップ３ＢのＶＤＤ端子から図６（Ｂ）に示す如き電力ＶＣＣが高速絶縁手段４０に供給されると、高速絶縁手段４が立ち上がる。この高速絶縁手段４が立ち上がると、メインコントローラ５のＴＸ端子から出力される図６（Ｄ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号を制御ＩＣチップ３ＡのＲＸ端子に出力することが可能となる。

このようにセル監視ＩＣチップ３Ｂは、ステップ１２０においてメインコントローラ５のＷａｋｅ−Ｕｐ端子から絶縁手段６を介して出力される図６（Ａ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号をＲＸ端子で受信すると立ち上がり、メインコントローラ５のＴＸ端子からは
、ステップ１３０において、制御ＩＣチップ３Ａを立ち上げるための図６（Ｄ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号が高速絶縁手段４０を介して制御ＩＣチップ３ＡのＲＸ端子に出力される。このステップ１３０においてメインコントローラ５のＴＸ端子から高速絶縁手段４を介して制御ＩＣチップ３ＡのＲＸ端子に制御ＩＣチップ３Ａ立上げ用の図６（Ｄ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号が出力され、制御ＩＣチップ３ＡのＲＸ端子で受信すると、ステップ１５０において、制御ＩＣチップ３Ａが立ち上がる（Ｗａｋｅ−Ｕｐする）。

また、メインコントローラ５のＷａｋｅ−Ｕｐ端子から絶縁手段６を介してセル監視ＩＣチップ３ＢのＲＸ端子に出力される図６（Ａ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号によって
、セル監視ＩＣチップ３Ｂが立ち上がると、セル監視ＩＣチップ３Ｂでは、図６（Ａ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号をコピーして、図６（Ｃ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号としてセル監視ＩＣチップ３ＢのＴＸ端子から、次段のセル監視ＩＣチップ４ＢのＲＸ端子に出力する。このセル監視ＩＣチップ４Ｂは、セル監視ＩＣチップ３ＢのＴＸ端子から出力されてくる図６（Ｃ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号によって立ち上がり、セル監視ＩＣチップ４Ｂでは、セル監視ＩＣチップ３ＢのＴＸ端子から出力されてきた図６（Ｃ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号をコピーして、セル監視ＩＣチップ４ＢのＴＸ端子から、最終段のセル監視ＩＣチップ５ＢのＲＸ端子に図６（Ｅ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号として出力する。なお、セル監視ＩＣチップ４Ｂから最終段のセル監視ＩＣチップ５Ｂの間には、複数のセル監視ＩＣチップが設けられているが、図１では、省略してある。

一方、電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄから供給されてくる電力がセル監視ＩＣチップ３ＢのＶＤＤ端子から高速絶縁手段４に出力され、高速絶縁手段４がＯＮし、メインコントローラ５のＴＸ端子から高速絶縁手段４を介して制御ＩＣチップ３ＡのＲＸ端子に図６（Ｄ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号が出力される。この図６（Ｄ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号が制御ＩＣチップ３ＡのＲＸ端子に入力されると制御ＩＣチップ３Ａが立ち上がる。この制御ＩＣチップ３Ａが立ち上がると、制御ＩＣチップ３Ａでは、メインコントローラ５のＴＸ端子から送信されてきた図６（Ｄ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号をコピーして、制御ＩＣチップ３ＡのＴＸ端子から、次段の制御ＩＣチップ４ＡのＲＸ端子に図６（Ｆ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号として出力する。

この制御ＩＣチップ４Ａは、制御ＩＣチップ３ＡのＴＸ端子から出力されてくる図６（Ｆ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号によって立ち上がり、制御ＩＣチップ４Ａでは、制御ＩＣチップ３ＡのＴＸ端子から出力されてきた図６（Ｆ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号をコピーして、制御ＩＣチップ４ＡのＴＸ端子から、最終段の制御ＩＣチップ５ＡのＲＸ端子に図６（Ｉ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号として出力する。なお、制御ＩＣチップ４Ａから最終段の制御ＩＣチップ５Ａの間には、複数の制御ＩＣチップが設けられているが、図１では、省略してある。

このようにして、制御ＩＣチップ３Ａ，制御ＩＣチップ４Ａ，・・・・制御ＩＣチップ５Ａと、セル監視ＩＣチップ３Ｂ，セル監視ＩＣチップ４Ｂ，・・・・セル監視ＩＣチップ５Ｂが立ち上がり、電池セル２Ａ〜２Ｎを管理する電池管理ＩＣが立ち上がる。また、制御ＩＣチップ３Ａ，制御ＩＣチップ４Ａ〜５Ａ，セル監視ＩＣチップ３Ｂ，セル監視ＩＣチップ４Ｂ〜５Ｂのそれぞれには、ＶＤＤ端子が設けられており、このＶＤＤ端子の使用方法を工夫することで、外部に電力を供給することが可能となる。

このようにセル監視ＩＣチップ３Ｂが立ち上がった後は、同様の動作の繰り返しによってセル監視ＩＣチップ４Ｂ以降のセル監視ＩＣチップが立ち上がる。セル監視ＩＣチップ５Ｂは、セル監視ＩＣチップ４ＢのＴＸ端子から出力されてくる図６（Ｅ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号をＲＸ端子で受信することによって立ち上がる。このセル監視ＩＣチップ４ＢのＴＸ端子からセル監視ＩＣチップ５ＢのＲＸ端子に出力されてくる図６（Ｅ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号によって、セル監視ＩＣチップ５Ｂが立ち上がると、セル監視ＩＣチップ５Ｂでは、図６（Ｅ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号をコピーして、図６（Ｇ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号としてセル監視ＩＣチップ５ＢのＴＸ端子から、メインコントローラ５のＡＮＳ端子に出力する。

また、このセル監視ＩＣチップ５Ｂが立ち上がると、ＶＤＤ端子から図６（Ｈ）に示す如き電力ＶＣＣを高速絶縁手段８に供給する（ＶＤＤ出力）。このセル監視ＩＣチップ５
ＢのＶＤＤ端子から図６（Ｈ）に示す如き電力ＶＣＣが高速絶縁手段８に供給されると、高速絶縁手段８が立ち上がる。この高速絶縁手段８が立ち上がると、高速絶縁手段８がＯＮし、制御ＩＣチップ５ＡのＴＸ端子とメインコントローラ５のＲＸ端子とが通信可能となる。すなわち、この高速絶縁手段８のＯＮによって、制御ＩＣチップ５ＡのＴＸ端子からは、図６（Ｊ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号がメインコントローラ５のＲＸ端子に送信される。この制御ＩＣチップ５ＡのＴＸ端子から図６（Ｊ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号をメインコントローラ５のＲＸ端子で受信することによって、メインコントローラ５では、制御ＩＣチップ３Ａ，制御ＩＣチップ４Ａ，・・・・制御ＩＣチップ５Ａと、セル
監視ＩＣチップ３Ｂ，セル監視ＩＣチップ４Ｂ，・・・・セル監視ＩＣチップ５Ｂが立ち
上がり、電池セル２Ａ〜２Ｎを管理する電池管理ＩＣが正常に立ち上がったことを確認する。セル監視ＩＣチップ３Ｂ，セル監視ＩＣチップ４Ｂ，・・・・セル監視ＩＣチップ５
Ｂが立ち上がっているか否かは、セル監視ＩＣチップ５Ｂが立ち上がることにより、高速絶縁手段８がＯＮし、制御ＩＣチップ５ＡのＴＸ端子からは、図６（Ｊ）に示す如きＷａｋｅ−Ｕｐ信号がメインコントローラ５のＲＸ端子に送信されてくることによって確認している。

この電池管理ＩＣは、最上段に高速絶縁手段４が設けられ、最終段に高速絶縁手段８を設け、絶縁がはかられており、シャーシーアースになっていない（車体から電源を浮かしてある）。

図７には、ＦＦ−ＴＥＳＴサブルーチンが示されている。すなわち、このＦＦ−ＴＥＳＴサブルーチンは、セル監視ＩＣチップ３ＢのＦＦＩ端子からテスト信号を入力してセル監視ＩＣチップ３Ｂ〜５Ｂの回路内の異常を検出するための処理フローである。

図７において、図１に示す如く、メインコントローラ５のＦＦ−ＴＥＳＴ端子から、ステップ２００において、絶縁手段７を介して、図１に図示のセル監視ＩＣチップ３Ｂの通信手段のＦＦＩ端子に、Ｈｉｇｈ信号を送信する。このステップ２００においてセル監視ＩＣチップ３Ｂの通信手段のＦＦＩ端子に、Ｈｉｇｈ信号を送信すると、セル監視ＩＣチップ３Ｂにおいては、ステップ２１０において、何の処理もしないでそのままＨｉｇｈ信号をＦＦＯ端子から次段のセル監視ＩＣチップ４ＢのＦＦＩ端子に出力する。同様に、セル監視ＩＣチップ４Ｂの通信手段のＦＦＩ端子に、Ｈｉｇｈ信号を送信すると、セル監視ＩＣチップ４Ｂにおいては、何の処理もしないでそのままＨｉｇｈ信号をＦＦＯ端子から次段のセル監視ＩＣチップ５ＢのＦＦＩ端子に出力する。そして、セル監視ＩＣチップ５Ｂの通信手段のＦＦＩ端子に、Ｈｉｇｈ信号を送信すると、セル監視ＩＣチップ５Ｂにおいては、何の処理もしないでそのままＨｉｇｈ信号をＦＦＯ端子からメインコントローラ５に出力する。この通信手段２７のＦＦＯ端子から信号が出力されると、ステップ２２０において、そのＦＦＯ端子からメインコントローラ５に送信されてきた信号に基づいて、ＦＦポートのレベルの判定を行う。このステップ２２０においてメインコントローラ５に送信されてきたＦＦＯ端子から信号が出力された信号に基づいて、ＦＦポートのレベルの判定を行うと、ステップ２３０において、メインコントローラ５では、ＦＦポートのレベルがＨｉｇｈか否かの判定を行う。

このステップ２３０においてメインコントローラ５でＦＦポートのレベルがＨｉｇｈでない（Ｌｏｗである）と判定すると、ステップ２４０において、回路のどこかが断線しているか、セル監視ＩＣチップそのものが異常であるとする処理を行い、このフローを終了する。

また、メインコントローラ５で、ステップ２３０においてＦＦポートのレベルがＨｉｇｈであると判定すると、ステップ２５０において、その戻ってきたＨｉｇｈ信号が、過重電，過放電にも拘わらず異常なしと判定できる信号（Ｈｉｇｈ信号）がたまたま入ってきているのか見なければ成らない。すなわち、ステップ２５０において、その他の異常（電池セルの異常）を検出するためのコマンドである状態（異常）検出コマンドを制御ＩＣチップ３Ａに設けられている通信手段２７のＲＸ端子に送信する。この状態（異常）検出コマンドがメインコントローラ５と制御ＩＣチップ３Ａの通信手段２７のＲＸ端子に送信されると、ステップ２６０において、制御ＩＣチップ３Ａの演算手段２３において、現在の状態を示すデータである状態（異常）データを制御ＩＣチップ３Ａの通信手段２７のＴＸ端子からメインコントローラ５に送信する。この通信手段２７のＴＸ端子からの状態（異常）データがメインコントローラ５に送信されてくると、メインコントローラ５においては、ステップ２７０において、状態（異常）の確認を行い、ステップ２８０において、この通信手段２７のＴＸ端子から送信されてきた状態（異常）データが異常有りの信号か否かを判定する。同様に、制御ＩＣチップ４Ａ，制御ＩＣチップ５Ａについても状態（異常
）の確認を行い、この通信手段２７のＴＸ端子から送信されてきた状態（異常）データが異常有りの信号か否かを判定する。このステップ２８０において通信手段２７のＴＸ端子から送信されてきた状態（異常）データが異常なしの信号であると判定すると、ステップ２９０において、正常処理を行い、このフローを終了する。また、ステップ２８０において通信手段２７のＴＸ端子から送信されてきた状態（異常）データが異常有りの信号であると判定すると、ステップ３００において、電池異常処理を行い、このフローを終了する
。

図８には、バランシングスイッチ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄをスイッチングするときのバランシングサブルーチンが示されている。すなわち、このバランシングサブルーチンは、単位電池セル２を構成している各直列に接続された電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄを放電し、単位電池セルを構成する４個の電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの各電池セル電圧を合わせるための処理フローである。

図８において、メインコントローラ５からは、ステップ４００において、図２に図示の通信手段２７のＲＸ端子に、各電池セル２Ａ〜２Ｄの電圧データを読み込む指令である各電池セル電圧読込みコマンドを送信する。このステップ４００において各電池セル電圧読込みコマンドを送信すると、この各電池セル電圧読込みコマンドは、制御ＩＣチップ３Ａの演算手段２３において、制御内容を判断し、記憶手段に定期的に書き込まれて記憶されている各電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの各電池セル電圧を読み出して、ステップ４１０において、ＴＸ端子からメインコントローラ５に各電池セル電圧データをシリーズに送信する。この制御ＩＣチップ３Ａからの各電池セル電圧データを受信すると、メインコントローラ５では、ステップ４２０において、送信されてきた各電池セル電圧データの内、最小値の電池セル電圧をみて、各電池セルの放電時間を計算するため、最小セル電圧値の計算をする。このステップ４２０において最小セル電圧値の計算をすると、ステップ４３０において、各バランシングスイッチ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９ＤのＯＮ時間値の計算を行う。この各バランシングスイッチ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９ＤのＯＮ時間は、各電池セル電圧値から最小セル電圧を引いた値から求める。

このステップ４４０において、メインコントローラ５から図２に図示の通信手段２７のＲＸ端子に、各バランシングスイッチ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９ＤをＯＮ制御するバイパスＳＷ制御（ＯＮ）コマンドを送信する。このステップ４４０においてバイパスＳＷ制御（ＯＮ）コマンドを送信すると、このバイパスＳＷ制御（ＯＮ）コマンドは、制御ＩＣチップ３Ａの演算手段２３において、制御内容が判断され、ステップ４５０において、ＳＷ駆動手段３３を駆動してＳＷ駆動手段３３からスイッチ駆動信号（どのスイッチを駆動するものであるかを特定する信号）を電位変換手段３２に出力し、選択されたバランシングスイッチ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄのいずれかのスイッチが投入（ＯＮ）する
。このいずれかの選択されたバランシングスイッチ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９ＤがＯＮされると、電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄのいずれかの電池セルが放電される。

このステップ４５０において選択されたバランシングスイッチ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ
，２９Ｄのいずれかのスイッチが投入（ＯＮ）されると、メインコントローラ５では、ステップ４６０において、各バイパスＳＷ（バランシングスイッチ）２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９ＤのＯＮ経過時間をカウントする。このステップ４６０において各バイパスＳＷのＯＮ経過時間のカウントを行うと、ステップ４７０において、各バイパスＳＷ（バランシングスイッチ）２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９ＤのＯＮ時経過間が、ＯＮ時間より大きくなったか否かを判定する。すなわち、ステップ４７０においては、各バイパスＳＷ（バランシングスイッチ）２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９ＤのＯＮ時経過間が、ＯＮ時間より大きくなるのを待つ。

このステップ４７０において各バイパスＳＷ（バランシングスイッチ）２９Ａ，２９Ｂ
，２９Ｃ，２９ＤのＯＮ時経過間が、ＯＮ時間より大きくなったと判定すると、ステップ４８０において、メインコントローラ５から図２に図示の通信手段２７のＲＸ端子に、各バランシングスイッチ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９ＤをＯＦＦ制御するバイパスＳＷ制御（ＯＦＦ）コマンドを送信する。このステップ４８０においてバイパスＳＷ制御（ＯＦＦ）コマンドを送信すると、このバイパスＳＷ制御（ＯＦＦ）コマンドは、制御ＩＣチップ３Ａの演算手段２３において、制御内容が判断され、ステップ４９０において、ＳＷ駆動手段３３を制御してＳＷ駆動手段３３からスイッチ駆動信号（どのスイッチを駆動するものであるかを特定する信号）を電位変換手段３２に出力し、選択されたバランシングスイッチ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄのいずれかのスイッチを切断（ＯＦＦ）する。このいずれかの選択されたバランシングスイッチ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９ＤがＯＦＦされると、電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄのいずれかの電池セルの放電が停止する。制御ＩＣチップ４Ａ，制御ＩＣチップ５Ａについても同様である。

図９には、制御ＩＣチップ３Ａ〜５Ａ又は各電池セルが異常か否かをテストするための動作フローである。

まず、ステップ５００において、メインコントローラ５のＴＸ端子から状態（異常）検出コマンドを絶縁手段４を介して制御ＩＣチップ３ＡのＲＸ端子に送信する。このメインコントローラ５のＴＸ端子から状態（異常）検出コマンドが送信されてくると、制御ＩＣチップ３Ａでは、状態（異常）検出コマンドを受信する。

このステップ５００においてメインコントローラ５のＴＸ端子から状態（異常）検出コマンドが送信されると、ステップ５１０において、制御ＩＣチップ３Ａ，制御ＩＣチップ４Ａ，・・・・制御ＩＣチップ５Ａで順次受信していき、最終段のセル監視ＩＣチップ５Ｂから、メインコントローラ５に送信する。

すなわち、状態（異常）検出コマンドを受信した制御ＩＣチップ３Ａでは、ＴＸ端子から、状態（異常）検出コマンドを次の制御ＩＣチップ４ＡのＲＸ端子に送信する。この状態（異常）検出コマンドが、制御ＩＣチップ３ＡのＴＸ端子から出力されてくると、制御ＩＣチップ４Ａでは、状態（異常）検出コマンドを受信し、制御ＩＣチップ４ＡのＴＸ端子から、状態（異常）検出コマンドを次の制御ＩＣチップ５ＡのＴＸ端子に送信する。そして、この最終段の制御ＩＣチップ５Ａでは、制御ＩＣチップ４ＡのＴＸ端子から送信されてきた状態（異常）検出コマンドを受信すると、制御ＩＣチップ５ＡのＴＸ端子から受信した状態（異常）検出コマンドを絶縁手段１０を介してメインコントローラ５のＲＸ端子に送信する。

このステップ５１０において制御ＩＣチップ３Ａ，制御ＩＣチップ４Ａ，・・・・制御
ＩＣチップ５Ａで順次受信していき、最終段の制御ＩＣチップ５Ａから、メインコントローラ５に送信すると、５２０において、制御ＩＣチップ５Ａから状態（異常）検出コマンドを受信したメインコントローラ５では、状態（異常）確認を行う。このメインコントローラ５に戻ってきた状態（異常）検出コマンドによってどの制御ＩＣチップ３Ａ，制御ＩＣチップ４Ａ，・・・・制御ＩＣチップ５Ａ又は対応する電池セルに異常があるかが分か
る。

この５２０において制御ＩＣチップ３Ａ，制御ＩＣチップ４Ａ，・・・・制御ＩＣチップ５Ａの状態（異常）確認を行うと、５３０において、どの制御ＩＣチップ又は対応する電池セルに異常が有ったか否かを判定する。この５３０において全ての制御ＩＣチップ又は対応する電池セルに異常が無かったと判定すると、このフローを終了する。また、この５３０において制御ＩＣチップ４Ａ，・・・・制御ＩＣチップ５Ａのいずれかの制御ＩＣチップに異常が有ったと判定すると、５４０において、メインコントローラ５のＴＸ端子から異常の有った制御ＩＣチップのアドレスを指定して異常内容を特定するための状態（異常内容）検出コマンドを絶縁手段７を介して制御ＩＣチップ３ＡのＲＸ端子に送信する。

このステップ５４０においてメインコントローラ５のＴＸ端子から状態（異常内容）検出コマンドが送信されると、ステップ５５０において、制御ＩＣチップ３Ａで受信し、指定されたアドレスに相当しない制御ＩＣチップでは、そのまま状態（異常内容）検出コマンドを次段の制御ＩＣチップに送信する。この受信送信は、制御ＩＣチップ３Ａでは、状態（異常内容）検出コマンドをＲＸ端子で受信し、ＴＸ端子から制御ＩＣチップ４ＡのＲＸ端子に送信し、制御ＩＣチップ４Ａでは、ＴＸ端子から制御ＩＣチップ５ＡのＲＸ端子に送信し、制御ＩＣチップ５Ａでは、制御ＩＣチップ４Ａから受信した状態（異常内容）検出コマンドを制御ＩＣチップ５ＡのＴＸ端子から絶縁手段１０を介してメインコントローラ５のＲＸ端子に送信して行う。

この制御ＩＣチップ５ＡのＴＸ端子から絶縁手段９を介してメインコントローラ５のＲＸ端子に送信されてきた制御ＩＣチップ４Ａから受信した状態（異常内容）検出コマンドに基づいて異常が検出されると、メインコントローラ５のＲｅｌａｙ端子から信号を出力してリレー駆動回路を駆動してリレーをＯＦＦする。

このステップ５５０において制御ＩＣチップ３Ａ，制御ＩＣチップ４Ａ，・・・・制御
ＩＣチップ５Ａで順次受信していき、最終段の制御ＩＣチップ５Ａから、メインコントローラ５に送信すると、５６０において、制御ＩＣチップ５Ａから状態（異常内容）検出コマンドを受信したメインコントローラ５では、制御ＩＣチップ３Ａ，制御ＩＣチップ４Ａ，・・・・制御ＩＣチップ５Ａの内の異常箇所の確認と、異常内容の確認を行い、このフローを終了する。

メインコントローラ５においては、メインコントローラ５のＴＸ端子から、制御ＩＣチップ３ＡのＲＸ端子に最初は、信号を送るという予告信号（ブレークフィールド）を送信し、次に、信号がきたときに信号が取れるように同期をとる同期信号を送信し、その後、異常の有無を検出する信号を常時送信する。この異常の有無を検出する信号で、制御ＩＣチップ３Ａ，制御ＩＣチップ４Ａ，・・・・制御ＩＣチップ５Ａ又は当該電池セルのいずれかに異常があるという異常有り信号が、異常のあった制御ＩＣチップのアドレスを特定して送信されてくる。この異常有り信号を受信すると、メインコントローラ５においては、異常信号に基づいて、異常の内容を特定するための信号を送信する。この異常の内容を特定するための信号は、何番目の制御ＩＣチップにどのような情報を送信しろといったもので、異常の内容には、アドレス，データの種類（過充電，電池セル電圧等）が特定されている。このように、メインコントローラ５においては、スタートアップの時にセル電圧とセルバランシングを行う。すなわち、メインコントローラ５においては、スタートアップの時に電池セルの個々の電圧を取り込んでセルバランス制御を行い、その後、各制御ＩＣチップの異常の有無を検出する信号を送信し、異常を検出すると、異常の内容を特定するための信号を送信する。

このメインコントローラ５においては、定期的に電圧検出手段によって、電池セルの総電圧を検出し、絶縁手段を介してメインコントローラ５のＶＡＬＬ端子で取り込んでいる
。さらに、電流検出手段によって電池セルの総電流を検出し、メインコントローラ５のＣＵＲ端子で取り込んでいる。また、メインコントローラ５においては、定期的に各セル電圧を全部加算して全体の電圧を比較し、この差電圧が有る一定の範囲に入っているかを見て、整合性診断を行っている。そして、この差電圧が有る一定の範囲に入っているかを見ていれば、後は、各電池セル毎の電圧を見てバランシングスイッチをＯＮ／ＯＦＦすることによってバランスを調整している。

図１１には、本実施例を商用電源と併用して用いる場合の例が示してある。

図において、１２０１は商用電源、１２０２は太陽光発電装置、１２０３は負荷装置、１２０４は制御変換器、１２０５は切替器である。

複数の電池セル１０１が直列接続され、電池管理ＩＣが電池セル１０１にそれぞれ接続され、その電池管理ＩＣの出力は、絶縁カプラを介してメインコントローラ５に接続されている。また、電池セル１０１列の両端に制御変換器１２０４が接続され、メインコントローラ５と制御変換器１２０４内のＭＣＵも相互に接続されている。

更に、太陽光発電装置１２０２，負荷装置１２０３，制御変換器１２０４は、それぞれ切替器１２０５を介して共通の商用電源１２０１に接続されている。同時に、太陽光発電装置１２０２，負荷装置１２０３，制御変換器１２０４，切替器１２０５，メインコントローラ５は双方向に結ばれている。

太陽光発電装置１２０２は太陽電池により、太陽光を直流電力に変換し、インバータ装置により交流電力を出力する装置である。

また、負荷装置１２０３は、エアコン，冷蔵庫，電子レンジ，照明などの家電品や、モータ，コンピュータ，医療機器などの電気機器である。そして、制御変換器１２０４は交流電力を直流電力に変換、または、直流電力を交流電力に変換する充放電器である。また
、これら充放電の制御や上述の太陽光発電装置１２０２，負荷装置１２０３などの機器を制御する制御器を兼ねる。

本構成によれば、負荷装置１２０３が必要とする電力を商用電源１２０１や太陽光発電装置１２０２で賄い切れない時、制御変換器１２０４を介して電池セル１０１から電力を供給する。そして、商用電源１２０１や太陽光発電装置１２０２からの電力供給が過剰となっている時に、制御変換器１２０４を介して電池セル１０１に蓄電する。

これらの動作の中で、電池セル１０１の端子間電圧が放電停止や充電停止レベルに達すると、メインコントローラ５はその信号を制御変換器１２０４に送り、制御変換器１２０４は充放電等を制御する。

これらの構成では、商用電源１２０１の契約電力や消費電力，太陽光発電装置１２０２の発電定格を下げることが可能となり、設備費やランニングコストが低減する。

また、消費電力がある時間帯に集中している時に、電池セル１０１から商用電源１２０１に電力を供給し、消費電力が少ない時に、蓄電装置に蓄電することで、消費電力の集中を緩和し、消費電力が平準化される。

更に、制御変換器１２０４は負荷装置１２０３の電力消費を監視し、負荷装置１２０３を制御するため、省エネや電力の有効利用が達成できる。

図１２は、本実施例を自動車用のモータジェネレータに応用した例を示してある。

図において、１１０１はモータジェネレータで、１００４は制御変換器、１００５は電圧調整装置で、１１０２は直流負荷装置（例えば、パワーステアリング，電動ブレーキ，吸気／排気バルブタイミング装置等）である。

複数の電池セル１０１が直列接続され、電池管理ＩＣが電池セル１０１にそれぞれ接続され、その電池管理ＩＣの出力は、絶縁カプラを介してメインコントローラ５に接続されている。また、メインコントローラ５と制御変換器１００４内のＭＣＵも相互に接続されている。

モータジェネレータ１１０１は、発電機で、発電した交流電力を直流電力に変換して出力する。

本構成によれば、エンジンが駆動によって自動車が走行し、この自動車の走行によって駆動ベルトを介して、あるいは、電磁クラッチを投入することによって直接駆動するモータジェネレータ１１０１によって発電する。このモータジェネレータ１１０１で発電した電力は、制御変換器１００４を介して電池セル１０１に供給して充電する。この電池セル１０１の充放電の遷移は、電池管理ＩＣからメインコントローラ５を経由してモータジェネレータ１１０１が制御する。また、放電するときも電池管理ＩＣから電力をモータの方に供給してタイヤを回転駆動する。制御変換器１００４内のＭＣＵも相互に接続されている。

そして、メインコントローラ５は、アース（シャーシーアース）に落としてあるが、単位電池セル２の電池セル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの両端子は、アースから浮いている。また、制御変換器１００４もアースに落としておらず、アースから浮いた状態になっている。すなわち、電力系の回路は、アースから浮いた状態となっている。

メインコントローラ５が暴走して正常であると判定しても、実際に異常である場合は、メインコントローラ５が暴走しているため、リレーを切りにいけないので、その場合は、アナログ系で信号を出力してリレー駆動回路を駆動してリレーをＯＦＦする。

本実施例によれば、多直列電池制御システムを構成する部品点数を削減することができる。

また、本実施例によれば、多直列電池制御システムを構成するのに低コスト化を図ることができる。

さらに、本実施例によれば、多直列電池制御システムの高信頼性を得ることができる。

さらにまた、本実施例によれば、多直列電池制御システムの使い勝手を向上することができる。

またさらに、本実施例によれば、多直列電池制御システムの汎用化を図ることができる。

また、本実施例によれば、多直列電池制御システムにおいて通信の高速化を図ることができる。

さらに、本実施例によれば、多直列電池制御システムを簡易に構成することができ、多直列電池制御システムの簡易化を図ることができる。

本発明の多直列電池制御システムの実施例を示す図である。 図１に図示の制御ＩＣチップの詳細回路図である。 図２に図示の電圧検出手段の具体的実施例を示す回路構成図である。 通信コマンドの実施例を示す図である。 システム立ち上げのときの立ち上がりシーケンス（Ｗａｋｅ−Ｕｐ）を示す図である。 図５に図示のＷａｋｅ−Ｕｐ信号の各制御ＩＣにおける送受信信号を示す図である。 ＦＦ−ＴＥＳＴサブルーチンを示す図である。 バランシングスイッチをスイッチングするときのバランシングサブルーチンを示す図である。 電池セル又はＩＣチップの異常をテストするための動作フローチャートを示す図である。 各制御ＩＣにおける通信信号の検出方法を説明するための図である。 商用電源と併用して用いる場合の例を示す図である。 モータジェネレータに応用した場合の例を示す図である。

符号の説明

１………………………………電池システム
２………………………………単位電池セル
２Ａ〜２Ｄ……………………電池セル
３………………………………制御ＩＣ
３Ａ〜５Ａ……………………制御ＩＣチップ
３Ｂ〜５Ｂ……………………セル監視ＩＣチップ
４，８…………………………高速絶縁手段
５………………………………メインコントローラ
６，７，９，１０……………絶縁手段
２０……………………………選択手段
２２……………………………電圧検出手段
２３……………………………演算手段
２８Ａ〜２８Ｄ………………ＳＷ状態検出手段
２９Ａ〜２９Ｄ………………バランシングスイッチ
３０……………………………電位変換手段
３１……………………………比較手段
３３……………………………ＳＷ駆動手段

Claims (5)

1. 電気的に直列に接続され、それぞれ、電気的に直列に接続された複数の電池セルを有する複数の単位電池セルと、
   前記複数の単位電池セルのそれぞれに対応して設けられ、対応する単位電池セルが有する複数の電池セルのそれぞれの端子に電気的に接続されて、対応する単位電池セルが有する複数の電池セルを監視する複数の集積回路と、を有し、
   前記複数の集積回路は、それぞれ、
   High又はLowレベルの１ビット信号を入力するための第１信号入力端子と、
   High又はLowレベルの１ビット信号を出力するための第１信号出力端子と、
   コマンド信号を入力するための第２信号入力端子と、
   コマンド信号を出力するための第２信号出力端子と、
   対応する単位電池セルが有する複数の電池セルに過充放電があるか否かを検出するための検出手段と、
   前記第１信号入力端子に入力された１ビット信号に基づいて、前記第１信号出力端子から出力される１ビット信号を発生する通信回路と、を有しており、
   前記複数の集積回路間には、
   第１の集積回路の第１信号入力端子に入力された信号に基づいて信号が前記第１の集積回路の第１信号出力端子から出力されて第２の集積回路の第１信号入力端子に入力され、というように、前記複数の集積回路に前記１ビット信号を直列に伝送する第１信号伝送路と、
   第１の集積回路の第２信号入力端子に入力された信号に基づいて信号が前記第１の集積回路の第２信号出力端子から出力されて第２の集積回路の第２信号入力端子に入力され、というように、前記複数の集積回路にコマンド信号を直列に伝送する第２信号伝送路と、が構成されている、
   ことを特徴とする電池システム。
2. 請求項１に記載の電池システムにおいて、さらに、
   前記複数の集積回路に対して信号を出力する制御装置と、
   前記制御装置から出力された１ビット信号を受ける第１の集積回路の第１信号入力端子と前記制御装置との間に設けられた第１絶縁手段と、
   前記制御装置から出力されたコマンド信号を受ける第１の集積回路の第２信号入力端子と前記制御装置との間に設けられた第２絶縁手段と、を有し、
   前記第１信号伝送路は、前記第１絶縁手段によって電気的に絶縁され、前記制御装置から出力された前記１ビット信号を、前記第１絶縁手段を介して前記第１の集積回路の第１入力端子に伝送し、
   前記第２信号伝送路は、前記第２絶縁手段によって電気的に絶縁され、前記制御装置から出力された前記コマンド信号を、前記第２絶縁手段を介して前記第１の集積回路の第２入力端子に伝送する、
   ことを特徴とする電池システム。
3. 請求項２に記載の電池システムにおいて、
   前記制御装置は、前記第１信号伝送路の状態をテストするための１ビット信号を前記第１絶縁手段を介して第１の集積回路の第１信号入力端子に出力し、前記１ビット信号が前記第１信号伝送路を介して前記制御回路に戻されることにより、前記第１信号伝送路の状態をテストする、ことを特徴とする電池システム。
4. 電気的に直列に接続された複数の電池セルを有すると共に、電気的に直列に接続された複数の単位電池セルと、
   前記複数の単位電池セルのそれぞれに対応して設けられ、対応する単位電池セルが有する複数の電池セルのそれぞれの端子電圧を検出するために用いられる複数の電池セル制御用集積回路と、
   前記複数の電池セル制御用集積回路と対をなし、対をなす電池セル制御用集積回路が接続される複数の電池セルに電気的に接続されて、対をなす電池セル制御用集積回路が接続される複数の電池セルを監視するために用いられる複数の電池セル監視用集積回路と、を有し、
   前記複数の電池セル監視用集積回路は、それぞれ、
   High又はLowレベルの１ビット信号を入力するための第１信号入力端子と、
   High又はLowレベルの１ビット信号を出力するための第１信号出力端子と、
   コマンド信号を入力するための第２信号入力端子と、
   コマンド信号を出力するための第２信号出力端子と、
   対応する単位電池セルが有する複数の電池セルに過充放電があるか否かを検出するための検出手段と、
   前記第１信号入力端子に入力された１ビット信号に基づいて、前記第１信号出力端子から出力される１ビット信号を発生する通信回路と、を有しており、
   前記複数の電池セル監視用集積回路間には、
   第１の電池セル監視用集積回路の第１信号入力端子に入力された信号に基づいて信号が前記第１の電池セル監視用集積回路の第１信号出力端子から出力されて第２の電池セル監視用集積回路の第１信号入力端子に入力され、というように、前記複数の電池セル監視用集積回路に前記１ビット信号を直列に伝送する第１信号伝送路と、
   前記第１の電池セル監視用集積回路の第２信号入力端子に入力された信号に基づいて信号が前記第１の電池セル監視用集積回路の第２信号出力端子から出力されて第２の集積回路の第２信号入力端子に入力され、というように、前記複数の電池セル監視用集積回路にコマンド信号を直列に伝送する第２信号伝送路と、が構成されている、
   ことを特徴とする電池システム。
5. 請求項４に記載の電池システムにおいて、さらに、
   前記複数の電池セル監視用集積回路に対して信号を出力する制御装置と、
   前記制御装置から出力された１ビット信号を受ける第１の電池セル監視用集積回路の第１信号入力端子と前記制御装置との間に設けられた第１絶縁手段と、
   前記制御装置から出力された通信コマンドを受ける第１の電池セル監視用集積回路の第２信号入力端子と前記制御装置との間に設けられた第２絶縁手段と、を有し、
   前記第１信号伝送路は、前記第１絶縁手段によって電気的に絶縁され、前記制御装置から出力された前記１ビット信号を、前記第１絶縁手段を介して前記第１の電池セル監視用集積回路の第１入力端子に伝送し、
   前記第２信号伝送路は、前記第２絶縁手段によって電気的に絶縁され、前記制御装置から出力された前記コマンド信号を、前記第２絶縁手段を介して前記第１の電池セル監視用集積回路の第２入力端子に伝送する、
   ことを特徴とする電池システム。

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