JP5328574B2

JP5328574B2 - 複数組電池の電圧測定装置

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Publication number: JP5328574B2
Application number: JP2009204535A
Authority: JP
Inventors: 聡石川; 公洋松浦; 将士関▲崎▼
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2029-09-04
Also published as: US20110057659A1; US8294423B2; JP2011053179A

Description

本発明は、複数の単位セルを直列接続して所望の電圧を出力する複数組電池の、電圧を検出する電圧測定装置に関する。

例えば、電気自動車やハイブリッド車両等では、モータの駆動電源として、高電圧バッテリを備えている。このような高電圧バッテリは、例えば、ニッケル・水素電池やリチウム電池などの二次電池（蓄電式電池）の単位セルを複数個、直列に接続することにより、高電圧を得ている。

また、全ての二次電池を同じ電力で充電、或いは放電するため、各々の二次電池の劣化する状態が異なる場合、二次電池は過充電状態、或いは過放電状態になりやすくなる。そこで、二次電池が過充電状態、或いは過放電状態とならないように、各単位セル毎の充電状態を確認する必要がある。そのため、複数個（例えば、５５個）の単位セルを、例えば、５個のブロックに分割し、（即ち、１１個の単位セルで１ブロック）、各ブロックの電圧を各ブロック毎に設けられた電圧検出用ＩＣにより、リアルタイムで電圧を測定している。

このような二次電池は、残容量が少なくなると車両を走行することができなくなるため、不要な電力の浪費を回避する必要がある。そこで、例えば、特開２００９−１７６５７号公報（特許文献１）に記載された技術が提案されている。該特許文献１では、二次電池から供給される電力を低消費モードに切り換えることにより、二次電池の不要な電力の浪費を防止している。

特開２００９−１７６５７号公報

しかしながら、上述した従来の電圧測定装置では、電圧測定装置に異常が発生したときに電圧検出用ＩＣの電源を切ることにより低消費電力状態に切り替えるため、電圧測定装置が正常に動作している場合であって、高電圧バッテリの電圧が変化していないときの低消費動作は行えない。例えば、車両を停止してエアコンの電源がオンの場合、車両のイグニッションがオンの状態で車両は停車しているため、高電圧バッテリの電圧は変化していないのにも拘わらず、二次電池の電圧を測定するために電流を消費してしまう。このため、高精度に電力の消費を抑えることができないという問題があった。

そこで、本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高精度に電力の消費を抑えることが可能な複数組電池の電圧測定装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、複数の単位セルを直列に接続して所望の電圧を出力する複数組電池の、出力電圧を測定する電圧測定装置において、前記複数組電池の充放電電流を検出する電流検出手段と、前記複数の単位セルを複数のブロックに分割し、各ブロック毎の電圧を検出するブロック電圧検出手段と、前記各ブロック電圧検出手段との間で、第１通信回線及び第２通信回線を介して接続され、前記第１通信回線を用いて前記各ブロック電圧検出手段に電圧測定要求を出力すると共に、各ブロック電圧検出手段で検出された電圧データを取得する制御手段と、を備え、前記各ブロック電圧検出手段は、前記各単位セルより電力が供給され、当該ブロック電圧検出手段を作動させるための電力を供給するアクティブ電源、及び前記各単位セルより電力が供給され、少なくとも当該ブロック電圧検出手段に設けられる前記第２通信回線用の通信手段に作動用の電力を供給する低消費電源を有し、前記制御手段は、前記電流検出手段で充放電電流が第１の所定時間継続して検出されない場合に、前記第２通信回線を介して前記各ブロック電圧検出手段に低消費電力モード設定信号を送信し、前記各ブロック電圧検出手段は、前記低消費電力モード設定信号が受信された場合に、前記アクティブ電源から供給される電力により前記ブロック電圧検出手段を作動させる通常モードから、前記低消費電源から供給される電力により前記第２通信回線の通信手段のみが作動する低消費電力モードに変更することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、前記低消費電力モード設定信号を送信した後、前記充放電電流が検出された場合に、前記第２通信回線を介して前記各ブロック電圧検出手段に通常モード設定信号を送信し、前記各ブロック電圧検出手段は、前記通常モード設定信号が受信された場合に、前記アクティブ電源から電力が供給されて作動する通常モードに変更することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記制御手段は、前記低消費電力モード設定信号を送信した後、第２の所定時間が経過するまでの間に前記充放電電流が検出されない場合には、前記第２の所定時間が経過した時点で、前記各ブロック電圧検出手段を特定時間だけ通常モードに切り替える切替信号を送信し、この特定時間内に、前記第１通信回路を介して前記各ブロック電圧検出手段に電圧測定要求を送信し、且つ、前記各ブロック電圧検出手段で検出された電圧データを取得することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、複数の単位セルを直列に接続して所望の電圧を出力する複数組電池の、出力電圧を測定する電圧測定装置において、前記複数の単位セルを複数のブロックに分割し、各ブロック毎の電圧を検出するブロック電圧検出手段と、前記各ブロック電圧検出手段との間で、第１通信回線及び第２通信回線を介して接続され、前記第１通信回線を用いて前記各ブロック電圧検出手段に電圧測定要求を出力すると共に、各ブロック電圧検出手段で検出された電圧データを取得する制御手段と、を備え、前記各ブロック電圧検出手段は、前記各単位セルより電力が供給され、当該ブロック電圧検出手段を作動させるための電力を供給するアクティブ電源、及び前記各単位セルより電力が供給され、少なくとも当該ブロック電圧検出手段に設けられる前記第２通信回線用の通信手段に作動用の電力を供給する低消費電源を有し、前記制御手段は、前記各ブロック電圧検出手段により取得した前記電圧データの変動を検出する電圧変動検出手段を有し、前記制御手段は、前記電圧変動検出手段にて第３の所定時間継続して電圧の変動が検出されない場合に、前記第２通信回線を介して前記各ブロック電圧検出手段に低消費電力モード設定信号を送信し、前記各ブロック電圧検出手段は、前記低消費電力モード設定信号が受信された場合に、前記アクティブ電源から供給される電力により前記ブロック電圧検出手段を作動させる通常モードから、前記低消費電源から供給される電力により前記第２通信回線の通信手段のみが作動する低消費電力モードに変更することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、第１の所定時間（例えば、３０分）継続して複数組電池の充放電電流が検出されない場合に、アクティブ電源から電力が供給されて作動する通常モードから、低消費電源のみから電力が供給されて作動する低消費電力モードへ変更する。複数組電池の充放電電流を検出して、通常モードから低消費電力モードに変更することにより、複数組電池の電圧が変化していない場合に複数組電池の電圧を検出するための電流を消費することがない。つまり、車両のイグニッションがオンの状態で車両を所定時間停車している場合に低消費電力モードに切り替えることができる。従って、高精度に電力の消費を抑えることが可能な複数組電池の電圧測定装置を提供することが可能となる。

また、制御手段と接続された第２通信回路を介して、通常モードから低消費電力モードへ変更するため、通常モードから低消費電力モードへ変更するための複雑な回路構成が不要となり、部品点数を減らすことで製造コストを低減することができる。

請求項２に記載の発明によれば、低消費電力モード設定信号を出力した後、充放電電流が検出された場合に、低消費電力モードから通常モードへ変更する。従って、低消費電力モードで作動している場合に複数組電池の電流が消費されると、通常モードへ変更して各ブロック毎の電圧を検出することが可能となり、汎用性の高い複数組電池の電圧測定装置を提供することが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、低消費電力モード設定信号を送信した後、第２の所定時間（例えば、１時間）経過するまでの間に充放電電流が検出されない場合には、第２の所定時間経過した時点で、特定時間だけ通常モードへ切り替える切替信号を送信する。従って、低消費電力モードで作動している場合でも、定期的に複数組電池の電圧を検出することにより複数組電池の異常を確認することができるため、汎用性の高い複数組電池の電圧測定装置を提供することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、第３の所定時間（例えば、４０分）継続して各ブロック毎の電圧データの変動が検出されない場合に、アクティブ電源から電力が供給されて作動する通常モードから、低消費電源のみから電力が供給されて作動する低消費電力モードへ変更する。各ブロック毎の電圧データの変動を検出して、通常モードから低消費電力モードに変更することにより、複数組電池の電圧が変化していない場合に複数組電池の電圧を検出するための電流を消費することがない。つまり、車両のイグニッションがオンの状態で車両を所定時間停車している場合に低消費電力モードに切り替えることができる。従って、高精度に電力の消費を抑えることが可能な複数組電池の電圧測定装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る複数組電池の電圧測定装置の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る電圧測定装置の詳細な構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る電圧測定装置の、電源制御処理の手順を示すフローチャートである。本発明の他の実施形態に係る電圧測定装置の、電源制御処理の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電圧測定装置１０、及び複数の単位セルＢＴ１〜ＢＴ５５からなる二次電池（複数組電池）を示すブロック図である。本実施形態で採用する二次電池１３は、例えば、電気自動車やハイブリッド車両等に用いられるモータを駆動するための高圧バッテリとして用いられる。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る電圧測定装置１０は、第１絶縁インターフェース（第１通信回線）３２、及び第２絶縁インターフェース（第２通信回線）３５を介して、高電圧側装置１１と低電圧側装置１２に分離されている。

高電圧側装置１１は、５個の電圧検出用ＩＣ（ブロック電圧検出手段）、即ち、第１電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜第５電圧検出用ＩＣ（２１−５）を備えている。そして、第１電圧検出用ＩＣ（２１−１）は、第１ブロック６１として区切られた１１個の単位セルＢＴ１〜ＢＴ１１の出力電圧を測定する。また、第２電圧検出用ＩＣ（２１−２）は、第２ブロック６１−２として区切られた１１個の単位セルＢＴ１２〜ＢＴ２２の出力電圧を測定し、同様に、第３電圧検出用ＩＣ（２１−３）は、第３ブロック６１−３として区切られた１１個の単位セルＢＴ２３〜ＢＴ３３の出力電圧を測定し、第４電圧検出用ＩＣ（２１−４）は、第４ブロック６１−４として区切られた１１個の単位セルＢＴ３４〜ＢＴ４４の出力電圧を測定し、第５電圧検出用ＩＣ（２１−５）は、第５ブロック６１−５として区切られた１１個の単位セルＢＴ４５〜ＢＴ５５の出力電圧を測定する。

また、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）は、それぞれ、Ａ／Ｄ変換器２６を備えており（後述の図２参照）、基準電源７１−１〜７１−５より出力される基準電圧を用いて、各ブロック（第１ブロック〜第５ブロック）毎に測定されたアナログの電圧信号（１１個の単位セルを直列接続した電圧信号）をディジタルの電圧信号に変換する。

更に、第２〜第５電圧検出用ＩＣ（２１−２）〜（２１−５）は、通信線３１を介して、第１電圧検出用ＩＣ（２１−１）と接続され、該電圧検出用ＩＣ（２１−１）は、第１絶縁インターフェース３２（第１通信回路）を介して、低電圧側装置１２側に設けられているメインマイコン（制御手段）３３に接続されている。即ち、メインマイコン３３と、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）は、第１絶縁インターフェース３２を介し、デイジーチェーン通信で接続されている。

各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）は、各単位セルより電力が供給され、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）を作動させるための電力を供給するアクティブ電源２２（後述の図２参照）を備えており、マイコン３３は、第２絶縁インターフェース３５を介して、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）のアクティブ電源２２による電力の供給、又は停止を切り替える。

また、電圧測定装置１０は、電流センサ３４（電流検出手段）を備えている。そして、電流センサは、複数の単位セルＢＴ１〜ＢＴ５５からなる二次電池１３の充電、或いは放電された充放電電流を検出する。

メインマイコン３３は、電流センサ３４で充放電電流が第１の所定時間（例えば、３０分）継続して検出されない場合に、第２絶縁インターフェース３５を介して、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に低消費電力モード設定信号を出力し、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）は、低消費電力モード設定信号を受信すると、アクティブ電源２２から電力が供給されて作動する通常モードから、低消費電源２３（後述の図２参照）のみから電力が供給されて作動する低消費電力モードに変更する。詳細については後述する。

図２は、第１電圧検出用ＩＣ（２１−１）の内部構成を示すブロック図であり、以下、図２を参照して第１電圧検出用ＩＣ（２１−１）の詳細な構成について説明する。なお、第２〜第５電圧検出用ＩＣ（２１−２）〜（２１−５）は、第１電圧検出用ＩＣ２１−１と同一構成であるので、詳細な説明を省略する。

図２に示すように、第１電圧検出用ＩＣ２１−１は、第１ブロック６１−１の各単位セルＢＴ１〜ＢＴ１１より電力が供給され、該第１電圧検出用ＩＣ２１−１全体を作動させるための電力を供給するアクティブ電源２２と、第１ブロック６１−１の各単位セルＢＴ１〜ＢＴ１１より電力が供給され、第２絶縁インターフェース３５の通信手段に作動用の電力を供給する低消費電源２３とを有している。

また、第１電圧検出用ＩＣ２１−１は、ブロック６１−１に設けられる各単位セルＢＴ１〜ＢＴ１１の出力電力を検出するセル電力入力部２４と、セル電力入力部２４より出力される各単位セルの電圧信号を、１系統の時系列的な信号に変換するマルチプレクサ２５と、マルチプレクサ２５より出力される各単位セルの電圧信号を、基準電源７１−１より供給されるＡ／Ｄ変換用の基準電圧を用いてディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２６と、を備えている。

更に、図２に示すように、電圧検出用ＩＣ２１−１は、第２電圧検出用ＩＣ２１−２、及びメインマイコン３３（図１参照）と接続された通信部２８ａ、及び通信部２８ｂ、メインマイコン３３と接続され、第２絶縁インターフェース３５の通信手段である通信部２８ｃとを有している。

通信部２８ａ及び２８ｂは、第２電圧検出用ＩＣ２１−２、及びメインマイコン３３（図１参照）との間で各種信号の送受信を行う。メインマイコンに送信する信号としては、各単位セルの電圧を検出した電圧信号等が挙げられる。また、デイジーチェーン通信で接続された第２〜第５電圧検出用ＩＣ（２１−２）〜（２１−５）より通信線３１を介して送信された信号を中継して、メインマイコン３３に送信する。

更に、メインマイコン３３より送信される各種の信号を受信して通信線３１を経由して所望の電圧検出用ＩＣに送信する。メインマイコン３３から各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に送信される信号としては、各単位セルの電圧検出を開始させるための指令信号等が挙げられる。

通信部２８ｃは、メインマイコン３３（図１参照）からの信号を受信する。具体的には、メインマイコン３３から、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）のアクティブ電源２２による電力を供給する通常モード設定信号、及び低消費電源２３のみから電力を供給する低消費電力モード設定信号を受信する。メインマイコン３３（図１参照）より各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）のアクティブ電源２２による電力の供給を開始する通常モード設定信号が送信された場合には、停止中のアクティブ電源２２を作動させ、該アクティブ電源２２による電力供給を開始させる。また、メインマイコン３３より各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）のアクティブ電源２２による電力の供給を停止する低消費電力モード設定信号が送信された場合には、アクティブ電源２２による電力供給を停止させる。アクティブ電源２２による電力供給を停止させた場合、低消費電源２３による電力供給が継続されるので、通信部２８ｃは引き続き作動状態が維持される。

メインマイコン３３は、データ記憶用のレジスタ（図示省略）を備えており、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）で検出された電圧データを記憶する。また、メインマイコン３３は、上位装置（図示省略）を接続され、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）の電圧読み取り要求が与えられた場合には、レジスタに記憶している電圧データから最新の電圧データを上位装置に送信する。

次に、上記のように構成された本発明の実施形態に係る電圧測定装置１０で実行される電源制御処理を、図３に示すフローチャートを参照して説明する。

まず、ステップＳ１１の処理において、メインマイコン３３は、アクティブ電源２２がオンであるか否かを判定する。つまり、メインマイコン３３は、第２絶縁インターフェース３５を介して、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に通常モード設定信号を送信し、アクティブ電源２２から電力が供給されて各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）を作動する通常モードであるか否かを判定する。

メインマイコン３３は、ステップＳ１１の処理において、アクティブ電源２２がオンであると判定した場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１２の処理において、第１の所定時間（例えば、３０分）内に電流センサ３４で充放電電流が検出されたか否かを判定する。

メインマイコン３３は、第１の所定時間継続して充放電電流が検出されていないと判定した場合には（ステップＳ１２：ＮＯ）、ステップＳ１３の処理において、アクティブ電源２２のオフ指令を送信する。つまり、メインマイコン３３は、第２絶縁インターフェース３５を介して、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に低消費電力モード設定信号を送信する。低消費電力モード設定信号を受信した各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）では、アクティブ電源２２による電力の供給を停止し、低消費電源２３のみから電力が供給されて作動する低消費電力モードに変更する。低消費電源２３のみから電力が供給されている場合、通信部２８ｃには引き続き電力が供給されているので、通信部２８ｃの作動状態が維持される。

一方、メインマイコン３３は、ステップＳ１１の処理において、アクティブ電源２２がオンではないと判定した場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、つまり、メインマイコン３３は、第２絶縁インターフェース３５を介して、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に低消費電力モード設定信号を送信し、低消費電力モードであると判定した場合、ステップＳ１４の処理において、上位装置（図示省略）より各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）の電圧読み取り要求が与えられたか否かを判定する。

メインマイコン３３は、上位装置より各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）の電圧読み取り要求が与えられたと判定した場合には（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、ステップＳ１５の処理において、メインマイコン３３のレジスタ（図示省略）に記憶している各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）で検出された電圧データのうち、最新の電圧データを上位装置に送信する。

一方、メインマイコン３３は、ステップＳ１４の処理において、上位装置より各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）の電圧読み取り要求が与えられていないと判定した場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、又はステップＳ１５の処理の後、ステップＳ１６の処理において、電流センサ３４で充放電電流を検出したか否かを判定する。

メインマイコン３３は、ステップＳ１６の処理において、電流センサ３４で充放電電流を検出したと判定した場合には（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ１７の処理において、アクティブ電源２２のオン指令を出力する。つまり、メインマイコン３３は、第２絶縁インターフェース３５を介して、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に通常モード設定信号を送信する。通常モード設定信号を受信した各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）では、アクティブ電源２２から電力が供給されて作動する通常モードに変更する。

一方、電流センサ３４で充放電電流が検出されていないと判定した場合には（ステップＳ１６：ＮＯ）、ステップＳ１８の処理において、メインマイコン３３は、低消費電力モード設定信号を送信した後、第２の所定時間（例えば、１時間）経過したか否かを判定する。

メインマイコン３３は、低消費電力モード設定信号を送信してから第２の所定時間経過したと判定した場合には（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、ステップＳ１９の処理において、特定時間アクティブ電源２２のオン指令を出力する。つまり、メインマイコン３３は、第２の所定時間が経過するまでの間に電流センサ３４で充放電電流が検出されない場合には、第２の所定時間経過した時点で、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）を特定時間だけ通常モードに切り替える切替信号を送信する。そして、メインマイコン３３は、特定時間内に第１絶縁インターフェース３２を介して各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に電圧測定要求を送信し、且つ、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）で検出された電圧データを取得する。

メインマイコン３３は、ステップＳ１２の処理において、第１の所定時間内に電流センサ３４で充放電電流が検出されたと判定した場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ステップＳ１８の処理において、第２の所定時間経過していないと判定した場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、ステップＳ１３の処理、ステップＳ１７の処理、及びステップＳ１９の処理を終了したときには、電源制御処理を終了する。

上記のように、メインマイコン３３は、第１の所定時間（例えば、３０分）継続して電流センサ３４で充放電電流を検出されない場合に、第２インタフェース３５を介して各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に低消費電力モード設定信号を送信する。

このようにして、本発明の実施形態に係る電圧測定装置１０では、第１の所定時間（例えば、３０分）継続して電流センサ３４で充放電電流が検出されない場合に、アクティブ電源２２から電力が供給されて作動する通常モードから、低消費電源２３のみから電力が供給されて作動する低消費電力モードへ変更する。電流センサ２４の充放電電流を検出して、通常モードから低消費電力モードに変更することにより、二次電池１３の電圧が変化していない場合に二次電池１３の電圧を検出するための電流を消費することがない。つまり、車両のイグニッションがオンの状態で車両を所定時間停車している場合に低消費電力モードに切り替えることができる。従って、高精度に電力の消費を抑えることが可能な複数組電池の電圧測定装置を提供することが可能となる。

また、マイコン３３と接続された第２インターフェース３５を介して、通常モードから低消費電力モードへ変更するため、通常モードから低消費電力モードへ変更するための複雑な回路構成が不要となり、部品点数を減らすことで製造コストを低減することができる。

更に、低消費電力モード設定信号を出力した後、電流センサ３４で充放電電流が検出された場合に、低消費電力モードから通常モードへ変更する。従って、低消費電力モードで作動している場合に二次電池１３の電流が消費されると、通常モードへ変更して各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）の電圧を検出することが可能となり、汎用性の高い複数組電池の電圧測定装置を提供することが可能となる。

また、低消費電力モード設定信号を送信した後、第２の所定時間（例えば、１時間）経過するまでの間に充放電電流が検出されない場合には、第２の所定時間経過した時点で、特定時間だけ通常モードへ切り替える切替信号を送信する。従って、低消費電力モードで作動している場合でも、定期的に二次電池１３の電圧を検出することにより複数組電池の異常を確認することができるため、汎用性の高い複数組電池の電圧測定装置を提供することが可能となる。

また、低消費電力モードに設定されているときに、上位装置より各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）の電圧読み取り要求が与えられた場合には、レジスタに記憶された電圧データから最新の電圧データを上位装置に送信する。低消費電力モードに設定されている場合、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）は、各ブロック毎の電圧を検出していない。そのため、電圧読み取り要求に対して電圧データを送信しない場合には、上位装置は各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）が故障していると判定してしまうため、上位装置の構成を変更する必要がある。しかし、最新に記憶された電圧データを上位装置に送信することにより、上位装置の構成を変更することなく、電力の消費を抑えることができる。

次に、本発明の他の実施形態について図面を参照して説明する。図４は本発明の他の実施形態を示し、上記一実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。図４は、本発明の他の実施形態に係る電圧測定装置１０の、電源制御処理の手順を示すフローチャートである。

本発明の他の実施形態では、メインマイコン３３は、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）により取得した電圧データの変動を検出し、第３の所定時間（例えば、４０分）継続して電圧の変動が検出されない場合に、第２絶縁インターフェース３５を介して各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に低消費電力モード設定信号を出力する。

まず、ステップＳ１１１の処理において、メインマイコン３３は、アクティブ電源２２がオンであるか否かを判定する。つまり、メインマイコン３３は、第２絶縁インターフェース３５を介して、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に通常モード設定信号を送信し、アクティブ電源２２から電力が供給されて各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）を作動する通常モードであるか否かを判定する。

メインマイコン３３は、ステップＳ１１１の処理において、アクティブ電源２２がオンであると判定した場合には（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１１２の処理において、第３の所定時間（例えば、４０分）内に各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）により取得した電圧データの変動が検出されたか否かを判定する。

メインマイコン３３は、第３の所定時間継続して電圧データの変動が検出されていないと判定した場合には（ステップＳ１１２：ＮＯ）、ステップＳ１１３の処理において、アクティブ電源２２のオフ指令を送信する。つまり、メインマイコンは、第２絶縁インターフェース３５を介して、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に低消費電力モード設定信号を送信する。低消費電力モード設定信号を受信した各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）では、アクティブ電源２２による電力の供給を停止し、低消費電源２３のみから電力が供給されて作動する低消費電力モードに変更する。低消費電源２３のみから電力が供給されている場合、通信部２８ｃには引き続き電力が供給されているので、通信部２８ｃの作動状態が維持される。

一方、メインマイコン３３は、ステップＳ１１１の処理において、アクティブ電源２２がオンではないと判定した場合（ステップＳ１１１：ＮＯ）、つまり、メインマイコン３３は、第２絶縁インターフェース３５を介して、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に低消費電力モード設定信号を送信し、低消費電力モードであると判定した場合、ステップＳ１１４の処理において、上位装置（図示省略）より各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）の電圧読み取り要求が与えられたか否かを判定する。

メインマイコン３３は、上位装置より各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）の電圧読み取り要求が与えられたと判定した場合には（ステップＳ１１４：ＹＥＳ）、ステップＳ１１５の処理において、メインマイコン３３のレジスタ（図示省略）に記憶している各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）で検出された電圧データのうち、最新の電圧データを上位装置に送信する。

一方、メインマイコン３３は、ステップＳ１１４の処理において、上位装置より各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）の電圧読み取り要求が与えられていないと判定した場合（ステップＳ１１４：ＮＯ）、又はステップＳ１１５の処理の後、ステップＳ１１６の処理において、電流センサ３４で充放電電流を検出したか否かを判定する。

メインマイコン３３は、ステップＳ１１６の処理において、電流センサ３４で充放電電流を検出したと判定した場合には（ステップＳ１１６：ＹＥＳ）、ステップＳ１１７の処理において、アクティブ電源２２のオン指令を出力する。つまり、メインマイコン３３は、第２絶縁インターフェース３５を介して、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に通常モード設定信号を送信する。通常モード設定信号を受信した各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）では、アクティブ電源２２から電力が供給されて作動する通常モードに変更する。

一方、電流センサ３４で充放電電流が検出されていないと判定した場合には（ステップＳ１１６：ＮＯ）、ステップＳ１１８の処理において、メインマイコン３３は、低消費電力モード設定信号を送信した後、第２の所定時間（例えば、１時間）経過したか否かを判定する。

メインマイコン３３は、低消費電力モード設定信号を送信してから第２の所定時間経過したと判定した場合には（ステップＳ１１８：ＹＥＳ）、ステップＳ１１９の処理において、特定時間アクティブ電源２２のオン指令を出力する。つまり、メインマイコン３３は、第２の所定時間が経過するまでの間に電流センサ３４で充放電電流が検出されない場合には、第２の所定時間経過した時点で、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）を特定時間だけ通常モードに切り替える切替信号を送信する。そして、メインマイコン３３は、特定時間内に第１絶縁インターフェース３２を介して各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に電圧測定要求を送信し、且つ、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）で検出された電圧データを取得する。

メインマイコン３３は、ステップＳ１１２の処理において、第３の所定時間内に電圧データの変動が検出されたと判定した場合（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、ステップＳ１１８の処理において、第２の所定時間経過していないと判定した場合（ステップＳ１１８：ＮＯ）、ステップＳ１１３の処理、ステップＳ１１７の処理、及びステップＳ１１９の処理を終了したときには、電源制御処理を終了する。

上記のように、メインマイコン３３は、第３の所定時間（例えば、４０分）継続して各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）により取得した電圧データの変動が検出されない場合に、第２インタフェース３５を介して各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に低消費電力モード設定信号を送信する。

このようにして、本発明の他の実施形態に係る電圧測定装置１０では、第３の所定時間（例えば、４０分）継続して各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）より取得した電圧データの変動が検出されない場合に、アクティブ電源２２から電力が供給されて作動する通常モードから、低消費電源２３のみから電力が供給されて作動する低消費電力モードへ変更する。各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）の電圧データの変動を検出して、通常モードから低消費電力モードに変更することにより、二次電池１３の電圧が変化していない場合に二次電池１３の電圧を検出するための電流を消費することがない。つまり、車両のイグニッションがオンの状態で車両を所定時間停車している場合に低消費電力モードに切り替えることができる。従って、高精度に電力の消費を抑えることが可能な複数組電池の電圧測定装置を提供することが可能となる。

また、マイコン３３と接続された第２絶縁インターフェース３５を介して、通常モードから低消費電力モードへ変更するため、通常モードから低消費電力モードへ変更するための複雑な回路構成が不要となり、部品点数を減らすことで製造コストを低減することができる。

また、低消費電力モード設定信号を送信した後、第２の所定時間（例えば、１時間）経過するまでの間に充放電電流が検出されない場合には、第２の所定時間経過した時点で、特定時間だけ通常モードへ切り替える切替信号を送信する。従って、低消費電力モードで作動している場合でも、定期的に二次電池１３の電圧を検出することにより二次電池１３の異常を確認することができるため、汎用性の高い複数組電池の電圧測定装置を提供することが可能となる。

以上、本発明の電圧測定装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれにこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

例えば、上記した実施形態では、マイコン３３は、第２絶縁インターフェース３５（第２通信回路）を介して各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に低消費電力モード設定信号、及び通常モード設定信号を送信する場合について説明したが、これに限定されるものでは無く、適宜変更が可能である。例えば、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に電源切替部を設け、アクティブ電源２２による電力の供給、又は停止を切り替えるように構成してもよい。この場合、メインマイコン３３は、第１絶縁インターフェース３２を介して電源切替部に低消費電力モード設定信号、及び通常モード設定信号を送信する。また、消費電源２３は、第１絶縁インターフェース３２の作動を供給することにより、第２絶縁インターフェース３５を省略することが可能となる。

また、上記した実施形態では、第１の所定時間を３０分、第２の所定時間を１時間、第３の所定時間を４０分とする場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものでは無く、適宜変更が可能である。

また、上記した実施形態では、ハイブリット車両や電気自動車に搭載される高電圧バッテリの電圧を測定する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものでは無く、その他のバッテリについても適用することができる。

本発明は、二次電池の消費電力を低減する上で極めて有用である。

１０電圧測定装置
１１高電圧側装置
１２低電圧側装置
１３二次電池
２１−１〜２１−５第１〜第５電圧検出用ＩＣ
２２アクティブ電源
２３低消費電源
２４セル電圧入力部
２５マルチプレクサ
２６Ａ／Ｄ変換器
２７コントロール部
２８通信部
３１通信線
３２第１絶縁インターフェース
３３メインマイコン
３４電流センサ
３５第２絶縁インターフェース
６１−１〜６１−５第１〜第５ブロック
７１−１〜７１−５基準電源

Claims

複数の単位セルを直列に接続して所望の電圧を出力する複数組電池の、出力電圧を測定する電圧測定装置において、
前記複数組電池の充放電電流を検出する電流検出手段と、
前記複数の単位セルを複数のブロックに分割し、各ブロック毎の電圧を検出するブロック電圧検出手段と、
前記各ブロック電圧検出手段との間で、第１通信回線及び第２通信回線を介して接続され、前記第１通信回線を用いて前記各ブロック電圧検出手段に電圧測定要求を出力すると共に、各ブロック電圧検出手段で検出された電圧データを取得する制御手段と、を備え、
前記各ブロック電圧検出手段は、前記各単位セルより電力が供給され、当該ブロック電圧検出手段を作動させるための電力を供給するアクティブ電源、及び前記各単位セルより電力が供給され、少なくとも当該ブロック電圧検出手段に設けられる前記第２通信回線用の通信手段に作動用の電力を供給する低消費電源を有し、
前記制御手段は、前記電流検出手段で充放電電流が第１の所定時間継続して検出されない場合に、前記第２通信回線を介して前記各ブロック電圧検出手段に低消費電力モード設定信号を送信し、
前記各ブロック電圧検出手段は、前記低消費電力モード設定信号が受信された場合に、前記アクティブ電源から供給される電力により前記ブロック電圧検出手段を作動させる通常モードから、前記低消費電源から供給される電力により前記第２通信回線の通信手段のみが作動する低消費電力モードに変更することを特徴とする複数組電池の電圧測定装置。
前記制御手段は、前記低消費電力モード設定信号を送信した後、前記充放電電流が検出された場合に、前記第２通信回線を介して前記各ブロック電圧検出手段に通常モード設定信号を送信し、
前記各ブロック電圧検出手段は、前記通常モード設定信号が受信された場合に、前記アクティブ電源から電力が供給されて作動する通常モードに変更することを特徴とする請求項１に記載の複数組電池の電圧測定装置。
前記制御手段は、前記低消費電力モード設定信号を送信した後、第２の所定時間が経過するまでの間に前記充放電電流が検出されない場合には、前記第２の所定時間が経過した時点で、前記各ブロック電圧検出手段を特定時間だけ通常モードに切り替える切替信号を送信し、
この特定時間内に、前記第１通信回路を介して前記各ブロック電圧検出手段に電圧測定要求を送信し、且つ、前記各ブロック電圧検出手段で検出された電圧データを取得することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の複数組電池の電圧測定装置。
複数の単位セルを直列に接続して所望の電圧を出力する複数組電池の、出力電圧を測定する電圧測定装置において、
前記複数の単位セルを複数のブロックに分割し、各ブロック毎の電圧を検出するブロック電圧検出手段と、
前記各ブロック電圧検出手段との間で、第１通信回線及び第２通信回線を介して接続され、前記第１通信回線を用いて前記各ブロック電圧検出手段に電圧測定要求を出力すると共に、各ブロック電圧検出手段で検出された電圧データを取得する制御手段と、を備え、
前記各ブロック電圧検出手段は、前記各単位セルより電力が供給され、当該ブロック電圧検出手段を作動させるための電力を供給するアクティブ電源、及び前記各単位セルより電力が供給され、少なくとも当該ブロック電圧検出手段に設けられる前記第２通信回線用の通信手段に作動用の電力を供給する低消費電源を有し、
前記制御手段は、前記各ブロック電圧検出手段により取得した前記電圧データの変動を検出する電圧変動検出手段を有し、
前記制御手段は、前記電圧変動検出手段にて第３の所定時間継続して電圧の変動が検出されない場合に、前記第２通信回線を介して前記各ブロック電圧検出手段に低消費電力モード設定信号を送信し、
前記各ブロック電圧検出手段は、前記低消費電力モード設定信号が受信された場合に、前記アクティブ電源から供給される電力により前記ブロック電圧検出手段を作動させる通常モードから、前記低消費電源から供給される電力により前記第２通信回線の通信手段のみが作動する低消費電力モードに変更することを特徴とする複数組電池の電圧測定装置。