JP5569418B2

JP5569418B2 - 電池監視装置

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Publication number: JP5569418B2
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Inventors: 直樹簗瀬
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Description

本発明は、ブロックを構成する複数の電池セルのセル電圧をそれぞれ検出し、当該検出結果を出力信号として出力する複数の監視ＩＣを備えた電池監視装置に関する。

従来より、車両用二次電池制御装置が、例えば特許文献１で提案されている。この特許文献１では、二次電池である４個の電池セルが直列接続されており、各電池セルの端子がそれぞれ電子制御装置であるＥＣＵに接続された構成が提案されている。ＥＣＵは各電池セルを監視し、各電池セルの充電状態（ＳＯＣ；State Of Charge）が例えば６０％になるように各電池セルを充放電制御する。

一方、電池セルの数が数十個や数百個となるような組電池に対しては、複数の電池セルをグループ化した複数のブロック毎に監視が行われる構成が一般的である。これについて、図６を参照して説明する。

図６に示されるように、組電池１０は最小単位である電池セル１１が直列に複数接続されて構成され、所定数の電池セル１１毎にグループ化された複数のブロック１２が直列に接続された構成になっている。電池セル１１として充電可能なリチウムイオン二次電池が用いられる。組電池１０はハイブリッド車等の電気自動車に搭載されて駆動源となると共に、モータジェネレータ等の負荷を駆動するための電源や電子機器の電源等に用いられる。

このような組電池１０に対して電池監視装置が接続されている。電池監視装置は、ブロック１２毎に設けられた複数の監視ＩＣ８０を備えている。各監視ＩＣ８０は監視対象のブロック１２のブロック電圧が正常であるか否かを監視するように構成されている。なお、図６では、３つのブロック１２に対して監視ＩＣ８０がそれぞれ設けられた構成が示されている。

また、各ブロック１２のブロック電圧を均等化するため、ブロック１２毎に均等化部２０がそれぞれ設けられている。均等化部２０は、ブロック１２のうち最も高電圧側の電池セル１１の正極側と最も低電圧側の電池セル１１の負極側との間に抵抗２１とトランジスタ２２とが直列接続されて構成されている。各均等化部２０は、複数のブロック１２に対してそれぞれ設けられている。抵抗２１はブロック１２の正極側に接続され、トランジスタ２２はブロック１２の負極側に接続されている。なお、トランジスタ２２として例えばＮＰＮ型のものが採用される。

均等化部２０のトランジスタ２２は対応する監視ＩＣ８０によって駆動される。すなわち、各トランジスタ２２のゲートは各監視ＩＣ８０がそれぞれ接続されている。例えばトランジスタ２２のゲートにハイレベルの信号が入力されると、ブロック１２と均等化部２０とで構成されるループ回路（消費電流回路）が形成され、当該消費電流回路に電流が流れることでブロック電圧が制御されるようになっている。

トランジスタ２２は当該トランジスタ２２を含む均等化部２０に対応した監視ＩＣ８０によって駆動される。トランジスタ２２が駆動されると、均等化部２０とブロック１２との間には、ブロック１２、抵抗２１、トランジスタ２２、ブロック１２というループ経路に電流が流れる消費電流回路が形成される。

ここで、複数のトランジスタ２２によって構成された複数の消費電流回路のうち最も低電圧側の消費電流回路は、各監視ＩＣ８０からマイクロコンピュータ９０（以下、マイコン９０という）に信号を出力するための通信回路として機能する。このため、当該消費電流回路を構成する均等化部２０の抵抗２１とトランジスタ２２との間には絶縁素子３０が接続されている。したがって、最も低電圧側の消費電流回路については、ブロック１２、抵抗２１、絶縁素子３０、トランジスタ２２、ブロック１２というループ経路に電流が流れる。絶縁素子３０として、例えばフォトカプラが採用される。

このように、均等化部２０とマイコン９０との間に絶縁素子３０を用いている理由としては、各監視ＩＣ８０側で取り扱われる電圧がマイコン９０側で取り扱われる電圧よりも高いため、マイコン９０側を高電圧から保護するべく、監視ＩＣ８０側の高電圧系とマイコン９０側の低電圧系とが絶縁素子３０によって絶縁されている。また、最も低電圧側の消費電流回路からマイコン９０に信号を出力するようにしているのは組電池１０全体の電圧が非常に高いからであり、高電圧側の消費電流回路を構成する均等化部２０に絶縁素子３０を設ける場合は高耐圧の絶縁素子３０が必要となるからである。

なお、最も低電圧側の均等化部２０において、絶縁素子３０は抵抗２１とトランジスタ２２との間ではなく、例えばブロック１２の高電圧側と抵抗２１との間、または、トランジスタ２２とブロック１２の低電圧側との間に接続されていても良い。

マイコン９０は、絶縁素子３０を介して送られてきた各監視ＩＣ８０の出力信号に基づいて、各ブロック１２のブロック電圧の均等化制御を行う。また、マイコン９０から監視ＩＣ８０への信号は、図示しない絶縁素子を介して例えば最も高電圧側の監視ＩＣ８０に入力されるようになっている。

そして、最も低電圧側のブロック１２に対応する均等化部２０から各監視ＩＣ８０の監視結果をマイコン９０に出力するため、各監視ＩＣ８０はデイジーチェーン方式により直列接続されている。これにより、各監視ＩＣ８０は、ブロック電圧が正常または異常であるという監視結果を、正常または異常を示す一定のＤｕｔｙ比の出力信号としてデイジーチェーンを介して最も低電圧側の監視ＩＣ８０に転送する。この場合、各監視ＩＣ８０は、ブロック電圧が正常の場合は正常を示すＤｕｔｙ比の出力信号を出力し、ブロック電圧が異常の場合はＤｕｔｙ比を変化させた出力信号を出力する。

次に、上記の電池監視装置において、各監視ＩＣ８０の監視結果をマイコン９０に出力する作動について、図７を参照して説明する。ここで、最も高電圧側のブロック１２に対応した監視ＩＣ８０を第１の監視ＩＣ８０とし、低電圧側に順に第２の監視ＩＣ８０、第３の監視ＩＣ８０とする。すなわち、最も低電圧側のブロック１２に対応した監視ＩＣ８０が第３の監視ＩＣ８０である。

まず、第１の監視ＩＣ８０の監視結果がデイジーチェーンによって第２の監視ＩＣ８０および第３の監視ＩＣ８０に転送される。そして、図７（ａ）に示される区間Ｔ３０では、各均等化部２０のトランジスタ２２は、第１の監視ＩＣ８０の出力信号に従って各監視ＩＣ８０にそれぞれ駆動される。これにより、最も低電圧側の消費電流回路には第１の監視ＩＣ８０の出力信号に応じた電流が流れるので、第１の監視ＩＣ８０の出力信号が第３の監視ＩＣ８０の均等化部２０から絶縁素子３０を介してマイコン９０に出力される。

続いて、第２の監視ＩＣ８０の監視結果がデイジーチェーンによって第３の監視ＩＣ８０および第１の監視ＩＣ８０に転送される。そして、図７（ｂ）に示される区間Ｔ３１では、各均等化部２０のトランジスタ２２は、第２の監視ＩＣ８０の出力信号に従って各監視ＩＣ８０にそれぞれ駆動される。これにより、最も低電圧側の消費電流回路には第２の監視ＩＣ８０の出力信号に応じた電流が流れるので、第２の監視ＩＣ８０の出力信号が第３の監視ＩＣ８０の均等化部２０から絶縁素子３０を介してマイコン９０に出力される。

この後、第３の監視ＩＣ８０の監視結果がデイジーチェーンによって第１の監視ＩＣ８０および第２の監視ＩＣ８０に転送される。したがって、図７（ｃ）に示される区間Ｔ３２では、各均等化部２０のトランジスタ２２は、第３の監視ＩＣ８０の出力信号に従って各監視ＩＣ８０にそれぞれ駆動される。これにより、第３の監視ＩＣ８０に対応した均等化部２０に電流が流れるので、第３の監視ＩＣ８０の出力信号が第３の監視ＩＣ８０の均等化部２０から絶縁素子３０を介してマイコン９０に出力される。

以上のように、各監視ＩＣ８０とマイコン９０との通信の際には、最も低電圧側のブロック１２に対応する均等化部２０のトランジスタ２２だけでなく、他のブロック１２に対応する各均等化部２０のトランジスタ２２についても同じ出力信号に従って駆動される。このため、出力信号をマイコン９０に出力する度に各消費電流回路すなわち各ブロック１２に流れる電流量は同じになり、各ブロック１２で消費される消費電流は同じになる。このように、他の監視ＩＣ８０の出力信号でトランジスタ２２を駆動することができるのは、出力信号が正常または異常を示す一定のＤｕｔｙ比の信号だからである。

したがって、最も低電圧側の消費電流回路からマイコン９０に出力信号を出力する構成であっても、各監視ＩＣ８０の出力信号をマイコン９０にそれぞれ出力する際に、各ブロック１２の消費電流のバラツキは生じないようになっている。

特開２００２−３５４６９２号公報

上記従来の技術では、電池監視装置はブロック１２のブロック電圧を検出する構成となっていたが、各電池セル１１の個々のセル電圧をそれぞれ検出することで、各セル電圧のばらつきを低減する制御を行うことが望まれている。

そこで、図６に用いられている監視ＩＣ８０の代わりに、電池セル１１毎のセル電圧をそれぞれ検出すると共にＡＤ変換し、ＡＤ変換した信号をセル電圧の大きさに応じて出力信号のＤｕｔｙ比を変化させて出力する方式の監視ＩＣを採用することが考えられる。すなわち、図６に示される電池監視装置における各監視ＩＣ８０を上記の新方式の監視ＩＣに置き換える。なお、新方式の監視ＩＣを採用したとしても、最も低電圧側の消費電流回路をマイコン９０との通信回路とする構成は従来と同じである。

しかしながら、新方式の監視ＩＣは、当該監視ＩＣに対応するトランジスタ２２を駆動するものの、最も低電圧側の監視ＩＣを除き、デイジーチェーンを介して他の監視ＩＣから入力した出力信号を転送するだけであり、他の監視ＩＣから入力した出力信号でトランジスタ２２を駆動するようには構成されていない。このため、各ブロック１２で消費される電流にバラツキが生じてしまうという問題がある。これについて、図８を参照して説明する。なお、新方式の監視ＩＣについても、最も高電圧側のブロック１２に対応した監視ＩＣを第１の監視ＩＣとし、低電圧側に順に第２の監視ＩＣ、第３の監視ＩＣとする。

図８に示される区間Ｔ４０では、図８（ａ）に示される第１の監視ＩＣの出力信号に従って第３の監視ＩＣに対応するトランジスタ２２が駆動されることで、絶縁素子３０を介してマイコン９０に第１の監視ＩＣの出力信号が出力される。この場合、第２の監視ＩＣに対応したトランジスタ２２は駆動されず、第２の監視ＩＣに対応したブロック１２では電流が消費されない。

同様に、図８に示される区間Ｔ４１では、図８（ｂ）に示される第２の監視ＩＣの出力信号に従って第３の監視ＩＣに対応するトランジスタ２２が駆動されることで、絶縁素子３０を介してマイコン９０に第２の監視ＩＣの出力信号が出力される。この場合、第１の監視ＩＣに対応したトランジスタ２２は駆動されず、第１の監視ＩＣに対応したブロック１２では電流が消費されない。

そして、図８に示される区間Ｔ４２では、図８（ｃ）に示される第３の監視ＩＣの出力信号に従って第３の監視ＩＣに対応するトランジスタ２２が駆動されることで、絶縁素子３０を介してマイコン９０に第３の監視ＩＣの出力信号が出力される。この場合、第１の監視ＩＣおよび第２の監視ＩＣに対応した各トランジスタ２２は駆動されず、第３の監視ＩＣに対応したブロック１２のみで電流が消費される。

このように、第１の監視ＩＣに対応したブロック１２では第１の監視ＩＣから出力信号が出力されるときに電流が消費され、第２の監視ＩＣに対応したブロック１２では第２の監視ＩＣから出力信号が出力されるときに電流が消費される。一方、マイコン９０との通信が行われる第３の監視ＩＣに対応したブロック１２では、当該第３の監視ＩＣの出力信号を出力するときの他、第１の監視ＩＣや第２の監視ＩＣから出力信号が出力されるときにも電流が消費されるため、常に電流が消費されている。したがって、各ブロック１２で消費される電流にバラツキが生じてしまう。

なお、上記では、最も低電圧側の消費電流回路をマイコン９０との通信回路としていたが、もちろん、高電圧側の消費電流回路をマイコン９０との通信回路としても良い。

本発明は上記点に鑑み、ブロック毎にグループ化された各電池セルの電圧を監視ＩＣにて検出する電池監視装置において、各監視ＩＣから出力信号を出力する際に、各ブロックで消費される消費電流のバラツキを抑制することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数の電池セルが直列に接続される組電池を所定数の電池セル毎にグループ化した複数のブロックそれぞれに対応して設けられ、ブロックを構成する電池セルのセル電圧をそれぞれ検出し、当該検出結果を出力信号として出力する複数の監視ＩＣと、複数のブロックに対してそれぞれ設けられると共に、ブロックの正極側と負極側との間に接続され、当該ブロックとの間に電流が流れる消費電流回路を構成する複数のスイッチング手段と、を備え、複数の監視ＩＣのうちのいずれかの監視ＩＣから出力される出力信号が全ての監視ＩＣに転送されるように複数の監視ＩＣがデイジーチェーン方式で接続されている。

また、複数の監視ＩＣのうちのいずれかの監視ＩＣに対応するスイッチング手段が、当該監視ＩＣの出力信号もしくは他の監視ＩＣからデイジーチェーン方式により当該監視ＩＣに入力された出力信号に従って駆動されると共に、当該監視ＩＣに対応するスイッチング手段により構成された消費電流回路が、複数の監視ＩＣの出力信号を監視手段にそれぞれ出力する通信回路として構成されている。

そして、通信回路から分岐される配線に、当該監視ＩＣに対応するスイッチング手段が出力信号に従って駆動されると同時に、他の監視ＩＣに対応するスイッチング手段をそれぞれ駆動する駆動手段を備えていることを特徴とする。

これによると、当該監視ＩＣのスイッチング手段が出力信号に従って駆動されるときに、駆動手段によって当該監視ＩＣ以外のスイッチング手段も同時に駆動されるので、各消費電流回路に流れる電流量はそれぞれ同じになる。したがって、各ブロックで消費される消費電流は同じになるので、各ブロックで消費される消費電流のバラツキを抑制することができる。

請求項２に記載の発明では、複数の電池セルが直列に接続される組電池を所定数の電池セル毎にグループ化した複数のブロックそれぞれに対応して設けられ、ブロックを構成する電池セルのセル電圧をそれぞれ検出し、当該検出結果を出力信号として出力する複数の監視ＩＣを備えている。

また、複数のブロックに対してそれぞれ設けられると共に、ブロックの正極側と負極側との間に接続され、対応する監視ＩＣの出力信号に従って駆動されることで当該ブロックとの間に電流が流れる第１消費電流回路を構成する複数の第１スイッチング手段を備えている。

そして、複数の監視ＩＣのうちのいずれかの監視ＩＣから出力される出力信号が全ての監視ＩＣに転送されるように複数の監視ＩＣがデイジーチェーン方式で接続されており、複数の第１スイッチング手段によって構成された複数の第１消費電流回路のうちのいずれかの第１消費電流回路が、複数の監視ＩＣの出力信号を監視手段にそれぞれ出力する通信回路として構成されている。

さらに、複数の監視ＩＣに対してそれぞれ設けられると共に、ブロックの正極側と負極側との間に接続され、対応する監視ＩＣの出力信号が反転された反転信号に従って駆動されることで当該ブロックとの間に電流が流れる第２消費電流回路をそれぞれ構成する複数の第２スイッチング手段を備え、第１消費電流回路において第１スイッチング手段を駆動するタイミングを示す出力信号のＤｕｔｙ比と、第２消費電流回路において第２スイッチング手段を駆動するタイミングを示す反転信号のＤｕｔｙ比と、の双方の和が１００％とされることを特徴とする。

これによると、各ブロックに対して、第１スイッチング手段に係る第１消費電流回路と第２スイッチング手段に係る第２消費電流回路との２経路の消費電流回路が形成され、各消費電流回路の一方に電流が流れるときは他方に電流が流れず、各消費電流回路の一方に電流が流れないときには他方に流れるので、出力信号のＤｕｔｙ比に関わらず、各ブロックには常に電流が流れるようにすることができる。したがって、各ブロックで消費される消費電流のバラツキを抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る電池監視装置を含んだ電池監視システムの全体構成図である。図１に示される電池監視装置の作動を説明するためのタイミングチャートである。本発明の第２実施形態に係る電池監視装置を含んだ電池監視システムの全体構成図である。本発明の第３実施形態に係る電池監視装置を含んだ電池監視システムの全体構成図である。図４に示される電池監視装置の作動を説明するためのタイミングチャートである。従来の電池監視装置の構成図である。図６に示される電池監視装置の作動を説明するためのタイミングチャートである。監視ＩＣをセル電圧検出方式としたときに各監視ＩＣが対応するトランジスタを駆動するための出力信号を示すタイミングチャートである。

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、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。以下では、図６に示す構成要素と同一のものには、同一符号を記してある。また、図６と同一の構成要素については説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る電池監視装置を含んだ電池監視システムの全体構成図である。この図に示されるように、電池監視システムは、組電池１０と電池監視装置とで構成されている。

電池監視装置は、組電池１０の個々の電池セル１１を監視する装置であり、複数の均等化部２０と、絶縁素子３０と、複数の監視ＩＣ４０と、マイコン５０と、を備えて構成されている。均等化部２０および絶縁素子３０は図６に示されるものと同じである。

マイコン５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに従って動作する制御回路である。このようなマイコン５０は、監視ＩＣ４０に対して指令信号を出力することにより、監視ＩＣ４０に各電池セル１１のセル電圧の検出や均等化等の処理を実行させる。また、マイコン５０は、最も低電圧側の消費電流回路（通信回路）から絶縁素子３０を介して各監視ＩＣ４０の出力信号を取得し、当該出力信号に基づいて各監視ＩＣ４０に対する制御を行う。

複数の監視ＩＣ４０それぞれは、電池セル１１のセル電圧を検出するように構成されたＩＣである。各監視ＩＣ４０は、対応するブロック１２の両電極間に接続されて電源供給されることで作動すると共に、対応するブロック１２を構成する電池セル１１の両端電極がそれぞれ接続されている。セル電圧を検出する回路は、図示しないが、例えば抵抗で構成された分圧回路、スイッチで構成された選択回路、およびコンパレータにより構成された比較回路、セル電圧をＡＤ変換するＡＤ変換回路等の回路により構成されている。

各監視ＩＣ４０は、ＡＤ変換したセル電圧の信号をセル電圧の電圧値に応じたＤｕｔｙ比の出力信号として出力する。例えば、セル電圧の電圧値が大きいほど、当該セル電圧を示す出力信号のＤｕｔｙ比が大きくなる。

また、各監視ＩＣ４０は、各監視ＩＣ４０のうちのいずれかの監視ＩＣ４０から出力される出力信号が全ての監視ＩＣ４０へと転送されるようにデイジーチェーン方式で接続されている。したがって、各監視ＩＣ４０は電池セル１１のセル電圧をそれぞれ検出し、当該検出結果を出力信号として他の監視ＩＣ４０に出力する。なお、信号の転送は、例えば高電圧側のブロック１２に対応する監視ＩＣ４０から低電圧側のブロック１２に対応する監視ＩＣ４０へと信号が順次出力されるように行われる。

さらに、各監視ＩＣ４０は、トランジスタ２２を駆動するための駆動回路４１をそれぞれ備えている。この駆動回路４１は、デイジーチェーン方式により複数の監視ＩＣ４０のうちの他の監視ＩＣ４０から出力信号を入力すると、当該他の監視ＩＣ４０が当該他の監視ＩＣ４０に対応するトランジスタ２２を当該出力信号に従って駆動すると同時に、対応するトランジスタ２２を当該出力信号に従って駆動する回路である。これについて、図２を参照して説明する。

なお、最も高電圧側のブロック１２に対応した監視ＩＣ４０を第１の監視ＩＣ４０とし、低電圧側に順に第２の監視ＩＣ４０、第３の監視ＩＣ４０とする。

まず、第１の監視ＩＣ４０の出力信号がマイコン５０に出力される場合、第１の監視ＩＣ４０の出力信号がデイジーチェーンによって第２の監視ＩＣ４０および第３の監視ＩＣ４０に転送される。したがって、図２に示される区間Ｔ１０では、各均等化部２０のトランジスタ２２は図２（ａ）に示される第１の監視ＩＣ４０の出力信号に従って各監視ＩＣ４０の駆動回路４１によりそれぞれ同時に駆動される。すなわち、区間Ｔ１０では、各トランジスタ２２が駆動される信号はすべて第１の監視ＩＣ４０の出力信号である。これにより、各消費電流回路すなわち各ブロック１２に流れる電流量は、第１の監視ＩＣ４０の出力信号に従った電流量になり、各ブロック１２で消費される消費電流はそれぞれ同じになる。

また、最も低電圧側の消費電流回路には、第１の監視ＩＣ４０の出力信号に従ってトランジスタ２２が駆動されたことによる電流が流れるので、第１の監視ＩＣ４０の出力信号が最も低電圧側の消費電流回路から絶縁素子３０を介してマイコン５０にデータとして出力される。

同様に、第２の監視ＩＣ４０の出力信号がデイジーチェーンによって第３の監視ＩＣ４０および第１の監視ＩＣ４０に転送される。したがって、図２に示される区間Ｔ１１では、各均等化部２０のトランジスタ２２は図２（ｂ）に示される第２の監視ＩＣ４０の出力信号に従って各監視ＩＣ４０の駆動回路４１によりそれぞれ同時に駆動される。すなわち、区間Ｔ１１では、各トランジスタ２２が駆動される信号はすべて第２の監視ＩＣ４０の出力信号である。これにより、各消費電流回路すなわち各ブロック１２に流れる電流量は、第２の監視ＩＣ４０の出力信号に従った電流量になり、各ブロック１２で消費される消費電流はそれぞれ同じになる。

また、最も低電圧側の消費電流回路には、第２の監視ＩＣ４０の出力信号に従ってトランジスタ２２が駆動されたことによる電流が流れるので、第２の監視ＩＣ４０の出力信号が最も低電圧側の消費電流回路から絶縁素子３０を介してマイコン５０にデータとして出力される。

さらに、第３の監視ＩＣ４０の出力信号がデイジーチェーンによって第１の監視ＩＣ４０および第２の監視ＩＣ４０に転送される。したがって、図２に示される区間Ｔ１２では、各均等化部２０のトランジスタ２２は図２（ｃ）に示される第３の監視ＩＣ４０の出力信号に従って各監視ＩＣ４０の駆動回路４１によりそれぞれ同時に駆動される。すなわち、区間Ｔ１２では、各トランジスタ２２が駆動される信号はすべて第３の監視ＩＣ４０の出力信号である。これにより、各消費電流回路すなわち各ブロック１２に流れる電流量は、第３の監視ＩＣ４０の出力信号に従った電流量になり、各ブロック１２で消費される消費電流はそれぞれ同じになる。

また、最も低電圧側の消費電流回路には、第３の監視ＩＣ４０の出力信号に従ってトランジスタ２２が駆動されたことによる電流が流れるので、第３の監視ＩＣ４０の出力信号が最も低電圧側の消費電流回路から絶縁素子３０を介してマイコン５０にデータとして出力される。

以上のように、各監視ＩＣ４０に対応する各トランジスタ２２は、いずれかの監視ＩＣ４０が出力した出力信号に従って各監視ＩＣ４０の駆動回路４１によりそれぞれ同時に駆動されるので、どの監視ＩＣ４０の出力信号をマイコン５０に転送する際にも、各消費電流回路に流れる電流量はそれぞれ同じになる。したがって、各ブロック１２で消費される消費電流のバラツキを抑制することができる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、マイコン５０が特許請求の範囲の「監視手段」に対応し、駆動回路４１が特許請求の範囲の「駆動手段」に対応する。また、トランジスタ２２が特許請求の範囲の「スイッチング手段」に対応する。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。上記第１実施形態では、各監視ＩＣ４０がそれぞれ対応するトランジスタ２２を駆動していたが、本実施形態では、最も低電圧側の消費電流回路に流れる電流に基づいて、他の消費電流回路を構成するトランジスタ２２を駆動することが特徴となっている。

図３は、本実施形態に係る電池監視装置を含んだ電池監視システムの全体構成図である。この図に示されるように、本実施形態に係る電池監視装置では、最も低電圧側の消費電流回路を構成するトランジスタ２２は最も低電圧側の監視ＩＣ４０に駆動されるようになっているが、最も低電圧側の消費電流回路よりも高電圧側の消費電流回路を構成するトランジスタ２２のゲートは監視ＩＣ４０に接続されていない。

なお、最も低電圧側の監視ＩＣ４０は対応するトランジスタ２２を第１実施形態で示された駆動回路４１で駆動しても良い。本実施形態では、駆動回路４１は、最も低電圧側の監視ＩＣ４０以外の監視ＩＣ４０から最も低電圧側の監視ＩＣ４０に入力された出力信号、もしくは、自己の監視ＩＣ４０の出力信号に従ってトランジスタ２２を駆動するように構成されている。

上記のような構成の電池監視装置において、電池監視装置にはさらに駆動部６０が備えられている。この駆動部６０は、最も低電圧側の消費電流回路に電流が流れることにより動作し、最も低電圧側の消費電流回路よりも高電圧側の消費電流回路に同じ電流量の電流を流すように構成されている。

具体的には、駆動部６０は、最も低電圧側の監視ＩＣ４０に対応するトランジスタ２２に接続された配線２３から分岐されていると共に、保護用の抵抗６１とＰＮＰ型の２つのトランジスタ６２とを備えている。抵抗６１の一端は配線２３に接続され、他端は各トランジスタ６２のゲートにそれぞれ接続されている。そして、各トランジスタ６２は各均等化部２０に対してそれぞれ設けられ、各トランジスタ６２のエミッタが各ブロック１２の正極側にそれぞれ接続され、コレクタが各トランジスタ２２のゲートにそれぞれ接続されている。

これにより、最も低電圧側の消費電流回路に電流が流れると、各トランジスタ６２のゲート電圧が下がるので、各トランジスタ６２がオンする。これにより、最も低電圧側の消費電流回路よりも高電圧側の消費電流回路を構成する各トランジスタ２２がオンする。すなわち、最も低電圧側の監視ＩＣ４０に対応するトランジスタ２２が出力信号に従って駆動されるタイミングと同時に、他の監視ＩＣ４０に対応するトランジスタ２２が駆動部６０によってそれぞれ駆動される。

したがって、図２に示される区間Ｔ１０では、最も低電圧側の消費電流回路（通信回路）を構成するトランジスタ２２が図２（ａ）に示される第１の監視ＩＣ４０の出力信号に従って駆動されると、他の消費電流回路を構成する各トランジスタ２２も駆動部６０により第１の監視ＩＣ４０の出力信号に従ってそれぞれ同時に駆動される。

同様に、図２に示される区間Ｔ１１では、最も低電圧側の消費電流回路（通信回路）を構成するトランジスタ２２が図２（ｂ）に示される第２の監視ＩＣ４０の出力信号に従って駆動されると、他の消費電流回路を構成する各トランジスタ２２も駆動部６０により第２の監視ＩＣ４０の出力信号に従ってそれぞれ同時に駆動される。また、図２に示される区間Ｔ１２では、最も低電圧側の消費電流回路（通信回路）を構成するトランジスタ２２が図２（ｃ）に示される第３の監視ＩＣ４０の出力信号に従って駆動されると、他の消費電流回路を構成する各トランジスタ２２も駆動部６０により第３の監視ＩＣ４０の出力信号に従ってそれぞれ同時に駆動される。

以上のように、最も低電圧側の監視ＩＣ４０に対応するトランジスタ２２が各監視ＩＣ４０の出力信号に従って駆動されるときに、駆動部６０によって最も低電圧側の監視ＩＣ４０以外の監視ＩＣ４０に対応するトランジスタ２２も同時に駆動される。このため、各消費電流回路に流れる電流量はそれぞれ同じになり、各ブロック１２で消費される消費電流は同じになる。したがって、各ブロック１２で消費される消費電流のバラツキを抑制することができる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、駆動部６０が特許請求の範囲の「駆動手段」に対応する。また、トランジスタ２２が特許請求の範囲の「スイッチング手段」に対応する。

（第３実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。第１実施形態では、各監視ＩＣ４０に設けた駆動回路４１によってそれぞれ同時にトランジスタ２２を駆動していたが、本実施形態では、ブロック１２毎に設けられる各消費電流回路を２系統とし、各ブロック１２に流れる電流のＤｕｔｙ比を１００％とすることで、各ブロック１２の消費電流のバラツキを抑制したことが特徴となっている。

図４は、本実施形態に係る電池監視装置を含んだ電池監視システムの全体構成図である。本実施形態では、図１に示された電池監視装置における均等化部２０、トランジスタ２２、および抵抗２１を、第１均等化部２０、第１トランジスタ２２、および第１抵抗２１とする。そして、各監視ＩＣ４０は対応する第１トランジスタ２２を駆動するための図示しない駆動回路を備えている。また、第１トランジスタ２２が駆動されると、ブロック１２、第１抵抗２１、第１トランジスタ２２、およびブロック１２というループ経路に電流が流れる消費電流回路を第１消費電流回路とする。

さらに、本実施形態では、各ブロック１２に対して第１均等化部２０とは反転動作する第２均等化部７０が設けられている。具体的に、第２均等化部７０は、ブロック１２毎に、ブロック１２のうち最も高電圧側の電池セル１１の正極側と最も低電圧側の電池セル１１の負極側との間に第２抵抗７１と第２トランジスタ７２とが直列接続されていると共に、第１トランジスタ２２のゲートと第２トランジスタ７２のゲートとの間に接続されたインバータ７３を備えて構成されている。

このような構成では、第２トランジスタ７２は、第１トランジスタ２２が駆動される出力信号がインバータ７３によって反転された反転信号に従って駆動されることで当該ブロック１２との間にブロック１２、第２抵抗７１、第２トランジスタ７２、およびブロック１２というループ経路（第２消費電流回路）が形成される。

したがって、第１トランジスタ２２が駆動されているときには第１消費電流回路に電流が流れるが、第２消費電流回路に電流は流れない。一方、第２トランジスタ７２が駆動されているときには第２消費電流回路に電流が流れるが、第１消費電流回路に電流は流れない。すなわち、第１消費電流回路において第１トランジスタ２２を駆動するタイミングを示す出力信号のＤｕｔｙ比と、第２消費電流回路において第２トランジスタ７２を駆動するタイミングを示すＤｕｔｙ比と、の双方の和が１００％となる。これについて、図５を参照して説明する。

まず、第１の監視ＩＣ４０の出力信号がマイコン５０に出力される場合、第１の監視ＩＣ４０の出力信号がデイジーチェーンによって第２の監視ＩＣ４０および第３の監視ＩＣ４０に転送される。そして、図５に示される区間Ｔ２０では、第１の監視ＩＣ４０に対応する第１トランジスタ２２およびマイコン５０との通信を行う最も低電圧側の第３の監視ＩＣ４０に対応する第１トランジスタ２２は図５（ａ）に示される第１の監視ＩＣ４０の出力信号に従ってそれぞれ駆動される。また、第１の監視ＩＣ４０に対応する第２トランジスタ７２および第３の監視ＩＣ４０に対応する第２トランジスタ７２は図５（ａ）に示される第１の監視ＩＣ４０の出力信号の反転信号に従って駆動される。したがって、第１の監視ＩＣ４０に対応するブロック１２および第３の監視ＩＣ４０に対応するブロック１２にはＤｕｔｙ比が１００％の電流がそれぞれ流れる。

一方、第２の監視ＩＣ４０に対応する第１トランジスタ２２は駆動されないが、第２トランジスタ７２は区間Ｔ２０の間、継続して駆動される。したがって、第２の監視ＩＣ４０に対応するブロック１２にはＤｕｔｙ比が１００％の電流が流れる。

続いて、第２の監視ＩＣ４０の出力信号がマイコン５０に出力される場合、第１の監視ＩＣ４０の場合と同様に、図５に示される区間Ｔ２１では、第２の監視ＩＣ４０に対応する第１トランジスタ２２およびマイコン５０との通信を行う第３の監視ＩＣ４０に対応する第１トランジスタ２２が図５（ｂ）に示される第２の監視ＩＣ４０の出力信号に従ってそれぞれ駆動される。また、第２の監視ＩＣ４０に対応する第２トランジスタ７２および第３の監視ＩＣ４０に対応する第２トランジスタ７２は図５（ｂ）に示される第２の監視ＩＣ４０の出力信号の反転信号に従って駆動される。したがって、第２の監視ＩＣ４０に対応するブロック１２および第３の監視ＩＣ４０に対応するブロック１２にはＤｕｔｙ比が１００％の電流がそれぞれ流れる。

そして、第１の監視ＩＣ４０に対応する第１トランジスタ２２は駆動されないが、第２トランジスタ７２は区間Ｔ２１の間、継続して駆動される。したがって、第１の監視ＩＣ４０に対応するブロック１２にはＤｕｔｙ比が１００％の電流が流れる。

この後、第３の監視ＩＣ４０の出力信号がマイコン５０に出力される場合、図５に示される区間Ｔ２２では、第３の監視ＩＣ４０に対応する第１トランジスタ２２は図５（ｃ）に示される第３の監視ＩＣ４０の出力信号に従って駆動される。また、第３の監視ＩＣ４０に対応する第２トランジスタ７２は図５（ｃ）に示される第２の監視ＩＣ４０の出力信号の反転信号に従って駆動される。したがって、第３の監視ＩＣ４０に対応するブロック１２にはＤｕｔｙ比が１００％の電流が流れる。

そして、第１の監視ＩＣ４０に対応する第１トランジスタ２２および第２の監視ＩＣ４０に対応する第１トランジスタ２２はそれぞれ駆動されないが、第２トランジスタ７２は区間Ｔ２２の間、継続してそれぞれ駆動される。したがって、第２の監視ＩＣ４０に対応するブロック１２および第２の監視ＩＣ４０に対応するブロック１２にはＤｕｔｙ比が１００％の電流がそれぞれ流れる。

以上のように、各ブロック１２に対して、第１トランジスタ２２に係る第１消費電流回路と第２トランジスタ７２に係る第２消費電流回路との２経路の消費電流回路を設けているので、ブロック１２毎に、各消費電流回路の一方に電流が流れるときは他方に電流が流れ、各消費電流回路の一方に電流が流れないときには他方に流れるようにすることができる。このため、各監視ＩＣ４０の出力信号のＤｕｔｙ比に関わらず、どのブロック１２にも常にＤｕｔｙ比が１００％の電流を流すことができるので、各ブロック１２で消費される消費電流のバラツキを抑制することができる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第１トランジスタ２２が特許請求の範囲の「第１スイッチング手段」に対応し、第２トランジスタ７２が特許請求の範囲の「第２スイッチング手段」に対応する。

（他の実施形態）
上記各実施形態で示された電池監視装置の各構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明の特徴を含んだ他の構成とすることもできる。例えば、耐圧の観点から、最も低電圧側の消費電流回路をマイコン５０との通信回路としていたが、高電圧側の消費電流回路をマイコン５０との通信回路としても良い。

また、上記各実施形態におけるブロック１２の数や監視ＩＣ４０の数は一例であり、もちろんこれらの数に限定されるものではない。均等化部２０、７０の構成についても同様に、トランジスタ２２、７２を用いた他の構成でも良い。

さらに、第２実施形態で示された駆動部６０の構成も一例であり、ＰＮＰ型のトランジスタ６２ではなくＮＰＮ型のものを用いて駆動部６０を構成しても良い。また、駆動部６０が分岐される配線２３は通信回路を構成する配線であれば良く、分岐される場所はトランジスタ２２に接続された配線２３に限らず例えば抵抗２１と絶縁素子３０との間の配線や絶縁素子３０とトランジスタ２２との間の配線等でも良い。

１０組電池
１１電池セル
１２ブロック
２２トランジスタ、第１トランジスタ（スイッチング手段、第１スイッチング手段）
２３配線
４０監視ＩＣ
４１駆動回路（駆動手段）
５０マイコン（監視手段）
６０駆動部（駆動手段）
７２第２トランジスタ（第２スイッチング手段）

Claims

複数の電池セルが直列に接続される組電池を所定数の電池セル毎にグループ化した複数のブロックそれぞれに対応して設けられ、前記ブロックを構成する電池セルの電圧をそれぞれ検出し、当該検出結果を出力信号として出力する複数の監視ＩＣと、
前記複数のブロックに対してそれぞれ設けられると共に、前記ブロックの正極側と負極側との間に接続され、当該ブロックとの間に電流が流れる消費電流回路を構成する複数のスイッチング手段を備え、
前記複数の監視ＩＣのうちのいずれかの監視ＩＣから出力される出力信号が全ての監視ＩＣに転送されるように前記複数の監視ＩＣがデイジーチェーン方式で接続された電池監視装置であって、
前記複数の監視ＩＣのうちのいずれかの監視ＩＣに対応するスイッチング手段が、当該監視ＩＣの出力信号もしくは他の監視ＩＣから前記デイジーチェーン方式により当該監視ＩＣに入力された出力信号に従って駆動されると共に、当該監視ＩＣに対応するスイッチング手段により構成された消費電流回路が、前記複数の監視ＩＣの出力信号を監視手段にそれぞれ出力する通信回路として構成されており、
前記通信回路から分岐される配線に、当該監視ＩＣに対応するスイッチング手段が前記出力信号に従って駆動されると同時に、前記他の監視ＩＣに対応するスイッチング手段をそれぞれ駆動する駆動手段を備えていることを特徴とする電池監視装置。
複数の電池セルが直列に接続される組電池を所定数の電池セル毎にグループ化した複数のブロックそれぞれに対応して設けられ、前記ブロックを構成する電池セルの電圧をそれぞれ検出し、当該検出結果を出力信号として出力する複数の監視ＩＣと、
前記複数のブロックに対してそれぞれ設けられると共に、前記ブロックの正極側と負極側との間に接続され、対応する監視ＩＣの出力信号に従って駆動されることで当該ブロックとの間に電流が流れる第１消費電流回路を構成する複数の第１スイッチング手段を備え、
前記複数の監視ＩＣのうちのいずれかの監視ＩＣから出力される出力信号が全ての監視ＩＣに転送されるように前記複数の監視ＩＣがデイジーチェーン方式で接続されており、
前記複数の第１スイッチング手段によって構成された複数の第１消費電流回路のうちのいずれかの第１消費電流回路が、前記複数の監視ＩＣの出力信号を監視手段にそれぞれ出力する通信回路として構成された電池監視装置であって、
前記複数の監視ＩＣに対してそれぞれ設けられると共に、前記ブロックの正極側と負極側との間に接続され、対応する監視ＩＣの出力信号が反転された反転信号に従って駆動されることで当該ブロックとの間に電流が流れる第２消費電流回路をそれぞれ構成する複数の第２スイッチング手段を備えており、
前記第１消費電流回路において前記第１スイッチング手段を駆動するタイミングを示す前記出力信号のＤｕｔｙ比と、前記第２消費電流回路において前記第２スイッチング手段を駆動するタイミングを示す前記反転信号のＤｕｔｙ比と、の双方の和が１００％とされることを特徴とする電池監視装置。