JP6107406B2 - 電池監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数個の電池セルの直列接続体である組電池に適用される電池監視装置に関する。

この種の電池監視装置としては、例えば下記特許文献１に見られるように、複数個の電池セルの直列接続体であるセルグループを複数直列接続してなる組電池に適用されるものが知られている。詳しくは、この装置は、複数のセルグループのそれぞれに対応して設けられ、セルグループを構成する複数の電池セルのそれぞれを監視する監視回路を備えている。

特開２０１１−９５０７６号公報

上記複数の電池セルのそれぞれは、自身の正極端子及び負極端子に接続された一対の電気経路（具体的には、回路基板に形成された配線パターン）によって監視回路に接続されている。監視回路は、一対の電気経路を介して電池セルを監視する。

ところで、上記電気経路にノイズが伝播することがある。このノイズは、例えば、電気経路、及び電池監視装置のグラウンド（例えば、回路基板が収容される筐体）間の浮遊容量を介して上記電気経路に伝播し得る。また、このノイズは、例えば、電池監視装置内の上記電気経路及び電池セルを接続すべく回路基板に設けられたコネクタに物体が触れ、これによる静電気に起因して上記電気経路に伝播し得る。上記ノイズが電気経路を介して監視回路に伝播すると、電池監視装置の信頼性が低下する懸念がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、組電池に適用され、電池監視装置の信頼性の低下を好適に回避することのできる電池監視装置を提供することにある。

上記課題を解決すべく、本発明は、複数個の電池セル（Ｃ１〜Ｃ９）の直列接続体である組電池（１０）に適用され、前記電池セルの１個、又は前記電池セルの複数個の直列接続体のいずれかを単位電池と定義し、前記組電池は、複数の前記単位電池の直列接続体であるセルグループ（ＣＧａ〜ＣＧｃ）を複数直列接続してなり、前記組電池は、複数の前記セルグループのうち隣接する一部の前記セルグループ（ＣＧａ，ＣＧｂ）の間に脱着可能に設けられ、これらセルグループの間を電気的に遮断状態又は導通状態とするサービスプラグ（１２）を備え、複数の前記単位電池のそれぞれの正極端子及び負極端子に接続された電気経路（Ｌ１〜Ｌ１２；Ｌ１〜Ｌ２４）と、前記正極端子及び前記負極端子に接続された一対の前記電気経路を介して前記単位電池を監視する監視回路（３０ａ〜３０ｃ；３０ａ〜３０ｈ）と、コモンコンデンサ（５２ｂ，５２ｃ；５６ｃ，５６ｅ，５６ｇ，５６ｉ，５６ｋ，５６ｍ，５６ｏ）と、端子間電圧の許容上限値が前記コモンコンデンサよりも低いコンデンサである低耐圧コンデンサ（５０ａ，５０ｂ；５８ａ〜５８ｇ）と、を備える。前記低耐圧コンデンサは、複数の前記電気経路のうち前記組電池に電流が流れる場合に同電位になると想定される一対の電気経路（Ｌ４，Ｌ５，Ｌ８，Ｌ９；Ｌ３，Ｌ４，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ９，Ｌ１０，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１５，Ｌ１６，Ｌ１８，Ｌ１９，Ｌ２１，Ｌ２２）の間を接続しており、前記コモンコンデンサは、前記同電位になると想定される一対の電気経路のうちいずれか一方（Ｌ５，Ｌ９；Ｌ４，Ｌ７，Ｌ１０，Ｌ１３，Ｌ１６，Ｌ１９，Ｌ２２）及びグラウンドの間を接続している。前記低耐圧コンデンサの端子間電圧の許容上限値は、前記サービスプラグが前記組電池から取り外された状態において、前記サービスプラグが接続される２つの前記単位電池のうち高電位側の単位電池（Ｃ４）の負極端子と低電位側の単位電池（Ｃ３）の正極端子との間の電圧よりも高い電圧に設定されている。

上記発明では、上記同電位になると想定される一対の電気経路を低耐圧コンデンサによって敢えて接続する構成を採用した。こうした構成によれば、例えば、同電位になると想定される一対の電気経路のうち一方の電気経路を伝播するノイズを、低耐圧コンデンサを介して他方の電気経路に導き、他方の電気経路及びグラウンドの間に形成された浮遊容量を介してノイズをグラウンド側に逃がすことができる。これにより、電気経路を介した監視回路へのノイズの伝播を抑制することができる。したがって、上記発明によれば、電池監視装置の信頼性の低下を好適に回避することができる。

上記発明では、電池監視装置の耐ノイズ及び静電気耐量を更に向上させるために、コモンコンデンサを備えている。コモンコンデンサを備えることで、電気経路を伝播するノイズを、コモンコンデンサを介してグラウンド側に的確に逃がすことができる。このため、電池監視装置の信頼性の低下をより好適に回避することができる。

また、上記発明では、同電位になると想定される一対の電気経路が低耐圧コンデンサによって接続されていることから、コモンコンデンサの設置箇所を上記一対の電気経路のうちいずれか一方に限定することができる。このため、コモンコンデンサの設置箇所を上記一対の電気経路のそれぞれとする構成と比較して、コモンコンデンサの設置数を削減することができる。ここで、漏電に備えて、コモンコンデンサの端子間電圧の許容上限値は、低耐圧コンデンサの端子間電圧の許容上限値よりも高く設定されている。許容上限値が高いほどコンデンサのコストが増大することから、上記発明では、コモンコンデンサの設置数の削減により、電池監視装置のコストを好適に削減することができる。

第１の実施形態にかかる組電池及び電池監視装置を示す図。 関連技術にかかる組電池及び電池監視装置を示す図。 関連技術にかかる電池監視装置の平面断面図。 関連技術にかかる電池監視装置の平面断面図。 第１の実施形態にかかる電池監視装置の平面断面図。 関連技術にかかる電池監視装置の平面断面図。 第２の実施形態にかかる電池監視装置の平面断面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる電池監視装置を車載主機としての回転機（モータジェネレータ）の電源となる車載高電圧バッテリに適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、高電圧バッテリとしての組電池１０は、車載高電圧システムを構成する複数の電池セルの直列接続体であり、その端子間電圧が例えば１００Ｖ以上の高電圧（例えば２８８Ｖ）となる。組電池１０は、車載主機としてのモータジェネレータの電源となったり、モータジェネレータの回生制御によって生成される電力を貯蔵したりする。なお、本実施形態では、電池セルとして、リチウムイオン２次電池を用いている。

ちなみに、本実施形態では、組電池１０として、３つのセルグループである第１〜第３のセルグループＣＧａ〜ＣＧｃによって構成されているものを例示した。ここで、これらセルグループＣＧａ〜ＣＧｃのそれぞれは、隣接する複数個の電池セルの直列接続体として構成されている。本実施形態では、隣接する３個の電池セルの直列接続体によって第１〜第３のセルグループＣＧａ〜ＣＧｃのそれぞれが構成されているものを例示した。特に、本実施形態では、各セルグループＣＧａ〜ＣＧｃのそれぞれを構成する電池セルＣ１〜Ｃ９を、第１〜第９の電池セルと称すこととする。なお、本実施形態において、組電池１０を構成する電池セルのそれぞれは、個体差を除き、互いに同一の構成であるとする。より詳しくは、これら電池セルのそれぞれは、充電率（ＳＯＣ：満充電電荷量に対する実際の充電量の比率）に対する開放端電圧の関係や、満充電電荷量、内部抵抗値等が互いに同一であるとする。また、本実施形態では、１個の電池セルが「単位電池」に相当する。

組電池１０を構成する複数の電池セルＣ１〜Ｃ９のそれぞれは、電池監視装置２０によって監視される。電池監視装置２０は、第１〜第３の監視回路３０ａ〜３０ｃ及びマイコン４０を備えている。なお、本実施形態において、第１〜第３の監視回路３０ａ〜３０ｃは、集積回路として構成されている。

第１〜第３の監視回路３０ａ〜３０ｃのそれぞれは、１つのセルグループを監視ブロックとし、監視ブロック毎に設けられている。これら監視回路３０ａ〜３０ｃのそれぞれは、電池セルが過充電状態又は過放電状態であるか否かを監視する。詳しくは、第１の監視回路３０ａは、第１のセルグループＣＧａを監視ブロックとし、第２の監視回路３０ｂは、第２のセルグループＣＧｂを監視ブロックとし、第３の監視回路３０ｃは、第３のセルグループＣＧｃを監視ブロックとする。

第１〜第３の監視回路３０ａ〜３０ｃと、第１〜第９の電池セルＣ１〜Ｃ９とは、一対の電気経路、及び電池監視装置２０のコネクタ２２を介して接続されている。詳しくは、第１のセルグループＣＧａにおいて、第１の電池セルＣ１の負極端子には、第１の電気経路Ｌ１を介して第１の監視回路３０ａが接続され、第１の電池セルＣ１の正極端子及び第２の電池セルＣ２の負極端子には、第２の電気経路Ｌ２を介して第１の監視回路３０ａが接続されている。また、第２の電池セルＣ２の正極端子及び第３の電池セルＣ３の負極端子には、第３の電気経路Ｌ３を介して第１の監視回路３０ａが接続され、第３の電池セルＣ３の正極端子には、第４の電気経路Ｌ４を介して第１の監視回路３０ａが接続されている。すなわち、第１のセルグループＣＧａにおいて、電池セルＣ１，Ｃ２の正極端子に接続された電気経路と、この正極端子に隣接する電池セルＣ２，Ｃ３の負極端子に接続された電気経路とは共通化されている。

一方、第２のセルグループＣＧｂにおいて、第４の電池セルＣ４の負極端子には、第５の電気経路Ｌ５を介して第２の監視回路３０ｂが接続され、第４の電池セルＣ４の正極端子及び第５の電池セルＣ５の負極端子には、第６の電気経路Ｌ６を介して第２の監視回路３０ｂが接続されている。また、第５の電池セルＣ５の正極端子及び第６の電池セルＣ６の負極端子には、第７の電気経路Ｌ７を介して第２の監視回路３０ｂが接続され、第６の電池セルＣ６の正極端子には、第８の電気経路Ｌ８を介して第２の監視回路３０ｂが接続されている。すなわち、第２のセルグループＣＧｂにおいて、電池セルＣ４，Ｃ５の正極端子に接続された電気経路と、この正極端子に隣接する電池セルＣ５，Ｃ６の負極端子に接続された電気経路とは共通化されている。

他方、第３のセルグループＣＧｃにおいて、第７の電池セルＣ７の負極端子には、第９の電気経路Ｌ９を介して第３の監視回路３０ｃが接続され、第７の電池セルＣ７の正極端子及び第８の電池セルＣ８の負極端子には、第１０の電気経路Ｌ１０を介して第３の監視回路３０ｃが接続されている。また、第８の電池セルＣ８の正極端子及び第９の電池セルＣ９の負極端子には、第１１の電気経路Ｌ１１を介して第３の監視回路３０ｃが接続され、第９の電池セルＣ９の正極端子には、第１２の電気経路Ｌ１２を介して第３の監視回路３０ｃが接続されている。すなわち、第３のセルグループＣＧｃにおいて、電池セルＣ７，Ｃ８の正極端子に接続された電気経路と、この正極端子に隣接する電池セルＣ８，Ｃ９の負極端子に接続された電気経路とは共通化されている。

第１の監視回路３０ａは、一対の電気経路である第１，第２の電気経路Ｌ１，Ｌ２を介して第１の電池セルＣ１を監視し、第２，第３の電気経路Ｌ２，Ｌ３を介して第２の電池セルＣ２を監視し、第３，第４の電気経路Ｌ３，Ｌ４を介して第３の電池セルＣ３を監視する。また、第２の監視回路３０ｂは、一対の電気経路である第５，第６の電気経路Ｌ５，Ｌ６を介して第４の電池セルＣ４を監視し、第６，第７の電気経路Ｌ６，Ｌ７を介して第５の電池セルＣ５を監視し、第７，第８の電気経路Ｌ７，Ｌ８を介して第６の電池セルＣ６を監視する。さらに、第３の監視回路３０ｃは、一対の電気経路である第９，第１０の電気経路Ｌ９，Ｌ１０を介して第７の電池セルＣ７を監視し、第１０，第１１の電気経路Ｌ１０，Ｌ１１を介して第８の電池セルＣ８を監視し、第１１，第１２の電気経路Ｌ１１，Ｌ１２を介して第９の電池セルＣ９を監視する。

第１〜第３の監視回路３０ａ〜３０ｃは、第１〜第３の監視部３２ａ〜３２ｃ及び第１〜第３の電源部３４ａ〜３４ｃを備えている。本実施形態では、第１〜第３の監視回路３０ａ〜３０ｃの構成が基本的には同一である。このため、以下、監視回路の構成について、第１の監視回路３０ａを例にして説明する。

第１の電源部３４ａは、第１の監視回路３０ａの監視ブロックとなる第１のセルグループＣＧａのうち最も高電位側の第３の電池セルＣ３の正極端子と、最も低電位側の第１の電池セルＣ１の負極端子との電位差から一定電圧を生成する機能を有する。この一定電圧は、第１の監視回路３０ａの電源として用いられる。また、第１の電源部３４ａは、上記電位差から、過充電状態を検出するための閾値電圧、及び過放電状態を検出するための閾値電圧を生成する機能をも有する。

第１の監視部３２ａは、第１〜第３の電池セルＣ１〜Ｃ３のそれぞれの端子間電圧と、上記閾値電圧との比較に基づき、電池セルが過充電状態又は過放電状態であるか否かを監視する。

第１〜第３の監視回路３０ａ〜３０ｃは、これら監視回路３０ａ〜３０ｃのそれぞれに対応する監視ブロックの監視を指示する指示信号が、第１〜第３の監視回路３０ａ〜３０ｃのうち高電位側の監視回路から低電位側の監視回路へと順次伝達可能なように形成されたシリアルラインＳＬによって接続（いわゆるディジチェーン接続）されている。詳しくは、シリアルラインＳＬは、上記指示信号がマイコン４０から第１〜第３の監視回路３０ａ〜３０ｃを順次通り、マイコン４０へと戻るリング状に形成されている。具体的には、マイコン４０から出力される上記指示信号は、低電圧システム及び高電圧システムの間を絶縁しつつ低電圧システムから高電圧システムへと信号を伝達する第１の絶縁素子４２ａ（例えばフォトカプラ）、及びシリアルラインＳＬを介して第１の監視回路３０ａに入力される。その後、シリアルラインＳＬを介して第３の監視回路３０ｃまで伝達された指示信号は、高電圧システム及び低電圧システムの間を絶縁しつつ、高電圧システムから低電圧システムへと信号を伝達する第２の絶縁素子４２ｂ（例えばフォトカプラ）を介してマイコン４０に入力される。

なお、絶縁素子を介した監視結果の伝達手法は、組電池１０を含む高電圧システムのグラウンド（以下、高圧ＧＮＤ）の電位と、マイコン４０を含む低電圧システムのグラウンド（回路基板を収容する筐体のケースアース。以下、低圧ＧＮＤ）の電位とが相違しているために採用される。ちなみに、本実施形態では、高圧ＧＮＤ電位が組電池１０の正極端子の電位と負極端子の電位との中央値に設定されている。これは、組電池１０の正極端子及び負極端子を、互いに抵抗値の等しいハイインピーダンスの第１の抵抗体１４ａ及び第２の抵抗体１４ｂの直列接続体で接続し、これら抵抗体１４ａ，１４ｂの接続点を低圧ＧＮＤに接続することで実現できる。

組電池１０は、第１のセルグループＣＧａの正極端子及び第２のセルグループＣＧｂの負極端子の間を電気的に遮断状態又は導通状態とすることが可能なサービスプラグ１２を備えている。サービスプラグ１２は、組電池１０に対して手動で脱着可能に設けられ、メンテナンス時において作業を安全に行うこと等を目的として備えられる。ちなみに、本実施形態において、サービスプラグ１２が組電池１０に装着された状態における第４，第５の電気経路Ｌ４，Ｌ５が、組電池１０に電流が流れる場合に同電位になると想定される一対の電気経路に相当する。また、本実施形態において、第８，第９の電気経路Ｌ８，Ｌ９も、組電池１０に電流が流れる場合に同電位になると想定される一対の電気経路に相当する。

電池監視装置２０は、本実施形態にかかる特徴的構成である受動素子としての低耐圧コンデンサ及びコモンコンデンサを備えている。詳しくは、第４の電気経路Ｌ４及び第５の電気経路Ｌ５の間は、第１の低耐圧コンデンサ５０ａによって接続され、第８の電気経路Ｌ８及び第９の電気経路Ｌ９の間は、第２の低耐圧コンデンサ５０ｂによって接続されている。

第１の電気経路Ｌ１は、コモンコンデンサ５２ａを介して低圧ＧＮＤに接続され、第５の電気経路Ｌ５は、第２のコモンコンデンサ５２ｂを介して低圧ＧＮＤに接続されている。また、第９の電気経路Ｌ９は、第３のコモンコンデンサ５２ｃを介して低圧ＧＮＤに接続され、第１２の電気経路Ｌ１２は、第４のコモンコンデンサ５２ｄを介して低圧ＧＮＤに接続されている。第１〜第４のコモンコンデンサ５２ａ〜５２ｄによれば、上記電気経路Ｌ１，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ８，Ｌ９，Ｌ１２にノイズが伝播することに起因した第１〜第３の監視回路３０ａ〜３０ｃの信頼性の低下を回避することができる。ここで、上記ノイズは、例えば、回路基板の配線パターン及び低圧ＧＮＤ間の浮遊容量を介して上記電気経路に伝播し得る。また、上記ノイズは、例えば、コネクタ２２に物体が触れることによる静電気に起因して上記電気経路に伝播し得る。

第１，第２の低耐圧コンデンサ５０ａ，５０ｂ及び第１〜第４のコモンコンデンサ５２ａ〜５２ｄによれば、耐ノイズ性及び静電気耐量を向上させることができる。なお、耐ノイズ性の向上により、例えば、第１〜第３の電源部３４ａ〜３４ｃにおける閾値電圧の設定精度を向上させることができる。

第２の低耐圧コンデンサ５０ｂの端子間電圧の許容上限値（以下、耐圧）は、非常に低い電圧に設定されている。この設定は、組電池１０に電流が流れる場合において、組電池１０のうち第６の電池セルＣ６の正極端子及び第７の電池セルＣ７の負極端子の間の電圧降下量が非常に小さいことに基づくものである。一方、サービスプラグ１２を跨ぐ第１の低耐圧コンデンサ５０ａの耐圧は、第２の低耐圧コンデンサ５０ｂの耐圧よりも高い電圧に設定されている。具体的には、第２の低耐圧コンデンサ５０ｂの耐圧は、サービスプラグ１２が組電池１０から取り外された状態において、第４の電池セルＣ４の負極端子及び第３の電池セルＣ３の正極端子の電位差よりもやや高い電圧に設定されている。

一方、第１〜第４のコモンコンデンサ５２ａ〜５２ｄの耐圧は、第１，第２の低耐圧コンデンサ５０ａ，５０ｂの耐圧よりも高い電圧に設定され、具体的には、組電池１０の端子間電圧よりもやや高い電圧に設定されている。これは、高電圧システム及び低電圧システム間の絶縁性の低下による漏電に備えた設定である。詳しくは、例えば、第１の抵抗体１４ａがショートする場合、第２の抵抗体１４ｂの端子間電圧が組電池１０の端子間電圧となることから、第１のコモンコンデンサ５２ａに組電池１０の端子間電圧が印加される。こうした事態に備えて、第１〜第４のコモンコンデンサ５２ａ〜５２ｄの耐圧を上記設定とした。

続いて、本実施形態にかかる電池監視装置の特徴を、図２に示す関連技術と比較して説明する。ここで、図２は、関連技術にかかる電池監視装置の電気回路図である。なお、図２では、先の図１との相違点を中心に説明する。また、図２において、先の図１の部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。

図示されるように、関連技術では、第１，第２の低耐圧コンデンサ５０ａ，５０ｂが備えられていない。そして、第１〜第３のセルグループＣＧａ〜ＣＧｃのそれぞれの正極端子及び負極端子の全てにコモンコンデンサが接続されている。詳しくは、第４の電気経路Ｌ４は、第５のコモンコンデンサ５２ｅによって低圧ＧＮＤに接続され、第８の電気経路Ｌ８は、第６のコモンコンデンサ５２ｆによって低圧ＧＮＤに接続されている。

図３に、関連技術にかかる回路基板６０の平面図の一例を示す。

図示されるように、回路基板６０（例えばプリント基板）には、第１〜第３の監視回路３０ａ〜３０ｃ、コネクタ２２、第１〜第６のコモンコンデンサ５２ａ〜５２ｆが設けられている。詳しくは、回路基板６０は、その板面の正面視において矩形形状をなしている。コネクタ２２は、回路基板６０の板面の正面視において、回路基板６０の一辺に設けられている。第１〜第３の監視回路３０ａ〜３０ｃは、回路基板６０の板面の正面視において、コネクタ２２が設けられた回路基板６０の一辺に沿って（より詳細には、上記回路基板６０の一辺に平行な方向に）一列に並んだ状態で回路基板６０に設けられている。

回路基板６０において、第１〜第３の監視回路３０ａ〜３０ｃのそれぞれ及びコネクタ２２は、配線パターンとしての上記電気経路Ｌ１〜Ｌ１２によって接続されている。詳しくは、回路基板６０において、第１〜第４の電気経路Ｌ１〜Ｌ４は、第１の監視回路３０ａ及びコネクタ２２を接続し、互いに並走するように形成され、第５〜第８の電気経路Ｌ５〜Ｌ８は、第２の監視回路３０ｂ及びコネクタ２２を接続し、互いに並走するように形成されている。また、第９〜第１２の電気経路Ｌ９〜Ｌ１２は、第３の監視回路３０ｃ及びコネクタ２２を接続し、互いに並走するように形成されている。

図３に示す構成によれば、第１の電気経路Ｌ１、第４の電気経路Ｌ４、第５の電気経路Ｌ５、第８の電気経路Ｌ８、第９の電気経路Ｌ９及び電気経路Ｌ１２の一部を低圧ＧＮＤに近接させて回路基板６０に形成させることができる。このため、第１〜第６のコモンコンデンサ５２ａ〜５２ｆを低圧ＧＮＤに接続するための配線パターンを短くできる。

続いて、図４に、関連技術にかかる回路基板６０の平面図の別例を示す。なお、図４において、先の図３に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。

図示される例において、回路基板６０の形状は、先の図４に示した細長形状ではなく、回路基板６０の板面の正面視においてコネクタ２２が設けられた回路基板６０の一辺と直交する方向に延びた形状となっている。こうした形状は、例えば、電池監視装置２０の搭載スペースの制約によって採用され得る。

こうした形状を採用する場合、第２，第３の監視回路３０ｂ，３０ｃは、回路基板６０において第１の監視回路３０ａよりもコネクタ２２から離間した位置に設けられることとなる。第１〜第３の監視回路３０ａ〜３０ｃは、回路基板６０の板面の正面視において、コネクタ２２が設けられた回路基板６０の一辺に沿って２列並んだ状態で回路基板６０に設けられている。詳しくは、第１の監視回路３０ａは、１列目に設けられ、第２，第３の監視回路３０ｂ，３０ｃは、２列目に設けられている。特に、第２の監視回路３０ｂは、回路基板６０において、第２の監視回路３０ｂ及びコネクタ２２で第１の監視回路３０ａを挟む位置に設けられている。

こうした構成では、第５のコモンコンデンサ５２ｅの一端が接続された第４の電気経路Ｌ４と、第２の監視回路３０ｂ及びコネクタ２２を接続する第５の電気経路Ｌ５とが隣接して形成されることとなる。ここで、一対の電気経路間には、電位差に応じたギャップを設ける必要があることから、第５のコモンコンデンサ５２ｅの一端が接続された第４の電気経路Ｌ４が、第５の電気経路Ｌ５の配置に影響を及ぼすこととなる。詳しくは、回路基板６０において第１の監視回路３０ａ及び第２の監視回路３０ｂで挟まれた領域に形成された第４の電気経路Ｌ４と、第５の電気経路Ｌ５との間のギャップにより、回路基板６０の面積の増大を招くこととなる。なお、回路基板６０の面積の増大を回避すべく、配線パターンを細くする対策も考えられるが、細くするにも限度がある。このため、配線パターンを細くすることのみで対策できない場合には、回路基板６０の面積の増大を招くこととなる。

そこで、本実施形態では、図５に示すように、第１，第２の低耐圧コンデンサ５０ａ，５０ｂを配置した。ここで、図５は、本実施形態にかかる電池監視装置２０の回路基板６０の平面図である。

図示されるように、回路基板６０の板面の正面視において、第１，第２の低耐圧コンデンサ５０ａ，５０ｂは、第１〜第４のコモンコンデンサ５２ａ〜５２ｄよりもコネクタ２２側に設けられている。より詳しくは、これら低耐圧コンデンサ５０ａ，５０ｂは、コネクタ２２付近に設けられている。これら低耐圧コンデンサ５０ａ，５０ｂにより、先の図４に示した第５のコモンコンデンサ５２ｅ及び第６のコモンコンデンサ５２ｆを削減することができる。そして、これにより、第５のコモンコンデンサ５２ｅの一端が接続された第４の電気経路Ｌ４の一部を削減することができる。したがって、ギャップを設けることによる回路基板６０の面積の増大を回避することができる。すなわち、回路基板６０におけるアートワークの制約を緩和することができる。なお、図５には、低耐圧コンデンサの設置により、回路基板６０の一辺の長さが「Ｌ１」から「Ｌ２」に短縮されることを示した。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）サービスプラグ１２を挟んで隣接する第４の電気経路Ｌ４及び第５の電気経路Ｌ５の間を第１の低耐圧コンデンサ５０ａによって接続した。また、第６の電池セルＣ６の正極端子に接続された第８の電気経路Ｌ８及び第７の電池セルＣ７の負極端子に接続された第９の電気経路Ｌ９の間を第２の低耐圧コンデンサ５０ｂによって接続した。これにより、例えば、低圧ＧＮＤ及び第４の電気経路Ｌ４の間の浮遊容量を介して第４の電気経路Ｌ４に伝播したノイズを、第１の低耐圧コンデンサ５０ａを介して第５の電気経路Ｌ５に導き、第５の電気経路Ｌ５及び低圧ＧＮＤの間に形成された浮遊容量や第２のコモンコンデンサ５２ｂを介してノイズを低圧ＧＮＤ側に逃がすことができる。したがって、第１〜第３の監視回路３０ａ〜３０ｃへのノイズの伝播を抑制することができ、電池監視装置２０の信頼性の低下を好適に回避することができる。

特に、本実施形態では、第５の電気経路Ｌ５及び低圧ＧＮＤの間を第２のコモンコンデンサ５２ｂによって接続し、また、第９の電気経路Ｌ９及び低圧ＧＮＤの間を第３のコモンコンデンサ５２ｃによって接続したことが、ノイズ抑制効果を大きくすることに寄与している。

また、本実施形態では、第４，第５の電気経路Ｌ４，Ｌ５間を第１の低耐圧コンデンサ５０ａによって接続し、第８，第９の電気経路Ｌ８，Ｌ９間を第２の低耐圧コンデンサ５０ｂによって接続していることから、低耐圧コンデンサよりもコストが高いコモンコンデンサの設置数を削減することができる。これにより、電池監視装置２０のコストを好適に削減することもできる。

さらに、本実施形態では、コモンコンデンサの設置数の削減により、回路基板６０において隣接する電気経路間に設けられるギャップ面積の拡大を回避できる。このため、回路基板６０におけるアートワークの制約を緩和することができる。

（２）回路基板６０の板面の平面視において、コネクタ２２が設けられた回路基板６０の一辺が延びる方向とは直交する方向に第１〜第３の監視回路３０ａ〜３０ｃを２列並んだ状態で回路基板６０に設けた。こうした設置手法を採用する場合、１列目の第１の監視回路３０ａに対応するコモンコンデンサに接続された第４の電気経路Ｌ４の存在により、第４の電気経路Ｌ４及び第５の電気経路Ｌ５間のギャップが拡大し、回路基板６０の面積が増大しやすい。このため、監視回路が２列並んだ構成に対しては、コモンコンデンサの設置数を削減し、ギャップの拡大を回避できる本実施形態を適用するメリットが大きい。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
本実施形態では、回路基板への監視回路の配置手法を変更する。

以下、本実施形態にかかる電池監視装置の特徴を、図６に示す関連技術と比較して説明する。ここで、図６は、関連技術にかかる回路基板の平面図である。なお、図６において、先の図５と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。

図示されるように、本実施形態では、回路基板６０に、第１〜第８の監視回路３０ａ〜３０ｈが設けられている。詳しくは、コネクタ２２が設けられた回路基板６０の一辺に平行な方向において、１列目に第１〜第４の監視回路３０ａ〜３０ｄが直線状に並んで設けられ、２列目に第５〜第８の監視回路３０ｅ〜３０ｈが直線状に並んで設けられている。特に、２列目の第５〜第８の監視回路３０ｅ〜３０ｈは、回路基板６０において、これら監視回路３０ｅ〜３０ｈ及びコネクタ２２で１列目の第１〜第４の監視回路３０ａ〜３０ｄを挟むように設けられている。

ここで、図６では、監視ブロックであるセルグループを構成する電池セルの数を２個とした。このため、本実施形態において、組電池１０を構成する電池セルの数は１６個となる。

第１の監視回路３０ａは、第１〜第３の電気経路Ｌ１〜Ｌ３を介してコネクタ２２と接続され、第２の監視回路３０ｂは、第４〜第６の電気経路Ｌ４〜Ｌ６を介してコネクタ２２と接続され、第３の監視回路３０ｃは、第７〜第９の電気経路Ｌ７〜Ｌ９を介してコネクタ２２と接続されている。また、第４の監視回路３０ｄは、第１０〜第１２の電気経路Ｌ１０〜Ｌ１２を介してコネクタ２２と接続され、第５の監視回路３０ｅは、第１３〜第１５の電気経路Ｌ１３〜Ｌ１５を介してコネクタ２２と接続され、第６の監視回路３０ｆは、第１６〜第１８の電気経路Ｌ１６〜Ｌ１８を介してコネクタ２２と接続されている。さらに、第７の監視回路３０ｇは、第１９〜第２１の電気経路Ｌ１９〜Ｌ２１を介してコネクタ２２と接続され、第８の監視回路３０ｈは、第２２〜第２４の電気経路Ｌ２２〜Ｌ２４を介してコネクタ２２と接続されている。

また、図６では、第１の監視回路３０ａに対応するコモンコンデンサを第１，第２のコモンコンデンサ５６ａ，５６ｂとし、第２の監視回路３０ｂに対応するコモンコンデンサを第３，第４のコモンコンデンサ５６ｃ，５６ｄとし、第３の監視回路３０ｃに対応するコモンコンデンサを第５，第６のコモンコンデンサ５６ｅ，５６ｆとしている。さらに、第４の監視回路３０ｄに対応するコモンコンデンサを第７，第８のコモンコンデンサ５６ｇ，５６ｈとし、第５の監視回路３０ｅに対応するコモンコンデンサを第９，第１０のコモンコンデンサ５６ｉ，５６ｊとし、第６の監視回路３０ｆに対応するコモンコンデンサを第１１，第１２のコモンコンデンサ５６ｋ，５６ｌとする。加えて、第７の監視回路３０ｇに対応するコモンコンデンサを第１３，第１４のコモンコンデンサ５６ｍ，５６ｎとし、第８の監視回路３０ｈに対応するコモンコンデンサを第１５，第１６のコモンコンデンサ５６ｏ，５６ｐとする。

上記構成では、回路基板６０において第１〜第４の監視回路３０ａ〜３０ｄ及び第５〜第８の監視回路３０ｅ〜３０ｈで挟まれた領域に存在し、コモンコンデンサの一端に接続された電気経路が多い。これは、コネクタ２２と２列目の監視回路３０ｅ〜３０ｈとで挟まれた１列目の監視回路３０ａ〜３０ｄの数が、上記第１の実施形態よりも多いためである。これにより、ギャップ面積の拡大が上記第１の実施形態よりも顕著となり、その結果、回路基板６０の面積の増大が顕著となる。

そこで、本実施形態では、図７に示すように、第３，第４の電気経路Ｌ３，Ｌ４間を第１の低耐圧コンデンサ５８ａによって接続し、第６，第７の電気経路Ｌ６，Ｌ７間を第２の低耐圧コンデンサ５８ｂによって接続した。また、第９，第１０の電気経路Ｌ９，Ｌ１０間を第３の低耐圧コンデンサ５８ｃによって接続し、第１２，第１３の電気経路Ｌ１２，Ｌ１３間を第４の低耐圧コンデンサ５８ｄによって接続した。さらに、第１５，第１６の電気経路Ｌ１５，Ｌ１６間を第５の低耐圧コンデンサ５８ｅによって接続し、第１８，第１９の電気経路Ｌ１８，Ｌ１９間を第６の低耐圧コンデンサ５８ｆによって接続し、第２１，第２２の電気経路Ｌ２１，Ｌ２２間を第７の低耐圧コンデンサ５８ｇによって接続した。

これにより、第２のコモンコンデンサ５６ｂ、第４のコモンコンデンサ５６ｄ、第６のコモンコンデンサ５６ｆ、及び第８のコモンコンデンサ５６ｈを削減することができる。したがって、これらコモンコンデンサの一端と接続される電気経路を削減することができ、ギャップ面積の拡大に起因した回路基板６０の面積の拡大を回避できる。

さらに、上記コモンコンデンサ５６ｂ，５６ｄ，５６ｆ，５６ｈに加え、第１０のコモンコンデンサ５６ｊ、第１２のコモンコンデンサ５６ｌ、及び第１４のコモンコンデンサ５６ｎの削減により、電池監視装置２０のコストを低減できる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・コモンコンデンサの接続箇所としては、先の図１に示したものに限らない。例えば、コモンコンデンサを、第５，第９の電気経路Ｌ５，Ｌ９と低圧ＧＮＤとの間に代えて、第４，第８の電気経路Ｌ４，Ｌ８と低圧ＧＮＤとの間に接続してもよい。

・上記第１の実施形態において、第１，第２のコモンコンデンサ５２ａ，５２ｂを除去してもよい。この場合であっても、上述したように、例えば、低圧ＧＮＤ及び第４の電気経路Ｌ４の間の浮遊容量を介して第４の電気経路Ｌ４に伝播したノイズを、第１の低耐圧コンデンサ５０ａを介して第５の電気経路Ｌ５に導き、第５の電気経路Ｌ５及び低圧ＧＮＤの間に形成された浮遊容量を介してノイズを低圧ＧＮＤ側に逃がすことができる。このため、電池監視装置２０の信頼性の低下を回避することはできる。

・上記各実施形態において、第１〜第３のセルグループＣＧａ〜ＣＧｃのそれぞれを構成する電池セルの数が相違していてもよい。この場合、監視ブロックとなる電池セルの数は、監視回路毎に相違することとなる。

・複数の電池セルの監視結果をマイコン４０に伝達する構成としては、ディジチェーン接続を有する構成に限らない。例えば、第１〜第３の監視回路３０ａ〜３０ｃのそれぞれとマイコン４０とを各別の絶縁素子（例えばフォトカプラ）によって接続することで、複数の電池セルのそれぞれの監視結果をマイコン４０に各別に伝達する構成を採用してもよい。

・上記各実施形態において、回路基板において３列以上並んで監視回路が設けられていてもよい。

・「単位電池」としては、１個の電池セルに限らず、複数個の電池セルの直列接続体であってもよい。

・「電池セル」としては、リチウムイオン２次電池に限らず、例えばニッケル水素２次電池であってもよい。

１０…組電池、３０ａ〜３０ｃ…第１〜第３の監視回路、５０ａ，５０ｂ…第１，第２の低耐圧コンデンサ、Ｃ１〜Ｃ９…第１〜第９の電池セル、Ｌ１〜Ｌ１２…第１〜第１２の電気経路。

Claims (5)

1. 複数個の電池セル（Ｃ１〜Ｃ９）の直列接続体である組電池（１０）に適用され、
   前記電池セルの１個、又は前記電池セルの複数個の直列接続体のいずれかを単位電池と定義し、
   前記組電池は、複数の前記単位電池の直列接続体であるセルグループ（ＣＧａ〜ＣＧｃ）を複数直列接続してなり、
   前記組電池は、複数の前記セルグループのうち隣接する一部の前記セルグループ（ＣＧａ，ＣＧｂ）の間に脱着可能に設けられ、これらセルグループの間を電気的に遮断状態又は導通状態とするサービスプラグ（１２）を備え、
   複数の前記単位電池のそれぞれの正極端子及び負極端子に接続された電気経路（Ｌ１〜Ｌ１２；Ｌ１〜Ｌ２４）と、
   前記正極端子及び前記負極端子に接続された一対の前記電気経路を介して前記単位電池を監視する監視回路（３０ａ〜３０ｃ；３０ａ〜３０ｈ）と、
   コモンコンデンサ（５２ｂ，５２ｃ；５６ｃ，５６ｅ，５６ｇ，５６ｉ，５６ｋ，５６ｍ，５６ｏ）と、
   端子間電圧の許容上限値が前記コモンコンデンサよりも低いコンデンサである低耐圧コンデンサ（５０ａ，５０ｂ；５８ａ〜５８ｇ）と、を備え、
   前記低耐圧コンデンサは、複数の前記電気経路のうち前記組電池に電流が流れる場合に同電位になると想定される一対の電気経路（Ｌ４，Ｌ５，Ｌ８，Ｌ９；Ｌ３，Ｌ４，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ９，Ｌ１０，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１５，Ｌ１６，Ｌ１８，Ｌ１９，Ｌ２１，Ｌ２２）の間を接続しており、
   前記コモンコンデンサは、前記同電位になると想定される一対の電気経路のうちいずれか一方（Ｌ５，Ｌ９；Ｌ４，Ｌ７，Ｌ１０，Ｌ１３，Ｌ１６，Ｌ１９，Ｌ２２）及びグラウンドの間を接続しており、
   前記低耐圧コンデンサの端子間電圧の許容上限値は、前記サービスプラグが前記組電池から取り外された状態において、前記サービスプラグが接続される２つの前記単位電池のうち高電位側の単位電池（Ｃ４）の負極端子と低電位側の単位電池（Ｃ３）の正極端子との間の電圧よりも高い電圧に設定されていることを特徴とする電池監視装置。
2. 前記組電池は、複数の前記単位電池の直列接続体であるセルグループ（ＣＧａ〜ＣＧｃ）を複数直列接続してなり、
   複数の前記セルグループのそれぞれにおいて、前記単位電池の正極端子に接続された前記電気経路、及び前記正極端子に隣接する前記単位電池の負極端子に接続された前記電気経路は共通化され、
   前記同電位になると想定される一対の電気経路とは、隣接する前記セルグループのうち低電位側のセルグループ（ＣＧｂ）の正極端子に接続された前記電気経路（Ｌ８）、及び高電位側のセルグループ（ＣＧｃ）の負極端子に接続された前記電気経路（Ｌ９）を含むことを特徴とする請求項１記載の電池監視装置。
3. 前記同電位になると想定される一対の電気経路とは、前記サービスプラグを挟んで隣接する前記セルグループのうち低電位側のセルグループ（ＣＧａ）の正極端子に接続された前記電気経路（Ｌ４）、及び高電位側のセルグループ（ＣＧｂ）の負極端子に接続された前記電気経路（Ｌ５）を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の電池監視装置。
4. 前記監視回路は、複数の前記セルグループのそれぞれに対応して設けられ、
   複数の前記監視回路、前記低耐圧コンデンサ及び前記コモンコンデンサが設けられた回路基板（６０）と、
   前記監視回路及び前記組電池を接続するために前記回路基板に設けられたコネクタ（２２）と、
   を更に備え、
   前記電気経路は、前記監視回路を前記コネクタを介して前記組電池に接続するために前記回路基板に形成された配線パターンであり、
   複数の前記監視回路は、前記回路基板の板面の正面視において、前記回路基板の一辺に沿って前記回路基板に複数列設けられていることを特徴とする請求項２又は３記載の電池監視装置。
5. 前記低耐圧コンデンサは、前記回路基板の板面の正面視において、前記コモンコンデンサよりも前記コネクタ側の前記回路基板に設けられていることを特徴とする請求項４記載の電池監視装置。

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