JP6630156B2 - バッテリ監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリ監視装置に関する。

従来、ハイブリッドカー及び電気自動車等の車両にバッテリ監視装置が搭載されている。バッテリ監視装置は、車両に搭載されたバッテリを監視し、上位の機器に監視結果を送信する。その際、車両に搭載されたバッテリと、上位の機器とは、電気的に絶縁されている必要があるため、バッテリ監視装置は、バッテリの電圧等を監視し、監視結果を取得する高圧回路と、監視結果を上位の機器に送信する低圧回路とを備え、高圧回路と、低圧回路との間は、絶縁素子を介して通信することにより電気的に絶縁された状態となっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１６４０６６号公報

したがって、特許文献１に記載のバッテリ監視装置は、車両に搭載されたバッテリと、上位の機器とを電気的に絶縁する絶縁素子が必要となるため、部品点数が増加し、回路規模が大きくなるものであった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、絶縁素子を設けることなく、車両に搭載されたバッテリと、上位の機器との絶縁性を確保することができるバッテリ監視装置を提供することである。

本発明に係るバッテリ監視装置は、車両に設けられ、直列接続された複数のセルを有するバッテリの状態情報を検出するバッテリ監視装置であって、前記バッテリ上に設けられ、当該バッテリの状態情報を検出する回路を有した基板と、当該基板上に設けられ、電磁波を介して、非接触通信を行う第１の非接触通信部と、を有した検出ユニットと、前記バッテリに搭載され、前記電磁波を介して、前記第１の非接触通信部と非接触通信を行う第２の非接触通信部を有した搭載部材と、を備え、前記第１の非接触通信部は、前記バッテリの状態情報を、前記第２の非接触通信部に転送し、前記第２の非接触通信部は、前記第１の非接触通信部から転送された前記バッテリの状態情報を、上位の機器に転送するものであって、前記バッテリは、複数設けられ、前記第１の非接触通信部及び前記第２の非接触通信部は、第１のアンテナ及び第２のアンテナであり、前記第２のアンテナは、前記複数のバッテリに対応して複数設けられ、複数の前記第２のアンテナは、隣り合うもの同士が接続されて１つの通信ラインにより前記上位の機器に接続されていることを特徴とする。

また、本発明に係るバッテリ監視装置において、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナは、互いに対向して配置されていることが好ましい。

また、本発明に係るバッテリ監視装置において、前記複数のセルの電圧を前記検出ユニットに導くためのバスバーが配策されたバスバーモジュールが、前記バッテリの上に搭載され、前記搭載部材は、前記第２のアンテナが設けられ、前記バスバーモジュールを覆うものであることが好ましい。

また、本発明に係るバッテリ監視装置は、車両に設けられ、直列接続された複数のセルを有するバッテリの状態情報を検出するバッテリ監視装置であって、前記バッテリ上に設けられ、当該バッテリの状態情報を検出する高圧回路と、前記バッテリと、当該バッテリから電力を供給される負荷とを接続する電力線と、前記高圧回路と、前記電力線との間に設けられ、前記バッテリの状態情報を転送する転送部と、前記電力線上に設けられ、非接触通信を行う第１絶縁用アンテナと、上位の機器に接続され、前記第１絶縁用アンテナと非接触通信を行う第２絶縁用アンテナと、を備え、前記電力線は、前記負荷に電力を供給する伝送媒体であり、前記バッテリの状態情報を搬送させる高周波搬送波信号が重畳されるものであることを特徴とする。

また、本発明に係るバッテリ監視装置において、前記転送部は、前記高圧回路とは接続され、キャパシタの第１端子とは着脱自在であり、前記キャパシタを介して前記バッテリの状態情報を送信する送信側接続ユニットと、前記電力線とは接続され、前記キャパシタの第２端子とは着脱自在であり、前記キャパシタを介して前記バッテリの状態情報を受信する受信側接続ユニットと、を備えるものであることが好ましい。

また、本発明に係るバッテリ監視装置において、前記転送部は、前記高圧回路とは接続され、非接触通信を行い、前記バッテリの状態情報を送信する送信側アンテナと、前記電力線とは接続され、前記送信側アンテナと非接触通信を行い、前記バッテリの状態情報を受信する受信側アンテナと、を備えるものであることが好ましい。

本発明によれば、絶縁素子を設けることなく、車両に搭載されたバッテリと、上位の機器との絶縁性を確保することができるバッテリ監視装置を提供することができる。

実施形態１に係るバッテリ監視装置１及びバッテリ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの全体斜視図である。 図１のバッテリ監視装置１の分解斜視図である。 図２に記載の囲みＡの部分を拡大した状態を示す図である。 搭載部材４１を図２に記載の矢印方向３から見たときの状態を示す図である。 図４に記載の囲みＢの部分を拡大した状態を示す図である。 従来の電気的接続構成の一例を概略的に示す図である。 実施形態１に係る電気的接続構成の一例を概略的に示す図である。 実施形態２に係る電気的接続構成の一例を概略的に示す図である。 実施形態３に係る電気的接続構成の一例を概略的に示す図である。 実施形態４に係る電気的接続構成の一例を概略的に示す図である。

実施形態１．
図１は、実施形態１に係るバッテリ監視装置１及びバッテリ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの全体斜視図である。バッテリ監視装置１は、図示しない車両に設けられるものである。このような車両は、ハイブリッドカー又は電気自動車等であって、二次電池及び各種モーター等が設けられたものである。各種モーターは、二次電池から電力が供給されることにより、駆動するものである。後述するように、二次電池として構成されるバッテリ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、電力を各種モーターに供給するものである。

図２は、図１のバッテリ監視装置１の分解斜視図である。図２に示すように、バッテリ監視装置１は、直列接続された複数のセル５（図６、７で後述する）を有するバッテリ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを監視するものである。バッテリ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、二次電池で構成されるものであり、充放電を行うものである。なお、以後の説明において、バッテリ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの何れかを特に限定しない場合、バッテリ１１と称する。

バッテリ１１は、状態情報により監視されるものである。その状態情報は、バッテリ１１の温度及び電圧を含むものであり、図６、７で後述するバッテリ用ＥＣＵ５１のような上位の機器に転送されるものである。これにより、上位の機器は、バッテリ１１の温度及び電圧に基づいて、バッテリ１１の充電終了状態、放電終了状態、バッテリ残容量、及び温度補正情報を算出することができる。なお、上位の機器は、後述するバッテリ用ＥＣＵ５１に限定されず、他のＥＣＵ（図示せず）であってもよい。

バッテリ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄのそれぞれは、バスバーモジュール２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄがそれぞれ対応して設けられている。バスバーモジュール２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄのそれぞれは、図３を用いて後述するように、樹脂プレートの上に、端子２２と、バスバー２３とが設けられることにより構成されるものである。具体的には、バスバーモジュール２０ａは、バッテリ１１ａに設けられ、バッテリ１１ａが有するセル５（後述する）のプラス側端子とマイナス側端子とがそれぞれ端子２２と接続され、それぞれの端子２２と、バスバー２３とが配策されている。バスバーモジュール２０ｂ、２０ｃ、２０ｄのそれぞれは、バスバーモジュール２０ａと同様の機能構成であるため、その説明については省略する。なお、以後の説明において、バスバーモジュール２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの何れかを特に限定しない場合、バスバーモジュール２０と称する。

バッテリ監視装置１は、検出ユニット３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを備えている。検出ユニット３１ａは、バッテリ１１上に設けられ、バッテリ１１の状態情報を検出する回路を有した基板３３と、電磁波を介して、非接触通信を行う第１の非接触通信部と、を有している。検出ユニット３１ａは、バスバーモジュール２０ａに着脱自在に取り付けられる。なお、検出ユニット３１ａは、電気的には、電磁波を介して非接触通信が行われるものであるが、構造的には、空気を介して非接触通信が行われるものである。

検出ユニット３１ａ及びバスバーモジュール２０ａについて図３を用いて具体的に説明する。図３は、図２に記載の囲みＡの部分を拡大した状態を示す図である。図３に示すように、バスバーモジュール２０ａは、樹脂プレートの上に、各セル５（後述する）に電気的に接続された端子２２と、それぞれの端子２２から配策され、複数のセル５（後述する）の電圧を検出ユニット３１ａに導くためのバスバー２３と、バスバー２３の端部に形成されたボード側端子２４と、が設けられることにより構成されるものである。ここで、ボード側端子２４は、検出ユニット３１ａを接続するものであって、端子形状がオス及びメスの何れであってもよく、検出ユニット３１ａと電気的及び構造的に接続されるものであればよい。

検出ユニット３１ａは、上記で説明したように、基板３３を有している。基板３３は、基板コネクタ３２が設けられている。基板コネクタ３２は、ボード側端子２４を接続するものであって、端子形状がオス及びメスの何れであってもよく、ボード側端子２４と電気的及び構造的に接続されるものであればよい。

基板３３は、上記で説明したように、第１の非接触通信部を備えている。第１の非接触通信部は、図３の一例においては第１のアンテナ３４により構成されている。第１のアンテナ３４は、例えば、ＩＳＯ／ＩＥＣ １８０９２又はＩＳＯ／ＩＥＣ １４４４３のような近距離無線通信を行う際、電磁波を送受信するものである。

検出ユニット３１ａは、例えば、車両のエンジンが起動後、一定の周期でバッテリ１１ａの状態情報を取得し、上位の機器にバッテリ１１ａの状態情報の取得結果を転送するものであって、バッテリ１１ａの状態情報を検出する高圧回路２５（後述する）が基板３３に設けられている。

なお、基板３３が有する回路は、後述するように、高圧回路２５のことである。

図２の説明に戻る。検出ユニット３１ｂ、３１ｃ、３１ｄのそれぞれは、検出ユニット３１ａと同様の機能構成及び配置構成であるため、その説明については省略する。なお、以後の説明において、検出ユニット３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの何れかを特に限定しない場合、検出ユニット３１と称する。

バッテリ監視装置１は、搭載部材４１を備えている。搭載部材４１は、バッテリ１１に搭載され、電磁波を介して、第１の非接触通信部と非接触通信を行う第２の非接触通信部を有している。搭載部材４１は、複数のセル５（後述する）の電圧を検出ユニット３１に導くためのバスバー２３が配策され、バッテリ１１と、第１のアンテナ３４との間に設けられたバスバーモジュール２０を覆うものであり、第２のアンテナ４４が設けられている。なお、搭載部材４１は、電気的には、電磁波を介して非接触通信が行われるものであるが、構造的には、空気を介して非接触通信が行われるものである。

具体的には、第２の非接触通信部は、搭載部材４１の下面側に設けられている。搭載部材４１は、バスバーモジュール２０の上方に設置されるものであるため、第２の非接触通信部は、検出ユニット３１上に設けられている第１の非接触通信部に対向して配置される。つまり、第１のアンテナ３４のような第１の非接触通信部及び第２のアンテナ４４のような第２の非接触通信部は、互いに対向して配置されている。

なお、対向して配置された状態とは、第１のアンテナ３４の一部と、第２のアンテナ４４の一部とが、対向している状態を含むものである。例えば、第１のアンテナ３４と、第２のアンテナ４４との位置関係において対向して配置された状態とは、第１のアンテナ３４に対し、第２のアンテナ４４が左方向にずれ、第１のアンテナ３４の一部と、第２のアンテナ４４の一部とがオーバーラップした状態を含むものとする。つまり、対向して配置された状態とは、互いに一部が対向し、他の一部が対向していない状態を含むものである。換言すれば、対向して配置された状態とは、一部がオーバーラップした状態であればよいものとする。なお、搭載部材４１が、検出ユニット３１ｂ、３１ｃ、３１ｄとは対向した状態であって、検出ユニット３１ａとは一部が対向し、他の一部が対向していない状態であっても、搭載部材４１は、検出ユニット３１に対向して配置されているものとする。

搭載部材４１について図４を用いて具体的に説明する。図４は、搭載部材４１を図２に記載の矢印方向３から見たときの状態を示す図である。図４に示すように、搭載部材４１は、第２の非接触通信部が、第２のアンテナ４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄにより構成されている。第２のアンテナ４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄは、電磁波を介して、例えば、ＩＳＯ／ＩＥＣ １８０９２又はＩＳＯ／ＩＥＣ １４４４３等に準拠するような近距離無線通信を行う際、電磁波を送受信するものである。

なお、近距離無線通信は、例えば非接触で信号を伝送するＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）の規格が採用される。ＮＦＣの規格に準拠した通信デバイスは、例えば、乗車カード及び電子マネー等の非接触ＩＣカード、又は、携帯電話及びスマートフォン等の小型モバイル機器に組み込まれるものであって、非接触で信号を伝送するものである。

なお、以後の説明において、第２のアンテナ４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄの何れかを特に限定しない場合、第２のアンテナ４４と称する。

次に、近距離無線通信で用いられる第２のアンテナ４４について図４、５を用いて説明する。図５は、図４に記載の囲みＢの部分を拡大した状態を示す図である。図５に示すように、第２のアンテナ４４は、搭載部材４１の下面側に形成された通信用バスバー４５で接続されている。具体的には、通信用バスバー４５は、図４に示すように、隣り合う第２のアンテナ４４同士を接続するものである。なお、複数の第２のアンテナ４４のうち、搭載部材４１の端部に設けられている第２のアンテナ（以下、端部アンテナ４４´と称する）については、隣り合う１つの第２のアンテナ４４の反対側にも通信用バスバー４５が形成され、この通信用バスバー４５は、搭載部材４１の端部まで延伸して形成されている。このような通信用バスバー４５の何れか１つ又は複数の第２のアンテナ４４の何れか１つは、後述の通信ライン４６に接続されている。後述の通信ライン４６は、上位の機器に接続される。

また、第２のアンテナ４４は、上記で説明したように、例えば近距離無線通信の１つであるＮＦＣの規格に準拠した通信に利用される。ＮＦＣの規格に準拠した通信である場合、図５の第２のアンテナ４４は、至近距離、具体的には１０ｃｍ程度の狭い範囲内のみにおいて非接触式に通信を行うものである。このため、第１の非接触通信部を形成する第１のアンテナ３４及び第２の非接触通信部を形成する第２のアンテナ４４は、１０ｃｍ程度の狭い範囲内に配置される。図２、３においては、第１のアンテナ３４と、第２のアンテナ４４とは、互いに対向して配置されている。

つまり、以下の通りとなる。第１の非接触通信部は、検出ユニット３１が検出したバッテリ１１の状態情報を、第２の非接触通信部に転送するものである。第２の非接触通信部は、第１の非接触通信部から転送されたバッテリ１１の状態情報を、上位の機器に転送するものである。また、後述するように、上位の機器からバッテリ監視装置１への指示情報も伝送される。第１の非接触通信部及び第２の非接触通信部は、互いに対向して配置されているものである。第１の非接触通信部と、第２の非接触通信部とは、至近距離、具体的には１０ｃｍ程度の範囲内で通信が実現されるものである。よって、第１の非接触通信部と、第２の非接触通信部とは、互いに対向した配置構成であればよいため、車両という限定された空間に搭載されるバッテリ監視装置１の内部空間を有効活用した状態で通信を実現させることができる。

また、バスバーモジュール２０は、バッテリ１１と、第１のアンテナ３４との間に設けられ、複数のセル５（後述する）の電圧を検出ユニット３１に導くためのバスバー２３が配策されている。搭載部材４１は、バスバーモジュール２０を覆うものであり、第２のアンテナ４４が設けられている。

つまり、搭載部材４１が、バスバーモジュール２０の上方に配置され、バスバーモジュール２０の樹脂プレート上に設けられた端子２２、バスバー２３、及びボード側端子２４を覆う配置構成となることにより、検出ユニット３１の高圧回路（後述する）並びに端子２２及びバスバー２３が作業者に触れられる恐れを回避することができる。また、搭載部材４１は、樹脂等の絶縁部材で形成されている。これにより、検出ユニット３１の高圧回路（後述する）を周囲から絶縁させることができる。

以上、バッテリ監視装置１の構造的構成について説明した。次に、バッテリ監視装置１の電気的構成について説明する。まず、バッテリ監視装置１の電気的構成の説明の前段階として、従来の電気的構成について図６を用いて説明する。図６は、従来の電気的接続構成の一例を概略的に示す図である。図６に示すように、バッテリ監視装置１０１は、ワイヤーハーネス２１１を介して、バッテリ用ＥＣＵ１５１と接続されている。ワイヤーハーネス２１１は、ＣＡＮ通信線、電源線、グランド線を有し、バッテリ監視装置１０１と、バッテリ用ＥＣＵ１５１とに電力を供給し、バッテリ監視装置１０１と、バッテリ用ＥＣＵ１５１との間においてＣＡＮプロトコルに準拠した通信による各種信号を送受信する。ここで、電源線は、例えばイグニッション電源に接続されている。グランド線は、例えば車体に接続されている。ＣＡＮ通信線は、ＣＡＮプロトコルに準拠した通信を行う各種機器に接続されている。

バッテリ監視装置１０１は、バッテリ１１の状態情報を検出する検出ユニット１３１を備えている。バッテリ１１は、直列接続された複数のセル５を有する。セル５は、起電力１〜２Ｖ程度のニッケル水素電池又はリチウム電池のような二次電池であり、数十個程度、例えば１０〜２４個程度が直列に接続されることにより、高い電圧を得る組電池として使用される。そして、バッテリ１１同士が直列に接続されることにより、総電圧２００Ｖ以上となる。これにより、直列接続された複数のバッテリ１１は、パワーケーブル６１を介して、車両に搭載されたモーター等に電力を供給する駆動源となる。なお、図示は省略するが、直列に接続された複数のバッテリ１１を１つのモジュールとして、並列に接続されたものが、車両に搭載されたモーター等の駆動源として機能してもよい。

検出ユニット１３１について説明する。検出ユニット１３１は、高圧回路２０１と、低圧回路２０２と、絶縁素子２０３とを備えている。絶縁素子２０３は、高圧回路２０１と、低圧回路２０２との間に設けられるものである。絶縁素子２０３は、高圧回路２０１と、低圧回路２０２との間を電気的に絶縁した状態にしつつ、高圧回路２０１と、低圧回路２０２との間で各種信号を送受信するものであり、例えば、光を媒体としたフォトカプラ又は磁気を媒体とした磁気カプラ等から形成されている。

高圧回路２０１は、バッテリ１１の状態情報を検出する。高圧回路２０１は、図示しないマイコンを備え、マイコンが各種処理を実行することにより、バッテリ１１の状態情報が、Ａ／Ｄ変換され、各種信号処理が実行され、絶縁素子２０３に送信される。

低圧回路２０２は、コネクタ２０４を備え、コネクタ２０４と、バッテリ用ＥＣＵ１５１とが、ワイヤーハーネス２１１で接続されている。低圧回路２０２は、図示しないマイコンを備え、マイコンが各種処理を実行することにより、絶縁素子２０３から送信されたバッテリ１１の状態情報が、Ａ／Ｄ変換され、各種信号処理が実行され、ＣＡＮプロトコルに準拠した形式で、コネクタ２０４からワイヤーハーネス２１１を介してバッテリ用ＥＣＵ１５１に送信される。

バッテリ用ＥＣＵ１５１は、バッテリ監視装置１０１を管理するものであり、例えば、バッテリ監視装置１０１から送信されたバッテリ１１の状態情報に基づいて、上記で説明したようなバッテリ１１の各種状態、すなわち、ＳＯＣ（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）に基づいて、各セル５の電圧を均等化させる均等化充電等を行うものである。

バッテリ用ＥＣＵ１５１及び低圧回路２０２は、ＣＡＮプロトコルに準拠した通信を行う機器と接続され、それらの機器は例えば電源１２Ｖで動作するものである。一方、高圧回路２０１は、上記で説明したように、総電圧が例えば２００Ｖ以上となるバッテリ１１に接続されているものである。よって、高圧回路２０１と低圧回路２０２とは動作電圧が異なるため、高圧回路２０１と、低圧回路２０２との間は、絶縁される必要がある。よって、絶縁素子２０３が設けられ、通信が行われている。また、低圧回路２０２と、バッテリ用ＥＣＵ１５１との間は、コネクタ２０４を用いてワイヤーハーネス２１１で接続され、通信が行われている。

したがって、バッテリ監視装置１０１は、高圧回路２０１と低圧回路２０２との間に絶縁素子２０３が挿入されている必要があり、低圧回路２０２とバッテリ用ＥＣＵ１５１との間にワイヤーハーネス２１１を設ける工程が必要となる。このことは、絶縁素子２０３を設けることにより部品点数の増大に加え、バッテリ監視装置１０１を車両に組み付ける際、作業工程が複雑化することとなり、バッテリ監視装置１０１そのもののコストも上昇することとなる。

そこで、低コストで絶縁性を確保しつつ、さらに組み付けの簡素化を図るものとして、バッテリ監視装置１がある。図７は、実施形態１に係る電気的接続構成の一例を概略的に示す図である。図７に示すように、バッテリ監視装置１は、複数のセル５が直列に接続されたバッテリ１１の状態情報を検出する検出ユニット３１と、第２のアンテナ４４とを備えている。第２のアンテナ４４は、複数のバッテリ１１に対応して複数設けられている。複数の第２のアンテナ４４は、隣り合う第２のアンテナ４４同士が通信用バスバー４５により接続されている。通信用バスバー４５の一部は、１つの通信ライン４６に接続されている。その１つの通信ライン４６は上位の機器、具体的にはバッテリ用ＥＣＵ５１に接続されている。なお、第２のアンテナ４４と、通信用バスバー４５とは、電気的に同電位であるため、電気的には、通信用バスバー４５と、第２のアンテナ４４とは同電位である。

また、図７の一例では、通信用バスバー４５の一部が通信ライン４６に接続されている場合について説明したが、複数の第２のアンテナ４４のうち、一部の第２のアンテナ４４が通信ライン４６に接続されていてもよい。また、複数の第２のアンテナ４４のうち、上流側の第２のアンテナ４４の片側には通信用バスバー４５が設けられていないが、通信用バスバー４５を設け、その通信用バスバー４５の上流側の端部に終端抵抗が設けられていてもよい。

また、第２のアンテナ４４は、第１のアンテナ３４と組となっているため、１つのバッテリ１１に対応した１つの第１のアンテナ３４は、１つの第２のアンテナ４４と対応した関係となっている。なお、以後の説明において、従来のバッテリ監視装置１０１と同様の構成についてはその説明を省略する。

検出ユニット３１は、高圧回路２５と、第１のアンテナ３４とを有する。検出ユニット３１は、マイコンを備え、バッテリ１１の状態情報の検出結果をＡ／Ｄ変換し、各種処理を実行後、第１のアンテナ３４を介して、バッテリ１１の状態情報の検出結果を時分割で第２のアンテナ４４に送信する。

具体的には、高圧回路２５は、バッテリ１１の状態情報の検出結果をＡ／Ｄ変換し、デジタル信号に変換後、変換したデジタル信号を変調した無線信号を、第１のアンテナ３４を介して、空中の通信媒体に送信する。第２のアンテナ４４は、第１のアンテナ３４を介して、空中の通信媒体から送信された無線信号を受信する。受信された無線信号は、第２のアンテナ４４の何れか１つ、又は、通信用バスバー４５の何れか１つに接続される通信ライン４６を介して、バッテリ用ＥＣＵ５１に送信される。バッテリ用ＥＣＵ５１は、送信された無線信号を復調することにより、バッテリ１１の状態情報を含む信号を取り出す。ここで、第１のアンテナ３４と、第２のアンテナ４４との各種信号の送受信は、近距離無線通信規格のＮＦＣに準拠した通信を想定している。上記で説明したように、ＮＦＣは、１０ｃｍ程度の狭い範囲の非接触通信を行うものである。よって、第１のアンテナ３４と、第２のアンテナ４４とが、互いに対向した位置に配置されれば、非接触通信の範囲内であるため、信号の送受信が実現される。なお、ＮＦＣに準拠した通信であるため、第１のアンテナ３４及び第２のアンテナ４４のそれぞれは、無線信号を受信する際に発生した電力で通信を行うことができる。

このようにして、実施形態１に係るバッテリ監視装置１によれば、車両に設けられ、直列接続された複数のセル５を有するバッテリ１１の状態情報を検出するバッテリ監視装置１であって、バッテリ１１上に設けられ、当該バッテリ１１の状態情報を検出する回路を有した基板３３と、当該基板上に設けられ、電磁波を介して、非接触通信を行う第１の非接触通信部と、を有した検出ユニット３１と、バッテリ１１に搭載され、電磁波を介して、第１の非接触通信部と非接触通信を行う第２の非接触通信部を有した搭載部材４１と、を備え、第１の非接触通信部は、バッテリ１１の状態情報を、第２の非接触通信部に転送し、第２の非接触通信部は、第１の非接触通信部から転送されたバッテリ１１の状態情報を、上位の機器に転送するものである。

よって、絶縁素子２０３を設けなくても、第１の非接触通信部及び第２の非接触通信部を用いた非接触通信により、検出ユニット３１と、上位の機器との間の絶縁性を確保している。つまり、絶縁素子２０３を設けることなく、車両に搭載されたバッテリ１１と、上位の機器との絶縁性を確保することができる。

また、絶縁素子２０３を設けることなく、車両に搭載されたバッテリ１１と、上位の機器との絶縁性を確保することができるので、絶縁素子２０３によって部品点数が増加することがない。よって、部品点数の増加を抑えることができるため、回路規模が大きくなることがない。これにより、コストを削減することができる。また、回路規模が大きくなることがないため、小型化を図ることができる。よって、車両という限られた空間を有効活用することができる。

また、検出ユニット３１と、上位の機器との間をワイヤーハーネス２１１で配策しなくても、第１の非接触通信部及び第２の非接触通信部を互いに対向して配置させ、非接触通信を行わせることにより、検出ユニット３１と、上位の機器との間の通信を確立させることができる。よって、絶縁素子２０３を設けることなく、車両に搭載されたバッテリ１１と、上位の機器との絶縁性を確保しつつ、組み付けの簡素化を図ることができる。

また、第１の非接触通信部及び第２の非接触通信部は、互いに対向して配置されている。

よって、第１の非接触通信部及び第２の非接触通信部を互いに対向して配置させればよいため、バッテリ監視装置１内部の機器の配置の自由度が向上する。これにより、バッテリ監視装置１の設計の自由度を向上させることができる。

また、第１の非接触通信部は、互いに電磁波を送受信可能な第１のアンテナ３４で形成されたものであり、第２の非接触通信部は、互いに電磁波を送受信可能な第２のアンテナ４４で形成されたものである。

よって、第１のアンテナ３４及び第２のアンテナ４４を用いているため、絶縁素子２０３を用いることなく、高圧側と、低圧側との絶縁を確保することができる。

また、バッテリ１１は、複数設けられ、第１の非接触通信部及び第２の非接触通信部は、第１のアンテナ３４及び第２のアンテナ４４であり、第２のアンテナ４４は、複数のバッテリ１１に対応して複数設けられ、複数の第２のアンテナ４４は、隣り合うもの同士が接続されて１つの通信ラインにより上位の機器に接続されている。

よって、それぞれのバッテリ１１に、第２のアンテナ４４をそれぞれ対応させているため、ワイヤーハーネス２１１で配策しなくても、高圧側と、低圧側との間の各種信号の送受信を行うことができる。

また、複数のセル５の電圧を検出ユニット３１に導くためのバスバー２３が配策されたバスバーモジュール２０が、バッテリ１１の上に搭載され、搭載部材４１は、第２のアンテナ４４が設けられ、バスバーモジュール２０を覆うものである。

よって、組み付けの際、搭載部材４１を設け、第１のアンテナ３４と、第２のアンテナ４４とを互いに対向して配置させればよいため、組み付けの簡素化を図ることができる。

実施形態２．
実施形態２において、実施形態１と同様の構成については同一の符号を付記し、その説明については省略する。実施形態２では、高周波搬送波信号を電力線４０１に重畳させ、通信用バスバー４５を不要とした回路について説明する。図８は、実施形態２に係る電気的接続構成の一例を概略的に示す図である。

図８に示すように、バッテリ監視装置２は、高圧回路２５と、電力線４０１と、転送部４０２と、第１絶縁用アンテナ４１１と、第２絶縁用アンテナ４１２とを備える。高圧回路２５は、上記で説明したためその詳細な説明については省略するが、バッテリ１１上に設けられ、バッテリ１１の状態情報を検出する。

転送部４０２は、高圧回路２５と、電力線４０１との間に設けられ、バッテリ１１の状態情報を転送する。第１絶縁用アンテナ４１１は、電力線４０１上に設けられ、非接触通信を行う。第２絶縁用アンテナ４１２は、上位の機器、例えば、バッテリ用ＥＣＵ５１に接続され、第１絶縁用アンテナ４１１と非接触通信を行う。

電力線４０１は、バッテリ１１と、バッテリ１１から電力を供給される負荷４５１とを接続する。具体的には、電力線４０１は、負荷４５１に電力を供給する伝送媒体であり、バッテリ１１の状態情報を搬送させる高周波搬送波信号が重畳される。なお、負荷４５１は、例えば、モーターである。

よって、電力線４０１による電力線通信を行うことにより、高圧回路２５により検出されるバッテリ１１の状態情報は、転送部４０２、電力線４０１、第１絶縁用アンテナ４１１、及び第２絶縁用アンテナ４１２を介して、バッテリ用ＥＣＵ５１に供給される。したがって、通信用バスバー４５は不要となるため、バッテリ１１周りの配線を簡略化することができる。

また、第１絶縁用アンテナ４１１と、第２絶縁用アンテナ４１２との間は、絶縁性が確保されているため、実施形態１と同様に、車両に搭載されたバッテリ１１と、上位の機器、例えば、バッテリ用ＥＣＵ５１との絶縁性を確保することができる。

なお、電力線４０１による電力線通信を行う際、例えば、バッテリ用ＥＣＵ５１が各バッテリ１１に別の通信内容をやりとりしたい場合のように、宛先の選択性が必要な場合がある。この場合、ＦＤＭＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）等のような無線通信で使われている多重アクセス方式が流用可能である。また、通信のヘッダ（プリアンブル部）に宛先アドレスを書き込むといったような有線通信用の多重アクセス方式も流用可能である。

実施形態３．
実施形態３において、実施形態１，２と同様の構成については同一の符号を付記し、その説明については省略する。実施形態３では、転送部４０２が送信側接続ユニット４３１と受信側接続ユニット４３２とを備える一例について説明する。図９は、実施形態３に係る電気的接続構成の一例を概略的に示す図である。

図９に示すように、送信側接続ユニット４３１と、受信側接続ユニット４３２との間には、キャパシタ４２１が設けられ、キャパシタ４２１を介してバッテリ１１の状態情報が転送される。

具体的には、送信側接続ユニット４３１は、高圧回路２５とは接続され、キャパシタ４２１の第１端子とは着脱自在であり、キャパシタ４２１を介してバッテリ１１の状態情報を送信する。受信側接続ユニット４３２は、電力線４０１とは接続され、キャパシタ４２１の第２端子とは着脱自在であり、キャパシタ４２１を介してバッテリ１１の状態情報を受信する。

よって、キャパシタ４２１により、バッテリ１１の状態情報を搬送させる高周波搬送波信号を電力線４０１に転送することができるため、非接触通信を行う箇所を１箇所にする回路とすることができる。これにより、非接触通信の結合器数を少なくすることができるため、より高信頼な通信を行うことができる。

実施形態４．
実施形態４において、実施形態１〜３と同様の構成については同一の符号を付記し、その説明については省略する。実施形態４では、転送部４０２が送信側アンテナ４３５と受信側アンテナ４３６とを備える一例について説明する。図１０は、実施形態４に係る電気的接続構成の一例を概略的に示す図である。

図１０に示すように、送信側アンテナ４３５と、受信側アンテナ４３６との非接触通信により、バッテリ１１の状態情報は転送される。

具体的には、送信側アンテナ４３５は、高圧回路２５とは接続され、非接触通信を行い、バッテリ１１の状態情報を送信する。受信側アンテナ４３６は、電力線４０１とは接続され、送信側アンテナ４３５と非接触通信を行い、バッテリ１１の状態情報を受信する。

よって、送信側アンテナ４３５と、受信側アンテナ４３６とによる非接触通信が実現されるため、実施形態３のようなキャパシタ４２１の取り付け作業が不要となり、検出ユニット３３１の組み付け工程を簡略化することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。

例えば、第１の非接触通信部と、第２の非接触通信部との間での通信手段として、第１のアンテナ３４及び第２のアンテナ４４が設けられている一例について説明したが、第１のアンテナ３４及び第２のアンテナ４４のそれぞれの形状は特に限定されない。第１のアンテナ３４及び第２のアンテナ４４のそれぞれは、導線が薄く平面的に複数回周回されることにより形成されたコイルであってもよい。つまり、近距離無線通信を行う場合、例えば、送信側は、電磁波を出力し、その電磁波を変調し、データの送信を行えばよい。よって、第１の非接触通信部及び第２の非接触通信部は、電磁波を送受信する構成であればよい。

また、例えば、本実施形態において、第１の非接触通信部は、第１のアンテナ３４で形成され、第２の非接触通信部は、第２のアンテナ４４で形成されるようにしたが、これに限らず、赤外線を受発光可能なダイオードで形成されるようにしてもよい。

具体的には、第１の非接触通信部は、赤外線の発光素子として、赤外線ＬＥＤが設けられ、赤外線の受光素子として、フォトダイオードが設けられ、赤外線通信を行うものであってもよい。

また、第２の非接触通信部は、赤外線の発光素子として、赤外線ＬＥＤが設けられ、赤外線の受光素子として、フォトダイオードが設けられ、赤外線通信を行うものであってもよい。

換言すれば、第１の非接触通信部及び前記第２の非接触通信部は、互いに電磁波を送受信可能な第１のアンテナ３４及び第２のアンテナ４４により構成され、又は、互いに赤外線を受発光可能なダイオードにより構成されていればよい。なお、ダイオード周囲の回路構成は、当業者であれば容易であるため、その説明については省略する。

また、本実施の形態において、搭載部材４１は、形状が特に限定されるものではない。要するに、第２のアンテナ４４が、第１のアンテナ３４と対向した位置関係になり、バスバーモジュール２０に設けられた端子２２等の回路構成を覆う形状であればよい。

また、本実施の形態において、図７に示すように、バッテリ１１、検出ユニット３１、及び第２のアンテナ４４の組が４組ある一例について説明したが、特にこれに限定されない。例えば、上記組が１０組ある場合であってもよく、１組だけの場合であってもよい。つまり、組数は特に限定されるものではない。

また、本実施の形態において、図７のバッテリ用ＥＣＵ５１が変復調処理等の信号処理を行う一例について説明したが、通信ライン４６と、バッテリ用ＥＣＵ５１との間に、信号処理用のインターフェースを設け、そのインターフェースが変復調処理等の各種信号処理を実行し、バッテリ用ＥＣＵ５１にＣＡＮプロトコルに準拠した通信データを転送してもよい。

また、本実施の形態において、構造的には、検出ユニット３１と、搭載部材４１との間の非接触通信が空中を介して行われ、電気的には、検出ユニット３１と、搭載部材４１とは、電磁波を介して非接触通信が行われる一例について説明したが、特にこれに限定されない。例えば、検出ユニット３１と、搭載部材４１との間に、絶縁部材が設けられてもよい。この場合、構造的には、検出ユニット３１と、搭載部材４１との間の非接触通信が絶縁部材を介して行われることとなるが、電気的には、上記と同様に、検出ユニット３１と、搭載部材４１とは、電磁波を介して非接触通信が行われることとなる。

１、２、１０１ ：バッテリ監視装置
３ ：矢印方向
５ ：セル
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ ：バッテリ
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ ：バスバーモジュール
２２ ：端子
２３ ：バスバー
２４ ：ボード側端子
２５、２０１ ：高圧回路
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、１３１、３３１ ：検出ユニット
３２ ：基板コネクタ
３３ ：基板
３４ ：第１のアンテナ
４１ ：搭載部材
４４、４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ ：第２のアンテナ
４４´ ：端部アンテナ
４５ ：通信用バスバー
４６ ：通信ライン
５１、１５１ ：バッテリ用ＥＣＵ
６１ ：パワーケーブル
２０２ ：低圧回路
２０３ ：絶縁素子
２０４ ：コネクタ
２１１ ：ワイヤーハーネス
４０１ ：電力線
４０２ ：転送部
４１１ ：第１絶縁用アンテナ
４１２ ：第２絶縁用アンテナ
４２１ ：キャパシタ
４３１ ：送信側接続ユニット
４３２ ：受信側接続ユニット
４３５ ：送信側アンテナ
４３６ ：受信側アンテナ
４５１ ：負荷
Ａ、Ｂ ：囲み

Claims (6)

1. 車両に設けられ、直列接続された複数のセルを有するバッテリの状態情報を検出するバッテリ監視装置であって、
   前記バッテリ上に設けられ、当該バッテリの状態情報を検出する回路を有した基板と、
   当該基板上に設けられ、電磁波を介して、非接触通信を行う第１の非接触通信部と、を有した検出ユニットと、
   前記バッテリに搭載され、前記電磁波を介して、前記第１の非接触通信部と非接触通信を行う第２の非接触通信部を有した搭載部材と、
   を備え、
   前記第１の非接触通信部は、
   前記バッテリの状態情報を、前記第２の非接触通信部に転送し、
   前記第２の非接触通信部は、
   前記第１の非接触通信部から転送された前記バッテリの状態情報を、上位の機器に転送するものであって、
   前記バッテリは、複数設けられ、
   前記第１の非接触通信部及び前記第２の非接触通信部は、第１のアンテナ及び第２のアンテナであり、
   前記第２のアンテナは、前記複数のバッテリに対応して複数設けられ、
   複数の前記第２のアンテナは、隣り合うもの同士が接続されて１つの通信ラインにより前記上位の機器に接続されている
   ことを特徴とするバッテリ監視装置。
2. 前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナは、互いに対向して配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ監視装置。
3. 前記複数のセルの電圧を前記検出ユニットに導くためのバスバーが配策されたバスバーモジュールが、前記バッテリの上に搭載され、
   前記搭載部材は、
   前記第２のアンテナが設けられ、前記バスバーモジュールを覆うものである
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のバッテリ監視装置。
4. 車両に設けられ、直列接続された複数のセルを有するバッテリの状態情報を検出するバッテリ監視装置であって、
   前記バッテリ上に設けられ、当該バッテリの状態情報を検出する高圧回路と、
   前記バッテリと、当該バッテリから電力を供給される負荷とを接続する電力線と、
   前記高圧回路と、前記電力線との間に設けられ、前記バッテリの状態情報を転送する転送部と、
   前記電力線上に設けられ、非接触通信を行う第１絶縁用アンテナと、
   上位の機器に接続され、前記第１絶縁用アンテナと非接触通信を行う第２絶縁用アンテナと、
   を備え、
   前記電力線は、
   前記負荷に電力を供給する伝送媒体であり、前記バッテリの状態情報を搬送させる高周波搬送波信号が重畳される
   ことを特徴とするバッテリ監視装置。
5. 前記転送部は、
   前記高圧回路とは接続され、キャパシタの第１端子とは着脱自在であり、前記キャパシタを介して前記バッテリの状態情報を送信する送信側接続ユニットと、
   前記電力線とは接続され、前記キャパシタの第２端子とは着脱自在であり、前記キャパシタを介して前記バッテリの状態情報を受信する受信側接続ユニットと、
   を備える
   ことを特徴とする請求項４に記載のバッテリ監視装置。
6. 前記転送部は、
   前記高圧回路とは接続され、非接触通信を行い、前記バッテリの状態情報を送信する送信側アンテナと、
   前記電力線とは接続され、前記送信側アンテナと非接触通信を行い、前記バッテリの状態情報を受信する受信側アンテナと、
   を備える
   ことを特徴とする請求項４に記載のバッテリ監視装置。

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