JPWO2009107597A1

JPWO2009107597A1 - 組電池の監視装置

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Publication number: JPWO2009107597A1
Application number: JP2010500686A
Authority: JP
Inventors: 森田　剛; 剛森田; 木下　拓哉; 拓哉木下; 篤史川瀬; 典子星野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2011-06-30
Anticipated expiration: 2029-02-24
Also published as: US20110004429A1; CN101946384B; EP2264851A1; CN101946384A; WO2009107597A1; US8478552B2; JP5338806B2; EP2264851B1; EP2264851A4

Abstract

複数電池１１と、複数電池１１を電気的に接続する電力供給線２とを有する組電池１を監視する監視装置５であって、複数電池１１の各電池１１の電圧を検出する検出部６と、検出部６により検出された電圧検出結果を受信する制御部７とを、監視装置５が有し、検出部６は、電圧検出結果を交流通信信号に変換して電力供給線２を介して制御部７へ交流通信信号を送信する。

Description

本発明は、複数電池を接続してなる組電池を監視する監視装置に関する。

更に本発明は、一又は複数の電池の電圧を検出する電気回路素子を有する電池に関する。

複数電池を直列・並列の少なくとも何れかに接続してなる組電池において、各電池の電圧を検出することで電池容量の残量を監視する装置が知られている。
特開平８−３３９８２９号更に、複数単電池を直列・並列の少なくとも何れかに接続してなる組電池において、電池の過充電・過放電を防止する保護回路を一つの集積回路基板にまとめて実装し、組電池とともに電池ケースに収納したものが知られている。特開２０００−１０６１５８号

しかしながら、特開平８−３３９８２９における従来の組電池の監視装置では、電池ごとに検出した電圧値を専用通信線を介してバッテリコントローラに送出していたので、電池ごとに通信用信号線を引き出して取り廻す必要があった。

更に、特開２０００−１０６１５８号における従来の組電池では、保護回路を集積した回路基板の収納スペース分だけ電池ケースが大きくなるといった不都合があった。

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、その目的は、専用通信用信号線を設けることなく電池を監視できる組電池の監視装置を提供することである。

更に本発明の目的は、収納スペースを小さくできる電池を提供することである。

本発明の第１局面にかかる組電池の監視装置は、複数電池と、複数電池を電気的に接続する電力供給線とを有する組電池を監視する監視装置であって、複数電池の各電池の電圧を検出する検出部と、検出部により検出された電圧検出結果を受信する制御部とを、監視装置が有し、検出部は、電圧検出結果を交流通信信号に変換して電力供給線を介して制御部へ交流通信信号を送信する。

本発明の第２局面にかかる組電池の監視方法は、複数電池と、複数電池を電気的に接続する電力供給線とを有する組電池の監視方法であって、複数電池の各電池の電圧を検出し、検出により検出された電圧検出結果を受信し、検出によって、電圧検出結果を交流通信信号に変換して電力供給手段を介して受信のために交流通信信号を送信する。

本発明の第３局面にかかる組電池の監視装置は、複数電池と、複数電池を電気的に接続する電力供給手段とを有する組電池を監視する監視装置であって、複数電池の各電池の電圧を検出する検出手段と、検出手段により検出された電圧検出結果を受信する制御手段とを、監視装置が有し、検出手段は、電圧検出結果を交流通信信号に変換して電力供給手段を介して制御手段へ交流通信信号を送信する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る監視装置を備えた組電池を示すブロック図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る監視装置の検出部を示す電気回路図である。図３は、本発明の第１実施形態に係る監視装置の通信方式を説明するための図である。図４は、本発明の第１実施形態に係る監視装置の通信周波数帯域を説明するための図である。図５は、本発明の第１実施形態に係る監視装置の通信方式を説明するための図である。図６は、本発明の第１実施形態に係る電池を示す平面図である。図７は、本発明の第１実施形態に係る電池を示す横断面図である。図８は、本発明の第１実施形態に係るフレキシブル配線基板を示す平面図と断面図である。図９は、本発明の第１実施形態に係るフレキシブル配線基板の製造方法を示す断面図である。図１０は、本発明の第２実施形態に係る電池を示す平面図である。図１１は、本発明の第２実施形態に係る電池を示す正面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
《監視装置の実施形態》
図１は、本発明の第１実施形態に係る監視装置５を備えた組電池１によるモータ４の駆動システムを示すブロック図である。図１に示す組電池１では、複数電池１１を直列に接続し、電力供給線２を介してインバータ３を組電池１の両極に接続している。組電池１から供給される直流電流は、電力変換装置であるインバータ３により交流電流に変換されて交流モータ４に供給され、当該交流モータ４を駆動する。

なお、図１に示す組電池１によるモータ４の駆動システムは、本第１実施形態に係る監視装置５を説明するための一例であって、本第１実施形態のように複数電池１１を直列に接続して組電池１を構成する以外にも、複数電池１１を直列・並列の少なくとも何れかに接続して組電池１を構成することもできる。また、組電池１による電力の供給対象が直流モータの場合はインバータ３を省略でき、さらに電力の供給対象はモータ４以外の負荷とすることもできる。

本第１実施形態に係る監視装置５は、各電池１１の両端子間の電圧を検出する電圧検出回路６と、各電圧検出回路６により検出された各電池１１の電圧値を取り込んで組電池１の電池容量を把握して過充電・過放電を防止するためのトータル的な制御を実行する制御回路７とを備える。本第１実施形態の電圧検出回路６が本発明の検出部に相当し、本第１実施形態の制御回路７が本発明の制御部に相当する。

なお、本第１実施形態の電圧検出回路６は、一つの電圧検出回路６で一つの電池１１の端子間電圧を検出するように構成したが、幾つかの電池１１をグループ化し、これら複数電池１１の電圧を検出するように電圧検出回路６を構成することもできる。

本第１実施形態の電圧検出回路６は、制御回路７からの検出指令信号に基づいて、対応する一つの電池１１の端子間電圧を検出し、検出された電圧値に相当する通信信号を制御回路７へ送出する。また、本第１実施形態の電圧検出回路６は、制御回路７からの放電指令信号に基づいて、対応電池１１の電力を消費し、組電池１を構成する複数電池１１間の容量バラツキを解消する。

特に、本第１実施形態の監視装置５では、電圧検出回路６と制御回路７との間でやり取りされる制御指令や、検出された電圧値に相当する通信信号を、電力供給線２を用いて送受信する。また、電力供給線２には直流電流が流れるので、同直流電流と識別するために通信信号を交流信号とする。図１に示す配線６８ａ，６８ｂが電池１１の端子間電圧を検出し、配線６９，７２が電圧検出回路６と制御回路７との間で信号の送受信を行うための通信用接続部を示す。

この点について、電圧検出回路６の具体的構成を示しつつ、さらに詳細に説明する。図２は、本第１実施形態に係る電圧検出回路６を示す電気回路図である。
図２に示すように、電圧検出回路６は、電池１１の正極端子（後述の正電極タブ１１２）に接続された配線６１１と、電池１１の負極端子（後述の負電極タブ１１３）に接続された配線６１２とを有する。配線６１１はマイクロプロセッサユニット６１（以下、ＭＰＵ６１と略す。）の電源入力端子Ｖccに接続され、配線６１２はＭＰＵ６１の接地端子ＧＮＤ１に接続されている。これにより、ＭＰＵ６１に駆動電力が供給される。

そして、電池１１の正極端子に並列に接続された配線６８ａ，６８ａには、電池１１の電圧を検出するための抵抗６４１，６４２がそれぞれ設けられ、配線６８ａ，６８ａの他端は、ＭＰＵ６１の電圧検出端子ＶＤ１，ＶＤ２にそれぞれ接続されている。また、電池１１の負極端子に電気的に接続された配線６８ｂにはコンデンサ６４３が設けられ、当該配線６８ｂの他端は電圧検出端子ＶＤ１に接続された配線６８ａに接続されている。これら２つの抵抗６４１，６４２及びコンデンサ６４３により、電池１１の端子間電圧が検出されることになる。

ここで検出された電池１１の端子間電圧値は、ＭＰＵ６１の内部機能によって特定周波数帯域の交流信号に変換され、後述の通信信号出力端子Ｏｕｔから配線６９ａ，６９，６１１及び電力供給線２を介して制御回路７へ送出される。このとき、この交流通信信号の基準電位Ｖａを定めるために、ＭＰＵ６１の通信信号用接地端子ＧＮＤ２には配線６９ｃが接続され、カップリングコンデンサ６３を介して、本第１実施形態の組電池１を収納する電池ケースなどの接地点に通信信号用接地端子ＧＮＤ２は接続されている。電池ケースなどの接地点は各電池１１において同一電位（共通電位）であることから、通信信号出力端子Ｏｕｔから制御回路７へ送出される交流通信信号の基準電位Ｖａが、何れの電圧検出回路６においても等しくなる。

一方、電池１１の正極端子に接続された配線６１１と並列に配線６９が接続され、この配線６９にカップリングコンデンサ６２が設けられている。また、カップリングコンデンサ６２の他端側の配線６９は、２つの配線６９ａ，６９ｂに並列に分岐され、配線６９ａはＭＰＵ６１の通信信号出力端子Ｏｕｔに接続され、配線６９ｂはＭＰＵ６１の通信信号入力端子Ｉｎに接続されている。

ここで、ＭＰＵ６１の通信信号出力端子Ｏｕｔから出力される交流通信信号は、図３に示すように、電池１１が接続された組電池１の配設位置に応じた電位Ｖｄをもった直流電流と、混成信号を発生する。すなわち、図１に示す組電池１において、負極端子（後述の負電極タブ１１３）に近い位置に配設された点Ｐ１であって電池１１の点Ｐ１における第１電位は、組電池１の負極端子から遠い位置｛組電池１の正極端子（後述の正電極タブ１１２）に近い位置｝に配設された点Ｐｎであって電池１１の点Ｐｎにおける第ｎ電位よりも、その間に接続された電池電圧分だけ低い。このため、交流通信信号の基準電位が電池１１によって異なり、同電池１１に交流通信信号を流しても制御回路７において当該交流通信信号を認識することが困難となる。なお、図３は、本第１実施形態の通信方式（出力側）を説明するための図であって、カップリングコンデンサ６２の機能を説明するための模式図である。

本第１実施形態では、ＭＰＵ６１の通信信号出力端子Ｏｕｔと電力供給線２との間の配線６９にカップリングコンデンサ６２を設けることで、電力供給線２を用いた通信を可能としている。すなわち、カップリングコンデンサ６２（上記カップリングコンデンサ６３も同様）は、直流成分を遮断して交流成分のみを通過させる機能を有する。したがって、図３に示すように、電位Ｖｄの直流電流と、交流通信信号との、混成信号は、カップリングコンデンサ６２を通過する際に直流成分が除去されて上記基準電位Ｖａの交流通信信号のみとなり、これが電力供給線２に送出される。これにより、組電池１における電池１１の配設位置に拘らず、各電池１１の電圧検出回路６から、同一電位の交流通信信号が電力供給線２に送出され、制御回路７において通信信号の認識が可能になる。

図２に戻り、ＭＰＵ６１の通信信号入力端子Ｉｎに接続された配線６９ｂには、バンドパスフィルタ６５を構成する抵抗６５１，６５２及びコンデンサ６５３が設けられている。このバンドパスフィルタ６５は、低周波数帯域のノイズを除去して高周波数帯域の信号のみを抽出するハイパスフィルタＨＰＦと、高周波数帯域のノイズを除去して低周波数帯域の信号のみを抽出するローパスフィルタＬＰＦの両方の機能を有するフィルタ回路である。なお、図２では整流用ダイオード６５４をも図示している。

本第１実施形態のバンドパスフィルタ６５は、電圧検出回路６と制御回路７との間で通信するための特定周波数帯域の信号を、電力供給線２に流れる種々の信号（ノイズ）の中から抽出するためのフィルタ回路である。
図４は、本第１実施形態に係る監視装置５で用いられる通信周波数帯域を説明するための図である。本第１実施形態の通信方式では、電力供給線２に交流通信信号を流すことから、使用可能周波数は、電池１１を通過できる周波数でなければならない。この周波数帯域は電池１１の構成によって異なるが、これを図４に符号Ｃにて示す。また、上記周波数帯域Ｃは、電力供給線２を流れる他の交流信号の周波数帯域と重複してはならない。

たとえば、組電池１の地絡状態を検出する地絡検出装置８（図１参照。具体的構成例に関しては、たとえば特開２００３−２５０２０１号公報参照。）、インバータ３およびＤＣ／ＤＣコンバータ９（図４で表示するが概略図は不図示）からの交流信号が電力供給線２の信号に混成する。インバータ３およびＤＣ／ＤＣコンバータ９からそれぞれ生じる交流信号の周波数帯域が図４に示す範囲にあるとすると、地絡検出装置８とインバータ３との間の周波数帯域（図４に斜線で示す）が比較的余裕があるので、同斜線周波数帯域を電圧検出回路６と制御回路７との間の通信信号の周波数帯域として使用できる。

そして本第１実施形態では、地絡検出装置８からのノイズを除去するハイパスフィルタＨＰＦと、インバータ３からのノイズを除去するローパスフィルタＬＰＦとを用い、電力供給線２及び配線６１１，６９，６９ｂを介して入力される信号から斜線周波数帯域の信号のみを抽出し、これをＭＰＵ６１の通信信号入力端子Ｉｎに入力している。ちなみに、ＭＰＵ６１の通信信号出力端子から出力される交流通信信号は、斜線周波数帯域の信号としてＭＰＵ６１で生成される。

図５は本第１実施形態の通信方式（入力側）を説明するための図であり、上記バンドパスフィルタ６５を用いた交流通信信号の抽出処理を模式的に示す。電力供給線２を介して送信されてきた交流通信信号は、カップリングコンデンサ６２により直流成分が遮断されて基準電位Ｖａの交流通信信号となり、ハイパスフィルタＨＰＦ及びローパスフィルタＬＰＦを有するバンドパスフィルタ６５によって特定周波数帯域（図４の斜線周波数帯域）の交流通信信号のみが抽出される。このとき、対応電池１１の直流電位が接地端子ＧＮＤ１に接続されて、この直流電位を基準にして交流通信信号をＭＰＵ６１が認識する。従って、バンドパスフィルタ６５によって抽出された交流通信信号に、対応電池１１の直流電位が付加され、この付加信号がＭＰＵ６１の通信信号入力端子Ｉｎに送出される。

なお、本第１実施形態では地絡検出装置８とインバータ３との間の周波数帯域を通信用周波数帯域（図４の斜線周波数帯域）としたが、電池１１を通過できる周波数帯域であれば、組電池１が適用されるシステムに応じて他周波数帯域を通信用周波数帯域として設定できる。

また、本第１実施形態では電圧検出回路６と制御回路７との間で情報通信を行うにあたり、ＭＰＵ６１の通信信号出力端子Ｏｕｔ・通信信号入力端子Ｉｎを電池１１の正極側（図２でＭＰＵ６１の右側）に接続した。これに対して、ＭＰＵ６１の通信信号出力端子Ｏｕｔ・通信信号入力端子Ｉｎを電池１１の負極側（図２でＭＰＵ６１の左側）に接続し、負極側から通信信号の送受信を行うこともできる。

図２に戻り、電池１１の正極端子（後述の正電極タブ１１２）に接続された配線６１１と並列に配線６６ａが接続され、この配線６６ａに容量調整用抵抗６６が設けられている。そして、配線６６ａの他端はＭＰＵ６１の容量調整用端子Ａに接続され、制御回路７からの指令信号に基づいて容量調整用端子Ａと接地端子ＧＮＤ１が所定時間だけＯＮすることで抵抗６６に電池１１からの電流が流れ、これにより電池１１の電池容量が所定量に調整される。

また、不揮発性半導体メモリなどにより構成されかつ検出対象電池１１の固有識別子を記憶（格納）したメモリ６７が、各電圧検出回路６に設けられている。このメモリ６７に格納された固有識別子は、検出した電圧値を交流信号にして出力する際に、その交流信号のヘッダとして付加された上で制御回路７に送られる。これにより、送られてきた電圧値に関する情報がどの電池１１に対応するものかを制御回路７は認識できる。また、制御回路７から送られる容量調整指令信号にも、検出対象電池１１の固有識別子が付加されている。検出対象電池１１の固有識別子を付加した容量調整指令信号と、電圧検出回路６においてメモリ６７に記憶された固有識別子とを比較することにより、自己に対する容量調整指令かどうかを判断できる。

図１に戻り、制御回路７は、マイクロプロセッサユニット７１（以下、ＭＰＵ７１と略す。）と、ＭＰＵ７１の通信信号出力端子・通信信号入力端子を電力供給線２に接続する配線７２と、本第１実施形態の組電池１を収納する電池ケースなどの接地点にＭＰＵ７１の通信信号用接地端子を接続する配線７４と、配線７２に設けられたカップリングコンデンサ７３とを有する。

ＭＰＵ７１は、上記各電圧検出回路６により検出された各電池１１の端子間電圧値を取り込んで組電池１の電池容量を把握し、過充電・過放電を防止するための総括的制御を実行する。このため、各電圧検出回路６に対し、電池１１の電圧を検出する旨の指令信号を送出する。この指令信号は、図４を参照して説明したとおり、特定周波数帯域（図４の斜線周波数帯域）の交流通信信号として生成される。そして、配線７２に設けられたカップリングコンデンサ７３によって直流成分が遮断され、電圧検出回路６の基準電位Ｖａと同じ基準電位Ｖａの交流通信信号として電力供給線２に、上記指令信号が送出される。

各電池１１の電圧値が各電圧検出回路６から送出されるが、同電圧値に相当する交流通信信号をＭＰＵ７１は読み込み、当該交流通信信号に含まれる固有識別子即ち電池１１の固有識別子とともに電圧値をＭＰＵ７１は解析する。そして、所定閾値以上の差が電池容量にある場合は、その対象電池１１に相当する電圧検出回路６に指令信号をＭＰＵ７１は送出し、容量調整用抵抗６６に所定時間だけＭＰＵ７１は電流を流す。これによって、たとえば組電池１を構成する各電池１１の容量が均等になるように、ＭＰＵ７１は制御する。このとき出力される容量調整指令信号には、容量調整対象電池１１の固有識別子が付加される。容量調整対象電池１１の固有識別子を付加した容量調整指令信号と、各電圧検出回路６においてメモリ６７に格納された固有識別子とを、比較することで、自己に対する容量調整指令かどうかを判断する。

なお、電圧検出回路６にカップリングコンデンサ６２，６３が設けられているので、制御回路７のカップリングコンデンサ７３は省略できる。

以上のように、本第１実施形態の監視装置５によれば、電力供給線２を介して電圧検出回路６と制御回路７との間の情報のやり取りを行うので、従来必要とされた専用情報通信用配線が不要となり、これにともなう配線自体の費用および配線を取り廻すための組み立て工数ならびに配線スペースを低減できる。

また、それぞれの電圧検出回路６から送出される交流通信信号の直流電位が相違する場合でも、カップリングコンデンサ６３により基準電位Ｖａを等しくするとともにカップリングコンデンサ６２を介して電力供給線２に交流通信信号を送出するので、同一電位の交流通信信号とできる。

さらに、電力供給線２を介して受信する交流通信信号に種々の周波数帯域の信号が含まれている場合でも、バンドパスフィルタ６５を用いて特定周波数帯域の交流通信信号を抽出するので、電圧検出回路６と制御回路７との通信が可能となる。

また、電圧検出回路６と制御回路７とで通信を行う際に電池１１の固有識別子を交流通信信号に付加するので、目的とする電池１１の電圧検出回路６を複数電圧検出回路６の中から特定できる。
《電圧検出回路の実施形態》
ところで、上記電圧検出回路６は、各電池１１の正極端子・負極端子に接続すればよく、複数電圧検出回路６からそれぞれ配線を引き出して制御回路７に同配線を接続する必要はない。したがって、本第１実施形態に係る監視装置５の一例として、以下のような電圧検出回路６を構成するフレキシブル配線基板６００を用いると、配線の引き出しや取り廻しをより効果的に省略できる。

図６は本第１実施形態に係る電池１１を示す平面図、図７は同じく電池１１を示す横断面図（図６のVII-VII線に沿う断面図）である。

本第１実施形態の電池１１は、リチウム系平板状二次電池である。発電要素１１１と、正電極端子である正電極タブ１１２と、負電極端子である負電極タブ１１３と、上部外装部材１１４と、下部外装部材１１５とから、電池１１は構成されている。

詳細な図示は省略するが、発電要素１１１は、正電極タブ１１２に接続されかつ正極活物質が塗布された正極板と、負電極タブ１１３に接続されかつ負極活物質が塗布された負極板とを、絶縁性セパレータを介して交互に積層したものである。

上部外装部材１１４と下部外装部材１１５とは、たとえばアルミニウム箔等の金属箔の一方の面（電池１１の内側面）をポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン又はアイオノマー等の樹脂でラミネートし、他方の面（電池１１の外側面）をポリアミド系樹脂又はポリエステル系樹脂でラミネートしたものであり、可撓性を有する。
本第１実施形態では、図７で示すように、発電要素１１１の厚さに相当する凹状に上部外装部材１１４を形成する一方で、平板状に下部外装部材１１５を形成している。なお、上部外装部材１１４及び下部外装部材１１５の両方を凹状に形成することもでき、また上部外装部材１１４を平板状にし下部外装部材１１５を凹状に形成することもできる。そして、これら上部外装部材１１４及び下部外装部材１１５によって、上記発電要素１１１、正電極タブ１１２の一部及び負電極タブ１１３の一部を包み込む。そして、当該上部外装部材１１４・下部外装部材１１５により形成される空間に、有機液体溶媒に過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチウムや六フッ化リン酸リチウム等のリチウム塩を溶質とした液体電解質を注入しながら、この空間を吸引して真空状態とする。その後、上部外装部材１１４・下部外装部材１１５の外周端部の全周を熱プレスにより熱融着して封止する。この熱融着により上部外装部材１１４と下部外装部材１１５とが接合ざれた部分を接合部１１６と称する。

図８Ａ，図８Ｂは、本第１実施形態に係るフレキシブル配線基板６００を示す図であり、図８Ａは平面図、図８ＢはＶIIIＢ−ＶIIIＢ線に沿う断面図である。なお、図８Ａは、一つのフレキシブル配線基板６００に切断する前の状態を示す平面図である。

本第１実施形態の上部外装部材１１４・下部外装部材１１５が本発明の外装部材に相当し、本第１実施形態の正電極タブ１１２・負電極タブ１１３が本発明の電池端子（１１２、１１３）すなわち正極端子・負極端子に相当する。

本第１実施形態のフレキシブル配線基板６００は、図８Ｂの断面図に示すように、ポリイミド樹脂基板などの絶縁性シート６０１上に、抵抗を含む配線パターン６０２を、銅などの導電性材料によりパターニングし、さらに所定位置に、ＩＣチップ（ＭＰＵ６１）、カップリングコンデンサ６２，６３、コンデンサ６５３、ダイオード６５４などの回路素子（電子部品）６０３を実装したものである。また、配線パターン６０２・回路素子６０３の絶縁性を確保するために、配線パターン６０２・回路素子６０３の表面を絶縁性保護フィルム６０４にて被覆している。
なお、図８Ａは、抵抗を含む配線パターン６０２および電子部品６０３を模式的に示す。実際には図２に示す電圧検出回路６の構成にしたがって、図８Ａに示す、抵抗を含む配線パターン６０２、ＭＰＵ６１を構成するＩＣチップ（ＭＰＵ６１）、カップリングコンデンサ６２，６３およびダイオード６５４を、適切なレイアウトで配置する。

本第１実施形態のフレキシブル配線基板６００は、基板全体を矩形状に形成し、図６に示すように、その長手方向の長さを正電極タブ１１２と負電極タブ１１３との距離に相当する長さに形成している。フレキシブル配線基板６００を矩形状に形成することで、図８Ａに示す如く原板の歩留まりが良好となる。また、フレキシブル配線基板６００を矩形状に形成することで、打ち抜き装置を用いて簡単に切断できる。

また、図２において、正極側に接続される配線６１１の配線パターン（正電極タブ１１２との接続部）をフレキシブル配線基板６００の第１端部に形成するとともに、負極側に接続される配線６１２の配線パターン（負電極タブ１１３との接続部）をフレキシブル配線基板６００の第２端部に形成している。そして、図２に示す配線パターンを上記第１端部と上記第２端部との間に形成している。
これにより、図６及び図７に示すように、矩形状フレキシブル配線基板６００を電池１１の上部外装部材１１４上に重ね、正電極タブ１１２と負電極タブ１１３のそれぞれにフレキシブル配線基板６００の第１端部と第２端部を電気的に接続するように接合している。これによって、フレキシブル配線基板６００の厚さのうち回路素子６０３の厚さを除く分だけ増加するだけで、電池１１に電圧検出回路６を一体的に設けることができる。

これに対し、図２に示すＭＰＵ６１、カップリングコンデンサ６２，６３，メモリ６７、コンデンサ６４３，６５３、ダイオード６５４などの回路素子６０３は、フレキシブル配線基板６００自体に比べて相対的に厚さが大きい。このため、これら厚さが大きい回路素子６０３は、図７に示す電池１１の接合部１１６のスペースＳに設けている。

すなわち、図２に示すようにフレキシブル配線基板６００を電池１１に装着したときに、フレキシブル配線基板６００に実装された回路素子６０３が上部外装部材１１４と下部外装部材１１５との接合部１１６に位置するようなレイアウトで基板６００上に実装している。なかでも、ＭＰＵ６１を構成するＩＣチップは最も大きいので、こうした大きい回路素子６０３から優先的にレイアウトする。

なお、図２に示す電気回路例でいえば、ＭＰＵ６１、カップリングコンデンサ６２，６３，メモリ６７、コンデンサ６４３，６５３、ダイオード６５４といった７個の回路素子６０３（クロック回路のコンデンサを含めると８個）を、上部外装部材１１４と下部外装部材１１５との接合部１１６に配置する。

また、これらの回路素子６０３をフレキシブル配線基板６００上にレイアウトするにあたり、以下の点をも考慮する。

すなわち、図２に示す電圧検出回路６のうちアナログ回路はノイズの影響を受け易い。したがって、ノイズを除去するバンドパスフィルタ６５を構成する抵抗６５１，６５２、コンデンサ６５３及びダイオード６５４を、交流通信信号の送受信を行う正電極タブ１１２に近い位置にレイアウトする。本第１実施形態では、電池１１の正極側に通信信号の入出力端子を接続しているので、バンドパスフィルタ６５を正電極タブ１１２に極力近い位置に設けることでノイズの影響を受ける範囲を短くできる。

これに対し、ノイズの影響が相対的に小さいＭＰＵ６１・メモリ６７は、必要に応じて正極側または負極側を含めた何れの部位に設けてもよい。フレキシブル配線基板６００のレイアウト上、正極側にバンドパスフィルタ６５を設けることで正極側の配置スペースが少ない場合は負極側にＭＰＵ６１・メモリ６７を設置できる。特にフレキシブル配線基板６００を矩形状に形成することで原板の歩留まりを高めたい場合には、バンドパスフィルタ６５を構成する２個の回路素子６０３、即ち、コンデンサ６５３とダイオード６５４とを正極側に設け、残りの５個（クロック回路のコンデンサを含めると６個）の回路素子６０３、即ち、ＭＰＵ６１、カップリングコンデンサ６２，６３，メモリ６７、コンデンサ６４３を正極側・負極側に適宜配置することが望ましい。

図９Ａ〜図９Ｄは、本第１実施形態に係るフレキシブル配線基板６００の製造方法の第１例を示す断面図である。本第１例のフレキシブル配線基板６００は、まず図９Ａに示すようにポリイミド樹脂などからなる絶縁性シート６０１の第1主面全面に、銅などの導電性箔６０２ａが形成された原板を用意し、この原板の銅箔を、目的とする配線パターンに対応したマスクとエッチング剤とを用いてエッチングする。これによって、抵抗・電子部品を実装するランドを含む配線パターン６０２を形成する（図９Ｂ）。基板の両端は、正電極タブ１１２・負電極タブ１１３に接合する。そのため、基板の両端に銅箔を残しておく。

次いで、所定位置に形成されたランドすなわち配線パターン６０２にＩＣチップ（ＭＰＵ６１）、カップリングコンデンサ６２，６３、メモリー６７、コンデンサ６５３、ダイオード６５４などの回路素子６０３を半田付けなどによって実装する（図９Ｃ）。次いで、配線パターン６０２・回路素子６０３の上から絶縁性保護フィルム６０４を被せ、熱プレスなどによって絶縁性保護フィルム６０４を配線パターン６０２・回路素子６０３に溶融被覆する（図９Ｄ）。正電極タブ１１２と負電極タブ１１３との接合部１１６がフレキシブル配線基板６００の両端に位置するので、同接合部１１６の銅箔には絶縁性保護フィルム６０４を被覆しない。以上の工程では、図８Ａに示すように１枚の原板に対しフレキシブル配線基板６００が複数形成されるように行うので、次の工程にて１枚のフレキシブル配線基板６００を得るように切断する。

最後に、切り離された１枚のフレキシブル配線基板６００を、上記１つの電池１１の正電極タブ１１２・負電極タブ１１３に、超音波溶接やレーザ溶接などによって接合する。なお、フレキシブル配線基板６００は、その第１端部・第２端部のみを正電極タブ１１２・負電極タブ１１３にそれぞれ接合すればよく、第１端部と第２端部との間の部分は正電極タブ１１２・負電極タブ１１３に接合してもしなくてもよい。特に、電池１１を積層して組電池１を構成する場合は、フレキシブル配線基板６００の中間部分を電池外装、即ち、上部外装部材１１４・下部外装部材１１５に接合しなくても、電池１１によって加圧されることによりフレキシブル配線基板６００の中間部分は固定される。

以上のように、本第１実施形態のフレキシブル配線基板６００を用いれば、図７に示すように電池１１を積層して組電池１を構成する場合でも、フレキシブル配線基板６００の厚さのうち回路素子６０３の厚さを除く分だけ増加するだけであり、組電池１の厚さの増加を抑制できる。そして、電圧検出回路６がフレキシブル配線基板６００に作り込まれて各電池１１に一体的に装着される結果、監視装置５を構成する残りの制御回路７は電池ケースの空きスペースに設ければ足りる。すなわち、従来では制御回路と電圧検出回路を集約していた大きな制御基板を使用していたが、本第１実施形態のフレキシブル配線基板６００を用いれば上記大きな制御基板を省略でき、組電池１を小型化できる。

また、電池１１の接合部１１６のスペースＳに回路素子６０３を配置するので、余計な負荷が回路素子６０３に作用することが防止でき、また電池１１の上部外装部材１１４・下部外装部材１１５に回路素子６０３が損傷を与えることも防止できる。
さらに、矩形状フレキシブル配線基板６００とすることで、原板の材料歩留まりが向上しコストダウンが期待できる。

また、バンドパスフィルタ６５を構成する回路素子６０３、即ち、コンデンサ６５３・ダイオード６５４を、交流通信信号の送受信を行う正電極タブ１１２に近い位置にレイアウトしているので、アナログ回路がノイズの影響を受けるのを抑制できる。

（第２実施形態）
図１０は本発明の第２実施形態に係る電池１１を示す平面図であり、図１１は正面図（XI矢視図）である。

上記図６に示す第１実施形態では、電池１１の発電要素１１１に重なるようにフレキシブル配線基板６００の配線パターン部分を装着した。一方、本第２実施形態のフレキシブル配線基板６００では、図１０と図１１に示すように、フレキシブル配線基板６００の配線パターン部分が電池１１の発電要素１１１に重ならないように、上部外装部材１１４と下部外装部材１１５との接合部１１６のみに上記配線パターン部分を配置する。

すなわち、フレキシブル配線基板６００全体を略矩形アルファベットＣ状に形成し、第１端部・第２端部を正電極タブ１１２・負電極タブ１１３にそれぞれ接合する。フレキシブル配線基板６００に形成する配線パターンは上記第１実施形態の配線パターンと同様に形成し、また回路素子６０３についても、交流通信信号の送受信側端子である正極側にバンドパスフィルタ６５（コンデンサ６５３、ダイオード６５４）を設ける。

なお、図１０と図１１では、上部外装部材１１４と下部外装部材１１５との接合部１１６の一つの長辺（図１０と図１１において上）にのみ回路素子６０３をレイアウトしているが、一つの長辺と２つの短辺の何れにレイアウトしてもよい。また、複数電池１１を積層して組電池１を構成する場合、フレキシブル配線基板６００を図１０と図１１において上の長辺側に装着した電池１１と下の長辺側に装着した電池１１とを交互又は複数個ごとに交互に積層することもできる。

以上のように、本第２実施形態のフレキシブル配線基板６００を用いれば、電池１１の発電要素１１１に重ならないように接合部１１６にのみにフレキシブル配線基板６００の配線パターン部分が設けられているので、図６に示す第１実施形態のフレキシブル配線基板６００に比べ、電池１１の厚さが増加しない。また、複数電池１１を積層して組電池１を構成した場合、フレキシブル配線基板６００の配線パターン部分が加圧されない。従って、図１０に示す第２実施形態のフレキシブル配線基板６００は、図６に示す第１実施形態のフレキシブル配線基板６００に比べて耐久性が高い。

また、本第２実施形態の場合には、回路素子６０３をフレキシブル配線基板６００の全範囲に配置できる。複数電池１１を積層して組電池１を構成したときに回路素子６０３やフレキシブル配線基板６００に負荷が作用するが、回路素子６０３をフレキシブル配線基板６００に対して分散させてレイアウトすることにより、上記負荷を分散できる。

日本国特許出願第２００８−０５０８４９号（出願日２００８年２月２９日）・第２００８−０５０８５０号（出願日２００８年２月２９日）の全内容はここに援用され、誤訳や記載漏れから保護される。

以上、実施形態に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるのではなく、種々の変形・改良が可能であることは、当業者に自明である。

本発明によれば、電力供給線を利用して検出信号を送信するので、専用通信用信号線を設けることなく電池を監視できる。

更に本発明によれば、検出部の回路素子を電池外装同士の接合部に配置したので、電池の収納スペースを小さくできる。

本発明の第１局面にかかる組電池の監視装置は、複数電池と、複数電池を電気的に接続する電力供給線とを有する組電池を監視する監視装置であって、複数電池の各電池の電圧を検出する検出部と、検出部により検出された電圧検出結果を受信する制御部とを、監視装置が有し、検出部は、電圧検出結果を交流通信信号に変換して電力供給線を介して制御部へ交流通信信号を送信し、検出部は、直流成分を遮断しかつ交流成分を通過させる部分を介して電力供給線に接続する通信用接続部を有する。

本発明の第２局面にかかる組電池の監視方法は、複数電池と、複数電池を電気的に接続する電力供給線とを有する組電池の監視方法であって、複数電池の各電池の電圧を検出し、検出により検出された電圧検出結果を受信し、検出によって、電圧検出結果を交流通信信号に変換して電力供給線を介して受信のために交流通信信号を送信し、検出は、直流成分を遮断しかつ交流成分を通過させることによって電力供給線に通信用接続部を接続することを有する。

Claims

複数電池と、前記複数電池を電気的に接続する電力供給線とを有する組電池を監視する監視装置であって、
前記複数電池の各電池の電圧を検出する検出部と、
前記検出部により検出された電圧検出結果を受信する制御部とを、
前記監視装置が有し、
前記検出部は、前記電圧検出結果を交流通信信号に変換して前記電力供給線を介して前記制御部へ前記交流通信信号を送信する。
請求項１に記載の組電池の監視装置において、
前記制御部は、前記検出部を制御する前記交流通信信号を前記電力供給線を介して前記検出部へ送信する。
請求項１に記載の組電池の監視装置において、
前記検出部は、第１コンデンサを介して前記電力供給線に接続する通信用接続部を有する。
請求項１に記載の組電池の監視装置において、
前記各検出部を共通電位に接続して前記交流通信信号の基準電位を定める第２コンデンサをさらに有する。
請求項１に記載の組電池の監視装置において、
前記組電池に接続される電力変換装置からのノイズを除去する第１フィルタ回路を、前記検出部がさらに有する。
請求項１に記載の組電池の監視装置において、
前記組電池に接続されかつ前記組電池の地絡状態を検出する地絡検出装置からのノイズを除去する第２フィルタ回路を、前記検出部がさらに有する。
請求項１に記載の組電池の監視装置において、
前記電池の容量を調整する容量調整用抵抗を、前記検出部がさらに有する。
請求項１に記載の組電池の監視装置において、
検出対象の前記電池の固有識別子を記憶する記憶部を、前記検出部がさらに有する。
請求項１に記載の組電池の監視装置において、
前記各電池が、
二枚のシート状外装部材の外周端部を接合した接合部を有し、内部に発電要素を封止した袋状の電池外装と、
前記電池外装の内部の前記発電要素に電気的に接続されるとともに前記電池外装の外部に導出された一対の電極端子とを備え、
前記電池の電圧を検出するために前記一対の電極端子のそれぞれに接続されるとともに、前記電極端子の一方との間で交流通信信号を送信又は受信する前記検出部の回路素子を、前記電池外装の前記接合部に配置した。
請求項９に記載の組電池の監視装置において、
前記一対の電極端子を前記電池外装の両端部からそれぞれ導出させ、
前記検出部の前記回路素子と前記一対の電極端子とを接続する配線パターンを、前記発電要素に重なるように配置した。
請求項９に記載の組電池の監視装置において、
前記一対の電極端子を前記電池外装の両端部からそれぞれ導出させ、
前記検出部の前記回路素子と前記一対の電極端子とを接続する配線パターンを、前記発電要素に重ならないように前記接合部のみに配置した。
請求項９に記載の組電池の監視装置において、
前記検出部がノイズ除去回路素子を備え、
前記ノイズ除去回路素子を、前記交流通信信号の送信又は受信を行う前記電極端子側に配置した。
請求項９に記載の組電池の監視装置において、
前記検出部が基準電位側に前記回路素子を備え、
前記基準電位側の前記回路素子を、前記交流通信信号の送信又は受信を行う前記電極端子側と反対の前記電極端子側に配置した。
複数電池と、前記複数電池を電気的に接続する電力供給線とを有する組電池の監視方法であって、
前記複数電池の各電池の電圧を検出し、
前記検出により検出された電圧検出結果を受信し、
前記検出によって、前記電圧検出結果を交流通信信号に変換して前記電力供給手段を介して前記受信のために前記交流通信信号を送信する。
複数電池と、前記複数電池を電気的に接続する電力供給手段とを有する組電池を監視する監視装置であって、
前記複数電池の各電池の電圧を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された電圧検出結果を受信する制御手段とを、
前記監視装置が有し、
前記検出手段は、前記電圧検出結果を交流通信信号に変換して前記電力供給手段を介して前記制御手段へ前記交流通信信号を送信する。