WO2014061422A1 - 電圧検出装置 - Google Patents

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voltage
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battery
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宏尚 藤井
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矢崎総業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a voltage detection device, and more particularly, to a voltage detection device that detects voltages across a plurality of unit cells connected in series with each other.
  • an assembled battery mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle is composed of a plurality of unit cells connected in series with each other, a high voltage such as 200 V is generated at both ends thereof, and the generated power is supplied to a drive motor. To do. In such an assembled battery, it is necessary to detect and monitor the voltage across each unit battery so as not to be overdischarged or overcharged.
  • the voltage detection device 100 is a device that detects the voltage across each of a plurality of unit batteries C 11 to C mn (m and n are arbitrary integers) constituting a battery pack BH connected in series. It is. That is, the assembled battery BH includes n blocks CB 1 to CB n .
  • the voltage detection device 100 outputs a plurality of battery monitoring ICs 201 to 20n that detect the voltages at both ends of each of the unit batteries C 11 to C mn and outputs a detection command to each of the battery monitoring ICs 201 to 20n.
  • a main microcomputer 300 that receives a detection voltage by 20n.
  • Each said battery monitoring IC 201 ⁇ 20n in order to lower the breakdown voltage, provided for each unit cell C 11 ⁇ block CB 1 obtained by dividing the C mn multiple ⁇ CB n, receives power from blocks CB 1 ⁇ CB n It is working.
  • the main microcomputer 300 operates by receiving power supply from a low voltage battery different from the assembled battery BH.
  • I / F As an insulation interface method, a daisy chain method with high expandability is used.
  • the daisy chain system can communicate with one insulation interface (I / F) 400, and can easily cope with the increase / decrease of the battery monitoring ICs 201 to 20n.
  • the battery monitoring ICs 201 to 20n are cascade-connected to each other, and only the highest potential battery monitoring IC 20n, which is one of the plurality of battery monitoring ICs 201 to 20n, is connected to the main microcomputer 300. Communication is established via the insulating I / F 400. According to the above configuration, the battery monitoring IC 20n communicates directly with the main microcomputer 300 via the insulation I / F 400, and the battery monitoring ICs 201 to 20 (n ⁇ 1) are battery monitoring ICs 202 to 20n on the higher potential side than themselves. In addition, communication with the main microcomputer 300 is performed via the insulation I / F 400.
  • the battery monitoring IC 20n that communicates with the main microcomputer 300
  • the battery monitoring ICs 201 to 20 (n-1) that do not communicate directly with the main microcomputer 300 only by communication between the battery monitoring ICs.
  • the battery monitoring IC 20n that communicates directly with the main microcomputer 300 needs to supply power to the insulation I / F 400 for communication with the main microcomputer 300, which increases current consumption.
  • the battery monitoring IC 201 only communicates with the battery monitoring IC 202 on the high potential side, and the current consumption is reduced by the amount of no communication with the battery monitoring IC on the low potential side.
  • the current consumption varies for each of the battery monitoring ICs 201 to 20n due to the individual difference of the battery monitoring ICs 201 to 20n.
  • the current consumption varies for each of the blocks CB 1 to CB n that supply power to the battery monitoring ICs 201 to 20n.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a voltage detection device that prevents variations in unit cells by making the current consumption of each voltage detection unit constant. It is in.
  • a plurality of unit cells connected in series with each other are provided corresponding to each of a plurality of divided blocks, and the corresponding blocks
  • a voltage detection unit that operates by receiving power supply from the unit, detects a voltage across each of the unit batteries constituting the corresponding block, a control unit that receives a detection result from the voltage detection unit, and a plurality of the voltages
  • An insulation interface that connects any one of the detection units and the control unit in a communicable manner, and a voltage detection apparatus in which a plurality of the voltage detection units are connected in a communicable manner, the control unit
  • the voltage detection unit connected in parallel to each of the blocks except for the block corresponding to the voltage detection unit that is communicably connected via the insulation interface.
  • Which further comprises a current consumption body for uniform current consumption is provided in.
  • one of the plurality of cascade-connected voltage detection units located on one end side and the control unit include What is communicatively connected via the isolation interface is provided.
  • the current consumer connected in parallel to each other is provided with a larger current flow than the other current consumer.
  • the first aspect it is possible to prevent variations in unit batteries by providing a current consumer and making the current consumption of each voltage detector constant.
  • one of the one end side of the plurality of cascade-connected voltage detection units and the control unit are communicably connected via the insulation interface, so that all the voltage detection units have the same configuration. Can be.
  • the current consumer provided in one of the plurality of cascade-connected voltage detection units on the other end side is provided such that a larger current flows than the other current consumer. Therefore, it is possible to make the current consumption of each voltage detector constant.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the voltage detection apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing details of the battery monitoring IC constituting the voltage detection device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of the main microcomputer shown in FIG.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional voltage detection device.
  • the voltage detection device 1 is a device that detects the voltage across each of a plurality of unit cells C 11 to C mn that are connected in series to each other to form the assembled battery BH.
  • Each of the unit batteries C 11 to C mn (m and n are arbitrary integers) is composed of one secondary battery in the present embodiment, but may be composed of a plurality of secondary batteries.
  • the assembled battery BH is used as a power source for the electric motor in, for example, a hybrid electric vehicle that uses an engine and an electric motor (both not shown) as a travel drive source.
  • the assembled battery BH is connected to both ends thereof with the electric motor as a load as necessary, and an alternator or the like (not shown) as a charger as necessary.
  • the unit cells C 11 to C mn are divided into n blocks CB 1 to CB n . That is, the assembled battery BH includes n blocks CB 1 to CB n . Each of the blocks CB 1 to CB n is composed of m unit batteries.
  • the voltage detection apparatus 1 includes battery monitoring ICs 21 to 2n as n voltage detection units for detecting voltages across the unit batteries C 11 to C mn , and battery monitoring ICs 21 to 2n. And a main microcomputer 3 as a control unit that outputs a voltage detection command to the battery monitoring ICs 21 to 2n. It said battery monitoring IC 21 ⁇ 2n are provided for each block CB 1 ⁇ CB n, operating by receiving power supply from the blocks CB 1 ⁇ CB n. Further, the battery monitoring ICs 21 to 2n detect the voltages across the unit batteries C 11 to C mn constituting the corresponding blocks CB 1 to CB n .
  • the main microcomputer 3 operates by receiving power supply from a low voltage battery (not shown) that is electrically insulated from the assembled battery BH.
  • the voltage detection device 1 is a so-called daisy chain type device, and the battery monitoring ICs 21 to 2n are connected to each other in cascade through the communication line 5.
  • the communication line 5 is connected between the battery monitoring ICs 21 to 2n, and a transmission line 51 for transmitting data from the battery monitoring ICs 22 to 2n to the battery monitoring ICs 21 to 2 (n-1) adjacent to the low potential side.
  • Each of the battery monitoring ICs 21 to 2 (n ⁇ 1) includes a receiving line 52 for transmitting data to the battery monitoring ICs 22 to 2n adjacent to the high potential side.
  • the communication line 6 is provided with an insulation I / F 4, and communication between the battery monitoring IC 2 n and the main microcomputer 3 can be performed in an electrically insulated state.
  • the insulating I / F 4 for example, a light medium such as a photocoupler including a light emitting element and a light receiving element, and a magnetic medium such as a magnetic coupler are known.
  • the communication line 6 includes a transmission line 61 for transmitting data to the battery monitoring IC 2n and a receiving line 62 for receiving data from the battery monitoring IC 2n. It is provided so that communication can be performed.
  • the arbitrary battery monitoring IC 2p will be described here as a representative (p is an arbitrary integer between 1 and n).
  • the battery monitoring IC 2p is connected to the terminals V 1 to V m to which the + side of each of the unit batteries C 1p to C mp constituting the corresponding block CB p is connected and to the ⁇ side of the unit battery C 1p.
  • a terminal V SS1 to be operated a terminal V SS1 to be operated .
  • the battery monitoring IC 2p also has a changeover switch 7 for connecting one of the terminals V 1 to V m to an input of an A / D converter 8 to be described later, and an A / D conversion for converting the input analog voltage to digital.
  • a control logic circuit 9 for controlling the changeover switch 7, a control unit 10 for controlling the A / D converter 8 and the control logic circuit 9, the A / D converter 8, the control logic circuit 9 and the control unit.
  • 10 includes a power supply circuit 11 for generating a power supply voltage to be supplied to 10, a cutoff switch S, and a power supply terminal V DD .
  • the power supply circuit 11 generates a power supply voltage of a predetermined voltage from the voltage across the corresponding block CB p, and supplies the generated power supply voltage A / D converter 8, the control logic circuit 9 and the control unit 10.
  • the cutoff switch S is provided between the positive side of the block CB p and the power supply circuit 11.
  • Shutdown switch S is turned on and off the supply of voltage across the block CB p with respect to the power supply circuit 11 is a switch for turning on and off the power supply to the battery monitoring IC2p. Further, the positive side of the power supply voltage generated by the power supply circuit 11 is output from the power supply terminal V DD .
  • the voltage detection device 1 described above includes a power supply line 12, an insulation I / F 13, and n level shift circuits 14.
  • the shutoff switches S can be turned on and off all at once according to the output of the power signal from the main microcomputer 3.
  • One end of the power supply line 12 is connected to the main microcomputer 3, and the other end is branched into a plurality of branches and connected to the bases of the transistors constituting the cutoff switches S of the battery monitoring ICs 21 to 2n.
  • the insulation I / F 13 is provided at one end of the power supply line 12 before branching, and couples the cutoff switch S and the main microcomputer 3 in an electrically insulated state.
  • the n level shift circuits 14 are provided in each branched part of the power supply line 12 and convert the power signal transmitted from the main microcomputer 3 into an appropriate signal level for turning on / off the cutoff switch S.
  • the battery monitoring IC2n power supply terminal V DD and the block CB n - between the side pressure of the insulating I / F4,13 is connected, the high pressure side of the insulating I / F4,13 is from the block CB n Operating with power supply.
  • the low voltage side of the insulation I / Fs 4 and 13 is operated by receiving power from a low voltage battery (not shown).
  • the power supply terminals V DD of the battery monitoring ICs 21 to 2 (n ⁇ 1) excluding the battery monitoring IC 2n and the negative side of the blocks CB 1 to CB n ⁇ 1 corresponding to the battery monitoring ICs 21 to 2 (n ⁇ 1). Are connected to pull-down resistors R 1 to R n-1 as current consumers.
  • the pull-down resistors R 1 to R n-1 are connected in parallel to the blocks CB 1 to CB n-1 .
  • the pull-down resistors R 1 to R n-1 respectively pass currents from the blocks CB 1 to CB n-1 corresponding to the battery monitoring ICs 21 to 2 (n-1) and are consumed by the battery monitoring ICs 21 to 2n. It is a resistor for making the current to be made uniform.
  • the current consumption of the battery monitoring IC 2n connected to the main microcomputer 3 is the largest. Further, the current consumption in the battery monitoring IC 21 on the lowest potential side (the other end side) among the plurality of battery monitoring ICs 21 to 2n connected in cascade is minimized.
  • the voltage detection device 1 according to the present invention adds the above-described pull-down resistors R 1 to R n-1 , so that the current consumption of each of the battery monitoring ICs 21 to 2n depends on the current consumed by the pull-down resistors R 1 to R n-1. Therefore, the current consumption of the other battery monitoring ICs 21 to 2 (n ⁇ 1) is increased so as to match the current consumption of the battery monitoring IC 2n that is the maximum current consumption. As a result, the current consumption is adjusted so as to be uniform without variation.
  • the resistance values of the pull-down resistors R 1 to R n-1 are determined so that the current consumption of the battery monitoring ICs 21 to 2n is uniform. More specifically, since the current consumption of the battery monitoring IC 21 is the smallest as described above, the current flowing through the pull-down resistor R 1 provided in the battery monitoring IC 21 is larger than the current flowing through the other pull-down resistors R 2 to R n ⁇ 1. The resistance value is such that a large current flows.
  • the main microcomputer 3 starts voltage detection processing in response to a trigger such as turning on or off the ignition switch.
  • a trigger such as turning on or off the ignition switch.
  • the main microcomputer 3 transmits a power signal to the power line 12 (step S1).
  • the cutoff switches S of all the battery monitoring ICs 21 to 2n are turned on, the power supply voltage from the power supply circuit 11 is supplied to each part of each of the battery monitoring ICs 21 to 2n, and the battery monitoring ICs 21 to 2n operate.
  • a power supply voltage is also output from the power supply terminal V DD, and current starts to flow through the pull-down resistors R 1 to R n ⁇ 1 .
  • the main microcomputer 3 sequentially outputs a voltage detection command to each of the battery monitoring ICs 21 to 2n, and causes the battery monitoring ICs 21 to 2n to detect the + side voltage of the unit batteries C 11 to C mn (step S2).
  • the control unit 10 of each of the battery monitoring ICs 21 to 2n determines whether or not the destination is itself.
  • the voltage detection command is transferred to the battery monitoring ICs 21 to 2 (n ⁇ 1) adjacent to the low potential side.
  • the control logic circuit 9 is controlled, and the terminals V 1 to V m are sequentially connected to the input of the A / D converter 8 by the changeover switch 7.
  • the A / D converter 8 sequentially A / D converts the voltages input to the terminals V 1 to V m
  • the control unit 10 sequentially transmits the detected voltages to the main microcomputer 3.
  • the detection voltage transmitted from the battery monitoring IC 2n is directly transmitted to the main microcomputer 3.
  • the detection voltage transmitted from the battery monitoring ICs 21 to 2 (n ⁇ 1) is transmitted to the main microcomputer 3 via the battery monitoring ICs 22 to 2n on the higher potential side than itself.
  • the + side voltages of the unit batteries C 11 to C mn are sequentially transmitted to the main microcomputer 3.
  • step S 3 When the main microcomputer 3 finishes detecting the voltages across all the unit batteries C 11 to C mn , it stops transmitting the power signal (step S 3). As a result, the cutoff switches S of all the battery monitoring ICs 21 to 2n are turned off, the supply of the power supply voltage from the power supply circuit 11 is cut off, and the battery monitoring ICs 21 to 2n stop operating. Further, the output of the power supply voltage from the power supply terminal V DD is cut off according to the turning-off of the cut-off switch S, and the current flowing through the pull-down resistors R 1 to R n-1 is also cut off.
  • the pull-down resistors R 1 to R n-1 by providing the pull-down resistors R 1 to R n-1 and making the current consumption of each of the battery monitoring ICs 21 to 2n constant, it is possible to prevent variations in the unit cells C 11 to C mn . Therefore, the variation in consumption current due to the increase in consumption current for power supply to the insulation I / F 4 for communication with the main microcomputer 3 is eliminated.
  • the variation in the current consumption of each of the battery monitoring ICs 21 to 2n due to the presence or absence of the communication connection to the low potential side is eliminated. Is done.
  • the current consumption variation due to the absence of communication with the low potential side IC of the battery monitoring IC 21 is eliminated. Further, the variation in current consumption due to individual differences between the battery monitoring ICs 21 to 2n is eliminated. As a result, it is possible to prevent variations in the voltages across the blocks CB 1 to CB n . Therefore, the use range of the battery capacity normally used for charging and discharging is not narrowed, and the battery capacity can be used effectively without waste, leading to an improvement in vehicle fuel efficiency. Further, the equalizing discharge for adjusting the variation of the unit batteries C 11 to C mn is unnecessary or less frequently, and in the case of the resistance consumption type discharging, the battery capacity is not wasted.
  • the battery monitoring IC 2n which is one of the battery monitoring ICs 21 to 2n connected in cascade, and the main microcomputer 3 are communicably connected via the insulating I / F 4. Therefore, all the battery monitoring ICs 21 to 2n can have the same configuration. Therefore, a common IC can be used as the battery monitoring ICs 21 to 2n.
  • a terminal for connecting to the main microcomputer 3 in addition to the battery monitoring ICs 23 and 21 is provided. It is necessary to provide a battery monitoring IC 22 having a large number of terminals.
  • the pull-down resistor R 1 provided in the battery monitoring IC 21 that is one of the other ends of the plurality of cascade-connected battery monitoring ICs 21 to 2n is replaced with the other pull-down resistors R 2 to It is provided so that a current larger than R n-1 flows. For this reason, it is possible to make the current consumption of the battery monitoring ICs 21 to 2n constant.
  • the battery monitoring IC 2n on the highest potential side is directly connected to the main microcomputer 3 via the insulation I / F 4.
  • the present invention is not limited to this. Any one of the battery monitoring ICs 21 to 2n may be connected to the main microcomputer 3 so as to be communicable.
  • the battery monitoring IC 21 on the lowest potential side is connected to the main microcomputer 3 via the insulation I / F 4. Also good.
  • the number of unit batteries constituting each of the blocks CB 1 to CB n is the same for each m, but the number of unit batteries is different for each of the blocks CB 1 to CB n. Also good.
  • the pull-down resistors R 1 to R n-1 are provided in order to make the current consumed by the battery monitoring ICs 21 to 2n uniform. If it is a current circuit or an electric element, it may not be a resistor.
  • a plurality of unit batteries (C 11 to C mn ) connected in series with each other are provided corresponding to each of the divided blocks (CB 1 to CB n ), and power is supplied from the corresponding blocks.
  • Voltage detectors battery monitoring ICs 21 to 2n
  • a control unit main microcomputer 3 for receiving a detection result from the voltage detection unit
  • An insulation interface (4) for connecting any one of the plurality of voltage detection units and the control unit in a communicable manner;
  • a voltage detection device (1) in which a plurality of the voltage detection units are connected in a communicable manner, Parallel to each of the blocks (CB 1 to CB n-1 ), excluding the block (CB n ) corresponding to the voltage detection unit (battery monitoring IC 2n) connected to the control unit via the insulation interface.
  • a connected current consumer for equalizing the current consumed by the voltage detector
  • a voltage detection apparatus further comprising: [2] One (battery monitoring IC 2n) located on one end side of the plurality of voltage detection units connected in cascade and the control unit are communicably connected via the insulation interface. [1] The voltage detection apparatus described in 1. [3] The current consumer (pull-down resistor) connected in parallel to a block (CB 1 ) corresponding to one (battery monitoring IC 21) located on the other end side of the plurality of voltage detection units connected in cascade. R 1) is, the voltage detecting device according to another of the current consumption body (pull-down resistor R 2 ⁇ R n-1) large current flows than [2].
  • the voltage detection apparatus of the present invention it is possible to prevent variations in unit cells by providing a current consumer and making the current consumption of each voltage detection unit constant.
  • the present invention that exhibits this effect is useful in the field of voltage detection devices that detect the voltages across a plurality of unit cells connected in series with each other.

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Abstract

　メインマイコン（３）と絶縁Ｉ／Ｆ（４）を介して通信可能に接続された電池監視ＩＣ（２ｎ）に対応するブロック（ＣＢn）を除く、ブロック（ＣＢ1～ＣＢn-1）それぞれに並列に接続された、電池監視ＩＣ（２１～２ｎ）で消費する電流を均一にするプルダウン抵抗（Ｒ1～Ｒn-1）を備える。

Description

電圧検出装置
　本発明は、電圧検出装置に係り、特に、互いに直列接続された複数の単位電池の両端電圧を検出する電圧検出装置に関するものである。
　例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される組電池は、互いに直列接続された複数の単位電池から構成され、その両端に例えば２００Ｖ等の高電圧が発生し、発生した電力を駆動用モータに供給する。このような組電池においては、過放電状態や過充電状態とならないように、各単位電池の両端電圧を検出して監視する必要がある。
　上述した各単位電池の両端電圧を検出する電圧検出装置として、図４に示すようなものが提案されている（特許文献１、２）。同図に示すように、電圧検出装置１００は、組電池ＢＨを構成する互いに直列接続された複数の単位電池Ｃ11～Ｃmn（ｍ、ｎは任意の整数）それぞれの両端電圧を検出する装置である。すなわち、組電池ＢＨは、ｎ個のブロックＣＢ1～ＣＢnを備える。
　上記電圧検出装置１００は、単位電池Ｃ11～Ｃmnそれぞれの両端電圧を検出する複数の電池監視ＩＣ２０１～２０ｎと、各電池監視ＩＣ２０１～２０ｎに対して検出命令を出力したり、各電池監視ＩＣ２０１～２０ｎによる検出電圧を受け取るメインマイコン３００と、を備えている。上記電池監視ＩＣ２０１～２０ｎそれぞれは、耐圧を下げるため、単位電池Ｃ11～Ｃmnを複数に分割したブロックＣＢ1～ＣＢn毎に設けられ、各ブロックＣＢ1～ＣＢnから電源供給を受けて動作している。また、上記メインマイコン３００は、組電池ＢＨとは異なる低圧バッテリからの電源供給を受けて動作する。
　上述したような低圧バッテリから電源供給を受けるメインマイコン３００と高圧の組電池ＢＨから電源供給を受ける電池監視ＩＣ２０１～２０ｎとの間の通信は、絶縁を図った状態で行う必要があり、絶縁インタフェース（Ｉ／Ｆ）を用いて行う必要がある。絶縁インタフェースの方式としては、拡張性が高いデイジーチェーン方式が使用される。デイジーチェーン方式は、１つの絶縁インタフェース（Ｉ／Ｆ）４００で通信ができ、しかも、電池監視ＩＣ２０１～２０ｎの増減等に容易に対応できる。
　デイジーチェーン方式によれば、図４に示すように、電池監視ＩＣ２０１～２０ｎは、互いに縦続接続され、複数の電池監視ＩＣ２０１～２０ｎの１つである最高電位の電池監視ＩＣ２０ｎのみがメインマイコン３００と絶縁Ｉ／Ｆ４００を介して通信可能に接続されている。以上の構成によれば、電池監視ＩＣ２０ｎは絶縁Ｉ／Ｆ４００を介してメインマイコン３００と直接通信し、電池監視ＩＣ２０１～２０（ｎ－１）は、自身よりも高電位側の電池監視ＩＣ２０２～２０ｎ及び絶縁Ｉ／Ｆ４００を介してメインマイコン３００と通信を行う。
日本国特開２０１１－１３４５７７号公報 日本国特開２０１１－５０１７６号公報
　しかしながら、上述したデイジーチェーン方式では、メインマイコン３００と通信する電池監視ＩＣ２０ｎと、電池監視ＩＣ間通信のみでメインマイコン３００と直接通信しない電池監視ＩＣ２０１～２０（ｎ－１）と、が存在する。メインマイコン３００と直接通信する電池監視ＩＣ２０ｎは、メインマイコン３００との通信のための絶縁Ｉ／Ｆ４００へ電源供給する必要があり、消費電流が増加する。また、電池監視ＩＣ２０１は、高電位側の電池監視ＩＣ２０２と通信するのみで低電位側の電池監視ＩＣとの通信がない分だけ消費電流が減少する。さらに、電池監視ＩＣ２０１～２０ｎの個体差によって、電池監視ＩＣ２０１～２０ｎ毎に消費電流のばらつきがある。このように電池監視ＩＣ２０１～２０ｎ毎に消費電流にばらつきが発生すると、各電池監視ＩＣ２０１～２０ｎに電源供給するブロックＣＢ1～ＣＢn毎に消費電流のばらつきが発生する。
　電池監視ＩＣ２０１～２０ｎの消費電流のばらつきにより、単位電池Ｃ11～Ｃmnの両端電圧のばらつきが発生すると、通常充放電に使用する電池容量の使用範囲が狭められ、電池容量を有効に使用できなくなり無駄が発生する、という課題が生じていた。また、単位電池Ｃ11～Ｃmnの両端電圧のばらつきを調整するための均等化放電が必要となっていた。
　そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、各電圧検出部の消費電流を一定にすることにより、単位電池のばらつきを防止する電圧検出装置を提供することにある。
　上述した課題を解決するために、本発明の第１態様に係る電圧検出装置として、互いに直列接続された複数の単位電池が区分けされた複数のブロック毎に対応して設けられると共に、対応するブロックからの電源供給を受けて動作し、当該対応するブロックを構成する前記単位電池それぞれの両端電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部からの検出結果を受け取る制御部と、複数の前記電圧検出部のうちのいずれか１つと前記制御部とを通信可能に接続する絶縁インタフェースと、を備え、複数の前記電圧検出部が通信可能に縦続接続された電圧検出装置であって、前記制御部と前記絶縁インタフェースを介して通信可能に接続された前記電圧検出部に対応するブロックを除く、ブロックそれぞれに並列に接続された、前記電圧検出部で消費する電流を均一にするための電流消費体を更に備えるものが提供される。
　また、本発明の第２態様に係る電圧検出装置として、前記第１態様の電圧検出装置において、縦続接続された複数の前記電圧検出部のうちの一端側に位置する１つと前記制御部とが前記絶縁インタフェースを介して通信可能に接続されているものが提供される。
　また、本発明の第３態様に係る電圧検出装置として、前記第２態様の電圧検出装置において、縦続接続された複数の前記電圧検出部のうちの他端側に位置する１つに対応するブロックに並列に接続された前記電流消費体が、他の前記電流消費体よりも大きな電流が流れるものが提供される。
　前記第１態様によれば、電流消費体を設けて各電圧検出部の消費電流を一定にすることにより、単位電池のばらつきを防止できる。
　前記第２態様によれば、縦続接続された複数の電圧検出部のうち一端側の１つと制御部とが絶縁インタフェースを介して通信可能に接続されているので、全ての電圧検出部を同じ構成にすることができる。
　前記第３態様によれば、縦続接続された複数の電圧検出部のうち他端側の１つに設けた電流消費体が、他の電流消費体よりも大きな電流が流れるように設けられているので、より確実に各電圧検出部の消費電流を一定にすることができる。
　本発明によれば、各電圧検出部の消費電流を一定にすることにより、単位電池のばらつきを防止する電圧検出装置を提供することができる。
図１は、本発明の電圧検出装置の一実施形態を示すブロック図である。 図２は、図１に示す電圧検出装置を構成する電池監視ＩＣの詳細を示す図である。 図３は、図１に示すメインマイコンの処理手順を示すフローチャートである。 図４は、従来の電圧検出装置の一例を示すブロック図である。
　以下、本発明の電圧検出装置の一実施形態について図１から図４を参照しながら説明する。図１に示すように、電圧検出装置１は、組電池ＢＨを構成する互いに直列接続された複数の単位電池Ｃ11～Ｃmnそれぞれの両端電圧を検出する装置である。上記単位電池Ｃ11～Ｃmn（ｍ、ｎは任意の整数）各々は、本実施形態では１つの二次電池から構成されているが、複数の二次電池から構成されていてもよい。
　上記組電池ＢＨは、例えば、エンジンと電動モータ（何れも図示せず）を走行駆動源として併用するハイブリッド電気自動車において前記電動モータの電源として用いられる。組電池ＢＨは、その両端には、上記電動モータが必要に応じて負荷として接続されると共に、オルタネータ等（図示せず）が必要に応じて充電器として接続される。また、上記単位電池Ｃ11～Ｃmnは、ｎ個のブロックＣＢ1～ＣＢnに区分けされている。すなわち、組電池ＢＨは、ｎ個のブロックＣＢ1～ＣＢnを備える。各ブロックＣＢ1～ＣＢnは各々、ｍ個の単位電池で構成されている。
　上記電圧検出装置１は、図１に示すように、各単位電池Ｃ11～Ｃmnの両端電圧をそれぞれ検出するｎ個の電圧検出部としての電池監視ＩＣ２１～２ｎと、各電池監視ＩＣ２１～２ｎに対して電圧検出命令を出力したり、各電池監視ＩＣ２１～２ｎによる検出電圧を受け取る制御部としてのメインマイコン３と、を備えている。上記電池監視ＩＣ２１～２ｎは、各ブロックＣＢ1～ＣＢn毎に設けられ、各ブロックＣＢ1～ＣＢnから電源供給を受けて動作している。また、上記電池監視ＩＣ２１～２ｎは、対応するブロックＣＢ1～ＣＢnを構成する単位電池Ｃ11～Ｃmnそれぞれの両端電圧を検出する。メインマイコン３は、組電池ＢＨとは電気的に絶縁された低圧バッテリ（図示せず）からの電源供給を受けて動作している。
　上記電圧検出装置１は所謂デイジーチェーン方式の装置であり、各電池監視ＩＣ２１～２ｎは、通信ライン５を介して通信可能に互いに縦続接続されている。通信ライン５は、各電池監視ＩＣ２１～２ｎ間に接続され、各電池監視ＩＣ２２～２ｎから低電位側に隣接する電池監視ＩＣ２１～２（ｎ－１）にデータを送信するための送信ライン５１と、各電池監視ＩＣ２１～２（ｎ－１）から高電位側に隣接する電池監視ＩＣ２２～２ｎにデータを送信するための受信ライン５２と、から構成されている。以上の構成により、各電池監視ＩＣ２１～２ｎは、隣接する電池監視ＩＣ２１～２ｎと双方向通信可能に設けられている。
　また、縦続接続された複数の電池監視ＩＣ２１～２ｎのうち最高電位側（一端側）の電池監視ＩＣ２ｎのみ通信ライン６を介してメインマイコン３に通信可能に接続されている。通信ライン６には、絶縁Ｉ／Ｆ４が設けられていて、電池監視ＩＣ２ｎとメインマイコン３との通信を電気的に絶縁した状態で行うことができる。絶縁Ｉ／Ｆ４としては、例えば発光素子及び受光素子からなるフォトカプラといった光を媒体にしたものや、磁気カプラといった磁気を媒体にしたものが公知である。通信ライン６は、電池監視ＩＣ２ｎにデータを送信するための送信ライン６１と、電池監視ＩＣ２ｎからのデータを受信するための受信ライン６２と、から構成され、メインマイコン３は、電池監視ＩＣ２ｎと双方向通信可能に設けられている。
　次に、上記電池監視ＩＣ２１～２ｎの構成の詳細について図２を参照して説明する。なお、電池監視ＩＣ２１～２ｎは、互いに同等の構成であるため、ここでは任意の電池監視ＩＣ２ｐを代表して説明する（ｐは１以上ｎ以下の任意の整数）。図２に示すように、電池監視ＩＣ２ｐは、対応するブロックＣＢpを構成する各単位電池Ｃ1p～Ｃmpの＋側が接続される端子Ｖ1～Ｖmと、単位電池Ｃ1pの－側が接続される端子ＶSS1と、を備えている。
　また、電池監視ＩＣ２ｐは、端子Ｖ1～Ｖmの１つを後述するＡ／Ｄ変換器８の入力に接続する切替スイッチ７と、入力されたアナログの電圧をデジタルに変換するＡ／Ｄ変換器８と、切替スイッチ７を制御する制御ロジック回路９と、Ａ／Ｄ変換器８や制御ロジック回路９を制御するコントロール部１０と、これらＡ／Ｄ変換器８、制御ロジック回路９及びコントロール部１０に供給する電源電圧を生成する電源回路１１と、遮断スイッチＳと、電源端子ＶDDと、を備えている。
　上記電源回路１１は、対応するブロックＣＢpの両端電圧から所定電圧の電源電圧を生成し、生成した電源電圧をＡ／Ｄ変換器８、制御ロジック回路９やコントロール部１０に供給する。遮断スイッチＳは、ブロックＣＢpの＋側と電源回路１１との間に設けられている。遮断スイッチＳは、電源回路１１に対するブロックＣＢpの両端電圧の供給をオンオフして、電池監視ＩＣ２ｐに対する電源供給をオンオフするスイッチである。また、電源端子ＶDDからは、電源回路１１が生成した電源電圧の＋側が出力される。
　また、上述した電圧検出装置１は、図１に示すように、電源ライン１２と、絶縁Ｉ／Ｆ１３と、ｎ個のレベルシフト回路１４と、を備えている。これらによりメインマイコン３からの電源信号の出力に応じて遮断スイッチＳを一斉にオンオフできるようになっている。電源ライン１２は、一端がメインマイコン３に接続され、他端が複数に分岐されて各電池監視ＩＣ２１～２ｎの遮断スイッチＳを構成するトランジスタのベースに接続されている。絶縁Ｉ／Ｆ１３は、電源ライン１２の分岐前の一端に設けられていて、遮断スイッチＳとメインマイコン３とを電気的に絶縁した状態で結合するものである。ｎ個のレベルシフト回路１４は、電源ライン１２の分岐した各部に設けられていて、メインマイコン３から送信された電源信号を、遮断スイッチＳをオンオフするために適切な信号レベルに変換する。
　上記電池監視ＩＣ２ｎの電源端子ＶDDとブロックＣＢnの－側との間には、絶縁Ｉ／Ｆ４、１３の高圧側が接続され、絶縁Ｉ／Ｆ４、１３の高圧側は、ブロックＣＢnからの電源供給を受けて動作している。絶縁Ｉ／Ｆ４、１３の低圧側は、低圧バッテリ（図示せず）からの電源供給を受けて動作している。また、上記電池監視ＩＣ２ｎを除いた電池監視ＩＣ２１～２（ｎ－１）の電源端子ＶDDと各電池監視ＩＣ２１～２（ｎ－１）に対応するブロックＣＢ1～ＣＢn-1の－側との間には、電流消費体としてのプルダウン抵抗Ｒ1～Ｒn-1がそれぞれ接続されている。すなわち、プルダウン抵抗Ｒ1～Ｒn-1がブロックＣＢ1～ＣＢn-1に並列に接続されている。このプルダウン抵抗Ｒ1～Ｒn-1は各々、各電池監視ＩＣ２１～２（ｎ－１）に対応するブロックＣＢ1～ＣＢn-1からの電流を流して、各電池監視ＩＣ２１～２ｎで消費する電流を均一にするための抵抗である。
　上述した背景技術でも説明したように、デイジーチェーン方式の電圧検出装置１では、メインマイコン３に接続される電池監視ＩＣ２ｎの消費電流が最も多くなる。また、縦続接続された複数の電池監視ＩＣ２１～２ｎのうち最低電位側（他端側）の電池監視ＩＣ２１での消費電流が最も少なくなる。本発明の電圧検出装置１は、上述したプルダウン抵抗Ｒ1～Ｒn-1を追加することによって、このプルダウン抵抗Ｒ1～Ｒn-1に流れる消費電流によって各電池監視ＩＣ２１～２ｎの消費電流のばらつきに対して、最大の消費電流となる電池監視ＩＣ２ｎの消費電流に合わせるように、その他の電池監視ＩＣ２１～２（ｎ－１）の消費電流を増加させる。これにより、消費電流のばらつきがなく均一と成るように調整する。
　なお、各電池監視ＩＣ２１～２ｎの消費電流のばらつきの原因としては以下の要因が考えられる。
（１）メインマイコン３と通信する電池監視ＩＣ２ｎについて、メインマイコン３と通信のための絶縁Ｉ／Ｆ４、１３への電源供給のための消費電流増加分に起因するばらつき
（２）電池監視ＩＣ２１の低電位側の電池監視ＩＣとの通信がないことに起因するばらつき
（３）電池監視ＩＣ２１～２ｎごとの個体差によって発生する消費電流のばらつき
　そして、これらの原因を考慮して電池監視ＩＣ２１～２ｎの消費電流が均一になるようにプルダウン抵抗Ｒ1～Ｒn-1の抵抗値を定める。詳しく説明すると、上述したように電池監視ＩＣ２１の消費電流が最も少ないので、この電池監視ＩＣ２１に設けられるプルダウン抵抗Ｒ1に流れる電流が、他のプルダウン抵抗Ｒ2～Ｒn-1に流れる電流よりも大きな電流が流れるような抵抗値に設けられている。
　次に、上述した構成の電圧検出装置１の動作について図３を参照して説明する。メインマイコン３は、イグニッションスイッチのオン又はオフなどのトリガに応じて電圧検出処理を開始する。まず、メインマイコン３は、電源ライン１２に電源信号を送信する（ステップＳ１）。この電源信号の送信によって全ての電池監視ＩＣ２１～２ｎの遮断スイッチＳがオンされて、各電池監視ＩＣ２１～２ｎの各部に電源回路１１からの電源電圧が供給されて、電池監視ＩＣ２１～２ｎが動作を開始する。また、遮断スイッチＳのオンに応じて電源端子ＶDDからも電源電圧が出力され、プルダウン抵抗Ｒ1～Ｒn-1に電流が流れ始める。
　その後、メインマイコン３は、各電池監視ＩＣ２１～２ｎ宛に順次、電圧検出命令を出力して、電池監視ＩＣ２１～２ｎに単位電池Ｃ11～Ｃmnの＋側電圧を検出させる（ステップＳ２）。各電池監視ＩＣ２１～２ｎのコントロール部１０は、電圧検出命令を受け取るとその宛先が自身宛か否かを判定する。自身宛ではない電圧検出命令を受信すると、低電位側に隣接する電池監視ＩＣ２１～２（ｎ－１）にその電圧検出命令を転送する。一方、自身宛の電圧検出命令を受信すると、制御ロジック回路９を制御して切替スイッチ７により端子Ｖ1～Ｖmを順次Ａ／Ｄ変換器８の入力に接続する。これにより、Ａ／Ｄ変換器８は、端子Ｖ1～Ｖmに入力された電圧を順次Ａ／Ｄ変換し、これをコントロール部１０が検出電圧として順次メインマイコン３に向けて送信する。電池監視ＩＣ２ｎから送信された検出電圧は、直接メインマイコン３に送信される。電池監視ＩＣ２１～２（ｎ－１）から送信された検出電圧は、自身よりも高電位側の電池監視ＩＣ２２～２ｎを経由してメインマイコン３に送信される。これにより、単位電池Ｃ11～Ｃmnの＋側電圧が順次メインマイコン３に送信される。
　メインマイコン３は、全ての単位電池Ｃ11～Ｃmnの両端電圧の検出が終了すると、電源信号の送信を停止する（ステップＳ３）。これにより、全ての電池監視ＩＣ２１～２ｎの遮断スイッチＳがオフされて、電源回路１１からの電源電圧の供給が遮断されて、電池監視ＩＣ２１～２ｎが動作を停止する。また、遮断スイッチＳのオフに応じて電源端子ＶDDからの電源電圧の出力が遮断され、プルダウン抵抗Ｒ1～Ｒn-1に流れる電流も遮断される。
　上述した実施形態によれば、プルダウン抵抗Ｒ1～Ｒn-1を設けて各電池監視ＩＣ２１～２ｎの消費電流を一定にすることにより、単位電池Ｃ11～Ｃmnのばらつきを防止できる。よって、メインマイコン３と通信のための絶縁Ｉ／Ｆ４への電源供給のための消費電流増加分による消費電流のばらつきが解消される。また、電圧検出装置１のデイジーチェーン方式の通信を実現するために採用される多段接続構成において、低電位側への通信接続の有無に起因する各電池監視ＩＣ２１～２ｎの消費電流のばらつきが解消される。すなわち、電池監視ＩＣ２１の低電位側ＩＣとの通信がないことによる消費電流ばらつきが解消される。さらに、電池監視ＩＣ２１～２ｎ毎の個体差による消費電流のばらつきが解消される。結果、各ブロックＣＢ1～ＣＢn毎の両端電圧のばらつきを防止することができる。よって、通常充放電に使用する電池容量の使用範囲が狭められず、電池容量を無駄なく有効に使用できるようになり、車両燃費向上につながる。また、単位電池Ｃ11～Ｃmnのばらつき調整のための均等化放電が不要又は低頻度ですむようになり、抵抗消費式放電の場合、電池容量を無駄に消費することがなくなる。
　また、上述した実施形態によれば、縦続接続された複数の電池監視ＩＣ２１～２ｎのうち一端側の１つである電池監視ＩＣ２ｎとメインマイコン３とが絶縁Ｉ／Ｆ４を介して通信可能に接続されているので、全ての電池監視ＩＣ２１～２ｎを同じ構成にすることができる。このため、電池監視ＩＣ２１～２ｎとして共通のＩＣを用いることができる。他方、電池監視ＩＣ２ｎをメインマイコン３と接続する構成に代えて、例えば電池監視ＩＣ２２をメインマイコン３と接続する構成の場合、電池監視ＩＣ２３、２１に加えてメインマイコン３と接続するための端子を設ける必要があり、電池監視ＩＣ２２だけ端子数が多いものを用いる必要がある。
　また、上述した実施形態によれば、縦続接続された複数の電池監視ＩＣ２１～２ｎのうち他端側の１つである電池監視ＩＣ２１に設けたプルダウン抵抗Ｒ1が、他のプルダウン抵抗Ｒ2～Ｒn-1よりも大きな電流が流れるように設けられている。このため、より確実に電池監視ＩＣ２１～２ｎの消費電流を一定にすることができる。
　なお、上述した実施形態では、最高電位側の電池監視ＩＣ２ｎが絶縁Ｉ／Ｆ４を介して直接メインマイコン３に接続されていたが、本発明はこれに限ったものではない。複数の電池監視ＩＣ２１～２ｎのいずれか１つがメインマイコン３に通信可能に接続されていればよく、例えば最低電位側の電池監視ＩＣ２１が絶縁Ｉ／Ｆ４を介してメインマイコン３に接続されていてもよい。
　また、上述した実施形態では、各ブロックＣＢ1～ＣＢnを構成する単位電池数は各々ｍ個で同一となっているが、各ブロックＣＢ1～ＣＢn毎に異なる単位電池数となっていてもよい。
　また、上述した実施形態では、電池監視ＩＣ２１～２ｎで消費する電流を均一にするためにプルダウン抵抗Ｒ1～Ｒn-1を設けているが、消費電流均一化の機能を果たすことができる定電流回路や電気素子であれば抵抗でなくともよい。
　また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
　ここで、上述した本発明に係る電圧検出装置の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］～［３］に簡潔に纏めて列記する。
［１］　互いに直列接続された複数の単位電池（Ｃ11～Ｃmn）が区分けされた複数のブロック（ＣＢ1～ＣＢn）毎に対応して設けられると共に、対応するブロックからの電源供給を受けて動作し、当該対応するブロックを構成する前記単位電池それぞれの両端電圧を検出する電圧検出部（電池監視ＩＣ２１～２ｎ）と、
　前記電圧検出部からの検出結果を受け取る制御部（メインマイコン３）と、
　複数の前記電圧検出部のうちのいずれか１つと前記制御部とを通信可能に接続する絶縁インタフェース（４）と、
　を備え、複数の前記電圧検出部が通信可能に縦続接続された電圧検出装置（１）であって、
　前記制御部と前記絶縁インタフェースを介して通信可能に接続された前記電圧検出部（電池監視ＩＣ２ｎ）に対応するブロック（ＣＢn）を除く、ブロック（ＣＢ1～ＣＢn-1）それぞれに並列に接続された、前記電圧検出部で消費する電流を均一にするための電流消費体（プルダウン抵抗Ｒ1～Ｒn-1）
　を更に備える電圧検出装置。
［２］　縦続接続された複数の前記電圧検出部のうちの一端側に位置する１つ（電池監視ＩＣ２ｎ）と前記制御部とが前記絶縁インタフェースを介して通信可能に接続されている
　［１］に記載の電圧検出装置。
［３］　縦続接続された複数の前記電圧検出部のうちの他端側に位置する１つ（電池監視ＩＣ２１）に対応するブロック（ＣＢ1）に並列に接続された前記電流消費体（プルダウン抵抗Ｒ1）が、他の前記電流消費体（プルダウン抵抗Ｒ2～Ｒn-1）よりも大きな電流が流れる
　［２］に記載の電圧検出装置。
　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
　本出願は、2012年10月18日出願の日本特許出願（特願2012－230606）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明の電圧検出装置によれば、電流消費体を設けて各電圧検出部の消費電流を一定にすることにより、単位電池のばらつきを防止できる。この効果を奏する本発明は、互いに直列接続された複数の単位電池の両端電圧を検出する電圧検出装置の分野において有用である。
　１　電圧検出装置
　３　メインマイコン（制御部）
　４　絶縁Ｉ／Ｆ（絶縁インタフェース）
　２１～２ｎ　電池監視ＩＣ（電圧検出部）
　Ｃ11～Ｃmn　単位電池
　ＣＢ1～ＣＢn　ブロック
　Ｒ1～Ｒn-1　プルダウン抵抗（電流消費体）

Claims (3)

  1. 　互いに直列接続された複数の単位電池が区分けされた複数のブロック毎に対応して設けられると共に、対応するブロックからの電源供給を受けて動作し、当該対応するブロックを構成する前記単位電池それぞれの両端電圧を検出する電圧検出部と、
    　前記電圧検出部からの検出結果を受け取る制御部と、
    　複数の前記電圧検出部のうちのいずれか１つと前記制御部とを通信可能に接続する絶縁インタフェースと、
    　を備え、複数の前記電圧検出部が通信可能に縦続接続された電圧検出装置であって、
    　前記制御部と前記絶縁インタフェースを介して通信可能に接続された前記電圧検出部に対応するブロックを除く、ブロックそれぞれに並列に接続された、前記電圧検出部で消費する電流を均一にするための電流消費体
    　を更に備える電圧検出装置。
  2. 　縦続接続された複数の前記電圧検出部のうちの一端側に位置する１つと前記制御部とが前記絶縁インタフェースを介して通信可能に接続されている
    　請求項１に記載の電圧検出装置。
  3. 　縦続接続された複数の前記電圧検出部のうちの他端側に位置する１つに対応するブロックに並列に接続された前記電流消費体が、他の前記電流消費体よりも大きな電流が流れる
    　請求項２に記載の電圧検出装置。
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