WO2017043237A1 - 電池管理装置 - Google Patents

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battery
battery cell
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cell
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彰彦 工藤
金井　友範
智行 有馬
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a battery management device.
  • an assembled battery configured by connecting a large number of single battery cells of a secondary battery in series is used to secure a desired high voltage.
  • a battery monitoring / control integrated circuit is provided for each cell group for capacity calculation and protection management of each single battery cell (see Patent Document 1).
  • a service disconnect switch is provided in the middle part of the assembled battery to cut off the current path of the assembled battery and ensure the safety of the operator. At the time of safety inspection, this service disconnect switch is opened to disconnect the assembled battery in series so that no electric shock will occur even if an operator accidentally touches the highest potential terminal and the lowest potential terminal of the assembled battery. it can.
  • a battery management device is provided corresponding to a first battery cell group electrically connected to one side of a shut-off mechanism that cuts off an electrical connection, and includes a plurality of battery packs constituting the first battery cell group.
  • a plurality of first integrated circuits that measure the respective voltages of the battery cells and a second battery cell group that is electrically connected to the other side of the shut-off mechanism and constitutes the second battery cell group
  • a second integrated circuit that measures the voltage of each of the battery cells; a signal transmission path that transmits a signal between the first integrated circuit and the second integrated circuit; and any one of the first battery cell group
  • a connection circuit that AC-couples through a capacitor Provided.
  • the integrated circuit connected to the single battery cell can be operated even when the service disconnect switch is opened.
  • HEV hybrid vehicle
  • PHEV plug-in hybrid vehicles
  • EV electric vehicles
  • railway vehicles and the like.
  • a lithium-ion battery having a voltage in the range of 3.0 to 4.2 V (average output voltage: 3.6 V) is assumed as a storage / discharge device that is the minimum unit of control. Any device that can store and discharge electricity, such as restricting its use when the SOC (State of Charge) is too high (overcharge) or too low (overdischarge), can be used here. Collectively, it is called a single battery or single battery cell.
  • a plurality of (approximately several to a dozen) single battery cells connected in series are called cell groups, and a plurality of cell groups connected in series are called battery modules.
  • a plurality of cell groups or battery modules connected in series or in series and parallel are called assembled batteries.
  • An integrated circuit that detects the cell voltage of each single battery cell and monitors and controls the battery state while performing a balancing operation or the like is provided for each cell group.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a hybrid vehicle including a battery system including a battery management device according to the present invention.
  • Battery system 100 is connected to inverter 700 via relays 600 and 610.
  • Inverter 700 is connected to motor 800.
  • discharge power is supplied from the battery system 100 to the motor 800 through the inverter 700 to assist an engine (not shown).
  • the inverter 700 includes an inverter circuit including a plurality of semiconductor switching elements, a gate driving circuit for the semiconductor switching elements, and a motor controller that generates a pulse signal for PWM control of the gate driving circuit. 1 is omitted.
  • the battery system 100 mainly includes an assembled battery 102 composed of a plurality of single battery cells 101 that are lithium ion batteries, and a battery that performs a balancing discharge operation by detecting the voltage of each single battery cell 101 for each cell group.
  • the cell controller 200 includes a plurality of integrated circuits 300 for monitoring and control, and the battery controller 500 that controls the operation of the cell controller 200 and determines the state of each unit cell 101.
  • a lithium ion battery having a rated capacity of 5.5 Ah is used as a single battery cell 101 and 96 batteries are connected in series.
  • the battery controller 500 communicates with the plurality of integrated circuits 300 via the insulating element group 400 and controls them.
  • the integrated circuit 300 is provided for each cell group.
  • the cell controller 200 functions as a battery management device that manages the assembled battery 102 using these integrated circuits 300.
  • a voltage detection line between the assembled battery 102 and the cell controller 200 is connected to the cell controller 200 by a connector (not shown).
  • the battery controller 500 includes a total voltage detection circuit 501 that measures the total voltage of the battery pack 102, a charge / discharge current detection circuit 502 that is connected to the current sensor 503 and detects a charge / discharge current flowing through the battery pack 102, and a cell controller. 200, a microcomputer 504 that communicates with the inverter 700 and a host vehicle controller (not shown) to control the entire battery controller 500. If the total voltage of the assembled battery 102 can be measured, the total voltage detection circuit 501 does not have to be provided in the battery controller 500 as shown in FIG.
  • a total voltage detection circuit 701 that detects the total voltage of the assembled battery 102 is provided.
  • the battery controller 500 performs temperature correction of the battery state parameter based on the temperature of the unit cell 101 measured by the temperature detection circuit connected to the integrated circuit 300. ing.
  • the cell controller 200 and the battery controller 500 are provided on a single substrate, and these are housed in a metal case.
  • the assembled battery 102 is also housed in a metal case.
  • the cell controller 200 and the assembled battery 102 are connected by a harness in which a plurality of voltage detection lines, connection lines for temperature sensors (not shown) of the single battery cells 101, and the like are bundled.
  • the battery controller 500 transmits a command for performing OCV (open circuit voltage) measurement of each single battery cell 101 to the cell controller 200 via the insulating element group 400.
  • the OCV data of each single battery cell 101 measured in response to this command is transmitted from the cell controller 200 to the battery controller 500 via the insulating element group 400 in units of cell groups.
  • the battery controller 500 converts the received OCV of each single battery cell 101 into SOC, and calculates the deviation of the SOC of each single battery cell 101.
  • the single battery cell 101 in which the SOC deviation is larger than a predetermined value is a target for balancing discharge.
  • the time until the SOC deviation of the single battery cell 101 subject to balancing discharge becomes zero is calculated, and a command for performing a control operation to turn on the balancing switch in the integrated circuit 300 for this time is given by the battery controller 500.
  • the cell controller 200 performs balancing discharge of the unit cell 101 to be balanced.
  • the inverter 700 After the SOC of the battery pack 102 is calculated from the OCV of each single battery cell 101 measured as described above, the inverter 700 or a vehicle controller (not shown) which is a host controller turns on the relay 600 and the relay 610 to turn on the battery.
  • System 100 is connected to inverter 700 and motor 800.
  • the inverter 700 receives a charge / discharge command from the vehicle controller, the inverter 700 operates to drive the motor 800 and the battery system 100 is charged / discharged.
  • the battery controller 500 uses the total voltage detection circuit 501 and the charging / discharging current detection circuit 502 to perform the total voltage and charging / discharging at regular intervals. Measure the current. From the obtained total voltage and charge / discharge current values, the battery controller 500 calculates the state of charge (SOC) and internal resistance (DCR) of the assembled battery 102 in real time. Furthermore, from these values, the current or power that can be charged / discharged by the assembled battery 102 is calculated in real time and transmitted to the inverter 700. The inverter 700 controls the charge / discharge current or power within the range of the current or power.
  • SOC state of charge
  • DCR internal resistance
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of communication connection between the integrated circuits 300a to 300d in the cell controller 200 and the microcomputer 504 in the battery controller 500 by a conventional connection method. Note that the integrated circuits 300a to 300d in FIG. 2 correspond to the integrated circuit 300 in FIG.
  • the microcomputer 504 includes a data transmission port TXD for transmitting commands and data to the integrated circuits 300a to 300d in the cell controller 200, and an FF for outputting a data packet (FF signal) for detecting an overcharge state. And a signal output port.
  • Integrated circuits 300a, 300b, 300c, and 300d are provided corresponding to the cell groups 104a, 104b, 104c, and 104d, respectively. In the following, when the integrated circuit 300 is simply referred to, the integrated circuits 300a to 300d are not particularly limited.
  • the integrated circuits 300a to 300d each have a power supply terminal Vcc and a ground terminal GND.
  • the power supply terminal Vcc is connected to the highest potential terminal of the cell groups 104a to 104d corresponding to the integrated circuits 300a to 300d, that is, the positive electrode side of the single cell 101 having the highest potential in the cell group.
  • the ground terminal GND is connected to the lowest potential terminal of the cell group 104a to 104d corresponding to the integrated circuit 300a to 300d, that is, the negative electrode side of the single cell 101 having the lowest potential in the cell group.
  • SD-SW 103 is a switch often used in a high voltage assembled battery or the like. The purpose is to open the SD-SW 103 at the time of maintenance and inspection to cut off the current path of the assembled battery 102 and prevent the operator from getting an electric shock. If the SD-SW 103 is opened, the series connection between the battery modules is cut off, so that a high voltage is not applied to the human body even if a person touches the uppermost terminal and the lowermost terminal of the assembled battery 102. Therefore, electric shock can be prevented.
  • the command and data signal are transmitted from the data transmission port TXD of the microcomputer 504 through the high-speed insulating element 401 to the communication of the integrated circuit 300a corresponding to the cell group 104a on the lowest potential side in the assembled battery 102. It is transmitted to the receiving terminal RXD.
  • the FF signal is transmitted from the FF signal output port of the microcomputer 504 to the FF input terminal FFIN of the integrated circuit 300 a through the low-speed insulating element 402.
  • the integrated circuit 300a corresponding to the cell group 104a on the lowest potential side has a communication output terminal TXD connected via a capacitor 403 to the communication receiving terminal RXD of the integrated circuit 300b corresponding to the cell group 104b one higher in potential order. It is connected.
  • the FF output terminal FFOUT of the integrated circuit 300a is connected to the FF input terminal FFIN of the integrated circuit 300b via a capacitor 403.
  • the communication output terminal TXD and the FF output terminal FFOUT of the integrated circuit 300b are respectively connected to the communication reception terminal RXD and the FF input terminal FFIN of the integrated circuit 300c corresponding to the cell group 104c that is one higher in potential order. Connected through.
  • the communication output terminal TXD and the FF output terminal FFOUT of the integrated circuit 300c are connected to the communication reception terminals RXD and FF of the integrated circuit 300d corresponding to the cell group 104d that is one higher in the potential order, that is, the cell group 104d on the highest potential side.
  • Each is connected to an input terminal FFIN via a capacitor 403.
  • the communication output terminal TXD is connected to the data reception port RXD of the microcomputer 504 via the high-speed insulating element 401.
  • the FF output terminal FFOUT of the integrated circuit 300d is connected to the FF signal input port of the microcomputer 504 via a low-speed insulating element 402.
  • the high-speed insulating element 401 and the low-speed insulating element 402 used in each communication path between the microcomputer 504 and the integrated circuits 300a and 300d are collectively shown as an insulating element group 400 in FIG.
  • the integrated circuit 300a When an activation communication signal is input from the data transmission port TXD of the microcomputer 504 to the communication reception terminal RXD of the integrated circuit 300a, the integrated circuit 300a is activated accordingly, and the next integrated circuit 300b is activated. Output communication signals. At this time, the integrated circuit 300a outputs a communication signal from the communication output terminal TXD to the communication reception terminal RXD of the integrated circuit 300b via the capacitor 403.
  • the integrated circuit 300b When a communication signal from the integrated circuit 300a is input to the communication receiving terminal RXD, the integrated circuit 300b is activated in response thereto, and outputs a communication signal for activating the next integrated circuit 300c in the same manner as the integrated circuit 300a. . That is, the integrated circuit 300b outputs a communication signal from the communication output terminal TXD to the communication reception terminal RXD of the integrated circuit 300c via the capacitor 403. Thereafter, a similar operation is performed in the integrated circuit 300c.
  • a communication signal from the integrated circuit 300c is input to the communication reception terminal RXD and the integrated circuit 300d is activated
  • a communication signal is output from the communication output terminal TXD of the integrated circuit 300d to the data reception port RXD of the microcomputer 504.
  • the microcomputer 504 can confirm the activation of the integrated circuits 300a to 300d and can recognize that the cell controller 200 has been activated.
  • the microcomputer 504 transmits a command signal and data (data packet) to the receiving terminal RXD of the integrated circuit 300a through the high-speed insulating element 401.
  • the integrated circuit 300a receives the command signal and the data packet, and further transmits them from the output terminal TXD to the next integrated circuit 300b.
  • all the integrated circuits 300a to 300d receive the command signal and data, and operate according to the command signal and data.
  • the respective integrated circuits 300a to 300d are converted into data packets.
  • Data is added and transmitted from the transmission terminal TXD to the RXD terminal of the next integrated circuit, and finally received by the data reception port RXD of the microcomputer 504.
  • the microcomputer 504 receives the data packet including the command signal transmitted by itself, the microcomputer 504 confirms that the command signal transfer has been normally performed, and there is data added by the integrated circuits 300a to 300d. Receives the data.
  • the loop of the FF signal that passes through the FF input terminal FFIN and the FF output terminal FFOUT of the integrated circuits 300a to 300d is a communication path for detecting the overcharge or overdischarge state of the unit cell 101.
  • the overcharge is performed by a system different from the communication line via the TXD terminal and the RXD terminal. It is for detecting.
  • the FF signal is assumed to be a rectangular wave signal with a constant period. For example, the normal state is a rectangular wave of 1 kHz, and the overcharged state is a rectangular wave of 2 KHz.
  • the integrated circuit 300 When a 1 KHz rectangular wave is input to the FF input terminal FFIN input, the integrated circuit 300 recognizes that each of the higher order communication circuits 300 is in a normal state (not overcharged), and outputs the FF output terminal FFOUT. Output a 1 kHz rectangular wave.
  • the cell voltage detection value of the integrated circuit 300 detects an overcharge voltage
  • the FF output terminal FFOUT output has a 2 kHz rectangular shape regardless of whether the frequency of the input signal at the FF input terminal FFIN is 1 kHz or 2 kHz. A wave is output, and the overcharge state is output to the next integrated circuit 300.
  • the frequency of the input signal at the FFIN terminal is a signal other than 1 kHz or 2 kHz, a rectangular wave is not output to the FF output terminal FFOUT.
  • the integrated circuit 300 Even if a certain integrated circuit 300 does not detect the overcharge voltage of the single battery cell 101 of the cell group to be controlled, when the 2 kHz rectangular wave is input from the other integrated circuit 300 to the FF input terminal FFIN, the integrated circuit 300 The circuit 300 outputs a 2 kHz rectangular wave to the FF output terminal FFOUT. In this way, the FF signal loop outputs that any of the integrated circuits 300 has detected overcharge. Thereby, the microcomputer 504 can detect overcharge by a path different from the high-speed communication signal loop.
  • the microcomputer 504 normally outputs the rectangular wave indicating the normal state of 1 kHz as the FF signal with the integrated circuit 300a on the lowest potential side as the highest communication order.
  • a 2 kHz rectangular wave indicating overcharge may be output. That is, even if not all the integrated circuits 300a to 300d detect the overcharge voltage, if the returned FF signal has a rectangular wave of 2 kHz, the microcomputer 504 confirms that the FF loop is operating normally. Can be confirmed. Further, when a failure occurs in the FF loop, for example, when the wire breaks, the state can be identified because the rectangular wave is not transmitted.
  • the ground terminals GND are insulated from each other between the integrated circuit 300b and the integrated circuit 300c with the SD-SW 103 interposed therebetween.
  • communication cannot be performed between the integrated circuit 300b and the integrated circuit 300c because a communication signal cannot be transmitted through the communication path via the capacitor 403.
  • the integrated circuits 300a to 300d cannot operate normally as a whole, and the cell controller 200 cannot manage the assembled battery 102. Furthermore, it becomes impossible to start the cell controller 200 by the method as described above.
  • FIG. 3 is a diagram showing a communication connection example according to the first embodiment of the present invention.
  • the connection method shown in FIG. 3 is different from the conventional connection method shown in FIG. 2 in that a connection circuit 310 is provided between the integrated circuit 300b and the integrated circuit 300c.
  • connection circuit 310 is AC-coupled between the ground terminal GND of the integrated circuit 300b and the ground terminal GND of the integrated circuit 300c via a capacitor 311.
  • a communication signal can be transmitted between the integrated circuit 300b and the integrated circuit 300c via the capacitor 403.
  • the integrated circuit 300b on the transmission side receives a communication signal from the communication output terminal TXD using the potential on the negative electrode side of the single cell 101 connected to the ground terminal GND in the corresponding cell group 104b as the reference potential of the communication signal. It is preferable to output.
  • the reception-side integrated circuit 300c receives a communication signal input to the communication reception terminal RXD with the potential on the negative electrode side of the single cell 101 connected to the ground terminal GND in the corresponding cell group 104c as a reference potential. It is preferable to do.
  • the connection method shown in FIG. 3 is particularly effective in transmitting a communication signal in such a case.
  • the cell controller 200 includes the signal transmission path via the integrated circuits 300b and 300c and the capacitor 403 that transmits a signal between the integrated circuit 300b and the integrated circuit 300c. And a connection circuit 310.
  • the integrated circuit 300b is provided corresponding to the cell group 104b that is electrically connected to one side of the SD-SW 103 as a cutoff mechanism that cuts off the electrical connection, and a plurality of unit cells constituting the cell group 104b. Each voltage of 101 is measured.
  • the integrated circuit 300c is provided corresponding to the cell group 104c electrically connected to the other side of the SD-SW 103, and measures each voltage of the plurality of single cells 101 constituting the cell group 104c.
  • connection circuit 310 is electrically connected to a connection target terminal of the integrated circuit 300b electrically connected to any single battery cell 101 of the cell group 104b and to any single battery cell 101 of the cell group 104c.
  • AC coupling is performed between the coupling target terminals of the integrated circuit 300 c and the capacitor 311.
  • the connection circuit 310 AC-couples the ground terminal GND of the integrated circuit 300b and the ground terminal GND of the integrated circuit 300c as coupling target terminals, respectively.
  • the ground terminal GND which is the connection target terminal of the integrated circuit 300b, is connected to the negative electrode side of the battery cell having the lowest potential in the cell group 104b
  • the ground terminal GND which is the connection target terminal of the integrated circuit 300c, is connected to the cell group 104c. It is connected to the negative electrode side of the battery cell having the lowest potential.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a communication connection example according to the second embodiment of the present invention.
  • a connection circuit 320 is provided between the integrated circuit 300 b and the integrated circuit 300 c instead of the connection circuit 310 in the first embodiment illustrated in FIG. 3.
  • connection circuit 320 is AC-coupled between the power supply terminal Vcc of the integrated circuit 300b and the ground terminal GND of the integrated circuit 300c via a capacitor 321.
  • a communication signal can be transmitted between the integrated circuit 300b and the integrated circuit 300c via the capacitor 403.
  • the integrated circuit 300b on the transmission side receives the communication signal from the communication output terminal TXD with the potential on the positive side of the single cell 101 connected to the power supply terminal Vcc in the corresponding cell group 104b as the reference potential of the communication signal. It is preferable to output.
  • the reception-side integrated circuit 300c receives a communication signal input to the communication reception terminal RXD with the potential on the negative electrode side of the single cell 101 connected to the ground terminal GND in the corresponding cell group 104c as a reference potential. It is preferable to do.
  • the connection method shown in FIG. 4 is particularly effective in transmitting a communication signal in such a case.
  • FIG. 4 when the integrated circuit 300b outputs a communication signal with the potential on the negative side of the single battery cell 101 connected to the ground terminal GND of the integrated circuit 300b as a reference potential, FIG.
  • the connection method of this embodiment shown in FIG. 4 may be applied.
  • an impedance corresponding to the sum of the internal resistances of the single battery cells 101 of the cell group 104b is inserted in series.
  • this impedance is sufficiently small with respect to the frequency of the communication signal, the communication signal can be normally transmitted from the integrated circuit 300b to the integrated circuit 300c.
  • the connection circuit 320 includes the connection target terminal of the integrated circuit 300b that is electrically connected to any single battery cell 101 of the cell group 104b, and the cell group 104c.
  • the integrated circuit 300c electrically connected to any one of the battery cells 101 is AC-coupled via a capacitor 321.
  • the connection circuit 320 AC-couples the power supply terminal Vcc of the integrated circuit 300b and the ground terminal GND of the integrated circuit 300c as coupling target terminals.
  • the power supply terminal Vcc which is a connection target terminal of the integrated circuit 300b, is connected to the positive side of the battery cell having the highest potential in the cell group 104b, and the ground terminal GND, which is the connection target terminal of the integrated circuit 300c, is connected to the cell group 104c. It is connected to the negative electrode side of the battery cell having the lowest potential.
  • the integrated circuits 300a to 300d connected to the single battery cell 101 can be operated.
  • FIG. 5 is a diagram showing a communication connection example according to the third embodiment of the present invention.
  • a connection circuit 330 is provided between the integrated circuit 300 b and the integrated circuit 300 c instead of the connection circuit 310 in the first embodiment illustrated in FIG. 3.
  • connection circuit 330 is AC-coupled between the ground terminal GND of the integrated circuit 300b and the ground terminal GND of the integrated circuit 300c via two capacitors 331 and 332 connected in series.
  • a communication signal can be transmitted between the integrated circuit 300b and the integrated circuit 300c via the capacitor 403.
  • connection circuit 330 may be used for AC coupling between the power supply terminal Vcc of the integrated circuit 300b and the ground terminal GND of the integrated circuit 300c, as in the second embodiment.
  • connection circuit 330 uses the ground terminal GND of the integrated circuit 300b and the ground terminal GND of the integrated circuit 300c as coupling target terminals, respectively. AC coupling is performed via capacitors 331 and 332.
  • the integrated circuits 300a to 300d connected to the single battery cell 101 can be operated. Furthermore, it is possible to improve safety by preventing short circuit of the cell group 104b.
  • FIG. 6 is a diagram showing a communication connection example according to the fourth embodiment of the present invention.
  • a connection circuit 340 is provided between the integrated circuit 300 b and the integrated circuit 300 c instead of the connection circuit 310 in the first embodiment illustrated in FIG. 3.
  • connection circuit 340 is AC-coupled between the ground terminal GND of the integrated circuit 300b and the ground terminal GND of the integrated circuit 300c via a capacitor 341.
  • a current limiting element 342 using a resistor or the like is connected to the capacitor 341 in series.
  • connection circuit 340 couples the ground terminal GND of the integrated circuit 300b and the ground terminal GND of the integrated circuit 300c with an alternating current.
  • the power supply of the integrated circuit 300b is connected.
  • the terminal Vcc and the ground terminal GND of the integrated circuit 300c may be AC-coupled.
  • connection circuit 340 uses the ground terminal GND of the integrated circuit 300b and the ground terminal GND of the integrated circuit 300c as coupling target terminals, respectively, and a capacitor is interposed between them. AC coupling is performed via 341.
  • Connection circuit 340 further includes a current limiting element 342 connected in series to capacitor 341.
  • connection circuit 310 in which at least one capacitor is provided between the ground terminal GND or the power supply terminal Vcc of the integrated circuit 300b and the ground terminal GND of the integrated circuit 300c, 320, 330 or 340 is connected. Therefore, the AC impedance between the integrated circuit 300b and the integrated circuit 300c can be reduced, and the noise resistance of the communication signal transmitted and received between them can be improved. For example, it is possible to reduce a noise component generated by superimposing a ripple voltage or the like generated by the operation of the inverter 700 of FIG. 1 on a communication signal. Therefore, the present invention is also effective from the viewpoint of improving the operation reliability of the cell controller 200.
  • the application range of the present invention is not limited to the battery system configured as described in the above embodiment.
  • the present invention can be applied to battery systems having various configurations and to electric vehicles having various specifications.
  • battery controller 101 single battery cell 102 assembled batteries 102a to 102d cell group 103 service disconnect switch (SD-SW) 104a to 104d Cell group 200
  • Cell controller 300, 300a to 300d Integrated circuit 310, 320, 330, 340 Connection circuit 311, 321, 331, 332, 341 Capacitor 342 Current limiting element 400 Insulating element group 401 High speed insulating element 402 Low speed insulating element 403 Capacitor 500 Battery controller 501 Total voltage detection circuit 502 Charge / discharge current detection circuit 503 Current sensor 504 Microcomputer 600 Relay 610 Relay 700 Inverter 701 Total voltage detection circuit 800 Motor

Abstract

サービスディスコネクトスイッチを開放した場合でも、単電池セルに接続された集積回路を動作させる。セルコントローラ２００は、集積回路３００ｂおよび３００ｃと、集積回路３００ｂと集積回路３００ｃとの間で信号を伝送するコンデンサ４０３を介した信号伝送路と、接続回路３１０とを備える。集積回路３００ｂは、ＳＤ－ＳＷ１０３の一方側に電気的に接続されたセルグループ１０４ｂに対応して設けられており、集積回路３００ｃは、ＳＤ－ＳＷ１０３の他方側に電気的に接続されたセルグループ１０４ｃに対応して設けられている。接続回路３１０は、集積回路３００ｂのグランド端子ＧＮＤと、集積回路３００ｃのグランド端子ＧＮＤとを、コンデンサ３１１を介して交流結合する。

Description

電池管理装置
　本発明は電池管理装置に関する。
　ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）などでは、所望の高電圧を確保するため、二次電池の単電池セルを多数直列接続して構成される組電池（電池システム）が用いられている。このような組電池において、各単電池セルの容量計算や保護管理のため、電池監視・制御用の集積回路がセルグループごとに設けられているものが知られている（特許文献１参照）。
　特許文献１に記載された組電池では、組電池の中間部に、組電池の電流経路を遮断して作業者の安全を確保するためのサービスディスコネクトスイッチが設けられている。保安点検時には、このサービスディスコネクトスイッチを開放して組電池の直列接続を切断することで、作業者が誤って組電池の最高電位端子と最低電位端子に触っても感電しないようにすることができる。
特許第５７０６５４３号
　特許文献１に記載の組電池では、互いに隣接し合う二つの集積回路間の通信経路がコンデンサを介して結合されている。そのため、サービスディスコネクトスイッチを開放すると、サービスディスコネクトスイッチを挟んだ二つの集積回路のグランド同士が絶縁されてしまい、これらの集積回路間では通信ができなくなる。したがって、セル電圧測定やバランシング等の動作を各集積回路に実行させることができない。
　本発明による電池管理装置は、電気的な接続を遮断する遮断機構の一方側に電気的に接続された第１電池セル群に対応して設けられ、前記第１電池セル群を構成する複数の電池セルのそれぞれの電圧を計測する第１集積回路と、前記遮断機構の他方側に電気的に接続された第２電池セル群に対応して設けられ、前記第２電池セル群を構成する複数の電池セルのそれぞれの電圧を計測する第２集積回路と、前記第１集積回路と前記第２集積回路との間で信号を伝送する信号伝送路と、前記第１電池セル群のいずれかの電池セルに電気的に接続された前記第１集積回路の結合対象端子と、前記第２電池セル群のいずれかの電池セルに電気的に接続された前記第２集積回路の結合対象端子との間を、コンデンサを介して交流結合する接続回路と、を備える。
　本発明によれば、サービスディスコネクトスイッチを開放した場合でも、単電池セルに接続された集積回路を動作させることができる。
本発明による電池管理装置を含む電池システムを備えたハイブリッド自動車の構成例を示す図である。 従来の接続方法による通信接続例を示す図である。 本発明の第１の実施形態による通信接続例を示す図である。 本発明の第２の実施形態による通信接続例を示す図である。 本発明の第３の実施形態による通信接続例を示す図である。 本発明の第４の実施形態による通信接続例を示す図である。
　以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明をハイブリッド自動車（ＨＥＶ）などに用いられる電池システムに対して適用した場合の例である。なお、本発明はＨＥＶに限らず、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）、鉄道車両などに搭載される各種電池システムに対して幅広く適用可能である。
　以下の実施例では、制御の最小単位となる蓄電・放電デバイスとして３．０～４．２Ｖ（平均出力電圧：３．６Ｖ）の範囲に電圧を持つリチウムイオン電池を想定しているが、それ以外でもＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ　ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ）が高すぎる場合（過充電）や低すぎる場合（過放電）に使用を制限するような、電気を蓄え放電可能なデバイスであれば何でもよく、ここでは、それらを総称して単電池あるいは単電池セルと呼ぶ。
　以下に説明する実施形態では、単電池セルを複数個（概ね数個から十数個）直列に接続したものをセルグループと呼び、このセルグループを複数個直列に接続したものを電池モジュールと呼ぶ。更にこのセルグループあるいは電池モジュールを複数個直列または直並列に接続したものを組電池と呼称する。各単電池セルのセル電圧を検出し、バランシング動作等を行いながら電池状態を監視および制御する集積回路は、セルグループ毎に設けられる。
（ハイブリッド自動車用駆動システム）
　まず、図１を用いて、本発明による電池管理装置を含む電池システムをハイブリッド自動車用駆動システムに適用した例について説明する。図１は、本発明による電池管理装置を含む電池システムを備えたハイブリッド自動車の構成例を示す図である。
　電池システム１００は、リレー６００、６１０を介してインバータ７００に接続されている。インバータ７００はモータ８００に接続されている。車両の発進・加速時には電池システム１００から放電電力がインバータ７００を通じてモータ８００に供給されて図示されないエンジンをアシストする。車両停止・減速時には、モータ８００からの回生電力がインバータ７００を通じて電池システム１００に充電される。なお、ここではインバータ７００は複数の半導体スイッチング素子を備えたインバータ回路と、半導体スイッチング素子のゲート駆動回路と、ゲート駆動回路をＰＷＭ制御するパルス信号を発生するモータコントローラとを備えているが、図１では省略されている。
　電池システム１００は、主に、リチウムイオン電池である複数の単電池セル１０１から構成される組電池１０２と、各単電池セル１０１の電圧をセルグループごとに検出してバランシング放電動作等を行う電池監視・制御用の集積回路３００を複数備えたセルコントローラ２００と、セルコントローラ２００の動作を制御し、各単電池セル１０１の状態判定を行うバッテリコントローラ５００とで構成される。本実施形態に示す電池システム１００の例では、定格容量５．５Ａｈのリチウムイオン電池を単電池セル１０１として、これを９６個直列に接続したものを使用している。バッテリコントローラ５００は、絶縁素子群４００を介して複数の集積回路３００と通信を行い、これらを制御する。集積回路３００は、前述のように、セルグループ毎に設けられている。セルコントローラ２００は、これらの集積回路３００を用いて、組電池１０２の管理を行う電池管理装置として機能する。なお、組電池１０２とセルコントローラ２００の間の電圧検出線は、不図示のコネクタでセルコントローラ２００に接続されている。
　バッテリコントローラ５００は、組電池１０２の総電圧を測定する総電圧検出回路５０１と、電流センサ５０３に接続されており組電池１０２に流れる充放電電流を検出する充放電電流検出回路５０２と、セルコントローラ２００とインバータ７００及び図示されない上位の車両コントローラとの間で通信を行い、バッテリコントローラ５００の全体を制御するマイクロコンピュータ５０４とを備えている。なお、組電池１０２の総電圧を測定できれば、総電圧検出回路５０１は、図１のようにバッテリコントローラ５００の内部に設けられていなくともよい。
　インバータ７００の内部にも、組電池１０２の総電圧を検出する総電圧検出回路７０１が設けられている。また、図１には示されていないが、バッテリコントローラ５００は、集積回路３００に接続された温度検出回路によって測定された単電池セル１０１の温度に基づいて、電池状態のパラメータの温度補正を行っている。
　なお、図１では省略されているが、セルコントローラ２００とバッテリコントローラ５００は、一つの基板の上に設けられており、これらは金属製のケースに収納されている。また、組電池１０２も金属製のケースに収納されている。セルコントローラ２００と組電池１０２とは、複数の電圧検出線や単電池セル１０１の温度センサ（不図示）の接続線等が束ねられたハーネスで接続されている。
　この電池システム１００の起動後に以下の動作が行われる。バッテリコントローラ５００は、セルコントローラ２００に対して、各単電池セル１０１のＯＣＶ（開路電圧）測定を行う指令を絶縁素子群４００を介して送信する。この指令に応じて測定された各単電池セル１０１のＯＣＶのデータは、セルコントローラ２００からセルグループ単位で絶縁素子群４００を介して、バッテリコントローラ５００に送信される。
　バッテリコントローラ５００は、受信した各単電池セル１０１のＯＣＶをＳＯＣに変換し、各単電池セル１０１のＳＯＣの偏差を算出する。このＳＯＣの偏差が所定の値よりも大きい単電池セル１０１がバランシング放電を行う対象となる。バランシング放電の対象となった単電池セル１０１のＳＯＣの偏差が０となるまでの時間が計算され、この時間だけ集積回路３００内のバランシングスイッチをオンとする制御動作を行う指令が、バッテリコントローラ５００からセルコントローラ２００に送られる。この指令に応じて、セルコントローラ２００によりバランシング対象の単電池セル１０１のバランシング放電が行われる。
　上記で測定された各単電池セル１０１のＯＣＶから、組電池１０２のＳＯＣが算出された後、インバータ７００あるいは上位コントローラである車両コントローラ（不図示）がリレー６００とリレー６１０とをオンとして、電池システム１００がインバータ７００とモータ８００に接続される。そして、車両コントローラからの充放電指令をインバータ７００が受けると、インバータ７００が動作してモータ８００を駆動するとともに、電池システム１００の充放電動作が行われる。
　リレー６００及びリレー６１０をオンとして電池システム１００が充放電を開始する時から、バッテリコントローラ５００は、総電圧検出回路５０１および充放電電流検出回路５０２を用いて、一定時間毎に総電圧と充放電電流を測定する。得られた総電圧と充放電電流の値から、バッテリコントローラ５００は組電池１０２の充電状態（ＳＯＣ）と内部抵抗（ＤＣＲ）をリアルタイムに算出する。さらに、これらの値から、組電池１０２が充放電可能な電流あるいは電力をリアルタイムに算出して、インバータ７００に送信する。インバータ７００は、その電流あるいは電力の範囲内で充放電電流あるいは電力を制御する。
（従来の接続方法）
　図２は、従来の接続方法によるセルコントローラ２００内の集積回路３００ａ～３００ｄとバッテリコントローラ５００内のマイクロコンピュータ５０４の間の通信接続例を示す図である。なお、図２の集積回路３００ａ～３００ｄは、図１の集積回路３００に対応するものである。
　マイクロコンピュータ５０４は、セルコントローラ２００内の集積回路３００ａ～３００ｄにコマンド及びデータを送信するためのデータ送信ポートＴＸＤと、過充電状態を検出するためのデータパケット（ＦＦ信号）を出力するためのＦＦ信号出力ポートとを有している。
　図２の例では、組電池１０２において、複数の単電池セル１０１をそれぞれ直列接続した４個のセルグループ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄが設けられている。そして、セルグループ１０４ａおよび１０４ｂを直列接続した電池モジュールと、セルグループ１０４ｃおよび１０４ｄを直列接続した電池モジュールとを、サービスディスコネクトスイッチ（ＳＤ－ＳＷ）１０３の下側と上側にそれぞれ配した構成となっている。これらの電池モジュールを構成するセルグループの数は２個に限定されず、３個以上であってもよい。セルグループ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄにそれぞれ対応して、集積回路３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄが設けられている。なお、以下において単に集積回路３００と呼ぶ場合は、集積回路３００ａ～３００ｄを特に限定しない場合とする。
　集積回路３００ａ～３００ｄは、電源端子Ｖｃｃおよびグランド端子ＧＮＤをそれぞれ有している。電源端子Ｖｃｃは、集積回路３００ａ～３００ｄがそれぞれ対応するセルグループ１０４ａ～１０４ｄの最高電位端子、すなわち当該セルグループ内で最高電位の単電池セル１０１の正極側に接続されている。一方、グランド端子ＧＮＤは、集積回路３００ａ～３００ｄがそれぞれ対応するセルグループ１０４ａ～１０４ｄの最低電位端子、すなわち当該セルグループ内で最低電位の単電池セル１０１の負極側に接続されている。
　ＳＤ－ＳＷ１０３は、高電圧の組電池などでよく用いられるスイッチである。保守点検時にこのＳＤ－ＳＷ１０３を開放することによって、組電池１０２の電流経路を遮断し、作業者の感電を防止することを目的としている。このＳＤ－ＳＷ１０３を開放しておけば、電池モジュール間の直列接続が絶たれるため、組電池１０２の最上位端子と最下位端子を人間が触っても高電圧が人体に印加されることはないので、感電が防止できる。
　コマンドおよびデータ信号の通信ラインでは、コマンドおよびデータ信号が、マイクロコンピュータ５０４のデータ送信ポートＴＸＤから高速絶縁素子４０１を通じて、組電池１０２において最下位電位側のセルグループ１０４ａに対応する集積回路３００ａの通信受信端子ＲＸＤに送信される。また、ＦＦ信号の通信ラインでは、ＦＦ信号がマイクロコンピュータ５０４のＦＦ信号出力ポートから、低速絶縁素子４０２を通じて集積回路３００ａのＦＦ入力端子ＦＦＩＮに送信される。
　最下位電位側のセルグループ１０４ａに対応する集積回路３００ａは、その通信出力端子ＴＸＤが、電位順序で一つ上位のセルグループ１０４ｂに対応する集積回路３００ｂの通信受信端子ＲＸＤにコンデンサ４０３を介して接続されている。また、集積回路３００ａのＦＦ出力端子ＦＦＯＵＴは、集積回路３００ｂのＦＦ入力端子ＦＦＩＮにコンデンサ４０３を介して接続されている。
　同様に、集積回路３００ｂの通信出力端子ＴＸＤおよびＦＦ出力端子ＦＦＯＵＴは、電位順序で一つ上位のセルグループ１０４ｃに対応する集積回路３００ｃの通信受信端子ＲＸＤおよびＦＦ入力端子ＦＦＩＮに、それぞれコンデンサ４０３を介して接続されている。また、集積回路３００ｃの通信出力端子ＴＸＤおよびＦＦ出力端子ＦＦＯＵＴは、電位順序で一つ上位のセルグループ１０４ｄ、すなわち最上位電位側のセルグループ１０４ｄに対応する集積回路３００ｄの通信受信端子ＲＸＤおよびＦＦ入力端子ＦＦＩＮに、それぞれコンデンサ４０３を介して接続されている。
　なお、ＳＤ－ＳＷ１０３の下側のセルグループ１０４ｂに接続されている集積回路３００ｂと、上側のセルグループ１０４ｃに接続されている集積回路３００ｃとの間の通信は、絶縁して行う必要がある。その理由は、もしもこれらの通信ラインを直結すると、その接続を通じて、ＳＤ－ＳＷ１０３の上下に配置されている電池モジュール同士が直列接続されることになるためである。この場合、ＳＤ－ＳＷ１０３の切り離しを行っても電池モジュール同士の直列接続が維持されるため、組電池１０２の通電を遮断できなくなる。したがって、各セルグループにそれぞれ含まれる単電池セル１０１の数が多く、各セルグループの端子間電圧が高いと、作業者が感電する可能性を生じることになる。このため、図２の例では、集積回路３００ｂと集積回路３００ｃの間にコンデンサ４０３を挿入している。
　最上位電位側のセルグループ１０４ｄに対応する集積回路３００ｄは、その通信出力端子ＴＸＤが、マイクロコンピュータ５０４のデータ受信ポートＲＸＤに高速絶縁素子４０１を介して接続されている。同様に、集積回路３００ｄのＦＦ出力端子ＦＦＯＵＴは、マイクロコンピュータ５０４のＦＦ信号入力ポートに、低速の絶縁素子４０２を介して接続されている。
　なお、マイクロコンピュータ５０４と集積回路３００ａおよび３００ｄの間の各通信経路で用いられている高速絶縁素子４０１と低速絶縁素子４０２を、図１ではまとめて絶縁素子群４００として示している。
　マイクロコンピュータ５０４のデータ送信ポートＴＸＤから起動用の通信信号が集積回路３００ａの通信受信端子ＲＸＤに入力されると、これに応じて集積回路３００ａが起動し、次の集積回路３００ｂを起動するための通信信号を出力する。このとき集積回路３００ａは、コンデンサ４０３を介して、通信出力端子ＴＸＤから集積回路３００ｂの通信受信端子ＲＸＤへ通信信号を出力する。
　集積回路３００ａからの通信信号が通信受信端子ＲＸＤへ入力されると、これに応じて集積回路３００ｂが起動し、次の集積回路３００ｃを起動するための通信信号を集積回路３００ａと同様に出力する。すなわち、集積回路３００ｂは、コンデンサ４０３を介して、通信出力端子ＴＸＤから集積回路３００ｃの通信受信端子ＲＸＤへ通信信号を出力する。その後、集積回路３００ｃでも同様の動作が行われる。
　集積回路３００ｃからの通信信号が通信受信端子ＲＸＤへ入力され、集積回路３００ｄが起動すると、集積回路３００ｄの通信出力端子ＴＸＤからマイクロコンピュータ５０４のデータ受信ポートＲＸＤへ通信信号が出力される。これを受けることで、マイクロコンピュータ５０４は、集積回路３００ａ～３００ｄの起動を確認し、セルコントローラ２００が起動されたことを認識することができる。
　セルコントローラ２００の起動後は、マイクロコンピュータ５０４は高速絶縁素子４０１を通じて集積回路３００ａの受信端子ＲＸＤにコマンド信号及びデータ（データパケット）を送信する。集積回路３００ａはコマンド信号とデータパケットを受信し、さらにこれらを出力端子ＴＸＤから次の集積回路３００ｂに送信する。このようにして全部の集積回路３００ａ～３００ｄはコマンド信号とデータを受信し、このコマンド信号とデータに従って動作を行う。集積回路３００ａ～３００ｄがそれぞれ制御するセルグループ１０４ａ～１０４ｄの各単電池セル１０１の端子間電圧（セル電圧と呼ぶ）等のデータを得る場合には、それぞれの集積回路３００ａ～３００ｄがデータパケットにデータを付加して、送信端子ＴＸＤから次の集積回路のＲＸＤ端子に送信し、最終的にマイクロコンピュータ５０４のデータ受信ポートＲＸＤで受信される。マイクロコンピュータ５０４は、自分が送信したコマンド信号を含めたデータパケットを受信することで、正常にコマンド信号転送が行われたことを確認し、かつ集積回路３００ａ～３００ｄが付加したデータがある場合にはそのデータを受信する。
　なお、集積回路３００ａ～３００ｄの各ＦＦ入力端子ＦＦＩＮおよびＦＦ出力端子ＦＦＯＵＴを経由するＦＦ信号のループは、単電池セル１０１の過充電あるいは過放電の状態を検出するための通信路である。これは、リチウムイオン電池を用いた単電池セル１０１の安全性確保に重要な過充電の検出の信頼性を向上するため、ＴＸＤ端子とＲＸＤ端子を経由する通信ラインとは別の系統で過充電を検出するためのものである。ＦＦ信号は一定周期の矩形波信号を想定しており、例えば、正常状態は１ｋＨｚの矩形波で、過充電状態は２ＫＨｚの矩形波とする。
　集積回路３００は、ＦＦ入力端子ＦＦＩＮ入力に１ＫＨｚの矩形波が入力された場合、上位の通信順序の各集積回路３００は正常な状態である（過充電でない）と認識し、ＦＦ出力端子ＦＦＯＵＴ出力に１ｋＨｚの矩形波を出力する。一方、当該集積回路３００のセル電圧検出値が過充電電圧を検出した場合には、ＦＦ入力端子ＦＦＩＮの入力信号の周波数が１ｋＨｚまたは２ｋＨｚのどちらの場合でも、ＦＦ出力端子ＦＦＯＵＴ出力に２ｋＨｚの矩形波を出力し、過充電状態を次の集積回路３００に出力する。また、ＦＦＩＮ端子の入力信号の周波数が１ｋＨｚあるいは２ｋＨｚ以外の信号の場合は、ＦＦ出力端子ＦＦＯＵＴに矩形波を出力しないものとする。
　ある集積回路３００がその制御するセルグループの単電池セル１０１の過充電電圧を検出していなくても、ＦＦ入力端子ＦＦＩＮに他の集積回路３００から２ｋＨｚの矩形波が入力されると、当該集積回路３００はＦＦ出力端子ＦＦＯＵＴに２ｋＨｚの矩形波を出力する。このようにして、ＦＦ信号ループはいずれかの集積回路３００が過充電を検出したことを出力する。これにより、マイクロコンピュータ５０４は高速の通信信号ループとは別の経路で過充電を検出できる。
　なお、マイクロコンピュータ５０４は、通常、最下位電位側の集積回路３００ａを最上位の通信順序として、これに１ｋＨｚの正常状態を示す矩形波をＦＦ信号として出力するものとする。一方、ＦＦループの動作確認時には、過充電を示す２ｋＨｚの矩形波を出力すればよい。すなわち、全部の集積回路３００ａ～３００ｄが過充電電圧を検出していなくても、戻ってきたＦＦ信号の矩形波が２ｋＨｚであれば、マイクロコンピュータ５０４はＦＦループが正常に動作していることを確認することができる。また、ＦＦループに障害が発生した場合、例えば断線した場合は、矩形波が伝送されないのでその状態を識別できる。
　上記で説明した従来の接続方法による電池システムでは、ＳＤ－ＳＷ１０３を開放すると、ＳＤ－ＳＷ１０３を挟んで隣接する集積回路３００ｂと集積回路３００ｃとの間で、これらのグランド端子ＧＮＤ同士が絶縁される。このとき、集積回路３００ｂと集積回路３００ｃとの間では、コンデンサ４０３を介した通信経路で通信信号を伝達することができないため、通信が不可能となる。そのため、集積回路３００ａ～３００ｄの全体で正常な動作を行うことができず、セルコントローラ２００による組電池１０２の管理が不可能となる。さらに、前述のような方法でセルコントローラ２００を起動させることも不可能となる。
　そこで本発明では、集積回路３００ｂと集積回路３００ｃとの間の接続を工夫することで、従来の接続方法とは異なり、ＳＤ－ＳＷ１０３を開放した場合でも上記のような不都合が起きないようにした。以下の各実施形態では、その具体例を説明する。
（第１の実施形態）
　図３は、本発明の第１の実施形態による通信接続例を示す図である。図３に示す接続方法では、図２に示した従来の接続方法と比べて、集積回路３００ｂと集積回路３００ｃとの間に接続回路３１０が設けられている点が異なっている。
　接続回路３１０は、集積回路３００ｂのグランド端子ＧＮＤと集積回路３００ｃのグランド端子ＧＮＤとの間を、コンデンサ３１１を介して交流結合している。これにより、ＳＤ－ＳＷ１０３を開放した場合でも、集積回路３００ｂと集積回路３００ｃとの間で、コンデンサ４０３を介して通信信号を伝達することができる。
　ここで、送信側の集積回路３００ｂは、対応するセルグループ１０４ｂにおいてグランド端子ＧＮＤが接続されている単電池セル１０１の負極側の電位を通信信号の基準電位として、通信出力端子ＴＸＤから通信信号を出力することが好ましい。また、受信側の集積回路３００ｃは、対応するセルグループ１０４ｃにおいてグランド端子ＧＮＤが接続されている単電池セル１０１の負極側の電位を基準電位として、通信受信端子ＲＸＤに入力された通信信号を受信することが好ましい。図３に示す接続方法は、このような場合の通信信号の伝達において特に有効である。
　以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、セルコントローラ２００は、集積回路３００ｂおよび３００ｃと、集積回路３００ｂと集積回路３００ｃとの間で信号を伝送するコンデンサ４０３を介した信号伝送路と、接続回路３１０とを備える。集積回路３００ｂは、電気的な接続を遮断する遮断機構としてのＳＤ－ＳＷ１０３の一方側に電気的に接続されたセルグループ１０４ｂに対応して設けられ、セルグループ１０４ｂを構成する複数の単電池セル１０１のそれぞれの電圧を計測する。集積回路３００ｃは、ＳＤ－ＳＷ１０３の他方側に電気的に接続されたセルグループ１０４ｃに対応して設けられ、セルグループ１０４ｃを構成する複数の単電池セル１０１のそれぞれの電圧を計測する。接続回路３１０は、セルグループ１０４ｂのいずれかの単電池セル１０１に電気的に接続された集積回路３００ｂの結合対象端子と、セルグループ１０４ｃのいずれかの単電池セル１０１に電気的に接続された集積回路３００ｃの結合対象端子との間を、コンデンサ３１１を介して交流結合する。具体的には、接続回路３１０は、集積回路３００ｂのグランド端子ＧＮＤと、集積回路３００ｃのグランド端子ＧＮＤとを、それぞれ結合対象端子として交流結合する。集積回路３００ｂの結合対象端子であるグランド端子ＧＮＤは、セルグループ１０４ｂにおいて最低電位の電池セルの負極側に接続されており、集積回路３００ｃの結合対象端子であるグランド端子ＧＮＤは、セルグループ１０４ｃにおいて最低電位の電池セルの負極側に接続されている。このようにしたので、ＳＤ－ＳＷ１０３を開放した場合でも、単電池セル１０１に接続された集積回路３００ａ～３００ｄを動作させることができる。
（第２の実施形態）
　図４は、本発明の第２の実施形態による通信接続例を示す図である。図４に示す接続方法では、集積回路３００ｂと集積回路３００ｃとの間に、図３に示した第１の実施形態における接続回路３１０に替えて、接続回路３２０が設けられている。
　接続回路３２０は、集積回路３００ｂの電源端子Ｖｃｃと集積回路３００ｃのグランド端子ＧＮＤとの間を、コンデンサ３２１を介して交流結合している。これにより、第１の実施形態と同様に、ＳＤ－ＳＷ１０３を開放した場合でも、集積回路３００ｂと集積回路３００ｃとの間で、コンデンサ４０３を介して通信信号を伝達することができる。
　ここで、送信側の集積回路３００ｂは、対応するセルグループ１０４ｂにおいて電源端子Ｖｃｃが接続されている単電池セル１０１の正極側の電位を通信信号の基準電位として、通信出力端子ＴＸＤから通信信号を出力することが好ましい。また、受信側の集積回路３００ｃは、対応するセルグループ１０４ｃにおいてグランド端子ＧＮＤが接続されている単電池セル１０１の負極側の電位を基準電位として、通信受信端子ＲＸＤに入力された通信信号を受信することが好ましい。図４に示す接続方法は、このような場合の通信信号の伝達において特に有効である。
　あるいは、第１の実施形態と同様に、集積回路３００ｂのグランド端子ＧＮＤが接続されている単電池セル１０１の負極側の電位を基準電位として、集積回路３００ｂが通信信号を出力する場合において、図４に示した本実施形態の接続方法を適用してもよい。この場合は、集積回路３００ｂと集積回路３００ｃとの間の通信経路において、セルグループ１０４ｂの各単電池セル１０１の内部抵抗を合わせたものに相当するインピーダンスが直列に挿入されることになる。しかし、通信信号の周波数に対してこのインピーダンスが十分に小さければ、集積回路３００ｂから集積回路３００ｃに通信信号を正常に伝達することができる。
　以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、接続回路３２０は、セルグループ１０４ｂのいずれかの単電池セル１０１に電気的に接続された集積回路３００ｂの結合対象端子と、セルグループ１０４ｃのいずれかの単電池セル１０１に電気的に接続された集積回路３００ｃの結合対象端子との間を、コンデンサ３２１を介して交流結合する。具体的には、接続回路３２０は、集積回路３００ｂの電源端子Ｖｃｃと、集積回路３００ｃのグランド端子ＧＮＤとを、それぞれ結合対象端子として交流結合する。集積回路３００ｂの結合対象端子である電源端子Ｖｃｃは、セルグループ１０４ｂにおいて最高電位の電池セルの正極側に接続されており、集積回路３００ｃの結合対象端子であるグランド端子ＧＮＤは、セルグループ１０４ｃにおいて最低電位の電池セルの負極側に接続されている。このようにしたので、第１の実施形態と同様に、ＳＤ－ＳＷ１０３を開放した場合でも、単電池セル１０１に接続された集積回路３００ａ～３００ｄを動作させることができる。
（第３の実施形態）
　図５は、本発明の第３の実施形態による通信接続例を示す図である。図５に示す接続方法では、集積回路３００ｂと集積回路３００ｃとの間に、図３に示した第１の実施形態における接続回路３１０に替えて、接続回路３３０が設けられている。
　接続回路３３０は、集積回路３００ｂのグランド端子ＧＮＤと集積回路３００ｃのグランド端子ＧＮＤとの間を、直列に接続された二つのコンデンサ３３１および３３２を介して交流結合している。これにより、第１の実施形態と同様に、ＳＤ－ＳＷ１０３を開放した場合でも、集積回路３００ｂと集積回路３００ｃとの間で、コンデンサ４０３を介して通信信号を伝達することができる。さらに、コンデンサ３３１または３３２のいずれか一方が故障等で短絡した場合でも、接続回路３３０を介してセルグループ１０４ｂが短絡されるのを防止することができる。そのため、安全性の向上を図ることができる。
　なお、図５では二つのコンデンサ３３１および３３２を直列接続しているが、三つ以上のコンデンサを直列接続してもよい。また、接続回路３３０を用いて、第２の実施形態と同様に、集積回路３００ｂの電源端子Ｖｃｃと集積回路３００ｃのグランド端子ＧＮＤとの間を交流結合してもよい。
　以上説明した本発明の第３の実施形態によれば、接続回路３３０は、集積回路３００ｂのグランド端子ＧＮＤと、集積回路３００ｃのグランド端子ＧＮＤとを、それぞれ結合対象端子として、これらの間を複数のコンデンサ３３１および３３２を介して交流結合する。このようにしたので、第１および第２の実施形態と同様に、ＳＤ－ＳＷ１０３を開放した場合でも、単電池セル１０１に接続された集積回路３００ａ～３００ｄを動作させることができる。さらに、セルグループ１０４ｂの短絡を防いで安全性の向上を図ることもできる。
（第４の実施形態）
　図６は、本発明の第４の実施形態による通信接続例を示す図である。図６に示す接続方法では、集積回路３００ｂと集積回路３００ｃとの間に、図３に示した第１の実施形態における接続回路３１０に替えて、接続回路３４０が設けられている。
　接続回路３４０は、集積回路３００ｂのグランド端子ＧＮＤと集積回路３００ｃのグランド端子ＧＮＤとの間を、コンデンサ３４１を介して交流結合している。このコンデンサ３４１には、抵抗等を用いた電流制限素子３４２が直列に接続されている。これにより、第１の実施形態と同様に、ＳＤ－ＳＷ１０３を開放した場合でも、集積回路３００ｂと集積回路３００ｃとの間で、コンデンサ４０３を介して通信信号を伝達することができる。さらに、コンデンサ３４１が故障等で短絡した場合には、接続回路３４０に流れる電流を電流制限素子３４２により制限し、過大な電流が流れるのを防止することができる。そのため、安全性の向上を図ることができる。
　なお、図６では接続回路３４０により、集積回路３００ｂのグランド端子ＧＮＤと集積回路３００ｃのグランド端子ＧＮＤとの間を交流結合しているが、第２の実施形態と同様に、集積回路３００ｂの電源端子Ｖｃｃと集積回路３００ｃのグランド端子ＧＮＤとの間を交流結合してもよい。
　以上説明した本発明の第４の実施形態によれば、接続回路３４０は、集積回路３００ｂのグランド端子ＧＮＤと、集積回路３００ｃのグランド端子ＧＮＤとを、それぞれ結合対象端子として、これらの間をコンデンサ３４１を介して交流結合する。接続回路３４０はさらに、コンデンサ３４１に直列接続された電流制限素子３４２を有する。このようにしたので、第１～第３の実施形態と同様に、ＳＤ－ＳＷ１０３を開放した場合でも、単電池セル１０１に接続された集積回路３００ａ～３００ｄを動作させることができる。さらに、コンデンサ３４１の短絡時に過大な電流が流れるのを防いで安全性の向上を図ることもできる。
　なお、以上説明した本発明の各実施形態では、集積回路３００ｂのグランド端子ＧＮＤまたは電源端子Ｖｃｃと、集積回路３００ｃのグランド端子ＧＮＤとの間に、少なくとも一つのコンデンサが設けられた接続回路３１０、３２０、３３０または３４０が接続されている。そのため、集積回路３００ｂと集積回路３００ｃの間の交流インピーダンスを低くして、これらの間で送受信される通信信号の耐ノイズ性を向上させることができる。たとえば、図１のインバータ７００の動作により生じたリプル電圧等が通信信号に重畳されることで生じるノイズ成分を低減することができる。したがって、セルコントローラ２００の動作信頼性の向上という観点からも、本発明は有効である。
　本発明の適用範囲は、上記実施形態で説明したような構成の電池システムに限定されるものではない。様々な構成の電池システムに対して、また様々な仕様の電動車両に対して本発明の適用が可能である。
　以上説明した各実施形態や変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。
１００　電池システム
１０１　単電池セル
１０２　組電池
１０２ａ～１０２ｄ　セルグループ
１０３　サービスディスコネクトスイッチ（ＳＤ－ＳＷ）
１０４ａ～１０４ｄ　セルグループ
２００　セルコントローラ
３００、３００ａ～３００ｄ　集積回路
３１０、３２０、３３０、３４０　接続回路
３１１、３２１、３３１、３３２、３４１　コンデンサ
３４２　電流制限素子
４００　絶縁素子群
４０１　高速絶縁素子
４０２　低速絶縁素子
４０３　コンデンサ
５００　バッテリコントローラ
５０１　総電圧検出回路
５０２　充放電電流検出回路
５０３　電流センサ
５０４　マイクロコンピュータ
６００　リレー
６１０　リレー
７００　インバータ
７０１　総電圧検出回路
８００　モータ

Claims (6)

  1. 　電気的な接続を遮断する遮断機構の一方側に電気的に接続された第１電池セル群に対応して設けられ、前記第１電池セル群を構成する複数の電池セルのそれぞれの電圧を計測する第１集積回路と、
    　前記遮断機構の他方側に電気的に接続された第２電池セル群に対応して設けられ、前記第２電池セル群を構成する複数の電池セルのそれぞれの電圧を計測する第２集積回路と、
    　前記第１集積回路と前記第２集積回路との間で信号を伝送する信号伝送路と、
    　前記第１電池セル群のいずれかの電池セルに電気的に接続された前記第１集積回路の結合対象端子と、前記第２電池セル群のいずれかの電池セルに電気的に接続された前記第２集積回路の結合対象端子との間を、コンデンサを介して交流結合する接続回路と、
    を備える電池管理装置。
  2. 　請求項１に記載の電池管理装置において、
    　前記第１集積回路の結合対象端子の電位は、前記信号伝送路を介して前記第２集積回路に前記信号を送信する前記第１集積回路の送信端子の基準電位であり、
    　前記第２集積回路の結合対象端子の電位は、前記第１集積回路から前記信号伝送路を介して送信された前記信号を受信する前記第２集積回路の受信端子の基準電位である電池管理装置。
  3. 　請求項１または２に記載の電池管理装置において、
    　前記第１集積回路の結合対象端子は、前記第１電池セル群において最低電位の電池セルの負極側に接続されており、
    　前記第２集積回路の結合対象端子は、前記第２電池セル群において最低電位の電池セルの負極側に接続されている電池管理装置。
  4. 　請求項１または２に記載の電池管理装置において、
    　前記第１集積回路の結合対象端子は、前記第１電池セル群において最高電位の電池セルの正極側に接続されており、
    　前記第２集積回路の結合対象端子は、前記第２電池セル群において最低電位の電池セルの負極側に接続されている電池管理装置。
  5. 　請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電池管理装置において、
    　前記接続回路は、前記第１集積回路の結合対象端子と前記第２集積回路の結合対象端子
    との間を、直列に接続された複数のコンデンサを介して交流結合する電池管理装置。
  6. 　請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電池管理装置において、
    　前記接続回路は、前記コンデンサに直列接続された電流制限素子を有する電池管理装置。
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