(57)【要約】【課題】消費電力をできるだけ低く抑えて電池セルから電池情報を取得して管理ユニットに送信する。【解決手段】本発明の一態様としての電池情報取得装置は、電池セルの端子間電圧を取得する電圧取得手段と、取得電圧が電源電圧として供給され前記電池セルから電池情報を取得する電池情報取得回路と、前記取得電圧が電源電圧として供給され前記電池情報の信号をアンテナを介して管理ユニットに送信する無線回路と、前記アンテナを介して前記管理ユニットから所定周波数の無線信号を受信し整流して直流電圧を生成する整流回路と、生成された直流電圧が電源電圧として供給され前記電池情報取得回路および前記無線回路に対する前記電源電圧の供給を制御する制御回路と、を備える。【選択図】図２
2010081716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルを直列または並列に接続した組電池における前記電池セルの電池情報を取得して、前記組電池の状態を管理する管理ユニットにアンテナを介して送信する、電池情報取得装置であって、
前記電池セルの端子間電圧を取得する電圧取得手段と、
前記電圧取得手段による取得電圧が電源電圧として供給され、前記電池セルから電池情報を取得する電池情報取得回路と、
前記取得電圧が電源電圧として供給され、前記電池情報の信号を前記アンテナを介して管理ユニットに送信する無線回路と、
前記アンテナを介して前記管理ユニットから所定周波数の無線信号を受信し、受信した無線信号を整流して直流電圧を生成する整流回路と、
生成された直流電圧が電源電圧として供給され、前記電池情報取得回路および前記無線回路に対する前記電源電圧の供給を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記電池情報取得回路に対する前記電源電圧の供給の有無を指示する第１指示信号を前記管理ユニットから前記アンテナを介して受信する第１の指示信号受信手段と、
前記無線回路に対する前記電源電圧の供給の有無を指示する第２指示信号を前記管理ユニットから前記アンテナを介して受信する第２の指示信号受信手段と、
前記第１指示信号に応じて前記電池情報取得回路に対する前記電源電圧の供給の有無を切り替え制御する第１の切替制御手段と、
前記第２指示信号に応じて前記無線回路に対する前記電源電圧の供給の有無を切り替え制御する第２の切替制御手段と、
を備えた電池情報取得装置。
【請求項２】
前記電池セルの端子間電圧をＤＣ−ＤＣ変換する電源回路をさらに備え、
前記電池情報取得回路および前記無線回路に、前記電池セルの端子間電圧をＤＣ−ＤＣ変換した電圧を前記電源回路から電源電圧として供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の電池情報取得装置。
【請求項３】
前記電池情報取得手段は、前記電池情報として、前記電池セルの端子間電圧と、前記電池セルの温度とのうち少なくとも一方を取得することを特徴とする請求項１または２に記載の電池情報取得装置。
【請求項４】
前記電池情報取得手段は、
前記電池セルの端子間電圧を入力する電圧入力手段と、前記電池セルの温度を検出する温度センサと、Ａ／Ｄ処理部とを有し、
前記Ａ／Ｄ処理部は、前記入力手段を介して前記電池セルの端子間電圧である第１電圧を取得し、前記温度センサを介して前記電池セルの温度を表す第２電圧を取得し、前記第１および第２電圧をそれぞれディジタル信号に変換して前記無線回路に送出する
ことを特徴とする請求項３に記載の電池情報取得装置。
【請求項５】
前記電池情報取得手段は、前記電池情報として、直列接続されたＭ（Ｍは２以上の整数）個の電池セルのそれぞれの電圧と、前記Ｍ個の電池セルのうち少なくとも１つの温度とを取得し、
前記直列接続されたＭ個の電池セルの両端間電圧を電源電圧として供給する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電池情報取得装置。
【請求項６】
前記電池情報取得手段は、
前記Ｍ個の電池セルの各々の端子間電圧を入力する複数の電圧入力手段と、前記複数の電圧入力手段のうちから１つを選択するセレクタと、前記少なくとも１つの電池セルの温度を検出する温度センサと、Ａ／Ｄ処理部とを有し、
前記Ａ／Ｄ処理部は、前記セレクタによって選択した入力手段に対応する電圧である第１電圧を取得し、前記温度センサを介して前記電池セルの温度を表す第２電圧を取得し、前記第１および第２電圧をそれぞれディジタル信号に変換して前記無線回路に送出する
ことを特徴とする請求項５に記載の電池情報取得装置。
【請求項７】
前記Ａ／Ｄ処理部は、
前記第１または第２電圧を分割する直列接続された複数の抵抗手段と、
前記複数の抵抗手段の各々の一端の電圧を基準電圧と比較し、各前記一端の電圧と前記基準電圧との大小関係を表す比較信号をそれぞれ生成する比較手段と、
各比較信号に基づいて前記第１または前記第２電圧を表す電圧データを生成し、生成した電圧データを前記無線回路に送出する電圧データ生成手段と、
を備えたことを特徴とする請求項４または６に記載の電池情報取得装置。
【請求項８】
前記Ａ／Ｄ処理部は、
前記第１または第２電圧を、並列接続された複数の容量により分割する電圧分割手段と、
前記複数の容量のうちあらかじめ定められた容量にかかる電圧をＡ／Ｄ変換して前記無線回路に送出するＡ／Ｄ変換器と
を備えたことを特徴とする請求項４または６に記載の電池情報取得装置。
【請求項９】
前記無線回路は固有のＩＤ情報を有し、
前記無線回路は、前記ＩＤ情報と前記電池情報とを含む信号を前記管理ユニットに送信する
ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の電池情報取得装置。
【請求項１０】
前記電池セルの端子間電圧を閾値電圧と比較する電圧比較回路をさらに備え、
前記電圧比較回路は、前記電池セルの端子間電圧が前記閾値電圧を下回ったときは第１の異常信号を前記無線回路に送り、
前記無線回路は、前記第１の異常信号を前記アンテナを介して前記管理ユニットに送信する
ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の電池情報取得装置。
【請求項１１】
前記電池セルと前記電池情報取得回路との間の接続配線の断線を検知する断線検知回路をさらに備え、
前記断線検知回路は、断線の発生を検知したときは第２の異常信号を前記無線回路に送り、
前記無線回路は、前記第２の異常信号を前記アンテナを介して前記管理ユニットに送信する
ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の電池情報取得装置。
【請求項１２】
前記電池セルの両端子の短絡を検知する短絡検知回路をさらに備え、
前記短絡検知回路は、前記両端子の短絡を検知したときは第３の異常信号を前記無線回路に送り、
前記無線回路は、前記第３の異常信号を前記アンテナを介して前記管理ユニットに送信する
ことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の電池情報取得装置。
【請求項１３】
前記無線回路は、前記整流回路から前記生成された直流電圧を電源電圧として取得する第２の電圧取得手段を有し、
前記無線回路は、前記電圧取得手段からの前記取得電圧の供給が途絶えたとき、前記第２の電圧取得手段により取得した電源電圧を用いて動作する
ことを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか一項に記載の電池情報取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の電池セルを直列または並列に接続した組電池における当該電池セルから電池情報を取得して、組電池を管理する管理ユニットに送信する電池情報取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車や産業用車両に用いられる電池電源として、高電圧・大容量の電圧を得るために低電圧・低容量の電池セルを多直並列に接続した組電池が用いられている。組電池を安全に動作させるために、各電池セルの電圧や温度などをモニタする電池情報管理システムが必要である。
【０００３】
例えば特許文献１では電池情報管理システムを実現する方式として、無線を用いた状態監視装置が提案されている。この構成では、状態監視装置の電源電圧を電池セルもしくは無線タグから供給しており、電池セルから電源電圧を供給する場合、制御信号や電池情報の通信を行わない待機時にも電力を消費してしまう問題がある。また、無線タグは電力変換効率が悪いため、全ての状態監視装置に電源電圧を供給するのに電力を供給する側の消費電力が大きくなってしまう。
【特許文献１】特開2005-135762号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明は、消費電力をできるだけ低く抑えて電池セルから電池情報を取得して管理ユニットに送信することを可能とした電池情報取得装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様としての電池情報取得装置は、
複数の電池セルを直列または並列に接続した組電池における前記電池セルの電池情報を取得して、前記組電池の状態を管理する管理ユニットにアンテナを介して送信する、電池情報取得装置であって、
前記電池セルの端子間電圧を取得する電圧取得手段と、
前記電圧取得手段による取得電圧が電源電圧として供給され、前記電池セルから電池情報を取得する電池情報取得回路と、
前記取得電圧が電源電圧として供給され、前記電池情報の信号を前記アンテナを介して管理ユニットに送信する無線回路と、
前記アンテナを介して前記管理ユニットから所定周波数の無線信号を受信し、受信した無線信号を整流して直流電圧を生成する整流回路と、
生成された直流電圧が電源電圧として供給され、前記電池情報取得回路および前記無線回路に対する前記電源電圧の供給を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記電池情報取得回路に対する前記電源電圧の供給の有無を指示する第１指示信号を前記管理ユニットから前記アンテナを介して受信する第１の指示信号受信手段と、
前記無線回路に対する前記電源電圧の供給の有無を指示する第２指示信号を前記管理ユニットから前記アンテナを介して受信する第２の指示信号受信手段と、
前記第１指示信号の内容に応じて前記電池情報取得回路に対する前記電源電圧の供給の有無を切り替え制御する第１の切替制御手段と、
前記第２指示信号の内容に応じて前記無線回路に対する前記電源電圧の供給の有無を切り替え制御する第２の切替制御手段と、
を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、消費電力をできるだけ低く抑えて電池セルから電池情報を取得して管理ユニットに送信することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら本実施の形態について詳細に説明する。
【０００８】
図１は、本発明の実施の形態に係わる電池情報管理システムの構成を概略的に示すブロック図である。この電池情報管理システムは、たとえば車両システムまたは電動自転車など、組電池を用いて動作する車両等のシステムまたは装置に対して組み込むことができる。
【０００９】
図１の電池情報管理システムは、複数の電池セルを直列に接続した組電池１１と、組電池の状態を管理する管理ユニット１２と、組電池における電池セルから電池情報を取得して管理ユニットに送信する電池情報取得モジュール（電池情報取得装置）１３とを備える。ここでは表記の簡単のため１つの電池セルに対し１つの電池取得モジュールを接続しているが、実際には、図５に示すように、他の電池セルにも同様にして電池取得モジュールを接続している。
【００１０】
組電池１１は、直列接続された複数の電池セルからなる。このように複数の電池セルを直列に接続することによって、１つの電池セルの電圧よりも高い電圧を得ることができる。さらに大きな電池容量を得るためには、この組電池１１を複数用意し、並列に接続すればよい。ここでは組電池１１は直列接続された複数の電池セルであるが、並列接続された複数の電池セルでも本発明は適用可能である。
【００１１】
電池情報取得モジュール１３は、組電池１１における電池セルの両端子（プラス端子およびマイナス端子）間の電圧、または電池セルの温度などの電池情報を検出し、検出した電池情報を無線により管理ユニット１２に送信する。より詳細には、電池情報取得回路２１で電池情報を取得し、無線回路２２により当該電池情報をアンテナ２５を介して管理ユニット１２に送信する。図１では電池情報取得モジュール１３の要素として電池情報取得回路２１、無線回路２２およびアンテナ２５のみが図示されるが、実際には後述する図２に示すように、他の要素も含まれる。電池情報の通信を無線で行うことで、管理ユニット１２と電池情報取得モジュール１３とを結ぶ配線・部品は不要になる。また、電池セル1個の電池情報を1個の電池情報取得回路２１で取得することで、電池情報取得回路２１やその周辺回路（電池情報取得モジュール内の他の回路およびそれに付随する外付け部品（抵抗やコンデンサなど））にかかる電圧を小さくでき、よって耐圧の低い部品が使用可能となる。
【００１２】
管理ユニット１２は、各電池セルのそれぞれに対応する電池情報取得モジュール１３から電池情報を無線により取得し、組電池が安全に動作するよう、取得した電池情報に基づき、組電池を管理する。管理ユニット１２は、取得した電池情報を外部へ出力する機能を有する。
【００１３】
図２は、電池情報取得モジュール１３の詳細構成を示す。
【００１４】
電池情報取得モジュール１１は、電圧取得手段２０ａ、２０ｂと、電池情報取得回路２１と、無線回路２２と、整流回路２３と、起動回路２４と、アンテナ２５とを備える。
【００１５】
アンテナ２５は、高周波の無線信号を管理ユニット１２のアンテナとの間で送受信する。
【００１６】
電圧取得手段２０ａ、２０ｂは、それぞれ接続配線を介して電池セルのプラス端子およびマイナス端子に接続される。これにより電圧取得手段は電池セルの端子間の電圧を取得する。この電圧は、電池情報取得回路２１および無線回路２２の電源電圧（動作電圧）として用いられる。またこの電圧は、電池情報取得回路２１により入力端子２１ａ、２１ｂを介して電池情報として取得される。
【００１７】
電池情報取得回路２１はＶＤＤ端子とＧＮＤ端子とを有し、ＶＤＤ端子は電圧取得手段２０ａを介して電池セルのプラス端子に、ＧＮＤ端子はスイッチ手段３１および電圧取得手段２０ｂを介して電池セルのマイナス端子に接続される。電池情報取得回路２１はスイッチ手段３１がオンのとき、ＶＤＤ端子およびＧＮＤ端子間に電池セルの電圧が与えられ、この電圧により動作する（電池情報取得回路２１が電源オンとなる）。また電池情報取得回路２１は、電圧取得手段２０ａを介して電池セルのプラス端子に接続される入力端子（電圧入力手段）２１ａと、電圧取得手段２０ｂを介して電池セルのマイナス端子に接続される入力端子（電圧入力手段）２１ｂを有し、電池情報取得回路２１は、入力端子２１ａ、２１ｂ間に入力される電圧を、電池情報として取得する。また電池情報取得回路２１は、後述する温度センサ（図６参照）を用いて電池セルの温度を電池情報として取得する。電池情報の取得は、無線回路２２を介して管理ユニット１２からの送信指示が入力されたときに行い、電池情報取得回路２１は、取得した電池情報を無線回路２２に出力する。なお、スイッチ手段３１は電池セルのプラス端子とＶＤＤ端子の間に接続してもよい。
【００１８】
無線回路２２は、ＶＤＤ端子とＧＮＤ端子とを有し、ＶＤＤ端子は電圧取得手段２０ａを介して電池セルのプラス端子に、ＧＮＤ端子はスイッチ手段３２および電圧取得手段２０ｂを介して電池セルのマイナス端子に接続される。無線回路２２は、スイッチ手段３２がオンのとき、ＶＤＤ端子およびＧＮＤ端子間に電池セルの電圧が与えられ、この電圧により動作する（無線回路２２が電源オンとなる）。オン状態のとき、無線回路２２は、アンテナ２５を介して管理ユニット１２から高周波により送られる送信指示信号を検出し、検出した送信指示を、電池情報取得回路２１に出力する。無線回路２２は、送信指示に応答して電池情報取得回路２１から入力される電池情報を取得し、取得した電池情報の信号を、高周波信号へ変調して、アンテナ２５を介して管理ユニット１２に送信する。ここで無線回路２２には固有のID（識別子）が付与され、これにより他の電池セルに接続される電池情報取得モジュールの無線回路と個別に認識可能になっている。電池情報の送信の際は、IDも併せて送信し、これにより、管理ユニット１２は受け取った電池情報がどの電池セルからのかを認識できる。管理ユニット１２は、取得した電池情報に基づいて、各電池セルの状態を監視し、各電池セルの状態を外部に出力することができる。なお、スイッチ手段３２は電池セルのプラス端子とＶＤＤ端子の間に接続してもよい。
【００１９】
整流回路２３は管理ユニット１２から送信される高周波信号を、アンテナ２５を介して受信し、受信した高周波信号を整流して直流電圧を生成する。整流回路２３はＧＮＤ端子およびＶＤＤ端子を有し、生成した直流電圧をこれらの端子を介して起動回路２４に与える。
【００２０】
起動回路２４は、ＧＮＤ端子およびＶＤＤ端子を有し、これらの端子を介して整流回路２３から直流電圧が電源電圧として与えられる。起動回路２４は、直流電圧が与えられると起動状態になる。起動状態にある起動回路２４は、管理ユニット１２からアンテナ２５を介して高周波により起動信号を受信すると、スイッチ手段３１、３２をオンにする電力制御信号を各スイッチ手段３１、３２に与えることにより各スイッチ手段３１、３２をオンにする。すなわち、電池情報取得回路２１と無線回路２２を電源オン状態にする。また起動回路２４は、管理ユニット１２からアンテナ２５を介して高周波により終了信号を受信すると、スイッチ手段３１、３２をオフにする電力制御信号を各スイッチ手段３１、３２に与えることにより各スイッチ手段３１、３２をオフにする。すなわち、電池情報取得回路２１と無線回路２２を電源オフ状態にする。
【００２１】
ここではスイッチ手段３１、３２を同時にオンおよびオフにする例を示したが、それぞれ個別にオンおよびオフを制御するようにしてもよい。すなわち管理ユニット１２から第１起動信号（第１指示信号）が受信された場合はスイッチ手段３１をオン、第２起動信号（第２指示信号）が受信された場合はスイッチ手段３２をオンにし、また、第１終了信号（第１指示信号）が受信された場合はスイッチ手段３１をオフ、第２終了信号（第２指示信号）が受信された場合はスイッチ手段３２をオフするようにしてもよい。
【００２２】
起動回路２４は、第１指示信号を受信する第１の指示信号受信手段、第２指示信号を受信する第２の指示信号受信手段と、第１指示信号の内容に応じてスイッチ手段３１のオン・オフ（すなわち電池情報取得回路への電源電圧の供給の有無）を制御する第１の切替制御手段、第２指示信号の内容に応じてスイッチ手段３２のオン・オフ（すなわち無線回路への電源電圧の供給の有無）を制御する第２の切替制御手段を含む。
【００２３】
なお、アンテナ２５を介して受信される高周波信号は、送信指示信号または起動信号が含まれている場合、あるいはいずれも含まれていない場合があるが、受信される高周波信号は、無線回路２２，整流回路２３および起動回路２４すべてに入力される。無線回路２２は、入力される高周波信号から送信指示信号を検出し、起動回路２４は、入力される高周波信号から起動信号を検出する。整流回路２３は、含まれる信号の種類に拘わらず、受信された高周波信号を整流して直流電圧を生成する。
【００２４】
以上の構成において、次にその動作の一例について説明する。
【００２５】
最初、スイッチ３１、３２はそれぞれオフにされており、したがって電池情報取得回路２１および無線回路２２の電源はオフである。この状態において電池情報を取得し送信する手順を以下に示す。
【００２６】
まず管理ユニット１２から所定周波数の高周波信号が送信されアンテナ２５において受信される。アンテナ２５で受信した高周波信号は整流回路２３に入力され、直流電圧に変換される。この直流電圧は起動回路２４にその電源電圧として入力される。これにより起動回路２４が動作可能になる。
【００２７】
次に管理ユニット１２から高周波信号に含められて起動信号が送信されアンテナ２５において受信される。起動回路２４はこの起動信号を検出する。起動信号を検出したら起動回路２４はスイッチ３１，３２をオンにする電源制御信号を生成し、スイッチ３１、３２に送る。これによりスイッチ３１、３２はオンになり、電池情報取得回路２１と無線回路２２は電源オンになる。
【００２８】
次に、管理ユニット１２から高周波信号に含められて送信指示信号が送信され、アンテナ２５において受信される。無線回路２２はこの送信指示信号を検出し、この送信指示信号を、電池情報取得回路２１を動作させる命令（送信指示）に変換し、電池情報取得回路２１に送る。
【００２９】
電池情報取得回路２１はこの送信指示を受けたら、電池情報を取得し、取得した電池情報を無線回路２２に渡す。無線回路２２は、受けた電池情報を高周波信号へ変調して、管理ユニット１２に送信する。
【００３０】
電池情報を取得した管理ユニット１２は、終了信号を高周波信号に含めて送信する。この終了信号はアンテナ２５を介して起動回路２４により検出される。起動回路２４は終了信号を検出したら、スイッチ３１、３２をオフにする電力制御信号を生成し、スイッチ３１、３２に送る。これによりスイッチ３１、３２はオフになり、電池情報取得回路２１と無線回路２２は電源オフになる。
【００３１】
なお、上記の動作の間、整流回路２３には管理ユニット１２からの高周波信号が常時入力され、整流動作を行っているものとする。
【００３２】
以上のように、アンテナ２５を介して受信した高周波信号を整流して直流電圧を生成し、生成した直流電圧を用いて、電池情報取得回路２１や無線回路２２の電源をオン／オフ制御する起動回路（制御回路）を駆動することにより、電池情報取得回路２１や無線回路２２が動作しない待機時に、電池セルから消費する電力を低減することが可能となる。
【００３３】
図２に示した構成では、電池情報取得回路２１および無線回路２２は電池セルの電圧を直接、電源電圧として用いていたが、電池セルの電圧をＤＣ−ＤＣ変換し、ＤＣ−ＤＣ変換された電圧（電池セルの電圧より低いまたは高い電圧）を、電源電圧として用いてもよい。これには図３に示すように電池セルの電圧をＤＣ−ＤＣ変換する電源回路４１を設け、電池セルの電圧を電源回路４１にて一旦ＤＣ−ＤＣ変換し、変換された電圧を電池情報取得回路２１および無線回路２２に与えればよい。または、電池セルの電圧と、ＤＣ−ＤＣ変換した電圧との両方を用い、一方を電池情報取得回路２１に、他方を無線回路２２に与えるようにしてもよい。
【００３４】
ここで、電池セル等に異常が発生したときはこれを検出し、異常信号を管理ユニット１２に通知する異常検出回路１０１を図９に示すように追加することも可能である（整流回路等の他の要素については図面の簡単のため図示を省略している）。ただし電池セル等に異常が発生した場合には、無線回路２２に電圧が供給されず、無線回路２２が異常信号の送信を行うことができない。そこで、図４に示すように整流回路２３から無線回路２７に直流電圧を供給可能にし、無線回路２７では、整流回路２３で整流した直流電圧でも動作するように構成することができる。すなわち無線回路２７にＶＤＤ端子２を追加し、追加したＶＤＤ端子２を整流回路のＶＤＤ端子と接続する。整流回路２３の動作時にスイッチ手段３２はオンにすると、整流回路２３から無線回路２７に電源電圧が供給され、無線回路２７は電源セルから電源電圧が供給されない状態でも動作することができる。無線回路２７は整流回路から電源電圧を取得する第２の電圧取得手段を含む。図９の異常検出回路１０１は、電池セル等の異常を検出したら、異常信号を無線回路２７に送り、無線回路２７は、異常信号をアンテナ介して管理ユニット１２に送信する。異常検出回路１０１の詳細については後に図９を用いて説明する。管理ユニット１２は、受信した異常信号の内容を解析して、解析結果を外部に出力してもよい。
【００３５】
図６は、電池情報取得回路２１と無線回路２２の詳細構成例を示す。
【００３６】
電池情報取得回路２１は、上述のように入力端子２１ａ、２１ｂを介して電池セルの両端に接続され、電池セルの電圧を取得する。また、電池情報取得回路２１は、サーミスタ等の温度センサ５１を備え、温度センサ５１により電池セルの温度を検出する。
【００３７】
A/D処理部５２は、入力端子２１ａ、２１ｂへの入力電圧をディジタル信号に変換する。
【００３８】
処理部５３は電池情報取得回路２１全体を制御する。処理部５３は、無線回路２２との間でデータを送受信し、無線回路２２を介して管理ユニット１２からの送信指示命令を受けると、電池セルの電池情報を取得して無線回路２２に渡すように制御を行う。この制御においては、まずA/D処理部５２が、電池セルの両端の電圧と、温度センサの検出電圧とをそれぞれ受け、これらの電圧をそれぞれディジタル信号に変換する。次に処理部５３は、これらのディジタル信号をディジタル処理ロジックによりディジタル処理して管理ユニット１２に適したデータ形式にし、このデータ形式のデータをメモリー５４で保存する。次に、処理部５３は、メモリー５４からこのデータを読み出して無線回路２２に渡す。ディジタル信号を上記データ形式に変換することなく、メモリー５４に記憶し、無線回路２２に渡すようにしてもよい。
【００３９】
無線回路２２は、アンテナ２５を介して管理ユニット１２から高周波信号を無線により受信し受信信号を復調する受信回路６１と、データを高周波信号へ変調し変調信号を無線によりアンテナ２５を介して管理ユニット１２に送信する送信回路６２とを備える。
【００４０】
受信回路６１は復調信号に電池情報の送信指示信号が含まれるかどうかを検査し、含まれているときは送信指示信号を電池情報取得回路２１の処理部５３が理解できる命令（送信指示命令）に変換して処理部５３に渡す。送信回路６２は処理部５３から、送信指示命令に応じたデータ（電池情報）を渡されたらこのデータを変調して管理ユニット１２にアンテナ２５を介して送信する。
【００４１】
ここまでの説明では、図５に示したように、１つの電池セルごとに、１つの電池情報取得モジュールを接続する例を示した。すなわち、多直列に接続された複数(例としてN個)の各電池セルのそれぞれに電池情報取得モジュールを接続し、1個の電池情報取得モジュールで1個の電池セルの電池情報を取得し、管理ユニット１２に送信した。これに対して、複数の電池セルに対して１つの電池情報取得モジュールを接続し、１つの電池情報取得モジュールで各電池セルの電池情報をそれぞれ取得し、管理ユニット１２に送信する構成も可能である。
【００４２】
図７は、このように複数の電池セルに対して１つの電池情報取得モジュールを接続する構成例を示す。
【００４３】
直列接続された複数（N）個の電池セルが、それぞれM個(M<N)の電池セルからなる複数のグループ７１に分けられ、グループ７１毎に１つの電池情報取得モジュール７２が接続されている。各グループ内の電池セル数は同一であっても異なってもよい。電池情報取得モジュール７２は、対応するグループ７１に含まれる各電池セルからそれぞれ電池情報を取得して、管理ユニット１２に送信する。
【００４４】
電池情報取得モジュール７２は、多直列電池情報取得回路７３、無線回路７４、アンテナ７５、整流回路、起動回路、スイッチ手段等を備える。ただし整流回路、起動回路、スイッチ手段の図示は表記の簡単のため省略している。無線回路７４、アンテナ７５、整流回路、起動回路、スイッチ手段は図２の同一名称の要素と同等の機能を有し、多直列電池情報取得回路７３は、複数の電池セルからそれぞれ電池情報を取得する点を除いては、図２の電池情報取得回路２１と同等の機能を有する。
【００４５】
図７の構成と図５の構成とを比較すると、図５の構成では、電池情報取得回路２１にかかる電圧は電池セル1個分となり、したがって高耐圧な部品や回路が必要なくなるという利点がある。一方、図７の構成では、電池情報取得回路７３にかかる電圧は電池セルM個分となるため、電池情報取得回路７３かかる電圧は大きくなるものの、電池情報取得回路、無線回路、アンテナなどの部品点数を削減できるという利点がある。したがって電池情報取得モジュールの使用条件や使用状況に応じて適宜、適切な方の構成を採択するのがよい。
【００４６】
図８は図７における多直列電池情報取得回路７３と無線回路７４の詳細構成例を示す。
【００４７】
多直列電池情報取得回路７３は温度センサ９１、A/D処理部９２、処理部９３およびメモリー９４、セレクタ（マルチプレクサ）９５を備え、無線回路７４は受信回路８１および送信回路８２を備える。図６と同一名称の要素は基本的に同等の機能を有するため、以下では、図６に存在しないセレクタ９５の動作、ならびに図６と同一名称の要素の拡張された動作についてのみ説明する。なお多直列電池情報取得回路７３および無線回路７４には電源電圧としてM個の電池セルの両端間電圧（図８の例では、M個の電池セルのうちの図中上側端の電池セルのプラス端子と、図中下側端の電池セルのマイナス端子間の電圧）が与えられる。
【００４８】
セレクタ９５は、M個の電池セルと接続され、各電池セルの端子間電圧を検出する。処理部９３は管理ユニット１２からの送信指示命令に応じた電池セルを選択するようセレクタ９５を制御する。セレクタ９５は、処理部９３からの指示に応じて、M個の電池セルから1つを選択し、選択した電池セルの電圧を出力する。選択した電池セルの電圧はA/D処理部９２に入力され、ディジタル信号に変換される。処理部９３はこのディジタル信号を受け取り処理する。ここで管理ユニット１２からの送信指示には、たとえばM個の電池セルを１つずつ順番に選択する指示、またはM個の電池セルのうち特定の電池セルのみを１つずつ順番に選択する指示が含まれてもよい。
【００４９】
また、温度センサ９１は、M個の電池セルのいずれか１つの電池セルに対応して設けられる。検出された温度は、M個の電池セルの代表温度といえる。処理部９３は管理ユニット１２からの送信指示命令に応じて、温度センサ９１により検出された温度の電圧を、A/D処理部９２を介してディジタル信号として取得し処理する。ここでは温度センサを１つのみ配置しているが、２つ以上の温度センサと第２のセレクタとを配置し、第２のセレクタで温度センサを選択し、選択した温度センサの出力電圧をＡ／Ｄ処理部９２に入力するようにしてもよい。
【００５０】
図９は、図５の電池情報取得モジュールに該モジュールまたは電池セルの異常を検知する異常検出回路（電圧比較回路、断線検知回路、短絡検知回路）１０１を追加した構成例を示す。図１０は、異常検出回路１０１の詳細構成例を示す。ここでは図５の電池情報取得モジュールに対して異常検出回路１０１を配置した例を示したが、図７の電池情報取得モジュールにも同様にして追加することも可能である。この場合はM個の電池セルのそれぞれに対して異常検出回路を配置すればよい。以下、異常検出回路１０１の詳細について説明する。異常検出回路１０１は大きく３つの機能を有する。
【００５１】
（１）異常検出回路１０１の機能の1つ目は、電池セル１１０１の端子間電圧を所定電圧と比較し、端子間電圧が所定電圧を下回ったことを検出する機能である。電池情報取得回路２１は電池セル１１０１の電圧により動作するが、電池セル１１０１の電圧が電池情報取得回路２１の最低動作電圧よりも小さくなった場合、動作不能となり、電池セルの電池情報を正しく検知できなくなる。そこで、異常検出回路１０１では、電池情報取得回路２１よりも最低動作電圧が低い回路、もしくは電池セル１１０１以外の電圧源を用いて動作する回路を用いて、電池セル１１０１の電圧が電池情報取得回路の最低動作電圧を下回ったか否かを検査し、下回ったときは無線回路２２を介して、電池セル１１０１の電圧が電池情報取得回路の最低動作電圧を下回ったことを表す第１の異常信号を管理ユニット１２に送信する。
【００５２】
電池セル１１０１の端子間電圧を所定電圧と比較し端子間電圧が所定電圧を下回ったことを検知するには、図１０に示すように、電池セル１１０１のマイナス端子に所定電圧(Vref)１１０２を加えた電圧と、電池セル１１０１のプラス端子の電圧とを比較器１１０３で比較すればよい。比較器１１０３からは、端子間電圧が所定電圧以上であればハイレベル信号が出力され、所定電圧未満であればローレベル信号（第１の異常信号）が出力される。比較器１１０３からの出力信号は無線回路２２を介して管理ユニット１２に送信される。比較器１１０３はたとえば本発明の電圧比較回路に相当し、所定電圧１１０２は閾値電圧に相当する。
【００５３】
（２）異常検出回路１０１の機能の２つ目は、電池セル１１０１の両端子が短絡したことを検知する機能である。前述したように電池情報取得回路２１は電池セル１１０１の電圧により動作するため、電池セル１１０１の両端子が短絡して電位差がゼロになると電池情報取得回路２１は動作不能になり、電池セルの電池情報を正しく検知できなくなる。そこで、異常検出回路１０１では、電池セル１１０１の両端子が短絡していないかを検知し、短絡を検知したときは、電池セル１１０１の両端子の短絡発生を表す第２の異常信号を無線回路２２を介して管理ユニット１２に送信する。
【００５４】
電池セル１１０１の両端子の短絡を検知するには、図１０に示すように、電池セル１１０１の両端子の電圧を比較器１１０６で比較すればよい。本例では、ここでは安定した動作を得るため、比較器１１０６として、２つの比較器１１０４ａ、１１０４ｂそれぞれに、比較器１１０４ａ、１１０４ｂのオフセット電圧よりも大きな電圧源(Voff)１１０５ａ、１１０６ｂを逆向きに接続したオフセットコンパレータを用いている。比較器１１０４ａ、１１０４ｂの出力信号は無線回路２２を介して管理ユニット１２に送信される。短絡が生じていないときは比較器１１０４ａ、１１０４ｂからともにハイレベル信号が出力される（すなわち比較器１１０６から正常信号が出力される）。短絡が生じているときは、それ以外の組合せの信号（比較器１１０４ａ、１１０４ｂの少なくとも一方の出力がローレベル信号）が第２の異常信号として出力される。比較器１１０６はたとえば本発明の短絡検知回路に相当する。
【００５５】
（３）異常検出回路１０１の機能の３つ目は、電池セル１１０１と電池情報取得回路２１を接続する配線１１０９が断線したことを検知する機能である。断線が起こった場合、電池情報取得回路２１は動作しなくなり、電池セル１１０１の電池情報を正しく検知できなくなる。そこで、異常検出回路１０１では、断線が起こっていないか否かを検知し、断線の発生を検知したときは、断線の発生を表す第３の異常信号を無線回路２２を介して管理ユニット１２に送信する。
【００５６】
電池セル１１０１と電池情報取得回路２１を接続する配線が断線したことを検知するには、前述の比較器（オフセットコンパレータ）１１０６の入力端子間に、スイッチ１１０７と抵抗１１０８とを直列に接続し、スイッチ１１０７のオンオフを定期的に繰り返し、オンのときの比較器１１０６の出力（すなわち比較器１１０４ａ、１１０４ｂの出力）を確認すればよい。電池セル１１０１との間の配線が断線していなければ、スイッチ１１０７をオンにすると抵抗１１０８にある一定の電圧が発生し、短絡が生じていないときと同様に比較器１１０４ａ、１１０４ｂからともにハイレベル信号が出力される（すなわち比較器１１０６から正常信号が出力される）。一方、電池セル１１０１との間の配線が断線していれば、抵抗１１０７に発生する電圧はゼロになり、この結果、比較器１１０４ａ、１１０４ｂからは短絡が生じているときと同様、比較器１１０４ａ、１１０４ｂの少なくとも一方からローレベル信号が出力される。このときの比較器１１０４ａ、１１０４ｂの出力信号の組（比較器１１０６の出力信号）は第３の異常信号に相当する。抵抗１１０８とスイッチ１１０７と比較器１１０６の組は本発明の断線検知回路に相当する。
【００５７】
なおスイッチ１１０７がオフに固定されていると、断線が生じたとき、電池セル１１０１の両端にそれぞれ接続される配線間の寄生容量により比較器１１０６の各入力端子に一定の電圧が発生するため比較器１１０６からは正常信号が出力され断線を検出できない。しかし、断線後にスイッチ１１０７をいったんオンにすると、寄生容量の電荷が放電され、抵抗１１０７に発生する電圧がゼロになり（すなわち配線間の電圧がゼロになり）、このため断線の検出が可能になる。
【００５８】
図１１および図１２は、図６および図８に示すA/D処理部の詳細構成例をそれぞれ示す。
【００５９】
A/D処理部の電源電圧として、電池セルの電圧を用いているため、A/D処理部は自身の電源電圧と等しい電圧をA/D変換する必要がある。ただし図３のようにＤＣ−ＤＣ変換した電圧（電池セルの電圧よりも低いとする）をA/D処理部の電源電圧として用いる場合は、ＤＣ−ＤＣ変換電圧よりも大きな電圧をA/D変換する必要がある。図１１は入力電圧範囲と分解能を可変にしてA/D処理部自身の電源電圧よりも大きな電圧も直接A/D変換する構成例を示す。図１２は入力電圧を分圧して入力電圧範囲が固定のA/D変換器（ADC）によりA/D変換する構成例を示す。
【００６０】
図１１では、電池セル２３０１と温度センサ２３０２とを並列に接続し、スイッチ２３０３の切り替えにより、電池セル２３０１の端子間電圧と温度センサ２３０２の検出電圧うちの一方を選択的にA/D変換器２３０４に入力する。入力された電圧は直列接続した2N+1個の抵抗（抵抗手段）２３０５で2N通りの電圧に分圧され、2N個の比較器（比較手段）２３０６に入力される。ここで、NはA/D変換器２３０４のビット数である。各比較器２３０６のもう一方の入力には、基準電圧(Vref)２３０７が入力される。
【００６１】
各比較器２３０６では入力された分圧電圧と基準電圧(Vref)２３０７とが比較され、これらの大小関係を表す信号がそれぞれ出力される。たとえば入力された分圧電圧が基準電圧(Vref)２３０７より大きいときはハイレベル信号が出力され、基準電圧(Vref)２３０７以下のときはローレベル信号が出力される。
【００６２】
各比較器２３０６の出力信号はエンコーダ（電圧データ生成手段）２３０８に入力され、エンコーダ２３０８は、A/D処理部への入力電圧が基準電圧の何倍に相当するかを示すディジタルコード（電圧データ）を出力する。つまり、電池セル２３０１の電圧が基準電圧２３０７よりも大きいと仮定すると、分圧電圧が、基準電圧２３０７よりも小さくなったところで比較器２０６の出力内容が切り替わるため、この切り替わりの位置に応じて、電池セル２３０１の電圧が基準電圧２３０７の何倍であるかを検出できる。入力電圧範囲は基準電圧から基準電圧の2N倍まで可変である。
【００６３】
電池セル２３０１の電圧と温度センサ２３０２の電圧が大きく異なる場合は基準電圧を2種類用意し、スイッチ２３０３と連動して、使用する基準電圧を切り替えることも可能である。
【００６４】
図１２では、電池セル２４０１と温度センサ２４０２とを並列に接続し、スイッチ２４０３の切り替えにより、電池セル２４０１の端子間電圧と温度センサ２４０２の検出電圧のうちの一方を選択する。選択された電圧を降圧するために、まずスイッチ２４０４をオフにして電圧を容量２４０５に充電する。充電に必要な所定の期間後、スイッチ２４０３をオフにしてスイッチ２４０４をオンする。すると容量２４０５に充電された電荷は容量２４０５と容量２４０６に再分配される。容量２４０５、２４０６およびスイッチ２４０４は本発明の電圧分割手段に相当する。
【００６５】
容量２４０５と容量２４０６の比を1：（N-1）とすると、容量２４０６の電圧は、電池セル２４０１の端子間電圧もしくは温度センサ２４０２の検出電圧の1/Nに相当する。この電圧をA/D変換器２４０７でディジタル信号に変換する。温度センサ２４０２の検出電圧がA/D変換器２４０７の入力電圧範囲の上限よりも小さい場合は、スイッチ２４０３とスイッチ２４０４をオンし、温度センサ２４０２の検出電圧を、降圧することなく、直接A/D変換器２４０７に入力することも可能である。
【００６６】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施の形態に係わる電池情報管理システムの構成を概略的に示す図。
【図２】電池情報取得モジュールの詳細構成を示す図。
【図３】図２のモジュールにＤＣ−ＤＣ変換する電源回路を追加した構成を示す図。
【図４】図２のモジュールにおいて整流回路から無線回路に直流電圧を供給可能にした構成を示す図。
【図５】１つの電池セルごとに１つの電池取得モジュールを接続した構成例を示す図。
【図６】図２のモジュールにおける電池情報取得回路と無線回路の詳細構成例を示す図。
【図７】複数の電池セルに対して１つの電池情報取得モジュールを接続した構成例を示す図。
【図８】図７のモジュールにおける多直列電池情報取得回路と無線回路の詳細構成例を示す図。
【図９】図５の電池情報取得モジュールに該モジュールまたは電池セルの異常を検知する異常検出回路を追加した構成例を示す図。
【図１０】異常検出回路の詳細構成例を示す図。
【図１１】A/D処理部の詳細構成例を示す図。
【図１２】A/D処理部の他の詳細構成例を示す図。
【符号の説明】
【００６８】
１１：組電池
１２：管理ユニット
１３：電池情報取得モジュール（電池情報取得装置）
２０ａ、２０ｂ：電圧取得手段
２１ａ、２１ｂ：入力端子（電圧入力手段）
２１：電池情報取得回路
２２、２７：無線回路
２３：整流回路
２４：起動回路（第１の指示信号受信手段、第２の指示信号受信手段、第１の切替制御手段、第２の切替制御手段）
２５：アンテナ
３１、３２：スイッチ手段
４１：電源回路
５１：温度センサ
５２：Ａ／Ｄ処理部
５３：処理部
５４：メモリー
６１：受信回路
６２：送信回路
７３：電池情報取得回路
７５：アンテナ
８１：受信回路
８２：送信回路
９１：温度センサ
９３：処理部
９４：メモリー
９８：セレクタ
１０１：異常検出回路（電圧比較回路、断線検知回路、短絡検知回路）
１１０１電池セル
１１１９：接続配線
１１０２：所定電圧 
１１０６、１１０４ａ、１１０４ｂ、１１０３：比較器
１１０５ａ、１１０６ｂ：電圧源 
１１０７：スイッチ
１１０８：抵抗
２３０１：電池セル
２３０２：温度センサ
２３０３：スイッチ
２３０４：A/D変換器
２３０６：比較器
２３０８：エンコーダ（電圧データ生成手段）
２３０５：抵抗
２３０７：基準電圧(Vref) 
２４０１：電池セル
２４０２：温度センサ
２４０５、２４０６：容量（電圧分割手段）
２４０３、２４０４：スイッチ
２４０７：A/D変換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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