(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセル電池が直列接続された電池セルグループをさらに複数直列接続して構成される電池モジュールの電池制御装置であって、
前記複数の電池セルグループ毎に設けられ、前記電池セルグループの各電池セルに対する制御処置および監視処理を行う複数の集積回路と、
前記複数の集積回路を直列接続して集積回路間の信号伝送を行う第１伝送路と、
前記複数の集積回路を制御する上位制御回路から出力された信号を、第１絶縁回路を介して、前記直列接続された複数の集積回路の最上位集積回路に伝送する第２伝送路と、
前記直列接続された複数の集積回路の最下位集積回路から前記上位制御回路への信号を、第２絶縁回路を介して伝送する第３伝送路と、を備え、
前記複数の集積回路は、
対応する前記電池セルグループの総電圧を集積回路内部電圧に降圧する定電圧回路と、
前記上位制御回路から前記第２伝送路および前記第１絶縁回路を介して第１の起動信号が入力された場合は、波高値が前記第１の起動信号と異なる第２の起動信号を生成して前記第１伝送路に出力し、上位の集積回路から前記第１伝送路を介して前記第２の起動信号が入力された場合は、前記第２の起動信号を前記第１伝送路または前記第３伝送路に出力する信号生成回路と、
前記第１の起動信号に対応する第１の判定用閾値と入力された前記第１の起動信号または前記第２の起動信号とを比較し、その比較結果に応じて出力を変化させる第１の比較器と、前記第１の比較器の出力の変化により第１のトリガ信号を出力する第１のトリガ回路とを有する第１の起動回路と、
前記第２の起動信号に対応する第２の判定用閾値と入力された前記第１の起動信号または前記第２の起動信号とを比較し、その比較結果に応じて出力を変化させる第２の比較器と、前記第２の比較器の出力の変化により第２のトリガ信号を出力する第２のトリガ回路とを有する第２の起動回路と、
前記第１のトリガ信号および前記第２のトリガ信号の少なくとも一方が出力されると、前記定電圧回路を起動するための信号を出力するＯＲ回路と、を有することを特徴とする電池制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電池制御装置において、
前記複数の集積回路は、前記ＯＲ回路からの信号を前記定電圧回路に出力するとともに、前記ＯＲ回路からの信号に基づいて前記信号生成回路から前記第２の起動信号を出力することを特徴とする電池制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電池制御装置において、
前記信号生成回路は、該信号生成回路が設けられた集積回路に対応する前記電池セルグループの総電圧を前記集積回路内部電圧に降圧する起動用定電圧回路を有しており、前記起動用定電圧回路により生成された前記集積回路内部電圧を用いて、前記第２の信号を生成することを特徴とする電池制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電池制御装置において、
前記第１の判定用閾値を、前記第１の比較器が含まれる集積回路における前記総電圧と該集積回路のグランド電位との間の値に設定し、
前記第２の判定用閾値を、前記第２の比較器が含まれる集積回路における前記総電圧と該総電圧に前記集積回路内部電圧を加算した電圧との間の値に設定したことを特徴とする電池制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池制御装置において、
前記集積回路は、起動後に、前記第１および第２の比較器の出力がいずれも変化しない期間が所定時間以上となったならば、前記定電圧回路の動作を停止することを特徴とする電池制御装置。
【請求項６】
複数のセル電池が直列接続された電池セルグループをさらに複数直列接続して構成される電池モジュールと、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池制御装置と、
前記電池制御装置に設けられた複数の集積回路を制御する上位制御回路と、を備えたことを特徴とする電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池セルから成る電池を制御する電池制御装置に関するものであって、特に、電気自動車、ハイブリッド自動車および電車等の電動駆動装置を備えた車両に搭載される電池の制御に適した電池制御装置、および、その電池制御装置を備える電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電池モジュールは、例えば、特許文献１に記載されているように、複数の電池セルが直列接続された電池グループをさらに複数接続することにより構成されている。そして、そのような電池モジュールを制御する電池制御装置においては、電池セルの状態を監視するための下位制御装置を電池グループ毎に設けている。それらの下位制御装置は信号伝送路を介して上位制御装置から指令を受ける構成となっており、信号伝送路には、下位制御装置と上位制御装置との間の電位差に影響されないようにフォトカプラ等の絶縁回路が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３１８７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自動車や電車などで代表される車両の車体は人体と接触し易い。そのため、電池制御装置を車両に搭載する場合には、安全性を高めるために、電池制御装置が車体から電気的に絶縁される構造となっている。このことは車両に限らず、例えば、産業機械においえも同様に機械そのものやハウジングが人体に接触し易いため、電池制御装置の電力系が機械そのものやハウジングなどから電気的に絶縁される構造となっている
【０００５】
一方、制御回路用の電源などのように電源電圧の低い他の電力系では、人体に悪影響を与えることがほぼ無いので、車体やハウジングなどを低電力系の一部として使用し、それらの電位を基準電位として使用することがある。
【０００６】
特に自動車では、低電圧電源系は車体を低電力系の一部として使用しているので、上述のように安全性を高めるために、電池制御装置および電池モジュールを他の電源系から絶縁するようにしている。また、電池制御装置の点検、修理や交通事故が発生した場合を考慮し、安全性をより高めるために、電池モジュールは開閉可能な接続器を介して直列に接続されることが望ましい。このような構造では、接続器を開放することで電池モジュールからの直流供給電流が遮断され、安全性をより高めることができる。
【０００７】
上述したように電池モジュールは、直列に接続された複数個の電池セルを有しており、接続器を介して直列接続された電池セルから成る電池モジュールがさらに直列に接続される。電池セルの端子電圧の計測あるいは診断あるいは充電状態の制御のような電池セルの処理のために、電池制御装置は電池セルコントローラとして機能する複数個の集積回路を有している。複数の集積回路はおのおのが伝送回路を有しており、各集積回路が有する伝送回路は互いに直列に接続され一つの伝送路を形成している。
【０００８】
また、電池制御装置では、電動機に接続されるインバータ等に接続されることが多く、そのインバータ等は動作開始時、動作中、動作停止時に大きなノイズを発生する。このノイズは電池セルに印加されるため、電池セルに接続される集積回路もノイズの影響を受けてしまい、誤動作してしまうという問題がある。そのため、このようなノイズの影響による誤動作が発生しない信頼性の高い制御装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、複数のセル電池が直列接続された電池セルグループをさらに複数直列接続して構成される電池モジュールの電池制御装置であって、複数の電池セルグループ毎に設けられ、電池セルグループの各電池セルに対する制御処置および監視処理を行う複数の集積回路と、複数の集積回路を直列接続して集積回路間の信号伝送を行う第１伝送路と、複数の集積回路を制御する上位制御回路から出力された信号を、第１絶縁回路を介して、直列接続された複数の集積回路の最上位集積回路に伝送する第２伝送路と、直列接続された複数の集積回路の最下位集積回路から上位制御回路への信号を、第２絶縁回路を介して伝送する第３伝送路と、を備え、複数の集積回路は、対応する前記電池セルグループの総電圧を集積回路内部電圧に降圧する定電圧回路と、上位制御回路から第２伝送路および第１絶縁回路を介して第１の起動信号が入力された場合は、波高値が第１の起動信号と異なる第２の起動信号を生成して第１伝送路に出力し、上位の集積回路から第１伝送路を介して第２の起動信号が入力された場合は、第２の起動信号を第１伝送路または第３伝送路に出力する信号生成回路と、第１の起動信号に対応する第１の判定用閾値と入力された第１の起動信号または第２の起動信号とを比較し、その比較結果に応じて出力を変化させる第１の比較器と、第１の比較器の出力の変化により第１のトリガ信号を出力する第１のトリガ回路とを有する第１の起動回路と、第２の起動信号に対応する第２の判定用閾値と入力された第１の起動信号または第２の起動信号とを比較し、その比較結果に応じて出力を変化させる第２の比較器と、第２の比較器の出力の変化により第２のトリガ信号を出力する第２のトリガ回路とを有する第２の起動回路と、第１のトリガ信号および第２のトリガ信号の少なくとも一方が出力されると、定電圧回路を起動するための信号を出力するＯＲ回路と、を有することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の電池制御装置において、複数の集積回路は、ＯＲ回路からの信号を定電圧回路に出力するとともに、ＯＲ回路からの信号に基づいて信号生成回路から第２の起動信号を出力することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の電池制御装置において、信号生成回路は、該信号生成回路が設けられた集積回路に対応する電池セルグループの総電圧を集積回路内部電圧に降圧する起動用定電圧回路を有しており、起動用定電圧回路により生成された集積回路内部電圧を用いて、第２の信号を生成することを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３に記載の電池制御装置において、第１の判定用閾値を、第１の比較器が含まれる集積回路における総電圧と該集積回路のグランド電位との間の値に設定し、第２の判定用閾値を、第２の比較器が含まれる集積回路における総電圧と該総電圧に集積回路内部電圧を加算した電圧との間の値に設定したことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池制御装置において、集積回路は、起動後に、第１および第２の比較器の出力がいずれも変化しない期間が所定時間以上となったならば、定電圧回路の動作を停止することを特徴とする。
請求項６の発明による電池システムは、複数のセル電池が直列接続された電池セルグループをさらに複数直列接続して構成される電池モジュールと、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池制御装置と、電池制御装置に設けられた複数の集積回路を制御する上位制御回路と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電池制御装置の信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】電池制御装置の一実施の形態を示す図である。
【図２】図１に示す電池制御装置を搭載する車両用回転電機の駆動制御装置を示す図である。
【図３】電池セルコントローラＣＣ３Ｎの内部構成を説明する図である。
【図４】送信側の電池セルコントローラＣＣＭの伝送出力回路１４０と、受信側の電池セルコントローラＣＣＮの伝送入力回路１３８を示す図である。
【図５】信号波形を示す図である。
【図６】起動入力回路１４７，タイマ回路１５０，主定電圧電源１３４を示す図である。
【図７】図６の受信端子ＲＸに入力される信号、微分トリガ回路２５３の出力、カウンタ動作、タイマ回路１５０の出力および主定電圧電源１３４の動作状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１および２は、本発明に係る電池制御装置の一実施の形態を説明する図である。図１は電池制御装置の要部を示す図であり、図２は電池制御装置を搭載する車両用回転電機の駆動制御装置を示す図である。まず、図２に示す車両用回転電機の駆動制御装置を説明する。ここで車両としては自動車が最適であるが、電車に適用しても良好な結果が得られる。産業用機械にも適用可能であるが、車両への適用例を代表例として用い、以下説明する。
【００１３】
図２は、一実施の形態の電池制御装置を車両用回転電機の駆動制御装置に適用した場合の回路図である。駆動制御装置は、電池制御装置を含む電池ユニット９００、電池ユニット９００からの直流電力を３相交流電力に変換するインバータ装置２２０、車両駆動用のモータ２３０、電池ユニット９００およびインバータ装置２２０を制御する上位コントローラ１１０を備えている。モータ２３０は、インバータ装置２２０からの３相交流電力により駆動される。
【００１４】
電池ユニット９００は、２つ電池モジュール９Ａ，９Ｂとセルコントローラ８０とバッテリコントローラ２０とを有している。電池モジュール９Ａと電池モジュール９Ｂとは、開閉器６を介して直列接続される。開閉器６はスイッチとヒューズとが直列接続された保守・点検用のサービスディスコネクトとして機能し、この開閉器６が開くことで電気回路の直接回路が遮断され、仮に電池モジュール９Ａ，９Ｂのどこかで車両との間に１箇所接続回路ができたとしても電流が流れない。このような構成により高い安全性を維持できる。
【００１５】
電池モジュール９Ａは、複数の電池セルが直列に接続されたバッテリセルグループを複数接続して構成されている。電池モジュール９Ｂも同様に構成される。  電池モジュール９Ａの正極は、正極強電ケーブル８１およびリレーＲＬＰを介してインバータ装置２２０の正極に接続されている。電池モジュール９Ｂの負極は、負極強電ケーブル８２およびリレーＲＬＮを介してインバータ装置２２０の負極に接続されている。また、抵抗ＲＰＲＥとプリチャージリレーＲＬＰＲＥとの直列回路が、リレーＲＬＰと並列に接続されている。リレーＲＬＰとインバータ装置２２０との間には、ホール素子等の電流センサＳｉが挿入されている。電流センサＳｉはジャンクションボックス内に内蔵され、その出力線はバッテリコントローラ２０に導かれている。
【００１６】
例えば、リレーＲＬＰやリレーＲＬＮには定格電流が８０Ａ程度のものが使用され、プリチャージリレーＲＬＰＲＥには定格電流が１０Ａ程度のものを用いることができる。また、抵抗ＲＰＲＥには、例えば、定格容量が６０Ｗ、抵抗値が５０Ω程度のものを、電流センサＳｉには、例えば、定格電流が±２００Ａ程度のものを用いることができる。上述した負極強電ケーブル８２および正極強電ケーブル８１は、リレーＲＬＰやリレーＲＬＮおよび出力端子８１０，８２０を介して、モータ２３０を駆動するインバータ装置２２０に接続される。このような構成とすることで高い安全性が維持できる。  
【００１７】
インバータ装置２２０は、パワーモジュール２２６と、ＭＣＵ２２２と、パワーモジュール２２６を駆動するためのドライバ回路２２４と、約７００μＦ〜約２０００μＦ程度の大容量の平滑キャパシタ２２８とを有している。パワーモジュール２２６は、電池モジュール９Ａ，９Ｂから供給される直流電力を、モータ２３０を駆動するための３相交流電力に変換する。
【００１８】
ＭＣＵ２２２は、上位コントローラ１１０からの命令に従い、モータ２３０の駆動開始時に、負極側のリレーＲＬＮを開状態から閉状態とした後に、プリチャージリレーＲＬＰＲＥを開状態から閉状態とし、平滑キャパシタ２２８を充電し、その後に正極側のリレーＲＬＰを開状態から閉状態として、電池ユニット９００の電池モジュール９Ａ，９Ｂからインバータ装置２２０への電力の供給を開始する。
【００１９】
なお、インバータ装置２２０は、モータ２３０の回転子に対するパワーモジュール２２６により発生する交流電力の位相を制御して、ハイブリッド車の制動時にはモータ２３０をジェネレータとして動作させ、すなわち回生制動制御を行い、ジェネレータ運転により発電された電力を電池モジュール９Ａ，９Ｂに回生して電池モジュール９Ａ，９Ｂを充電する。電池モジュール９Ａ，９Ｂの充電状態に応じ、インバータ装置２２０はモータ２３０を発電機として運転する。モータ２３０で発電された３相交流電力は、パワーモジュール２２６により直流電力に変換されて電池モジュール９Ａ，９Ｂに供給される。その結果、電池モジュール９Ａ，９Ｂは充電される。
【００２０】
モータ２３０を力行運転する場合、ＭＣＵ２２２は上位コントローラ１１０の命令に従いドライバ回路２２４を制御し、パワーモジュール２２６のスイッチング動作を制御する。これにより、モータ２３０の回転子の回転に対して位相を制御した回転磁界を発生し、電池モジュール９Ａ，９Ｂから直流電力がパワーモジュール２２６に供給される。
【００２１】
インバータ装置２２０の動作開始状態では平滑キャパシタ２２８の電荷は略ゼロであり、リレーＲＬＰを閉じると大きな初期電流が平滑キャパシタ２２８へ流れ込む。そして、この大電流のために負極側メインリレーＲＬＮおよび正極側メインリレーＲＬＰが融着して破損するおそれがある。この問題を解決するため、ＭＣＵ２２２は、負極側のリレーＲＬＮを開状態から閉状態とした後に、正極側のリレーＲＬＰを開状態に維持したまま、プリチャージリレーＲＬＰＲＥを開状態から閉状態として抵抗ＲＰＲＥを介して最大電流を制限しながら上述した平滑キャパシタ２２８を充電する。
【００２２】
この平滑キャパシタ２２８が所定の電圧まで充電された後は、初期状態が解除される。すなわち、プリチャージリレーＲＬＰＲＥおよび抵抗ＲＰＲＥを介する平滑キャパシタ２２８への初期充電が終了し、上述したように、負極側のリレーＲＬＮと正極側のリレーＲＬＰを閉状態として電源システム１からパワーモジュール２２６へ直流電力を供給する。このような制御を行うことで、リレー回路を保護すると共に、リチウム電池セルやインバータ装置２２０を流れる最大電流を所定値以下に低減でき、高い安全性を維持できる。
【００２３】
電池ユニット９００の電池モジュール９Ｂの負極と負極側のリレーＲＬＮとの接続線、および電池モジュール９Ａの正極と正極側のリレーＲＬＰとの接続線には、ケースグランド（車両のシャーシと同電位）との間にそれぞれキャパシタＣＮ、ＣＰが挿入されている。これらのキャパシタＣＮ、ＣＰは、インバータ装置２２０が発生させるノイズを除去して、弱電系回路の誤作動を防止するものである。
【００２４】
なお、図２において、電池ユニット９００の強電系回路は太線で示している。これらの線には断面積の大きい平角の銅線が使用される。また、ブロアファン１７は、電池モジュール９Ａ，９Ｂを冷却するためのファンで、バッテリコントローラ２０からの指令によってＯＮするリレー１６を介して動作するようになっている。
【００２５】
（伝送路の説明）
図２に示したセルコントローラ８０と上位制御回路として動作するバッテリコントローラ２０との間の通信用伝送路の詳細について説明する。なお、図２に示すセルコントローラ８０は、図１に示す複数の集積回路ＣＣ３Ａ，ＣＣ３Ｂ，…，ＣＣ３Ｎ，ＣＣ４Ａ，ＣＣ４Ｂ，…，ＣＣ４Ｎで構成されており、ここでは、集積回路ＣＣ３Ａ〜ＣＣ４Ｎを、電池セルコントローラＣＣ３Ａ〜ＣＣ４Ｎと呼ぶことにする。
【００２６】
図１は、電池モジュール９Ａ，９Ｂ、電池セルコントローラＣＣ３Ａ〜ＣＣ４Ｎ、伝送路６０およびバッテリコントローラ２０を示す。上述したように、電池モジュール９Ａと電池モジュール９Ｂとは開閉器６により直列接続されている。電池モジュール９Ａの正極側は強電ケーブル８１に接続され、電池モジュール９Ｂの負極側は強電ケーブル８２に接続されている。
【００２７】
上記電池モジュール９Ａの各電池セルグループに対応して電池セルコントローラＣＣ３Ａ，ＣＣ３Ｂ，…，ＣＣ３Ｎが設けられ、電池モジュール９Ｂの各電池セルグループに対応して電池セルコントローラＣＣ４Ａ，ＣＣ４Ｂ，…，ＣＣ４Ｎが設けられている。すなわち、電池モジュール９Ａには電池セルコントローラＣＣ３Ａ，ＣＣ３Ｂ，…，ＣＣ３Ｎから成る電池セルコントローラグループＣＣＧ１が設けられ、電池モジュール９Ｂには、電池セルコントローラＣＣ４Ａ，ＣＣ４Ｂ，…，ＣＣ４Ｎから成る電池セルコントローラグループＣＣＧ１が設けられている。
【００２８】
図１において、電池セルコントローラＣＣ３Ｂと電池セルコントローラＣＣ３Ｎとの間および電池セルコントローラＣＣ４Ｂと電池セルコントローラＣＣ４Ｎとの間には、さらに電池セルコントローラが存在するが、同様の構成であり説明の煩雑さを避けるために省略した。また、図１において、図示上側に示した電池モジュール９Ａ，電池セルコントローラグループＣＣＧ１および伝送路６０と、図示下側に示した電池モジュール９Ｂ，電池セルコントローラグループＣＣＧ２および伝送路６０とは同一構造を有している。以下では、電池モジュール９Ａに関係する図示上側の構成を参照して詳細を説明する。
【００２９】
バッテリコントローラ２０と各電池セルコントローラＣＣ３Ａ，ＣＣ３Ｂ，…，ＣＣ３Ｎとの間の信号の送信および受信は、信号ハーネスを含む伝送路６０を介して行われる。各電池セルコントローラＣＣ３Ａ，ＣＣ３Ｂ，…，ＣＣ３Ｎは、伝送路６０２，６０４により直列接続されている。バッテリコントローラ２０の送信端子ＴＸ１から送信されたコマンド信号は、ループ状の通信路を介して電池セルコントローラＣＣ３Ａ，ＣＣ３Ｂ，…，ＣＣ３Ｎに伝えられ、上記コマンドに対応したデータが上記電池セルコントローラＣＣ３Ａ，ＣＣ３Ｂ，…，ＣＣ３Ｎからなるループ状の通信路を経由して、バッテリコントローラ２０の受信端子ＲＸ１で受信される。
【００３０】
すなわち、バッテリコントローラ２０の送信端子ＴＸ１から送信されたコマンド信号は、伝送路６０を介して電池セルコントローラＣＣ３Ａの受信端子ＲＸで受信され、電池セルコントローラＣＣ３Ａの送信端子ＴＸからコマンド信号に応じたデータやコマンドが送信される。電池セルコントローラＣＣ３Ｂの受信端子ＲＸで受信されたコマンド信号は、送信端子ＴＸから送信される。このように順に受信および送信を行い、伝送信号は、電池セルコントローラＣＣ３Ｎの送信端子ＴＸから送信されてバッテリコントローラ２０の受信端子ＲＸ１で受信される。このようなループ状の通信路を介してシリアル通信が行われる。各電池セルコントローラＣＣ３Ａ，ＣＣ３Ｂ，…，ＣＣ３Ｎは、受信したコマンド信号に応じて、対応する電池セルグループを構成する電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の端子電圧の検出および診断等を開始し、コマンド信号に基づき各電池セルコントローラが収集あるいは検知したデータを、上記のようにシリアル通信によりバッテリコントローラ２０に送信する。
【００３１】
各電池セルコントローラＣＣ３Ａ，ＣＣ３Ｂ，…，ＣＣ３Ｎはさらに異常診断を行い、異常がある場合に伝送路６０４を介して１ビット信号を伝送する。各電池セルコントローラＣＣ３Ａ，ＣＣ３Ｂ，…，ＣＣ３Ｎは自分自身が異常と判断した場合、あるいは前の電池セルコントローラから異常を表す信号（異常信号）を受信端子ＦＦＩ１で受信した場合に、送信端子ＦＦＯから異常信号を送信する。一方、既に受信端子ＦＦＩ１に送られてきていた異常信号が来なくなったり、あるいは自分自身の異常判断が正常判断に変わったりした場合に、送信端子ＦＦＯ１から伝送されている異常信号は正常信号に変わる。
【００３２】
バッテリコントローラ２０は、通常は異常信号を集積回路に送信しないが、異常信号の伝送路が正しく動作することを診断するために、擬似異常信号であるテスト信号をバッテリコントローラ２０の送信端子ＦＦＯＵＴ１から送信する。擬似異常信号であるテスト信号は、バッテリコントローラ２０の送信端子ＦＦＯＵＴ１から伝送路６０４を介して電池セルコントローラＣＣ３Ａの受信端子ＦＦＩに送信される。このテスト信号を受け、電池セルコントローラＣＣ３Ａの送信端子ＦＦＯからテスト信号が次の電池セルコントローラＣＣ３Ｂの受信端子ＦＦＩに送信される。このテスト信号は順に次の電池セルコントローラに送信され、電池セルコントローラＣＣ３Ｎの送信端子ＦＦＯから伝送路６０４を介してバッテリコントローラ２０の受信端子ＦＦＩＮ１に送信される。
【００３３】
バッテリコントローラ２０は車のシャーシ電位をグランド（ＧＮＤ）とし、低電圧電源から作られる５ボルトなどの電圧で動作するようになっている。一方、リチウム電池セルで構成される電源系は上記低電圧電源から電気的に絶縁された電源系であり、さらにまた各電池セルコントローラＣＣ３Ａ，ＣＣ３Ｂ，…，ＣＣ３Ｎは、この実施の形態では、対応する電池セルグループの最高位電位と最低位電位との間の電位差すなわち電圧を受けて動作する。
【００３４】
このようにバッテリコントローラ２０の電源系統とセルコントローラ８０の電源系統とは電位関係が異なっており、また電圧の値も大きく異なる。そのため、バッテリコントローラ２０とセルコントローラ８０とを接続する伝送路６０に、電気的に両コントローラを絶縁するための絶縁回路（フォトカプラＰＨ１〜ＰＨ４）を設けることで、信頼性の向上を図る。なお、図１において、フォトカプラＰＨ１およびフォトカプラＰＨ２は同一で、フォトカプラＰＨ３およびフォトカプラＰＨ４も同一である。
【００３５】
電池セルコントローラグループＣＣＧ１からバッテリコントローラ２０への送信用のフォトカプラＰＨ３，ＰＨ４の電源には電池モジュール９Ａの全体の電池セルが用いられ、フォトカプラＰＨ３，ＰＨ４には電池モジュール９Ａ全体の電圧ＶＣＣが加えられる。フォトカプラはある程度の電流を流さないと高速で通信ができない。その場合、電池モジュール９Ａの総電圧でフォトカプラＰＨ３，ＰＨ４を駆動し、電池モジュール９Ａ全体の電池セルからフォトカプラＰＨ３，ＰＨ４に電力を供給するようにしたので、送信による電力消費が電池モジュール９Ａの一部の電池セルに偏るのを防止することができ、電池モジュール９Ａにおける各電池セルの充電量のばらつき発生を抑制している。
【００３６】
なお、ここでは、電池モジュール９Ａの全ての電池セルグループを合わせた電圧がフォトカプラＰＨ３，ＰＨ４に印加されるようにしたが、全てではなく複数の電池セルグループから電力を供給するようにしても、該当する電池セルグループの電池セル間の充電量のばらつきを抑えることができる。例えば、電池セルコントローラグループＣＣ３ＮのＧＮＤ端子と電池セルコントローラグループＣＣ３ＢのＶＣＣ端子との間の電圧を、フォトカプラＰＨ３、ＰＨ４に印加しても良い。
【００３７】
また、フォトカプラＰＨ３の駆動は、定電流回路６１３を介して行われる。データ伝送を行うフォトカプラＰＨ３は、上述したようにある程度大きな電流を流す必要があるとともに、そのような条件下で寿命を持たせるためには電流を一定にする必要がある。電流が小さいとフォトカプラＰＨ３のＬＥＤの発光量が減って出力が低下し信号伝送の信頼性が低下し、逆に電流量が多すぎるとフォトカプラＰＨ３の寿命が短くなってしまう。一方、電池モジュール９Ａの電圧が変化すると、フォトカプラＰＨ３を流れる電流も変化し、上述したような不具合が生じる。
【００３８】
そこで、定電流回路６１３を設けることで、電圧に関係なく一定の電流がフォトカプラＰＨ３に供給されるようにした。このように定電流回路６１３を設けたことにより、信号伝送の信頼性低下やフォトカプラの寿命の低下を防止している。さらに、フォトカプラに流れる電流は接続されている抵抗で決まるので、電池モジュール９Ａと電池モジュール９Ｂとの間で電圧差があった場合に流れる電流が異なり、電力消費に差異が生じることになる。しかし、定電流回路６１３を設けて、フォトカプラＰＨ３に供給される電流値を同一とすることにより、電池モジュール９Ａと電池モジュール９Ｂとの間で信号伝送に関する電力消費を均一化している。
【００３９】
一方、バッテリコントローラ２０から信号を受信するフォトカプラＰＨ１，ＰＨ２の受光素子出力回路を駆動するための電力は、電池セルコントローラＣＣ３Ａに関する電池セルグループから供給される。このデータ伝送受信用のフォトカプラＰＨ１と電池セルコントローラＣＣ３Ａとの間の伝送路にはスイッチＳＷ０１が設けられており、フォトカプラＰＨ１の動作電圧はスイッチＳＷ０１を介して供給される。スイッチＳＷ０１のベース側にはＯＲ回路ＯＲ０１が設けられており、スイッチＳＷ０１は、バッテリコントローラ２０のフラグ送信端子ＦＦＯＵＴ１から信号が送信された場合、あるいは電池セルコントローラＣＣ３Ａが内部電圧ＶＤＤを発生したときに動作する。
【００４０】
データ伝送受信用のフォトカプラＰＨ１は待機時の暗電流が大きく、それによる無駄な電力消費が問題となる。そこで、上述のＯＲ回路ＯＲ０１により、セルコントローラ８０がスリープ状態にあって伝送路を使用しない状態の場合には、スイッチＳＷ０１をオフしてフォトカプラＰＨ１への電力供給を停止する。その結果、無駄な電力消費を防止している。
【００４１】
電池セルコントローラグループＣＣＧ１，ＣＣＧ２の動作を開始する場合、バッテリコントローラ２０のフラグ送信端子ＦＦＯＵＴ１，ＦＦＯＵＴ１２から開始信号を出力する。開始信号によりフォトカプラＰＨ２が駆動され、ＯＲ回路ＯＲ０１によりスイッチＳＷ０１がオンし、フォトカプラＰＨ１の受光素子回路がイネーブル状態となる。その後、バッテリコントローラ２０は送信端子ＴＸ１からデータや命令を含んだ送信信号を出力する。フォトカプラＰＨ１を介してその送信信号が電池セルコントローラＣＣ３Ａの受信端子ＲＸに入力され、電池セルコントローラＣＣ３Ａが動作する。電池セルコントローラＣＣ３Ａが動作を開始すると、電池セルコントローラＣＣ３Ａの端子ＶＤＤから後述する電圧ＶＤＤが出力され、スイッチＳＷ０１にベース電流が流れて、フォトカプラＰＨ１の電源供給が維持される。
【００４２】
電池モジュール９Ａと電池モジュール９Ｂは、上述したように開閉器６により着脱可能に接続されている。前述した電池ユニット９００の外装ケースは、開閉器６によるロックを外さなければ開かない構造となっている。開閉器６のロックを外すと、直列接続された電池モジュール９Ａと電池モジュール９Ｂとの間の電気的な開閉回路が開き、開閉器６に設けられた開閉検知用スイッチが開く。
【００４３】
バッテリコントローラ２０の端子ＰＯＲＴＯＵＴからパルス信号が出力されたとき、開閉器６に設けられた開閉検知用スイッチが閉じていればパルス信号が端子ＰＯＲＴＩＮから入力される。開閉器６が開放していて開閉検知用スイッチが開いていれば、パルス信号の伝送は遮断される。端子ＰＯＲＴＩＮと開閉検知用スイッチとを繋ぐ線は抵抗６２０を介してアースに接続されているので、パルス信号の伝送が遮断される状態においては、端子ＰＯＲＴＩＮの入力電位はアース電位に保持される。
【００４４】
バッテリコントローラ２０は、端子ＰＯＲＴＩＮの入力電位により開閉器６の開閉検知用スイッチの開閉状態を検知している。バッテリコントローラ２０は、開閉器６の開放を検知すると、関連する制御装置、例えばインバータ装置２２０に開閉器６の開放状態を伝達して、システム全体の安全が維持されるように制御する。例えば、開閉器６が開放されているときには、インバータ装置２２０による電池モジュール９Ａ，９Ｂの充電が禁止される。なお、上述した説明では、電池モジュール９Ａに関係する構成について説明したが、同様の構成を有する電池モジュール９Ｂの伝送路６０に関しても同様である。
【００４５】
（電池セルコントローラの説明）
図３は、集積回路である電池セルコントローラＣＣ３Ｎの内部構成を説明する図である。なお、他の電池セルコントローラも同様の構成であり、ここでは、代表して電池セルコントローラＣＣ３Ｎを例に説明する。リチウム電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の端子電圧は、端子ＣＶ１〜ＣＶ６を介してマルチプレクサ１２０に入力される。マルチプレクサ１２０は端子ＣＶ１〜ＣＶ６のいずれかを選択して、差動増幅器２６２に入力する。差動増幅器２６２の出力は、アナログデジタル変換器１２２Ａによりデジタル値に変換される。デジタル値に変換された端子間電圧はＩＣ制御回路１２３に送られ、内部のデータ保持回路１２５に保持される。これらの電圧は診断などに利用されたり、図１に示すバッテリコントローラ２０に送信されたりする。端子ＣＶ１〜ＣＶ６に入力される各リチウム電池セルの端子電圧は集積回路である電池セルコントローラのグランド電位に対して直列接続されたリチウム電池セルの端子電圧に基づく電位でバイアスされている。上記差動増幅器２６２により上記バイアス電位の影響が除去され、各リチウム電池セルの端子電圧に基づくアナログ値がアナログデジタル変換器１２２Ａに入力される。
【００４６】
ＩＣ制御回路１２３は、演算機能を有すると共に、データ保持回路１２５と、各種電圧の検知や状態診断を周期的に行うタイミング制御回路１２６と、診断回路１３０からの診断フラグがセットされる診断フラグ保持回路１２８とを有している。診断回路１３０は、ＩＣ制御回路１２３からの計測値に基づいて、各種診断、例えば過充電診断や過放電診断を行う。データ保持回路１２５は、例えばレジスタ回路で構成されており、検出した各電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の各端子間電圧を各電池セルＢＣ１〜ＢＣ６に対応づけて記憶し、また、その他の検出値を、予め定められたアドレスに読出し可能に保持する。
【００４７】
電池セルコントローラＣＣ３Ｎを代表例として説明する各電池セルコントローラには、対応するリチウム電池セルグループを構成する各リチウム電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の充電量（充電状態とも言う）を調整するためのバランシング用半導体スイッチ（ＮＭＯＳ，ＰＭＯＳ）が設けられている。例えば、端子ＣＶ１と端子ＢＲ１との間に設けられたＰＭＯＳスイッチにより、電池セルＢＣ１の充電量調整を行う。同様に、端子ＢＲ２と端子ＣＶ３との間には電池セルＢＣ２の充電量調整を行うためのＮＭＯＳスイッチが、端子ＣＶ３と端子ＢＲ３との間には電池セルＢＣ３の充電量調整を行うためのＰＭＯＳスイッチが、端子ＢＲ４と端子ＣＶ５との間には電池セルＢＣ４の充電量調整を行うためのＮＭＯＳスイッチが、端子ＣＶ５と端子ＢＲ５との間には電池セルＢＣ５の充電量調整を行うためのＰＭＯＳスイッチが、端子ＢＲ６と端子ＧＮＤとの間には電池セルＢＣ６の充電量調整を行うためのＮＭＯＳスイッチが、それぞれ設けられている。
【００４８】
これらのバランシング用半導体スイッチの開閉は放電制御回路１３２によって制御される。放電制御回路１３２には、ＩＣ制御回路１２３から放電させるべき電池セルに対応したバランシング用半導体スイッチを導通させるための指令信号が送られる。ＩＣ制御回路１２３は、図１のバッテリコントローラ２０から各電池セルＢＣ１〜ＢＣ６に対応した放電の指令を通信により受け、上記放電の動作を実行する。
【００４９】
電池モジュール９Ａ，９Ｂへの充電では、電気負荷からの電流の供給は直列接続された多数の電池セルの全体に対して行われる。直列接続された多数の電池セルが異なる充電状態にあると、電気負荷への電流の供給は多数の電池セルの内の最も放電状態にある電池セルの状態により制限される。一方、電気負荷から電流が供給される場合、多数の電池セルの内の最も充電されている電池セルによって電流の供給が制限される。
【００５０】
このため直列接続された多数の電池セルの内、例えば平均状態を越えた充電状態にある複数の電池セルに対して、これらの電池セルに接続されているバランシング用半導体スイッチを導通状態とし、直列接続されている抵抗Ｒ３０，Ｒ２０を介して放電電流を流す。これにより直列接続された複数の電池セルの充電状態が互いに近づく方向に制御されることとなる。また他の方法として、最も放電状態にある電池セルを基準セルとし、基準セルとの充電状態の差に基づき放電時間を決める方法がある。他にも充電状態を調整する種々の方法がある。充電状態は電池セルの端子電圧を基に演算で求めることができる。電池セルの充電状態とその電池セルの端子電圧は相関関係があるので、各電池セルの端子電圧を近づけるようにバランシング用半導体スイッチを制御することで、各電池セルの充電状態を近づけることができる。
【００５１】
（電源電圧ＶＣＣと電源電圧ＶＤＤ）
電池セルコントローラＣＣ３Ｎの内部回路には少なくとも２種類の電源電圧ＶＣＣ，ＶＤＤ（３Ｖ）が使用される。図３に示す例では、電圧ＶＣＣは直列接続された電池セルＢＣ１〜ＢＣ６で構成される電池セルグループの総電圧であり、電圧ＶＤＤは主定電圧電源１３４および起動出力回路１３５の起動用定電圧電源１３６によって生成される。マルチプレクサ１２０および信号伝送のための伝送入力回路１３８，１４２は高電圧ＶＣＣで動作する。また、アナログデジタル変換器１２２Ａ、ＩＣ制御回路１２３、診断回路１３０、信号伝送のための伝送出力回路１４０，１４３は低電圧ＶＤＤ（３V）で動作する。
【００５２】
（信号波形の説明）
図４，５は、伝送出力回路１４０の駆動電圧と信号伝送先の波高値との関係を説明する図である。図４は、送信側の電池セルコントローラＣＣＭの伝送出力回路１４０と、受信側の電池セルコントローラＣＣＮの伝送入力回路１３８とを示す。なお、伝送出力回路１４０については、図３に示した伝送出力回路１４０の一部を省略して示した。また、図５は、信号波形を示す図である。
【００５３】
図４に示すように、伝送出力回路１４０は、スイッチ２４４，２４５の開閉を制御回路２４６で制御することにより、図５の図示左上に示すような波形の信号１２Ｌを送信端子ＴＸから出力する。図１に示したように、伝送方向上位の電池セルコントローラの端子ＧＮＤ（グランド）は伝送方向下位の電池セルコントローラの端子ＶＣＣに接続されている。そのため、伝送出力回路１４０は、電池セルコントローラＣＣＭのグランド、すなわち電池セルコントローラＣＣＮのＶＣＣを基準に電圧ＶＤＤの振幅の信号１２Ｌを出力する。スイッチ２４５を開きスイッチ２４４を閉じるとハイレベル（電位ＶＣＣ＋ＶＤＤ）の信号が出力され、逆にスイッチ２４５を閉じスイッチ２４４を開くとローレベル（電位ＶＣＣ）の信号が出力される（図５の左側１２Ｌの波形参照）。
【００５４】
電池セルコントローラＣＣＭの送信端子ＴＸから出力された信号は、伝送方向下位の電池セルコントローラＣＣＮの受信端子ＲＸに入力された後に、伝送入力回路１３８の差動増幅器２３１に入力される。差動増幅器２３１は、入力された電池セルコントローラＣＣＭの信号と電池セルコントローラＣＣＮの電圧ＶＣＣとの差分に応じた信号を出力する。図５の中央に示す信号１２Ｃは差動増幅器２３１の出力信号（図４の点Ｐにおける信号）を示したものであり、信号１２Ｃのローレベルは電池セルコントローラＣＣＮのグランドレベルとなり、信号１２Ｃのハイレベルはグランドレベル＋ＶＤＤの電位となる。差動増幅器２３１から出力された信号１２Ｃは、コンパレータ２３２において閾値ＶＤＤ／２と比較され［１］、［０］信号とされる。
【００５５】
各電池セルコントローラは、隣接する他の電池セルコントローラからの信号を受信する回路２３１と、フォトカプラからの信号を受信する回路２３４とをそれぞれ有しており、これらの回路のどちらを使用するかは、図３に記載の制御端子ＣＴ１に印加される制御信号に基づいて切換器２３３により選択される。電池セルコントローラＣＣＮが電池セルコントローラグループＣＣＧ１の伝送方向最上位のセルコンローラである場合、すなわち、電池セルコントローラＣＣＮの受信端子ＲＸにフォトカプラＰＨ１からの信号が入力される場合には、切換器２３３は下側接点が閉じ、コンパレータ２３４の出力信号が伝送入力回路１３８から出力される。一方、電池セルコントローラＣＣＮの受信端子ＲＸに隣接電池セルコントローラからの信号が入力される場合には、切換器２３３は上側接点が閉じ、コンパレータ２３２の出力信号が伝送入力回路１３８から出力される。図４に示す電池セルコントローラＣＣＮの場合、伝送入力回路１３８には隣接電池セルコントローラＣＣＭからの信号が入力されるので、切換器２３３は上側接点が閉じる。
【００５６】
電池セルコントローラＣＣＮが最上位の電池セルコントローラの場合には、図５の右側１２Ｒに示すような信号がフォトカプラＰＨ１から受信端子ＲＸに入力される。この場合の入力信号のハイレベルは電池セルコントローラのグランドレベルを基準に電位ＶＣＣとなっている。コンパレータ２３４は、受信端子ＲＸに入力されたこのフォトカプラＰＨ１からの信号と閾値ＶＣＣ／２とを比較し、［１］、［０］信号を出力する。
【００５７】
なお、図３に示す伝送入力回路１４２および伝送出力回路１４３は、上述した伝送入力回路１３８および伝送出力回路１４０と同様の回路構成となっており、端子ＦＦＩＮ（ＦＦＩ）および端子ＦＦＯＵＴ（ＦＦＯ）間の信号伝送も上述したものと同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００５８】
（制御端子ＣＴ１〜ＣＴ３）
図３に示す電池セルコントローラＣＣ３Ｎは、上述した制御端子ＣＴ１の他に動作切り換えのための制御端子ＣＴ２，ＣＴ３を備えている。上述したように、制御端子ＣＴ１は、伝送信号をフォトカプラＰＨ１，ＰＨ２から受信するか、隣接の電池セルコントローラから受信するかを選択するための端子である。フォトカプラからの出力と隣接電池セルコントローラの端子ＴＸ，端子ＦＦＯからの出力とでは出力波形の波高値が異なるため、判定する閾値が異なる。そのため、制御端子ＣＴ１の制御信号に基づいて、伝送入力回路１３８の切換器２３３を切り換えるようにする。切換器２３３の切り換えは上述したように行われる。尚、この制御端子は非動作時の消費電流を削減するために、非動作時には端子電圧を検出するものではない。図３では説明を簡略化するために常時検出されているように記載してあるが、実際は起動時に端子の状態を一度検出し保持して動作を行うものである。
【００５９】
制御端子ＣＴ２は、送信端子ＴＸ，ＦＦＯＵＴから信号を出力する場合に、隣接の電池セルコントローラへ信号を送るのかフォトカプラに送信するのかを選択するための制御端子である。図１に示されるように、最下位のＩＣであるＣＣ３Ｎ，ＣＣ４Ｎでは、送信端子ＴＸ，ＦＦＯＵＴからの出力を用いてトランジスタを制御し、フォトカプラＰＨ３，ＰＨ４を駆動する。その論理はフォトカプラがオンの時にＨであり、隣接ＩＣへの送信論理と異なる。制御端子ＣＴ２は、その論理を切り替えて動作停止時にフォトカプラを動作させないためのものである。
【００６０】
ところで、図１に示す構成では、起動時に最上位の集積回路（電池セルコントローラＣＣ３Ａ）が制御回路（バッテリコントローラ２０）からフォトカプラＰＨ１を通じて起動信号を受信して起動し、次の集積回路（電池セルコントローラＣＣ３Ｂ）へフォトカプラを用いずに起動信号を送信する。この動作を直列接続された集積回路（電池セルコントローラＣＣ３Ａ〜ＣＣ３Ｎ）は繰り返すので、直列接続された全集積回路は起動して、動作可能となる。なお、直列接続された最後の集積回路（電池セルコントローラＣＣ３Ｂ）は起動信号をフォトカプラＰＨ３により制御回路（バッテリコントローラ２０）へ送信するので、制御回路（バッテリコントローラ２０）は全集積回路（電池セルコントローラＣＣ３Ａ〜ＣＣ３Ｎ）が起動したことを確認でき、以降全集積回路と通信可能となる。
【００６１】
この場合、最上位の電池セルコントローラＣＣ３Ａの起動及び受信端子の入力レベルは電池セルコントローラＣＣ３Ａの電源電圧以下でなければならないため、その閾値は電池セルコントローラＣＣ３Ａに接続された電池セルの総和の電圧とＧＮＤ電圧との間にある（図５の信号１２Ｒを参照）。また、送信信号の出力レベルは電池セルコントローラＣＣ３Ａの電源電圧とＧＮＤ電圧との間に閾値を持つことになる。
【００６２】
上述のように、一つ上位の電池セルコントローラに絶縁素子を用いずに接続される最上位以外の電池セルコントローラにおいては、その入力レベルは、該電池セルコントローラの電源電圧と一つ上位の電池セルコントローラの送信信号のレベルの和の電圧範囲となる。従って、最上位の電池セルコントローラのみは起動及び受信信号の電圧レベルが異なるため、異なる入力電圧レベルを有する電池セルコントローラを使用するか、最上位であることを自動的に認識する機能を有した電池セルコントローラである必要がある。同一の電池セルコントローラを多数必要とする電池制御装置では、電池セルコントローラは同一の集積回路であって、最上位レベルであることを自動認識する集積回路であることが好ましい。
【００６３】
本実施の形態では、各電池セルコントローラは上述したような制御端子ＣＴ１を備え、伝送信号をフォトカプラＰＨ１，ＰＨ２から受信するか、隣接の電池セルコントローラから受信するかを選択するようにしている。伝送入力回路１３８の切換器２３３は、制御端子ＣＴ１の制御信号に基づいて切り換えられる。なお、図３の起動入力回路１４７における起動信号の処理についは、制御端子ＣＴ１の制御信号とは関係なく以下のように行われる。
【００６４】
図３において、主定電圧電源１３４から定電圧ＶＤＤ（３V）が出力されると電池セルコントローラＣＣ３Ｎはスリープ状態から立ち上がり動作状態となる。図６，７は主定電圧電源１３４の動作停止および動作開始を説明する図であり、図６は起動入力回路１４７，タイマ回路１５０，主定電圧電源１３４を示し、図７は図６に示す各回路から出力される信号を示す。
【００６５】
隣接電池セルコントローラまたはフォトカプラから伝送されてきた信号を起動入力回路１４７が受信すると、タイマ回路１５０が動作し、主定電圧電源１３４に電圧ＶＣＣを供給する。この動作により主定電圧電源１３４は動作状態となり、定電圧発生回路１５３から定電圧ＶＤＤを出力する。
【００６６】
受信端子ＲＸで受信される信号は必ずハイとローのレベル（電位レベル）を有するので、その変化を例えばコンデンサなどからなる微分トリガ回路２５３Ａ、２５３Ｂで捕らえ、トリガ信号をタイマ回路１５０に送信する。タイマ回路１５０は所定期間、例えば十秒の期間、トリガ信号が入力されないと駆動出力を停止し、主定電圧電源１３４の動作を停止する。タイマ回路１５０は、例えばプリセット型ダウンカウンタ１５２で構成され、トリガ信号が入力されるたびにカウント値がセットされる回路で実現できる。図７に示すようにカウントダウンにより所定値（例えばゼロ）となると、タイマ回路１５０は信号出力を停止し、定電圧発生回路１５３に供給されているＶＣＣ電圧を遮断する。
【００６７】
一方、図１において上位制御装置であるバッテリコントローラ２０の送信端子ＦＦＯＵＴから起動の信号が出力されるとスイッチＳＷ０１が導通し、ＴＸ信号を伝えるフォトカプラＰＨ１に電源が供給される。その結果、信号が最上位の電池セルコントローラＣＣ３Ａの受信端子ＲＸに伝えられ、受信端子ＲＸから起動入力回路１４７に入力される。
【００６８】
起動入力回路１４７の入力には閾値＝ＶＣＣ＋１．５Ｖを有するコンパレータ２５０と閾値＝１．５Ｖを有するコンパレータ２５１が接続されており、さらに、コンパレータ２５０は微分トリガ回路２５３Ａに接続され、コンパレータ２５１は微分トリガ回路２５３Ｂに接続されている。起動入力回路１４７の出力にはＯＲ回路２５２が接続されている。従って、ＯＲ回路２５２の出力には、入力信号が閾値＝ＶＣＣ＋１．５Ｖ及び閾値＝１．５Ｖを上下するたびに信号が出力されることになる。
【００６９】
ＯＲ回路２５２は、起動入力回路１４７の出力結果に基づく［０］／［１］信号を、図３に示すようにタイマ回路１５０および起動出力回路１３５へ出力する。図３に示すように、起動出力回路１３５は、出力電圧３Ｖの起動用定電圧電源１３６と、起動用定電圧電源１３６に接続されたスイッチ２５４，２５５と、スイッチ２５４，２５５の開閉を制御する制御回路２５６とを備えている。起動出力回路１３５は、起動入力回路１４７からの信号を振幅３Ｖの信号に変換して、それを伝送出力回路１４０の切換器２４３へ伝える。切換器２４３は、起動前か起動後かによって切換を行うものであって、起動前には下側接点が閉じている。そのため、起動出力回路１３５から伝えられた信号は、送信端子ＴＸから次の電池セルコントローラの受信端子ＲＸに送信される。
【００７０】
このように、本実施の形態では、受信端子ＲＸから起動信号を受信した電池セルコントローラは、その電池セルコントローラの立ち上がり動作（起動動作）とは別に、起動出力回路１３５から次の電池セルコントローラの受信端子ＲＸへ起動信号を送る。そのため、電池セルコントローラが立ち上がってから次の電池セルコントローラに信号を送る場合に比べて、システム全体の動作開始が早くなるという利点を有している。
【００７１】
また、起動入力回路１４７は、電池セルコントローラが最上位に配置された場合に対応する閾値と最上位以外に配置された場合に対応する閾値とを備えていて、それらの閾値のどちらかを検出することで、入力される信号に変化があったことを微分トリガ回路２５３Ａおよび２５３Ｂにより検出することができる。
【００７２】
従来のセルコントローラに用いられている電池セルコントローラ（集積回路）では、図５に示すような入力信号に対して、入力レベル判定用コンパレータと状態保持回路とを起動及び受信信号端子に備えるものがある。その場合、入力レベル判定用コンパレータにより最上位に接続された集積回路か否かを判別し、その状態を状態保持回路に保持する。
【００７３】
すなわち、電源電圧よりも高い閾値を持つコンパレータと、電源電圧よりも低い閾値を持つコンパレータが起動及び受信端子に接続され、その入力レベルが電源電圧よりも低いことを検出すると集積回路は最上位の接続であると認識してその状態を保持し、その入力レベルが電源電圧よりも高いことを検出すると集積回路は最上位以外の接続であると認識してその状態を保持する。具体的には、集積回路内に電源電圧よりも低い閾値を持つ起動検出回路および受信検出回路と、電源電圧よりも高い閾値を持つ起動検出回路および受信検出回路とが並列に接続され、保持された状態でどちらの起動及び検出回路が有効となるか選択される。
【００７４】
従来は、最上位に接続された集積回路の起動端子の起動閾値は、集積回路の電源電圧より小さい値であり、動作中は通信信号のレベルが電源電圧とＧＮＤ電圧との間である。そのため、上記の自動認識用コンパレータが動作して、集積回路が最上位であることを検出してその状態を保持している。動作停止後もその常態を保持しているため、動作停止後からの再起動時には起動用コンパレータが有効となっており、電源電圧を下回る起動信号が入力されると正常に起動する。
【００７５】
また、最上位以外に接続された集積回路の起動端子の起動閾値は、集積回路の電源電圧より高い値であり、動作中は通信信号のレベルが電源電圧から電源電圧よりも高い値の間であるため、自動認識用コンパレータが動作して、集積回路が最上位以外であることを検出してその状態を保持している。動作停止後もその状態を保持しているため、動作停止後からの再起動時には起動用コンパレータが有効となっており、電源電圧よりも高い値から電源電圧までの間の閾値を下回る起動信号が入力されると、正常に起動する。
【００７６】
ところが、何らかの原因で、例えば動作停止時に過大なノイズが重畳し、最上位の集積回路の起動端子に電源電圧よりも高い電圧が印加されたとすると、その集積回路の自動認識用コンパレータが動作して、該集積回路は最上位の接続ではないと認識してしまう。その場合、ノイズが無くなって起動端子の電圧が集積回路の電源電圧に保持されたとしても、最上位以外の設定と認識されているため、その集積回路は起動信号が連続的に印加されたと認識して動作を継続してしまう。その結果、直列に接続された集積回路にも起動信号が順に印加され、全ての集積回路が起動状態となってしまい、動作が停止できなくなることになる。このような状態になってしまった場合、集積回路の消費電流により電池が放電することになり、その時間が長いと電池が過放電状態となって使用不可能となってしまう。
【００７７】
これに対して、起動入力回路１４７が図６に示すような構成ではなく、例えば、図４に示すような伝送入力回路１３８と同様の構成とし、制御端子ＣＴ１の制御信号に基づいてどちらかの閾値で検出することで、上述した自動認識用コンパレータを用いた場合における動作停止不能の発生を、防止することができる。しかし、制御端子ＣＴ１がその状態検出時にノイズなどの影響で最上位設定／隣接ＩＣ設定を間違えて認識すると、起動しなくなる可能性が生じる。
【００７８】
例えば、最上位接続なのに誤って隣接ＩＣ設定と認識された場合には、起動入力回路１４７の閾値はＶＣＣ＋１．５Ｖなのに０〜ＶＣＣの信号しか入力されないため、起動することができなくなる。また、隣接ＩＣ接続なのに誤って最上位設定と認識された場合には、起動入力回路１４７の閾値は１．５ＶなのにＶＣＣ〜（ＶＣＣ＋３Ｖ）の信号しか入力されないため、起動することができなくなる。
【００７９】
しかしながら、図６に示す構成では、２個の閾値のどちらかを検出すればＯＲ回路２５２からタイマ回路１５０に信号が出力されるので、制御端子ＣＴ１がノイズなどの影響で最上位設定／隣接ＩＣ設定を間違えて認識した場合でも、確実に起動することができる。
【００８０】
上述した各実施形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【符号の説明】
【００８１】
６：開閉器、９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ：電池モジュール、２０：バッテリコントローラ、６０，６０２，６０４：伝送路、８０：セルコントローラ、ＣＣ３Ａ〜ＣＣ３Ｎ，ＣＣ４Ａ〜ＣＣ４Ｎ：電池セルコントローラ、１３４：主定電圧電源、１３５：起動出力回路、１３８，１４２：伝送入力回路、１４０，１４３：伝送出力回路、１４７：起動入力回路、２２０：インバータ装置、２３０：モータ、２３３，２４１，２５２：切換器、６１３：定電流回路、６３０：絶縁回路、９００：電池ユニット、ＢＣ１〜ＢＣ６：電池セル、ＣＴ１〜ＣＴ３：制御端子、ＯＲ０１：ＯＲ回路、ＰＨ１〜ＰＨ４：フォトカプラ、Ｒ２０，Ｒ３０，６２０：抵抗、ＳＷ０１：スイッチ
【図１】
0005470073.tif 000002
【図２】
0005470073.tif 000003
【図３】
0005470073.tif 000004
【図４】
0005470073.tif 000005
【図５】
0005470073.tif 000006
【図６】
0005470073.tif 000007
【図７】
0005470073.tif 000008