(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基準電位が入力される第１の基準電位入力端と、
第１の基準電位に対して所定電位異なる第１の電源電位が入力される第１の電源電位入力端と、
第２の基準電位が入力される第２の基準電位入力端と、
前記第１の電源電位から、前記第２の基準電位に対して前記所定電位異なる第２の電源電位を生成する直流コンバータ回路と、
第１の信号入力端を介して、一方のレベルが第１の基準電位である２値の通信信号を差動伝送方式で受信する第１の受信回路と、
前記第１の受信回路で受信した通信信号を、一方のレベルが第２の基準電位で他方のレベルが第２の電源電位である２値の通信信号に変換する第１のレベルシフト回路と、
前記第１のレベルシフト回路によって変換された２値の通信信号を差動伝送方式で第１の信号出力端を介して出力する第１の送信回路と、
を有することを特徴とする通信回路。
【請求項２】
前記第１のレベルシフト回路は、
低レベルが第１の基準電位である２値の通信信号によって作動して前記第１の基準電位の断続した２値信号を出力する第１のスイッチと、
前記第１のスイッチから出力される前記２値信号によって、前記直流コンバータ回路の前記第２の電源電位と前記第２の基準電位とを選択して２値の通信信号を生成する第２のスイッチとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の通信回路。
【請求項３】
複数のセルが相対位置を固定されており電気的に接続されている組電池と、
前記セルの状態を測定して測定結果を出力する監視回路と、
前記測定結果を通信する請求項１に記載の通信回路と
を備えたことを特徴とする組電池装置。
【請求項４】
前記第１の基準電位及び第２の基準電位のすくなくともいずれか一方は、前記組電池の一方の電極の電位であることを特徴とする請求項３に記載の組電池装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の基準電位のすくなくともいずれか一方の基準電位は、前記組電池と通信可能に接続される他の組電池の一方の電極側の電位であることを特徴とする請求項３に記載の組電池装置。
【請求項６】
複数のセルが相対位置を固定されており電気的に接続されている組電池と、
前記セルの状態を測定して測定結果を出力する監視回路と、
前記測定結果を通信する請求項２に記載の通信回路と
を備えたことを特徴とする組電池装置。
【請求項７】
組電池が電気的に接続されているとともに、通信回路が電気的に接続されている、複数の請求項３記載の組電池装置と、
前記通信回路と電気的に接続され、前記通信回路から受信した前記組電池に関する情報を利用して前記組電池装置の電力の入出力を制御する制御器と、
前記電力によって車軸の回転を駆動するモータと、
を具備することを特徴とする車両。
【請求項８】
第２の信号入力端を介して、一方のレベルが第２の基準電位である２値の通信信号を差動伝送方式で受信する第２の受信回路と、
前記第２の受信回路で受信した通信信号を、一方のレベルが第１の基準電位で他方のレベルが第１の電源電位である２値の通信信号に変換する第２のレベルシフト回路と、
前記第２のレベルシフト回路によって変換された２値の通信信号を差動伝送方式で第２の信号出力端を介して出力する第２の送信回路と
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の通信回路。
【請求項９】
前記第２のレベルシフト回路は、
一方のレベルが第２の基準電位である２値の通信信号によって作動して前記第２の電源電位の断続した２値信号を出力する第３のスイッチと、
前記第３のスイッチから出力される前記２値信号によって、前記第１の電源電位と前記第１の基準電位とを選択して２値の通信信号を生成する第４のスイッチとを備えたことを特徴とする請求項８に記載の通信回路。
【請求項１０】
複数のセルが相対位置を固定されており電気的に接続されている組電池と、
前記セルの状態を測定して測定結果を出力する監視回路と
前記測定結果を通信する請求項８に記載の通信回路と
を備えたことを特徴とする組電池装置。
【請求項１１】
組電池が電気的に接続されているとともに、通信回路が電気的に接続されている、複数の請求項１０記載の組電池装置と、
前記通信回路と電気的に接続され、前記通信回路から受信した前記組電池に関する情報を利用して前記組電池装置の電力の入出力を制御する制御器と、
前記電力によって車軸の回転を駆動するモータと、
を具備することを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信相手同士の基準電位に高い電位差がある状況においても、高価で消費電力が増大する絶縁回路を設けることなく、安定した通信を行うことができる通信回路、組電池装置及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
組電池モジュールでは複数の組電池が使用されている。それぞれの組電池は複数の電池と共に組電池の監視回路を備え、それぞれの組電池の監視回路は組電池を構成する複数の電池から電源の供給を受けている。  
ここで、複数の組電池が直列に接続され、従って、組電池の監視回路も直列に通信線で結ばれている場合、組電池の監視回路は大きな電位差が生ずる他方の組電池の監視回路との間で通信を行うことになり、通信の実現性、通信の安定性が問題となる。
【０００３】
従来、大きな電位差が生じる状況において通信を行う方法として、絶縁トランスやオプティカルアイソレータなどを用い、互いの基準電位を絶縁した状態で通信を行う方法が知られている。  
また、特許文献１には基準電位差がある２つの装置間での通信を実現する方法として差動通信方法が開示されている。特許文献１に開示された技術では、対となる信号線の中点電位を取り出して、２つの基板間で大きな電位差がある場合もこの中点電位に対して電流を出し入れするように構成することで、信号の伝送を可能とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−７８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一般に絶縁トランスやオプティカルアイソレータなどを用いて絶縁した状態で通信を行う回路は消費電流が大きい。このため、このような絶縁状態で通信を行う回路を組電池の監視回路に搭載すると電力を浪費して組電池モジュールの蓄電力性能低下につながる恐れがある。
【０００６】
また、組電池モジュールが実使用される際には種々の雑音、例えば、インバータやコンバータからの雑音に対しても安定した通信が実現されることが求められる。
【０００７】
従って、通信相手同士の基準電位に高い電位差がある状況においても、安定した通信を行う技術に対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明は、第１の基準電位が入力される第１の基準電位入力端と、第１の基準電位に対して所定電位異なる第１の電源電位が入力される第１の電源電位入力端と、第２の基準電位が入力される第２の基準電位入力端と、前記第１の電源電位から、前記第２の基準電位に対して前記所定電位異なる第２の電源電位を生成する直流コンバータ回路と、第１の信号入力端を介して、一方のレベルが第１の基準電位である２値の通信信号を差動伝送方式で受信する第１の受信回路と、前記第１の受信回路で受信した通信信号を、一方のレベルが第２の基準電位で他方のレベルが第２の電源電位である２値の通信信号に変換する第１のレベルシフト回路と、前記第１のレベルシフト回路によって変換された２値の通信信号を差動伝送方式で第１の信号出力端を介して出力する第１の送信回路とを有する通信回路である。
【０００９】
また本発明は、複数のセルが相対位置を固定されており電気的に接続されている組電池と、前記セルの状態を測定して測定結果を出力する監視回路と、前記測定結果を通信する上記記載の発明である通信回路とを備えた組電池装置である。
【００１０】
また本発明は、組電池が電気的に接続されているとともに、通信回路が電気的に接続されている、複数の上記記載の発明である組電池装置と、前記通信回路と電気的に接続され、前記通信回路から受信した前記組電池に関する情報を利用して前記組電池装置の電力の入出力を制御する制御器と、前記電力によって車軸の回転を駆動するモータとを具備する車両である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、通信相手同士の基準電位に高い電位差がある状況においても、安定した通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本実施の形態の組電池監視回路を用いた組電池モジュールを示す図。
【図２】図２は、本実施の形態の組電池監視回路の構成を示す図。
【図３】図３は、本実施の形態の直流コンバータ回路の構成例を示す図。
【図４】図４は、本実施の形態のレベルシフト回路の構成例を説明する図。
【図５】図５は、本実施の形態の上位差動通信回路と下位差動通信回路との接続を詳細に示す図。
【図６】図６は、本実施の形態のバリエーションの形態の組電池監視回路の構成を示す図。
【図７】図７は、本実施の形態の組電池監視回路の構成を示す図。
【図８】図８は、本実施の形態の組電池監視回路の構成を示す図。
【図９】図９は、本実施の形態の組電池監視回路が適用される組電池モジュールが電気自動車、あるいはハイブリッド車に搭載された場合の系統例を示す図。
【図１０】図１０は、本実施の形態の組電池監視回路を用いた組電池モジュールを示す図。
【図１１】図１１は、本実施の形態の組電池監視回路の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１の実施の形態］  
図１は、本実施の形態の組電池監視回路を用いた組電池モジュール１を示す図である。
【００１４】
組電池モジュール１は、複数の組電池１２ａ〜１２ｃと組電池モジュール管理回路１１を備えている。そして、それぞれの組電池１２ａ〜１２ｃには、複数の電池（セル）１４ａ〜１４ｃと組電池監視回路１３ａ〜１３ｃが設けられている。
【００１５】
組電池１２ａ〜１２ｃは直列に接続され、直列に接続された電池の両端はそれぞれ正極端子１６と負極端子１７に接続される。また、組電池監視回路１３ａ〜１３ｃも通信線１５ａ〜１５ｃを介して直列に接続され、その一端が組電池モジュール管理回路１１に接続されている。
【００１６】
なお、図１では一つの組電池には５個の電池（セル）１４を備えているが、この数に限定されるものではない。また図１では、３個の組電池１２を備えているが、この数に限定されるものではなく、任意の複数であってもよく単一の組電池１２であっても良い。
【００１７】
組電池モジュール１は、例えば電気自動車や電力蓄積システムなどの組電池モジュール使用装置に接続され、正極・負極端子１６，１７を通じて電池１４ａ〜１４ｃへの充放電が行われるほか、残容量等の組電池モジュール１の保全に関する通信が組電池モジュール管理回路１１と組電池モジュール１が組み込まれた装置（電気自動車など）との間で行われる。  
また、図示はしていないが、組電池モジュール１は正極・負極端子１６，１７の接続を入り切りするための電磁接触器を有しても良い。
【００１８】
組電池モジュール管理回路１１は、組電池モジュール１の保全に関する情報を集めるために、組電池モジュール１を構成する電池１４ａ〜１４ｃの電圧、温度などの情報を組電池監視回路１３ａ〜１３ｃとの間で通信を行い収集する。  
組電池監視回路１３ａ〜１３ｃは、組電池モジュール管理回路１１からの通信による指令に基づいて、組電池を構成する個々の電池の電圧、温度を計測する。ただし、計測する温度は１つの組電池１２につき数箇所であり、全ての電池１４の温度は測定しないことが多い。
【００１９】
なお、組電池監視回路１３ａ〜１３ｃを構成する要素の全部または一部は半導体集積回路にて構成しても良い。
【００２０】
ところで、組電池監視回路１３ａ〜１３ｃは電池１４ａ〜１４ｃと同様に直列接続されている。そのため、組電池監視回路１３同士では、例えばバケツリレー方式によって相互にデータを転送し、組電池モジュール管理回路１１と末端の組電池監視回路１３ｃの間まで途絶することなく通信が行われるように構成される。
【００２１】
このような構成の組電池モジュール１において発生する問題点について詳しく説明する。  
例えば、出力３Ｖの電池１４を１０個直列接続した組電池１２の場合、組電池としての負極と正極の間には３０Ｖの電位差がある。したがって、組電池監視回路１３が組電池１２の負極の電圧を基準電位とするように構成されていた場合、３０Ｖもの電位差がある正極側に接続されたもう一方の組電池監視回路１３と通信しなければならない。
【００２２】
組電池モジュール１は電力用インバータやコンバータに接続されているため、正極・負極端子１６，１７には広い周波数に渡って雑音電流が流れる。その結果、組電池１２間の接続配線インピーダンスにより、直列に連結された一方の組電池１２の正極側と他方の組電池１２の負極側１２の間に電位差が生じ、組電池１２間にコモンモード雑音が発生する。また、組電池１２自身にもインピーダンスがあるため、組電池としての負極と正極の間の電圧は充放電電流に依存して変化する。
【００２３】
本実施の形態の組電池監視回路１３ａ〜１３ｃは、このような問題を解決するように構成されている。  
図２は、本実施の形態の組電池監視回路１３ａ、１３ｂの構成を示す図である。なお、以下の説明において、２つの回路を比較して示す場合、上位とは正極端子１６に近い側を表し、下位とは負極端子１７に近い側を表す。
【００２４】
組電池監視回路１３ａは、電源回路２１ａ、直流コンバータ回路２３ａ、レベルシフト回路２４ａ、下位差動通信回路２５ａ、上位差動通信回路２６ａ、及び監視回路２２ａを備えている。
【００２５】
電源回路２１ａは電池１４ａを電源として、組電池１２ａの負極の電位を基準電位とした電圧を出力し、監視回路２２ａ、直流コンバータ回路２３ａ、レベルシフト回路２４ａ及び下位差動通信回路２５ａに供給する。
【００２６】
直流コンバータ回路２３ａは、異なる基準電圧を持つ通信相手との通信に必要な、電位がシフトした電源を生成する。例えば直流コンバータ回路２３ａは下位の組電池監視回路１３ａに設けられているため、上位の組電池１２ｂの負極の電位を基準電位とする電源電圧を生成する。
【００２７】
下位差動通信回路２５ａは、不図示の下位の組電池監視回路１３からの信号を受信してレベルシフト回路２４ａを介して上位差動通信回路２６ａに出力すると共に、上位差動通信回路２６ａからの信号をレベルシフト回路２４ａを介して受け取って、不図示の下位の組電池監視回路１３に出力する。
【００２８】
上位差動通信回路２６ａは、下位差動通信回路２５ａからの信号をレベルシフト回路２４ａを介して受け取って上位の組電池監視回路１３ｂに出力すると共に、上位の組電池監視回路１３ｂからの信号を受け取って、レベルシフト回路２４ａを介して下位差動通信回路２５ａに出力する。
【００２９】
レベルシフト回路２４ａは、下位差動通信回路２５ａと上位差動通信回路２６ａとの中間に配置されて、異なる基準電位間での通信信号の授受を可能とするインターフェースとして機能する。即ち、レベルシフト回路２４ａは、後で詳述するが、下位差動通信回路２５ａが扱う下位の基準電位を「０」レベルとする２値の通信信号と、上位差動通信回路２６ａが扱う上位の基準電位を「０」レベルとする２値の通信信号とを電位レベルをシフトして相互に変換する。
【００３０】
レベルシフト回路２４ａは、上位論理伝送回路２４１ａと下位論理伝送回路２４２ａを備えている。上位論理伝送回路２４１ａは、下位差動通信回路２５ａから上位差動通信回路２６ａへの通信信号のレベルを変換する。下位論理伝送回路２４２ａは、上位差動通信回路２６ａから下位差動通信回路２５ａへの通信信号のレベルを変換する。
【００３１】
監視回路２２ａは、電池１４ａの状態（電圧、温度等）を測定すると共に、組電池モジュール管理回路１１からの指令を通信線１５ａを介して下位差動通信回路２５ａから受信し、測定結果を返信する。また監視回路２２ａは、下位差動通信回路２５ａのＳＷ５１（図５に詳述）を制御して、上位差動通信回路２６ａからの通信と自らの通信との衝突を防止する。
【００３２】
図３は、直流コンバータ回路２３ａの構成例を示す図である。直流コンバータ回路２３ａは、下位の負極電位を基準とした電源から、上位の負極電位を基準とする電源を生成する回路である。具体的にこの回路を実現する方法としては、チャージポンプ回路が知られており、図３の回路は、チャージポンプ回路の一例を示している。
【００３３】
直流コンバータ回路２３ａの動作を説明する。  
制御回路３１ａが、スイッチＳ１を閉、スイッチＳ３を開にして、スイッチＳ２を下位基準電位側に切り替えることによってコンデンサＣ１に電荷を蓄積する。次に、制御回路３１ａが、スイッチＳ１を開、スイッチＳ３を閉にして、スイッチＳ２を上位基準電位側に切り替えることによってコンデンサＣ１に蓄積された電荷をコンデンサＣ２へ移す。
【００３４】
この動作を短い周期（例えば、数ＫＨｚ〜数十ＫＨｚの周波数）で繰り返すことにより、コンデンサＣ２に蓄積される電荷は、電源回路２１ａの出力電圧に対応した電荷にほぼ等しくなる。したがって、直流コンバータ２３ａが発生する出力電位は、上位基準電位＋（電源回路２１出力−下位基準電位）と上位基準電位に対応した値になる。
【００３５】
図４は、レベルシフト回路２４ａの構成例を説明する図である。レベルシフト回路は、異なる基準電位の間で論理信号を伝達する回路である。  
図４（ａ）は、低電位側から高電位側へ論理を伝達する上位論理伝送回路２４１ａの回路を示し、図４（ｂ）は、高電位側から低電位側へ論理を伝達する下位論理伝送回路２４２ａの回路を示している。
【００３６】
図４（ａ）の上位論理伝送回路２４１ａの動作を説明する。  
下位差動通信回路２５ａからの通信信号（２値）は、上位論理伝送回路２４１ａの入力信号Ｉｎ１として入力される。ここで、入力信号Ｉｎ１が「１」の場合、トランジスタスイッチＴＳ１１は導通し、下位基準電位がトランジスタスイッチＴＳ１２のゲートに印加される。この結果、トランジスタスイッチＴＳ１２は導通し、直流コンバータ２３ａの出力電位である「１」が出力信号Ｏｕｔ１として上位差動通信回路２６ａに出力される。ここで、上述のように直流コンバータ２３ａの出力電位は、上位基準電位に対応した論理電圧となっている。  
下位差動通信回路２５ａからの入力信号Ｉｎ１が「０」の場合、即ち、下位基準電位の場合、トランジスタスイッチＴＳ１１はＯＦＦする。この結果、トランジスタスイッチＴＳ１２はＯＦＦし、上位基準電位である「０」が出力信号Ｏｕｔ１として上位差動通信回路２６ａに出力される。  
このようにして、上位論理伝送回路２４１ａは、下位の基準電位を基準とする論理信号を上位の基準電位を基準とする論理信号に変換する。
【００３７】
図４（ｂ）の下位論理伝送回路２４２ａの動作を説明する。  
上位差動通信回路２６ａからの通信信号（２値）は、下位論理伝送回路２４２ａの入力信号Ｉｎ２として入力される。ここで、入力信号Ｉｎ２が「１」の場合、トランジスタスイッチＴＳ２１はＯＦＦする。この結果、トランジスタスイッチＴＳ２２はＯＦＦし、下位の電源電位である電源回路２１ａからの出力「１」が出力信号Ｏｕｔ２として下位差動通信回路２５ａに出力される。
【００３８】
上位差動通信回路２６ａからの入力信号Ｉｎ２が「０」の場合、即ち、上位基準電位の場合、トランジスタスイッチＴＳ２１は導通し、直流コンバータ２３ａの出力電位がトランジスタスイッチＴＳ２２のゲートに印加される。この結果、トランジスタスイッチＴＳ２２は導通し、下位基準電位である「０」が出力信号Ｏｕｔ２として下位差動通信回路２５ａに出力される。ここで、上述のように電源回路２１ａからの出力電位は、下位基準電位に対応した論理電圧となっている。  
このようにして、下位論理伝送回路２４２ａは、上位の基準電位を基準とする論理信号を下位の基準電位を基準とする論理信号に変換する。
【００３９】
図５は、上位差動通信回路２６ａと下位差動通信回路２５ｂとの接続を詳細に示す図である。図５の上部の回路は、下位から上位への通信信号を伝送する回路であり、下部の回路は、上位から下位への通信信号を伝送する回路である。そして、それぞれの回路は、差動伝送回路を構成している。
【００４０】
ここで、上位差動通信回路２６ａには電源として、直流コンバータ２３ａの出力電位と上位基準電位とが供給されている。また、下位差動通信回路２５ｂには電源として、電源回路２１ｂの出力電位と上位基準電位とが供給されている。上述のように直流コンバータ２３ａの出力電位は、上位基準電位に対応した電源電位、即ち電源回路２１ｂの出力電位と（略）同じ電位となっている。従って、上位差動通信回路２６ａと下位差動通信回路２５ｂとは、電位差の無い（小さい）電源電位の下で動作する。
【００４１】
図５の上部の回路で示される差動伝送回路の動作を説明する。  
レベルシフト回路２４ａの上位論理伝送回路２４１ａから出力された通信信号は、上位差動通信回路２６ａの出力バッファ５２６ａに入力する。出力バッファ５２６ａは、入力信号から互いに逆位相である一対の信号を生成して通信線１５ｂに出力する。
【００４２】
コンパレータ５２５ｂは、この一対の信号の差分をとり結果を閾値判別して信号を生成する。この結果、通信線１５ｂにおいて重畳される、インバータあるいはコンバータ雑音などのコモンモードノイズの影響を低減することができる。
【００４３】
上位差動通信回路２６ａと下位差動通信回路２５ｂは連結接続されている組電池１２ａの陽極と組電池１２ｂの負極を共通の基準電位として通信を行う。このため、上位差動通信回路２６ａと下位差動通信回路２５ｂの間には組電池１２ａの陽極と組電池１２ｂの負極の配線インピーダンスと電池の充放電電流に起因する電位差のみが生じる。通信線１５ｂにとっては、これは同相電位差となるため、差動通信を行うことにより同相成分を除去して通信を行うことができる。
【００４４】
生成された信号は２つに分岐され、監視回路２２ｂとレベルシフト回路２４ｂの上位論理伝送回路２４１ｂに入力する。監視回路２２ｂは、組電池モジュール管理回路１１からの伝送指示を受け取り、上位論理伝送回路２４１ｂは、更に上位の組電池監視回路１３ｃに通信信号を伝送する。
【００４５】
なお、出力バッファ５２６ａとコンパレータ５２５ｂとの間は、２本の線で接続されているが、必要に応じて回路の増設、削減などによって配線の本数を増減することもできる。
【００４６】
図５の下部の回路で示される差動伝送回路の動作は、上部の回路で示される差動伝送回路の動作と同じであるため詳細の説明を省略する。
【００４７】
下位差動通信回路２５ｂには、切り替えＳＷ５１ｂが設けられている。この切り替えＳＷ５１ｂは、監視回路２２ｂからの制御信号によって切り替えられる。即ち、監視回路２２ｂは、通信経路を切り替えて自ら収集した電池１４ｂの電圧、温度などの保全情報を組み電池モジュール管理回路１１に伝送する。一方、これ以外のタイミングでは、上位の監視回路２２ｃからの保全情報を通信できるように通信経路を元の状態に戻す。
【００４８】
ここで、図５に示すように差動通信線の途中にコンデンサを挿入する回路も考えられる。このコンデンサを設けることによって、直列接続を構成している電池１４が外れるなどの事故時に、通信線１５ｂに大きな直流電圧が印加されて組電池監視回路１３ａ、１３ｂが破壊されることを防止することができる。
【００４９】
もちろんこのコンデンサは必須ではなく、コンデンサを用いない回路構成も可能である。なお、このコンデンサを通信線１５ｂに挿入した場合は、図５のコンパレータ５２５ｂ、５３６ａの入力側の電位を確定させるために、入力側に適当な電位へ接続された抵抗を接続する。
【００５０】
[第１の実施の形態のバリエーション]
図６は、バリエーションの形態の組電池監視回路１３の構成を示す図である。  
バリエーションの形態では、上位差動通信回路２６ａは下位の組電池１２ａの陽極側から基準電位を得、下位差動通信回路２５ｂは上位の組電池１２ｂの陰極側から基準電位を得ている。このように、それぞれの回路で独立に基準電位を得た場合は、図２に示す通信線１５（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）中の基準電位の線を不要とすることができる。  
なお、図６のように構成した場合であっても、上述のように差動通信方式を採用しているため、同相成分を除去して通信を行うことができる。
【００５１】
第１の実施の形態では、図２に示すように、上位差動通信回路２６ａは上位の組電池１２ｂの負極側から基準電位を得ているが、上位差動通信回路２６ａは組電池１２ａの陽極側から基準電位を得、下位差動通信回路２５ａは更に下位の組電池１２の陽極側から基準電位を得ても良い。
【００５２】
第１の実施の形態の構成に拠れば、レベルシフト回路および直流コンバータを具備した差動通信回路を構成することにより、基準電位差が数十Ｖといった高い電位差がある状況においても、高価で消費電力が増大する絶縁回路を設けることなく差動通信を行うことができる。
【００５３】
[第２の実施の形態]  
第２の実施の形態では、上位差動通信回路２６ａと下位差動通信回路２５ｂとの間の通信線１５ｂが一組であり、双方向の通信路となるように構成されている点が第１の実施の形態と異なっている。  
第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
【００５４】
図７は、第２の実施の形態の組電池監視回路１３の構成を示す図である。  
下位差動通信回路２５ａは内部に切り替えＳＷ７１ａを備え、上位差動通信回路２６ａは、内部に切り替えＳＷ７２ａを備えている。
【００５５】
切り替えＳＷ７１ａはコンパレータ５３５ａからの出力と出力バッファ５２５ａへの入力を切り替える２連のスイッチであり、監視回路２２ａにより制御される。なお、上位差動通信回路２６ａ内の切り替えＳＷ７２ａは、監視回路２２ａより出力される切り替えＳＷ制御信号により直接駆動できないので、レベルシフト回路２４ａがレベルシフトした信号により切り替えＳＷ７２ａが駆動される。
【００５６】
なお、切り替えＳＷ７２ａは図７では入力と出力を２者択一で切り替える単極双頭のスイッチを図示したが、監視回路２２ａの切り替え制御の方法によっては、２連の単極単頭ＳＷとし、入力は常に接続された状態となる構成も可能である。
【００５７】
［第３の実施の形態］  
第３の実施の形態では、直流コンバータ回路を設けずに、上位モジュールから動作に必要な電源を取得している点が第１の実施の形態と異なっている。  
第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
【００５８】
図８は、第３の実施の形態の組電池監視回路１３ａ、１３ｂの構成を示す図である。  
第３の実施の形態では、直列接続を構成している電池が外れるなどの事故時に回路が壊れることを抑制するために、保護回路６１ａ、６１ｂが備わっている。保護回路６１ａ、６１ｂは異常な電圧が加わったと判断した場合に、これより下位のモジュールへの電源供給を遮断する。なお、保護回路６１ａ、６１ｂは異常な電圧が加わったと判断した場合に、全ての通信線１５ａ〜１５ｃの接続を遮断する方法も考えられる。
【００５９】
第３の実施の形態の構成では、直流コンバータ回路が不要となるため、保護回路６１で保護すべき電圧によっては、より簡素な構成で基準電位差が数十Ｖといった高い電位差がある状況においても、高価で消費電力が増大する絶縁回路を設けることなく差動通信を行うことができるようになる。
【００６０】
図９は、本実施の形態の組電池監視回路が適用される組電池モジュール１が電気自動車、あるいはハイブリッド車に搭載された場合の系統例を示す図である。１０００は自動車のシャーシである。
【００６１】
組電池パック４００内に図１で示した組電池１２が単数あるいは複数組み込まれている。この電池パック４００のプラス、マイナス電極は、インバータを含み電圧を変換するとともに、運転指令を受けて出力電流・電圧のレベル制御及び位相制御などを行う電圧変換及び運転制御部５００に接続されている。この電圧変換及び運転制御部５００の出力は、モータ６００に駆動電力として供給される。モータ６００の回転は、例えば差動ギアユニットを介して、駆動輪ＷＲ，ＷＬに伝達される。
【００６２】
電池管理基板３００は、図１で示した組電池モジュール管理回路１１に相当し、組電池の状態を管理すると共に通信を行うための回路（制御部、通信インターフェース、記憶部などを含む）が構築されている。通信インターフェースからの警告信号などは、例えば運転室の計器配列領域のディスプレイ７００に供給される。ディスプレイ７００は、例えば電池寿命が近づいている場合は警告信号を優先して表示する。通常は、ディスプレイ７００はナビゲータとして機能する。警告表示の方法は、種々のタイプが可能である。例えば、寿命に近づいたセルの数を表示してもよい。また残量をバー表示してもよい。また、内部抵抗、残量に基づいて、出力能力をグラフ表示するようにしても良い。なお、図９において、７１１はハンドル、７１２はフロントガラス、７１３、７１４は、シートである。
【００６３】
実施例の車両においては、ＳＯＣ（State of Charge）残量が精度良く把握されるので、過充電、過放電とならないように電池容量を幅広く利用することが可能となり、セルの数を減らすことができるので、軽快な動作を行うことが可能となる。
【００６４】
なお、図１では電池１４ａから電池１４ｃに向かって電位が高くなる様に組み合わされているが、この形態に限定されない。
【００６５】
また、図１では組電池モジュール管理回路１１からの通信線１５ａは先ず組電池監視回路１３ａに接続されているが、この接続方向を逆にして、先ず組電池監視回路１３ｃに接続しても良い。
【００６６】
［第４の実施の形態］  
第４の実施の形態では、通信信号の伝達方向が１方向である点が第１の実施の形態と異なっている。第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
【００６７】
図１０は、第４の実施の形態の組電池監視回路を用いた組電池モジュールを示す図である。通信線１５ａ〜１５ｄは、組電池モジュール管理回路１１と組電池監視回路１３ａ〜１３ｃとの間を一巡するように構成されている。
【００６８】
図１１は、第４の実施の形態の組電池監視回路１３ａ、１３ｂの構成を示す図である。
【００６９】
組電池監視回路１３ａについて説明すると、下位差動通信回路２５ａ及び上位差動通信回路２６ａは、それぞれ１セットの差動増幅器を備えれば良い。また、レベルシフト回路２４ａも同様に上位論理伝送回路２４１ａのみを備えれば良い。
【００７０】
通信信号の授受動作について説明する。組電池モジュール管理回路１１からの指令は、通信線１５ａを介して下位差動通信回路２５ａから監視回路２２ａに送信される。また、監視回路２２ａからの電池１４ａの状態（電圧、温度等）を表す測定信号は、上位論理伝送回路２４１ａ、上位差動通信回路２６ａを介して通信線１５ｂに出力される。そして、測定信号は、通信線１５ｃ、１５ｄを介して組電池モジュール管理回路１１で受信される。
【００７１】
この第４の実施の形態では、通信信号の衝突を防止するため、通信は組電池モジュール管理回路１１が統括して制御する。
【００７２】
図１１では、通信信号の伝達方向が下位から上位方向であったが、通信信号の伝達方向が上位から下位方向となるように組電池監視回路を構成しても良い。例えば、組電池監視回路１３ａの構成では、下位差動通信回路２５ａ及び上位差動通信回路２６ａは、それぞれ図１１に示す方向と逆方向の１セットの差動増幅器を備える。そして、レベルシフト回路２４ａは下位論理伝送回路２４２ａのみを備える。
【００７３】
なお、図１１では、基準電位をそれぞれの組電池監視回路で独立して設けているが、上述の各実施の形態で説明したように、基準電位を上位の組電池監視回路から取得しても良い。また、組電池監視回路の他の回路部分の構成も上述の各実施の形態の構成を適宜採用しても良い。
【００７４】
なお、図１０では電池１４ａから電池１４ｃに向かって電位が高くなる様に組み合わされているが、この形態に限定されない。
【００７５】
第４の実施の形態によれば、通信信号の伝達方向が１方向であることにより組電池監視回路１３ａ〜１３ｃの構成を簡素化し、コストダウンを図ることができる。
【００７６】
なお、上述の実施の形態で説明した各機能は、ハードウエアを用いて構成しても良く、また、ソフトウエアを用いて各機能を記載したプログラムをコンピュータに読み込ませて実現しても良い。また、各機能は、適宜ソフトウエア、ハードウエアのいずれかを選択して構成するものであっても良い。
【００７７】
更に、各機能は図示しない記録媒体に格納したプログラムをコンピュータに読み込ませることで実現させることもできる。ここで本実施の形態における記録媒体は、プログラムを記録でき、かつコンピュータが読み取り可能な記録媒体であれば、その記録形式は何れの形態であってもよい。
【００７８】
尚、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。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１…組電池モジュール、１１…組電池モジュール管理回路、１２…組電池、１３…組電池監視回路、１４…電池、１６…正極端子、１７…負極端子、２１…電源回路、２２…監視回路、２３…直流コンバータ回路、２４ａ…レベルシフト回路、２５ａ…下位差動通信回路、２６…上位差動通信回路、２４１…上位論理伝送回路、２４２…下位論理伝送回路、５２５…コンパレータ、５２６…出力バッファ。
【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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