(57)【要約】【課題】イグニッションオフ等の後において低消費電力で動作する必要がある場合にも、高精度に維持電池の状態を監視できる装置を提供する。【解決手段】電源１０からの電力はマイコン１４のＶＤＤ端子に供給されるとともにダイオードＤ１を介してＡＤＣ１４ａのレファレンス電源端子ＡＶＲＥＦ０にも供給される。電源１２からの電力はスイッチＱ２を介してＡＶＲＥＦ０に供給されるとともにアナログ回路１６にも供給される。低消費電力時には、スイッチＱ１〜Ｑ３をオフとし、電源１０からＶＤＤ端子、ＡＶＲＥＦ０電源端子への電力供給を維持しつつ、アナログ回路１６への電力供給を遮断する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の状態を検出するアナログ回路と、
前記アナログ回路からの検出信号が供給されるアナログデジタル変換器を有するマイクロコンピュータであって、前記マイクロコンピュータの電源端子に第１電源から電力が供給され、前記アナログデジタル変換器の基準電源端子に第２電源から電力が供給される、マイクロコンピュータと、
前記第２電源への電力供給を制御する第１スイッチであって、通常動作時にはオン制御されて前記第２電源から前記アナログ回路への電力供給を可能とし、低消費電力時にはオフ制御されて前記第２電源から前記アナログ回路への電力供給を遮断する第１スイッチと、
前記第２電源から前記アナログデジタル変換器の前記基準電源端子への電力供給を制御する第２スイッチであって、通常動作時にはオン制御されて前記第２電源から前記アナログ回路及び前記アナログデジタル変換器の前記基準電源端子への電力供給を可能とし、低消費電力時にはオフ制御されて前記第２電源から前記アナログデジタル変換器の前記基準電源端子への電力供給を遮断する第２スイッチと、
前記マイクロコンピュータの前記電源端子と前記アナログデジタル変換器の前記基準電源端子とを接続し、前記第１電源から前記アナログデジタル変換器への電力供給を可能とする素子と、
を備えることを特徴とする二次電池の状態監視装置。
【請求項２】
請求項１記載の二次電池の状態監視装置において、
前記素子は、ダイオード、トランジスタ、抵抗のいずれかであることを特徴とする二次電池の状態監視装置。
【請求項３】
請求項１，２のいずれかに記載の二次電池の状態監視装置において、さらに、
前記第１電源から通信用回路への電力供給を制御する第３スイッチ
を備えることを特徴とする二次電池の状態監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池等の状態を監視する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池等の二次電池は、エネルギ密度が高く、機器の小型化や軽量化が可能である特性を備え、各種電子機器の主電源、自動車や航空機等の産業用ないし運輸用動力源、家庭用の主電源等に幅広く用いられている。二次電池の状態、例えば二次電池の端子間電圧は、マイコンにより常時監視される。
【０００３】
図５に、車載二次電池の状態を監視するシステムの構成を示す。電源（図においてｕｐ電源１）１０に監視装置としてのマイコン１４が接続される。
【０００４】
マイコン１４は、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ１４ａ及びＣＰＵ等１４ｂを含む。ＡＤＣ１４ａとＣＰＵ等１４ｂは、マイコン１４内部の信号線で接続される。
【０００５】
マイコン１４には、電源１０からマイコンコア（ＶＤＤ端子）及びＩ／Ｏバッファ端子（ＥＶＤＤ端子，ＢＶＤＤ端子）に電力が供給され、かつＡＤＣ１４ａのリファレンス電源端子ＡＶＲＥＦ０に電力が供給される。
【０００６】
アナログ回路１６は、電圧センサ等であり、検出した電圧信号等をマイコン１４のアナログ入力端子ＡＮＩｘに供給する。アナログ回路１６には、アナログ電圧入力のＡＤ変換精度を確保するために電源１０から電力が供給され、リファレンス電源端子ＡＶＲＥＦ０とアナログ回路１６用の電源とを共通化する。
【０００７】
図６に、車載二次電池の状態を監視するシステムの他の構成を示す。電源（図においてｕｐ電源１）１０に監視装置としてのマイコン１４が接続される。
【０００８】
マイコン１４は、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ１４ａ及びＣＰＵ等１４ｂを含む。ＡＤＣ１４ａとＣＰＵ等１４ｂは、マイコン１４内部の信号線で接続される。
【０００９】
マイコン１４には、電源１０からマイコンコア（ＶＤＤ端子）及びＩ／Ｏバッファ（ＥＶＤＤ端子，ＢＶＤＤ端子）に電力が供給される。
【００１０】
アナログ回路１６は、電圧センサ等であり、検出した電圧信号等をマイコン１４のアナログ入力端子ＡＮＩｘに供給する。アナログ回路１６には、専用電源（図においてｕｐ電源２）１２から電力が供給され、かつ、この専用電源１２からＡＤＣ１４ａのリファレンス電源端子ＡＶＲＥＦ０に電力が供給される。
【００１１】
なお、下記の特許文献１には、駆動システムをオフとするための運転者の操作であるシステムオフ指示がなされた後に二次電池を冷却する必要があるときに電力消費を抑制しつつ二次電池を冷却するための構成が記載されている。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１１−５５５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、車載二次電池の状態を監視する場合、イグニッションオフ等駆動システムをオフとするための操作がなされた後において、低消費電力で二次電池の状態を監視することが望まれる。
【００１４】
図５あるいは図６の構成では、電源に常にアナログ回路、つまり負荷が接続されている状態であることから、イグニッションオフされた状態で長時間動作させ二次電池の状態を監視することは二次電池の容量低下を招くことになる。
【００１５】
本発明の目的は、イグニッションオフ等の後において低消費電力で動作する必要がある場合にも、高精度に二次電池の状態を監視できる装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、二次電池の状態を検出するアナログ回路と、前記アナログ回路からの検出信号が供給されるアナログデジタル変換器を有するマイクロコンピュータであって、前記マイクロコンピュータの電源端子に第１電源から電力が供給され、前記アナログデジタル変換器の基準電源端子に第２電源から電力が供給される、マイクロコンピュータと、前記第２電源への電力供給を制御する第１スイッチであって、通常動作時にはオン制御されて前記第２電源から前記アナログ回路への電力供給を可能とし、低消費電力時にはオフ制御されて前記第２電源から前記アナログ回路への電力供給を遮断する第１スイッチと、前記第２電源から前記アナログデジタル変換器の前記基準電源端子への電力供給を制御する第２スイッチであって、通常動作時にはオン制御されて前記第２電源から前記アナログ回路及び前記アナログデジタル変換器の前記基準電源端子への電力供給を可能とし、低消費電力時にはオフ制御されて前記第２電源から前記アナログデジタル変換器の前記基準電源端子への電力供給を遮断する第２スイッチと、前記マイクロコンピュータの前記電源端子と前記アナログデジタル変換器の前記基準電源端子とを接続し、前記第１電源から前記アナログデジタル変換器への電力供給を可能とする素子とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の１つの実施形態では、前記素子は、ダイオード、トランジスタ、抵抗のいずれかであることを特徴とする。また、本発明の他の実施形態では、前記第１電源から通信用回路への電力供給を制御する第３スイッチを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、通常動作時にはマイクロコンピュータに電力が供給されるとともに、アナログデジタル変換器の基準電源端子とアナログ回路に共通の第２電源から電力が供給される。また、低消費電力時にはマイクロコンピュータの電源端子とアナログデジタル変換器の基準電源端子にはともに第１電源から電力が供給されるとともにアナログ回路への電力供給は遮断される。従って、低消費電力が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態の参考構成図である
【図２】実施形態の他の参考構成図である。
【図３】実施形態の装置構成図である。
【図４】実施形態の動作説明図である。
【図５】従来技術の構成図である。
【図６】従来技術の他の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
＜参考構成１＞
まず、本実施形態の装置構成に先立ち、本実施形態の構成の理解を容易化するために参考構成について説明する。
【００２２】
図１に、参考構成１のシステム構成図を示す。図５に類似する構成である。電源（図においてｕｐ電源１）１０にマイコン（マイクロコンピュータ）１４が接続される。電源１０及びマイコン１４はともに車両に搭載される。
【００２３】
マイコン１４は、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ１４ａ及びＣＰＵ等１４ｂを含む。ＡＤＣ１４ａとＣＰＵ等１４ｂは、マイコン１４内部の信号線で接続される。
【００２４】
マイコン１４には、電源１０からマイコンコア（ＶＤＤ端子）及びＩ／Ｏバッファ端子（ＥＶＤＤ端子，ＢＶＤＤ端子）に電力が供給され、かつＡＤＣ１４ａのリファレンス電源端子ＡＶＲＥＦ０に電力が供給される。
【００２５】
アナログ回路１６は、電圧センサ等であり、検出した電圧信号等をマイコン１４のアナログ入力端子ＡＮＩｘに供給する。アナログ回路１６には、アナログ電圧入力のＡＤ変換精度を確保するために電源１０から電力が供給され、リファレンス電源端子ＡＶＲＥＦ０とアナログ回路１６用の電源とを共通化する。
【００２６】
図５と異なる点は、電源１０とアナログ回路１６の間にスイッチＳＷが設けられ、スイッチＳＷを介して電力がアナログ回路１６に供給される点である。
【００２７】
車両のイグニッションがオフされた場合、マイコン１４はいわゆるスリープモードに移行して消費電力を削減する。二次電池の状態を監視する際にはマイコン１４のタイマーを利用して起動し、マイコン１４は、アナログ回路１６からの電圧信号をデジタル信号に変換し、図示しないＥＣＵと通信を行う。また、二次電池の状態を監視しない場合には、スイッチＳＷをオフとしてアナログ回路１６への電力供給を遮断することで、二次電池の電力消費を抑制する。
【００２８】
以上のように、スイッチＳＷをオンオフすることで電源１０とアナログ回路１６の常時接続を回避し、容量低下を抑制することが可能である。他方、スイッチＳＷが介在することによりＡＤＣ１４ａのリファレンス電源端子ＡＶＲＥＦ０とアナログ回路１６との間に電位差が生じ、ＡＤＣ１４ａでのＡＤ変換精度が低下するおそれがある。
【００２９】
＜参考構成２＞
図２に、参考構成２のシステム構成図を示す。図６に類似する構成である。電源（図においてｕｐ電源１）１０にマイコン１４が接続される。
【００３０】
マイコン１４は、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ１４ａ及びＣＰＵ等１４ｂを含む。ＡＤＣ１４ａとＣＰＵ等１４ｂは、マイコン１４内部の信号線で接続される。
【００３１】
マイコン１４には、電源１０からマイコンコア（ＶＤＤ端子）及びＩ／Ｏバッファ（ＥＶＤＤ端子，ＢＶＤＤ端子）に電力が供給される。
【００３２】
アナログ回路１６は、電圧センサ等であり、検出した電圧信号等をマイコン１４のアナログ入力端子ＡＮＩｘに供給する。アナログ回路１６には、専用電源（図においてｕｐ電源２）１２から電力が供給され、かつ、この専用電源１２からＡＤＣ１４ａのリファレンス電源端子ＡＶＲＥＦ０に電力が供給される。
【００３３】
図６と異なる点は、電源１２とレファレンス電源端子ＡＶＲＥＦ０との信号線と、アナログ回路１６との接続節点ａの前段、つまり、電源１２と接続節点ａとの間にスイッチＳＷが設けられ、スイッチＳＷを介して電力がＡＤＣ１４ａ及びアナログ回路１６に供給される点である。
【００３４】
車両のイグニッションがオフされた場合、マイコン１４はいわゆるスリープモードに移行して消費電力を削減する。二次電池の状態を監視する際にはマイコン１４のタイマーを利用して起動し、アナログ回路１６からの電圧信号をデジタル信号に変換し、図示しないＥＣＵと通信を行う。また、二次電池の状態を監視しない場合には、スイッチＳＷをオフとしてＡＤＣ１４及びアナログ回路１６への電力供給を遮断することで、二次電池の電力消費を抑制する。
【００３５】
スイッチＳＷをオンオフすることで電源１２とアナログ回路１６の常時接続を回避し、容量低下を抑制することが可能である。また、スイッチＳＷは接続節点ａの前段に介在しているため、ＡＤＣ１４ａのリファレンス電源端子ＡＶＲＥＦ０とアナログ回路１６との間に電位差は生じることなく、ＡＤＣ１４ａでのＡＤ変換精度が低下することもない。
【００３６】
しかしながら、図２の構成の場合において、ＶＤＤ系とＡＤＣ１４系が影響を及ぼし合うようなハードウェア構成となっているときには、電源端子ＶＤＤに電力を供給する際にレファレンス電源端子ＡＶＲＥＦ０の電力供給をゼロ（オフ）とすると、マイコン１４に不具合が生じ得る。
【００３７】
このような不具合を防止するためには、ＶＤＤ端子に電力を供給する場合には、これと同時にレファレンス電源端子ＳＶＲＥＦ０にも電力を供給すればよいが、図２の構成では原理上不可能である。
【００３８】
以上のような参考構成を踏まえ、次に、本実施形態における二次電池監視装置の構成について説明する。
【００３９】
＜実施形態の構成＞
図３に、本実施形態のシステム構成を示す。電源（図においてｕｐ電源１：第１電源）１０にマイコン（マイクロプロセッサ）１４が接続される。
【００４０】
マイコン１４は、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ１４ａ及びＣＰＵ等１４ｂを含む。ＣＰＵ等１４ｂには、パワー供給回路が含まれる。ＡＤＣ１４ａとＣＰＵ等１４ｂは、マイコン１４内部の信号線で接続される。マイコン１４には、電源１０からＶＤＤ端子及びＥＶＤＤ端子、ＢＶＤＤ端子に電力が供給される。ＶＤＤ端子からの電力はＣＰＵ等に供給され、ＥＶＤＤ端子やＢＶＤＤ端子からの電力はマイコン１４のＩ／Ｏバッファに供給される。
【００４１】
アナログ回路１６は、二次電池の端子間電圧を検出する電圧センサ等であり、検出した電圧信号等をマイコン１４のアナログ入力端子ＡＮＩｘに供給する。アナログ回路１６は、二次電池が複数の組電池から構成されている場合には各組毎の端子間電圧を検出する。組電池が複数のセルから構成されている場合には、図示しない電圧検出部が各セルの端子間電圧を検出する。
【００４２】
アナログ回路１６には、電源１０とは別の専用電源（図においてｕｐ電源２：第２電源）１２から電力が供給され、かつ、この専用電源１２からＡＤＣ１４ａのリファレンス電源端子ＡＶＲＥＦ０に電力が供給される。専用電源１２は、例えばレギュレータＩＣで構成される。
【００４３】
電源１０及び専用電源１２はともに所定電圧（図では１２Ｖ）の電力が供給されて動作するが、電源１０と専用電源１２の接続節点ｄと専用電源１２との間にスイッチ（第１スイッチ）Ｑ１が接続される。
【００４４】
また、専用電源１２とＡＤＣ１４ａのレファレンス電源端子ＡＶＲＥＦ０との間にスイッチ（第２スイッチ）Ｑ２が接続される。
【００４５】
また、電源１０の後段と通信用回路（図示しないＥＣＵと通信するための回路）の接続節点ｅと通信用回路との間にスイッチＱ３が接続される。
【００４６】
さらに、ＶＤＤ端子とレファレンス電源端子ＡＶＲＥＦ０との間、すなわち図中の接続節点ｂと接続節点ｃとの間にダイオードＤ１が接続される。ダイオードＤ１のアノード端子がＶＤＤ端子側に接続され、カソード端子がＡＶＲＥＦ０端子側に接続される。
【００４７】
スイッチＱ１〜Ｑ３は、動作状態に応じてオンオフ制御される。スイッチＱ１〜Ｑ３のオンオフは、マイコン１４により制御され、マイコン１４のバッファを介してマイコン１４からスイッチＱ１〜Ｑ３にオンオフ制御信号が供給される。マイコン１４のバッファは、既述したようにＥＶＤＤ端子、ＢＶＤＤ端子からの電力供給により動作する。
【００４８】
次に、本実施形態における監視装置の動作について説明する。
【００４９】
＜通常動作時＞
図４に、通常動作時の動作状態を示す。通常動作状態とは、イグニッションがオンされていて、二次電池の状態を常に監視している状態である。通常動作状態では、マイコン１４は、スイッチＱ１，Ｑ２をともにオンとする。スイッチＱ１がオンされることで、所定の１２Ｖが専用電源１２に供給され、電用電源１２が動作可能となる。また、スイッチＱ２がオンされることで、専用電源１２とＡＤＣ１４ａのレファレンス電源端子ＡＶＲＥＦ０が接続される。また、専用電源１２とアナログ回路１６が接続され（アナログ回路１６自体はスイッチＱ２のオンオフとは無関係に常に専用電源１２に接続されている）、専用電源１２からＡＤＣ１４ａのレファレンス電源端子ＡＶＲＥＦ０及びアナログ回路１６への電力供給が可能となる。従って、マイコン１４のＶＤＤ端子等には電源１０から電力が供給されるとともに、アナログ回路とＡＤＣ１４ａのレファレンス電源端子ＡＶＲＥＤ０には専用電源１２から電力が供給される。
【００５０】
アナログ回路１６で検出された電圧信号等はＡＤＣ１４ａのアナログ入力端子ＡＮＩｘに供給され、デジタル信号に変換されてＣＰＵ等１４ｂに供給される。ＣＰＵ等１４ｂは、検出された電圧信号を所定のしきい値と大小比較する等して異常の有無を判定してＥＣＵに出力する。
【００５１】
スイッチＱ２は、接続節点ａとレファレンス電源端子ＡＶＲＥＦ０との間に接続されている。このため、スイッチＱ２による電圧降下でアナログ回路１６の電位とレファレンス電源端子ＡＶＲＥＦ０との間の電位差が懸念される。しかし、図１のスイッチＳＷの場合と比較すると、レファレンス電源端子ＡＶＲＥＦ０に流れる電流は小さいため、その電位差は十分小さく設定し得る。また、電位差がＡＤＣ１４ａの分解能に対して十分小さくなるように、スイッチＱ２を電圧ドロップが小さくなるもの、低オン抵抗のＭＯＳＦＥＴで構成することで電位差を十分小さく設定できる。
【００５２】
なお、スイッチＱ３は、ＥＣＵとの通信のタイミングで一定時間オンし、電源１０から通信用回路に電力を供給する。スイッチＱ３で生じる電圧降下は、通信用回路に用いるＩＣ等の電圧入力範囲内であれば問題ない。
【００５３】
＜低消費電力動作時＞
イグニッションオフ後に低消費電力で動作する場合、図３に示すように、マイコン１４は全てのスイッチＱ１〜Ｑ３をオフとするように制御信号を出力する。スイッチＱ１〜Ｑ３をオフすることで、専用電源１２とアナログ回路１６との接続が遮断されるため、消費電力が抑制される。すなわち、スイッチＱ１をオフとすることで、専用電源１２の動作が停止し、専用電源１２からの電力供給が遮断される。専用電源１２はレギュレータＩＣで構成する場合、スイッチＱ１をオフとすることで、レギュレータＩＣで消費される回路電流がカットされる。また、スイッチＱ３をオフとすることで、電源１０から通信用回路への電力供給が遮断される。この際、接続節点ｂと接続節点ｃとの間はダイオードＤ１で接続されているため、電源１０からの電力はＶＤＤ端子等に供給されるとともに、ＡＤＣ１４ａのレファレンス電源端子ＡＶＲＥＦ０にも供給されるため、たとえＶＤＤ系とＡＤＣ１４系が影響を及ぼし合うようなハードウェア構成であったとしても、不具合は生じない。そして、スイッチＱ２をオフとすることで、ダイオードＤ１を介して電源１０からアナログ回路１６に電力が供給されることもない。
【００５４】
スイッチＱ２をなくし、スイッチＱ１のみをオフとしても専用電源１２からアナログ回路１６への電力供給は遮断し得るが、ダイオードＤ１を介して電源１０からアナログ回路１６に電力が供給されてしまう。スイッチＱ２を設け、スイッチＱ１，Ｑ２ともにオフとすることで、ＶＤＤ端子等及びＡＶＲＥＦ０端子への電力供給を可能にすると同時に、アナログ回路１６への電力供給を遮断できる。
【００５５】
以上のように、本実施形態によれば、通常動作時には専用電源１２からアナログ回路１６とレファレンス電源端子ＡＶＲＥＦ０に電力を供給するので、ＡＤＣ１４ａでのＡＤ変換精度の低下を抑制して高精度に二次電池の端子間電圧等を検出することができる。また、イグニッションオフ後には、ＶＤＤ端子等とＡＶＲＥＦ０端子への電力供給を確保しつつ、アナログ回路１６への電力供給を遮断して消費電力を抑制できる。
【００５６】
本実施形態において、接続節点ｂと接続節点ｃとの間にダイオードＤ１を接続しているが、電源１０からＡＶＲＥＦ０に電力を供給するための任意の素子を用いることができ、例えばダイオードＤ１に代えてトランジスタあるいは抵抗を用いてもよい。但し、抵抗を用いる場合には、スイッチＱ２をオフとした場合の抵抗による電圧降下によりＡＶＲＥＦ０端子に供給される電圧が低下することに対する考慮が必要である。
【００５７】
また、本実施形態において、スイッチＱ３により通信用回路を切り離すことが可能な構成としているので、消費電力をさらに低減することが可能である。また、スイッチＱ３をオンとして通信用回路に電力を供給する場合、アナログ回路１６を用いる必要がないのであればスイッチＱ１，Ｑ２をオフにすることもできる。これにより、さらなる消費電力の低減が図られる。本発明では、通常動作時にはスイッチＱ１，Ｑ２は基本的にオン制御されるが、アナログ回路１６への電力供給が不要であればたとえ通常動作時においても必要な期間だけオフ制御される態様を排除するものではない。
【符号の説明】
【００５８】
１０  電源、１２  専用電源、１４  マイコン、１６  アナログ回路。
【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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