(57)【要約】【課題】コストや部品点数の増大を抑えつつ、各電池セルの電圧を無線通信により伝達可能な電池システムを提供する。【解決手段】電池システム１は、正極端子１２Ｐおよび負極端子１２Ｎをそれぞれ有する電池セル１１ａ〜１１ｄと、電池セル１１ａ〜１１ｄの電圧を検知する電圧検知回路１３と、電池セル１１ａ〜１１ｄの各正極端子１２Ｐおよび各負極端子１２Ｎと各電圧検知回路１３とを接続する電圧検知線１４と、電圧検知回路１３と無線通信を行い、各電圧検知回路１３から対応する各電池セル１１ａ〜１１ｄの電圧を受信する上位コントローラ３１とを備える。電圧検知線１４は、電圧検知回路１３と上位コントローラ３１との間で行われる無線通信のために用いられるアンテナとして機能する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極端子および負極端子をそれぞれ有する複数の電池セルと、
前記電池セルの電圧を検知する電圧検知回路と、
前記電池セルの各々に対応して設けられ、各電池セルの前記正極端子および前記負極端子と前記電圧検知回路とを接続する電圧検知線と、
前記電圧検知回路と無線通信を行い、各電圧検知回路から対応する各電池セルの電圧を受信する上位コントローラと、を備え、
前記電圧検知線は、前記電圧検知回路と前記上位コントローラとの間で行われる無線通信のために用いられるアンテナとして機能することを特徴とする電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電池システムにおいて、
前記電圧検知線には、前記正極端子と前記電圧検知回路の間および前記負極端子と前記電圧検知回路の間に、所定の高周波電流を遮断する高周波遮断素子がそれぞれ設けられており、
前記高周波遮断素子によって挟まれた前記電圧検知線の部分が、前記アンテナとして機能するアンテナ部を形成することを特徴とする電池システム。
【請求項３】
請求項２に記載の電池システムにおいて、
前記アンテナ部は、前記無線通信における搬送波の波長の半分と略一致する長さの直線形状を有することを特徴とする電池システム。
【請求項４】
請求項２または３に記載の電池システムにおいて、
前記複数の電池セルに対応する各アンテナ部は、等間隔かつ平行に配置されることを特徴とする電池システム。
【請求項５】
請求項４に記載の電池システムにおいて、
前記複数の電池セルに対応する各アンテナ部の中心は、略同一平面上に配置されることを特徴とする電池システム。
【請求項６】
請求項５に記載の電池システムにおいて、
互いに隣接する２つのアンテナ部の間に、当該２つのアンテナ部と平行に配置された、前記アンテナ部よりも短い長さの直線形状を有する非給電導体をさらに備え、
前記非給電導体の中心と、前記複数の電池セルに対応する各アンテナ部の中心とは、略同一平面上に配置されることを特徴とする電池システム。
【請求項７】
請求項４に記載の電池システムにおいて、
前記複数の電池セルは、複数のブロックに分類されており、
前記複数のブロックの各々に対して、当該ブロックの各電池セルに対応する各アンテナ部の間隔と等しい間隔で、いずれかのアンテナ部と平行に配置された結合用アンテナが設けられており、
前記結合用アンテナは、他の結合用アンテナと接続されていることを特徴とする電池システム。
【請求項８】
請求項２または３に記載の電池システムにおいて、
前記高周波遮断素子は、インダクタとコンデンサを並列接続した共振回路により構成され、
前記共振回路の共振周波数は、前記無線通信における搬送波の周波数と略一致することを特徴とする電池システム。
【請求項９】
請求項１乃至３いずれか一項に記載の電池システムにおいて、
前記電圧検知回路は、前記電池セルの電圧に応じて変調された無線信号を生成する無線通信回路を有し、
前記電圧検知回路から前記上位コントローラへ前記無線信号を送信することにより、前記無線通信を行うことを特徴とする電池システム。
【請求項１０】
請求項１乃至３いずれか一項に記載の電池システムにおいて、
前記電圧検知回路は、前記上位コントローラから送信される無線信号に対するインピーダンスを前記電池セルの電圧に応じて変化させることにより、前記無線通信を行う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、電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数の電池セルを組み合わせた組電池を管理する電池システムにおいて、各電池セルの状態を管理するために各電池セルの電圧を検出する回路を設け、この回路により検出された各電池セルの電圧を上位のコントローラへ伝達する手段が用いられている。このような伝達手段を持つことで、上位のコントローラは、各電池セルが過充電等の不安全な状態にあるか否かを判断し、必要に応じて電流遮断等の措置を講じることにより、当該電池セルがそれ以上危険な状態となるのを避けることができる。
【０００３】
上記のような伝達手段は様々な形態をとることができる。たとえば特許文献１には、複数の内部回路でそれぞれ取得した各電池セルの電圧を外部回路に伝達する際に無線通信を用いる燃料電池の状態監視装置が開示されている。このようにすることで、有線通信を用いる場合と比べて、配線や絶縁素子を省略できるため、部品コストや装置の大きさを低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３５７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の従来技術では、各電池セルの電圧をそれぞれ検出する複数の内部回路と外部回路との間の無線通信は、ループアンテナを用いて行われる。すなわち、各々の内部回路には小さなループアンテナを、外部回路には大きなループアンテナをそれぞれ接続し、これらのアンテナを多対一で電磁的に結合させて無線通信を行っている。しかし、このような構成では、各内部回路において、電池セルの電圧を検出するための回路とは別に無線通信用のアンテナを追加して設ける必要があるため、コストや部品点数の増大につながる。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、コストや部品点数の増大を抑えつつ、各電池セルの電圧を無線通信により伝達可能な電池システムを提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による電池システムは、正極端子および負極端子をそれぞれ有する複数の電池セルと、電池セルの電圧を検知する電圧検知回路と、電池セルの各々に対応して設けられ、各電池セルの正極端子および負極端子と電圧検知回路とを接続する電圧検知線と、電圧検知回路と無線通信を行い、各電圧検知回路から対応する各電池セルの電圧を受信する上位コントローラと、を備える。電圧検知線は、電圧検知回路と上位コントローラとの間で行われる無線通信のために用いられるアンテナとして機能する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、コストや部品点数の増大を抑えつつ、各電池セルの電圧を無線通信により伝達可能な電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態による電池システムの構成を示した平面図である。
【図２】電圧検知基板の接続構造の別例を示した平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による電池システムの導波路構造について示した模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における電圧検知回路について、その回路ブロックおよび電池セル、電圧検知線との配線関係を表した配線図である。
【図５】高周波遮断素子を共振回路により構成した実装例を示す回路図である。
【図６】本発明の第１の実施形態による複数の電池ブロックを含む電池システムの構成を示した平面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による電池システムの構成を示した平面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における電圧検知回路について、その回路ブロックおよび電池セル、電圧検知線との配線関係を表した配線図である。
【図９】低周波分離回路の実装例を示す回路図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態による電池システムの構成を示した平面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態による電池システムの構成を示した平面図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態による電池システムの構成を示した平面図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態における電圧検知回路について、その回路ブロックおよび電池セル、電圧検知線との配線関係を表した配線図である。
【図１４】本発明の第６の実施形態における高周波短絡回路の実装例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る電池システムについて、図面を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施形態による電池システム１の構成を示した平面図である。電池システム１は、電池ブロック２１、上位コントローラ３１、無線回路３２およびアンテナ３３から構成される。
【００１２】
電池ブロック２１は、角形（直方体形状）の電池セル１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび１１ｄと、正極導体部材２３Ｐおよび負極導体部材２３Ｎとを備える。各電池セル１１ａ〜１１ｄは、缶状のケースに収納されている。電池セル１１ａのケースの天面部分には、正極端子１２Ｐ、負極端子１２Ｎおよび電圧検知基板１６ａが搭載されている。同様に、電池セル１１ｂのケースの天面部分には、正極端子１２Ｐ、負極端子１２Ｎおよび電圧検知基板１６ｂが搭載されており、電池セル１１ｃのケースの天面部分には、正極端子１２Ｐ、負極端子１２Ｎおよび電圧検知基板１６ｃが搭載されており、電池セル１１ｄのケースの天面部分には、正極端子１２Ｐ、負極端子１２Ｎおよび電圧検知基板１６ｄが搭載されている。
【００１３】
電池セル１１ａ〜１１ｄは、バスバー２２ａ、２２ｂおよび２２ｃを介して直列に接続されている。具体的には、電池セル１１ａの正極端子１２Ｐと電池セル１１ｂの負極端子１２Ｎがバスバー２２ａを介して接続されており、電池セル１１ｂの正極端子１２Ｐと電池セル１１ｃの負極端子１２Ｎがバスバー２２ｂを介して接続されており、電池セル１１ｃの正極端子１２Ｐと電池セル１１ｄの負極端子１２Ｎがバスバー２２ｃを介して接続されている。最も低電位側にある電池セル１１ａの負極端子１２Ｎには負極導体部材２３Ｎが接続されており、最も高電位側にある電池セル１１ｄの正極端子１２Ｐには正極導体部材２３Ｐが接続されている。なお、電池セル１１ａ〜１１ｄには、たとえばリチウムイオン二次電池などが用いられる。
【００１４】
電圧検知基板１６ａ〜１６ｄには、電圧検知回路１３、電圧検知線１４および高周波遮断素子１５がそれぞれ搭載されている。電圧検知回路１３は、電圧検知線１４を介して、電池セル１１ａ〜１１ｄの正極端子１２Ｐおよび負極端子１２Ｎとそれぞれ接続されている。電圧検知線１４には、正極端子１２Ｐと電圧検知回路１３の間、および負極端子１２Ｎと電圧検知回路１３の間の２カ所において、電圧検知回路１３を挟むようにして、高周波遮断素子１５がそれぞれ挿入されている。
【００１５】
なお、電池セル１１ａ〜１１ｄは、いずれも同等の構成を有している。また、電圧検知基板１６ａ〜１６ｄも同様に、いずれも同等の構成を有している。そのため、以下の説明では、これらを総称して、単に電池セル１１や電圧検知基板１６と記すことがある。
【００１６】
電圧検知回路１３は、電池セル１１の電圧を測定し、その値を無線通信により上位コントローラ３１に伝達する通信機能を持つ回路である。なお、本回路の詳細については図４の説明にて後述する。
【００１７】
電圧検知線１４は、電池セル１１の正極端子１２Ｐおよび負極端子１２Ｎと、電圧検知回路１３とを接続する配線である。この電圧検知線１４は、少なくとも高周波遮断素子１５よりも内側の部分、すなわち電圧検知回路１３から高周波遮断素子１５までの部分を、電圧検知基板１６上に形成された基板パターン、たとえば銅箔パターンとして実装することが好ましい。一方、高周波遮断素子１５よりも外側の部分、すなわち高周波遮断素子１５から正極端子１２Ｐおよび負極端子１２Ｎまでの部分については、上記の基板パターンに加えて、電圧検知基板１６を正極端子１２Ｐ、負極端子１２Ｎに接続するための丸形端子等（図示しない）により構成することができる。
【００１８】
なお、電圧検知基板１６の接続構造としては、丸型端子以外のものを用いてもよい。図２は、電圧検知基板１６の接続構造の別例を示した平面図である。この図２では、電池セル１１ｃに対応して設けられた電圧検知基板１６ｃを、電池セル１１ｃの正極端子１２Ｐおよび負極端子１２Ｎへ接続するための接続構造の別例を例示している。
【００１９】
図２（ａ）に示すように、その一部が正極端子１２Ｐおよび負極端子１２Ｎと重なるようにして作成された電圧検知基板１６ｃは、正極端子１２Ｐの位置と負極端子１２Ｎの位置にそれぞれ穴が開けられている。そして、この穴の周囲に配置された電圧検知線１４を、図２（ｂ）に示すように、バスバー２２ｂ、２２ｃと共締めする。これにより、電圧検知基板１６ｃを正極端子１２Ｐおよび負極端子１２Ｎへ接続すると共に、正極端子１２Ｐ、負極端子１２Ｎをバスバー２２ｃ、２２ｂにそれぞれ接続している。
【００２０】
なお、図２では、電池セル１１ｃと電圧検知基板１６ｃとの接続構造を代表例として説明したが、他の電池セル１１ａ、１１ｂ、１１ｄおよびこれらに対応する電圧検知基板１６ａ、１６ｂ、１６ｄについても、同様の接続構造とすることができる。ただし、電池セル１１ａの負極端子１２Ｎには負極導体部材２３Ｎが共締めされ、電池セル１１ｄの正極端子１２Ｐには正極導体部材２３Ｐが共締めされる。
【００２１】
高周波遮断素子１５は、所定の高周波電流を遮断する素子である。具体的には、電圧測定のための直流電流に対しては、低いインピーダンスを示してこれを通過させる一方で、電圧検知回路１３と上位コントローラ３１の間で無線通信を行うための高周波電流に対しては、高いインピーダンスを示してこれを遮断するように、高周波遮断素子１５の特性が設定されている。すなわち、高周波遮断素子１５を用いて高周波電流を遮断することで、電圧検知線１４においてアンテナの有効長Ｌを規定し、電圧検知線１４を無線通信のアンテナとして用いることができる。このように、高周波遮断素子１５は、電圧検知線１４の一部分をダイポールアンテナとして機能させる役割を持つ。
【００２２】
以上説明したように、電圧検知線１４のうち、電圧検知回路１３を介して２つの高周波遮断素子１５で挟まれた部分は、無線通信用のダイポールアンテナとしても機能する。そのため、以下の説明では、この部分を特にアンテナ部１９と呼ぶこととする。このアンテナ部１９を用いて上位コントローラ３１との間で無線通信を行うことにより、各電圧検知回路１３は、対応する電池セル１１の電圧測定結果を上位コントローラ３１へ送信することができる。したがって、各電圧検知回路１３において無線通信用のアンテナを別途設ける必要がないため、コストや部品点数の増大を抑えつつ、各電池セル１１の電圧を無線通信により伝達可能な電池システムを提供することができる。
【００２３】
電池セル１１に対応する各アンテナ部１９は、後述するような導波路構造を形成するために、次のような位置関係で配置されている。すなわち、各アンテナ部１９は、図１に示すように、等間隔ｄで平行に配置されている。また、各アンテナ部１９の中心点は、略同一の平面上に配置されている。ここで、各アンテナ部１９の配置面は、図１において必ずしも紙面と平行である必要はなく、紙面方向に対して傾いていてもよい。あるいは、各アンテナ部１９の中心点を平面ではなく、略同一の曲面上に配置してもよい。この場合、当該曲面の曲率は、無線通信に用いられる無線信号の周波数に応じて決定することができる。ただし、無線信号を効率的に伝搬するためには、各アンテナ部１９をなるべく直線状に配置することが好ましい。
【００２４】
アンテナ部１９は、直線形状を有しており、その長さＬは、無線通信に用いられる無線信号の波長に応じて決定することができる。具体的には、無線通信における搬送波の波長をλとすると、Ｌ≒λ／２、すなわちＬを搬送波の波長λの約半分の長さとするのが好ましい。また、隣接するアンテナ部１９同士の間隔ｄも、この波長λに応じて決定することができる。具体的には、λ／８からλ／４の間、より好ましくはｄ≒λ／４とするのが好ましい。
【００２５】
上位コントローラ３１は、マイクロコントローラ等が実装された制御装置である。このマイクロコントローラの処理により、上位コントローラ３１は、各電圧検知回路１３に対して、対応する電池セル１１の電圧値を検知するための指示信号を生成する。また、この指示信号に対する応答として各電圧検知回路１３から送信された電池セル１１の電圧値に基づいて、各電池セル１１の充電状態に関する判断を行う。たとえば、各電池セル１１が過充電等の不安全な状態にあるか否かを判断する。
【００２６】
各電池セル１１の充電状態を判断したら、上位コントローラ３１は、その判断結果を基に、電池システム１による充放電の制御を必要に応じて行う。たとえば、いずれかの電池セル１１が過充電状態にあると判断した場合、上位コントローラ３１は、その判断結果を電池システム１が充放電の対象とする装置、たとえばインバータ装置（図示しない）へと伝達し、当該装置に充放電電流を停止させる。または、当該装置と電池システム１との間の配線経路上に設けられたスイッチ（図示しない）を切り離す制御を行い、充放電電流を遮断してもよい。このような制御を行うことにより、当該電池セル１１がそれ以上危険な状態になることを防止することができる。
【００２７】
上位コントローラ３１には、各電圧検知回路１３と相互の無線通信を行うために、無線回路３２およびアンテナ３３が配線３４を介して接続されている。前述のようにアンテナ部１９を用いて各電圧検知回路１３から無線信号が送信された場合、アンテナ３３は、その無線信号を受信して得られた高周波信号を無線回路３２へ出力する。無線回路３２は、変復調用の回路を有しており、アンテナ３３から出力された高周波信号を復調して受信信号を生成し、配線３４を介して上位コントローラ３１へ出力する。また、上位コントローラ３１から各電圧検知回路１３への送信信号が配線３４を介して出力された場合、無線回路３２は、これを変調して高周波信号を生成し、アンテナ３３へ出力する。アンテナ３３は、無線回路３２から出力された高周波信号を各電圧検知回路１３へ無線送信する。これにより、上位コントローラ３１は、各電圧検知回路１３との間で無線通信を行うことができる。この無線通信では、たとえばＦＭ（周波数変調）やＡＭ（振幅変調）等の周知の変調方式を用いることができる。なお、無線回路３２を単にインビーダンス整合用の回路とし、変復調用の回路を無線回路３２でなく上位コントローラ３１内に設けてもよい。
【００２８】
アンテナ３３は、アンテナ部１９と同様に、ダイポールアンテナにより構成され、その長さはＬ≒λ／２とするのが好ましい。また、アンテナ３３は、電池ブロック２１内で最も近傍に位置する電池セル１１ｄに対応するアンテナ部１９と平行に配置されている。このアンテナ部１９とアンテナ３３との間隔は、他の隣接するアンテナ部１９同士の間隔と同じく、ｄ≒λ／４とするのが好ましい。すなわち、アンテナ３３は、アンテナ部１９同士の配置関係の延長線上に配置されている。
【００２９】
ここで、電池システム１における導波路構造について図３を用いて説明する。図３は、本発明の第１の実施形態による電池システム１の導波路構造について示した模式図である。図３では、長さＬ≒λ／２のアンテナ部１９およびアンテナ３３がそれぞれ平行に等間隔ｄで並び、これらの各アンテナの中心が略同一平面（図中の一点鎖線を含み、紙面に垂直な平面）に沿って配置されている導波路構造を示している。すなわち、各アンテナは紙面に対して同じ高さに並んでいてもよいし、互いに異なる高さで並んでいてもよい。このとき、各アンテナの中心のみならず、その全体を略同一平面上に配置してもよい。
【００３０】
あるいは、前述のように各アンテナの中心を同一平面ではなく、同一曲面上に配置してもよい。この場合、当該曲面の曲率は、無線通信に用いられる搬送波の周波数に応じて決定することができ、周波数が低いほど曲率の大きな曲面とすることができる。なお、図３では、アンテナ３３に接続されている無線回路３２は図示されているが、各アンテナ部１９に含まれる電圧検知回路１３等については図示を省略している。
【００３１】
図３の導波路構造において、各アンテナの間隔ｄは前述のようにｄ≒λ／４とするのが好ましいが、それ以外の値であってもよい。ｄの取り得る値は、無線通信の周波数や周辺の構造物の影響などによって変化するが、概ねλ／８からλ／４の間とすることができる。また、図中の矢印は、各アンテナ部１９からアンテナ３３へ無線信号を送信する際の電磁波の伝搬方向を示している。
【００３２】
以上説明したような導波路構造は、図中の左右方向への電磁波を通しやすい導波性質を示すことが知られており、たとえばテレビアンテナ等に用いられる八木・宇田アンテナとしても利用されている。すなわち、図３のような導波路構造の条件が満たされるように各アンテナ部１９およびアンテナ３３の配置関係を決定することで、これらを無線回路３２にとって左右方向に強い指向性と高い利得を持つ一群のアンテナとして機能させることができる。その結果、高い効率で電磁波を伝搬させることができるため、少ない放射電力で各電池セル１１の電圧測定結果を各電圧検知回路１３から上位コントローラ３１へ無線送信することができる。
【００３３】
なお、一般的に電池システムにおいては、消費電力をできるだけ抑えることが好ましい。これは、省エネルギーという観点に加えて、電池システム自身の消費電力によって電池が放電されてしまうのを極力避ける必要があるためである。そのため、無線通信を用いて各電池セル１１の電圧測定結果を送信する場合は、その送信電力をできるだけ小さくして消費電力を抑えることが好ましい。さらに、送信電力を抑えることで、外部に漏洩する電磁波のレベルを低減して他機器との電磁波による干渉を防ぐこともできるため、より一層好ましい。そこで、上記のような導波路構造を採用することで、電磁波を高効率で伝播できるため、送信電力を低減し、これによって消費電力の抑制や他機器への干渉の防止に寄与することができる。
【００３４】
次に、電圧検知回路１３および周辺の回路の動作について図４を用いて説明する。図４は、本発明の第１の実施形態における電圧検知回路１３について、その回路ブロックおよび電池セル１１、電圧検知線１４との配線関係を表した配線図である。
【００３５】
電圧検知回路１３は、直流電圧検知回路４１および無線通信回路４５から構成される。直流電圧検知回路４１は、ローパスフィルタ４２およびＡ／Ｄコンバータ４３から構成され、電圧検知線１４および高周波遮断素子１５を介して、電池セル１１の正極端子１２Ｐおよび負極端子１２Ｎと接続されている。
【００３６】
ローパスフィルタ４２は、電圧検知線１４から直流電圧検知回路４１へ入力される信号のうち、所定の周波数以上の高周波信号を遮断する。具体的には、電圧検知回路１３において無線信号を送信する際に、無線通信回路４５からアンテナ部１９へ出力される高周波信号や、電圧検知回路１３において無線信号を受信する際に、アンテナ部１９から電圧検知回路１３へ入力される高周波信号を遮断する。これにより、Ａ／Ｄコンバータ４３において、直流信号である電池セル１１の電圧を正確に測定できるようにする。さらにローパスフィルタ４２は、電池システム１に接続されたインバータ装置等からの交流ノイズを遮断する役割も有する。
【００３７】
Ａ／Ｄコンバータ４３は、ローパスフィルタ４２を通じて印加された電池セル１１の電圧、すなわち正極端子１２Ｐと負極端子１２Ｎの間の電圧をディジタル値に変換し、無線通信回路４５へ出力する。
【００３８】
無線通信回路４５は、通信制御部４６、変復調回路４７および整合回路４８から構成され、電圧検知線１４（アンテナ部１９）と接続されている。
【００３９】
通信制御部４６は、上位コントローラ３１からの無線信号を受信することで変復調回路４７から出力された受信信号に含まれる測定指示に応じて、Ａ／Ｄコンバータ４３を制御し、電池セル１１の電圧をＡ／Ｄコンバータ４３に測定させる。そして、Ａ／Ｄコンバータ４３から出力された電池セル１１の電圧値に基づいて、所定の符号化処理等を行うことにより送信信号を生成し、変復調回路４７へ出力する。
【００４０】
変復調回路４７は、無線信号の受信時には、上位コントローラ３１から送信された無線信号をアンテナ部１９で受信して得られた高周波信号を復調することで、受信信号を生成して通信制御部４６へ出力する。また、無線信号の送信時には、通信制御部４６から出力された送信信号を変調して無線通信用の高周波信号を生成し、アンテナ部１９へ出力する。これにより、無線信号がアンテナ部１９から上位コントローラ３１へ送信されるようにする。
【００４１】
整合回路４８は、アンテナ部１９に接続されており、無線通信回路４５の高周波インピーダンスと電圧検知線１４のアンテナ部１９における高周波インピーダンスの違いを吸収する役割を持つ。すなわち、整合回路４８は、変復調回路４７とアンテナ部１９の間における高周波電力の入出力を効率よく行う役割を担う。
【００４２】
以上説明したように、電圧検知回路１３は、アンテナ部１９を通じて、無線信号としての高周波電力を空間へ放出する。この高周波電力は、図３のような導波路構造を通じて空間内を伝搬し、上位コントローラ３１と接続されているアンテナ３３において受信される。こうして電圧検知回路１３とアンテナ３３の間で無線通信を行うことで、電池セル１１の電圧値を電圧検知回路１３から上位コントローラ３１へ伝達することができる。
【００４３】
なお、高周波遮断素子１５としては、たとえば個別部品としてのインダクタを用いることができる。その他にも、電圧検知線１４の電圧検知基板１６上での銅箔パターンをコイル状にすることにより、個別部品を用いないで高周波遮断素子１５を電圧検知基板１６上に実装することができる。
【００４４】
また、特に高い遮断特性を必要とする場合などは、高周波遮断素子１５を共振回路により構成してもよい。図５は、高周波遮断素子１５を共振回路により構成した実装例を示す回路図である。この図５の回路図において、高周波遮断素子１５は、インダクタ５１およびコンデンサ５２を並列接続した共振回路により構成されている。この共振回路の共振周波数は、無線通信における搬送波の周波数と略一致することが好ましい。すなわち、インダクタ５１のインダクタンスをＬｒとし、コンデンサ５２の静電容量をＣｒとすると、これらと搬送波の周波数ｆとの間に、ｆ≒１／２π√（ＬｒＣｒ）の関係が成り立つようにすることが好ましい。この条件を満たすようにインダクタ５１およびコンデンサ５２を選定することで、高周波遮断素子１５から外側への高周波電流の漏れ出しを抑制し、アンテナ部１９の長さＬを厳密に管理することができる。その結果、電磁波の伝達効率をさらに改善することができる。
【００４５】
以上が本発明の第１の実施形態に係る電池システム１において各電池セル１１の電圧が上位コントローラ３１に伝達される構成の説明である。本構成により、各電池セル１１の電圧を検出して上位コントローラ３１へ伝達するための無線通信において、必要な消費電力や外部への漏洩電磁波を低減することができる。
【００４６】
なお、上記の説明では、１つの電池ブロック２１が上位コントローラ３１と接続される場合について述べたが、本実施形態は、複数の電池ブロック２１を一つの上位コントローラ３１に接続する構成に容易に拡張することができる。その具体例を、図６を用いて以下に説明する。
【００４７】
図６は、本発明の第１の実施形態による複数の電池ブロック２１ａ、２１ｂを含む電池システム１の構成を示した平面図である。図６では、前述のような導波路構造を介して上位コントローラ３１と無線接続される電池ブロック２１ａに加えて、さらにもう一つの電池ブロック２１ｂを電池ブロック２１ａの隣に配置している。この配置において、電池ブロック２１ａ、２１ｂは、互いに最も近い位置にあるアンテナ部１９同士を、他のアンテナ部１９と同様の配置関係、具体的には平行かつ等間隔ｄで配置する。これにより、電池ブロック２１ｂについても、電圧検知回路１３と上位コントローラ３１との間で無線通信が可能となる。
【００４８】
なお、上記の説明において寸法の基準に用いている搬送波の波長λは、無線通信に用いる搬送波の中心周波数における波長を表しているが、この波長λはアンテナ部１９同士の干渉や、アンテナ部１９の周囲にある誘電体の影響によって変化する。そのため、搬送波の波長λは、単純に真空中の光速を搬送波の中心周波数で割った値とはならないことに注意が必要である。
【００４９】
搬送波の中心周波数と波長λとの関係を説明するための一例として、本実施形態で説明したようなアンテナ部１９同士の配置において、搬送波の中心周波数が２．４５ＧＨｚであるときの最適なλの値を電磁界シミュレーションにより解析した。その結果、アンテナ部１９の周囲に誘電体が存在しない場合、すなわち全ての物体の比誘電率が１である場合の最適なλの値は、約９５ｍｍであった。また、アンテナ部１９の直下に、アンテナ部１９と同じ幅で厚さ１．６ｍｍ、比誘電率５の誘電体（電圧検知基板１６がガラスエポキシ基板からなる場合に相当）が存在する場合の最適なλの値は、約６９ｍｍであった。このように、波長λは、真空中の光速を中心周波数で割った値（約１２２ｍｍ）と比べて、アンテナ部１９同士の干渉や周囲の誘電体の影響により変化することが分かる。
【００５０】
以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００５１】
（１）電池システム１は、正極端子１２Ｐおよび負極端子１２Ｎをそれぞれ有する複数の電池セル１１と、電池セル１１の電圧を検知する電圧検知回路１３と、電池セル１１の各々に対応して設けられ、各電池セル１１の正極端子１２Ｐおよび負極端子１２Ｎと電圧検知回路１３とを接続する電圧検知線１４と、電圧検知回路１３と無線通信を行い、各電圧検知回路１３から対応する各電池セル１１の電圧を受信する上位コントローラ３１と、を備える。この電池システム１において、電圧検知線１４は、電圧検知回路１３と上位コントローラ３１との間で行われる無線通信のために用いられるアンテナとして機能する。このようにしたので、コストや部品点数の増大を抑えつつ、各電池セル１１の電圧を無線通信により伝達可能な電池システムを提供することができる。
【００５２】
（２）電圧検知線１４には、正極端子１２Ｐと電圧検知回路１３の間、および負極端子１２Ｎと電圧検知回路１３との間に、所定の高周波電流を遮断する高周波遮断素子１５がそれぞれ設けられている。この高周波遮断素子１５によって挟まれた電圧検知線１４の部分が、アンテナとして機能するアンテナ部１９を形成する。このようにしたので、電圧検知線１４をアンテナとして機能させる際に、高周波信号の電池セル１１への影響を除外すると共に、アンテナとして機能ずる部分の長さを正確に定めることができる。
【００５３】
（３）アンテナ部１９は、無線通信における搬送波の波長λの半分と略一致する長さＬの直線形状を有することが好ましい。このようにすれば、無線通信において無線信号を効率的に伝搬することができる。
【００５４】
（４）また、複数の電池セル１１に対応する各アンテナ部１９を、等間隔ｄで、かつ平行に配置することもできる。さらに、複数の電池セル１１に対応する各アンテナ部１９の中心を、略同一平面上に配置することもできる。このようにすれば、無線通信において無線信号をさらに効率的に伝搬することができる。
【００５５】
（５）図５に示したように、高周波遮断素子１５は、インダクタ５１とコンデンサ５２を並列接続した共振回路により構成してもよい。この場合、共振回路の共振周波数を無線通信における搬送波の周波数ｆと略一致することができる。このようにすれば、電圧検知線１４をアンテナとして機能させる際に、無線通信による高周波信号の電池セル１１への影響を最大限に除外することができる。
【００５６】
（６）電圧検知回路１３は、電池セル１１の電圧に応じて変調された無線信号を生成する無線通信回路４５を有しており、この無線通信回路４５から上位コントローラ３１へ無線信号を送信することにより、無線通信を行う。このようにしたので、電池セル１１の電圧情報を電圧検知回路１３から上位コントローラ３１へ確実に送信することができる。
【００５７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る電池システムについて、図面を用いて説明する。本実施形態では、第１の実施形態と比べて回路規模を簡略化した例として、１つの電圧検知回路１３Ａを電池ブロック２１内の全ての電池セル１１に対して共通に用いた例を説明する。この点で、第１の実施形態のように電圧検知回路１３を各電池セル１１に１つずつ用いた場合と比べて、回路コストの低減を図ることができる。
【００５８】
以下、図７を用いて本実施形態に係る電池システム１Ａの構成を説明する。図７は、本発明の第２の実施形態による電池システム１Ａの構成を示した平面図である。この電池システム１Ａと、第１の実施形態で説明した図１の電池システム１との差異は、１つの電圧検知基板１６０が全ての電池セル１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを担当する構成になっている点である。
【００５９】
本実施形態における電圧検知基板１６０は、電池セル１１ａ〜１１ｄに共通の１つの電圧検知回路１３Ａと、３つの低周波分離回路１７とを搭載している。各低周波分離回路１７は、電圧検知線１４を介して、電池セル１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの各正極端子１２Ｐおよび負極端子１２Ｎと接続されている。電圧検知回路１３Ａと各低周波分離回路１７との間には配線が設けられており、この配線を介して、各低周波分離回路１７は電圧検知回路１３Ａに接続されている。
【００６０】
電圧検知線１４の経路上、正極端子１２Ｐと電圧検知回路１３Ａまたは低周波分離回路１７の間、および負極端子１２Ｎと電圧検知回路１３Ａまたは低周波分離回路１７の間の２カ所には、図１と同様に、高周波遮断素子１５がそれぞれ挿入されている。
【００６１】
電圧検知回路１３Ａは、第１の実施形態で説明した電圧検知回路１３と同様に、電池セル１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの各電圧を測定し、その値を上位コントローラ３１に伝達する通信機能を持つ回路である。なお、本回路の詳細については図８の説明にて後述する。
【００６２】
低周波分離回路１７は、正極端子１２Ｐと負極端子１２Ｎの間の接続に対しては、高周波遮断素子１５と反対の特性を有する回路である。具体的には、電圧測定のための直流電流に対しては、高いインピーダンスを示してこれを遮断する一方で、電圧検知回路１３と上位コントローラ３１の間で無線通信を行うための高周波電流に対しては、低いインピーダンスを示してこれを通過させるように、低周波分離回路１７の特性が設定されている。一方、電圧検知回路１３Ａとの接続に対しては、直流電流を通しやすい特性を有する。こうした特性により、低周波分離回路１７は、高周波遮断素子１５と同様に、電圧検知線１４の中でアンテナとして用いる部位を規定する役割を持つ。なお、本回路の詳細についても、図８の説明にて後述する。
【００６３】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、電圧検知線１４のうち、電圧検知回路１３または低周波分離回路１７を介して２つの高周波遮断素子１５で挟まれた部分を、アンテナ部１９と呼ぶこととする。各アンテナ部１９は、第１の実施形態で説明したように配置されている。
【００６４】
次に、本実施形態における電圧検知回路１３Ａ、低周波分離回路１７および周辺の回路の動作について図８を用いて説明する。図８は、本発明の第２の実施形態における電圧検知回路１３Ａについて、その回路ブロックおよび電池セル１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、電圧検知線１４との配線関係を表した配線図である。
【００６５】
電圧検知回路１３Ａは、直流電圧検知回路４１Ａおよび無線通信回路４５から構成される。直流電圧検知回路４１Ａは、図４に示した第１の実施形態における直流電圧検知回路４１と比べて、ローパスフィルタ４２が電池セル１１ａ〜１１ｄの各々に対応して設けられている点と、これらのローパスフィルタ４２とＡ／Ｄコンバータ４３の間にマルチプレクサ４４が設けられている点とが異なっている。この直流電圧検知回路４１Ａは、電池セル１１ａ〜１１ｄにそれぞれ対応して設けられた電圧検知線１４、高周波遮断素子１５および低周波分離回路１７を介して、各電池セル１１ａ〜１１ｄの正極端子１２Ｐおよび負極端子１２Ｎと接続されている。
【００６６】
各電池セル１１ａ〜１１ｄの正極端子１２Ｐと負極端子１２Ｎの間の電圧は、低周波分離回路１７およびローパスフィルタ４２を介して、マルチプレクサ４４にそれぞれ入力される。マルチプレクサ４４は、入力された各電池セル１１ａ〜１１ｄの電圧を順次切り替えて測定対象として選択するための回路であり、アナログスイッチ等で構成される。マルチプレクサ４４により選択された電池セルの電圧は、Ａ／Ｄコンバータ４３に入力され、Ａ／Ｄコンバータ４３によりディジタル値に変換されることで測定される。こうして測定された電池セルの電圧値は、Ａ／Ｄコンバータ４３から無線通信回路４５へ出力される。これを各電池セル１１ａ〜１１ｄについて順次行うことにより、電圧検知回路１３Ａにおいて電池セル１１ａ〜１１ｄの電圧が測定される。
【００６７】
なお、本実施形態の無線通信回路４５は、第１の実施形態で説明した図４のものと同様の構成を有している。この無線通信回路４５は、マルチプレクサ４４の動作に応じてＡ／Ｄコンバータ４３から順次入力された４つの電池セル１１ａ〜１１ｄの電圧値を、各アンテナ部１９を用いた無線通信により、上位コントローラ３１へ順次伝送する。これ以外の動作については、第１の実施形態と同様である。
【００６８】
図９は、低周波分離回路１７の実装例を示す回路図である。図９に示すように、低周波分離回路１７は、たとえば２つのインダクタ５１およびコンデンサ５２を組み合わせた回路により構成することができる。
【００６９】
以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、１つの電圧検知回路１３Ａにより、電池ブロック２１内の全ての電池セル１１ａ〜１１ｄの電圧値を上位コントローラ３１へ伝達することができる。そのため、第１の実施形態と比べて、回路の部品点数や製造工数を低減し、コスト削減を図ることができる。
【００７０】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る電池システムについて、図面を用いて説明する。本実施形態では、電池セル１１にガス放出弁１８を設けることで、電池システム全体の安全性の向上を図ることができる例を説明する。
【００７１】
以下、図１０を用いて本実施形態に係る電池システム１Ｂの構成を説明する。図１０は、本発明の第３の実施形態による電池システム１Ｂの構成を示した平面図である。この電池システム１Ｂと、第１の実施形態で説明した図１の電池システム１との差異は、各電池セル１１がガス放出弁１８を有する点である。
【００７２】
ガス放出弁１８は、電池セル１１を収納している缶状のケースの天面部分に設けられた開裂弁である。万が一、電池セル１１においてケースの内圧が異常に上昇すると、このガス放出弁１８が開いて、ケース内に充満されたガスを放出する。これにより、ガス放出弁１８は、電池セル１１内の圧力が危険な領域まで上がることを防ぐ役割を持つ。たとえば、電池セル１１のケース天面の中央部分にガス放出弁１８を設けることができる。
【００７３】
電池セル１１のケースは密閉構造を有している。電池セル１１が過熱、過充電、過放電等の異常な状態になると、電解液の気化や分解によりケース内にガスが発生し、ケースの内圧が上昇することがある。この内圧がケースの構造に応じた限度を超えるまで上昇してしまうと、ケースの破裂等に至り、周囲に危害を及ぼす可能性がある。そのため、通常の内圧では閉じられており、内圧が所定値まで異常に上昇すると、ケースの破裂に至る前に開裂するガス放出弁１８を設けることで、電池セル１１は、ケース構造を維持したままで内圧を下げることができるようにしている。
【００７４】
なお、電池セル１１においてケース内に発生するガスは、可燃性や腐食性を有する場合がある。そのため、特に車載用電池システムとして用いる場合などのように、電池システム１Ｂが人体の近くに設置される場合は、ガス放出弁１８から放出されたガスをそのまま電池システム１Ｂの外部に放出せず、ダクト等（図示しない）により、車外などの安全な場所に導いてから放出するのが望ましい。その場合、ガス放出弁１８の設置位置によってガスが漏出する場所を特定することができるため、効率的なダクトのレイアウトが可能である。
【００７５】
ここで、第１の実施形態で説明した図１のような構成の電池セル１１において、ケースの天面部分にガス放出弁１８を設けると、電圧検知基板１６がガス放出弁１８を覆い塞ぐような位置となることがある。このような場合、電圧検知基板１６がガス放出弁１８の機能を阻害してしまう可能性があるため、極力避けねばならない。そこで、図１０に示すように、各電圧検知基板１６を細身に作り、かつその搭載位置を横にずらすことで、こうした配置上の問題を解決できる。あるいは、各電圧検知基板１６において、ガス放出弁１８と干渉する部位に穴を開けることでガス放出弁１８の機能を確保してもよい。いずれにしても、電圧検知基板１６上で、アンテナ部１９として機能する電圧検知線１４は直線状に形成する必要があるため、ガス放出弁１８は図中で左右どちらかに偏って実装されることになる。
【００７６】
なお、上記のような構成は、電圧検知回路１３の電気的な特性には影響を及ぼさない。したがって、本実施形態による電池システム１Ｂは、第１の実施形態で説明した電池システム１と同様の電気的特性や構成を有しており、これについては説明を省略する。
【００７７】
以上説明した本発明の第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、ガス放出弁１８を備えた安全性の高い電池セル１１を用いることができるため、電池システム全体の安全性の向上を図ることができる。
【００７８】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る電池システムについて、図面を用いて説明する。本実施形態では、導波路構造の中にダミーアンテナ２４を設けた例を説明する。
【００７９】
以下、図１１を用いて本実施形態に係る電池システム１Ｃの構成を説明する。図１１は、本発明の第４の実施形態による電池システム１Ｃの構成を示した平面図である。この電池システム１Ｃと、第１の実施形態で説明した図１の電池システム１との差異は、各電池セル１１ａ〜１１ｄに対して、図１の電圧検知基板１６ａ〜１６ｄに替えて、ダミーアンテナ２４が設けられている電圧検知基板１６１ａ〜１６１ｄが設けられている点である。これにより、本実施形態による電池システム１Ｃは、電池セル１１ａ〜１１ｄの厚さと無線通信に用いる搬送波の波長との関係から、第１の実施形態で説明したような配置が困難な場合にも、図３に示したのと同等の導波路構造を採用して電磁波の伝達効率を向上することができるようにしている。
【００８０】
なお、電池セル１１の配置間隔には、電池セル１１自身の厚さに加えて、冷却のための隙間や、固定のための構造材の厚さなどが必要となる。この配置間隔が、第１の実施形態で説明したアンテナ部１９の間隔ｄが取り得る値よりも大きい場合は、第１の実施形態のような方法で図３の導波路構造を実現することができない。そこで、本実施形態ではこれを解決するために、電圧検知回路１３、電圧検知線１４、高周波遮断素子１５の他に、ダミーアンテナ２４を搭載した電圧検知基板１６１ａ〜１６１ｄを使用する。
【００８１】
ダミーアンテナ２４は、電池セル１１や、同じ基板上にある電圧検知回路１３に接続されていない。すなわち、ダミーアンテナ２４は、他のいずれの回路とも接続されていない非給電導体であり、電磁波を送受信するためのものではなく、導波路構造の一部として電磁波を伝搬する役割を持つ。
【００８２】
ダミーアンテナ２４は、アンテナ部１９よりも短い直線形状を有しており、その長さは、アンテナ部１９の長さＬの０．９倍程度とすることが好ましい。すなわち、Ｌ≒λ／２とした場合、ダミーアンテナ２４の長さＬ’は、Ｌ’≒λ／２×０．９と表すことができる。このように、アンテナ部１９よりもダミーアンテナ２４の長さを若干短くすることで、導波路構造における伝搬ゲインを最大化できることが知られている。
【００８３】
また、各ダミーアンテナ２４と各アンテナ部１９は、図１１に示すように、等間隔ｄで平行に、かつ交互に配置することが好ましい。この間隔ｄは、前述のようにｄ≒λ／４とするのが好ましい。さらに、各ダミーアンテナ２４および各アンテナ部１９の中心は、図３で説明したのと同様に、略同一平面に、または略同一曲面上に配置されていることが好ましい。
【００８４】
以上説明したような配置により、各電池セル１１に対応する各アンテナ部１９同士の間隔をｄから２ｄへと拡大することができる。これにより、互いに隣接する電池セル１１同士の配置間隔に余裕を持たせることができるため、電池セル１１の厚さが間隔ｄよりも大きい場合であっても、高い効率で電磁波を伝搬できる導波路構造を採用することができる。また、アンテナ部１９の間隔を変化させることなく、無線通信に用いる搬送波として、たとえば５ＧＨｚ帯など、より高い周波数の電磁波を用いることもできる。
【００８５】
なお、本実施形態では、図１１のように、隣接する２つのアンテナ部１９の間に１つのダミーアンテナ２４が配置された構成としているが、アンテナ部１９間におけるダミーアンテナ２４の挿入数は１つに限定されない。たとえば、隣接する２つのアンテナ部１９の間に、ダミーアンテナ２４を２本、３本、あるいはそれ以上の数を入れることもできる。これらの間隔が概ねλ／８からλ／４の間で等間隔であれば、本発明による導波路構造を利用して高い伝搬効率を実現することができる。そのため、アンテナ部１９間におけるダミーアンテナ２４の挿入数を適宜設定することで、様々なサイズの電池セル１１を用いることができると共に、無線通信に用いる搬送波の周波数を様々に選択することができる。
【００８６】
以上説明した本発明の第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができると共に、以下の（７）のような作用効果を奏する。
【００８７】
（７）電池システム１Ｃは、互いに隣接する２つのアンテナ部１９の間に、当該２つのアンテナ部１９と平行に配置された、アンテナ部１９よりも短い長さの直線形状を有する非給電導体としてのダミーアンテナ２４をさらに備える。このダミーアンテナ２４の中心と、複数の電池セル１１に対応する各アンテナ部１９の中心とは、略同一平面上に配置することが好ましい。このようにすれば、無線通信において無線信号を効率的に伝搬しつつ、様々なサイズの電池セル１１を用いたり、無線通信に用いる搬送波の周波数を様々に選択したりすることができる。
【００８８】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係る電池システムについて、図面を用いて説明する。本実施形態では、複数の電池ブロックを互いに離れた場所に配置しつつ、各電池ブロックにおける電池セル１１の電圧を電圧検知回路１３から上位コントローラ３１へ無線通信により伝達可能な例を説明する。
【００８９】
以下、図１２を用いて本実施形態に係る電池システム１Ｄの構成を説明する。図１２は、本発明の第５の実施形態による電池システム１Ｄの構成を示した平面図である。この電池システム１Ｄと、第１の実施形態で説明した図１の電池システム１との差異は、各電池セル１１が２つの電池ブロック２１ａ、２１ｂに分類されている点と、これらの電池ブロック２１ａ、２１ｂの間に、結合用無線回路３５ａ、３５ｂおよび結合用アンテナ３６ａ、３６ｂが配置されている点である。これにより、本実施形態による電池システム１Ｄは、電池ブロック２１ａ、２１ｂを自由なレイアウトで設置できるようにしている。
【００９０】
電池ブロック２１ａ、２１ｂは、図１の電池ブロック２１とそれぞれ同様の構成を有している。なお、図１２では、電池ブロック２１ａの各電池セルと各電圧検知基板を、電池ブロック２１と同じく、符号１１ａ〜１１ｄ、１６ａ〜１６ｄでそれぞれ示している。また、電池ブロック２１ｂの各電池セルと各電圧検知基板を、符号１１ｅ〜１１ｈ、１６ｅ〜１６ｈでそれぞれ示している。
【００９１】
電池ブロック２１ａの各電池セル１１ａ〜１１ｄは、バスバー２２ａ、２２ｂおよび２２ｃを介して直列に接続されている。同様に、電池ブロック２１ｂの各電池セル１１ｅ〜１１ｈは、バスバー２２ｅ、２２ｆおよび２２ｇを介して直列に接続されている。電池ブロック２１ａにおいて最も低電位側にある電池セル１１ａの負極端子１２Ｎと、電池ブロック２１ｂにおいて最も高電位側にある電池セル１１ｅの正極端子１２Ｐとは、バスバー２２ｄを介して接続されている。これにより、電池ブロック２１ａ、２１ｂの各電池セル１１ａ〜１１ｈが直列に接続されている。電池セル１１ｄの正極端子１２Ｐには正極導体部材２３Ｐが接続されており、電池セル１１ｈの負極端子１２Ｎには負極導体部材２３Ｎが接続されている。
【００９２】
前述のように、各電圧検知基板１６ａ〜１６ｈでは、高周波遮断素子１５によって挟まれた電圧検知線１４の部分がアンテナ部１９として機能する。結合用無線回路３５ａは、上位コントローラ３１と接続されたアンテナ３３から送信され、このアンテナ３３および電池ブロック２１ａの電圧検知基板１６ａ〜１６ｂの各アンテナ部１９によって構成される導波路構造を介して伝達された無線信号を、結合用アンテナ３６ａを用いて受信する。そして、受信した無線信号に応じた中継信号を生成し、中継配線３７を介して接続された結合用無線回路３５ｂへ出力する。
【００９３】
結合用無線回路３５ｂは、結合用無線回路３５ａからの中継信号を受けると、その中継信号に応じた高周波信号を結合用アンテナ３６ｂへ出力する。結合用アンテナ３６ｂは、結合用無線回路３５ｂからの高周波信号を電磁波として放射することで、無線信号を電池ブロック２１ｂの電圧検知基板１６ｅ〜１６ｈの各アンテナ部１９へ送信する。このようにすることで、電池ブロック２１ａの電圧検知基板１６ａ〜１６ｄの各アンテナ部１９およびアンテナ３３によって構成される導波路構造と、電池ブロック２１ｂの電圧検知基板１６ｅ〜１６ｈの各アンテナ部１９によって構成される導波路構造との間で、無線信号が中継される。
【００９４】
なお、上記では、電池ブロック２１ａから電池ブロック２１ｂへと無線信号を中継する例を説明したが、逆方向の中継も可能である。すなわち、電池ブロック２１ｂの電圧検知基板１６ｅ〜１６ｈの各アンテナ部１９から無線信号が送信された場合、その無線信号を結合用アンテナ３６ｂを用いて結合用無線回路３５ｂにより受信し、中継配線３７を介して結合用無線回路３５ａへ伝達する。そして、結合用無線回路３５ａから結合用アンテナ３６ａを用いて無線信号を送信し、電池ブロック２１ａの電圧検知基板１６ａ〜１６ｂの各アンテナ部１９によって構成される導波路構造を介して、その無線信号をアンテナ３３へと伝達する。
【００９５】
無線信号の中継時に結合用無線回路３５ａ、３５ｂ間で入出力される中継信号には、変調後のベースバンド信号と変調前の高周波信号のどちらを用いてもよい。変調後のベースバンド信号を中継信号として用いる場合、結合用無線回路３５ａ、３５ｂに変復調機能を持たせることで、受信した無線信号を復調して中継信号を生成したり、中継配線３７を介して入力された中継信号を変調して無線通信用の高周波信号を生成したりすることができる。一方、変調前の高周波信号を中継信号として用いる場合、結合用無線回路３５ａ、３５ｂは、結合用アンテナ３６ａ、３６ｂと中継配線３７の間のインピーダンス整合のみを行うような回路構成とすることができる。そのため、ベースバンド信号を中継信号として用いる場合と比べて、コスト面や消費電力の面で有利である。
【００９６】
結合用アンテナ３６ａ、３６ｂは、アンテナ部１９やアンテナ３３と同様のダイポールアンテナであり、その長さはＬ≒λ／２とするのが好ましい。これらの結合用アンテナ３６ａ、３６ｂは、電池ブロック２１ａ、２１ｂに対してそれぞれ設けられている。結合用アンテナ３６ａは、電池ブロック２１ａの各電池セル１１ａ〜１１ｄに対応する各アンテナ部１９の間隔ｄと等しい間隔で、最も近傍に位置するいずれかのアンテナ部１９（本実施形態では、電池セル１１ａに対応するアンテナ部１９）と平行に配置されている。同様に、結合用アンテナ３６ｂは、電池ブロック２１ｂの各電池セル１１ｅ〜１１ｈに対応する各アンテナ部１９の間隔ｄと等しい間隔で、最も近傍に位置するいずれかのアンテナ部１９（本実施形態では、電池セル１１ｅに対応するアンテナ部１９）と平行に配置されている。すなわち、結合用アンテナ３６ａ、３６ｂは、電池ブロック２１ａ、２１ｂの各アンテナ部１９同士の配置関係の延長線上にそれぞれ配置されている。
【００９７】
以上説明したようにして、電池ブロック２１ａの電圧検知基板１６ａ〜１６ｄの各アンテナ部１９およびアンテナ３３によって構成される導波路構造と、電池ブロック２１ｂの電圧検知基板１６ｅ〜１６ｈの各アンテナ部１９によって構成される導波路構造との間で、無線信号を中継することができる。そのため、各電池セル１１ｅ〜１１ｈの電圧値を、電池ブロック２１ｂの各電圧検知基板１６ｅ〜１６ｈから上位コントローラ３１へ無線通信により伝達することができる。これにより、電池ブロック２１ａ、２１ｂをそれぞれ自由なレイアウトで設置することが可能となるため、たとえば、電池システム１Ｄの形状を、自動車に搭載する際などに最適な形状とすることができる。その結果、自動車の小型化・軽量化、およびその結果としての低燃費化／低電費化を図ることができる。
【００９８】
なお、本実施形態では、電池システム１Ｄに２つの電池ブロック２１ａ、２１ｂが含まれる構成としているが、本発明の電池システムに含まれる電池ブロックの数はこれに限定されない。たとえば、より多くの電池ブロックを同様の方法で互いに接続し、本発明の電池システムを構成することができる。電池ブロックの数に関わらず、各電池ブロックに対して結合用アンテナをそれぞれ設け、そのうちいずれか少なくとも２つの結合用アンテナ同士を接続することで、当該結合用アンテナに対応する電池ブロックの導波路構造の間で無線信号を中継することができる。なお、互いに接続する結合用アンテナの数は２つに限らず、３つ以上の結合用アンテナ同士を接続してもよい。
【００９９】
以上説明した本発明の第５の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができると共に、以下の（８）のような作用効果を奏する。
【０１００】
（８）電池システム１Ｄにおいて、電池セル１１は、複数の電池ブロック２１ａ、２１ｂに分類されている。この電池ブロック２１ａ、２１ｂの各々に対して、当該電池ブロック２１ａ、２１ｂの各電池セル１１ａ〜１１ｄ、１１ｅ〜１１ｈに対応する各アンテナ部１９の間隔ｄと等しい間隔で、いずれかのアンテナ部１９と平行に配置された結合用アンテナ３６ａ、３６ｂが設けられている。結合用アンテナ３６ａ（３６ｂ）は、他の結合用アンテナ３６ｂ（３６ａ）と接続されている。このようにしたので、各電池ブロック２１ａ、２１ｂにおける電池セル１１の電圧を、電圧検知回路１３から上位コントローラ３１へ無線通信により伝達することができる。
【０１０１】
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態に係る電池システムについて、図面を用いて説明する。本実施形態では、各電圧検知回路から能動的に電波を発することなく、上位コントローラ３１との間で無線通信を行う例を説明する。
【０１０２】
以下、図１３を用いて、本実施形態に係る電池システムにおいて用いられる電圧検知回路１３Ｂの構成を説明する。図１３は、本発明の第６の実施形態における電圧検知回路１３Ｂについて、その回路ブロックおよび電池セル１１、電圧検知線１４との配線関係を表した配線図である。この電圧検知回路１３Ｂと、第１の実施形態で説明した図４の電圧検知回路１３との差異は、無線通信回路４５に替えて、通信制御部４６、復調回路４９、整合回路４８および高周波短絡回路５０から構成されている無線通信回路４５Ｂを有する点である。これにより、本実施形態に係る電池システムは、各電圧検知回路１３Ｂから能動的に電磁波を発することなく、上位コントローラ３１と無線にて通信を行うことができるようにしている。これにより、無線通信における電圧検知回路１３Ｂの消費電力を大幅に削減することができる。
【０１０３】
復調回路４９は、図４の変復調回路４７が有する変調機能および復調機能のうち、復調機能のみを有する回路である。この復調回路４９は、上位コントローラ３１から無線回路３２およびアンテナ３３を用いて送信された無線信号をアンテナ部１９で受信して得られた高周波信号を復調することで、受信信号を生成して通信制御部４６へ出力する。
【０１０４】
高周波短絡回路５０は、通信制御部４６の制御に応じて、アンテナ部１９側から見た高周波インピーダンス、すなわち上位コントローラ３１から送信される無線信号に対するインピーダンスを変化させるための回路である。
【０１０５】
図１４は、高周波短絡回路５０の実装例を示す回路図である。図１４に示すように、高周波短絡回路５０は、たとえばスイッチ素子５３とコンデンサ５２とを直列に接続した回路により構成することができる。スイッチ素子５３は、通信制御部４６からの信号に応じて導通状態がオンまたはオフに切り替えられる素子であり、これにはたとえばＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等を用いることができる。コンデンサ５２は、正極端子１２Ｐと負極端子１２Ｎの間において、直流信号を遮断し、無線通信における高周波信号を通過させる役割を持つ。
【０１０６】
次に、本実施形態における無線通信回路４５Ｂの動作を説明する。第１の実施形態で説明したように、上位コントローラ３１と接続されている無線回路３２からアンテナ３３を用いて送信された無線信号は、図３のような導波路構造を介してアンテナ部１９へ伝達される。無線通信回路４５Ｂは、この無線信号に対するインピーダンスを電池セル１１の電圧に応じて変化させ、無線信号が反射または吸収されるようにする。これにより、能動的に電波を発することなく、無線回路３２からアンテナ３３を見たときのインピーダンスの変化として、電池セル１１の電圧を上位コントローラ３１へ伝達する。
【０１０７】
具体的には、上位コントローラ３１から無線回路３２を介して出力された高周波信号がアンテナ３３から無線送信されている状態で、通信制御部４６によりスイッチ素子５３を制御して、その導通状態を通信データのビット値に応じて交互に切り替える。たとえば、「１」を示す通信データを送信する場合はスイッチ素子５３をオンにし、「０」を示す通信データを送信する場合はスイッチ素子５３をオフにする。このような動作を所定のビットレートに応じて繰り返し行うことで、電池セル１１の電圧値を示す通信データを無線通信回路４５Ｂから上位コントローラ３１へ送信することができる。
【０１０８】
スイッチ素子５３をオンにした場合、アンテナ部１９は、コンデンサ５２を通じて高周波的に短絡された状態となる。このとき、アンテナ部１９と無線通信回路４５Ｂの特性インピーダンスが整合しない状態となるため、アンテナ部１９では、無線信号の吸収よりも反射が支配的となる。これは、上位コントローラ３１と接続されている無線回路３２にとっては、アンテナ３３のインピーダンスが高くなったように見える。このような状態を無線回路３２において観察することで、上位コントローラ３１は、電圧検知回路１３Ｂから「１」を示す通信データが送信されていることを判断できる。
【０１０９】
一方、スイッチ素子５３をオフにした場合、アンテナ部１９に整合回路４８が接続された状態となる。そのため、アンテナ部１９と無線通信回路４５Ｂの特性インピーダンスが整合状態となり、アンテナ部１９は無線信号を効率よく吸収するようになる。これは、上位コントローラ３１と接続されている無線回路３２にとっては、アンテナ３３のインピーダンスが低くなったように見える。このような状態を無線回路３２において観察することで、上位コントローラ３１は、電圧検知回路１３Ｂから「０」を示す通信データが送信されていることを判断できる。
【０１１０】
以上のようにして、各電圧検知回路１３Ｂから上位コントローラ３１へ電池セル１１の電圧情報を伝達することができる。
【０１１１】
なお、本実施形態では、図１４に示したように、高周波短絡回路５０においてスイッチ素子５３をオンにした際に、アンテナ部１９がコンデンサ５２を介して短絡される構成としている。しかし、アンテナ部１９で受信される無線信号の電力が大きく、その電力がコンデンサ５２の定格電力を超えるおそれがある場合などは、コンデンサ５２と直列に抵抗器を追加する等の改良を行ってもよい。
【０１１２】
以上説明した本発明の第６の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができると共に、以下の（９）のような作用効果を奏する。
【０１１３】
（９）電圧検知回路１３Ｂは、無線通信回路４５Ｂを用いて、上位コントローラ３１から送信される無線信号に対するインピーダンスを電池セル１１の電圧に応じて変化させることにより、無線通信を行う。このようにしたので、電池セル１１の電圧情報を電圧検知回路１３Ｂから上位コントローラ３１へ送信する際の消費電力を削減できる。
【０１１４】
なお、以上説明した各実施形態および各種の変形例は、それぞれ単独で適用してもよいし、任意に組み合わせて適用してもよい。
【０１１５】
以上説明した各実施形態や各種の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。
【符号の説明】
【０１１６】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ：電池システム
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ、１１ｈ：電池セル
１２Ｐ：正極端子
１２Ｎ：負極端子
１３、１３Ａ、１３Ｂ：電圧検知回路
１４：電圧検知線
１５：高周波遮断素子
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆ、１６ｇ、１６ｈ、１６０、１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃ、１６１ｄ：電圧検知基板
１７：低周波分離回路
１８：ガス放出弁
１９：アンテナ部
２１、２１ａ、２１ｂ：電池ブロック
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ：バスバー
２３Ｐ：正極導体部材
２３Ｎ：負極導体部材
２４：ダミーアンテナ
３１：上位コントローラ
３２：無線回路
３３：アンテナ
３４：配線
３５ａ、３５ｂ：結合用無線回路
３６ａ、３６ｂ：結合用アンテナ
３７：中継配線
４１、４１Ａ：直流電圧検知回路
４２：ローパスフィルタ
４３：Ａ／Ｄコンバータ
４４：マルチプレクサ
４５、４５Ｂ：無線通信回路
４６：通信制御部
４７：変復調回路
４８：整合回路
４９：復調回路
５０：高周波短絡回路
５１：インダクタ
５２：コンデンサ
５３：スイッチ素子
【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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【図１３】
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【図１４】
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