(57)【要約】  複数の電池セルを直列接続したセルグループを単数または複数有する組電池を監視する組電池監視装置は、組電池の各セルグループに対応して設けられており、当該セルグループの各電池セルの電圧を測定すると共に、当該セルグループの各電池セルの容量を調整するためのセルバランシングを行う集積回路部と、集積回路部と通信を行って集積回路部を制御する制御部と、制御部へ電源を供給する電源部と、を備える。制御部は、電源部からの電源の供給に応じて、集積回路部にセルバランシングを開始または停止させると共に、電源部を起動するためのタイマ時間を設定して電源部に電源の供給を停止させ、電源部は、タイマ時間に応じて起動して電源の供給を開始する。
2014061153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルを直列接続したセルグループを単数または複数有する組電池を監視する組電池監視装置であって、
前記組電池の各セルグループに対応して設けられており、当該セルグループの各電池セルの電圧を測定すると共に、当該セルグループの各電池セルの容量を調整するためのセルバランシングを行う集積回路部と、
前記集積回路部と通信を行って前記集積回路部を制御する制御部と、
前記制御部へ電源を供給する電源部と、を備え、
前記制御部は、前記電源部からの前記電源の供給に応じて、前記集積回路部に前記セルバランシングを開始または停止させると共に、前記電源部を起動するためのタイマ時間を設定して前記電源部に前記電源の供給を停止させ、
前記電源部は、前記タイマ時間に応じて起動して前記電源の供給を開始する組電池監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の組電池監視装置において、
前記制御部は、対応するセルグループの各電池セルの電圧を測定するための指令を前記集積回路部へ送信し、
前記集積回路部は、前記制御部からの指令に応じて、対応するセルグループの各電池セルの電圧を測定してその測定結果を前記制御部へ送信し、
前記制御部は、前記集積回路部から受信した各電池セルの電圧測定結果に基づいて前記セルバランシングが必要か否かを判断し、必要と判断した場合には、前記集積回路部に前記セルバランシングを開始させる組電池監視装置。
【請求項３】
請求項２に記載の組電池監視装置において、
前記電源部は、第１のタイマ時間と、第２のタイマ時間とを設定可能なタイマ起動回路に接続されており、
前記タイマ起動回路は、前記電源部による前記電源の供給が停止されてから前記第１のタイマ時間または前記第２のタイマ時間が経過したときに、前記電源部を起動させて前記電源の供給を開始させ、
前記制御部は、
前記第１のタイマ時間が経過して前記電源部が起動された場合には、前記集積回路部に前記セルバランシングを開始させると共に、前記タイマ起動回路に対して前記第２のタイマ時間を設定し、
前記第２のタイマ時間が経過して前記電源部が起動された場合には、前記集積回路部に前記セルバランシングを停止させると共に、前記タイマ起動回路に対して前記第１のタイマ時間を設定する組電池監視装置。
【請求項４】
請求項３に記載の組電池監視装置において、
前記制御部は、前記集積回路部から受信した各電池セルの電圧測定結果に基づいて前記セルバランシングの所要時間を算出し、その算出結果に基づいて前記第２のタイマ時間を設定する組電池監視装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の組電池監視装置において、
前記タイマ起動回路をさらに備える組電池監視装置。
【請求項６】
請求項５に記載の組電池監視装置において、
前記電源部は、前記制御部へ前記電源を供給するための主電源回路と、前記タイマ起動回路へ待機電源を常時供給するための待機電源回路とを有する組電池監視装置。
【請求項７】
請求項３または４に記載の組電池監視装置において、
前記電源部は、前記組電池監視装置を制御する上位システムに接続されており、
前記電源部は、前記上位システムから出力される上位起動信号に応じて起動して前記電源の供給を開始し、
前記制御部は、前記上位起動信号に応じて前記電源部が起動された場合には、前記上位システムからの前記上位起動信号の出力が停止されると、前記電源部に前記電源の供給を停止させる組電池監視装置。
【請求項８】
請求項７に記載の組電池監視装置において、
前記タイマ起動回路は、前記上位起動信号とは異なる電圧レベルのタイマ起動信号を前記電源部へ出力することにより、前記電源部を起動させ、
前記制御部は、前記電源部への入力信号の電圧レベルに基づいて、前記入力信号が前記上位起動信号と前記タイマ起動信号のいずれであるかを判別する組電池監視装置。
【請求項９】
請求項７に記載の組電池監視装置において、
前記タイマ起動回路は、前記上位システム内に設けられている組電池監視装置。
【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なる組電池を監視する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の電池セルからなる組電池を監視する装置において、各電池セルの残充電容量を算出し、その算出結果に基づいて各電池セルに対応して設けられたバランシングスイッチを制御することにより、各電池セルの残充電容量のばらつきを抑えるセルバランシング技術が知られている。特許文献１には、こうしたセルバランシング中の消費電力を低減するための手法が開示されている。【０００３】
特許文献１に開示された電池制御システムでは、組電池と接続されている電池制御部の内部に、各電池セルに対応してＣＭＯＳタイマＩＣがそれぞれ設けられると共に、電池制御部との間で通信を行うシステム制御部内にもタイマが設けられている。これらのタイマを用いることで、セルバランシング中には電池制御部内で必要最小限の容量調整回路のみを動作させ、消費電力を低減するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開２００３−２８２１５９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に開示された電池制御システムによる手法では、各電池セルに対してＣＭＯＳタイマＩＣを電池制御部内にそれぞれ設ける必要があり、電池制御部のコストアップにつながる。したがって、セルバランシング中の消費電力の低減を低コストで達成することができない。また、容量調整回路の動作が開始された後には、電池制御部内の他の回路やシステム制御部の動作が停止される。そのため、セルバランシングの完了を確認することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様による組電池監視装置は、複数の電池セルを直列接続したセルグループを単数または複数有する組電池を監視するものであって、組電池の各セルグループに対応して設けられており、当該セルグループの各電池セルの電圧を測定すると共に、当該セルグループの各電池セルの容量を調整するためのセルバランシングを行う集積回路部と、集積回路部と通信を行って集積回路部を制御する制御部と、制御部へ電源を供給する電源部と、を備える。制御部は、電源部からの電源の供給に応じて、集積回路部にセルバランシングを開始または停止させると共に、電源部を起動するためのタイマ時間を設定して電源部に電源の供給を停止させ、電源部は、タイマ時間に応じて起動して電源の供給を開始する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、セルバランシング中の消費電力の低減を低コストで達成すると共に、セルバランシングの完了を確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態による組電池監視装置の構成を示す図である。
【図２】集積回路部の内部構成を示す図である。
【図３】組電池監視装置の各部分の動作タイミングチャートを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による組電池監視装置のタイマ起動時の処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態による組電池監視装置のタイマ起動時の処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の第３の実施形態による組電池監視装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
−第１の実施形態−
図１は、本発明の第１の実施形態による組電池監視装置の構成を示す図である。図１に示す組電池監視装置３は、複数の電池セル１をそれぞれ直列に接続したセルグループＧＢ１〜ＧＢ３によって構成される組電池２を監視するものであり、組電池２、上位システム１２および鉛蓄電池１３に接続されている。この組電池監視装置３は、図１に示すように、集積回路部４１〜４３、絶縁素子９１および９２、通信インターフェース５、制御部６、電源部７、タイマ起動回路８、ＯＲ論理入力回路１０および上位通信インターフェース１１を備えている。なお、組電池監視装置３は、組電池２の電力を用いてモータ駆動を行うシステム、たとえば電気自動車やハイブリッド電気自動車等の車両システムに搭載されて使用される。
【００１０】
集積回路部４１〜４３は、組電池２のセルグループＧＢ１〜ＧＢ３にそれぞれ対応して設けられ、対応するセルグループの各電池セル１に接続されている。これらの集積回路部４１〜４３は、デイジーチェーン接続により互いに接続されている。この集積回路部４１〜４３のデイジーチェーン接続は、絶縁素子９１および９２、通信インターフェース５を介して制御部６と接続されている。
【００１１】
通信インターフェース５は、制御部６と集積回路部４１〜４３との間で通信信号を入出力する際のインターフェースとして機能する。具体的には、制御部６から通信信号が出力されると、通信インターフェース５は、絶縁素子９１を介して、その通信信号をデイジーチェーン接続で最上位の集積回路部４１へ出力する。また、デイジーチェーン接続で最下位の集積回路部４３から絶縁素子９２を介して通信信号が出力されると、通信インターフェース５は、その通信信号を制御部６へ出力する。絶縁素子９１、９２には、たとえばフォトカプラ等を用いることができる。
【００１２】
デイジーチェーン接続で最上位の集積回路部４１は、通信インターフェース５および絶縁素子９１を介して制御部６から通信信号を受信すると、その通信信号を次の通信順位、すなわち中間位の集積回路部４２へ送信する。このとき、受信した通信信号に集積回路部４１に対する指令情報が含まれていた場合は、その指令情報の内容に応じた動作を実行する。集積回路部４１が実行する動作には、たとえば、対応するセルグループＧＢ１の各電池セル１の電圧測定や、各電池セル１の残充電容量を調整するためのセルバランシングなどが含まれる。
【００１３】
集積回路部４２は、集積回路部４１から通信信号を受信すると、その通信信号を次の通信順位、すなわち最下位の集積回路部４３へ送信する。このとき、集積回路部４１と同様に、受信した通信信号に集積回路部４２に対する指令情報が含まれていた場合は、その指令情報の内容に応じた動作を実行する。
【００１４】
集積回路部４３は、集積回路部４２から通信信号を受信すると、その通信信号を絶縁素子９２および通信インターフェース５を介して制御部６へ送信する。このとき、集積回路部４１、４２と同様に、受信した通信信号に集積回路部４３に対する指令情報が含まれていた場合は、その指令情報の内容に応じた動作を実行する。
【００１５】
上記のようにして通信信号を送受信することにより、制御部６と集積回路部４１〜４３との間で通信を行うことができる。なお、集積回路部４１〜４３が行った各電池セル１の電圧測定結果などの情報は、上記の通信信号と共に、または通信信号と同様の通信手順を用いて、集積回路部４１〜４３から制御部６へ送信することができる。
【００１６】
制御部６は、所定の制御処理や演算処理を実行するための部分であり、たとえばマイクロコンピュータ等を用いて実現される。この制御部６において実行される処理に応じて、制御部６と集積回路部４１〜４３との間で上記のような通信が行われることにより、制御部６から集積回路部４１〜４３の動作を制御することができる。また、制御部６からタイマ起動回路８へタイマ設定信号を出力したり、制御部６からＯＲ論理入力回路１０を介して電源部７へ起動維持信号を出力したりすることもできる。制御部６は電源部７と接続されており、電源部７から供給される電源を受けて動作する。
【００１７】
電源部７は、組電池監視装置３が通常モードで動作しているときに制御部６等へ電源を供給するための主電源回路７１と、組電池監視装置３が低消費電力モードで動作しているときにタイマ起動回路８等へ待機電源を供給するための待機電源回路７２とを備える。この電源部７は、ＯＲ論理入力回路１０の出力側と接続されており、ＯＲ論理入力回路１０から出力される起動信号に応じて、起動状態または起動停止状態のいずれかに切り替えられる。起動信号が出力されている場合、電源部７は起動状態となり、鉛蓄電池１３の電力を用いて主電源回路７１から制御部６等への電源供給を行う。これにより、組電池監視装置３が通常モードで動作する。一方、起動信号が出力されていない場合、電源部７は起動停止状態となり、主電源回路７１からの電源供給を停止して、待機電源回路７２からの待機電源のみをタイマ起動回路８等へ供給する。これにより、組電池監視装置３が低消費電力モードで動作する。なお、待機電源回路７２からの待機電源の供給は、通常モードと低消費電力モードのいずれにおいても行われる。
【００１８】
タイマ起動回路８は、電源部７を所定のタイミングで起動させるための回路である。組電池監視装置３が低消費電力モードでの動作を開始してから予め設定されたタイマ時間が経過すると、タイマ起動回路８は、ＯＲ論理入力回路１０へタイマ起動信号を出力する。これにより、ＯＲ論理入力回路１０から電源部７へ起動信号が出力されて電源部７が起動され、組電池監視装置３の動作モードが低消費電力モードから通常モードに移行される。タイマ起動回路８に対するタイマ時間の設定は、通常モードでの動作中に制御部６から出力されるタイマ設定信号によって行われる。
【００１９】
なお、タイマ起動回路８には、制御部６により２種類のタイマ時間を設定可能である。その１つは、組電池２の各電池セル１に対するセルバランシングを定期的に行うために設定されるタイマ時間である。このタイマ時間に応じて電源部７が周期的に起動されることで、組電池監視装置３はセルバランシングを定期的に行い、低消費電力モードでの動作中に組電池２の各電池セル１の残充電容量のばらつきを防止できる。以下の説明では、このタイマ時間を「タイマ時間Ｔ１」と称する。
【００２０】
もう１つは、組電池２の各電池セル１に対するセルバランシングが完了したか否かを判断するために設定されるタイマ時間である。後で説明するように、組電池監視装置３においてセルバランシングが開始されると、そのセルバランシングの所要時間に応じたタイマ時間がタイマ起動回路８に対して設定され、低消費電力モードに切り替えられる。このタイマ時間に応じて電源部７が起動されることで、組電池監視装置３はセルバランシングが完了したか否かを判断できる。以下の説明では、このタイマ時間を「タイマ時間Ｔ２」と称する。
【００２１】
ＯＲ論理入力回路１０は、制御部６からの起動維持信号、タイマ起動回路８からのタイマ起動信号、および上位システム１２からの上位起動信号のいずれか少なくとも１つが入力されると、電源部７へ起動信号を出力する。すなわち、これらの入力信号のいずれかがＯＲ出力による起動信号として、ＯＲ論理入力回路１０から電源部７へ出力される。
【００２２】
上位通信インターフェース１１は、制御部６と上位システム１２との間で上位通信信号を入出力する際のインターフェースとして機能する部分である。すなわち、制御部６は、上位通信インターフェース１１を介して、上位システム１２との間で上位通信信号の送受信を行うことができる。これにより、上位システム１２から組電池監視装置３を制御したり、組電池監視装置３による組電池２の監視結果を上位システム１２へ報告したりすることができる。上位システム１２は、たとえば電気自動車やハイブリッド電気自動車等の車両システムであり、これには車両制御装置等が含まれる。
【００２３】
上位システム１２は、必要に応じて、上位起動信号を組電池監視装置３へ出力することができる。この上位起動信号は、組電池監視装置３において、前述のようにＯＲ論理入力回路１０に入力され、ＯＲ論理入力回路１０から電源部７へ起動信号として出力される。これにより、上位システム１２は任意のタイミングで電源部７を起動させ、組電池監視装置３に通常モードでの動作を開始させることができる。たとえば、車両のキースイッチ信号を上位起動信号として用いることができる。
【００２４】
次に、集積回路部４１〜４３の詳細について説明する。図２は、集積回路部４１の内部構成を示す図である。なお、説明は省略するが、他の集積回路部４２、４３に関してもこれと同様の内部構成を有している。
【００２５】
集積回路部４１に対応するセルグループＧＢ１には、図１に示したように４つの電池セル１が含まれている。図２では、これらの電池セル１をそれぞれ電池セルＢＣ１〜ＢＣ４として示している。電池セルＢＣ１の正極端子は、入力端子Ｖ１を介して、集積回路部４１内の入力回路１１６に接続されている。この入力回路１１６はマルチプレクサを含む。同様に、電池セルＢＣ１の負極端子であって電池セルＢＣ２の正極端子は入力端子Ｖ２を介して、電池セルＢＣ２の負極端子であって電池セルＢＣ３の正極端子は入力端子Ｖ３を介して、電池セルＢＣ３の負極端子であって電池セルＢＣ４の正極端子は入力端子Ｖ４を介して、それぞれ入力回路１１６に接続されている。電池セルＢＣ４の負極端子は、集積回路部４１の端子ＧＮＤに接続されている。
【００２６】
電圧検出回路１２２は、各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４のそれぞれの端子間電圧をデジタル値に変換する回路を有している。デジタル値に変換された各端子間電圧はＩＣ制御回路１２３に送られ、内部の記憶回路１２５に保持される。これらの電圧は自己診断などに利用されたり、図１の制御部６に送信されたりする。
【００２７】
ＩＣ制御回路１２３は、演算機能を有すると共に、記憶回路１２５と、各種電圧の検知や状態診断を行うタイミングを制御するためのタイミング制御回路２５２を有している。記憶回路１２５は、例えばレジスタ回路で構成されている。電圧検出回路１２２で検出した各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４の端子間電圧は、ＩＣ制御回路１２３内の記憶回路１２５において、各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４に対応づけて記憶される。また、その他の様々な検出値についても、記憶回路１２５において予め定められたアドレスに読出し可能に保持することができる。
【００２８】
ＩＣ制御回路１２３には、通信回路１２７が接続されている。この通信回路１２７を介して、制御部６から集積回路部４１へ送信された通信信号がＩＣ制御回路１２３に入力されると共に、ＩＣ制御回路１２３から出力された通信信号が次の集積回路部４２へ送信される。制御部６からの通信信号が入力されると、ＩＣ制御回路１２３は、その通信信号に含まれる指令情報の内容を解読し、それに応じた処理を行う。制御部６からの指令情報は、たとえば、各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４の電圧測定の指令情報や、各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４の充電状態を調整するためのセルバランシングの開始指令情報などを含む。
【００２９】
電池セルＢＣ１の正極端子は、抵抗Ｒ１を介して端子Ｂ１に接続されている。この端子Ｂ１と端子Ｖ２との間にはバランシングスイッチ１２９Ａが設けられている。バランシングスイッチ１２９Ａには、このスイッチの動作状態を検出するための動作状態検出回路１２８Ａが並列接続されている。このバランシングスイッチ１２９Ａは放電制御回路１３２によって開閉が制御される。同様に、電池セルＢＣ２の正極端子は抵抗Ｒ２を介して端子Ｂ２に接続され、この端子Ｂ２と端子Ｖ３との間にはバランシングスイッチ１２９Ｂが設けられている。バランシングスイッチ１２９Ｂには、このスイッチの動作状態を検出するための動作状態検出回路１２８Ｂが並列接続されている。このバランシングスイッチ１２９Ａは放電制御回路１３２によって開閉が制御される。
【００３０】
電池セルＢＣ３の正極端子は抵抗Ｒ３を介して端子Ｂ３に接続され、この端子Ｂ３はと端子Ｖ４との間にはバランシングスイッチ１２９Ｃが設けられている。バランシングスイッチ１２９Ｃには、このスイッチの動作状態を検出するための動作状態検出回路１２８Ｃが並列接続されている。このバランシングスイッチ１２９Ｃは放電制御回路１３２によって開閉制御される。電池セルＢＣ４の正極端子は抵抗Ｒ４を介して端子Ｂ４に接続され、この端子Ｂ４と端子ＧＮＤとの間にはバランシングスイッチ１２９Ｄが設けられている。バランシングスイッチ１２９Ｄには、このスイッチの動作状態を検出するための動作状態検出回路１２８Ｄが並列接続されている。このバランシングスイッチ１２９Ｄは放電制御回路１３２によって開閉が制御される。
【００３１】
動作状態検出回路１２８Ａ〜１２８Ｄは、対応する各バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄの両端電圧を所定周期で繰り返し検出し、各バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄが正常であるかどうかを検出する。バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄは電池セルＢＣ１〜電池セルＢＣ４の充電状態を調整するスイッチである。これらスイッチが異常の場合、電池セルの充電状態を制御できなくなり、一部の電池セルが過充電あるいは過放電になる恐れがある。たとえば、あるバランシングスイッチが導通している状態であるにもかかわらず、その端子間電圧が対応する電池セルの端子電圧を示す場合に、当該バランシングスイッチが異常であると検出する。この場合は、当該バランシングスイッチが制御信号に基づく導通状態になっていないこととなる。また、あるバランシングスイッチが開放状態であるにもかかわらず、その端子間電圧が対応する電池セルの端子電圧に比べて低い値である場合にも、当該バランシングスイッチが異常であると検出する。この場合は、当該バランシングスイッチは制御信号に関係なく導通していることとなる。このようにしてバランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄの異常検出を行う動作状態検出回路１２８Ａ〜１２８Ｄには、たとえば差動アンプ等で構成される電圧検出回路が用いられる。
【００３２】
バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄは、たとえばＭＯＳ型ＦＥＴで構成され、それぞれ対応する電池セルＢＣ１〜ＢＣ４に蓄積された電力を放電させる作用をする。多数の電池セルが直列接続されている組電池２に対してインバータなどの電気負荷が接続されると、その電気負荷に対する電流の供給は、直列接続された多数の電池セルの全体で行われる。このとき、各電池セルが互いに異なる充電状態（ＳＯＣ）にあると、組電池２において最も放電されている電池セルの状態により電流が制限されてしまうこととなる。一方、組電池２が充電される状態では、組電池２への電流の供給は、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。このとき、各電池セルが互いに異なる充電状態（ＳＯＣ）にあると、組電池２において最も充電されている電池セルの状態により電流が制限されてしまうこととなる。
【００３３】
そこで、上記のように各電池セルの充電状態の違いによって電流が制限されてしまうのを解消するため、以下のようなセルバランシングを必要に応じて行う。具体的には、組電池２において直列接続されている多数の電池セルのうち、所定の充電状態、たとえば各電池セルの充電状態の平均値を越えた充電状態にある電池セルに対して、当該電池セルに接続されているバランシングスイッチを導通状態とする。これにより、導通状態としたバランシングスイッチに直列接続されている抵抗を介して、当該電池セルから放電電流を流す。その結果、各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、組電池２において最も放電状態にある電池セルを基準セルとし、この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もある。その他にも、各電池セルの充電状態を調整するために様々なセルバランシング方法を用いることができる。なお、各電池セルの充電状態は、各電池セルの端子電圧を基に演算で求めることができる。各電池セルの充電状態と端子電圧には相関関係が有るので、各電池セルの端子電圧を互いに近づけるようにバランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄを制御することで、各電池セルの充電状態を互いに近づけることができる。
【００３４】
バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄの端子間電圧、すなわちバランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄを構成する各ＦＥＴのソースとドレイン間の電圧は、動作状態検出回路１２８Ａ〜１２８Ｄによって検出され、電位変換回路１３０に出力される。ここで、各ＦＥＴのソースとドレイン間の電位は、基準電位に対してそれぞれ異なっているため、このままでは比較判断が難しい。そこで、電位変換回路１３０でこれらの電位をそろえ、次に異常判定回路１３１で異常判定する。また、電位変換回路１３０は、バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄの中で診断すべきバランシングスイッチをＩＣ制御回路１２３からの制御信号に基づき選択する機能も有している。選択されたバランシングスイッチの端子間電圧が電位変換回路１３０から異常判定回路１３１に送られると、異常判定回路１３１はＩＣ制御回路１２３から制御信号に基づき、その端子間電圧を所定の判定電圧と比較する。これにより、異常判定回路１３１はバランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄが異常か否かを判定することができる。
【００３５】
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スイッチを導通させるための指令信号が送られる。この指令信号に基づき、放電制御回路１３２は、上述したようにＭＯＳ型ＦＥＴから構成されるバランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄの導通を行うゲート電圧に相当する信号を出力する。
【００３６】
ＩＣ制御回路１２３は、図１の制御部６からの通信信号を通信回路１２７を介して受信することで、各電池セルに対応した放電時間の指令を制御部６から受けると、その指令に応じて上記のようなセルバランシング動作を実行する。またＩＣ制御回路１２３は、バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄの異常を検出すると、その検出結果を通信回路１２７を介して制御部６へ送信する。
【００３７】
続いて、組電池監視装置３における各部分の起動タイミングについて説明する。前述のように、組電池監視装置３は、電源部７の状態に応じて、通常モードまたは低消費電力モードのいずれかによる動作を行う。すなわち、電源部７が起動状態であれば、組電池監視装置３は通常モードでの動作を行う一方で、電源部７が起動停止状態であれば、組電池監視装置３は低消費電力モードでの動作を行う。組電池監視装置３が通常モードで動作しているときに、制御部６は、上位システム１２や集積回路部４１〜４３との間で通信を行うことにより、各電池セル１の電圧測定やセルバランシングを必要に応じて行う。このとき、上位システム１２からの上位起動信号に応じて電源部７が起動された場合（以下、通常起動と称する）と、タイマ起動回路８からのタイマ起動信号に応じて電源部７が起動された場合（以下、タイマ起動と称する）とで、制御部６や集積回路部４１〜４３が起動されるタイミングが異なる。以下では、この点について詳しく説明する。
【００３８】
図３は、組電池監視装置３の各部分の動作タイミングチャートを示す図である。図３において、時刻ｔ０〜ｔ１の期間では、通常起動における各部分の動作タイミングを示しており、時刻ｔ２〜ｔ５の期間では、タイマ起動における各部分の動作タイミングを示している。また、これらの期間の間にある時刻ｔ１〜ｔ２の期間は、組電池監視装置３が低消費電力モードで動作している起動待ちの期間を示している。
【００３９】
図３の線図３１に示すように組電池監視装置３が鉛蓄電池１３に接続されると、電源部７が起動可能な状態となる。その後、時刻ｔ０において、線図３２に示すように上位システム１２から上位起動信号が送信されると、それに応じて電源部７が起動され、電源部７の主電源回路７１から制御部６への電源供給が開始される。その結果、線図３５に示すように制御部６が起動状態となり、組電池監視装置３において通常起動による通常モードの動作が開始される。
【００４０】
上記のようにして起動された制御部６は、線図３４に示すように、起動維持信号をＯＲ論理入力回路１０へ出力する。これにより、上位システム１２からの上位起動信号の出力が停止されても、ＯＲ論理入力回路１０から電源部７への起動信号の出力が制御部６によって継続され、制御部６が自身の動作を継続できるようにする。さらに制御部６は、通信インターフェース５および絶縁素子９１を介して、集積回路部４１〜４３へ所定の通信信号を送信する。この通信信号を受信すると、線図３６に示すように集積回路部４１〜４３が起動状態となり、制御部６と集積回路部４１〜４３との間で通信信号の送受信が行われる。これにより、制御部６からの指令に応じて、各電池セル１の電圧測定や、セルバランシングが必要に応じて行われる。
【００４１】
その後、線図３２に示すように上位システム１２から上位起動信号の出力が停止されると、制御部６は、起動終了のための処理を開始する。このとき制御部６は、タイマ起動回路８へタイマ設定信号を出力することで、線図３７に示すように、次の起動タイミングまでの時間に応じたタイマ時間を設定する。すなわち、前述の２種類のタイマ時間のうち、タイマ時間Ｔ１をタイマ起動回路８に対して設定する。また制御部６は、通信インターフェース５および絶縁素子９１を介して、集積回路部４１〜４３へ動作停止を指令するための通信信号を送信する。この通信信号を受信すると、線図３６に示すように集積回路部４１〜４３が起動停止状態となる。
【００４２】
上記のようにしてタイマ時間Ｔ１を設定すると共に集積回路部４１〜４３を停止させたら、制御部６は、線図３４に示すように起動維持信号の出力を停止する。これにより、電源部７の主電源回路７１から制御部６への電源供給が停止され、線図３５に示すように制御部６の動作が停止される。その結果、時刻ｔ１において、組電池監視装置３の動作モードが通常モードから低消費電力モードへと移行する。この低消費電力モードでは、電源部７において、主電源回路７１からの電源供給は停止されるが、待機電源回路７２からの待機電源の供給は停止されない。そのため、タイマ起動回路８の動作を継続して、設定されたタイマ時間が経過したか否かを低消費電力モード中に判断することができる。
【００４３】
低消費電力モードによる動作が時刻ｔ１で開始された後、設定されたタイマ時間Ｔ１が経過して時刻ｔ２になると、タイマ起動回路８はタイマ起動信号を出力する。このタイマ起動信号の出力に応じて電源部７が再起動され、電源部７の主電源回路７１から制御部６への電源供給が再開される。その結果、線図３５に示すように、制御部６が再び起動状態となり、組電池監視装置３においてタイマ起動による通常モードの動作が開始される。
【００４４】
ここでは、制御部６は、セルバランシングの前処理を実行する。このとき制御部６は、最初に、前述の通常起動時と同様の動作を行う。すなわち、線図３４に示すように、起動維持信号をＯＲ論理入力回路１０へ出力し、制御部６の動作を継続できるようにする。さらに制御部６は、通信インターフェース５および絶縁素子９１を介して、集積回路部４１〜４３へ所定の通信信号を送信する。この通信信号を受信すると、線図３６に示すように集積回路部４１〜４３が起動状態となる。
【００４５】
集積回路部４１〜４３が起動されると、制御部６は、各電池セル１の電圧測定を指令する通信信号を集積回路部４１〜４３へ送信し、その測定結果を集積回路部４１〜４３から取得する。そして、取得した各電池セル１の電圧測定結果に基づいてセルバランシングの必要性を判断し、必要であれば、当該電池セル１に対してセルバランシングの実行を指令する通信信号を集積回路部４１〜４３へ送信する。
【００４６】
こうして集積回路部４１〜４３に対してセルバランシングの開始を指示したら、制御部６は、起動終了のための処理を開始する。このとき制御部６は、タイマ起動回路８へタイマ設定信号を出力することで、線図３７に示すように、セルバランシングの所要時間に応じたタイマ時間を設定する。すなわち、前述の２種類のタイマ時間のうち、タイマ時間Ｔ２をタイマ起動回路８に対して設定する。そして、線図３４に示すように起動維持信号の出力を停止する。これにより、電源部７の主電源回路７１から制御部６への電源供給が停止され、線図３５に示すように制御部６の動作が停止される。その結果、時刻ｔ３において、集積回路部４１〜４３によるセルバランシング動作を継続しつつ、組電池監視装置３の動作モードが通常モードから低消費電力モードへと移行する。
【００４７】
低消費電力モードによる動作が時刻ｔ３で開始された後、セルバランシングの所要時間に応じて設定されたタイマ時間Ｔ２が経過して時刻ｔ４になると、タイマ起動回路８はタイマ起動信号を出力する。このタイマ起動信号の出力に応じて、前述のように電源部７が再起動され、電源部７の主電源回路７１から制御部６への電源供給が再開される。その結果、線図３５に示すように、制御部６が再び起動状態となり、組電池監視装置３において、タイマ起動による通常モードの動作が再開される。
【００４８】
ここでは、制御部６は、セルバランシングの後処理を実行する。このとき制御部６は、線図３４に示すように、起動維持信号をＯＲ論理入力回路１０へ出力し、制御部６の動作を継続できるようにする。また、各電池セル１の電圧測定を指令する通信信号を集積回路部４１〜４３へ送信し、その測定結果を集積回路部４１〜４３から取得する。そして、取得した各電池セル１の電圧測定結果に基づいて、セルバランシングが完了したか否かを判断する。その結果、セルバランシングが完了していたら、通信インターフェース５および絶縁素子９１を介して、集積回路部４１〜４３へ動作停止を指令するための通信信号を送信する。この通信信号を受信すると、線図３６に示すように集積回路部４１〜４３が起動停止状態となる。
【００４９】
その後、制御部６は、起動終了のための処理を開始する。このとき制御部６は、タイマ起動回路８へタイマ設定信号を出力し、線図３７に示すように、次の起動タイミングまでの時間に応じたタイマ時間Ｔ１を設定する。そして、線図３４に示すように起動維持信号の出力を停止する。これにより、電源部７の主電源回路７１から制御部６への電源供給が停止され、線図３５に示すように制御部６の動作が停止される。その結果、時刻ｔ５において、組電池監視装置３の動作モードが通常モードから低消費電力モードへと移行する。
【００５０】
時刻ｔ５以降では、前述と同様の動作が繰り返される。すなわち、起動待ち状態での待機中に、上位システム１２から上位起動信号が出力された場合、組電池監視装置３は、時刻ｔ０〜ｔ１の期間と同様に、通常起動による動作を行う。一方、起動待ち状態での待機中に、設定されたタイマ時間Ｔ１が経過してタイマ起動回路８からタイマ起動信号が出力された場合、組電池監視装置３は、時刻ｔ２〜ｔ５の期間と同様に、タイマ起動による動作を行う。具体的には、前処理を行ってセルバランシングを開始し、低消費電力モードで集積回路部４１〜４３を動作させてセルバランシングを実行した後に、後処理を行って集積回路部４１〜４３の動作を停止させる。そして、次の起動タイミングまで低消費電力モードで動作することにより、起動待ち状態で待機する。
【００５１】
ここで、上位システム１２からの上位起動信号と、タイマ起動回路８からのタイマ起動信号とは、互いに異なる電圧レベルの信号としてそれぞれ出力されることが好ましい。このようにすれば、制御部６は、電源部７の主電源回路７１からの電源供給により起動したら、電源部７への入力信号、すなわちＯＲ論理入力回路１０からの起動信号の電圧レベルを測定し、その電圧レベルに基づいて、入力信号が上位起動信号とタイマ起動信号のいずれであるかを判別することができる。そして、この判別結果により、通常起動またはタイマ起動のいずれかを選択し、その選択結果に応じた動作を行うことができる。あるいは、電源部７において入力信号の電圧レベルを測定し、その測定結果を制御部６へ出力するようにしてもよい。
【００５２】
図４は、本発明の第１の実施形態による組電池監視装置３のタイマ起動時の処理の流れを示すフローチャートである。以下、このフローチャートに従って、本実施形態のタイマ起動時における処理の詳細を説明する。
【００５３】
ステップＳ１０において、タイマ起動回路８は、電源部７の主電源回路７１から制御部６への電源供給が最後に停止されてから、予め設定されたタイマ時間Ｔ１を経過したか否かを判定する。このタイマ時間Ｔ１は、前述のようにセルバランシングを定期的に行うためのものであり、通常起動時に上位システム１２の制御により、または前回のセルバランシング時に後で説明するステップＳ２７０の処理が制御部６で実行されることにより、タイマ起動回路８において設定される。タイマ時間Ｔ１を経過するまではステップＳ１０に留まり、経過したらステップＳ２０へ進む。
【００５４】
ステップＳ２０において、タイマ起動回路８は、ＯＲ論理入力回路１０へタイマ起動信号を出力する。このタイマ起動信号は、ＯＲ論理入力回路１０を介して、起動信号として電源部７に入力される。これにより、タイマ起動回路８は電源部７を起動させ、主電源回路７１から制御部６への電源の供給を開始させる。
【００５５】
ステップＳ３０において、電源部７は、ステップＳ２０で起動信号として入力されたタイマ起動信号に応じて起動し、制御部６への電源供給を開始する。すなわち、待機電源回路７２からタイマ起動回路８へ待機電源の供給を継続しつつ、主電源回路７１から制御部６への電源供給を行う。これにより、制御部６の動作が開始される。
【００５６】
ステップＳ４０において、制御部６は、電源部７へ起動維持信号を出力する。この起動維持信号は、ステップＳ２０でタイマ起動回路８から出力されたタイマ起動信号と同様に、ＯＲ論理入力回路１０を介して、起動信号として電源部７に入力される。
【００５７】
ステップＳ５０において、制御部６は、組電池２の各電池セル１に対する電圧測定指令を集積回路部４１〜４３へ送信する。すなわち、セルグループＧＢ１〜ＧＢ３の各電池セル１を測定対象として、これらの電圧測定の指令情報を含む通信信号を制御部６から送信する。この通信信号は、通信インターフェース５および絶縁素子９１を介して集積回路部４１へ送信される。これにより、デイジーチェーン接続された集積回路部４１〜４３が順次起動され、制御部６からの通信信号が受信される。
【００５８】
ステップＳ６０において、集積回路部４１〜４３は、ステップＳ５０で制御部６から送信された電圧測定指令に応じて、対応するセルグループの各電池セル１の電圧をそれぞれ測定する。
【００５９】
ステップＳ７０において、集積回路部４１〜４３は、ステップＳ６０で行った各電池セル１の電圧測定の結果を制御部６へそれぞれ送信する。すなわち、各電池セル１の電圧測定結果を含む通信信号を、デイジーチェーン接続された集積回路部４１〜４３の順に送信する。この通信信号は、集積回路部４３から通信インターフェース５および絶縁素子９２を介して制御部６へ送信され、制御部６において受信される。
【００６０】
ステップＳ８０において、制御部６は、ステップＳ７０で集積回路部４１〜４３から受信した各電池セル１の電圧測定結果に基づいて、各電池セル１の残充電容量を算出する。たとえば、各電池セル１の電圧値と残充電容量との関係を示すテーブル情報を制御部６において予め記憶しておくことで、このテーブル情報を用いて、各電池セル１の電圧測定結果に対応する残充電容量を求めることができる。
【００６１】
ステップＳ９０において、制御部６は、ステップＳ８０で算出した各電池セル１の残充電容量に基づいて、セルバランシングが必要であるか否かを判断する。たとえば、各電池セル１の残充電容量の中で最小の残充電容量を基準値とし、この基準値に対する残充電容量の差が所定の制御範囲を超える電池セル１が存在する場合は、当該電池セル１に対してセルバランシングが必要であると判定する。あるいは、各電池セル１の残充電容量の平均値を基準値としてもよい。その結果、少なくとも１つの電池セル１に対してセルバランシングが必要であると判断した場合はステップＳ１００へ進む。一方、全ての電池セル１に対してセルバランシングが不要であると判断した場合は、ステップＳ１０へ戻り、再びタイマ時間１を経過するまで待機する。このステップＳ９０の処理により、制御部６は、ステップＳ７０で集積回路部４１〜４３から受信した各電池セル１の電圧測定結果に基づいて、セルバランシングが必要か否かを判断することができる。
【００６２】
ステップＳ１００において、制御部６は、ステップＳ８０で算出した各電池セル１の残充電容量に基づいて、セルバランシングの所要時間を算出する。たとえば、前述の基準値との差が所定の制御範囲を超える各電池セル１の残充電容量のうち、基準値との差が最小である電池セル１の残充電容量を用いて、これがセルバランシングにより放電されて基準値となるまでの所要時間を算出する。このステップＳ１００の処理により、制御部６は、ステップＳ７０で集積回路部４１〜４３から受信した各電池セル１の電圧測定結果に基づいて、セルバランシングの所要時間を算出することができる。
【００６３】
ステップＳ１１０において、制御部６は、セルバランシングが必要であるとステップＳ９０で判断した各電池セル１を対象として、セルバランシングの開始指令を集積回路部４１〜４３へ送信する。すなわち、当該電池セル１が属するセルグループに対応する集積回路部に対して、当該電池セル１のセルバランシングの開始指令情報を含む通信信号を制御部６から送信する。この通信信号は、通信インターフェース５および絶縁素子９１を介して集積回路部４１へ送信され、デイジーチェーン接続された集積回路部４１〜４３の順に受信される。
【００６４】
ステップＳ１２０において、集積回路部４１〜４３は、ステップＳ１１０で制御部６から送信されたセルバランシングの開始指令に応じて、対応するセルグループの中で指定された各電池セル１のセルバランシングを開始する。
【００６５】
ステップＳ１３０において、制御部６は、タイマ起動回路８に対してタイマ設定信号を出力し、タイマ時間Ｔ２を設定する。このとき、ステップＳ１００におけるセルバランシングの所要時間の算出結果に基づいて、設定すべきタイマ時間Ｔ２の値を決定する。これにより、セルバランシングを停止すべきタイミングに合わせて、タイマ時間Ｔ２をタイマ起動回路８に設定することができる。
【００６６】
ステップＳ１４０において、制御部６は、ステップＳ４０で開始した起動維持信号の出力を停止することで、ＯＲ論理入力回路１０から電源部７への起動信号を停止し、電源部７を起動停止状態に移行させる。これにより、電源部７に対して、主電源回路７１からの電源の供給を停止させる。
【００６７】
ステップＳ１５０において、電源部７は、ステップＳ１４０による起動信号の停止に応じて起動停止状態に移行し、制御部６への電源供給を停止する。すなわち、待機電源回路７２からタイマ起動回路８への待機電源の供給を継続しつつ、主電源回路７１から制御部６への電源供給を停止する。これにより、集積回路部４１〜４３においてセルバランシングが実行されている状態で、制御部６の動作が停止され、組電池監視装置３において低消費電力モードでの動作が開始される。
【００６８】
ステップＳ１６０において、タイマ起動回路８は、電源部７の主電源回路７１から制御部６への電源供給がステップＳ１５０で停止されてから、ステップＳ１３０で設定されたタイマ時間Ｔ２を経過したか否かを判定する。タイマ時間Ｔ２を経過するまではステップＳ１６０に留まり、経過したらステップＳ１７０へ進む。
【００６９】
ステップＳ１７０〜Ｓ１９０において、タイマ起動回路８、電源部７および制御部６は、前述のステップＳ２０〜Ｓ４０と同様の処理をそれぞれ実行する。すなわち、ステップＳ１７０において、タイマ起動回路８はタイマ起動信号を出力し、電源部７を起動させて電源の供給を開始させる。このタイマ起動信号に応じて、ステップＳ１８０において電源部７が起動することにより、ステップＳ１９０において制御部６は電源部７へ起動維持信号を出力する。
【００７０】
ステップＳ２００において、制御部６は、ステップＳ１１０でセルバランシングの開始指令を送信した各電池セル１を対象に、セルバランシングの停止指令を集積回路部４１〜４３へ送信する。すなわち、当該電池セル１が属するセルグループに対応する集積回路部に対して、当該電池セル１のセルバランシングの停止指令情報を含む通信信号を制御部６から送信する。この通信信号は、通信インターフェース５および絶縁素子９１を介して集積回路部４１へ送信され、デイジーチェーン接続された集積回路部４１〜４３の順に受信される。
【００７１】
ステップＳ２１０において、集積回路部４１〜４３は、ステップＳ２００で制御部６から送信されたセルバランシングの停止指令に応じて、対応するセルグループの中で指定された各電池セル１のセルバランシングを停止する。
【００７２】
ステップＳ２２０において、集積回路部４１〜４３は、対応するセルグループの各電池セル１の電圧をそれぞれ測定する。
【００７３】
ステップＳ２３０において、集積回路部４１〜４３は、ステップＳ７０と同様に、ステップＳ２２０で行った各電池セル１の電圧測定の結果を制御部６へそれぞれ送信する。
【００７４】
ステップＳ２４０において、制御部６は、ステップＳ２３０で集積回路部４１〜４３から受信した各電池セル１の電圧測定結果に基づいて、ステップＳ８０と同様の手法により、セルバランシング後の各電池セル１の残充電容量を算出する。
【００７５】
ステップＳ２５０において、制御部６は、ステップＳ２４０で算出したセルバランシング後の各電池セル１の残充電容量に基づいて、セルバランシングが完了したか否かを判断する。この判断は、前述のステップＳ９０の判断と同様の手法により行うことができる。すなわち、各電池セル１の残充電容量の中で最小の残充電容量や、各電池セル１の残充電容量の平均値を基準値として、この基準値に対する残充電容量の差が所定の制御範囲を超える電池セル１が存在するか否かを判断する。その結果、こうした条件を満たす電池セル１が少なくとも１つ存在する場合は、セルバランシングが完了していないと判断してステップＳ１００へ戻り、前述のようにしてセルバランシングを再実行する。一方、条件を満たす電池セル１が１つも存在しなければ、セルバランシングが完了したと判断してステップＳ２６０へ進む。
【００７６】
ステップＳ２６０において、制御部６は、動作停止指令を集積回路部４１〜４３へ送信する。すなわち、集積回路部４１〜４３の動作を停止するための指令情報を含む通信信号を制御部６から送信する。この通信信号は、通信インターフェース５および絶縁素子９１を介して集積回路部４１〜４３へ送信される。この動作停止指令に応じて、デイジーチェーン接続された集積回路部４１〜４３の動作が停止される。
【００７７】
ステップＳ２７０において、制御部６は、タイマ起動回路８に対してタイマ設定信号を出力し、タイマ時間Ｔ１を設定する。このタイマ時間Ｔ１の設定値は、制御部６またはタイマ起動回路８において、低消費電力モード中に行われるセルバランシングの実行間隔に応じて予め設定されることが好ましい。
【００７８】
ステップＳ２８０において、制御部６は、ステップＳ１４０と同様に、ステップＳ１９０で開始した起動維持信号の出力を停止することで、ＯＲ論理入力回路１０から電源部７への起動信号を停止し、電源部７を起動停止状態に移行させる。これにより、電源部７に対して、主電源回路７１からの電源の供給を停止させる。
【００７９】
ステップＳ２９０において、電源部７は、ステップＳ１５０と同様に、ステップＳ２８０による起動信号の停止に応じて起動停止状態に移行し、制御部６への電源供給を停止する。これにより、セルバランシングの完了後には制御部６の動作が停止され、組電池監視装置３において低消費電力モードでの動作が開始される。ステップＳ２９０を実行したら、ステップＳ１０へ戻り、次にタイマ時間１を経過するまで待機する。
【００８０】
以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、次の作用効果を奏する。
【００８１】
（１）組電池監視装置３は、複数の電池セル１を直列接続したセルグループＧＢ１〜ＧＢ３を有する組電池２を監視するものであって、集積回路部４１〜４３と、集積回路部４１〜４３と通信を行ってこれらを制御する制御部６と、制御部６へ電源を供給する電源部７とを備える。集積回路部４１〜４３は、組電池２の各セルグループＧＢ１〜ＧＢ３に対応して設けられており、当該セルグループの各電池セル１の電圧を測定すると共に、当該セルグループの各電池セル１の容量を調整するためのセルバランシングを行う。制御部６は、電源部７からの電源の供給に応じて、集積回路部４１〜４３にセルバランシングを開始（ステップＳ１２０）または停止（ステップＳ２１０）させると共に、電源部７を起動するためのタイマ時間を設定して（ステップＳ１３０、Ｓ２７０）、電源部７に電源の供給を停止させる（ステップＳ１４０、Ｓ２８０）。電源部７は、ステップＳ１３０またはＳ２７０で設定されたタイマ時間に応じて起動し、制御部６への電源の供給を開始する（ステップＳ３０、Ｓ１８０）。このようにしたので、セルバランシングの実行中には制御部６の動作を停止して、組電池監視装置３を低消費電力モードで動作させることができると共に、適切なタイミングで制御部６の動作を再開することができる。その結果、セルバランシング中の消費電力の低減を低コストで達成すると共に、セルバランシングの完了を確認することができる。
【００８２】
（２）制御部６は、対応するセルグループの各電池セル１の電圧を測定するための指令を集積回路部４１〜４３へ送信する（ステップＳ５０）。集積回路部４１〜４３は、この制御部６からの指令に応じて、対応するセルグループの各電池セル１の電圧を測定し（ステップＳ６０）、その測定結果を制御部６へ送信する（ステップＳ７０）。制御部６は、集積回路部４１〜４３から受信した各電池セル１の電圧測定結果に基づいてセルバランシングが必要か否かを判断し（ステップＳ９０）、必要と判断した場合には、ステップＳ１２０において集積回路部４１〜４３にセルバランシングを開始させる。このようにしたので、セルバランシングが必要か否かを正確に判断して、必要な場合には確実にセルバランシングを開始することができる。
【００８３】
（３）電源部７は、タイマ時間Ｔ１と、タイマ時間Ｔ２とを設定可能なタイマ起動回路８に接続されている。タイマ起動回路８は、電源部７による制御部６への電源の供給が停止されてから、タイマ時間Ｔ１が経過したとき（ステップＳ１０）、またはタイマ時間Ｔ２が経過したとき（ステップＳ１６０）に、電源部７を起動させ（ステップＳ２０、Ｓ１７０）、電源の供給を開始させる。制御部６は、タイマ時間Ｔ１が経過して電源部７が起動された場合には、ステップＳ１２０において集積回路部４１〜４３にセルバランシングを開始させると共に、タイマ起動回路８に対してタイマ時間Ｔ２を設定する（ステップＳ１３０）。一方、タイマ時間Ｔ２が経過して電源部７が起動された場合には、ステップＳ２１０において集積回路部４１〜４３にセルバランシングを停止させると共に、タイマ起動回路８に対してタイマ時間Ｔ１を設定する（ステップＳ２７０）。このようにしたので、組電池監視装置３においてセルバランシングを定期的に行うと共に、適切なタイミングでセルバランシングを停止することができる。
【００８４】
（４）制御部６は、集積回路部４１〜４３から受信した各電池セル１の電圧測定結果に基づいて、セルバランシングの所要時間を算出し（ステップＳ１００）、その算出結果に基づいて、ステップＳ１３０でタイマ時間Ｔ２を設定する。このようにしたので、セルバランシングを停止すべきタイミングに合わせて、タイマ時間Ｔ２を適切な値で設定することができる。
【００８５】
（５）組電池監視装置３は、タイマ起動回路８をさらに備える。電源部７は、制御部６へ電源を供給するための主電源回路７１と、タイマ起動回路８へ待機電源を常時供給するための待機電源回路７２とを有する。このようにしたので、組電池監視装置３が低消費電力モードで動作しているときには、タイマ起動回路８の動作に必要な待機電源のみを電源部７から供給することができる。
【００８６】
（６）電源部７は、組電池監視装置３を制御する上位システム１２に接続されており、この上位システム１２から出力される上位起動信号に応じて起動（通常起動）し、制御部６への電源の供給を開始する。制御部６は、上位システム１２からの上位起動信号に応じて電源部７が起動された場合には、上位システム１２からの上位起動信号の出力が停止されると、起動終了のための処理を行った後、起動維持信号の出力を停止して電源部７に電源の供給を停止させる。このようにしたので、上位システム１２により、任意のタイミングで組電池監視装置３の動作を開始および終了させることができる。
【００８７】
（７）タイマ起動回路８は、上位システム１２からの上位起動信号とは異なる電圧レベルのタイマ起動信号を電源部７へ出力することにより、電源部７を起動させてもよい。この場合、制御部６は、電源部７への入力信号の電圧レベルに基づいて、その入力信号が上位起動信号とタイマ起動信号のいずれであるかを判別することができる。このようにすれば、通常起動、すなわち上位システム１２により起動された場合と、タイマ起動、すなわちタイマ起動回路８により起動された場合とで、組電池監視装置３をそれぞれ適切に動作させることができる。
【００８８】
−第２の実施形態−
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。前述の第１の実施形態では、セルバランシングの必要がある全ての電池セル１について、同時にセルバランシングを行う例を説明した。これに対して、以下に説明する第２の実施形態では、互いに隣接する電池セル１同士については、別々のタイミングでセルバランシングを行う例を説明する。なお、本実施形態による組電池監視装置の構成は、図１に示したものと同一である。したがって、以下の説明では、図１に示した組電池監視装置３の構成を用いて、本実施形態による組電池監視装置の動作を説明する。
【００８９】
図５は、本発明の第２の実施形態による組電池監視装置３のタイマ起動時の処理の流れを示すフローチャートである。以下、このフローチャートに従って、本実施形態のタイマ起動時における処理の詳細を説明する。なお、図５のフローチャートでは、図４に示した第１の実施形態による処理と同じ内容の処理ステップに対して、これと同一のステップ番号を付している。以下の説明では、この同一ステップ番号の処理ステップについて、特に必要のない限りはその説明を省略する。
【００９０】
ステップＳ１１１において、制御部６は、ステップＳ９０でセルバランシングが必要であると判断した各電池セル１の中から、ステップＳ１００で算出されたセルバランシングの所要時間が最長である電池セル１を特定する。そして、この電池セル１に対して割り当てられた電池セル番号が奇数と偶数のいずれであるかを判定する。当該電池セル１の電池セル番号が奇数である場合、すなわち当該電池セル１が図２の電池セルＢＣ１またはＢＣ３である場合はステップＳ１１２へ進む。一方、当該電池セル１の電池セル番号が偶数である場合、すなわち当該電池セル１が図２の電池セルＢＣ２またはＢＣ４である場合はステップＳ１１３へ進む。
【００９１】
ステップＳ１１２において、制御部６は、ステップＳ９０でセルバランシングが必要であると判断した各電池セル１のうち、電池セル番号が奇数であるものを対象に、セルバランシングの開始指令を集積回路部４１〜４３へ送信する。すなわち、当該奇数番号の電池セル１が属するセルグループに対応する集積回路部に対して、その電池セル１のセルバランシングの開始指令情報を含む通信信号を制御部６から送信する。この通信信号は、通信インターフェース５および絶縁素子９１を介して集積回路部４１へ送信され、デイジーチェーン接続された集積回路部４１〜４３の順に受信される。
【００９２】
ステップＳ１１３において、制御部６は、ステップＳ９０でセルバランシングが必要であると判断した各電池セル１のうち、電池セル番号が偶数であるものを対象に、セルバランシングの開始指令を集積回路部４１〜４３へ送信する。すなわち、当該偶数番号の電池セル１が属するセルグループに対応する集積回路部に対して、その電池セル１のセルバランシングの開始指令情報を含む通信信号を制御部６から送信する。この通信信号は、通信インターフェース５および絶縁素子９１を介して集積回路部４１へ送信され、デイジーチェーン接続された集積回路部４１〜４３の順に受信される。
【００９３】
ステップＳ１１２またはステップＳ１１３を実行した後は、ステップＳ１２０以降において、第１の実施形態で説明した図４のフローチャートと同様の処理を実行する。
【００９４】
以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態で説明した各作用効果と同様の作用効果を奏することができる。さらに、互いに隣接する電池セル１同士については、別々のタイミングでセルバランシングを行うことができる。したがって、直列接続された多数の電池セル１が同時にセルバランシングを行うことで、過大な電流が集積回路部４１〜４３内に流れてしまうのを防ぐことができる。
【００９５】
−第３の実施形態−
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。前述の第１の実施形態では、内部にタイマ起動回路８が設けられている組電池監視装置３の例を説明した。これに対して、以下に説明する第３の実施形態では、タイマ起動回路８が外部に設けられている組電池監視装置の例を説明する。
【００９６】
図６は、本発明の第３の実施形態による組電池監視装置の構成を示す図である。図６に示す組電池監視装置３Ａは、前述の第１の実施形態で説明した図１の組電池監視装置３と比べて、タイマ起動回路８が内部に設けられていない点が異なっている。この組電池監視装置３Ａは、タイマ起動回路８を有する上位システム１２Ａと接続されている。
【００９７】
上位システム１２Ａは、第１の実施形態で説明した上位起動信号に加えて、内部のタイマ起動回路８からタイマ起動信号を組電池監視装置３Ａへ出力する。これらの信号は、第１の実施形態で説明したのと同様に、ＯＲ論理入力回路１０にそれぞれ入力され、起動信号として電源部７へ出力される。
【００９８】
制御部６は、上位通信インターフェース１１を介して上位システム１２Ａとの間で上位通信信号を送受信することにより、タイマ起動回路８に対するタイマ時間の設定を行うことができる。上位システム１２Ａは、タイマ時間の設定情報を含む上位通信信号が制御部６から送信されると、内部のタイマ起動回路８に対してそのタイマ時間を設定する。こうして設定されたタイマ時間に応じて、第１の実施形態で説明したのと同様に、タイマ起動回路８からタイマ起動信号が出力され、ＯＲ論理入力回路１０を介して電源部７へ入力される。これにより、電源部７が起動されて制御部６への電源供給が開始され、組電池監視装置３Ａの動作モードが低消費電力モードから通常モードに移行される。
【００９９】
なお、本実施形態による組電池監視装置３Ａにおけるタイマ移行時の処理は、第１、第２の各実施形態でそれぞれ説明した図４、５の各フローチャートのいずれに従って行ってもよい。
【０１００】
以上説明した本発明の第３の実施形態によれば、第１、第２の各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、タイマ起動回路８を組電池監視装置３Ａの外に設けることとしたので、組電池監視装置３Ａの消費電力をより一層低減すると共に、低コスト化および省スペース化を図ることもできる。
【０１０１】
なお、上記第３の実施形態では、タイマ起動回路８を上位システム１２Ａの内部に設けることとしたが、それ以外の場所に設けることもできる。たとえば、タイマ起動回路８を組電池監視装置３Ａの機能拡張用の外付け回路とし、これを組電池監視装置３Ａと接続して利用することで本発明の特徴が実現されるようにしてもよい。
【０１０２】
第１〜第３の各実施形態では、組電池監視装置３または３Ａにより、４つの電池セル１をそれぞれ直列に接続した３つのセルグループＧＢ１〜ＧＢ３によって構成される組電池２を監視する例を説明した。しかし、本発明の組電池監視装置が監視対象とする組電池の構成はこれに限定されない。複数の電池セルを直列接続したセルグループを単数または複数有するものであれば、どのような構成の組電池を監視する組電池監視装置についても本発明を適用可能である。
【０１０３】
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。
【図１】
2014061153.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年3月28日(2016.3.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルを直列接続したセルグループを単数または複数有する組電池を監視する組電池監視装置であって、
前記組電池の各セルグループに対応して設けられており、当該セルグループの各電池セルの電圧を測定すると共に、当該セルグループの各電池セルの容量を調整するためのセルバランシングを行う集積回路部と、
前記集積回路部と通信を行って前記集積回路部を制御する制御部と、
前記制御部へ電源を供給する電源部と、を備え、
前記電源部は、第１のタイマ時間および第２のタイマ時間を設定可能なタイマ起動回路に接続されており、
前記タイマ起動回路は、前記電源部による前記電源の供給が停止されてから前記第１のタイマ時間または前記第２のタイマ時間が経過したときに、タイマ起動信号を前記電源部へ出力することにより、前記電源部を起動させて前記電源の供給を開始させ、
前記電源部は、前記タイマ起動信号または上位システムからの上位起動信号に応じて起動して前記電源の供給を開始し、
前記制御部は、
前記第１のタイマ時間が経過して前記電源部が起動された場合には、前記集積回路部に前記セルバランシングを開始させると共に、前記タイマ起動回路に対して前記第２のタイマ時間を設定してから前記電源部に前記電源の供給を停止させ、
前記第２のタイマ時間が経過して前記電源部が起動された場合には、前記集積回路部に前記セルバランシングを停止させると共に、前記タイマ起動回路に対して前記第１のタイマ時間を設定してから前記電源部に前記電源の供給を停止させ、
前記上位起動信号に応じて前記電源部が起動された場合には、前記上位起動信号の出力が停止されると、前記タイマ起動回路に対して前記第１のタイマ時間を設定してから前記電源部に前記電源の供給を停止させる組電池監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の組電池監視装置において、
前記制御部は、対応するセルグループの各電池セルの電圧を測定するための指令を前記集積回路部へ送信し、
前記集積回路部は、前記制御部からの指令に応じて、対応するセルグループの各電池セルの電圧を測定してその測定結果を前記制御部へ送信し、
前記制御部は、前記集積回路部から受信した各電池セルの電圧測定結果に基づいて前記セルバランシングが必要か否かを判断し、必要と判断した場合には、前記集積回路部に前記セルバランシングを開始させる組電池監視装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の組電池監視装置において、
前記制御部は、前記集積回路部から受信した各電池セルの電圧測定結果に基づいて前記セルバランシングの所要時間を算出し、その算出結果に基づいて前記第２のタイマ時間を設定する組電池監視装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の組電池監視装置において、
前記タイマ起動回路をさらに備える組電池監視装置。
【請求項５】
請求項４に記載の組電池監視装置において、
前記電源部は、前記制御部へ前記電源を供給するための主電源回路と、前記タイマ起動回路へ待機電源を常時供給するための待機電源回路とを有する組電池監視装置。
【請求項６】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の組電池監視装置において、
前記タイマ起動回路は、前記上位起動信号とは異なる電圧レベルで前記タイマ起動信号を前記電源部へ出力することにより、前記電源部を起動させ、
前記制御部は、前記電源部への入力信号の電圧レベルに基づいて、前記入力信号が前記上位起動信号と前記タイマ起動信号のいずれであるかを判別する組電池監視装置。
【請求項７】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の組電池監視装置において、
前記タイマ起動回路は、前記上位システム内に設けられている組電池監視装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の一態様による組電池監視装置は、複数の電池セルを直列接続したセルグループを単数または複数有する組電池を監視するものであって、組電池の各セルグループに対応して設けられており、当該セルグループの各電池セルの電圧を測定すると共に、当該セルグループの各電池セルの容量を調整するためのセルバランシングを行う集積回路部と、集積回路部と通信を行って集積回路部を制御する制御部と、制御部へ電源を供給する電源部と、を備える。電源部は、第１のタイマ時間および第２のタイマ時間を設定可能なタイマ起動回路に接続されており、タイマ起動回路は、電源部による電源の供給が停止されてから第１のタイマ時間または第２のタイマ時間が経過したときに、タイマ起動信号を電源部へ出力することにより、電源部を起動させて電源の供給を開始させ、電源部は、タイマ起動信号または上位システムからの上位起動信号に応じて起動して電源の供給を開始し、制御部は、第１のタイマ時間が経過して電源部が起動された場合には、集積回路部にセルバランシングを開始させると共に、タイマ起動回路に対して第２のタイマ時間を設定してから電源部に電源の供給を停止させ、第２のタイマ時間が経過して電源部が起動された場合には、集積回路部にセルバランシングを停止させると共に、タイマ起動回路に対して第１のタイマ時間を設定してから電源部に電源の供給を停止させ、上位起動信号に応じて電源部が起動された場合には、上位起動信号の出力が停止されると、タイマ起動回路に対して第１のタイマ時間を設定してから電源部に前記電源の供給を停止させる。
【国際調査報告】
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