(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数の電池セルを有する組電池と、
前記組電池の電力を駆動電力として供給する電源部と、
前記電源部から供給された前記駆動電力により、電気的に絶縁された通信経路を介して電池管理装置と通信する絶縁通信部と、
前記電池管理装置から前記絶縁通信部を動作状態にすることを指示する動作命令が入力されると、前記絶縁通信部へ前記駆動電力を供給し、前記動作命令が入力されなくなると、前記絶縁通信部への前記駆動電力の供給を遮断するスイッチ部と、
前記電源部から供給された前記駆動電力により前記絶縁通信部を介して前記電池管理装置と通信するとともに、前記絶縁通信部が前記電池管理装置から受信した受信信号が入力される入力端子を有する通信部と、
前記絶縁通信部と前記通信部の入力端子との間に接続され、前記絶縁通信部への前記駆動電力の供給が遮断された場合に前記通信部の入力端子をハイインピーダンスにするバッファと、
を備えた組電池モジュール。
【請求項２】
前記通信部は、前記絶縁通信部を介して前記電池管理装置に送信する送信信号を出力する出力端子を有し、
前記絶縁通信部は、前記出力端子から出力された前記送信信号が入力される前記入力端子を有し、
前記通信部の出力端子と前記絶縁通信部の入力端子との間に接続され、前記絶縁通信部への前記駆動電力の供給が遮断された場合に前記絶縁通信部が有する入力端子を前記絶縁通信部への電流の流れ込みを防止する信号レベルにする第２バッファと、
を備えた請求項１に記載の組電池モジュール。
【請求項３】
前記スイッチ部は、前記動作命令が入力されると電圧が印加されるゲートと、前記電源部からの前記駆動電力が供給されるソースと、前記ゲートに電圧が印加された場合に前記ソースに供給された前記駆動電力を前記絶縁通信部に供給するドレインと、を有するトランジスタを備えた請求項１または２に記載の組電池モジュール。
【請求項４】
前記動作命令が入力された場合に発光する発光素子と、前記発光素子が発光すると、前記ゲートと前記電源部とを導通させて前記ゲートに電圧を印加する印加部と、を有する第２スイッチ部を備えた請求項３に記載の組電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、組電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車において、駆動用の電源として組電池装置を搭載しているものが知られている。ここで、組電池装置の一態様として、直列接続された複数の二次電池セルを有する組電池と当該組電池を監視する組電池監視回路（ＶＴＭ：Voltage  Temperature  Monitoring）とを備えた組電池モジュールを複数用い、これらの組電池モジュールの二次電池セルを全て直列接続するとともに、各組電池モジュールを管理する電池管理装置（ＢＭＵ：Battery  Management  Unit）を設け、この電池管理装置により組電池モジュール全体の電池パックにより供給可能な電力の電圧であるパック電圧およびパック電流、および組電池モジュールが有する二次電池セル毎の電圧であるセル電圧等を管理している。この場合において、電池管理装置は、いわゆるコンピュータとして構成されており、組電池モジュール全体で扱う電力系統とは電圧が大きく異なっているため、互いの通信は、電気的に絶縁された通信経路を介した絶縁通信を用いるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−７８２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術においては、ＢＭＵが停止している時においても、組電池の電力が絶縁通信部に対して駆動電力として供給され、絶縁通信部において常に組電池の電力が消費されている状態になっている、という課題がある。特に、組電池モジュールが他の組電池モジュールとディジーチェーン接続されている場合、当該絶縁通信部を備えた組電池モジュールの消費電力のみが大きくなり、他の組電池モジュールにおける消費電力とのバランスが崩れてしまう、という課題がある。さらに、ディジーチェーン接続されている組電池モジュール間における消費電力のバランスを保つ処理を行う際に、当該処理に必要な電力が大きくなる、という課題もある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の組電池装置は、組電池と、電源部と、絶縁通信部と、スイッチ部と、通信部と、バッファと、を備える。前記組電池は、直列接続された複数の電池セルを有する。前記電源部は、前記組電池の電力を駆動電力として供給する。前記絶縁通信部は、前記電源部から供給された前記駆動電力により、電気的に絶縁された通信経路を介して電池管理装置と通信する。前記スイッチ部は、前記電池管理装置から前記絶縁通信部を動作状態にすることを指示する動作命令が入力されると、前記絶縁通信部へ前記駆動電力を供給し、前記動作命令が入力されなくなると、前記絶縁通信部への前記駆動電力の供給を遮断する。通信部は、電源部から供給された駆動電力により絶縁通信部を介して電池管理装置と通信するとともに、絶縁通信部が電池管理装置から受信した受信信号が入力される入力端子を有する。バッファは、絶縁通信部と通信部の入力端子との間に接続され、絶縁通信部への駆動電力の供給が遮断された場合に通信部の入力端子をハイインピーダンスにする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本実施形態にかかる二次電池装置を備えた車両の模式図である。
【図２】図２は、本実施形態にかかる組電池監視回路の機能ブロックを示す図である。
【図３】図３は、本実施形態にかかる電池管理装置の全体ブロックを示す図である。
【図４】図４は、本実施形態にかかるインタフェース回路および組電池モジュールの構成例を示す図である。
【図５】図５は、動作命令が入力された場合および動作命令の入力が停止された場合に、絶縁通信ＩＣから電源部に入力される送信信号およびバッファの論理レベルを説明するための図である。
【図６】図６は、動作命令が入力された場合および動作命令の入力が停止された場合に、電源部から絶縁通信ＩＣに入力される信号および第２バッファの論理レベルを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本実施形態にかかる組電池モジュールを有する二次電池装置、および当該二次電池装置を備えた車両について図面を参照して説明する。
【０００８】
図１は、本実施形態にかかる組電池モジュールを有する二次電池装置を備えた車両の模式図である。なお、図１においては、車両１００、車両１００への二次電池装置の搭載箇所、および車両１００の駆動モータなどは概略的に示している。
【０００９】
二次電池装置は、複数の組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）が互いに直列接続されて構成される。ここで、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）は、それぞれ独立して着脱することが可能であり、メンテナンス等において、別の組電池モジュールと交換することができる。組電池モジュール１０１（１）は、組電池１１を有する。組電池モジュール１０１（２）は、組電池１２を有する。また、組電池モジュール１０１（３）は、組電池１３を有する。また、組電池モジュール１０１（４）は、組電池１４を有する。ここで、組電池１１は、直列接続された複数の二次電池セル１１（１）〜１１（ｘ）［ｘ：２以上の整数］を有する（図２参照）。なお、組電池１２〜１４は、組電池１１と同様の構成を有している。本実施形態では、二次電池装置は、４つの組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）を直列接続しているが、複数の組電池モジュールを直列接続するものであれば、これに限定するものではない。
【００１０】
二次電池装置が備える複数の組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）のうち低電位側に接続された組電池モジュール１０１（１）の負極端子には、接続ライン３１の一方の端子が接続されている。接続ライン３１は、インバータ４０の負極入力端子に接続されている。
【００１１】
また、二次電池装置が備える複数の組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）のうち高電位側に接続された組電池モジュール１０１（４）の正極端子には、接続ライン３２の一方の端子が、スイッチ装置３３を介して接続されている。接続ライン３２の他方の端子は、インバータ４０の正極入力端子に接続されている。
【００１２】
スイッチ装置３３は、複数の組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）に直列接続され、複数の組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）の電気的な接続をオンまたはオフする。つまり、スイッチ装置３３は、オンすることにより、組電池１１〜１４間に電流を流す。本実施形態では、スイッチ装置３３は、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）の組電池１１〜１４が有する二次電池セルの電力を負荷に供給する際にオンするメインスイッチＳＷＭ（図３参照）と、負荷へ流れ込む突入電流を防止するためのプリチャージＳＷＰ（図３参照）と、を含む。より具体的には、車両２側の負荷（例えば、モータ４５など）と組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）をスイッチ装置３３に電気的に接続する際に、プリチャージスイッチＳＷＰをオンし、負荷との電位差が小さくなった後にメインスイッチＳＷＭをオンする。これにより、突入電流によるメインスイッチＳＷＭの溶着を防止する。プリチャージスイッチＳＷＰおよびメインスイッチＳＷＭは、リレー回路として構成されている。
【００１３】
インバータ４０は、印加された直流電圧をモータ駆動用の３相の交流（ＡＣ）の電圧に変換する。インバータ４０は、後述する電池管理装置（ＢＭＵ：Battery  Management  Unit）６０または車両１００の全体動作を制御するための電気制御装置７１からの制御信号に基づいて、交流の電圧への変換が制御される。インバータ４０の３相の出力端子は、モータ４５の各３相の入力端子に接続されている。モータ４５の駆動力（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。
【００１４】
電池管理装置６０には、独立した外部電源７０が接続されている。外部電源７０は、例えば、車載アクセサリに電力を供給する定格１２Ｖの鉛蓄電池である。また、電池管理装置６０には、運転者などの操作入力に応答して車両全体の管理を行う電気制御装置７１も接続されている。
【００１５】
図２は、本実施形態にかかる組電池監視回路（ＶＴＭ：Voltage  Temperature  Monitoring）の機能ブロックを示す図である。図１および図２に示すように、組電池モジュール１０１（１）は、組電池１１と、組電池監視回路（ＶＴＭ）２１と、を有している。組電池モジュール１０１（２）は、組電池１２と、組電池監視回路２２と、を有する。組電池モジュール１０１（３）は、組電池１３と、組電池監視回路２３と、を有する。組電池モジュール１０１（４）は、組電池１４と、組電池監視回路２４と、を有する。なお、以下の説明では、主として、組電池モジュール１０１（１）の機能ブロックについて説明するが、組電池モジュール１０１（２）〜１０１（４）の機能ブロックも同様の構成となっている。
【００１６】
組電池監視回路２１は、コネクタ５１を介して電池管理装置６０と接続された第１通信部２１１と、組電池監視回路２２の第１通信部２１１と接続された第２通信部２１２と、を有している。また、組電池監視回路２２は、コネクタ５１を介して電池管理装置６０と接続されかつ組電池監視回路２１の第２通信部２１２と接続された第１通信部２１１と、組電池監視回路２３の第１通信部２１１と接続された第２通信部２１２と、を有している。また、組電池監視回路２３は、コネクタ５１を介して電池管理装置６０と接続されかつ組電池監視回路２２の第２通信部２１２と接続された第１通信部２１１と、組電池監視回路２４の第１通信部２１１と接続された第２通信部２１２と、を有している。また、組電池監視回路２４は、コネクタ５１を介して電池管理装置６０と接続されかつ組電池監視回路２３の第２通信部２１２と接続された第１通信部２１１と、組電池監視回路２４よりも高電位側に接続された組電池監視回路がある場合に当該組電池監視回路に接続された第２通信部２１２と、を有している。
【００１７】
なお、組電池監視回路２１，２２間の第１通信部２１１と第２通信部２１２とを接続し、かつ組電池監視回路２３，２４間の第１通信部２１１と第２通信部２１２とを接続することにより、組電池監視回路２１，２３の第１通信部２１１が、コネクタ５１を介して電池管理装置６０に接続されるようにしても良い。この場合、組電池監視回路２１，２２は互いの第１通信部２１１および第２通信部２１２を介して接続され双方向通信が可能であり、また組電池監視回路２３，２４も互いの第１通信部２１１および第２通信部２１２を介して接続され双方向通信が可能である。
【００１８】
より具体的には、組電池監視回路２１，２２を接続する場合、組電池監視回路２１の第１通信部２１１の情報入力出力端子は、コネクタ５１を介して電池管理装置６０に接続される。組電池監視回路２１の第２通信部２１２の情報入力出力端子は、組電池監視回路２２の第１通信部２１１の情報入力出力端子に接続される。
【００１９】
また、組電池監視回路２３，２４を接続する場合、組電池監視回路２３の第１通信部２１１の情報入力出力端子は、コネクタ５１を介して電池管理装置６０に接続される。組電池監視回路２３の第２通信部２１２の情報入力出力端子は、組電池監視回路２４の第１通信部２１１の情報入力出力端子に接続される。
【００２０】
また、組電池監視回路２１は、電圧検出部２１３、温度検出部２１４、均等化処理部２１５、および診断用回路２１６を備える。
【００２１】
均等化処理部２１５は、組電池１１が有する二次電池セル１１（１）〜１１（ｘ）の電圧を均等化する均等化処理を行う。二次電池装置では、二次電池セルの充放電や温度のばらつきなどにより、組み合わされた二次電池セル間の電圧が不均等となってくることが知られている。二次電池セル間の電圧が不均等になることにより、二次電池装置としての機能を最大に発揮できるような効率の良い充放電を行うことができなくなってくる。
【００２２】
均等化処理せずに電圧が高い二次電池セルが存在する状態で充電を行うと、電圧が低い二次電池セルが満充電状態にならないまま、電圧が高い二次電池セルが早く満充電状態となり、全体充電が完了することがある。そこで、充電を行うに際して、均等化処理部２１５により、二次電池セル間の電圧を均等化処理する必要がある。
【００２３】
診断用回路２１６は、組電池モジュール１０１（１）の異常を通知する信号であって、予め設定された基本周波数でハイレベルまたはロウレベルに切り換わる脈動信号（矩形波信号）を出力する。
【００２４】
電圧検出部２１３は、組電池１１が有する二次電池セル１１（１）〜１１（ｘ）の二次電池セル毎の電圧（以下、セル電圧とする）を検出する。言い換えると、電圧検出部２１３は、組電池１１が有する二次電池セル１１（１）〜１１（ｘ）それぞれの端子間の電圧をセル電圧として検出する。そして、電圧検出部２１３は、検出した全てのセル電圧を表す電圧信号を、第１通信部２１１およびインタフェース回路６０４（図３参照）を介して電池管理装置６０に入力する。
【００２５】
温度検出部２１４は、組電池１１が有する二次電池セル１１（１）〜１１（ｘ）の二次電池セル毎または複数の二次電池セルの近傍の温度を検出する。そして、温度検出部２１４は、検出した温度を表す温度信号を、第１通信部２１１およびインタフェース回路６０４（図３参照）を介して電池管理装置６０に入力する。
【００２６】
図３は、本実施形態にかかる電池管理装置の全体ブロックを示す図である。図３に示すように、電池管理装置６０は、電流検出回路６０２と、コネクタ５１を介して組電池監視回路２１〜２４の第１通信部２１１と接続されたインタフェース回路６０４と、組電池監視回路２１〜２４の診断用回路２１６から入力された脈動信号および制御回路ＣＴＲから送信されたアラート信号を受信しかつ組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）および電池管理装置６０における異常を表すアラート信号を出力するアラートシグナルプロセッサ６０５と、外部電源７０から電源電圧の電力が供給される電源供給管理部６０６と、スイッチ駆動回路６０８と、メモリ６０７と、二次電池装置の動作を制御する制御回路（ＭＰＵ：Micro  Processing  Unit）ＣＴＲと、を備えている。
【００２７】
メモリ６０７は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electronically  Erasable  and  Programmable  Read  Only  Memory）である。メモリ６０７は、制御回路ＣＴＲの動作を規定するプログラムが記録されている。
【００２８】
組電池監視回路２１〜２４からインタフェース回路６０４には、電圧検出部２１３から入力された電圧信号、温度検出部２１４から入力された温度信号、診断用回路２１６から入力された脈動信号が、コネクタ５１を介して供給される。インタフェース回路６０４から組電池監視回路２１〜２４には、制御回路ＣＴＲから送信された各種信号（例えば、ロジック信号など）がコネクタ５１を介して入力される。
【００２９】
インタフェース回路６０４は、電圧検出部２１３から入力された電圧信号、温度検出部２１３から入力された温度信号等を双方向シリアル通信により制御回路ＣＴＲに供給し、診断用回路２１６から入力された脈動信号をアラートシグナルプロセッサ６０５に供給する。
【００３０】
アラートシグナルプロセッサ６０５は、インタフェース回路６０４から供給された脈動信号および制御回路ＣＴＲから供給されたアラート信号が正常か異常かを判断する。脈動信号または制御回路ＣＴＲから供給されたアラート信号が正常である場合には、アラートシグナルプロセッサ６０５は、予め設定された周波数でハイレベルまたはロウレベルに切り換わるアラート信号を出力する。脈動信号または制御回路ＣＴＲから供給されたアラート信号がハイレベルに切り換わったままである場合には、アラートシグナルプロセッサ６０５は、例えば、正常時のロウレベルのアラート信号をハイレベルのアラート信号として出力する。
【００３１】
アラートシグナルプロセッサ６０５から出力されたアラート信号は、制御回路ＣＴＲ、スイッチ駆動回路６０８、およびコネクタＣＮ２を介して接続された電気制御装置７１に供給される。
【００３２】
スイッチ駆動回路６０８は、制御回路ＣＴＲの制御により、スイッチ装置３３のプリチャージスイッチＳＷＰの動作を制御する信号Ｓ１と、メインスイッチＳＷＭの動作を制御する信号Ｓ２とを出力する。
【００３３】
信号Ｓ１，Ｓ２は、コネクタＣＮ１を介してスイッチ装置３３（図１参照）に供給される。プリチャージスイッチＳＷＰおよびメインスイッチＳＷＭは、信号Ｓ１，Ｓ２によってオンまたはオフするリレー回路である。
【００３４】
例えば、脈動信号が異常である場合には、制御回路ＣＴＲは、供給されたアラート信号により対応する組電池監視回路に異常があると判断し、スイッチ駆動回路６０８を制御して、プリチャージスイッチＳＷＰおよびメインスイッチＳＷＭをオフさせる。
【００３５】
電源供給管理部６０６は、電流検出回路６０２、アラートシグナルプロセッサ６０５、メモリ６０７、および制御回路ＣＴＲに電力を供給する。電源供給管理部６０６は、制御回路ＣＴＲへの電力の供給をオンまたはオフする切替回路６０６Ｓと、当該切替回路６０６Ｓに対して起動を指示するウェイクアップ信号を切替回路６０６Ｓに出力するタイマＴＭと、を備えている。
【００３６】
タイマＴＭには、外部電源７０により印加された１２Ｖの電源電圧がタイマＴＭの前段に配置されたＤＣ／ＤＣ変換回路ＣＡにより５Ｖの直流電圧に変換されて印加される。そして、タイマＴＭは、印加された５Ｖの直流電圧の電力により駆動して、切替回路６０６Ｓにウェイクアップ信号を出力する。切替回路６０６Ｓには、スタート信号ＳＴＡ、外部充電器信号ＣＨＧ、および制御回路ＣＴＲからの切替制御信号、タイマＴＭからのウェイクアップ信号、および外部電源７０からの電力が供給されている。
【００３７】
なお、タイマＴＭからのウェイクアップ信号は、設定された時間毎にハイレベルとなる信号である。ウェイクアップ信号がハイレベルとなるタイミングは制御回路ＣＴＲによって設定される。
【００３８】
ところで、電池管理装置６０には、コネクタＣＮ１を介して、電源電圧、スタート信号ＳＴＡ、および外部充電器信号ＣＨＧが、外部電源７０、モータ４５の駆動を指示するスタートボタン（図示しない）が押下されたことを検知するスタート検知部（図示しない）、および外部充電器（図示しない）から供給されている。また、電池管理装置６０は、コネクタＣＮ２を介して、電気制御装置７１との間で信号の送信および受信を行っている。
【００３９】
スタート信号ＳＴＡは、スタート検知部（図示しない）によりスタートボタン（図示しない）が押下されたことが検知されるとハイレベルとなり、再度スタートボタン（図示しない）が押下されたことが検知されるとロウレベルとなる信号である。外部充電器信号ＣＨＧは、外部充電器が二次電池装置に接続されたらハイレベルとなり、接続が解除されたらロウレベルとなる信号である。ウェイクアップ信号、スタート信号ＳＴＡ、および外部充電器信号ＣＨＧは、制御回路ＣＴＲにも供給されている。
【００４０】
なお、二次電池装置が車両以外の機器に搭載される場合には、スタート信号ＳＴＡは、二次電池装置が搭載された機器の電源オン操作が成された場合にハイレベルとなり、電源オフ操作が成された場合にはロウレベルとなる信号となる。
【００４１】
スタート信号ＳＴＡ、外部充電器信号ＣＨＧ、およびウェイクアップ信号のうち少なくとも１つがハイレベルとなることにより、切替回路６０６Ｓは、外部電源７０から印加された電源電圧を内部のＤＣ／ＤＣ変換回路によって５Ｖの直流電圧に変換して、アラートシグナルプロセッサ６０５および制御回路ＣＴＲに印加する。
【００４２】
また、スタート信号ＳＴＡ、外部充電器信号ＣＨＧ、およびウェイクアップ信号のうち少なくとも１つがハイレベルとなることにより、切替回路６０６Ｓは、外部電源７０から供給された電源電圧を内部のＤＣ／ＤＣ変換回路によって所定の大きさの直流電圧に変換して、電流検出回路６０２に印加する。
【００４３】
制御回路ＣＴＲには、タイマＴＭからウェイクアップ信号が供給され、コネクタＣＮ１を介してスタート信号ＳＴＡ、および外部充電器信号ＣＨＧが供給される。そのため、制御回路ＣＴＲは、切替回路６０６Ｓにより５Ｖの直流電圧が印加された場合に、供給された信号のうちいずれの信号がハイレベルになったかを検出することにより、いずれの信号がハイレベルになったことにより切替回路６０６Ｓがオンされたかを確認することができる。いずれの信号により電力が供給されたかを確認できたら、制御回路ＣＴＲは、切替制御信号をオンとし、切替回路６０６Ｓから電力が供給されている状態を維持させる。
【００４４】
また、制御回路ＣＴＲは、ウェイクアップ信号、スタート信号ＳＴＡ、および外部充電器信号ＣＨＧを監視し、全ての信号がロウレベルになると、切替制御信号をロウレベルとし、切替回路６０６Ｓをオフさせる。したがって、制御回路ＣＴＲ、アラートシグナルプロセッサ６０５、および電流検出回路６０２への電力の供給が停止される。
【００４５】
制御回路ＣＴＲは、エネルギー偏差算出部６０１および放電時間換算部６０３を備える。エネルギー偏差算出部６０１は、電圧検出部２１３から入力された電圧信号を、第１通信部２１１およびインタフェース回路６０４を介して取り込むとともに、電流検出回路６０２から入力された電流信号を取り込む。
【００４６】
放電時間換算部６０３は、取り込まれた電圧信号が表すセル電圧が予め定めた特定電圧に到達するまでの到達時間と、取り込まれた電流信号が表す電流値とから二次電池セル間の容量差を算出し、算出した容量差および到達時間から、二次電池セルの残り容量を同じにするため（すなわち、均等化処理部２１５により均等化処理を行うため）の各二次電池セルの放電時間を算出する。
【００４７】
さらに、制御回路ＣＴＲは、組電池監視回路２１〜２４に動作を制御するための信号をインタフェース回路６０４に供給する。具体的には、制御回路ＣＴＲは、ウェイクアップ信号、スタート信号ＳＴＡ、および外部充電器信号ＣＨＧのいずれかがハイレベルとなっている場合、後述する絶縁通信ＩＣ６０４ａ（図４参照）を動作状態にすることを指示する動作命令をインタフェース回路６０４に入力する。
【００４８】
一方、制御回路ＣＴＲは、ウェイクアップ信号、スタート信号ＳＴＡ、および外部充電器信号ＣＨＧの全ての信号がロウレベルになった場合、インタフェース回路６０４への動作命令の入力を停止する。
【００４９】
本実施形態では、制御回路ＣＴＲは、ウェイクアップ信号、スタート信号ＳＴＡ、および外部充電器信号ＣＨＧのいずれかがハイレベルとなっている場合、ハイレベルに切り換わった動作信号をインタフェース回路６０４に入力することにより、インタフェース回路６０４に対して動作命令を入力する。
【００５０】
一方、制御回路ＣＴＲは、ウェイクアップ信号、スタート信号ＳＴＡ、および外部充電器信号ＣＨＧの全ての信号がロウレベルになった場合、ロウレベルに切り換わった動作信号をインタフェース回路６０４に入力することにより、インタフェース回路６０４への動作命令の入力を停止する。
【００５１】
図４は、本実施形態にかかるインタフェース回路および組電池モジュールの構成例を示す図である。なお、図４には、コネクタ５１を介して接続された組電池モジュール１０１（１）およびインタフェース回路６０４を示しているが、コネクタ５１を介して接続された組電池モジュール１０１（２）〜１０１（４）およびインタフェース回路６０４も同様の構成を有している。
【００５２】
まず、インタフェース回路６０４の構成について説明する。図４に示すように、インタフェース回路６０４は、絶縁通信ＩＣ６０４ａ、第２スイッチ部６０４ｂ、インバータ６０４ｃ、および抵抗６０４ｄを備えている。絶縁通信ＩＣ６０４ａは、後述する電源部４０１から供給された駆動電力により、電気的に絶縁された通信経路を介して電池管理装置６０と通信する絶縁通信部である。本実施形態では、絶縁通信ＩＣ６０４ａは、電気的に絶縁された通信経路を介して、電池管理装置６０との間で信号（例えば、電圧信号、温度信号、脈動信号、ロジック信号等）を送信または受信する。
【００５３】
より具体的には、本実施形態では、絶縁通信ＩＣ６０４ａは、トランス回路等により構成され、組電池モジュール１０１（１）から送信信号（例えば、電圧信号、温度信号、脈動信号など）が入力されると、トランス回路が有するコイルに電流が流れることにより、電池管理装置６０に送信信号を送信する。
【００５４】
また、絶縁通信ＩＣ６０４ａは、電池管理装置６０から受信信号（例えば、ロジック信号など）が入力されると、トランス回路が有するコイルに電流が流れることにより、電池管理装置６０から受信信号を受信する。
【００５５】
なお、本実施形態では、絶縁通信ＩＣ６０４ａには、トランス回路を用いることにより、送信信号の送信および受信信号の受信を行っているが、電気的に絶縁された通信経路を介して、送信信号の送信および受信信号の受信を行なうものであれば、これに限定するものではない。例えば、絶縁通信ＩＣ６０４ａは、フォトカプラなど、光により信号を送信する素子を用いることにより、電気的に絶縁された通信経路を介して、電池管理装置６０と通信しても良い。
【００５６】
また、絶縁通信ＩＣ６０４ａは、出力端子Ｔ４および入力端子Ｔ５を有している。そして、出力端子Ｔ４は、電池管理装置６０から受信した受信信号を出力する。本実施形態では、出力端子Ｔ４には、絶縁通信ＩＣ６０４ａと後述する電源部４０１とを接続し、絶縁通信ＩＣ６０４ａが電池管理装置６０との通信により受信した受信信号を後述する電源部４０１に伝送する第１信号線４０２が接続されている。
【００５７】
また、入力端子Ｔ５には、後述する出力端子Ｔ３から出力された送信信号が入力される。本実施形態では、入力端子Ｔ５には、後述する電源部４０１と絶縁通信ＩＣ６０４ａとを接続し、電池管理装置６０との通信により送信する送信信号を、後述する電源部４０１から絶縁通信ＩＣ６０４ａに伝送する第２信号線４０３が接続されている。
【００５８】
インバータ６０４ｃは、制御回路ＣＴＲから入力された動作信号の論理を反転させる。抵抗６０４ｄは、第２スイッチ部６０４ｄに直列に接続されて、第２スイッチ部６０４ｄに流れる電流を制限する。
【００５９】
第２スイッチ部６０４ｂは、フォトカプラ等により構成され、制御回路ＣＴＲから入力された動作信号がハイレベルになった場合に（つまり、動作命令が入力された場合に）、発光するフォトダイオードなどの発光素子６０４ｅと、当該発光素子６０４ｅが発光すると、後述するスイッチ部４０５のゲート端子と電源部４０１の給電端子Ｔ１とを導通させて、ゲート端子に電池電圧ＶＤＤＳを印加するフォトトランジスタなどの印加部６０４ｆと、を備える。
【００６０】
本実施形態では、発光素子６０４ｅは、インバータ６０４ｃにより論理が反転された動作信号がロウレベルである場合（つまり、制御回路ＣＴＲから動作命令が入力された場合）に、インバータ６０４ｃ側の電位が電源Ｄより低くなり、電源Ｄからの電流が流れ込むことにより発光する。印加部６０４ｆは、発光素子６０４ｅが発光すると、電源部４０１の給電端子Ｔ１とグランドとを導通させる。これにより、印加部６０４ｆは、電源部４０１の給電端子Ｔ１から印加される電池電圧ＶＤＤＳをスイッチ部４０５のゲート端子に印加する。
【００６１】
一方、発光素子６０４ｅは、インバータ６０４ｃにより論理が反転された動作信号がハイレベルである場合（つまり、制御回路ＣＴＲから動作命令が入力されなくなった場合）に、インバータ６０４ｃ側の電位が電源Ｄより高くなり、電源Ｄからの電流が流れ込まなくなり、発光を停止する。印加部６０４ｆは、発光素子６０４ｅの発光が停止すると、電源部４０１と給電端子Ｔ１とグランドとの導通を遮断する。これにより、印加部６０４ｆは、電源部４０１の給電端子Ｔ１からスイッチ部４０５のゲート端子への電池電圧ＶＤＤＳの印加を停止する。
【００６２】
次に、組電池モジュール１０１（１）の構成について説明する。図４に示すように、組電池モジュール１０１（１）は、組電池１１が有する二次電池セル１１（１）〜１１（ｘ）のうち高電位側に接続された二次電池セル１１（ｘ）の正極端子、および組電池１１が有する二次電池セル１１（１）〜１１（ｘ）のうち低電位側に接続された二次電池セル（１）の負極端子に接続されて、組電池１１の電力を駆動電力として供給する電源部４０１を備えている。
【００６３】
本実施形態では、電源部４０１は、コネクタ５１を介して、組電池１１の電力を駆動電力として絶縁通信ＩＣ６０４ａに供給する。さらに、本実施形態では、電源部４０１は、組電池１１の電力を駆動電力として絶縁通信ＩＣ６０４ａを介して電池管理装置６０と通信する通信部としても機能する。電源部４０１は、絶縁通信ＩＣ６０４ａが電池管理装置６０から受信した受信信号が入力される入力端子Ｔ２を有する。また、電源部４０１は、絶縁通信ＩＣ６０４ａを介して電池管理装置６０に送信する送信信号を出力する出力端子Ｔ３を有する。
【００６４】
本実施形態では、電源部４０１は、ＡＦＥ（Analog  Front  End）−ＩＣ（Integrated  Circuit）等により構成され、給電端子Ｔ１を介して組電池１１の電力を駆動電力として、組電池監視回路２１の各部に供給するとともに、当該駆動電力を、給電端子Ｔ１およびコネクタ５１を介して絶縁通信ＩＣ６０４ａに供給する。なお、本実施形態では、電源部４０１は、組電池１１の電力により起動し、起動後、上述した第２通信部２１２、電圧検出部２１３、温度検出部２１４、診断用回路２１６、均等化処理部２１５、第１通信部２１１として機能するものとする。
【００６５】
また、本実施形態では、電源部４０１は、検出した全てのセル電圧を表すアナログ信号および検出した組電池１１の温度を表すアナログ信号を、デジタル信号（電圧信号、温度信号）に変換して、出力端子Ｔ３を介して送信信号として第２信号線４０３に出力する。また、電源部４０１は、脈動信号を、出力端子Ｔ３を介して送信信号として第２信号線４０３に出力する。さらに、電源部４０１は、第１信号線４０２により伝送された受信信号（例えば、ロジック信号など）を入力端子Ｔ２を介して受信する。これにより、電源部４０１は、絶縁通信ＩＣ６０４ａが電池管理装置６０との間で通信する信号を絶縁通信ＩＣ６０４ａとの間で通信する。
【００６６】
スイッチ部４０５は、電池管理装置６０（制御回路ＣＴＲ）から動作命令が入力されると、絶縁通信ＩＣ６０４ａへ電源部４０１からの駆動電力を供給し、動作命令が入力されなくなると、絶縁通信ＩＣ６０４ａへの電源部４０１からの駆動電力の供給を遮断する。本実施形態では、スイッチ部４０５は、Ｐ型ＭＯＳトランジスタなどにより構成され、動作命令が入力されると電池電圧ＶＤＤＳが印加されるゲート端子と、電源部４０１からの駆動電力が供給されるソース端子と、ゲート端子に電池電圧ＶＤＤＳが印加された場合にソース端子に供給された駆動電力を絶縁通信ＩＣ６０４ａに供給するドレイン端子と、を有するトランジスタを用いる。
【００６７】
そして、スイッチ部４０５は、制御回路ＣＴＲから動作命令が入力されて第２スイッチ部６０４ｂによって電池電圧ＶＤＤＳがゲート端子に印加された場合に、給電素子Ｔ１を介して電源部４０１からソース端子に供給された駆動電力を、ドレイン端子を介して絶縁通信ＩＣ６０４ａへ供給する。一方、スイッチ部４０５は、制御回路ＣＴＲ６０から動作命令が入力されなくなって第２スイッチ部６０４ｂによって電池電圧ＶＤＤＳがゲート端子に印加されなくなった場合に、ドレイン端子から絶縁通信ＩＣ６０４ａへ駆動電力の供給を遮断する。
【００６８】
これにより、電池管理装置６０が停止状態に遷移した場合（本実施形態では、ウェイクアップ信号、スタート信号ＳＴＡ、および外部充電器信号ＣＨＧの全ての信号がロウレベルになり、アラートシグナルプロセッサ６０５および電流検出回路６０２への電源電圧の供給が停止された場合）、絶縁通信ＩＣ６０４ａにおいて消費される電力を削減することができるので、組電池１１の消費電力を抑えることができる。
【００６９】
なお、本実施形態では、スイッチ部４０５にＰ型ＭＯＳトランジスタを用いているが、これに限定するものではなく、スイッチ部４０５にＮ型ＭＯＳトランジスタを用いても良い。
【００７０】
抵抗４０４は、電池管理装置６０から動作信号が入力されてスイッチ部４０５のゲート端子に流れる電流を制限する。また、抵抗４０６は、給電端子Ｔ１を介して電源部４０１から供給される駆動電力により入力端子Ｔ２に流れる電流を制限する。
【００７１】
バッファ４０７は、絶縁通信ＩＣ６０４ａと入力端子Ｔ２との間に接続され、絶縁通信ＩＣ６０４ｂへの駆動電力の供給が遮断された場合に入力端子Ｔ２をハイインピーダンスにする。本実施形態では、バッファ４０７は、第１信号線４０２に接続されている。そして、バッファ４０７は、ゲートバッファ等により構成され、電源部４０１から絶縁通信ＩＣ６０４ａへ駆動電力の供給が遮断されて、電源部４０１（つまり、入力端子Ｔ２）への入力をハイインピーダンスすることを指示する論理レベル（ロウレベル）がゲート端子に入力された場合に、入力端子Ｔ２をハイインピーダンス（Ｈｉ−Ｚ）にする。
【００７２】
これにより、絶縁通信ＩＣ６０４ａへの駆動電力の供給が遮断された場合に、電源部４０１の入力端子Ｔ２をハイインピーダンスにして、電源部４０１と絶縁通信ＩＣ６０４ａとの間での通信を停止状態にすることができる。
【００７３】
第２バッファ４０８は、電源部４０１の出力端子Ｔ３と絶縁通信ＩＣ６０４ａの入力端子Ｔ５との間に接続され、電源部４０１から絶縁通信ＩＣ６０４ａへの駆動電力の供給が遮断された場合に、入力端子Ｔ５を絶縁通信ＩＣ６０４ａへの電流の流れ込みを防止する信号レベルにする。本実施形態では、第２バッファ４０８は、ラッチアップフリーなどにより構成され、第２信号線４０２に接続されている。そして、第２バッファ４０８は、電源部４０１から絶縁通信ＩＣ６０４ａへの駆動電力の供給が遮断された場合にオフして、入力端子Ｔ５をロウレベルにする。なお、本実施形態では、電源部４０１から絶縁通信Ｉ
Ｃ６０４ａへの駆動電力の供給が遮断された場合に、電源部４０１の出力端子Ｔ３がハイレベルになるため、電源部４０１の出力端子Ｔ３から入力端子Ｔ５への電流の流れ込みを防止するため、入力端子Ｔ５をロウレベルにしているが、論理レベルが逆の場合、つまり、電源部４０１から絶縁通信ＩＣ６０４ａへの駆動電力の供給が遮断された場合に、電源部４０１の出力端子Ｔ３がロウレベルになる場合には、入力端子Ｔ５をハイレベルにして、電源部４０１の出力端子Ｔ３側への電流の流れ込みを防止する。
【００７４】
これにより、スイッチ部４０５により電源部４０１から絶縁通信ＩＣ６０４ａへの駆動電力の供給が遮断された場合に、電源部４０１の出力端子Ｔ３がハイレベルになっていても、第２信号線４０３を介して絶縁通信ＩＣ６０４ａに電流が流れ込むことを防止できるので、絶縁通信ＩＣ６０４ａにおいて電力が消費されることを防止できる。
【００７５】
次に、図５を用いて、制御回路ＣＴＲから動作命令が入力された場合および制御回路ＣＴＲからの動作命令の入力が停止された場合に、絶縁通信ＩＣ６０４ａから電源部４０１（ＡＦＥ−ＩＣ）に入力される送信信号およびバッファ４０７（ゲートバッファ）から出力される論理レベルについて説明する。図５は、動作命令が入力された場合および動作命令の入力が停止された場合に、絶縁通信ＩＣから電源部に入力される受信信号およびバッファの論理レベルを説明するための図である。
【００７６】
制御回路ＣＴＲから動作命令が入力されて、電源部４０１から絶縁通信ＩＣ６０４ａへ駆動電力が供給されている場合、絶縁通信ＩＣ６０４ａの電源がオンされるので、絶縁通信ＩＣ６０４ａは、電池管理装置６０から送信された受信信号を受信する。バッファ４０７には、絶縁通信ＩＣ６０４ａにより受信した受信信号が出力端子Ｔ４を介して入力される。電源部４０１から絶縁通信ＩＣ６０４ａに供給される駆動電力の電池電圧ＶＤＤＳが印加されている場合、バッファ４０７のゲート端子の論理レベルがハイレベルになりハイインピーダンスにしないことが指示されるため、バッファ４０７は、絶縁通信ＩＣ６０４ａにより受信した受信信号を出力する。そして、電源部４０１は、入力端子Ｔ２を介して、バッファ４０７から出力された受信信号を受信する。
【００７７】
一方、制御回路ＣＴＲからの動作命令の入力が停止されて、電源部４０１から絶縁通信ＩＣ６０４ａへの駆動電力の供給が遮断された場合、駆動電力の電池電圧ＶＤＤＳがバッファ４０７に印加されなくなるため、バッファ４０７の論理レベルがロウレベルになる。また、電源部４０１から絶縁通信ＩＣ６０４ａへの駆動電力の供給が遮断されている場合、バッファ４０７のゲート端子の論理レベルがロウレベルになりハイインピーダンスにすることが指示されるため、バッファ４０７は、ハイインピーダンス（Ｈｉ−Ｚ）を出力する。すると、電源部４０１は、入力端子Ｔ２がハイインピーダンスとなり、絶縁通信ＩＣ６０４ａとの間での通信を停止状態であると認識する。
【００７８】
次に、図６を用いて、制御回路ＣＴＲから動作命令が入力された場合および制御回路ＣＴＲからの動作命令の入力が停止された場合に、電源部４０１（ＡＦＥ−ＩＣ）から絶縁通信ＩＣ６０４ａを介して電池管理装置６０に送信される送信信号および第２バッファ４０８から出力される論理レベルについて説明する。図６は、動作命令が入力された場合および動作命令の入力が停止された場合に、電源部から絶縁通信ＩＣに入力される送信信号および第２バッファの論理レベルを説明するための図である。
【００７９】
制御回路ＣＴＲから動作命令が入力されて、電源部４０１から絶縁通信ＩＣ６０４ａへ駆動電力が供給されている場合、電源部４０１は、出力端子Ｔ３を介して送信信号を出力する。電源部４０１から絶縁通信ＩＣ６０４ａに駆動電力が供給されている場合、第２バッファ４０８の電源がオンされる。そして、電源がオンされている場合、第２バッファ４０８は、電源部４０１から出力された送信信号を絶縁通信ＩＣ６０４ａに出力する。また、電源部４０１から絶縁通信ＩＣ６０４ａに駆動電力が供給されている場合、絶縁通信ＩＣ６０４ａが動作状態になるため（つまり、電源がオンされた状態になるため）、絶縁通信ＩＣ６０４ａは、入力端子Ｔ５を介して第２バッファ４０８から出力された送信信号を受信する。さらに、絶縁通信ＩＣ６０４ａは、受信した送信信号を電池管理装置６０に送信する。
【００８０】
一方、制御回路ＣＴＲからの動作命令の入力が停止されて、電源部４０１から絶縁通信ＩＣ６０４ａへの駆動電力の供給が遮断された場合、電源部４０１の出力端子Ｔ４の論理レベルはハイレベルが維持されるが、絶縁通信ＩＣ６０４ａ側の電位が下がるため、出力端子Ｔ４から絶縁通信ＩＣ６０４ａ側に電流が流れ込む。しかしながら、電源部４０１から絶縁通信ＩＣ６０４ａへの駆動電力の供給が遮断されている場合、第２バッファ４０８の電源がオフされる。そして、第２バッファ４０８の電源がオフされている場合、第２バッファ４０８は、絶縁通信ＩＣ６０４ａの入力端子Ｔ５への電流が流れ込みを防止して入力端子Ｔ５をロウレベルにする。これにより、電源部４０１の出力端子Ｔ４から絶縁通信ＩＣ６０４ａ側に向けて流れる電流が、入力端子Ｔ５に流れ込むのを防止できるので、電源部４０１から絶縁通信ＩＣ６０４ａへの駆動電力の供給が遮断されている間に、電源部４０１から絶縁通信ＩＣ６０４ａに電流が流れ込んで、絶縁通信ＩＣ６０４ａにおいて電力が消費されることを防止できる。
【００８１】
このように、本実施形態の組電池モジュールによれば、絶縁通信ＩＣ６０４ａの動作を指示する動作命令が入力されなくなった場合に、電源部４０１から絶縁通信ＩＣ６０４ａへの駆動電力の供給を遮断するスイッチ部４０５を備えることにより、電池管理装置６０が停止状態においては絶縁通信ＩＣ６０４ａにおいて電力が消費されることを防止できるので、組電池モジュールにおける消費電力を削減することができる。
【００８２】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８３】
１１〜１４  組電池
２１〜２４  組電池監視回路
５１〜５４  コネクタ
６０  電池管理装置
１０１（１）〜１０１（４）  組電池モジュール
４０１  電源部
４０５  スイッチ部
４０７  バッファ
４０８  第２バッファ
６０４  インタフェース回路
６０４ａ  絶縁通信ＩＣ
６０４ｂ  第２スイッチ部
６０４ｅ  発光素子
６０４ｆ  印加部
Ｔ２，Ｔ５  入力端子
Ｔ３  出力端子
【図１】
0005931567.tif 000002
【図２】
0005931567.tif 000003
【図３】
0005931567.tif 000004
【図４】
0005931567.tif 000005
【図５】
0005931567.tif 000006
【図６】
0005931567.tif 000007