(57)【要約】【課題】Ａ／Ｄコンバータを有する制御装置の制御の信頼性を、Ａ／Ｄコンバータを持たないサブの制御装置を併用せず簡便な構成で担保する。【解決手段】第１電圧監視用ＩＣ３のロジック実行部１９において、自身の内部基準電圧源１３の基準電圧と、第２電圧監視用ＩＣ５から入力された内部基準電圧源１３の基準電圧とのどちらかを、マルチプレクサ回路９ａ，９ｂによって選択する。そして、選択した内部基準電圧源１３の基準電圧を外部基準電圧源１５からの基準電圧の理想値と比較して、その基準電圧の適否を判定する。判定結果を上位のコンピュータに通知し、上位のコンピュータにおいて、第１電圧監視用ＩＣ３や第２電圧監視用ＩＣ５のロジック実行部１９が行っている各単位セルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ１０の電圧監視が、信頼性の高いＡ／Ｄコンバータ１７でＡ／Ｄ変換した測定値を用いた信頼性のあるものかどうかを評価する。【選択図】図１
2015224884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単位セルが直列接続された複数組電池の状態を監視するシステムにおいて、
複数の連続した前記単位セルによって前記複数組電池中に複数構成されるセルブロックのうち１つのセルブロックを除く他のセルブロックに１対１に対応して設けられ、対応するセルブロックの単位セルの電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、該Ａ／ＤコンバータにＡ／Ｄ変換の基準電圧を供給する内部基準電圧源と、該基準電圧を出力する出力ポートとを有する、少なくとも１つのセルブロック監視サブユニットと、
前記１つのセルブロックに対応して設けられ、対応するセルブロックの単位セルの電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、該Ａ／ＤコンバータにＡ／Ｄ変換の基準電圧を供給する内部基準電圧源と、該基準電圧の理想値に相当する外部基準電圧を生成する外部基準電圧源と、前記セルブロック監視サブユニットの前記出力ポートからの前記基準電圧が入力される少なくとも１つの入力ポートと、自身の前記内部基準電圧源の前記基準電圧と前記入力ポートに入力される前記基準電圧とのうち１つを選択する選択部と、該選択部が選択した基準電圧と前記外部基準電圧との比較により前記選択した基準電圧の適否を判定する判定部と、該判定部の判定結果を出力する判定結果出力部とを有するセルブロック監視メインユニットと、
を備えることを特徴とする複数組電池の状態監視システム。
【請求項２】
複数の単位セルが直列接続された複数組電池の状態を監視するシステムにおいて、
複数の連続した前記単位セルによって前記複数組電池中に複数構成されるセルブロックのうち１つのセルブロックを除く他のセルブロックに１対１に対応して設けられ、対応するセルブロックの単位セルの電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、該Ａ／ＤコンバータにＡ／Ｄ変換の基準電圧を供給する内部基準電圧源と、対応するセルブロックの特定の単位セルの電位を前記Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換したＡ／Ｄ変換結果を出力する変換結果出力部とを有する、少なくとも１つのセルブロック監視サブユニットと、
前記１つのセルブロックに対応して設けられ、対応するセルブロックの単位セルの電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、該Ａ／ＤコンバータにＡ／Ｄ変換の基準電圧を供給する内部基準電圧源と、前記セルブロック監視サブユニットの前記変換結果出力部からの前記Ａ／Ｄ変換結果が入力される少なくとも１つの変換結果入力部と、該変換結果入力部に入力される前記Ａ／Ｄ変換結果と該Ａ／Ｄ変換結果に対応する前記他のセルブロックの前記特定のセルの電位を自身の前記Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換したＡ／Ｄ変換結果との異同を判定する判定部と、該判定部の判定結果を出力する判定結果出力部とを有するセルブロック監視メインユニットと、
を備えることを特徴とする複数組電池の状態監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の単位セルを直列接続して所望の電圧を出力する複数組電池の状態を監視するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ハイブリッド車両では、モータの駆動電源として、複数組電池を備えている。複数組電池は、例えば、ニッケル・水素電池やリチウム電池などの二次電池（蓄電式電池）の単位セルを複数個直列接続して高電圧を得ている。
【０００３】
このような複数組電池においては、各単位セルが過放電状態や過充電状態とならないように、各単位セルの充電状態を監視する必要がある。そこで、複数の連続した単位セルで構成されるセルブロック毎に制御装置を設け、セルブロック内の各単位セルの電圧や充放電電流の測定値を、各制御装置の監視用ＩＣ（集積回路）において監視することが行われている。
【０００４】
その場合、各制御装置では、測定した単位セルやセルブロックの電圧をＩＣに内蔵したＡ／Ｄコンバータでアナログ−デジタル変換して取り込む。したがって、Ａ／Ｄコンバータに供給する基準電圧がシフトすると、デジタル変換した電圧値が実際の値からシフトしてしまい、測定電圧に基づいた単位セルやセルブロックの充放電制御が適切に行われなくなる可能性がある。
【０００５】
そこで、測定電圧と異常しきい値とのコンパレータにおける比較結果を取り込むことでＡ／ＤコンバータをＩＣに内蔵させる必要をなくしたサブの制御装置を併用する構成としたものも存在する（例えば、非特許文献１）。これによれば、制御装置のＩＣにおいてＡ／Ｄコンバータの基準電圧がシフトして制御装置により単位セルやセルブロックが適切に充放電制御されなくても、サブの制御装置によって単位セルやセルブロックが適切に充放電制御されるようにバックアップすることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】日経Automotive Technology 2012年7月号 p.100-101
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来技術は、Ａ／Ｄコンバータにおける基準電圧のシフトに起因して制御装置による制御の信頼性が低下した場合の補償を、サブの制御装置の併用によって担保する構成であるため、システムが大型化してしまう。
【０００８】
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、Ａ／Ｄコンバータを有する制御装置の制御の信頼性を、Ａ／Ｄコンバータを持たないサブの制御装置を併用せず簡便な構成で担保することができる複数組電池の状態監視システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載した本発明の複数組電池の状態監視システムは、
複数の単位セルが直列接続された複数組電池の状態を監視するシステムにおいて、
複数の連続した前記単位セルによって前記複数組電池中に複数構成されるセルブロックのうち１つのセルブロックを除く他のセルブロックに１対１に対応して設けられ、対応するセルブロックの単位セルの電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、該Ａ／ＤコンバータにＡ／Ｄ変換の基準電圧を供給する内部基準電圧源と、該基準電圧を出力する出力ポートとを有する、少なくとも１つのセルブロック監視サブユニットと、
前記１つのセルブロックに対応して設けられ、対応するセルブロックの単位セルの電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、該Ａ／ＤコンバータにＡ／Ｄ変換の基準電圧を供給する内部基準電圧源と、該基準電圧の理想値に相当する外部基準電圧を生成する外部基準電圧源と、前記セルブロック監視サブユニットの前記出力ポートからの前記基準電圧が入力される少なくとも１つの入力ポートと、自身の前記内部基準電圧源の前記基準電圧と前記入力ポートに入力される前記基準電圧とのうち１つを選択する選択部と、該選択部が選択した基準電圧と前記外部基準電圧との比較により前記選択した基準電圧の適否を判定する判定部と、該判定部の判定結果を出力する判定結果出力部とを有するセルブロック監視メインユニットと、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載した本発明の複数組電池の状態監視システムによれば、セルブロック監視メインユニットの判定部において、自身の内部基準電圧源の基準電圧と、セルブロック監視サブユニットから入力されたそのセルブロック監視サブユニットの内部基準電圧源の基準電圧とのうち１つが、選択部によって選択される。そして、選択部の選択した基準電圧が外部基準電圧源の外部基準電圧と比較されて、その基準電圧の適否が判定される。
【００１１】
即ち、セルブロック監視サブユニットやセルブロック監視メインユニットの内部基準電圧源の基準電圧の適否が、セルブロック監視メインユニットの外部基準電圧源の外部基準電圧という共通の対象との比較によりそれぞれ判定され、その判定結果が出力される。
【００１２】
したがって、セルブロック監視サブユニットやセルブロック監視メインユニットの内部基準電圧源の基準電圧の適否を受け取る判定結果の出力先において、受け取った基準電圧の適否に基づいて、各監視ユニット（セルブロック監視サブユニットやセルブロック監視メインユニット）による単位セルの電圧の監視内容を評価することができる。
【００１３】
このため、複数組電池の各単位セルの電圧を監視するＡ／Ｄコンバータを有した監視ユニット（セルブロック監視サブユニットやセルブロック監視メインユニット）において、Ａ／Ｄコンバータの基準電圧がシフトした場合に、Ａ／Ｄコンバータを持たない監視ユニットを併用することなく簡便な構成で、監視ユニット（セルブロック監視サブユニットやセルブロック監視メインユニット）による監視制御の信頼性を担保することができる。
【００１４】
また、上記目的を達成するため、請求項２に記載した本発明の複数組電池の状態監視システムは、
複数の単位セルが直列接続された複数組電池の状態を監視するシステムにおいて、
複数の連続した前記単位セルによって前記複数組電池中に複数構成されるセルブロックのうち１つのセルブロックを除く他のセルブロックに１対１に対応して設けられ、対応するセルブロックの単位セルの電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、該Ａ／ＤコンバータにＡ／Ｄ変換の基準電圧を供給する内部基準電圧源と、対応するセルブロックの特定の単位セルの電位を前記Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換したＡ／Ｄ変換結果を出力する出力ポートとを有する、少なくとも１つのセルブロック監視サブユニットと、
前記１つのセルブロックに対応して設けられ、対応するセルブロックの単位セルの電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、該Ａ／ＤコンバータにＡ／Ｄ変換の基準電圧を供給する内部基準電圧源と、前記セルブロック監視サブユニットの前記出力ポートからの前記Ａ／Ｄ変換結果が入力される少なくとも１つの入力ポートと、該入力ポートに入力される前記Ａ／Ｄ変換結果と該Ａ／Ｄ変換結果に対応する前記他のセルブロックの前記特定のセルの電位を自身の前記Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換したＡ／Ｄ変換結果との異同を判定する判定部と、該判定部の判定結果を出力する判定結果出力部とを有するセルブロック監視メインユニットと、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載した本発明の複数組電池の状態監視システムによれば、セルブロック監視サブユニットに対応するセルブロックにおける特定の単位セルの電位が、そのセルブロック監視サブユニットのＡ／Ｄコンバータとセルブロック監視メインユニットのＡ／ＤコンバータとでそれぞれＡ／Ｄ変換される。そして、各Ａ／ＤコンバータのＡ／Ｄ変換結果の異同が、セルブロック監視メインユニットの判定部において判定される。
【００１６】
即ち、セルブロック監視サブユニットのＡ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換した特定の単位セルの電位のＡ／Ｄ変換結果が、同じ単位セルの電位をＡ／Ｄ変換したセルブロック監視メインユニットのＡ／ＤコンバータによるＡ／Ｄ変換結果を基準にして、同じ過去となるかという判定結果によって評価され、その判定結果が出力される。
【００１７】
したがって、セルブロック監視サブユニットやセルブロック監視メインユニットのＡ／Ｄコンバータによる同じ単位セルの電位のＡ／Ｄ変換結果の異同を受け取る判定結果の出力先において、受け取ったＡ／Ｄ変換結果の異同に基づいて、各監視ユニット（セルブロック監視サブユニットやセルブロック監視メインユニット）による単位セルの電圧の監視内容を評価することができる。
【００１８】
このため、複数組電池の各単位セルの電圧を監視するＡ／Ｄコンバータを有した監視ユニット（セルブロック監視サブユニットやセルブロック監視メインユニット）における、Ａ／Ｄコンバータの基準電圧がシフトした場合に、Ａ／Ｄコンバータを持たない監視ユニットを併用することなく簡便な構成で、監視ユニット（セルブロック監視サブユニットやセルブロック監視メインユニット）による監視制御の信頼性を担保することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の複数組電池の状態監視システムによれば、Ａ／Ｄコンバータを有する制御装置の制御の信頼性を、Ａ／Ｄコンバータを持たないサブの制御装置を併用せず簡便な構成で担保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る複数組電池の状態監視システムの第１電圧監視用ＩＣの概略構成を示す回路図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る複数組電池の状態監視システムの第２電圧監視用ＩＣの概略構成を示す回路図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る複数組電池の状態監視システムの第１電圧監視用ＩＣの概略構成を示す回路図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る複数組電池の状態監視システムの第２電圧監視用ＩＣの概略構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明による複数組電池の状態監視システムの実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１及び図２は本発明の一実施形態に係る複数組電池の状態監視システムの概略構成を示す回路図である。本実施形態の複数組電池の状態監視システム（以下、「状態監視システム」と略記する。）は、リチウムイオン電池等の単位セルを複数直列接続した二次電池の電圧を管理するものである。本実施形態では、１０個の単位セルを直列接続することで二次電池を構成している。
【００２３】
本実施形態に係る状態監視システムは、図１に示す第１電圧監視用ＩＣ３（請求項中のセルブロック監視メインユニットに相当）と、図２に示す第２電圧監視用ＩＣ５（請求項中のセルブロック監視サブユニットに相当）を備えている。
【００２４】
図１の第１電圧監視用ＩＣ３は、二次電池の１０個の単位セルのうち第１ブロック（請求項中の１つのセルブロックに相当）として区切られた５個の単位セルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ５の出力電圧を測定、監視する。図２の第２電圧監視用ＩＣ５は、第２ブロック（請求項中の他のセルブロックに相当）として区切られた５個の単位セルＣＥＬＬ６〜ＣＥＬＬ１０の出力電圧を測定、監視する。
【００２５】
そして、第１電圧監視用ＩＣ３及び第２電圧監視用ＩＣ５によって出力電圧が測定、監視される１０個の単位セルＣＥＬＬ１〜１０で構成される二次電池が、請求項中の複数組電池に相当している。
【００２６】
図１に示すように、第１電圧監視用ＩＣ３は、単位セルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ５の両端と各接続点が接続される６つの入力ポートＶＩＮ０〜ＶＩＮ５と、第１ブロック中最も電位が低い単位セルＣＥＬＬ１の負極が接続される接地ポートＶＳＳと、コンデンサＣ１を介して接地ポートＶＳＳに接続されるレファレンスポートＶＲＥＦ０を有している。
【００２７】
また、第１電圧監視用ＩＣ３は、第１ブロック中最も電位が高い単位セルＣＥＬＬ５の正極が接続される電源ポートＶＣＣと、３つの予備入力ポートＶＩＮＨ，ＶＩＮＬ，ＶＩＮＲと、補助レファレンスポートＥＸＲＥＦとを有している。
【００２８】
なお、一方の予備入力ポートＶＩＮＬや、入力ポートＶＩＮ０以外の入力ポートＶＩＮ１〜ＶＩＮ５と、それらの接続対象との間には、ローパスフィルタ部７ａが設けられている。ローパスフィルタ部７ａは、第１電圧監視用ＩＣ３に供給される電源ポートＶＣＣの電圧から第１電圧監視用ＩＣ３が生成する接地ポートＶＳＳの電位を基準とした、所定特性のフィルタリングを行う。
【００２９】
さらに、第１電圧監視用ＩＣ３は、スイッチＳＨ１〜ＳＨ５，ＳＨＨを選択的にオンさせることで、ローパスフィルタ部７ａを介して単位セルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ５の正極にそれぞれ接続された５つの入力ポートＶＩＮ１〜ＶＩＮ５と、予備入力ポートＶＩＮＨとの中から、１つのポートを選択するマルチプレクサ回路９ａ（請求項中の選択部に相当）を有している。
【００３０】
また、第１電圧監視用ＩＣ３は、スイッチＳＬ０〜ＳＬ４，ＳＬＬを選択的にオンさせることで、ローパスフィルタ部７ａを介して単位セルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ５の負極にそれぞれ接続された５つの入力ポートＶＩＮ０〜ＶＩＮ４と、予備入力ポートＶＩＮＬとの中から、１つのポートを選択するマルチプレクサ回路９ｂ（請求項中の選択部に相当）を有している。
【００３１】
そして、例えば単位セルＣＥＬＬ１の電圧を測定する場合は、単位セルＣＥＬＬ１の正極と負極がそれぞれ接続された入力ポートＶＩＮ１，ＶＩＮ０に対応する、マルチプレクサ回路９ａのスイッチＳＨ１とマルチプレクサ回路９ｂのスイッチＳＬ０とがオンされる。また、例えば単位セルＣＥＬＬ５の電圧を測定する場合は、単位セルＣＥＬＬ５の正極と負極がそれぞれ接続された入力ポートＶＩＮ５，ＶＩＮ４に対応する、マルチプレクサ回路９ａのスイッチＳＨ５とマルチプレクサ回路９ｂのスイッチＳＬ４とがオンされる。
【００３２】
さらに、第１電圧監視用ＩＣ３は、マルチプレクサ回路９ａ，９ｂの出力を差動増幅する差動増幅回路１１を有している。差動増幅回路１１は、２つのオペアンプ１１ａ，１１ｂと差動アンプ１１ｃとを有している。
【００３３】
一方のオペアンプ１１ａは、マルチプレクサ回路９ａの出力と、スイッチＳＨＲ１に接続された内部基準電圧源１３の出力と、スイッチＳＨＲ２に予備入力ポートＶＩＮＲを介して接続された外部基準電圧源１５の出力とのうち、いずれか１つを選択して増幅する。他方のオペアンプ１１ｂは、マルチプレクサ回路９ｂの出力を選択して増幅する。
【００３４】
なお、内部基準電圧源１３は、レファレンスポートＶＲＥＦ０に接続されたコンデンサＣ１と共にローパスフィルタ７ｂを構成する抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して、差動増幅回路１１に接続されている。外部基準電圧源１５も、自身の内部抵抗とコンデンサＣ２とで構成されるローパスフィルタ７ｃを介して、差動増幅回路１１に接続されている。
【００３５】
差動アンプ１１ｃは両オペアンプ１１ａ，１１ｂの出力を差動増幅する。差動アンプ１１ｃの出力は、Ａ／Ｄコンバータ１７によってＡ／Ｄ変換されて、ＣＰＵで構成されるロジック実行部１９に入力される。
【００３６】
内部基準電圧源１３は、Ａ／Ｄコンバータ１７にＡ／Ｄ変換の基準電圧を供給するもので、外部基準電圧源１５は、内部基準電圧源１３が供給する基準電圧の理想値を発生させる定電圧回路である。外部基準電圧源１５には、第１電圧監視用ＩＣ３のスイッチＳＥＲがオンされている間、補助レファレンスポートＥＸＲＥＦを介してイネーブル信号が入力される。イネーブル信号が入力された外部基準電圧源１５は、内部基準電圧源１３の基準電圧の理想値の電圧を発生して予備入力ポートＶＩＮＲに印加する。
【００３７】
ロジック実行部１９（請求項中の判定部に相当）は、Ａ／Ｄコンバータ１７からの入力に基づいて、第１ブロックの単位セルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ５の電圧を監視する。また、必要に応じて、通信モジュール２１，２３（請求項中の判定結果出力部に相当）を介して、デイジーチェーン接続された不図示の上位コンピュータや第２電圧監視用ＩＣ５との間でデータ通信を行う。
【００３８】
図２に示すように、第２電圧監視用ＩＣ５は、第１電圧監視用ＩＣ３と同様に、６つの入力ポートＶＩＮ０〜ＶＩＮ５と、接地ポートＶＳＳ及びレファレンスポートＶＲＥＦ０と、電源ポートＶＣＣと、３つの予備入力ポートＶＩＮＨ，ＶＩＮＬ，ＶＩＮＲと、補助レファレンスポートＥＸＲＥＦとを有している。
【００３９】
５つの入力ポートＶＩＮ１〜ＶＩＮ５には、ローパスフィルタ部７ａを介して単位セルＣＥＬＬ６〜ＣＥＬＬ１０の正極がそれぞれ接続されている。また、５つの入力ポートＶＩＮ０〜ＶＩＮ４には、ローパスフィルタ部７ａを介して単位セルＣＥＬＬ６〜ＣＥＬＬ１０の負極がそれぞれ接続されている。ローパスフィルタ部７ａは、第２電圧監視用ＩＣ５に供給される電源ポートＶＣＣの電圧から第２電圧監視用ＩＣ５が生成する接地ポートＶＳＳの電位を基準として、第１電圧監視用ＩＣ３のローパスフィルタ７ａ（図１参照）と同じ特性のフィルタリングを行う。
【００４０】
接地ポートＶＳＳには、第２ブロック中最も電位が低い単位セルＣＥＬＬ６の負極が接続されている。レファレンスポートＶＲＥＦ０は、第１電圧監視用ＩＣ３の予備入力ポートＶＩＮＨ，ＶＩＮＬに、第１電圧監視用ＩＣ３のローパスフィルタ部７ａを介して接続されている。
【００４１】
したがって、本実施形態では、第１電圧監視用ＩＣ３の予備入力ポートＶＩＮＨ，ＶＩＮＬが請求項中の入力ポートに相当し、第２電圧監視用ＩＣ５のレファレンスポートＶＲＥＦ０が、請求項中の出力ポートに相当している。
【００４２】
電源ポートＶＣＣには、第２ブロック中最も電位が高い単位セルＣＥＬＬ１０の正極が接続されている。３つの予備入力ポートＶＩＮＨ，ＶＩＮＬ，ＶＩＮＲは開放されている。補助レファレンスポートＥＸＲＥＦは、第１電圧監視用ＩＣ３の外部基準電圧源１５の内部インピーダンスと同じ抵抗値のバランス取り用抵抗Ｒ３を介して、接地ポートＶＳＳに接続されている。
【００４３】
また、第２電圧監視用ＩＣ５は、第１電圧監視用ＩＣ３と同様の、ローパスフィルタ部７ａ、マルチプレクサ回路９ａ，９ｂ、差動増幅回路１１、内部基準電圧源１３、Ａ／Ｄコンバータ１７、ロジック実行部１９、通信モジュール２１，２３、スイッチＳＨＲ１，ＳＨＲ２、及び、スイッチＳＥＲを有している。なお、第２電圧監視用ＩＣ５は、外部基準電圧源１５を有していない。
【００４４】
ロジック実行部１９は、Ａ／Ｄコンバータ１７からの入力に基づいて、第２ブロックの単位セルＣＥＬＬ６〜ＣＥＬＬ１０の電圧を監視する。また、必要に応じて、通信モジュール２１，２３を介して、デイジーチェーン接続された不図示の上位コンピュータや第１電圧監視用ＩＣ３との間でデータ通信を行う。
【００４５】
次に、以上のように構成された状態監視システムにおいて、第１電圧監視用ＩＣ３及び第２電圧監視用ＩＣ５が連携して行う、各電圧監視用ＩＣ３，５の内部基準電圧源１３の基準電圧の評価処理について説明する。
【００４６】
まず、第１電圧監視用ＩＣ３の内部基準電圧源１３の基準電圧を評価するために、内部基準電圧源１３の基準電圧を測定する。そのために、第１電圧監視用ＩＣ３において、スイッチＳＨ１がオンされて、内部基準電圧源１３の基準電圧が差動増幅回路１１のオペアンプ１１ａに入力される。これと共に、第１電圧監視用ＩＣ３では、スイッチＳＬ０がオンされて、接地ポートＶＳＳの接地電位ＧＮＤが入力ポートＶＩＮ０を介して差動増幅回路１１のオペアンプ１１ｂに入力される。
【００４７】
これにより、第１電圧監視用ＩＣ３において、第１電圧監視用ＩＣ３の内部基準電圧源１３の基準電圧が、ゲイン調整された上でＡ／Ｄコンバータ１７によりＡ／Ｄ変換され、基準電圧のデジタル値がロジック実行部１９に入力される。
【００４８】
次に、第１電圧監視用ＩＣ３において、内部基準電圧源１３の基準電圧の理想値の電圧を取り込む。そのために、第１電圧監視用ＩＣ３では、スイッチＳＥＲがオンされて外部基準電圧源１５がイネーブル状態とされる。そして、この状態でスイッチＳＨ１の代わりにスイッチＳＨ２がオンされて、内部基準電圧源１３の基準電圧の理想値の電圧が外部基準電圧源１５から差動増幅回路１１のオペアンプ１１ａに入力される。これと共に、第１電圧監視用ＩＣ３では、スイッチＳＬ０がオンされて、接地ポートＶＳＳの接地電位ＧＮＤが入力ポートＶＩＮ０を介して差動増幅回路１１のオペアンプ１１ｂに入力される。
【００４９】
これにより、第１電圧監視用ＩＣ３において、外部基準電圧源１５からの、内部基準電圧源１３の基準電圧の理想値の電圧が、ゲイン調整された上でＡ／Ｄコンバータ１７によりＡ／Ｄ変換され、基準電圧の理想値のデジタル値がロジック実行部１９に入力される。
【００５０】
第１電圧監視用ＩＣ３のロジック実行部１９は、相次いで入力された第１電圧監視用ＩＣ３の内部基準電圧源１３の基準電圧とその理想値の各デジタル値どうしを比較する。そして、ロジック実行部１９は、第１電圧監視用ＩＣ３の内部基準電圧源１３の基準電圧とその理想値との差が許容範囲内であるかどうかによって、第１電圧監視用ＩＣ３のＡ／Ｄコンバータ１７によるＡ／Ｄ変換結果が信頼できるものかどうか（請求項中の基準電圧の適否に相当）を判定する。
【００５１】
なお、内部基準電圧源１３の基準電圧の測定とその理想値の取り込みとは、同時に行うことができない。そこで、内部基準電圧源１３の基準電圧の測定とその理想値の取り込みとを複数回ずつ行い、それぞれの平均値を用いて上記の判定を行ってもよい。
【００５２】
また、第１電圧監視用ＩＣ３において、外部基準電圧源１５から内部基準電圧源１３の基準電圧の理想値の電圧を取り込むために、スイッチＳＥＲをオンさせている間、第２電圧監視用ＩＣ５においてもスイッチＳＥＲをオンさせる。これにより、第１電圧監視用ＩＣ３の外部基準電圧源１５による第１ブロックの単位セルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ５の電力消費量と同じ電力が、バランス取り用抵抗Ｒによって、第２電圧監視用ＩＣ５の第２ブロックの単位セルＣＥＬＬ６〜ＣＥＬＬ１０において消費される。このようにすることで、単位セルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ１０の充電状態がブロック間でばらつくのを防止することができる。
【００５３】
次に、第２電圧監視用ＩＣ５の内部基準電圧源１３の基準電圧を評価するために、第１電圧監視用ＩＣ３において、第２電圧監視用ＩＣ５の内部基準電圧源１３の基準電圧を測定する。そのために、第１電圧監視用ＩＣ３において、スイッチＳＨＨ，ＳＨＬ，ＳＨ１，ＳＨ２がオンされて、第２電圧監視用ＩＣ５の内部基準電圧源１３の基準電圧が、レファレンスポートＶＲＥＦ０からローパスフィルタ部７ａ及び予備入力ポートＶＩＮＨ，ＶＩＮＬを介して、差動増幅回路１１のオペアンプ１１ａ，１１ｂに入力される。
【００５４】
これにより、第１電圧監視用ＩＣ３において、第２電圧監視用ＩＣ５の内部基準電圧源１３の基準電圧が、ゲイン調整された上でＡ／ＤコンバータによりＡ／Ｄ変換され、基準電圧のデジタル値がロジック実行部１９に入力される。
【００５５】
第１電圧監視用ＩＣ３のロジック実行部１９は、入力された第２電圧監視用ＩＣ５の内部基準電圧源１３の基準電圧のデジタル値と、第１電圧監視用ＩＣ３の外部基準電圧源１５から先に入力された基準電圧の理想値のデジタル値を比較する。そして、ロジック実行部１９は、第２電圧監視用ＩＣ５の内部基準電圧源１３の基準電圧とその理想値との差が許容範囲内であるかどうかによって、第２電圧監視用ＩＣ５のＡ／Ｄコンバータ１７によるＡ／Ｄ変換結果が信頼できるものかどうか（請求項中の基準電圧の適否に相当）を判定する。
【００５６】
なお、二次電池を構成する単位セルのブロックがさらに存在する場合は、さらに存在する各ブロックに対応して、第２電圧監視用ＩＣ５と同様に構成した電圧監視用ＩＣ（請求項中のセルブロック監視サブユニットに相当）を設ける。そして、各電圧監視用ＩＣから基準電圧を第１電圧監視用ＩＣ３に取り込んで、そのデジタル値と第１電圧監視用ＩＣ３の外部基準電圧源１５からの基準電圧の理想値のデジタル値とを、第１電圧監視用ＩＣ３のロジック実行部１９において比較する。
【００５７】
比較の結果、外部基準電圧源１５から入力された基準電圧の理想値のデジタル値との差が許容範囲内に収まらない基準電圧が、第１電圧監視用ＩＣ３や第２電圧監視用ＩＣ５の内部基準電圧源１３で出力されていた場合、第１電圧監視用ＩＣ３のロジック実行部１９は、例えば、理想値との差分を不図示の上位のコンピュータ等にデータ通信によって通知する。
【００５８】
特に、基準電圧が理想値に対して高めにずれると、単位セルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ１０の電圧が実際よりも低めに測定されて、単位セルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ１０が過充電される可能性がある。そこで、上述したような理想値との差が許容範囲を超える基準電圧のずれに関する通知を第１電圧監視用ＩＣ３から受けることで、上位のコンピュータは、基準電圧がずれている内部基準電圧源１３を有する第１電圧監視用ＩＣ３や第２電圧監視用ＩＣ５に対して、過充電の発生を防止するような制御を指示することができる。
【００５９】
このように、本実施形態の状態監視システムによれば、第１電圧監視用ＩＣ３のロジック実行部１９において、自身の内部基準電圧源１３の基準電圧と、第２電圧監視用ＩＣ５から入力された内部基準電圧源１３の基準電圧とのどちらかを、マルチプレクサ回路９ａ，９ｂによって選択するようにした。そして、選択した内部基準電圧源１３の基準電圧を外部基準電圧源１５からの基準電圧の理想値と比較して、その基準電圧の適否を判定するようにした。
【００６０】
即ち、第１電圧監視用ＩＣ３や第２電圧監視用ＩＣ５の内部基準電圧源１３の基準電圧の適否を、第１電圧監視用ＩＣ３の外部基準電圧源１５からの基準電圧の理想値という共通の対象との比較によってそれぞれ判定するようにした。
【００６１】
したがって、その判定結果が通知される上位のコンピュータにおいて、第１電圧監視用ＩＣ３や第２電圧監視用ＩＣ５のロジック実行部１９が行っている各単位セルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ１０の電圧監視が、信頼性の高いＡ／Ｄコンバータ１７でＡ／Ｄ変換した測定値を用いた信頼性のあるものかどうか等を、評価することができる。
【００６２】
このため、第１電圧監視用ＩＣ３や第２電圧監視用ＩＣ５において、内部基準電圧源１３が出力する基準電圧がシフトした場合に、Ａ／Ｄコンバータを持たない監視ユニットを併用することなく簡便な構成で、第１電圧監視用ＩＣ３や第２電圧監視用ＩＣ５による二次電池の単位セルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ１０の電圧監視制御の信頼性を担保することができる。
【００６３】
なお、上述した実施形態では、第１電圧監視用ＩＣ３や第２電圧監視用ＩＣ５の内部基準電圧源１３の基準電圧の適否を、第１電圧監視用ＩＣ３の外部基準電圧源１５からの基準電圧の理想値との比較によって判定する構成とした。しかし、第１電圧監視用ＩＣ３の内部基準電圧源１３の基準電圧と第２電圧監視用ＩＣ５の内部基準電圧源１３の基準電圧との比較によって、各基準電圧の適否を判定する構成としてもよい。
【００６４】
以下、そのように構成した本発明の他の実施形態について説明する。図３及び図４は、本発明の他の実施形態に係る状態監視システムの概略構成を示す回路図である。
【００６５】
本実施形態の状態監視システムでは、図３に示すように、第１電圧監視用ＩＣ３において、図１に示す第１電圧監視用ＩＣ３における、外部基準電圧源１５からの基準電圧の理想値や自身の内部基準電圧源１３の基準電圧をＡ／Ｄコンバータ１７によりＡ／Ｄ変換するための構成を省略している。
【００６６】
また、本実施形態の状態監視システムでは、図４に示すように、第２電圧監視用ＩＣ５において、図２に示す第２電圧監視用ＩＣ５における、自身の内部基準電圧源１３の基準電圧をＡ／Ｄコンバータ１７によりＡ／Ｄ変換するための構成や、自身の内部基準電圧源１３の基準電圧を第１電圧監視用ＩＣ３のＡ／Ｄコンバータ１７によりＡ／Ｄ変換するための構成を省略している。
【００６７】
そして、本実施形態の状態監視システムでは、第１電圧監視用ＩＣ３や第２電圧監視用ＩＣ５において、図１に示す第１電圧監視用ＩＣ３や図２に示す第２電圧監視用ＩＣ５に設けた３つの予備入力ポートＶＩＮＨ，ＶＩＮＬ，ＶＩＮＲとスイッチＳＨＨ，ＳＨＬ，ＳＥＲに代えて、図３及び図４に示すように、入力ポートＶＩＮ６とスイッチＳＨ６とを追加している。
【００６８】
なお、図３に示す第１電圧監視用ＩＣ３の入力ポートＶＩＮ６は、第１電圧監視用ＩＣ３のローパスフィルタ部７ａに設けた抵抗Ｒ６及びコンデンサＣ６によるローパスフィルタを介して、図４に示すように、二次電池の第２ブロックの単位セルＣＥＬＬ６の正極に接続されている。抵抗Ｒ６及びコンデンサＣ６によるローパスフィルタは、ローパスフィルタ部７ａの他のローパスフィルタと同じく、第１電圧監視用ＩＣ３に供給される電源ポートＶＣＣの電圧から第１電圧監視用ＩＣ３が生成する接地ポートＶＳＳの電位を基準とした、所定特性のフィルタリングを行う。コンデンサＣ６は、図３に示すように、第１電圧監視用ＩＣ３の接地ポートＶＳＳに接続されている。
【００６９】
次に、以上のように構成された状態監視システムにおいて、第１電圧監視用ＩＣ３及び第２電圧監視用ＩＣ５が連携して行う、各電圧監視用ＩＣ３，５の内部基準電圧源１３の基準電圧の評価処理について説明する。
【００７０】
本実施形態では、第１電圧監視用ＩＣ３と第２電圧監視用ＩＣ５とで同時に、二次電池の第２ブロックの単位セルＣＥＬＬ６の電圧をそれぞれ測定する。
【００７１】
そのために、第１電圧監視用ＩＣ３では、スイッチＳＨ６，ＳＬ５をオンさせて、単位セルＣＥＬＬ６の電圧を第１電圧監視用ＩＣ３のＡ／Ｄコンバータ１７によりＡ／Ｄ変換させる。Ａ／Ｄコンバータ１７がＡ／Ｄ変換する単位セルＣＥＬＬ６の電圧は、ローパスフィルタ部７ａの抵抗Ｒ６及びコンデンサＣ６によるローパスフィルタの、第１電圧監視用ＩＣ３の接地ポートＶＳＳの電位を基準としたフィルタリングと、差動増幅回路１１によるゲイン調整とを行った後のものである。Ａ／Ｄコンバータ１７によりＡ／Ｄ変換された単位セルＣＥＬＬ６の電圧のデジタル値は、第１電圧監視用ＩＣ３のロジック実行部１９に入力される。
【００７２】
これと同時に、第２電圧監視用ＩＣ５では、スイッチＳＨ１，ＳＬ０をオンさせて、単位セルＣＥＬＬ６の電圧を第２電圧監視用ＩＣ５のＡ／Ｄコンバータ１７によりＡ／Ｄ変換させる。Ａ／Ｄコンバータ１７がＡ／Ｄ変換する単位セルＣＥＬＬ６の電圧は、ローパスフィルタ部７ａの単位セルＣＥＬＬ６に対応するローパスフィルタによる、第２電圧監視用ＩＣ５の接地ポートＶＳＳの電位を基準としたフィルタリングと、差動増幅回路１１によるゲイン調整とを行った後のものである。Ａ／Ｄ変換された単位セルＣＥＬＬ６の電圧のデジタル値は、第２電圧監視用ＩＣ５のロジック実行部１９に入力される。
【００７３】
なお、第１電圧監視用ＩＣ３のローパスフィルタ部７ａの抵抗Ｒ６及びコンデンサＣ６によるローパスフィルタは、第２電圧監視用ＩＣ５のローパスフィルタ部７ａの単位セルＣＥＬＬ６に対応するローパスフィルタと同じ時定数を有している。したがって、第１電圧監視用ＩＣ３と第２電圧監視用ＩＣ５の各Ａ／Ｄコンバータ１７は、単位セルＣＥＬＬ６の電圧をそれぞれ同じ位相においてＡ／Ｄ変換する。
【００７４】
第２電圧監視用ＩＣ５のロジック実行部１９は、Ａ／Ｄコンバータ１７から入力された単位セルＣＥＬＬ６の電圧のデジタル値を、第２電圧監視用ＩＣ５の通信モジュール２１，２３（請求項中の変換結果出力部に相当）を介したデータ通信により、第１電圧監視用ＩＣ３の通信モジュール２１，２３（請求項中の変換結果入力部に相当）を介して、第１電圧監視用ＩＣ３のロジック実行部１９に転送する。
【００７５】
第１電圧監視用ＩＣ３のロジック実行部１９（請求項中の判定部に相当）は、Ａ／Ｄコンバータ１７から入力された単位セルＣＥＬＬ６の電圧のデジタル値と、第２電圧監視用ＩＣ５のロジック実行部１９から転送された第２電圧監視用ＩＣ５のＡ／Ｄコンバータ１７によりＡ／Ｄ変換された単位セルＣＥＬＬ６の電圧のデジタル値とを比較する。
【００７６】
そして、ロジック実行部１９は、第１電圧監視用ＩＣ３や第２電圧監視用ＩＣ５のＡ／Ｄコンバータ１７によるＡ／Ｄ変換結果が信頼できるものかどうか（請求項中の基準電圧の適否に相当）を判定する。
【００７７】
この判定は、第１電圧監視用ＩＣ３のＡ／Ｄコンバータ１７によりＡ／Ｄ変換された単位セルＣＥＬＬ６の電圧と、第２電圧監視用ＩＣ５のＡ／Ｄコンバータ１７によりＡ／Ｄ変換された単位セルＣＥＬＬ６の電圧とが一致するかどうかを確認したり、一致しない場合は、その差が許容範囲内であるかどうかを確認することによって行う。
【００７８】
なお、二次電池を構成する単位セルのブロックがさらに存在する場合は、さらに存在する各ブロックに対応して、第２電圧監視用ＩＣ５と同様に構成した電圧監視用ＩＣ（請求項中のセルブロック監視サブユニットに相当）を設ける。そして、各電圧監視用ＩＣから転送された、その電圧監視用ＩＣのＡ／Ｄコンバータ１７によりＡ／Ｄ変換された単位セルＣＥＬＬ６の電圧のデジタル値と、第１電圧監視用ＩＣ３のＡ／Ｄコンバータ１７によりＡ／Ｄ変換された単位セルＣＥＬＬ６の電圧のデジタル値とを、第１電圧監視用ＩＣ３のロジック実行部１９において比較する。
【００７９】
このように構成した本実施形態の状態監視システムでも、第１電圧監視用ＩＣ３のロジック実行部１９における比較の結果、各電圧監視用ＩＣ３，５のＡ／Ｄコンバータ１７によりＡ／Ｄ変換した単位セルＣＥＬＬ６の電圧が一致しない場合や、両電圧の差が許容範囲内に収まらない場合に、第１電圧監視用ＩＣ３のロジック実行部１９は、そのことを不図示の上位のコンピュータ等にデータ通信によって通知する。これにより、上位のコンピュータから第１電圧監視用ＩＣ３や第２電圧監視用ＩＣ５に対して、過充電の発生を防止するような制御を指示することができる。
【００８０】
即ち、本実施形態の状態監視システムでも、上位のコンピュータにおいて、第１電圧監視用ＩＣ３や第２電圧監視用ＩＣ５のロジック実行部１９が行っている各単位セルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ１０の電圧監視が、信頼性の高いＡ／Ｄコンバータ１７でＡ／Ｄ変換した測定値を用いた信頼性のあるものかどうか等を、評価することができる。
【００８１】
このため、第１電圧監視用ＩＣ３や第２電圧監視用ＩＣ５において、内部基準電圧源１３が出力する基準電圧がシフトした場合に、Ａ／Ｄコンバータを持たない監視ユニットを併用することなく簡便な構成で、第１電圧監視用ＩＣ３や第２電圧監視用ＩＣ５による二次電池の単位セルＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ１０の電圧監視制御の信頼性を担保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、複数の単位セルが直列接続された複数組電池の状態を監視するシステムに用いて、極めて有用である。
【符号の説明】
【００８３】
３  第１電圧監視用ＩＣ（セルブロック監視メインユニット）
５  第２電圧監視用ＩＣ（セルブロック監視サブユニット）
７ａ  ローパスフィルタ部
７ｂ，７ｃ  ローパスフィルタ
９ａ，９ｂ  マルチプレクサ回路（選択部）
１１  差動増幅回路
１１ａ，１１ｂ  オペアンプ
１１ｃ  差動アンプ
１３  内部基準電圧源
１５  外部基準電圧源
１７  Ａ／Ｄコンバータ
１９  ロジック実行部（判定部）
２１，２３  通信モジュール（判定結果出力部、変換結果出力部）
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ６  コンデンサ
ＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬ１０  単位セル
ＥＸＲＥＦ  補助レファレンスポート
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ６  抵抗
Ｒ３  バランス取り用抵抗
ＳＥＲ，ＳＨ１〜ＳＨ６，ＳＬ０〜ＳＬ５，ＳＨＨ，ＳＨＲ１，ＳＨＲ２，ＳＬＬ  スイッチ
ＶＣＣ  電源ポート
ＶＩＮ０〜ＶＩＮ６  入力ポート
ＶＩＮＨ，ＶＩＮＬ  予備入力ポート（入力ポート）
ＶＩＮＲ  予備入力ポート
ＶＲＥＦ０  レファレンスポート（出力ポート）
ＶＳＳ  接地ポート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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