(57)【要約】【課題】多段に直列接続された複数の単電池からなる組電池において、単電池のそれぞれの電圧を測定する複数の電圧測定部と電池システム制御部とを共通バスを介して接続する。【解決手段】複数の電圧測定部のそれぞれは、単電池の電圧を測定するアナログフロントエンド部と、共通バスとのインターフェース部と、アナログフロントエンド部とインターフェース部を制御する電圧測定制御部と、電圧測定制御部とインターフェース部とを電気的に絶縁した状態で通信させる絶縁素子とを含んで構成される。複数の電圧測定部のインターフェース部は、電気的に絶縁されているので、電池システム制御部と同じ電装系の低い電圧の電源系に接続することができ、電池システム制御部との間で電位差がないため、共通バスによって接続することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段に直列接続されることにより組電池を構成する複数の単電池のそれぞれの電圧を測定し、測定結果を共通バスを介して電池システム制御部に送信する半導体装置であって、
前記単電池の電圧を測定するアナログフロントエンド部と、前記アナログフロントエンド部から出力される前記測定結果を前記共通バスに送信するための制御を行う電圧測定制御部と、前記共通バスを駆動するかまたは前記共通バスとの接続をハイインピーダンスとするかを切り替えることが可能なインターフェース部と、前記電圧測定制御部と前記インターフェース部とを電気的に絶縁した状態で通信させる絶縁素子とを備える、半導体装置。
【請求項２】
請求項１において、前記複数の単電池から供給される電源を安定化し、前記電圧測定制御部に電源を供給するレギュレータをさらに備え、
前記レギュレータは、前記電圧測定制御部への電源供給を供給または停止させるための、電源供給制御信号を有する、半導体装置。
【請求項３】
請求項２において、前記インターフェース部が出力する受信信号に基づいて、前記電源供給制御信号を制御する、半導体装置。
【請求項４】
請求項３において、電源復帰制御回路と、誘導性結合型絶縁素子と、ピーク検出回路とをさらに備え、
前記電源復帰制御回路は、前記受信信号に基づいて第１交流信号の出力を開始し、
前記誘導性結合型絶縁素子は、前記第１交流信号を直流的に絶縁した状態で第２交流信号に変換して前記ピーク検出回路に伝送し、
前記ピーク検出回路は、前記第２交流信号を整流し平滑した信号により、前記電源供給制御信号を制御する、半導体装置。
【請求項５】
請求項１において、前記インターフェース部に電源を供給する低電圧側電源端子をさらに有し、前記インターフェース部は、差動駆動回路と差動受信回路とを備え、前記差動駆動回路は前記低電圧側電源端子から供給される電源によって動作し、前記共通バスを差動信号で駆動するかまたはハイインピーダンスを出力し、前記差動受信回路は前記低電圧側電源端子から供給される電源によって動作し、前記共通バスの差動信号を受信する、半導体装置。
【請求項６】
請求項５において、前記差動駆動回路はＣＡＮの規格を満足するように前記共通バスを駆動し、前記差動受信回路はＣＡＮの規格を満足する前記共通バスの信号を受信する、半導体装置。
【請求項７】
請求項１において、前記アナログフロントエンド部と、前記電圧測定制御部と、前記インターフェース部と、前記絶縁素子とを同一パッケージに集積した、半導体装置。
【請求項８】
請求項７において、前記絶縁素子は半導体基板上に形成され１次側と２次側とが互いに絶縁層で絶縁されたトランスであり、前記電圧測定制御部と、前記絶縁素子とを同一半導体基板上に形成した、半導体装置。
【請求項９】
請求項７において、前記絶縁素子は半導体基板上に形成され１次側と２次側とが互いに絶縁層で絶縁されたトランスであり、前記電圧測定制御部と前記絶縁素子と前記インターフェース部とを同一のＳＯＩ基板上に、前記電圧測定制御部と前記インターフェース部とを互いに絶縁されたウェルに形成した、半導体装置。
【請求項１０】
多段に直列接続されることにより組電池を構成する複数の単電池のグループ毎に設けられた複数の電圧測定部と、前記複数の電圧測定部を互いに接続する共通バスと、前記共通バスに接続される電池システム制御部とを備え、
前記電圧測定部は、前記単電池の電圧を測定するアナログフロントエンド部と、前記アナログフロントエンド部から出力される前記測定結果を前記共通バスに送信するための制御を行う電圧測定制御部と、前記共通バスを駆動するかまたは前記共通バスとの接続をハイインピーダンスとするかを切り替えることが可能なインターフェース部と、前記電圧測定制御部と前記インターフェース部とを電気的に絶縁した状態で通信させる絶縁素子とを備える、電圧測定装置。
【請求項１１】
請求項１０において、前記電圧測定部は、前記複数の単電池のグループから供給される電源を安定化し、前記電圧測定制御部に電源を供給するレギュレータをさらに備え、前記レギュレータは、電源供給制御信号に基づいて、前記電圧測定制御部への電源供給を供給または停止させる、電圧測定装置。
【請求項１２】
請求項１１において、前記電圧測定部は、前記電池システム制御部が前記共通バスを介して発行する制御コマンドに基づいて、前記電源供給制御信号を制御する、電圧測定装置。
【請求項１３】
請求項１２において、前記電圧測定制御部は前記制御コマンドに基づいて前記電圧測定制御部への電源供給を停止させる信号を前記電源供給制御信号に出力可能であり、
前記電圧測定部は、電源復帰制御回路と、誘導性結合型絶縁素子と、ピーク検出回路とをさらに備え、前記電源復帰制御回路は、前記制御コマンドに基づいて第１交流信号の出力を開始し、前記誘導性結合型絶縁素子は、前記第１交流信号を直流的に絶縁した状態で第２交流信号に変換して前記ピーク検出回路に伝送し、前記ピーク検出回路は、前記第２交流信号を整流し平滑した信号により、前記電圧測定制御部への電源供給を開始させる信号を前記電源供給制御信号に出力可能に構成される、電圧測定装置。
【請求項１４】
請求項１０において、前記電圧測定部は、前記複数の単電池のグループから供給される電源を安定化するレギュレータをさらに備え、前記レギュレータは、前記電圧測定制御部に電源を供給し、
前記インターフェース部は、前記電池システム制御部に供給される電源と同じ定電圧側電源が供給され、前記インターフェース部は、差動駆動回路と差動受信回路とを備え、前記差動駆動回路は前記低電圧側電源によって動作し、前記共通バスを差動信号で駆動するかまたはハイインピーダンスを出力し、前記差動受信回路は前記低電圧側電源によって動作し、前記共通バスの差動信号を受信する、電圧測定装置。
【請求項１５】
請求項１４において、前記共通バスを含むネットワークはＣＡＮの規格を満足する、電圧測定装置。
【請求項１６】
多段に直列接続されることにより組電池を構成する複数の単電池のグループ毎に設けられた複数の電圧測定部と、前記複数の電圧測定部に伝送路を介して接続される電池システム制御部とを備え、
前記電圧測定部は、前記単電池の電圧を測定するアナログフロントエンド部と、前記アナログフロントエンド部から出力される前記測定結果を前記伝送路に送信するインターフェース部と、前記アナログフロントエンド部と前記インターフェース部とを制御する電圧測定制御部と、前記電圧測定制御部と前記インターフェース部とを電気的に絶縁した状態で通信させる絶縁素子と、前記複数の単電池のグループから供給される電源を安定化し、前記電圧測定制御部に電源を供給するレギュレータを備え、
前記レギュレータは、前記電池システム制御部が前記伝送路を介して発行する制御コマンドに基づいて前記電圧測定制御部への電源供給を停止または開始させる制御機能を有する、電圧測定装置。
【請求項１７】
請求項１６において、前記電圧測定制御部は前記制御コマンドに基づいて前記電圧測定制御部への電源供給を停止させ、
前記電圧測定部は、電源復帰制御回路と、誘導性結合型絶縁素子と、ピーク検出回路とをさらに備え、前記電源復帰制御回路は、前記制御コマンドに基づいて第１交流信号の出力を開始し、前記誘導性結合型絶縁素子は、前記第１交流信号を直流的に絶縁した状態で第２交流信号に変換して前記ピーク検出回路に伝送し、前記ピーク検出回路は、前記第２交流信号を整流し平滑した信号により、前記電圧測定制御部への電源供給を開始させる、電圧測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列に接続された複数の電圧源それぞれの電圧を測定して測定結果を収集する装置に関し、特にその装置を構成する半導体装置に好適に利用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、車両走行用の駆動源としてモータを使用する電気自動車が自動車メーカだけでなく多くの企業・団体で開発されている。モータを駆動するためには数百ボルトの高電圧を有する車両搭載電源が必要とされる。この電源は、数ボルト程度の電圧を発生する電池セルを多数個直列に接続して構成される電池システムで実現されている。このような電池システムは、車両の走行時や充電時などあらゆる使用環境下において、電池の状態（例えば過充電状態、過放電状態、充電残量）を判断するために、直列接続された複数の電池セル１個ずつの電圧を高精度で測定する必要がある。また、電池システムは異常発生時には発火や爆発などの重大なリスクがあるので、これを安全に運用するためには、電圧測定装置において測定された複数の電池セル１個ずつの電池電圧などの状態データを、システム制御装置に伝送してリアルタイムに集計し、その状態データに基づいて適切な制御を行う必要がある。
【０００３】
一方、高い電圧を有する組電池に接触した際には人体に甚大な傷害を及ぼす感電の危険性があるため、電気自動車の組電池および組電池と導電性ワイヤで直接に接続されるモータとモータを駆動するインバータ回路などは、車体を共通の基準電位として接続されて動作する低電圧の電装系システムとは、電気的に絶縁されなければならない。複数の電池セルのそれぞれの電圧を測定する電圧測定装置も、組電池の高電位側を測定するものは、低電圧の電装系システムからみて数百ボルトの高電位になっているので、システム制御装置が電池セルの電圧測定装置に対して制御信号を伝送する際や、また電圧測定装置が測定した電池電圧データをこのシステム制御装置に送信する際には、電気的に絶縁して信号を伝送する必要がある。
【０００４】
このような電池システムにおけるデータ伝送方式は、システム制御装置と複数の電圧測定装置のそれぞれとの間を１：１の通信路で結合し、その通信路のそれぞれの途中に、フォトカプラなどの絶縁素子を設けて電気的に絶縁する方式が提案されている。
【０００５】
特許文献１には、多段に直列接続された複数の単電池からなる組電池において、単電池のそれぞれの電圧を測定する複数の電池モジュールのそれぞれと、システム用マイコンとが、絶縁素子を介したバスで接続された組電池システムが開示されている。電池モジュールは、複数の単電池のそれぞれの電圧を測定する電圧検出器と、電圧検出器に接続されたマイコンを備えており、単電池の電圧を測定した測定結果を、絶縁素子を介したバスを介してシステム用マイコンへ伝送する。この文献には、バスと記載されているが、システム用マイコンには、接続する電池モジュールの数と同数の通信ポートが設けられていて、バスはこの通信ポートと電池モジュールを１：１で接続している。電池モジュールは、多段に直列接続された複数の単電池のそれぞれの電圧を測定するために、それぞれが互いに異なる電位をもっており、高電位側では数百ボルトに達する。一方、システム用マイコンは、車体本体の電位に近い低電位側にあるので、通信路であるバスは、それぞれがフォトカプラなどの絶縁素子で絶縁されている。
【０００６】
特許文献２には、全ての電池モジュールとシステム用マイコンを１：１で絶縁素子を介したバスで接続する代わりに、一部の電池モジュールとシステム用マイコンのみを絶縁素子を介した通信路で接続し、途中の電池モジュールは隣接する電池モジュールとの間で、非絶縁状態で接続されている電池システムが開示されている。隣接する電池モジュールは、互いに電位が異なるが、隣接であるためにその差は大きくないので、絶縁素子を介さず、電流で情報を伝達する接続方法を採用している。絶縁素子を介した通信路の数を減らすことができるので、システムコストを低減することができる。この文献における絶縁素子を介した通信路は、特許文献１にいうバスと同等の機能を有する通信路であるが、特許文献１とは異なり、バスという表現は用いていない。
【０００７】
特許文献３には、多段に直列接続された複数の単電池からなる組電池において、単電池のそれぞれの電圧を測定する複数のインテリジェントな検出モジュールのそれぞれが、中央マイコンと接続されたマルチプレクサと、１：１で絶縁素子を介してシリアル接続されている組電池システムが開示されている。複数のインテリジェントな検出モジュールと中央マイコンとによる分散制御を行っている。複数のインテリジェントな検出モジュールは、多段に直列接続された複数の単電池のそれぞれに接続されていて、互いに異なる電位ごとに配置されている。マルチプレクサを介するものの、通信は基本的には１：１で行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１９６５３７号公報
【特許文献２】特開２００３−７０１７９号公報
【特許文献３】特開２００８−１３１６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の先行技術文献に開示されているように、多段に直列接続された複数の単電池からなる組電池において、単電池のそれぞれの電圧を測定する複数の電池電圧測定部とシステムマイコンとを１：１で接続する構成においては、組電池の高電圧化に伴って単電池の直列接続段数が増えると、電池電圧測定部とシステムマイコンとの通信路の本数をそれに比例して増やす必要がある。通信路の本数を増やすためには、システムマイコンに同数の通信ポートを設ける必要があり、また、通信路であるワイヤハーネスが膨大になって、システムコストが上昇するという問題がある。
【００１０】
このような課題を解決するための手段を以下に説明するが、その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一実施の形態によれば、下記の通りである。
【００１２】
すなわち、多段に直列接続された複数の単電池からなる組電池において、単電池のそれぞれの電圧を測定する複数の電圧測定部と電池システム制御部とを共通バスを介して接続する。複数の電圧測定部のそれぞれは、単電池の電圧を測定するアナログフロントエンド部と、前記共通バスとのインターフェース部と、前記アナログフロントエンド部と前記インターフェース部を制御する電圧測定制御部と、前記電圧測定制御部と前記インターフェース部とを電気的に絶縁した状態で通信させる絶縁素子とを含んで構成される。
【発明の効果】
【００１３】
前記一実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００１４】
すなわち、複数の電圧測定部のインターフェース部は、電気的に絶縁されているので、電池システム制御部と同じ電装系の低い電圧の電源系に接続することができ、電池システム制御部との間で電位差がないため、共通バスによって接続することができる。複数の電圧測定部と電池システム制御部とが共通バスを介して接続されているので、電池システム制御部に必要な通信ポートは、前記共通バスとのインターフェース部のみであり、通信路であるワイヤハーネスも共通バスのみであるため、システムコストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施形態１に係る組電池の電圧測定装置のブロック図である。
【図２】図２は、実施形態２に係る組電池の電圧測定装置のブロック図である。
【図３】図３は、課題を解決するための手段の一形態に係る、組電池の電圧測定装置のブロック図である。
【図４】図４は、インターフェース部６の一実施形態を表すブロック図である。
【図５】図５は、実施形態４に係るインターフェース部６と絶縁回路８の一実施形態を表すブロック図である。
【図６】図６は、実施形態４に係る電源復帰制御シーケンスを表すフローチャートである。
【図７】図７は、実施形態５に係る電圧測定部の実装形態を表す鳥瞰図である。
【図８】図８は、電圧測定装置の使用例を表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
【００１７】
〔１〕＜共通バス＋トランシーバ＋絶縁＋電圧測定制御部＞
多段に直列接続されることにより組電池を構成する複数の単電池（B11〜Bmn）のそれぞれの電圧を測定し、測定結果を共通バス（９）を介して電池システム制御部（１）に送信する半導体装置であって、以下のように構成される。
【００１８】
前記単電池の電圧を測定するアナログフロントエンド部（４）と、前記アナログフロントエンド部から出力される前記測定結果を前記共通バスに送信するための制御を行う電圧測定制御部（５）とを備える。さらに、前記共通バスを駆動するかまたは前記共通バスとの接続をハイインピーダンスとするかを切り替えることが可能なインターフェース部（６）と、前記電圧測定制御部と前記インターフェース部とを電気的に絶縁した状態で通信させる絶縁素子（８）とを備える。
【００１９】
これにより、電池システム制御部１に必要な通信ポートは、共通バス（９）とのインターフェース部のみであり、通信路であるワイヤハーネスも共通バス（９）のみであるため、システムコストを低く抑えることができる。また、アナログフロントエンド部（４）と電圧測定制御部（５）はともに絶縁回路（８）からみて電池側で、同じ電源供給系統に配置されているので、種々の方法で消費電力を抑制することができる。
【００２０】
〔２〕＜レギュレータ＞
項１において、前記複数の単電池から供給される電源を安定化し、前記電圧測定制御部に電源を供給するレギュレータ（７）をさらに備え、前記レギュレータは、前記電圧測定制御部への電源供給を供給または停止させるための電源供給制御信号（１０）を有する。
【００２１】
これにより、電池の負荷変動を始めとする雑音の影響を受けずに、電圧測定をすることができ、また、アナログフロントエンド部（４）と電圧測定制御部（５）と絶縁回路（８）への電源供給を個別に、または一括して制御することができるので、電圧測定制御部（２）の消費電力を低減することができる。
【００２２】
〔３〕＜電源供給／遮断制御＞
項２において、前記インターフェース部が出力する受信信号（３０）に基づいて、前記電源供給制御信号を制御する。
【００２３】
これにより、電池システム制御装置（１）が共通バス（９）を介して送信する制御コマンドによって、個々の各電圧測定部（２＿１〜２＿ｍ）の電源の供給と停止を制御することができ、共通バスを採用してワイヤハーネスを削減するなどシステムコストを抑えながら、消費電力を低く抑えることができる。
【００２４】
〔４〕＜電源復帰＞
項３において、電源復帰制御回路（４１）と、誘導性結合型絶縁素子（４６）と、ピーク検出回路（４７）とをさらに備える。前記電源復帰制御回路は、前記受信信号に基づいて第１交流信号の出力を開始し、前記誘導性結合型絶縁素子は、前記第１交流信号を直流的に絶縁した状態で第２交流信号に変換して前記ピーク検出回路に伝送し、前記ピーク検出回路は、前記第２交流信号を整流し平滑した信号により、前記電源供給制御信号を制御する。
【００２５】
これにより、共通バス（９）を介して送信される制御コマンドによって、電源を遮断された電池側の電源供給を復帰させることができる。
【００２６】
〔５〕＜差動バス＞
項１において、前記インターフェース部に電源を供給する低電圧側電源端子（VCC）をさらに有し、前記インターフェース部は、差動駆動回路（２３と２５〜２８よりなる）と差動受信回路と（２４）を備える。前記差動駆動回路は前記低電圧側電源端子から供給される電源によって動作し、前記共通バスを差動信号で駆動するかまたはハイインピーダンスを出力し、前記差動受信回路は前記低電圧側電源端子から供給される電源によって動作し、前記共通バスの差動信号を受信する。
【００２７】
これにより、共通バス（９）のノイズ耐性を高めることができる。
【００２８】
〔６〕＜CAN (Controller Area Network)＞
項５において、前記差動駆動回路はＣＡＮの規格を満足するように前記共通バスを駆動し、前記差動受信回路はＣＡＮの規格を満足する前記共通バスの信号を受信する。
【００２９】
これにより、さらに、通信信頼性を向上させることが出来る。CAN (Controller Area Network)は、ビット誤りやバースト誤りが発生した場合に誤りを検出・訂正できる通信データ構成を規定しているためである。
【００３０】
〔７〕＜SiP (System in Package)＞
項１において、前記アナログフロントエンド部と、前記電圧測定制御部と、前記インターフェース部と、前記絶縁素子とを同一パッケージに集積する。
【００３１】
これにより、部品を小型化してコストを削減し、また、基板実装面積を削減することができる。
【００３２】
〔８〕＜マイクロアイソレータ＞
項７において、前記絶縁素子は半導体基板上に形成され１次側と２次側とが互いに絶縁層で絶縁されたトランスであり、前記電圧測定制御部と、前記絶縁素子とを同一半導体基板上に形成する。
【００３３】
これにより、部品をさらに小型化してコストを削減し、また、基板実装面積を削減することができる。
【００３４】
〔９〕＜SOI（Silicon On Insulator）基板＞
項７において、前記絶縁素子は１次側と２次側とが互いに絶縁層で絶縁され半導体基板上に形成されたトランスであり、前記電圧測定制御部と、前記絶縁素子と、前記インターフェース部とを同一のＳＯＩ基板上に、前記電圧測定制御部と前記インターフェース部とを互いに絶縁されたウェルに形成する。
【００３５】
これにより、部品をさらに小型化してコストを削減し、また、基板実装面積を削減することができる。
【００３６】
〔１０〕＜電圧測定装置（組電池＋電圧測定部＋共通バス＋電池システム制御部）＞
多段に直列接続されることにより組電池を構成する複数の単電池のグループ（B11〜B1n、B21〜B2n、・・・Bm1〜Bmn、）毎に設けられた複数の電圧測定部（２＿１〜２＿ｍ）と、前記複数の電圧測定部を互いに接続する共通バス（９）と、前記共通バスに接続される電池システム制御部（１）とを備える電圧測定装置であって、以下のように構成される。
【００３７】
前記電圧測定部は、前記単電池の電圧を測定するアナログフロントエンド部（４）と、前記アナログフロントエンド部から出力される前記測定結果を前記共通バスに送信するための制御を行う電圧測定制御部（５）とを備える。さらに、前記共通バスを駆動するかまたは前記共通バスとの接続をハイインピーダンスとするかを切り替えることが可能なインターフェース部（６）と、前記電圧測定制御部と前記インターフェース部とを電気的に絶縁した状態で通信させる絶縁素子（８）とを備える。
【００３８】
これにより、電池システム制御部（１）は、共通バス（９）を介して複数の電圧測定部（２＿１〜２＿ｍ）に対して制御コマンドを送信する。電圧測定制御部（２＿１〜２＿ｍ）は受信した制御コマンドに基づいてアナログフロントエンド部（４）に対する制御を実行して単電池グループ内の複数の単電池のそれぞれの電圧を測定し、測定結果を共通バスを介して送信することができる。
【００３９】
〔１１〕＜レギュレータ＞
項１０において、前記電圧測定部は、前記複数の単電池のグループから供給される電源を安定化し、前記電圧測定制御部に電源を供給するレギュレータ（７）をさらに備え、前記レギュレータは、電源供給制御信号（１０）に基づいて、前記電圧測定制御部への電源供給を供給または停止させる。
【００４０】
これにより、電池の負荷変動を始めとする雑音の影響を受けずに、電圧測定をすることができ、また、アナログフロントエンド部（４）と電圧測定制御部（５）と絶縁回路（８）への電源供給を個別に、または一括して制御することができるので、電圧測定制御部（２）の消費電力を低減することができる。
【００４１】
〔１２〕＜電源供給／遮断制御＞
項１１において、前記電圧測定部は、前記電池システム制御部が前記共通バスを介して発行する制御コマンドに基づいて、前記電源供給制御信号を制御する。
【００４２】
これにより、電池システム制御装置（１）が共通バス（９）を介して送信する制御コマンドによって、個々の各電圧測定部（２＿１〜２＿ｍ）の電源の供給と停止を制御することができ、共通バスを採用してワイヤハーネスを削減するなどシステムコストを抑えながら、消費電力を低く抑えることができる。
【００４３】
〔１３〕＜電源復帰＞
項１２において、前記電圧測定制御部は前記制御コマンドに基づいて前記電圧測定制御部への電源供給を停止させる信号を前記電源供給制御信号に出力可能である。前記電圧測定部は、電源復帰制御回路（４１）と、誘導性結合型絶縁素子（４６）と、ピーク検出回路（４７）とをさらに備える。前記電源復帰制御回路は、前記制御コマンドに基づいて第１交流信号の出力を開始し、前記誘導性結合型絶縁素子は、前記第１交流信号を直流的に絶縁した状態で第２交流信号に変換して前記ピーク検出回路に伝送し、前記ピーク検出回路は、前記第２交流信号を整流し平滑した信号により、前記電圧測定制御部への電源供給を開始させる信号を前記電源供給制御信号に出力可能に構成される。
【００４４】
これにより、共通バス（９）を介して送信される制御コマンドによって、電源を遮断された電池側の電源供給を復帰させることができる。
【００４５】
〔１４〕＜差動バス＞
項１０において、前記電圧測定部は、前記複数の単電池のグループから供給される電源を安定化するレギュレータ（７）をさらに備え、前記レギュレータは、前記電圧測定制御部に電源を供給する。
【００４６】
前記インターフェース部は、前記電池システム制御部に供給される電源と同じ定電圧側電源が供給される。前記インターフェース部は、差動駆動回路（２３と２５〜２８よりなる）と差動受信回路（２４）とを備え、前記差動駆動回路は前記低電圧側電源によって動作し、前記共通バスを差動信号で駆動するかまたはハイインピーダンスを出力し、前記差動受信回路は前記低電圧側電源によって動作し、前記共通バスの差動信号を受信する。
【００４７】
これにより、共通バス（９）のノイズ耐性を高めることができる。
【００４８】
〔１５〕＜CAN (Controller Area Network)＞
項１４において、前記共通バスを含むネットワークはＣＡＮの規格を満足する。
【００４９】
これにより、さらに、通信信頼性を向上させることが出来る。CAN (Controller Area Network)は、ビット誤りやバースト誤りが発生した場合に誤りを検出・訂正できる通信データ構成を規定しているためである。
【００５０】
〔１６〕＜伝送路一般を用いた、電圧測定部の電源停止制御＞
多段に直列接続されることにより組電池を構成する複数の単電池のグループ（B11〜B1n、B21〜B2n、・・・Bm1〜Bmn、）毎に設けられた複数の電圧測定部（２＿１〜２＿ｍ）と、前記複数の電圧測定部に伝送路（９）を介して接続される電池システム制御部（１）とを備える電圧測定装置であって、以下のように構成される。
【００５１】
前記電圧測定部は、前記単電池の電圧を測定するアナログフロントエンド部（４）と、前記アナログフロントエンド部から出力される前記測定結果を前記伝送路に送信するインターフェース部（６）と、前記アナログフロントエンド部と前記インターフェース部とを制御する電圧測定制御部（５）とを備える。さらに、前記電圧測定制御部と前記インターフェース部とを電気的に絶縁した状態で通信させる絶縁素子（８）と、前記複数の単電池のグループから供給される電源を安定化し、前記電圧測定制御部に電源を供給するレギュレータ（７）を備える。
【００５２】
前記レギュレータは、前記電池システム制御部が前記伝送路を介して発行する制御コマンドに基づいて前記電圧測定制御部への電源供給を停止または開始させる制御機能を有する。
【００５３】
これにより、電池システム制御装置（１）が共通バス以外の伝送路を介して送信する制御コマンドによっても、個々の各電圧測定部（２＿１〜２＿ｍ）の電源の供給と停止を制御することができ、消費電力を低く抑えることができる。
【００５４】
〔１７〕＜伝送路一般を用いた、電圧測定部の電源復帰制御＞
項１６において、前記電圧測定制御部は前記制御コマンドに基づいて前記電圧測定制御部への電源供給を停止させる。
【００５５】
前記電圧測定部は、電源復帰制御回路（４１）と、誘導性結合型絶縁素子（４６）と、ピーク検出回路（４７）とをさらに備える。前記電源復帰制御回路は、前記制御コマンドに基づいて第１交流信号の出力を開始し、前記誘導性結合型絶縁素子は、前記第１交流信号を直流的に絶縁した状態で第２交流信号に変換して前記ピーク検出回路に伝送する。前記ピーク検出回路は、前記第２交流信号を整流し平滑した信号により、前記電圧測定制御部への電源供給を開始させる。
【００５６】
これにより、共通バス以外の伝送路を介して送信される制御コマンドによっても、電源を遮断された電池側の電源供給を復帰させることができる。
【００５７】
２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する前に、発明者によってなされた事前検討とそれを通して発見された新たな課題について述べる。
【００５８】
図３は、課題を解決するための手段の一形態に係る組電池の電圧測定装置のブロック図である。
【００５９】
複数の単電池B11〜Bmnが直列接続されて組電池を構成し、単電池個々の電圧を測定して電池システム制御装置１によって監視および制御を行う、組電池の電圧測定装置である。組電池は、単電池をｎ個直列接続したｍ個のグループに分け、それぞれのグループ毎に電圧測定部２＿１〜２＿ｍを備える。電池システム制御装置１と電圧測定部２＿１〜２＿ｍとの間を１：１の通信路で接続するのではなく、共通バス９を介して接続する。
【００６０】
電圧測定部２は、マルチプレクサ３、アナログフロントエンド４、電圧測定制御部５、インターフェース部６、レギュレータ７および絶縁回路８を備える。マルチプレクサ３は、ｎ個の単電池のうち測定対象の１個を選択して、アナログフロントエンド部４に接続する。アナログフロントエンド部４はアナログ／ディジタル変換器を含んだ回路であり、電圧測定制御部５によって制御され、マルチプレクサ３によって選択された単電池の電圧を測定し、測定値をディジタル値に変換して出力する。電圧測定制御部５は、例えばマイコン（マイクロコントローラまたはマイクロコンピュータ）であって、電池システム制御装置１との間の通信にあたって、共通バス９のプロトコルに則って通信制御を行う。電池システム制御装置１から送信される制御コマンドを解釈して、マルチプレクサ３やアナログフロントエンド部４を制御して電池電圧の測定値を収集し、電池システム制御装置１へ送信する。絶縁回路８は、絶縁素子とその駆動回路と検出回路で構成され、絶縁素子としては、例えば、フォトカプラ、誘導性結合型絶縁素子、容量性結合型絶縁素子を採用することができる。
【００６１】
インターフェース部６は、共通バス９の物理的、電気的な規格を満足するバストランシーバである。従来技術に開示されている技術では、電池システム制御装置１と電圧測定部２＿１〜２＿ｍとの間の１：１の通信路に絶縁素子を挿入して、電気的に絶縁した状態で通信を行っている。これを共通バスに置き換えると、絶縁素子を挿入する位置が問題となる。単純な置き換えでは、インターフェース部６の共通バス９との接続部分に絶縁素子を挿入することとなるが、共通バスは、バスを駆動しないでハイインピーダンスを出力する状態が必要である他、物理的、電気的な規格があるため、このような単純な置き換えでは、規格を満足することができない。
【００６２】
そこで、アナログフロントエンド部４と電圧測定制御部５との間に絶縁回路８を挿入する。これにより、電圧測定制御部５と共通バス９の間に、共通バス９の物理的、電気的な規格を満足するバストランシーバであるインターフェース部６を備えることができる。複数の電圧測定部２と電池システム制御部１とが共通バス９を介して接続されているので、電池システム制御部２に必要な通信ポートは、共通バス９とのインターフェース部のみであり、通信路であるワイヤハーネスも共通バス９のみであるため、システムコストを低く抑えることができる。
【００６３】
ここで、アナログフロントエンド部４と電圧測定制御部５との間に絶縁回路８を挿入した場合には、絶縁素子の数が非常に多くなるという新たな問題が生じる。通常、アナログ／ディジタル変換器の出力は、ビットパラレルで出力されるので、少なくともアナログ／ディジタル変換器のビット数分の絶縁素子が必要であるからである。さらに、高い電位差がある場合には多数の絶縁素子を用いる必要があり、絶縁素子や動作に必要な周辺外付け部品、およびそれらを低電圧側と高電圧側の電気的絶縁性を担保するため十分な空間距離を持ちながら搭載するための基板実装面積が必要であり、多大なコストがかかるためシステムコストを抑えることができない。
【００６４】
また、アナログフロントエンド部４と電圧測定制御部５との間に絶縁回路８を挿入した構成を実現するためには、電圧測定制御部５にも電池システム制御１と同じ低電圧の電装系電源であるVCCを供給する必要がある。組電池は単電池が多段に直列接続されて数百ボルトに及ぶ高電圧を出力する場合がある。図３に示す組電池の電圧測定装置では、電圧測定部２＿１が最も高い電位部分の単電池グループB11〜B1nに接続されており、電圧測定部２＿１のアナログフロントエンド部４などの接地レベルは、高電位となっている。単電池グループB11〜B1nは、ｎ個の単電池の直列接続で、数十ボルトである。電圧測定部２にはそれぞれ、レギュレータ７を設け、この数十ボルトを降圧してアナログフロントエンド部４などの電源VDDを生成し、供給している。
【００６５】
従来技術においては、VDDは、アナログフロントエンド部４と電圧測定制御部５に供給されている。例えば特許文献１、２および３に記載されている電池監視モジュールでは、上記電圧測定制御部５に相当する、単電池の電圧を測定する回路と通信を行い測定を制御する回路（例えばマイコン）には、測定対象である単電池側から動作のための電源が供給されている。組電池の一部を構成する複数の単電池からの電源を、特許文献２の図３に示されるように、電源回路２によって安定化してVDDを生成して供給しており、特許文献３の図３に示されるように、電源回路を用いず直接VCCとして供給している。電源回路の明記はなくとも、絶縁素子によって分離されているため、電池側の回路の電源は電池から供給されているのは、明らかである。
【００６６】
ここで、電圧測定制御部５へは従来電池側から電源VDDを供給していたのを、電池システム制御装置１の側からの電装系電源VCCを供給するように変更することは、一見大きな問題ではないように思われる。
【００６７】
しかし、発明者が組電池の電圧測定装置に求められる他の仕様まで加味して深く検討した結果、そのように変更すると以下のような新たな問題が発生することがわかった。すなわち、電圧測定制御部５への電源供給を、電池側の電源VDDではなく、電池システム制御装置１の側からの電装系電源VCCからの電源供給に変更すると、電圧測定部２内の一部の回路への電源供給を一時停止して、消費電力を削減することができないという問題が発生する。
【００６８】
自動車はその製品納期の関係で、納入されるまでに数ヶ月間と長期に渡って保管されることもありうる。また、その重量の問題で長距離大量輸送時は船での輸送に限定されてしまうため、輸送中などほとんど使用されない時間が存在する。また、ユーザの都合（例えば長期間の出張や入院など）によっては長期間使用されないまま保管される場合も生じる。このような場合、低電圧で危険性の低い鉛蓄電池であればユーザや作業者がそのプラグを外して電力消費を防いだり、または再使用時に外部充電器を用いて充電したりすることも容易だが、高電圧の組電池は専用の充電装置を用いなければならない。このような電池が使用されない期間であっても、電池状態の監視のためには電圧測定装置が定期的に動作して電池システム制御装置にデータを送信しなければならない。電池が異常な状態（例えば、異物による発熱、過放電）になったことを検知するために、少なくとも外見上は常時電圧を監視していなければならないからである。つまり、不使用期間でも電力消費が発生してしまうという問題があるため、不使用時には出来る限り電力消費を削減したいという要求がある。また、通常使用時においても車両走行距離の長距離化のためには電圧測定装置による電力消費を出来る限り削減する必要がある。
【００６９】
例えば特許文献１、２および３に記載されている電池監視モジュールでは、アナログフロントエンド部と電圧測定制御部に電池側の電源VDDが供給されているので、不要な期間にその電源の供給を停止することで、複数の電圧測定部を個別に電源遮断することができる。しかし、図３に示す組電池の電圧測定装置では、アナログフロントエンド部４への電源供給は同様に停止することができるものの、電圧測定制御部５への電源供給は、複数の電圧測定部２＿１〜２＿ｍに一括して行われているので、個別に停止させるには新たな制御手段を必要とするなどの問題が発生する。
【００７０】
以上のように、複数の電圧測定部と電池システム制御部との通信路であるワイヤハーネスを少なくすることによってシステムコストを低く抑え、かつ、電圧測定部の消費電力を抑えることができる電圧測定装置を提供することが必要であることがわかった。
【００７１】
〔実施形態１〕＜共通バス＞
図１は、実施形態１に係る組電池の電圧測定装置のブロック図である。
【００７２】
複数の単電池B11〜Bmnが直列接続されて組電池を構成し、単電池個々の電圧を測定して電池システム制御装置１によって監視および制御を行う、組電池の電圧測定装置である。組電池は、単電池をｎ個直列接続したｍ個のグループに分け、それぞれのグループ毎に電圧測定部２＿１〜２＿ｍを備える。電池システム制御装置１と電圧測定部２＿１〜２＿ｍとの間を１：１の通信路で接続するのではなく、共通バス９を介して接続する。
【００７３】
それぞれの電圧測定部２は、マルチプレクサ３、アナログフロントエンド４、電圧測定制御部５、インターフェース部６、および絶縁回路８を備える。マルチプレクサ３は、ｎ個の単電池のうち測定対象の１個を選択して、アナログフロントエンド部４に接続する。アナログフロントエンド部４はアナログ／ディジタル変換器を含んだ回路であり、電圧測定制御部５によって制御され、マルチプレクサ３によって選択された単電池の電圧を測定し、測定値をディジタル値に変換して出力する。電圧測定制御部５は、例えばマイコンであって、電池システム制御装置１との間の通信にあたって、共通バス９のプロトコルに則って通信制御を行う。電池システム制御装置１から送信される制御コマンドを解釈して、マルチプレクサ３やアナログフロントエンド部４を制御して電池電圧の測定値を収集し、電池システム制御装置１へ送信する。絶縁回路８は、絶縁素子とその駆動回路と検出回路で構成され、絶縁素子としては、例えば、フォトカプラ、誘導性結合型絶縁素子、容量性結合型絶縁素子を採用することができる。
【００７４】
インターフェース部６は、共通バス９の物理的、電気的な規格を満足するバストランシーバである。既に検討したように、従来技術に開示されている、電池システム制御装置１と電圧測定部２＿１〜２＿ｍとの間の１：１の通信路に絶縁素子を挿入して、電気的に絶縁した状態で通信を行う通信路を、単純に共通バスに置き換えても規格を満足することができない。そこで、本実施形態１では、インターフェース部６と電圧測定制御部５との間に絶縁回路８を挿入する。これにより、共通バス９の物理的、電気的な規格を満足するバストランシーバであるインターフェース部６を備えることができる。複数の電圧測定部２と電池システム制御部１とが共通バス９を介して接続されているので、電池システム制御部２に必要な通信ポートは、共通バス９とのインターフェース部のみであり、通信路であるワイヤハーネスも共通バス９のみであるため、システムコストを低く抑えることができる。
【００７５】
例えば図８は、電圧測定装置の使用例を表すブロック図である。モータ６０とモータ駆動用インバータ６１を駆動する組電池に接続して、組電池の個々の単電池B11〜Bmnの電圧を測定し、電池システム制御装置１で監視する。電池の電圧を測定する電圧測定部２＿１〜２＿ｍは、測定対象である単電池グループB11〜B1n、B21〜B2n、・・・Bm1〜Bmnの近くに配置するが、自動車では、単電池グループB11〜B1n、B21〜B2n、・・・Bm1〜Bmnは例えば座席下に広く配置されているので、１：１の通信では配線の総延長が数メートルに達することもある。共通バスにすることにより、ワイヤハーネスは、全ての単電池グループB11〜B1n、B21〜B2n、・・・Bm1〜Bmnを一筆書きで巡回するように配線すればよく、配線長は数分の１に抑えることができる。
【００７６】
本実施形態１においては、図１に示すように、アナログフロントエンド部４と電圧測定制御部５はともに絶縁回路８からみて電池側で、同じ電源供給系統に配置されているので、種々の方法で消費電力を抑制することができる。例えば、以下に列挙する方法の一部または全部を採用することで、電池の電力消費量を低減することができる。
【００７７】
・電池システム制御装置１が指定する通信を行わない期間があれば、その期間のアナログフロントエンド部４と電圧測定制御部５、および絶縁回路８の動作を停止する。これにより、アナログフロントエンド部４と電圧測定制御部５の消費電力を抑え、合わせて、絶縁回路８の駆動回路の待機電流、例えば差動回路のバイアス電流やアイドリング電流、さらには、絶縁素子としてフォトカプラを採用する場合にはその暗電流をも、抑えることができる。
【００７８】
・電池システム制御装置１からの制御コマンドが入力されるのを待つ状態にあるときには、絶縁回路８とインターフェース部６の送信側の動作やバイアス供給を停止し、逆に送信時には、絶縁回路８とインターフェース部６の受信回路の動作やバイアス供給を停止する。
【００７９】
・電圧測定制御部５をマイコンとして、タイマーを使って定期的にアナログフロントエンド部４による電圧測定を実行し、電圧測定をしない期間のアナログフロントエンド部４への電源供給を停止し、逆に、アナログフロントエンド部４の測定中には電圧測定制御部５であるマイコンをスリープモードやスタンバイモードに遷移させる。電圧測定制御部５が一時的に停止しているときには、絶縁回路８を駆動する回路への電源供給を停止する。
【００８０】
・設定された通信速度に応じて、バイアス電流を適切に調節し、または低速通信用に調整した回路に切替えることができる。
【００８１】
〔実施形態２〕＜レギュレータ＞
図２は、実施形態２に係る組電池の電圧測定装置のブロック図である。
【００８２】
実施形態１の組電池の電圧測定装置と同様に、複数の単電池B11〜Bmnが直列接続されて組電池を構成し、単電池個々の電圧を測定して電池システム制御装置１によって監視および制御を行う、組電池の電圧測定装置である。実施形態１の電圧測定装置と異なるのは、電圧測定部２＿１にレギュレータ７を設け、単電池グループB11〜B1nのｎ個の単電池の直列接続による数十ボルトを降圧して、アナログフロントエンド部４と電圧測定制御部５の電源VDDを生成し供給している点である。他の電圧測定部２＿２〜２＿ｍも電圧測定部２＿１と同様に構成されている。
【００８３】
組電池を構成する単電池（電池セル）の直列接続の段数は、出力電圧の仕様などによって決まるので、電圧測定部２の数で割り切れる（等分される）とは限らず、単電池グループ毎の単電池の直列接続による電圧は、それぞれの電圧測定部毎に異なる。また、負荷によって大きく変動し、また、負荷がモータなどの誘導性の場合には、逆起電力によっても大きく変動する場合がある。さらには、その他の雑音により直列接続された接続点の電位が変動する場合がある。
【００８４】
本実施形態２によれば、単電池グループ毎の単電池の直列接続による電圧を、レギュレータ７によって安定化し、電源VDDを生成してアナログフロントエンド部４と電圧測定制御部５に供給しているので、電池の負荷変動を始めとする雑音の影響を受けずに、電圧測定をすることができる。
【００８５】
レギュレータ７には、電源供給制御信号１０を入力して、アナログフロントエンド部４と電圧測定制御部５と絶縁回路８への電源供給を個別に、または一括して制御することができる。個別に制御する場合には、アナログフロントエンド部４による測定中に電圧測定制御部５と絶縁回路８への電源供給を停止する、あるいは、通信中にアナログフロントエンド部４への電源供給を停止するなど、きめ細かく電源供給を停止することにより、消費電力の低減効果を高めることができる。全ての電源供給を停止する場合には、レギュレータ７の電源安定化動作をも停止して、さらに消費電力を低減することができる。
【００８６】
電源供給制御信号１０は、電池システム制御装置１が送信する制御コマンドに基づいて制御される。電池システム制御装置１は共通バス９を介して制御コマンドを、各電圧測定部２＿１〜２＿ｍへ送信し、各電圧測定部２＿１〜２＿ｍにおいて電圧測定制御部５がこれを解読して電源供給制御信号１０を生成する。電源供給制御信号１０は、電圧測定制御部５の電源が遮断されても適切なレベルを保持することができる回路から出力される。例えば、電池から直接供給されて、遮断されることがない電源を持つレジスタ回路、あるいはセット・リセットフリップフロップである。これに、電圧測定制御部５への電源を遮断させる値をセットする動作は、電圧測定制御部５自身が行うことができる。逆に電圧測定制御部５への電源供給を復帰させる値をセットする動作は、電圧測定制御部５自身には電源が供給されていないので、電圧測定制御部５が実行することはできない。共通バス９を介して送信される制御コマンドを、インターフェース部６が受信し、それを解読する回路を設けて、電圧測定制御部５への電源供給を復帰させる値をセットする動作をさせる。具体例については、後述の実施形態において詳述する。
【００８７】
これにより、電池システム制御装置１が共通バス９を介して送信する制御コマンドによって、個々の各電圧測定部２＿１〜２＿ｍの電源の供給と停止を制御することができ、共通バスを採用してワイヤハーネスを削減するなどシステムコストを抑えながら、消費電力を低く抑えることができる。
【００８８】
〔実施形態３〕＜差動バス、CAN (Controller Area Network)＞
図４は、インターフェース部６と絶縁回路８の一実施形態を表すブロック図である。
【００８９】
共通バス９が差動バスであるときにこれを駆動し、また、差動バスからの信号を受信する。差動バスの信号を、正極側のCANH２１と負極側のCANL２２とする。
【００９０】
インターフェース部６は、周知のCANトランシーバであり、正極側のCANH２１と負極側のCANL２２を差動入力とする受信回路２４を備え、正極側のCANH２１を駆動する上アームのトランジスタ２５と、負極側のCANL２２を駆動する下アームのトランジスタ２８とを備える。ダイオード２６と２７は逆流阻止のために挿入されている。トランジスタ２５と２８は、それぞれ送信回路２３によって駆動されている。トランジスタ２５と２８の両方をオフにすれば、共通バス９へのこのインターフェース部６からの出力はハイインピーダンスになり、他のインターフェース部のトランシーバがバスを駆動することができる。
【００９１】
電圧測定制御部５から出力されたシリアル送信データが、高電位側送信データ入力３９に入力される。入力されたシリアル送信データは、アンプ３１で増幅され、絶縁素子３２に入力される。絶縁素子３２は、誘導性結合型絶縁素子であるトランスを一例として図示してある。このトランスの１次側と２次側は、電気的（直流的）に絶縁され、一方、交流信号を通過させる。２次側に出力されたシリアル送信データは、フィルタ３３と波形整形回路３４を介してパルス波形に整形し、低電位側送信データ２９としてインターフェース部６の送信回路２３へ入力する。
【００９２】
インターフェース部６の受信回路２４から出力された低電位側受信データ３０は、アンプ３５で絶縁素子３６の１次側に入力され、２次側に転送された後にフィルタ３７と波形整形回路３８を介してパルス波形に整形されて、電圧測定制御部５にシリアル受信データとして入力される。
【００９３】
誘導性結合型絶縁素子であるトランスの１次側は電圧測定部２が接続される単電池の位置によって、高電位となっているが、２次側は電池システム制御１と同じ電装系の低い電圧レベルにある。そのため、誘導性結合型絶縁素子３２と３６よりも共通バス９側の回路には、電池システム制御１と同じ電装系の電源VCCとGNDが供給されている。
【００９４】
共通バス９に差動バス、特にCANを採用すると、以下のような効果を奏する。
【００９５】
・大きな電位差がある電圧測定部間も、その通信入出力信号は電池システム制御装置と同じ電位に共通化できるので、電流で情報を表すのではなく、電圧通信が可能となる。
【００９６】
・差動バスであるため、ノイズ耐性が高まる。
【００９７】
・CANを採用すればさらに、ビット誤りやバースト誤りが発生した場合に誤りを検出・訂正できる通信データ構成であるため、通信信頼性を向上させることが出来る。
【００９８】
ただし、これら通信信頼性向上策の特徴を有する通信方式であればCANに拘る必要はない。例えばCANよりも複雑だが高速伝送が可能なFlexRayでも良い。さらに、システム構成からCANのようにメディアアクセスがマルチマスタ制御である必要はないので、マスタ・スレーブ制御に変更することでコスト低減を図ることも可能である。
【００９９】
また、絶縁素子３２、３６として、誘導性結合型絶縁素子であるトランスを採用した回路を例示したが、容量性結合型絶縁素子でもよく、フォトカプラでもよい。
【０１００】
〔実施形態４〕＜電源復帰＞
絶縁回路８を介して電池側とバス側が絶縁されているため、電池側のアナログフロントエンド部４と電圧測定制御部５への電源供給を遮断して消費電力低減を図った場合に、その電源を復帰させる方法が問題である。インターフェース回路６で共通バス９からアナログフロントエンド部４と電圧測定制御部５への電源供給を復帰させるための制御コマンドを受信したとしても、それに基づく制御を行うべき回路が、電池側であって電源が供給されていないので、動作しないからである。この問題を解決することができる回路と制御シーケンスについて説明する。
【０１０１】
図５は、バスからの制御コマンドで電池側の電源を復帰させることができる、インターフェース部６と絶縁回路８の一実施形態を表すブロック図であり、図６はその制御シーケンスを表すフローチャートである。
【０１０２】
図５に示す絶縁回路８では、図４の絶縁回路８に対して絶縁素子４６を追加し、バス側において電源復帰のための制御コマンドを検出する回路と、その検出結果を絶縁素子４６を介して電池側に伝送する回路を追加している。また、送信系と受信系には、それぞれ、イネーブルロジック４２と４３が挿入されている。復帰制御回路４１は、インターフェース部６の受信回路２４の出力に基づいて、電池側の電源を復帰させるための制御コマンドを検出し、その結果を発振器４４に出力する。発振器４４は、復帰制御回路４１からの信号に基づいて発振動作を開始し、その発振信号はアンプ４５を経て絶縁素子４６を介して電池側に伝送される。絶縁素子４６の２次側は、ピーク検出回路４７に接続されており、伝送されてきた発振信号を、検波し平滑して直流に変換し、レギュレータを起動させるなど、電池側の電源供給を復帰させるための制御を開始する。電池側の電源供給が復帰したことは、高電位側送信データ入力３９から、絶縁素子３２を介して復帰制御回路４１にフィードバックされる。復帰制御回路４１はこれに基づいて、送信系に挿入されているイネーブルロジック４２と受信系に挿入されているイネーブルロジック４３を、イネーブル状態に変更する。
【０１０３】
ここで、電池側の電源が一部供給されている場合には、誘導性結合型絶縁素子を使って、その信号を波形整形させる回路を動作させることができるので、受信系と同様のフィルタ３７と波形整形回路３８を使って、電池側の電源供給を復帰させるための制御を開始することができる。さらに、絶縁素子４６としてフォトカプラを使うこともできる。一方、電池側の電源が完全に停止している場合には、フィルタ３７と波形整形回路３８を能動回路で実現した場合には動作せず、また、フォトカプラも使用することはできない。信号を増幅するために、電源が供給されていることが必要だからである。
【０１０４】
本実施形態で示したように、絶縁素子４６として誘導性結合型絶縁素子（トランス）を使い、情報を伝達するための信号として単発のパルスではなく、交流信号（発振信号）を使い、さらに、電源の供給されていない誘導性結合型絶縁素子の２次側で、交流信号を検波、平滑することによって、電源の供給なしに、電源の遮断されている側に制御信号を生成することができる。
【０１０５】
この制御信号は、必ずしも制御のためにのみ用いる必要はなく、回路を動作させるための電源として利用してもよい。また、ピーク検出回路を省略して、交流信号のまま、例えばスイッチドキャパシタのクロックとして利用してもよい。一方、単に電源供給を復帰させるためにのみ用いる場合には、電源供給が開始されたことを検知して、例えば上記イネーブルロジック４２と４３をイネーブルにするのと同じ信号により、発振器４４の発振動作を停止させることもできる。
【０１０６】
交流信号（発振信号）を発生させる発振器４４を備える構成を例示したが、クロックなどの交流信号が復帰制御回路側に既に供給されていれば、発振器を備えることなく、クロックなどの交流信号を誘導性結合型絶縁素子（トランス）４６を介して伝送してもよい。
【０１０７】
次に、電源復帰シーケンスについて、図６を用いて説明する。
【０１０８】
電池システム制御部１が共通バス９であるCANバスをDominantにする（ステップ７１）。ここで、Dominantとは、CANの規格で規定された、バスに対する優先的出力を表す状態を指す。受信回路２４がDominantを検出する（ステップ７２）と、復帰制御回路４１は、スタンバイ状態にあるか否かを判定する（ステップ７３）。スタンバイ状態にないときは、絶縁回路８の受信系を通じて、電圧測定制御部５に0を入力して（ステップ７４）終了する。スタンバイ状態にあるとき、即ち、電池側の電源供給が停止されているという状態が、復帰制御回路４１に保持されているときは、電源を復帰させるステップ７５〜７８に進む。
【０１０９】
まず、復帰制御回路４１が発振器４４を動作させる（ステップ７５）。発振信号がアンプ４５、絶縁素子４６であるトランスを介してピーク検出回路４７に入力され、発振器４４の発振信号によってピーク検出回路４７が電荷を充電する（ステップ７６）。ピーク検出回路４７における充電が閾値以上に達すると（ステップ７７）、レギュレータ回路７を起動し、電圧測定制御部５は電源供給が回復され、動作を開始する（ステップ７８）。
【０１１０】
動作を再開した電圧測定制御部５は、絶縁回路８の送信系を通じて、復帰制御回路４１にActive信号を送信する（ステップ７９）。復帰制御回路４１はActive状態に遷移し、絶縁回路８の受信系のイネーブル回路４３をEnableに切り替え、CANトランシーバの送信回路入力のイネーブルロジック４２をEnableに切り替える（ステップ８０）。
【０１１１】
これにより、CANの規格に則った制御コマンドにより、電源を遮断された電池側の電源供給を復帰させることができる。
【０１１２】
実施形態２及び３では、電池システム制御装置１が共通バス９を介して送信する制御コマンドによって、個々の各電圧測定部２＿１〜２＿ｍの電源供給の停止と復帰を制御する、電圧測定装置について説明したが、電源供給の停止と復帰の制御方法は、電池システム制御装置１と各電圧測定部２＿１〜２＿ｍの間の通信方法によって制限されない。電池システム制御装置１と各電圧測定部２＿１〜２＿ｍのそれぞれが、従来の１：１の伝送路で接続されていても同様に適用することができる。
【０１１３】
〔実施形態５〕＜SiP (System in Package)、マイクロアイソレータ＞
図７は、実施形態５に係る電圧測定装置の実装形態を表す鳥瞰図である。
【０１１４】
いわゆる、SiP（System in Package）の技術を使って、基板５１上に、２個の半導体集積回路装置５２と５３を実装した電圧測定装置２である。半導体集積回路装置５２には、誘電性結合型絶縁素子５４（いわゆる、マイクロアイソレータ）が形成されて、電圧測定制御部５と結線されており、他にアナログフロントエンド部４とレギュレータ７が集積されている。もう一方の半導体集積回路装置５３には、インターフェース部６が実装されている。誘電性結合型絶縁素子５４は、半導体プロセスの多層配線技術を使って、渦巻き状のコイルと、さらに上の配線層を使って形成された渦巻き状のコイルとを対向して形成することによって実現することができる。対向する渦巻き配線どうしは、絶縁層で絶縁分離されつつ、トランスを形成し、交流的には誘導結合している。図７では、１個のトランスのみを図示しているが、複数のトランスを集積してもよい。アンプ３１、３５、フィルタ３３、３７、波形整形回路３４、３８の図示を省略しているが、それぞれ半導体集積回路装置５２と５３のいずれかに集積されている。
【０１１５】
これにより、部品を小型化してコストを削減し、また、基板実装面積を削減することができる。
【０１１６】
さらに、半導体集積回路装置５２と５３とを、同一SOI（Silicon On Insulator）基板上に形成することにより、１チップにすべてを集積することができる。これにより、部品の小型化と基板面積の削減効果はさらに大きくなる。
【０１１７】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１１８】
例えば、単電池（電池セル）を多段に直列接続した組電池に適用する電圧測定装置について説明した。単電池はリチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの２次電池に適用して、その充放電状態を監視する目的で用いることが有効であるが、直列接続された１次電池による組電池を始め、多段に直列接続された電源の電圧測定装置に有効に適用することができる。
【符号の説明】
【０１１９】
１  電池システム制御装置
２、２＿１〜２＿ｍ  電圧測定部
３  マルチプレクサ
４  アナログフロントエンド
５  電圧測定制御部
６  インターフェース部
７  レギュレータ
８  絶縁回路
９  共通バス
１０  電源供給制御信号
B11〜Bmn  単電池
２１、２２  共通バスとの接続端子
２３  送信回路
２４  受信回路
２５、２８  出力ドライバトランジスタ
２９  低電位側送信データ
３０  低電位側受信データ
３９  高電位側（電池側）送信データ
４０  高電位側（電池側）受信データ
５０  SiP (System in Package)
５２、５３  半導体集積回路装置
５４  誘電性結合型絶縁素子（マイクロアイソレータ）
【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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