(57)【要約】【課題】電池監視回路と監視制御部との間にアイソレータが設けられた電池監視装置において、電池監視回路とアイソレータにとの間で直流電流が流れるのを防ぎ、監視制御部の低消費電力モード時に無駄に消費される電流を削減する。【解決手段】電池監視装置１０は、電池２１の電圧、電流及び温度を監視する高電圧系の電池監視回路１１と、電池監視回路１１からの信号を受信する低電圧系の監視制御部１２と、電池監視回路１１と監視制御部１２との間に備えられ、電池監視回路１１と監視制御部１２との間の直流結合を絶縁するアイソレータ１３と、電池監視回路１１とアイソレータ１３との間に備えられ、信号の直流成分を除去するカップリングコンデンサ１４を備える。カップリングコンデンサ１４に代えてスイッチを設け、電池監視回路１１から所定時間以上出力される直流電圧を検出したとき、該スイッチをオフにして直流電流を遮断するようにしてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも電池の電圧、電流及び温度を監視する高電圧系の電池監視回路と、
前記電池監視回路からの信号を受信する低電圧系の監視制御部と、
前記電池監視回路と前記監視制御部との間に備えられ、前記電池監視回路と前記監視制御部との間の直流結合を絶縁するアイソレータと、
前記電池監視回路と前記アイソレータとの間に備えられ、前記信号の直流成分を除去するカップリングコンデンサと、
を備えた電池監視装置。
【請求項２】
前記カップリングコンデンサは、前記監視制御部が低消費電力モードとなったときに前記電池監視回路から出力される所定の直流電圧成分を除去する
ことを特徴とする請求項１に記載の電池監視装置。
【請求項３】
前記アイソレータは、フォトカプラ又はトランスにより構成される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電池監視装置。
【請求項４】
前記カップリングコンデンサは、前記アイソレータの高電圧系側の信号入力端子又は信号出力端子と、前記電池監視回路の信号出力端子又は信号入力端子との間に接続され、
前記電池監視回路の信号出力端子又は信号入力端子から出力される所定の直流電圧により前記電池監視回路信号出力端子又は信号入力端子と前記アイソレータの高電圧系側の接地電位の導体との間で流れる電流を遮断する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電池監視装置。
【請求項５】
少なくとも電池の電圧、電流及び温度を監視する高電圧系の電池監視回路と、
前記電池監視回路からの信号を受信する低電圧系の監視制御部と、
前記電池監視回路と前記監視制御部との間に備えられ、前記電池監視回路と前記監視制御部との間の直流結合を絶縁するアイソレータと、
前記電池監視回路と前記アイソレータとの間に備えられ、前記電池監視回路が所定時間以上継続して出力する所定の直流電圧により前記電池監視回路と前記アイソレータとの間で流れる直流電流を遮断するスイッチと、
を備えた電池監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電可能な電池の状態を監視する電池監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動フォークリフト、ハイブリッド車又は電気自動車等の電池で駆動される装置には、複数の充電可能な電池を直列に接続した組電池を内蔵し、高電圧の電力を供給する電池パックが実装される。このような電池パックには、内蔵の各電池の状態を監視する電池監視装置（例えば電池監視ＥＣＵ：Electronic Control Unit）が備えられる。
【０００３】
図３に従来の電池監視装置の要部の構成例を示す。電池監視装置１０は、電池監視回路１１と監視制御部１２とアイソレータ１３（１３ａ，１３ｂ）とを備えている。電池監視回路１１は、集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）等により構成され、高電圧を出力する組電池２０を構成する各電池２１の電圧、電流、温度等の電池状態を検知する。
【０００４】
電池監視回路１１は、検知した各電池２１の状態を表す信号（ａ）を、監視制御部１２に送信し、また、監視制御部１２から送信される同期用の信号（ｂ）等を受信する信号送受信回路（図示省略）を備えている。
【０００５】
監視制御部１２は、マイクロコンピュータ等により構成され、電池監視回路１１から送信される各電池２１の状態を表す信号（ａ）を受信し、また、電池監視回路１１に同期用の信号（ｂ）等を送信する信号送受信回路（図示省略）を備えている。
【０００６】
監視制御部１２は、電池監視回路１１から受信した各電池２１の状態を表す信号（ａ）を基に、各電池２１の状態を算定して各電池２１の充放電等の制御を行い、また、各電池２１が正常か異常かの判定を行い、異常と判定された場合に安全処置を講ずる制御等を行う。
【０００７】
電池監視回路１１は、組電池２０を構成する各電池２１を含む高電圧系回路の電圧源及び接地電位に接続されるのに対し、監視制御部１２は、低電圧系回路の電圧源及び接地電位に接続される。そのため、高電圧系の電池監視回路１１と低電圧系の監視制御部１２との間に、それらの信号送受信回路の直流結合を絶縁するアイソレータ１３（１３ａ，１３ｂ）が設けられる。
【０００８】
アイソレータ１３（１３ａ，１３ｂ）は、電池監視回路１１及び監視制御部１２の各信号送受信回路の間の直流電圧の伝達路を分離し、電池監視回路１１と監視制御部１２との間で送受信される信号の電圧、電流、周波数又は位相等の変化成分のみを通過させる。
【０００９】
本発明に関連する先行技術文献として、電池監視回路の接地電位と監視制御部の接地電位とが異なっている場合に、電池監視回路と監視制御部との間で、絶縁通信回路（アイソレータ）を利用して、電池監視回路で検知された電池の状態の信号を送受信する技術について、下記の特許文献１等に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１２−４８８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
電池監視装置１０の基板で行われる高電圧系の電池監視回路１１と低電圧系の監視制御部１２との間の信号送受信を、アイソレータ１３（１３ａ，１３ｂ）を介して行う構成において、監視制御部１２を低消費電力モードにしたとき、監視制御部１２は動作を停止するが、電池監視回路１１は動作を継続する。
【００１２】
このとき、電池監視回路１１と監視制御部１２との間で信号送受信は行われないが、電池監視回路１１からアイソレータ１３（１３ａ，１３ｂ）に、図３において破線で示すように、直流電流が流れる。なお、アイソレータ１３（１３ａ，１３ｂ）から電池監視回路１１に直流電流が流れる場合もある。
【００１３】
これは、電池監視回路１１において信号送受信が停止しても、電池監視回路１１の信号送受信回路の入力端子又は出力端子が、アイソレータ１３（１３ａ，１３ｂ）の接地電位と異なる所定の電圧Ｖｃｃに維持され、該所定の電圧Ｖｃｃとアイソレータ１３の接地電位との間で、直流電流が流れるためである。
【００１４】
その結果、監視制御部１２を低消費電力モードとし、電池監視回路１１と監視制御部１２との間で信号送受信が行われない場合でも、電池監視回路１１とアイソレータ１３（１３ａ，１３ｂ）との間で直流電流が流れ続け、この直流電流が無効な電流として無駄に消費される。
【００１５】
上記課題に鑑み、本発明は、電池監視回路と監視制御部との間にアイソレータが設けられた電池監視装置において、電池監視回路とアイソレータにとの間で直流電流が流れるのを防ぎ、監視制御部の低消費電力モード時に無駄に消費される電流を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る電池監視装置の一つの形態は、少なくとも電池の電圧、電流及び温度を監視する高電圧系の電池監視回路と、前記電池監視回路からの信号を受信する低電圧系の監視制御部と、前記電池監視回路と前記監視制御部との間に備えられ、前記電池監視回路と前記監視制御部との間の直流結合を絶縁するアイソレータと、前記電池監視回路と前記アイソレータとの間に備えられ、前記信号の直流成分を除去するカップリングコンデンサと、を備えたものである。
【００１７】
また、本発明に係る電池監視装置の他の形態は、少なくとも電池の電圧、電流及び温度を監視する高電圧系の電池監視回路と、前記電池監視回路からの信号を受信する低電圧系の監視制御部と、前記電池監視回路と前記監視制御部との間に備えられ、前記電池監視回路と前記監視制御部との間の直流結合を絶縁するアイソレータと、前記電池監視回路と前記アイソレータとの間に備えられ、前記電池監視回路が所定時間以上継続して出力する所定の直流電圧により前記電池監視回路と前記アイソレータとの間で流れる直流電流を遮断するスイッチと、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電池監視回路とアイソレータとの間に、直流電流を遮断するコンデンサ又はスイッチを設けたことにより、電池監視回路が出力する所定の直流電圧による電流が電池監視回路とアイソレータとの間で流れるのを防ぎ、監視制御部を低消費電力モードとしたとき、無駄に消費される電流を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態の電池監視装置の要部の第１の構成例を示す図である。
【図２】本実施形態の電池監視装置の要部の第２の構成例を示す図である。
【図３】従来の電池監視装置の要部の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１に本実施形態の電池監視装置の要部の第１の構成例を示す。電池監視装置１０は、電池監視回路１１と監視制御部１２とアイソレータ１３（１３ａ，１３ｂ）とカップリングコンデンサ１４（１４ａ，１４ｂ）とを備える。電池監視回路１１は、組電池２０を構成する各電池２１の電圧、電流、温度等の電池状態を検知する。
【００２１】
電池監視回路１１は、各電池２１の状態の検知結果を示す信号（ａ）を、監視制御部１２に送信し、また、監視制御部１２から送信される同期用の信号（ｂ）等を受信する信号送受信回路（図示省略）を備える。
【００２２】
監視制御部１２は、電池監視回路１１から送信される各電池２１の状態の検知結果を示す信号（ａ）を受信し、また、電池監視回路１１に同期用の信号（ｂ）等を送信する信号送受信回路（図示省略）を備える。
【００２３】
電池監視回路１１は、各電池２１を含む高電圧系回路の電圧源及び接地電位に接続され、監視制御部１２は、低電圧系回路の電圧源及び接地電位に接続される。高電圧系回路と低電圧系回路のそれぞれの接地電位は、通常、異なる電位であり、図１等において高電圧系回路の接地電位は、下向きの白抜き三角形の接地記号で表し、低電圧系回路の接地電位は、１本の水平線とその下の３本の斜線とで示す接地記号で表している。
【００２４】
アイソレータ１３（１３ａ，１３ｂ）は、電池監視回路１１の信号送受信回路と監視制御部１２の信号送受信回路との間の直流電圧の伝達路を分離し、高電圧系の電池監視回路１１と低電圧系の監視制御部１２との直流結合を絶縁する。
【００２５】
ただし、アイソレータ１３（１３ａ，１３ｂ）は、電池監視回路１１と監視制御部１２との間で送受信される信号の電圧、電流、周波数又は位相等の変化成分のみを通過させる。図１では、トランスを用いたアイソレータ１３（１３ａ，１３ｂ）を示しているが、アイソレータ１３（１３ａ，１３ｂ）は、トランス以外にフォトカプラ等の絶縁素子を用いて構成することもできる。
【００２６】
カップリングコンデンサ１４（１４ａ，１４ｂ）は、アイソレータ１３（１３ａ，１３ｂ）の高電圧系側の信号入力端子又は信号出力端子と、電池監視回路１１の信号送受信回路の信号出力端子又は信号入力端子との間に挿入される。
【００２７】
カップリングコンデンサ１４（１４ａ，１４ｂ）を挿入することにより、電池監視回路１１の信号出力端子又は信号入力端子から出力される所定の直流電圧による電流が、アイソレータ１３（１３ａ，１３ｂ）の高電圧系側の接地電位の導体に流れ続けることがなくなり、監視制御部１２を低消費電力モードとしたときに無駄に消費される電流が削減される。
【００２８】
次に本実施形態の電池監視装置の第２の構成例について説明する。本実施形態の電池監視装置の第２の構成例は、図２に示すように、第１の構成例のカップリングコンデンサ１４（１４ａ，１４ｂ）に代えて、スイッチ１５（１５ａ，１５ｂ）を設けたものである。
【００２９】
スイッチ１５（１５ａ，１５ｂ）は、電池監視回路１１とアイソレータ１３（１３ａ，１３ｂ）との間に挿入され、電池監視回路１１が所定時間以上継続して出力する所定の直流電圧による電流が、アイソレータ１３（１３ａ，１３ｂ）の高電圧系側の接地電位の導体に流れるのを防ぐ。
【００３０】
監視制御部１２を低消費電力モードにしたとき、監視制御部１２の動作は停止し、電池監視回路１１と監視制御部１２との間で信号送受信は行われないが、電池監視回路１１の信号送受信回路の入力端子又は出力端子は、アイソレータ１３（１３ａ，１３ｂ）の高電圧系側の接地電位と異なる所定の直流電圧Ｖｃｃを出力し続ける。
【００３１】
この所定の直流電圧Ｖｃｃが所定時間以上継続して出力したことを時定数回路１６（１６ａ，１６ｂ）により検出すると、時定数回路１６（１６ａ，１６ｂ）は、電池監視回路１１とアイソレータ１３（１３ａ，１３ｂ）との間に挿入されたスイッチ１５（１５ａ，１５ｂ）をオフにさせることにより、電池監視回路１１とアイソレータ１３（１３ａ，１３ｂ）との間に流れる直流電流を遮断する。
【００３２】
時定数回路１６（１６ａ，１６ｂ）は、抵抗とコンデンサ等を用いて構成され、所定の直流電圧Ｖｃｃが所定時間以上継続して出力するとコンデンサの電圧が上昇し、所定の閾値電圧を超えるので、該コンデンサの電圧と該所定の閾値電圧とを比較し、該コンデンサの電圧が該所定の閾値電圧を超えたことを検出したとき、所定の直流電圧Ｖｃｃが所定時間以上継続して出力したこととして検出し、スイッチ１５（１５ａ，１５ｂ）をオフにさせる。
【００３３】
電池監視回路１１から所定時間以下のパルス状の信号（ａ）が断続的に出力されると、時定数回路１６ａのコンデンサの電圧は、所定の閾値電圧以下となるので、該コンデンサの電圧が該所定の閾値電圧以下となったことを検出したとき、電池監視回路１１から監視制御部１２へ送信する信号が出力されたこととして検出し、スイッチ１５ａをオンにさせる。監視制御部１２から所定時間以下のパルス状の信号（ｂ）が断続的に出力されたときも、同様に、時定数回路１６ｂのコンデンサの電圧は、所定の閾値電圧以下となり、スイッチ１５ｂをオンにさせる。
【００３４】
また、時定数回路１６（１６ａ，１６ｂ）以外にスイッチ１５（１５ａ，１５ｂ）をオフにさせる他の手段として、監視制御部１２が低消費電力モードとなったときに、監視制御部１２からスイッチ１５（１５ａ，１５ｂ）をオフにさせる制御信号を出力し、該監視制御部１２からの制御信号により、スイッチ１５（１５ａ，１５ｂ）をオフにする手段を設けてもよい。
【００３５】
この場合、監視制御部１２が通常の動作モードとなったときに、監視制御部１２からスイッチ１５（１５ａ，１５ｂ）をオンにさせる制御信号を出力し、該制御信号によりスイッチ１５（１５ａ，１５ｂ）をオンにさせる。スイッチとしては、リレー等のメカニカルスイッチや、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等の半導体スイッチを用いることができる。
【００３６】
本発明の実施形態として、電池監視回路１１から監視制御部１２へ送信される信号の経路と、監視制御部１２から電池監視回路１１へ送信される信号の経路とに、それぞれアイソレータ１３ａ，１３ｂを設けた構成例を示したが、電池監視回路１１から監視制御部１２への一方向の信号しか送信されない場合には、該信号の経路にのみアイソレータ１３ａを設けたものでもよい。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上に述べた実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成又は実施形態を取ることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０    電池監視装置
１１    電池監視回路
１２    監視制御部
１３（１３ａ，１３ｂ）  アイソレータ
１４（１４ａ，１４ｂ）  カップリングコンデンサ
１５（１５ａ，１５ｂ）  スイッチ
１６（１６ａ，１６ｂ）  時定数回路
２０    組電池
２１    電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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