(57)【要約】【課題】  第１タイマ部が故障した場合であっても確実に容量調節動作を停止させることができる。【解決手段】  複数の電池セルを直列に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電池監視装置に用いられるセルコントローラは、第１放電抵抗器が接続され、起動電圧が印加される起動端子と、起動電圧が所定電圧以上である期間に、複数の電池セルの容量を調整するセルバランシングを実行するセルバランシング部とを備え、起動電圧は、電気エネルギを蓄積可能であるとともに起動端子に電気エネルギを放電可能な受動素子を有する第１タイマ部から所定時間印加される。【選択図】図4
2017220966.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電池セル群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、
前記組電池の各電池セル群に対応して設けられた容量調整回路と、
前記容量調整回路に対応して設けられ、当該容量調整回路を制御する集積回路と、
前記集積回路を制御し、第一の電源から電力供給を受ける制御部と、を備え、
前記集積回路は、前記第一の電源とは異なる電源から電力供給を受けて前記容量調整回路の起動停止を制御する起動停止回路を有することを特徴と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、
前記第一の電源とは異なる電源は前記電池セルであることを特徴とする組電池制御回路。
【請求項３】
請求項１または２に記載の組電池監視装置において、
前記起動停止回路はＲＣ直列回路であることを特徴と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ＲＣ直列回路にはコンデンサが並列に接続され、前記ＲＣ直列回路を構成するコンデンサよりも、前記ＲＣ直列回路に並列に接続されるコンデンサの方が容量が小さいことを特徴とする組電池監視装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の組電池監視装置において、
前記起動停止回路はタイマ回路であることを特徴とする組電池監視装置。
【請求項６】
請求項５に記載の組電池監視装置において、
前記タイマ回路は、前記制御回路及び前記集積回路の両方でリセット可能であることを特徴とする組電池監視装置。
【請求項７】
請求項１または２に記載の組電池監視装置において、
前記起動停止回路はラッチ回路であることを特徴とする組電池監視装置。
【請求項８】
請求項５に記載の組電池監視装置において、
前記ラッチ回路は、前記制御回路及び前記集積回路の両方でリセット可能であることを特徴とする組電池監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルコントローラおよび電池監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
組電池を構成する複数の電池セルの残充電容量のばらつきを低減するために容量調節（セルバランシング）を行う装置において、組電池が未使用な状態で一定期間経過したときに、容量調節を行うものが知られている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に開示された電池制御システムは、組電池と接続されておりＣＭＯＳタイマＩＣを有する電池制御部とクロコンピュータを有するシステム制御部とを備えている。そして、容量調節を行う時間は組電池とは異なる電池から電力供給されるマイクロコンピュータにて算出される。そしてその時間がＣＭＯＳタイマＩＣに転送されて、容量調節動作が開始される。電池制御部は、組電池を構成する電池セルから電力供給されると共に容量調節動作開始前に容量調節を行う時間が転送されているため、マイクロコンピュータ側への電力供給が停止しても容量調節動作を継続することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】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】
組電池を構成する電池セルの容量調節動作では、適切なタイミングでその容量調節動作を停止させないと、組電池が過放電となる虞がある。ＣＭＯＳタイマＩＣのように電源供給を受けて動作するデジタルタイマを用いる場合、入出力信号に関わらず出力値が常に一定となるスタック故障が発生したときなどに適切なタイミングで容量調節動作を停止させることができない虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によると、セルコントローラは、複数の電池セルを直列に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電池監視装置に用いられるセルコントローラであって、第１放電抵抗器が接続され、起動電圧が印加される起動端子と、起動電圧が所定電圧以上である期間に、複数の電池セルの容量を調整するセルバランシングを実行するセルバランシング部と、を備え、起動電圧は、電気エネルギを蓄積可能であるとともに起動端子に電気エネルギを放電可能な受動素子を有する第１タイマ部から所定時間印加される。
【発明の効果】
【０００７】
第１タイマ部が故障した場合であっても確実に容量調節動作を停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施の形態による電池監視装置の構成を示す図である。
【図２】制御部の機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の別の一態様であるセルコントローラの機能ブロック図である。
【図４】アナログタイマ１０の回路構成例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態による電池監視装置の動作の説明に用いるシーケンス図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態による電池監視装置の動作の説明に用いるシーケンス図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態による電池監視装置の動作の説明に用いるシーケンス図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態による電池監視装置の動作の説明に用いるシーケンス図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態による電池監視装置の動作の説明に用いるシーケンス図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態による電池監視装置の動作の説明に用いるシーケンス図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態による電池監視装置の構成を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態によるセルコントローラの回路構成例を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態によるセルコントローラの回路構成例を示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態によるセルコントローラの回路構成例を示す図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態によるアナログタイマの回路構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
―第１の実施の形態―
図１は、本発明の第１の実施の形態による電池監視装置の構成を示す図である。図１に例示される電池監視装置１は、複数の電池セル７が直列に接続したセルグループによって構成される組電池６を監視するものであって、メインスイッチ２と、鉛蓄電池３と、組電池６と、上位システム１１とに接続されている。電池監視装置１は、制御部４と、セルコントローラ５と、スイッチ８と、デジタルタイマ９と、アナログタイマ１０とを備える。なお、電池監視装置１は、組電池６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る。
【００１０】
制御部４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。制御部４は、鉛蓄電池３から供給された電力で起動された起動モードと、起動モードよりも消費電力を抑制した低消費電力モードという動作モードを有する。
【００１１】
セルコントローラ５は、組電池６に含まれる各セルグループにそれぞれ対応するように設けられる集積回路である。図１の例では、セルグループが一つであるため、一つのセルグループに対応するセルコントローラ５が一つ図示されている。セルコントローラ５は、それに対応するセルグループの各電池セル７に接続され、電池セル７から電力は供給される。
【００１２】
制御部４は、セルコントローラ５との間で通信信号の入出力を行う。制御部４から出力される通信信号には、セルコントローラ５に対する指令情報を含めることができる。セルコントローラ５は、その指令情報の内容に応じた動作を実行する。指令情報には、たとえば、電圧測定指令、セルバランシング開始指令、セルバランシング停止指令、停止指令などが含まれる。
【００１３】
セルコントローラ５は、制御部４またはアナログタイマ１０から電圧信号が入力される起動端子と、その起動端子に対応するＧＮＤ端子（不図示）とを有する。セルコントローラ５は、起動端子とＧＮＤ端子との間の端子間電圧Ｖａに基づいて、動作モードが切り替わる。セルコントローラ５の動作モードには、起動モードと、低消費電力モードとを有する。
【００１４】
端子間電圧Ｖａが所定の閾値Ｖｔｈ以上のとき、セルコントローラ５が起動モードに設定される。起動モードのセルコントローラ５は、制御部４から出力された通信信号に含まれる指令情報に応じた動作、たとえば電池セル７の電圧測定やセルバランシングを実行することができる。一方、端子間電圧Ｖａが閾値Ｖｔｈ未満のとき、セルコントローラ５が低消費電力モードに設定される。低消費電力モードでは、制御部４から出力された通信信号に含まれる指令情報に応じた動作を実行しない。
【００１５】
メインスイッチ２は、制御部４への電力供給を制御するためのスイッチであって、上位システム１１から入力される信号に基づいて開閉する。メインスイッチ２が閉じているとき、鉛蓄電池３から制御部４へ電力が供給される。
【００１６】
スイッチ８は、制御部４への電力供給を制御するためのスイッチであって、制御部４から起動維持信号が出力されたとき、またはデジタルタイマ９から起動開始信号が出力されたときに閉じる。スイッチ８が閉じているとき、鉛蓄電池３から制御部４へ電力が供給される。起動維持信号は、制御部４が起動モードにある間出力される。
【００１７】
デジタルタイマ９は、鉛蓄電池３から供給される電力を用いて動作するタイマ回路である。デジタルタイマ９は、時間経過と共にカウント値ｄを増加させる。カウント値ｄは、制御部４の制御によりリセットされる。また、デジタルタイマ９は、制御部４により設定値Ｄｔｈを設定される。デジタルタイマ９は、カウント値ｄが設定値Ｄｔｈに到達すると、起動開始信号をスイッチ８へ出力する。
【００１８】
アナログタイマ１０は、受動素子を用いて構成される。アナログタイマ１０は、セルコントローラ５の起動端子に閾値Ｖｔｈ以上の電圧を、所定期間Ｔ１の間、印加することができる。アナログタイマ１０の回路構成については、その詳細を後述する。
【００１９】
上位システム１１は、必要に応じて、メインスイッチ２を開閉制御すると共に、制御部４との間で各種情報を送受信する。たとえば、制御部４から組電池６の状態に関する情報が上位システム１１に出力される。
【００２０】
図２は、制御部４の機能ブロック図である。図２に図示される制御部４は、電圧設定部４１と時間設定部４２とセルバランシング判定部４３とを備える。電圧設定部４１は、制御部４が起動モードのときに、起動端子に印加する電圧値を設定する。
【００２１】
時間設定部４２は、デジタルタイマ９に対して、設定値Ｄｔｈを設定する。セルバランシング判定部４３は、セルコントローラ５が測定した複数の電池セル７の各電圧値に基づいて、複数の電池セル７の各残充電容量を算出して、その算出結果に基づいてセルバランシングの実行が必要か否かを判定する。
【００２２】
図３は、セルコントローラ５の機能ブロック図である。図３に図示されるセルコントローラ５は、電圧測定部５１と、セルバランシング部５２と、停止信号出力部５３とを備える。電圧測定部５１は、セルグループに含まれる複数の電池セル７の各々の電圧を測定して、その測定結果を通信信号として制御部４へ出力する。電圧測定部５１は、制御部４が電圧測定指令を含めた通信信号をセルコントローラ５に出力したときに動作する。
【００２３】
セルバランシング部５２は、セルグループを構成する各電池セル７の残充電容量を調整する、すなわちセルバランシングを行う。セルバランシング部５２によるセルバランシングは、制御部４からセルバランシング開始指令を含めた通信信号がセルコントローラ５に入力されると開始して、制御部４からセルバランシング停止指令を含めた通信信号がセルコントローラ５に入力されると終了する。
【００２４】
停止信号出力部５３は、制御部４から停止指令を含めた通信信号がセルコントローラ５に入力されたときに、アナログタイマ１０を制御する回路に停止信号を出力する。
【００２５】
図４は、アナログタイマ１０の回路構成例を示す図である。図４には、アナログタイマ１０を構成する回路と、制御部４と、セルコントローラ５と、起動信号を安定化させるためのコンデンサＣ１と、放電抵抗器Ｒ２と、トランジスタＴｒ１とが図示されている。
【００２６】
図４では、セルコントローラ５の端子として、起動端子と、ＧＮＤ端子と、停止信号出力端子とを備える。起動端子とＧＮＤ端子との間には、端子間電圧Ｖａが入力される。セルコントローラ５は、起動端子とＧＮＤ端子との間に、放電抵抗器Ｒ３を有する伝送路Ｐ１が設けられており、端子間電圧Ｖａに基づいて起動信号が伝送される。停止信号出力端子は、図３の停止信号出力部５３が停止信号を出力するための端子である。
【００２７】
アナログタイマ１０は、コンデンサＣ２を少なくとも備える。図４では、アナログタイマ１０は、抵抗器Ｒ１と、コンデンサＣ２との直列回路として示されている。このアナログタイマ１０が本発明の起動停止回路に該当する。アナログタイマ１０は、起動端子とＧＮＤ端子との端子間を接続するように、セルコントローラ５の外部に設けられている。抵抗器Ｒ１の一方の電極は起動端子に電気的に接続され、他方の電極は放電抵抗器Ｒ２とコンデンサＣ２とに接続される。コンデンサＣ２の抵抗器Ｒ１に接続されていない電極は、ＧＮＤ端子に電気的に接続されている。アナログタイマを抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ２の直列回路で構成することによって、最も簡素な構成で起動停止回路を構成することが可能となる。
【００２８】
コンデンサＣ２は、端子間電圧Ｖａに基づいて電気エネルギが蓄積される。制御部４が低消費電力モードに移行すると、コンデンサＣ２は、抵抗器Ｒ１と伝送路Ｐ１とを介して、蓄積していた電気エネルギを、起動端子に向けて時定数ｃ２×（ｒ１＋ｒ３）で放電する。ここで、ｃ２はコンデンサＣ２の静電容量、ｒ１は抵抗器Ｒ１の抵抗値、ｒ３は放電抵抗器Ｒ３の抵抗値である。この放電により、時間Ｔ１の間、端子間電圧Ｖａが閾値Ｖｔｈ以上となる。この時間Ｔ１は、コンデンサＣ２に蓄積された電気エネルギの量に基づく。コンデンサＣ２に蓄積された電気エネルギは、起動モードの制御部４から印加された電圧、すなわち電圧設定部４１が設定した電圧値に基づく。このように本発明ではアナログタイマ１０が電池セル７から電力供給されるセルコントローラ５の電力、つまり電池セル７からの電力が供給される。
【００２９】
放電抵抗器Ｒ２の一方の電極は、抵抗器Ｒ１およびコンデンサＣ２とに接続している。放電抵抗器Ｒ２の他方の電極は、トランジスタＴｒ１のコレクタに接続されている。トランジスタＴｒ１のベースは、セルコントローラ５の停止信号出力端子に接続されている。トランジスタＴｒ１のエミッタは、セルコントローラ５のＧＮＤ端子に電気的に接続されている。
【００３０】
トランジスタＴｒ１は、セルコントローラ５の停止信号出力端子から停止信号が出力されると、オン状態となる。トランジスタＴｒ１がオン状態となると、放電抵抗器Ｒ２とトランジスタＴｒ１のコレクタ―エミッタ間とを通る伝送路Ｐ２が構成されて、コンデンサＣ２に蓄積された電気エネルギが伝送路Ｐ２を介して放電される。
【００３１】
なお、各抵抗器の抵抗値は、放電抵抗器Ｒ３が最も大きく、放電抵抗器Ｒ２よりも抵抗器Ｒ１の方が大きいことが望ましい。また、コンデンサＣ２の静電容量は、コンデンサＣ１よりも大きいことが望ましい。このような構成にすることによって、組電池監視装置の起動時に容量の小さい第二のコンデンサＣ１が使用でき、起動速度を確保することが可能となる。
【００３２】
また、本実施例では起動停止回路にタイマ回路を用いた。このような構成にすることによって、鉛蓄電池が抜かれる輸送中でも電池セル７の容量調整が可能となる。
【００３３】
また、本実施例では起動停止回路にアナログタイマ１０を用いたが、ラッチ回路を用いてもかまわない。起動停止回路がラッチ回路とした場合には、アナログタイマ１０よりは価格が上昇するが、電池制御装置の価格上昇を抑えつつ、細かい制御が可能となる。
【００３４】
図５に示すシーケンス図を用いて、電池監視装置１が動作を開始するときの各部の動作について説明する。図５に示す動作は、制御部４およびセルコントローラ５が共に低消費電力モードにあって、メインスイッチ２およびスイッチ８が共に開いた状態から開始する。
【００３５】
ステップＳ２００では、上位システム１１から入力された信号によりメインスイッチ２が閉じる。これにより、鉛蓄電池３から制御部４に電力が供給される。鉛蓄電池３から電力を供給された制御部４は、ステップＳ２０１において起動モードに移行する。
【００３６】
ステップＳ２０２では、制御部４は、閾値Ｖｔｈ以上の電圧をセルコントローラ５の起動端子に印加する。これにより、ステップＳ２０３において、セルコントローラ５が起動モードに移行する。ステップＳ２０４では、制御部４は、スイッチ８への起動維持信号の出力を開始する。起動維持信号が入力されたスイッチ８は、ステップＳ２０５において閉じる。
【００３７】
ステップＳ２０６では、制御部４は、セルコントローラ５に電圧測定指令を含む通信信号を出力する。ステップＳ２０７では、セルコントローラ５は、電圧測定部５１の動作を行い、セルコントローラ５に対応するセルグループに含まれる複数の電池セル７の電圧を測定する。ステップＳ２０８では、セルコントローラ５は、その電圧測定結果を含む通信信号を制御部４へ出力する。ステップＳ２０９では、制御部４は、その電圧測定結果に基づいて、複数の電池セル７の各々の残充電容量を算出し、セルバランシング判定部４３の処理によりセルバランシングが必要か否かを判定する。
【００３８】
ステップＳ２０９において、セルバランシングが必要と判定された場合における電池監視装置１の動作について、図６を用いて説明する。図６に示す動作は、制御部４およびセルコントローラ５が起動モードにあって、メインスイッチ２およびスイッチ８が共に閉じた状態から開始する。
【００３９】
ステップＳ３００では、制御部４は、セルコントローラ５に対して、セルバランシング開始指令を含む通信信号を出力する。ステップＳ３０１では、セルコントローラ５は、セルバランシング部５２によるセルバランシングを開始する。
【００４０】
制御部４は、セルバランシングを要するセルグループに含まれる複数の電池セル７の各々の残充電容量に基づいて、セルバランシングに要する所要時間を算出する。制御部４は、その所要時間が経過したステップＳ３０２において、セルバランシング停止指令を出力する。ステップＳ３０３では、セルコントローラ５は、セルバランシング停止指令に基づいて、セルバランシングを終了する。ステップＳ３０４では、制御部４は、組電池６の状態などの各種情報を、上位システム１１へ出力する。
【００４１】
図７を用いて、電池監視装置１が動作を終了するときの各部の動作について説明する。図７に示す動作は、制御部４およびセルコントローラ５が共に起動モードにあって、メインスイッチ２およびスイッチ８が共に閉じた状態から開始する。
【００４２】
ステップＳ４００では、上位システム１１から入力された信号によりメインスイッチ２が開く。メインスイッチ２が開いたことを受けて、制御部４は、起動モードから低消費電力モードに移行するための制御を開始する。ステップＳ４０１では、制御部４は、起動端子への電圧の印加を停止する。このとき、制御部４の起動端子はハイインピーダンスとなる。アナログタイマ１０のコンデンサＣ２に蓄積された電気エネルギが抵抗器Ｒ１および放電抵抗器Ｒ３を介して放電すると、ステップＳ４０２において、セルコントローラ５は、低消費電力モードに移行する。
【００４３】
ステップＳ４０３では、制御部４は、デジタルタイマ９に対して、カウント値ｄのリセットを指令すると共に、時間設定部４２により設定値Ｄｔｈを設定する。ステップＳ４０４では、デジタルタイマ９は、カウント値ｄをリセットして、カウントを開始する。
【００４４】
ステップＳ４０５では、制御部４は、起動維持信号の出力を停止する。これにより、ステップＳ４０６では、スイッチ８が開き、鉛蓄電池３から制御部４への電力供給が停止する。これにより、制御部４は、ステップＳ４０７において、起動モードから低消費電力モードに移行する。なお、このときデジタルタイマ９には、鉛蓄電池３から電力が供給されており、カウントを続ける。
【００４５】
図７の動作が完了すると、制御部４およびセルコントローラ５が低消費電力モードとなる。すなわち、組電池６が使用されていない状態となる。組電池６を構成する電池セル７の残充電容量は、電池セル７が使用されていない状態であっても、自己放電により減少する。このとき、電池セル７ごとの自己放電率の違いにより残充電容量にばらつきが発生するおそれがある。電池監視装置１は、デジタルタイマ９のカウント値ｄが設定値Ｄｔｈに到達したとき、セルコントローラ５を起動モードに移行させて、セルバランシング判定部４３によりセルバランシングが必要か否かを判定して、ばらつきが発生している場合はセルバランシングを行う。
【００４６】
図８は、デジタルタイマ９のカウント値ｄが設定値Ｄｔｈに到達したときに開始する、電池監視装置１の動作を示す。図８の動作開始時、制御部４が低消費電力モードであり、セルコントローラ５が低消費電力モードであって、メインスイッチ２およびスイッチ８が共に開いている。
【００４７】
ステップＳ５００では、デジタルタイマ９は、起動開始信号をスイッチ８へ出力する。ステップＳ５０１では、その起動開始信号に基づいてスイッチ８が閉じて、鉛蓄電池３から制御部４へ電力が供給される。これにより、ステップＳ５０２において、制御部４が起動モードに移行する。ステップＳ５０３では、制御部４は、閾値Ｖｔｈ以上の電圧をセルコントローラ５の起動端子に印加する。これにより、ステップＳ５０４において、セルコントローラ５が起動モードに移行する。ステップＳ５０５では、制御部４は、スイッチ８への起動維持信号の出力を開始する。
【００４８】
ステップＳ５０６では、制御部４は、セルコントローラ５に電圧測定指令を含む通信信号を出力する。ステップＳ５０７では、セルコントローラ５は、電圧測定部５１の動作を行い、セルコントローラ５に対応するセルグループに含まれる複数の電池セル７の電圧を測定する。ステップＳ５０８では、セルコントローラ５は、その電圧測定結果を含む通信信号を制御部４へ出力する。ステップＳ５０９では、制御部４は、その電圧測定結果に基づいて、複数の電池セル７の各々の残充電容量を算出し、セルバランシング判定部４３の処理によりセルバランシングが必要か否かを判定する。
【００４９】
ステップＳ５０９において、セルバランシングが必要と判定された場合における電池監視装置１の動作について、図９を用いて説明する。図９に示す動作は、制御部４およびセルコントローラ５が起動モードにあって、メインスイッチ２が開き、スイッチ８が閉じた状態から開始する。
【００５０】
ステップＳ６００では、制御部４は、セルコントローラ５に対して、セルバランシング開始指令を含む通信信号を出力する。ステップＳ６０１では、セルコントローラ５は、セルバランシング部５２によるセルバランシングを開始する。他方で、制御部４は、ステップＳ６０２において、電圧設定部４１により起動端子に印加する電圧を設定することにより、コンデンサＣ２に蓄積させる電気エネルギの大きさを設定する。
【００５１】
ステップＳ６０３では、制御部４は、起動維持信号の出力を停止する。これにより、ステップＳ６０４では、スイッチ８が開き、鉛蓄電池３から制御部４への電力供給が停止する。これにより、制御部４は、ステップＳ６０５において、起動モードから低消費電力モードに移行する。これにより、制御部４の起動端子への電圧の印加が停止すると共に、制御部４の起動端子はハイインピーダンスとなる。
【００５２】
このとき、ステップＳ６０６において、アナログタイマ１０のコンデンサＣ２が伝送路Ｐ１を介した放電を開始する。端子間電圧Ｖａは、コンデンサＣ２に蓄えられた電気エネルギの量と時定数ｃ２×（ｒ１＋ｒ３）とに基づく時間Ｔ１の間、コンデンサＣ２の放電により閾値Ｖｔｈ以上のまま維持される。セルコントローラ５は、コンデンサＣ２の放電により閾値Ｖｔｈ以上に維持されている間にセルバランシングを完了させる。端子間電圧Ｖａが閾値Ｖｔｈ未満となると、セルコントローラ５は、低消費電力モードに移行する（ステップＳ６０７）。
【００５３】
アナログタイマ１０の故障モードとしては、コンデンサＣ２や抵抗器Ｒ１の短絡または開放が考えられる。コンデンサＣ２や抵抗器Ｒ１に開放または短絡が発生した場合であっても、制御部４からセルコントローラ５への起動電圧が停止されると、アナログタイマ１０から出力される電圧は閾値未満に低下する。すなわち、制御部４からセルコントローラ５の起動端子への電圧の印加が停止したとき、セルコントローラ５が低消費電力モードに移行して、セルバランシング部５２によるセルバランシングが終了する。すなわち、アナログタイマ１０が故障した場合であっても、低消費電力モードへの移行させる事ができる。また、セルコントローラ５は低消費電力モードへ移行するとセルバランシングを終了させる機能を持っているため、セルバランシングを終了させることができる。
【００５４】
図８のステップＳ５０９において、セルバランシングが不要と判定された場合における電池監視装置１の動作について、図１０を用いて説明する。図１０に示す動作は、制御部４およびセルコントローラ５が起動モードにあって、メインスイッチ２が開き、スイッチ８が閉じた状態から開始する。
【００５５】
図１０のステップＳ７００では、制御部４がセルコントローラ５に停止指令を含む通信信号を送信する。ステップＳ７０１では、セルコントローラ５は、停止信号を出力する。この停止信号がトランジスタＴｒ１のベースに入力すると、トランジスタＴｒ１がオン状態となる。
【００５６】
ステップＳ７０２では、制御部４は、制御部４から起動端子への電圧の印加を停止し、制御部４の起動端子はハイインピーダンスとなる。ステップＳ７０３においてアナログタイマ１０のコンデンサＣ２は、蓄積されていた電気エネルギを、伝送路Ｐ２を介して放電する。ステップＳ７０４では、セルコントローラ５は、低消費電力モードに移行する。ステップＳ７０５では、制御部４は、デジタルタイマ９に対して、カウント値ｄのリセットを指令すると共に、時間設定部４２により設定値Ｄｔｈを設定する。ステップＳ７０６では、デジタルタイマ９は、カウント値ｄをリセットして、カウントを開始する。ステップＳ７０７では、制御部４は、起動維持信号の出力を停止する。これにより、ステップＳ７０８では、スイッチ８が開き、鉛蓄電池３から制御部４への電力供給が停止する。これにより、制御部４は、ステップＳ７０９において、起動モードから低消費電力モードに移行する。
【００５７】
以上説明した本発明の第１の実施の形態によれば、次の作用効果を奏する。セルコントローラ５は、複数の電池セル７を直列に接続したセルグループを有する組電池を監視する電池監視装置１に用いられるセルコントローラであって、放電抵抗器Ｒ３が接続される起動端子と、端子間電圧Ｖａが閾値Ｖｔｈ以上である期間に複数の電池セル７の容量を調整するセルバランシングを実行するセルバランシング部５２と、を備える。電気エネルギを蓄積可能であるとともに起動端子に電気エネルギを放電可能なコンデンサＣ２を有するアナログタイマ１０からの放電により、端子間電圧Ｖａは、時間Ｔ１だけ閾値Ｖｔｈ以上となる。制御部４からセルコントローラ５への起動電圧が停止されると、アナログタイマ１０が短絡または開放した場合であっても、アナログタイマ１０から出力される電圧は閾値Ｖｔｈ未満に低下するため、セルコントローラ５のセルバランシング動作を停止させることができる。
【００５８】
制御部４は、電圧設定部４１により起動モード時に起動端子に印加する電圧を設定する。コンデンサＣ２の放電により端子間電圧Ｖａが閾値Ｖｔｈ以上となる時間Ｔ１は、この電圧設定部４１が設定した電圧に応じて変化する。電圧設定部４１のような設定手段を有することにより、抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ１という受動素子のみを用いて時間Ｔ１を設定することが可能となる。
【００５９】
また、本発明ではセルコントローラ５と制御部４との間にアナログタイマ１０（起動停止回路）を配置し、当該起動停止回路に電池セル７からの電力が供給される構成となっている。このような構成にすることによって、容量調整中に第一の電源（鉛蓄電池）が抜かれて制御回路で制御不能となったとしても、容量調整を停止可能となる。
【００６０】
なお、本実施例では起動停止回路に電力を供給するのは電池セル７だが、制御部４に電力を供給する電源以外の電源であれば、新たに電源を付加する構成としてもかまわない。一方で、新たに電源を付加する場合には部品点数が増えてしまうため、起動停止回路の電源としては電池セル７を用いるのが好ましい。
【００６１】
―第２の実施の形態―
本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、アナログタイマ１０がセルコントローラ５の外部に設けられている電池監視装置１について説明した。図１１は、第２の実施の形態による電池監視装置２１の構成を示す図である。電池監視装置２１は、セルコントローラにアナログタイマ１０が内蔵される点が第１の実施の形態と異なる。なお、第２の実施の形態による電池監視装置２１の動作は、第１の実施の形態の電池監視装置１と同様であるため、その説明を省略する。
【００６２】
図１２には、セルコントローラ２５の回路構成のうち、アナログタイマ１０に関わる回路が図示されている。図１２に図示されるように、セルコントローラ２５は、セルコントローラ５に含まれていた放電抵抗器Ｒ３に加えて、アナログタイマ１０と、コンデンサＣ１と、放電抵抗器Ｒ２と、トランジスタＴｒ１とをさらに備える。
【００６３】
以上説明した本発明の第２の実施の形態によれば、次の作用効果を奏する。セルコントローラ２５は、複数の電池セル７を直列に接続したセルグループを有する組電池を監視する電池監視装置１に用いられるセルコントローラであって、放電抵抗器Ｒ３が接続される起動端子と、端子間電圧Ｖａが閾値Ｖｔｈ以上である期間に複数の電池セル７の容量を調整するセルバランシングを実行するセルバランシング部５２と、を備える。電気エネルギを蓄積可能であるとともに起動端子に電気エネルギを放電可能なコンデンサＣ２を有するアナログタイマ１０からの放電により、端子間電圧Ｖａは、時間Ｔ１だけ閾値Ｖｔｈ以上となる。コンデンサＣ２が故障してアナログタイマ１０が短絡または開放した場合であっても、アナログタイマ１０は閾値Ｖｔｈ以上の電圧を出力しないため、セルバランシング動作を停止させることができる。
【００６４】
以上で説明した実施形態は、以下のように変形して実施できる。第１および第２の実施の形態では、アナログタイマ１０は、抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ２の直列回路としたが、コンデンサＣ２のみからなる回路としてもよい。換言すると、アナログタイマ１０の抵抗器Ｒ１を短絡回路に変更してもよい。抵抗器Ｒ１を含まないアナログタイマを用いた場合、図５のステップＳ２０３においてセルコントローラ５が起動モードになるまでの時間が長くなる代わりに、アナログタイマ１０の部品点数の減少により電池監視装置の製造コストを低減することができる。なお、抵抗器Ｒ１を備えない場合、コンデンサＣ２から放電抵抗器Ｒ３を介して放電する際の時定数がｃ２×ｒ３となる。
【００６５】
電気エネルギを蓄積および放電することができるようなコンデンサＣ２以外の受動素子を用いて、アナログタイマ１０を構成することにしてもよい。例えば、コンデンサＣ２の代わりに可変コンデンサを用いることにしてもよい。この場合、時間設定部４２は、時間Ｔ１を設定するために、可変コンデンサの静電容量を設定することにしてもよい。第２の実施の形態のように、アナログタイマ１０がセルコントローラ２５に含まれる場合は、制御部４の時間設定部４２が静電容量の設定値と変更指令とを含む通信信号をセルコントローラ２５に出力して、セルコントローラ２５に変更させることにしてもよい。
【００６６】
制御部４は、セルバランシング判定部４３の機能を備えなくてもよい。例えば、制御部４がセルバランシング判定部４３を備えない代わりに上位システム１１がセルバランシング判定部４３を備えることにしてもよい。この場合、制御部４は、セルコントローラ５または２５から出力された電圧測定結果を含む通信信号またはその電圧測定結果を含む情報を上位システム１１に転送することが望ましい。
【００６７】
第１および第２の実施の形態では、電池監視装置１または２１が複数の電池セル７が直列接続された一つのセルグループにより構成される組電池６を監視する例について説明した。しかし、本発明の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。複数の電池セルが直列接続された複数のセルグループにより構成される組電池についても、本発明の電池監視装置の監視対象とすることができる。なお、複数のセルグループにより組電池を構成する場合は、セルグループの数と同数のセルコントローラを電池監視装置に含めて、各セルグループに一つのセルコントローラが対応するようにすることが望ましい。また、複数のセルコントローラは、デイジーチェーン接続することにしてもよい。なお、セルコントローラの起動端子およびアナログタイマ１０への電圧印加は、他のセルコントローラから与えられる構成としてもよい。また、放電抵抗器Ｒ３はセルコントローラ５内に意図して形成された抵抗ではなく、リーク抵抗であってもよい。また、放電抵抗器Ｒ３はセルコントローラ５の外部に配置されてもよい。
【００６８】
アナログタイマ１０の他にデジタルタイマをさらに用いて、制御部４が低消費電力モードに移行してからセルコントローラ５または２５を低消費電力モードに移行させるまでの時間Ｔ１を制御することにしてもよい。また、デジタルタイマは、複数備えることにしてもよい。デジタルタイマを、アナログタイマ１０と併用することにより、時間Ｔ１を長く設定することが容易となる。
【００６９】
―第３の実施の形態―
本発明の第３の実施の形態について説明する。図１３は、第３の実施の形態による電池監視装置１０１の構成を示す図である。電池監視装置１０１は、セルコントローラにバランシング部の動作時間を設定する第３のデジタルタイマ１１１が内蔵される点が第１及び第２の実施の形態と異なる。第３の実施の形態による電池監視装置１０１の動作は、第１の実施の形態とは異なり、バランシング動作時間を第３のデジタルタイマ１１１で設定し、セルコントローラの動作維持をアナログタイマ１１０で設定する。それ以外の動作は第１の実施の形態の電池監視装置１と同様であるため、その説明を省略する。
【００７０】
図１４には、セルコントローラの回路構成のうち、アナログタイマ１１０をデイジーチェーンの最下位電位に接続するブロックにのみ配置し、隣接電位のブロックには低電位側ブロックからレベルシフトにより起動信号を伝達する回路を図示している。ｎ番目のセルコントローラブロックが順次停止するときのタイミングチャートを図１４右に示す。
【００７１】
図１５にはアナログタイマ１１０の詳細を図示する。セルコントローラ１０５は、起動端子に接続する放電抵抗器Ｒ１０３を有し、アナログタイマ１１０は、コンデンサＣ１、Ｃ２と、トランジスタＭ１、Ｍ２を備える。アナログタイマ１１０の初期化はトランジスタＭ１をオフした状態で、トランジスタＭ２をオンさせ一定電圧でコンデンサＣ２を充電する。その後、トランジスタＭ１を接続し、起動端子の電位を維持する。
【００７２】
以上説明した本発明の第３の実施の形態によれば、次の作用効果を奏する。セルコントローラ１０５は、複数の電池セル７を直列に接続したセルグループを有する組電池を監視する電池監視装置１０１に用いられるセルコントローラであって、放電抵抗器Ｒ３が接続される起動端子と、端子間電圧Ｖａが閾値Ｖｔｈ以上である期間に複数の電池セル７の容量を調整するセルバランシングを実行するセルバランシング部５２(図示せず)と、を備える。電気エネルギを蓄積可能であるとともに起動端子に電気エネルギを放電可能なコンデンサＣ２を有するアナログタイマ１１０からの放電により、端子間電圧Ｖａは、時間Ｔ１だけ閾値Ｖｔｈ以上となる。制御部１０４からセルコントローラ１０５への起動電圧が停止されると、アナログタイマ１１０が短絡または開放した場合であっても、アナログタイマ１１０から出力される電圧は閾値Ｖｔｈ未満に低下するため、セルコントローラ１０５のセルバランシング動作を停止させることができる。
【００７３】
また、デジタルタイマ１１１によりバランシング動作時間を設定することが可能となる為、アナログタイマ１１０の設定電圧を一定値としてセルコントローラ１０５の起動維持を固定時間として、最悪の場合のセルコントローラ１０５動作時間を規定し、電池セルの意図しない過放電を回避することができる。
【００７４】
また、アナログタイマ１１０にトランジスタＭ１を設けることにより、セルコントローラ１０５の停止状態からの起動時にコンデンサＣ１とＣ２の両方に電荷が蓄積される時間を待つ必要がない。トランジスタＭ２により短時間でＣ２の初期化ができる。アナログタイマ初期化信号（１）は出力端子としての機能のみならず、制御部１０４からのコマンドにより入力端子にもなる為、コンデンサＣ２の電荷を短時間で放電し、アナログタイマ１１０の動作を停止させることもできる。
【００７５】
更には、電池監視装置１０１には低電圧部と高電圧部があり、低電圧部に配置される制御部１０４が高電圧部に配置されるアナログタイマ１１０を設定後、制御部の電源が開放され、バランシング動作の停止指示をすることができない場合であっても、アナログタイマ１１０から出力される電圧は閾値Ｖｔｈ未満に低下するため、セルコントローラ１０５のセルバランシング動作を停止させ、電池セルの意図しない過放電を回避することができる。
【００７６】
以上、本発明について簡単にまとめる。本発明に記載の電池制御装置は、複数の電池セルを直列接続した電池セル群を単数または複数有し、組電池の各電池セル群に対応して設けられた容量調整回路と、容量調整回路に対応して設けられ、容量調整回路を制御する集積回路と、集積回路を制御し、第一の電源から電力供給を受ける制御部と、を備え、集積回路は、前記第一の電源とは異なる電源から電力供給を受けて前記容量調整回路の起動停止を制御する起動停止回路を有する。このような構成にすることによって、容量調整中に第一の電源（鉛蓄電池）が抜かれて制御回路で制御不能となったとしても、容量調整を停止可能となる。
【００７７】
また、本発明に記載の電池制御装置は、第一の電源とは異なる電源が電池セルである。このような構成にすることによって、電池セルを電源として用いることにより、更なる電源回路の追加不要となる。
【００７８】
また、本発明に記載の電池制御装置は、起動停止回路がＲＣ直列回路である。このような構成にすることによって、最も簡単な構成で起動停止回路を構成可能となる。さらにこのような構成にすることによって、コンデンサＣ２が故障してアナログタイマ１０が短絡または開放した場合であっても、アナログタイマ１０は閾値Ｖｔｈ以上の電圧を出力しないため、セルバランシング動作を停止させることができる。
【００７９】
また、本発明に記載の電池制御装置はＲＣ直列回路にはコンデンサＣ１が並列に接続される。このときコンデンサＣ１にはＲＣ直列回路を構成するコンデンサＣ２よりも容量が小さいコンデンサが使用される。このような構成にすることによって、組電池監視装置の起動時に容量の小さい第二のコンデンサＣ１が使用でき、起動速度を確保することが可能となる。
【００８０】
また、本発明に記載の電池制御装置は起動停止回路がタイマ回路である。このような構成にすることによって、第一の電源が抜かれた輸送中でも電池セルの容量調整が可能となる。
【００８１】
また、本発明に記載の電池制御装置は、タイマ回路が制御回路及び集積回路の両方でリセット可能である。
【００８２】
また、本発明に記載の電池制御装置は、起動停止回路がラッチ回路である。このような構成にすることによって、電池制御装置の価格上昇を抑えつつ、細かい制御が可能となる。
【００８３】
また、本発明に記載の電池制御装置は、ラッチ回路が制御回路及び集積回路の両方でリセット可能である。
【００８４】
以上で説明した各実施の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】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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