組電池の管理装置
【課題】複数個の電池セルＢｉｊの直列接続体として構成される組電池１０における電池セルＢｉｊのいくつかからなるブロック内の電池セルＢｉｊの状態を管理するに際し、バイパスコンデンサの数が増大すること。
【解決手段】隣接する管理ユニットＵｐ，Ｕｑ（ｐ＝２ｘ−１、ｑ＝ｐ＋１：ｘ＝１，２，３，…）及びブロックの電池セルＢｐ１〜Ｂｐｍ、Ｂｑ１〜Ｂｑｍの両端とは、電源ラインとしての電気経路Ｌｐ１、Ｌｐ（ｍ＋１）、Ｌｑ（ｍ＋１）によって接続されている。これらのうちの隣接する２つの電気経路Ｌｐ１及び電気経路Ｌｐ（ｍ＋１）間と、電気経路Ｌｐ（ｍ＋１）及び電気経路Ｌｑ（ｍ＋１）間には、コンデンサＣｐ１，Ｃｐ２及びコンデンサＣｐ２，Ｃｐ３がそれぞれ直列接続されている。
【解決手段】隣接する管理ユニットＵｐ，Ｕｑ（ｐ＝２ｘ−１、ｑ＝ｐ＋１：ｘ＝１，２，３，…）及びブロックの電池セルＢｐ１〜Ｂｐｍ、Ｂｑ１〜Ｂｑｍの両端とは、電源ラインとしての電気経路Ｌｐ１、Ｌｐ（ｍ＋１）、Ｌｑ（ｍ＋１）によって接続されている。これらのうちの隣接する２つの電気経路Ｌｐ１及び電気経路Ｌｐ（ｍ＋１）間と、電気経路Ｌｐ（ｍ＋１）及び電気経路Ｌｑ（ｍ＋１）間には、コンデンサＣｐ１，Ｃｐ２及びコンデンサＣｐ２，Ｃｐ３がそれぞれ直列接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数個の電池セルの直列接続体として構成される組電池における単一の電池セル及び隣接するいくつかからなる電池セルのいずれかである単位電池の状態を管理する組電池の管理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の管理装置としては、例えば下記特許文献１に見られるように、組電池の各電池セルの電圧を均等化すべく、各電池セルの電圧を管理し、他の電池セルと比較して高電圧の電池セルを放電するものも提案されている。ここで、電池セルの電圧を管理し、また同電池セルを放電させるための管理ユニットは、通常、管理対象となる電池セルの電圧を電源とする。
【０００３】
なお、この種の管理装置としては、上述したものに限らず、例えば下記特許文献２に記載されるものもある。
【特許文献１】特開２０００−９２７３３号公報
【特許文献２】特表２００２−５２１７９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記各電池セルの状態を管理する管理ユニットは、管理対象となる電池セルを電圧源とするため、管理ユニットの動作に伴って一時的に管理ユニット内の電圧降下が顕著となり、管理ユニットが不安定化するおそれがある。また、電池セル及び管理ユニット間を接続する電気経路にノイズが混入することで、管理ユニットが誤動作するおそれもある。
【０００５】
こうした回路の動作の不安定化を回避すべく、動作を安定させたい回路と電源とを結ぶ一対の電源ライン間にバイパスコンデンサを接続することが周知である。バイパスコンデンサを接続することで、一対の電源ライン間の電圧の変動を抑制することができる。
【０００６】
ただし、バイパスコンデンサの両電極間が短絡する故障が生じる場合には、電源が短絡されることとなり、ひいては電源の電力を無駄に消費することとなる。このため、バイパスコンデンサを用いる際には、一対の電源ライン間に複数のバイパスコンデンサを直列接続することで、バイパスコンデンサの上記故障に対処する。
【０００７】
しかし、このようにバイパスコンデンサの故障を想定して冗長設計する場合、必要なバイパスコンデンサの数が増大する。特に組電池の管理装置にあっては、管理ユニット数が多くなる傾向にあるため、必要なバイパスコンデンサの数が膨大となるおそれがある。また、バイパスコンデンサの実装によって回路面積が増大したり、管理装置及び組電池間の配線に制約が生じたりする問題もある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数個の電池セルの直列接続体として構成される組電池における単一の電池セル及び隣接するいくつかからなる電池セルのいずれかである単位電池の状態を管理するに際し、バイパスコンデンサの数の増大を好適に抑制することのできる組電池の管理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【００１０】
請求項１記載の発明は、前記各単位電池の電極と当該管理装置とを接続する電気経路のうちの一対の電気経路間に複数のコンデンサが直列接続されて且つ、前記一対の電気経路の間に挟まれた電気経路と前記直列接続されるコンデンサ同士の接続点との間に、コンデンサが更に接続されてなることを特徴とする。
【００１１】
上記発明では、一対の電気経路間にコンデンサが接続されているために、これら一対の電気経路間の電圧が変動したり、これら一対の電気経路の電圧がノイズの混入によって大きく変動したりすることを好適に回避することができる。また、上記挟まれた電気経路と一対の電気経路のそれぞれとの間にもコンデンサが接続されているために、上記挟まれた電気経路と一対の電気経路のいずれかとの間の電圧が変動したり、上記挟まれた電気経路の電圧がノイズの混入によって大きく変動したりすることを好適に回避することができる。
【００１２】
更に、上記発明では、一対の電気経路間や、上記挟まれた電気経路と一対の電気経路のいずれかとの間には、複数個のコンデンサが接続されているため、これらコンデンサのいずれかが短絡故障したとしても、単位電池の両電極間が短絡することを回避することができる。
【００１３】
しかも、上記挟まれた電気経路及び直列接続されるコンデンサ間にコンデンサが更に接続されるために、一対の電気経路のいずれか一方と上記挟まれた電気経路との間に接続されるコンデンサの一部が、一対の電気経路のいずれか他方と上記挟まれた電気経路との間に接続されるコンデンサと共有されることとなる。このため、コンデンサの短絡異常に対処しつつもコンデンサの数の増大を好適に抑制することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記各単位電池が管理対象として割り振られて且つ、該割り振られた単位電池と並列接続されることで当該単位電池を電源とする複数の管理ユニットを備え、前記一対の電気経路が、互いに隣接する複数個の管理ユニットの電源ラインのうちの両端の電源ラインであって且つ、前記一対の電気経路間の電気経路が前記複数個の管理ユニットの電源ラインのうちの両端以外の電源ラインであることを特徴とする。
【００１５】
上記発明では、各管理ユニットの一対の電源ライン間に複数のコンデンサが接続されるために、各管理ユニットの動作を安定させつつも、コンデンサの短絡異常時に単位電池の両電極間が短絡されることを回避することができる。しかも、こうした効果を有しつつも、コンデンサの数の増大を好適に抑制することができる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項２の発明において、前記単位電池は、複数の電池セルによって構成されており、前記単位電池を構成する電池セルの電極を前記管理ユニットと接続する電気経路のうちの前記電源ライン以外の電気経路と、前記電源ライン間に接続される複数のコンデンサ同士の接続点との間に、コンデンサが更に接続されてなることを特徴とする。
【００１７】
上記発明では、電源ライン以外の電気経路のうちの一対の電気経路間や、電源ライン以外の電気経路と電源ラインとの間に、複数のコンデンサが接続されることとなる。このため、コンデンサの短絡時に電池セルの両電極間が短絡することを回避しつつ、電源ラインのみならず、電源ライン以外の電気経路の電圧の変動をも抑制することができる。更に、この際、電源ライン間に直列接続される複数のコンデンサの接続点と電源ライン以外の電気経路との間にコンデンサが更に接続されるために、各電気経路間に接続されるコンデンサの一部が、隣接する電気経路間同士で共有されることとなる。このため、コンデンサの短絡異常に対処しつつもコンデンサの数の増大を好適に抑制することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記管理ユニットのうち前記複数個の２倍未満の所定数を除いた管理ユニットは、前記互いに隣接する複数個の管理ユニットに均等分割されてなることを特徴とする。
【００１９】
上記請求項２又は３記載の発明によれば、複数の管理ユニットの数を増加させるほど、コンデンサの数を低減できるとはいえ、管理ユニットの数が増加すればするほど、コンデンサに要求される耐圧が上昇する。この点、上記発明では、管理ユニットのうち複数個の２倍未満の所定数を除く全てが、互いに隣接する複数個の管理ユニットに均等分割され、これら複数個の管理ユニットと対応する単位電池とを接続する電気経路である電源ラインには、上記請求項２又は３記載の態様にてコンデンサが接続される。このため、コンデンサの耐圧は、均等分割された複数個の管理ユニットの数に依存することとなるため、この管理ユニットの数を適宜調節することで、コンデンサの耐圧の上昇を抑制することができる。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記単位電池のうちの複数が管理対象として割り振られて且つ、該割り振られた複数の単位電池の両端の電極と並列接続されることで当該複数の単位電池を電源とする複数個の管理ユニットを備え、前記一対の電気経路が、前記複数の単位電池の電極を前記管理ユニットと接続する電気経路のうちの前記管理ユニットの一対の電源ラインであることを特徴とする。
【００２１】
上記発明では、複数の単位電池の各電極と管理ユニットとを接続する電気経路のうち隣接する一対の電気経路に、複数のコンデンサが接続されることとなるため、コンデンサの短絡時に電池セルの両電極間が短絡することを回避しつつ、一対の電源ラインのみならず、一対の電源ライン以外の電気経路の電圧の変動をも抑制することができる。更に、この際、上記電源ライン以外の電気経路及び複数のコンデンサの接続点間にコンデンサが更に接続されるために、各電気経路間に接続されるコンデンサの一部が、隣接する電気経路間同士で共有されることとなる。このため、コンデンサの短絡異常に対処しつつもコンデンサの数の増大を好適に抑制することができる。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記複数のコンデンサが、２個のコンデンサからなることを特徴とする。
【００２３】
上記発明では、複数のコンデンサを２個のコンデンサとすることで、短絡異常に対処するための必要最小限の設定とすることができ、ひいては、短絡異常に対処しつつも冗長性を極力抑制することができる。
【００２４】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記コンデンサが、セラミックコンデンサであることを特徴とする。
【００２５】
上記発明によれば、応答性の高いセラミックコンデンサを用いることで、バイパスコンデンサとしての機能を十分に発揮することができる。ただし、セラミックコンデンサの故障は短絡故障となる確率が極めて高いため、コンデンサの故障時には、単位電池や電池セルの両電極間が短絡するおそれがある。この点、上記発明では、一対の電源ライン等に必ず複数のコンデンサが接続される構成とするために、短絡異常に対処することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる組電池の管理装置をハイブリッド車に搭載される組電池の管理装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２７】
図１に、上記組電池及び管理装置の構成を示す。
【００２８】
組電池１０は、複数（ここではｍ×ｎ個）のリチウム２次電池（電池セルＢ１１〜Ｂｎｍ）の直列接続体として構成されている。組電池１０は、ブレーキ時の制動エネルギ等を車載発電機により電力回収する際の受け皿として機能するとともに、蓄えた電力を、ＤＣ−ＤＣコンバータを介して低圧（例えば「１２Ｖ」）の車載バッテリに供給するものである。また、組電池１０は、車両加速時にはモータでエンジンをアシストする際の電力供給源として機能する。
【００２９】
一方、管理装置２０は、「ｍ（≧２）」個ずつの電池セルＢ１１〜Ｂ１ｍ，…，Ｂｎ１〜Ｂｎｍを、１つのブロックとして、ブロックの状態を管理する管理ユニットＵ１〜Ｕｎを備えている。そして、各管理ユニットＵｉ（ｉ＝１〜ｎ）には、それぞれブロック内の電池セルＢｉｊ（ｊ＝１〜ｍ）の両電極間と接続される電気経路Ｌｉｋ（ｋ＝１〜ｍ＋１）が接続されている。ただし、隣接するブロック間の電気経路Ｌｉ（ｍ＋１）及び電気経路Ｌ（ｉ＋１）１は、互いに共有される同電位の電気経路である。
【００３０】
管理ユニットＵ１では、電気経路Ｌ１ｋを介してブロック内の各電池セルＢ１ｊの両電極間の電圧が過度に高くないか、あるいは過度に低くないかを監視する。そして、この監視結果は、隣接する下流の管理ユニットＵ２に出力される。下流の管理ユニットＵ（ｉ＋１）（ｉ＝１〜ｎ−１）では、上流の管理ユニットＵｉによって出力された監視結果と自己の監視結果とを論理合成して、更に下流の管理ユニットＵ（ｉ＋２）に出力する。こうして最下流の管理ユニットＵｎでは、全ての管理ユニットＵｉの監視結果の論理合成信号を生成することとなる。なお、この論理合成としては、例えば、電池セルＢｉｊの電圧が過度に高いか否かを監視する場合、各ブロックの電池セルＢｉｊのいずれか１つでも電圧が過度に高いものがある場合に監視結果信号を論理「Ｈ」とし、論理合成信号は、合成対象となる２つの信号の少なくとも２つが論理「Ｈ」であるときに、論理「Ｈ」となるものとすればよい。これにより、最下流の管理ユニットＵｎの生成する論理合成信号である全ての管理ユニットＵｉの監視結果の論理合成信号が論理「Ｈ」であるときには、電池セルＢｉｊの少なくとも１つの電圧が過度に高いと判断することができる。なお、この論理合成信号は、管理装置２０の外部に出力される。
【００３１】
上記管理ユニットＵｉは、ブロックを構成する電池セルＢｉ１〜Ｂｉｍを電源とし、電池セルＢｉ１〜Ｂｉｍの両端の電圧によって動作する。ただし、この場合、管理ユニットＵｉ内部による電圧降下によって、また、電源ラインとしての電気経路Ｌｉ１，Ｌｉ（ｍ＋１）にノイズが混入することによって、管理ユニットＵｉの動作が不安定となるおそれがある。そこで本実施形態では、図示されるように、各管理ユニットＵｐ（ｐ＝２ｘ−１：ｘ＝１、２、３、…）の電源ラインとしての電気経路Ｌｐ１及び電気経路Ｌｐ（ｍ＋１）間に直列に、コンデンサＣｐ１及びコンデンサＣｐ２を接続する。また、各管理ユニットＵｑ（ｑ＝ｐ＋１）の電源ラインとしての電気経路Ｌｑ１及び電気経路Ｌｑ（ｍ＋１）間に直列に、コンデンサＣｐ２及びコンデンサＣｐ３を接続する。
【００３２】
すなわち、図２（ａ）に示すように、管理ユニットＵｉを隣接する２つの管理ユニットＵｐ，Ｕｑに均等分割して且つ、これらの一対の電源ラインとしての電気経路Ｌｐ１及び電気経路Ｌｐ（ｍ＋１）間と、電気経路Ｌｑ１及び電気経路Ｌｑ（ｍ＋１）間とにコンデンサを接続する。これにより、ノイズの混入や管理ユニットＵｐ，Ｕｑによる電圧降下にかかわらず、これら各管理ユニットＵｐ，Ｕｑの一対の電源ラインとしての電気経路Ｌｐ１及び電気経路Ｌｐ（ｍ＋１）間の電圧や、電気経路Ｌｑ１及び電気経路Ｌｑ（ｍ＋１）間の電圧を安定させることができる。特にコンデンサＣｐ１，Ｃｐ２，Ｃｐ３は、いずれもセラミックコンデンサが用いられている。セラミックコンデンサは高周波数特性を有するため、コンデンサＣｐ１，Ｃｐ２，Ｃｐ３は、上記ノイズの混入や管理ユニットＵｐ，Ｕｑによる電圧降下に対して迅速に反応することができる。このため、バイパスコンデンサとしての機能を十分に発揮することができる。
【００３３】
また、電気経路Ｌｐ１及び電気経路Ｌｐ（ｍ＋１）間、及び電気経路Ｌｑ１及び電気経路Ｌｑ（ｍ＋１）間のそれぞれにおいて、コンデンサを２つ直列接続する構成であるため、コンデンサのいずれか一つが短絡故障したとしても、ブロックの電池セルＢｐ１〜Ｂｐｍや電池セルＢｑ１〜Ｂｑｍの両電極間が短絡されることはない。このため、セラミックコンデンサが故障する場合、短絡故障となる可能性が極めて高いにもかかわらず、これに対処することができる。
【００３４】
更に、電気経路Ｌｐ１及び電気経路Ｌｐ（ｍ＋１）間に接続されるコンデンサＣｐ１，Ｃｐ２と、電気経路Ｌｑ１及び電気経路Ｌｑ（ｍ＋１）間に接続されるコンデンサＣｐ２、Ｃｐ３とは、コンデンサＣｐ２が共有されている。このため、例えば図２（ｂ）に示す構成と比較して、コンデンサの数を「２５％」削減することができる。このため、管理装置２０の回路規模の増大を抑制することや、管理装置２０内の配線の制約を低減することができる。
【００３５】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００３６】
（１）電気経路Ｌｐ１及び電気経路Ｌｐ（ｍ＋１）間に接続されるコンデンサＣｐ１，Ｃｐ２と、電気経路Ｌｑ１及び電気経路Ｌｑ（ｍ＋１）間に接続されるコンデンサＣｐ２、Ｃｐ３とで、コンデンサＣｐ２を共有した。これにより、バイパスコンデンサの短絡異常に対処しつつもバイパスコンデンサの数の増大を好適に抑制することができる。
【００３７】
（２）管理ユニットＵｉを、互いに隣接する２つの管理ユニットＵｐ，Ｕｑに均等分割して、これらの間で用いるバイパスコンデンサを共有した。これにより、コンデンサＣｐ１，Ｃｐ３に対する要求耐圧を、２つのブロックの電池セルＢｐ１〜Ｂｐｍ，Ｂｑ１〜Ｂｑｍの両端の電圧程度に設定することができ、ひいては、要求耐圧の過度の上昇を抑制することができる。
【００３８】
（３）電気経路Ｌｐ１及び電気経路Ｌｐ（ｍ＋１）間や、電気経路Ｌｑ１及び電気経路Ｌｑ（ｍ＋１）間に接続されるコンデンサの数を、２個とした。これにより、短絡異常に対処するための必要最小限の設定とすることができ、ひいては、短絡異常に対処しつつも冗長性を極力抑制することができる。
【００３９】
（４）コンデンサＣｐ１，Ｃｐ２，Ｃｐ３を、セラミックコンデンサとすることで、バイパスコンデンサとしての機能を十分に発揮することができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に、図面を参照しつつ説明する。
【００４１】
図３に、本実施形態にかかる組電池及び管理装置の構成を示す。
【００４２】
図示されるように、本実施形態では、各管理ユニットＵｓ（ｓ＝３ｘ−２：ｘ＝１、２、３、…）の電源ラインとしての電気経路Ｌｓ１及び電気経路Ｌｓ（ｍ＋１）間に直列に、コンデンサＣｓ１及びコンデンサＣｓ２を接続する。また、各管理ユニットＵｔ（ｔ＝ｐ＋１）の電源ラインとしての電気経路Ｌｔ１及び電気経路Ｌｔ（ｍ＋１）間に直列に、コンデンサＣｓ２及びコンデンサＣｓ３を接続する。更に、各管理ユニットＵｕ（ｕ＝ｐ＋２）の電源ラインとしての電気経路Ｌｕ１及び電気経路Ｌｕ（ｍ＋１）間に直列に、コンデンサＣｓ３及びコンデンサＣｓ４を接続する。
【００４３】
すなわち、図４（ａ）に示すように、管理ユニットＵｉを隣接する３つの管理ユニットＵｓ，Ｕｔ，Ｕｕに均等分割して且つ、これらの一対の電源ラインとしての電気経路Ｌｓ１及び電気経路Ｌｓ（ｍ＋１）間と、電気経路Ｌｔ１及び電気経路Ｌｔ（ｍ＋１）間と、電気経路Ｌｕ１及び電気経路Ｌｕ（ｍ＋１）間とに、コンデンサを接続する。
【００４４】
これにより、電気経路Ｌｓ１及び電気経路Ｌｓ（ｍ＋１）間に接続されるコンデンサＣｓ１及びコンデンサＣｓ２と、電気経路Ｌｔ１及び電気経路Ｌｔ（ｍ＋１）間に接続されるコンデンサＣｓ２及びコンデンサＣｓ３とは、コンデンサＣｓ２が共有されている。また、電気経路Ｌｔ１及び電気経路Ｌｔ（ｍ＋１）間に接続されるコンデンサＣｓ２及びコンデンサＣｓ３と、電気経路Ｌｕ１及び電気経路Ｌｕ（ｍ＋１）間に接続されるコンデンサＣｓ３及びコンデンサＣｓ４とは、コンデンサＣｓ３が共有されている。
【００４５】
このため、例えば図４（ｂ）に示すものと比較して、コンデンサの数を「３３％」低減することができる。
【００４６】
以上説明した本実施形態によっても、先の第１の実施形態の上記（１）〜（４）の効果に準じた効果を得ることができる。
【００４７】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に、図面を参照しつつ説明する。
【００４８】
図５（ａ）に、管理ユニットＵｉ及び電池セルＢｉ１〜Ｂｉｍ間のバイパスコンデンサの接続態様を示す。
【００４９】
図示されるように、本実施形態では、各管理ユニットＵｉと各電池セルＢｉｊの両電極とを接続する電気経路Ｌｉｊ及び電気経路Ｌｉ（ｊ＋１）間に、それぞれ２つのコンデンサＣｉｊ，Ｃｉ（ｊ＋１）を直列接続する。これにより、ノイズの混入によって各電気経路Ｌｉｊの電圧が変動することを好適に抑制することができ、ひいては、各電池セルＢｉｊの状態をより高精度の監視することができる。
【００５０】
この際、互いに隣接する一対の電気経路Ｌｉｊ，Ｌｉ（ｊ＋１）と一対の電気経路Ｌｉ（ｊ＋１），Ｌｉ（ｊ＋２）とで、コンデンサＣｉ（ｊ＋１）が共有されることとなる。これにより、図５（ｂ）に示す場合と比較して、コンデンサの数を低減することができる。
【００５１】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（３）、（４）に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００５２】
（５）各管理ユニットＵｉと各電池セルＢｉｊの両電極とを接続する電気経路Ｌｉｊ及び電気経路Ｌｉ（ｊ＋１）間に、それぞれ２つのコンデンサＣｉｊ，Ｃｉ（ｊ＋１）を直列接続した。これにより、ノイズの混入によって各電気経路Ｌｉｊの電圧が変動することを好適に抑制することができる。
【００５３】
（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に、図面を参照しつつ説明する。
【００５４】
図６に、管理ユニットＵｐ、Ｕｑ（ｐ＝２ｘ−１、ｑ＝ｐ＋１：ｘ＝１，２，３，…）及び電池セルＢｐ１〜Ｂｐｍ、Ｂｑ１〜Ｂｑｍの構成を示す。
【００５５】
本実施形態では、互いに隣接する２つの管理ユニットＵｐ，Ｕｑの両端の電源ラインとしての電気経路Ｌｐ１及び電気経路Ｌｑ（ｍ＋１）間に、２つのコンデンサＣｐ１、Ｃｑ（ｍ＋１）を直列接続する。また、電池セルＢｐ１〜Ｂｐｍ、Ｂｑ１〜Ｂｑｍの両電極と管理ユニットＵｐ、Ｕｑとを接続する電気経路のうちの上記両端の電源ライン以外の電気経路Ｌｐα（α＝２〜ｍ＋１）、Ｌｑβ（β＝２〜ｍ：Ｌｑ１は、Ｌｐ（ｍ＋１）と表記）と、上記コンデンサＣｐ１，Ｃｑ（ｍ＋１）の接続点との間に、コンデンサＣｐα、Ｃｑβをそれぞれ接続する。
【００５６】
これにより、管理ユニットＵｐ、Ｕｑと接続される電気経路Ｌｐｍ、Ｌｑｍ（ｍ＝１〜ｍ＋１）のうち、互いに隣接する一対の電気経路間でコンデンサが共有される。これにより、先の第３の実施形態の場合よりも更にコンデンサの数を低減することができる。
【００５７】
（第５の実施形態）
以下、第５の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に、図面を参照しつつ説明する。
【００５８】
図７に、本実施形態にかかる組電池及び管理装置の構成を示す。
【００５９】
図示されるように、本実施形態においても、最下流のブロック（第ｎブロック）を除いた管理ユニットＵ１〜Ｕ（ｎ−１）を、隣接する２つの管理ユニットＵｐ，Ｕｑ（ｐ＝２ｘ−１、ｑ＝ｐ＋１：ｘ＝１，２，３，…）に分割し、これらに対して、先の図２に示した態様にてコンデンサを接続する。そして、最下流のブロックの管理ユニットＵｎについては、一対の電源ラインとしての電気経路Ｌｎ１、Ｌｎ（ｍ＋１）間に２つのコンデンサを独立に直列接続する。
【００６０】
これは、ブロックの数が奇数（ｎ＝２ｙ＋１）であるためになされる処置である。
【００６１】
以上説明した本実施形態によっても、先の第１の実施形態の上記（１）〜（４）の各効果に準じた効果を得ることができる。
【００６２】
（第６の実施形態）
以下、第６の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に、図面を参照しつつ説明する。
【００６３】
図８に、本実施形態にかかる組電池及び管理装置の構成を示す。本実施形態においても、最下流の２つのブロック（第ｎブロック及び第(ｎ−１)ブロック）を除いた管理ユニットＵ１〜Ｕ（ｎ−２）を、隣接する３つの管理ユニットＵｓ，Ｕｔ，Ｕｕ（ｓ＝３ｘ−２、ｔ＝ｓ＋１、ｕ＝ｓ＋２：ｘ＝１，２，３，…）に分割し、これらに対して、先の図４に示した態様にてコンデンサを接続する。そして、最下流の２つのブロックの管理ユニットＵ（ｎ−１），Ｕｎについては、先の図２に示した態様にてコンデンサを直列接続する。
【００６４】
これは、ブロックの数が３で割って２余る数（例えば「８０」）であるためになされる処置である。
【００６５】
以上説明した本実施形態によっても、先の第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００６７】
・上記第５の実施形態において、最下流の３つのブロックを除いた管理ユニットＵ１〜Ｕ（ｎ−３）を、隣接する２つの管理ユニットＵｐ，Ｕｑに均等分割し、これらに対して先の図２に示した態様にてコンデンサを接続するとともに、管理ユニットＵ（ｎ−２）〜Ｕｎについては、先の図４に示した態様にてコンデンサを接続してもよい。ただし、先の第５の実施形態のように、コンデンサの接続パターンを定める単位となる複数個の管理ユニットＵｐ，Ｕｑの数未満の管理ユニットを除いて管理ユニットＵｉを均等分割することが望ましい。
【００６８】
・ｎ個の管理ユニットＵｉを、互いに隣接する複数個の管理ユニットによって分割する際の上記複数個としては、２個又は３個に限らない。この数が増加するほど、コンデンサの数を低減することができる。
【００６９】
・管理ユニットとしては、各電池セルＢｉｊの状態を監視するものに限らない。例えば、ブロック毎の電池セルＢｉ１〜Ｂｉｍの電圧を、ブロック間で均等化すべく、電圧の高いものを放電させる放電回路であってもよい。これは、例えば電池セルＢｉｊ単位の放電回路である上記特許文献１記載の回路を、ブロック単位の放電回路として用いればよい。この場合、ブロックの電池セルＢｉ１〜Ｂｉｍと管理ユニットとを接続する電気経路としては、電源ラインとしての電気経路Ｌｉ１、Ｌｉ（ｍ＋１）の２本で足りる。
【００７０】
・管理装置２０としては、ブロック単位の電池セルＢｉ１〜ｉｍを電源とする管理ユニットを備えるものに限らない。この場合であっても、組電池１０の各電池セルＢｉｊやブロック単位の電池セルＢｉ１〜ｉｍの状態を管理するに際し、ノイズの影響を抑制する観点からバイパスコンデンサを用いることが望まれる。そして、その数は、電池セルＢｉｊの数やブロックの数が多いほど多くなるため、コンデンサの数を抑制するうえでは本発明の適用は有効である。
【００７１】
・コンデンサとしては、セラミックコンデンサに限らない。ただし、高周波数応答特性を有するものが望ましい。周波数特性が比較的良好な他のコンデンサとしては、タンタルコンデンサがある。このタンタルコンデンサについてもその故障は短絡故障となる可能性が極めて高いため、これに対処するための冗長設計が望まれる。このため、タンタルコンデンサを用いる場合であってもコンデンサの数が膨大となりやすいために、本発明の適用が特に有効である。
【００７２】
・組電池としては、ハイブリッド車に搭載されるものに限らず、例えば電気自動車に搭載されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】第１の実施形態にかかる組電池及びその管理装置の全体構成を示す図。
【図２】同実施形態にかかるバイパスコンデンサの接続パターンを示す図。
【図３】第２の実施形態にかかる組電池及びその管理装置の全体構成を示す図。
【図４】同実施形態にかかるバイパスコンデンサの接続パターンを示す図。
【図５】第３の実施形態にかかるバイパスコンデンサの接続パターンを示す図。
【図６】第４の実施形態にかかるバイパスコンデンサの接続パターンを示す図。
【図７】第５の実施形態にかかる組電池及びその管理装置の全体構成を示す図。
【図８】第６の実施形態にかかる組電池及びその管理装置の全体構成を示す図。
【符号の説明】
【００７４】
１０…組電池、２０…管理装置、Ｂｉｊ…電池セル、Ｕｉ…管理ユニット、Ｃｉｊ…コンデンサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数個の電池セルの直列接続体として構成される組電池における単一の電池セル及び隣接するいくつかからなる電池セルのいずれかである単位電池の状態を管理する組電池の管理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の管理装置としては、例えば下記特許文献１に見られるように、組電池の各電池セルの電圧を均等化すべく、各電池セルの電圧を管理し、他の電池セルと比較して高電圧の電池セルを放電するものも提案されている。ここで、電池セルの電圧を管理し、また同電池セルを放電させるための管理ユニットは、通常、管理対象となる電池セルの電圧を電源とする。
【０００３】
なお、この種の管理装置としては、上述したものに限らず、例えば下記特許文献２に記載されるものもある。
【特許文献１】特開２０００−９２７３３号公報
【特許文献２】特表２００２−５２１７９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記各電池セルの状態を管理する管理ユニットは、管理対象となる電池セルを電圧源とするため、管理ユニットの動作に伴って一時的に管理ユニット内の電圧降下が顕著となり、管理ユニットが不安定化するおそれがある。また、電池セル及び管理ユニット間を接続する電気経路にノイズが混入することで、管理ユニットが誤動作するおそれもある。
【０００５】
こうした回路の動作の不安定化を回避すべく、動作を安定させたい回路と電源とを結ぶ一対の電源ライン間にバイパスコンデンサを接続することが周知である。バイパスコンデンサを接続することで、一対の電源ライン間の電圧の変動を抑制することができる。
【０００６】
ただし、バイパスコンデンサの両電極間が短絡する故障が生じる場合には、電源が短絡されることとなり、ひいては電源の電力を無駄に消費することとなる。このため、バイパスコンデンサを用いる際には、一対の電源ライン間に複数のバイパスコンデンサを直列接続することで、バイパスコンデンサの上記故障に対処する。
【０００７】
しかし、このようにバイパスコンデンサの故障を想定して冗長設計する場合、必要なバイパスコンデンサの数が増大する。特に組電池の管理装置にあっては、管理ユニット数が多くなる傾向にあるため、必要なバイパスコンデンサの数が膨大となるおそれがある。また、バイパスコンデンサの実装によって回路面積が増大したり、管理装置及び組電池間の配線に制約が生じたりする問題もある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数個の電池セルの直列接続体として構成される組電池における単一の電池セル及び隣接するいくつかからなる電池セルのいずれかである単位電池の状態を管理するに際し、バイパスコンデンサの数の増大を好適に抑制することのできる組電池の管理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【００１０】
請求項１記載の発明は、前記各単位電池の電極と当該管理装置とを接続する電気経路のうちの一対の電気経路間に複数のコンデンサが直列接続されて且つ、前記一対の電気経路の間に挟まれた電気経路と前記直列接続されるコンデンサ同士の接続点との間に、コンデンサが更に接続されてなることを特徴とする。
【００１１】
上記発明では、一対の電気経路間にコンデンサが接続されているために、これら一対の電気経路間の電圧が変動したり、これら一対の電気経路の電圧がノイズの混入によって大きく変動したりすることを好適に回避することができる。また、上記挟まれた電気経路と一対の電気経路のそれぞれとの間にもコンデンサが接続されているために、上記挟まれた電気経路と一対の電気経路のいずれかとの間の電圧が変動したり、上記挟まれた電気経路の電圧がノイズの混入によって大きく変動したりすることを好適に回避することができる。
【００１２】
更に、上記発明では、一対の電気経路間や、上記挟まれた電気経路と一対の電気経路のいずれかとの間には、複数個のコンデンサが接続されているため、これらコンデンサのいずれかが短絡故障したとしても、単位電池の両電極間が短絡することを回避することができる。
【００１３】
しかも、上記挟まれた電気経路及び直列接続されるコンデンサ間にコンデンサが更に接続されるために、一対の電気経路のいずれか一方と上記挟まれた電気経路との間に接続されるコンデンサの一部が、一対の電気経路のいずれか他方と上記挟まれた電気経路との間に接続されるコンデンサと共有されることとなる。このため、コンデンサの短絡異常に対処しつつもコンデンサの数の増大を好適に抑制することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記各単位電池が管理対象として割り振られて且つ、該割り振られた単位電池と並列接続されることで当該単位電池を電源とする複数の管理ユニットを備え、前記一対の電気経路が、互いに隣接する複数個の管理ユニットの電源ラインのうちの両端の電源ラインであって且つ、前記一対の電気経路間の電気経路が前記複数個の管理ユニットの電源ラインのうちの両端以外の電源ラインであることを特徴とする。
【００１５】
上記発明では、各管理ユニットの一対の電源ライン間に複数のコンデンサが接続されるために、各管理ユニットの動作を安定させつつも、コンデンサの短絡異常時に単位電池の両電極間が短絡されることを回避することができる。しかも、こうした効果を有しつつも、コンデンサの数の増大を好適に抑制することができる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項２の発明において、前記単位電池は、複数の電池セルによって構成されており、前記単位電池を構成する電池セルの電極を前記管理ユニットと接続する電気経路のうちの前記電源ライン以外の電気経路と、前記電源ライン間に接続される複数のコンデンサ同士の接続点との間に、コンデンサが更に接続されてなることを特徴とする。
【００１７】
上記発明では、電源ライン以外の電気経路のうちの一対の電気経路間や、電源ライン以外の電気経路と電源ラインとの間に、複数のコンデンサが接続されることとなる。このため、コンデンサの短絡時に電池セルの両電極間が短絡することを回避しつつ、電源ラインのみならず、電源ライン以外の電気経路の電圧の変動をも抑制することができる。更に、この際、電源ライン間に直列接続される複数のコンデンサの接続点と電源ライン以外の電気経路との間にコンデンサが更に接続されるために、各電気経路間に接続されるコンデンサの一部が、隣接する電気経路間同士で共有されることとなる。このため、コンデンサの短絡異常に対処しつつもコンデンサの数の増大を好適に抑制することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記管理ユニットのうち前記複数個の２倍未満の所定数を除いた管理ユニットは、前記互いに隣接する複数個の管理ユニットに均等分割されてなることを特徴とする。
【００１９】
上記請求項２又は３記載の発明によれば、複数の管理ユニットの数を増加させるほど、コンデンサの数を低減できるとはいえ、管理ユニットの数が増加すればするほど、コンデンサに要求される耐圧が上昇する。この点、上記発明では、管理ユニットのうち複数個の２倍未満の所定数を除く全てが、互いに隣接する複数個の管理ユニットに均等分割され、これら複数個の管理ユニットと対応する単位電池とを接続する電気経路である電源ラインには、上記請求項２又は３記載の態様にてコンデンサが接続される。このため、コンデンサの耐圧は、均等分割された複数個の管理ユニットの数に依存することとなるため、この管理ユニットの数を適宜調節することで、コンデンサの耐圧の上昇を抑制することができる。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記単位電池のうちの複数が管理対象として割り振られて且つ、該割り振られた複数の単位電池の両端の電極と並列接続されることで当該複数の単位電池を電源とする複数個の管理ユニットを備え、前記一対の電気経路が、前記複数の単位電池の電極を前記管理ユニットと接続する電気経路のうちの前記管理ユニットの一対の電源ラインであることを特徴とする。
【００２１】
上記発明では、複数の単位電池の各電極と管理ユニットとを接続する電気経路のうち隣接する一対の電気経路に、複数のコンデンサが接続されることとなるため、コンデンサの短絡時に電池セルの両電極間が短絡することを回避しつつ、一対の電源ラインのみならず、一対の電源ライン以外の電気経路の電圧の変動をも抑制することができる。更に、この際、上記電源ライン以外の電気経路及び複数のコンデンサの接続点間にコンデンサが更に接続されるために、各電気経路間に接続されるコンデンサの一部が、隣接する電気経路間同士で共有されることとなる。このため、コンデンサの短絡異常に対処しつつもコンデンサの数の増大を好適に抑制することができる。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記複数のコンデンサが、２個のコンデンサからなることを特徴とする。
【００２３】
上記発明では、複数のコンデンサを２個のコンデンサとすることで、短絡異常に対処するための必要最小限の設定とすることができ、ひいては、短絡異常に対処しつつも冗長性を極力抑制することができる。
【００２４】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記コンデンサが、セラミックコンデンサであることを特徴とする。
【００２５】
上記発明によれば、応答性の高いセラミックコンデンサを用いることで、バイパスコンデンサとしての機能を十分に発揮することができる。ただし、セラミックコンデンサの故障は短絡故障となる確率が極めて高いため、コンデンサの故障時には、単位電池や電池セルの両電極間が短絡するおそれがある。この点、上記発明では、一対の電源ライン等に必ず複数のコンデンサが接続される構成とするために、短絡異常に対処することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる組電池の管理装置をハイブリッド車に搭載される組電池の管理装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２７】
図１に、上記組電池及び管理装置の構成を示す。
【００２８】
組電池１０は、複数（ここではｍ×ｎ個）のリチウム２次電池（電池セルＢ１１〜Ｂｎｍ）の直列接続体として構成されている。組電池１０は、ブレーキ時の制動エネルギ等を車載発電機により電力回収する際の受け皿として機能するとともに、蓄えた電力を、ＤＣ−ＤＣコンバータを介して低圧（例えば「１２Ｖ」）の車載バッテリに供給するものである。また、組電池１０は、車両加速時にはモータでエンジンをアシストする際の電力供給源として機能する。
【００２９】
一方、管理装置２０は、「ｍ（≧２）」個ずつの電池セルＢ１１〜Ｂ１ｍ，…，Ｂｎ１〜Ｂｎｍを、１つのブロックとして、ブロックの状態を管理する管理ユニットＵ１〜Ｕｎを備えている。そして、各管理ユニットＵｉ（ｉ＝１〜ｎ）には、それぞれブロック内の電池セルＢｉｊ（ｊ＝１〜ｍ）の両電極間と接続される電気経路Ｌｉｋ（ｋ＝１〜ｍ＋１）が接続されている。ただし、隣接するブロック間の電気経路Ｌｉ（ｍ＋１）及び電気経路Ｌ（ｉ＋１）１は、互いに共有される同電位の電気経路である。
【００３０】
管理ユニットＵ１では、電気経路Ｌ１ｋを介してブロック内の各電池セルＢ１ｊの両電極間の電圧が過度に高くないか、あるいは過度に低くないかを監視する。そして、この監視結果は、隣接する下流の管理ユニットＵ２に出力される。下流の管理ユニットＵ（ｉ＋１）（ｉ＝１〜ｎ−１）では、上流の管理ユニットＵｉによって出力された監視結果と自己の監視結果とを論理合成して、更に下流の管理ユニットＵ（ｉ＋２）に出力する。こうして最下流の管理ユニットＵｎでは、全ての管理ユニットＵｉの監視結果の論理合成信号を生成することとなる。なお、この論理合成としては、例えば、電池セルＢｉｊの電圧が過度に高いか否かを監視する場合、各ブロックの電池セルＢｉｊのいずれか１つでも電圧が過度に高いものがある場合に監視結果信号を論理「Ｈ」とし、論理合成信号は、合成対象となる２つの信号の少なくとも２つが論理「Ｈ」であるときに、論理「Ｈ」となるものとすればよい。これにより、最下流の管理ユニットＵｎの生成する論理合成信号である全ての管理ユニットＵｉの監視結果の論理合成信号が論理「Ｈ」であるときには、電池セルＢｉｊの少なくとも１つの電圧が過度に高いと判断することができる。なお、この論理合成信号は、管理装置２０の外部に出力される。
【００３１】
上記管理ユニットＵｉは、ブロックを構成する電池セルＢｉ１〜Ｂｉｍを電源とし、電池セルＢｉ１〜Ｂｉｍの両端の電圧によって動作する。ただし、この場合、管理ユニットＵｉ内部による電圧降下によって、また、電源ラインとしての電気経路Ｌｉ１，Ｌｉ（ｍ＋１）にノイズが混入することによって、管理ユニットＵｉの動作が不安定となるおそれがある。そこで本実施形態では、図示されるように、各管理ユニットＵｐ（ｐ＝２ｘ−１：ｘ＝１、２、３、…）の電源ラインとしての電気経路Ｌｐ１及び電気経路Ｌｐ（ｍ＋１）間に直列に、コンデンサＣｐ１及びコンデンサＣｐ２を接続する。また、各管理ユニットＵｑ（ｑ＝ｐ＋１）の電源ラインとしての電気経路Ｌｑ１及び電気経路Ｌｑ（ｍ＋１）間に直列に、コンデンサＣｐ２及びコンデンサＣｐ３を接続する。
【００３２】
すなわち、図２（ａ）に示すように、管理ユニットＵｉを隣接する２つの管理ユニットＵｐ，Ｕｑに均等分割して且つ、これらの一対の電源ラインとしての電気経路Ｌｐ１及び電気経路Ｌｐ（ｍ＋１）間と、電気経路Ｌｑ１及び電気経路Ｌｑ（ｍ＋１）間とにコンデンサを接続する。これにより、ノイズの混入や管理ユニットＵｐ，Ｕｑによる電圧降下にかかわらず、これら各管理ユニットＵｐ，Ｕｑの一対の電源ラインとしての電気経路Ｌｐ１及び電気経路Ｌｐ（ｍ＋１）間の電圧や、電気経路Ｌｑ１及び電気経路Ｌｑ（ｍ＋１）間の電圧を安定させることができる。特にコンデンサＣｐ１，Ｃｐ２，Ｃｐ３は、いずれもセラミックコンデンサが用いられている。セラミックコンデンサは高周波数特性を有するため、コンデンサＣｐ１，Ｃｐ２，Ｃｐ３は、上記ノイズの混入や管理ユニットＵｐ，Ｕｑによる電圧降下に対して迅速に反応することができる。このため、バイパスコンデンサとしての機能を十分に発揮することができる。
【００３３】
また、電気経路Ｌｐ１及び電気経路Ｌｐ（ｍ＋１）間、及び電気経路Ｌｑ１及び電気経路Ｌｑ（ｍ＋１）間のそれぞれにおいて、コンデンサを２つ直列接続する構成であるため、コンデンサのいずれか一つが短絡故障したとしても、ブロックの電池セルＢｐ１〜Ｂｐｍや電池セルＢｑ１〜Ｂｑｍの両電極間が短絡されることはない。このため、セラミックコンデンサが故障する場合、短絡故障となる可能性が極めて高いにもかかわらず、これに対処することができる。
【００３４】
更に、電気経路Ｌｐ１及び電気経路Ｌｐ（ｍ＋１）間に接続されるコンデンサＣｐ１，Ｃｐ２と、電気経路Ｌｑ１及び電気経路Ｌｑ（ｍ＋１）間に接続されるコンデンサＣｐ２、Ｃｐ３とは、コンデンサＣｐ２が共有されている。このため、例えば図２（ｂ）に示す構成と比較して、コンデンサの数を「２５％」削減することができる。このため、管理装置２０の回路規模の増大を抑制することや、管理装置２０内の配線の制約を低減することができる。
【００３５】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００３６】
（１）電気経路Ｌｐ１及び電気経路Ｌｐ（ｍ＋１）間に接続されるコンデンサＣｐ１，Ｃｐ２と、電気経路Ｌｑ１及び電気経路Ｌｑ（ｍ＋１）間に接続されるコンデンサＣｐ２、Ｃｐ３とで、コンデンサＣｐ２を共有した。これにより、バイパスコンデンサの短絡異常に対処しつつもバイパスコンデンサの数の増大を好適に抑制することができる。
【００３７】
（２）管理ユニットＵｉを、互いに隣接する２つの管理ユニットＵｐ，Ｕｑに均等分割して、これらの間で用いるバイパスコンデンサを共有した。これにより、コンデンサＣｐ１，Ｃｐ３に対する要求耐圧を、２つのブロックの電池セルＢｐ１〜Ｂｐｍ，Ｂｑ１〜Ｂｑｍの両端の電圧程度に設定することができ、ひいては、要求耐圧の過度の上昇を抑制することができる。
【００３８】
（３）電気経路Ｌｐ１及び電気経路Ｌｐ（ｍ＋１）間や、電気経路Ｌｑ１及び電気経路Ｌｑ（ｍ＋１）間に接続されるコンデンサの数を、２個とした。これにより、短絡異常に対処するための必要最小限の設定とすることができ、ひいては、短絡異常に対処しつつも冗長性を極力抑制することができる。
【００３９】
（４）コンデンサＣｐ１，Ｃｐ２，Ｃｐ３を、セラミックコンデンサとすることで、バイパスコンデンサとしての機能を十分に発揮することができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に、図面を参照しつつ説明する。
【００４１】
図３に、本実施形態にかかる組電池及び管理装置の構成を示す。
【００４２】
図示されるように、本実施形態では、各管理ユニットＵｓ（ｓ＝３ｘ−２：ｘ＝１、２、３、…）の電源ラインとしての電気経路Ｌｓ１及び電気経路Ｌｓ（ｍ＋１）間に直列に、コンデンサＣｓ１及びコンデンサＣｓ２を接続する。また、各管理ユニットＵｔ（ｔ＝ｐ＋１）の電源ラインとしての電気経路Ｌｔ１及び電気経路Ｌｔ（ｍ＋１）間に直列に、コンデンサＣｓ２及びコンデンサＣｓ３を接続する。更に、各管理ユニットＵｕ（ｕ＝ｐ＋２）の電源ラインとしての電気経路Ｌｕ１及び電気経路Ｌｕ（ｍ＋１）間に直列に、コンデンサＣｓ３及びコンデンサＣｓ４を接続する。
【００４３】
すなわち、図４（ａ）に示すように、管理ユニットＵｉを隣接する３つの管理ユニットＵｓ，Ｕｔ，Ｕｕに均等分割して且つ、これらの一対の電源ラインとしての電気経路Ｌｓ１及び電気経路Ｌｓ（ｍ＋１）間と、電気経路Ｌｔ１及び電気経路Ｌｔ（ｍ＋１）間と、電気経路Ｌｕ１及び電気経路Ｌｕ（ｍ＋１）間とに、コンデンサを接続する。
【００４４】
これにより、電気経路Ｌｓ１及び電気経路Ｌｓ（ｍ＋１）間に接続されるコンデンサＣｓ１及びコンデンサＣｓ２と、電気経路Ｌｔ１及び電気経路Ｌｔ（ｍ＋１）間に接続されるコンデンサＣｓ２及びコンデンサＣｓ３とは、コンデンサＣｓ２が共有されている。また、電気経路Ｌｔ１及び電気経路Ｌｔ（ｍ＋１）間に接続されるコンデンサＣｓ２及びコンデンサＣｓ３と、電気経路Ｌｕ１及び電気経路Ｌｕ（ｍ＋１）間に接続されるコンデンサＣｓ３及びコンデンサＣｓ４とは、コンデンサＣｓ３が共有されている。
【００４５】
このため、例えば図４（ｂ）に示すものと比較して、コンデンサの数を「３３％」低減することができる。
【００４６】
以上説明した本実施形態によっても、先の第１の実施形態の上記（１）〜（４）の効果に準じた効果を得ることができる。
【００４７】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に、図面を参照しつつ説明する。
【００４８】
図５（ａ）に、管理ユニットＵｉ及び電池セルＢｉ１〜Ｂｉｍ間のバイパスコンデンサの接続態様を示す。
【００４９】
図示されるように、本実施形態では、各管理ユニットＵｉと各電池セルＢｉｊの両電極とを接続する電気経路Ｌｉｊ及び電気経路Ｌｉ（ｊ＋１）間に、それぞれ２つのコンデンサＣｉｊ，Ｃｉ（ｊ＋１）を直列接続する。これにより、ノイズの混入によって各電気経路Ｌｉｊの電圧が変動することを好適に抑制することができ、ひいては、各電池セルＢｉｊの状態をより高精度の監視することができる。
【００５０】
この際、互いに隣接する一対の電気経路Ｌｉｊ，Ｌｉ（ｊ＋１）と一対の電気経路Ｌｉ（ｊ＋１），Ｌｉ（ｊ＋２）とで、コンデンサＣｉ（ｊ＋１）が共有されることとなる。これにより、図５（ｂ）に示す場合と比較して、コンデンサの数を低減することができる。
【００５１】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（３）、（４）に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００５２】
（５）各管理ユニットＵｉと各電池セルＢｉｊの両電極とを接続する電気経路Ｌｉｊ及び電気経路Ｌｉ（ｊ＋１）間に、それぞれ２つのコンデンサＣｉｊ，Ｃｉ（ｊ＋１）を直列接続した。これにより、ノイズの混入によって各電気経路Ｌｉｊの電圧が変動することを好適に抑制することができる。
【００５３】
（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に、図面を参照しつつ説明する。
【００５４】
図６に、管理ユニットＵｐ、Ｕｑ（ｐ＝２ｘ−１、ｑ＝ｐ＋１：ｘ＝１，２，３，…）及び電池セルＢｐ１〜Ｂｐｍ、Ｂｑ１〜Ｂｑｍの構成を示す。
【００５５】
本実施形態では、互いに隣接する２つの管理ユニットＵｐ，Ｕｑの両端の電源ラインとしての電気経路Ｌｐ１及び電気経路Ｌｑ（ｍ＋１）間に、２つのコンデンサＣｐ１、Ｃｑ（ｍ＋１）を直列接続する。また、電池セルＢｐ１〜Ｂｐｍ、Ｂｑ１〜Ｂｑｍの両電極と管理ユニットＵｐ、Ｕｑとを接続する電気経路のうちの上記両端の電源ライン以外の電気経路Ｌｐα（α＝２〜ｍ＋１）、Ｌｑβ（β＝２〜ｍ：Ｌｑ１は、Ｌｐ（ｍ＋１）と表記）と、上記コンデンサＣｐ１，Ｃｑ（ｍ＋１）の接続点との間に、コンデンサＣｐα、Ｃｑβをそれぞれ接続する。
【００５６】
これにより、管理ユニットＵｐ、Ｕｑと接続される電気経路Ｌｐｍ、Ｌｑｍ（ｍ＝１〜ｍ＋１）のうち、互いに隣接する一対の電気経路間でコンデンサが共有される。これにより、先の第３の実施形態の場合よりも更にコンデンサの数を低減することができる。
【００５７】
（第５の実施形態）
以下、第５の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に、図面を参照しつつ説明する。
【００５８】
図７に、本実施形態にかかる組電池及び管理装置の構成を示す。
【００５９】
図示されるように、本実施形態においても、最下流のブロック（第ｎブロック）を除いた管理ユニットＵ１〜Ｕ（ｎ−１）を、隣接する２つの管理ユニットＵｐ，Ｕｑ（ｐ＝２ｘ−１、ｑ＝ｐ＋１：ｘ＝１，２，３，…）に分割し、これらに対して、先の図２に示した態様にてコンデンサを接続する。そして、最下流のブロックの管理ユニットＵｎについては、一対の電源ラインとしての電気経路Ｌｎ１、Ｌｎ（ｍ＋１）間に２つのコンデンサを独立に直列接続する。
【００６０】
これは、ブロックの数が奇数（ｎ＝２ｙ＋１）であるためになされる処置である。
【００６１】
以上説明した本実施形態によっても、先の第１の実施形態の上記（１）〜（４）の各効果に準じた効果を得ることができる。
【００６２】
（第６の実施形態）
以下、第６の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に、図面を参照しつつ説明する。
【００６３】
図８に、本実施形態にかかる組電池及び管理装置の構成を示す。本実施形態においても、最下流の２つのブロック（第ｎブロック及び第(ｎ−１)ブロック）を除いた管理ユニットＵ１〜Ｕ（ｎ−２）を、隣接する３つの管理ユニットＵｓ，Ｕｔ，Ｕｕ（ｓ＝３ｘ−２、ｔ＝ｓ＋１、ｕ＝ｓ＋２：ｘ＝１，２，３，…）に分割し、これらに対して、先の図４に示した態様にてコンデンサを接続する。そして、最下流の２つのブロックの管理ユニットＵ（ｎ−１），Ｕｎについては、先の図２に示した態様にてコンデンサを直列接続する。
【００６４】
これは、ブロックの数が３で割って２余る数（例えば「８０」）であるためになされる処置である。
【００６５】
以上説明した本実施形態によっても、先の第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００６７】
・上記第５の実施形態において、最下流の３つのブロックを除いた管理ユニットＵ１〜Ｕ（ｎ−３）を、隣接する２つの管理ユニットＵｐ，Ｕｑに均等分割し、これらに対して先の図２に示した態様にてコンデンサを接続するとともに、管理ユニットＵ（ｎ−２）〜Ｕｎについては、先の図４に示した態様にてコンデンサを接続してもよい。ただし、先の第５の実施形態のように、コンデンサの接続パターンを定める単位となる複数個の管理ユニットＵｐ，Ｕｑの数未満の管理ユニットを除いて管理ユニットＵｉを均等分割することが望ましい。
【００６８】
・ｎ個の管理ユニットＵｉを、互いに隣接する複数個の管理ユニットによって分割する際の上記複数個としては、２個又は３個に限らない。この数が増加するほど、コンデンサの数を低減することができる。
【００６９】
・管理ユニットとしては、各電池セルＢｉｊの状態を監視するものに限らない。例えば、ブロック毎の電池セルＢｉ１〜Ｂｉｍの電圧を、ブロック間で均等化すべく、電圧の高いものを放電させる放電回路であってもよい。これは、例えば電池セルＢｉｊ単位の放電回路である上記特許文献１記載の回路を、ブロック単位の放電回路として用いればよい。この場合、ブロックの電池セルＢｉ１〜Ｂｉｍと管理ユニットとを接続する電気経路としては、電源ラインとしての電気経路Ｌｉ１、Ｌｉ（ｍ＋１）の２本で足りる。
【００７０】
・管理装置２０としては、ブロック単位の電池セルＢｉ１〜ｉｍを電源とする管理ユニットを備えるものに限らない。この場合であっても、組電池１０の各電池セルＢｉｊやブロック単位の電池セルＢｉ１〜ｉｍの状態を管理するに際し、ノイズの影響を抑制する観点からバイパスコンデンサを用いることが望まれる。そして、その数は、電池セルＢｉｊの数やブロックの数が多いほど多くなるため、コンデンサの数を抑制するうえでは本発明の適用は有効である。
【００７１】
・コンデンサとしては、セラミックコンデンサに限らない。ただし、高周波数応答特性を有するものが望ましい。周波数特性が比較的良好な他のコンデンサとしては、タンタルコンデンサがある。このタンタルコンデンサについてもその故障は短絡故障となる可能性が極めて高いため、これに対処するための冗長設計が望まれる。このため、タンタルコンデンサを用いる場合であってもコンデンサの数が膨大となりやすいために、本発明の適用が特に有効である。
【００７２】
・組電池としては、ハイブリッド車に搭載されるものに限らず、例えば電気自動車に搭載されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】第１の実施形態にかかる組電池及びその管理装置の全体構成を示す図。
【図２】同実施形態にかかるバイパスコンデンサの接続パターンを示す図。
【図３】第２の実施形態にかかる組電池及びその管理装置の全体構成を示す図。
【図４】同実施形態にかかるバイパスコンデンサの接続パターンを示す図。
【図５】第３の実施形態にかかるバイパスコンデンサの接続パターンを示す図。
【図６】第４の実施形態にかかるバイパスコンデンサの接続パターンを示す図。
【図７】第５の実施形態にかかる組電池及びその管理装置の全体構成を示す図。
【図８】第６の実施形態にかかる組電池及びその管理装置の全体構成を示す図。
【符号の説明】
【００７４】
１０…組電池、２０…管理装置、Ｂｉｊ…電池セル、Ｕｉ…管理ユニット、Ｃｉｊ…コンデンサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の電池セルの直列接続体として構成される組電池における単一の電池セル及び隣接するいくつかからなる電池セルのいずれかである単位電池の状態を管理する組電池の管理装置において、
前記各単位電池の電極と当該管理装置とを接続する電気経路のうちの一対の電気経路間に複数のコンデンサが直列接続されて且つ、前記一対の電気経路の間に挟まれた電気経路と前記直列接続されるコンデンサ同士の接続点との間に、コンデンサが更に接続されてなることを特徴とする組電池の管理装置。
【請求項２】
前記各単位電池が管理対象として割り振られて且つ、該割り振られた単位電池と並列接続されることで当該単位電池を電源とする複数の管理ユニットを備え、
前記一対の電気経路が、互いに隣接する複数個の管理ユニットの電源ラインのうちの両端の電源ラインであって且つ、前記一対の電気経路間の電気経路が前記複数個の管理ユニットの電源ラインのうちの両端以外の電源ラインであることを特徴とする請求項１記載の組電池の管理装置。
【請求項３】
前記単位電池は、複数の電池セルによって構成されており、
前記単位電池を構成する電池セルの電極を前記管理ユニットと接続する電気経路のうちの前記電源ライン以外の電気経路と、前記電源ライン間に接続される複数のコンデンサ同士の接続点との間に、コンデンサが更に接続されてなることを特徴とする請求項２記載の組電池の管理装置。
【請求項４】
前記管理ユニットのうち前記複数個の２倍未満の所定数を除いた管理ユニットは、前記互いに隣接する複数個の管理ユニットに均等分割されてなることを特徴とする請求項２又は３記載の組電池の管理装置。
【請求項５】
前記単位電池のうちの複数が管理対象として割り振られて且つ、該割り振られた複数の単位電池の両端の電極と並列接続されることで当該複数の単位電池を電源とする複数個の管理ユニットを備え、
前記一対の電気経路が、前記複数の単位電池の電極を前記管理ユニットと接続する電気経路のうちの前記管理ユニットの一対の電源ラインであることを特徴とする請求項１記載の組電池の管理装置。
【請求項６】
前記複数のコンデンサが、２個のコンデンサからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の組電池の管理装置。
【請求項７】
前記コンデンサが、セラミックコンデンサであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の組電池の管理装置。
【請求項１】
複数個の電池セルの直列接続体として構成される組電池における単一の電池セル及び隣接するいくつかからなる電池セルのいずれかである単位電池の状態を管理する組電池の管理装置において、
前記各単位電池の電極と当該管理装置とを接続する電気経路のうちの一対の電気経路間に複数のコンデンサが直列接続されて且つ、前記一対の電気経路の間に挟まれた電気経路と前記直列接続されるコンデンサ同士の接続点との間に、コンデンサが更に接続されてなることを特徴とする組電池の管理装置。
【請求項２】
前記各単位電池が管理対象として割り振られて且つ、該割り振られた単位電池と並列接続されることで当該単位電池を電源とする複数の管理ユニットを備え、
前記一対の電気経路が、互いに隣接する複数個の管理ユニットの電源ラインのうちの両端の電源ラインであって且つ、前記一対の電気経路間の電気経路が前記複数個の管理ユニットの電源ラインのうちの両端以外の電源ラインであることを特徴とする請求項１記載の組電池の管理装置。
【請求項３】
前記単位電池は、複数の電池セルによって構成されており、
前記単位電池を構成する電池セルの電極を前記管理ユニットと接続する電気経路のうちの前記電源ライン以外の電気経路と、前記電源ライン間に接続される複数のコンデンサ同士の接続点との間に、コンデンサが更に接続されてなることを特徴とする請求項２記載の組電池の管理装置。
【請求項４】
前記管理ユニットのうち前記複数個の２倍未満の所定数を除いた管理ユニットは、前記互いに隣接する複数個の管理ユニットに均等分割されてなることを特徴とする請求項２又は３記載の組電池の管理装置。
【請求項５】
前記単位電池のうちの複数が管理対象として割り振られて且つ、該割り振られた複数の単位電池の両端の電極と並列接続されることで当該複数の単位電池を電源とする複数個の管理ユニットを備え、
前記一対の電気経路が、前記複数の単位電池の電極を前記管理ユニットと接続する電気経路のうちの前記管理ユニットの一対の電源ラインであることを特徴とする請求項１記載の組電池の管理装置。
【請求項６】
前記複数のコンデンサが、２個のコンデンサからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の組電池の管理装置。
【請求項７】
前記コンデンサが、セラミックコンデンサであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の組電池の管理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−１４８３９６（Ｐ２００８−１４８３９６Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３００９１（Ｐ２００６−３３００９１）
【出願日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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