電池システムおよび電池セル制御用集積回路
【課題】集積回路の信頼性を向上させ、リチウム電池セルコントローラ、更には車両用電源システムの信頼性を向上させた車両用の電源システムの提供。
【解決手段】直列に接続された複数のリチウム電池セルグループが更に複数個直列接続されているリチウム電池モジュールと、前記各リチウム電池セルグループに対応付けて設けられた複数個の集積回路と、各集積回路を接続する伝送路とを備え、前記集積回路は、複数のリチウム電池セルの端子電圧を選択する選択回路と、選択された端子電圧をデジタル値に変換するアナログデジタル変換器と、既知の電圧を発生する電圧発生回路と、前記既知の電圧に対して既知の大小関係のデジタル値を発生するデジタル発生回路とを有し、前記デジタル値と前記デジタル発生回路の発生するデジタル値とを前記デジタル比較回路で比較し、前記比較結果が前記既知の大小関係と異なる場合に伝送路から異常を表す異常信号を送出する。
【解決手段】直列に接続された複数のリチウム電池セルグループが更に複数個直列接続されているリチウム電池モジュールと、前記各リチウム電池セルグループに対応付けて設けられた複数個の集積回路と、各集積回路を接続する伝送路とを備え、前記集積回路は、複数のリチウム電池セルの端子電圧を選択する選択回路と、選択された端子電圧をデジタル値に変換するアナログデジタル変換器と、既知の電圧を発生する電圧発生回路と、前記既知の電圧に対して既知の大小関係のデジタル値を発生するデジタル発生回路とを有し、前記デジタル値と前記デジタル発生回路の発生するデジタル値とを前記デジタル比較回路で比較し、前記比較結果が前記既知の大小関係と異なる場合に伝送路から異常を表す異常信号を送出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用電源システムおよび電池セル制御用集積回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用回転電機の駆動システムは直流電力を供給するための二次電池と前記二次電池から供給された直流電力を３相交流電力に変換するインバータ装置とを備えており、前記３相交流電力は車両に搭載された回転電機に供給される。前記３相交流の回転電機は一般には電動機の機能と発電機の機能とを備えており、回生制動運転など前記３相交流の回転電機が発電機として運転される場合には、前記回転電機が発電した３相交流電力は前記インバータ装置により直流電力に変換され、該直流電力が前記二次電池に供給され、前記二次電池により前記発電電力が蓄積される。
【０００３】
前記二次電池として小型で大電力が蓄電できる観点からリチウム電池モジュールが適している。リチウム電池モジュールは直列接続された多数のリチウム電池セルを有しており、各リチウム電池セルの充電状態をそれぞれ検出し、過充電状態にならないように管理することが望ましい。なお前記充電状態はSOC（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）と以下記載する。各リチウム電池セルは、例えば過放電状態にならないように充放電を管理することが望ましく、仮に過放電状態に維持されると最悪の場合、異常な発熱が生じる恐れがある。
【０００４】
リチウム電池を有する車両用電源システムは、下記特許文献１〔特開２００５−３１８７５１号公開特許公報〕に開示がなされており、例えば特許文献１の図２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３１８７５１号公開特許公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
各リチウム電池セルの過充電を防止するために、各リチウム電池セルの端子電圧を検出し、各リチウム電池セルが過充電とならないように監視している。車両用電源は、常に振動が加わる状態で、しかも温度変化の激しい条件で長期間使用される可能性があり、信頼性に対し十分な配慮が望まれる。
【０００７】
本発明の目的は、信頼性の高い車両用の電源システム、あるいは信頼性の高い電池セルのコントローラ、あるいは前記車両用の電源システムに使用されるための信頼性の高い集積回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の一態様による車両用電源システムは、電気的に直列に接続された複数の電池セルを有する電池セルグループが複数、電気的に直列に接続されてなる電池モジュールと、複数の電池セルグループに対応して設けられた複数の電池セル制御装置と、複数の電池セル制御装置に入出力される信号を伝送する信号伝送路と、を有し、複数の電池セル制御装置の各々は、対応する電池セルグループの各電池セルの端子電圧を計測するための電圧計測回路と、電圧計測回路から出力された端子電圧値と、電池セルの過充放電を診断するための電圧閾値とを比較するための比較回路と、比較回路の比較結果に基づいて、過充放電であると診断された場合には、過充放電に対応する診断結果を表す信号を出力するための診断結果出力回路と、電池セル制御装置内の異常診断に用いられる値であり、比較回路に入力される入力値に対して既知の大小関係にある比較値を発生するための比較値発生回路と、電圧計測回路によって計測された端子電圧を表す信号、及び診断結果信号に基づく異常信号を信号伝送路に出力するための通信回路と、を有しており、比較回路によって入力値と比較値とを比較し、この結果が既知の大小関係と異なる場合には、電池セル制御装置内に異常があるとして、電池セル制御装置内の異常に対応する診断結果信号を診断結果出力回路から出力することを特徴とする。
（２）本発明の他の一態様による車両用電源システムは、直列に接続された複数のリチウム電池セルを有するリチウム電池グループが複数、直列に接続されてなるリチウム電池モジュールと、複数のリチウム電池グループに対応して設けられた複数の集積回路と、複数の集積回路に入出力される信号を伝送する信号伝送路と、を有し、複数の集積回路の各々は、対応するリチウム電池グループの各リチウム電池セルの端子電圧から計測対象となる端子電圧を選択するための選択回路と、選択回路から出力された端子電圧をアナログ値からデジタル値に変換するためのアナログデジタル変換器と、アナログデジタル変換器から出力された端子電圧のデジタル値と過充放電診断用の電圧閾値とを比較するためのデジタル比較回路と、デジタル比較回路の比較結果に基づいて、異常を表す信号を信号伝送路に送信するための通信回路と、所定電圧を発生させるための電圧発生回路と、所定電圧に対して既知の大小関係にあるデジタル値を発生させるためのデジタル発生回路と、を有しており、電圧発生回路において発生した所定の電圧を選択回路によって選択して、所定の電圧をアナログデジタル変換器によってデジタル値に変換すると共に、アナルグデジタル変換器から出力されたデジタル値とデジタル発生回路から出力されたデジタル値とをデジタル比較回路によって比較し、この比較結果が既知の大小関係と異なる場合には、異常信号を通信回路から信号伝送路に送信することを特徴とする。
（３）本発明の別の一態様による車両用電源システムは、直列に接続された複数のリチウム電池セルを有するリチウム電池グループが複数、直列に接続されてなるリチウム電池モジュールと、複数のリチウム電池グループに対応して設けられた複数の集積回路と、複数の集積回路に入出力される信号を伝送する複数の信号伝送路と、を有し、複数の集積回路の各々は、対応するリチウム電池グループの各リチウム電池セルの端子電圧から計測対象となる端子電圧を選択するための選択回路と、選択回路から出力された端子電圧をアナログ値からデジタル値に変換するためのアナログデジタル変換器と、アナログデジタル変換器から出力された端子電圧のデジタル値と過充放電診断用の電圧閾値とを比較するためのデジタル比較回路と、端子電圧のデジタル値、及び異常を表す信号を送信するための通信回路と、所定電圧を発生させるための電圧発生回路と、所定電圧に対して既知の大小関係にあるデジタル値を発生させるためのデジタル発生回路と、を有しており、通信回路は、シリアル伝送用端子及び１ビット信号伝送用端子を有しており、シリアル伝送用端子は、電気的に直列に接続される集積回路の一方側におけるシリアル伝送用端子の送信側が、その他方側におけるシリアル伝送用端子の受信側に信号伝送路の一つを介して電気的に接続されることにより、電気的に直列に接続されており、１ビット信号伝送用端子は、電気的に直列に接続される集積回路の一方側における１ビット信号伝送用端子の送信側が、その他方側におけ１ビット信号伝送用端子の受信側に信号伝送路の他の一つを介して電気的に接続されることにより、電気的に直列に接続されており、電圧発生回路において発生した所定の電圧を選択回路によって選択して、所定の電圧をアナログデジタル変換器によってデジタル値に変換すると共に、アナログデジタル変換器から出力されたデジタル値とデジタル発生回路から出力されたデジタル値とをデジタル比較回路によって比較し、この比較結果が既知の大小関係と異なる場合には、異常信号を通信回路から1ビット信号伝送用端子を介して信号伝送路の他の一つに送信しており、複数の集積回路の一つから送信された異常信号は、信号伝送路の他の一つを介して他の集積回路に送信され、他の集積回路の１ビット信号伝送用端子の受信側を介して他の集積回路に入力されることを特徴とする。
（４）本発明の一態様による電池セル制御用集積回路は、電気的に直列に接続された複数の電池セルに電気的に接続され、各電池セルの端子電圧を計測するために設けられる集積回路であって、各電池セルの端子電圧を取り込むための複数の電圧取込端子と、複数の電圧取込端子から取り込まれた各電池セルの端子電圧を計測するための電圧計測回路と、電圧計測回路から出力された端子電圧値と、電池セルの過充放電を診断するための電圧閾値とを比較するための比較回路と、比較回路の比較結果に基づいて、過充放電であると診断された場合には、過充放電に対応する診断結果を表す信号を出力するための診断結果出力回路と、集積回路内の異常診断に用いられる値であり、比較回路に入力される入力値に対して既知の大小関係にある比較値を発生するための比較値発生回路と、電圧計測回路によって計測された端子電圧を表す信号、及び診断結果信号に基づく異常信号を出力するための通信回路と、通信回路に電気的に接続され、信号を送受信するための信号端子と、を有し、比較回路によって入力値と比較値とを比較し、この結果が既知の大小関係と異なる場合には、集積回路内に異常があるとして、集積回路内の異常に対応する診断結果信号を診断結果出力回路から出力することを特徴とする。
（５）本発明の他の一態様による電池セル制御用集積回路は、電気的に直列に接続された複数の電池セルに電気的に接続され、各電池セルの端子電圧を計測するために設けられる集積回路であって、各電池セルの端子電圧を取り込むための複数の電圧取込端子と、複数の電圧取込端子から取り込まれた各電池セルの端子電圧を計測するための電圧計測回路と、電圧計測回路から出力された端子電圧値と、電池セルの過充放電を診断するための電圧閾値とを比較するための比較回路と、比較回路の比較結果に基づいて、過充放電であると診断された場合には、過充放電に対応する診断結果信号を出力するための診断結果出力回路と、集積回路内の異常診断に用いられる値であり、比較回路に入力される入力値に対して既知の大小関係にある比較値を発生するための比較値発生回路と、電圧計測回路によって計測された端子電圧を表す信号、及び診断結果信号に基づく異常信号を信号伝送路に出力するための通信回路と、端子電圧の計測が行われる計測期間を指示する信号を出力すると共に、計測期間指示信号の出力に同期して、集積回路内の異常診断が行われる診断期間を指示する信号を出力するためのタイミング制御回路と、通信回路に電気的に接続され、信号を送受信するための信号端子と、を有し、診断期間指示信号に基づいて、端子電圧の計測に同期して集積回路内の異常を診断する第１診断と、比較回路によって入力値と比較値とを比較した結果が、既知の大小関係と異なるか否かに基づいて、集積回路内の異常を診断する第２診断とを実行し、集積回路内に異常がある場合には、集積回路内の異常に対応する診断結果信号を診断結果出力回路から出力して、この出力された診断結果信号に基づく異常信号を通信回路から送信端子を介して出力することを特徴とする。
（６）本発明の別の一態様による電池セル制御用集積回路は、電気的に直列に接続された複数のリチウム電池セルに電気的に接続され、各リチウム電池セルの端子電圧を計測するために設けられる集積回路であって、複数の電圧取込端子、信号送受信端子、選択回路、アナログデジタル変換器、通信回路、診断回路、デジタル比較回路、及びデジタル値出力回路を有し、各リチウム電池セルから複数の電圧取込端子を介して入力される端子電圧を選択回路によって選択し、この選択された端子電圧のアナログ値をアナログデジタル変換器によってデジタル値に変換し、この変換された端子電圧のデジタル値を通信回路から信号送信端子を介して送信するように構成されていると共に、第１デジタル値、及び第１デジタル値に対して所定の大小関係にある第２デジタル値をデジタル値出力回路から出力し、第１及び第２デジタル値をデジタル比較回路によって比較し、この比較結果が所定の大小関係にあるか否かに基づいて、診断回路によって集積回路の異常の有無を診断し、異常が有る場合には、異常を表す信号を通信回路から信号送信端子を介して送信するように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、集積回路の信頼性が向上し、リチウム電池セルコントローラ、更には車両用電源システムの信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による車両用電源システムの電池モジュールおよびセルコントローラの一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明による車両用電源システムに用いられる集積回路の構成の一実施例を示すブロック図である。
【図３】本発明による車両用電源システムに用いられる集積回路の通信コマンドの送受信方法の一実施例を示した説明図である。
【図４】本発明による車両用電源システムにおける計測動作のタイミングの一実施例を説明する図である。
【図５】本発明による車両用電源システムにおいて各集積回路の対応する各グループを構成する電池セル数の数に応じ、計測動作を実行させる回路の一実施例を説明する図である。
【図６】本発明による車両用電源システムにおいて、診断の対象となる回路および該診断のための回路の一実施例を説明する図である。
【図７】本発明による車両用電源システムの集積回路の内部に設けられた通信コマンドの送受信を行う通信回路の一実施例を説明する図である。
【図８】本発明による車両用電源システムにおいてバッテリコントローラからの通信コマンドにより各集積回路のアドレスレジスタの設定手順の一実施例を説明する説明図である。
【図９】通信コマンドの送信に基づく図７の回路の動作を説明する説明図である。
【図１０】図９に記載の各集積回路に、バッテリコントローラからの通信コマンドに基づいて順次アドレスを設定する実施例の説明図である。
【図１１】本発明による車両用電源システムにおいて各電池セルの充電状態を計測し、充電量の多い電池セルの放電を実行する処理フローの一実施例を示した図である。
【図１２】本発明による車両用電源システムにおいて各集積回路または各電池セルが異常となっているか否かをテストをするための処理フローの一実施例を示した図である。
【図１３】直流電源システムを車両用回転電機の駆動システムに適用した場合の一実施例を示す回路図である。
【図１４】図１３に示した車両用電源システムにおける動作フローの一実施例を示した図である。
【図１５】前記車両用電源システムにおいてバッテリコントローラのセルコントローラとの通信を終了させるシーケンスの一実施例を示す説明図である。
【図１６】前記車両用電源システムにおいてバッテリコントローラのセルコントローラとの通信を終了させるシーケンスの他の実施例を示す説明図である。
【図１７】本発明による車両用電源システムにおいてバッテリモジュールの各グループが有する電池セルの数を異なる数とした場合の実施例を示す説明図である。
【図１８】本発明による車両用電源システムに用いられる電池モジュール（蓋が取り付けられている）の一実施例を示した図である。
【図１９】本発明による車両用電源システムに用いられる電池モジュール（蓋が外されている）の一実施例を示した図である。
【図２０】本発明による車両用電源システムに用いられる電池モジュールに内蔵されるセルコントローラの一実施例を示す平面図である。
【図２１】本発明による車両用電源システムにおいてバランシングスイッチの制御と各電池セルの端子電圧の計測の両方の制御を実現する構成の一実施例を示す図である。
【図２２】本発明による車両用電源システムにおいてバランシングスイッチの制御と各電池セルの端子電圧の計測の両方の制御を実現する構成の他の実施例を示す図である。
【図２３】図２１に示す回路において計測制御と充電状態の調整のための放電制御との関係を示す動作図である。
【図２４】図２２に示す回路において計測制御と充電状態の調整のための放電制御との関係を示す動作図である。
【図２５】図２３や図２４に示す制御を行うための回路の一実施例を示す図である。
【図２６】電池セルＢＣの端子電圧を検出するための正極および負極とセルコントローラとを接続する検出用ハーネスに異常が発生した場合の診断の一例を示す説明図である。
【図２７】電池セルＢＣの端子電圧を検出するための正極および負極とセルコントローラとを接続する検出用ハーネスに異常が発生した場合の診断の他の例を示す説明図である。
【図２８】図２６および図２７に示す構成において電池セルと各集積回路間の電気的な接続に異常が生じたことを検知する方法を示した説明図である。
【図２９】充電状態の調整のための制御に優先してバランシングスイッチを優先制御したい場合において放電制御回路に基づく信号の遮断期間を示す説明図である。
【図３０】充電状態の調整のための制御に優先してバランシングスイッチを優先制御したい場合において放電制御回路に基づく信号の遮断期間を示す説明図である。
【図３１】図６に対応し、本発明による車両用電源システムにおける診断の対象となる回路および該診断のための回路の他の実施例を説明する図である。
【図３２】図１と対応し、本発明による車両用電源システムの電池モジュールおよびセルコントローラの他の実施例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
発明の実施の形態として以下に説明する、車両用回転電機の駆動システムあるいは直流電源システムあるいは直流電源用セルコントローラあるいは直流電源用セルコントローラに使用する集積回路は、上述のとおり、高い信頼性を維持できる効果がある。
【００１２】
以下の実施の形態で説明の構成は、集積回路内のステージ回路は周期的にステージ信号を発生し、前記ステージ信号に基づいて順に測定すべき電池セルの端子電圧が選定され、選定された端子電圧がアナログデジタル変換器によりデジタル信号に変換され、前記デジタル信号が計測値として利用される。さらに集積回路は電池セルの診断機能を有しており、前記ステージ回路からのステージ信号により、前記計測結果としてのデジタル信号を基に前記診断機能により電池セルの診断が行われる。このように周期的に行われる電池セルの端子電圧の計測後、計測結果であるデジタル信号に基づき電池セルの過充電などに関する診断が引き続いて実行される。上述のとおり所定の順で周期的に電池セルが選択され、選択された電池セルの端子電圧の計測動作が行われ、前記計測動作にリンクして順に過充電などの診断が行われるので、測定値に基づき速やかに異常の診断が行われる。また計測および診断が定まった周期的で各集積回路ごとに行われるので、電池モジュールを構成する全電池セルが短時間に診断でき、高い信頼性を維持できる。
【００１３】
以下の実施の形態では、端子電圧の計測とは別に集積回路内部の発生電圧を選択回路で選択し、選択された電圧のアナログデジタル変換器による変換結果が閾値に対して既知の関係が維持されているかどうかを検知している。もし前記選択回路やアナログデジタル変換器などに異常が発生すると前記既知の関係が維持できなくなる。従って上記関係から集積回路内部の診断が可能となる。
【００１４】
さらに以下の実施の形態では、上述の効果の他に以下の実施の形態の説明の中で述べる課題を解決できる効果を有する。
【００１５】
〈セルコントローラの説明〉
図１は、車両用回転電機の駆動システムに使用される直流電源システムの電池モジュール９およびセルコントローラ（以下、Ｃ／Ｃと略称する場合がある）８０を説明する図である。
【００１６】
前記電池モジュール９は複数個の電池セルのグループＧＢ１、・・・ＧＢＭ、・・・ＧＢＮを有している。前記各グループは複数個の直列接続された電池セルＢＣ１〜ＢＣ４を有している。従って前記電池モジュール９は直列に接続された複数の、この実施の形態では例えば数十個場合によっては数百個からなる多数の、電池セルを有している。この実施の形態では各電池セルはリチウムイオン電池である。
【００１７】
各リチウム電池セルの端子電圧はその電池セルの充電状態で変化し、例えば充電状態３０％程度の放電された状態では約３.３ボルト程度となり、充電状態７０％程度の充電された状態では約３.８ボルト程度となる。正常な動作状態を超えて放電した過放電状態では、例えば２.５V以下になる場合があり、また正常な動作範囲を超えて充電された過充電状態では４.２ボルト以上になる場合がある。直列接続された複数の電池セルＢＣ１〜ＢＣ４は、端子電圧をそれぞれ計測することでそれぞれの充電状態ＳＯＣを把握できる。
【００１８】
本実施の形態では、前記各電池セルＢＣ１〜ＢＣ１２の端子電圧の計測を行い易くするなどの理由で、１グループを４個乃至６個の各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４で構成している。この図に示す実施の形態では各グループを４個の電池セルすなわち、グループＢＧ１やグループＧＢＭ、グループＧＢＮをそれぞれ電池セルＢＣ１〜ＢＣ４で構成している。図でグループＢＧ１とグループＧＢＭとの間およびグループＧＢＭとグループＧＢＮとの間にはさらに電池セルを備えたグループが存在しているが、同様の構成であり説明の煩雑さを避けるために省略する。
【００１９】
前記セルコントローラ８０は、前記電池モジュール９を構成する各グループに対応して集積回路３Ａ、・・・３Ｍ、・・・３Ｎを有しており、各電池セルの端子電圧を検出するために各集積回路は電圧検出用の端子を備えており、各集積回路の電圧検出用の各端子Ｖ１乃至ＧＮＤは、各グループを構成する各電池セルの正極および負極にそれぞれ接続されている。また各集積回路は信号伝送のための送受信端子を有しており、これら各集積回路の送受信端子は以下に説明の如く直列接続され、前記信号伝送路を介してバッテリコントローラ２０に接続されている。以下更に詳述する。
【００２０】
前記セルコントローラ８０はグループに対応して複数個、例えば数個から数十個、の集積回路を有しており、図で集積回路（以下ＩＣと略称する場合がある）を３Ａ、……、３Ｍ、……３Ｎ、として記載している。なお、集積回路３Ａと、集積回路３Ｍとの間および集積回路３Ｍと集積回路３Ｎとの間にさらに同様の構成の集積回路が存在するが煩雑さを避けるため、これらは省略する。
【００２１】
各集積回路３Ａ、……、３Ｍ、……、３Ｎは、それぞれ対応する各グループＧＢ１、……ＧＢＭ、……ＧＢＮを構成する各電池セル（以下、電池セルと称する場合がある）ＢＣ１〜ＢＣ４の電圧を検出するとともに、全グループの全電池セルの充電状態ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を均一化するため、各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４のＳＯＣを個別に調整するための充電状態調整用抵抗Ｒ１〜Ｒ４が、スイッチ素子を介して各電池セルと並列に接続される構成となっている。前記スイッチ素子は図２を用いて後述する。
【００２２】
前記集積回路３Ａ、３Ｍ、３Ｎはさらにそれぞれ対応する各グループＧＢ１、……ＧＢＭ、……ＧＢＮを構成する各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４の異常状態を検出する機能を有している。これらの集積回路は何れも同じ構造を有しており、各集積回路はそれぞれ電池セルの(１)端子電圧計測回路、（２）充電状態調整回路、（３）異常状態検出回路を有している。この実施の形態で異常状態とは、バッテリセルの過充電や過放電、バッテリセル温度の異常上昇などである。
【００２３】
集積回路３Ａ、３Ｍ、３Ｎと上位のバッテリコントローラ２０との信号の送受は、通信ハーネス５０を介しておこなわれる。前記バッテリコントローラ２０は車両のシャーシ電位をグランド（ＧＮＤ）とし、１２Ｖ以下の低電位で動作するようになっている。一方各集積回路３Ａ、３Ｍ、３Ｎは、対応するグループを構成する電池セルの電位が異なるので、それぞれ異なる電位に保持され、異なる電位で動作する。前述のとおり、電池セルの端子電圧は充電状態ＳＯＣに基づき変化するので、電池モジュール９の最低電位に対する各グループの電位は充電状態ＳＯＣに基づいて変化する。各集積回路３Ａ、３Ｍ、３Ｎは電池モジュール９の対応するグループの電池セルの端子電圧を検出し、あるいは対応するグループの電池セルの充電状態ＳＯＣの調整のための放電制御などを行うので、対応するグループの電位に基づいて集積回路の基準電位を変化される方が、集積回路に加わる電圧差が小さくなる。集積回路に加わる電圧差が小さい方が、集積回路の耐圧をより小さくできる、あるいは安全性や信頼性が向上するなどの効果があり、本実施例では関係するグループの電位に基づいて集積回路の基準電位を変化されるようにしている。各集積回路の基準電位となるＧＮＤ端子を関係するグループの電池セルのどこかに接続することで集積回路の基準電位を関係するグループの電位に基づいて変化させることが可能となる。この実施例では、各グループの最低位電位となる電池セルの端子を集積回路のＧＮＤ端子と接続している。
【００２４】
また各集積回路が内部で集積回路の内部回路を動作させる基準電圧や電源電圧を発生させるために、各集積回路は対応する各グループの最低位電位となる電池セル端子と集積回路のＶｃｃ端子とを接続している。このような構成により、各グループの最高位電位と最低位電位との間の電位差すなわち電圧を受けて各集積回路は動作する。
【００２５】
バッテリコントローラ２０の電源系統とセルコントローラ８０の電源系統とは電位関係が異なっており、また電圧の値も大きく異なるので、バッテリコントローラ２０に接続される通信ハーネス５０は、各集積回路３Ａ、３Ｍ、３Ｎの送受信端子が直列接続されている伝送路５２、５４と電気的に絶縁されていることが必要となり、電気的に絶縁するための絶縁回路が前記集積回路で構成される伝送路５２、５４の入口側と出口側とにそれぞれ設けられている。
【００２６】
伝送路５２、５４の入口側に設けた絶縁回路を入口側インタフェースＩＮＴ（Ｅ）で示し、出口側に設けた絶縁回路を出口側インタフェースＩＮＴ（Ｏ）で示している。これら各インタフェースＩＮＴ（Ｅ）、ＩＮＴ（Ｏ）は、電気信号が一旦光信号に変換され、その後再び電気信号に変換される回路を有し、この回路介して情報が伝送されるので、バッテリコントローラ２０の電気回路とセルコントローラ８０の電気回路との間の電気的な絶縁が維持される。前記入口側のインタフェースＩＮＴ（Ｅ）はフォトカプラＰＨ１、ＰＨ２を有している。フォトカプラＰＨ１はバッテリコントローラ２０の送信端子ＴＸと高電位側の集積回路３Ａの受信端子ＲＸとの間に設けられ、フォトカプラＰＨ２はバッテリコントローラ２０の送信端子ＦＦ−ＴＥＳＴと集積回路３Ａの受信端子ＦＦＩとの間に設けられている。入口側インタフェースＩＮＴ（Ｅ）内のフォトカプラＰＨ１、ＰＨ２は上述のバッテリコントローラ２０の各送信端子ＴＸ、ＦＦ−ＴＥＳＴと集積回路３Ａの受信端子ＲＸやＦＦＩとの間の電気的な絶縁を維持している。
【００２７】
同様に、バッテリコントローラ２０の受信端子と低電位側の集積回路３Ｎとの間には、出口側インタフェースＩＮＴ（Ｏ）の各フォトカプラＰＨ３、ＰＨ４が設けられ、バッテリコントローラ２０の受信端子と集積回路３Ｎの各送信端子との間の電気的な絶縁が維持されている。詳述すると、集積回路３Ｎの送信端子ＴＸとバッテリコントローラ２０の受信端子ＲＸとの間にフォトカプラＰＨ３が設けられ、集積回路３Ｎの送信端子ＦＦＯとバッテリコントローラ２０の受信端子ＦＦとの間にフォトカプラＰＨ４が設けられている。
【００２８】
バッテリコントローラ２０の送信端子ＴＸから送信され、入口側インタフェースＩＮＴ（Ｅ）内のフォトカプラＰＨ１を介して集積回路３Ａの受信端子ＲＸで受信され、集積回路３Ａの送信端子ＴＸから送信されて集積回路３Ｍの受信端子ＲＸで受信され、集積回路３Ｍの送信端子ＴＸから送信されて集積回路３Ｎの受信端子ＲＸで受信され、集積回路３Ｎの送信端子ＴＸから送信されて出口側インタフェースＩＮＴ（Ｏ）のフォトカプラＰＨ３を介してバッテリコントローラ２０の受信端子ＲＸで受信される、ループ状の通信路が設けられており、このループ状の通信路を介してシリアル通信が行われる。なおこのシリアル通信により、各電池セルの端子電圧や温度、などの計測値がバッテリコントローラ２０に受信される。さらに集積回路３Ａ乃至３Ｎはこの伝送路を介してコマンドを受信すると自動的にウエイクアップ（Ｗａｋｅ Ｕｐ）状態になるようにつくられている。従ってバッテリコントローラ２０から通信コマンド２９２が伝送されると、各集積回路３Ａ〜３Ｎはそれぞれスリープ状態から動作状態に状態遷移する。
【００２９】
各集積回路３Ａ〜３Ｎはさらに異常診断を行い、異常がある場合に次の伝送路を介して１ビット信号が伝送される。各集積回路３Ａ〜３Ｎは自分自身が異常と判断した場合あるいは前の集積回路から異常を表す信号を受信端子ＦＦＩで受信した場合に、送信端子ＦＦＯから異常信号を送信する。一方既に受信端子ＦＦＩで受信していた異常を表す信号が消えたり、あるいは自分自身の異常判断が変わり異常でなくなったりした場合に、送信端子ＦＦＯから伝送される異常信号は消える。この異常信号は本実施例では１ビット信号である。原則的にはバッテリコントローラ２０は異常信号を集積回路に送信しないが、異常信号の伝送路が正しく動作することが重要であり、伝送路の診断のために擬似異常信号であるテスト信号をバッテリコントローラ２０の端子ＦＦＴＥＳＴから送信する。 次に伝送路を説明する。
【００３０】
バッテリコントローラ２０の送信端子ＦＦＴＥＳＴから擬似異常信号であるテスト信号が、入口側インタフェースＩＮＴ（Ｅ）のフォトカプラＰＨ２を介して集積回路３Ａの受信端子ＦＦＩに送信される。この信号を受け、集積回路３Ａの送信端子ＦＦＯから異常を表す信号（以下異常信号と記す）が次の集積回路・・・集積回路３Ｍの受信端子ＦＦＩに送信される。このように順次送信され、集積回路３Ｎの送信端子ＦＦＯから出口側インタフェースＩＮＴ（Ｏ）のフォトカプラＰＨ４を介してバッテリコントローラ２０の受信端子ＦＦに送信される。上記送信ルートが正常に動作していれば、上記送信ルートを介してバッテリコントローラ２０から送信された擬似異常信号がバッテリコントローラ２０の受信端子ＦＦに戻る。このように擬似異常信号をバッテリコントローラ２０が送受することで通信ルートの診断ができ、システムの信頼性が向上する。また上述のとおり、バッテリコントローラ２０からの送信依頼が無くても、異常状態を検知した集積回路が次の集積回路に異常信号を送ることで、速やかに異常状態がバッテリコントローラ２０に伝達される。従って速やかに異常に対する対応策を速やかに推進できる。
【００３１】
上記説明では、信号の伝送は、何れも電池モジュール９の電位の高いグループに対応する集積回路３Ａから電位の低いグループに対応する集積回路３Ｎに向けておこなわれたが、これは一例であり、この逆に、バッテリコントローラ２０から、電池モジュール９の電位の低いグループに対応する集積回路３Ｎに送信し、順次電位の高いグループに対応した各集積回路（集積回路３Ｍを含む）に送り、最高電位のグループに対応した集積回路３ＡからインタフェースＩＮＴを介してバッテリコントローラ２０に送るようにしても良い。
【００３２】
図１に示す直流電源システムは正極側のリレーＲＬＰと負極側のリレーＲＬＮを介してインバータ装置などの負荷に直流電力を供給する。このリレーＲＬＰやＲＬＮは集積回路が異常を検知すると、バッテリコントローラ２０からあるいはインバータ装置からリレーＲＬＰやＲＬＮの開閉を制御できる。
【００３３】
またバッテリコントローラ２０は電流センサＳｉの出力を受け、電池モジュール９全体からインバータ装置に供給される電流を検知し、また電圧計Ｖｄの出力により、電池モジュール９からインバータ装置に供給される直流電圧を検知する。
【００３４】
〈集積回路〉 図２は、前記集積回路３Ａの一実施例を示す電子回路のブロック図である。上述したように、前記各集積回路３Ａ、……、３Ｍ、……３Ｎはそれぞれ同一の構造となっている。したがって、集積回路３Ａ以外の他の集積回路においても図２に示す構成と同じである。図２に示す集積回路３Ａは、その集積回路に対応する電池モジュール９のグループＧＢ１に含まれる各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４と接続されている。集積回路３Ａを代表例として説明しているが、集積回路３Ａ以外の集積回路はそれぞれ対応する電池モジュール９のグループと接続され、同様の動作を行う。
【００３５】
集積回路３Ａの入力側端子はグループＧＢ１を構成する電池セルＢＣ１からＢＣ４に接続されており、電池セルＢＣ１の正極端子は、入力端子Ｖ１を介して選択回路１２０に接続されている。この選択回路１２０は、例えばマルチプレクサによって構成され、スイッチ１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅを有している。前記入力端子Ｖ１はスイッチ１２０Ａの一方の端子に接続され、該スイッチ１２０Ａの他方の端子は電源回路１２１およびアナログデジタル変換器で構成される電圧検出回路１２２に接続されている。電池セルＢＣ１の負極端子であって電池セルＢ２の正極端子は、入力端子Ｖ２を介して選択回路１２０のスイッチ１２０Ｂの一方の端子に接続され、該スイッチ１２０Ｂの他方の端子は前記電圧検出回路１２２に接続されている。電池セルＢ２の負極端子であって電池セルＢ３の正極端子は、入力端子Ｖ３を介して選択回路１２０のスイッチ１２０Ｃの一方の端子に接続され、該スイッチ１２０Ｃの他方の端子は前記電圧検出回路１２２に接続されている。電池セルＢ３の負極端子であって電池セルＢＣ４の正極端子は、入力端子Ｖ４を介して選択回路１２０のスイッチ１２０Ｄの一方の端子に接続され、該スイッチ１２０Ｄの他方の端子は前記電圧検出回路１２２に接続されている。
【００３６】
電池セルＢＣ４の負極端子は集積回路のＧＮＤ端子に接続され、前記ＧＮＤ端子を介して選択回路１２０のスイッチ１２０Ｅの一方の端子に電池セルＢＣ４の負極端子が接続され、該スイッチ１２０Ｅの他方の端子は前記電圧検出回路１２２に接続されている。
【００３７】
前記電源回路１２１は、たとえばＤＣ／ＤＣコンバータ等で構成され、各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４からの電力を所定の定電圧に変換し、これらの電圧は集積回路３Ａ内の各回路に駆動電源として供給され、あるいは状態を判断するために比較回路に比較基準電圧として供給される。
【００３８】
前記電圧検出回路１２２は、各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４のそれぞれの端子間電圧をデジタル値に変換する回路を有しており、デジタル値に変換された各端子間電圧はＩＣ制御回路１２３に送られ、内部の記憶回路１２５に保持される。これらの電圧は診断などに利用されたり、図１に示すバッテリコントローラ２０に通信回路１２７から送信されたりする。
【００３９】
前記ＩＣ制御回路１２３は、演算回路を有し演算機能を有すると共に、記憶回路１２５や電源管理手段１２４、各種電圧の検知や状態診断を周期的に行うタイミング制御回路２５２を有している。前記記憶回路１２５は、例えばレジスタ回路で構成されており、前記電圧検出器１２２で検出した各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４の各端子間電圧を各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４に対応づけて記憶する、その他検出値を予め定められたアドレスに読出し可能に保持する作用をする。前記電源管理手段１２４は前記電源回路１２１における状態を管理するように構成されている。
【００４０】
前記ＩＣ制御回路１２３には、通信回路１２７が接続され、この通信回路１２７を介して当該集積回路３Ａの外部から信号を受信できる。例えば前記バッテリコントローラ２０から、前記入口側インタフェースＩＮＴ（Ｅ）のフォトカプラＰＨ１を介し、ＲＸ端子で通信コマンドを受信する。前記通信コマンドは通信回路１２７からＩＣ制御回路１２３に送られ、ここで通信コマンドの内容が解読され、通信コマンド内容に応じた処理が行われる。例えば前記通信コマンドは、各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４の端子間電圧の計測値を要求する通信コマンド、各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４の充電状態を調整するための放電動作を要求する通信コマンド、当該集積回路３Ａの動作を開始する通信コマンド（Ｗａｋｅ ＵＰ）、動作を停止する通信コマンド（スリープ）、アドレス設定を要求する通信コマンド、等を含んでいる。
【００４１】
図２で、前記電池セルＢＣ１の正極端子は、抵抗Ｒ１を介して端子ＢＣ１に接続され、この端子ＢＣ１はスイッチの動作状態検出回路１２８Ａの一方の端子に接続され、該スイッチの動作状態検出回路１２８Ａの他方の端子は端子Ｖ２を介して電池セルＢＣ１の負極端子に接続されている。さらに、前記抵抗Ｒ１とバランシングスイッチ１２９Ａとの直列回路が電池セルＢＣ１の端子間に接続されている。このバランシングスイッチ１２９Ａは放電制御回路１３２によって開閉が制御される。同様に、前記電池セルＢ２の正極端子は、抵抗Ｒ２を介して端子Ｂ２に接続され、この端子Ｂ２はスイッチの動作状態検出回路１２８Ｂの一方の端子に接続されており、該スイッチの動作状態検出回路１２８Ｂの他方の端子は端子Ｖ３を介して電池セルＢ２の負極端子に接続されている。さらに、前記抵抗Ｒ２とバランシングスイッチ１２９Ｂとの直列回路が電池セルＢ２の端子間に接続されている。このバランシングスイッチ１２９Ｂは前記放電制御回路１３２によって開閉が制御される。
【００４２】
前記電池セルＢ３の正極端子は、抵抗Ｒ３を介して端子Ｂ３に接続され、この端子Ｂ３はスイッチの動作状態検出回路１２８Ｃの一方の端子に接続されており、該スイッチの動作状態検出回路１２８Ｃの他方の端子は端子Ｖ４を介して電池セルＢ３の負極端子に接続されている。前記抵抗Ｒ３とバランシングスイッチ１２９Ｃとの直列回路が電池セルＢ３の端子間に接続されている。このバランシングスイッチ１２９Ｃは前記放電制御回路１３２によって開閉制御される。前記電池セルＢＣ４の正極端子は、抵抗Ｒ４を介して端子ＢＣ４に接続され、この端子ＢＣ４はスイッチの動作状態検出回路１２８Ｄの一方の端子が接続されており、該スイッチの動作状態検出回路１２８Ｄの他方の端子は端子ＧＮＤを介して電池セルＢＣ４の負極端子に接続されている。前記抵抗Ｒ４とバランシングスイッチ１２９Ｄとの直列回路が電池セルＢＣ４の端子間に接続されている。このバランシングスイッチ１２９Ｃは前記放電制御回路１３２によって開閉が制御される。
【００４３】
前記スイッチの動作状態検出回路１２８Ａ〜１２８Ｄは、それぞれ各バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄの両端電圧を所定周期で繰り返し検出し、前記各バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄが正常であるかどうかを検出する。前記バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄは電池セルＢＣ１〜電池セルＢＣ４の充電状態を調整するスイッチで、これらスイッチが異常の場合、電池セルの充電状態を制御できなくなり、一部の電池セルが過充電あるいは過放電になる恐れがある。各バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄの異常検出は例えば、あるバランシングスイッチが導通している状態にも拘わらず、対応するバランシングスイッチの端子間電圧が電池セルの端子電圧を示す場合である。この場合は、前記バランシングスイッチが制御信号に基づく導通状態になっていないこととなる。一方あるバランシングスイッチが開放状態であるにも拘わらず、対応するバランシングスイッチの端子間電圧が電池セルの端子電圧に比べて低い値である場合、この場合は、前記バランシングスイッチは制御信号に関係なく導通していることとなる。これらスイッチの動作状態検出回路１２８Ａ〜１２８Ｄとしては、差動アンプ等で構成される電圧検出回路が用いられ、後述の異常判断回路１３１で上記判断を行う所定電圧と比較される。
【００４４】
前記バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄは、たとえばＭＯＳ型ＦＥＴで構成され、それぞれ対応する電池セルＢＣ１〜ＢＣ４に蓄積された電力を放電させる作用をする。多数の電池セルが直列接続されている電池モジュール９に対してインバータなどの電気負荷が接続され、前記電気負荷に対する電流の供給は直列接続された多数の電池セルの全体で行われる。また電池モジュール９が充電される状態では、前記電気負荷からの電流の供給は直列接続された多数の電池セルの全体に対して行われる。直列接続された多数の電池セルが異なる充電状態（ＳＯＣ）にあると、前記電気負荷への電流の供給は多数の電池セルの内の最も放電状態にある電池セルの状態により制限される。一方前記電気負荷から電流が供給される場合、多数の電池セルの内の最も充電されている電池セルによって前記電流の供給が制限される。
【００４５】
このため直列接続された多数の電池セルの内、例えば平均状態を越えた充電状態にある電池セルに対して、前記電池セルに接続されているバランシングスイッチ１２９を導通状態とし、直列接続されている抵抗を介して放電電流を流す。これにより直列接続された電池セルの充電状態が互いに近づく方向に制御されることとなる。また他の方法として、最も放電状態にある電池セルを基準セルとし、前記基準セルとの差に基づき放電時間を決める方法がある。他にも充電状態ＳＯＣを調整する色々の方法がある。前記充電状態は電池セルの端子電圧を基に演算で求めることができる。電池セルの充電状態とその電池セルの端子電圧は相関関係が有るので、各電池セルの端子電圧を近づけるように前記バランシングスイッチ１２９を制御することで、電池セルの充電状態を近づけることができる。
【００４６】
前記スイッチの動作状態検出回路１２８Ａ〜１２８Ｄによって検出される各ＦＥＴのソースとドレーン間の電圧は、電位変換回路１３０に出力される。各ＦＥＴのソースとドレーン間の電位は集積回路３Ａの基準電位に対してそれぞれ異なっており、このままでは比較判断が難しいので、電位変換回路１３０で電位をそろえ、次に異常判定回路１３１で異常判定する。電位変換回路１３０はまた診断すべきバランシングスイッチ１２９を前記ＩＣ制御回路１２３からの制御信号に基づき選択する機能も有している。選択されたバランシングスイッチ１２９の電圧が異常判定回路１３１に送られ、異常判定回路１３１はＩＣ制御回路１２３から制御信号に基づき、前記電位変換回路１３０からの信号である診断すべきバランシングスイッチ１２９の端子間電圧を判定電圧と比較し、各バランシングスイッチ１２９Ａ１〜１２９Ｄが異常か否かを判定する。
【００４７】
放電制御回路１３２にはＩＣ制御回路１２３から放電させるべき電池セルに対応したバランシングスイッチ１２９を導通させるための指令信号が送られ、この指令信号に基づき、前記放電制御回路１３２から、上述したようにＭＯＳ型ＦＥＴから構成されるバランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄの導通を行うゲート電圧に相当する信号が出力される。ＩＣ制御回路１２３は、図１のバッテリコントローラ２０から、電池セルに対応した放電時間の指令を通信により受け、前記放電の動作を実行する。
【００４８】
前記異常判定回路１３１において、バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄに異常があると検出した場合、前記スイッチ駆動回路１３３からの信号によって、どのバランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄに異常があるかを特定し、その情報が前記ＩＣ制御回路１２３に出力される。
【００４９】
該ＩＣ制御回路１２３は、バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄの異常を通信回路１２７の１ビット送信端子ＦＦＯから出力し、他の集積回路の通信回路１２７を介して前記バッテリコントローラ２０に送信する。また、該ＩＣ制御回路１２３は、バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄの異常と、その異常であるバランシングスイッチを特定する情報を、通信回路１２７の送信端子ＴＸを介して前記バッテリコントローラ２０に送信する。
【００５０】
〈通信手段〉 図３は、前記各集積回路３Ａ、……、３Ｍ、……３Ｎの通信コマンド２９２の送受信方法を示した説明図である。図３（ａ）は、集積回路３Ａの端子ＲＸが受信する信号３Ａ−ＲＸおよび集積回路３Ａの端子ＴＸから送信される信号３Ａ−ＴＸ、さらに次の集積回路３Ｂの端子ＲＸが受信する信号３Ｂ−ＲＸおよび次の集積回路３Ｂの端子ＴＸから送信される信号３Ｂ−ＴＸ、さらにまた次の集積回路３Ｃの端子ＲＸが受信する信号３Ｃ−ＲＸおよびその集積回路３Ｃの端子ＴＸから送信される信号３Ｃ−ＴＸを示している。
【００５１】
前記信号３Ａ−ＴＸは集積回路３Ａ内の抵抗ＲＡと集積回路３Ｂ内の抵抗ＲＢとで分圧されて信号３Ｂ−ＲＸが形成され、信号３Ｂ−ＴＸは集積回路３Ｂ内の抵抗ＲＢ'と集積回路３Ｃ内の抵抗ＲＣで分圧されて信号３Ｃ−ＲＸが形成される。以下直列接続された通信路において集積回路の内部の各抵抗により分圧されて受信信号の電位が定まる。
【００５２】
図３（ｂ）は、前記信号３Ａ−ＲＸ、３Ａ−ＴＸ、３Ｂ−ＲＸ、３Ｂ−ＴＸ、3Ｃ−ＲＸ、および３Ｃ−ＴＸのそれぞれの電位レベルを示している。
【００５３】
このように、電圧レベルの最上位のグループＧＢ１より下流側のグループに向けて、閾値の電圧は、電池セル４個分の加算電圧と電池セル２個分の加算電圧との半分の電圧に設定するようにしている。このようにした理由は、集積回路３Ｂが管理する電池セルの各電圧を基準に集積回路３Ａと同様な閾値で集積回路３ＡのＴＸ端子からの信号を判定しようとした場合、前記信号のＬｏｗレベルが集積回路３Ｂに掛かる総電圧の１／２となってしまう不都合を回避させるためである。なお上記信号レベルは高電位側から低電位側への送信を前提として説明したが、低電位側から高電位側への送信も同様に抵抗分割によるレベルシフトを行うことで可能となる。
【００５４】
〈診断および計測、（１）動作スケジュール概要〉 図２に示す集積回路３Ａによる電池セル電圧の計測回路および動作について図４乃至図６を用いて説明する。図４は計測動作のタイミングを説明する図である。図２に示す集積回路３Ａは計測動作と共に診断動作を行う機能を有しており、図４に記載の動作タイミングで繰り返し計測を行い、この計測に同期して診断が実行される。図６は図２の選択回路１２０や電圧検出回路１２２および検出された電圧を保持する記憶回路１２５、さらに診断を行う詳細回路を示す。以下図４乃至図６を用いて具体的な回路および動作を説明する。なお、図１および図２は電池モジュール９を構成する各グループが、４個の電池セルを有している実施例である。しかし、図４乃至図６に示す集積回路は６個の電池セルに対応できる回路となっている。従って図１および図２の実施の形態では電池モジュール９を構成する各グループはそれぞれ４個の電池セルを備えているが、前記各グループを構成する電池セルの数を最大６個まで増やすことが可能となる。上記各グループを何個の電池セルで構成するかは、全体の電池セルの数や計測および診断の処理速度などで決められる。図４乃至図６に記載の実施例の如く、最大６個まで増やすことが可能であり、色々なニーズに対応した設計が可能となる。
【００５５】
図４は上述のとおり、計測動作のタイミングを説明する図である。上記計測動作のタイミングおよび測定周期、あるいは診断動作は、起動回路２５４と第１ステージカウンタ２５６および第２ステージカウンタ２５８からなるステージカウンタとにより管理される。上記ステージカウンタは通常のカウンタであっても良いし、シフトレジスタであっても良い。シフトレジスタの場合はその段数が、ステージの種類の数となり、この実施例では１０段となる。
【００５６】
起動回路２５４は、（１）伝送路から送られてくるＷａｋｅ ＵＰを要求する通信コマンドを端子ＲＸで受信すると、あるいは（２）集積回路のＩＣの電源電圧が供給され所定の電圧に達すると、（３）あるいは車のスタータスイッチ（キースイッチ）が投入されたことを表す信号を受信すると、前記第１と第２のステージカウンタへリセット信号を出力して各ステージカウンタ２５６と２５８を初期状態とし、所定の周波数でクロック信号を出力する。すなわち上記（１）乃至（３）の条件で集積回路３Ａは計測動作および診断動作を実行する。一方前記伝送路からＳｌｅｅｐを要求する通信コマンド２９２を受信するとあるいは通信コマンド２９２を所定時間以上受信出来ないと、起動回路２５４は前記ステージカウンタがリセット状態すなわち初期状態に戻ったタイミングで、クロックの出力を停止する。このクロックの出力停止によりステージの進行が停止されるので、上記計測動作および診断動作の実行は停止状態となる。
【００５７】
起動回路２５４からのクロック信号を受け、第１ステージカウンタ２５６は各ステージ内の処理タイミングを制御する計数値を出力し、デコーダ２５７でステージ内の処理タイミングを制御するタイミング信号ＳＴＧ１を発生する。第２ステージカウンタ２５８の計数値は、動作表２６０の行２６０Ｙ１に示すステージの種類に対応し、計数値が進むにつれて対応するステージが動作表２６０の行２６０Ｙ１の左から右に切り替わる。各ステージを特定するステージ信号ＳＴＧ２がデコーダ２５９から出力される。
【００５８】
最初リセット状態、すなわち第１ステージカウンタ２５６と第２ステージカウンタ２５８が初期状態で、第２ステージカウンタ２５８はステージＳＴＧＣａｌを特定する計数値を有し、デコーダ２５９の出力であるステージ信号ＳＴＧ２はステージＳＴＧＣａｌを選定する信号となる。第１ステージカウンタ２５６の計数動作に基づいて、ステージ内の処理が行われ、次に第２ステージカウンタ２５８の計数が１つ進むと、第２ステージカウンタ２５８の計数内容は動作表２６０の行２６０Ｙ１の左から２列目のステージであるＳＴＧＣＶ１を示す値となり、デコーダ２５９の出力であるステージ信号ＳＴＧ２はＳＴＧＣＶ１を示す信号となる。このステージＳＴＧＣＶ１では電池セルＢＣ１の計測と診断が行われる。同様に第２ステージカウンタ２５８の計数が進むにつれて、動作表２６０の行２６０Ｙ１の欄に記載のステージが左から右に切り替る。ステージＳＴＧＣＶ１で電池セルＢＣ１の計測と診断が行われ、次のステージＳＴＧＣＶ２で電池セルＢ２の計測と診断が行われ、次のステージＳＴＧＣＶ３で電池セルＢ３の計測と診断が行われ、次のステージＳＴＧＣＶ４で電池セルＢＣ４の計測と診断が行われる。図２に示す実施の形態では、電池モジュール９の各グループＧＢ１〜ＧＢNは４個の電池セルで構成されるので、ステージＳＴＧＣＶ５とステージＳＴＧＣＶ６は使用されない、あるいはスキップされてステージＳＴＧＣＶ５とステージＳＴＧＣＶ６は存在しない。この動作の詳細は後述する。このため次のステージＳＴＧＣＶ４の次は集積回路内の電源回路１２１の出力を計測および診断するステージＳＴＧＶＤＤとなり、その次は温度センサの出力を計測および診断するステージＳＴＧＴＥＭとなる。さらにその次は集積回路内で使用される基準電圧を計測および診断するステージＳＴＧ基準電源となる。ステージＳＴＧ基準電源の次は第２ステージカウンタ２５８の計数値が初期状態に戻り、再びステージＳＴＧＣａｌに対応した値となるので、デコーダ２５９の出力信号ＳＴＧ２は再びステージＳＴＧＣａｌを特定する信号となる。このように第２ステージカウンタ２５８の計数動作に基づき、動作表２６０の行２６０Ｙ１の各ステージを左から右に実行し、これを繰り返す。なお、強制的に第２ステージカウンタ２５８の内容を特定の値とするとその値に対応したステージの処理を実行する。各ステージ内の処理内容は後で詳述する。
【００５９】
〈診断および計測、（２）電池セル数の切り換え〉 上述のとおり、集積回路が対応する各グループを構成する電池セル数が４個であるか６個であるかに応じ、診断動作および計測動作の実行内容が選択される。具体的な回路を図５に示す。起動回路２５４からのクロック信号に基づき第１ステージカウンタ２５６は計数動作を繰り返し、第１ステージカウンタ２５６が規定の計数値に達すると第２ステージカウンタ２５８の計数値が１つ進む。
【００６０】
図５の実施形態では、第２ステージカウンタ２５８は１０個のレジスタから構成される。最初状態ではシフト回路１のみが状態１、他のシフト回路２〜１０は状態ゼロであり、デコーダ２５９の出力ＳＴＧ２はステ―ジ信号ＳＴＧＣａｌを出力する。第１ステージカウンタ２５６の計数値が所定値に達すると次のシフト回路１に状態１がシフトし、シフト回路１およびシフト回路３〜１０は状態ゼロとなる。このようにして状態１が順にシフト回路をシフトし、シフト回路５が状態１となり、シフト回路１〜４およびシフト回路６〜１０が状態ゼロとなると、デコーダ２５９はステージ信号ＳＴＧＣＶ４を出力する。
【００６１】
関連するグループを構成する電池セル数が６の場合はレジスタ２５８２に外部からの通信コマンド２９２で６がセットされる。一方関連するグループを構成する電池セル数が４の場合は通信コマンド２９２により電池セル数４がレジスタ２５８２にセットされる。レジスタ２５８２に電池セル数として６がセットされている場合は、シフト回路５が状態１となりデコーダ２５９からステージ信号ＳＴＧＣＶ４が出力された後、次にシフト回路６が状態１となりステージ信号ＳＴＧＣＶ５が出力され、更に次にシフト回路７が状態１となりステージ信号ＳＴＧＣＶ６が出力される。そしてシフト回路７が状態１となった後、シフト回路８が状態１となりステージ信号ＳＴＧＶＤＤがデコーダ２５９から出力される。
【００６２】
レジスタ２５８２に電池セル数４がセットされている場合、ロジック回路２５８４とロジック回路２５８６との動作に基づき、シフト回路６とシフト回路７がスキップされ、シフト回路５が状態１となった後、シフト回路８が状態１となる。この結果シフト回路６とシフト回路７に対応するステージ信号ＳＴＧＣＶ５とステージ信号ＳＴＧＣＶ６がデコーダ２５９から出力されず、ステージ信号ＳＴＧＣＶ４の後、ステージ信号ＳＴＧＶＤＤがデコーダ２５９から出力される。
【００６３】
説明の煩雑さを避けるため電池セル数が４の場合と６の場合で説明したが、各シフト回路の間に、ロジック回路２５８４や２５８６と同機能のロジック回路が設けられており、レジスタ２５８２にセットされた電池セル数に応じて、ステージ信号ＳＴＧＣＶ１〜ＳＴＧＣＶ６の内セル数に対応する種類のステージ信号が出力され、残りのステージ信号はスキップされてしまう。
【００６４】
図１でグループＧＢ１〜ＧＢＮのそれぞれに対応付けられて集積回路３Ａ〜集積回路５Nが設けられて、グループＧＢ１〜ＧＢＮ対応する集積回路に前記グループを構成する電池セル数をそれぞれの集積回路にセットすることで、各集積回路は関係付けられたグループの電池セル数に対応したステージ信号を発生する。このように構成することで、グループＧＢ１〜ＧＢＮを構成する電池セル数を変えることが可能となり設計の自由度が増大すると共に、高速の処理が可能となる。
【００６５】
〈診断および計測、（３）各電池セルの端子電圧の計測と各電池セルの診断〉 図４で動作表２６０の行２６０Ｙ１に記載の各ステージでの計測および診断の内容を次に説明する。計測および診断は大きく２種類分けられ、２種類の内の一つはセンサとしての計測と計測対象が異常状態になっていないかどうかの診断であり、行２６０Ｙ２にその計測スケジュールを記載する。前記２種類の内の他の一つは集積回路を含む制御装置、すなわち図２に記載の計測系あるいは電池セルの放電制御系の自己診断であり、その詳細を行２６０Ｙ３〜行２６０Ｙ９に示す。上記行２６０Ｙ２に記載のごとく、計測動作は時間経過に従い２つの部分に分けられる。前半の部分はＲＥＳと記載した部分で、後半部分は計測と記載した部分である。各ステージの前半部分ＲＥＳでは「○」印で示す項目の診断を行うだけでなく、計測のために使用するアナログデジタル変換器１２２Ａの初期化を行う。本実施例ではノイズの影響を少なくするためにコンデンサを使用した充放電方のアナログデジタル変換器１２２Ａを使用する、前の動作時に前記コンデンサに蓄えられた電荷の放電などもこの前半部分ＲＥＳのタイミングで実施する。行２６０Ｙ２の各ステージの後半部分計測では、前記アナログデジタル変換器１２２Ａを使用した計測の実行や計測された値に基づく被測定対象の診断を行う。
【００６６】
ステージＳＴＧＣａｌでは行２６０Ｙ３〜行２６０Ｙ９に示す自己診断を主に行い、ステージ前半のＲＥＳモードでは、行２６０Ｙ６に記載するマルチプレクサである選択回路１２０自身の診断、行２６０Ｙ７に記載する選択回路１２０などの切り替え動作を行う切り替え回路の診断、更に行２６０Ｙ９に記載する項目である、集積回路内部のデジタル比較動作を行う部分の選択信号の診断（図６の現在値記憶回路２７４や基準値記憶回路２７８の選択信号）などの診断を行う。ステージＳＴＧＣａｌの後半計測では、行２６０Ｙ３に記載する項目である、電池セルの充電状態の調整のためのバランシングスイッチ１２９の端子電圧の計測と前記バランシングスイッチ１２９の診断を行い、さらに合わせて行２６０Ｙ５に記載する項目である、集積回路内部のデジタル比較回路の診断を行う。行２６０Ｙ７に記載する診断項目と行２６０Ｙ９に記載する項目は全てのステージの前半および後半のいずれにおいても診断を行う。ただし、この診断実施周期は一例であり、毎回診断するのではなく、もって長い間隔で行っても良い。行２６０Ｙ８に記載する診断では、各電池セルがオーバーチャージ（過放電）の状態になった場合にそれを検知するための閾値を発生する回路が正常かどうかを診断する。仮に閾値を発生する回路が異常になると正しい過放電診断を行えなくなる。
【００６７】
ステージＳＴＧＣＶ１からステージＳＴＧＣＶ６は順に電池セルの端子電圧を計測し、さらに計測された値から各電池セルが過充電や過放電の状態にならないかを診断するステージである。実際に過充電や過放電の状態になると危険であり、過充電や過放電の診断は安全性の幅を取って設定している。図１や図２の如く、グループの電池セルが４個の場合は、図５で説明の如く、ステージＳＴＧＣＶ５とステージＳＴＧＣＶ６はスキップされ、無くなる。ステージＳＴＧＶＤＤでは電源回路１２１の出力電圧が計測され、ステージＳＴＧＴＥＭでは温度計の出力電圧が測定される。ステージＳＴＧＴＥＭでは、行２６０Ｙ４に記載する診断項目である集積回路内部のアナログ回路およびアナログデジタル変換器、基準電圧発生回路が総合的に正常化どうかが診断される。前記基準電圧発生回路から出力される電圧は既知の電圧値であり、その電圧値の計測結果が所定に範囲に入っていない場合には上記回路のいずれかが異常と判断でき、制御を実行することが危険な状態であることが診断できる。
【００６８】
〈診断および計測、（４）計測回路と診断回路〉 図６は計測回路および診断回路である。選択回路１２０はマルチプレクサの働きをする。まず集積回路３Ａによる電池モジュール９のグループＧＢ１の各電池セルの端子電圧の計測動作を説明する。図４に記載のステージ信号ＳＴＧＣＶ１で選択回路１２０は端子Ｖ１と端子Ｖ２を選択し、この選択により図１と図２に記載の電池セルＢＣ１の端子電圧が選択回路１２０から電圧検出回路１２２に出力される。
【００６９】
電圧検出回路１２２は差動増幅器２６２とアナログデジタル変換器１２２Ａとを有している。差動増幅器２６２は演算増幅器１２２ＯＰと抵抗１２２Ｒ１〜抵抗１２２Ｒ４で構成されている。差動増幅器２６２はそれぞれ異なる電位を調整する機能、すなわちレベルシフトの機能を有し、入力端子全体の電位の違いに関係なく入力端子間の電圧差に基づくアナログ出力が発生する。その結果、直列接続された電池セルの基準電位に対する電位差の影響が取り除かれ、電池セルＢＣ１の端子電圧に基づく出力が得られる。アナログデジタル変換器１２２Ａにより前記差動増幅器２６２の出力がデジタル変換され、平均化回路２６４に出力される。平均化回路により所定回数の測定結果の平均値が求められその平均値が電池セルＢＣ１の場合には現在値記憶回路２７４のＢＣ1に保持される。平均値回路２６４は平均化制御回路に保持された測定回数の平均値を演算しその出力を上述の現在値記憶回路２７４に保持する。平均化制御回路が１を指令すれば、アナログデジタル変換器１２２Ａの出力は平均化されないでそのまま現在値記憶回路２７４のＢＣ1に保持される。平均化制御回路が４を指令すれば、電池セルＢＣ１の端子電圧の４回の計測結果が平均化されて上記現在値記憶回路２７４のＢＣ1に保持される。４回の平均を演算するには最所は図４のステージによる計測を４回行うことが必要となるが、４回目以降は最新の測定結果の中から４個の測定値を演算に使用することで、各測定毎に平均化回路２６４の平均化演算が可能となる。上述のとおり、所定回数の平均化を行う平均化回路２６４を設けることで、ノイズの悪影響を除去できる。図１に示すバッテリモジュール９の直流電力はインバータ装置に供給され、交流電力に変換される。インバータ装置による直流電力から交流電力への変換の際に電流の導通や遮断動作が高速に行われ、そのときに大きなノイズが発生する。平均化回路ではそのようなノイズの悪影響を少なくできる効果がある。
【００７０】
デジタル変換された電池セルＢＣ１の端子電圧のデジタル値は現在値記憶回路２７４のレジスタＢＣ1に保持される。上記計測動作が図４のステージＳＴＧＣＶ１の計測として示す時間内で行われる。さらに前記ステージＳＴＧＣＶ１の計測として示す時間内で続けて診断動作が行われる。診断動作としては過充電診断と過放電診断である。先ず電池セルＢＣ１の端子電圧のデジタル値は現在値記憶回路２７４のレジスタＢＣ1に保持され、次にステージ信号ステージＳＴＧＣＶ１とＳＴＧ１とに基づいてデジタルマルチプレクサ２７２が現在値記憶回路２７４のレジスタＢＣ1から電池セルＢＣ１の端子電圧を読み出しデジタル比較器２７０に送る。さらにデジタルマルチプレクサ２７６が基準値記憶回路２７８から過充電の判断基準値ＯＣを読み出しデジタル比較器２７０へ送る。前記デジタル比較器２７０は前記レジスタＢＣ1からの電池セルＢＣ１の端子電圧と過充電の判断基準値ＯＣとを比較し、もし電池セルＢＣ１の端子電圧が過充電の判断基準値ＯＣより大きい場合には、フラグ記憶回路２８４に異常を表すフラグ診断ｆｌａｇをセットする。またＯＣｆｌａｇもセットする。実際には過充電状態が生じないように制御しており、このような状態はほとんど生じない。しかし、もし生じると非常に危険であり、診断を繰り返し実行する。
【００７１】
過充電診断に続いて、さらに過放電の診断を行う。デジタルマルチプレクサ２７２が現在値記憶回路２７４のレジスタＢＣ1から電池セルＢＣ１の端子電圧を読み出しデジタル比較器２７０に送る。またデジタルマルチプレクサ２７６が基準値記憶回路２７８から過放電の判断基準値ＯＤを読み出しデジタル比較器２７０へ送る。前記デジタル比較器２７０は前記レジスタＢＣ1からの電池セルＢＣ１の端子電圧と過放電の判断基準値ＯＤとを比較し、もし電池セルＢＣ１の端子電圧が過放電の判断基準値ＯＤより小さい場合には、フラグ記憶回路２８４に異常を表すフラグ〔診断ｆｌａｇ〕をセットする。また〔ＯＤｆｌａｇ〕もセットする。上述の過放電の場合と同様、実際には過放電状態が生じないように制御しており、このような過放電の状態はほとんど生じない。しかし、もし生じると非常に危険であり、診断を繰り返し実行する。
【００７２】
上記説明は図４のステージＳＴＧＣＶ１での電池セルＢＣ１に関する計測と診断である。同様に次のステージＳＴＧＣＶ２では図６の選択回路１２０は電池セルＢＣ２の端子電圧を選択して電圧検出回路１２２へ出力する。電圧検出回路１２２はデジタル変換し、平均化回路２６４で平均値を演算し、現在値記憶回路２７４のレジスタＢＣ２に保持する。デジタルマルチプレクサ２７２によってレジスタＢＣ２から読み出された電池セルＢ２の端子電圧を上記過充電の判断基準値ＯＣと比較し、次に前記電池セルＢ２の端子電圧を過放電の判断基準値ＯＤと比較する。上記過充電の判断基準値ＯＣとの比較や過放電の判断基準値ＯＤとの比較で異常状態の判断を行う。もし異常状態であればフラグ記憶回路２８４に異常を表すフラグ〔診断ｆｌａｇ〕をセットし、異常の原因である〔ＯＣｆｌａｇ〕あるいは〔ＯＤｆｌａｇ〕をセットする。
【００７３】
以下同様に図４のステージＳＴＧＣＶ３で電池セルＢＣ３の端子電圧の計測と過充電や過放電の診断を行い。ステージＳＴＧＣＶ４で電池セルＢＣ４の端子電圧の計測と過充電や過放電の診断を行う。
【００７４】
〈診断および計測、（５）電池セル端子電圧の計測と初期データの保持〉 図１に示す直流電源システムでは、車両が運転停止しており、運転者が運転を開始する前は、電池モジュール９からインバータ装置への電流供給が行われていない。各電池セルの充放電電流が流れていない状態で計測された各電池セルの端子電圧を使用すると、各電池セルの充電状態（ＳＯＣ）が正確に求められるので、前記実施例では、車両のキースイッチの操作やバッテリコントローラ２０からのＷａｋｅ Ｕｐなどの通信コマンド２９２に基づき、各集積回路は独自に計測動作を開始する。図６で説明の計測動作が各集積回路において計測と電池セルの診断動作が開始され、平均化制御回路２６３に保持された回数の測定が行われると、平均化回路２６４で測定値の平均化を求める演算が行われる。その演算結果は先ず現在値記憶回路２７４に保持される。各集積回路はそれぞれ独立してその集積回路が関係しているグループの電池セル全てに対して測定計測および計測結果の平均値の演算を行い、それぞれの集積回路の現在値記憶回路２７４のレジスタＢＣ１〜レジスタＢＣ６に保持する。
【００７５】
各電池セルの充電状態（ＳＯＣ）を正確に把握するために、各電池セルの充放電電流が流れていない状態で各電池セルの端子電圧を計測することが望ましい。上述のごとく各集積回路は独自に計測動作を開始することにより、電池モジュール９からインバータ装置への電流供給前に、各集積回路はそれぞれ関係する電池セル全ての端子電圧を計測し、現在値記憶回路２７４のレジスタＢＣ１〜レジスタＢＣ６に保持する。現在値記憶回路２７４に保持された計測値はその後の新たな計測結果により書き換えられてしまうので、前記電流供給開始前の測定結果は現在値記憶回路２７４のレジスタＢＣ１〜レジスタＢＣ６から初期値記憶回路２７５のレジスタＢＢＣ１〜レジスタＢＢＣ６に移され、初期値記憶回路２７５に保持される。このように電池モジュール９からインバータ装置への電流供給を開始する前の計測値を初期値記憶回路２７５に保持するので、充電状態（ＳＯＣ）の演算などの処理を後回しにして、危険性の高い診断のための処理を優先的に実行できる。優先度の高い処理を実行して、前記電池モジュール９からインバータ装置への電流供給を開始した後、前記初期値記憶回路２７５に保持された計測値に基づいて各電池セルの充電状態（ＳＯＣ）を演算し、正確な状態検知に基づいて充電状態（ＳＯＣ）を調整するための制御を行うことが可能となる。車両の運転者はできるだけ早く運転を開始したいとの希望を持つ場合があり、上述のとおりインバータ装置への電流供給を早く可能にすることが望ましい。
【００７６】
図６に記載の実施例では、上述のごとく電気負荷であるインバータ装置に電流供給を始める前の計測値が現在値記憶回路２７４に保持されたタイミングで、デジタル比較回路２７０により過充電や過放電の診断、更には漏洩電流などの診断を実施できる。このためインバータ装置への直流電力の供給前に異常状態を把握することができる。もし、異常状態が発生していればで電流供給前に前記診断で以上を検知でき、インバータ装置への直流電力の供給を行わないなどの対応策が可能となる。さらに電流供給前の測定値は現在値記憶回路２７４の保持値を初期値記憶回路２７５に移して専用の初期値記憶回路２７５に保持し続けることができるので、安全性の向上や正確な充電状態（ＳＯＣ）の把握において優れた効果がある。
【００７７】
〈通信コマンド〉 図７は、図２に示した集積回路３Ａの内部に設けられた通信コマンドの送受信を行う通信回路１２７の回路およびその動作を説明する回路図であり、各集積回路を代表して集積回路３Ａの回路構成でその動作を説明する、上述のとおり他の集積回路も構成や動作が同じである。前記通信回路１２７が有する受信端子ＲＸに、前記バッテリコントローラ２０から送られてくる通信コマンドは、８ｂｉｔを１単位として全部で５つの部分を有し、５バイトを１つの基本構成としている。ただし以下に説明のとおり、５倍とより長くなる場合があり、特に５バイトに限定されるものではない。前記通信コマンドは端子ＲＸから受信レジスタ３２２に入力され、保持される。なおこの受信レジスタ３２２はシフトレジスタであり、端子ＲＸからシリアルに入力される信号が受信レジスタ３２２に入力され順にシフトされて通信コマンドの先頭部分がレジスタの先頭部であるブレークフィールド部３２４に保持され、以下順次保持される。
【００７８】
上述のように、受信レジスタ３２２に保持される通信コマンド２９２は、その先頭の８ｂｉｔは信号が来たことを示す信号からなるブレークフィールド３２４、２番目の８ｂｉｔは同期をとるための働きをする信号からなるシンクロナスフィールド３２６、３番目の８ｂｉｔは各集積回路３Ａ、……、３Ｍ、……、３Ｎのうちいずれの集積回路なのか、さらに命令の対象となる回路はどこかを示す対象アドレス、及指令の内容を示すアイデンティファイア３２８である。４番目の８ｂｉｔは、通信内容（制御内容）を示すデータ３３０で前記命令を実行するために必要なデータを保持している。この部分は１バイトとは限らない。５番目の８ｂｉｔは送受信動作の誤りの有無をチェックするためのチェックサム３３２であり、ノイズなどで正確に伝達できなかった場合の有無を検知できる。このように、前記バッテリコントローラ２０からの通信コマンドは、前記ブレークフィールド３２４、シンクロナスフィールド３２６、アイデンティファイア（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）３２８、データ３３０、およびチェックサム３１２の５つの部分から構成され、それぞれが１バイトで構成たれた場合は、通信コマンドは５バイトとなり、５バイト構成を基本としているが前記データ３３０は１バイトに限らない、必要に応じてさらに増加する場合がある。
【００７９】
前記シンクロナスフィールド３２６は送信側の送信クロックと受信側の受信クロックとの同期を合わせるために使用され、シンクロナスフィールド３２６の各パルスが送られてくるタイミングを同期回路３４２が検知し、同期回路３４２の同期をシンクロナスフィールド３２６の各パルスのタイミングに合わせ、この合わせられたタイミングで前記受信レジスタ３２２はそれに続く信号を受信する。このようにすることで、送られてくる信号と信号の真理値を判断する閾値との比較タイミングを正確に選択でき、送受信動作の誤りを少なくできる効果がある。
【００８０】
図１に示すように通信コマンド２９２は、バッテリコントローラ２０から集積回路３Ａの端子ＲＸに送られ、集積回路３Ａの端子ＴＸから次の集積回路の端子ＲＸに送られ、・・・さらに次の集積回路３Ｍの端子ＲＸに送られ、集積回路３Ｍの端子ＴＸから次の集積回路の端子ＲＸに送られ、・・・更に次の集積回路３Ｎの端子ＲＸに送られ、集積回路３Ｎの端子ＴＸからバッテリコントローラ２０の端子ＲＸに送られる。このように通信コマンド２９２は各集積回路の送受信端子を直列にループ状に接続した伝送路５２を使用して通信する。
【００８１】
各集積回路を代表して集積回路３Ａの回路で説明するが、上述のとおり他の集積回路も構成や動作が同じである。集積回路３Ａの端子ＲＸに通信コマンド２９２送信され、各集積回路は受信した通信コマンド２９２を次の集積回路に対して端子ＴＸから送信する。上記動作において、受信した通信コマンド２９２の指示対象が自分自身かを図７のコマンド処理回路３４４で判断し、自分自身の集積回路が対象の場合に通信コマンドに基づく処理を行う。上述の処理が各集積回路で通信コマンド２９２の送受信に基づき順次行われる。
【００８２】
従って受信レジスタ３２２に保持された通信コマンド２９２が集積回路３Ａと関係しない場合であっても、受信した通信コマンド２９２に基づき次の集積回路への送信を行うことが必要となる。受信した通信コマンド２９２のアイデンティファイア部３２８の内容をコマンド処理回路３４４が取り込み、集積回路３Ａ自身が通信コマンド２９２の指令対象かどうかを判断する。集積回路３Ａ自身が通信コマンド２９２の指令対象で無い場合は、アイデンティファイア部３２８およびデータ３３０の内容をそのまま送信レジスタ３０２のアイデンティファイア部３０８やデータ３１０の部分に移し、また送受信誤動作チャックのためのチェックサム３１２を入力して送信レジスタ３０２内の送信信号を完成し、端子ＴＸから送信する。送信レジスタ３０２も受信レジスタ３２２と同様にシフトレジスタで作られている。
【００８３】
受信した通信コマンド２９２の対象が自分である場合、通信コマンド２９２に基づく指令を実行する。以下実行について説明する。
【００８４】
受信した通信コマンド２９２の対象が自分を含む集積回路全体に関する場合があり、例えばＲＥＳコマンドやＷａｋｅＵＰコマンド、Ｓｌｅｅｐコマンドがこれに当たる。ＲＥＳコマンドを受信するとコマンド処理回路３４４でコマンド内容を解読しＲＥＳ信号を出力する。前記ＲＥＳ信号が発生すると、図６の現在値記憶回路２７４や初期値記憶回路２７５、フラグ記憶回路２８４の保持データが全て初期値である「ゼロ」になる。６図の基準値記憶回路２７８の内容は「ゼロ」にならないが、「ゼロ」になるようにしても良い。もし基準値記憶回路２７８の内容を「ゼロ」に変更すると、ＲＥＳ信号の発生後に図４に示す測定と診断が各集積回路で独自に実行されるので、診断の基準値となる基準値記憶回路２７８の値を速やかにセットすることが必要となる。この煩雑さを避けるために、基準値記憶回路２７８の内容はＲＥＳ信号で変更されないように回路が作られている。基準値記憶回路２７８の値は頻繁に変更される属性のデータではないので、以前の値を使用しても良い。もし変更の必要があれば他の通信コマンド２９２で個々に変更できる。前記ＲＥＳ信号で平均化制御回路２６３の保持値は所定値、例えば１６となる。すなわち通信コマンド２９２で変更されなければ、１６回の測定値の平均を演算するように設定される。
【００８５】
ＷａｋｅＵＰコマンドがコマンド処理回路３４４から出力されると図４の起動回路２５４が動作を開始し、計測と診断動作が開始される。これにより、集積回路自信の消費電力は増加する。一方Ｓｌｅｅｐ信号がコマンド処理回路３４４から出力されると図４の起動回路２５４の動作が停止し、計測と診断動作が停止する。これにより、集積回路自信の消費電力は著しく減少する。
【００８６】
次に通信コマンド２９２によるデータの書き込みおよび変更を説明する。通信コマンド２９２のアイデンティファイア３２８が受信した集積回路を選択しており、アドレスレジスタ３４８や基準値記憶回路２７８へのデータ書き込み命令、あるいは平均化制御回路２６３や選択回路２８６へのデータ書き込み命令の場合は、コマンド処理回路３４４は命令内容に基づき書き込み対象が指定し、データ３３０を書き込み対象のレジスタに書き込む。
【００８７】
アドレスレジスタ３４８は集積回路自信のアドレスを保持するレジスタでこの内容により、自分のアドレスが決まる。ＲＥＳ信号でアドレスレジスタ３４８の内容はゼロとなり、集積回路自信のアドレスは「ゼロ」アドレスとなる。新たに命令によりアドレスレジスタ３４８の内容が変更されると、集積回路自信のアドレスは変更された内容に変わる。
【００８８】
通信コマンド２９２によりアドレスレジスタ３４８の記憶内容の変更の他に、上述のとおり図６に記載の基準値記憶回路２７８やフラグ記憶回路２８４,平均化制御回路２６３、選択回路２８６の保持内容を変更できる。これらに関し変更対象が指定されると、変更値であるデータ３３０の内容がデータバス２９４を介して前記変更対象の回路に送られ、保持内容が変更される。図６の回路はこの変更された内容に基づき動作を実行する。
【００８９】
通信コマンド２９２には集積回路内部に保持されているデータの送信命令が含まれている。アイデンティファイア３２８の命令で送信対象データの指定が行われる。例えば現在値記憶回路２７４や基準値記憶回路２７８の内部レジスタが指定されると指定されたレジスタの保持内容がデータバス２９４を介して送信レジスタ３０２のデータ３１０の回路に保持され、要求されたデータ内容として送信される。このようにして、図１のバッテリコントローラ２０は通信コマンド２９２により必要な集積回路の測定値や状態を表すフラグを取り込むことが可能となる。
【００９０】
〈集積回路のアドレス設定方法〉 上述した各集積回路３Ａ、……、３Ｍ、……３Ｎのアドレスレジスタ３４８は信頼性の高い揮発性メモリで構成しており、前記揮発性メモリの内容が消えたり、保持内容の信頼性が維持できないと思われる場合に、新たなアドレスの設定を行うことができるように集積回路は作られている。例えば前記セルコントローラ８０が実行を開始する際に、例えばバッテリコントローラ２０から各集積回路のアドレスレジスタ３４８を初期化するコマンドを送信する。このコマンドで各集積回路のアドレスレジスタ３４８を初期化、例えばアドレス「ゼロ」とし、その後それぞれの集積回路に新たにアドレスが設定する。各集積回路３Ａ、……、３Ｍ、……３Ｎにおける該アドレスの新たな設定は前記バッテリコントローラ２０からのアドレス設定コマンドが各集積回路３Ａ、……、３Ｍ、……３Ｎに送信されることによって行われる。
【００９１】
このようにコマンドにより各集積回路３Ａ、……、３Ｍ、……３Ｎのアドレスを設定できる回路構成となっているため、各集積回路はアドレス設定のための端子およびこれら端子に接続される外部配線を不要とすることができる効果を奏する。また前期アドレス設定を通信コマンドの処理で行えるので、制御の自由度が増大する。
【００９２】
図８は、前記バッテリコントローラ２０からの通信コマンド２９２により各集積回路３Ａ、……、３Ｍ、……３Ｎのアドレスレジスタ３４８の設定手順の一例を説明する説明図、図９は、図８の通信コマンド２９２の送信に基づく図７の回路の動作を説明する説明図である。前記各集積回路３Ａ、……、３Ｍ、……３Ｎは、通信コマンド２９２の送受信の順に、ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３、……、ＩＣｎ−１、ＩＣｎとして示している。前記ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３、……、ＩＣｎ−１、ＩＣｎに対して個々のアドレスが１、２、３、……ｎ−１、ｎとなるように以下の方法で設定する。ここでＩＣの符号とそのアドレス番号とを一致させたのは、以下の説明での理解をより容易にするためであり、一致させる必要は無い。
【００９３】
図８は、バッテリコントローラ２０及びＩＣの通信コマンド２９２におけるメッセージの流れと各ＩＣの内部のアドレスレジスタ３４８に保持されるデータおよび送信レジスタ３０２のデータ３１０の内容を示している。先ず最初に、例えばセルコントローラ８０からの全ての集積回路のアドレスレジスタ３４８を初期状態とする通信コマンド２９２を送信し、各集積回路のアドレスレジスタ３４８を初期値である「ゼロ」とする。図８ではこの手順は省略されている。このような操作により、各ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３、……、ＩＣｎ−１のアドレスレジスタ３４８には初期値例えば"ゼロ"が保持されている。図９で前記全集積回路のアドレスレジスタ３４８を初期状態とする通信コマンド２９２をＩＣ１が受信すると、ＩＣ１の受信レジスタ３２２に通信コマンド２９２が保持され、アイデンティファイア３２８の内容をコマンド処理回路３４４のコマンド解読回路３４５が取り込み、アドレスレジスタ３４８を初期状態とするメッセージに基づき３４８を初期化する。３２８の内容はそのまま送信レジスタ３０２のアイデンティファイア３０８にセットされ、次のＩＣ２に送られる。アドレスレジスタ３４８を初期状態とする通信コマンド２９２を受信したＩＣは順にこのような動作を行い、全てのＩＣのアドレスレジスタ３４８が初期化される。最後にこのコマンドは集積回路ＩＣＮからバッテリコントローラ２０に戻され、全てのＩＣのアドレスレジスタ３４８が初期化されたことをバッテリコントローラ２０は確認できる。
【００９４】
上記確認に基づき、次に各ＩＣのアドレス設定が行われる。具体的には、先ず、前記バッテリコントローラ２０は「命令実行対象アドレスを"ゼロ"とし、さらにデータ３３０の値を"ゼロ"とし、データ３３０の値に"１"を加算してアドレスレジスタ３４８および送信用データ３１０にセットせよ」とのメッセージを意味する通信コマンド２９２を送信する。伝送路５２の最初に位置するＩＣ１の受信レジスタ３２２に上記通信コマンド２９２が入力される。この通信コマンド２９２のアイデンティファイア３２８の部分がコマンド解読回路３４５に取り込まれ、ＩＣ１のアドレスレジスタ３４８は受信時点では"ゼロ"であるので、（１）データ３３０の内容"ゼロ"に"１"を加算した値をアドレスレジスタ３４８にセットし、（２）さらに上記加算結果を送信レジスタ３０２のデータ３１０にセットする動作が実行される。
【００９５】
図９でコマンド解読回路３４５の解読に基づき、演算回路３４６は３３０の値"ゼロ"を取り込み、この値に"１"を加算する動作を行う。演算結果"１"はアドレスレジスタ３４８にセットされると共に、データ３１０にセットされる。この動作を図８で説明する。バッテリコントローラ２０からの通信コマンド２９２をＩＣ１が受信することで、ＩＣ１のアドレスレジスタ３４８は"１"となり、データ３１０は同様に"１"となる。ＩＣ１で通信コマンド２９２のデータ３１０が"１"に変えられ、ＩＣ２に送られる。ＩＣ１から送信された通信コマンド２９２のアイデンティファイア３０８はバッテリコントローラ２０の送信時と同じであり、データ３１０の内容が変えられている。
【００９６】
集積回路ＩＣ２のアドレスレジスタ３４８には"ゼロ"が保持されているので、集積回路ＩＣ２も同様に図９に示すごとく、演算回路３４６は３３０の値"１"に"１"を加算し、アドレスレジスタ３４８とデータ３１０にセットする。集積回路ＩＣ２のアドレスレジスタ３４８は"０"から"２"に変更される。図８のごとく、集積回路ＩＣ２のアドレスレジスタ３４８は"０"から"２"に変更され更に送信レジスタ３０２のデータ３１０を"２"に変更して、次の集積回路ＩＣ３に送信される。このようにして集積回路ＩＣ３のアドレスレジスタ３４８は"０"から"３"に変更され、送信レジスタ３０２のデータ３１０は"３"に変更される。
【００９７】
以下順次このような動作が繰り返され、集積回路ＩＣｎ−１のアドレスレジスタ３４８は"０"から"ｎ−１"に変更され、更に送信レジスタ３０２のデータ３１０を"ｎ−１"に変更して、次の集積回路ＩＣｎに送信される。集積回路ＩＣｎのアドレスレジスタ３４８は"０"から"ｎ"に変更され、送信レジスタ３０２のデータ３１０を"ｎ"に変更される。集積回路ＩＣｎからバッテリコントローラ２０に通信コマンド２９２が戻される。この戻された通信コマンド２９２の３３０が"ｎ"に変更されていることで、バッテリコントローラ２０はアドレス設定動作が正しく行われたことを確認することができる。
【００９８】
このようにして、各ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３、ＩＣ４、……、ＩＣｎ−１、ＩＣｎのアドレスレジスタ３４８には、順次、１、２、３、４、……、ｎ−１、ｎが設定される。
【００９９】
本実施例では、全集積回路のアドレスレジスタ３４８を初期値（ゼロ）にリセットする機能を各集積回路が備えているので、上記アドレス設定動作を確実に行うことができる。
【０１００】
〈アドレス設定の他の実施形態〉 図１０を用いて、図９に記載の前記ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３、ＩＣ４、……、ＩＣｎ−１、ＩＣｎに、前記バッテリコントローラ２０から通信コマンド２９２を送信して、順次アドレスを設定する他の実施の形態を説明する。
【０１０１】
先ず前提として、図８や図９の動作と同様に、バッテリコントローラ２０から「全集積回路のアドレスレジスタ３４８の内容を初期値に、例えば"ゼロ"にする」メッセージを内容とする通信コマンド２９２を送信し、全集積回路のアドレスレジスタ３４８の内容を"ゼロ"にする。次に図１０のステップ１で、前記バッテリコントローラ２０から「アドレス"ゼロ〔初期値〕"の集積回路を対象とし、アドレスレジスタ３４８の内容を"１"に変え、送信される通信コマンド２９２の対象集積回路のアドレス"１"とする」メッセージを内容とする通信コマンド２９２を送信する。ここで「送信される通信コマンド２９２の対象集積回路のアドレス"１"とする」点についてはアドレス"１"以外の値であっても何ら問題ない、すなわち"ゼロ〔初期値〕"以外の値であれば実行可能である。
【０１０２】
図１に示すごとく最初に前記通信コマンド２９２を最初に受信する集積回路は伝送路５２の最初に位置する集積回路ＩＣ１である。集積回路ＩＣ１の通信回路１２７は図７に示すとおりで、受信レジスタ３２２に前記通信コマンド２９２が保持される。集積回路ＩＣ１のアドレスレジスタ３４８は既に"ゼロ〔初期値〕"の状態であり、アイデンティファイア３２８に基づきコマンド処理回路３４４は通信コマンド２９２のメッセージの実行対象と判断する。通信コマンド２９２のメッセージに従いアドレスレジスタ３４８の内容を"１"に変更する。更に送信レジスタ３０２のアイデンティファイア３０８の内容を変更し、通信コマンド２９２の実行対象のアドレスを"１"に変更する。前記変更された通信コマンド２９２を送信する。
【０１０３】
前記通信コマンド２９２を次に受信するＩＣ２はアドレスレジスタ３４８の内容が"ゼロ〔初期値〕"であり、ＩＣ２のコマンド処理回路３４４は実行対象ではないと判断し、受信した通信コマンド２９２をそのまま送信レジスタ３０２にセットし、通信コマンド２９２をそのまま次へ送信する。ＩＣ３以降は全てのＩＣにおいて同様にアドレスレジスタ３４８の内容が"ゼロ〔初期値〕"で実行対象外と判断され、実行されないで、通信コマンド２９２がバッテリコントローラ２０に戻される。
【０１０４】
前記通信コマンド２９２の戻りを確認し、次に図１０ステップ２で示すごとく、前記バッテリコントローラ２０から「アドレス"ゼロ〔初期値〕"の集積回路を対象とし、アドレスレジスタ３４８の内容を"２"に変え、送信される通信コマンド２９２の対象集積回路のアドレス"２"とする」メッセージを内容とする通信コマンド２９２を送信する。ここで「送信される通信コマンド２９２の対象集積回路のアドレス"２"とする」点についてはアドレス"２"以外の値であっても何ら問題ない、すなわちアドレス設定がダブらないように行われれば問題ない。最初に受信するＩＣ１のアドレスレジスタ３４８は"１"であり、コマンド処理回路３４４は実行対象外と判断し、通信コマンド２９２はそのまま次のＩＣ１に送信される。
【０１０５】
次に受信するＩＣ２はアドレスレジスタ３４８が"ゼロ"であり、コマンド処理回路３４４は通信コマンド２９２を実行し、アドレスレジスタ３４８に"２"をセットし、さらに通信コマンド２９２の実行対象を"２"に変更して次へ送信する。ＩＣ３以降は全てアドレスレジスタ３４８が"ゼロ"であり、実行対象外であるので、実行されないまま通信コマンド２９２はバッテリコントローラ２０に戻される。
【０１０６】
以下同様にバッテリコントローラ２０が通信コマンド２９２を送信するごとにＩＣ３のアドレスレジスタ３４８の内容が"ゼロ"から"３"に変更され、さらにＩＣ４のアドレスレジスタ３４８の内容が"ゼロ"から"４"に変更される。そしてＩＣｎのアドレスレジスタ３４８の内容が"ゼロ"から"ｎ"に変更される。
【０１０７】
〈充電状態ＳＯＣの調整〉 図１１は、電池モジュール９の電池セルの充電状態ＳＯＣを計測し、充電量の多い電池セルの選択し、これらの選択された電池セルについてそれぞれ放電時間を演算し、放電を実行する処理フローを示している。図中、左側は各集積回路の動作を示し、右側はメインコントローラ２０側の動作を示す。
【０１０８】
図１１で、まずステップ４００にて、バッテリコントローラ２０から集積回路３Ａを指令の対象として電池セルの初期状態の電圧の読み込みを要求する通信コマンド２９２を送信する。集積回路３Ａ前記通信コマンド２９２を受信すると図７に示すコマンド処理回路３４４は初期値記憶回路２７５の保持内容を送信レジスタ３０２のデータ３１０にセットし、次の集積回路に送信する（ステップ４１０）。
【０１０９】
バッテリコントローラ２０は集積回路３Ａの次の集積回路を指定して電池セルの初期状態の電圧の読み込みを行い、更に順に集積回路３Ｍおよび集積回路３Ｎの取り込みを行い、電池モジュール９の全電池セルの初期状態における電圧値をそれぞれの集積回路の初期値記憶回路２７５から取込む。
【０１１０】
次に、ステップ４２０にて、バッテリコントローラ２０は、電池モジュール９全体の各電池セルの測定電圧を取り込み、例えば上記取り込んだ情報からそれぞれの電池セルの充電状態ＳＯＣを演算する。演算値の平均値を求め平均値より大きい電池セルに対してステップ４３０にて、バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄの導通時間を演算する。前記バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄの導通時間の求め方は、上記方法に限るものではなく、色々な方法がある。何れの方法であっても、充電状態ＳＯＣの大きい電池セルに関係付けられたバランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄの導通時間が定められる。
【０１１１】
次に、ステップ４４０にて、バッテリコントローラ２０は、前記求められたバランシングスイッチの導通時間を該当する集積回路に、通信コマンド２９２にて送信する。
【０１１２】
次に、ステップ４５０にて、前記通電時間を受信した集積回路は、その指令に基づきバランシングスイッチ導通する。
【０１１３】
次に、ステップ４６０にてバランシングスイッチの導通時間をそれぞれ計測し、ステップ４７０にて、各バランシングスイッチ導通時間と導通時間経過とを比較し、導通時間の計測値が計算された導通時間に達したかを判断し、導通時間の計測値が計算された導通時間に達したバランシングスイッチについては次のステップ４８０に移行してステップ４８０を実行する。
【０１１４】
ステップ４８０にて、バッテリコントローラ２０は、該当する集積回路に前記導通時間が計算された通電時間に達した前記バランシングスイッチの開放を指令する通信コマンド２９２を送信する。この通信コマンド２９２を受け、ステップ４９０にて、該当する集積回路は、通信コマンド２９２にて指令されたバランシングスイッチのスイッチ駆動回路１３３からの駆動信号を停止し、前記バランシングスイッチを開状態とする。これにより該当する電池セルが放電が停止される。
【０１１５】
〈各集積回路等が異常となっているか否かのテスト〉 図１２は、各集積回路３Ａ、…、３M、…、３Nまたは各電池セルが異常となっているか否かをテストをするための処理フローを示している。図中、左側は各集積回路３Ａ、…、３M、…、３Nの動作を示し、右側はメインコントローラ２０の動作を示している。
【０１１６】
先ずステップ５００で、バッテリコントローラ２０から集積回路３Ａに状態（異常）検出のための通信コマンドを送信する。次に、ステップ５１０で、前記集積回路３Ａから、前記状態（異常）検出の通信コマンドを、…、集積回路３M、…、集積回路３N、の順次で送信し、バッテリコントローラ２０に戻す。
【０１１７】
次に、ステップ５２０にて、各集積回路から送られてきたそれぞれの状態（異常）をバッテリコントローラ２０は受信し、送られてきた状態（異常）の確認を行う。次にステップ５３０で、バッテリコントローラ２０は、集積回路３Ａ、…、３M、…、３Nのうちのどの集積回路に異常があるか、あるいは各グループの電池セルＢＣ１〜ＢＣ４のうちどの電池セルに異常があるかを判定する。そして、全ての集積回路または対応する電池セルに異常が無かったと判定した場合、このフローは終了する。一方集積回路３Ａ、…、３M、…、３Nのうちいずれかの集積回路に異常が有ったと判定した場合、ステップ５４０に移行する。
【０１１８】
ステップ５４０では、バッテリコントローラ２０は、異常の有った集積回路のアドレスを指定して異常内容を特定する状態（異常内容）検出の通信コマンドを送信する。
【０１１９】
ステップ５５０にて、アドレスの指定を受けた集積回路は、異常状態（異常内容）の原因となった計測値あるいは診断結果を送信する。ステップ５６０にて、バッテリコントローラ２０は異常のあった集積回路と異常原因の確認を行う。このフローは異常原因の確認でフローを終了するが、この後、異常原因に従い、リチウム電池からの直流電力の供給あるいは発電された電力による充電を行うかどうかを判断し、危険が有る場合には直流電源システムとインバータ装置などの電気負荷との間のリレーを開状態にし、電力供給を停止する。
【０１２０】
〈車両用電源システム〉 図１３は、図１に基づき上述した直流電源システムを車両用回転電機の駆動システムに適用した回路図である。電池モジュール９を構成する電池セルは高電位側ブロック１０と低電位側ブロック１１の２つのブロックに分けられ、分けられた各ブロックのうち一方の高電位側ブロック１０と低電位側ブロック１１はスイッチとヒューズとが直列接続された保守・点検用のＳＤ（サービスディスコネクト）スイッチ６を介して直列接続されている。
【０１２１】
前記高電位側ブロック１０の正極は正極強電ケーブル８１とリレーＲＬＰを介してインバータ装置２２０の正極に接続されている。また低電位側ブロック１１の負極は負極強電ケーブル８２とリレーＲＬNを介してインバータ装置２２０の負極に接続されている。前記高電位側ブロック１０と前記低電位側ブロック１１はＳＤスイッチ６を介して直列接続され、例えば公称電圧３４０Ｖ、容量５．５Ａｈの強電バッテリ（２つの電池モジュール９が直列接続された電源システムのバッテリ）を構成している。なお、ＳＤスイッチ６のヒューズには、例えば、定格電流が１２５Ａ程度のものを用いることができる。このような構成により高い安全性を維持できる。
【０１２２】
前述のとおり、低電位側ブロック１１の負極とインバータ装置２２０との間にリレーＲＬＮが設けられ、また高電位側ブロック１０の正極とインバータ装置２２０との間にリレーＲＬＰが設けられている。前記リレーＲＬＰと並列に、抵抗ＲＰＲＥとプリチャージリレーＲＬＰＲＥとの並列回路が接続されている。前記正極側メインリレーＲＬＰとインバータ装置２２０との間にはホール素子等の電流センサＳｉが挿入され、前記電流センサＳｉはジャンクションボックス内に内蔵されている。なお、電流センサＳｉの出力線はバッテリコントローラ２０に導かれ、リチウム電池直流電源から供給される電流量をインバータ装置が常時モニタできる構成となっている。
【０１２３】
前記リレーＲＬＰやリレーＲＬＮは、例えば、定格電流が８０Ａ程度のものが使用され、プリチャージリレーＲＬＰＲＥには、例えば、定格電流が１０Ａ程度のものを用いることができる。また、抵抗ＲＰＲＥには、例えば、定格容量が６０Ｗ、抵抗値が５０Ω程度のもの、電流センサＳｉには、例えば、定格電流が±２００Ａ程度のものを用いることができる。
【０１２４】
上述した負極強電ケーブル８２および正極強電ケーブル８１は、リレーＲＬＰやリレーＲＬＮおよび出力プラグを介して、ハイブリッド車のモータ２３０を駆動するインバータ装置２２０に接続される。このような構成とすることで高い安全性が維持できる。
【０１２５】
インバータ装置２２０は、３４０Ｖの強電バッテリの電源から供給される直流電力を、モータ２３０を駆動するための３相交流電力に変換するインバータを構成しているパワーモジュール２２６と、ＭＣＵ２２２と、パワーモジュール２２６を駆動するためのドライバ回路２２４と、約７００μＦ〜約２０００μＦ程度の大容量の平滑キャパシタ２２８とを有している。前記平滑キャパシタ２２８は電解キャパシタよりフィルムキャパシタの方が望ましい特性を得ることができる。車両に搭載される平滑キャパシタ２２８は車両の置かれている環境の影響を受け、摂氏マイナス数十度の低温から摂氏１００度程度の広い温度範囲で使用される。温度が零度以下に低下すると電解キャパシタは急激に特性が低下し電圧ノイズを除去する能力が低下する。このため図１や図２に示す集積回路に大きなノイズが加わる恐れがある。フィルムキャパシタは温度低下に対する特性低下が少なく、前記集積回路に加わる電圧ノイズを低減できる。
【０１２６】
ＭＣＵ２２２は、上位コントローラ１１０の命令に従い、モータ２３０の駆動時に、負極側のリレーＲＬＮを開状態から閉状態とした後に、プリチャージリレーＲＬＰＲＥを開状態から閉状態とし、平滑キャパシタを充電し、その後に正極側のリレーＲＬＰを開状態から閉状態として電源システム１の強電バッテリからインバータ装置への電力の供給を開始する。なお、インバータ装置２２０は、モータ２３０の回転子に対するパワーモジュール２２６により発生する交流電力の位相を制御してハイブリッド車の制動時にはモータ２３０をジェネレータとして動作させすなわち回生制動制御を行い、ジェネレータ運転により発電された電力を強電バッテリに回生し強電バッテリを充電する。また、電池モジュール９の充電状態が基準状態より低下した場合、インバータ装置２２０は上記モータ２３０を発電機として運転し、上記モータ２３０で発電された３相交流はパワーモジュール２２６により直流電力に変換されて強電バッテリである電池モジュール９に供給され、充電される。
【０１２７】
上述のとおりインバータ装置２２０はパワーモジュール２２６を有しており、インバータ装置２２０は直流電力と交流電力との間の電力変換を行う。上位コントローラ１１０の命令に従い、モータ２３０をモータとして運転する場合はモータ２３０の回転子の回転に対して進み方向の回転磁界を発生するようにドライバ回路２２４を制御し、パワーモジュール２２６のスイッチング動作を制御する。この場合は電池モジュール９から直流電力がパワーモジュール２２６に供給される。一方、モータ２３０の回転子の回転に対して遅れ方向の回転磁界を発生するようにドライバ回路２２４を制御し、パワーモジュール２２６のスイッチング動作を制御する。この場合はモータ２３０から電力がパワーモジュール２２６に供給され、パワーモジュール２２６の直流電力が電池モジュール９へ供給される。結果的にモータ２３０は発電機として作用することとなる。
【０１２８】
インバータ装置２２０のパワーモジュール２２６は導通および遮断動作を高速で行い直流電力と交流電力間の電力変換を行う。このとき例えば大電流を高速で遮断するので、直流回路の有するインダクタンスにより大きな電圧変動が発生する。この電圧変動を抑制するため大容量の平滑キャパシタ２２８が直流回路に設けられている。車載用のインバータ装置２２０ではパワーモジュール２２６の発熱が大きな問題であり、この発熱を抑えるにはパワーモジュール２２６の導通および遮断の動作速度を上げる必要がある。この動作速度を上げると上記インダクタンスによる電圧の跳ね上がりが増大し、より大きなノイズが発生する。このため平滑キャパシタ２２８の容量はより大きくなる傾向にある。
【０１２９】
上記インバータ装置２２０の動作開始状態は平滑キャパシタ２２８の電荷は略ゼロであり、リレーＲＬＰを閉じると大きな初期電流が流れ込む。強電バッテリから平滑キャパシタ２２８への初期流れ込み電流が大きくなるので、負極側メインリレーＲＬＮおよび正極側メインリレーＲＬＰが融着して破損するおそれがある。この問題を解決するため、ＭＣＵ２２２は、負極側のリレーＲＬＮを開状態から閉状態とした後に、正極側のリレーＲＬＰを開状態に維持したまま、プリチャージリレーＲＬＰＲＥを開状態から閉状態として抵抗ＲＰＲＥを介して最大電流を制限しながら上述した平滑キャパシタ２２８を充電する。この平滑キャパシタ２２８が所定の電圧まで充電された後は、初期状態は解除され、プリチャージリレーＲＬＰＲＥおよび抵抗ＲＰＲＥは使用されず、上述したように、負極側のリレーＲＬＮと正極側のリレーＲＬＰを閉状態として電源システム１からパワーモジュール２２６へ直流電力を供給する。このような制御を行うことでリレー回路を保護すると共に、リチウム電池セルやインバータ装置２２０を流れる最大電流を所定値以下に低減でき、高い安全性を維持できる。
【０１３０】
インバータ装置２２０の直流側回路のインダクタンスを低減することがノイズ電圧の抑制に繋がるので、平滑キャパシタ２２８はパワーモジュール２２６の直流側端子に接近して配置される。また、平滑キャパシタ２２８自身もインダクタンスを低減できるように作られている。このような構成で平滑キャパシタ２２８の初期充電電流が供給されると、瞬間的に大きな電流が流れ込み、高熱を発生して損傷するおそれがある。上記プリチャージリレーＲＬＰＲＥと抵抗ＲＰＲＥとにより上記損傷を低減できる。インバータ装置２２０の制御はＭＣＵ２２２により行われるが、上述のとおり、平滑キャパシタ２２８を初期充電する制御もＭＣＵ２２２により行われる。
【０１３１】
電源システム１の強電バッテリの負極と負極側のリレーＲＬＮとの接続線および強電バッテリの正極と正極側のリレーＲＬＰとの接続線には、ケースグランド（車両のシャーシと同電位）との間にそれぞれキャパシタＣＮ、ＣＰが挿入されている。これらのキャパシタＣＮ、ＣＰは、インバータ装置２２０が発生させるノイズを除去して、弱電系回路の誤作動やＣ／Ｃ８０を構成するＩＣのサージ電圧による破壊を防止するものである。インバータ装置２２０はノイズ除去フィルタを有しているが、これらのキャパシタＣＮ、ＣＰは、バッテリコントローラ２０やＣ／Ｃ８０の誤作動を防止する効果をさらに高め、電源システム１の耐ノイズの信頼性をさらに高めるために挿入されている。なお、図１３において、電源システム１の強電系回路は太線で示している。これらの線には断面積の大きい平角の銅線が使用される。
【０１３２】
なお、図１３において、ブロアファン１７は、電池モジュール９を冷却するためのファンで、バッテリコントローラ２０からの指令によってＯＮするリレー１６を介して動作するようになっている。
【０１３３】
〈車両用電源システムにおける動作フロー〉 図１４は、図１３に示した車両用電源システムにおける動作フローを示した図である。以下、ステップ順に説明する。
【０１３４】
ステップ８０１にて、車両のキースイッチがＯＮ、エンジン始動のための操作が行われると、あるいは車両の駐車状態から走行のための操作が成された状態になると、あるいは各集積回路がＳｌｅｅｐ状態からＷａｋｅ ｕｐ状態になると、ステップ８０２にて、バッテリコントローラ２０が起動されると、バッテリコントローラ２０の初期化がなされる。
【０１３５】
次に、ステップ８０３にて、ＣＡＮ通信がなされるようになる。これにより各コントローラにいわゆる空メッセージが出され、各制御装置間の通信の状態確認が行われる。ステップ８０４にて、バッテリコントローラ２０からセルコントローラ８０に起動と初期化のための通信コマンド２９２が送信される。
【０１３６】
各集積回路３Ａ、…、３Ｍ、…、３Ｎは通信コマンド２９２を受信することによりいわゆるウエイクアップ（Ｗａｋｅ Ｕｐ）状態となり、図７に記載のコマンド処理回路３４４からの出力で図４の起動回路２５４が動作を開始するとともに、各集積回路のアドレスレジスタ３４８が初期化される。その後、図８や図１０で説明の如く、各ＩＣに新たなアドレスが設定される。
【０１３７】
ステップ８０５で、バッテリコントローラ２０により各電池セルを全て直列に接続された総電池の電圧、電流が、図１に示した電圧計Ｖｄおよび電流センサＳｉにより検出され、それぞれの出力がバッテリコントローラ２０に入力される。また、たとえば図示しない温度センサによって温度の測定がなされる。
【０１３８】
一方ステップ８０４でセルコントローラ８０は起動と初期化の通信コマンド２９２をうけ、（ステップ８０６）、各集積回路３Ａ、…、３Ｍ、…、３Ｎはこの通信コマンド２９２を受信することにより、図４に記載の第１ステージカウンタ２５６や第２ステージカウンタ２５８が動作を開始し、動作表２６０に記載の計測を繰り返し実行する（ステップ８０７）。前記ステップ８０７にて、図４や図６で説明の如く、各集積回路は独自に各電池セルの端子電圧を測定し、その測定値を現在値記憶回路２７４や初期値記憶回路２７５に記憶する（ステップ８０８）。前記ステップ８０７における各電池セルの電圧測定結果から、ステップ８０９で各集積回路は独自に各電池セルの充放電、過放電の判定を行う。もし異常があれば図６のフラグ記憶回路２８４に診断フラグがセットされ、バッテリコントローラ２０は前記診断フラグを検知でき、異常を検知できる。前記各集積回路はそれぞれ独自に電池セル電圧の計測と電池セルの異常診断を行うので、多くの電池セルから電池モジュール９が構成されていても全ての電池セルの状態が短時間に診断できる。この結果リレーＲＬＰやリレーＲＬＮの投入前に全ての電池セルの状態を診断でき、高い安全性を維持できる。
【０１３９】
ステップ８１０にて、各電池セルの状態検出がなされたことを確認し、ステップ８１１にて、初期化が完了するとともに、前記フラグ記憶回路２８４の診断フラグがセットされなかったことを確認することにより異常状態が存在しないことを検知できる。異常が無いことを確認し、図１３に示したリレーＲＬＮを閉じ、次にリレーＲＬＰＲＥを閉じ、最後にリレーＲＬＰを閉じ、電池モジュール９から該インバータ装置２２０への直流電力の供給が開始される。
【０１４０】
前記ステップ８０１におけるキースイッチＯＮの時点から電力供給開始可能までの経過は、時間的に約１００ｍｓｅｃ以下にできる。このように短時間に直流電力の供給を可能とすることで、運転者の要求に十分対応することが可能となる。
【０１４１】
さらにこの短期間の間に、各集積回路のアドレスが設定されるともに、各集積回路は関連する各グループの電池セルの全ての電圧を測定し、それら各測定結果は図６に記載の初期値記憶回路２７５に記憶され、更に異常診断を完了することが可能となる。
【０１４２】
そして、各電池セルの電圧の測定は、前記リレーＲＬＰ、ＲＬＮ、ＲＬＰＲＥのそれぞれがＯＮになる前において、すなわち、インバータ装置２２０と電池モジュール９とが電気的に接続される前になされる。このため、該各電池セルの電圧の測定は、前記インバータ装置２２０への電力供給の前であり、電流供給前に測定された各電池セルの端子電圧から正確に充電状態ＳＯＣを求めることが可能となる。
【０１４３】
その後、ステップ８１２にて通常モードとなり、ステップ８１３にて、各電池セルの電圧、電流、温度の測定がなされるようになる。この場合の測定は、ステップ８１２にてセルコントローラ８０との通信を介してなされるようになっている。なお、前記温度の測定は、図２に示す温度異常検出手段１３４に入力される図示しない温度センサからの出力に基づくものである。
【０１４４】
そして、上記電流供給前に測定された各電池セルの電圧、電流の測定値に基づき、必要に応じ温度の測定値に基づき、ステップ８１５にて、放電時間（バランシング）の演算がなされ、その演算結果に基づいて、図２に示したバランシングスイッチ２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ、２９Ｄを制御するための導通時間がそれぞれの集積回路に送信される。ステップ８１６で、各集積回路は導通時間に基づきバランシングスイッチを閉じる制御を行う。この動作は、上述した図１１に示したフローに従ってなされる。
【０１４５】
ステップ８１７にて、集積回路３Ａ〜３Ｎまたは各電池セルが異常か否かのテストが行われる。次に、ステップ８１８にて、各電池セルの残量あるいは劣化等を含む状態の演算がされる。
【０１４６】
ステップ８１８にて前記バランシングスイッチ２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ、２９Ｄのそれぞれに対応して演算された導通時間にカウント数が達しているか否かが判定され、達していない場合には、ステップ８１３に戻り、前記ステップ８１６におけるバランシング、ステップ８１７におけるテスト、ステップ８１８における各電池セルの状態演算が繰り替えされることになる。
【０１４７】
そして、ステップ８１８にて前記バランシングスイッチ２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ、２９Ｄの同数時間にカウント数が達した場合にカウント値が導通時間に達した該バランシングスイッチ２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ、２９Ｄに対して放電動作を停止されるための開状態にする命令がバッテリコントローラ２０から該当の集積回路に送信される。前記バランシングスイッチを閉じて放電させる制御は電池モジュール９の内充電状態ＳＯＣの大きい電池セルに対してのみ行われるので、充電状態ＳＯＣの小さい電池セルのバランシングスイッチは最初から開のまま維持される。上述のとおり、電池モジュール９のそれぞれの電池セルの充電状態ＳＯＣが演算され、それぞれの電池セルに対してバランシングスイッチの導通時間が演算され、バッテリコントローラ２０の記憶装置に保持される。前記導通時間はそれぞれの電池セルの充電状態ＳＯＣに対応して決められるので、通常はそれぞれ異なる導通時間となる。もちろん最初から導通時間がゼロの電池セルが存在する。このためステップ８１８では前記各電池セルの通電時間と計数地とが比較され、通電時間が経過した電池セルの放電を制御している集積回路に対して、該当する電池セルの放電停止の指令を送信する。
【０１４８】
〈通信終了シーケンス〉 図１５は、たとえば図１や図１３に示した車両用電源システムにおいて、バッテリコントローラ２０のセルコントローラ８０との通信を終了させるシーケンスを示す説明図である。
【０１４９】
図１５（ａ）は、バッテリコントローラ２０の電源（ＶＣ）端子における電源供給の停止のタイミングを示した図である。図１５（ｂ）は、絶縁回路である入口側インタフェースＩＮＴ（Ｅ）のフォトカプラＰＨ１やフォトカプラＰＨ２および絶縁回路である出口側インタフェースＩＮＴ（Ｏ）のフォトカプラＰＨ３やフォトカプラＰＨ４の電源供給の停止のタイミングを示した図である。図１５（ｃ）は、バッテリコントローラ２０からのＴＸやＲＸ端子を介した送受信の停止のタイミングを示した図である。図１５（ｄ）は、バッテリコントローラ２０からのＷａｋｅ−ｕｐ端子を介した信号の停止のタイミングを示した図である。
【０１５０】
この図から明らかとなるように、まず、バッテリコントローラ２０からのＴＸやＲＸ端子を介した送受信を停止する。さらに、バッテリコントローラ２０からのＷａｋｅ−ｕｐ端子からの信号をシステムとして使用している場合には、この信号の送信が停止する。次にバッテリコントローラ２０の電源（ＶＣ）端子における電源供給の供給停止を行い、そして絶縁回路である入口側インタフェースＩＮＴ（Ｅ）のフォトカプラＰＨ１とＰＨ２および絶縁回路である出口側インタフェースＩＮＴ（Ｏ）のフォトカプラＰＨ３とＰＨ４の電源供給の停止を行う。
【０１５１】
このような順序で上記各部の動作停止を行うことにより各集積回路を確実にスリーブ状態とすることができるようになる。
【０１５２】
なお、図１６は上記図１５で説明したＷａｋｅ−ｕｐ端子からの信号を使用していないシステムの説明である。Ｗａｋｅ−ｕｐ端子からの信号を使用しないので図１５（ｄ）における信号停止を不要となる。他のシーケンスは図１５の場合と同じである。
【０１５３】
〈各集積回路と対応するグループの電池セルの構成〉 上述した実施例では、各グループを構成する電池セルの数が同じであり、各グループに対応した集積回路３Ａ、…、３Ｍ、…、３Ｎにおいて、それぞれ４個の電池セルが接続されていた。各集積回路３Ａ、…、３Ｍ、…、３Ｎは、それぞれ４個の各電池セルから電圧等の情報を得、また該電池セルの充放電の制御を行うように構成されていた。また集積回路３Ａ、…、３Ｍ、…、３Ｎのそれぞれが担当する電池セルはそれぞれ等しい数であった。
【０１５４】
しかし、図１７に示すように、バッテリモジュール９の各グループが有する電池セルの数を異なる数とすることができる。バッテリモジュール９を構成する電池セル数を自由に選択でき、グループ数の倍数とする必要がない。（ａ）は各グループの中の電池セルの数、（ｂ）は各グループに対応した集積回路を示している。各集積回路の内部の現在値記憶回路２７４や初期値記憶回路２７５に保持される電池セルの端子電圧に関するデータの種類は異なる数となる。このデータがバッテリコントローラ２０からの要求に基づきバッテリコントローラ２０に送信される場合、それぞれ異なる数のデータを送信しても良いが、（ｃ）に示す如く、決まった数に再配分して送信することができる。このように決まった数のデータを送受信することで、送信の信頼性を高くすることが可能となる。
【０１５５】
（ｂ）に示すように、各集積回路３Ａ、…、３Ｍ、…３Ｎの関係するグループの電池セルの数はそれぞれ異なっている。（ａ）に示すように、最上段の集積回路３Ａと最下段の集積回路３Ｎの関係するグループでは、それぞれ、例えば４個の電池セルを有していて、他のグループより電池セルの数が少なくなっている。バッテリモジュール９の端のグループではない内側のグループの電池セルの数は、端のグループの電池セルの数、４個より多いたとえば６個となっている。
【０１５６】
電位の最上位の集積回路３Ａあるいは最下位の集積回路３Ｎは、上述したようにフォトカプラＰＨ１、ＰＨ４からなる絶縁回路を介してバッテリコントローラ２０に接続されている。該フォトカプラＰＨ１、ＰＨ４はそれ自身の耐圧を低くすることが安全性や価格の面で好ましく、前記フォトカプラＰＨ１、ＰＨ４に接続される集積回路が関係するグループの電池セルの数を少なくすることで、要求されるフォトカプラの耐圧を下げることが可能となる。すなわち、最上位の集積回路３Ａと最下位の集積回路３Ｎにおいて、それぞれ、たとえば６個の電池セルを接続させて構成した場合に、それらと前記バッテリコントローラ２０との間に接続されるフォトカプラの必要耐圧は６個分の電池セルの端子電圧の最大値より大きくすることが必要となる。セル数が増加するとそれに伴い要求される耐圧が増加する。
【０１５７】
この場合、最上位の集積回路３Ａと最下位の集積回路３Ｎに保持される電池セルの端子電圧の種類は４個となる。バッテリコントローラ２０との通信におけるデータは、４個分の電池セルにおけるデータとなる。また、集積回路３Ｍを含む他の集積回路において、該バッテリコントローラ２０との通信におけるデータは、６個分の電池セルにおけるデータとなる。
【０１５８】
この実施例では、図１７（ｃ）に示すように、集積回路３Ａに接続される４個分の電池セルのデータ、次段の集積回路に接続される６個分の電池セルのデータのうち上段側に配置される４個分の電池セルのデータ、前記次段の集積回路に接続される６個分の電池セルのデータのうち下段側に配置される２個分の電池セルのデータおよびさらに次段の集積回路に接続される６個分の電池セルのデータのうち上段側に配置される２個分の電池セルのデータ、……、そして、最下段の集積回路３Ｎに接続される４個分の電池セルのデータというように、順次、４個分の電池セルのデータを単位として、全ての電池セルのデータを送受信するようになっている。
【０１５９】
このようにした場合、図１３に示した車両用電源システムにおいて、たとえばバッテリコントローラ２０と上位コントローラ１１０との間の通信において一度に送れるデータの量が制限されている（たとえば上限のデータ量が電池セル４個分等）ことから、その制限量を超えることのない量の信号の送受ができ、信頼性のある信号の送受を行うことができるようになる。
【０１６０】
上述した実施例では、最上段と最下段の各集積回路３Ａ、３Nに接続される電池セルの数を４個とし、それ以外の集積回路に接続される電池セルの数を６個としている。しかし、これに限定されることはなく、最上段と最下段の集積回路３Ａ、３Nに接続される電池セルの数がそれ以外の集積回路に接続される電池セルの数よりも少なければ同様の効果を奏し、どちらか１方が少ない場合には少ない方のフォトカプラの耐圧を下げることができる。
【０１６１】
また、上述した実施例では、各集積回路に接続される電池セルの数が異なっているにも拘わらず、順次、４個分の電池セルのデータを単位として送受信している。しかし、単位とする電池セルのデータは、４個分に限定されることはなく、各集積回路にそれぞれ接続される電池セルの数において、最も多い電池セルの数よりも少ない数分の電池セルのデータを単位として送受信するようにしても同様の効果が得られる。
【０１６２】
〈電池モジュールの構成〉 図１８と図１９に前記電池モジュール９とセルコントローラ８０の具体的な構成の一実施例を示している。電池モジュール９は、上蓋４６と下蓋４５とからなり金属製で略直方体状のモジュールケース９ａを有している。モジュールケース９ａ内には、複数個の組電池１９が収容固定されている。電池モジュール９は金属ケースであるモジュールケース９ａで覆われており、モジュールケース９ａ内には、電圧や温度を検出するための配線が多数存在しているが、これらが電気的な外部からのノイズから保護されている。また上述のとおり、電池セルはモジュールケース９ａとその外側の容器で保護されており、仮に交通事故が発生したとしても電源システムの安全性が維持される。
【０１６３】
本実施の形態で電池セルは、正極活物質をリチウムマンガン複酸化物、負極活物質を非晶質炭素とし、熱伝導性の高いケーシングで被覆した円柱状のリチウム二次電池である。このリチウム二次電池の電池セルは公称電圧は３．６Ｖ、容量は５．５Ａｈであるが、充電状態が変わると電池セルの端子電圧が変化する。電池セルの充電量が減少すると２．５ボルトくらいに低下し、電池セルの充電量が増大すると４．３ボルト程度に増大する。
【０１６４】
本実施形態では、各電池セルは検出用ハーネス３２や強電ケーブル８１と８２などの接続作業を容易にし、さらに安全性が維持できる。
【０１６５】
図１８乃至図１９に示すように、下蓋４５には２個の電池ブロック１０と１１が並設するように固定されている。一方の端部には、図２０に記載のセルコントローラ（以下、Ｃ／Ｃと略称する。）８０を内蔵したセルコントローラボックス（Ｃ／Ｃボックス）７９がネジ固定されている。図２０に示すように、Ｃ／Ｃ８０は横長で両面にプリント配線された一枚基板で構成されており、Ｃ／Ｃボックス７９内に上下各４箇所に形成された丸穴を介して直立状態でネジ固定されている。組電池を構成する電池セルの側面に対向する関係にＩＣを備えた基板が配置され、このような構造としたため、電池モジュール全体が比較的小空間に収納可能となっている。また、各組電池とＣ／Ｃ８０との配線の煩雑さを解消できる。
【０１６６】
Ｃ／Ｃ８０を構成する基板の左右両側端部には電池ブロック１０と１１を構成する各電池セルと検出用ハーネス３２を介して接続のためのコネクタ４８、４９がそれぞれ距離を置いて設けられている。検出用ハーネス３２の基板側である一方側に取り付けられたハーネスコネクタ（図示せず）がＣ／Ｃ８０のコネクタ４８、４９に接続されている。すなわち、図１９に示すように、検出用ハーネス３２は電池ブロック１０と１１毎に設けられている。電池モジュール９は２つの電池ブロック１０と１１に分割されて収容されるため、Ｃ／Ｃ８０には２つのコネクタ４８、４９が実装されている。２つの組電池ブロック１０と１１はそれぞれコネクタを使用して接続しているので、配線作業に優れ、メンテナンスも行い易い。コネクタ４８と４９の一方が、直列接続された電池セルの高電圧側電池セルとの接続に使用され、コネクタ４８と４９の他方が、直列接続された電池セルの低電圧側電池セルとの接続に使用される。このように直列接続された電池セルとＣ／Ｃ８０との接続を、直列接続されている電池セルの電位に基づいて複数個に分け、電位状態による上記分割に対応させた複数個のコネクタを使用して電池セルとＣ／Ｃ８０との接続を行っている。これにより、各コネクタにより接続される接続内での電位差を小さくできる。このような構成とすることで耐電圧や電流の漏洩さらには絶縁破壊に関して優れた効果が得られる。また各コネクタの接続や開放作業において、コネクタ全体が同時に接続または開放することは困難であり、接続や開放の過程で部分的な接続状態が生じてしまう。上記構成では各コネクタが受け持つ電圧差を小さくできるので、接続や開放の過程で生じる部分接続による電気的な悪影響を抑制できる。
【０１６７】
また、Ｃ／Ｃ８０の基板には、電池モジュール９に収容された単電圧の直列接続に対して複数のＩＣが用意されている。１個のＩＣが何個の電池セルを受け持つかは、各ＩＣの処理能力により決まる。この実施形態では、４個の電池セルに対して１個のＩＣを使用している。しかし、５個や６個の電池セルに対して１個のＩＣを使用しても良い。また同一システム内で、４個の電池セルに対して１個のＩＣを使用する部分と６個の電池セルに対して１個のＩＣを使用する部分と組み合わせても良い。直列接続された電池セルの個数が、各ＩＣが受け持つことのできる最適数の倍数とは限らない。この実施形態では４の倍数となっているが、通常４の倍数となるとは限らないので、１個のＩＣが受け持つ電池セルの数が同じシステム内で異なることが生じるが、大きな問題とはならない。
【０１６８】
直列接続された電池セルを、１個のＩＣが受け持つ電池セルの数に基づいて複数個のグループに分け、グループ毎に対応するＩＣが決められ、対応するＩＣによって対応するグループを構成する電池セルの端子電圧が測定される。上述のとおり、各グループを構成する電池セルの数は異なっていてもよい。
【０１６９】
また、Ｃ／Ｃ８０の基板からはバッテリコントローラ２０と通信するための通信ハーネス５０が導出されており、通信ハーネス５０はその先端部にコネクタを有している。このコネクタは、バッテリコントローラ２０側のコネクタ（不図示）に接続されている。なお、Ｃ／Ｃ８０の基板には、抵抗、キャパシタ、フォトカプラ、トランジスタ、ダイオード等のチップ素子が実装されているが、図２０ではこれらの素子については煩雑さを避けるため省略している。Ｃ／Ｃ８０の基板では、２つの組電池ブロックに対してそれぞれコネクタ４８、４９が設けられており、このコネクタとは別にバッテリコントローラ２０と通信するための通信ハーネス５０が設けられている。このようにコネクタ４８、４９と通信ハーネス５０とを別々に設けることで、配線作業が容易となり、またメンテナンスも容易となる。また上述のとおり、コネクタ４８と４９の一方は直列接続された高電圧側の電池セルとＣ／Ｃ８０の基板との接続を行い、コネクタ４８と４９の他方は直列接続された低電圧側の電池セルとＣ／Ｃ８０の基板との接続を行うので、各コネクタが受け持つ範囲での電圧差を小さくできる。コネクタ接続時または開放時に瞬間的に一部のみ接続されている部分接続状態が生じるが、各コネクタが受け持つ範囲での電圧差を小さくできるので、部分接続状態がもたらす悪影響を小さくできる。
【０１７０】
下蓋４５に並設固定された組電池ブロック１０と１１同士は、図示を省略したブロック間接続ブスバにより直列に接続されている。下蓋ベース６１の正面部に形成された丸穴にはグロメットが固定されており、正極強電ケーブル８１、負極強電ケーブル８２が導出されている（図１９参照）。
【０１７１】
〈各電池セルの診断〉 図１に記載の各集積回路３Ａ・・・集積回路３Ｍ・・・集積回路３Ｎの内部処理動作で行われている各電池セルの計測と過充電や過放電の診断動作を説明する。図４の動作表２６０の行２６０Ｙ１に記載のステージＳＴＧＣＶ１〜ステージＳＴＧＣＶ６で各電池セルの端子電圧の取り込みと診断が行われる。ステージＳＴＧＣＶ１の計測の期間で、先の説明のごとく、図６の選択回路１２０はＶＣＣ（Ｖ１）とＶＣ２（Ｖ２）を選択する。この動作により図２のバッテリセルＢＣ１の端子電圧が選択され、電位シフト機能を有する差動増幅器２６２を介して電圧検出回路１２２Ａに入力される。電圧検出回路１２２Ａでデジタル値に変換され、平均化回路２６４で今回の測定を含め最も新しい所定回数の測定値を基に平均値が演算され、現在値記憶回路２７４のＢＣ１に保持される。
【０１７２】
現在値記憶回路２７４のＢＣ１に保持された測定値を基に、電池セルＢＣ１の過充電や過放電の診断が図４のステージＳＴＧＣＶ１の計測期間内で行われる。この診断に入る前にバッテリコントローラ２０から診断のための基準値が各集積回路に送信され、過充電の診断基準ＯＣが基準値記憶回路２７８のレジスタにまた過放電の診断基準ＯＤが基準値記憶回路２７８のレジスタにそれぞれ保持される。さらにバッテリコントローラ２０から通信コマンド２９２で基準値の送信ができないあるいはノイズその他の原因で誤った値が基準値記憶回路２７８に保持されたとしても過充電の異常状態を把握できるように予め基準値を保持している、通信コマンド２９２で書き換えできない、過充電基準値ＯＣＦＦＯを保持している。
【０１７３】
〈過充電の診断〉 前記ステージＳＴＧＣＶ１の計測の期間でさらに引き続き、測定された前記ＢＣ１の保持値がデジタル比較回路２７０により過充電の判断値ＯＣと比較され。現在値記憶回路２７４に保持されている複数個の測定値ＢＣ１乃至測定値ＢＣ６さらにＶＤＤ乃至基準電源の中から、図４の第１ステージカウンタ２５６や第２ステージカウンタ２５８の出力に基づきデコーダ２５７やデコーダ２５９により作られた選択信号により、測定値ＢＣ１が選択されてデジタル比較回路２７０に入力される。また同様に上記デコーダ２５７やデコーダ２５９により作られた選択信号により、基準値記憶回路２７８に保持された複数の基準値の中から過充電診断基準値ＯＣが選択され、デジタル比較回路２７０は測定値ＢＣ１と過充電診断基準値ＯＣとを比較する。デジタル比較回路２７０は大小の比較を行い、測定値ＢＣ１が過充電診断基準値ＯＣより大きい時に異常との比較結果を出力する。デジタルマルチプレクサ２８２は前記上記デコーダ２５７やデコーダ２５９により作られた選択信号によりデジタル比較回路２７０の出力の記憶先を選択し、電池セルＢＣ１の診断結果がもし異常であればフラグ記憶回路２８４の診断ｆｌａｇおよびＯＣｆｌａｇにその異常診断結果が保持される。すなわち診断ｆｌａｇおよびＯＣｆｌａｇがセットされた状態となる。上記異常フラグは集積回路の端子ＦＦＯから出力され、バッテリコントローラ２０に伝えられる。
【０１７４】
次に信頼性を向上するために、デジタル比較回路２７０は測定値ＢＣ１と過充電診断基準値ＯＣＦＦＯとを比較し、測定値ＢＣ１が過充電診断基準値ＯＣＦＦＯより大きい場合に過充電に関する異常として、前記フラグ記憶回路２８４の診断ｆｌａｇおよびＯＣｆｌａｇにその異常診断結果が保持される。異常フラグがフラグ記憶回路２８４にセットされると上述と同様にバッテリコントローラ２０に伝送される。過充電診断基準値ＯＣＦＦＯはバッテリコントローラ２０から書き換えできない基準値であり、逆にもしバッテリコントローラ２０のプログラムや動作に異常が生じても過充電診断基準値ＯＣＦＦＯは変更されないので信頼性の高い判断ができる。過充電診断基準値ＯＣはバッテリコントローラ２０から変更できるのできめ細かい判断が可能となり、また上述のとおり、過充電診断基準値ＯＣＦＦＯはバッテリコントローラ２０や伝送路の状態に係わらず維持される信頼性の高いデータであり、これら２種のデータを使用して診断することで信頼性の高い診断が実現できる。
【０１７５】
〈過放電の診断〉 次に前記ステージＳＴＧＣＶ１の計測の期間でさらに引き続き電池セルＢＣ１の過放電の診断が行われる。現在値記憶回路２７４の電池セルＢＣ１の測定値ＢＣ１と基準値記憶回路２７８の基準値ＯＤとがデジタル比較回路２７０で比較され、測定値ＢＣ１の値が基準値記憶回路２７８の基準値ＯＤより小さい場合に異常と判断して異常信号を出力する。デコーダ２５７とデコーダ２５９の出力に基づく選択信号によりデジタルマルチプレクサ２８２はフラグ記憶回路２８４の診断ｆｌａｇとＯＤｆｌａｇを選択し、デジタル比較回路２７０から出力された異常信号は診断ｆｌａｇとＯＤｆｌａｇにセットされる。
【０１７６】
上記各項目の診断で、もし診断ｆｌａｇがセットされるとそのフラグはＯＲ回路２８８を介して１ビット出力端ＦＦＯから出力され、バッテリコントローラ２０に送信される。
【０１７７】
また選択回路２８６の機能をバッテリコントローラ２０からの通信コマンド２９２で変えることができ、端子ＦＦＯから出力されるフラグをどのフラグまで含めるかを選択的に変更できる。例えばフラグ記憶回路２８４の診断ｆｌａｇをセットする条件を過充電異常だけとし、過放電の条件ではデジタル比較回路２７０の異常診断出力は診断ｆｌａｇにはセットされないで、ＯＤｆｌａｇのみにセットし、端子ＦＦＯから出力するかどうかは選択回路２８６の設定条件で決まるようにすることが可能である。この場合は設定条件をバッテリコントローラ２０から変更できるので、多様な制御に対応できる。
【０１７８】
図４の動作表２６０の行２６０Ｙ１に記載のステージＳＴＧＣＶ１に続き、次にステージＳＴＧＣＶ２の期間となる。図６で選択回路１２０はＶＣ２（Ｖ２）とＶＣ３（Ｖ３）とを選択することにより、図２の電池セルＢ２の端子電圧が選択される。上述のステージＳＴＧＣＶ１と同様の動作により、電池セルＢ２の端子電圧が１２２Ａによりデジタル変換され、平均化回路２６４で今回の測定結果を含む最新の所定回数の測定値の平均が演算され、現在値記憶回路２７４のＢＣ２として保持される。測定結果の保持位置の選択は他の測定値に対する場合と同様、図４のデコーダ２５７とデコーダ２５９の出力に基づいて行われる。
【０１７９】
次に上述のステージＳＴＧＣＶ１と同様、図４のデコーダ２５７とデコーダ２５９の出力に基づいて現在値記憶回路２７４からＢＣ２が選択され基準値記憶回路２７８の過充電診断基準値ＯＣが選択され、デジタル比較回路２７０により比較されることで診断が行われる。診断内容と動作は上述のステージＳＴＧＣＶ１と同様である。
【０１８０】
以下ステージＳＴＧＣＶ３乃至ステージＳＴＧＣＶ６についても上記ステージＳＴＧＣＶ１や上記ステージＳＴＧＣＶ２と同様の動作内容で、図６の回路により計測に引き続き診断が行われる。
【０１８１】
〈充電状態ＳＯＣの調整と端子電圧の計測〉 バッテリモジュール９を構成する各電池セルの充電状態ＳＯＣを調整のためにバランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｆを制御し、充電量が多い電池セルの電力を放電用の抵抗を介して放電する制御に関しては上述した。バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｆの制御は各電池セルの端子電圧の検出に悪影響を及ぼす可能性がある。すなわち、図２の回路でバランシングスイッチ１２９が閉じると抵抗Ｒ１からＲ４を介して放電電流が流れ、電池セルの端子電圧の計測精度を低下させる。
【０１８２】
上記バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｆの制御は電池モジュール９全体の電池セルの状態に基づいて行うことが必要である。従って図１に示すバッテリコントローラ２０が処理することが望ましく、バッテリコントローラ２０の指令に基づき各集積回路３Ａから３Ｎがバランシングスイッチ１２９Ａ乃至Ｆを制御することが望ましい。一方各電池セルの端子電圧の計測は各集積回路３Ａから３Ｎがそれぞれ担当するグループの電池セル電圧の計測を独自に行い、バッテリコントローラ２０から計測値の送信命令を受けたときに、前記独自に計測し保持していた端子電圧の計測値を速やかに送信することが望ましい。従って制御を行う回路が異なる上記バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｆの制御と各電池セルの端子電圧の計測との調和を図り、両方制御を総合的に実行することが必要である。
【０１８３】
図２１から図２５を用いて前記両方の制御を実現する具体的構成を説明する。以下の説明では図１や図２に示す放電用の抵抗Ｒ１からＲ４が大きく影響する。これら抵抗に加え実際の製品ではノイズの影響を取り除くためコンデンサＣ１からＣ６を設けることが望ましく、図１や図２の回路にノイズ除去用のコンデンサを追加した回路を図２７に示す、なお図１や図２では電池セルの数を４個としているが、図２７では６個として記載している。また前記放電用の抵抗を利用してノイズの影響を更に低減するように工夫した回路を図２２に示す。図２１に示す回路で、前記計測制御と充電状態ＳＯＣの調整のための放電制御との関係を示す動作を図２３に示し、図２２に示す回路で、前記計測制御と充電状態ＳＯＣの調整のための放電制御との関係を示す動作を図２４に示す。また図２３や図２４に示す制御を行うための回路を図２５に示す。
【０１８４】
図２１で、ステージＳＴＧＣＶ１では電池セルＢＣ１の端子電圧が計測され、次のステージＳＴＧＣＶ２では電池セルＢＣ２の端子電圧が計測される。以下順に電池セルＢＣ３からＢＣ６の端子電圧の計測が実行される。このようにして計測を繰り返すことにより電池セルの端子電圧の状態を常に監視することが可能となる。
【０１８５】
今バランシングスイッチ１２９Ｂが充電状態ＳＯＣの調整のために閉状態とすると、バランシングスイッチ１２９Ｂと抵抗Ｒ２を介して放電電流が流れており、この放電電流による電池セルＢＣ２の内部抵抗や配線抵抗が影響して、選択回路１２０に入力される電圧ＶＣ２はバランシングスイッチＢＳＷ２が開状態のときの端子電圧より低くい値となる。すなわちバランシングスイッチＢＳＷ２が閉じることで選択回路１２０に入力される端子電圧が低くい値となり、測定精度が低下する。
【０１８６】
上記測定精度の低下を防ぐため、図２３に記載のように電池セルＢＣ１の端子電圧を計測するステージＳＴＧＣＶ１では充電状態ＳＯＣの制御を一次的に停止して、バランシングスイッチ１２９Ａを開状態とし、電池セルＢＣ１の端子電圧を計測する。次の電池セルＢＣ２の端子電圧を計測するステージＳＴＧＣＶ２では充電状態ＳＯＣ制御を一次的に停止して、バランシングスイッチ１２９Ｂを開状態とし、電池セルＢＣ２の端子電圧を計測する。以下順にバランシングスイッチ１２９Ｃから１２９Ｆ（ＢＳＷ３からＢＳＷ６）をそれぞれ開状態として電池セルの端子電圧を計測する。
【０１８７】
電池セルの端子電圧を計測するための各ステージＳＴＧＣＶ１またはＳＴＧＣＶ６の全期間に渡り、充電状態ＳＯＣの調整のための制御を停止しても良いし、各ステージＳＴＧＣＶ１からＣＶ６の期間内の実際に端子電圧を計測する短い時間のみ充電状態ＳＯＣの調整のための制御を停止しても良い。
【０１８８】
次に図２２に示す回路について説明する。直列接続の電池セルＢＣ１乃至ＢＣ６からインバータ装置に供給する電力線には大きなノイズが混在している。このノイズの影響を少なくするためには図２２に示す回路では各電池セル端子と選択回路１２０の入力端との間に抵抗ＲＡ１から抵抗ＲＡ７を挿入している。上記抵抗ＲＡ１から抵抗ＲＡ７はコンデンサＣ１からコンデンサＣ７と共にノイズ除去の作用および集積回路をノイズから保護する作用を為す。
【０１８９】
図２２に記載の回路で、充電状態ＳＯＣの調整のためにバランシングスイッチ１２９Ａを閉じると、電池セルＢＣ１の放電電流は抵抗Ｒ１とバランシングスイッチ１２９Ａと抵抗ＲＡ２とを通して流れる。バランシングスイッチ１２９Ａが閉じた状態の放電電流が抵抗ＲＡ２を流れるため、電池セルＢＣ１の端子電圧の計測だけでなく、電池セルＢＣ２の端子電圧の計測にも影響を及ぼす。従って電池セルＢＣ２の端子電圧の計測時にはバランシングスイッチ１２９Ａとバランシングスイッチ１２９Ｂの両方の開放が必要となる。同様に電池セルＢＣ３の端子電圧の計測時にはバランシングスイッチ１２９Ｂとバランシングスイッチ１２９Ｃの両方の開放が必要となり、以下同様に他の電池セルの計測時も同様である。
【０１９０】
図２４は図２２に記載の回路の電池セルの計測を行うときのバランシングスイッチ１２９の強制開放の状況を示している。ステージＳＴＧＣＶ２では図２２の電池セルＣＢ２の端子電圧の計測が行われるので、バランシングスイッチ１２９Ａおよび１２９Ｂの充電状態ＳＯＣの調整のための制御を停止し、これらのバランシングスイッチ１２９Ａおよび１２９Ｂを開放状態に維持する。この場合ステージＳＴＧＣＶ２の期間全体に渡り、バランシングスイッチ１２９Ａおよび１２９Ｂの充電状態ＳＯＣの調整のための制御を停止しても良いし、前記ステージＳＴＧＣＶ２の期間中の実際に電圧を計測する短い期間のみバランシングスイッチ１２９Ａおよび１２９Ｂの充電状態ＳＯＣの調整のための制御を停止しても良い、ことは上述の図２３の場合と同じである。
【０１９１】
また図２４のステージＳＴＧＣＶ３では図２２の電池セルＢ３の端子電圧の計測が行われるので、電池セルＢＣ３の端子電圧の計測期間はバランシングスイッチ１２９Ｂおよび１２９Ｃの充電状態ＳＯＣの調整のための制御を停止し、計測期間はバランシングスイッチ１２９Ｂおよび１２９Ｃを開放状態に維持する。この場合ステージＳＴＧＣＶ３の期間全体に渡り、バランシングスイッチ１２９Ｂおよび１２９Ｃの充電状態ＳＯＣの調整のための制御を停止しても良いし、前記ステージＳＴＧＣＶ３の期間中の実際に電圧を計測する短い期間のみバランシングスイッチ１２９Ｂおよび１２９Ｃの充電状態ＳＯＣの調整のための制御を停止するようにしても良いことは上述と同じである。
【０１９２】
ステージＳＴＧＣＶ４あるいはステージＳＴＧＣＶ５では電池セルＢ４あるいはＢ５の端子電圧の計測が行われるので、バランシングスイッチ１２９Ｃおよび１２９Ｄあるいはバランシングスイッチ１２９Ｄおよび１２９Ｅを開放状態に維持する。ステージＳＴＧＣＶ６では電池セルＢＣ６の端子電圧の計測が行われる。このため電池セルＢ６の端子電圧の計測期間はバランシングスイッチ１２９Ｆを開放状態に維持する。
【０１９３】
尚図２３や図２４で矢印←→で示した期間は充電状態ＳＯＣの調整のためのバランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｆの制御が行われる期間である。また「オフ」と記載した期間は充電状態ＳＯＣの調整のためのバランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｆの制御を停止し、強制的に開放状態にする期間を示している。以上の様にバッテリコントローラ２０で行う充電状態ＳＯＣの調整制御に優先して電池セル端子電圧の測定期間には関係するバランシングスイッチ１２９を強制的に開放することで、電池セル端子電圧の測定精度を向上することができる。
【０１９４】
次に図２５に記載の回路を用いて上記バランシングスイッチ１２９の開放動作を説明する。まず充電状態ＳＯＣの調整を行うための制御値が図１４のステップ８１５で演算され、演算結果に基づき各集積回路３Ａ・・・３Ｍ・・・３Ｎに通信コマンド２９２により送られてくる。各集積回路３Ａ・・・３Ｍ・・・３Ｎでは、図２や図7に示す通信回路１２７で受信し、前記受信結果に基づいて各バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｆが制御される。
【０１９５】
図２５に示すデータ３３０は、図７の受信レジスタ３２２のデータ３３０の部分を拡大して示しており、データ３３０の内容が放電制御回路１３２１〜１３２６に入力される。入力される制御信号は例えば「１」または「ゼロ」を示す信号で、「１」はバランシングスイッチ１２９を閉じて放電する制御を表し、「ゼロ」はバランシングスイッチ１２９を開いて放電しない制御を意味する。これらの制御信号は放電制御回路１３２１〜１３２６に保持され、この保持データに基づきバランシングスイッチ１２９Ａから１２９Ｆはそれぞれ制御される。
【０１９６】
前記放電制御回路１３２１〜１３２６の保持データはＡＮＤゲート１２〜６２に加えられ、さらにＯＲゲート１１〜ＯＲゲート６１を介してバランシングスイッチ１２９Ａから１２９Ｆを駆動する。一方これら充電状態ＳＯＣの調整のための制御に優先してバランシングスイッチ１２９Ａから１２９Ｆを優先制御したい場合は、各ＡＮＤゲート１２〜ＡＮＤゲート６２で上記放電制御回路１３２１〜１３２６に基づく信号を遮断する。前記遮断期間は図２９や図３０で説明の期間であり、デコーダ２５７やデコーダ２５９の出力に基づいて前記電池の端子電圧の計測が行われるので、このデコーダ２５７やデコーダ２５９の出力に基づいて回路２８０２から前記制御停止信号を各ＡＮＤゲート１２〜ＡＮＤゲート６２に送る。
【０１９７】
前記各ＡＮＤゲート１２〜ＡＮＤゲート６２を開放して充電状態ＳＯＣの調整のための制御を停止している期間は、ＡＮＤゲート１１〜ＡＮＤゲート６１が閉じており、ＯＲゲート１２〜ＯＲゲート６２の出力により、バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｆが駆動される。従って前記各ＡＮＤゲート１２〜ＡＮＤゲート６２が開放しＡＮＤゲート１１〜ＡＮＤゲート６１が閉じている期間は計測が最適に行われるように計測制御回路２８１１〜計測制御回路２８６１からバランシングスイッチ１２９Ａ乃至１２９Ｆを制御する制御信号を出力することができる。また後述かる検出用ハーネス３２の異常診断の場合は診断制御回路２８１２乃至診断制御回路２８６２からバランシングスイッチ１２９Ａ乃至Ｆを制御する制御信号を出力する。
【０１９８】
このように各集積回路は３Ａ・・・３Ｍ・・・３Ｎは、充電状態ＳＯＣの調整のための制御に優先して前記充電状態ＳＯＣ調整制御を停止し、停止期間に各集積回路は独自にバランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｆを制御できる回路を有するので、正確な測定や診断が可能なる効果がある。
【０１９９】
〈ＡＤＣ、差動増幅器２６２、基準電圧の診断〉 動作表２６０の行２６０Ｙ１に記載のステージＳＴＧ基準電源で内部基準電圧やアナログおよび電圧検出回路１２２Ａの診断を行う。図６に記載のアナログ回路やデジタル回路を動作させるための電源電圧を集積回路内部の電源回路１２１（図２）で発生する。前記電源電圧を絶対的な基準電源に基づいて発生すると高精度の前記電源電圧を比較的容易に得ることができる。しかし一方前記絶対的な基準電圧が変化すると前記電源電圧が変化してしまう心配がある。
【０２００】
ステージＳＴＧ基準電源では前記基準電源の診断およびアナログ回路や電圧検出回路１２２Ａの診断を効率良く行うことができる。以下具体的に説明する。
【０２０１】
図６の回路で、選択回路１２０は基準電源とＧＮＤを選択する。この選択により、ＧＮＤの電位を基準として基準電源との差電圧が差動増幅器２６２に入力され電位シフトとスケール合わせが行われ、アナログデジタル変換器１２２Ａに入力される。アナログデジタル変換器１２２Ａでデジタル値に変換され、デコーダ２５７とデコーダ２５９に基づき、現在値記憶回路２７４にデータＰＳＢＧとしてＰＳＢＧレジスタに保持される。
【０２０２】
基準電源は関係する回路の動作が正常であればその電圧は既知であり、前記基準電源の既知の電圧より少し小さい値である基準電源の下位許容値と前記基準電源の既知の電圧より少し大きい値である基準電源の上位許容値の値を基準値記憶回路２７８のレジスタ下位許容値とレジスタ上位許容値とにそれぞれ保持する。基準電源が正常な電圧であれば前記基準電源の下位許容値と上位許容値との間の値である。またアナログ回路が正常に動作しない場合、例えば差動増幅器２６２が正常でない場合は例え基準電源が正常な電圧であってもアナログデジタル変換器１２２Ａの出力は正常な範囲から外れる事となる。またアナログデジタル変換器１２２Ａが正常でない場合も、アナログデジタル変換器１２２Ａの出力は正常な範囲から外れる事となる。
【０２０３】
従って、現在値記憶回路２７４の保持値「基準電源」が基準値記憶回路２７８に保持されている前記基準電源の下位許容値と上位許容値との間にあるかどうかをデジタル比較回路２７０で比較し、診断する。
【０２０４】
デコーダ２５７とデコーダ２５９との出力に基づいてデジタルマルチプレクサ２７２は計測値「基準電源」を選択してデジタル比較回路２７０に送り、また前記デコーダ２５７とデコーダ２５９との出力に基づいて前記デジタルマルチプレクサ２７２は基準電源の下位許容値を選択してデジタル比較回路２７０に送る。デジタル比較回路２７０は計測値「基準電源」が基準電源の下位許容値より小さい場合に異常として、デコーダ２５７とデコーダ２５９との出力に基づいてデジタルマルチプレクサ２８２が選択した異常フラグの保持レジスタ、本実施例ではフラグ記憶回路２８４のレジスタ診断ｆｌａｇに異常フラグを保持する。計測値「基準電源」が基準電源の下位許容値より大きい場合には正常と判断し、フラグ記憶回路２８４の異常フラグのセットは行われない。
【０２０５】
ステージＳＴＧ基準電源の期間において、さらにデジタルマルチプレクサ２７２はデコーダ２５７とデコーダ２５９との出力に基づいて計測値「基準電源」を選択してデジタル比較回路２７０に送り、また前記デコーダ２５７とデコーダ２５９との出力に基づいて前記デジタルマルチプレクサ２７２は基準電源の上位許容値を選択してデジタル比較回路２７０に送る。デジタル比較回路２７０は計測値「基準電源」が基準電源の上位許容値より大きい場合に異常として、デコーダ２５７とデコーダ２５９との出力に基づいてデジタルマルチプレクサ２８２が選択した異常フラグの保持レジスタ、本実施例ではフラグ記憶回路２８４のレジスタ診断ｆｌａｇに異常フラグを保持する。計測値「基準電源」が基準電源の上位許容値より小さい場合には正常と判断し、フラグ記憶回路２８４の異常フラグのセットは行われない。このようにしてアナログ増幅器である差動増幅器２６２やアナログデジタル変換器１２２Ａが正常に動作しているかどうかの診断をステージＳＴＧ基準電源の度に実行することができ、高い信頼性を維持できる。
【０２０６】
〈デジタル比較回路の診断〉 図４に記載の動作表２６０のステージＳＴＧＣａｌでデジタル比較回路の診断が行われる。以下その動作を説明する。デジタルマルチプレクサ２７２はデコーダ２５７とデコーダ２５９の出力に基づき増加の方向の演算で求められた増加演算値２８０を選択する。この増加演算値２８０は、基準値記憶回路２７８に保持されている基準値、例えば基準値ＯＣ、に所定値を加算して得られた値である。デジタルマルチプレクサ２７６が基準値記憶回路２７８に保持されている基準値の一つ、本実施例では基準値ＯＣを選択し、デジタル比較回路２７０に比較対象として入力する。さらにまた、選択された前記基準値ＯＣに所定値例えば"１"を加算して得られた増加演算値２８０をデジタルマルチプレクサ２７２を介してデジタル比較回路２７０に入力する。デジタル比較回路２７０が基準値ＯＣより増加演算値２８０を大きいと判断すれば、デジタル比較回路２７０は正しく動作していることになる。
【０２０７】
次に、デジタルマルチプレクサ２７２はデコーダ２５７とデコーダ２５９の出力に基づき減少演算値２８１を選択する。この減少演算値２８１は、基準値記憶回路２７８に保持されている基準値、例えば基準値ＯＣ、から所定値、例えば"１"を減算して得られた値である。デジタルマルチプレクサ２７６が基準値記憶回路２７８に保持されている基準値の一つ、本実施例では基準値ＯＣを選択し、デジタル比較回路２７０に比較対象として入力する。さらにまた、選択された前記基準値ＯＣに所定値例えば"１"を減算して得られた減少演算値２８１をデジタルマルチプレクサ２７２を介してデジタル比較回路２７０に入力する。デジタル比較回路２７０が基準値ＯＣより減少演算値２８１を小さいと判断すれば、デジタル比較回路２７０は正しく動作していることになる。
【０２０８】
以上の様に基準値記憶回路２７８に保持された基準値ＯＣに所定値を加算した値と比較し、あるいは所定値を減算した値と比較することで比較機の動作が正常かどうかを診断することができる。
【０２０９】
前記増加演算値２８０や減少演算値２８１を使用する目的は比較対象にたいして大小関係が既知である条件を作り出して比較結果を診断することであり、所定値の加算や減算の代わりにデータを上位側にシフトあるいは下位側にシフトさせて値を使用しても良い。この場合は所定値４で乗算や減算したことになり、上述のごとく既知の大小関係を作り出すことが可能となる。
【０２１０】
図２６と図２７は電池セルＢＣの端子電圧を検出するための正極および負極とセルコントローラ８０とを接続する検出用ハーネス３２に異常が発生した場合の診断について説明する。図２６は図１乃至図２の検出用ハーネス３２の内のＬ２が断線した場合である。また図２７は図２２の回路の検出用ハーネス３２の内の上記と同様Ｌ２が断線した場合である。断線の原因としては図１９に示す各電池セルと検出用ハーネス３２との接続部や図２０に示すセルコントローラ８０との接続部のコネクタ４８や４９の接触不良が考えられ、またまれには検出用ハーネス３２そのものの断線の可能性がある。
【０２１１】
各電池セルの異常の可能性を検知し、異常が生じないようにすることが大切である。仮に前記電池セルと各集積回路間の電気的な接続に異常が生じると上記電池セルの異常の可能性を検知できなくなり、安全性の点で問題である。上記図２６や図２７における電池セルと各集積回路間の電気的な接続に異常が生じたことを検知する検知方法を、図２８を用いて説明する。なお上記図２６や図２７の基本的な動作は先に説明のとおりであり、また検出用ハーネス３２の内のＬ２が断線したとして説明するが、Ｌ１からＬ７のどの線であっても同じように異常の診断が可能である。
【０２１２】
図２８でバランシングスイッチ１２９Ａから１２９Ｃが開状態で検出用ハーネス３２のＬ２が断線したとコンデンサＣ２を含む色々な静電容量があり、選択回路１２０に入力される電圧ＶＣ２は見かけ上では、電池セルの端子電圧Ｖ２に近い正常値を示す可能性がある。従ってこのままでは異常を検知できない。
【０２１３】
従って次に、診断したい検出用ハーネス３２のＬ２を介して放電電流を流すバランシングスイッチ１２９Ｂを閉じる。バランシングスイッチ１２９Ｂを閉じることにより、検出用ハーネス３２のＬ２とＬ３の回路間に存在するコンデンサＣ２を含む静電容量に蓄えられていた電荷が放電され、選択回路１２０の入力電圧ＶＣ２は急激に低下する。もし断線していなければ電池セルＢＣ２から電流が供給されるので、選択回路１２０の入力電圧ＶＣ２はほとんど低下しない。
【０２１４】
先の図２３や図２４で説明した電池セルＢＣ２の端子電圧の計測ステージで電池セルＢＣ２の端子電圧が計測される（計測１）。先に説明の如くこの測定期間はバランシングスイッチ１２９Ｂを開示様態とする。検出用ハーネス３２のＬ２とＬ３との回路間に存在するコンデンサＣ２を含む静電容量に電荷が流れ込み蓄積されるので、選択回路１２０の入力電圧ＶＣ２は少し上昇するが、それでも計測１で計測された電圧ＶＣ２は正常電圧に比べれば非常に低い電圧である。測定された電圧ＶＣ２は、図６に示す現在値記憶回路２７４のＢＣ２に保持される。
【０２１５】
測定に引き続き行われるＢＣ２の診断で、現在値記憶回路２７４のＢＣ２から読み出された測定値が基準値記憶回路２７８の過放電閾値ＯＤ以下の異常値であることから、デジタル比較器２７０で異常の診断が可能となる。異常の診断結果はフラグ記憶回路２８４の診断Ｆｌａｇにセットされる。断線時の電圧ＶＣ２は過放電閾値ＯＤより低くなるので、過放電閾値ＯＤよりさらに低い断線閾値を設け、断線閾値と現在値記憶回路２７４のＢＣ２に保持された計測値とをデジタル比較器２７０で比較することで断線判断が簡単に可能となる。図６で基準値記憶回路２７８のレジスタＯＣＦＦＯの値を前記断線閾値の値とすることで、常時断線検知が可能となる。
【０２１６】
図２８において、バランシングスイッチ１２９Ｂを開示様態とした後、バランシングスイッチ１２９Ａと１２９Ｃとを閉じるとコンデンサＣ２には電池セルＢＣ１とＢＣ２の直列接続の電圧が加わることとなり、コンデンサＣ２の端子電圧は非常に高くなる。このため計測１の後直ちにバランシングスイッチ１２９Ａと１２９Ｃとを閉じ、電池セルＢＣ２に対して再度測定を行う（計測２）と、今度は電圧ＶＣ２は、過充電閾値をはるかに超えた値非常に高い値となっているので、簡単に断線検知が可能となる。
【０２１７】
上述のとおり、図６に記載の現在値記憶回路２７４のＢＣ２に前記計測２の測定結果が保持される。現在値記憶回路２７４のＢＣ２に保持された計測値をデジタル比較器２７０で断線検知のための閾値と比較して、断線の検知を行っても良いし、バッテリコントローラ２０のソフトウエアの処理に基づき断線診断を行っても良い。
【０２１８】
図２９はバッテリコントローラ２０からの通信コマンド２９２により診断を行う方法をである。先に説明のとおり、検出用ハーネス３２のＬ２が断線したとする。予め定められたタイミングＳ１で断線診断のための通信コマンド２９２を送信する。この通信コマンド２９２は診断対象の集積回路を特定すると共に「バランシングスイッチ１２９を全て開にせよ」の命令である。すなわち通信コマンド２９２のデータ３３０は開を意味する「ゼロ」となっている。タイミングＴ1でこの命令を受け、この命令の対象集積回路はバランシングスイッチ１２９を開にする。
【０２１９】
次に予め決められたタイミングＳ２で診断対象の検出用ハーネス３２が接続されている電池セルを放電するためのバランシングスイッチ１２９Ｂの閉命令を送る。タイミングＴ２でこの命令を受け、この命令の対象のバランシングスイッチ１２９Ｂを閉じる。もしＬ２が断線していると選択回路１２０への入力信号ＶＣ２はほとんどゼロとなる。その後集積回路のステージ信号に基づく電池セルＢＣ２の測定ステージでバッテリコントローラ２０の命令に優先してタイミングＴ３でバランシングスイッチ１２９Ｂが開状態となり、電池セルＢＣ２の端子電圧を計測するための計測１が行われる。もしＬ２が断線していると選択回路１２０への入力信号ＶＣ２は非常に低い電圧であり、この低い電圧が図６の現在値記憶回路２７４のＢＣ２に保持される。
【０２２０】
集積回路は独自に短い周期で電池セル端子の計測を行っており、タイミングＴ５で再びバランシングスイッチ１２９Ｂが開状態となり、電池セルＢＣ２の端子電圧を計測するための計測２が行われる。もしＬ２が断線していると計測結果は非常に低い値であり、この値が現在値記憶回路２７４のＢＣ２に保持される。
【０２２１】
タイミングＳ３でバッテリコントローラ２０は診断結果を取り込む命令を送信する。この命令を受け、集積回路は現在値記憶回路２７４のＢＣ２に保持されている計測結果を送信する。この計測結果を受信し、過放電状態よりさらに低い計測結果に基づき、バッテリコントローラ２０は断線の検知を行うことができる。すなわち集積回路から送られてきた計測結果を図２９に記載の閾値ＴｈＬ1と比較し、この閾値ＴｈＬ1より測定結果が下であれば断線と判断し、リチウム電池を使用した直流電源とインバータとの接続を切り離す準備を開始し、準備が出来次第リレーＲＬＰやＲＬＮを開にする。
【０２２２】
さらに正確をきすため、バッテリコントローラ２０はタイミングＳ４でバランシングスイッチ１２９Ａと１２９Ｃを閉じ、バランシングスイッチ１２９Ｂを開く命令を送信する。もし断線していると診断する電池セルの両隣のバランシングスイッチ１２９を閉じることで選択回路１２０への入力電圧ＶＣ２か非常に大きくなり、過充電閾値より大きな電圧が測定されることとなる。この計測結果が現在値記憶回路２７４のＢＣ２に保持される。
【０２２３】
タイミングＳ５でバッテリコントローラ２０は計測結果の取り込み命令を対象の集積回路を指定して送り出す。この命令を受信して、タイミングＴ８で前記集積回路は計測値をバッテリコントローラ２０に送信する。バッテリコントローラ２０は計測結果を受信し、過充電の閾値より高い断線検知用の閾値ＴｈＬ２と比較し、計測結果が前記閾値ＴｈＬ２より大きい場合に断線と判断する。計測１あるいは計測２の結果とあるいは計測１と計測２の平均値と閾値ＴｈＬ１との比較でも正確に断線検知が可能であるが、さらに閾値ＴｈＬ１と比較することにより、非常に高い精度で断線の検知を行うことができる。
【０２２４】
このように本実施例では、断線検知を正確に行うことができる。
【０２２５】
またしかも通常の電池セルの端子電圧の計測動作を利用して行うことができ、容易である。
【０２２６】
また特別な回路を多く増やすことがなく、既に有している充電状態ＳＯＣを制御するためのバランシングスイッチ１２９を利用して診断することができ、簡単である。
【０２２７】
次に各集積回路内で自動的に断線を診断する方法を図３０乃至図３２を用いて説明する。図４に記載のステージ信号に基づいて電池セルの単位電圧の計測と断線診断を行うことにより、自動的に断線の診断を実施することができる。図３０に具体的な計測および診断のスケジュールを示し、図３２に具体的な回路を示す。
【０２２８】
図３０の上段は、ステージ信号のｍ回目およびｍ+１回目の周期の集積回路３Ａの計測と打線診断を示し、中断は集積回路３Ａの次の集積回路３Ｂの計測と打線診断を示し、下段は集積回路３Ｂのさらに次の集積回路３Ｃの計測と打線診断を示す。集積回路３Ｂは集積回路３Ａから同期信号を受けて、ステージが開始され、集積回路３Ｃは集積回路３Ｂから同期信号を受けて、ステージが開始される。なお、図３０で表示「ＯＮ」はバランシングスイッチ１２９を閉じる制御を行っている期間を意味し、「ＯＦＦ」はバランシングスイッチ１２９を開く制御を行っている期間を意味する。「計測」は電池セルの端子電圧の計測と断線診断の制御を行っている期間を意味する。「ＯＮ」や「ＯＦＦ」や「計測」の記載の無い部分は充電状態ＳＯＣを行っている期間である。
【０２２９】
集積回路３ＡのステージＳＴＧＣａｌでバランシングスイッチ１２９Ａを閉じる。もし検出用ハーネス３２に断線があれば、バランシングスイッチ１２９Ａを閉じることで、図２８で説明のとおり、選択回路１２０の入力電圧は非常に小さくなり、ステージＳＴＧＣＶ１で計測される電池セルＢＣ1の端子電圧は異常に小さい値として図３１のアナログデジタル変換器１２２Ａで検出され、現在値記憶回路２７４のレジスタＢＣ１に保持される計測値が非常に小さい値となる。なお、ステージＳＴＧＣＶ１での計測精度を上げるため、バランシングスイッチ１２９Ｂも開状態に制御される。
【０２３０】
計測に引き続き行われる断線診断で現在値記憶回路２７４のレジスタＢＣ１に保持された計測値と基準値記憶回路２７８に保持された断線診断の閾値ＴｈＬ1とがデジタル比較器２７０で比較され、もし前記レジスタＢＣ１に保持された計測値が断線診断の閾値ＴｈＬ1より小さければ、断線を理由とする異常が発生したとしてフラグ記憶回路２８４の診断フラグが「１」となる。この診断フラグのセットは直ちにバッテリコントローラ２０に伝送されることは既に図６で説明のとおりである。なお、図３７の基本動作は既に図６などで説明したとおりである。
【０２３１】
断線などの異常が無ければ、ステージＳＴＧＣＶ１で計測される電池セルＢＣ１の端子電圧は正常な値を示し、デジタル比較器２７０の診断でも異常検出は行われない。図３０のｍ周期は奇数番目の電池セルのみの端子電圧の計測および診断が行われる。電池セルＢＣ１の次に電池セルＢＣ３の端子電圧の計測と断線診断が行われる。ステージＳＴＧＣＶ２で電池セルＢＣ３のバランシングスイッチ１２９Ｃを一度閉じ、次にステージＳＴＧＣＶ３でバランシングスイッチ１２９Ｃを開にして電池セルＢＣ３の端子電圧の計測を行う。さらに図３１のデジタル比較器２７０で上記説明と同様に断線診断を行う。ステージＳＴＧＣＶ３での電池セルＢＣ３の端子電圧の検出制度や診断精度を高めるため、バランシングスイッチ１２９Ｃの両隣のバランシングスイッチ１２９Ｂと１２９Ｄは図３０に示すとおり、開状態に維持する。
【０２３２】
同様にＳＴＧＣＶ５で電池セルＢＣ３の端子電圧の計測と診断を行うためバランシングスイッチ１２９Ｄや１２９Ｆを開状態に保持する。上記計測および診断動作では奇数版目の電池セルＢＣ１、ＢＣ３、ＢＣ５について行われる。同様に電池セルＢＣ２、ＢＣ４、ＢＣ６の計測や診断はつぎのｍ＋１の周期で行われる。このように図３０では奇数番目の電池セルと偶数番目の電池セルで、計測と診断はそれぞれステージ周期の異なる周期で行うようにしている。
【０２３３】
集積回路３ＢのステージＳＴＧＣＶ１での電池セルＢＣ１に関する計測と診断では、一つ前の集積回路３Ａのバランシングスイッチ１２９Ｆが開状態に保たれることが必要である。このため集積回路３Ａから同期信号を集積回路３Ｂに送り、集積回路３Ｂは集積回路３Ａの同期信号に同期しいステージを発生する。この実施例では、集積回路３Ａからの同期信号を受けて最所のステージ信号ＳＴＧＣａｌの発生を開始している。
【０２３４】
このように隣接する集積回路の一方の集積回路の決まった周期で他方の集積回路に同期信号を送り、この同期信号を受けて他方の集積回路は決まったステージ信号をスタートさせるようにしているので、一方の集積回路の他方側の電池セルすなわち集積回路３Ａの電池セルＢＣ６の計測の期間は、他方の集積回路３Ｂの電池セルＢＣ１のバランシングスイッチ１２９Ａは開に保持される。また他方の集積回路３Ｂの電池セルＢＣ１の計測期間は、一方の集積回路３Ａの他方側の電池セルＢＣ６のバランシングスイッチ１２９Ｆを開に保持する。
【０２３５】
図３０で集積回路３Ｂと３Ｃ間も同様であり、集積回路３Ｂの特定のステージで同期信号が集積回路３Ｂから集積回路３Ｃに送られる。このようにすることで計測される電池セルと直列接続されている両隣の電池セルのバランシングスイッチ１２９を開に維持し、正確な計測と正確な診断を実現している。
【０２３６】
図３２は図１の回路に前記同期信号を送るための伝送路５６が設けられている。その他の回路と動作は既に図1で説明のとおりである。図３８で集積回路３Ａの同期信号出力端ＳＹＮＯから集積回路３Ｂの同期信号入力端ＳＹＮＩに同期信号が送信される。同様に・・・集積回路３Ｍ−1の同期信号出力端ＳＹＮＯから集積回路３Ｍの同期信号入力端ＳＹＮＩに同期信号が送信され、・・・集積回路３Ｎ−1の同期信号出力端ＳＹＮＯから集積回路３Ｎの同期信号入力端ＳＹＮＩに同期信号が送信される。
【０２３７】
上記図３０や図３２では電位の高い集積回路から隣接する電位の低い集積回路に同期信号を送信したが、これは一例であり、電位の低い集積回路から電位の高い集積回路へ同期信号を送信するようにしても問題ない。重要なことは隣接する集積回路内のステージ信号を、互いに同期して発生することである。
【０２３８】
以上の様にバランシングスイッチ１２９を利用して断線診断を簡単に行うことが可能である。
【０２３９】
上述した各実施例はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施例での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。
【符号の説明】
【０２４０】
Ｂ１〜Ｂ１２……電池セル、Ｒ１〜Ｒ６……抵抗、３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂ……集積回路、Ｓｉ……電流センサ、Ｖｄ……電圧計、９……電池モジュール、２０……バッテリコントローラ、３２……検出用ハーネス、５０……通信ハーネス、５２……伝送路（シリアル通信）、５４……伝送路（フラグ通信）、５６……伝送路（Wake ＵＰ）、６６……センターポール、８０……セルフコントローラ、８１……正極強電ケーブル、８２……負極強電ケーブル、９２……比較回路、９３……切り換えスイッチ、１２０……選択回路、１２１……電源回路、１２２……電圧検出回路、１２２Ａ……アナログデジタル変換器、１２３……ＩＣ制御回路、１２４……電源管理回路、１２５……記憶回路、１２７……通信回路、１２９Ａ〜Ｆ……バランシングスイッチ、１３０……電位変換回路、１３１……異常判定回路、１３２……放電制御回路、１３３……スイッチ駆動回路、２２０……インバータ装置、２２２……ＭＣＵ、２２４……ドライバ回路、２２６……パワーモジュール、２３０……モータ、２５２……タイミング制御回路、２５４……起動回路、２５６……第１ステージカウンタ、２５７……デコーダ、２５８……第２ステージカウンタ、２５８２……レジスタ、２５８４、２５８６……ロジック回路、２５９……デコーダ、２６０……動作表、２６２……差動増幅器、２６３……平均化制御回路、２６４……平均化回路、２７０……デジタル比較器、２７２、２７６……デジタルマルチプレクサ、２７４……現在値記憶回路、２７５……初期値記憶回路、２７８……基準値記憶回路、２８１１〜２８６１……計測制御回路、２８４……フラグ記憶回路、２８６……選択回路、２９２……通信コマンド、２９４……データバス、３０２……送信レジスタ、３２２……受信レジスタ、３４４……コマンド処理回路、３４５……コマンド解読回路、３４６……演算回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用電源システムおよび電池セル制御用集積回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用回転電機の駆動システムは直流電力を供給するための二次電池と前記二次電池から供給された直流電力を３相交流電力に変換するインバータ装置とを備えており、前記３相交流電力は車両に搭載された回転電機に供給される。前記３相交流の回転電機は一般には電動機の機能と発電機の機能とを備えており、回生制動運転など前記３相交流の回転電機が発電機として運転される場合には、前記回転電機が発電した３相交流電力は前記インバータ装置により直流電力に変換され、該直流電力が前記二次電池に供給され、前記二次電池により前記発電電力が蓄積される。
【０００３】
前記二次電池として小型で大電力が蓄電できる観点からリチウム電池モジュールが適している。リチウム電池モジュールは直列接続された多数のリチウム電池セルを有しており、各リチウム電池セルの充電状態をそれぞれ検出し、過充電状態にならないように管理することが望ましい。なお前記充電状態はSOC（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）と以下記載する。各リチウム電池セルは、例えば過放電状態にならないように充放電を管理することが望ましく、仮に過放電状態に維持されると最悪の場合、異常な発熱が生じる恐れがある。
【０００４】
リチウム電池を有する車両用電源システムは、下記特許文献１〔特開２００５−３１８７５１号公開特許公報〕に開示がなされており、例えば特許文献１の図２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３１８７５１号公開特許公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
各リチウム電池セルの過充電を防止するために、各リチウム電池セルの端子電圧を検出し、各リチウム電池セルが過充電とならないように監視している。車両用電源は、常に振動が加わる状態で、しかも温度変化の激しい条件で長期間使用される可能性があり、信頼性に対し十分な配慮が望まれる。
【０００７】
本発明の目的は、信頼性の高い車両用の電源システム、あるいは信頼性の高い電池セルのコントローラ、あるいは前記車両用の電源システムに使用されるための信頼性の高い集積回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の一態様による車両用電源システムは、電気的に直列に接続された複数の電池セルを有する電池セルグループが複数、電気的に直列に接続されてなる電池モジュールと、複数の電池セルグループに対応して設けられた複数の電池セル制御装置と、複数の電池セル制御装置に入出力される信号を伝送する信号伝送路と、を有し、複数の電池セル制御装置の各々は、対応する電池セルグループの各電池セルの端子電圧を計測するための電圧計測回路と、電圧計測回路から出力された端子電圧値と、電池セルの過充放電を診断するための電圧閾値とを比較するための比較回路と、比較回路の比較結果に基づいて、過充放電であると診断された場合には、過充放電に対応する診断結果を表す信号を出力するための診断結果出力回路と、電池セル制御装置内の異常診断に用いられる値であり、比較回路に入力される入力値に対して既知の大小関係にある比較値を発生するための比較値発生回路と、電圧計測回路によって計測された端子電圧を表す信号、及び診断結果信号に基づく異常信号を信号伝送路に出力するための通信回路と、を有しており、比較回路によって入力値と比較値とを比較し、この結果が既知の大小関係と異なる場合には、電池セル制御装置内に異常があるとして、電池セル制御装置内の異常に対応する診断結果信号を診断結果出力回路から出力することを特徴とする。
（２）本発明の他の一態様による車両用電源システムは、直列に接続された複数のリチウム電池セルを有するリチウム電池グループが複数、直列に接続されてなるリチウム電池モジュールと、複数のリチウム電池グループに対応して設けられた複数の集積回路と、複数の集積回路に入出力される信号を伝送する信号伝送路と、を有し、複数の集積回路の各々は、対応するリチウム電池グループの各リチウム電池セルの端子電圧から計測対象となる端子電圧を選択するための選択回路と、選択回路から出力された端子電圧をアナログ値からデジタル値に変換するためのアナログデジタル変換器と、アナログデジタル変換器から出力された端子電圧のデジタル値と過充放電診断用の電圧閾値とを比較するためのデジタル比較回路と、デジタル比較回路の比較結果に基づいて、異常を表す信号を信号伝送路に送信するための通信回路と、所定電圧を発生させるための電圧発生回路と、所定電圧に対して既知の大小関係にあるデジタル値を発生させるためのデジタル発生回路と、を有しており、電圧発生回路において発生した所定の電圧を選択回路によって選択して、所定の電圧をアナログデジタル変換器によってデジタル値に変換すると共に、アナルグデジタル変換器から出力されたデジタル値とデジタル発生回路から出力されたデジタル値とをデジタル比較回路によって比較し、この比較結果が既知の大小関係と異なる場合には、異常信号を通信回路から信号伝送路に送信することを特徴とする。
（３）本発明の別の一態様による車両用電源システムは、直列に接続された複数のリチウム電池セルを有するリチウム電池グループが複数、直列に接続されてなるリチウム電池モジュールと、複数のリチウム電池グループに対応して設けられた複数の集積回路と、複数の集積回路に入出力される信号を伝送する複数の信号伝送路と、を有し、複数の集積回路の各々は、対応するリチウム電池グループの各リチウム電池セルの端子電圧から計測対象となる端子電圧を選択するための選択回路と、選択回路から出力された端子電圧をアナログ値からデジタル値に変換するためのアナログデジタル変換器と、アナログデジタル変換器から出力された端子電圧のデジタル値と過充放電診断用の電圧閾値とを比較するためのデジタル比較回路と、端子電圧のデジタル値、及び異常を表す信号を送信するための通信回路と、所定電圧を発生させるための電圧発生回路と、所定電圧に対して既知の大小関係にあるデジタル値を発生させるためのデジタル発生回路と、を有しており、通信回路は、シリアル伝送用端子及び１ビット信号伝送用端子を有しており、シリアル伝送用端子は、電気的に直列に接続される集積回路の一方側におけるシリアル伝送用端子の送信側が、その他方側におけるシリアル伝送用端子の受信側に信号伝送路の一つを介して電気的に接続されることにより、電気的に直列に接続されており、１ビット信号伝送用端子は、電気的に直列に接続される集積回路の一方側における１ビット信号伝送用端子の送信側が、その他方側におけ１ビット信号伝送用端子の受信側に信号伝送路の他の一つを介して電気的に接続されることにより、電気的に直列に接続されており、電圧発生回路において発生した所定の電圧を選択回路によって選択して、所定の電圧をアナログデジタル変換器によってデジタル値に変換すると共に、アナログデジタル変換器から出力されたデジタル値とデジタル発生回路から出力されたデジタル値とをデジタル比較回路によって比較し、この比較結果が既知の大小関係と異なる場合には、異常信号を通信回路から1ビット信号伝送用端子を介して信号伝送路の他の一つに送信しており、複数の集積回路の一つから送信された異常信号は、信号伝送路の他の一つを介して他の集積回路に送信され、他の集積回路の１ビット信号伝送用端子の受信側を介して他の集積回路に入力されることを特徴とする。
（４）本発明の一態様による電池セル制御用集積回路は、電気的に直列に接続された複数の電池セルに電気的に接続され、各電池セルの端子電圧を計測するために設けられる集積回路であって、各電池セルの端子電圧を取り込むための複数の電圧取込端子と、複数の電圧取込端子から取り込まれた各電池セルの端子電圧を計測するための電圧計測回路と、電圧計測回路から出力された端子電圧値と、電池セルの過充放電を診断するための電圧閾値とを比較するための比較回路と、比較回路の比較結果に基づいて、過充放電であると診断された場合には、過充放電に対応する診断結果を表す信号を出力するための診断結果出力回路と、集積回路内の異常診断に用いられる値であり、比較回路に入力される入力値に対して既知の大小関係にある比較値を発生するための比較値発生回路と、電圧計測回路によって計測された端子電圧を表す信号、及び診断結果信号に基づく異常信号を出力するための通信回路と、通信回路に電気的に接続され、信号を送受信するための信号端子と、を有し、比較回路によって入力値と比較値とを比較し、この結果が既知の大小関係と異なる場合には、集積回路内に異常があるとして、集積回路内の異常に対応する診断結果信号を診断結果出力回路から出力することを特徴とする。
（５）本発明の他の一態様による電池セル制御用集積回路は、電気的に直列に接続された複数の電池セルに電気的に接続され、各電池セルの端子電圧を計測するために設けられる集積回路であって、各電池セルの端子電圧を取り込むための複数の電圧取込端子と、複数の電圧取込端子から取り込まれた各電池セルの端子電圧を計測するための電圧計測回路と、電圧計測回路から出力された端子電圧値と、電池セルの過充放電を診断するための電圧閾値とを比較するための比較回路と、比較回路の比較結果に基づいて、過充放電であると診断された場合には、過充放電に対応する診断結果信号を出力するための診断結果出力回路と、集積回路内の異常診断に用いられる値であり、比較回路に入力される入力値に対して既知の大小関係にある比較値を発生するための比較値発生回路と、電圧計測回路によって計測された端子電圧を表す信号、及び診断結果信号に基づく異常信号を信号伝送路に出力するための通信回路と、端子電圧の計測が行われる計測期間を指示する信号を出力すると共に、計測期間指示信号の出力に同期して、集積回路内の異常診断が行われる診断期間を指示する信号を出力するためのタイミング制御回路と、通信回路に電気的に接続され、信号を送受信するための信号端子と、を有し、診断期間指示信号に基づいて、端子電圧の計測に同期して集積回路内の異常を診断する第１診断と、比較回路によって入力値と比較値とを比較した結果が、既知の大小関係と異なるか否かに基づいて、集積回路内の異常を診断する第２診断とを実行し、集積回路内に異常がある場合には、集積回路内の異常に対応する診断結果信号を診断結果出力回路から出力して、この出力された診断結果信号に基づく異常信号を通信回路から送信端子を介して出力することを特徴とする。
（６）本発明の別の一態様による電池セル制御用集積回路は、電気的に直列に接続された複数のリチウム電池セルに電気的に接続され、各リチウム電池セルの端子電圧を計測するために設けられる集積回路であって、複数の電圧取込端子、信号送受信端子、選択回路、アナログデジタル変換器、通信回路、診断回路、デジタル比較回路、及びデジタル値出力回路を有し、各リチウム電池セルから複数の電圧取込端子を介して入力される端子電圧を選択回路によって選択し、この選択された端子電圧のアナログ値をアナログデジタル変換器によってデジタル値に変換し、この変換された端子電圧のデジタル値を通信回路から信号送信端子を介して送信するように構成されていると共に、第１デジタル値、及び第１デジタル値に対して所定の大小関係にある第２デジタル値をデジタル値出力回路から出力し、第１及び第２デジタル値をデジタル比較回路によって比較し、この比較結果が所定の大小関係にあるか否かに基づいて、診断回路によって集積回路の異常の有無を診断し、異常が有る場合には、異常を表す信号を通信回路から信号送信端子を介して送信するように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、集積回路の信頼性が向上し、リチウム電池セルコントローラ、更には車両用電源システムの信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による車両用電源システムの電池モジュールおよびセルコントローラの一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明による車両用電源システムに用いられる集積回路の構成の一実施例を示すブロック図である。
【図３】本発明による車両用電源システムに用いられる集積回路の通信コマンドの送受信方法の一実施例を示した説明図である。
【図４】本発明による車両用電源システムにおける計測動作のタイミングの一実施例を説明する図である。
【図５】本発明による車両用電源システムにおいて各集積回路の対応する各グループを構成する電池セル数の数に応じ、計測動作を実行させる回路の一実施例を説明する図である。
【図６】本発明による車両用電源システムにおいて、診断の対象となる回路および該診断のための回路の一実施例を説明する図である。
【図７】本発明による車両用電源システムの集積回路の内部に設けられた通信コマンドの送受信を行う通信回路の一実施例を説明する図である。
【図８】本発明による車両用電源システムにおいてバッテリコントローラからの通信コマンドにより各集積回路のアドレスレジスタの設定手順の一実施例を説明する説明図である。
【図９】通信コマンドの送信に基づく図７の回路の動作を説明する説明図である。
【図１０】図９に記載の各集積回路に、バッテリコントローラからの通信コマンドに基づいて順次アドレスを設定する実施例の説明図である。
【図１１】本発明による車両用電源システムにおいて各電池セルの充電状態を計測し、充電量の多い電池セルの放電を実行する処理フローの一実施例を示した図である。
【図１２】本発明による車両用電源システムにおいて各集積回路または各電池セルが異常となっているか否かをテストをするための処理フローの一実施例を示した図である。
【図１３】直流電源システムを車両用回転電機の駆動システムに適用した場合の一実施例を示す回路図である。
【図１４】図１３に示した車両用電源システムにおける動作フローの一実施例を示した図である。
【図１５】前記車両用電源システムにおいてバッテリコントローラのセルコントローラとの通信を終了させるシーケンスの一実施例を示す説明図である。
【図１６】前記車両用電源システムにおいてバッテリコントローラのセルコントローラとの通信を終了させるシーケンスの他の実施例を示す説明図である。
【図１７】本発明による車両用電源システムにおいてバッテリモジュールの各グループが有する電池セルの数を異なる数とした場合の実施例を示す説明図である。
【図１８】本発明による車両用電源システムに用いられる電池モジュール（蓋が取り付けられている）の一実施例を示した図である。
【図１９】本発明による車両用電源システムに用いられる電池モジュール（蓋が外されている）の一実施例を示した図である。
【図２０】本発明による車両用電源システムに用いられる電池モジュールに内蔵されるセルコントローラの一実施例を示す平面図である。
【図２１】本発明による車両用電源システムにおいてバランシングスイッチの制御と各電池セルの端子電圧の計測の両方の制御を実現する構成の一実施例を示す図である。
【図２２】本発明による車両用電源システムにおいてバランシングスイッチの制御と各電池セルの端子電圧の計測の両方の制御を実現する構成の他の実施例を示す図である。
【図２３】図２１に示す回路において計測制御と充電状態の調整のための放電制御との関係を示す動作図である。
【図２４】図２２に示す回路において計測制御と充電状態の調整のための放電制御との関係を示す動作図である。
【図２５】図２３や図２４に示す制御を行うための回路の一実施例を示す図である。
【図２６】電池セルＢＣの端子電圧を検出するための正極および負極とセルコントローラとを接続する検出用ハーネスに異常が発生した場合の診断の一例を示す説明図である。
【図２７】電池セルＢＣの端子電圧を検出するための正極および負極とセルコントローラとを接続する検出用ハーネスに異常が発生した場合の診断の他の例を示す説明図である。
【図２８】図２６および図２７に示す構成において電池セルと各集積回路間の電気的な接続に異常が生じたことを検知する方法を示した説明図である。
【図２９】充電状態の調整のための制御に優先してバランシングスイッチを優先制御したい場合において放電制御回路に基づく信号の遮断期間を示す説明図である。
【図３０】充電状態の調整のための制御に優先してバランシングスイッチを優先制御したい場合において放電制御回路に基づく信号の遮断期間を示す説明図である。
【図３１】図６に対応し、本発明による車両用電源システムにおける診断の対象となる回路および該診断のための回路の他の実施例を説明する図である。
【図３２】図１と対応し、本発明による車両用電源システムの電池モジュールおよびセルコントローラの他の実施例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
発明の実施の形態として以下に説明する、車両用回転電機の駆動システムあるいは直流電源システムあるいは直流電源用セルコントローラあるいは直流電源用セルコントローラに使用する集積回路は、上述のとおり、高い信頼性を維持できる効果がある。
【００１２】
以下の実施の形態で説明の構成は、集積回路内のステージ回路は周期的にステージ信号を発生し、前記ステージ信号に基づいて順に測定すべき電池セルの端子電圧が選定され、選定された端子電圧がアナログデジタル変換器によりデジタル信号に変換され、前記デジタル信号が計測値として利用される。さらに集積回路は電池セルの診断機能を有しており、前記ステージ回路からのステージ信号により、前記計測結果としてのデジタル信号を基に前記診断機能により電池セルの診断が行われる。このように周期的に行われる電池セルの端子電圧の計測後、計測結果であるデジタル信号に基づき電池セルの過充電などに関する診断が引き続いて実行される。上述のとおり所定の順で周期的に電池セルが選択され、選択された電池セルの端子電圧の計測動作が行われ、前記計測動作にリンクして順に過充電などの診断が行われるので、測定値に基づき速やかに異常の診断が行われる。また計測および診断が定まった周期的で各集積回路ごとに行われるので、電池モジュールを構成する全電池セルが短時間に診断でき、高い信頼性を維持できる。
【００１３】
以下の実施の形態では、端子電圧の計測とは別に集積回路内部の発生電圧を選択回路で選択し、選択された電圧のアナログデジタル変換器による変換結果が閾値に対して既知の関係が維持されているかどうかを検知している。もし前記選択回路やアナログデジタル変換器などに異常が発生すると前記既知の関係が維持できなくなる。従って上記関係から集積回路内部の診断が可能となる。
【００１４】
さらに以下の実施の形態では、上述の効果の他に以下の実施の形態の説明の中で述べる課題を解決できる効果を有する。
【００１５】
〈セルコントローラの説明〉
図１は、車両用回転電機の駆動システムに使用される直流電源システムの電池モジュール９およびセルコントローラ（以下、Ｃ／Ｃと略称する場合がある）８０を説明する図である。
【００１６】
前記電池モジュール９は複数個の電池セルのグループＧＢ１、・・・ＧＢＭ、・・・ＧＢＮを有している。前記各グループは複数個の直列接続された電池セルＢＣ１〜ＢＣ４を有している。従って前記電池モジュール９は直列に接続された複数の、この実施の形態では例えば数十個場合によっては数百個からなる多数の、電池セルを有している。この実施の形態では各電池セルはリチウムイオン電池である。
【００１７】
各リチウム電池セルの端子電圧はその電池セルの充電状態で変化し、例えば充電状態３０％程度の放電された状態では約３.３ボルト程度となり、充電状態７０％程度の充電された状態では約３.８ボルト程度となる。正常な動作状態を超えて放電した過放電状態では、例えば２.５V以下になる場合があり、また正常な動作範囲を超えて充電された過充電状態では４.２ボルト以上になる場合がある。直列接続された複数の電池セルＢＣ１〜ＢＣ４は、端子電圧をそれぞれ計測することでそれぞれの充電状態ＳＯＣを把握できる。
【００１８】
本実施の形態では、前記各電池セルＢＣ１〜ＢＣ１２の端子電圧の計測を行い易くするなどの理由で、１グループを４個乃至６個の各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４で構成している。この図に示す実施の形態では各グループを４個の電池セルすなわち、グループＢＧ１やグループＧＢＭ、グループＧＢＮをそれぞれ電池セルＢＣ１〜ＢＣ４で構成している。図でグループＢＧ１とグループＧＢＭとの間およびグループＧＢＭとグループＧＢＮとの間にはさらに電池セルを備えたグループが存在しているが、同様の構成であり説明の煩雑さを避けるために省略する。
【００１９】
前記セルコントローラ８０は、前記電池モジュール９を構成する各グループに対応して集積回路３Ａ、・・・３Ｍ、・・・３Ｎを有しており、各電池セルの端子電圧を検出するために各集積回路は電圧検出用の端子を備えており、各集積回路の電圧検出用の各端子Ｖ１乃至ＧＮＤは、各グループを構成する各電池セルの正極および負極にそれぞれ接続されている。また各集積回路は信号伝送のための送受信端子を有しており、これら各集積回路の送受信端子は以下に説明の如く直列接続され、前記信号伝送路を介してバッテリコントローラ２０に接続されている。以下更に詳述する。
【００２０】
前記セルコントローラ８０はグループに対応して複数個、例えば数個から数十個、の集積回路を有しており、図で集積回路（以下ＩＣと略称する場合がある）を３Ａ、……、３Ｍ、……３Ｎ、として記載している。なお、集積回路３Ａと、集積回路３Ｍとの間および集積回路３Ｍと集積回路３Ｎとの間にさらに同様の構成の集積回路が存在するが煩雑さを避けるため、これらは省略する。
【００２１】
各集積回路３Ａ、……、３Ｍ、……、３Ｎは、それぞれ対応する各グループＧＢ１、……ＧＢＭ、……ＧＢＮを構成する各電池セル（以下、電池セルと称する場合がある）ＢＣ１〜ＢＣ４の電圧を検出するとともに、全グループの全電池セルの充電状態ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を均一化するため、各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４のＳＯＣを個別に調整するための充電状態調整用抵抗Ｒ１〜Ｒ４が、スイッチ素子を介して各電池セルと並列に接続される構成となっている。前記スイッチ素子は図２を用いて後述する。
【００２２】
前記集積回路３Ａ、３Ｍ、３Ｎはさらにそれぞれ対応する各グループＧＢ１、……ＧＢＭ、……ＧＢＮを構成する各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４の異常状態を検出する機能を有している。これらの集積回路は何れも同じ構造を有しており、各集積回路はそれぞれ電池セルの(１)端子電圧計測回路、（２）充電状態調整回路、（３）異常状態検出回路を有している。この実施の形態で異常状態とは、バッテリセルの過充電や過放電、バッテリセル温度の異常上昇などである。
【００２３】
集積回路３Ａ、３Ｍ、３Ｎと上位のバッテリコントローラ２０との信号の送受は、通信ハーネス５０を介しておこなわれる。前記バッテリコントローラ２０は車両のシャーシ電位をグランド（ＧＮＤ）とし、１２Ｖ以下の低電位で動作するようになっている。一方各集積回路３Ａ、３Ｍ、３Ｎは、対応するグループを構成する電池セルの電位が異なるので、それぞれ異なる電位に保持され、異なる電位で動作する。前述のとおり、電池セルの端子電圧は充電状態ＳＯＣに基づき変化するので、電池モジュール９の最低電位に対する各グループの電位は充電状態ＳＯＣに基づいて変化する。各集積回路３Ａ、３Ｍ、３Ｎは電池モジュール９の対応するグループの電池セルの端子電圧を検出し、あるいは対応するグループの電池セルの充電状態ＳＯＣの調整のための放電制御などを行うので、対応するグループの電位に基づいて集積回路の基準電位を変化される方が、集積回路に加わる電圧差が小さくなる。集積回路に加わる電圧差が小さい方が、集積回路の耐圧をより小さくできる、あるいは安全性や信頼性が向上するなどの効果があり、本実施例では関係するグループの電位に基づいて集積回路の基準電位を変化されるようにしている。各集積回路の基準電位となるＧＮＤ端子を関係するグループの電池セルのどこかに接続することで集積回路の基準電位を関係するグループの電位に基づいて変化させることが可能となる。この実施例では、各グループの最低位電位となる電池セルの端子を集積回路のＧＮＤ端子と接続している。
【００２４】
また各集積回路が内部で集積回路の内部回路を動作させる基準電圧や電源電圧を発生させるために、各集積回路は対応する各グループの最低位電位となる電池セル端子と集積回路のＶｃｃ端子とを接続している。このような構成により、各グループの最高位電位と最低位電位との間の電位差すなわち電圧を受けて各集積回路は動作する。
【００２５】
バッテリコントローラ２０の電源系統とセルコントローラ８０の電源系統とは電位関係が異なっており、また電圧の値も大きく異なるので、バッテリコントローラ２０に接続される通信ハーネス５０は、各集積回路３Ａ、３Ｍ、３Ｎの送受信端子が直列接続されている伝送路５２、５４と電気的に絶縁されていることが必要となり、電気的に絶縁するための絶縁回路が前記集積回路で構成される伝送路５２、５４の入口側と出口側とにそれぞれ設けられている。
【００２６】
伝送路５２、５４の入口側に設けた絶縁回路を入口側インタフェースＩＮＴ（Ｅ）で示し、出口側に設けた絶縁回路を出口側インタフェースＩＮＴ（Ｏ）で示している。これら各インタフェースＩＮＴ（Ｅ）、ＩＮＴ（Ｏ）は、電気信号が一旦光信号に変換され、その後再び電気信号に変換される回路を有し、この回路介して情報が伝送されるので、バッテリコントローラ２０の電気回路とセルコントローラ８０の電気回路との間の電気的な絶縁が維持される。前記入口側のインタフェースＩＮＴ（Ｅ）はフォトカプラＰＨ１、ＰＨ２を有している。フォトカプラＰＨ１はバッテリコントローラ２０の送信端子ＴＸと高電位側の集積回路３Ａの受信端子ＲＸとの間に設けられ、フォトカプラＰＨ２はバッテリコントローラ２０の送信端子ＦＦ−ＴＥＳＴと集積回路３Ａの受信端子ＦＦＩとの間に設けられている。入口側インタフェースＩＮＴ（Ｅ）内のフォトカプラＰＨ１、ＰＨ２は上述のバッテリコントローラ２０の各送信端子ＴＸ、ＦＦ−ＴＥＳＴと集積回路３Ａの受信端子ＲＸやＦＦＩとの間の電気的な絶縁を維持している。
【００２７】
同様に、バッテリコントローラ２０の受信端子と低電位側の集積回路３Ｎとの間には、出口側インタフェースＩＮＴ（Ｏ）の各フォトカプラＰＨ３、ＰＨ４が設けられ、バッテリコントローラ２０の受信端子と集積回路３Ｎの各送信端子との間の電気的な絶縁が維持されている。詳述すると、集積回路３Ｎの送信端子ＴＸとバッテリコントローラ２０の受信端子ＲＸとの間にフォトカプラＰＨ３が設けられ、集積回路３Ｎの送信端子ＦＦＯとバッテリコントローラ２０の受信端子ＦＦとの間にフォトカプラＰＨ４が設けられている。
【００２８】
バッテリコントローラ２０の送信端子ＴＸから送信され、入口側インタフェースＩＮＴ（Ｅ）内のフォトカプラＰＨ１を介して集積回路３Ａの受信端子ＲＸで受信され、集積回路３Ａの送信端子ＴＸから送信されて集積回路３Ｍの受信端子ＲＸで受信され、集積回路３Ｍの送信端子ＴＸから送信されて集積回路３Ｎの受信端子ＲＸで受信され、集積回路３Ｎの送信端子ＴＸから送信されて出口側インタフェースＩＮＴ（Ｏ）のフォトカプラＰＨ３を介してバッテリコントローラ２０の受信端子ＲＸで受信される、ループ状の通信路が設けられており、このループ状の通信路を介してシリアル通信が行われる。なおこのシリアル通信により、各電池セルの端子電圧や温度、などの計測値がバッテリコントローラ２０に受信される。さらに集積回路３Ａ乃至３Ｎはこの伝送路を介してコマンドを受信すると自動的にウエイクアップ（Ｗａｋｅ Ｕｐ）状態になるようにつくられている。従ってバッテリコントローラ２０から通信コマンド２９２が伝送されると、各集積回路３Ａ〜３Ｎはそれぞれスリープ状態から動作状態に状態遷移する。
【００２９】
各集積回路３Ａ〜３Ｎはさらに異常診断を行い、異常がある場合に次の伝送路を介して１ビット信号が伝送される。各集積回路３Ａ〜３Ｎは自分自身が異常と判断した場合あるいは前の集積回路から異常を表す信号を受信端子ＦＦＩで受信した場合に、送信端子ＦＦＯから異常信号を送信する。一方既に受信端子ＦＦＩで受信していた異常を表す信号が消えたり、あるいは自分自身の異常判断が変わり異常でなくなったりした場合に、送信端子ＦＦＯから伝送される異常信号は消える。この異常信号は本実施例では１ビット信号である。原則的にはバッテリコントローラ２０は異常信号を集積回路に送信しないが、異常信号の伝送路が正しく動作することが重要であり、伝送路の診断のために擬似異常信号であるテスト信号をバッテリコントローラ２０の端子ＦＦＴＥＳＴから送信する。 次に伝送路を説明する。
【００３０】
バッテリコントローラ２０の送信端子ＦＦＴＥＳＴから擬似異常信号であるテスト信号が、入口側インタフェースＩＮＴ（Ｅ）のフォトカプラＰＨ２を介して集積回路３Ａの受信端子ＦＦＩに送信される。この信号を受け、集積回路３Ａの送信端子ＦＦＯから異常を表す信号（以下異常信号と記す）が次の集積回路・・・集積回路３Ｍの受信端子ＦＦＩに送信される。このように順次送信され、集積回路３Ｎの送信端子ＦＦＯから出口側インタフェースＩＮＴ（Ｏ）のフォトカプラＰＨ４を介してバッテリコントローラ２０の受信端子ＦＦに送信される。上記送信ルートが正常に動作していれば、上記送信ルートを介してバッテリコントローラ２０から送信された擬似異常信号がバッテリコントローラ２０の受信端子ＦＦに戻る。このように擬似異常信号をバッテリコントローラ２０が送受することで通信ルートの診断ができ、システムの信頼性が向上する。また上述のとおり、バッテリコントローラ２０からの送信依頼が無くても、異常状態を検知した集積回路が次の集積回路に異常信号を送ることで、速やかに異常状態がバッテリコントローラ２０に伝達される。従って速やかに異常に対する対応策を速やかに推進できる。
【００３１】
上記説明では、信号の伝送は、何れも電池モジュール９の電位の高いグループに対応する集積回路３Ａから電位の低いグループに対応する集積回路３Ｎに向けておこなわれたが、これは一例であり、この逆に、バッテリコントローラ２０から、電池モジュール９の電位の低いグループに対応する集積回路３Ｎに送信し、順次電位の高いグループに対応した各集積回路（集積回路３Ｍを含む）に送り、最高電位のグループに対応した集積回路３ＡからインタフェースＩＮＴを介してバッテリコントローラ２０に送るようにしても良い。
【００３２】
図１に示す直流電源システムは正極側のリレーＲＬＰと負極側のリレーＲＬＮを介してインバータ装置などの負荷に直流電力を供給する。このリレーＲＬＰやＲＬＮは集積回路が異常を検知すると、バッテリコントローラ２０からあるいはインバータ装置からリレーＲＬＰやＲＬＮの開閉を制御できる。
【００３３】
またバッテリコントローラ２０は電流センサＳｉの出力を受け、電池モジュール９全体からインバータ装置に供給される電流を検知し、また電圧計Ｖｄの出力により、電池モジュール９からインバータ装置に供給される直流電圧を検知する。
【００３４】
〈集積回路〉 図２は、前記集積回路３Ａの一実施例を示す電子回路のブロック図である。上述したように、前記各集積回路３Ａ、……、３Ｍ、……３Ｎはそれぞれ同一の構造となっている。したがって、集積回路３Ａ以外の他の集積回路においても図２に示す構成と同じである。図２に示す集積回路３Ａは、その集積回路に対応する電池モジュール９のグループＧＢ１に含まれる各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４と接続されている。集積回路３Ａを代表例として説明しているが、集積回路３Ａ以外の集積回路はそれぞれ対応する電池モジュール９のグループと接続され、同様の動作を行う。
【００３５】
集積回路３Ａの入力側端子はグループＧＢ１を構成する電池セルＢＣ１からＢＣ４に接続されており、電池セルＢＣ１の正極端子は、入力端子Ｖ１を介して選択回路１２０に接続されている。この選択回路１２０は、例えばマルチプレクサによって構成され、スイッチ１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅを有している。前記入力端子Ｖ１はスイッチ１２０Ａの一方の端子に接続され、該スイッチ１２０Ａの他方の端子は電源回路１２１およびアナログデジタル変換器で構成される電圧検出回路１２２に接続されている。電池セルＢＣ１の負極端子であって電池セルＢ２の正極端子は、入力端子Ｖ２を介して選択回路１２０のスイッチ１２０Ｂの一方の端子に接続され、該スイッチ１２０Ｂの他方の端子は前記電圧検出回路１２２に接続されている。電池セルＢ２の負極端子であって電池セルＢ３の正極端子は、入力端子Ｖ３を介して選択回路１２０のスイッチ１２０Ｃの一方の端子に接続され、該スイッチ１２０Ｃの他方の端子は前記電圧検出回路１２２に接続されている。電池セルＢ３の負極端子であって電池セルＢＣ４の正極端子は、入力端子Ｖ４を介して選択回路１２０のスイッチ１２０Ｄの一方の端子に接続され、該スイッチ１２０Ｄの他方の端子は前記電圧検出回路１２２に接続されている。
【００３６】
電池セルＢＣ４の負極端子は集積回路のＧＮＤ端子に接続され、前記ＧＮＤ端子を介して選択回路１２０のスイッチ１２０Ｅの一方の端子に電池セルＢＣ４の負極端子が接続され、該スイッチ１２０Ｅの他方の端子は前記電圧検出回路１２２に接続されている。
【００３７】
前記電源回路１２１は、たとえばＤＣ／ＤＣコンバータ等で構成され、各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４からの電力を所定の定電圧に変換し、これらの電圧は集積回路３Ａ内の各回路に駆動電源として供給され、あるいは状態を判断するために比較回路に比較基準電圧として供給される。
【００３８】
前記電圧検出回路１２２は、各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４のそれぞれの端子間電圧をデジタル値に変換する回路を有しており、デジタル値に変換された各端子間電圧はＩＣ制御回路１２３に送られ、内部の記憶回路１２５に保持される。これらの電圧は診断などに利用されたり、図１に示すバッテリコントローラ２０に通信回路１２７から送信されたりする。
【００３９】
前記ＩＣ制御回路１２３は、演算回路を有し演算機能を有すると共に、記憶回路１２５や電源管理手段１２４、各種電圧の検知や状態診断を周期的に行うタイミング制御回路２５２を有している。前記記憶回路１２５は、例えばレジスタ回路で構成されており、前記電圧検出器１２２で検出した各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４の各端子間電圧を各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４に対応づけて記憶する、その他検出値を予め定められたアドレスに読出し可能に保持する作用をする。前記電源管理手段１２４は前記電源回路１２１における状態を管理するように構成されている。
【００４０】
前記ＩＣ制御回路１２３には、通信回路１２７が接続され、この通信回路１２７を介して当該集積回路３Ａの外部から信号を受信できる。例えば前記バッテリコントローラ２０から、前記入口側インタフェースＩＮＴ（Ｅ）のフォトカプラＰＨ１を介し、ＲＸ端子で通信コマンドを受信する。前記通信コマンドは通信回路１２７からＩＣ制御回路１２３に送られ、ここで通信コマンドの内容が解読され、通信コマンド内容に応じた処理が行われる。例えば前記通信コマンドは、各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４の端子間電圧の計測値を要求する通信コマンド、各電池セルＢＣ１〜ＢＣ４の充電状態を調整するための放電動作を要求する通信コマンド、当該集積回路３Ａの動作を開始する通信コマンド（Ｗａｋｅ ＵＰ）、動作を停止する通信コマンド（スリープ）、アドレス設定を要求する通信コマンド、等を含んでいる。
【００４１】
図２で、前記電池セルＢＣ１の正極端子は、抵抗Ｒ１を介して端子ＢＣ１に接続され、この端子ＢＣ１はスイッチの動作状態検出回路１２８Ａの一方の端子に接続され、該スイッチの動作状態検出回路１２８Ａの他方の端子は端子Ｖ２を介して電池セルＢＣ１の負極端子に接続されている。さらに、前記抵抗Ｒ１とバランシングスイッチ１２９Ａとの直列回路が電池セルＢＣ１の端子間に接続されている。このバランシングスイッチ１２９Ａは放電制御回路１３２によって開閉が制御される。同様に、前記電池セルＢ２の正極端子は、抵抗Ｒ２を介して端子Ｂ２に接続され、この端子Ｂ２はスイッチの動作状態検出回路１２８Ｂの一方の端子に接続されており、該スイッチの動作状態検出回路１２８Ｂの他方の端子は端子Ｖ３を介して電池セルＢ２の負極端子に接続されている。さらに、前記抵抗Ｒ２とバランシングスイッチ１２９Ｂとの直列回路が電池セルＢ２の端子間に接続されている。このバランシングスイッチ１２９Ｂは前記放電制御回路１３２によって開閉が制御される。
【００４２】
前記電池セルＢ３の正極端子は、抵抗Ｒ３を介して端子Ｂ３に接続され、この端子Ｂ３はスイッチの動作状態検出回路１２８Ｃの一方の端子に接続されており、該スイッチの動作状態検出回路１２８Ｃの他方の端子は端子Ｖ４を介して電池セルＢ３の負極端子に接続されている。前記抵抗Ｒ３とバランシングスイッチ１２９Ｃとの直列回路が電池セルＢ３の端子間に接続されている。このバランシングスイッチ１２９Ｃは前記放電制御回路１３２によって開閉制御される。前記電池セルＢＣ４の正極端子は、抵抗Ｒ４を介して端子ＢＣ４に接続され、この端子ＢＣ４はスイッチの動作状態検出回路１２８Ｄの一方の端子が接続されており、該スイッチの動作状態検出回路１２８Ｄの他方の端子は端子ＧＮＤを介して電池セルＢＣ４の負極端子に接続されている。前記抵抗Ｒ４とバランシングスイッチ１２９Ｄとの直列回路が電池セルＢＣ４の端子間に接続されている。このバランシングスイッチ１２９Ｃは前記放電制御回路１３２によって開閉が制御される。
【００４３】
前記スイッチの動作状態検出回路１２８Ａ〜１２８Ｄは、それぞれ各バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄの両端電圧を所定周期で繰り返し検出し、前記各バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄが正常であるかどうかを検出する。前記バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄは電池セルＢＣ１〜電池セルＢＣ４の充電状態を調整するスイッチで、これらスイッチが異常の場合、電池セルの充電状態を制御できなくなり、一部の電池セルが過充電あるいは過放電になる恐れがある。各バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄの異常検出は例えば、あるバランシングスイッチが導通している状態にも拘わらず、対応するバランシングスイッチの端子間電圧が電池セルの端子電圧を示す場合である。この場合は、前記バランシングスイッチが制御信号に基づく導通状態になっていないこととなる。一方あるバランシングスイッチが開放状態であるにも拘わらず、対応するバランシングスイッチの端子間電圧が電池セルの端子電圧に比べて低い値である場合、この場合は、前記バランシングスイッチは制御信号に関係なく導通していることとなる。これらスイッチの動作状態検出回路１２８Ａ〜１２８Ｄとしては、差動アンプ等で構成される電圧検出回路が用いられ、後述の異常判断回路１３１で上記判断を行う所定電圧と比較される。
【００４４】
前記バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄは、たとえばＭＯＳ型ＦＥＴで構成され、それぞれ対応する電池セルＢＣ１〜ＢＣ４に蓄積された電力を放電させる作用をする。多数の電池セルが直列接続されている電池モジュール９に対してインバータなどの電気負荷が接続され、前記電気負荷に対する電流の供給は直列接続された多数の電池セルの全体で行われる。また電池モジュール９が充電される状態では、前記電気負荷からの電流の供給は直列接続された多数の電池セルの全体に対して行われる。直列接続された多数の電池セルが異なる充電状態（ＳＯＣ）にあると、前記電気負荷への電流の供給は多数の電池セルの内の最も放電状態にある電池セルの状態により制限される。一方前記電気負荷から電流が供給される場合、多数の電池セルの内の最も充電されている電池セルによって前記電流の供給が制限される。
【００４５】
このため直列接続された多数の電池セルの内、例えば平均状態を越えた充電状態にある電池セルに対して、前記電池セルに接続されているバランシングスイッチ１２９を導通状態とし、直列接続されている抵抗を介して放電電流を流す。これにより直列接続された電池セルの充電状態が互いに近づく方向に制御されることとなる。また他の方法として、最も放電状態にある電池セルを基準セルとし、前記基準セルとの差に基づき放電時間を決める方法がある。他にも充電状態ＳＯＣを調整する色々の方法がある。前記充電状態は電池セルの端子電圧を基に演算で求めることができる。電池セルの充電状態とその電池セルの端子電圧は相関関係が有るので、各電池セルの端子電圧を近づけるように前記バランシングスイッチ１２９を制御することで、電池セルの充電状態を近づけることができる。
【００４６】
前記スイッチの動作状態検出回路１２８Ａ〜１２８Ｄによって検出される各ＦＥＴのソースとドレーン間の電圧は、電位変換回路１３０に出力される。各ＦＥＴのソースとドレーン間の電位は集積回路３Ａの基準電位に対してそれぞれ異なっており、このままでは比較判断が難しいので、電位変換回路１３０で電位をそろえ、次に異常判定回路１３１で異常判定する。電位変換回路１３０はまた診断すべきバランシングスイッチ１２９を前記ＩＣ制御回路１２３からの制御信号に基づき選択する機能も有している。選択されたバランシングスイッチ１２９の電圧が異常判定回路１３１に送られ、異常判定回路１３１はＩＣ制御回路１２３から制御信号に基づき、前記電位変換回路１３０からの信号である診断すべきバランシングスイッチ１２９の端子間電圧を判定電圧と比較し、各バランシングスイッチ１２９Ａ１〜１２９Ｄが異常か否かを判定する。
【００４７】
放電制御回路１３２にはＩＣ制御回路１２３から放電させるべき電池セルに対応したバランシングスイッチ１２９を導通させるための指令信号が送られ、この指令信号に基づき、前記放電制御回路１３２から、上述したようにＭＯＳ型ＦＥＴから構成されるバランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄの導通を行うゲート電圧に相当する信号が出力される。ＩＣ制御回路１２３は、図１のバッテリコントローラ２０から、電池セルに対応した放電時間の指令を通信により受け、前記放電の動作を実行する。
【００４８】
前記異常判定回路１３１において、バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄに異常があると検出した場合、前記スイッチ駆動回路１３３からの信号によって、どのバランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄに異常があるかを特定し、その情報が前記ＩＣ制御回路１２３に出力される。
【００４９】
該ＩＣ制御回路１２３は、バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄの異常を通信回路１２７の１ビット送信端子ＦＦＯから出力し、他の集積回路の通信回路１２７を介して前記バッテリコントローラ２０に送信する。また、該ＩＣ制御回路１２３は、バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄの異常と、その異常であるバランシングスイッチを特定する情報を、通信回路１２７の送信端子ＴＸを介して前記バッテリコントローラ２０に送信する。
【００５０】
〈通信手段〉 図３は、前記各集積回路３Ａ、……、３Ｍ、……３Ｎの通信コマンド２９２の送受信方法を示した説明図である。図３（ａ）は、集積回路３Ａの端子ＲＸが受信する信号３Ａ−ＲＸおよび集積回路３Ａの端子ＴＸから送信される信号３Ａ−ＴＸ、さらに次の集積回路３Ｂの端子ＲＸが受信する信号３Ｂ−ＲＸおよび次の集積回路３Ｂの端子ＴＸから送信される信号３Ｂ−ＴＸ、さらにまた次の集積回路３Ｃの端子ＲＸが受信する信号３Ｃ−ＲＸおよびその集積回路３Ｃの端子ＴＸから送信される信号３Ｃ−ＴＸを示している。
【００５１】
前記信号３Ａ−ＴＸは集積回路３Ａ内の抵抗ＲＡと集積回路３Ｂ内の抵抗ＲＢとで分圧されて信号３Ｂ−ＲＸが形成され、信号３Ｂ−ＴＸは集積回路３Ｂ内の抵抗ＲＢ'と集積回路３Ｃ内の抵抗ＲＣで分圧されて信号３Ｃ−ＲＸが形成される。以下直列接続された通信路において集積回路の内部の各抵抗により分圧されて受信信号の電位が定まる。
【００５２】
図３（ｂ）は、前記信号３Ａ−ＲＸ、３Ａ−ＴＸ、３Ｂ−ＲＸ、３Ｂ−ＴＸ、3Ｃ−ＲＸ、および３Ｃ−ＴＸのそれぞれの電位レベルを示している。
【００５３】
このように、電圧レベルの最上位のグループＧＢ１より下流側のグループに向けて、閾値の電圧は、電池セル４個分の加算電圧と電池セル２個分の加算電圧との半分の電圧に設定するようにしている。このようにした理由は、集積回路３Ｂが管理する電池セルの各電圧を基準に集積回路３Ａと同様な閾値で集積回路３ＡのＴＸ端子からの信号を判定しようとした場合、前記信号のＬｏｗレベルが集積回路３Ｂに掛かる総電圧の１／２となってしまう不都合を回避させるためである。なお上記信号レベルは高電位側から低電位側への送信を前提として説明したが、低電位側から高電位側への送信も同様に抵抗分割によるレベルシフトを行うことで可能となる。
【００５４】
〈診断および計測、（１）動作スケジュール概要〉 図２に示す集積回路３Ａによる電池セル電圧の計測回路および動作について図４乃至図６を用いて説明する。図４は計測動作のタイミングを説明する図である。図２に示す集積回路３Ａは計測動作と共に診断動作を行う機能を有しており、図４に記載の動作タイミングで繰り返し計測を行い、この計測に同期して診断が実行される。図６は図２の選択回路１２０や電圧検出回路１２２および検出された電圧を保持する記憶回路１２５、さらに診断を行う詳細回路を示す。以下図４乃至図６を用いて具体的な回路および動作を説明する。なお、図１および図２は電池モジュール９を構成する各グループが、４個の電池セルを有している実施例である。しかし、図４乃至図６に示す集積回路は６個の電池セルに対応できる回路となっている。従って図１および図２の実施の形態では電池モジュール９を構成する各グループはそれぞれ４個の電池セルを備えているが、前記各グループを構成する電池セルの数を最大６個まで増やすことが可能となる。上記各グループを何個の電池セルで構成するかは、全体の電池セルの数や計測および診断の処理速度などで決められる。図４乃至図６に記載の実施例の如く、最大６個まで増やすことが可能であり、色々なニーズに対応した設計が可能となる。
【００５５】
図４は上述のとおり、計測動作のタイミングを説明する図である。上記計測動作のタイミングおよび測定周期、あるいは診断動作は、起動回路２５４と第１ステージカウンタ２５６および第２ステージカウンタ２５８からなるステージカウンタとにより管理される。上記ステージカウンタは通常のカウンタであっても良いし、シフトレジスタであっても良い。シフトレジスタの場合はその段数が、ステージの種類の数となり、この実施例では１０段となる。
【００５６】
起動回路２５４は、（１）伝送路から送られてくるＷａｋｅ ＵＰを要求する通信コマンドを端子ＲＸで受信すると、あるいは（２）集積回路のＩＣの電源電圧が供給され所定の電圧に達すると、（３）あるいは車のスタータスイッチ（キースイッチ）が投入されたことを表す信号を受信すると、前記第１と第２のステージカウンタへリセット信号を出力して各ステージカウンタ２５６と２５８を初期状態とし、所定の周波数でクロック信号を出力する。すなわち上記（１）乃至（３）の条件で集積回路３Ａは計測動作および診断動作を実行する。一方前記伝送路からＳｌｅｅｐを要求する通信コマンド２９２を受信するとあるいは通信コマンド２９２を所定時間以上受信出来ないと、起動回路２５４は前記ステージカウンタがリセット状態すなわち初期状態に戻ったタイミングで、クロックの出力を停止する。このクロックの出力停止によりステージの進行が停止されるので、上記計測動作および診断動作の実行は停止状態となる。
【００５７】
起動回路２５４からのクロック信号を受け、第１ステージカウンタ２５６は各ステージ内の処理タイミングを制御する計数値を出力し、デコーダ２５７でステージ内の処理タイミングを制御するタイミング信号ＳＴＧ１を発生する。第２ステージカウンタ２５８の計数値は、動作表２６０の行２６０Ｙ１に示すステージの種類に対応し、計数値が進むにつれて対応するステージが動作表２６０の行２６０Ｙ１の左から右に切り替わる。各ステージを特定するステージ信号ＳＴＧ２がデコーダ２５９から出力される。
【００５８】
最初リセット状態、すなわち第１ステージカウンタ２５６と第２ステージカウンタ２５８が初期状態で、第２ステージカウンタ２５８はステージＳＴＧＣａｌを特定する計数値を有し、デコーダ２５９の出力であるステージ信号ＳＴＧ２はステージＳＴＧＣａｌを選定する信号となる。第１ステージカウンタ２５６の計数動作に基づいて、ステージ内の処理が行われ、次に第２ステージカウンタ２５８の計数が１つ進むと、第２ステージカウンタ２５８の計数内容は動作表２６０の行２６０Ｙ１の左から２列目のステージであるＳＴＧＣＶ１を示す値となり、デコーダ２５９の出力であるステージ信号ＳＴＧ２はＳＴＧＣＶ１を示す信号となる。このステージＳＴＧＣＶ１では電池セルＢＣ１の計測と診断が行われる。同様に第２ステージカウンタ２５８の計数が進むにつれて、動作表２６０の行２６０Ｙ１の欄に記載のステージが左から右に切り替る。ステージＳＴＧＣＶ１で電池セルＢＣ１の計測と診断が行われ、次のステージＳＴＧＣＶ２で電池セルＢ２の計測と診断が行われ、次のステージＳＴＧＣＶ３で電池セルＢ３の計測と診断が行われ、次のステージＳＴＧＣＶ４で電池セルＢＣ４の計測と診断が行われる。図２に示す実施の形態では、電池モジュール９の各グループＧＢ１〜ＧＢNは４個の電池セルで構成されるので、ステージＳＴＧＣＶ５とステージＳＴＧＣＶ６は使用されない、あるいはスキップされてステージＳＴＧＣＶ５とステージＳＴＧＣＶ６は存在しない。この動作の詳細は後述する。このため次のステージＳＴＧＣＶ４の次は集積回路内の電源回路１２１の出力を計測および診断するステージＳＴＧＶＤＤとなり、その次は温度センサの出力を計測および診断するステージＳＴＧＴＥＭとなる。さらにその次は集積回路内で使用される基準電圧を計測および診断するステージＳＴＧ基準電源となる。ステージＳＴＧ基準電源の次は第２ステージカウンタ２５８の計数値が初期状態に戻り、再びステージＳＴＧＣａｌに対応した値となるので、デコーダ２５９の出力信号ＳＴＧ２は再びステージＳＴＧＣａｌを特定する信号となる。このように第２ステージカウンタ２５８の計数動作に基づき、動作表２６０の行２６０Ｙ１の各ステージを左から右に実行し、これを繰り返す。なお、強制的に第２ステージカウンタ２５８の内容を特定の値とするとその値に対応したステージの処理を実行する。各ステージ内の処理内容は後で詳述する。
【００５９】
〈診断および計測、（２）電池セル数の切り換え〉 上述のとおり、集積回路が対応する各グループを構成する電池セル数が４個であるか６個であるかに応じ、診断動作および計測動作の実行内容が選択される。具体的な回路を図５に示す。起動回路２５４からのクロック信号に基づき第１ステージカウンタ２５６は計数動作を繰り返し、第１ステージカウンタ２５６が規定の計数値に達すると第２ステージカウンタ２５８の計数値が１つ進む。
【００６０】
図５の実施形態では、第２ステージカウンタ２５８は１０個のレジスタから構成される。最初状態ではシフト回路１のみが状態１、他のシフト回路２〜１０は状態ゼロであり、デコーダ２５９の出力ＳＴＧ２はステ―ジ信号ＳＴＧＣａｌを出力する。第１ステージカウンタ２５６の計数値が所定値に達すると次のシフト回路１に状態１がシフトし、シフト回路１およびシフト回路３〜１０は状態ゼロとなる。このようにして状態１が順にシフト回路をシフトし、シフト回路５が状態１となり、シフト回路１〜４およびシフト回路６〜１０が状態ゼロとなると、デコーダ２５９はステージ信号ＳＴＧＣＶ４を出力する。
【００６１】
関連するグループを構成する電池セル数が６の場合はレジスタ２５８２に外部からの通信コマンド２９２で６がセットされる。一方関連するグループを構成する電池セル数が４の場合は通信コマンド２９２により電池セル数４がレジスタ２５８２にセットされる。レジスタ２５８２に電池セル数として６がセットされている場合は、シフト回路５が状態１となりデコーダ２５９からステージ信号ＳＴＧＣＶ４が出力された後、次にシフト回路６が状態１となりステージ信号ＳＴＧＣＶ５が出力され、更に次にシフト回路７が状態１となりステージ信号ＳＴＧＣＶ６が出力される。そしてシフト回路７が状態１となった後、シフト回路８が状態１となりステージ信号ＳＴＧＶＤＤがデコーダ２５９から出力される。
【００６２】
レジスタ２５８２に電池セル数４がセットされている場合、ロジック回路２５８４とロジック回路２５８６との動作に基づき、シフト回路６とシフト回路７がスキップされ、シフト回路５が状態１となった後、シフト回路８が状態１となる。この結果シフト回路６とシフト回路７に対応するステージ信号ＳＴＧＣＶ５とステージ信号ＳＴＧＣＶ６がデコーダ２５９から出力されず、ステージ信号ＳＴＧＣＶ４の後、ステージ信号ＳＴＧＶＤＤがデコーダ２５９から出力される。
【００６３】
説明の煩雑さを避けるため電池セル数が４の場合と６の場合で説明したが、各シフト回路の間に、ロジック回路２５８４や２５８６と同機能のロジック回路が設けられており、レジスタ２５８２にセットされた電池セル数に応じて、ステージ信号ＳＴＧＣＶ１〜ＳＴＧＣＶ６の内セル数に対応する種類のステージ信号が出力され、残りのステージ信号はスキップされてしまう。
【００６４】
図１でグループＧＢ１〜ＧＢＮのそれぞれに対応付けられて集積回路３Ａ〜集積回路５Nが設けられて、グループＧＢ１〜ＧＢＮ対応する集積回路に前記グループを構成する電池セル数をそれぞれの集積回路にセットすることで、各集積回路は関係付けられたグループの電池セル数に対応したステージ信号を発生する。このように構成することで、グループＧＢ１〜ＧＢＮを構成する電池セル数を変えることが可能となり設計の自由度が増大すると共に、高速の処理が可能となる。
【００６５】
〈診断および計測、（３）各電池セルの端子電圧の計測と各電池セルの診断〉 図４で動作表２６０の行２６０Ｙ１に記載の各ステージでの計測および診断の内容を次に説明する。計測および診断は大きく２種類分けられ、２種類の内の一つはセンサとしての計測と計測対象が異常状態になっていないかどうかの診断であり、行２６０Ｙ２にその計測スケジュールを記載する。前記２種類の内の他の一つは集積回路を含む制御装置、すなわち図２に記載の計測系あるいは電池セルの放電制御系の自己診断であり、その詳細を行２６０Ｙ３〜行２６０Ｙ９に示す。上記行２６０Ｙ２に記載のごとく、計測動作は時間経過に従い２つの部分に分けられる。前半の部分はＲＥＳと記載した部分で、後半部分は計測と記載した部分である。各ステージの前半部分ＲＥＳでは「○」印で示す項目の診断を行うだけでなく、計測のために使用するアナログデジタル変換器１２２Ａの初期化を行う。本実施例ではノイズの影響を少なくするためにコンデンサを使用した充放電方のアナログデジタル変換器１２２Ａを使用する、前の動作時に前記コンデンサに蓄えられた電荷の放電などもこの前半部分ＲＥＳのタイミングで実施する。行２６０Ｙ２の各ステージの後半部分計測では、前記アナログデジタル変換器１２２Ａを使用した計測の実行や計測された値に基づく被測定対象の診断を行う。
【００６６】
ステージＳＴＧＣａｌでは行２６０Ｙ３〜行２６０Ｙ９に示す自己診断を主に行い、ステージ前半のＲＥＳモードでは、行２６０Ｙ６に記載するマルチプレクサである選択回路１２０自身の診断、行２６０Ｙ７に記載する選択回路１２０などの切り替え動作を行う切り替え回路の診断、更に行２６０Ｙ９に記載する項目である、集積回路内部のデジタル比較動作を行う部分の選択信号の診断（図６の現在値記憶回路２７４や基準値記憶回路２７８の選択信号）などの診断を行う。ステージＳＴＧＣａｌの後半計測では、行２６０Ｙ３に記載する項目である、電池セルの充電状態の調整のためのバランシングスイッチ１２９の端子電圧の計測と前記バランシングスイッチ１２９の診断を行い、さらに合わせて行２６０Ｙ５に記載する項目である、集積回路内部のデジタル比較回路の診断を行う。行２６０Ｙ７に記載する診断項目と行２６０Ｙ９に記載する項目は全てのステージの前半および後半のいずれにおいても診断を行う。ただし、この診断実施周期は一例であり、毎回診断するのではなく、もって長い間隔で行っても良い。行２６０Ｙ８に記載する診断では、各電池セルがオーバーチャージ（過放電）の状態になった場合にそれを検知するための閾値を発生する回路が正常かどうかを診断する。仮に閾値を発生する回路が異常になると正しい過放電診断を行えなくなる。
【００６７】
ステージＳＴＧＣＶ１からステージＳＴＧＣＶ６は順に電池セルの端子電圧を計測し、さらに計測された値から各電池セルが過充電や過放電の状態にならないかを診断するステージである。実際に過充電や過放電の状態になると危険であり、過充電や過放電の診断は安全性の幅を取って設定している。図１や図２の如く、グループの電池セルが４個の場合は、図５で説明の如く、ステージＳＴＧＣＶ５とステージＳＴＧＣＶ６はスキップされ、無くなる。ステージＳＴＧＶＤＤでは電源回路１２１の出力電圧が計測され、ステージＳＴＧＴＥＭでは温度計の出力電圧が測定される。ステージＳＴＧＴＥＭでは、行２６０Ｙ４に記載する診断項目である集積回路内部のアナログ回路およびアナログデジタル変換器、基準電圧発生回路が総合的に正常化どうかが診断される。前記基準電圧発生回路から出力される電圧は既知の電圧値であり、その電圧値の計測結果が所定に範囲に入っていない場合には上記回路のいずれかが異常と判断でき、制御を実行することが危険な状態であることが診断できる。
【００６８】
〈診断および計測、（４）計測回路と診断回路〉 図６は計測回路および診断回路である。選択回路１２０はマルチプレクサの働きをする。まず集積回路３Ａによる電池モジュール９のグループＧＢ１の各電池セルの端子電圧の計測動作を説明する。図４に記載のステージ信号ＳＴＧＣＶ１で選択回路１２０は端子Ｖ１と端子Ｖ２を選択し、この選択により図１と図２に記載の電池セルＢＣ１の端子電圧が選択回路１２０から電圧検出回路１２２に出力される。
【００６９】
電圧検出回路１２２は差動増幅器２６２とアナログデジタル変換器１２２Ａとを有している。差動増幅器２６２は演算増幅器１２２ＯＰと抵抗１２２Ｒ１〜抵抗１２２Ｒ４で構成されている。差動増幅器２６２はそれぞれ異なる電位を調整する機能、すなわちレベルシフトの機能を有し、入力端子全体の電位の違いに関係なく入力端子間の電圧差に基づくアナログ出力が発生する。その結果、直列接続された電池セルの基準電位に対する電位差の影響が取り除かれ、電池セルＢＣ１の端子電圧に基づく出力が得られる。アナログデジタル変換器１２２Ａにより前記差動増幅器２６２の出力がデジタル変換され、平均化回路２６４に出力される。平均化回路により所定回数の測定結果の平均値が求められその平均値が電池セルＢＣ１の場合には現在値記憶回路２７４のＢＣ1に保持される。平均値回路２６４は平均化制御回路に保持された測定回数の平均値を演算しその出力を上述の現在値記憶回路２７４に保持する。平均化制御回路が１を指令すれば、アナログデジタル変換器１２２Ａの出力は平均化されないでそのまま現在値記憶回路２７４のＢＣ1に保持される。平均化制御回路が４を指令すれば、電池セルＢＣ１の端子電圧の４回の計測結果が平均化されて上記現在値記憶回路２７４のＢＣ1に保持される。４回の平均を演算するには最所は図４のステージによる計測を４回行うことが必要となるが、４回目以降は最新の測定結果の中から４個の測定値を演算に使用することで、各測定毎に平均化回路２６４の平均化演算が可能となる。上述のとおり、所定回数の平均化を行う平均化回路２６４を設けることで、ノイズの悪影響を除去できる。図１に示すバッテリモジュール９の直流電力はインバータ装置に供給され、交流電力に変換される。インバータ装置による直流電力から交流電力への変換の際に電流の導通や遮断動作が高速に行われ、そのときに大きなノイズが発生する。平均化回路ではそのようなノイズの悪影響を少なくできる効果がある。
【００７０】
デジタル変換された電池セルＢＣ１の端子電圧のデジタル値は現在値記憶回路２７４のレジスタＢＣ1に保持される。上記計測動作が図４のステージＳＴＧＣＶ１の計測として示す時間内で行われる。さらに前記ステージＳＴＧＣＶ１の計測として示す時間内で続けて診断動作が行われる。診断動作としては過充電診断と過放電診断である。先ず電池セルＢＣ１の端子電圧のデジタル値は現在値記憶回路２７４のレジスタＢＣ1に保持され、次にステージ信号ステージＳＴＧＣＶ１とＳＴＧ１とに基づいてデジタルマルチプレクサ２７２が現在値記憶回路２７４のレジスタＢＣ1から電池セルＢＣ１の端子電圧を読み出しデジタル比較器２７０に送る。さらにデジタルマルチプレクサ２７６が基準値記憶回路２７８から過充電の判断基準値ＯＣを読み出しデジタル比較器２７０へ送る。前記デジタル比較器２７０は前記レジスタＢＣ1からの電池セルＢＣ１の端子電圧と過充電の判断基準値ＯＣとを比較し、もし電池セルＢＣ１の端子電圧が過充電の判断基準値ＯＣより大きい場合には、フラグ記憶回路２８４に異常を表すフラグ診断ｆｌａｇをセットする。またＯＣｆｌａｇもセットする。実際には過充電状態が生じないように制御しており、このような状態はほとんど生じない。しかし、もし生じると非常に危険であり、診断を繰り返し実行する。
【００７１】
過充電診断に続いて、さらに過放電の診断を行う。デジタルマルチプレクサ２７２が現在値記憶回路２７４のレジスタＢＣ1から電池セルＢＣ１の端子電圧を読み出しデジタル比較器２７０に送る。またデジタルマルチプレクサ２７６が基準値記憶回路２７８から過放電の判断基準値ＯＤを読み出しデジタル比較器２７０へ送る。前記デジタル比較器２７０は前記レジスタＢＣ1からの電池セルＢＣ１の端子電圧と過放電の判断基準値ＯＤとを比較し、もし電池セルＢＣ１の端子電圧が過放電の判断基準値ＯＤより小さい場合には、フラグ記憶回路２８４に異常を表すフラグ〔診断ｆｌａｇ〕をセットする。また〔ＯＤｆｌａｇ〕もセットする。上述の過放電の場合と同様、実際には過放電状態が生じないように制御しており、このような過放電の状態はほとんど生じない。しかし、もし生じると非常に危険であり、診断を繰り返し実行する。
【００７２】
上記説明は図４のステージＳＴＧＣＶ１での電池セルＢＣ１に関する計測と診断である。同様に次のステージＳＴＧＣＶ２では図６の選択回路１２０は電池セルＢＣ２の端子電圧を選択して電圧検出回路１２２へ出力する。電圧検出回路１２２はデジタル変換し、平均化回路２６４で平均値を演算し、現在値記憶回路２７４のレジスタＢＣ２に保持する。デジタルマルチプレクサ２７２によってレジスタＢＣ２から読み出された電池セルＢ２の端子電圧を上記過充電の判断基準値ＯＣと比較し、次に前記電池セルＢ２の端子電圧を過放電の判断基準値ＯＤと比較する。上記過充電の判断基準値ＯＣとの比較や過放電の判断基準値ＯＤとの比較で異常状態の判断を行う。もし異常状態であればフラグ記憶回路２８４に異常を表すフラグ〔診断ｆｌａｇ〕をセットし、異常の原因である〔ＯＣｆｌａｇ〕あるいは〔ＯＤｆｌａｇ〕をセットする。
【００７３】
以下同様に図４のステージＳＴＧＣＶ３で電池セルＢＣ３の端子電圧の計測と過充電や過放電の診断を行い。ステージＳＴＧＣＶ４で電池セルＢＣ４の端子電圧の計測と過充電や過放電の診断を行う。
【００７４】
〈診断および計測、（５）電池セル端子電圧の計測と初期データの保持〉 図１に示す直流電源システムでは、車両が運転停止しており、運転者が運転を開始する前は、電池モジュール９からインバータ装置への電流供給が行われていない。各電池セルの充放電電流が流れていない状態で計測された各電池セルの端子電圧を使用すると、各電池セルの充電状態（ＳＯＣ）が正確に求められるので、前記実施例では、車両のキースイッチの操作やバッテリコントローラ２０からのＷａｋｅ Ｕｐなどの通信コマンド２９２に基づき、各集積回路は独自に計測動作を開始する。図６で説明の計測動作が各集積回路において計測と電池セルの診断動作が開始され、平均化制御回路２６３に保持された回数の測定が行われると、平均化回路２６４で測定値の平均化を求める演算が行われる。その演算結果は先ず現在値記憶回路２７４に保持される。各集積回路はそれぞれ独立してその集積回路が関係しているグループの電池セル全てに対して測定計測および計測結果の平均値の演算を行い、それぞれの集積回路の現在値記憶回路２７４のレジスタＢＣ１〜レジスタＢＣ６に保持する。
【００７５】
各電池セルの充電状態（ＳＯＣ）を正確に把握するために、各電池セルの充放電電流が流れていない状態で各電池セルの端子電圧を計測することが望ましい。上述のごとく各集積回路は独自に計測動作を開始することにより、電池モジュール９からインバータ装置への電流供給前に、各集積回路はそれぞれ関係する電池セル全ての端子電圧を計測し、現在値記憶回路２７４のレジスタＢＣ１〜レジスタＢＣ６に保持する。現在値記憶回路２７４に保持された計測値はその後の新たな計測結果により書き換えられてしまうので、前記電流供給開始前の測定結果は現在値記憶回路２７４のレジスタＢＣ１〜レジスタＢＣ６から初期値記憶回路２７５のレジスタＢＢＣ１〜レジスタＢＢＣ６に移され、初期値記憶回路２７５に保持される。このように電池モジュール９からインバータ装置への電流供給を開始する前の計測値を初期値記憶回路２７５に保持するので、充電状態（ＳＯＣ）の演算などの処理を後回しにして、危険性の高い診断のための処理を優先的に実行できる。優先度の高い処理を実行して、前記電池モジュール９からインバータ装置への電流供給を開始した後、前記初期値記憶回路２７５に保持された計測値に基づいて各電池セルの充電状態（ＳＯＣ）を演算し、正確な状態検知に基づいて充電状態（ＳＯＣ）を調整するための制御を行うことが可能となる。車両の運転者はできるだけ早く運転を開始したいとの希望を持つ場合があり、上述のとおりインバータ装置への電流供給を早く可能にすることが望ましい。
【００７６】
図６に記載の実施例では、上述のごとく電気負荷であるインバータ装置に電流供給を始める前の計測値が現在値記憶回路２７４に保持されたタイミングで、デジタル比較回路２７０により過充電や過放電の診断、更には漏洩電流などの診断を実施できる。このためインバータ装置への直流電力の供給前に異常状態を把握することができる。もし、異常状態が発生していればで電流供給前に前記診断で以上を検知でき、インバータ装置への直流電力の供給を行わないなどの対応策が可能となる。さらに電流供給前の測定値は現在値記憶回路２７４の保持値を初期値記憶回路２７５に移して専用の初期値記憶回路２７５に保持し続けることができるので、安全性の向上や正確な充電状態（ＳＯＣ）の把握において優れた効果がある。
【００７７】
〈通信コマンド〉 図７は、図２に示した集積回路３Ａの内部に設けられた通信コマンドの送受信を行う通信回路１２７の回路およびその動作を説明する回路図であり、各集積回路を代表して集積回路３Ａの回路構成でその動作を説明する、上述のとおり他の集積回路も構成や動作が同じである。前記通信回路１２７が有する受信端子ＲＸに、前記バッテリコントローラ２０から送られてくる通信コマンドは、８ｂｉｔを１単位として全部で５つの部分を有し、５バイトを１つの基本構成としている。ただし以下に説明のとおり、５倍とより長くなる場合があり、特に５バイトに限定されるものではない。前記通信コマンドは端子ＲＸから受信レジスタ３２２に入力され、保持される。なおこの受信レジスタ３２２はシフトレジスタであり、端子ＲＸからシリアルに入力される信号が受信レジスタ３２２に入力され順にシフトされて通信コマンドの先頭部分がレジスタの先頭部であるブレークフィールド部３２４に保持され、以下順次保持される。
【００７８】
上述のように、受信レジスタ３２２に保持される通信コマンド２９２は、その先頭の８ｂｉｔは信号が来たことを示す信号からなるブレークフィールド３２４、２番目の８ｂｉｔは同期をとるための働きをする信号からなるシンクロナスフィールド３２６、３番目の８ｂｉｔは各集積回路３Ａ、……、３Ｍ、……、３Ｎのうちいずれの集積回路なのか、さらに命令の対象となる回路はどこかを示す対象アドレス、及指令の内容を示すアイデンティファイア３２８である。４番目の８ｂｉｔは、通信内容（制御内容）を示すデータ３３０で前記命令を実行するために必要なデータを保持している。この部分は１バイトとは限らない。５番目の８ｂｉｔは送受信動作の誤りの有無をチェックするためのチェックサム３３２であり、ノイズなどで正確に伝達できなかった場合の有無を検知できる。このように、前記バッテリコントローラ２０からの通信コマンドは、前記ブレークフィールド３２４、シンクロナスフィールド３２６、アイデンティファイア（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）３２８、データ３３０、およびチェックサム３１２の５つの部分から構成され、それぞれが１バイトで構成たれた場合は、通信コマンドは５バイトとなり、５バイト構成を基本としているが前記データ３３０は１バイトに限らない、必要に応じてさらに増加する場合がある。
【００７９】
前記シンクロナスフィールド３２６は送信側の送信クロックと受信側の受信クロックとの同期を合わせるために使用され、シンクロナスフィールド３２６の各パルスが送られてくるタイミングを同期回路３４２が検知し、同期回路３４２の同期をシンクロナスフィールド３２６の各パルスのタイミングに合わせ、この合わせられたタイミングで前記受信レジスタ３２２はそれに続く信号を受信する。このようにすることで、送られてくる信号と信号の真理値を判断する閾値との比較タイミングを正確に選択でき、送受信動作の誤りを少なくできる効果がある。
【００８０】
図１に示すように通信コマンド２９２は、バッテリコントローラ２０から集積回路３Ａの端子ＲＸに送られ、集積回路３Ａの端子ＴＸから次の集積回路の端子ＲＸに送られ、・・・さらに次の集積回路３Ｍの端子ＲＸに送られ、集積回路３Ｍの端子ＴＸから次の集積回路の端子ＲＸに送られ、・・・更に次の集積回路３Ｎの端子ＲＸに送られ、集積回路３Ｎの端子ＴＸからバッテリコントローラ２０の端子ＲＸに送られる。このように通信コマンド２９２は各集積回路の送受信端子を直列にループ状に接続した伝送路５２を使用して通信する。
【００８１】
各集積回路を代表して集積回路３Ａの回路で説明するが、上述のとおり他の集積回路も構成や動作が同じである。集積回路３Ａの端子ＲＸに通信コマンド２９２送信され、各集積回路は受信した通信コマンド２９２を次の集積回路に対して端子ＴＸから送信する。上記動作において、受信した通信コマンド２９２の指示対象が自分自身かを図７のコマンド処理回路３４４で判断し、自分自身の集積回路が対象の場合に通信コマンドに基づく処理を行う。上述の処理が各集積回路で通信コマンド２９２の送受信に基づき順次行われる。
【００８２】
従って受信レジスタ３２２に保持された通信コマンド２９２が集積回路３Ａと関係しない場合であっても、受信した通信コマンド２９２に基づき次の集積回路への送信を行うことが必要となる。受信した通信コマンド２９２のアイデンティファイア部３２８の内容をコマンド処理回路３４４が取り込み、集積回路３Ａ自身が通信コマンド２９２の指令対象かどうかを判断する。集積回路３Ａ自身が通信コマンド２９２の指令対象で無い場合は、アイデンティファイア部３２８およびデータ３３０の内容をそのまま送信レジスタ３０２のアイデンティファイア部３０８やデータ３１０の部分に移し、また送受信誤動作チャックのためのチェックサム３１２を入力して送信レジスタ３０２内の送信信号を完成し、端子ＴＸから送信する。送信レジスタ３０２も受信レジスタ３２２と同様にシフトレジスタで作られている。
【００８３】
受信した通信コマンド２９２の対象が自分である場合、通信コマンド２９２に基づく指令を実行する。以下実行について説明する。
【００８４】
受信した通信コマンド２９２の対象が自分を含む集積回路全体に関する場合があり、例えばＲＥＳコマンドやＷａｋｅＵＰコマンド、Ｓｌｅｅｐコマンドがこれに当たる。ＲＥＳコマンドを受信するとコマンド処理回路３４４でコマンド内容を解読しＲＥＳ信号を出力する。前記ＲＥＳ信号が発生すると、図６の現在値記憶回路２７４や初期値記憶回路２７５、フラグ記憶回路２８４の保持データが全て初期値である「ゼロ」になる。６図の基準値記憶回路２７８の内容は「ゼロ」にならないが、「ゼロ」になるようにしても良い。もし基準値記憶回路２７８の内容を「ゼロ」に変更すると、ＲＥＳ信号の発生後に図４に示す測定と診断が各集積回路で独自に実行されるので、診断の基準値となる基準値記憶回路２７８の値を速やかにセットすることが必要となる。この煩雑さを避けるために、基準値記憶回路２７８の内容はＲＥＳ信号で変更されないように回路が作られている。基準値記憶回路２７８の値は頻繁に変更される属性のデータではないので、以前の値を使用しても良い。もし変更の必要があれば他の通信コマンド２９２で個々に変更できる。前記ＲＥＳ信号で平均化制御回路２６３の保持値は所定値、例えば１６となる。すなわち通信コマンド２９２で変更されなければ、１６回の測定値の平均を演算するように設定される。
【００８５】
ＷａｋｅＵＰコマンドがコマンド処理回路３４４から出力されると図４の起動回路２５４が動作を開始し、計測と診断動作が開始される。これにより、集積回路自信の消費電力は増加する。一方Ｓｌｅｅｐ信号がコマンド処理回路３４４から出力されると図４の起動回路２５４の動作が停止し、計測と診断動作が停止する。これにより、集積回路自信の消費電力は著しく減少する。
【００８６】
次に通信コマンド２９２によるデータの書き込みおよび変更を説明する。通信コマンド２９２のアイデンティファイア３２８が受信した集積回路を選択しており、アドレスレジスタ３４８や基準値記憶回路２７８へのデータ書き込み命令、あるいは平均化制御回路２６３や選択回路２８６へのデータ書き込み命令の場合は、コマンド処理回路３４４は命令内容に基づき書き込み対象が指定し、データ３３０を書き込み対象のレジスタに書き込む。
【００８７】
アドレスレジスタ３４８は集積回路自信のアドレスを保持するレジスタでこの内容により、自分のアドレスが決まる。ＲＥＳ信号でアドレスレジスタ３４８の内容はゼロとなり、集積回路自信のアドレスは「ゼロ」アドレスとなる。新たに命令によりアドレスレジスタ３４８の内容が変更されると、集積回路自信のアドレスは変更された内容に変わる。
【００８８】
通信コマンド２９２によりアドレスレジスタ３４８の記憶内容の変更の他に、上述のとおり図６に記載の基準値記憶回路２７８やフラグ記憶回路２８４,平均化制御回路２６３、選択回路２８６の保持内容を変更できる。これらに関し変更対象が指定されると、変更値であるデータ３３０の内容がデータバス２９４を介して前記変更対象の回路に送られ、保持内容が変更される。図６の回路はこの変更された内容に基づき動作を実行する。
【００８９】
通信コマンド２９２には集積回路内部に保持されているデータの送信命令が含まれている。アイデンティファイア３２８の命令で送信対象データの指定が行われる。例えば現在値記憶回路２７４や基準値記憶回路２７８の内部レジスタが指定されると指定されたレジスタの保持内容がデータバス２９４を介して送信レジスタ３０２のデータ３１０の回路に保持され、要求されたデータ内容として送信される。このようにして、図１のバッテリコントローラ２０は通信コマンド２９２により必要な集積回路の測定値や状態を表すフラグを取り込むことが可能となる。
【００９０】
〈集積回路のアドレス設定方法〉 上述した各集積回路３Ａ、……、３Ｍ、……３Ｎのアドレスレジスタ３４８は信頼性の高い揮発性メモリで構成しており、前記揮発性メモリの内容が消えたり、保持内容の信頼性が維持できないと思われる場合に、新たなアドレスの設定を行うことができるように集積回路は作られている。例えば前記セルコントローラ８０が実行を開始する際に、例えばバッテリコントローラ２０から各集積回路のアドレスレジスタ３４８を初期化するコマンドを送信する。このコマンドで各集積回路のアドレスレジスタ３４８を初期化、例えばアドレス「ゼロ」とし、その後それぞれの集積回路に新たにアドレスが設定する。各集積回路３Ａ、……、３Ｍ、……３Ｎにおける該アドレスの新たな設定は前記バッテリコントローラ２０からのアドレス設定コマンドが各集積回路３Ａ、……、３Ｍ、……３Ｎに送信されることによって行われる。
【００９１】
このようにコマンドにより各集積回路３Ａ、……、３Ｍ、……３Ｎのアドレスを設定できる回路構成となっているため、各集積回路はアドレス設定のための端子およびこれら端子に接続される外部配線を不要とすることができる効果を奏する。また前期アドレス設定を通信コマンドの処理で行えるので、制御の自由度が増大する。
【００９２】
図８は、前記バッテリコントローラ２０からの通信コマンド２９２により各集積回路３Ａ、……、３Ｍ、……３Ｎのアドレスレジスタ３４８の設定手順の一例を説明する説明図、図９は、図８の通信コマンド２９２の送信に基づく図７の回路の動作を説明する説明図である。前記各集積回路３Ａ、……、３Ｍ、……３Ｎは、通信コマンド２９２の送受信の順に、ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３、……、ＩＣｎ−１、ＩＣｎとして示している。前記ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３、……、ＩＣｎ−１、ＩＣｎに対して個々のアドレスが１、２、３、……ｎ−１、ｎとなるように以下の方法で設定する。ここでＩＣの符号とそのアドレス番号とを一致させたのは、以下の説明での理解をより容易にするためであり、一致させる必要は無い。
【００９３】
図８は、バッテリコントローラ２０及びＩＣの通信コマンド２９２におけるメッセージの流れと各ＩＣの内部のアドレスレジスタ３４８に保持されるデータおよび送信レジスタ３０２のデータ３１０の内容を示している。先ず最初に、例えばセルコントローラ８０からの全ての集積回路のアドレスレジスタ３４８を初期状態とする通信コマンド２９２を送信し、各集積回路のアドレスレジスタ３４８を初期値である「ゼロ」とする。図８ではこの手順は省略されている。このような操作により、各ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３、……、ＩＣｎ−１のアドレスレジスタ３４８には初期値例えば"ゼロ"が保持されている。図９で前記全集積回路のアドレスレジスタ３４８を初期状態とする通信コマンド２９２をＩＣ１が受信すると、ＩＣ１の受信レジスタ３２２に通信コマンド２９２が保持され、アイデンティファイア３２８の内容をコマンド処理回路３４４のコマンド解読回路３４５が取り込み、アドレスレジスタ３４８を初期状態とするメッセージに基づき３４８を初期化する。３２８の内容はそのまま送信レジスタ３０２のアイデンティファイア３０８にセットされ、次のＩＣ２に送られる。アドレスレジスタ３４８を初期状態とする通信コマンド２９２を受信したＩＣは順にこのような動作を行い、全てのＩＣのアドレスレジスタ３４８が初期化される。最後にこのコマンドは集積回路ＩＣＮからバッテリコントローラ２０に戻され、全てのＩＣのアドレスレジスタ３４８が初期化されたことをバッテリコントローラ２０は確認できる。
【００９４】
上記確認に基づき、次に各ＩＣのアドレス設定が行われる。具体的には、先ず、前記バッテリコントローラ２０は「命令実行対象アドレスを"ゼロ"とし、さらにデータ３３０の値を"ゼロ"とし、データ３３０の値に"１"を加算してアドレスレジスタ３４８および送信用データ３１０にセットせよ」とのメッセージを意味する通信コマンド２９２を送信する。伝送路５２の最初に位置するＩＣ１の受信レジスタ３２２に上記通信コマンド２９２が入力される。この通信コマンド２９２のアイデンティファイア３２８の部分がコマンド解読回路３４５に取り込まれ、ＩＣ１のアドレスレジスタ３４８は受信時点では"ゼロ"であるので、（１）データ３３０の内容"ゼロ"に"１"を加算した値をアドレスレジスタ３４８にセットし、（２）さらに上記加算結果を送信レジスタ３０２のデータ３１０にセットする動作が実行される。
【００９５】
図９でコマンド解読回路３４５の解読に基づき、演算回路３４６は３３０の値"ゼロ"を取り込み、この値に"１"を加算する動作を行う。演算結果"１"はアドレスレジスタ３４８にセットされると共に、データ３１０にセットされる。この動作を図８で説明する。バッテリコントローラ２０からの通信コマンド２９２をＩＣ１が受信することで、ＩＣ１のアドレスレジスタ３４８は"１"となり、データ３１０は同様に"１"となる。ＩＣ１で通信コマンド２９２のデータ３１０が"１"に変えられ、ＩＣ２に送られる。ＩＣ１から送信された通信コマンド２９２のアイデンティファイア３０８はバッテリコントローラ２０の送信時と同じであり、データ３１０の内容が変えられている。
【００９６】
集積回路ＩＣ２のアドレスレジスタ３４８には"ゼロ"が保持されているので、集積回路ＩＣ２も同様に図９に示すごとく、演算回路３４６は３３０の値"１"に"１"を加算し、アドレスレジスタ３４８とデータ３１０にセットする。集積回路ＩＣ２のアドレスレジスタ３４８は"０"から"２"に変更される。図８のごとく、集積回路ＩＣ２のアドレスレジスタ３４８は"０"から"２"に変更され更に送信レジスタ３０２のデータ３１０を"２"に変更して、次の集積回路ＩＣ３に送信される。このようにして集積回路ＩＣ３のアドレスレジスタ３４８は"０"から"３"に変更され、送信レジスタ３０２のデータ３１０は"３"に変更される。
【００９７】
以下順次このような動作が繰り返され、集積回路ＩＣｎ−１のアドレスレジスタ３４８は"０"から"ｎ−１"に変更され、更に送信レジスタ３０２のデータ３１０を"ｎ−１"に変更して、次の集積回路ＩＣｎに送信される。集積回路ＩＣｎのアドレスレジスタ３４８は"０"から"ｎ"に変更され、送信レジスタ３０２のデータ３１０を"ｎ"に変更される。集積回路ＩＣｎからバッテリコントローラ２０に通信コマンド２９２が戻される。この戻された通信コマンド２９２の３３０が"ｎ"に変更されていることで、バッテリコントローラ２０はアドレス設定動作が正しく行われたことを確認することができる。
【００９８】
このようにして、各ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３、ＩＣ４、……、ＩＣｎ−１、ＩＣｎのアドレスレジスタ３４８には、順次、１、２、３、４、……、ｎ−１、ｎが設定される。
【００９９】
本実施例では、全集積回路のアドレスレジスタ３４８を初期値（ゼロ）にリセットする機能を各集積回路が備えているので、上記アドレス設定動作を確実に行うことができる。
【０１００】
〈アドレス設定の他の実施形態〉 図１０を用いて、図９に記載の前記ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３、ＩＣ４、……、ＩＣｎ−１、ＩＣｎに、前記バッテリコントローラ２０から通信コマンド２９２を送信して、順次アドレスを設定する他の実施の形態を説明する。
【０１０１】
先ず前提として、図８や図９の動作と同様に、バッテリコントローラ２０から「全集積回路のアドレスレジスタ３４８の内容を初期値に、例えば"ゼロ"にする」メッセージを内容とする通信コマンド２９２を送信し、全集積回路のアドレスレジスタ３４８の内容を"ゼロ"にする。次に図１０のステップ１で、前記バッテリコントローラ２０から「アドレス"ゼロ〔初期値〕"の集積回路を対象とし、アドレスレジスタ３４８の内容を"１"に変え、送信される通信コマンド２９２の対象集積回路のアドレス"１"とする」メッセージを内容とする通信コマンド２９２を送信する。ここで「送信される通信コマンド２９２の対象集積回路のアドレス"１"とする」点についてはアドレス"１"以外の値であっても何ら問題ない、すなわち"ゼロ〔初期値〕"以外の値であれば実行可能である。
【０１０２】
図１に示すごとく最初に前記通信コマンド２９２を最初に受信する集積回路は伝送路５２の最初に位置する集積回路ＩＣ１である。集積回路ＩＣ１の通信回路１２７は図７に示すとおりで、受信レジスタ３２２に前記通信コマンド２９２が保持される。集積回路ＩＣ１のアドレスレジスタ３４８は既に"ゼロ〔初期値〕"の状態であり、アイデンティファイア３２８に基づきコマンド処理回路３４４は通信コマンド２９２のメッセージの実行対象と判断する。通信コマンド２９２のメッセージに従いアドレスレジスタ３４８の内容を"１"に変更する。更に送信レジスタ３０２のアイデンティファイア３０８の内容を変更し、通信コマンド２９２の実行対象のアドレスを"１"に変更する。前記変更された通信コマンド２９２を送信する。
【０１０３】
前記通信コマンド２９２を次に受信するＩＣ２はアドレスレジスタ３４８の内容が"ゼロ〔初期値〕"であり、ＩＣ２のコマンド処理回路３４４は実行対象ではないと判断し、受信した通信コマンド２９２をそのまま送信レジスタ３０２にセットし、通信コマンド２９２をそのまま次へ送信する。ＩＣ３以降は全てのＩＣにおいて同様にアドレスレジスタ３４８の内容が"ゼロ〔初期値〕"で実行対象外と判断され、実行されないで、通信コマンド２９２がバッテリコントローラ２０に戻される。
【０１０４】
前記通信コマンド２９２の戻りを確認し、次に図１０ステップ２で示すごとく、前記バッテリコントローラ２０から「アドレス"ゼロ〔初期値〕"の集積回路を対象とし、アドレスレジスタ３４８の内容を"２"に変え、送信される通信コマンド２９２の対象集積回路のアドレス"２"とする」メッセージを内容とする通信コマンド２９２を送信する。ここで「送信される通信コマンド２９２の対象集積回路のアドレス"２"とする」点についてはアドレス"２"以外の値であっても何ら問題ない、すなわちアドレス設定がダブらないように行われれば問題ない。最初に受信するＩＣ１のアドレスレジスタ３４８は"１"であり、コマンド処理回路３４４は実行対象外と判断し、通信コマンド２９２はそのまま次のＩＣ１に送信される。
【０１０５】
次に受信するＩＣ２はアドレスレジスタ３４８が"ゼロ"であり、コマンド処理回路３４４は通信コマンド２９２を実行し、アドレスレジスタ３４８に"２"をセットし、さらに通信コマンド２９２の実行対象を"２"に変更して次へ送信する。ＩＣ３以降は全てアドレスレジスタ３４８が"ゼロ"であり、実行対象外であるので、実行されないまま通信コマンド２９２はバッテリコントローラ２０に戻される。
【０１０６】
以下同様にバッテリコントローラ２０が通信コマンド２９２を送信するごとにＩＣ３のアドレスレジスタ３４８の内容が"ゼロ"から"３"に変更され、さらにＩＣ４のアドレスレジスタ３４８の内容が"ゼロ"から"４"に変更される。そしてＩＣｎのアドレスレジスタ３４８の内容が"ゼロ"から"ｎ"に変更される。
【０１０７】
〈充電状態ＳＯＣの調整〉 図１１は、電池モジュール９の電池セルの充電状態ＳＯＣを計測し、充電量の多い電池セルの選択し、これらの選択された電池セルについてそれぞれ放電時間を演算し、放電を実行する処理フローを示している。図中、左側は各集積回路の動作を示し、右側はメインコントローラ２０側の動作を示す。
【０１０８】
図１１で、まずステップ４００にて、バッテリコントローラ２０から集積回路３Ａを指令の対象として電池セルの初期状態の電圧の読み込みを要求する通信コマンド２９２を送信する。集積回路３Ａ前記通信コマンド２９２を受信すると図７に示すコマンド処理回路３４４は初期値記憶回路２７５の保持内容を送信レジスタ３０２のデータ３１０にセットし、次の集積回路に送信する（ステップ４１０）。
【０１０９】
バッテリコントローラ２０は集積回路３Ａの次の集積回路を指定して電池セルの初期状態の電圧の読み込みを行い、更に順に集積回路３Ｍおよび集積回路３Ｎの取り込みを行い、電池モジュール９の全電池セルの初期状態における電圧値をそれぞれの集積回路の初期値記憶回路２７５から取込む。
【０１１０】
次に、ステップ４２０にて、バッテリコントローラ２０は、電池モジュール９全体の各電池セルの測定電圧を取り込み、例えば上記取り込んだ情報からそれぞれの電池セルの充電状態ＳＯＣを演算する。演算値の平均値を求め平均値より大きい電池セルに対してステップ４３０にて、バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄの導通時間を演算する。前記バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄの導通時間の求め方は、上記方法に限るものではなく、色々な方法がある。何れの方法であっても、充電状態ＳＯＣの大きい電池セルに関係付けられたバランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｄの導通時間が定められる。
【０１１１】
次に、ステップ４４０にて、バッテリコントローラ２０は、前記求められたバランシングスイッチの導通時間を該当する集積回路に、通信コマンド２９２にて送信する。
【０１１２】
次に、ステップ４５０にて、前記通電時間を受信した集積回路は、その指令に基づきバランシングスイッチ導通する。
【０１１３】
次に、ステップ４６０にてバランシングスイッチの導通時間をそれぞれ計測し、ステップ４７０にて、各バランシングスイッチ導通時間と導通時間経過とを比較し、導通時間の計測値が計算された導通時間に達したかを判断し、導通時間の計測値が計算された導通時間に達したバランシングスイッチについては次のステップ４８０に移行してステップ４８０を実行する。
【０１１４】
ステップ４８０にて、バッテリコントローラ２０は、該当する集積回路に前記導通時間が計算された通電時間に達した前記バランシングスイッチの開放を指令する通信コマンド２９２を送信する。この通信コマンド２９２を受け、ステップ４９０にて、該当する集積回路は、通信コマンド２９２にて指令されたバランシングスイッチのスイッチ駆動回路１３３からの駆動信号を停止し、前記バランシングスイッチを開状態とする。これにより該当する電池セルが放電が停止される。
【０１１５】
〈各集積回路等が異常となっているか否かのテスト〉 図１２は、各集積回路３Ａ、…、３M、…、３Nまたは各電池セルが異常となっているか否かをテストをするための処理フローを示している。図中、左側は各集積回路３Ａ、…、３M、…、３Nの動作を示し、右側はメインコントローラ２０の動作を示している。
【０１１６】
先ずステップ５００で、バッテリコントローラ２０から集積回路３Ａに状態（異常）検出のための通信コマンドを送信する。次に、ステップ５１０で、前記集積回路３Ａから、前記状態（異常）検出の通信コマンドを、…、集積回路３M、…、集積回路３N、の順次で送信し、バッテリコントローラ２０に戻す。
【０１１７】
次に、ステップ５２０にて、各集積回路から送られてきたそれぞれの状態（異常）をバッテリコントローラ２０は受信し、送られてきた状態（異常）の確認を行う。次にステップ５３０で、バッテリコントローラ２０は、集積回路３Ａ、…、３M、…、３Nのうちのどの集積回路に異常があるか、あるいは各グループの電池セルＢＣ１〜ＢＣ４のうちどの電池セルに異常があるかを判定する。そして、全ての集積回路または対応する電池セルに異常が無かったと判定した場合、このフローは終了する。一方集積回路３Ａ、…、３M、…、３Nのうちいずれかの集積回路に異常が有ったと判定した場合、ステップ５４０に移行する。
【０１１８】
ステップ５４０では、バッテリコントローラ２０は、異常の有った集積回路のアドレスを指定して異常内容を特定する状態（異常内容）検出の通信コマンドを送信する。
【０１１９】
ステップ５５０にて、アドレスの指定を受けた集積回路は、異常状態（異常内容）の原因となった計測値あるいは診断結果を送信する。ステップ５６０にて、バッテリコントローラ２０は異常のあった集積回路と異常原因の確認を行う。このフローは異常原因の確認でフローを終了するが、この後、異常原因に従い、リチウム電池からの直流電力の供給あるいは発電された電力による充電を行うかどうかを判断し、危険が有る場合には直流電源システムとインバータ装置などの電気負荷との間のリレーを開状態にし、電力供給を停止する。
【０１２０】
〈車両用電源システム〉 図１３は、図１に基づき上述した直流電源システムを車両用回転電機の駆動システムに適用した回路図である。電池モジュール９を構成する電池セルは高電位側ブロック１０と低電位側ブロック１１の２つのブロックに分けられ、分けられた各ブロックのうち一方の高電位側ブロック１０と低電位側ブロック１１はスイッチとヒューズとが直列接続された保守・点検用のＳＤ（サービスディスコネクト）スイッチ６を介して直列接続されている。
【０１２１】
前記高電位側ブロック１０の正極は正極強電ケーブル８１とリレーＲＬＰを介してインバータ装置２２０の正極に接続されている。また低電位側ブロック１１の負極は負極強電ケーブル８２とリレーＲＬNを介してインバータ装置２２０の負極に接続されている。前記高電位側ブロック１０と前記低電位側ブロック１１はＳＤスイッチ６を介して直列接続され、例えば公称電圧３４０Ｖ、容量５．５Ａｈの強電バッテリ（２つの電池モジュール９が直列接続された電源システムのバッテリ）を構成している。なお、ＳＤスイッチ６のヒューズには、例えば、定格電流が１２５Ａ程度のものを用いることができる。このような構成により高い安全性を維持できる。
【０１２２】
前述のとおり、低電位側ブロック１１の負極とインバータ装置２２０との間にリレーＲＬＮが設けられ、また高電位側ブロック１０の正極とインバータ装置２２０との間にリレーＲＬＰが設けられている。前記リレーＲＬＰと並列に、抵抗ＲＰＲＥとプリチャージリレーＲＬＰＲＥとの並列回路が接続されている。前記正極側メインリレーＲＬＰとインバータ装置２２０との間にはホール素子等の電流センサＳｉが挿入され、前記電流センサＳｉはジャンクションボックス内に内蔵されている。なお、電流センサＳｉの出力線はバッテリコントローラ２０に導かれ、リチウム電池直流電源から供給される電流量をインバータ装置が常時モニタできる構成となっている。
【０１２３】
前記リレーＲＬＰやリレーＲＬＮは、例えば、定格電流が８０Ａ程度のものが使用され、プリチャージリレーＲＬＰＲＥには、例えば、定格電流が１０Ａ程度のものを用いることができる。また、抵抗ＲＰＲＥには、例えば、定格容量が６０Ｗ、抵抗値が５０Ω程度のもの、電流センサＳｉには、例えば、定格電流が±２００Ａ程度のものを用いることができる。
【０１２４】
上述した負極強電ケーブル８２および正極強電ケーブル８１は、リレーＲＬＰやリレーＲＬＮおよび出力プラグを介して、ハイブリッド車のモータ２３０を駆動するインバータ装置２２０に接続される。このような構成とすることで高い安全性が維持できる。
【０１２５】
インバータ装置２２０は、３４０Ｖの強電バッテリの電源から供給される直流電力を、モータ２３０を駆動するための３相交流電力に変換するインバータを構成しているパワーモジュール２２６と、ＭＣＵ２２２と、パワーモジュール２２６を駆動するためのドライバ回路２２４と、約７００μＦ〜約２０００μＦ程度の大容量の平滑キャパシタ２２８とを有している。前記平滑キャパシタ２２８は電解キャパシタよりフィルムキャパシタの方が望ましい特性を得ることができる。車両に搭載される平滑キャパシタ２２８は車両の置かれている環境の影響を受け、摂氏マイナス数十度の低温から摂氏１００度程度の広い温度範囲で使用される。温度が零度以下に低下すると電解キャパシタは急激に特性が低下し電圧ノイズを除去する能力が低下する。このため図１や図２に示す集積回路に大きなノイズが加わる恐れがある。フィルムキャパシタは温度低下に対する特性低下が少なく、前記集積回路に加わる電圧ノイズを低減できる。
【０１２６】
ＭＣＵ２２２は、上位コントローラ１１０の命令に従い、モータ２３０の駆動時に、負極側のリレーＲＬＮを開状態から閉状態とした後に、プリチャージリレーＲＬＰＲＥを開状態から閉状態とし、平滑キャパシタを充電し、その後に正極側のリレーＲＬＰを開状態から閉状態として電源システム１の強電バッテリからインバータ装置への電力の供給を開始する。なお、インバータ装置２２０は、モータ２３０の回転子に対するパワーモジュール２２６により発生する交流電力の位相を制御してハイブリッド車の制動時にはモータ２３０をジェネレータとして動作させすなわち回生制動制御を行い、ジェネレータ運転により発電された電力を強電バッテリに回生し強電バッテリを充電する。また、電池モジュール９の充電状態が基準状態より低下した場合、インバータ装置２２０は上記モータ２３０を発電機として運転し、上記モータ２３０で発電された３相交流はパワーモジュール２２６により直流電力に変換されて強電バッテリである電池モジュール９に供給され、充電される。
【０１２７】
上述のとおりインバータ装置２２０はパワーモジュール２２６を有しており、インバータ装置２２０は直流電力と交流電力との間の電力変換を行う。上位コントローラ１１０の命令に従い、モータ２３０をモータとして運転する場合はモータ２３０の回転子の回転に対して進み方向の回転磁界を発生するようにドライバ回路２２４を制御し、パワーモジュール２２６のスイッチング動作を制御する。この場合は電池モジュール９から直流電力がパワーモジュール２２６に供給される。一方、モータ２３０の回転子の回転に対して遅れ方向の回転磁界を発生するようにドライバ回路２２４を制御し、パワーモジュール２２６のスイッチング動作を制御する。この場合はモータ２３０から電力がパワーモジュール２２６に供給され、パワーモジュール２２６の直流電力が電池モジュール９へ供給される。結果的にモータ２３０は発電機として作用することとなる。
【０１２８】
インバータ装置２２０のパワーモジュール２２６は導通および遮断動作を高速で行い直流電力と交流電力間の電力変換を行う。このとき例えば大電流を高速で遮断するので、直流回路の有するインダクタンスにより大きな電圧変動が発生する。この電圧変動を抑制するため大容量の平滑キャパシタ２２８が直流回路に設けられている。車載用のインバータ装置２２０ではパワーモジュール２２６の発熱が大きな問題であり、この発熱を抑えるにはパワーモジュール２２６の導通および遮断の動作速度を上げる必要がある。この動作速度を上げると上記インダクタンスによる電圧の跳ね上がりが増大し、より大きなノイズが発生する。このため平滑キャパシタ２２８の容量はより大きくなる傾向にある。
【０１２９】
上記インバータ装置２２０の動作開始状態は平滑キャパシタ２２８の電荷は略ゼロであり、リレーＲＬＰを閉じると大きな初期電流が流れ込む。強電バッテリから平滑キャパシタ２２８への初期流れ込み電流が大きくなるので、負極側メインリレーＲＬＮおよび正極側メインリレーＲＬＰが融着して破損するおそれがある。この問題を解決するため、ＭＣＵ２２２は、負極側のリレーＲＬＮを開状態から閉状態とした後に、正極側のリレーＲＬＰを開状態に維持したまま、プリチャージリレーＲＬＰＲＥを開状態から閉状態として抵抗ＲＰＲＥを介して最大電流を制限しながら上述した平滑キャパシタ２２８を充電する。この平滑キャパシタ２２８が所定の電圧まで充電された後は、初期状態は解除され、プリチャージリレーＲＬＰＲＥおよび抵抗ＲＰＲＥは使用されず、上述したように、負極側のリレーＲＬＮと正極側のリレーＲＬＰを閉状態として電源システム１からパワーモジュール２２６へ直流電力を供給する。このような制御を行うことでリレー回路を保護すると共に、リチウム電池セルやインバータ装置２２０を流れる最大電流を所定値以下に低減でき、高い安全性を維持できる。
【０１３０】
インバータ装置２２０の直流側回路のインダクタンスを低減することがノイズ電圧の抑制に繋がるので、平滑キャパシタ２２８はパワーモジュール２２６の直流側端子に接近して配置される。また、平滑キャパシタ２２８自身もインダクタンスを低減できるように作られている。このような構成で平滑キャパシタ２２８の初期充電電流が供給されると、瞬間的に大きな電流が流れ込み、高熱を発生して損傷するおそれがある。上記プリチャージリレーＲＬＰＲＥと抵抗ＲＰＲＥとにより上記損傷を低減できる。インバータ装置２２０の制御はＭＣＵ２２２により行われるが、上述のとおり、平滑キャパシタ２２８を初期充電する制御もＭＣＵ２２２により行われる。
【０１３１】
電源システム１の強電バッテリの負極と負極側のリレーＲＬＮとの接続線および強電バッテリの正極と正極側のリレーＲＬＰとの接続線には、ケースグランド（車両のシャーシと同電位）との間にそれぞれキャパシタＣＮ、ＣＰが挿入されている。これらのキャパシタＣＮ、ＣＰは、インバータ装置２２０が発生させるノイズを除去して、弱電系回路の誤作動やＣ／Ｃ８０を構成するＩＣのサージ電圧による破壊を防止するものである。インバータ装置２２０はノイズ除去フィルタを有しているが、これらのキャパシタＣＮ、ＣＰは、バッテリコントローラ２０やＣ／Ｃ８０の誤作動を防止する効果をさらに高め、電源システム１の耐ノイズの信頼性をさらに高めるために挿入されている。なお、図１３において、電源システム１の強電系回路は太線で示している。これらの線には断面積の大きい平角の銅線が使用される。
【０１３２】
なお、図１３において、ブロアファン１７は、電池モジュール９を冷却するためのファンで、バッテリコントローラ２０からの指令によってＯＮするリレー１６を介して動作するようになっている。
【０１３３】
〈車両用電源システムにおける動作フロー〉 図１４は、図１３に示した車両用電源システムにおける動作フローを示した図である。以下、ステップ順に説明する。
【０１３４】
ステップ８０１にて、車両のキースイッチがＯＮ、エンジン始動のための操作が行われると、あるいは車両の駐車状態から走行のための操作が成された状態になると、あるいは各集積回路がＳｌｅｅｐ状態からＷａｋｅ ｕｐ状態になると、ステップ８０２にて、バッテリコントローラ２０が起動されると、バッテリコントローラ２０の初期化がなされる。
【０１３５】
次に、ステップ８０３にて、ＣＡＮ通信がなされるようになる。これにより各コントローラにいわゆる空メッセージが出され、各制御装置間の通信の状態確認が行われる。ステップ８０４にて、バッテリコントローラ２０からセルコントローラ８０に起動と初期化のための通信コマンド２９２が送信される。
【０１３６】
各集積回路３Ａ、…、３Ｍ、…、３Ｎは通信コマンド２９２を受信することによりいわゆるウエイクアップ（Ｗａｋｅ Ｕｐ）状態となり、図７に記載のコマンド処理回路３４４からの出力で図４の起動回路２５４が動作を開始するとともに、各集積回路のアドレスレジスタ３４８が初期化される。その後、図８や図１０で説明の如く、各ＩＣに新たなアドレスが設定される。
【０１３７】
ステップ８０５で、バッテリコントローラ２０により各電池セルを全て直列に接続された総電池の電圧、電流が、図１に示した電圧計Ｖｄおよび電流センサＳｉにより検出され、それぞれの出力がバッテリコントローラ２０に入力される。また、たとえば図示しない温度センサによって温度の測定がなされる。
【０１３８】
一方ステップ８０４でセルコントローラ８０は起動と初期化の通信コマンド２９２をうけ、（ステップ８０６）、各集積回路３Ａ、…、３Ｍ、…、３Ｎはこの通信コマンド２９２を受信することにより、図４に記載の第１ステージカウンタ２５６や第２ステージカウンタ２５８が動作を開始し、動作表２６０に記載の計測を繰り返し実行する（ステップ８０７）。前記ステップ８０７にて、図４や図６で説明の如く、各集積回路は独自に各電池セルの端子電圧を測定し、その測定値を現在値記憶回路２７４や初期値記憶回路２７５に記憶する（ステップ８０８）。前記ステップ８０７における各電池セルの電圧測定結果から、ステップ８０９で各集積回路は独自に各電池セルの充放電、過放電の判定を行う。もし異常があれば図６のフラグ記憶回路２８４に診断フラグがセットされ、バッテリコントローラ２０は前記診断フラグを検知でき、異常を検知できる。前記各集積回路はそれぞれ独自に電池セル電圧の計測と電池セルの異常診断を行うので、多くの電池セルから電池モジュール９が構成されていても全ての電池セルの状態が短時間に診断できる。この結果リレーＲＬＰやリレーＲＬＮの投入前に全ての電池セルの状態を診断でき、高い安全性を維持できる。
【０１３９】
ステップ８１０にて、各電池セルの状態検出がなされたことを確認し、ステップ８１１にて、初期化が完了するとともに、前記フラグ記憶回路２８４の診断フラグがセットされなかったことを確認することにより異常状態が存在しないことを検知できる。異常が無いことを確認し、図１３に示したリレーＲＬＮを閉じ、次にリレーＲＬＰＲＥを閉じ、最後にリレーＲＬＰを閉じ、電池モジュール９から該インバータ装置２２０への直流電力の供給が開始される。
【０１４０】
前記ステップ８０１におけるキースイッチＯＮの時点から電力供給開始可能までの経過は、時間的に約１００ｍｓｅｃ以下にできる。このように短時間に直流電力の供給を可能とすることで、運転者の要求に十分対応することが可能となる。
【０１４１】
さらにこの短期間の間に、各集積回路のアドレスが設定されるともに、各集積回路は関連する各グループの電池セルの全ての電圧を測定し、それら各測定結果は図６に記載の初期値記憶回路２７５に記憶され、更に異常診断を完了することが可能となる。
【０１４２】
そして、各電池セルの電圧の測定は、前記リレーＲＬＰ、ＲＬＮ、ＲＬＰＲＥのそれぞれがＯＮになる前において、すなわち、インバータ装置２２０と電池モジュール９とが電気的に接続される前になされる。このため、該各電池セルの電圧の測定は、前記インバータ装置２２０への電力供給の前であり、電流供給前に測定された各電池セルの端子電圧から正確に充電状態ＳＯＣを求めることが可能となる。
【０１４３】
その後、ステップ８１２にて通常モードとなり、ステップ８１３にて、各電池セルの電圧、電流、温度の測定がなされるようになる。この場合の測定は、ステップ８１２にてセルコントローラ８０との通信を介してなされるようになっている。なお、前記温度の測定は、図２に示す温度異常検出手段１３４に入力される図示しない温度センサからの出力に基づくものである。
【０１４４】
そして、上記電流供給前に測定された各電池セルの電圧、電流の測定値に基づき、必要に応じ温度の測定値に基づき、ステップ８１５にて、放電時間（バランシング）の演算がなされ、その演算結果に基づいて、図２に示したバランシングスイッチ２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ、２９Ｄを制御するための導通時間がそれぞれの集積回路に送信される。ステップ８１６で、各集積回路は導通時間に基づきバランシングスイッチを閉じる制御を行う。この動作は、上述した図１１に示したフローに従ってなされる。
【０１４５】
ステップ８１７にて、集積回路３Ａ〜３Ｎまたは各電池セルが異常か否かのテストが行われる。次に、ステップ８１８にて、各電池セルの残量あるいは劣化等を含む状態の演算がされる。
【０１４６】
ステップ８１８にて前記バランシングスイッチ２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ、２９Ｄのそれぞれに対応して演算された導通時間にカウント数が達しているか否かが判定され、達していない場合には、ステップ８１３に戻り、前記ステップ８１６におけるバランシング、ステップ８１７におけるテスト、ステップ８１８における各電池セルの状態演算が繰り替えされることになる。
【０１４７】
そして、ステップ８１８にて前記バランシングスイッチ２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ、２９Ｄの同数時間にカウント数が達した場合にカウント値が導通時間に達した該バランシングスイッチ２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ、２９Ｄに対して放電動作を停止されるための開状態にする命令がバッテリコントローラ２０から該当の集積回路に送信される。前記バランシングスイッチを閉じて放電させる制御は電池モジュール９の内充電状態ＳＯＣの大きい電池セルに対してのみ行われるので、充電状態ＳＯＣの小さい電池セルのバランシングスイッチは最初から開のまま維持される。上述のとおり、電池モジュール９のそれぞれの電池セルの充電状態ＳＯＣが演算され、それぞれの電池セルに対してバランシングスイッチの導通時間が演算され、バッテリコントローラ２０の記憶装置に保持される。前記導通時間はそれぞれの電池セルの充電状態ＳＯＣに対応して決められるので、通常はそれぞれ異なる導通時間となる。もちろん最初から導通時間がゼロの電池セルが存在する。このためステップ８１８では前記各電池セルの通電時間と計数地とが比較され、通電時間が経過した電池セルの放電を制御している集積回路に対して、該当する電池セルの放電停止の指令を送信する。
【０１４８】
〈通信終了シーケンス〉 図１５は、たとえば図１や図１３に示した車両用電源システムにおいて、バッテリコントローラ２０のセルコントローラ８０との通信を終了させるシーケンスを示す説明図である。
【０１４９】
図１５（ａ）は、バッテリコントローラ２０の電源（ＶＣ）端子における電源供給の停止のタイミングを示した図である。図１５（ｂ）は、絶縁回路である入口側インタフェースＩＮＴ（Ｅ）のフォトカプラＰＨ１やフォトカプラＰＨ２および絶縁回路である出口側インタフェースＩＮＴ（Ｏ）のフォトカプラＰＨ３やフォトカプラＰＨ４の電源供給の停止のタイミングを示した図である。図１５（ｃ）は、バッテリコントローラ２０からのＴＸやＲＸ端子を介した送受信の停止のタイミングを示した図である。図１５（ｄ）は、バッテリコントローラ２０からのＷａｋｅ−ｕｐ端子を介した信号の停止のタイミングを示した図である。
【０１５０】
この図から明らかとなるように、まず、バッテリコントローラ２０からのＴＸやＲＸ端子を介した送受信を停止する。さらに、バッテリコントローラ２０からのＷａｋｅ−ｕｐ端子からの信号をシステムとして使用している場合には、この信号の送信が停止する。次にバッテリコントローラ２０の電源（ＶＣ）端子における電源供給の供給停止を行い、そして絶縁回路である入口側インタフェースＩＮＴ（Ｅ）のフォトカプラＰＨ１とＰＨ２および絶縁回路である出口側インタフェースＩＮＴ（Ｏ）のフォトカプラＰＨ３とＰＨ４の電源供給の停止を行う。
【０１５１】
このような順序で上記各部の動作停止を行うことにより各集積回路を確実にスリーブ状態とすることができるようになる。
【０１５２】
なお、図１６は上記図１５で説明したＷａｋｅ−ｕｐ端子からの信号を使用していないシステムの説明である。Ｗａｋｅ−ｕｐ端子からの信号を使用しないので図１５（ｄ）における信号停止を不要となる。他のシーケンスは図１５の場合と同じである。
【０１５３】
〈各集積回路と対応するグループの電池セルの構成〉 上述した実施例では、各グループを構成する電池セルの数が同じであり、各グループに対応した集積回路３Ａ、…、３Ｍ、…、３Ｎにおいて、それぞれ４個の電池セルが接続されていた。各集積回路３Ａ、…、３Ｍ、…、３Ｎは、それぞれ４個の各電池セルから電圧等の情報を得、また該電池セルの充放電の制御を行うように構成されていた。また集積回路３Ａ、…、３Ｍ、…、３Ｎのそれぞれが担当する電池セルはそれぞれ等しい数であった。
【０１５４】
しかし、図１７に示すように、バッテリモジュール９の各グループが有する電池セルの数を異なる数とすることができる。バッテリモジュール９を構成する電池セル数を自由に選択でき、グループ数の倍数とする必要がない。（ａ）は各グループの中の電池セルの数、（ｂ）は各グループに対応した集積回路を示している。各集積回路の内部の現在値記憶回路２７４や初期値記憶回路２７５に保持される電池セルの端子電圧に関するデータの種類は異なる数となる。このデータがバッテリコントローラ２０からの要求に基づきバッテリコントローラ２０に送信される場合、それぞれ異なる数のデータを送信しても良いが、（ｃ）に示す如く、決まった数に再配分して送信することができる。このように決まった数のデータを送受信することで、送信の信頼性を高くすることが可能となる。
【０１５５】
（ｂ）に示すように、各集積回路３Ａ、…、３Ｍ、…３Ｎの関係するグループの電池セルの数はそれぞれ異なっている。（ａ）に示すように、最上段の集積回路３Ａと最下段の集積回路３Ｎの関係するグループでは、それぞれ、例えば４個の電池セルを有していて、他のグループより電池セルの数が少なくなっている。バッテリモジュール９の端のグループではない内側のグループの電池セルの数は、端のグループの電池セルの数、４個より多いたとえば６個となっている。
【０１５６】
電位の最上位の集積回路３Ａあるいは最下位の集積回路３Ｎは、上述したようにフォトカプラＰＨ１、ＰＨ４からなる絶縁回路を介してバッテリコントローラ２０に接続されている。該フォトカプラＰＨ１、ＰＨ４はそれ自身の耐圧を低くすることが安全性や価格の面で好ましく、前記フォトカプラＰＨ１、ＰＨ４に接続される集積回路が関係するグループの電池セルの数を少なくすることで、要求されるフォトカプラの耐圧を下げることが可能となる。すなわち、最上位の集積回路３Ａと最下位の集積回路３Ｎにおいて、それぞれ、たとえば６個の電池セルを接続させて構成した場合に、それらと前記バッテリコントローラ２０との間に接続されるフォトカプラの必要耐圧は６個分の電池セルの端子電圧の最大値より大きくすることが必要となる。セル数が増加するとそれに伴い要求される耐圧が増加する。
【０１５７】
この場合、最上位の集積回路３Ａと最下位の集積回路３Ｎに保持される電池セルの端子電圧の種類は４個となる。バッテリコントローラ２０との通信におけるデータは、４個分の電池セルにおけるデータとなる。また、集積回路３Ｍを含む他の集積回路において、該バッテリコントローラ２０との通信におけるデータは、６個分の電池セルにおけるデータとなる。
【０１５８】
この実施例では、図１７（ｃ）に示すように、集積回路３Ａに接続される４個分の電池セルのデータ、次段の集積回路に接続される６個分の電池セルのデータのうち上段側に配置される４個分の電池セルのデータ、前記次段の集積回路に接続される６個分の電池セルのデータのうち下段側に配置される２個分の電池セルのデータおよびさらに次段の集積回路に接続される６個分の電池セルのデータのうち上段側に配置される２個分の電池セルのデータ、……、そして、最下段の集積回路３Ｎに接続される４個分の電池セルのデータというように、順次、４個分の電池セルのデータを単位として、全ての電池セルのデータを送受信するようになっている。
【０１５９】
このようにした場合、図１３に示した車両用電源システムにおいて、たとえばバッテリコントローラ２０と上位コントローラ１１０との間の通信において一度に送れるデータの量が制限されている（たとえば上限のデータ量が電池セル４個分等）ことから、その制限量を超えることのない量の信号の送受ができ、信頼性のある信号の送受を行うことができるようになる。
【０１６０】
上述した実施例では、最上段と最下段の各集積回路３Ａ、３Nに接続される電池セルの数を４個とし、それ以外の集積回路に接続される電池セルの数を６個としている。しかし、これに限定されることはなく、最上段と最下段の集積回路３Ａ、３Nに接続される電池セルの数がそれ以外の集積回路に接続される電池セルの数よりも少なければ同様の効果を奏し、どちらか１方が少ない場合には少ない方のフォトカプラの耐圧を下げることができる。
【０１６１】
また、上述した実施例では、各集積回路に接続される電池セルの数が異なっているにも拘わらず、順次、４個分の電池セルのデータを単位として送受信している。しかし、単位とする電池セルのデータは、４個分に限定されることはなく、各集積回路にそれぞれ接続される電池セルの数において、最も多い電池セルの数よりも少ない数分の電池セルのデータを単位として送受信するようにしても同様の効果が得られる。
【０１６２】
〈電池モジュールの構成〉 図１８と図１９に前記電池モジュール９とセルコントローラ８０の具体的な構成の一実施例を示している。電池モジュール９は、上蓋４６と下蓋４５とからなり金属製で略直方体状のモジュールケース９ａを有している。モジュールケース９ａ内には、複数個の組電池１９が収容固定されている。電池モジュール９は金属ケースであるモジュールケース９ａで覆われており、モジュールケース９ａ内には、電圧や温度を検出するための配線が多数存在しているが、これらが電気的な外部からのノイズから保護されている。また上述のとおり、電池セルはモジュールケース９ａとその外側の容器で保護されており、仮に交通事故が発生したとしても電源システムの安全性が維持される。
【０１６３】
本実施の形態で電池セルは、正極活物質をリチウムマンガン複酸化物、負極活物質を非晶質炭素とし、熱伝導性の高いケーシングで被覆した円柱状のリチウム二次電池である。このリチウム二次電池の電池セルは公称電圧は３．６Ｖ、容量は５．５Ａｈであるが、充電状態が変わると電池セルの端子電圧が変化する。電池セルの充電量が減少すると２．５ボルトくらいに低下し、電池セルの充電量が増大すると４．３ボルト程度に増大する。
【０１６４】
本実施形態では、各電池セルは検出用ハーネス３２や強電ケーブル８１と８２などの接続作業を容易にし、さらに安全性が維持できる。
【０１６５】
図１８乃至図１９に示すように、下蓋４５には２個の電池ブロック１０と１１が並設するように固定されている。一方の端部には、図２０に記載のセルコントローラ（以下、Ｃ／Ｃと略称する。）８０を内蔵したセルコントローラボックス（Ｃ／Ｃボックス）７９がネジ固定されている。図２０に示すように、Ｃ／Ｃ８０は横長で両面にプリント配線された一枚基板で構成されており、Ｃ／Ｃボックス７９内に上下各４箇所に形成された丸穴を介して直立状態でネジ固定されている。組電池を構成する電池セルの側面に対向する関係にＩＣを備えた基板が配置され、このような構造としたため、電池モジュール全体が比較的小空間に収納可能となっている。また、各組電池とＣ／Ｃ８０との配線の煩雑さを解消できる。
【０１６６】
Ｃ／Ｃ８０を構成する基板の左右両側端部には電池ブロック１０と１１を構成する各電池セルと検出用ハーネス３２を介して接続のためのコネクタ４８、４９がそれぞれ距離を置いて設けられている。検出用ハーネス３２の基板側である一方側に取り付けられたハーネスコネクタ（図示せず）がＣ／Ｃ８０のコネクタ４８、４９に接続されている。すなわち、図１９に示すように、検出用ハーネス３２は電池ブロック１０と１１毎に設けられている。電池モジュール９は２つの電池ブロック１０と１１に分割されて収容されるため、Ｃ／Ｃ８０には２つのコネクタ４８、４９が実装されている。２つの組電池ブロック１０と１１はそれぞれコネクタを使用して接続しているので、配線作業に優れ、メンテナンスも行い易い。コネクタ４８と４９の一方が、直列接続された電池セルの高電圧側電池セルとの接続に使用され、コネクタ４８と４９の他方が、直列接続された電池セルの低電圧側電池セルとの接続に使用される。このように直列接続された電池セルとＣ／Ｃ８０との接続を、直列接続されている電池セルの電位に基づいて複数個に分け、電位状態による上記分割に対応させた複数個のコネクタを使用して電池セルとＣ／Ｃ８０との接続を行っている。これにより、各コネクタにより接続される接続内での電位差を小さくできる。このような構成とすることで耐電圧や電流の漏洩さらには絶縁破壊に関して優れた効果が得られる。また各コネクタの接続や開放作業において、コネクタ全体が同時に接続または開放することは困難であり、接続や開放の過程で部分的な接続状態が生じてしまう。上記構成では各コネクタが受け持つ電圧差を小さくできるので、接続や開放の過程で生じる部分接続による電気的な悪影響を抑制できる。
【０１６７】
また、Ｃ／Ｃ８０の基板には、電池モジュール９に収容された単電圧の直列接続に対して複数のＩＣが用意されている。１個のＩＣが何個の電池セルを受け持つかは、各ＩＣの処理能力により決まる。この実施形態では、４個の電池セルに対して１個のＩＣを使用している。しかし、５個や６個の電池セルに対して１個のＩＣを使用しても良い。また同一システム内で、４個の電池セルに対して１個のＩＣを使用する部分と６個の電池セルに対して１個のＩＣを使用する部分と組み合わせても良い。直列接続された電池セルの個数が、各ＩＣが受け持つことのできる最適数の倍数とは限らない。この実施形態では４の倍数となっているが、通常４の倍数となるとは限らないので、１個のＩＣが受け持つ電池セルの数が同じシステム内で異なることが生じるが、大きな問題とはならない。
【０１６８】
直列接続された電池セルを、１個のＩＣが受け持つ電池セルの数に基づいて複数個のグループに分け、グループ毎に対応するＩＣが決められ、対応するＩＣによって対応するグループを構成する電池セルの端子電圧が測定される。上述のとおり、各グループを構成する電池セルの数は異なっていてもよい。
【０１６９】
また、Ｃ／Ｃ８０の基板からはバッテリコントローラ２０と通信するための通信ハーネス５０が導出されており、通信ハーネス５０はその先端部にコネクタを有している。このコネクタは、バッテリコントローラ２０側のコネクタ（不図示）に接続されている。なお、Ｃ／Ｃ８０の基板には、抵抗、キャパシタ、フォトカプラ、トランジスタ、ダイオード等のチップ素子が実装されているが、図２０ではこれらの素子については煩雑さを避けるため省略している。Ｃ／Ｃ８０の基板では、２つの組電池ブロックに対してそれぞれコネクタ４８、４９が設けられており、このコネクタとは別にバッテリコントローラ２０と通信するための通信ハーネス５０が設けられている。このようにコネクタ４８、４９と通信ハーネス５０とを別々に設けることで、配線作業が容易となり、またメンテナンスも容易となる。また上述のとおり、コネクタ４８と４９の一方は直列接続された高電圧側の電池セルとＣ／Ｃ８０の基板との接続を行い、コネクタ４８と４９の他方は直列接続された低電圧側の電池セルとＣ／Ｃ８０の基板との接続を行うので、各コネクタが受け持つ範囲での電圧差を小さくできる。コネクタ接続時または開放時に瞬間的に一部のみ接続されている部分接続状態が生じるが、各コネクタが受け持つ範囲での電圧差を小さくできるので、部分接続状態がもたらす悪影響を小さくできる。
【０１７０】
下蓋４５に並設固定された組電池ブロック１０と１１同士は、図示を省略したブロック間接続ブスバにより直列に接続されている。下蓋ベース６１の正面部に形成された丸穴にはグロメットが固定されており、正極強電ケーブル８１、負極強電ケーブル８２が導出されている（図１９参照）。
【０１７１】
〈各電池セルの診断〉 図１に記載の各集積回路３Ａ・・・集積回路３Ｍ・・・集積回路３Ｎの内部処理動作で行われている各電池セルの計測と過充電や過放電の診断動作を説明する。図４の動作表２６０の行２６０Ｙ１に記載のステージＳＴＧＣＶ１〜ステージＳＴＧＣＶ６で各電池セルの端子電圧の取り込みと診断が行われる。ステージＳＴＧＣＶ１の計測の期間で、先の説明のごとく、図６の選択回路１２０はＶＣＣ（Ｖ１）とＶＣ２（Ｖ２）を選択する。この動作により図２のバッテリセルＢＣ１の端子電圧が選択され、電位シフト機能を有する差動増幅器２６２を介して電圧検出回路１２２Ａに入力される。電圧検出回路１２２Ａでデジタル値に変換され、平均化回路２６４で今回の測定を含め最も新しい所定回数の測定値を基に平均値が演算され、現在値記憶回路２７４のＢＣ１に保持される。
【０１７２】
現在値記憶回路２７４のＢＣ１に保持された測定値を基に、電池セルＢＣ１の過充電や過放電の診断が図４のステージＳＴＧＣＶ１の計測期間内で行われる。この診断に入る前にバッテリコントローラ２０から診断のための基準値が各集積回路に送信され、過充電の診断基準ＯＣが基準値記憶回路２７８のレジスタにまた過放電の診断基準ＯＤが基準値記憶回路２７８のレジスタにそれぞれ保持される。さらにバッテリコントローラ２０から通信コマンド２９２で基準値の送信ができないあるいはノイズその他の原因で誤った値が基準値記憶回路２７８に保持されたとしても過充電の異常状態を把握できるように予め基準値を保持している、通信コマンド２９２で書き換えできない、過充電基準値ＯＣＦＦＯを保持している。
【０１７３】
〈過充電の診断〉 前記ステージＳＴＧＣＶ１の計測の期間でさらに引き続き、測定された前記ＢＣ１の保持値がデジタル比較回路２７０により過充電の判断値ＯＣと比較され。現在値記憶回路２７４に保持されている複数個の測定値ＢＣ１乃至測定値ＢＣ６さらにＶＤＤ乃至基準電源の中から、図４の第１ステージカウンタ２５６や第２ステージカウンタ２５８の出力に基づきデコーダ２５７やデコーダ２５９により作られた選択信号により、測定値ＢＣ１が選択されてデジタル比較回路２７０に入力される。また同様に上記デコーダ２５７やデコーダ２５９により作られた選択信号により、基準値記憶回路２７８に保持された複数の基準値の中から過充電診断基準値ＯＣが選択され、デジタル比較回路２７０は測定値ＢＣ１と過充電診断基準値ＯＣとを比較する。デジタル比較回路２７０は大小の比較を行い、測定値ＢＣ１が過充電診断基準値ＯＣより大きい時に異常との比較結果を出力する。デジタルマルチプレクサ２８２は前記上記デコーダ２５７やデコーダ２５９により作られた選択信号によりデジタル比較回路２７０の出力の記憶先を選択し、電池セルＢＣ１の診断結果がもし異常であればフラグ記憶回路２８４の診断ｆｌａｇおよびＯＣｆｌａｇにその異常診断結果が保持される。すなわち診断ｆｌａｇおよびＯＣｆｌａｇがセットされた状態となる。上記異常フラグは集積回路の端子ＦＦＯから出力され、バッテリコントローラ２０に伝えられる。
【０１７４】
次に信頼性を向上するために、デジタル比較回路２７０は測定値ＢＣ１と過充電診断基準値ＯＣＦＦＯとを比較し、測定値ＢＣ１が過充電診断基準値ＯＣＦＦＯより大きい場合に過充電に関する異常として、前記フラグ記憶回路２８４の診断ｆｌａｇおよびＯＣｆｌａｇにその異常診断結果が保持される。異常フラグがフラグ記憶回路２８４にセットされると上述と同様にバッテリコントローラ２０に伝送される。過充電診断基準値ＯＣＦＦＯはバッテリコントローラ２０から書き換えできない基準値であり、逆にもしバッテリコントローラ２０のプログラムや動作に異常が生じても過充電診断基準値ＯＣＦＦＯは変更されないので信頼性の高い判断ができる。過充電診断基準値ＯＣはバッテリコントローラ２０から変更できるのできめ細かい判断が可能となり、また上述のとおり、過充電診断基準値ＯＣＦＦＯはバッテリコントローラ２０や伝送路の状態に係わらず維持される信頼性の高いデータであり、これら２種のデータを使用して診断することで信頼性の高い診断が実現できる。
【０１７５】
〈過放電の診断〉 次に前記ステージＳＴＧＣＶ１の計測の期間でさらに引き続き電池セルＢＣ１の過放電の診断が行われる。現在値記憶回路２７４の電池セルＢＣ１の測定値ＢＣ１と基準値記憶回路２７８の基準値ＯＤとがデジタル比較回路２７０で比較され、測定値ＢＣ１の値が基準値記憶回路２７８の基準値ＯＤより小さい場合に異常と判断して異常信号を出力する。デコーダ２５７とデコーダ２５９の出力に基づく選択信号によりデジタルマルチプレクサ２８２はフラグ記憶回路２８４の診断ｆｌａｇとＯＤｆｌａｇを選択し、デジタル比較回路２７０から出力された異常信号は診断ｆｌａｇとＯＤｆｌａｇにセットされる。
【０１７６】
上記各項目の診断で、もし診断ｆｌａｇがセットされるとそのフラグはＯＲ回路２８８を介して１ビット出力端ＦＦＯから出力され、バッテリコントローラ２０に送信される。
【０１７７】
また選択回路２８６の機能をバッテリコントローラ２０からの通信コマンド２９２で変えることができ、端子ＦＦＯから出力されるフラグをどのフラグまで含めるかを選択的に変更できる。例えばフラグ記憶回路２８４の診断ｆｌａｇをセットする条件を過充電異常だけとし、過放電の条件ではデジタル比較回路２７０の異常診断出力は診断ｆｌａｇにはセットされないで、ＯＤｆｌａｇのみにセットし、端子ＦＦＯから出力するかどうかは選択回路２８６の設定条件で決まるようにすることが可能である。この場合は設定条件をバッテリコントローラ２０から変更できるので、多様な制御に対応できる。
【０１７８】
図４の動作表２６０の行２６０Ｙ１に記載のステージＳＴＧＣＶ１に続き、次にステージＳＴＧＣＶ２の期間となる。図６で選択回路１２０はＶＣ２（Ｖ２）とＶＣ３（Ｖ３）とを選択することにより、図２の電池セルＢ２の端子電圧が選択される。上述のステージＳＴＧＣＶ１と同様の動作により、電池セルＢ２の端子電圧が１２２Ａによりデジタル変換され、平均化回路２６４で今回の測定結果を含む最新の所定回数の測定値の平均が演算され、現在値記憶回路２７４のＢＣ２として保持される。測定結果の保持位置の選択は他の測定値に対する場合と同様、図４のデコーダ２５７とデコーダ２５９の出力に基づいて行われる。
【０１７９】
次に上述のステージＳＴＧＣＶ１と同様、図４のデコーダ２５７とデコーダ２５９の出力に基づいて現在値記憶回路２７４からＢＣ２が選択され基準値記憶回路２７８の過充電診断基準値ＯＣが選択され、デジタル比較回路２７０により比較されることで診断が行われる。診断内容と動作は上述のステージＳＴＧＣＶ１と同様である。
【０１８０】
以下ステージＳＴＧＣＶ３乃至ステージＳＴＧＣＶ６についても上記ステージＳＴＧＣＶ１や上記ステージＳＴＧＣＶ２と同様の動作内容で、図６の回路により計測に引き続き診断が行われる。
【０１８１】
〈充電状態ＳＯＣの調整と端子電圧の計測〉 バッテリモジュール９を構成する各電池セルの充電状態ＳＯＣを調整のためにバランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｆを制御し、充電量が多い電池セルの電力を放電用の抵抗を介して放電する制御に関しては上述した。バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｆの制御は各電池セルの端子電圧の検出に悪影響を及ぼす可能性がある。すなわち、図２の回路でバランシングスイッチ１２９が閉じると抵抗Ｒ１からＲ４を介して放電電流が流れ、電池セルの端子電圧の計測精度を低下させる。
【０１８２】
上記バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｆの制御は電池モジュール９全体の電池セルの状態に基づいて行うことが必要である。従って図１に示すバッテリコントローラ２０が処理することが望ましく、バッテリコントローラ２０の指令に基づき各集積回路３Ａから３Ｎがバランシングスイッチ１２９Ａ乃至Ｆを制御することが望ましい。一方各電池セルの端子電圧の計測は各集積回路３Ａから３Ｎがそれぞれ担当するグループの電池セル電圧の計測を独自に行い、バッテリコントローラ２０から計測値の送信命令を受けたときに、前記独自に計測し保持していた端子電圧の計測値を速やかに送信することが望ましい。従って制御を行う回路が異なる上記バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｆの制御と各電池セルの端子電圧の計測との調和を図り、両方制御を総合的に実行することが必要である。
【０１８３】
図２１から図２５を用いて前記両方の制御を実現する具体的構成を説明する。以下の説明では図１や図２に示す放電用の抵抗Ｒ１からＲ４が大きく影響する。これら抵抗に加え実際の製品ではノイズの影響を取り除くためコンデンサＣ１からＣ６を設けることが望ましく、図１や図２の回路にノイズ除去用のコンデンサを追加した回路を図２７に示す、なお図１や図２では電池セルの数を４個としているが、図２７では６個として記載している。また前記放電用の抵抗を利用してノイズの影響を更に低減するように工夫した回路を図２２に示す。図２１に示す回路で、前記計測制御と充電状態ＳＯＣの調整のための放電制御との関係を示す動作を図２３に示し、図２２に示す回路で、前記計測制御と充電状態ＳＯＣの調整のための放電制御との関係を示す動作を図２４に示す。また図２３や図２４に示す制御を行うための回路を図２５に示す。
【０１８４】
図２１で、ステージＳＴＧＣＶ１では電池セルＢＣ１の端子電圧が計測され、次のステージＳＴＧＣＶ２では電池セルＢＣ２の端子電圧が計測される。以下順に電池セルＢＣ３からＢＣ６の端子電圧の計測が実行される。このようにして計測を繰り返すことにより電池セルの端子電圧の状態を常に監視することが可能となる。
【０１８５】
今バランシングスイッチ１２９Ｂが充電状態ＳＯＣの調整のために閉状態とすると、バランシングスイッチ１２９Ｂと抵抗Ｒ２を介して放電電流が流れており、この放電電流による電池セルＢＣ２の内部抵抗や配線抵抗が影響して、選択回路１２０に入力される電圧ＶＣ２はバランシングスイッチＢＳＷ２が開状態のときの端子電圧より低くい値となる。すなわちバランシングスイッチＢＳＷ２が閉じることで選択回路１２０に入力される端子電圧が低くい値となり、測定精度が低下する。
【０１８６】
上記測定精度の低下を防ぐため、図２３に記載のように電池セルＢＣ１の端子電圧を計測するステージＳＴＧＣＶ１では充電状態ＳＯＣの制御を一次的に停止して、バランシングスイッチ１２９Ａを開状態とし、電池セルＢＣ１の端子電圧を計測する。次の電池セルＢＣ２の端子電圧を計測するステージＳＴＧＣＶ２では充電状態ＳＯＣ制御を一次的に停止して、バランシングスイッチ１２９Ｂを開状態とし、電池セルＢＣ２の端子電圧を計測する。以下順にバランシングスイッチ１２９Ｃから１２９Ｆ（ＢＳＷ３からＢＳＷ６）をそれぞれ開状態として電池セルの端子電圧を計測する。
【０１８７】
電池セルの端子電圧を計測するための各ステージＳＴＧＣＶ１またはＳＴＧＣＶ６の全期間に渡り、充電状態ＳＯＣの調整のための制御を停止しても良いし、各ステージＳＴＧＣＶ１からＣＶ６の期間内の実際に端子電圧を計測する短い時間のみ充電状態ＳＯＣの調整のための制御を停止しても良い。
【０１８８】
次に図２２に示す回路について説明する。直列接続の電池セルＢＣ１乃至ＢＣ６からインバータ装置に供給する電力線には大きなノイズが混在している。このノイズの影響を少なくするためには図２２に示す回路では各電池セル端子と選択回路１２０の入力端との間に抵抗ＲＡ１から抵抗ＲＡ７を挿入している。上記抵抗ＲＡ１から抵抗ＲＡ７はコンデンサＣ１からコンデンサＣ７と共にノイズ除去の作用および集積回路をノイズから保護する作用を為す。
【０１８９】
図２２に記載の回路で、充電状態ＳＯＣの調整のためにバランシングスイッチ１２９Ａを閉じると、電池セルＢＣ１の放電電流は抵抗Ｒ１とバランシングスイッチ１２９Ａと抵抗ＲＡ２とを通して流れる。バランシングスイッチ１２９Ａが閉じた状態の放電電流が抵抗ＲＡ２を流れるため、電池セルＢＣ１の端子電圧の計測だけでなく、電池セルＢＣ２の端子電圧の計測にも影響を及ぼす。従って電池セルＢＣ２の端子電圧の計測時にはバランシングスイッチ１２９Ａとバランシングスイッチ１２９Ｂの両方の開放が必要となる。同様に電池セルＢＣ３の端子電圧の計測時にはバランシングスイッチ１２９Ｂとバランシングスイッチ１２９Ｃの両方の開放が必要となり、以下同様に他の電池セルの計測時も同様である。
【０１９０】
図２４は図２２に記載の回路の電池セルの計測を行うときのバランシングスイッチ１２９の強制開放の状況を示している。ステージＳＴＧＣＶ２では図２２の電池セルＣＢ２の端子電圧の計測が行われるので、バランシングスイッチ１２９Ａおよび１２９Ｂの充電状態ＳＯＣの調整のための制御を停止し、これらのバランシングスイッチ１２９Ａおよび１２９Ｂを開放状態に維持する。この場合ステージＳＴＧＣＶ２の期間全体に渡り、バランシングスイッチ１２９Ａおよび１２９Ｂの充電状態ＳＯＣの調整のための制御を停止しても良いし、前記ステージＳＴＧＣＶ２の期間中の実際に電圧を計測する短い期間のみバランシングスイッチ１２９Ａおよび１２９Ｂの充電状態ＳＯＣの調整のための制御を停止しても良い、ことは上述の図２３の場合と同じである。
【０１９１】
また図２４のステージＳＴＧＣＶ３では図２２の電池セルＢ３の端子電圧の計測が行われるので、電池セルＢＣ３の端子電圧の計測期間はバランシングスイッチ１２９Ｂおよび１２９Ｃの充電状態ＳＯＣの調整のための制御を停止し、計測期間はバランシングスイッチ１２９Ｂおよび１２９Ｃを開放状態に維持する。この場合ステージＳＴＧＣＶ３の期間全体に渡り、バランシングスイッチ１２９Ｂおよび１２９Ｃの充電状態ＳＯＣの調整のための制御を停止しても良いし、前記ステージＳＴＧＣＶ３の期間中の実際に電圧を計測する短い期間のみバランシングスイッチ１２９Ｂおよび１２９Ｃの充電状態ＳＯＣの調整のための制御を停止するようにしても良いことは上述と同じである。
【０１９２】
ステージＳＴＧＣＶ４あるいはステージＳＴＧＣＶ５では電池セルＢ４あるいはＢ５の端子電圧の計測が行われるので、バランシングスイッチ１２９Ｃおよび１２９Ｄあるいはバランシングスイッチ１２９Ｄおよび１２９Ｅを開放状態に維持する。ステージＳＴＧＣＶ６では電池セルＢＣ６の端子電圧の計測が行われる。このため電池セルＢ６の端子電圧の計測期間はバランシングスイッチ１２９Ｆを開放状態に維持する。
【０１９３】
尚図２３や図２４で矢印←→で示した期間は充電状態ＳＯＣの調整のためのバランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｆの制御が行われる期間である。また「オフ」と記載した期間は充電状態ＳＯＣの調整のためのバランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｆの制御を停止し、強制的に開放状態にする期間を示している。以上の様にバッテリコントローラ２０で行う充電状態ＳＯＣの調整制御に優先して電池セル端子電圧の測定期間には関係するバランシングスイッチ１２９を強制的に開放することで、電池セル端子電圧の測定精度を向上することができる。
【０１９４】
次に図２５に記載の回路を用いて上記バランシングスイッチ１２９の開放動作を説明する。まず充電状態ＳＯＣの調整を行うための制御値が図１４のステップ８１５で演算され、演算結果に基づき各集積回路３Ａ・・・３Ｍ・・・３Ｎに通信コマンド２９２により送られてくる。各集積回路３Ａ・・・３Ｍ・・・３Ｎでは、図２や図7に示す通信回路１２７で受信し、前記受信結果に基づいて各バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｆが制御される。
【０１９５】
図２５に示すデータ３３０は、図７の受信レジスタ３２２のデータ３３０の部分を拡大して示しており、データ３３０の内容が放電制御回路１３２１〜１３２６に入力される。入力される制御信号は例えば「１」または「ゼロ」を示す信号で、「１」はバランシングスイッチ１２９を閉じて放電する制御を表し、「ゼロ」はバランシングスイッチ１２９を開いて放電しない制御を意味する。これらの制御信号は放電制御回路１３２１〜１３２６に保持され、この保持データに基づきバランシングスイッチ１２９Ａから１２９Ｆはそれぞれ制御される。
【０１９６】
前記放電制御回路１３２１〜１３２６の保持データはＡＮＤゲート１２〜６２に加えられ、さらにＯＲゲート１１〜ＯＲゲート６１を介してバランシングスイッチ１２９Ａから１２９Ｆを駆動する。一方これら充電状態ＳＯＣの調整のための制御に優先してバランシングスイッチ１２９Ａから１２９Ｆを優先制御したい場合は、各ＡＮＤゲート１２〜ＡＮＤゲート６２で上記放電制御回路１３２１〜１３２６に基づく信号を遮断する。前記遮断期間は図２９や図３０で説明の期間であり、デコーダ２５７やデコーダ２５９の出力に基づいて前記電池の端子電圧の計測が行われるので、このデコーダ２５７やデコーダ２５９の出力に基づいて回路２８０２から前記制御停止信号を各ＡＮＤゲート１２〜ＡＮＤゲート６２に送る。
【０１９７】
前記各ＡＮＤゲート１２〜ＡＮＤゲート６２を開放して充電状態ＳＯＣの調整のための制御を停止している期間は、ＡＮＤゲート１１〜ＡＮＤゲート６１が閉じており、ＯＲゲート１２〜ＯＲゲート６２の出力により、バランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｆが駆動される。従って前記各ＡＮＤゲート１２〜ＡＮＤゲート６２が開放しＡＮＤゲート１１〜ＡＮＤゲート６１が閉じている期間は計測が最適に行われるように計測制御回路２８１１〜計測制御回路２８６１からバランシングスイッチ１２９Ａ乃至１２９Ｆを制御する制御信号を出力することができる。また後述かる検出用ハーネス３２の異常診断の場合は診断制御回路２８１２乃至診断制御回路２８６２からバランシングスイッチ１２９Ａ乃至Ｆを制御する制御信号を出力する。
【０１９８】
このように各集積回路は３Ａ・・・３Ｍ・・・３Ｎは、充電状態ＳＯＣの調整のための制御に優先して前記充電状態ＳＯＣ調整制御を停止し、停止期間に各集積回路は独自にバランシングスイッチ１２９Ａ〜１２９Ｆを制御できる回路を有するので、正確な測定や診断が可能なる効果がある。
【０１９９】
〈ＡＤＣ、差動増幅器２６２、基準電圧の診断〉 動作表２６０の行２６０Ｙ１に記載のステージＳＴＧ基準電源で内部基準電圧やアナログおよび電圧検出回路１２２Ａの診断を行う。図６に記載のアナログ回路やデジタル回路を動作させるための電源電圧を集積回路内部の電源回路１２１（図２）で発生する。前記電源電圧を絶対的な基準電源に基づいて発生すると高精度の前記電源電圧を比較的容易に得ることができる。しかし一方前記絶対的な基準電圧が変化すると前記電源電圧が変化してしまう心配がある。
【０２００】
ステージＳＴＧ基準電源では前記基準電源の診断およびアナログ回路や電圧検出回路１２２Ａの診断を効率良く行うことができる。以下具体的に説明する。
【０２０１】
図６の回路で、選択回路１２０は基準電源とＧＮＤを選択する。この選択により、ＧＮＤの電位を基準として基準電源との差電圧が差動増幅器２６２に入力され電位シフトとスケール合わせが行われ、アナログデジタル変換器１２２Ａに入力される。アナログデジタル変換器１２２Ａでデジタル値に変換され、デコーダ２５７とデコーダ２５９に基づき、現在値記憶回路２７４にデータＰＳＢＧとしてＰＳＢＧレジスタに保持される。
【０２０２】
基準電源は関係する回路の動作が正常であればその電圧は既知であり、前記基準電源の既知の電圧より少し小さい値である基準電源の下位許容値と前記基準電源の既知の電圧より少し大きい値である基準電源の上位許容値の値を基準値記憶回路２７８のレジスタ下位許容値とレジスタ上位許容値とにそれぞれ保持する。基準電源が正常な電圧であれば前記基準電源の下位許容値と上位許容値との間の値である。またアナログ回路が正常に動作しない場合、例えば差動増幅器２６２が正常でない場合は例え基準電源が正常な電圧であってもアナログデジタル変換器１２２Ａの出力は正常な範囲から外れる事となる。またアナログデジタル変換器１２２Ａが正常でない場合も、アナログデジタル変換器１２２Ａの出力は正常な範囲から外れる事となる。
【０２０３】
従って、現在値記憶回路２７４の保持値「基準電源」が基準値記憶回路２７８に保持されている前記基準電源の下位許容値と上位許容値との間にあるかどうかをデジタル比較回路２７０で比較し、診断する。
【０２０４】
デコーダ２５７とデコーダ２５９との出力に基づいてデジタルマルチプレクサ２７２は計測値「基準電源」を選択してデジタル比較回路２７０に送り、また前記デコーダ２５７とデコーダ２５９との出力に基づいて前記デジタルマルチプレクサ２７２は基準電源の下位許容値を選択してデジタル比較回路２７０に送る。デジタル比較回路２７０は計測値「基準電源」が基準電源の下位許容値より小さい場合に異常として、デコーダ２５７とデコーダ２５９との出力に基づいてデジタルマルチプレクサ２８２が選択した異常フラグの保持レジスタ、本実施例ではフラグ記憶回路２８４のレジスタ診断ｆｌａｇに異常フラグを保持する。計測値「基準電源」が基準電源の下位許容値より大きい場合には正常と判断し、フラグ記憶回路２８４の異常フラグのセットは行われない。
【０２０５】
ステージＳＴＧ基準電源の期間において、さらにデジタルマルチプレクサ２７２はデコーダ２５７とデコーダ２５９との出力に基づいて計測値「基準電源」を選択してデジタル比較回路２７０に送り、また前記デコーダ２５７とデコーダ２５９との出力に基づいて前記デジタルマルチプレクサ２７２は基準電源の上位許容値を選択してデジタル比較回路２７０に送る。デジタル比較回路２７０は計測値「基準電源」が基準電源の上位許容値より大きい場合に異常として、デコーダ２５７とデコーダ２５９との出力に基づいてデジタルマルチプレクサ２８２が選択した異常フラグの保持レジスタ、本実施例ではフラグ記憶回路２８４のレジスタ診断ｆｌａｇに異常フラグを保持する。計測値「基準電源」が基準電源の上位許容値より小さい場合には正常と判断し、フラグ記憶回路２８４の異常フラグのセットは行われない。このようにしてアナログ増幅器である差動増幅器２６２やアナログデジタル変換器１２２Ａが正常に動作しているかどうかの診断をステージＳＴＧ基準電源の度に実行することができ、高い信頼性を維持できる。
【０２０６】
〈デジタル比較回路の診断〉 図４に記載の動作表２６０のステージＳＴＧＣａｌでデジタル比較回路の診断が行われる。以下その動作を説明する。デジタルマルチプレクサ２７２はデコーダ２５７とデコーダ２５９の出力に基づき増加の方向の演算で求められた増加演算値２８０を選択する。この増加演算値２８０は、基準値記憶回路２７８に保持されている基準値、例えば基準値ＯＣ、に所定値を加算して得られた値である。デジタルマルチプレクサ２７６が基準値記憶回路２７８に保持されている基準値の一つ、本実施例では基準値ＯＣを選択し、デジタル比較回路２７０に比較対象として入力する。さらにまた、選択された前記基準値ＯＣに所定値例えば"１"を加算して得られた増加演算値２８０をデジタルマルチプレクサ２７２を介してデジタル比較回路２７０に入力する。デジタル比較回路２７０が基準値ＯＣより増加演算値２８０を大きいと判断すれば、デジタル比較回路２７０は正しく動作していることになる。
【０２０７】
次に、デジタルマルチプレクサ２７２はデコーダ２５７とデコーダ２５９の出力に基づき減少演算値２８１を選択する。この減少演算値２８１は、基準値記憶回路２７８に保持されている基準値、例えば基準値ＯＣ、から所定値、例えば"１"を減算して得られた値である。デジタルマルチプレクサ２７６が基準値記憶回路２７８に保持されている基準値の一つ、本実施例では基準値ＯＣを選択し、デジタル比較回路２７０に比較対象として入力する。さらにまた、選択された前記基準値ＯＣに所定値例えば"１"を減算して得られた減少演算値２８１をデジタルマルチプレクサ２７２を介してデジタル比較回路２７０に入力する。デジタル比較回路２７０が基準値ＯＣより減少演算値２８１を小さいと判断すれば、デジタル比較回路２７０は正しく動作していることになる。
【０２０８】
以上の様に基準値記憶回路２７８に保持された基準値ＯＣに所定値を加算した値と比較し、あるいは所定値を減算した値と比較することで比較機の動作が正常かどうかを診断することができる。
【０２０９】
前記増加演算値２８０や減少演算値２８１を使用する目的は比較対象にたいして大小関係が既知である条件を作り出して比較結果を診断することであり、所定値の加算や減算の代わりにデータを上位側にシフトあるいは下位側にシフトさせて値を使用しても良い。この場合は所定値４で乗算や減算したことになり、上述のごとく既知の大小関係を作り出すことが可能となる。
【０２１０】
図２６と図２７は電池セルＢＣの端子電圧を検出するための正極および負極とセルコントローラ８０とを接続する検出用ハーネス３２に異常が発生した場合の診断について説明する。図２６は図１乃至図２の検出用ハーネス３２の内のＬ２が断線した場合である。また図２７は図２２の回路の検出用ハーネス３２の内の上記と同様Ｌ２が断線した場合である。断線の原因としては図１９に示す各電池セルと検出用ハーネス３２との接続部や図２０に示すセルコントローラ８０との接続部のコネクタ４８や４９の接触不良が考えられ、またまれには検出用ハーネス３２そのものの断線の可能性がある。
【０２１１】
各電池セルの異常の可能性を検知し、異常が生じないようにすることが大切である。仮に前記電池セルと各集積回路間の電気的な接続に異常が生じると上記電池セルの異常の可能性を検知できなくなり、安全性の点で問題である。上記図２６や図２７における電池セルと各集積回路間の電気的な接続に異常が生じたことを検知する検知方法を、図２８を用いて説明する。なお上記図２６や図２７の基本的な動作は先に説明のとおりであり、また検出用ハーネス３２の内のＬ２が断線したとして説明するが、Ｌ１からＬ７のどの線であっても同じように異常の診断が可能である。
【０２１２】
図２８でバランシングスイッチ１２９Ａから１２９Ｃが開状態で検出用ハーネス３２のＬ２が断線したとコンデンサＣ２を含む色々な静電容量があり、選択回路１２０に入力される電圧ＶＣ２は見かけ上では、電池セルの端子電圧Ｖ２に近い正常値を示す可能性がある。従ってこのままでは異常を検知できない。
【０２１３】
従って次に、診断したい検出用ハーネス３２のＬ２を介して放電電流を流すバランシングスイッチ１２９Ｂを閉じる。バランシングスイッチ１２９Ｂを閉じることにより、検出用ハーネス３２のＬ２とＬ３の回路間に存在するコンデンサＣ２を含む静電容量に蓄えられていた電荷が放電され、選択回路１２０の入力電圧ＶＣ２は急激に低下する。もし断線していなければ電池セルＢＣ２から電流が供給されるので、選択回路１２０の入力電圧ＶＣ２はほとんど低下しない。
【０２１４】
先の図２３や図２４で説明した電池セルＢＣ２の端子電圧の計測ステージで電池セルＢＣ２の端子電圧が計測される（計測１）。先に説明の如くこの測定期間はバランシングスイッチ１２９Ｂを開示様態とする。検出用ハーネス３２のＬ２とＬ３との回路間に存在するコンデンサＣ２を含む静電容量に電荷が流れ込み蓄積されるので、選択回路１２０の入力電圧ＶＣ２は少し上昇するが、それでも計測１で計測された電圧ＶＣ２は正常電圧に比べれば非常に低い電圧である。測定された電圧ＶＣ２は、図６に示す現在値記憶回路２７４のＢＣ２に保持される。
【０２１５】
測定に引き続き行われるＢＣ２の診断で、現在値記憶回路２７４のＢＣ２から読み出された測定値が基準値記憶回路２７８の過放電閾値ＯＤ以下の異常値であることから、デジタル比較器２７０で異常の診断が可能となる。異常の診断結果はフラグ記憶回路２８４の診断Ｆｌａｇにセットされる。断線時の電圧ＶＣ２は過放電閾値ＯＤより低くなるので、過放電閾値ＯＤよりさらに低い断線閾値を設け、断線閾値と現在値記憶回路２７４のＢＣ２に保持された計測値とをデジタル比較器２７０で比較することで断線判断が簡単に可能となる。図６で基準値記憶回路２７８のレジスタＯＣＦＦＯの値を前記断線閾値の値とすることで、常時断線検知が可能となる。
【０２１６】
図２８において、バランシングスイッチ１２９Ｂを開示様態とした後、バランシングスイッチ１２９Ａと１２９Ｃとを閉じるとコンデンサＣ２には電池セルＢＣ１とＢＣ２の直列接続の電圧が加わることとなり、コンデンサＣ２の端子電圧は非常に高くなる。このため計測１の後直ちにバランシングスイッチ１２９Ａと１２９Ｃとを閉じ、電池セルＢＣ２に対して再度測定を行う（計測２）と、今度は電圧ＶＣ２は、過充電閾値をはるかに超えた値非常に高い値となっているので、簡単に断線検知が可能となる。
【０２１７】
上述のとおり、図６に記載の現在値記憶回路２７４のＢＣ２に前記計測２の測定結果が保持される。現在値記憶回路２７４のＢＣ２に保持された計測値をデジタル比較器２７０で断線検知のための閾値と比較して、断線の検知を行っても良いし、バッテリコントローラ２０のソフトウエアの処理に基づき断線診断を行っても良い。
【０２１８】
図２９はバッテリコントローラ２０からの通信コマンド２９２により診断を行う方法をである。先に説明のとおり、検出用ハーネス３２のＬ２が断線したとする。予め定められたタイミングＳ１で断線診断のための通信コマンド２９２を送信する。この通信コマンド２９２は診断対象の集積回路を特定すると共に「バランシングスイッチ１２９を全て開にせよ」の命令である。すなわち通信コマンド２９２のデータ３３０は開を意味する「ゼロ」となっている。タイミングＴ1でこの命令を受け、この命令の対象集積回路はバランシングスイッチ１２９を開にする。
【０２１９】
次に予め決められたタイミングＳ２で診断対象の検出用ハーネス３２が接続されている電池セルを放電するためのバランシングスイッチ１２９Ｂの閉命令を送る。タイミングＴ２でこの命令を受け、この命令の対象のバランシングスイッチ１２９Ｂを閉じる。もしＬ２が断線していると選択回路１２０への入力信号ＶＣ２はほとんどゼロとなる。その後集積回路のステージ信号に基づく電池セルＢＣ２の測定ステージでバッテリコントローラ２０の命令に優先してタイミングＴ３でバランシングスイッチ１２９Ｂが開状態となり、電池セルＢＣ２の端子電圧を計測するための計測１が行われる。もしＬ２が断線していると選択回路１２０への入力信号ＶＣ２は非常に低い電圧であり、この低い電圧が図６の現在値記憶回路２７４のＢＣ２に保持される。
【０２２０】
集積回路は独自に短い周期で電池セル端子の計測を行っており、タイミングＴ５で再びバランシングスイッチ１２９Ｂが開状態となり、電池セルＢＣ２の端子電圧を計測するための計測２が行われる。もしＬ２が断線していると計測結果は非常に低い値であり、この値が現在値記憶回路２７４のＢＣ２に保持される。
【０２２１】
タイミングＳ３でバッテリコントローラ２０は診断結果を取り込む命令を送信する。この命令を受け、集積回路は現在値記憶回路２７４のＢＣ２に保持されている計測結果を送信する。この計測結果を受信し、過放電状態よりさらに低い計測結果に基づき、バッテリコントローラ２０は断線の検知を行うことができる。すなわち集積回路から送られてきた計測結果を図２９に記載の閾値ＴｈＬ1と比較し、この閾値ＴｈＬ1より測定結果が下であれば断線と判断し、リチウム電池を使用した直流電源とインバータとの接続を切り離す準備を開始し、準備が出来次第リレーＲＬＰやＲＬＮを開にする。
【０２２２】
さらに正確をきすため、バッテリコントローラ２０はタイミングＳ４でバランシングスイッチ１２９Ａと１２９Ｃを閉じ、バランシングスイッチ１２９Ｂを開く命令を送信する。もし断線していると診断する電池セルの両隣のバランシングスイッチ１２９を閉じることで選択回路１２０への入力電圧ＶＣ２か非常に大きくなり、過充電閾値より大きな電圧が測定されることとなる。この計測結果が現在値記憶回路２７４のＢＣ２に保持される。
【０２２３】
タイミングＳ５でバッテリコントローラ２０は計測結果の取り込み命令を対象の集積回路を指定して送り出す。この命令を受信して、タイミングＴ８で前記集積回路は計測値をバッテリコントローラ２０に送信する。バッテリコントローラ２０は計測結果を受信し、過充電の閾値より高い断線検知用の閾値ＴｈＬ２と比較し、計測結果が前記閾値ＴｈＬ２より大きい場合に断線と判断する。計測１あるいは計測２の結果とあるいは計測１と計測２の平均値と閾値ＴｈＬ１との比較でも正確に断線検知が可能であるが、さらに閾値ＴｈＬ１と比較することにより、非常に高い精度で断線の検知を行うことができる。
【０２２４】
このように本実施例では、断線検知を正確に行うことができる。
【０２２５】
またしかも通常の電池セルの端子電圧の計測動作を利用して行うことができ、容易である。
【０２２６】
また特別な回路を多く増やすことがなく、既に有している充電状態ＳＯＣを制御するためのバランシングスイッチ１２９を利用して診断することができ、簡単である。
【０２２７】
次に各集積回路内で自動的に断線を診断する方法を図３０乃至図３２を用いて説明する。図４に記載のステージ信号に基づいて電池セルの単位電圧の計測と断線診断を行うことにより、自動的に断線の診断を実施することができる。図３０に具体的な計測および診断のスケジュールを示し、図３２に具体的な回路を示す。
【０２２８】
図３０の上段は、ステージ信号のｍ回目およびｍ+１回目の周期の集積回路３Ａの計測と打線診断を示し、中断は集積回路３Ａの次の集積回路３Ｂの計測と打線診断を示し、下段は集積回路３Ｂのさらに次の集積回路３Ｃの計測と打線診断を示す。集積回路３Ｂは集積回路３Ａから同期信号を受けて、ステージが開始され、集積回路３Ｃは集積回路３Ｂから同期信号を受けて、ステージが開始される。なお、図３０で表示「ＯＮ」はバランシングスイッチ１２９を閉じる制御を行っている期間を意味し、「ＯＦＦ」はバランシングスイッチ１２９を開く制御を行っている期間を意味する。「計測」は電池セルの端子電圧の計測と断線診断の制御を行っている期間を意味する。「ＯＮ」や「ＯＦＦ」や「計測」の記載の無い部分は充電状態ＳＯＣを行っている期間である。
【０２２９】
集積回路３ＡのステージＳＴＧＣａｌでバランシングスイッチ１２９Ａを閉じる。もし検出用ハーネス３２に断線があれば、バランシングスイッチ１２９Ａを閉じることで、図２８で説明のとおり、選択回路１２０の入力電圧は非常に小さくなり、ステージＳＴＧＣＶ１で計測される電池セルＢＣ1の端子電圧は異常に小さい値として図３１のアナログデジタル変換器１２２Ａで検出され、現在値記憶回路２７４のレジスタＢＣ１に保持される計測値が非常に小さい値となる。なお、ステージＳＴＧＣＶ１での計測精度を上げるため、バランシングスイッチ１２９Ｂも開状態に制御される。
【０２３０】
計測に引き続き行われる断線診断で現在値記憶回路２７４のレジスタＢＣ１に保持された計測値と基準値記憶回路２７８に保持された断線診断の閾値ＴｈＬ1とがデジタル比較器２７０で比較され、もし前記レジスタＢＣ１に保持された計測値が断線診断の閾値ＴｈＬ1より小さければ、断線を理由とする異常が発生したとしてフラグ記憶回路２８４の診断フラグが「１」となる。この診断フラグのセットは直ちにバッテリコントローラ２０に伝送されることは既に図６で説明のとおりである。なお、図３７の基本動作は既に図６などで説明したとおりである。
【０２３１】
断線などの異常が無ければ、ステージＳＴＧＣＶ１で計測される電池セルＢＣ１の端子電圧は正常な値を示し、デジタル比較器２７０の診断でも異常検出は行われない。図３０のｍ周期は奇数番目の電池セルのみの端子電圧の計測および診断が行われる。電池セルＢＣ１の次に電池セルＢＣ３の端子電圧の計測と断線診断が行われる。ステージＳＴＧＣＶ２で電池セルＢＣ３のバランシングスイッチ１２９Ｃを一度閉じ、次にステージＳＴＧＣＶ３でバランシングスイッチ１２９Ｃを開にして電池セルＢＣ３の端子電圧の計測を行う。さらに図３１のデジタル比較器２７０で上記説明と同様に断線診断を行う。ステージＳＴＧＣＶ３での電池セルＢＣ３の端子電圧の検出制度や診断精度を高めるため、バランシングスイッチ１２９Ｃの両隣のバランシングスイッチ１２９Ｂと１２９Ｄは図３０に示すとおり、開状態に維持する。
【０２３２】
同様にＳＴＧＣＶ５で電池セルＢＣ３の端子電圧の計測と診断を行うためバランシングスイッチ１２９Ｄや１２９Ｆを開状態に保持する。上記計測および診断動作では奇数版目の電池セルＢＣ１、ＢＣ３、ＢＣ５について行われる。同様に電池セルＢＣ２、ＢＣ４、ＢＣ６の計測や診断はつぎのｍ＋１の周期で行われる。このように図３０では奇数番目の電池セルと偶数番目の電池セルで、計測と診断はそれぞれステージ周期の異なる周期で行うようにしている。
【０２３３】
集積回路３ＢのステージＳＴＧＣＶ１での電池セルＢＣ１に関する計測と診断では、一つ前の集積回路３Ａのバランシングスイッチ１２９Ｆが開状態に保たれることが必要である。このため集積回路３Ａから同期信号を集積回路３Ｂに送り、集積回路３Ｂは集積回路３Ａの同期信号に同期しいステージを発生する。この実施例では、集積回路３Ａからの同期信号を受けて最所のステージ信号ＳＴＧＣａｌの発生を開始している。
【０２３４】
このように隣接する集積回路の一方の集積回路の決まった周期で他方の集積回路に同期信号を送り、この同期信号を受けて他方の集積回路は決まったステージ信号をスタートさせるようにしているので、一方の集積回路の他方側の電池セルすなわち集積回路３Ａの電池セルＢＣ６の計測の期間は、他方の集積回路３Ｂの電池セルＢＣ１のバランシングスイッチ１２９Ａは開に保持される。また他方の集積回路３Ｂの電池セルＢＣ１の計測期間は、一方の集積回路３Ａの他方側の電池セルＢＣ６のバランシングスイッチ１２９Ｆを開に保持する。
【０２３５】
図３０で集積回路３Ｂと３Ｃ間も同様であり、集積回路３Ｂの特定のステージで同期信号が集積回路３Ｂから集積回路３Ｃに送られる。このようにすることで計測される電池セルと直列接続されている両隣の電池セルのバランシングスイッチ１２９を開に維持し、正確な計測と正確な診断を実現している。
【０２３６】
図３２は図１の回路に前記同期信号を送るための伝送路５６が設けられている。その他の回路と動作は既に図1で説明のとおりである。図３８で集積回路３Ａの同期信号出力端ＳＹＮＯから集積回路３Ｂの同期信号入力端ＳＹＮＩに同期信号が送信される。同様に・・・集積回路３Ｍ−1の同期信号出力端ＳＹＮＯから集積回路３Ｍの同期信号入力端ＳＹＮＩに同期信号が送信され、・・・集積回路３Ｎ−1の同期信号出力端ＳＹＮＯから集積回路３Ｎの同期信号入力端ＳＹＮＩに同期信号が送信される。
【０２３７】
上記図３０や図３２では電位の高い集積回路から隣接する電位の低い集積回路に同期信号を送信したが、これは一例であり、電位の低い集積回路から電位の高い集積回路へ同期信号を送信するようにしても問題ない。重要なことは隣接する集積回路内のステージ信号を、互いに同期して発生することである。
【０２３８】
以上の様にバランシングスイッチ１２９を利用して断線診断を簡単に行うことが可能である。
【０２３９】
上述した各実施例はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施例での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。
【符号の説明】
【０２４０】
Ｂ１〜Ｂ１２……電池セル、Ｒ１〜Ｒ６……抵抗、３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂ……集積回路、Ｓｉ……電流センサ、Ｖｄ……電圧計、９……電池モジュール、２０……バッテリコントローラ、３２……検出用ハーネス、５０……通信ハーネス、５２……伝送路（シリアル通信）、５４……伝送路（フラグ通信）、５６……伝送路（Wake ＵＰ）、６６……センターポール、８０……セルフコントローラ、８１……正極強電ケーブル、８２……負極強電ケーブル、９２……比較回路、９３……切り換えスイッチ、１２０……選択回路、１２１……電源回路、１２２……電圧検出回路、１２２Ａ……アナログデジタル変換器、１２３……ＩＣ制御回路、１２４……電源管理回路、１２５……記憶回路、１２７……通信回路、１２９Ａ〜Ｆ……バランシングスイッチ、１３０……電位変換回路、１３１……異常判定回路、１３２……放電制御回路、１３３……スイッチ駆動回路、２２０……インバータ装置、２２２……ＭＣＵ、２２４……ドライバ回路、２２６……パワーモジュール、２３０……モータ、２５２……タイミング制御回路、２５４……起動回路、２５６……第１ステージカウンタ、２５７……デコーダ、２５８……第２ステージカウンタ、２５８２……レジスタ、２５８４、２５８６……ロジック回路、２５９……デコーダ、２６０……動作表、２６２……差動増幅器、２６３……平均化制御回路、２６４……平均化回路、２７０……デジタル比較器、２７２、２７６……デジタルマルチプレクサ、２７４……現在値記憶回路、２７５……初期値記憶回路、２７８……基準値記憶回路、２８１１〜２８６１……計測制御回路、２８４……フラグ記憶回路、２８６……選択回路、２９２……通信コマンド、２９４……データバス、３０２……送信レジスタ、３２２……受信レジスタ、３４４……コマンド処理回路、３４５……コマンド解読回路、３４６……演算回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に直列に接続された複数の電池セルを有する電池セルグループが複数、電気的に直列に接続されてなる電池モジュールと、
前記複数の電池セルグループに対応して設けられた複数の電池セル制御装置と、
前記複数の電池セル制御装置に入出力される信号を伝送する信号伝送路と、を有し、
前記複数の電池セル制御装置の各々は、対応する電池セルグループの各電池セルの端子電圧を計測するための電圧計測回路と、前記電圧計測回路から出力された端子電圧値と、前記電池セルの過充放電を診断するための電圧閾値とを比較するための比較回路と、前記比較回路の比較結果に基づいて、前記過充放電であると診断された場合には、前記過充放電に対応する診断結果を表す信号を出力するための診断結果出力回路と、前記電池セル制御装置内の異常診断に用いられる値であり、前記比較回路に入力される入力値に対して既知の大小関係にある比較値を発生するための比較値発生回路と、前記電圧計測回路によって計測された端子電圧を表す信号、及び前記診断結果信号に基づく異常信号を前記信号伝送路に出力するための通信回路と、を有しており、前記比較回路によって前記入力値と前記比較値とを比較し、この結果が前記既知の大小関係と異なる場合には、前記電池セル制御装置内に異常があるとして、前記電池セル制御装置内の異常に対応する診断結果信号を前記診断結果出力回路から出力することを特徴とする車両用電源システム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用電源システムにおいて、
電圧を発生する電圧発生回路を有し、
前記電圧発生回路の発生電圧を前記電圧計測回路により計測すると共に、前記発生電圧の計測値を前記入力値として前記比較回路に入力し、前記発生電圧に対応して発生された前記比較値との比較結果が前記既知の大小関係と異なる場合には、前記電圧計測回路に異常があるとして、前記電圧計測回路の異常に対応する診断結果信号を前記診断結果出力回路から出力することを特徴とする車両用電源システム。
【請求項３】
請求項２に記載の車両用電源システムにおいて、
前記信号伝送路は、少なくとも、独立した第１及び第２信号伝送路を有しており、
前記第１信号路には前記端子電圧を表す信号が伝送され、前記第２信号伝送路には前記電圧計測回路の診断結果に基づく信号が伝送されることを特徴とする車両用電源システム。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用電源システムにおいて、
前記第２信号伝送路に伝送される、前記診断結果に基づく信号は１ビットの信号であることを特徴とする車両用電源システム。
【請求項５】
請求項１に記載の車両用電源システムにおいて、
前記過充放電を診断するための電圧閾値の一つを前記入力値として、前記電圧閾値の一つを増減させた値を、前記入力値に対して既知の大小関係にある比較値として、それぞれ、前記比較回路に入力すると共に、前記電圧閾値の一つと、前記電圧閾値の一つを増減させた値とを比較し、この比較結果が、前記既知の大小関係と異なる場合には、前記比較回路に異常があるとして、前記比較回路の異常に対応する診断結果信号を前記診断結果出力回路から出力することを特徴とする車両用電源システム。
【請求項６】
請求項５に記載の車両用電源システムにおいて、
前記信号伝送路は、少なくとも、独立した第１及び第２信号伝送路を有しており、
前記第１信号路には前記端子電圧を表す信号が伝送され、前記第２信号伝送路には前記比較回路の診断結果に基づく信号が伝送されることを特徴とする車両用電源システム。
【請求項７】
請求項６に記載の車両用電源システムにおいて、
前記第２信号伝送路に伝送される、前記診断結果に基づく信号は１ビットの信号であることを特徴とする車両用電源システム。
【請求項８】
請求項１に記載の車両用電源システムにおいて、
電圧を発生する電圧発生回路を有し、
前記電圧発生回路の発生電圧を前記電圧計測回路により計測すると共に、前記発生電圧の計測値を前記入力値として前記比較回路に入力し、前記発生電圧に対応して発生された前記比較値との比較結果が前記既知の大小関係と異なる場合には、前記電圧計測回路に異常があるとして、前記電圧計測回路の異常に対応する診断結果信号を前記診断結果出力回路から出力し、前記過充放電を診断するための電圧閾値の一つを前記入力値として、前記電圧閾値の一つを増減させた値を、前記入力値に対して既知の大小関係にある比較値として、それぞれ、前記比較回路に入力すると共に、前記電圧閾値の一つと、前記電圧閾値の一つを増減させた値とを比較し、この比較結果が、前記既知の大小関係と異なる場合には、前記比較回路に異常があるとして、前記比較回路の異常に対応する診断結果信号を前記診断結果出力回路から出力することを特徴とする車両用電源システム。
【請求項９】
直列に接続された複数のリチウム電池セルを有するリチウム電池グループが複数、直列に接続されてなるリチウム電池モジュールと、
前記複数のリチウム電池グループに対応して設けられた複数の集積回路と、
前記複数の集積回路に入出力される信号を伝送する信号伝送路と、を有し、
前記複数の集積回路の各々は、対応するリチウム電池グループの各リチウム電池セルの端子電圧から計測対象となる端子電圧を選択するための選択回路と、前記選択回路から出力された端子電圧をアナログ値からデジタル値に変換するためのアナログデジタル変換器と、前記アナログデジタル変換器から出力された端子電圧のデジタル値と過充放電診断用の電圧閾値とを比較するためのデジタル比較回路と、前記デジタル比較回路の比較結果に基づいて、異常を表す信号を前記信号伝送路に送信するための通信回路と、所定電圧を発生させるための電圧発生回路と、前記所定電圧に対して既知の大小関係にあるデジタル値を発生させるためのデジタル発生回路と、を有しており、
前記電圧発生回路において発生した所定の電圧を前記選択回路によって選択して、前記所定の電圧を前記アナログデジタル変換器によってデジタル値に変換すると共に、前記アナルグデジタル変換器から出力されたデジタル値と前記デジタル発生回路から出力されたデジタル値とを前記デジタル比較回路によって比較し、この比較結果が前記既知の大小関係と異なる場合には、前記異常信号を前記通信回路から前記信号伝送路に送信することを特徴とする車両用電源システム。
【請求項１０】
直列に接続された複数のリチウム電池セルを有するリチウム電池グループが複数、直列に接続されてなるリチウム電池モジュールと、
前記複数のリチウム電池グループに対応して設けられた複数の集積回路と、
前記複数の集積回路に入出力される信号を伝送する複数の信号伝送路と、を有し、
前記複数の集積回路の各々は、対応するリチウム電池グループの各リチウム電池セルの端子電圧から計測対象となる端子電圧を選択するための選択回路と、前記選択回路から出力された端子電圧をアナログ値からデジタル値に変換するためのアナログデジタル変換器と、前記アナログデジタル変換器から出力された端子電圧のデジタル値と過充放電診断用の電圧閾値とを比較するためのデジタル比較回路と、前記端子電圧のデジタル値、及び異常を表す信号を送信するための通信回路と、所定電圧を発生させるための電圧発生回路と、前記所定電圧に対して既知の大小関係にあるデジタル値を発生させるためのデジタル発生回路と、を有しており、
前記通信回路は、シリアル伝送用端子及び１ビット信号伝送用端子を有しており、
前記シリアル伝送用端子は、電気的に直列に接続される集積回路の一方側におけるシリアル伝送用端子の送信側が、その他方側におけるシリアル伝送用端子の受信側に前記信号伝送路の一つを介して電気的に接続されることにより、電気的に直列に接続されており、
前記１ビット信号伝送用端子は、電気的に直列に接続される集積回路の一方側における１ビット信号伝送用端子の送信側が、その他方側におけ１ビット信号伝送用端子の受信側に前記信号伝送路の他の一つを介して電気的に接続されることにより、電気的に直列に接続されており、
前記電圧発生回路において発生した所定の電圧を前記選択回路によって選択して、前記所定の電圧を前記アナログデジタル変換器によってデジタル値に変換すると共に、前記アナログデジタル変換器から出力されたデジタル値と前記デジタル発生回路から出力されたデジタル値とを前記デジタル比較回路によって比較し、この比較結果が前記既知の大小関係と異なる場合には、前記異常信号を前記通信回路から前記1ビット信号伝送用端子を介して前記信号伝送路の他の一つに送信しており、
前記複数の集積回路の一つから送信された前記異常信号は、前記信号伝送路の他の一つを介して他の集積回路に送信され、前記他の集積回路の１ビット信号伝送用端子の受信側を介して前記他の集積回路に入力されることを特徴とする車両用電源システム。
【請求項１１】
電気的に直列に接続された複数の電池セルに電気的に接続され、前記各電池セルの端子電圧を計測するために設けられる集積回路であって、
前記各電池セルの端子電圧を取り込むための複数の電圧取込端子と、
前記複数の電圧取込端子から取り込まれた前記各電池セルの端子電圧を計測するための電圧計測回路と、
前記電圧計測回路から出力された端子電圧値と、前記電池セルの過充放電を診断するための電圧閾値とを比較するための比較回路と、
前記比較回路の比較結果に基づいて、前記過充放電であると診断された場合には、前記過充放電に対応する診断結果を表す信号を出力するための診断結果出力回路と、
集積回路内の異常診断に用いられる値であり、前記比較回路に入力される入力値に対して既知の大小関係にある比較値を発生するための比較値発生回路と、
前記電圧計測回路によって計測された端子電圧を表す信号、及び前記診断結果信号に基づく異常信号を出力するための通信回路と、
前記通信回路に電気的に接続され、信号を送受信するための信号端子と、を有し、
前記比較回路によって前記入力値と前記比較値とを比較し、この結果が前記既知の大小関係と異なる場合には、集積回路内に異常があるとして、集積回路内の異常に対応する診断結果信号を前記診断結果出力回路から出力することを特徴とする電池セル制御用集積回路。
【請求項１２】
電気的に直列に接続された複数の電池セルに電気的に接続され、前記各電池セルの端子電圧を計測するために設けられる集積回路であって、
前記各電池セルの端子電圧を取り込むための複数の電圧取込端子と、
前記複数の電圧取込端子から取り込まれた前記各電池セルの端子電圧を計測するための電圧計測回路と、
前記電圧計測回路から出力された端子電圧値と、前記電池セルの過充放電を診断するための電圧閾値とを比較するための比較回路と、
前記比較回路の比較結果に基づいて、前記過充放電であると診断された場合には、前記過充放電に対応する診断結果信号を出力するための診断結果出力回路と、
集積回路内の異常診断に用いられる値であり、前記比較回路に入力される入力値に対して既知の大小関係にある比較値を発生するための比較値発生回路と、
前記電圧計測回路によって計測された端子電圧を表す信号、及び前記診断結果信号に基づく異常信号を前記信号伝送路に出力するための通信回路と、
前記端子電圧の計測が行われる計測期間を指示する信号を出力すると共に、前記計測期間指示信号の出力に同期して、集積回路内の異常診断が行われる診断期間を指示する信号を出力するためのタイミング制御回路と、
前記通信回路に電気的に接続され、信号を送受信するための信号端子と、を有し、
前記診断期間指示信号に基づいて、前記端子電圧の計測に同期して集積回路内の異常を診断する第１診断と、前記比較回路によって前記入力値と前記比較値とを比較した結果が、前記既知の大小関係と異なるか否かに基づいて、集積回路内の異常を診断する第２診断とを実行し、集積回路内に異常がある場合には、集積回路内の異常に対応する診断結果信号を前記診断結果出力回路から出力して、この出力された診断結果信号に基づく異常信号を前記通信回路から前記送信端子を介して出力することを特徴とする電池セル制御用集積回路。
【請求項１３】
電気的に直列に接続された複数のリチウム電池セルに電気的に接続され、前記各リチウム電池セルの端子電圧を計測するために設けられる集積回路であって、
複数の電圧取込端子、信号送受信端子、選択回路、アナログデジタル変換器、通信回路、診断回路、デジタル比較回路、及びデジタル値出力回路を有し、
前記各リチウム電池セルから前記複数の電圧取込端子を介して入力される端子電圧を前記選択回路によって選択し、この選択された端子電圧のアナログ値を前記アナログデジタル変換器によってデジタル値に変換し、この変換された端子電圧のデジタル値を前記通信回路から前記信号送信端子を介して送信するように構成されていると共に、
第１デジタル値、及び前記第１デジタル値に対して所定の大小関係にある第２デジタル値を前記デジタル値出力回路から出力し、前記第１及び第２デジタル値を前記デジタル比較回路によって比較し、この比較結果が前記所定の大小関係にあるか否かに基づいて、前記診断回路によって集積回路の異常の有無を診断し、異常が有る場合には、異常を表す信号を前記通信回路から前記信号送信端子を介して送信するように構成されていることを特徴とする電池セル制御用集積回路。
【請求項１】
電気的に直列に接続された複数の電池セルを有する電池セルグループが複数、電気的に直列に接続されてなる電池モジュールと、
前記複数の電池セルグループに対応して設けられた複数の電池セル制御装置と、
前記複数の電池セル制御装置に入出力される信号を伝送する信号伝送路と、を有し、
前記複数の電池セル制御装置の各々は、対応する電池セルグループの各電池セルの端子電圧を計測するための電圧計測回路と、前記電圧計測回路から出力された端子電圧値と、前記電池セルの過充放電を診断するための電圧閾値とを比較するための比較回路と、前記比較回路の比較結果に基づいて、前記過充放電であると診断された場合には、前記過充放電に対応する診断結果を表す信号を出力するための診断結果出力回路と、前記電池セル制御装置内の異常診断に用いられる値であり、前記比較回路に入力される入力値に対して既知の大小関係にある比較値を発生するための比較値発生回路と、前記電圧計測回路によって計測された端子電圧を表す信号、及び前記診断結果信号に基づく異常信号を前記信号伝送路に出力するための通信回路と、を有しており、前記比較回路によって前記入力値と前記比較値とを比較し、この結果が前記既知の大小関係と異なる場合には、前記電池セル制御装置内に異常があるとして、前記電池セル制御装置内の異常に対応する診断結果信号を前記診断結果出力回路から出力することを特徴とする車両用電源システム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用電源システムにおいて、
電圧を発生する電圧発生回路を有し、
前記電圧発生回路の発生電圧を前記電圧計測回路により計測すると共に、前記発生電圧の計測値を前記入力値として前記比較回路に入力し、前記発生電圧に対応して発生された前記比較値との比較結果が前記既知の大小関係と異なる場合には、前記電圧計測回路に異常があるとして、前記電圧計測回路の異常に対応する診断結果信号を前記診断結果出力回路から出力することを特徴とする車両用電源システム。
【請求項３】
請求項２に記載の車両用電源システムにおいて、
前記信号伝送路は、少なくとも、独立した第１及び第２信号伝送路を有しており、
前記第１信号路には前記端子電圧を表す信号が伝送され、前記第２信号伝送路には前記電圧計測回路の診断結果に基づく信号が伝送されることを特徴とする車両用電源システム。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用電源システムにおいて、
前記第２信号伝送路に伝送される、前記診断結果に基づく信号は１ビットの信号であることを特徴とする車両用電源システム。
【請求項５】
請求項１に記載の車両用電源システムにおいて、
前記過充放電を診断するための電圧閾値の一つを前記入力値として、前記電圧閾値の一つを増減させた値を、前記入力値に対して既知の大小関係にある比較値として、それぞれ、前記比較回路に入力すると共に、前記電圧閾値の一つと、前記電圧閾値の一つを増減させた値とを比較し、この比較結果が、前記既知の大小関係と異なる場合には、前記比較回路に異常があるとして、前記比較回路の異常に対応する診断結果信号を前記診断結果出力回路から出力することを特徴とする車両用電源システム。
【請求項６】
請求項５に記載の車両用電源システムにおいて、
前記信号伝送路は、少なくとも、独立した第１及び第２信号伝送路を有しており、
前記第１信号路には前記端子電圧を表す信号が伝送され、前記第２信号伝送路には前記比較回路の診断結果に基づく信号が伝送されることを特徴とする車両用電源システム。
【請求項７】
請求項６に記載の車両用電源システムにおいて、
前記第２信号伝送路に伝送される、前記診断結果に基づく信号は１ビットの信号であることを特徴とする車両用電源システム。
【請求項８】
請求項１に記載の車両用電源システムにおいて、
電圧を発生する電圧発生回路を有し、
前記電圧発生回路の発生電圧を前記電圧計測回路により計測すると共に、前記発生電圧の計測値を前記入力値として前記比較回路に入力し、前記発生電圧に対応して発生された前記比較値との比較結果が前記既知の大小関係と異なる場合には、前記電圧計測回路に異常があるとして、前記電圧計測回路の異常に対応する診断結果信号を前記診断結果出力回路から出力し、前記過充放電を診断するための電圧閾値の一つを前記入力値として、前記電圧閾値の一つを増減させた値を、前記入力値に対して既知の大小関係にある比較値として、それぞれ、前記比較回路に入力すると共に、前記電圧閾値の一つと、前記電圧閾値の一つを増減させた値とを比較し、この比較結果が、前記既知の大小関係と異なる場合には、前記比較回路に異常があるとして、前記比較回路の異常に対応する診断結果信号を前記診断結果出力回路から出力することを特徴とする車両用電源システム。
【請求項９】
直列に接続された複数のリチウム電池セルを有するリチウム電池グループが複数、直列に接続されてなるリチウム電池モジュールと、
前記複数のリチウム電池グループに対応して設けられた複数の集積回路と、
前記複数の集積回路に入出力される信号を伝送する信号伝送路と、を有し、
前記複数の集積回路の各々は、対応するリチウム電池グループの各リチウム電池セルの端子電圧から計測対象となる端子電圧を選択するための選択回路と、前記選択回路から出力された端子電圧をアナログ値からデジタル値に変換するためのアナログデジタル変換器と、前記アナログデジタル変換器から出力された端子電圧のデジタル値と過充放電診断用の電圧閾値とを比較するためのデジタル比較回路と、前記デジタル比較回路の比較結果に基づいて、異常を表す信号を前記信号伝送路に送信するための通信回路と、所定電圧を発生させるための電圧発生回路と、前記所定電圧に対して既知の大小関係にあるデジタル値を発生させるためのデジタル発生回路と、を有しており、
前記電圧発生回路において発生した所定の電圧を前記選択回路によって選択して、前記所定の電圧を前記アナログデジタル変換器によってデジタル値に変換すると共に、前記アナルグデジタル変換器から出力されたデジタル値と前記デジタル発生回路から出力されたデジタル値とを前記デジタル比較回路によって比較し、この比較結果が前記既知の大小関係と異なる場合には、前記異常信号を前記通信回路から前記信号伝送路に送信することを特徴とする車両用電源システム。
【請求項１０】
直列に接続された複数のリチウム電池セルを有するリチウム電池グループが複数、直列に接続されてなるリチウム電池モジュールと、
前記複数のリチウム電池グループに対応して設けられた複数の集積回路と、
前記複数の集積回路に入出力される信号を伝送する複数の信号伝送路と、を有し、
前記複数の集積回路の各々は、対応するリチウム電池グループの各リチウム電池セルの端子電圧から計測対象となる端子電圧を選択するための選択回路と、前記選択回路から出力された端子電圧をアナログ値からデジタル値に変換するためのアナログデジタル変換器と、前記アナログデジタル変換器から出力された端子電圧のデジタル値と過充放電診断用の電圧閾値とを比較するためのデジタル比較回路と、前記端子電圧のデジタル値、及び異常を表す信号を送信するための通信回路と、所定電圧を発生させるための電圧発生回路と、前記所定電圧に対して既知の大小関係にあるデジタル値を発生させるためのデジタル発生回路と、を有しており、
前記通信回路は、シリアル伝送用端子及び１ビット信号伝送用端子を有しており、
前記シリアル伝送用端子は、電気的に直列に接続される集積回路の一方側におけるシリアル伝送用端子の送信側が、その他方側におけるシリアル伝送用端子の受信側に前記信号伝送路の一つを介して電気的に接続されることにより、電気的に直列に接続されており、
前記１ビット信号伝送用端子は、電気的に直列に接続される集積回路の一方側における１ビット信号伝送用端子の送信側が、その他方側におけ１ビット信号伝送用端子の受信側に前記信号伝送路の他の一つを介して電気的に接続されることにより、電気的に直列に接続されており、
前記電圧発生回路において発生した所定の電圧を前記選択回路によって選択して、前記所定の電圧を前記アナログデジタル変換器によってデジタル値に変換すると共に、前記アナログデジタル変換器から出力されたデジタル値と前記デジタル発生回路から出力されたデジタル値とを前記デジタル比較回路によって比較し、この比較結果が前記既知の大小関係と異なる場合には、前記異常信号を前記通信回路から前記1ビット信号伝送用端子を介して前記信号伝送路の他の一つに送信しており、
前記複数の集積回路の一つから送信された前記異常信号は、前記信号伝送路の他の一つを介して他の集積回路に送信され、前記他の集積回路の１ビット信号伝送用端子の受信側を介して前記他の集積回路に入力されることを特徴とする車両用電源システム。
【請求項１１】
電気的に直列に接続された複数の電池セルに電気的に接続され、前記各電池セルの端子電圧を計測するために設けられる集積回路であって、
前記各電池セルの端子電圧を取り込むための複数の電圧取込端子と、
前記複数の電圧取込端子から取り込まれた前記各電池セルの端子電圧を計測するための電圧計測回路と、
前記電圧計測回路から出力された端子電圧値と、前記電池セルの過充放電を診断するための電圧閾値とを比較するための比較回路と、
前記比較回路の比較結果に基づいて、前記過充放電であると診断された場合には、前記過充放電に対応する診断結果を表す信号を出力するための診断結果出力回路と、
集積回路内の異常診断に用いられる値であり、前記比較回路に入力される入力値に対して既知の大小関係にある比較値を発生するための比較値発生回路と、
前記電圧計測回路によって計測された端子電圧を表す信号、及び前記診断結果信号に基づく異常信号を出力するための通信回路と、
前記通信回路に電気的に接続され、信号を送受信するための信号端子と、を有し、
前記比較回路によって前記入力値と前記比較値とを比較し、この結果が前記既知の大小関係と異なる場合には、集積回路内に異常があるとして、集積回路内の異常に対応する診断結果信号を前記診断結果出力回路から出力することを特徴とする電池セル制御用集積回路。
【請求項１２】
電気的に直列に接続された複数の電池セルに電気的に接続され、前記各電池セルの端子電圧を計測するために設けられる集積回路であって、
前記各電池セルの端子電圧を取り込むための複数の電圧取込端子と、
前記複数の電圧取込端子から取り込まれた前記各電池セルの端子電圧を計測するための電圧計測回路と、
前記電圧計測回路から出力された端子電圧値と、前記電池セルの過充放電を診断するための電圧閾値とを比較するための比較回路と、
前記比較回路の比較結果に基づいて、前記過充放電であると診断された場合には、前記過充放電に対応する診断結果信号を出力するための診断結果出力回路と、
集積回路内の異常診断に用いられる値であり、前記比較回路に入力される入力値に対して既知の大小関係にある比較値を発生するための比較値発生回路と、
前記電圧計測回路によって計測された端子電圧を表す信号、及び前記診断結果信号に基づく異常信号を前記信号伝送路に出力するための通信回路と、
前記端子電圧の計測が行われる計測期間を指示する信号を出力すると共に、前記計測期間指示信号の出力に同期して、集積回路内の異常診断が行われる診断期間を指示する信号を出力するためのタイミング制御回路と、
前記通信回路に電気的に接続され、信号を送受信するための信号端子と、を有し、
前記診断期間指示信号に基づいて、前記端子電圧の計測に同期して集積回路内の異常を診断する第１診断と、前記比較回路によって前記入力値と前記比較値とを比較した結果が、前記既知の大小関係と異なるか否かに基づいて、集積回路内の異常を診断する第２診断とを実行し、集積回路内に異常がある場合には、集積回路内の異常に対応する診断結果信号を前記診断結果出力回路から出力して、この出力された診断結果信号に基づく異常信号を前記通信回路から前記送信端子を介して出力することを特徴とする電池セル制御用集積回路。
【請求項１３】
電気的に直列に接続された複数のリチウム電池セルに電気的に接続され、前記各リチウム電池セルの端子電圧を計測するために設けられる集積回路であって、
複数の電圧取込端子、信号送受信端子、選択回路、アナログデジタル変換器、通信回路、診断回路、デジタル比較回路、及びデジタル値出力回路を有し、
前記各リチウム電池セルから前記複数の電圧取込端子を介して入力される端子電圧を前記選択回路によって選択し、この選択された端子電圧のアナログ値を前記アナログデジタル変換器によってデジタル値に変換し、この変換された端子電圧のデジタル値を前記通信回路から前記信号送信端子を介して送信するように構成されていると共に、
第１デジタル値、及び前記第１デジタル値に対して所定の大小関係にある第２デジタル値を前記デジタル値出力回路から出力し、前記第１及び第２デジタル値を前記デジタル比較回路によって比較し、この比較結果が前記所定の大小関係にあるか否かに基づいて、前記診断回路によって集積回路の異常の有無を診断し、異常が有る場合には、異常を表す信号を前記通信回路から前記信号送信端子を介して送信するように構成されていることを特徴とする電池セル制御用集積回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【公開番号】特開２０１３−８５４６８（Ｐ２０１３−８５４６８Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２６４２０３（Ｐ２０１２−２６４２０３）
【出願日】平成２４年１２月３日（２０１２．１２．３）
【分割の表示】特願２００７−２５３６６８（Ｐ２００７−２５３６６８）の分割
【原出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（５０５０８３９９９）日立ビークルエナジー株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１２月３日（２０１２．１２．３）
【分割の表示】特願２００７−２５３６６８（Ｐ２００７−２５３６６８）の分割
【原出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（５０５０８３９９９）日立ビークルエナジー株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]