電池監視装置
【課題】部品点数を削減しつつ、コモンモードノイズによる誤動作を防止することができる電池監視装置を提供する。
【解決手段】電池監視ユニット３０は、第１フォトＭＯＳ３２と第２フォトＭＯＳ３５とを備え、これらを接続する第１〜第３配線４０ａ〜４０ｃの３本の配線を第１フォトＭＯＳ３２の出力経路３９の一部として備えている。さらに、電池監視ユニット３０は、第１〜第３配線４０ａ〜４０ｃにそれぞれ設けられたインダクタ４１ａ〜４１ｆと、第１配線４０ａと第２配線４０ｂおよび第２配線と第３配線４０ｃをそれぞれ接続するコンデンサ３３ａ、３３ｂと、で構成されたフィルタ３４を備えている。これによると、第１フォトＭＯＳ３２の入力側の経路よりも出力側の経路の数が少ないので、部品点数を削減できる。また、フィルタ３４により、コモンモードノイズを低減および除去できる。
【解決手段】電池監視ユニット３０は、第１フォトＭＯＳ３２と第２フォトＭＯＳ３５とを備え、これらを接続する第１〜第３配線４０ａ〜４０ｃの３本の配線を第１フォトＭＯＳ３２の出力経路３９の一部として備えている。さらに、電池監視ユニット３０は、第１〜第３配線４０ａ〜４０ｃにそれぞれ設けられたインダクタ４１ａ〜４１ｆと、第１配線４０ａと第２配線４０ｂおよび第２配線と第３配線４０ｃをそれぞれ接続するコンデンサ３３ａ、３３ｂと、で構成されたフィルタ３４を備えている。これによると、第１フォトＭＯＳ３２の入力側の経路よりも出力側の経路の数が少ないので、部品点数を削減できる。また、フィルタ３４により、コモンモードノイズを低減および除去できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセルを直列接続して構成される組電池の各セルをそれぞれ監視する電池監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、直列接続されて組電池を構成する複数の電池モジュールの電圧を検出するように構成された組電池電圧検出回路が、例えば特許文献１で提案されている。各電池モジュールの両極の電極端子にはスイッチがそれぞれ接続されており、いずれかの電池モジュールの両極の電極端子のスイッチが導通することで、当該電池モジュールの電圧が検出される構成になっている。
【０００３】
また、組電池はインバータ等の負荷に対して共通の配線に接続されている。このため、共通の配線および組電池を介して組電池電圧検出回路にコモンモードノイズが進入してくる。例えば、インバータのスイッチング素子、システムメインリレー（ＳＭＲ）、ＤＣＤＣコンバータ、テスタの動作・検査時の入力電圧源等がコモンモードノイズの発生源となる。
【０００４】
そこで、組電池電圧検出回路内にコモンモードノイズが進入することによって検出回路が誤動作しないように、各電池モジュールの両極の電極端子にそれぞれ抵抗等のノイズ防止フィルタを設けていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１１４２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、各電池モジュールの両極の電極端子にそれぞれノイズ防止フィルタを設けているため、組電池電圧検出回路を構成する部品点数が増加してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は上記点に鑑み、部品点数を削減しつつ、コモンモードノイズによる誤動作を防止することができる電池監視装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数のセル（２１）を直列接続して構成される組電池（２０）の各セル（２１）のセル電圧をそれぞれ監視する電池監視装置であって、複数のセル（２１）のそれぞれに対応した複数の入力経路（３８）と、複数の入力経路（３８）よりも数が少ない出力経路（３９）と、を有し、複数の入力経路（３８）の中から入力先を切り替え、切り替えた入力先に対応するセル（２１）のセル電圧を示すセル電圧情報を出力経路（３９）を介して出力する第１切り替え手段（３２）を備えている。また、出力経路（３９）を介してセル電圧情報を入力し、当該セル電圧情報に基づいてセル電圧を取得する電圧検出手段（３７、４５）と、出力経路（３９）に設けられたノイズ除去用のフィルタ（３４）と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
これによると、複数のセル（２１）のそれぞれに対応した複数の入力経路（３８）の全てにフィルタ（３４）を設ける必要がないので、電池監視装置を構成する部品点数を削減することができる。また、電圧検出手段（３７、４５）に繋がる出力経路（３９）上にフィルタ（３４）が設けられているので、負荷に接続される組電池（２０）を介して電池監視装置に進入するコモンモードノイズを除去することができ、ひいてはコモンモードノイズによる誤動作を防止することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明のように、フィルタ（３４）は、インダクタ（４１ａ〜４１ｆ）を含んだ構成になっていても良い。また、請求項３に記載の発明のように、フィルタ（３４）は、コンデンサ（３３ａ、３３ｂ）を含んだ構成になっていても良い。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、第１切り替え手段（３２）と電圧検出手段（３７、４５）とを接続する出力経路（３９）に第２切り替え手段（３５）を備え、第１切り替え手段（３２）と第２切り替え手段（３５）との間の出力経路（３９）は、第１切り替え手段（３２）と第２切り替え手段（３５）とを接続する第１配線（４０ａ、４０ｂ）と第２配線（４０ｂ、４０ｃ）とを含んで構成されている。
【００１２】
また、フィルタ（３４）は、第１配線（４０ａ、４０ｂ）および第２配線（４０ｂ、４０ｃ）にそれぞれ設けられたインダクタ（４１ａ、４１ｃ、４１ｅ）と、第１配線（４０ａ、４０ｂ）と第２配線（４０ｂ、４０ｃ）とを接続するコンデンサ（３３ａ、３３ｂ）と、を備えて構成されている。そして、電圧検出手段（３７、４５）は、第１切り替え手段（３２）および第２切り替え手段（３５）の切り替えに基づいて、コンデンサ（３３ａ、３３ｂ）に印加されるセル電圧情報に対応した蓄電電圧を検出するフライングキャパシタ方式によってセル電圧を取得することを特徴とする。
【００１３】
これによると、フライングキャパシタ方式でセル電圧情報を電圧検出手段（３７、４５）に伝達する構成において、第１切り替え手段（３２）を経由して第１配線（４０ａ、４０ｂ）および第２配線（４０ｂ、４０ｃ）に出力されるコモンモードノイズを、インダクタ（４１ａ、４１ｃ、４１ｅ）およびコンデンサ（３３ａ、３３ｂ）によって構成されたフィルタ（３４）によって除去することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、インダクタ（４１ａ、４１ｃ、４１ｅ）は、コンデンサ（３３ａ、３３ｂ）よりも第１切り替え手段（３２）側に設けられていることを特徴とする。これによると、第１切り替え手段（３２）からインダクタ（４１ａ、４１ｃ、４１ｅ）およびコンデンサ（３３ａ、３３ｂ）を介する経路によって、電池監視装置内に発生するノーマルノイズを除去することができる。
【００１５】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電池監視ユニットを含んだ電池監視システムの全体構成図である。
【図２】図１に示される電池監視ユニットの具体的な構成を示した図である。
【図３】ノイズ発生源からマイコン出力に至る経路を説明するための図である。
【図４】第１実施形態に係るフィルタが電池監視ユニットに設けられていない場合の電池監視システムにおけるコモンモードノイズの経路を示した図である。
【図５】第１実施形態に係る電池監視ユニットにおけるコモンモードノイズおよびノーマルノイズの経路を示した図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る電池監視ユニットを含んだ電池監視システムの全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１８】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。本発明に係る電池監視装置は、例えばハイブリッド車等の電気自動車に搭載される電池監視システムの一部である電池監視ユニットとして適用されるものである。以下、電池監視装置を電池監視ユニットとして説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る電池監視ユニットを含んだ電池監視システムの全体構成図である。この図に示されるように、電池監視システムは、負荷１０と、組電池２０（図１のＬｉ−ｂａｔｔ）と、電池監視ユニット３０と、補機バッテリ４０と、を備えて構成されている。
【００２０】
負荷１０は、組電池２０の電圧を用いて動作するインバータ、ＤＣＤＣコンバータ等である。インバータは例えば図１のモータ（ＭＧ１、ＭＧ２）を駆動するために動作する。このような負荷１０は、組電池２０の正極側および負極側にそれぞれ接続されたシステムメインリレー６０（図１のＳＭＲ）を介して組電池２０に電気的に接続されている。そして、システムメインリレー６０が導通状態になることにより負荷１０は組電池２０から電力供給を受ける。
【００２１】
組電池２０は、最小単位であるセル２１が直列に複数接続されて構成された電池群である。セル２１として充電可能なリチウムイオン二次電池が用いられる。上述のように、組電池２０はインバータやモータ等の負荷１０や図示しない他の負荷を駆動するための電源や他の電子機器の電源として用いられる。
【００２２】
電池監視ユニット３０は、組電池２０の各セル２１のセル電圧をそれぞれ監視するように構成されている。なお、図１では電池監視ユニット３０の構成を簡略して描いてある。具体的な構成については後述する。
【００２３】
補機バッテリ４０は、接続端子（図１のＡＭ ＩＧＣＴおよびＧＮＤ）を介して電池監視ユニット３０に対して電源を供給するものであり、組電池２０とは異なる電源である。このような補機バッテリ４０は、例えば１４Ｖの車載バッテリである。以上が、電池監視システムの全体構成である。
【００２４】
続いて、電池監視ユニット３０の具体的な構成について、図２を参照して説明する。図２に示されるように、電池監視ユニット３０は、複数の監視ＩＣ３１と、第１フォトＭＯＳ３２と、２個のコンデンサ３３ａ、３３ｂと、フィルタ３４と、第２フォトＭＯＳ３５と、２個のオペアンプ３６ａ、３６ｂと、マイクロコンピュータ３７（以下、マイコン３７という）と、を備えて構成されている。
【００２５】
複数の監視ＩＣ３１は、各監視ＩＣ３１に対応する所定数の各セル２１の電池状態をそれぞれ検出し、検出した電池状態の情報を出力するように構成されている。ここで、「電池状態」とは、セル２１のセル電圧やセル２１に流れる電流等である。各監視ＩＣ３１は監視対象の各セル２１から電源供給を受けて動作するようになっている。
【００２６】
また、監視ＩＣ３１は、各セル２１のセル電圧を検出した場合、各セル２１のセル電圧の値を示すセル電圧情報を出力する。各監視ＩＣ３１から出力されたセル電圧情報は第１フォトＭＯＳ３２にそれぞれ入力される。
【００２７】
第１フォトＭＯＳ３２および第２フォトＭＯＳ３５は、内蔵する半導体スイッチをマイコン３７の指令に従って切り替えることにより、複数の入力の中から入力先を切り替えて出力する切り替え手段である。
【００２８】
具体的に、第１フォトＭＯＳ３２は、複数のセル２１のそれぞれに対応した複数の入力経路３８と、複数の入力経路３８よりも数が少ない出力経路３９と、を有している。本実施形態では、第１フォトＭＯＳ３２は複数の監視ＩＣ３１に接続されているので、「複数のセル２１のそれぞれに対応する」とは、各監視ＩＣ３１に対応していることを意味している。
【００２９】
出力経路３９は、第１フォトＭＯＳ３２からマイコン３７に至るまでの経路である。本実施形態では、第１フォトＭＯＳ３２と第２フォトＭＯＳ３５との間の出力経路３９は、第１フォトＭＯＳ３２と第２フォトＭＯＳ３５とを接続する第１配線４０ａと第２配線４０ｂと第３配線４０ｃとの３本の配線で構成されている。
【００３０】
第１フォトＭＯＳ３２と第２フォトＭＯＳ３５との間は、フライングキャパシタ方式でセル電圧情報が伝達されるように構成されている。すなわち、第１配線４０ａと第２配線４０ｂとを接続するコンデンサ３３ａと、第２配線４０ｂと第３配線４０ｃとを接続するコンデンサ３３ｂと、が設けられている。これにより、セル電圧情報は第１フォトＭＯＳ３２と第２フォトＭＯＳ３５との切り替えによって各コンデンサ３３ａ、３３ｂに印加される蓄電電圧として伝達される。本実施形態では２個のコンデンサ３３ａ、３３ｂを用いているので、セル電圧情報の伝達はダブルフライングキャパシタ方式で行われる。
【００３１】
そして、電池監視ユニット３０は、第１フォトＭＯＳ３２と第２フォトＭＯＳ３５との間の出力経路３９すなわち３本の配線４０ａ〜４０ｃにノイズ除去用のフィルタ３４を備えている。フィルタ３４は、各配線４０ａ〜４０ｃにそれぞれ設けられたインダクタ４１ａ〜４１ｆと、上述のコンデンサ３３ａ、３３ｂと、を備えて構成されている。
【００３２】
インダクタ４１ａ、４１ｂは第１配線４０ａに設けられ、インダクタ４１ｃ、４１ｄは第２配線４０ｂに設けられ、インダクタ４１ｅ、４１ｆは第３配線４０ｃに設けられている。２個のインダクタはそれぞれ各配線４０ａ〜４０ｃに対する各コンデンサ３３ａ、３３ｂの接続点を基準として第１フォトＭＯＳ３２側と第２フォトＭＯＳ３５側とに設けられている。また、コンデンサ３３ａ、３３ｂは、本実施形態ではセル電圧情報を伝達するだけでなく、フィルタ３４の一部としても機能する。
【００３３】
各オペアンプ３６ａ、３６ｂは、第２フォトＭＯＳ３５とマイコン３７とを接続しており、第２フォトＭＯＳ３５の出力を増幅してマイコン３７に入力するように構成されている。オペアンプ３６ａはコンデンサ３３ａに印加された蓄電電圧を増幅して出力する差動増幅回路として構成され、オペアンプ３６ｂはコンデンサ３３ｂに印加された蓄電電圧を増幅して出力する差動増幅回路として構成されている。
【００３４】
なお、第２フォトＭＯＳ３５の出力端子は３個である。３個の出力端子のうちの１個がオペアンプ３６ａに接続され、３個の出力端子のうちの１個がオペアンプ３６ｂに接続され、３個の出力端子のうちの１個が各オペアンプ３６ａ、３６ｂにそれぞれ接続されている。
【００３５】
マイコン３７は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに従って各セル２１のセル電圧を取得する制御回路である。具体的に、マイコン３７は、複数の入力経路３８の中から入力先を切り替え、切り替えた入力先に対応するセル２１のセル電圧を示すセル電圧情報を出力経路３９を介して入力し、入力したセル電圧情報に基づいてセル電圧を取得する。
【００３６】
このため、マイコン３７は、第１フォトＭＯＳ３２を切り替えることにより入力先を各監視ＩＣ３１のいずれかに切り替え、第２フォトＭＯＳ３５を切り替えることによりオペアンプ３６ａ、３６ｂを介して当該監視ＩＣ３１のセル電圧情報を取得する。すなわち、マイコン３７は、第１フォトＭＯＳ３２および第２フォトＭＯＳ３５の切り替えに基づいて、各コンデンサ３３ａ、３３ｂに印加されるセル電圧情報に対応した蓄電電圧を検出するダブルフライングキャパシタ方式によってセル電圧を取得する。
【００３７】
なお、第２フォトＭＯＳ３５と各オペアンプ３６ａ、３６ｂとの間の出力経路３９に抵抗４２ａ、４２ｂが接続されている。各抵抗４２ａ、４２ｂはそれぞれ低圧グランド４３に接続されている。同様に、マイコン３７は低圧グランド４３に接続されている。さらに、各抵抗４２ａ、４２ｂと低圧グランド４３との接続点と車両のボデーグランド７０との間に低圧用のコモンコンデンサ４４が接続され、マイコン３７と低圧グランド４３とボデーグランド７０との間にもコモンコンデンサ４４が接続されている。コモンコンデンサ４４は高周波ノイズをボデーグランド７０に逃がすノイズ対策用として設けられている。電池監視システムでは、ボデーグランド７０は組電池２０の低電圧側に接続される。
【００３８】
次に、上記の構成の電池監視システムに発生するノイズの除去について、図３および図４を参照して説明する。
【００３９】
図３に示されるように、インバータ等の負荷１０やシステムメインリレー６０、テスタ等がノイズ発生源となり、電池監視システムにコモンモードノイズが発生する。そして、コモンモードノイズは組電池２０を介して電池監視ユニット３０に進入する。すなわち、コモンモードノイズは、第１フォトＭＯＳ３２、フライングキャパシタ（コンデンサ３３ａ、３３ｂ）、第２フォトＭＯＳ３５を介してマイコン３７に入力される。マイコン３７は低圧グランド４３を基準としたセル電圧の検出および出力を行うが、コモンモードノイズの影響によってセル電圧の検出の精度が低下してしまう。以上のコモンモードノイズの経路を図４に示す。
【００４０】
図４に示されるように、電池監視システムでは、各構成要素は共通のボデーグランド７０に接続されているので、ボデーグランド７０を介してコモンモードノイズが伝達する。したがって、コモンモードノイズは負荷１０や組電池２０を介して電池監視ユニット３０に進入し、マイコン３７のセル電圧の検出に影響を及ぼす。コモンモードノイズはボデーグランド７０に戻り、電池監視システムを周回する。なお、図４に示される破線の経路は、電池監視ユニット３０内に発生するノーマルノイズの一例である。
【００４１】
このように電池監視システムを周回するコモンモードノイズに対し、上述のように電池監視ユニット３０にフィルタ３４が設けられている。具体的には、電池監視ユニット３０においてマイコン３７に到達する最終経路である出力経路３９にフィルタ３４が設けられている。このため、図５の矢印で示されるように、コモンモードノイズは組電池２０側の多数の経路から電池監視ユニット３０内に進入したとしても、第１フォトＭＯＳ３２以降の出力経路３９に設けられたフィルタ３４によってコモンモードノイズが低減される。
【００４２】
ここで、本実施形態ではダブルフライングキャパシタ方式でセル電圧情報を伝達する構成となっている。したがって、インダクタ４１ａ、コンデンサ３３ａ、インダクタ４１ｃを経由する経路によって電池監視ユニット３０内で発生するノーマルノイズを低減することができる。同様に、インダクタ４１ｃ、コンデンサ３３ｂ、インダクタ４１ｅを経由する経路によってもノーマルノイズを低減することができる。このように、インダクタ４１ａ、４１ｃ、４１ｅがコンデンサ３３ａ、３３ｂよりも第１フォトＭＯＳ３２側に位置していることでコンデンサ３３ａ、３３ｂを用いたノーマルノイズの除去が可能になっている。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態では電池監視ユニット３０において信号の最終経路である出力経路３９にフィルタ３４を設けたことが特徴となっている。すなわち、複数のセル２１のそれぞれに対応した複数の入力経路３８の全てにフィルタ３４を設けず、入力経路３８よりも数が少ない出力経路３９にフィルタ３４を設けている。したがって、複数のセル２１のそれぞれに対応した複数の入力経路３８の全てにフィルタ３４を設ける必要がないので、電池監視ユニット３０を構成する部品点数を削減することができる。
【００４４】
また、最終経路である出力経路３９にフィルタ３４が存在しているので、コモンモードノイズが電池監視ユニット３０内をどのように伝達しても、最終的にコモンモードノイズをフィルタ３４で低減および除去することができる。以上により、電池監視ユニット３０の部品点数を削減しつつ、コモンモードノイズによる電池監視ユニット３０の誤動作を防止することができる。
【００４５】
これによると、フライングキャパシタ方式でセル電圧情報をマイコン３７に伝達する構成において、第１フォトＭＯＳ３２を経由して第１配線４０ａおよび第２配線４０ｂに出力されるコモンモードノイズを、インダクタ４１ａおよびコンデンサ３３ａによって構成されたフィルタ３４によって除去することができる。
【００４６】
さらに、本実施形態ではインダクタ４１ａ、４１ｃ、４１ｅがコンデンサ３３ａ、３３ｂよりも第１フォトＭＯＳ３２側すなわちノイズの進入側に設けられている。したがって、コンデンサ３３ａ、３３ｂを介する経路によって、電池監視ユニット３０内に発生するノーマルノイズを除去することができる。
【００４７】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第１フォトＭＯＳ３２が特許請求の範囲の「第１切り替え手段」に対応し、第２フォトＭＯＳ３５が特許請求の範囲の「第２切り替え手段」に対応する。また、マイコン３７が特許請求の範囲の「電圧検出手段」に対応する。オペアンプ３６ａ、３６ｂについても特許請求の範囲の「電圧検出手段」に対応する。
【００４８】
本実施形態では、ダブルフライングキャパシタ方式を採用しているため、第１配線４０ａまたは第２配線４０ｂが特許請求の範囲の「第１配線」に対応し、第２配線４０ｂまたは第３配線４０ｃが特許請求の範囲の「第２配線」に対応する。
【００４９】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。上述の第１実施形態では、所定数のセル２１毎に監視ＩＣ３１を設けて各セル２１を監視する構成であったが、本実施形態では監視ＩＣ３１を設けずに各セル２１のセル電圧を取得する構成になっている。
【００５０】
図６は、本実施形態に係る電池監視ユニット３０を含んだ電池監視システムの全体構成図である。この図に示されるように、電池監視ユニット３０は、２個のコンデンサ３３ａ、３３ｂを使用したダブルフライングキャパシタ方式でセル電圧を検出するように構成されている。
【００５１】
このため、電池監視ユニット３０の構成は、上述の第１フォトＭＯＳ３２、第２フォトＭＯＳ３５、コンデンサ３３ａ、３３ｂ、第１〜第３配線４０ａ〜４０ｃ、２個のオペアンプ３６ａ、３６ｂの他に、Ａ／Ｄ変換器４５を備えた構成となっている。
【００５２】
第１フォトＭＯＳ３２は、各セル２１の各端子に対応して設けられた複数のスイッチ３２ａを備えている。ここで、各セル２１のうちの直列接続された隣同士のセル２１では、高電圧側のセル２１の負極端子と低電圧側のセル２１の正極端子とが共通化されている。したがって、各スイッチ３２ａの一端は、最も高電圧側のセル２１の正極端子と、最も低電圧側のセル２１の負極端子と、これらの端子を除く各共通端子と、の各端子に対してそれぞれ接続されている。
【００５３】
また、本実施形態では監視ＩＣ３１が設けられていないので、各スイッチ３２ａと各セル２１の端子とをそれぞれ接続する各経路が第１フォトＭＯＳ３２の複数の入力経路３８に該当する。一方、第１実施形態と同様に、第１フォトＭＯＳ３２よりもＡ／Ｄ変換器４５側が出力経路３９となる。
【００５４】
さらに、図６に示されるように、例えば９個のセル２１によって組電池２０が構成されており、３個のセル２１毎に各配線４０ａ〜４０ｃが設けられている。このような場合、最も高電圧側のセル２１を基準として低電圧側に１個目、５個目、９個目（４ｍ＋１、ｍ＝０，１，２，・・・）の各セル２１の高電圧側に対応する端子に接続された各スイッチ３２ａに第１配線４０ａが接続されている。同様に、最も高電圧側のセル２１を基準として低電圧側に２個目、４個目、６個目、８個目（２ｍ、ｍ＝１，２，・・・）の各セル２１の高電圧側に対応した端子に接続された各スイッチ３２ａに第２配線４０ｂが接続されている。同様に、最も高電圧側のセル２１を基準として低電圧側に３個目、７個目（４ｍ＋３、ｍ＝０，１，２，・・・）の各セル２１の高電圧側に対応する端子に接続された各スイッチ３２ａに第３配線４０ｃが接続されている。
【００５５】
第２フォトＭＯＳ３５は、第１フォトＭＯＳ３２と同様に複数のスイッチ３５ａを備えて構成されている。各スイッチ３５ａは各配線４０ａ〜４０ｃにそれぞれ設けられている。なお、図６において、各スイッチ３２ａ、３５ａに並列接続されたコンデンサは寄生容量を示している。
【００５６】
Ａ／Ｄ変換器４５は各オペアンプ３６ａ、３６ｂで増幅されたセル２１のセル電圧を測定する回路である。本実施形態では、コンデンサ３３ａ、３３ｂの蓄電電圧そのものがセル電圧情報に対応する。すなわち、蓄電電圧がセル電圧に対応する。そして、Ａ／Ｄ変換器４５は、測定したセル電圧をデジタル信号に変換してＡＤ出力として図示しないマイコン等に出力する。
【００５７】
なお、組電池２０の正極と負極にはそれぞれノイズ除去用のコンデンサ８０が接続されている。各コンデンサ８０はボデーグランド７０に接続されている。
【００５８】
上記の構成において、第１フォトＭＯＳ３２と第２フォトＭＯＳ３５との間にフィルタ３４が設けられている。すなわち、第１実施形態と同様に、各配線４０ａ〜４０ｃにインダクタ４１ａ〜４１ｆが２個ずつ設けられており、フライングキャパシタ方式によってセル電圧情報を伝達させるための各コンデンサ３３ａ、３３ｂもフィルタ３４の一部として機能する。
【００５９】
これにより、組電池２０を介して複数の入力経路３８から第１フォトＭＯＳ３２に進入したコモンモードノイズをフィルタ３４によって低減および除去することができる。また、コンデンサ３３ａ、３３ｂよりも第１フォトＭＯＳ３２側のインダクタ４１ａ、４１ｃ、４１ｅおよびコンデンサ３３ａ、３３ｂによって電池監視ユニット３０内で発生したノーマルノイズを低減および除去することができる。
【００６０】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、Ａ／Ｄ変換器４５が特許請求の範囲の「電圧検出手段」に対応する。
【００６１】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示された電池監視ユニット３０の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明のフィルタ３４を用いた他の構成とすることもできる。例えば、切り替え手段である第１フォトＭＯＳ３２や第２フォトＭＯＳ３５は半導体スイッチであるが、切り替え手段として機械式スイッチが用いられても良い。
【００６２】
また、第１フォトＭＯＳ３２の複数の入力経路３８に接続されているものは、上述の監視ＩＣ３１や組電池２０そのものの他にマルチプレクサ等でも良い。同様に、マイコン３７等の電圧検出手段に至る出力経路３９にＩＣ（マルチプレクサ）等が設けられていても良い。
【００６３】
そして、監視ＩＣ３１の構成はセル電圧を検出するだけでなく、内部抵抗やセル２１に流れる電流等の電池状態を検出するように構成されていても良い。また、マイコン３７は、組電池２０に流れる電流等のデータを用いて組電池２０の残存容量（State of Charge；ＳＯＣ）を取得し、この残存容量に基づいて図示しない均等化放電回路等によりセル２１の充電や放電を制御しても良い。このように、電池監視ユニット３０は単にセル電圧を検出する構成ではなく、他の機能を備えていても良い。
【００６４】
上記各実施形態ではフライングキャパシタ方式によりセル電圧情報を伝達する構成であったがセル電圧情報を伝達する方式はこれに限られない。もちろん、ダブルフライングキャパシタ方式ではなく、１個のコンデンサを用いるシングルフライングキャパシタ方式で構成されていても良い。この場合は第１フォトＭＯＳ３２と第２フォトＭＯＳ３５との間の出力経路は第１配線４０ａと第２配線４０ｂの２本の配線で構成される。
【００６５】
また、フィルタ３４は上記各実施形態の構成に限られない。例えば、コンデンサ３３ａ、３３ｂを用いずにインダクタのみでフィルタ３４を構成しても良いし、インダクタを用いずにコンデンサのみでフィルタ３４を構成しても良い。
【００６６】
上記各実施形態では、電池監視装置をハイブリッド車等の電気自動車に適用することについて説明したが、これは電池監視装置の適用の一例であり、車両に限らずセル２１を監視する装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
２０ 組電池
２１ セル
３２ 第１フォトＭＯＳ（第１切り替え手段）
３３ａ、３３ｂ コンデンサ
３４ フィルタ
３５ 第２フォトＭＯＳ（第２切り替え手段）
３７ マイコン（電圧検出手段）
３８ 入力経路
３９ 出力経路
４０ａ〜４０ｃ 第１〜第３配線
４１ａ〜４１ｆ インダクタ
４５ Ａ／Ｄ変換器（電圧検出手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセルを直列接続して構成される組電池の各セルをそれぞれ監視する電池監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、直列接続されて組電池を構成する複数の電池モジュールの電圧を検出するように構成された組電池電圧検出回路が、例えば特許文献１で提案されている。各電池モジュールの両極の電極端子にはスイッチがそれぞれ接続されており、いずれかの電池モジュールの両極の電極端子のスイッチが導通することで、当該電池モジュールの電圧が検出される構成になっている。
【０００３】
また、組電池はインバータ等の負荷に対して共通の配線に接続されている。このため、共通の配線および組電池を介して組電池電圧検出回路にコモンモードノイズが進入してくる。例えば、インバータのスイッチング素子、システムメインリレー（ＳＭＲ）、ＤＣＤＣコンバータ、テスタの動作・検査時の入力電圧源等がコモンモードノイズの発生源となる。
【０００４】
そこで、組電池電圧検出回路内にコモンモードノイズが進入することによって検出回路が誤動作しないように、各電池モジュールの両極の電極端子にそれぞれ抵抗等のノイズ防止フィルタを設けていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１１４２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、各電池モジュールの両極の電極端子にそれぞれノイズ防止フィルタを設けているため、組電池電圧検出回路を構成する部品点数が増加してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は上記点に鑑み、部品点数を削減しつつ、コモンモードノイズによる誤動作を防止することができる電池監視装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数のセル（２１）を直列接続して構成される組電池（２０）の各セル（２１）のセル電圧をそれぞれ監視する電池監視装置であって、複数のセル（２１）のそれぞれに対応した複数の入力経路（３８）と、複数の入力経路（３８）よりも数が少ない出力経路（３９）と、を有し、複数の入力経路（３８）の中から入力先を切り替え、切り替えた入力先に対応するセル（２１）のセル電圧を示すセル電圧情報を出力経路（３９）を介して出力する第１切り替え手段（３２）を備えている。また、出力経路（３９）を介してセル電圧情報を入力し、当該セル電圧情報に基づいてセル電圧を取得する電圧検出手段（３７、４５）と、出力経路（３９）に設けられたノイズ除去用のフィルタ（３４）と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
これによると、複数のセル（２１）のそれぞれに対応した複数の入力経路（３８）の全てにフィルタ（３４）を設ける必要がないので、電池監視装置を構成する部品点数を削減することができる。また、電圧検出手段（３７、４５）に繋がる出力経路（３９）上にフィルタ（３４）が設けられているので、負荷に接続される組電池（２０）を介して電池監視装置に進入するコモンモードノイズを除去することができ、ひいてはコモンモードノイズによる誤動作を防止することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明のように、フィルタ（３４）は、インダクタ（４１ａ〜４１ｆ）を含んだ構成になっていても良い。また、請求項３に記載の発明のように、フィルタ（３４）は、コンデンサ（３３ａ、３３ｂ）を含んだ構成になっていても良い。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、第１切り替え手段（３２）と電圧検出手段（３７、４５）とを接続する出力経路（３９）に第２切り替え手段（３５）を備え、第１切り替え手段（３２）と第２切り替え手段（３５）との間の出力経路（３９）は、第１切り替え手段（３２）と第２切り替え手段（３５）とを接続する第１配線（４０ａ、４０ｂ）と第２配線（４０ｂ、４０ｃ）とを含んで構成されている。
【００１２】
また、フィルタ（３４）は、第１配線（４０ａ、４０ｂ）および第２配線（４０ｂ、４０ｃ）にそれぞれ設けられたインダクタ（４１ａ、４１ｃ、４１ｅ）と、第１配線（４０ａ、４０ｂ）と第２配線（４０ｂ、４０ｃ）とを接続するコンデンサ（３３ａ、３３ｂ）と、を備えて構成されている。そして、電圧検出手段（３７、４５）は、第１切り替え手段（３２）および第２切り替え手段（３５）の切り替えに基づいて、コンデンサ（３３ａ、３３ｂ）に印加されるセル電圧情報に対応した蓄電電圧を検出するフライングキャパシタ方式によってセル電圧を取得することを特徴とする。
【００１３】
これによると、フライングキャパシタ方式でセル電圧情報を電圧検出手段（３７、４５）に伝達する構成において、第１切り替え手段（３２）を経由して第１配線（４０ａ、４０ｂ）および第２配線（４０ｂ、４０ｃ）に出力されるコモンモードノイズを、インダクタ（４１ａ、４１ｃ、４１ｅ）およびコンデンサ（３３ａ、３３ｂ）によって構成されたフィルタ（３４）によって除去することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、インダクタ（４１ａ、４１ｃ、４１ｅ）は、コンデンサ（３３ａ、３３ｂ）よりも第１切り替え手段（３２）側に設けられていることを特徴とする。これによると、第１切り替え手段（３２）からインダクタ（４１ａ、４１ｃ、４１ｅ）およびコンデンサ（３３ａ、３３ｂ）を介する経路によって、電池監視装置内に発生するノーマルノイズを除去することができる。
【００１５】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電池監視ユニットを含んだ電池監視システムの全体構成図である。
【図２】図１に示される電池監視ユニットの具体的な構成を示した図である。
【図３】ノイズ発生源からマイコン出力に至る経路を説明するための図である。
【図４】第１実施形態に係るフィルタが電池監視ユニットに設けられていない場合の電池監視システムにおけるコモンモードノイズの経路を示した図である。
【図５】第１実施形態に係る電池監視ユニットにおけるコモンモードノイズおよびノーマルノイズの経路を示した図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る電池監視ユニットを含んだ電池監視システムの全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１８】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。本発明に係る電池監視装置は、例えばハイブリッド車等の電気自動車に搭載される電池監視システムの一部である電池監視ユニットとして適用されるものである。以下、電池監視装置を電池監視ユニットとして説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る電池監視ユニットを含んだ電池監視システムの全体構成図である。この図に示されるように、電池監視システムは、負荷１０と、組電池２０（図１のＬｉ−ｂａｔｔ）と、電池監視ユニット３０と、補機バッテリ４０と、を備えて構成されている。
【００２０】
負荷１０は、組電池２０の電圧を用いて動作するインバータ、ＤＣＤＣコンバータ等である。インバータは例えば図１のモータ（ＭＧ１、ＭＧ２）を駆動するために動作する。このような負荷１０は、組電池２０の正極側および負極側にそれぞれ接続されたシステムメインリレー６０（図１のＳＭＲ）を介して組電池２０に電気的に接続されている。そして、システムメインリレー６０が導通状態になることにより負荷１０は組電池２０から電力供給を受ける。
【００２１】
組電池２０は、最小単位であるセル２１が直列に複数接続されて構成された電池群である。セル２１として充電可能なリチウムイオン二次電池が用いられる。上述のように、組電池２０はインバータやモータ等の負荷１０や図示しない他の負荷を駆動するための電源や他の電子機器の電源として用いられる。
【００２２】
電池監視ユニット３０は、組電池２０の各セル２１のセル電圧をそれぞれ監視するように構成されている。なお、図１では電池監視ユニット３０の構成を簡略して描いてある。具体的な構成については後述する。
【００２３】
補機バッテリ４０は、接続端子（図１のＡＭ ＩＧＣＴおよびＧＮＤ）を介して電池監視ユニット３０に対して電源を供給するものであり、組電池２０とは異なる電源である。このような補機バッテリ４０は、例えば１４Ｖの車載バッテリである。以上が、電池監視システムの全体構成である。
【００２４】
続いて、電池監視ユニット３０の具体的な構成について、図２を参照して説明する。図２に示されるように、電池監視ユニット３０は、複数の監視ＩＣ３１と、第１フォトＭＯＳ３２と、２個のコンデンサ３３ａ、３３ｂと、フィルタ３４と、第２フォトＭＯＳ３５と、２個のオペアンプ３６ａ、３６ｂと、マイクロコンピュータ３７（以下、マイコン３７という）と、を備えて構成されている。
【００２５】
複数の監視ＩＣ３１は、各監視ＩＣ３１に対応する所定数の各セル２１の電池状態をそれぞれ検出し、検出した電池状態の情報を出力するように構成されている。ここで、「電池状態」とは、セル２１のセル電圧やセル２１に流れる電流等である。各監視ＩＣ３１は監視対象の各セル２１から電源供給を受けて動作するようになっている。
【００２６】
また、監視ＩＣ３１は、各セル２１のセル電圧を検出した場合、各セル２１のセル電圧の値を示すセル電圧情報を出力する。各監視ＩＣ３１から出力されたセル電圧情報は第１フォトＭＯＳ３２にそれぞれ入力される。
【００２７】
第１フォトＭＯＳ３２および第２フォトＭＯＳ３５は、内蔵する半導体スイッチをマイコン３７の指令に従って切り替えることにより、複数の入力の中から入力先を切り替えて出力する切り替え手段である。
【００２８】
具体的に、第１フォトＭＯＳ３２は、複数のセル２１のそれぞれに対応した複数の入力経路３８と、複数の入力経路３８よりも数が少ない出力経路３９と、を有している。本実施形態では、第１フォトＭＯＳ３２は複数の監視ＩＣ３１に接続されているので、「複数のセル２１のそれぞれに対応する」とは、各監視ＩＣ３１に対応していることを意味している。
【００２９】
出力経路３９は、第１フォトＭＯＳ３２からマイコン３７に至るまでの経路である。本実施形態では、第１フォトＭＯＳ３２と第２フォトＭＯＳ３５との間の出力経路３９は、第１フォトＭＯＳ３２と第２フォトＭＯＳ３５とを接続する第１配線４０ａと第２配線４０ｂと第３配線４０ｃとの３本の配線で構成されている。
【００３０】
第１フォトＭＯＳ３２と第２フォトＭＯＳ３５との間は、フライングキャパシタ方式でセル電圧情報が伝達されるように構成されている。すなわち、第１配線４０ａと第２配線４０ｂとを接続するコンデンサ３３ａと、第２配線４０ｂと第３配線４０ｃとを接続するコンデンサ３３ｂと、が設けられている。これにより、セル電圧情報は第１フォトＭＯＳ３２と第２フォトＭＯＳ３５との切り替えによって各コンデンサ３３ａ、３３ｂに印加される蓄電電圧として伝達される。本実施形態では２個のコンデンサ３３ａ、３３ｂを用いているので、セル電圧情報の伝達はダブルフライングキャパシタ方式で行われる。
【００３１】
そして、電池監視ユニット３０は、第１フォトＭＯＳ３２と第２フォトＭＯＳ３５との間の出力経路３９すなわち３本の配線４０ａ〜４０ｃにノイズ除去用のフィルタ３４を備えている。フィルタ３４は、各配線４０ａ〜４０ｃにそれぞれ設けられたインダクタ４１ａ〜４１ｆと、上述のコンデンサ３３ａ、３３ｂと、を備えて構成されている。
【００３２】
インダクタ４１ａ、４１ｂは第１配線４０ａに設けられ、インダクタ４１ｃ、４１ｄは第２配線４０ｂに設けられ、インダクタ４１ｅ、４１ｆは第３配線４０ｃに設けられている。２個のインダクタはそれぞれ各配線４０ａ〜４０ｃに対する各コンデンサ３３ａ、３３ｂの接続点を基準として第１フォトＭＯＳ３２側と第２フォトＭＯＳ３５側とに設けられている。また、コンデンサ３３ａ、３３ｂは、本実施形態ではセル電圧情報を伝達するだけでなく、フィルタ３４の一部としても機能する。
【００３３】
各オペアンプ３６ａ、３６ｂは、第２フォトＭＯＳ３５とマイコン３７とを接続しており、第２フォトＭＯＳ３５の出力を増幅してマイコン３７に入力するように構成されている。オペアンプ３６ａはコンデンサ３３ａに印加された蓄電電圧を増幅して出力する差動増幅回路として構成され、オペアンプ３６ｂはコンデンサ３３ｂに印加された蓄電電圧を増幅して出力する差動増幅回路として構成されている。
【００３４】
なお、第２フォトＭＯＳ３５の出力端子は３個である。３個の出力端子のうちの１個がオペアンプ３６ａに接続され、３個の出力端子のうちの１個がオペアンプ３６ｂに接続され、３個の出力端子のうちの１個が各オペアンプ３６ａ、３６ｂにそれぞれ接続されている。
【００３５】
マイコン３７は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに従って各セル２１のセル電圧を取得する制御回路である。具体的に、マイコン３７は、複数の入力経路３８の中から入力先を切り替え、切り替えた入力先に対応するセル２１のセル電圧を示すセル電圧情報を出力経路３９を介して入力し、入力したセル電圧情報に基づいてセル電圧を取得する。
【００３６】
このため、マイコン３７は、第１フォトＭＯＳ３２を切り替えることにより入力先を各監視ＩＣ３１のいずれかに切り替え、第２フォトＭＯＳ３５を切り替えることによりオペアンプ３６ａ、３６ｂを介して当該監視ＩＣ３１のセル電圧情報を取得する。すなわち、マイコン３７は、第１フォトＭＯＳ３２および第２フォトＭＯＳ３５の切り替えに基づいて、各コンデンサ３３ａ、３３ｂに印加されるセル電圧情報に対応した蓄電電圧を検出するダブルフライングキャパシタ方式によってセル電圧を取得する。
【００３７】
なお、第２フォトＭＯＳ３５と各オペアンプ３６ａ、３６ｂとの間の出力経路３９に抵抗４２ａ、４２ｂが接続されている。各抵抗４２ａ、４２ｂはそれぞれ低圧グランド４３に接続されている。同様に、マイコン３７は低圧グランド４３に接続されている。さらに、各抵抗４２ａ、４２ｂと低圧グランド４３との接続点と車両のボデーグランド７０との間に低圧用のコモンコンデンサ４４が接続され、マイコン３７と低圧グランド４３とボデーグランド７０との間にもコモンコンデンサ４４が接続されている。コモンコンデンサ４４は高周波ノイズをボデーグランド７０に逃がすノイズ対策用として設けられている。電池監視システムでは、ボデーグランド７０は組電池２０の低電圧側に接続される。
【００３８】
次に、上記の構成の電池監視システムに発生するノイズの除去について、図３および図４を参照して説明する。
【００３９】
図３に示されるように、インバータ等の負荷１０やシステムメインリレー６０、テスタ等がノイズ発生源となり、電池監視システムにコモンモードノイズが発生する。そして、コモンモードノイズは組電池２０を介して電池監視ユニット３０に進入する。すなわち、コモンモードノイズは、第１フォトＭＯＳ３２、フライングキャパシタ（コンデンサ３３ａ、３３ｂ）、第２フォトＭＯＳ３５を介してマイコン３７に入力される。マイコン３７は低圧グランド４３を基準としたセル電圧の検出および出力を行うが、コモンモードノイズの影響によってセル電圧の検出の精度が低下してしまう。以上のコモンモードノイズの経路を図４に示す。
【００４０】
図４に示されるように、電池監視システムでは、各構成要素は共通のボデーグランド７０に接続されているので、ボデーグランド７０を介してコモンモードノイズが伝達する。したがって、コモンモードノイズは負荷１０や組電池２０を介して電池監視ユニット３０に進入し、マイコン３７のセル電圧の検出に影響を及ぼす。コモンモードノイズはボデーグランド７０に戻り、電池監視システムを周回する。なお、図４に示される破線の経路は、電池監視ユニット３０内に発生するノーマルノイズの一例である。
【００４１】
このように電池監視システムを周回するコモンモードノイズに対し、上述のように電池監視ユニット３０にフィルタ３４が設けられている。具体的には、電池監視ユニット３０においてマイコン３７に到達する最終経路である出力経路３９にフィルタ３４が設けられている。このため、図５の矢印で示されるように、コモンモードノイズは組電池２０側の多数の経路から電池監視ユニット３０内に進入したとしても、第１フォトＭＯＳ３２以降の出力経路３９に設けられたフィルタ３４によってコモンモードノイズが低減される。
【００４２】
ここで、本実施形態ではダブルフライングキャパシタ方式でセル電圧情報を伝達する構成となっている。したがって、インダクタ４１ａ、コンデンサ３３ａ、インダクタ４１ｃを経由する経路によって電池監視ユニット３０内で発生するノーマルノイズを低減することができる。同様に、インダクタ４１ｃ、コンデンサ３３ｂ、インダクタ４１ｅを経由する経路によってもノーマルノイズを低減することができる。このように、インダクタ４１ａ、４１ｃ、４１ｅがコンデンサ３３ａ、３３ｂよりも第１フォトＭＯＳ３２側に位置していることでコンデンサ３３ａ、３３ｂを用いたノーマルノイズの除去が可能になっている。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態では電池監視ユニット３０において信号の最終経路である出力経路３９にフィルタ３４を設けたことが特徴となっている。すなわち、複数のセル２１のそれぞれに対応した複数の入力経路３８の全てにフィルタ３４を設けず、入力経路３８よりも数が少ない出力経路３９にフィルタ３４を設けている。したがって、複数のセル２１のそれぞれに対応した複数の入力経路３８の全てにフィルタ３４を設ける必要がないので、電池監視ユニット３０を構成する部品点数を削減することができる。
【００４４】
また、最終経路である出力経路３９にフィルタ３４が存在しているので、コモンモードノイズが電池監視ユニット３０内をどのように伝達しても、最終的にコモンモードノイズをフィルタ３４で低減および除去することができる。以上により、電池監視ユニット３０の部品点数を削減しつつ、コモンモードノイズによる電池監視ユニット３０の誤動作を防止することができる。
【００４５】
これによると、フライングキャパシタ方式でセル電圧情報をマイコン３７に伝達する構成において、第１フォトＭＯＳ３２を経由して第１配線４０ａおよび第２配線４０ｂに出力されるコモンモードノイズを、インダクタ４１ａおよびコンデンサ３３ａによって構成されたフィルタ３４によって除去することができる。
【００４６】
さらに、本実施形態ではインダクタ４１ａ、４１ｃ、４１ｅがコンデンサ３３ａ、３３ｂよりも第１フォトＭＯＳ３２側すなわちノイズの進入側に設けられている。したがって、コンデンサ３３ａ、３３ｂを介する経路によって、電池監視ユニット３０内に発生するノーマルノイズを除去することができる。
【００４７】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第１フォトＭＯＳ３２が特許請求の範囲の「第１切り替え手段」に対応し、第２フォトＭＯＳ３５が特許請求の範囲の「第２切り替え手段」に対応する。また、マイコン３７が特許請求の範囲の「電圧検出手段」に対応する。オペアンプ３６ａ、３６ｂについても特許請求の範囲の「電圧検出手段」に対応する。
【００４８】
本実施形態では、ダブルフライングキャパシタ方式を採用しているため、第１配線４０ａまたは第２配線４０ｂが特許請求の範囲の「第１配線」に対応し、第２配線４０ｂまたは第３配線４０ｃが特許請求の範囲の「第２配線」に対応する。
【００４９】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。上述の第１実施形態では、所定数のセル２１毎に監視ＩＣ３１を設けて各セル２１を監視する構成であったが、本実施形態では監視ＩＣ３１を設けずに各セル２１のセル電圧を取得する構成になっている。
【００５０】
図６は、本実施形態に係る電池監視ユニット３０を含んだ電池監視システムの全体構成図である。この図に示されるように、電池監視ユニット３０は、２個のコンデンサ３３ａ、３３ｂを使用したダブルフライングキャパシタ方式でセル電圧を検出するように構成されている。
【００５１】
このため、電池監視ユニット３０の構成は、上述の第１フォトＭＯＳ３２、第２フォトＭＯＳ３５、コンデンサ３３ａ、３３ｂ、第１〜第３配線４０ａ〜４０ｃ、２個のオペアンプ３６ａ、３６ｂの他に、Ａ／Ｄ変換器４５を備えた構成となっている。
【００５２】
第１フォトＭＯＳ３２は、各セル２１の各端子に対応して設けられた複数のスイッチ３２ａを備えている。ここで、各セル２１のうちの直列接続された隣同士のセル２１では、高電圧側のセル２１の負極端子と低電圧側のセル２１の正極端子とが共通化されている。したがって、各スイッチ３２ａの一端は、最も高電圧側のセル２１の正極端子と、最も低電圧側のセル２１の負極端子と、これらの端子を除く各共通端子と、の各端子に対してそれぞれ接続されている。
【００５３】
また、本実施形態では監視ＩＣ３１が設けられていないので、各スイッチ３２ａと各セル２１の端子とをそれぞれ接続する各経路が第１フォトＭＯＳ３２の複数の入力経路３８に該当する。一方、第１実施形態と同様に、第１フォトＭＯＳ３２よりもＡ／Ｄ変換器４５側が出力経路３９となる。
【００５４】
さらに、図６に示されるように、例えば９個のセル２１によって組電池２０が構成されており、３個のセル２１毎に各配線４０ａ〜４０ｃが設けられている。このような場合、最も高電圧側のセル２１を基準として低電圧側に１個目、５個目、９個目（４ｍ＋１、ｍ＝０，１，２，・・・）の各セル２１の高電圧側に対応する端子に接続された各スイッチ３２ａに第１配線４０ａが接続されている。同様に、最も高電圧側のセル２１を基準として低電圧側に２個目、４個目、６個目、８個目（２ｍ、ｍ＝１，２，・・・）の各セル２１の高電圧側に対応した端子に接続された各スイッチ３２ａに第２配線４０ｂが接続されている。同様に、最も高電圧側のセル２１を基準として低電圧側に３個目、７個目（４ｍ＋３、ｍ＝０，１，２，・・・）の各セル２１の高電圧側に対応する端子に接続された各スイッチ３２ａに第３配線４０ｃが接続されている。
【００５５】
第２フォトＭＯＳ３５は、第１フォトＭＯＳ３２と同様に複数のスイッチ３５ａを備えて構成されている。各スイッチ３５ａは各配線４０ａ〜４０ｃにそれぞれ設けられている。なお、図６において、各スイッチ３２ａ、３５ａに並列接続されたコンデンサは寄生容量を示している。
【００５６】
Ａ／Ｄ変換器４５は各オペアンプ３６ａ、３６ｂで増幅されたセル２１のセル電圧を測定する回路である。本実施形態では、コンデンサ３３ａ、３３ｂの蓄電電圧そのものがセル電圧情報に対応する。すなわち、蓄電電圧がセル電圧に対応する。そして、Ａ／Ｄ変換器４５は、測定したセル電圧をデジタル信号に変換してＡＤ出力として図示しないマイコン等に出力する。
【００５７】
なお、組電池２０の正極と負極にはそれぞれノイズ除去用のコンデンサ８０が接続されている。各コンデンサ８０はボデーグランド７０に接続されている。
【００５８】
上記の構成において、第１フォトＭＯＳ３２と第２フォトＭＯＳ３５との間にフィルタ３４が設けられている。すなわち、第１実施形態と同様に、各配線４０ａ〜４０ｃにインダクタ４１ａ〜４１ｆが２個ずつ設けられており、フライングキャパシタ方式によってセル電圧情報を伝達させるための各コンデンサ３３ａ、３３ｂもフィルタ３４の一部として機能する。
【００５９】
これにより、組電池２０を介して複数の入力経路３８から第１フォトＭＯＳ３２に進入したコモンモードノイズをフィルタ３４によって低減および除去することができる。また、コンデンサ３３ａ、３３ｂよりも第１フォトＭＯＳ３２側のインダクタ４１ａ、４１ｃ、４１ｅおよびコンデンサ３３ａ、３３ｂによって電池監視ユニット３０内で発生したノーマルノイズを低減および除去することができる。
【００６０】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、Ａ／Ｄ変換器４５が特許請求の範囲の「電圧検出手段」に対応する。
【００６１】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示された電池監視ユニット３０の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明のフィルタ３４を用いた他の構成とすることもできる。例えば、切り替え手段である第１フォトＭＯＳ３２や第２フォトＭＯＳ３５は半導体スイッチであるが、切り替え手段として機械式スイッチが用いられても良い。
【００６２】
また、第１フォトＭＯＳ３２の複数の入力経路３８に接続されているものは、上述の監視ＩＣ３１や組電池２０そのものの他にマルチプレクサ等でも良い。同様に、マイコン３７等の電圧検出手段に至る出力経路３９にＩＣ（マルチプレクサ）等が設けられていても良い。
【００６３】
そして、監視ＩＣ３１の構成はセル電圧を検出するだけでなく、内部抵抗やセル２１に流れる電流等の電池状態を検出するように構成されていても良い。また、マイコン３７は、組電池２０に流れる電流等のデータを用いて組電池２０の残存容量（State of Charge；ＳＯＣ）を取得し、この残存容量に基づいて図示しない均等化放電回路等によりセル２１の充電や放電を制御しても良い。このように、電池監視ユニット３０は単にセル電圧を検出する構成ではなく、他の機能を備えていても良い。
【００６４】
上記各実施形態ではフライングキャパシタ方式によりセル電圧情報を伝達する構成であったがセル電圧情報を伝達する方式はこれに限られない。もちろん、ダブルフライングキャパシタ方式ではなく、１個のコンデンサを用いるシングルフライングキャパシタ方式で構成されていても良い。この場合は第１フォトＭＯＳ３２と第２フォトＭＯＳ３５との間の出力経路は第１配線４０ａと第２配線４０ｂの２本の配線で構成される。
【００６５】
また、フィルタ３４は上記各実施形態の構成に限られない。例えば、コンデンサ３３ａ、３３ｂを用いずにインダクタのみでフィルタ３４を構成しても良いし、インダクタを用いずにコンデンサのみでフィルタ３４を構成しても良い。
【００６６】
上記各実施形態では、電池監視装置をハイブリッド車等の電気自動車に適用することについて説明したが、これは電池監視装置の適用の一例であり、車両に限らずセル２１を監視する装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
２０ 組電池
２１ セル
３２ 第１フォトＭＯＳ（第１切り替え手段）
３３ａ、３３ｂ コンデンサ
３４ フィルタ
３５ 第２フォトＭＯＳ（第２切り替え手段）
３７ マイコン（電圧検出手段）
３８ 入力経路
３９ 出力経路
４０ａ〜４０ｃ 第１〜第３配線
４１ａ〜４１ｆ インダクタ
４５ Ａ／Ｄ変換器（電圧検出手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセル（２１）を直列接続して構成される組電池（２０）の各セル（２１）のセル電圧をそれぞれ監視する電池監視装置であって、
前記複数のセル（２１）のそれぞれに対応した複数の入力経路（３８）と、前記複数の入力経路（３８）よりも数が少ない出力経路（３９）と、を有し、前記複数の入力経路（３８）の中から入力先を切り替え、切り替えた入力先に対応するセル（２１）のセル電圧を示すセル電圧情報を前記出力経路（３９）を介して出力する第１切り替え手段（３２）と、
前記出力経路（３９）を介して前記セル電圧情報を入力し、当該セル電圧情報に基づいてセル電圧を取得する電圧検出手段（３７、４５）と、
前記出力経路（３９）に設けられたノイズ除去用のフィルタ（３４）と、を備えていることを特徴とする電池監視装置。
【請求項２】
前記フィルタ（３４）は、インダクタ（４１ａ〜４１ｆ）を含んだ構成になっていることを特徴とする請求項１に記載の電池監視装置。
【請求項３】
前記フィルタ（３４）は、コンデンサ（３３ａ、３３ｂ）を含んだ構成になっていることを特徴とする請求項１または２に記載の電池監視装置。
【請求項４】
前記第１切り替え手段（３２）と前記電圧検出手段（３７、４５）とを接続する前記出力経路（３９）に第２切り替え手段（３５）を備え、
前記第１切り替え手段（３２）と前記第２切り替え手段（３５）との間の前記出力経路（３９）は、前記第１切り替え手段（３２）と前記第２切り替え手段（３５）とを接続する第１配線（４０ａ、４０ｂ）と第２配線（４０ｂ、４０ｃ）とを含んで構成され、
前記フィルタ（３４）は、前記第１配線（４０ａ、４０ｂ）および前記第２配線（４０ｂ、４０ｃ）にそれぞれ設けられたインダクタ（４１ａ、４１ｃ、４１ｅ）と、前記第１配線（４０ａ、４０ｂ）と前記第２配線（４０ｂ、４０ｃ）とを接続するコンデンサ（３３ａ、３３ｂ）と、を備えて構成されており、
前記電圧検出手段（３７、４５）は、前記第１切り替え手段（３２）および前記第２切り替え手段（３５）の切り替えに基づいて、前記コンデンサ（３３ａ、３３ｂ）に印加される前記セル電圧情報に対応した蓄電電圧を検出するフライングキャパシタ方式によって前記セル電圧を取得することを特徴とする請求項１に記載の電池監視装置。
【請求項５】
前記インダクタ（４１ａ、４１ｃ、４１ｅ）は、前記コンデンサ（３３ａ、３３ｂ）よりも前記第１切り替え手段（３２）側に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の電池監視装置。
【請求項１】
複数のセル（２１）を直列接続して構成される組電池（２０）の各セル（２１）のセル電圧をそれぞれ監視する電池監視装置であって、
前記複数のセル（２１）のそれぞれに対応した複数の入力経路（３８）と、前記複数の入力経路（３８）よりも数が少ない出力経路（３９）と、を有し、前記複数の入力経路（３８）の中から入力先を切り替え、切り替えた入力先に対応するセル（２１）のセル電圧を示すセル電圧情報を前記出力経路（３９）を介して出力する第１切り替え手段（３２）と、
前記出力経路（３９）を介して前記セル電圧情報を入力し、当該セル電圧情報に基づいてセル電圧を取得する電圧検出手段（３７、４５）と、
前記出力経路（３９）に設けられたノイズ除去用のフィルタ（３４）と、を備えていることを特徴とする電池監視装置。
【請求項２】
前記フィルタ（３４）は、インダクタ（４１ａ〜４１ｆ）を含んだ構成になっていることを特徴とする請求項１に記載の電池監視装置。
【請求項３】
前記フィルタ（３４）は、コンデンサ（３３ａ、３３ｂ）を含んだ構成になっていることを特徴とする請求項１または２に記載の電池監視装置。
【請求項４】
前記第１切り替え手段（３２）と前記電圧検出手段（３７、４５）とを接続する前記出力経路（３９）に第２切り替え手段（３５）を備え、
前記第１切り替え手段（３２）と前記第２切り替え手段（３５）との間の前記出力経路（３９）は、前記第１切り替え手段（３２）と前記第２切り替え手段（３５）とを接続する第１配線（４０ａ、４０ｂ）と第２配線（４０ｂ、４０ｃ）とを含んで構成され、
前記フィルタ（３４）は、前記第１配線（４０ａ、４０ｂ）および前記第２配線（４０ｂ、４０ｃ）にそれぞれ設けられたインダクタ（４１ａ、４１ｃ、４１ｅ）と、前記第１配線（４０ａ、４０ｂ）と前記第２配線（４０ｂ、４０ｃ）とを接続するコンデンサ（３３ａ、３３ｂ）と、を備えて構成されており、
前記電圧検出手段（３７、４５）は、前記第１切り替え手段（３２）および前記第２切り替え手段（３５）の切り替えに基づいて、前記コンデンサ（３３ａ、３３ｂ）に印加される前記セル電圧情報に対応した蓄電電圧を検出するフライングキャパシタ方式によって前記セル電圧を取得することを特徴とする請求項１に記載の電池監視装置。
【請求項５】
前記インダクタ（４１ａ、４１ｃ、４１ｅ）は、前記コンデンサ（３３ａ、３３ｂ）よりも前記第１切り替え手段（３２）側に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の電池監視装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１０８９２４（Ｐ２０１３−１０８９２４Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５５９８２（Ｐ２０１１−２５５９８２）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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