JP2011155829A - バッテリシステムおよびそれを備えた電動車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】配線の単純化が可能であるとともに小型化が可能なバッテリシステムおよびそれを備えた電動車両を提供する。
【解決手段】バッテリシステム５００は、複数のバッテリセル１０および複数のプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｄを備える。プリント回路基板２１Ａ〜２１Ｄの各々には、複数のバッテリセル１０のセル特性を検出するセル特性検出機能を有するセル特性検出回路１が実装される。また、プリント回路基板２１Ａには、セル特性検出回路１とともに、各バッテリセル１０のセル特性検出機能とは異なる機能を有する制御関連回路２が実装される。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリセルを含むバッテリシステムおよびそれを備えた電動車両に関する。
電動自動車等の移動体の駆動源として用いられるバッテリシステムにおいては、所定の駆動力を得るために、充放電が可能な複数のバッテリモジュールが設けられる。各バッテリモジュールは、複数の電池（バッテリセル）が例えば直列に接続された構成を有する。
特開平８−１６２１７１号公報 特開２００９−１６８７２０号公報
特許文献１には、電気自動車等の移動体に搭載される組電池の監視装置が記載されている。組電池は複数のモジュールからなる。各モジュールは複数のセルを含む。監視装置は、複数のモジュールにそれぞれ接続された複数の電圧計測ユニット、および電子制御ユニット（ＥＣＵ）を備える。ＥＣＵは複数の電圧計測ユニットに接続される。各電圧計測ユニットにより検出されたモジュールの電圧は、ＥＣＵへ伝送される。
特許文献２には、蓄電器、コンタクタおよびマネジメントユニット（ＭＧＵ）を備える電池システムが記載されている。蓄電器は、直列接続された複数のセル、および複数の制御ユニットを備える。各制御ユニットは、各セルの電圧等を検出する状態検出部を有する。複数の制御ユニットは、ＭＧＵに接続される。
特許文献１に記載された組電池の監視装置では、ＥＣＵが組電池の充電制御および寿命判定等の種々の監視および制御を行う。
また、特許文献２に記載された電池システムでは、ＭＧＵが蓄電器の監視および制御を行う。
しかしながら、特許文献１の組電池および監視装置を用いたシステムならびに特許文献２の電池システムでは、配線が複雑化するとともに小型化が困難である。
本発明の目的は、配線の単純化が可能であるとともに小型化が可能なバッテリシステムおよびそれを備えた電動車両を提供することである。
（１）第１の発明に係るバッテリシステムは、複数のバッテリセルと、１または複数の回路基板とを備え、１または複数の回路基板の各々は、各バッテリセルの第１のパラメータを検出する第１の機能を有し、少なくとも１つの回路基板は、第１の機能と異なる第２の機能をさらに有するものである。
このバッテリシステムにおいては、１または複数の回路基板の各々は、各バッテリセルの第１のパラメータを検出する第１の機能を有する。また、少なくとも１つの回路基板は、第１の機能と異なる第２の機能をさらに有する。
この場合、第１の機能を実現する回路と第２の機能を実現する回路との間の配線が少なくとも１つの回路基板上に形成される。また、バッテリシステムに第２の機能を有する回路ユニットを別途設ける必要がない。これにより、バッテリシステムの配線を単純化することができるとともに、バッテリシステムを小型化することができる。
（２）第２の機能は、複数のバッテリセルの第２のパラメータを検出する機能を含んでもよい。この場合、第２の機能により複数のバッテリセルの第２のパラメータが検出されるので、バッテリシステムに複数のバッテリセルの第２のパラメータを検出する検出ユニットを別途設ける必要がない。これにより、バッテリシステムの配線をより単純化することができるとともに、バッテリシステムを小型化することができる。
（３）第２の機能は、複数のバッテリセルに関する制御を行う機能を含んでもよい。この場合、第２の機能により複数のバッテリセルに関する制御が行われるので、バッテリシステムに複数のバッテリセルに関する制御を行う制御ユニットを別途設ける必要がない。これにより、バッテリシステムの配線をより単純化することができるとともに、バッテリシステムを小型化することができる。
（４）第２の機能は、第１の機能を実現する１または複数の回路基板の部分に電力を供給する機能を含んでもよい。この場合、第２の機能により第１の機能を実現する１または複数の回路基板の部分に電力が供給されるので、１または複数の回路基板の各々に電力供給ユニットを設ける必要がない。これにより、バッテリシステムの配線をより単純化することができるとともに、バッテリシステムを小型化することができる。
（５）回路基板は複数設けられ、複数の回路基板の各々は、各バッテリセルを放電させる放電回路をさらに含んでもよい。
この場合、放電回路が複数の回路基板に分散して設けられる。これにより、各バッテリセルを放電させる際に発生する熱を効率よく放散させることができる。その結果、複数の回路基板に設けられる第１および第２の機能を実現する回路の劣化を防止することができる。
（６）第２の発明に係る電動車両は、第１の発明に係るバッテリシステムと、バッテリシステムの複数のバッテリセルからの電力により駆動されるモータと、モータの回転力により回転する駆動輪とを備えるものである。
この電動車両においては、複数のバッテリセルからの電力によりモータが駆動される。そのモータの回転力によって駆動輪が回転することにより、電動車両が移動する。
この電動車両には、第１の発明に係るバッテリシステムが用いられるので、電動車両における配線を単純化するとともに、電動車両を小型化することが可能になる。
本発明によれば、バッテリシステムの配線を単純化することができるとともに、バッテリシステムを小型化することができる。
第１の実施の形態に係るバッテリシステムの構成を示すブロック図である。 プリント回路基板の構成を示すブロック図である。 セル特性検出回路の構成を示すブロック図である。 バッテリモジュールの外観斜視図である。 バッテリモジュールの平面図である。 バッテリモジュールの端面図である。 バスバーの外観斜視図である。 ＦＰＣ基板に複数のバスバーおよび複数のＰＴＣ素子が取り付けられた状態を示す外観斜視図である。 バスバーと電圧検出回路との接続について説明するための模式的平面図である。 プリント回路基板の一構成例を示す模式的平面図である。 プリント回路基板の一構成例を示す模式的平面図である。 バッテリモジュールの接続および配線の一例を示す模式的平面図である。 第２の実施の形態に係るバッテリシステムの構成を示すブロック図である。 第２の実施の形態におけるプリント回路基板の構成を示すブロック図である。 第３の実施の形態におけるプリント回路基板の構成を示すブロック図である。 第４の実施の形態におけるプリント回路基板の構成を示すブロック図である。 バッテリモジュールにおける電圧電流バスバーおよびＦＰＣ基板を示す拡大平面図である。 第５の実施の形態におけるプリント回路基板の構成を示すブロック図である。 第６の実施の形態におけるプリント回路基板の構成を示すブロック図である。 第７の実施の形態におけるプリント回路基板の構成を示すブロック図である。 第８の実施の形態におけるプリント回路基板の構成を示すブロック図である。 第９の実施の形態に係るバッテリシステム内のバッテリモジュールの接続および配線の一例を示す模式的平面図である。 バッテリシステムを備える電動自動車の構成を示すブロック図である。
［１］第１の実施の形態
以下、第１の実施の形態に係るバッテリシステムについて図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態に係るバッテリシステムは、電力を駆動源とする電動車両（例えば電動自動車）に搭載される。
（１）バッテリシステムの構成
図１は、第１の実施の形態に係るバッテリシステムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、バッテリシステム５００は、複数のバッテリモジュール１００、複数のリジッドプリント回路基板（以下、プリント回路基板と略記する。）２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄおよびコンタクタ１０２を含む。複数のプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｄは、複数のバッテリモジュール１００にそれぞれ対応するように設けられる。図１の例では、バッテリシステム５００に、４個のバッテリモジュール１００に対応するように４個のプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｄが設けられる。
複数のバッテリモジュール１００は電源線５０１を通して互いに接続されている。各バッテリモジュール１００は、複数（本例では１８個）のバッテリセル１０および複数（本例では５個）のサーミスタ１１を有する。すなわち、図１のバッテリシステム５００は合計７２個のバッテリセル１０を有する。
各バッテリモジュール１００において、複数のバッテリセル１０は互いに隣接するように一体的に配置され、複数のバスバー４０により直列接続されている。各バッテリセル１０は、例えばリチウムイオン電池またはニッケル水素電池等の二次電池である。
両端部に配置されるバッテリセル１０は、バスバー４０ａを介して電源線５０１に接続されている。これにより、バッテリシステム５００においては、複数のバッテリモジュール１００の全てのバッテリセル１０が直列接続されている。バッテリシステム５００から引き出される電源線５０１は、電圧端子Ｖ１，Ｖ２を介して電動車両のモータ等の負荷に接続される。バッテリモジュール１００の詳細は後述する。
図２は、プリント回路基板２１Ａ〜２１Ｄの構成を示すブロック図である。図２に示すように、プリント回路基板２１Ａ〜２１Ｄの各々には、対応するバッテリモジュール１００の複数のバッテリセル１０の電圧および温度等のセル特性を検出するセル特性検出機能を有するセル特性検出回路１が実装される。図１の例では、各セル特性検出回路１は対応するバッテリモジュール１００の１８個のバッテリセル１０のセル特性を検出可能である。
また、プリント回路基板２１Ａには、セル特性検出回路１とともに、各バッテリセル１０のセル特性検出機能とは異なる機能を有する制御関連回路２が実装される。本実施の形態において、制御関連回路２はＣＡＮ（Controller Area Network）通信回路２０３を含む。
ＣＡＮ通信回路２０３は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）、メモリおよびインタフェース回路を含む。ＣＡＮ通信回路２０３には、図示しない直流−直流（ＤＣ−ＤＣ）コンバータおよび電源線５０２を介して電動車両の非動力用バッテリ１２が接続される。非動力用バッテリ１２はＣＡＮ通信回路２０３の電源として用いられる。なお、本実施の形態において、非動力用バッテリ１２は鉛蓄電池である。非動力用バッテリ１２は電動車両の走行用駆動源としては用いられない。
ＣＡＮ通信回路２０３は、プリント回路基板２１Ａのセル特性検出回路１のシリアル通信回路２４（図３参照）と互いに通信可能に接続されるとともに、バス１０４を介して電動車両の主制御部３００に接続される。このように、本実施の形態において、制御関連回路２は、複数のバッテリセル１０に関する制御を行う機能として、電動車両の主制御部３００とＣＡＮ通信を行うＣＡＮ通信機能を有する。
図３は、セル特性検出回路１の構成を示すブロック図である。セル特性検出回路１は、電圧検出回路２０、シリアル通信回路２４、絶縁素子２５、複数の抵抗Ｒおよび複数のスイッチング素子ＳＷを含む。また、電圧検出回路２０は、マルチプレクサ２０ａ、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器２０ｂおよび複数の差動増幅器２０ｃを含む。
電圧検出回路２０は、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：特定用途向け集積回路）からなり、バッテリモジュール１００の複数のバッテリセル１０は電圧検出回路２０の電源として用いられる。電圧検出回路２０の各差動増幅器２０ｃは２つの入力端子および出力端子を有する。各差動増幅器２０ｃは、２つの入力端子に入力された電圧を差動増幅し、増幅された電圧を出力端子から出力する。
各差動増幅器２０ｃの２つの入力端子は、導体線５２およびＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient：正温度係数）素子６０を介して隣り合う２つのバスバー４０，４０ａに電気的に接続される。
ここで、ＰＴＣ素子６０は、温度がある値を超えると抵抗値が急激に増加する抵抗温度特性を有する。そのため、電圧検出回路２０および導体線５２等で短絡が生じた場合に、その短絡経路を流れる電流によりＰＴＣ素子６０の温度が上昇すると、ＰＴＣ素子６０の抵抗値が大きくなる。これにより、ＰＴＣ素子６０を含む短絡経路に大電流が流れることが抑制される。
シリアル通信回路２４は、例えばＣＰＵ、メモリおよびインタフェース回路を含み、シリアル通信機能を有するとともに演算機能を有する。シリアル通信回路２４には、図示しないＤＣ−ＤＣコンバータおよび電源線５０２を介して電動車両の非動力用バッテリ１２が接続される。非動力用バッテリ１２はシリアル通信回路２４の電源として用いられる。
隣り合う各２つのバスバー４０，４０ａ間には、抵抗Ｒおよびスイッチング素子ＳＷの直列回路が接続される。スイッチング素子ＳＷのオンおよびオフは、シリアル通信回路２４を介して図１の主制御部３００により制御される。なお、通常状態では、スイッチング素子ＳＷはオフになっている。
電圧検出回路２０とシリアル通信回路２４とが、絶縁素子２５により互いに電気的に絶縁されつつ通信可能に接続される。隣り合う各２つのバスバー４０，４０ａの電圧が各差動増幅器２０ｃにより差動増幅される。各差動増幅器２０ｃの出力電圧は各バッテリセル１０の端子電圧に相当する。複数の差動増幅器２０ｃから出力される端子電圧はマルチプレクサ２０ａに与えられる。マルチプレクサ２０ａは、複数の差動増幅器２０ｃから与えられる端子電圧を順次Ａ／Ｄ変換器２０ｂに出力する。Ａ／Ｄ変換器２０ｂは、マルチプレクサ２０ａから出力される端子電圧をデジタル値に変換し、絶縁素子２５を介してシリアル通信回路２４に与える。
また、シリアル通信回路２４は図１の複数のサーミスタ１１に接続される。これにより、シリアル通信回路２４は、サーミスタ１１の出力信号に基づいてバッテリモジュール１００の温度を取得する。
図２の各プリント回路基板２１Ａ〜２１Ｄのシリアル通信回路２４（図３参照）は、ハーネス５６０を介して互いに接続される。これにより、各プリント回路基板２１Ａ〜２１Ｄのシリアル通信回路２４は、他のプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｄのシリアル通信回路２４とシリアル通信を行うことができる。プリント回路基板２１Ｂ〜２１Ｄのシリアル通信回路２４は、プリント回路基板２１Ａのシリアル通信回路２４に各バッテリセル１０のセル特性を与える。
図２のプリント回路基板２１Ａのシリアル通信回路２４（図３参照）はＣＡＮ通信回路２０３と接続される。プリント回路基板２１Ａのシリアル通信回路２４は、複数のバッテリモジュール１００のセル特性をＣＡＮ通信回路２０３に与える。ＣＡＮ通信回路２０３は、ＣＡＮ通信により図１のバス１０４を介して複数のバッテリモジュール１００のセル特性を主制御部３００に与える。
本実施の形態において、主制御部３００は複数のバッテリセル１０に流れる電流を検出可能である。主制御部３００はバッテリモジュール１００のセル特性および電流等のセル情報に基づいて各バッテリセル１０の充電量を算出し、その充電量に基づいて各バッテリモジュール１００の充放電制御を行う。
また、主制御部３００は、セル情報に基づいて各バッテリモジュール１００の異常を検出する。バッテリモジュール１００の異常とは、例えば、バッテリセル１０の過放電、過充電または温度異常等である。
一端部のバッテリモジュール１００に接続された電源線５０１には、コンタクタ１０２が介挿されている。コンタクタ１０２はバス１０４を介して主制御部３００に接続されている。主制御部３００は、バッテリモジュール１００の異常を検出した場合、コンタクタ１０２をオフする。これにより、異常時には、各バッテリモジュール１００に電流が流れないので、バッテリモジュール１００の異常発熱が防止される。
主制御部３００は、各バッテリモジュール１００の充電量に基づいて電動車両の動力（例えばモータの回転速度）を制御する。また、各バッテリモジュール１００の充電量が少なくなると、主制御部３００は、電源線５０１に接続された図示しない発電装置を制御して各バッテリモジュール１００を充電する。
なお、本実施の形態において、発電装置は例えば上記の電源線５０１に接続されたモータである。この場合、モータは、電動車両の加速時にバッテリシステム５００から供給された電力を、図示しない駆動輪を駆動するための動力に変換する。また、モータは、電動車両の減速時に回生電力を発生する。この回生電力により各バッテリモジュール１００が充電される。
（２）バッテリモジュールの詳細
バッテリモジュール１００の詳細について説明する。図４はバッテリモジュール１００の外観斜視図であり、図５はバッテリモジュール１００の平面図であり、図６はバッテリモジュール１００の端面図である。
なお、図４〜図６ならびに後述する図８、図９および図１７においては、矢印Ｘ，Ｙ，Ｚで示すように、互いに直交する三方向をＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向と定義する。なお、本例では、Ｘ方向およびＹ方向が水平面に平行な方向であり、Ｚ方向が水平面に直交する方向である。
図４〜図６に示すように、バッテリモジュール１００においては、扁平な略直方体形状を有する複数のバッテリセル１０がＸ方向に並ぶように配置される。この状態で、複数のバッテリセル１０は、一対の端面枠９２、一対の上端枠９３および一対の下端枠９４により一体的に固定される。
一対の端面枠９２は略板形状を有し、ＹＺ平面に平行に配置される。一対の上端枠９３および一対の下端枠９４は、Ｘ方向に延びるように配置される。
一対の端面枠９２の四隅には、一対の上端枠９３および一対の下端枠９４を接続するための接続部が形成される。一対の端面枠９２の間に複数のバッテリセル１０が配置された状態で、一対の端面枠９２の上側の接続部に一対の上端枠９３が取り付けられ、一対の端面枠９２の下側の接続部に一対の下端枠９４が取り付けられる。これにより、複数のバッテリセル１０が、Ｘ方向に並ぶように配置された状態で一体的に固定される。
バッテリモジュール１００は、Ｘ方向における両端部の端面として一対の端面枠９２にそれぞれ端面Ｅ１，Ｅ２を有する。また、バッテリモジュール１００は、Ｙ方向に沿った側面Ｅ３，Ｅ４を有する。
一方の端面枠９２の端面Ｅ１には、プリント回路基板２１Ａが取り付けられる。なお、他の３個のバッテリモジュール１００（図１参照）の一方の端面枠９２には、それぞれプリント回路基板２１Ｂ〜２１Ｄが取り付けられる。
ここで、複数のバッテリセル１０は、Ｙ方向における一端部側および他端部側のいずれかの上面部分にプラス電極１０ａを有し、その逆側の上面部分にマイナス電極１０ｂを有する。各電極１０ａ，１０ｂは、上方に向かって突出するように傾斜して設けられる（図６参照）。
以下の説明においては、プリント回路基板２１Ａが取り付けられない端面枠９２に隣接するバッテリセル１０からプリント回路基板２１Ａが取り付けられる端面枠９２に隣接するバッテリセル１０までを１番目〜１８番目のバッテリセル１０と呼ぶ。
図５に示すように、バッテリモジュール１００において、各バッテリセル１０は、隣接するバッテリセル１０間でＹ方向におけるプラス電極１０ａおよびマイナス電極１０ｂの位置関係が互いに逆になるように配置される。
それにより、隣接する２個のバッテリセル１０間では、一方のバッテリセル１０のプラス電極１０ａと他方のバッテリセル１０のマイナス電極１０ｂとが近接し、一方のバッテリセル１０のマイナス電極１０ｂと他方のバッテリセル１０のプラス電極１０ａとが近接する。この状態で、近接する２個の電極にバスバー４０が取り付けられる。これにより、複数のバッテリセル１０が直列接続される。
具体的には、１番目のバッテリセル１０のプラス電極１０ａと２番目のバッテリセル１０のマイナス電極１０ｂとに共通のバスバー４０が取り付けられる。また、２番目のバッテリセル１０のプラス電極１０ａと３番目のバッテリセル１０のマイナス電極１０ｂとに共通のバスバー４０が取り付けられる。同様にして、各奇数番目のバッテリセル１０のプラス電極１０ａとそれに隣接する偶数番目のバッテリセル１０のマイナス電極１０ｂとに共通のバスバー４０が取り付けられる。各偶数番目のバッテリセル１０のプラス電極１０ａとそれに隣接する奇数番目のバッテリセル１０のマイナス電極１０ｂとに共通のバスバー４０が取り付けられる。
また、１番目のバッテリセル１０のマイナス電極１０ｂおよび１８番目のバッテリセル１０のプラス電極１０ａには、外部から電源線５０１（図１参照）を接続するためのバスバー４０ａがそれぞれ取り付けられる。
Ｙ方向における複数のバッテリセル１０の一端部側には、Ｘ方向に延びる長尺状のフレキシブルプリント回路基板（以下、ＦＰＣ基板と略記する。）５０が複数のバスバー４０に共通して接続される。同様に、Ｙ方向における複数のバッテリセル１０の他端部側には、Ｘ方向に延びる長尺状のＦＰＣ基板５０が複数のバスバー４０，４０ａに共通して接続される。
ＦＰＣ基板５０は、主として絶縁層上に複数の導体線５１，５２（後述する図９参照）が形成された構成を有し、屈曲性および可撓性を有する。ＦＰＣ基板５０を構成する絶縁層の材料としては例えばポリイミドが用いられ、導体線５１，５２（後述する図９参照）の材料としては例えば銅が用いられる。ＦＰＣ基板５０上において、各バスバー４０，４０ａに近接するように各ＰＴＣ素子６０が配置される。
各ＦＰＣ基板５０は、端面枠９２（プリント回路基板２１Ａが取り付けられる端面枠９２）の上端部分で内側に向かって直角に折り返され、さらに下方に向かって折り返され、プリント回路基板２１Ａに接続される。
（３）バスバーおよびＦＰＣ基板の構造
次に、バスバー４０，４０ａおよびＦＰＣ基板５０の構造の詳細を説明する。以下、隣接する２個のバッテリセル１０のプラス電極１０ａとマイナス電極１０ｂとを接続するためのバスバー４０を２電極用のバスバー４０と呼び、１個のバッテリセル１０のプラス電極１０ａまたはマイナス電極１０ｂと電源線５０１とを接続するためのバスバー４０ａを１電極用のバスバー４０ａと呼ぶ。
図７（ａ）は２電極用のバスバー４０の外観斜視図であり、図７（ｂ）は１電極用のバスバー４０ａの外観斜視図である。
図７（ａ）に示すように、２電極用のバスバー４０は、略長方形状を有するベース部４１およびそのベース部４１の一辺からその一面側に屈曲して延びる一対の取付片４２を備える。ベース部４１には、一対の電極接続孔４３が形成される。
図７（ｂ）に示すように、１電極用のバスバー４０ａは、略正方形状を有するベース部４５およびそのベース部４５の一辺からその一面側に屈曲して延びる取付片４６を備える。ベース部４５には、電極接続孔４７が形成される。
本実施の形態において、バスバー４０，４０ａは、例えばタフピッチ銅の表面にニッケルめっきが施された構成を有する。
図８は、ＦＰＣ基板５０に複数のバスバー４０，４０ａおよび複数のＰＴＣ素子６０が取り付けられた状態を示す外観斜視図である。図８に示すように、２枚のＦＰＣ基板５０には、Ｘ方向に沿って所定の間隔で複数のバスバー４０，４０ａの取付片４２，４６が取り付けられる。また、複数のＰＴＣ素子６０は、複数のバスバー４０，４０ａの間隔と同じ間隔で２枚のＦＰＣ基板５０にそれぞれ取り付けられる。
バッテリモジュール１００を作製する際には、端面枠９２（図４参照）、上端枠９３（図４参照）および下端枠９４（図４参照）により一体的に固定された複数のバッテリセル１０上に、上記のように複数のバスバー４０，４０ａおよび複数のＰＴＣ素子６０が取り付けられた２枚のＦＰＣ基板５０が取り付けられる。
この取り付け時においては、隣接するバッテリセル１０のプラス電極１０ａおよびマイナス電極１０ｂが各バスバー４０に形成された電極接続孔４３に嵌め込まれる。プラス電極１０ａおよびマイナス電極１０ｂには雄ねじが形成される。各バスバー４０が隣接するバッテリセル１０のプラス電極１０ａおよびマイナス電極１０ｂに嵌め込まれた状態で図示しないナットがプラス電極１０ａおよびマイナス電極１０ｂの雄ねじに螺合される。
同様に、１８番目のバッテリセル１０のプラス電極１０ａおよび１番目のバッテリセル１０のマイナス電極１０ｂが各バスバー４０ａに形成された電極接続孔４７にそれぞれ嵌め込まれる。バスバー４０ａがプラス電極１０ａおよびマイナス電極１０ｂにそれぞれ嵌め込まれた状態で図示しないナットがプラス電極１０ａおよびマイナス電極１０ｂの雄ねじに螺合される。
このようにして、複数のバッテリセル１０に複数のバスバー４０，４０ａが取り付けられるとともに、複数のバスバー４０，４０ａによりＦＰＣ基板５０が略水平姿勢で保持される。
（４）バスバーと電圧検出回路との接続
次に、バスバー４０，４０ａと電圧検出回路２０との接続について説明する。図９は、バスバー４０，４０ａと電圧検出回路２０との接続について説明するための模式的平面図である。なお、ここではプリント回路基板２１Ａの電圧検出回路２０とバスバー４０，４０ａとの接続について説明するが、図１のプリント回路基板２１Ｂ〜２１Ｄの電圧検出回路２０とバスバー４０，４０ａとの接続も、プリント回路基板２１Ａの電圧検出回路２０とバスバー４０，４０ａとの接続と同様である。
図９に示すように、ＦＰＣ基板５０には、複数のバスバー４０，４０ａの各々に対応するように複数の導体線５１，５２が設けられる。各導体線５１は、バスバー４０，４０ａの取付片４２，４６とそのバスバー４０，４０ａの近傍に配置されたＰＴＣ素子６０との間でＹ方向に平行に延びるように設けられ、各導体線５２は、ＰＴＣ素子６０とＦＰＣ基板５０の一端部との間でＸ方向に平行に延びるように設けられる。
各導体線５１の一端部は、ＦＰＣ基板５０の下面側に露出するように設けられる。下面側に露出する各導体線５１の一端部が、例えば半田付けまたは溶接により各バスバー４０，４０ａの取付片４２，４６に電気的に接続される。それにより、ＦＰＣ基板５０が各バスバー４０，４０ａに固定される。
各導体線５１の他端部および各導体線５２の一端部は、ＦＰＣ基板５０の上面側に露出するように設けられる。ＰＴＣ素子６０の一対の端子（図示せず）が、例えば半田付けにより各導体線５１の他端部および各導体線５２の一端部に接続される。
各ＰＴＣ素子６０は、Ｘ方向において、対応するバスバー４０，４０ａの両端間の領域に配置されることが好ましい。ＦＰＣ基板５０に応力が加わった場合、隣接するバスバー４０，４０ａ間におけるＦＰＣ基板５０の領域は撓みやすいが、各バスバー４０，４０ａの両端部間におけるＦＰＣ基板５０の領域はバスバー４０，４０ａに固定されているため、比較的平坦に維持される。そのため、各ＰＴＣ素子６０が各バスバー４０，４０ａの両端部間におけるＦＰＣ基板５０の領域内に配置されることにより、ＰＴＣ素子６０と導体線５１，５２との接続性が十分に確保される。また、ＦＰＣ基板５０の撓みによる各ＰＴＣ素子６０への影響（例えば、ＰＴＣ素子６０の抵抗値の変化）が抑制される。
プリント回路基板２１Ａには、ＦＰＣ基板５０の複数の導体線５２に対応した複数の接続端子２２が設けられる。接続端子２２は電圧検出回路２０と電気的に接続されている。ＦＰＣ基板５０の各導体線５２の他端部は、例えば半田付けまたは溶接により対応する接続端子２２に接続される。なお、プリント回路基板２１ＡとＦＰＣ基板５０との接続は、半田付けまたは溶接に限らずコネクタを用いて行われてもよい。
このようにして、各バスバー４０，４０ａがＰＴＣ素子６０を介して電圧検出回路２０に電気的に接続される。これにより、各バッテリセル１０の端子電圧が検出される。
（５）プリント回路基板の一構成例
次に、プリント回路基板２１Ｂ〜２１Ｄの一構成例について説明する。図１０は、プリント回路基板２１Ｂの一構成例を示す模式的平面図である。なお、プリント回路基板２１Ｃ，２１Ｄの構成はプリント回路基板２１Ｂの構成と同様である。
プリント回路基板２１Ｂは略矩形状を有し、一面および他面を有する。図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、それぞれプリント回路基板２１Ｂの一面および他面を示す。
図１０（ａ）に示すように、プリント回路基板２１Ｂの一面上には、電圧検出回路２０、シリアル通信回路２４および絶縁素子２５が実装される。また、プリント回路基板２１Ｂの一面上には、接続端子２２およびコネクタ２３が形成される。また、図１０（ｂ）に示すように、プリント回路基板２１Ｂの他面には、複数の抵抗Ｒおよび複数のスイッチング素子ＳＷが実装される。
また、プリント回路基板２１Ｂの他面の複数の抵抗Ｒは、電圧検出回路２０に対応する位置よりも上方の位置に配置される。これにより、抵抗Ｒから発生する熱を効率よく放散させることができる。また、抵抗Ｒから発生する熱が電圧検出回路２０に伝導することを防止することができる。その結果、電圧検出回路２０の熱による誤動作および劣化を防止することができる。
また、接続端子２２は、プリント回路基板２１Ｂの上端近傍に配置される。これにより、接続端子２２に接続されるＦＰＣ基板５０（図９参照）を短くすることができる。
プリント回路基板２１Ｂは、第１の実装領域１０Ｇ、第２の実装領域１２Ｇおよび帯状の絶縁領域２６を有する。
第２の実装領域１２Ｇは、プリント回路基板２１Ｂの１つの角部に形成される。絶縁領域２６は、第２の実装領域１２Ｇに沿って延びるように形成される。第１の実装領域１０Ｇは、プリント回路基板２１Ｂの残りの部分に形成される。第１の実装領域１０Ｇと第２の実装領域１２Ｇとは絶縁領域２６により互いに分離される。それにより、第１の実装領域１０Ｇと第２の実装領域１２Ｇとは絶縁領域２６により電気的に絶縁される。
第１の実装領域１０Ｇには、電圧検出回路２０が実装されるとともに接続端子２２が形成され、電圧検出回路２０と接続端子２２とはプリント回路基板２１Ｂ上で接続線により電気的に接続される。また、電圧検出回路２０の電源として、バッテリモジュール１００の複数のバッテリセル１０（図１参照）が電圧検出回路２０に接続される。電圧検出回路２０の実装領域、接続端子２２の形成領域および接続線の形成領域を除いて、第１の実装領域１０ＧにグランドパターンＧＮＤ１が形成される。グランドパターンＧＮＤ１はバッテリモジュール１００の基準電位に保持される。
第２の実装領域１２Ｇには、シリアル通信回路２４が実装されるとともにコネクタ２３が形成され、シリアル通信回路２４とコネクタ２３とはプリント回路基板２１Ｂ上で複数の接続線により電気的に接続される。コネクタ２３には、図１のハーネス５６０が接続される。また、シリアル通信回路２４の電源として、電動車両が備える非動力用バッテリ１２（図１参照）がシリアル通信回路２４に接続される。シリアル通信回路２４の実装領域、コネクタ２３の形成領域および複数の接続線の形成領域を除いて、第２の実装領域１２ＧにグランドパターンＧＮＤ２が形成される。グランドパターンＧＮＤ２は非動力用バッテリ１２の基準電位に保持される。
絶縁素子２５は、絶縁領域２６をまたぐように実装される。絶縁素子２５は、グランドパターンＧＮＤ１とグランドパターンＧＮＤ２とを互いに電気的に絶縁しつつ電圧検出回路２０とシリアル通信回路２４との間で信号を伝送する。絶縁素子２５としては、例えばデジタルアイソレータまたはフォトカプラ等を用いることができる。本実施の形態においては、絶縁素子２５としてデジタルアイソレータを用いる。
このように、電圧検出回路２０とシリアル通信回路２４とは、絶縁素子２５により電気的に絶縁されつつ通信可能に接続される。これにより、電圧検出回路２０の電源として複数のバッテリセル１０を用いることができ、シリアル通信回路２４の電源として非動力用バッテリ１２（図１参照）を用いることができる。その結果、電圧検出回路２０およびシリアル通信回路２４をそれぞれ独立に安定して動作させることができる。
次に、プリント回路基板２１Ａの一構成例について説明する。なお、プリント回路基板２１Ａについて、プリント回路基板２１Ｂ〜２１Ｄと異なる点を説明する。図１１は、プリント回路基板２１Ａの一構成例を示す模式的平面図である。プリント回路基板２１Ａは略矩形状を有し、一面および他面を有する。図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、それぞれプリント回路基板２１Ａの一面および他面を示す。
図１１（ａ）に示すように、第２の実装領域１２Ｇには、シリアル通信回路２４およびコネクタ２３に加えてＣＡＮ通信回路２０３およびコネクタ３１が形成される。ＣＡＮ通信回路２０３とシリアル通信回路２４とはプリント回路基板２１Ａ上で複数の接続線により電気的に接続される。また、ＣＡＮ通信回路２０３とコネクタ３１とはプリント回路基板２１Ａ上で複数の接続線により電気的に接続される。コネクタ３１は、図１のバス１０４に接続される。
ＣＡＮ通信回路２０３の電源として、電動車両が備える非動力用バッテリ１２（図１参照）がＣＡＮ通信回路２０３に接続される。シリアル通信回路２４およびＣＡＮ通信回路２０３の実装領域ならびにコネクタ２３，３１の形成領域および複数の接続線の形成領域を除いて、第２の実装領域１２ＧにグランドパターンＧＮＤ２が形成される。グランドパターンＧＮＤ２は非動力用バッテリ１２の基準電位に保持される。
図１１（ｂ）に示すように、プリント回路基板２１Ａの他面の構成は図１０（ｂ）のプリント回路基板２１Ｂの他面の構成と同様である。
（６）バッテリセルの電圧の均等化
図１の主制御部３００は、各バッテリモジュール１００の各バッテリセル１０のセル情報から各バッテリセル１０の充電量を算出する。ここで、主制御部３００は、あるバッテリセル１０の充電量が他のバッテリセル１０の充電量よりも大きいことを検出した場合、各プリント回路基板２１Ａ〜２１Ｄのシリアル通信回路２４を通して充電量の大きいバッテリセル１０に接続されたスイッチング素子ＳＷ（図３参照）をオンにする。
これにより、そのバッテリセル１０に充電された電荷が抵抗Ｒ（図３参照）を通して放電される。そのバッテリセル１０の充電量が他のバッテリセル１０の充電量と略等しくなるまで低下すると、主制御部３００はそのバッテリセル１０に接続されたスイッチング素子ＳＷをオフにする。
このようにして、全てのバッテリセル１０の充電量が略均等に保たれる。これにより、一部のバッテリセル１０の過充電および過放電を防止することができる。その結果、バッテリセル１０の劣化を防止することができる。
また、複数の抵抗Ｒがプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｄに分散して設けられる。これにより、複数のバッテリセル１０を放電させる際に発生する熱を効率よく放散させることができる。その結果、プリント回路基板２１Ａ〜２１Ｄのセル特性検出回路１およびプリント回路基板２１Ａの制御関連回路２の劣化を防止することができる。
（７）バッテリモジュールの接続および配線
次に、バッテリモジュール１００の接続および配線について説明する。図１２は、バッテリシステム５００内のバッテリモジュール１００の接続および配線の一例を示す模式的平面図である。
図１２に示すように、４個のバッテリモジュール１００を互いに区別するためにそれぞれのバッテリモジュール１００をバッテリモジュール１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄと呼ぶ。バッテリモジュール１００Ａ〜１００Ｄにはそれぞれプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｄが設けられる。
ケーシング５５０は、側壁５５０ａ，５５０ｂ，５５０ｃ，５５０ｄを有する。側壁５５０ａ，５５０ｃは互いに平行であり、側壁５５０ｂ，５５０ｄは互いに平行でありかつ側壁５５０ａ，５５０ｃに対して垂直である。ケーシング５５０内においては、４個のバッテリモジュール１００Ａ〜１００Ｄが２行２列に配列されている。
具体的には、バッテリモジュール１００Ａの端面Ｅ２とバッテリモジュール１００Ｂの端面Ｅ１とが向かい合うように配置され、バッテリモジュール１００Ｄの端面Ｅ１とバッテリモジュール１００Ｃの端面Ｅ２とが向かい合うように配置される。また、バッテリモジュール１００Ａの側面Ｅ４とバッテリモジュール１００Ｄの側面Ｅ４とが向かい合うように配置され、バッテリモジュール１００Ｂの側面Ｅ４とバッテリモジュール１００Ｃの側面Ｅ４とが向かい合うように配置される。さらに、バッテリモジュール１００Ａの端面Ｅ１およびバッテリモジュール１００Ｄの端面Ｅ２が側壁５５０ｄを向くように配置され、バッテリモジュール１００Ｂの端面Ｅ２およびバッテリモジュール１００Ｃの端面Ｅ１が側壁５５０ｂを向くように配置される。側壁５５０ｄには、通信端子Ｃおよび電圧端子Ｖ１〜Ｖ４を含む外部インタフェースＩＦが設けられる。
各プリント回路基板２１Ａ〜２１Ｄのセル特性検出回路１のシリアル通信回路２４（図３参照）はそれぞれハーネス５６０により接続される。また、バッテリモジュール１００Ａの最も低電位のマイナス電極１０ｂとバッテリモジュール１００Ｂの最も高電位のプラス電極１０ａとがバスバー５０１ａにより接続される。バッテリモジュール１００Ｂの最も低電位のマイナス電極１０ｂとバッテリモジュール１００Ｃの最も高電位のプラス電極１０ａとがバスバー５０１ａにより接続される。バッテリモジュール１００Ｃの最も低電位のマイナス電極１０ｂとバッテリモジュール１００Ｄの最も高電位のプラス電極１０ａとがバスバー５０１ａにより接続される。
バッテリモジュール１００Ａの最も高電位のプラス電極１０ａが電源線５０１により電圧端子Ｖ１に接続される。また、バッテリモジュール１００Ｄの最も低電位のマイナス電極１０ｂが電源線５０１により電圧端子Ｖ２に接続される。この場合、電動車両のモータ等を電圧端子Ｖ１，Ｖ２間に接続することにより、直列接続されたバッテリモジュール１００Ａ〜１００Ｄの電力をモータ等に供給することが可能になる。
プリント回路基板２１Ａの制御関連回路２のＣＡＮ通信回路２０３（図２参照）が、通信端子Ｃを介してバス１０４により図１の主制御部３００に接続される。これにより、プリント回路基板２１ＡのＣＡＮ通信回路２０３と主制御部３００とが通信可能になる。
また、各プリント回路基板２１Ａ〜２１Ｄの図示しないＤＣ−ＤＣコンバータが、電圧端子Ｖ３，Ｖ４を介して電源線５０２により図１の非動力用バッテリ１２に接続される。これにより、各プリント回路基板２１Ａ〜２１Ｄのセル特性検出回路１および制御関連回路２に電力が供給される。
（８）効果
本実施の形態に係るバッテリシステム５００においては、各プリント回路基板２１Ａ〜２１Ｄには、各バッテリセル１０のセル特性を検出するセル特性検出機能を有するセル特性検出回路１が実装される。また、プリント回路基板２１Ａには、セル特性検出回路１とともにＣＡＮ通信機能を有する制御関連回路２がさらに実装される。
この場合、セル特性検出回路１とＣＡＮ通信回路２０３との間の配線がプリント回路基板２１Ａ上に形成される。また、バッテリシステム５００にＣＡＮ通信機能を有する制御ユニットを別途設ける必要がない。これにより、バッテリシステム５００の配線を単純化することができるとともに、バッテリシステム５００を小型化することができる。
［２］第２の実施の形態
第２の実施の形態に係るバッテリシステムについて、第１の実施の形態に係るバッテリシステム５００と異なる点を説明する。図１３は、第２の実施の形態に係るバッテリシステム５００の構成を示すブロック図である。
図１３に示すように、第２の実施の形態に係るバッテリシステム５００は、バッテリモジュール１００の数と異なる数のプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃを有する。図１３の例では、バッテリシステム５００に、４個のバッテリモジュール１００のうちの３個のバッテリモジュール１００に対応するように、３個のプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃが設けられる。
プリント回路基板２１Ａ，２１Ｂの各々には、対応するバッテリモジュール１００の複数のバッテリセル１０のセル特性を検出するセル特性検出機能を有するセル特性検出回路１が実装される。図１３の例では、プリント回路基板２１Ａ，２１Ｂの各セル特性検出回路１は、対応するバッテリモジュール１００の１８個のバッテリセル１０のセル特性を検出可能である。
また、プリント回路基板２１Ｃには、対応するバッテリモジュール１００の複数のバッテリセル１０および隣り合う他の１つのバッテリモジュール１００の複数のバッテリセル１０のセル特性を検出するセル特性検出機能を有するセル特性検出回路１が実装される。図１３の例では、プリント回路基板２１Ｃのセル特性検出回路１は、対応するバッテリモジュール１００の１８個のバッテリセル１０および隣り合うバッテリモジュール１００の１８個のバッテリセル１０のセル特性を検出可能である。
図１４は、第２の実施の形態におけるプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃの構成を示すブロック図である。図１４に示すように、プリント回路基板２１Ａには、セル特性検出回路１とともに、各バッテリセル１０のセル特性検出機能とは異なる機能を有する制御関連回路２が実装される。制御関連回路２はＣＡＮ通信回路２０３を含む。これにより、本実施の形態において、制御関連回路２は、複数のバッテリセル１０に関する制御を行う機能として、電動車両の主制御部３００とＣＡＮ通信を行うＣＡＮ通信機能を有する。
このように、本実施の形態に係るバッテリシステム５００においては、プリント回路基板２１Ｃが２つのバッテリモジュール１００に共通に用いられる。それにより、プリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃの数はバッテリモジュール１００の数よりも少ない。その結果、バッテリシステム５００をより小型化することができる。
［３］第３の実施の形態
第３の実施の形態に係るバッテリシステムについて、第２の実施の形態に係るバッテリシステム５００と異なる点を説明する。図１５は、第３の実施の形態におけるプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃの構成を示すブロック図である。
図１５に示すように、本実施の形態では、プリント回路基板２１Ｂには、セル特性検出回路１とともに、送風機制御回路２１６を含む制御関連回路２が実装される。また、バッテリシステム５００は、バッテリモジュール１００を放熱させるための送風機５８１をさらに備える。送風機制御回路２１６は、プリント回路基板２１Ｂのセル特性検出回路１と接続されるとともに、送風機５８１と接続される。
主制御部３００は、プリント回路基板２１ＡのＣＡＮ通信回路２０３およびプリント回路基板２１Ａ，２１Ｂのセル特性検出回路１の各シリアル通信回路２４を通して複数のバッテリモジュール１００のセル情報を送風機制御回路２１６に与える。送風機制御回路２１６は、バッテリモジュール１００のセル情報に基づいて、送風機５８１のオンおよびオフの切り替えならびに送風機５８１の回転速度を制御する。
このように、本実施の形態において、プリント回路基板２１Ｂの制御関連回路２は、複数のバッテリセル１０に関する制御を行う機能として、送風機５８１を制御する送風機制御機能を有する。
この場合、セル特性検出回路１と送風機制御回路２１６との間の配線がプリント回路基板２１Ｂ上に形成される。また、送風機制御回路２１６の送風機制御機能により送風機５８１が制御されるので、バッテリシステム５００に送風機５８１を制御するための制御ユニットを別途設ける必要がない。これにより、バッテリシステム５００の配線をより単純化することができるとともに、バッテリシステム５００をより小型化することができる。
［４］第４の実施の形態
第４の実施の形態に係るバッテリシステムについて、第２の実施の形態に係るバッテリシステム５００と異なる点を説明する。図１６は、第４の実施の形態におけるプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃの構成を示すブロック図である。
図１６に示すように、本実施の形態においては、プリント回路基板２１Ｂには、セル特性検出回路１とともに、電流検出回路２１０を含む制御関連回路２が実装される。また、プリント回路基板２１Ｃには、セル特性検出回路１とともに、演算回路２１９を含む制御関連回路２が実装される。さらに、本実施の形態に係るバッテリシステム５００においては、複数のバスバー４０の１つの代わりに後述する電圧電流バスバー４０ｙが設けられている。電流検出回路２１０は、プリント回路基板２１Ｂのセル特性検出回路１と接続されるとともに、電圧電流バスバー４０ｙと接続される。また、演算回路２１９は、プリント回路基板２１Ｃのセル特性検出回路１と接続される。
図１７は、バッテリモジュール１００における電圧電流バスバー４０ｙおよびＦＰＣ基板５０を示す拡大平面図である。図１７に示すように、プリント回路基板２１Ｂの電流検出回路２１０は、増幅回路２０１およびＡ／Ｄ変換器２０２を含む。
電圧電流バスバー４０ｙのベース部４１上には、一対のはんだパターンＨ１，Ｈ２が一定間隔で互いに平行に形成されている。はんだパターンＨ１は２つの電極接続孔４３間で一方の電極接続孔４３の近傍に配置され、はんだパターンＨ２は電極接続孔４３間で他方の電極接続孔４３の近傍に配置される。電圧電流バスバー４０ｙにおけるはんだパターンＨ１，Ｈ２間に形成される抵抗を電流検出用のシャント抵抗ＲＳと呼ぶ。
電圧電流バスバー４０ｙのはんだパターンＨ１は、導体線５１，５２および接続端子２２を介して電流検出回路２１０の増幅回路２０１の一方の入力端子に接続される。同様に、電圧電流バスバー４０ｙのはんだパターンＨ２は、導体線５１、ＰＴＣ素子６０、導体線５２および接続端子２２を介して増幅回路２０１の他方の入力端子に接続される。
増幅回路２０１により増幅されたはんだパターンＨ１，Ｈ２間の電圧は、Ａ／Ｄ変換器２０２によりデジタル値に変換され、プリント回路基板２１Ｂ，２１Ｃのセル特性検出回路１の各シリアル通信回路２４（図１６参照）を通してプリント回路基板２１Ｃの演算回路２１９（図１６参照）に与えられる。
演算回路２１９は、例えばＣＰＵおよびメモリを含み、演算機能を有する。演算回路２１９が備えるメモリには、予め電圧電流バスバー４０ｙにおけるはんだパターンＨ１，Ｈ２間のシャント抵抗ＲＳの値が記憶されている。演算回路２１９のＣＰＵは、Ａ／Ｄ変換器２０２から出力されるデジタル値に基づいてはんだパターンＨ１，Ｈ２間の電圧を検出する。
また、演算回路２１９は、はんだパターンＨ１，Ｈ２間の電圧をメモリに記憶されたシャント抵抗ＲＳの値で除算することにより電圧電流バスバー４０ｙに流れる電流の値を算出する。このようにして、複数のバッテリセル１０（図１参照）に流れる電流の値が検出される。
さらに、演算回路２１９は、複数のバッテリセル１０の電圧ならびに温度および複数のバッテリセル１０に流れる電流から各バッテリセル１０の充電量を算出する。ここで、演算回路２１９は、あるバッテリセル１０の充電量が他のバッテリセル１０の充電量よりも大きいことを検出した場合、各プリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃのシリアル通信回路２４を通して充電量の大きいバッテリセル１０に接続されたスイッチング素子ＳＷ（図３参照）をオンにする。
これにより、そのバッテリセル１０に充電された電荷が抵抗Ｒ（図３参照）を通して放電される。そのバッテリセル１０の充電量が他のバッテリセル１０の充電量と略等しくなるまで低下すると、演算回路２１９はそのバッテリセル１０に接続されたスイッチング素子ＳＷをオフにする。
このようにして、全てのバッテリセル１０の充電量が略均等に保たれる。これにより、一部のバッテリセル１０の過充電および過放電を防止することができる。その結果、バッテリセル１０の劣化を防止することができる。
このように、本実施の形態において、プリント回路基板２１Ｂの制御関連回路２は、複数のバッテリセル１０のパラメータを検出する機能として、複数のバッテリセル１０に流れる電流を電圧の形態で検出する電流検出機能を有する。また、プリント回路基板２１Ｃの制御関連回路２は、複数のバッテリセル１０に関する制御を行う機能として、複数のバッテリセル１０に流れる電流の値を算出するとともに各バッテリセル１０の充電量を算出する演算機能および複数のバッテリセル１０の充電量を均等化する均等化制御機能を有する。
この場合、セル特性検出回路１と電流検出回路２１０との間の配線がプリント回路基板２１Ｂ上に形成され、セル特性検出回路１と演算回路２１９との間の配線がプリント回路基板２１Ｃ上に形成される。また、電流検出回路２１０の電流検出機能により複数のバッテリセル１０に流れる電流が検出されるので、電流を検出するための検出ユニットを別途設ける必要がない。また、演算回路２１９の演算機能により電流の値の算出および充電量の算出が行われるので、電流の値の算出および充電量の算出を行うための演算ユニットを別途設ける必要がない。さらに、演算回路２１９の均等化制御機能により複数のバッテリセル１０の充電量の均等化制御が行われるので、充電量の均等化制御を行うための制御ユニットを別途設ける必要がない。これにより、バッテリシステム５００の配線をより単純化することができるとともに、バッテリシステム５００をより小型化することができる。
［５］第５の実施の形態
第５の実施の形態に係るバッテリシステムについて、第２の実施の形態に係るバッテリシステム５００と異なる点を説明する。図１８は、第５の実施の形態におけるプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃの構成を示すブロック図である。
図１８に示すように、本実施の形態では、プリント回路基板２１Ａには、セル特性検出回路１およびＣＡＮ通信回路２０３を含む制御関連回路２とともに、ウォッチドッグ回路２２０を含む制御関連回路２が実装される。ウォッチドッグ回路２２０は、ＣＡＮ通信回路２０３と接続されるとともに、コンタクタ１０２と接続される。
ウォッチドッグ回路２２０は、例えばＣＡＮ通信回路２０３等が有するＣＰＵの異常の有無を監視する。ＣＰＵが正常に動作している場合には、ある一定周期の信号がＣＰＵからウォッチドッグ回路２２０へ送られる。一方、ＣＰＵに異常が発生した場合には、信号はウォッチドッグ回路２２０へ送られない。この場合、ウォッチドッグ回路２２０はＣＰＵに再起動の制御を行う。これにより、ＣＰＵが異常から回復する。
ＣＡＮ通信回路２０３のＣＰＵに異常が発生した場合、各バッテリモジュール１００のセル特性が電動車両の主制御部３００に与えられない。そのため、バッテリモジュール１００に異常が発生しても、コンタクタ１０２のオンおよびオフが制御されない。
そこで、ウォッチドッグ回路２２０は、ＣＡＮ通信回路２０３のＣＰＵに異常が発生した場合には、コンタクタ１０２をオフにする。これにより、各バッテリモジュール１００に流れる電流が遮断され、バッテリモジュール１００の異常発熱が防止される。
このように、本実施の形態において、プリント回路基板２１Ａの制御関連回路２は、複数のバッテリセル１０に関する制御を行う機能として、例えばＣＡＮ通信回路２０３のＣＰＵの再起動を制御するウォッチドッグ機能およびコンタクタ１０２のオンおよびオフを制御するコンタクタ制御機能を有する。
この場合、ＣＡＮ通信回路２０３とウォッチドッグ回路２２０との間の配線がプリント回路基板２１Ａ上に形成される。また、ウォッチドッグ回路２２０のウォッチドッグ機能によりＣＰＵの再起動が制御されるので、ＣＰＵを制御するための制御ユニットを別途設ける必要がない。これにより、バッテリシステム５００の配線をより単純化することができるとともに、バッテリシステム５００をより小型化することができる。
［６］第６の実施の形態
第６の実施の形態に係るバッテリシステムについて、第２の実施の形態に係るバッテリシステム５００と異なる点を説明する。図１９は、第６の実施の形態におけるプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃの構成を示すブロック図である。
図１９に示すように、本実施の形態においては、プリント回路基板２１Ａには、ＣＡＮ通信回路２０３を含む制御関連回路２の他に、電力供給回路２１７を含む制御関連回路２および車両起動検出回路２１８を含む制御関連回路２が実装される。また、電動車両は、起動の際に起動信号を発生する起動信号発生部３０１を備える。
電力供給回路２１７は、プリント回路基板２１Ａのセル特性検出回路１と接続されるとともに、非動力用バッテリ１２と電源線５０２を介して接続される。また、電力供給回路２１７は、導体線５６を介してプリント回路基板２１Ｂ，２１Ｃと接続される。電力供給回路２１７は、ＤＣ−ＤＣコンバータを含み、非動力用バッテリ１２からの電圧を低電圧に変換する。
車両起動検出回路２１８は、プリント回路基板２１Ａの電力供給回路２１７と接続されるとともに、起動信号発生部３０１と接続される。なお、起動信号発生部３０１は主制御部３００とも接続される。
車両起動検出回路２１８は、起動信号発生部３０１により発生される起動信号を検出する。起動信号が検出された場合、車両起動検出回路２１８は、電力供給回路２１７を起動する。起動された電力供給回路２１７は、ＤＣ−ＤＣコンバータにより得られた低電圧を複数のプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃの各セル特性検出回路１に電源として与える。これにより、複数のプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃの各セル特性検出回路１が起動する。
具体的には、プリント回路基板２１Ａのセル特性検出回路１は、同じプリント回路基板２１Ａ上にある電力供給回路２１７から与えられる低電圧により起動する。また、プリント回路基板２１Ｂのセル特性検出回路１およびプリント回路基板２１Ｃのセル特性検出回路１は、導体線５６を介して電力供給回路２１７から与えられる低電圧により起動する。
各プリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃのセル特性検出回路１が起動することにより、各シリアル通信回路２４が起動する。その結果、プリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃ間のシリアル通信が可能になる。
このように、本実施の形態において、プリント回路基板２１Ａの制御関連回路２は、複数のプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃに電力を供給する機能として、複数のプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃのセル特性検出回路１に電力を供給する電力供給機能を有する。また、プリント回路基板２１Ａの制御関連回路２は、複数のバッテリセル１０に関する制御を行う機能として、電動車両の起動に応答して、各セル特性検出回路１のシリアル通信回路２４の起動を制御する起動制御機能を有する。
この場合、セル特性検出回路１と電力供給回路２１７との間の配線および電力供給回路２１７と車両起動検出回路２１８との間の配線がプリント回路基板２１Ａ上に形成される。また、車両起動検出回路２１８の起動制御機能により各シリアル通信回路２４の起動が制御されるので、シリアル通信回路２４の起動を制御するための制御ユニットを別途設ける必要がない。さらに、電力供給回路２１７の電力供給機能により電力が供給されるので、複数のプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃの各々に電力供給ユニットを設ける必要がない。これにより、バッテリシステム５００の配線をより単純化することができるとともに、バッテリシステム５００をより小型化することができる。
［７］第７の実施の形態
第７の実施の形態に係るバッテリシステムについて、第２の実施の形態に係るバッテリシステム５００と異なる点を説明する。図２０は、第７の実施の形態におけるプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃの構成を示すブロック図である。
図２０に示すように、本実施の形態においては、プリント回路基板２１Ｂには、セル特性検出回路１とともに、総電圧検出回路２１３を含む制御関連回路２および漏電検出回路２１４を含む制御関連回路２が実装される。また、プリント回路基板２１Ｃには、コンタクタ制御回路２１５を含む制御関連回路２が実装される。
総電圧検出回路２１３は、プリント回路基板２１Ｂのセル特性検出回路１と接続されるとともに、漏電検出回路２１４と接続される。また、総電圧検出回路２１３は、導体線５３を介して電圧端子Ｖ１，Ｖ２と接続される。漏電検出回路２１４は、プリント回路基板２１Ｂのセル特性検出回路１と接続されるともに、総電圧検出回路２１３と接続される。コンタクタ制御回路２１５は、プリント回路基板２１Ｃのセル特性検出回路１と接続されるとともに、コンタクタ１０２と接続される。
総電圧検出回路２１３は、電圧端子Ｖ１の電圧と電圧端子Ｖ２の電圧との差（直列に接続された複数のバッテリセル１０の最も高電位のプラス電極と最も低電位のマイナス電極との間の電圧差；以下、総電圧と呼ぶ。）を検出する。総電圧の値は、漏電検出回路２１４に与えられるとともに、プリント回路基板２１Ａ，２１Ｂのセル特性検出回路１の各シリアル通信回路２４およびプリント回路基板２１ＡのＣＡＮ通信回路２０３を通して主制御部３００に与えられる。
漏電検出回路２１４は、検出された総電圧の値に基づいて複数のバッテリセル１０の漏電の有無を検出する。漏電検出回路２１４から漏電の有無を示す漏電検出信号がプリント回路基板２１Ｂ，２１Ｃのセル特性検出回路１の各シリアル通信回路２４を通してコンタクタ制御回路２１５に与えられる。
コンタクタ制御回路２１５は、漏電検出回路２１４からの漏電検出信号に基づいてコンタクタ１０２のオンおよびオフを制御する。
このように、本実施の形態において、プリント回路基板２１Ｂの制御関連回路２は、複数のバッテリセル１０のパラメータを検出する機能として、複数のバッテリセル１０の総電圧を検出する総電圧検出機能および複数のバッテリセル１０の漏電の有無を検出する漏電検出機能を有する。また、プリント回路基板２１Ｃの制御関連回路２は、複数のバッテリセル１０に関する制御を行う機能として、コンタクタ１０２のオンおよびオフを制御するコンタクタ制御機能を有する。
この場合、セル特性検出回路１と総電圧検出回路２１３と漏電検出回路２１４との間の配線がプリント回路基板２１Ｂ上に形成され、セル特性検出回路１とコンタクタ制御回路２１５との間の配線がプリント回路基板２１Ｃ上に形成される。また、総電圧検出回路２１３の総電圧検出機能により複数のバッテリセル１０の総電圧が検出されるので、総電圧を検出するための検出ユニットを別途設ける必要がない。また、漏電検出回路２１４の漏電検出機能により複数のバッテリセル１０の漏電が検出されるので、漏電を検出するための検出ユニットを別途設ける必要がない。さらに、コンタクタ制御回路２１５のコンタクタ制御機能によりコンタクタ１０２が制御されるので、コンタクタ１０２を制御するための制御ユニットを別途設ける必要がない。これにより、バッテリシステム５００の配線をより単純化することができるとともに、バッテリシステム５００をより小型化することができる。
［８］第８の実施の形態
第８の実施の形態に係るバッテリシステムについて、第２の実施の形態に係るバッテリシステム５００と異なる点を説明する。図２１は、第８の実施の形態におけるプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃの構成を示すブロック図である。
図２１に示すように、本実施の形態においては、プリント回路基板２１Ａに、セル特性検出回路１とともに、電流検出回路２１０を含む制御関連回路２、総電圧検出回路２１３を含む制御関連回路２、漏電検出回路２１４を含む制御関連回路２、コンタクタ制御回路２１５を含む制御関連回路２、送風機制御回路２１６を含む制御関連回路２、電力供給回路２１７を含む制御関連回路２、車両起動検出回路２１８を含む制御関連回路２、演算回路２１９を含む制御関連回路２およびウォッチドッグ回路２２０を含む制御関連回路２が実装される。
本実施の形態に係るバッテリシステム５００は、バッテリモジュール１００を放熱させるための送風機５８１をさらに備える。また、本実施の形態に係るバッテリシステム５００においては、複数のバスバー４０の１つの代わりに図１７の電圧電流バスバー４０ｙが設けられている。さらに、電動車両は、起動の際に起動信号を発生する起動信号発生部３０１を備える。
電流検出回路２１０は、演算回路２１９と接続されるとともに、電圧電流バスバー４０ｙと接続される。また、演算回路２１９は、プリント回路基板２１Ａのセル特性検出回路１と接続されるとともに、ＣＡＮ通信回路２０３および送風機制御回路２１６と接続される。
電流検出回路２１０は、複数のバッテリセル１０に流れる電流を電圧の形態で検出し、演算回路２１９に与える。演算回路２１９は、電流検出回路２１０からの電圧の値に基づいて電流の値を算出する。また、演算回路２１９は、セル情報から各バッテリセル１０の充電量を算出する。ここで、演算回路２１９は、あるバッテリセル１０の充電量が他のバッテリセル１０の充電量よりも大きいことを検出した場合、各プリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃのシリアル通信回路２４を通して充電量の大きいバッテリセル１０に接続されたスイッチング素子ＳＷ（図３参照）をオンにする。
これにより、そのバッテリセル１０に充電された電荷が抵抗Ｒ（図３参照）を通して放電される。そのバッテリセル１０の充電量が他のバッテリセル１０の充電量と略等しくなるまで低下すると、演算回路２１９はそのバッテリセル１０に接続されたスイッチング素子ＳＷをオフにする。このようにして、全てのバッテリセル１０の充電量が略均等に保たれる。
送風機制御回路２１６は、演算回路２１９と接続されるとともに、送風機５８１と接続される。演算回路２１９は、複数のバッテリモジュール１００のセル情報を送風機制御回路２１６に与える。送風機制御回路２１６は、バッテリモジュール１００のセル情報に基づいて、送風機５８１のオンおよびオフの切り替えならびに送風機５８１の回転速度を制御する。
総電圧検出回路２１３は、ＣＡＮ通信回路２０３と接続されるとともに、漏電検出回路２１４と接続される。また、総電圧検出回路２１３は、導体線５３を介して電圧端子Ｖ１，Ｖ２と接続される。漏電検出回路２１４は、総電圧検出回路２１３と接続されるともに、コンタクタ制御回路２１５と接続される。コンタクタ制御回路２１５は、漏電検出回路２１４と接続されるとともに、コンタクタ１０２と接続される。
総電圧検出回路２１３は、複数のバッテリセル１０の総電圧を検出する。総電圧の値は、漏電検出回路２１４に与えられるとともに、ＣＡＮ通信回路２０３を通して主制御部３００に与えられる。
漏電検出回路２１４は、検出された総電圧の値に基づいて複数のバッテリセル１０の漏電の有無を検出する。漏電検出回路２１４から漏電の有無を示す漏電検出信号がコンタクタ制御回路２１５に与えられる。
コンタクタ制御回路２１５は、漏電検出回路２１４からの漏電検出信号に基づいてコンタクタ１０２のオンおよびオフを制御する。
電力供給回路２１７は、プリント回路基板２１Ａのセル特性検出回路１と接続されるとともに、非動力用バッテリ１２と電源線５０２を介して接続される。また、電力供給回路２１７は、導体線５６を介してプリント回路基板２１Ｂ，２１Ｃと接続される。電力供給回路２１７は、ＤＣ−ＤＣコンバータを含み、非動力用バッテリ１２からの電圧を低電圧に変換する。
車両起動検出回路２１８は、プリント回路基板２１Ａの電力供給回路２１７と接続されるとともに、起動信号発生部３０１と接続される。なお、起動信号発生部３０１は主制御部３００とも接続される。
車両起動検出回路２１８は、起動信号発生部３０１により発生される起動信号を検出する。起動信号が検出された場合、車両起動検出回路２１８は、電力供給回路２１７を起動する。起動された電力供給回路２１７は、ＤＣ−ＤＣコンバータにより得られた低電圧を複数のプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃの各セル特性検出回路１に電源として与える。これにより、複数のプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃの各セル特性検出回路１が起動する。
各プリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃのセル特性検出回路１が起動することにより、各シリアル通信回路２４が起動する。その結果、プリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃ間のシリアル通信が可能になる。
ウォッチドッグ回路２２０は、ＣＡＮ通信回路２０３と接続されるとともに、コンタクタ１０２と接続される。ウォッチドッグ回路２２０は、例えばＣＡＮ通信回路２０３等が有するＣＰＵの異常の有無を監視する。ＣＰＵが正常に動作している場合には、ある一定周期の信号がＣＰＵからウォッチドッグ回路２２０へ送られる。一方、ＣＰＵに異常が発生した場合には、信号はウォッチドッグ回路２２０へ送られない。この場合、ウォッチドッグ回路２２０はＣＰＵに再起動の制御を行う。これにより、ＣＰＵが異常から回復する。
このように、本実施の形態において、プリント回路基板２１Ａの制御関連回路２は、複数のバッテリセル１０のパラメータを検出する機能として、複数のバッテリセル１０に流れる電流を電圧の形態で検出する電流検出機能、複数のバッテリセル１０の総電圧を検出する総電圧検出機能および複数のバッテリセル１０の漏電の有無を検出する漏電検出機能を有する。
また、プリント回路基板２１Ａの制御関連回路２は、複数のバッテリセル１０に関する制御を行う機能として、電動車両の主制御部３００とＣＡＮ通信を行うＣＡＮ通信機能、コンタクタ１０２のオンおよびオフを制御するコンタクタ制御機能、送風機５８１を制御する送風機制御機能、電動車両の起動に応答して各セル特性検出回路１のシリアル通信回路２４の起動を制御する起動制御機能、複数のバッテリセル１０に流れる電流の値を算出するとともに各バッテリセル１０の充電量を算出する演算機能、複数のバッテリセル１０の充電量を均等化する均等化制御機能ならびにＣＡＮ通信回路２０３のＣＰＵの再起動を制御するウォッチドッグ機能を有する。
さらに、プリント回路基板２１Ａの制御関連回路２は、複数のプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃに電力を供給する機能として、複数のプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃのセル特性検出回路１に電力を供給する電力供給機能を有する。
この場合、セル特性検出回路１および複数の制御関連回路２の間の配線がプリント回路基板２１Ａ上に形成される。
また、電流を検出するための検出ユニット、総電圧を検出するための検出ユニットおよび漏電を検出するための検出ユニットを別途設ける必要がない。
さらに、ＣＡＮ通信機能を有する制御ユニット、コンタクタ１０２を制御するための制御ユニット、送風機５８１を制御するための制御ユニットおよびシリアル通信回路２４の起動を制御するための制御ユニットを別途設ける必要がない。
また、電流の値の算出および充電量の算出を行うための演算ユニット、充電量の均等化制御を行うための制御ユニットならびにＣＰＵを制御するための制御ユニットを別途設ける必要がない。
さらに、複数のプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃの各々に電力供給ユニットを設ける必要がない。
これにより、バッテリシステム５００の配線をより単純化することができるとともに、バッテリシステム５００をより小型化することができる。
［９］第９の実施の形態
以下、第９の実施の形態に係るバッテリシステムについて、第１の実施の形態に係るバッテリシステム５００と異なる点を説明する。
図２２は、第９の実施の形態に係るバッテリシステム５００内のバッテリモジュール１００Ａ〜１００Ｄの接続および配線の一例を示す模式的平面図である。本実施の形態に係るバッテリシステム５００は、バッテリモジュール１００Ａ〜１００Ｄ、プリント回路基板２１Ａ〜２１Ｄ、コンタクタ１０２、ＨＶ（High Voltage；高圧）コネクタ５２０、サービスプラグ５３０および送風機５８１を備える。
図２２に示すように、本実施の形態においては、バッテリモジュール１００Ｃの端面Ｅ２とバッテリモジュール１００Ｄの端面Ｅ１とが向かい合うように配置され、バッテリモジュール１００Ｂの端面Ｅ１とバッテリモジュール１００Ａの端面Ｅ２とが向かい合うように配置される。また、バッテリモジュール１００Ｃの側面Ｅ４とバッテリモジュール１００Ｂの側面Ｅ４とが向かい合うように配置され、バッテリモジュール１００Ｄの側面Ｅ４とバッテリモジュール１００Ａの側面Ｅ４とが向かい合うように配置される。さらに、バッテリモジュール１００Ｃの端面Ｅ１およびバッテリモジュール１００Ｂの端面Ｅ２が側壁５５０ｄを向くように配置され、バッテリモジュール１００Ｄの端面Ｅ２およびバッテリモジュール１００Ａの端面Ｅ１が側壁５５０ｂを向くように配置される。
バッテリモジュール１００Ａ，１００Ｂの側面Ｅ３と側壁５５０ｃとの間の領域に、サービスプラグ５３０、ＨＶコネクタ５２０およびコンタクタ１０２がこの順で側壁５５０ｄから側壁５５０ｂへ並ぶように配置される。ＨＶコネクタ５２０は電圧端子Ｖ１，Ｖ２を有する。ケーシング５５０の側壁５５０ｂには、電圧端子Ｖ３，Ｖ４および通信端子Ｃが設けられる。側壁５５０ｃには、ＨＶコネクタ５２０の電圧端子Ｖ１，Ｖ２が設けられる。側壁５５０ｄには、送風機端子Ｆが設けられる。通信端子Ｃおよび電圧端子Ｖ３，Ｖ４の接続および配線は第１の実施の形態と同様である。
プリント回路基板２１Ａ〜２１Ｄは、バッテリモジュール１００Ａ〜１００Ｄにそれぞれ対応するように設けられる。プリント回路基板２１Ａ〜２１Ｄの各々には、対応するバッテリモジュール１００Ａ〜１００Ｄの複数のバッテリセル１０のセル特性を検出するセル特性検出機能を有するセル特性検出回路１が実装される。また、プリント回路基板２１Ａ，２１Ｃには、セル特性検出回路１とともに、各バッテリセル１０のセル特性検出機能とは異なる機能を有する制御関連回路２が実装される。プリント回路基板２１Ａの制御関連回路２はＣＡＮ通信回路２０３およびコンタクタ制御回路２１５を含む。プリント回路基板２１Ｃの制御関連回路２は送風機制御回路２１６を含む。なお、プリント回路基板２１ＡのＣＡＮ通信回路２０３の図示は省略している。
バッテリモジュール１００Ａの最も低電位のマイナス電極１０ｂとバッテリモジュール１００Ｂの最も高電位のプラス電極１０ａとがバスバー５０１ａにより接続される。バッテリモジュール１００Ｃの最も低電位のマイナス電極１０ｂとバッテリモジュール１００Ｄの最も高電位のプラス電極１０ａとがバスバー５０１ａにより接続される。バッテリモジュール１００Ｂの最も低電位のマイナス電極１０ｂが電源線５０１によりサービスプラグ５３０に接続されるとともに、バッテリモジュール１００Ｃの最も高電位のプラス電極１０ａが電源線５０１によりサービスプラグ５３０に接続される。
サービスプラグ５３０は、例えばバッテリシステム５００のメンテナンス時に作業者によりオフされる。サービスプラグ５３０がオフされた場合には、バッテリモジュール１００Ａ，１００Ｂからなる直列回路とバッテリモジュール１００Ｃ，１００Ｄからなる直列回路とが電気的に分離される。この場合、４つのバッテリモジュール１００Ａ〜１００Ｄ間の電流経路が遮断される。これにより、メンテナンス時の安全性が確保される。
バッテリシステム５００のメンテナンス時には、サービスプラグ５３０とともにコンタクタ１０２も作業者によりオフされる。この場合、４つのバッテリモジュール１００Ａ〜１００Ｄ間の電流経路が確実に遮断される。これにより、メンテナンス時の安全性が十分に確保される。また、各バッテリモジュール１００Ａ〜１００Ｄの電圧が互いに等しい場合には、バッテリモジュール１００Ａ，１００Ｂからなる直列回路の総電圧とバッテリモジュール１００Ｃ，１００Ｄからなる直列回路の総電圧とが等しくなる。そのため、メンテナンス時にバッテリシステム５００内に高い電圧が発生することが防止される。
バッテリモジュール１００Ａの最も高電位のプラス電極１０ａは、電源線５０１によりコンタクタ１０２を介してＨＶコネクタ５２０の電圧端子Ｖ１に接続される。バッテリモジュール１００Ｄの最も低電位のマイナス電極１０ｂは、電源線５０１によりコンタクタ１０２を介してＨＶコネクタ５２０の電圧端子Ｖ２に接続される。この場合、電動車両のモータ等を電圧端子Ｖ１，Ｖ２間に接続することにより、直列接続されたバッテリモジュール１００Ａ〜１００Ｄの電力をモータ等に供給することが可能になる。
プリント回路基板２１Ａのセル特性検出回路１のシリアル通信回路２４（図２参照）とプリント回路基板２１Ｂのセル特性検出回路１のシリアル通信回路２４とは、通信線Ｐ１を介して互いに接続される。プリント回路基板２１Ｂのセル特性検出回路１のシリアル通信回路２４とプリント回路基板２１Ｃのセル特性検出回路１のシリアル通信回路２４とは、通信線Ｐ２を介して互いに接続される。プリント回路基板２１Ｃのセル特性検出回路１のシリアル通信回路２４とプリント回路基板２１Ｄのセル特性検出回路１のシリアル通信回路２４とは、通信線Ｐ３を介して互いに接続される。通信線Ｐ１〜Ｐ３によりバスが構成される。
本実施の形態では、プリント回路基板２１Ａが通信端子Ｃおよびコンタクタ１０２の近傍に配置される。プリント回路基板２１ＡのＣＡＮ通信回路２０３が、導体線により通信端子Ｃに接続される。これにより、制御関連回路２と主制御部３００とが通信可能になる。また、プリント回路基板２１Ａのコンタクタ制御回路２１５が、導体線５４によりコンタクタ１０２に接続される。これにより、制御関連回路２は、コンタクタ１０２のオンおよびオフを制御することが可能になる。
プリント回路基板２１Ｃが送風機端子Ｆの近傍に配置される。送風機５８１は送風機端子Ｆに接続される。また、プリント回路基板２１Ｃの送風機制御回路２１６が、導体線５５により送風機端子Ｆに接続される。これにより、制御関連回路２は、送風機５８１のオンおよびオフ、または送風機５８１の回転速度を制御することが可能になる。
このように、本実施の形態に係るバッテリシステム５００においては、プリント回路基板２１Ａが制御関連回路２を含み、制御関連回路２がＣＡＮ通信回路２０３およびコンタクタ制御回路２１５を含む。それにより、バッテリモジュール１００Ａ〜１００Ｄのシリアル通信回路２４と電動車両の主制御部３００との間でＣＡＮ通信回路２０３を介して通信を行うことができる。また、コンタクタ１０２のオンおよびオフが制御される。
さらに、プリント回路基板２１Ｃが制御関連回路２を含み、制御関連回路２が送風機制御回路２１６を含む。それにより、送風機５８１のオンおよびオフ、または送風機５８１の回転速度が制御される。
したがって、送風機制御ユニット、ＣＡＮ通信ユニットおよびコンタクタ制御ユニットをバッテリシステム５００に別途設ける必要がない。これにより、バッテリシステム５００の配線を単純化することができるとともに、バッテリシステム５００を小型化することができる。また、主制御部３００が送風機制御機能およびコンタクタ制御機能を有しなくてもよいので、主制御部３００の処理の負担が軽減される。
プリント回路基板２１Ａが通信端子Ｃおよびコンタクタ１０２の近傍に配置される。すなわち、ＣＡＮ通信回路２０３およびコンタクタ制御回路２１５を有するプリント回路基板２１Ａが他のプリント回路基板２１Ｂ〜２１Ｄよりも通信端子Ｃおよびコンタクタ１０２に近い位置に配置される。これにより、制御関連回路２と通信端子Ｃとを接続する配線を短くすることができるとともに、制御関連回路２とコンタクタ１０２とを接続する配線（導体線５４）を短くすることができる。
また、プリント回路基板２１Ｃが送風機端子Ｆの近傍に配置される。すなわち、送風機制御回路２１６を有するプリント回路基板２１Ｃが他のプリント回路基板２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｄよりも送風機端子Ｆに近い位置に配置される。これにより、制御関連回路２と送風機端子Ｆとを接続する配線（導体線５５）を短くすることができる。
［１０］第１０の実施の形態
以下、第１０の実施の形態に係る電動車両について説明する。本実施の形態に係る電動車両は、第１〜第９のいずれかの実施の形態に係るバッテリシステムを備える。なお、以下では、電動車両の一例として電動自動車を説明する。
図２３は、バッテリシステム５００を備える電動自動車の構成を示すブロック図である。図２３に示すように、本実施の形態に係る電動自動車６００は、バッテリシステム５００、主制御部３００および非動力用バッテリ１２、起動信号発生部３０１、電力変換部６０１、モータ６０２、駆動輪６０３、アクセル装置６０４、ブレーキ装置６０５、ならびに回転速度センサ６０６を含む。モータ６０２が交流（ＡＣ）モータである場合には、電力変換部６０１はインバータ回路を含む。
本実施の形態において、上記のように、バッテリシステム５００には、非動力用バッテリ１２および起動信号発生部３０１が接続される。また、バッテリシステム５００は、電力変換部６０１を介してモータ６０２に接続されるとともに、主制御部３００に接続される。上述のように、主制御部３００には、バッテリシステム５００のプリント回路基板２１ＡのＣＡＮ通信回路２０３（図２参照）から複数のバッテリモジュール１００（図１参照）のセル情報が与えられる。また、主制御部３００には、起動信号発生部３０１、アクセル装置６０４、ブレーキ装置６０５および回転速度センサ６０６が接続される。主制御部３００は、例えばＣＰＵおよびメモリ、またはマイクロコンピュータからなる。
アクセル装置６０４は、電動自動車６００が備えるアクセルペダル６０４ａと、アクセルペダル６０４ａの操作量（踏み込み量）を検出するアクセル検出部６０４ｂとを含む。運転者によりアクセルペダル６０４ａが操作されると、アクセル検出部６０４ｂは、運転者により操作されていない状態を基準としてアクセルペダル６０４ａの操作量を検出する。検出されたアクセルペダル６０４ａの操作量が主制御部３００に与えられる。
起動信号発生部３０１は、電動自動車６００が起動する際に起動信号を発生する。起動信号は、バッテリシステム５００および主制御部３００に与えられる。
ブレーキ装置６０５は、電動自動車６００が備えるブレーキペダル６０５ａと、運転者によるブレーキペダル６０５ａの操作量（踏み込み量）を検出するブレーキ検出部６０５ｂとを含む。運転者によりブレーキペダル６０５ａが操作されると、ブレーキ検出部６０５ｂによりその操作量が検出される。検出されたブレーキペダル６０５ａの操作量が主制御部３００に与えられる。
回転速度センサ６０６は、モータ６０２の回転速度を検出する。検出された回転速度は、主制御部３００に与えられる。
主制御部３００は、起動信号発生部３０１からの起動信号を検出することにより起動する。また、上記のように、主制御部３００には、バッテリモジュール１００のセル情報、アクセルペダル６０４ａの操作量、ブレーキペダル６０５ａの操作量、およびモータ６０２の回転速度が与えられる。主制御部３００は、これらの情報に基づいて、バッテリモジュール１００の充放電制御および電力変換部６０１の電力変換制御を行う。
例えば、アクセル操作に基づく電動自動車６００の発進時および加速時には、バッテリシステム５００から電力変換部６０１にバッテリモジュール１００の電力が供給される。
さらに、主制御部３００は、与えられたアクセルペダル６０４ａの操作量に基づいて、駆動輪６０３に伝達すべき回転力（指令トルク）を算出し、その指令トルクに基づく制御信号を電力変換部６０１に与える。
上記の制御信号を受けた電力変換部６０１は、バッテリシステム５００から供給された電力を、駆動輪６０３を駆動するために必要な電力（駆動電力）に変換する。これにより、電力変換部６０１により変換された駆動電力がモータ６０２に供給され、その駆動電力に基づくモータ６０２の回転力が駆動輪６０３に伝達される。
一方、ブレーキ操作に基づく電動自動車６００の減速時には、モータ６０２は発電装置として機能する。この場合、電力変換部６０１は、モータ６０２により発生された回生電力をバッテリモジュール１００の充電に適した電力に変換し、バッテリモジュール１００に与える。それにより、バッテリモジュール１００が充電される。
上記のように、本実施の形態に係る電動自動車６００には、第１〜第９のいずれかの実施の形態に係るバッテリシステムが設けられる。これにより、電動自動車６００における配線を単純化するとともに、電動自動車６００を小型化することが可能になる。
［１１］他の実施の形態
（１）第１および第９の実施の形態に係るバッテリシステム５００は４個のバッテリモジュール１００および４個のプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｄを有し、第２〜第８の実施の形態に係るバッテリシステム５００は４個のバッテリモジュール１００および３個のプリント回路基板２１Ａ〜２１Ｃを有するが、これに限定されない。
バッテリシステム５００は、３個以下のバッテリモジュール１００を有してもよいし、５個以上のバッテリモジュール１００を有してもよい。また、バッテリシステム５００は、２個以下のプリント回路基板を有してもよいし、５個以上のプリント回路基板を有してもよい。さらに、バッテリモジュール１００が多数のバッテリセル１０を含む場合には、バッテリシステム５００は、バッテリモジュール１００の数よりも多くのプリント回路基板を有してもよい。
（２）第１〜第７および第９の実施の形態に係るバッテリシステム５００においては、１個のプリント回路基板上に、ＣＡＮ通信機能、送風機制御機能、電流検出機能、演算機能、均等化制御機能、ウォッチドッグ機能、起動制御機能、電力供給機能、総電圧検出機能、漏電検出機能およびコンタクタ制御機能（以下、制御関連機能と呼ぶ。）のうちの３種類以下が実装されたが、これに限定されない。１個のプリント回路基板上に４種類以上の制御関連機能が実装されてもよい。
（３）第８の実施の形態に係るバッテリシステム５００においては、１個のプリント回路基板上に、全ての制御関連機能が実装されたが、これに限定されない。複数の制御関連機能が複数のプリント回路基板に分散して実装されてもよい。
（４）第４の実施の形態に係るバッテリシステム５００においては、電流検出機能が複数のバッテリセル１０に流れる電流を電圧の形態で検出し、演算機能が電流検出機能からの電圧の値に基づいて電流の値を算出するが、これに限定されない。
バッテリシステム５００が電流検出機能を有しない場合には、電動車両の主制御部３００が複数のバッテリセル１０に流れる電流を電圧の形態で検出し、演算機能が電動車両の主制御部３００からの電圧の値に基づいて電流の値を算出してもよい。
同様に、バッテリシステム５００が演算機能を有しない場合には、電流検出機能が複数のバッテリセル１０に流れる電流を電圧の形態で検出し、電動車両の主制御部３００が電流検出機能からの電圧の値に基づいて電流の値を算出してもよい。
（５）第５の実施の形態に係るバッテリシステム５００においては、ウォッチドッグ機能がＣＡＮ通信回路２０３のＣＰＵの異常の有無を監視するが、これに限定されない。ウォッチドッグ機能は、例えばシリアル通信回路２４、演算回路２１９または電動車両の主制御部３００等が有するＣＰＵの異常の有無を監視してもよい。
（６）第７の実施の形態に係るバッテリシステム５００においては、総電圧検出機能が複数のバッテリセル１０の総電圧を検出し、漏電検出機能が総電圧検出機能からの総電圧の値に基づいて複数のバッテリセル１０の漏電の有無を検出し、コンタクタ制御機能が漏電検出機能からの漏電検出信号に基づいてコンタクタ１０２を制御するが、これに限定されない。
バッテリシステム５００が総電圧検出機能および漏電検出機能の少なくとも一方を有しない場合には、電動車両の主制御部３００が、複数のバッテリセル１０の総電圧を検出するとともに、総電圧の値に基づいて複数のバッテリセル１０の漏電の有無を検出し、コンタクタ制御機能が電動車両の主制御部３００からの漏電検出信号に基づいてコンタクタ１０２を制御してもよい。
同様に、バッテリシステム５００が漏電検出機能およびコンタクタ制御機能の少なくとも一方を有しない場合には、総電圧検出機能が複数のバッテリセル１０の総電圧を検出し、電動車両の主制御部３００が、総電圧検出機能からの総電圧の値に基づいて複数のバッテリセル１０の漏電の有無を検出するとともに、漏電検出信号に基づいてコンタクタ１０２を制御してもよい。
また、バッテリシステム５００が総電圧検出機能およびコンタクタ制御機能の少なくとも一方を有しない場合には、電動車両の主制御部３００が複数のバッテリセル１０の総電圧を検出し、漏電検出機能が電動車両の主制御部３００からの総電圧の値に基づいて複数のバッテリセル１０の漏電の有無を検出し、電動車両の主制御部３００が漏電検出機能からの漏電検出信号に基づいてコンタクタ１０２を制御してもよい。
（７）第１〜第９の実施の形態において、バッテリセル１０は略直方体形状を有するが、これに限定されない。バッテリセル１０は円筒型形状を有してもよい。
（８）第２の実施の形態において、プリント回路基板２１Ａ，２１Ｂのセル特性検出回路１は、対応するバッテリモジュール１００の複数（第２の実施の形態の例では１８個）のバッテリセル１０のセル特性を検出する。また、プリント回路基板２１Ｃのセル特性検出回路１は、対応するバッテリモジュール１００および隣り合う他の１つのバッテリモジュール１００の複数（第２の実施の形態の例では３６個）のバッテリセル１０のセル特性を検出する。
このように、プリント回路基板２１Ｃのセル特性検出回路１は、プリント回路基板２１Ａ，２１Ｂのセル特性検出回路１よりも多数のバッテリセル１０のセル特性を検出する。これにより、プリント回路基板２１Ｃのセル特性検出回路１がプリント回路基板２１Ａ，２１Ｂのセル特性検出回路１よりも大型化する場合には、プリント回路基板２１Ａ，２１Ｂ（第２の実施の形態の例ではプリント回路基板２１Ａ）に制御関連回路２を実装することが好ましい。この場合、プリント回路基板２１Ｃの大型化を抑制することができる。また、プリント回路基板２１Ｃにおける消費電力の増加を抑制することができる。
［１２］請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
上記実施の形態においては、バッテリセル１０がバッテリセルの例であり、プリント回路基板２１Ａ〜２１Ｄが回路基板の例であり、複数のバッテリセル１０の電圧および温度（セル特性）が第１のパラメータの例であり、セル特性検出機能が第１の機能の例である。
ＣＡＮ通信機能、送風機制御機能、電流検出機能、演算機能、均等化制御機能、ウォッチドッグ機能、起動制御機能、電力供給機能、総電圧検出機能、漏電検出機能またはコンタクタ制御機能（制御関連機能）が第２の機能の例である。
複数のバッテリセル１０に流れる電流、複数のバッテリセル１０の総電圧または複数のバッテリセル１０の漏電が第２のパラメータの例であり、電流検出機能、総電圧検出機能または漏電検出機能が第２のパラメータを検出する機能の例である。ＣＡＮ通信機能、送風機制御機能、演算機能、均等化制御機能、ウォッチドッグ機能、起動制御機能またはコンタクタ制御機能がバッテリセルに関する制御を行う機能の例であり、電力供給機能が回路基板の部分に電力を供給する機能の例である。抵抗Ｒおよびスイッチング素子ＳＷからなる直列回路が放電回路の例であり、バッテリシステム５００がバッテリシステムの例であり、モータ６０２がモータの例であり、駆動輪６０３が駆動輪の例であり、電動自動車６００が電動車両の例である。
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
本発明は、電力を駆動源とする種々の移動体、電力の貯蔵装置またはモバイル機器等に有効に利用することができる。
１ セル特性検出回路
２ 制御関連回路
１０ バッテリセル
１０ａ プラス電極
１０ｂ マイナス電極
１０Ｇ，１２Ｇ 実装領域
１１ サーミスタ
１２ 非動力用バッテリ
２０ 電圧検出回路
２０ａ マルチプレクサ
２０ｂ，２０２ Ａ／Ｄ変換器
２０ｃ 差動増幅器
２１Ａ〜２１Ｄ プリント回路基板
２２ 接続端子
２３，３１ コネクタ
２４ シリアル通信回路
２５ 絶縁素子
２６ 絶縁領域
４０，４０ａ，５０１ａ バスバー
４０ｙ 電圧電流バスバー
４１，４５ ベース部
４２，４６ 取付片
４３，４７ 電極接続孔
５１〜５６ 導体線
６０ ＰＴＣ素子
９２ 端面枠
９３ 上端枠
９４ 下端枠
１００，１００Ａ〜１００Ｄ バッテリモジュール
１０２ コンタクタ
１０４ バス
２０１ 増幅回路
２０３ ＣＡＮ通信回路
２１０ 電流検出回路
２１３ 総電圧検出回路
２１４ 漏電検出回路
２１５ コンタクタ制御回路
２１６ 送風機制御回路
２１７ 電力供給回路
２１８ 車両起動検出回路
２１９ 演算回路
２２０ ウォッチドッグ回路
３００ 主制御部
３０１ 起動信号発生部
５００ バッテリシステム
５０１,５０２ 電源線
５２０ ＨＶコネクタ
５３０ サービスプラグ
５５０ ケーシング
５５０ａ〜５５０ｄ 側壁
５６０ ハーネス
５８１ 送風機
６００ 電動自動車
６０１ 電力変換部
６０２ モータ
６０３ 駆動輪
６０４ アクセル装置
６０４ａ アクセルペダル
６０４ｂ アクセル検出部
６０５ ブレーキ装置
６０５ａ ブレーキペダル
６０５ｂ ブレーキ検出部
６０６ 回転速度センサ
Ｃ 通信端子
Ｅ１，Ｅ２ 端面
Ｅ３，Ｅ４ 側面
ＧＮＤ１，ＧＮＤ２ グランドパターン
Ｈ１，Ｈ２ はんだパターン
ＩＦ 外部インタフェース
Ｐ１〜Ｐ３ 通信線
Ｒ 抵抗
ＲＳ シャント抵抗
ＳＷ スイッチング素子
Ｖ１〜Ｖ４ 電圧端子

Claims (6)

  1. 複数のバッテリセルと、
    １または複数の回路基板とを備え、
    前記１または複数の回路基板の各々は、各バッテリセルの第１のパラメータを検出する第１の機能を有し、
    少なくとも１つの回路基板は、前記第１の機能と異なる第２の機能をさらに有することを特徴とするバッテリシステム。
  2. 前記第２の機能は、前記複数のバッテリセルの第２のパラメータを検出する機能を含むことを特徴とする請求項１記載のバッテリシステム。
  3. 前記第２の機能は、前記複数のバッテリセルに関する制御を行う機能を含むことを特徴とする請求項１または２記載のバッテリシステム。
  4. 前記第２の機能は、前記第１の機能を実現する前記１または複数の回路基板の部分に電力を供給する機能を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバッテリシステム。
  5. 前記回路基板は複数設けられ、前記複数の回路基板の各々は、各バッテリセルを放電させる放電回路をさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のバッテリシステム。
  6. 請求項１〜５のいずれかに記載のバッテリシステムと、
    前記バッテリシステムの前記複数のバッテリセルからの電力により駆動されるモータと、
    前記モータの回転力により回転する駆動輪とを備えることを特徴とする電動車両。
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