JP2013005509A - 電池状態通知ユニット、バスバモジュール、組電池、及び、電池状態監視システム - Google Patents

電池状態通知ユニット、バスバモジュール、組電池、及び、電池状態監視システム Download PDF

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Abstract

【課題】電池状態を監視するユニットまで配索される電線の本数を抑えることができ、かつ、当該電線を流れる信号の電圧を低くすることができる電池状態通知ユニット、バスバモジュール、組電池、及び、電池状態監視システムを提供する。
【解決手段】バッテリ電源システム１には、バッテリパック１０の端子金具３３から出力された電極間電圧に応じたセル電圧信号及び温度センサ部３４から出力された電圧に応じたセル温度信号に基づいて、電池セル２１の電極間電圧及び温度を示す情報を含むデジタル信号からなる電池状態情報を生成して、当該電池状態情報を電池状態監視ユニット６０に送信する電池状態通知ユニット４０が、各バッテリパック１０に対応して設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車等に搭載される組電池の状態の監視に用いられる電池状態通知ユニット、当該電池状態通知ユニットを有するバスバモジュール及び組電池、並びに、当該電池状態通知ユニットを有する電池状態監視システムに関するものである。
近年、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド自動車（以下、ＨＥＶ）や電動モータのみで走行する電気自動車が普及してきている。例えば、ＨＥＶは、上記エンジン始動用および車内電装品動作用の１２Ｖ程度の低圧バッテリと、上記電動モータ駆動用の高圧バッテリと、の２種類のバッテリを備えている。上述した高圧バッテリは、ニッケル水素電池やリチウム電池といった二次電池を単位セル（即ち、電池セル）として、この単位セルを複数直列接続して組電池を構成し、高電圧を得ている（例えば、特許文献１を参照）。
上述した高圧バッテリは充放電を繰り返すうちに各単位セルの電極間電圧、即ち充電状態（ＳＯＣ）にばらつきが生じる。高圧バッテリの充放電にあたっては、各単位セルの耐久性や安全確保の観点から、電極間電圧値の最も高い単位セルが所定の上限電圧値に到達した時点で充電を禁止し、電極間電圧値の最も低い単位セルが所定の下限電圧値に到達した時点で放電を禁止する必要がある。従って、各単位セルにＳＯＣのばらつきが生じた異常状態では、実質上、バッテリの使用可能容量が減少することになる。そこで、上述した高圧バッテリにおいては、電極間電圧値の高い単位セルを上記電動モータ駆動とは別に放電させて、各単位セルのＳＯＣを均等化して正常状態に戻す必要がある。このような単位セルのＳＯＣの均等化のために、各単位セルの電極間電圧を監視する必要がある。
また、上述した高圧バッテリは、上記電動モータ駆動時に大電流を放電することにより多大な熱が発生するところ、一部の単位セルに不具合などがあると許容上限温度を超える高温となる異常状態になる場合がある。そこで、このような高温の異常状態になる前に放電を止めて当該異常状態を未然に防ぐために、高圧バッテリの温度を監視する必要がある。また、バッテリ温度が変化することにより上記電極間電圧も変化するので、温度による上記電極間電圧の補正も行われる。
図２１に、従来の電池状態監視システムである高圧バッテリシステムを示す。
この高圧バッテリシステム（図中、符号８０１で示す）は、複数の組電池としての高圧バッテリ８１０と、当該高圧バッテリ８１０の状態を監視する電池状態監視装置８５０と、を有している。
高圧バッテリ８１０は、一方向に配列された複数の電池セル８２１を有する電池モジュール８２０と、前記電池モジュール８２０の上面に重ねて配置されるバスバモジュール８３０と、コネクタプラグ８４１及び複数の電線８４２を有するワイヤハーネス８４０と、を有している。
バスバモジュール８３０には、複数のバスバ８３１が設けられている。複数のバスバ８３１は、それぞれが互いに隣接する電池セル８２１の正電極と負電極とを接続することで、複数の電池セル８２１全体を直列接続する。また、バスバモジュール８３０には、上記一方向（即ち、複数の電池セル８２１の配列方向）の中央部及び両端部に、測定した温度に応じた電圧を出力する複数の温度センサ部８３２が設けられている。
ワイヤハーネス８４０の複数の電線８４２は、それらの一端が、コネクタプラグ８４１内の図示しない端子部にそれぞれ接続されており、それらの他端が、上記複数のバスバ８３１に重ねるなどして電池セル８２１の電極に接続された複数の端子金具８３３、及び、上記温度センサ部８３２にそれぞれ接続されている。
電池状態監視装置８５０は、例えば、箱形のケース８５１と、当該ケース８５１に収容されたマイクロコンピュータなどで構成された制御部（図示なし）と、を有している。ケース８５１には、前記ワイヤハーネス８４０のコネクタプラグ８４１と嵌合するコネクタソケット（図示なし）が当該ケース８５１から露出して設けられている。このコネクタソケットに上記コネクタプラグ８４１が嵌合することにより、制御部とワイヤハーネス８４０（即ち、上記端子金具８３３及び上記温度センサ部８３２）とが接続される。
そして、制御部は、上記複数の端子金具８３３及び上記温度センサ部８３２から出力される電圧値に基づいて、複数の電池セルの電極間電圧及び電池セルの温度を検出して、各高圧バッテリ８１０が正常状態にあるか否かを監視していた。
特開２０１１−７６９３６号公報
しかしながら、上述した高圧バッテリシステム８０１では、電池セル８２１の数に応じてワイヤハーネス８４０の複数の電線８４２の本数が必要になるとともに、当該複数の電線８４２が電池セル８２１から引き出されてそのまま電池状態監視装置８５０まで配索されるので、当該ワイヤハーネス８４０の配索空間を大きく設けなければならず、配索設計及び配索作業が困難であるという問題があった。また、電池セル８２１の電極の電圧がワイヤハーネス８４０を通じて電池状態監視装置８５０に入力されるところ、この電池セル８２１の電極の電圧は、車体等の基準電位との電位差が数百ボルトの高電圧になる場合があるので、電池状態監視装置８５０においては、このような高電圧と制御用の低電圧とが混在することを考慮して耐絶縁性や耐ノイズ性などの安全性／信頼性設計を行う必要があり、そのため、装置等の電気設計が困難であるという問題があった。
本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、電池状態を監視するユニットまで配索される電線の本数を抑えることができ、かつ、当該電線を流れる信号の電圧を低くすることができる電池状態通知ユニット、バスバモジュール、組電池、及び、電池状態監視システムを提供することを目的としている。
請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、（ａ）複数の電池セルと、前記電池セルの状態に応じたアナログ信号を出力する複数の電池状態出力手段と、を有する一又は複数の組電池と、（ｂ）前記組電池の状態を監視する一の電池状態監視ユニットと、を有する電池状態監視システムであって、前記電池状態出力手段によって出力された前記アナログ信号に基づいて、前記電池セルの状態を示す情報を含むデジタル信号からなる電池状態情報を生成する情報生成手段と、前記情報生成手段によって生成された前記電池状態情報を前記電池状態監視ユニットに送信する情報送信手段と、を有する電池状態通知ユニットが、前記組電池毎に対応して設けられていることを特徴とする電池状態監視システムである。
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記情報送信手段が、シリアル通信を用いて前記電池状態情報を前記電池状態監視ユニットに送信するように構成されていることを特徴とするものである。
請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載された発明において、前記電池状態監視ユニットと前記一又は複数の組電池に設けられた前記電池状態通知ユニットが接続される共有信号線が設けられ、前記情報送信手段の通信プロトコルが、前記共有信号線を用いた多重通信プロトコルとされていることを特徴とするものである。
請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載された発明において、前記組電池には、前記複数の電池セルの電極を互いに接続する複数のバスバを有するバスバモジュールが設けられ、前記電池状態通知ユニットが、前記バスバモジュールに設けられていることを特徴とするものである。
請求項５に記載された発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載された発明において、前記電池状態監視ユニットが、一の前記組電池に取り付けられていることを特徴とするものである。
請求項６に記載された発明は、上記目的を達成するために、複数の電池セルと、前記電池セルの状態に応じたアナログ信号を出力する複数の電池状態出力手段と、を有する組電池に設けられる電池状態通知ユニットであって、前記電池状態出力手段によって出力された前記アナログ信号に基づいて、前記電池セルの状態を示す情報を含むデジタル信号からなる電池状態情報を生成する情報生成手段と、前記情報生成手段によって生成された前記電池状態情報を前記組電池の外部に送信する情報送信手段と、を有していることを特徴とする電池状態通知ユニットである。
請求項７に記載された発明は、上記目的を達成するために、複数の電池セルを有する組電池に設けられるバスバモジュールであって、前記複数の電池セルの電極を互いに接続する複数のバスバと、前記電池セルの状態に応じたアナログ信号を出力する複数の電池状態出力手段と、請求項６に記載の電池状態通知ユニットと、を有していることを特徴とするバスバモジュールである。
請求項８に記載された発明は、上記目的を達成するために、複数の電池セルと、前記電池セルの状態に応じたアナログ信号を出力する複数の電池状態出力手段と、を有する組電池であって、請求項６に記載の電池状態通知ユニットを有していることを特徴とする組電池である。
請求項１に記載された発明によれば、組電池の電池状態出力手段によって電池セルの状態に応じて出力されたアナログ信号に基づいて電池セルの状態を示す情報を含むデジタル信号からなる電池状態情報を生成して、当該電池状態情報を電池状態監視ユニットに送信する電池状態通知ユニットが、組電池毎に対応して設けられているので、電池状態監視ユニットにおいて、組電池の電池状態通知ユニットから送信された電池状態情報に基づいて、当該組電池の状態を監視することができ、そのため、電池状態通知ユニットと電池状態監視ユニットとを接続するワイヤハーネスにおける複数の電線の本数を、デジタル信号からなる上記電池状態情報を送信するために必要な本数に抑えることができる。したがって、ワイヤハーネスの複数の電線の本数を少なくすることができ、ワイヤハーネスの配索設計及び配索作業を容易にできる。また、デジタル信号からなる上記電池状態情報を電池状態監視ユニットに送信するので、送信する信号の電圧レベルを数ボルト程度の低電圧にすることができる。そのため、電池状態監視ユニットにおける耐絶縁性や耐ノイズ性などの安全性／信頼性設計等の電気設計を容易にできる。
請求項２に記載された発明によれば、情報送信手段が、シリアル通信を用いて電池状態情報を電池状態監視ユニットに送信するように構成されているので、パラレル通信を用いた場合に比べて上記電池状態情報を送信するために必要な複数の電線の本数が少なく、そのため、ワイヤハーネスの複数の電線の本数をより少なくでき、ワイヤハーネスの配索設計及び配索作業をさらに容易にできる。
請求項３に記載された発明によれば、電池状態監視ユニットと一又は複数の組電池に設けられた前記電池状態通知ユニットが接続された共有信号線が設けられ、前記情報送信手段の通信プロトコルが、前記共有信号線を用いた多重通信プロトコルとされているので、複数の組電池が設けられた場合でも、１組の共有信号線を通じて電池状態監視ユニットと複数の組電池の電池状態通知ユニットとを接続して、当該共有信号線により各電池状態通知ユニットから電池状態監視ユニットに電池状態情報を送信することができる。そのため、電池状態監視ユニットと各電池状態監視ユニットとの間を一対一で接続する必要が無くなるので、ワイヤハーネスの複数の電線をより少なくすることができ、ワイヤハーネスの配索設計及び配索作業をさらに容易にできる。
請求項４に記載された発明によれば、組電池には、複数の電池セルの電極を互いに接続する複数のバスバを有するバスバモジュールが設けられ、そして、前記電池状態通知ユニットが、当該バスバモジュールに設けられているので、複数の電池セルへのバスバモジュールの組み付けとともに電池状態通知ユニットを組電池に設けることができ、組電池の組立作業を容易にできる。また、電池状態通知ユニットと電池状態出力手段とを接続する電線が、当該組電池外に引き出されることが無いので、組電池を小型化できる。
請求項５に記載された発明によれば、電池状態監視ユニットが、一の組電池に取り付けられているので、電池状態監視ユニットと組電池とを接続するワイヤハーネスの長さを短くすることができ、ワイヤハーネスの配索設計及び配索作業をさらに容易にできる。
請求項６に記載された発明によれば、組電池に設けられ、かつ、当該組電池の電池状態出力手段によって電池セルの状態に応じて出力されたアナログ信号に基づいて、電池セルの状態を示す情報を含むデジタル信号からなる電池状態情報を生成して、当該電池状態情報を組電池の外部に送信するので、組電池と別個に設けられた当該組電池の状態を監視する外部ユニットにおいて、組電池の電池状態通知ユニットから送信された電池状態情報に基づいて、当該組電池の状態を監視することができ、そのため、電池状態通知ユニットと外部ユニットとを接続するワイヤハーネスにおける複数の電線の本数を、デジタル信号からなる上記電池状態情報を送信するために必要な本数に抑えることができる。したがって、ワイヤハーネスの複数の電線の本数を少なくすることができ、ワイヤハーネスの配索設計及び配索作業を容易にできる。また、デジタル信号からなる上記電池状態情報を外部ユニットに送信するので、送信する信号の電圧レベルを数ボルト程度の低電圧にすることができる。そのため、外部ユニットにおける耐絶縁性や耐ノイズ性などの安全性／信頼性設計等の電気設計を容易にできる。
請求項７、８に記載された発明によれば、上記電池状態通知ユニットを有しているので、ワイヤハーネスの複数の電線の本数を少なくすることができ、ワイヤハーネスの配索設計及び配索作業を容易にできる。また、外部に送信する信号の電圧レベルを数ボルト程度の低電圧にすることができ、外部ユニットにおける耐絶縁性や耐ノイズ性などの安全性／信頼性設計等の電気設計を容易にできる。
本発明の電池状態監視システムの一実施形態であるバッテリ電源システムを示す斜視図である。 図１のバッテリ電源システムの上面図である。 図１のバッテリ電源システムの機能ブロック図である。 図１のバッテリ電源システムが有するバッテリパックの分解斜視図である。 図４のバッテリパックが有する電池状態通知ユニットの斜視図である。 （ａ）は、図５の電池状態通知ユニットの機能ブロック図であり、（ｂ）は、圧接端子とセル電圧入力部との間の接続の変形例を示す図である。 図６（ａ）の電池状態通知ユニットのマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）が実行する電池セル電圧検出処理の一例を示すフローチャートである。 図６（ａ）の電池状態通知ユニットのマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）が実行する電池セル温度検出処理の一例を示すフローチャートである。 図６（ａ）の電池状態通知ユニットのマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）が実行する電池状態情報送信処理の一例を示すフローチャートである。 図６（ａ）の電池状態通知ユニットのマイクロコンピュータのＲＡＭに設けられた電極間電圧格納領域及び温度格納領域を説明する図である。 図１のバッテリ電源システムが有する電池状態監視ユニットの機能ブロック図である。 図５の電池状態通知ユニットとワイヤハーネスとの接続構成の一例を説明する斜視図である。 図１のバッテリ電源システムの動作の一例を説明するシーケンス図である。 図５の電池状態通知ユニットにおいて、ワイヤハーネスとの接続構成が異なる変形例の電池状態通知ユニットを示す斜視図である。 図１４の電池状態通知ユニットを有するバッテリ電源システムを示す斜視図である。 図４のバッテリパックが有するバスバモジュールの変形例の構成を示す上面図である。 図４のバッテリパックが有するバスバモジュールの他の変形例の構成を示す上面図である。 図１のバッテリ電源システムの変形例の構成を示す斜視図である。 図６（ａ）の電池状態通知ユニットの変形例の構成を示す機能ブロック図である。 図６（ａ）の電池状態通知ユニットの他の変形例の構成を示す機能ブロック図である。 従来の高圧バッテリシステムを説明する斜視図である。
以下、本発明の電池状態監視システムの一実施形態であるバッテリ電源システムについて、図１〜図２０を参照して説明する。
本実施形態のバッテリ電源システムは、ハイブリッド自動車に搭載されて、電動モータに電力を供給するものである。このバッテリ電源システムは、上記電動モータ駆動用の高電圧系電源を構成するバッテリパックを備えている。また、ハイブリッド自動車には、エンジン始動用および車内電装品動作用の１２Ｖ程度の低電圧系電源を構成する低圧バッテリが設けられている。
図１〜図３に示すように、バッテリ電源システム（図中、符号１で示す）は、複数の組電池としてのバッテリパック１０と、当該複数のバッテリパック１０の状態を監視する電池状態監視ユニット６０と、複数のバッテリパック１０と電池状態監視ユニット６０とを接続するワイヤハーネス７０と、を有している。複数のバッテリパック１０は互いに直列接続されており、電動モータＭに接続されている。
バッテリパック１０は、図４に示すように、電池モジュール２０と、バスバモジュール３０と、を有している。
電池モジュール２０は、一方向（図４の矢印Ｘ方向）に一列に配列され且つ互いに固定された複数の電池セル２１を有している。本実施形態において、複数の電池セル２１は１３個（電池セル２１（１）〜（１３））設けられている。
各電池セル２１は、直方体状の電池本体２１ａと、この電池本体２１ａの一面２１ｂの一端及び他端からそれぞれ突出して設けられた導電性金属からなる円柱状の一対の正電極２１ｃ、負電極２１ｄと、を備えている。
複数の電池セル２１は、電池本体２１ａの上記一面２１ｂが同一方向（図４上方）に向けられて、隣り合う電池セル２１の電池本体２１ａが互いに接するように配列されている。また、複数の電池セル２１は、１つの電池セル２１の正電極２１ｃと該１つの電池セル２１に隣接する他の電池セル２１の負電極２１ｄとが交互に隣り合うように（つまり、矢印Ｘ方向に沿って、正電極２１ｃ、負電極２１ｄ、正電極２１ｃ、負電極２１ｄ・・・、の順で）配列されている。複数の電池セル２１は、上記配列状態を維持するように、図示しない拘束部材によって互いに固定されている。電池モジュール２０は、複数の電池セル２１が連なった略直方体形状に構成されている。
バスバモジュール３０は、図４に示すように、ケース３１と、複数のバスバ３２と、複数の端子金具３３と、複数の温度センサ部３４と、電池状態通知ユニット４０と、を有している。
ケース３１は、絶縁性の合成樹脂などで略平板状に形成されている。ケース３１は、その平面視形状が、各電池セル２１の上記一面２１ｂが連なってなる電池モジュール２０の面（以下、「電極面２０ａ」という）の形状と略同一の長方形状に形成されている。ケース３１の一方の面（以下、「上面３１ａ」という）には、後述する複数のバスバ３２を収容するための上方に開口した複数の箱部３１ｂが、ケース３１の長手方向に２列に配列されて設けられている。ケース３１は、上面３１ａの反対側の他方の面が電池モジュール２０の上記電極面２０ａに密に重なるようにして、当該電池モジュール２０に取り付けられる。このときに上記電極面２０ａの正電極２１ｃ、負電極２１ｄが箱部３１ｂ内に突出するように、複数の箱部３１ｂの底面には、正電極２１ｃ、負電極２１ｄに対応した貫通孔が設けられている。
複数のバスバ３２は、それぞれ略長方形状の導電性の金属板からなるバスバ本体３２ａを有しており、バスバ本体３２ａの両端には、一対のバスバ貫通孔３２ｂ、３２ｃが設けられている。本実施形態において、複数のバスバ３２は１２個設けられている。バスバ３２は、箱部３１ｂに収容されたときに、一対のバスバ貫通孔３２ｂ、３２ｃが箱部３１ｂ底面の貫通孔と重なるように形成されている。これら一対のバスバ貫通孔３２ｂ、３２ｃには、互いに隣り合う電池セル２１の正電極２１ｃと負電極２１ｄとが挿通され、これにより、バスバ３２は、これら電池セル２１を直列に接続する。
複数の端子金具３３は、それぞれ略正方形状の導電性の金属板からなる金具本体３３ａを有しており、金具本体３３ａの中央部には金具貫通孔３３ｂが設けられている。本実施形態において、複数の端子金具３３は１４個設けられている。一部の端子金具３３は、電池モジュール２０の一端に配置された電池セル２１（１）の正電極２１ｃ、及び、電池モジュール２０の他端に配置された電池セル２１（１３）の負電極２１ｄ、が金具貫通孔３３ｂに挿通されるようにケース３１の上面３１ａに配置される。また、他の一部の端子金具３３は、電池セル２１（２）〜（１２）の正電極２１ｃが金具貫通孔３３ｂ挿通されるように、バスバ３２に重ねて箱部３１ｂ内に配置されている。複数の端子金具３３は、それぞれ被覆電線からなるリード線３６によって後述する電池状態通知ユニット４０に接続されている。端子金具３３は、請求項中の電池状態出力手段に相当する。また、端子金具３３を通じて観測される（即ち、出力される）電池セル２１の正電極２１ｃ、負電極２１ｄの電圧（電極間電圧）が、請求項中のアナログ信号に相当する。
複数の温度センサ部３４は、例えば、サーミスタ素子などを備えており、測定した温度に応じた電圧を出力するように構成されている。本実施形態において、複数の温度センサ部３４は、ケース３１の長手方向両端部及び長手方向中央部に１つずつ、計３個（温度センサ部３４（１）〜（３））設けられている。
これら温度センサ部３４（１）〜（３）は、それぞれ、電池セル２１（３）、（７）、（１１）に対応して配置されている。複数の温度センサ部３４は、電池モジュール２０の電極面２０ａに接するように配置されており、当該電極面２０ａ（即ち、電池セル２１（３）、（７）、（１１））の温度に応じた電圧を出力する。複数の温度センサ部３４は、それぞれリード線３６によって後述する電池状態通知ユニット４０に接続されている。温度センサ部３４は、請求項中の電池状態出力手段に相当する。また、温度センサ部３４が出力する電圧が、請求項中のアナログ信号に相当する。なお、各電池セル２１（１）〜（１３）のすべてに対応するように、温度センサ部３４を１３個（温度センサ部３４（１）〜（１３））設けてもよい。
電池状態通知ユニット４０は、図５に示すように、ユニット基板４２と、複数の圧接端子４３と、を有している。
ユニット基板４２は、周知のプリント基板（ＰＣＢ）の表面にマイクロコンピュータ５０（以下、「μＣＯＭ５０」ともいう）などの各種電子部品が実装されたものである。なお、図５において、μＣＯＭ５０以外の電子部品は記載を省略している。また、ユニット基板４２の周縁には、複数の圧接端子４３が設けられている。本実施形態において、複数の圧接端子４３は２１個（圧接端子４３（１）〜（１７）、圧接端子４３（Ｐ）、（Ｓ１）、（Ｓ２）、（Ｎ））設けられている。これら複数の圧接端子４３には、上記端子金具３３又は上記温度センサ部３４に接続されたリード線３６、及び、後述するワイヤハーネス７０が接続される。
圧接端子４３（１）〜（１３）のそれぞれには、端子金具３３及びリード線３６を通じて、電池セル２１（１）〜（１３）の正電極２１ｃが接続されている。また、電池セル２１の正電極２１ｃは、バスバ３２によって当該電池セル２１に隣接する他の電池セル２１の負電極２１ｄに接続されているので、圧接端子４３（２）〜（１３）のそれぞれには、端子金具３３及びリード線３６を通じて、電池セル２１（１）〜（１２）の負電極２１ｄも接続されている。また、圧接端子４３（１４）には、端子金具３３及びリード線３６を通じて、電池セル２１（１３）の負電極２１ｄが接続されている。
圧接端子４３（１５）には、リード線３６を通じて、ケース３１の一方の端部寄り（図４右側寄り）に配置された温度センサ部３４（１）が接続されている。圧接端子４３（１６）には、ケース３１の中央部に配置された温度センサ部３４（２）が接続されている。圧接端子４３（１７）には、ケース３１の他方の端部寄り（図４左側寄り）に配置された温度センサ部３４（３）が接続されている。
圧接端子４３（Ｐ）には、ワイヤハーネス７０に含まれる電源線７１が接続されている。この圧接端子４３（Ｐ）は、ユニット基板４２上の電源配線パターン（即ち、電源電圧Ｖｃｃ）に接続されている。また、圧接端子４３（Ｎ）には、ワイヤハーネス７０に含まれるグランド線７３が接続されている。この圧接端子４３（Ｎ）は、ユニット基板４２上のグランド配線パターン（即ち、グランドＧＮＤ）に接続されている。また、圧接端子４３（Ｓ１）、（Ｓ２）には、ワイヤハーネス７０に含まれる共有信号線７２が接続されている。これら圧接端子４３（Ｓ１）、（Ｓ２）は、後述する通信モジュール５５に接続されている。
電池状態通知ユニット４０は、ケース３１の上面３１ａ上に配置されている。また、電池状態通知ユニット４０は、ケース３１の長手方向中央部に配置することが望ましい。このように電池状態通知ユニット４０を配置することで、複数の端子金具３３と圧接端子４３（１）〜（１４）とを接続する各リード線３６における長さの差異（即ち、一番長いリード線３６の長さと一番短いリード線の長さの差）を小さくできる。
図６（ａ）に電池状態通知ユニット４０の機能ブロック図を示す。図６（ａ）に示すように、電池状態通知ユニット４０は、上述した複数の圧接端子４３と、セル電圧入力部４５と、温度信号入力部４６と、第１ＡＤＣ部４７、第２ＡＤＣ部４８、μＣＯＭ５０と、通信モジュール５５と、を有している。電池状態通知ユニット４０は、ワイヤハーネス７０により上記低電圧系電源が供給されて、当該低電圧系電源により動作する。また、セル電圧入力部４５と、温度信号入力部４６と、第１ＡＤＣ部４７、第２ＡＤＣ部４８、μＣＯＭ５０と、通信モジュール５５と、は、１つのＩＣパッケージに収められて構成されていてもよい。
セル電圧入力部４５は、複数の入力端子ＰＩ１〜ＰＩ１４と、１つの出力端子ＰＯと、切替制御端子Ｃと、切替制御端子Ｃに入力された接続切替制御信号１に応じて、入力端子ＰＩ１〜ＰＩ１４に入力された電圧に応じた信号を出力端子ＰＯから出力する周知のマルチプレクサ回路（図示なし）と、を有している。
また、セル電圧入力部４５では、電池セル２１の残量に応じた数十ボルト程度の電極間電圧（即ち、高電圧アナログ信号）を出力する電池モジュール２０（即ち、複数の電池セル２１）が、各入力端子ＰＩに接続され、その一方で、数ボルト程度の低電圧で動作する第１ＡＤＣ部４７が、出力端子ＰＯに接続される。そのため、これら高電圧部分（即ち、上記高電圧系電源）と低電圧部分（即ち、上記低電圧系電源）を分離するととともに、高電圧アナログ信号を第１ＡＤＣ部４７に入力可能な低電圧アナログ信号に変換する周知のフライングキャパシタ回路（図示なし、例えば、特開平１１−２４８７５５号公報、特開２００６−３３７１３０号公報など参考）をさらに有している。
セル電圧入力部４５の入力端子ＰＩ１には、電流制限抵抗器Ｒ１を介して圧接端子４３（１）が接続されている。即ち、入力端子ＰＩ１には、電池セル２１（１）の正電極２１ｃが接続されている。また、入力端子ＰＩ２には、電流制限抵抗器Ｒ２を介して圧接端子４３（２）が接続されている。即ち、入力端子ＰＩ２には、電池セル２１（１）の負電極２１ｄ及び電池セル２１（２）の正電極２１ｃが接続されている。以下、同様にして、入力端子ＰＩ３〜ＰＩ１３には、それぞれ電流制限抵抗器Ｒ３〜Ｒ１３を介して、電池セル２１（２）〜（１２）の負電極２１ｄ及び電池セル２１（３）〜（１３）の正電極２１ｃが接続されている。また、入力端子ＰＩ１４には、電流制限抵抗器Ｒ１４を介して、電池セル２１（１３）の負電極２１ｄが接続されている。
つまり、セル電圧入力部４５では、入力端子ＰＩ１と入力端子ＰＩ２との間に、電池セル２１（１）の正電極２１ｃと負電極２１ｄとの間の電極間電圧が入力される。同様に、入力端子ＰＩ２と入力端子ＰＩ３との間に、電池セル２１（２）の電極間電圧が入力され、以下、入力端子ＰＩ３〜ＰＩ１４に、電池セル２１（３）〜（１３）電極間電圧が入力される。そして、セル電圧入力部４５は、これら入力端子ＰＩに入力された電池セル２１の電極間電圧をフライングキャパシタ回路によって低電圧のアナログ信号である「セル電圧信号」に変換するとともに、μＣＯＭ５０からの接続切替制御信号によって指定された電池セル２１に対応した上記セル電圧信号を出力端子ＰＯから出力する。
また、セル電圧入力部４５の各入力端子ＰＩ１〜ＰＩ１４には、隣接する入力端子ＰＩ同士を短絡する放電スイッチＳＷ１〜ＳＷ１３が接続されている。具体的には、放電スイッチＳＷ１が、入力端子ＰＩ１と入力端子ＰＩ２との間に設けられ、放電スイッチＳＷ２が、入力端子ＰＩ２と入力端子ＰＩ３との間に設けられ、以下、同様に、放電スイッチＳＷ３〜ＳＷ１３が、入力端子ＰＩ３〜ＰＩ１４の間に設けられている。
放電スイッチＳＷ１〜ＳＷ１３は、μＣＯＭ５０からの制御信号によって、それぞれ独立して開閉動作が行われる。例えば、放電スイッチＳＷ１が閉状態になると、電池セル２１（１）の正電極２１ｃ、電流制限抵抗器Ｒ１、放電スイッチＳＷ１、及び、電流制限抵抗器Ｒ２、電池セル２１（１）の負電極２１ｄ、の順で閉回路が構成されて、電池セル２１（１）が放電される。これにより、電池セル２１（１）の電極間電圧を低下させることができる。また、他の放電スイッチＳＷ２〜ＳＷ１３は、電池セル２１（２）〜（１３）に対応しており、上記と同様に、放電スイッチＳＷ２〜ＳＷ１３を閉状態にすることで、電池セル２１（２）〜（１３）を放電させて電極間電圧を低下させることができる。放電スイッチＳＷ１〜ＳＷ１３は、通常時は開状態にされており、電池セル２１の放電が必要なときのみ閉状態にされる。
上述した実施形態では、図６（ａ）に示すように、セル電圧入力部４５の各入力端子ＰＩ１〜ＰＩ１４に、電流制限抵抗器Ｒ１〜Ｒ１４を介して圧接端子４３（１）〜（１４）を接続する構成であったが、これに限定されるものではない。このような構成以外にも、例えば、図６（ｂ）に一部を示すように、セル電圧入力部４５の入力端子ＰＩ１、ＰＩ２に、圧接端子４３（１）、（２）を直接接続するとともに、放電スイッチＳＷ１とそれに直列に接続された電流制限抵抗器Ｒ１とを、入力端子ＰＩ１と入力端子ＰＩ２との間に設けるようにしてもよい。同様に、他の入力端子ＰＩ３〜ＰＩ１４についても、圧接端子４３（３）〜（１４）と直接接続するとともに、放電スイッチＳＷ２〜ＳＷ１３とそれに直列に接続された電流制限抵抗器Ｒ２〜Ｒ１３とを、各入力端子ＰＩ間に設けるようにする。このようにすることで、電流制限抵抗器が１３個（Ｒ１〜Ｒ１３）となって電流制限抵抗器を１つ減らすことができる。また、各圧接端子４３と各入力端子ＰＩとが直接接続されることにより電流制限抵抗器による電圧降下がなくなり、電池セル２１の電極間電圧の検出精度を向上でき、特に、放電スイッチＳＷの閉状態（即ち、電池セルの放電時）でも、精度良く電極間電圧を検出できる。
温度信号入力部４６は、複数の入力端子ＱＩ１〜ＱＩ３と、１つの出力端子ＱＯと、切替制御端子Ｃと、切替制御端子Ｃに入力された接続切替制御信号２に応じて、入力端子ＱＩ１〜ＱＩ３に入力された温度信号を出力端子ＱＯから出力する周知のマルチプレクサ回路（図示なし）と、を有している。
温度信号入力部４６の入力端子ＱＩ１には、圧接端子４３（１５）が接続されている。即ち、入力端子ＱＩ１には、温度センサ部３４（１）が接続されている。また、入力端子ＱＩ２、ＱＩ３には、圧接端子４３（１６）、（１７）が接続されている。即ち、入力端子ＱＩ２、ＱＩ３には、温度センサ部３４（２）、（３）が接続されている。
温度信号入力部４６は、温度センサ部３４（１）〜（３）によって出力される測定した温度に応じた電圧（即ち、アナログ信号）が各入力端子ＱＩ１〜ＱＩ３に入力されるとともに、μＣＯＭ５０からの接続切替制御信号２によって指定された入力端子ＱＩが出力端子ＱＯに接続されて、当該入力端子ＱＩの電圧を「セル温度信号」として当該出力端子ＱＯから出力する。
第１ＡＤＣ部４７及び第２ＡＤＣ部４８は、周知のアナログ−デジタル変換回路である。第１ＡＤＣ部４７は、セル電圧入力部４５から出力されたセル電圧信号が入力されると、当該セル電圧信号を量子化してデジタル値に変換して、当該デジタル値に変換されたセル電圧信号を出力する。第２ＡＤＣ部４８は、温度信号入力部４６から出力されたセル温度信号が入力されると、当該セル温度信号を量子化してデジタル値に変換して、当該デジタル値に変換されたセル温度信号を出力する。
マイクロコンピュータ５０は、予め定められたプログラムに従って各種の処理や制御などを行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）５１、ＣＰＵ５１のための処理プログラムや各種情報等を格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ５２、各種のデータを格納するとともにＣＰＵ５１の処理作業に必要なエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ５３、及び、図示しない外部インタフェース部、を有している。ＲＯＭ５２には、ＣＰＵ５１を情報生成手段等の各種手段として機能させる処理プログラムが格納されている。ＣＰＵ５１は、処理プログラムを実行することで上記各種手段として機能する。
外部インタフェース部には、第１ＡＤＣ部４７及び第２ＡＤＣ部４８が接続されている。外部インタフェース部は、第１ＡＤＣ部４７及び第２ＡＤＣ部４８から入力されたセル電圧信号及びセル温度信号をＣＰＵ５１に送る。また、外部インタフェース部には、通信モジュール５５が接続されている。
通信モジュール５５は、周知のシリアル多重通信プロトコルであるＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）プロトコルを用いた通信（ＬＩＮ通信）が可能なように構成されている。通信モジュール５５は、μＣＯＭ５０と圧接端子４３（Ｓ１）、（Ｓ２）との間に配置されている。通信モジュール５５には、圧接端子４３（Ｓ１）、（Ｓ２）を通じてワイヤハーネス７０の共有信号線７２が接続される。
通信モジュール５５は、上記共有信号線７２を用いて、当該共有信号線７２に同様に接続された後述の電池状態監視ユニット６０との間で、ＬＩＮ通信を行う。通信モジュール５５は、共有信号線７２を通じて電池状態監視ユニット６０から送られてきた命令などの各種情報をμＣＯＭ５０に出力し、また、μＣＯＭ５０から送られてきた電池状態情報などの各種情報を共有信号線７２を通じて電池状態監視ユニット６０に向けて出力する。通信モジュール５５は、請求項中の情報送信手段に相当する。
次に、上述した電池状態通知ユニット４０の本発明に係る動作の一例を、図７〜図９を参照して説明する。
電池状態通知ユニット４０（即ち、μＣＯＭ５０のＣＰＵ５１）では、電池セル電圧検出処理（図７）、電池セル温度検出処理（図８）、電池状態情報送信処理（図９）を、それぞれ並行して実行する。
ＣＰＵ５１は、所定の周期で電池セル電圧検出処理（図７）を実行する。ＣＰＵ５１は、まず、一番目の電池セル２１（１）の電極間電圧に応じたセル電圧信号が第１ＡＤＣ部４７に出力されるようにセル電圧入力部４５の接続を切り替える（Ｓ１１０）。
具体的には、ＣＰＵ５１は、セル電圧入力部４５の入力端子ＰＩ１、ＰＩ２に入力された電池セル２１（１）の電極間電圧をフライングキャパシタ回路によってセル電圧信号に変換するとともに、出力端子ＰＯから電池セル２１（１）に対応した上記セル電圧信号を出力するように、セル電圧入力部４５に接続切替制御信号１を送出する。これにより第１ＡＤＣ部４７に電池セル２１（１）に対応したセル電圧信号が入力される。そして、第１ＡＤＣ部４７では、当該セル電圧信号が量子化されてデジタル値に変換され、当該デジタル値に変換されたセル電圧信号が、外部インタフェース部を通じてＣＰＵ５１に入力される。
次に、ＣＰＵ５１は、第１ＡＤＣ部４７から入力されたセル電圧信号に基づいて電池セル２１（１）の電極間電圧を検出する（Ｓ１２０）。そして、検出した電池セル２１（１）の電極間電圧を、ＲＡＭ５３上に複数の電池セル２１毎に設けられた電極間電圧格納領域Ｖ１〜Ｖ１３（図１０に示す）のうち電池セル２１（１）に対応する領域Ｖ１に格納する（Ｓ１３０）。
以降、ＣＰＵ５１は、最後の電池セルである１３番目の電池セル２１（１３）の電極間電圧を検出するまで（Ｓ１４０でＮ）、上記と同様に、順次、電池セル２１（２）〜（１３）の電極間電圧に応じたセル電圧信号が第１ＡＤＣ部４７に出力されるようにセル電圧入力部４５の接続を切り替えて（Ｓ１５０）、第１ＡＤＣ部４７から入力されたセル電圧信号に基づいて電池セル２１（２）〜（１３）の電極間電圧を検出して（Ｓ１２０）、そして、検出した電池セル２１（２）〜（１３）の電極間電圧を、ＲＡＭ５３上の電極間電圧格納領域Ｖ２〜Ｖ１３に格納する（Ｓ１３０）。そして、最後の電池セルである１３番目の電池セル２１（１３）の電極間電圧まで検出したのち、電池セル電圧検出処理を終了する（Ｓ１４０でＹ）。この電池セル電圧検出処理が実行される毎に、電極間電圧格納領域Ｖ１〜Ｖ１３に格納される電池セル２１の電極間電圧が更新される。
また、ＣＰＵ５１は、所定の周期で電池セル温度検出処理（図８）を実行する。ＣＰＵ５１は、まず、一番目の温度センサ部３４（１）が出力するセル温度信号が第２ＡＤＣ部４８に出力されるように温度信号入力部４６の接続を切り替える（Ｔ１１０）。
具体的には、ＣＰＵ５１は、温度信号入力部４６の入力端子ＱＩ１に入力されたセル温度信号が出力端子ＰＯから出力されるように、温度信号入力部４６に接続切替制御信号２を送出する。これにより第２ＡＤＣ部４８に温度センサ部３４（１）のセル温度信号が入力される。そして、第２ＡＤＣ部４８では、当該セル温度信号が量子化されてデジタル値に変換され、当該デジタル値に変換されたセル温度信号が、外部インタフェース部を通じてＣＰＵ５１に入力される。
次に、ＣＰＵ５１は、第２ＡＤＣ部４８から入力されたセル温度信号に基づいて電池セル２１の温度を検出する（Ｔ１２０）。そして、検出した電池セル２１の温度を、ＲＡＭ５３上に複数の電池セル２１（３）、（７）、（１１）に対応して設けられた温度格納領域Ｔ１〜Ｔ３のうち電池セル（３）に対応する領域Ｔ１に格納する（Ｔ１３０）。
以降、上記と同様に、順次、温度センサ部３４（２）、（３）が出力するセル温度信号が第２ＡＤＣ部４８に出力されるように温度信号入力部４６の接続を切り替えて（Ｔ１５０）、第２ＡＤＣ部４８から入力されたセル温度信号に基づいて電池セル２１（７）、（１１）の温度を検出して（Ｔ１２０）、そして、検出した電池セル２１（７）、（１１）の温度を、ＲＡＭ５３上の温度格納領域Ｔ２、Ｔ３に格納する（Ｔ１３０）。そして、最後の電池セルである３番目の電池セル２１（１１）の温度を検出すると、電池セル温度検出処理を終了する（Ｔ１４０でＹ）。この電池セル温度検出処理が実行される毎に、温度格納領域Ｔ１〜Ｔ３に格納される電池セル２１の温度が更新される。
また、ＣＰＵ５１は、電池状態情報送信処理（図９）を実行する。ＣＰＵ５１は、通信モジュール５５を通じて電池状態監視ユニット６０から所定の電池状態情報送信命令を受信するまで待つ（Ｕ１１０でＮ）。そして、当該電池状態情報送信命令を受信すると（Ｕ１１０でＹ）、上記電極間電圧格納領域Ｖ１〜Ｖ１３から各電池セル２１の電極間電圧を読み出すとともに、上記温度格納領域Ｔ１〜Ｔ３から各電池セル２１の温度を読み出し、これら電極間電圧及び温度を含む電池状態情報を生成する（Ｕ１２０）。ここで生成される電池状態情報はデジタル信号として表される。即ち、ＣＰＵ５１は、請求項中の情報生成手段に相当する。そして、生成した電池状態情報を、通信モジュール５５を通じて、電池状態監視ユニット６０に送信する（Ｕ１３０）。以降、上記処理を繰り返す。
また、ＣＰＵ５１は、上記各処理と平行して、電池セル放電処理を実行する。ＣＰＵ５１は、通信モジュール５５を通じて電池状態監視ユニット６０から所定の電池セル放電命令を受信するまで待つ。この電池セル放電命令には、放電対象の電池セル２１を示すセル指定情報が含まれている。そして、当該電池セル放電命令を受信すると、当該命令に含まれる上記セル指定情報が示す電池セル２１に対応する放電スイッチＳＷを所定時間にわたり閉状態にさせたのち開状態に戻すように、当該放電スイッチＳＷに制御信号を送出する。これにより、電池セル放電命令によって指定された電池セル２１が放電される。
本実施形態では、電池セル電圧検出処理（図７）、電池セル温度検出処理（図８）、電池状態情報送信処理（図９）を、それぞれ並行して実行するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、電池セル電圧検出処理および電池セル温度検出処理を周期的に独立して実行せずに、電池状態情報送信処理の中で実行するようにしてもよい。具体的には、電池状態情報送信処理において、上記電池状態情報送信命令を受信した直後に電池セル電圧検出処理および電池セル温度検出処理を実行して、電池セルにおける電極間電圧及び温度を更新したのち、電池状態情報を生成するようにしてもよい。
電池状態監視ユニット６０は、図１に示すように、箱形のユニットケース６０ａを有しており、当該ユニットケース６０ａ内に、各種電子部品が実装された基板（図示なし）が収容されている。また、ユニットケース６０ａの一面には、ワイヤハーネス７０のコネクタプラグ７６と嵌合するコネクタソケット６０ｂが露出して設けられている。本実施形態において、電池状態監視ユニット６０は、複数のバッテリパック１０のうち１のバッテリパック１０の電池モジュール２０に固定して取り付けられている。
図１１に電池状態監視ユニット６０の機能ブロック図を示す。図１１に示すように、電池状態監視ユニット６０は、マイクロコンピュータ６１（以下、「μＣＯＭ６１」ともいう）と、下位通信モジュール６５と、を有している。電池状態監視ユニット６０は、低電圧系電源から電力を供給されて動作する。即ち、電池状態監視ユニット６０の基板上の電源配線パターン（即ち、電源電圧Ｖｃｃ）及びグランド配線パターン（即ち、グランドＧＮＤ）には、低電圧系電源が接続されている。
μＣＯＭ６１は、予め定められたプログラムに従って各種の処理や制御などを行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）６２、ＣＰＵ６２のための処理プログラムや各種情報等を格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ６３、各種のデータを格納するとともにＣＰＵ６２の処理作業に必要なエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ６４、及び、図示しない外部インタフェース部、を有している。ＲＯＭ６３には、ＣＰＵ６２を各種手段として機能させる処理プログラムが格納されている。ＣＰＵ６２は、処理プログラムを実行することで上記各種手段として機能する。また、外部インタフェース部には、下位通信モジュール６５が接続されている。
下位通信モジュール６５は、上述したシリアル多重通信プロトコルであるＬＩＮプロトコルを用いた通信（ＬＩＮ通信）が可能なように構成されている。下位通信モジュール６５は、μＣＯＭ６１とコネクタソケット６０ｂの端子Ｋ２との間に配置されている。下位通信モジュール６５には、端子Ｋ２を通じてワイヤハーネス７０の共有信号線７２が接続される。
下位通信モジュール６５は、上記共有信号線７２を用いて、当該共有信号線７２に同様に接続された複数の電池状態通知ユニット４０との間で、ＬＩＮ通信を行う。下位通信モジュール６５は、共有信号線７２を通じて各電池状態通知ユニット４０から送られてきた電池状態情報などの各種情報をμＣＯＭ６１に出力し、また、μＣＯＭ６１から送られてきた命令などの各種情報を共有信号線７２を通じて電池状態通知ユニット４０に向けて出力する。
また、外部インタフェースには、図示しない上位通信モジュールが接続されている。この上位通信モジュールは、例えば、周知のＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）プロトコルなどを用いて通信を行うように構成されており、自動車に搭載された電子制御装置との間で各種情報の送受信を行う。
次に、上述した電池状態監視ユニット６０の本発明に係る動作の一例を説明する。
電池状態監視ユニット６０（即ち、μＣＯＭ６１のＣＰＵ６２）では、複数のバッテリパック１０の状態を監視するために、これら複数のバッテリパック１０が備える電池状態通知ユニット４０のうち１つの電池状態通知ユニット４０に対して、下位通信モジュール６５を通じて所定の間隔で上記電池状態情報送信命令を送信する。
電池状態情報送信命令を送信した電池状態通知ユニット４０から電池状態情報を受信すると、当該電池状態情報に含まれる電池セル２１の電極間電圧及び温度から放電が必要な電池セル２１の有無を判定する。そして、放電が必要な電池セル２１が有ると判定した場合、放電対象の電池セル２１を示すセル指定情報を含む電池セル放電命令を、上記電池状態情報が送られてきた電池状態通知ユニット４０に送信する。以降、他のバッテリパック１０が備える電池状態通知ユニット４０に対しても、順次、上記と同様の処理を行う。
ワイヤハーネス７０は、複数の電線としての電源線７１、共有信号線７２、グランド線７３と、コネクタプラグ７６と、を有している。
電源線７１、共有信号線７２、グランド線７３は、それぞれコネクタプラグ７６の端子金具に接続されている。そして、コネクタプラグ７６が、電池状態監視ユニット６０のコネクタソケット６０ｂに嵌合されると、これら電源線７１、共有信号線７２、グランド線７３は、端子金具を通じて、コネクタソケット６０ｂの端子Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３に接続される。
電源線７１は、端子Ｋ１を通じて電池状態監視ユニット６０の基板上の電源配線パターン（即ち、電源電圧Ｖｃｃ）に接続される。また、電源線７１には、各電池状態通知ユニット４０の圧接端子４３（Ｐ）が接続される。
また、グランド線７３は、端子Ｋ３を通じて電池状態監視ユニット６０の基板上のグランド配線パターン（即ち、グランドＧＮＤ）に接続される。また、グランド線７３には、各電池状態通知ユニット４０の圧接端子４３（Ｎ）が接続される。
そして、電池状態監視ユニット６０の電源配線パターン及びグランド配線パターンには、図示しない低電圧系電源から電力が供給されており、これにより、電源線７１及びグランド線７３を通じて各電池状態通知ユニット４０に電力が供給される。
共有信号線７２は、端子Ｋ２を通じて電池状態監視ユニット６０の下位通信モジュール６５に接続される。また、共有信号線７２には、各電池状態通知ユニット４０の圧接端子４３（Ｓ１）、（Ｓ２）を通じて各通信モジュール５５がバス接続されている。
本実施形態において、ワイヤハーネス７０は、図１２に示すように、複数の電池状態通知ユニット４０を接続する。共有信号線７２は、論理的には１本であるが、物理的には１本の電線を、電池状態監視ユニット６０及び複数の電池状態通知ユニット４０の間毎に切断して配置している。勿論、共有信号線７１を切断せずに物理的に１本として配置してもよい。
次に、上述したバッテリ電源システム１の動作の一例を、図１３を参照して説明する。
複数のバッテリパック１０に設けられた電池状態通知ユニット４０（電池状態通知ユニット（１）〜（Ｎ））は、所定の周期で、上述した電池セル電圧検出処理、電池セル温度検出処理を実行して電池セル２１の電極間電圧及び温度をＲＡＭ５３に格納する（Ｗ０１、Ｗ０２）。
電池状態監視ユニット６０は、複数のバッテリパック１０のうち１つのバッテリパック１０の電池状態通知ユニット４０（電池状態通知ユニット（１））に電池状態情報送信命令（１）を送信する（Ｗ１）。この電池状態情報送信命令（１）を受信した電池状態通知ユニット（１）は、電池状態情報送信処理を実行して、電池状態情報（１）を電池状態監視ユニット６０に送信する（Ｗ１１）。そして、電池状態監視ユニット６０は、電池状態情報（１）から放電が必要な電池セルが無いと判定すると次の処理に進む（Ｗ２）。
次に、電池状態監視ユニット６０は、複数のバッテリパック１０のうち他の１つのバッテリパック１０の電池状態通知ユニット４０（電池状態通知ユニット（２））に電池状態情報送信命令（２）を送信する（Ｗ３）。この電池状態情報送信命令（２）を受信した電池状態通知ユニット（２）は、電池状態情報送信処理を実行して、電池状態情報（２）を電池状態監視ユニット６０に送信する（Ｗ２１）。そして、電池状態監視ユニット６０は、電池状態情報（２）から放電が必要な電池セルが有ると判定すると、放電対象の電池セル２１を示すセル指定情報を含む電池セル放電命令を、電池状態通知ユニット（２）に送信して、次の処理に進む（Ｗ５）。この電池セル放電命令を受信した電池状態通知ユニット（２）は、電池セル放電処理を実行する（Ｗ２２）。
以降、同様にして、電池状態監視ユニット６０は、すべてのバッテリパックについて、電池状態通知ユニット４０から電池状態情報を取得して、この電池状態情報に基づいて放電が必要な電池セルの有無を判定し、そして、必要に応じて、電池状態通知ユニット４０において電池セルの放電を実行させる。
以上より、本実施形態によれば、バッテリパック１０の端子金具３３から出力された電極間電圧に応じたセル電圧信号及び温度センサ部３４から出力された電圧に応じたセル温度信号に基づいて、電池セル２１の電極間電圧及び温度を示す情報を含むデジタル信号からなる電池状態情報を生成して、当該電池状態情報を電池状態監視ユニット６０に送信する電池状態通知ユニット４０が、各バッテリパック１０に対応して設けられているので、電池状態監視ユニット６０において、各バッテリパック１０の電池状態通知ユニット４０から送信された電池状態情報に基づいて、当該バッテリパック１０の状態を監視することができ、そのため、電池状態通知ユニット４０と電池状態監視ユニット６０とを接続するワイヤハーネス７０における複数の電線の本数を、デジタル信号からなる上記電池状態情報を送信するために必要な本数（本実施形態においては３本）に抑えることができる。したがって、ワイヤハーネス７０の複数の電線の本数を少なくすることができ、ワイヤハーネス７０の配索設計及び配索作業を容易にできる。また、デジタル信号からなる上記電池状態情報を電池状態監視ユニット６０に送信するので、送信する信号の電圧レベルを数ボルト程度の低電圧にすることができる。そのため、電池状態監視ユニット６０における耐絶縁性や耐ノイズ性などの安全性／信頼性設計等の電気設計を容易にできる。
また、電池状態通知ユニット４０の通信モジュール５５が、シリアル通信を用いて電池状態情報を電池状態監視ユニット６０に送信するように構成されているので、パラレル通信を用いた場合に比べて上記電池状態情報を送信するために必要な複数の電線の本数が少なく、そのため、ワイヤハーネス７０の複数の電線の本数をより少なくでき、ワイヤハーネス７０の配索設計及び配索作業をさらに容易にできる。
また、電池状態監視ユニット６０と複数のバッテリパック１０に設けられた前記電池状態通知ユニット４０とが接続された共有信号線７２が設けられ、前記通信モジュール５５の通信プロトコルが、前記共有信号線７２を用いた多重通信プロトコルのＬＩＮプロトコルとされているので、複数のバッテリパック１０が設けられた場合でも、１組の共有信号線７２を通じて電池状態監視ユニット６０と複数のバッテリパック１０の電池状態通知ユニット４０とを接続して、当該共有信号線７２により各電池状態通知ユニット４０から電池状態監視ユニット６０に電池状態情報を送信することができる。そのため、電池状態監視ユニット６０と各電池状態通知ユニット４０との間を一対一で接続する必要が無くなるので、ワイヤハーネス７０の複数の電線をより少なくすることができ、ワイヤハーネス７０の配索設計及び配索作業をさらに容易にできる。
また、バッテリパック１０には、複数の電池セル２１の正電極２１ｃ、負電極２１ｄを互いに接続する複数のバスバ３２を有するバスバモジュール３０が設けられ、そして、前記電池状態通知ユニット４０が、当該バスバモジュール３０に設けられているので、複数の電池セル２１へのバスバモジュール３０の組み付けとともに電池状態通知ユニット４０をバッテリパック１０に設けることができ、バッテリパック１０の組立作業を容易にできる。また、電池状態通知ユニット４０と端子金具３３及び温度センサ部３４とを接続するリード線３６が、図２１に示す従来構成におけるワイヤハーネスのように当該バッテリパック１０外に引き出されることが無いので、当該バッテリパック１０外におけるリード線３６の配索設計などが不要であるとともに、バッテリパック１０を小型化できる。
また、電池状態監視ユニット６０が、１つのバッテリパック１０に取り付けられているので、電池状態監視ユニット６０とバッテリパック１０とを接続するワイヤハーネス７０の長さを短くすることができ、ワイヤハーネス７０の配索設計及び配索作業をさらに容易にできる。
また、電池セル２１の数が異なるなど複数のバッテリパック１０の構成がそれぞれ違う場合でも、これらの構成の違いを電池状態通知ユニット４０で吸収することができるので、バッテリパック１０のインタフェースを標準化できる。
上述した本実施形態では、ワイヤハーネス７０と電池状態通知ユニット４０とを圧接端子４３（Ｐ）、（Ｓ１）、（Ｓ２）、（Ｎ）によって接続するものであったが、これに限定されるものではなく、図１４、図１５に示すように、圧接端子４３に代えて、ワイヤハーネス７０と電池状態通知ユニット４０とに、互いに嵌合する一対のコネクタ７９、４９を設けて、この一対のコネクタ７９、４９によって互いを接続するようにしてもよい。また、このような構成において、上述した電池状態通知ユニット４０の機能をワイヤハーネス７０のコネクタ７９内に実装するようにしてもよい。
また、本実施形態では、端子金具３３及び温度センサ部３４と、電池状態通知ユニット４０と、を被覆電線からなるリード線３６を用いて接続していたが、これに限定されるものではない。例えば、図１６に示すように、電池状態通知ユニット４０において、ＰＣＢを用いて構成されたユニット基板４２と周知のフレキシブル基板（ＦＰＣ）とを一体にしてリジッドフレキシブル基板を構成し、リード線３６に代えて、ＦＰＣによって端子金具３３及び温度センサ部３４と、電池状態通知ユニット４０とを接続するようにしてもよい。または、ユニット基板４２についてもＦＰＣを用いて構成してもよい。また、このような、ＦＰＣによって端子金具３３及び温度センサ部３４と、電池状態通知ユニット４０と、を接続する構成の場合、図１７に示すように、電池状態通知ユニット４０の電流制限抵抗器Ｒ１〜Ｒ１４をＦＰＣ上に配置してもよい。このようにすることで、ユニット基板４２を小型化できる。
また、本実施形態では、電池状態通知ユニット４０と電池状態監視ユニット６０との通信に多重通信プロトコルを用いたが、これに限定されるものではない。例えば、１つの電池状態監視ユニット６０に複数の下位通信モジュール６５を設けて、図１８に示すように、当該電池状態監視ユニット６０と、複数のバッテリパック１０（即ち、電池状態通知ユニット４０）とを一対一接続するようにしてもよい。
また、本実施形態では、電池状態通知ユニット４０と電池状態監視ユニット６０との間で、シリアル多重通信プロトコルであるＬＩＮプロトコルを用いた通信を行うものであったが、これに限定されるものではない。ＬＩＮ以外のプロトコル、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）プロトコルなどを用いて通信を行うように構成されていてもよい。また、電池状態通知ユニット４０と電池状態監視ユニット６０との間で、パラレル通信を行ってもよい。
また、本実施形態では、電池状態通知ユニット４０のセル電圧入力部４５にフライングキャパシタ回路を設けて、高電圧部分（即ち、高電圧系電源）と低電圧部分（低電圧系電源）を分離するととともに、高電圧アナログ信号を低電圧アナログ信号に変換するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態において、図１９に示すように、セル電圧入力部４５をマルチプレクサ回路のみで構成するとともに、セル電圧入力部４５、温度信号入力部４６、第１ＡＤＣ部４７、第２ＡＤＣ部４８、及び、温度センサ部３４（１）〜（３）が、当該電池状態通知ユニット４０が設けられたバッテリパック１０で構成された高電圧系電源で動作するように構成して、さらに、（ｉ）第１ＡＤＣ部４７及び第２ＡＤＣ部４８とμＣＯＭ５０との間、（ｉｉ）μＣＯＭ５０と、セル電圧入力部４５及び温度信号入力部４６との間、並びに、（ｉｉｉ）μＣＯＭ５０と放電スイッチＳＷ１〜ＳＷ１３との間、にフォトカプラなどの絶縁素子８１を設けるようにしてもよい。このようにすることで、高電圧系電源で動作する部分（セル電圧入力部４５、温度信号入力部４６、第１ＡＤＣ部４７、第２ＡＤＣ部４８、温度センサ部３４（１）〜（３）、放電スイッチＳＷ１〜ＳＷ１３）と低電圧系電源で動作する部分（μＣＯＭ５０及び通信モジュール５５）とを分離できるとともに、互いの部分間での情報伝達が可能となる。
また、本実施形態では、電池状態通知ユニット４０は、ワイヤハーネス７０により低電圧系電源が供給されて、当該低電圧系電源により動作する構成であったが、これに限定されるものではなく、電池状態通知ユニット４０の全体が、それ自身が設けられたバッテリパック１０で構成された高電圧系電源で動作する構成としてもよい。
この場合、電池状態監視ユニット６０の下位通信モジュール６５などにおいて、高電圧系電源と低電圧系電源とを分離する絶縁素子などを設けるようにする。また、複数の電池状態通知ユニット４０を、共有信号線７２にぶら下げるバス接続に代えて、デイジーチェーン接続（数珠繋ぎ接続）とする。電池状態通知ユニット４０には、図２０に示すように、上位通信モジュール５６と、下位通信モジュール５７と、が設けられる。上位通信モジュール５６は、電池状態監視ユニット６０からより離れた高電位側の他の電池状態通知ユニット４０、又は、ターミネータが接続される。下位通信モジュール５７は、電池状態監視ユニット６０により近い低電位側の他の電池状態通知ユニット４０、又は、電池状態監視ユニット６０が接続される。各電池状態通知ユニット４０においては、電源電位が互いに異なるので、上位通信モジュール５６及び下位通信モジュール５７には、異なる電源電位間での信号の送受信を可能とするレベルシフト回路（電位変換回路）を設ける。
μＣＯＭ５０は、上位通信モジュール５６を通じて高電位側の他の電池状態通知ユニット４０から情報を受信すると、当該情報を中継して下位通信モジュール５７から低電位側の他の電池状態通知ユニット４０、又は、電池状態監視ユニット６０に送信する。また、μＣＯＭ５０は、下位通信モジュール５７を通じて低電位側の他の電池状態通知ユニット４０、又は、電池状態監視ユニット６０から情報を受信すると、必要に応じて当該情報を中継して、上位通信モジュール５６を通じて高電位側の他の電池状態通知ユニット４０に送信する。
また、本実施形態では、ハイブリッド自動車に搭載されるバッテリ電源システムについて説明したが、勿論、本発明はこれに限定されるものではなく、自動車以外にも、例えば、工場等に設置される非常用のバックアップ電源システムなど、複数の二次電池を組み合わせた電源装置、電源システムに用いても良い。
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
１ バッテリ電源システム（電池状態監視システム）
１０ バッテリパック（組電池）
２０ 電池モジュール
２１ 電池セル
２１ｃ 正電極
２１ｄ 負電極
３０ バスバモジュール
３１ ケース
３２ バスバ
３３ 端子金具（電池状態出力手段）
３４ 温度センサ部（電池状態出力手段）
３６ リード線
４０ 電池状態通知ユニット
４３ 圧接端子
４５ セル電圧入力部
４６ 温度信号入力部
４７ 第１ＡＤＣ部
４８ 第２ＡＤＣ部
５０ マイクロコンピュータ
５１ ＣＰＵ（情報生成手段）
５５ 通信モジュール（情報送信手段）
６０ 電池状態監視ユニット
７０ ワイヤハーネス
７１ 電源線
７２ 共有信号線
７３ グランド線
Ｖ１〜Ｖ１３ 電極間電圧格納領域
Ｔ１〜Ｔ３ 温度格納領域

Claims (8)

  1. （ａ）複数の電池セルと、前記電池セルの状態に応じたアナログ信号を出力する複数の電池状態出力手段と、を有する一又は複数の組電池と、（ｂ）前記組電池の状態を監視する一の電池状態監視ユニットと、を有する電池状態監視システムであって、
    前記電池状態出力手段によって出力された前記アナログ信号に基づいて、前記電池セルの状態を示す情報を含むデジタル信号からなる電池状態情報を生成する情報生成手段と、前記情報生成手段によって生成された前記電池状態情報を前記電池状態監視ユニットに送信する情報送信手段と、を有する電池状態通知ユニットが、前記組電池毎に対応して設けられている
    ことを特徴とする電池状態監視システム。
  2. 前記情報送信手段が、シリアル通信を用いて前記電池状態情報を前記電池状態監視ユニットに送信するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電池状態監視システム。
  3. 前記電池状態監視ユニットと前記一又は複数の組電池に設けられた前記電池状態通知ユニットが接続される共有信号線が設けられ、
    前記情報送信手段の通信プロトコルが、前記共有信号線を用いた多重通信プロトコルとされている
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電池状態監視システム。
  4. 前記組電池には、前記複数の電池セルの電極を互いに接続する複数のバスバを有するバスバモジュールが設けられ、
    前記電池状態通知ユニットが、前記バスバモジュールに設けられている
    ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池状態監視システム。
  5. 前記電池状態監視ユニットが、一の前記組電池に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池状態監視システム。
  6. 複数の電池セルと、前記電池セルの状態に応じたアナログ信号を出力する複数の電池状態出力手段と、を有する組電池に設けられる電池状態通知ユニットであって、
    前記電池状態出力手段によって出力された前記アナログ信号に基づいて、前記電池セルの状態を示す情報を含むデジタル信号からなる電池状態情報を生成する情報生成手段と、
    前記情報生成手段によって生成された前記電池状態情報を前記組電池の外部に送信する情報送信手段と、を有している
    ことを特徴とする電池状態通知ユニット。
  7. 複数の電池セルを有する組電池に設けられるバスバモジュールであって、
    前記複数の電池セルの電極を互いに接続する複数のバスバと、
    前記電池セルの状態に応じたアナログ信号を出力する複数の電池状態出力手段と、
    請求項６に記載の電池状態通知ユニットと、を有している
    ことを特徴とするバスバモジュール。
  8. 複数の電池セルと、前記電池セルの状態に応じたアナログ信号を出力する複数の電池状態出力手段と、を有する組電池であって、
    請求項６に記載の電池状態通知ユニットを有していることを特徴とする組電池。
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