JP6383496B2 - 電池監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、電池監視装置に関する。

リチウムイオン２次電池やニッケル水素電池、鉛電池などの２次電池の電池セルを複数個直並列して構成した組電池は、通常、電池監視装置とともに用いられる。電池監視装置は、組電池を構成する各電池セルのセル電圧を検出したり、電池セルに流れる電流を検出したりすることで、電池の状態を検出する。電池の劣化状態を知るために、電池セルの内部抵抗を検知することもある。電池の内部抵抗は、電池セルの電圧の測定値と通電電流の測定値とから求まる。

電池の状態を高精度に検出できる電池監視回路として、電流センサと電圧センサとをマルチプレクサに接続し、マルチプレクサにより１つの信号を選択してアナログデジタル変換器を介して演算部に出力し、演算部にて所定の演算を行う回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、特許文献１には、回路基板の実装状態は何ら示されていない。

国際公開ＷＯ２０１０／１０６５８８号公報

回路基板に電流および電圧を計測するためのセンサおよび演算部を実装する場合、回路基板上における電流を計測するためのセンサと電圧を計測するためのセンサの位置の差に起因して検出タイミングのずれが生じる。また、電流を計測するためのセンサから検出回路までの配線長と、電圧を計測するためのセンサから検出回路までの配線長の差、換言すれば、抵抗の差に起因して検出タイミングのずれが生じる。

本発明の電池監視装置は、電気的に直列に接続された複数の電池セルを備えた組電池の最高電位と最低電位とを入力する電圧入力回路と、前記組電池に流れる電流を計測するために設けられた電流センサの出力を入力する電流入力回路と、複数の前記電池セルのそれぞれの電圧を検出する第１電圧検出回路と、前記電圧入力回路の出力から前記組電池の電圧を検出する第２電圧検出回路と、前記電流入力回路の出力から前記組電池の電流を検出する電流検出回路と、前記電圧入力回路と前記第２電圧検出回路の間に接続された第２電圧入力フィルタと、前記電流入力回路と前記電流検出回路の間に接続された電流入力フィルタと、前記電圧入力回路、前記電流入力回路、前記第１電圧検出回路、前記第２電圧検出回路、前記電流検出回路、前記第２電圧入力フィルタおよび前記電流入力フィルタを実装した回路基板と、を有し、前記回路基板上において、前記第２電圧検出回路は前記第１電圧検出回路および前記電流検出回路よりも前記電圧入力回路の出力端の近くに、前記電流検出回路は前記第１電圧検出回路および前記第２電圧検出回路よりも前記電流入力回路の出力端の近くに、それぞれに配置され、前記電圧入力回路と前記電流入力回路とは、前記第１電圧検出回路よりも前記第２電圧検出回路および前記電流検出回路に近接して配置され、前記第２電圧検出回路と前記電流検出回路とは、互いに隣接して配置され、前記第２電圧入力フィルタと前記電流入力フィルタとは、互いに隣接して配置されている。

本発明によれば、より正確な電池の状態を取得することができる。

本発明の電池監視装置２の第１の実施形態を含む電動車両駆動装置１００のブロック図である。 図１に示される電池監視装置２の構成部品の配置例の一例を示すブロック図である。 図２に示される電池監視装置２の実装状態の一例を示す平面図である。 図３に示される実装状態の電池監視装置２の模式的平面図である。 本発明の電池監視装置の第２の実施形態を含む電動車両駆動装置１００のブロック図である。 本発明の電池監視装置の第３の実施形態であり、その構成部品の配置例の一例を示すブロック図である。

以下、図１〜図４を参照して本発明の電池監視装置の第１の実施形態を説明する。
図１は、本発明の電池監視装置２の第１の実施形態を含む電動車両駆動装置１００のブロック図である。
本発明に係る電池監視装置２は、電池システム１（蓄電装置とも呼ばれる）に設けられた組電池１０の電池状態を検出し、組電池１０を適切な状態に保つ装置である。図１に示されるように、電池監視装置２は、電池システム１を搭載する電動車両駆動装置１００に適用される。なお、電動車両駆動装置１００は、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）などの電動車両を駆動する回転機システムである。

電動車両駆動装置１００は、電池監視装置２および組電池１０等を備える電池システム１、車両全体の制御を行う車両コントローラ３０、インバータ４０、回転電機５０等を備えている。電池システム１はリレー６０、６１を介してインバータ４０に接続されている。電池監視装置２は、インバータ４０及び上位の車両コントローラ３０との通信を、ＣＡＮ（Controller Area Network）の通信バスを介して行う。

回転電機５０はインバータ４０からの電力により駆動される。車両の発進および加速時には、電池システム１から放電電力がインバータ４０を通じて回転電機５０に供給され、回転電機５０の駆動力によりエンジン（不図示）をアシストする。車両停止および減速時には、回転電機５０からの回生電力がインバータ４０を通じて電池システム１に設けられた組電池１０を充電する。インバータ４０は、モータコントローラ４１を内蔵し、インバータ４０のＤＣ−ＡＣ変換およびＡＣ−ＤＣ変換を制御することによって、回転電機５０の駆動制御並びに組電池１０の充放電制御を行う。

電池システム１は、組電池１０、電池監視装置２を備えている。組電池１０は、最小単位である電池セルＣ（Ｃ(1)〜Ｃ(N)）が複数直列に接続されて構成されている。組電池１０は、例えば、１２個程度の電池セルＣが直列接続されて構成され、全体として４８Ｖ程度となる。本実施形態の電池システム１では、電池セルＣの数量が少なく、組電池１０の最高電圧は低いので、信号ラインと後述する制御部２４との間に絶縁素子は挿入されていない。このため、電池監視装置２全体のＧＮＤは共通とされている。しかし、組電池１０を構成する電池セルＣの数量を多くして最高電圧を、例えば、数百Ｖ程度の高電圧にした場合には、信号ラインと制御部２４との間に絶縁素子を挿入する構成としてもよい。

以下の説明では、組電池１０を構成する電池セルＣの個数をＮとし、以下では、Ｎ個の電池セルＣ(1)〜Ｃ(N)の一つを代表して表す場合には電池セルＣのように呼ぶ場合がある。組電池１０を構成する電池セルＣとしては、例えば充放電可能なリチウムイオン二次電池が用いられる。図１に示す例の電池セルＣを備える組電池１０は、所定数の電池セルにグループ化された複数のセルブロックを、直列に接続して成る接続体の構成としてもよい。この場合、グループ化された組電池１０に接続される、後述する第１電圧計測部２１も複数のグループ化されたブロックとなる。

（電池監視装置２の構成）
電池監視装置２は、組電池１０の状態を監視する装置であり、組電池１０の各電池セルＣの過充電および過放電を検出する過充放電検出機能、組電池１０の各電池セルＣの内部抵抗を検知する内部抵抗検出機能等を有する。電池監視装置２は、第１電圧計測部２１、電流総電圧検出部４００、電流計測素子９、制御部２４等を内蔵する。電流総電圧検出部４００は第２電圧計測部２２、電流計測部２３、ＡＤ変換制御部２５０、第一演算部４０５を内蔵する。

第１電圧計測部２１は、組電池１０を構成する電池セルＣのセル毎の電圧（以下、セル電圧と呼ぶ）を計測する回路である。第１電圧計測部２１は、電圧入力フィルタ２１ａと第１電圧検出回路２１ｂとを備えている。第１電圧検出回路２１ｂは、電池セルＣ(1)〜Ｃ(N)の各セル電圧を計測できる回路である。第１電圧計測部２１は、集積回路（ＩＣ）として構成されたものを用いてもよい。

第２電圧計測部２２は、組電池１０を構成するＮ個の電池セル全体の電圧（以下では総電圧Ｖｔと呼ぶ）を計測する回路である。Ｎ個の電池セルＣは、組電池１０の負極側から組電池１０の正極側に向かって、符号Ｃ(1)、Ｃ(2)、・・・・、Ｃ(N-1)、Ｃ(N)の順に直列に接続されて配列されている。従って、電池セルＣ(N)は、組電池１０の正極端子が最高電圧であり、電池セルＣ(1)の負極端子が組電池１０の最低電圧となっている。第２電圧計測部２２の第２電圧入力端子２２０は、電池セルＣ(N)の正極に接続されている。図示は省略したが、第１電圧計測部２１は、各電池セルＣ(1)〜Ｃ(N)のセル電圧のバランシング動作を行うバランシング抵抗とバランシングスイッチ、制御部２４と通信を行って制御を行うロジック部を備えている。

組電池１０に流れる電流を計測する電流計測部２３には、電流計測素子９から計測信号（電気信号）が入力される。電流計測素子９は、電流の大きさを電気信号に変換する素子であり、具体的には、ホール素子センサやシャント抵抗素子などがある。電流計測素子９からは電流の大きさに対応した電気信号が出力され、その電気信号は電流計測部２３で計測される。

シャント抵抗素子は以下の点で、ホール素子センサに比べて優れている。シャント抵抗素子はオフセット電流が小さいので、組電池１０の充電状態（ＳＯＣ）を高精度に計測することができる。また、シャント抵抗素子は応答特性（電流変化に対する電圧値の追従性）が速いので、電流計測部２３の測定時定数を速くすれば、それに応じて時間分解能を高くすることができる。すなわち、計測の同時性を達成しやすいという点で優れている。
以下では、電流計測素子９としてシャント抵抗９ａを用いた構成として例示する。

第２電圧計測部２２は第２電圧入力フィルタ２２ａ及び第２電圧検出回路２２ｂを備えている。電流計測部２３は電流入力フィルタ２３ａ及び電流検出回路２３ｂを備えている。つまり、第２電圧計測部２２が備える第２電圧入力フィルタ２２ａと電流計測部２３が備える電流入力フィルタ２３ａとは、後述する図２にも図示されるように、別のフィルタ回路として構成されている。これにより、第２電圧計測部２２の第２電圧入力フィルタ２２ａの特性周波数と、電流計測部２３の電流入力フィルタ２３ａの特性周波数とが、互いに等しくなるような好ましい状態にすることができる。

集積回路２５は第一演算部４０５、ＡＤ変換制御部２５０、第２電圧検出回路２２ｂ、電流検出回路２３ｂを内蔵する。第２電圧検出回路２２ｂおよび電流検出回路２３ｂは、それぞれＡＤ変換制御部２５０からのトリガ信号を受けてＡＤ変換を開始する。ＡＤ変換制御部２５０は、第２電圧検出回路２２ｂおよび電流検出回路２３ｂの変換タイミングが互いに等しくなるようにトリガ信号を発生する。変換タイミングの同時性を確保するためには、第２電圧検出回路２２ｂおよび電流検出回路２３ｂが同一のトリガ信号で変換を開始するように構成することが好ましい。

電流検出回路２３ｂと第２電圧検出回路２２ｂとは、集積回路２５内において、隣接して配置されている。電流入力フィルタ２３ａおよび第２電圧入力フィルタ２２ａは、集積回路２５の外部に形成され、それぞれ、集積回路２５に内蔵された電流検出回路２３ｂおよび集積回路２５に内蔵された第２電圧検出回路２２ｂに接続されている。つまり、組電池１０の最高電位と最低電位とを入力する電圧入力回路は、第２電圧入力フィルタ２２ａを介して第２電圧検出回路２２ｂに接続されている。また、組電池１０に流れる電流を入力する電流入力回路は、電流入力フィルタ２３ａを介して電流検出回路２３ｂに接続されている。電流入力フィルタ２３ａと第２電圧入力フィルタ２２ａとは相互に隣接して配置されている。これにより、電流値および総電圧Ｖｔを検出する際、検出センサの位置および検出センサから各検出回路２３ｂ、２２ｂまでの配線長に起因して生じる検出タイミングのずれを低減することができる。このことについては、後述する。

第２電圧検出回路２２ｂおよび電流検出回路２３ｂに、ΔΣ型のＡＤ変換器を用いることが好ましい。ΔΣ型のＡＤ変換器を用いることにより、高精度なＡＤ変換を行うことが可能となる。

さらに好ましくは、ΔΣ型のＡＤ変換器のデシメーション・フィルタを第２電圧検出回路２２ｂと電流検出回路２３ｂとで同じ特性のデシメーション・フィルタとすることで、これら２つのＡＤ変換器の伝達関数を互いに等しくすることができる。

制御部２４は電池監視装置２の全体の制御を行うものであり、例えば、第１電圧検出回路の動作制御や状態判定などを行う。制御部２４は、第１電圧計測部２１、電流総電圧検出部４００のそれぞれから送られる信号を受け取り、それらの信号値を用いて、各電池セルＣ(1)〜Ｃ(N)の内部抵抗を検知する。また、リレー６０、６１のＯＮ、ＯＦＦ機能を有する場合もある。

第２電圧計測部２２及び電流計測部２３で同時性を持って検出された電流値と電圧値は電流総電圧検出部４００に内蔵される第一演算部４０５にて平均化、ＩＩＲ(Infinite Impulse Response)、ＦＦＴ(Fast Fourier Transform)等の演算処理が行われる。この演算処理は時間がかかる為、第一演算部４０５で占有して行われる。また、電圧値と電流値の演算処理結果も同時性を保ったままとなる。

制御部２４に内蔵される第二演算部５０２は第一演算部４０５から送られる演算処理結果の信号と第１電圧計測部２１から送られるセル電圧値の信号に基づいて電池容量（ＳＯＣ）、電池劣化状態（ＳＯＨ）の演算処理が行われる。

（電流変化に対する計測時刻ズレの説明）
電池システム１における組電池１０の通電電流の時間変化の、計測時刻ズレへの影響について説明する。図１に示す電動車両（ＨＥＶ）においては、電動車両の走行状態に応じて回転電機５０の出力トルクが時間的に変動する。例えば、回転電機５０によるエンジンのアシストが必要になると、回転電機５０の出力トルクが増加するため、それに応じてインバータ４０の出力電力が増加する。そして、インバータ４０への入力電流、すなわち、組電池１０の通電電流も増加する。逆に、電動車両が回生ブレーキを使用して回生状態になると、回転電機５０が発電機として動作して、回生電力が回転電機５０（発電機）からインバータ４０、そして組電池１０へと流れる。このため、組電池１０への充電電流が増加する。このように、電池システム１においては、組電池１０への通電電流が時間変化をする。

上述したように、第２電圧計測部２２及び電流計測部２３で検出された電流値と電圧値は、電流総電圧検出部４００に内蔵される第一演算部４０５にて平均化、ＩＩＲ、ＦＦＴ等の演算処理が行われる。ここで、電流計測部２３で検出する電流値と第２電圧計測部２２で検出する総電圧Ｖｔとの検出タイミングにずれが生じると、上記の各演算結果の精度が損なわれる。

（電池監視装置２の実装構造）
図２は、図１に示される電池監視装置２の構成部品の配置例の一例を示すブロック図である。
図２に示すように、集積回路２５は、矩形形状の第一マイコン２５Ａとされ、制御部２４は、矩形形状の第二マイコン２４Ａとされている。第１電圧検出回路２１ｂは、第２の集積回路として形成されおり、ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)変換回路３５を介して第二マイコン２４Ａと接続され、第二マイコン２４Ａとデータの交換を行う。

第一マイコン２５Ａには、第一演算部４０５、ＡＤ変換制御部２５０、第２電圧検出回路２２ｂ、電流検出回路２３ｂが内蔵されている。第一マイコン２５Ａには、それぞれ、抵抗とコンデンサにより形成された、電流入力フィルタ２３ａおよび第２電圧入力フィルタ２２ａが接続されている。電流入力フィルタ２３ａと第２電圧入力フィルタ２２ａとは、フィルタ定数がほぼ同じにされている。電流計測素子９であるシャント抵抗９ａが、電流入力フィルタ２３ａに接続されている。シャント抵抗９ａの高電位側および低電位側が電流入力フィルタ２３ａを介して第一マイコン２５Ａに接続され、シャント抵抗９ａの抵抗分で発生する電流に比例した電圧が第一マイコン２５Ａで検出される。シャント抵抗９ａに流れる電流は、組電池１０に流れる電流である。また、組電池１０の総電圧Ｖｔが、第２電圧入力フィルタ２２ａを介して第一マイコン２５Ａで検出される。

第二マイコン２４Ａには、電源回路３１および演算時に必要なデータ等が保持されるＥＥＰＲＯＭ３２が接続されている。また、第二マイコン２４Ａには、不図示の温度センサに接続される温度センサ用コネクタ３３、リレー６０、６１（図１参照）が接続されるリレー用コネクタ３４等が接続されている。電源回路３１には、電源・通信用コネクタ３６が接続されている。第二マイコン２４Ａには、第二演算部５０２の他、図４に示されるように、電源回路３１およびリレー駆動用ドライバ３７が内蔵されている。なお、図１では、電源回路３１、ＥＥＰＲＯＭ３２および各コネクタ３３、３４、３６は、図示を省略されている。

図３は、図２に示される電池監視装置２の実装状態の一例を示す平面図である。また、図４は、図３に示される実装状態の電池監視装置２の模式的平面図である。
電池監視装置２は、回路基板７０と、回路基板７０に実装された以下の電子素子/回路、すなわち、シャント抵抗９ａ、電流入力フィルタ２３ａ、第２電圧入力フィルタ２２ａ、第一マイコン２５Ａ、第１電圧検出回路２１ｂ、および第二マイコン２４Ａ等を備えている。電池監視装置２は、これ以外の電子素子/回路を備えていてもよい。図１に示されるように、組電池１０は、電池監視装置２には含まれていない。

シャント抵抗９ａは、矩形形状の回路基板７０の一対の短辺の一方側に配置されている。シャント抵抗９ａは、２つの締結部材７１により、回路基板７０に固定されている。シャント抵抗９ａと第一マイコン２５Ａとの間に電流入力フィルタ２３ａが配置されている。電流入力フィルタ２３ａに隣接して、第２電圧入力フィルタ２２ａが配置されている。第一マイコン２５Ａは、シャント抵抗９ａに近接して配置され、第二マイコン２４Ａは、第一マイコン２５Ａから大きく離間した回路基板７０のほぼ中央部に配置されている。第二マイコン２４Ａは、第１電圧計測部２１と電流総電圧検出部４００とのインタフェースを備え、電池容量（ＳＯＣ）および電池劣化状態（ＳＯＨ）を演算する第二演算部５０２を内蔵する。また、第二マイコン２４Ａには、図２に図示されるように、温度センサを含む種々の診断を行うための電子素子や電子回路が接続される。このため、レイアウト上、第二マイコン２４Ａを回路基板７０の中央部付近に配置することが好ましい。

第１電圧検出回路２１ｂは、第二マイコン２４Ａと第一マイコン２５Ａとの間に配置されている。つまり、第１電圧検出回路２１ｂは、電流入力フィルタ２３ａと第２電圧入力フィルタ２２ａとが配置された第一マイコン２５Ａの側辺とは反対側の側辺側に、該反対側の側辺から離間して配置されている。

シャント抵抗９ａの２つの検出端子８１、８２は、電流入力フィルタ２３ａを介して第一マイコン２５Ａに内蔵された電流検出回路２３ｂ（図１参照）に接続されている。電流入力フィルタ２３ａは、シャント抵抗９ａの検出端子８１、８２と電流検出回路２３ｂとの間にほぼ直線状にパターン形成され、検出端子８１、８２と電流検出回路２３ｂとの接続長さが最短となるようにされている。電流入力フィルタ２３ａと電流検出回路２３ｂとは、第一マイコン２５Ａのシャント抵抗９ａに対面する側辺側の接続部８３（図４参照）で接続されている。シャント抵抗９ａの検出端子８１は組電池１０に、検出端子８２はＧＮＤに、それぞれ、不図示のバスバーやワイヤハーネス等の接続部材により接続される。

第２電圧入力フィルタ２２ａは、シャント抵抗９ａと第一マイコン２５Ａのシャント抵抗９ａに対面する側辺との間に、電流入力フィルタ２３ａに隣接して、該電流入力フィルタ２３ａにほぼ平行に配置されている。第２電圧入力フィルタ２２ａは、第一マイコン２５Ａに内蔵された第２電圧検出回路２２ｂ（図１参照）に接続部８４（図４参照）で接続されている。接続部８４は、矩形形状の第一マイコン２５Ａの接続部８３が配置された側辺と同じ側辺に配置されている。第２電圧計測部２２の第２電圧入力端子２２０には、組電池１０の電池セルＣ(N)、すなわち、最高電位の正極端子が、不図示のバスバーやワイヤハーネス等の接続部材により接続される。

上述したように、電流入力フィルタ２３ａと第２電圧入力フィルタ２２ａとは、フィルタ定数がほぼ同じにされている。また、第一マイコン２５Ａに内蔵された電流検出回路２３ｂと第２電圧検出回路２２ｂとは隣接して配置されている。さらに、電流入力フィルタ２３ａと第２電圧入力フィルタ２２ａとは隣接して配置されている。このため、電流入力フィルタ２３ａと第２電圧入力フィルタ２２ａの特性周波数が互いに等しくなる。また、シャント抵抗９ａの検出端子８１、８２と接続部８３とを接続する配線の長さと、第２電圧入力端子２２０と接続部８４とを接続する配線の長さとがほぼ等しく、且つ、ほぼ最短となる。従って、電流を計測するためのセンサと電圧を計測するためのセンサとの配線長の差、換言すれば、抵抗の差に起因する検出タイミングのずれを低減することができる。これにより、より正確な電池の状態を取得することができる。

また、電流を計測するためのセンサの位置と、電圧を計測するためのセンサの位置に起因して生じる検出タイミングのずれを低減することができる。このことについて、理解を容易にするために付言する。電流を計測するためのセンサは、シャント抵抗９ａの検出端子８１、８２に位置する。また、電圧を計測するためのセンサは、第２電圧入力端子２２０に位置する。ここで、第２電圧入力端子２２０が、実施形態に示す第１の位置と、この第１の位置から接続部８４を中心として時計方向に所定角度回転した第２の位置に設定した場合を対比する。このように、第２電圧入力端子２２０の設定位置が、第２の位置の場合においても、第２電圧入力端子２２０と接続部８４との間の配線パターンの長さや形状を第１の位置の場合と同一とすることはできる。しかし、第２電圧入力端子２２０の設定位置は、第１の位置と第２の位置とでは異なるため、第２電圧入力端子２２０と組電池１０の最高電位の正極端子とを接続する接続部材の長さや引き回しは、異なるものとなる。つまり、電流および電圧を計測するためのセンサの位置が異なることによっても、検出タイミングにずれが生じる。

なお、上記実施形態では、電流入力フィルタ２３ａと第２電圧入力フィルタ２２ａとが隣接して配置された構成として例示した。これは好ましい構成ではあるが、本発明は、この構成に特定されるものではない。電流入力フィルタ２３ａと第２電圧入力フィルタ２２ａとは、例えば、第一マイコン２５Ａの同一の側辺側に配置される等、相互に近接して配置される構成であればよい。

上記実施形態では、電流入力フィルタ２３ａと第２電圧入力フィルタ２２ａとを、シャント抵抗９ａと第一マイコン２５Ａとの間に配置した構成として例示した。しかし、図３に図示された電池監視装置２において、シャント抵抗９ａを９０度回転し、第一マイコン２５Ａの上方に配置することも可能である。このような構造においては、電流入力フィルタ２３ａおよび第２電圧入力フィルタ２２ａの少なくとも一方は、シャント抵抗９ａと第一マイコン２５Ａとの間とは異なる位置に配置することが可能となる。要は、第２電圧入力フィルタ２２ａと電流入力フィルタ２３ａとは、第１電圧検出回路２１ｂよりも第２電圧入力フィルタ２２ａおよび電流入力フィルタ２３ａに近接して配置されているようにすればよい。このようにすることにより、電流入力フィルタ２３ａと第２電圧入力フィルタ２２ａとは、近接して配置されることになる。

上記第１の実施形態によれば下記の効果を奏する。
（１）回路基板７０上において、第２電圧検出回路２２ｂは第１電圧検出回路２１ｂおよび電流検出回路２３ｂよりも第２電圧入力フィルタ２２ａの出力端の近くに、電流検出回路２３ｂは第２電圧検出回路２２ｂおよび第１電圧検出回路２１ｂよりも電流入力フィルタ２３ａの出力端の近くに、それぞれに配置されている。また、電圧が入力される第２電圧入力フィルタ２２ａと電流が入力される電流入力フィルタ２３ａとは、第１電圧検出回路２１ｂよりも第２電圧検出回路２２ｂおよび電流検出回路２３ｂに近接して配置されている。このため、第２電圧検出回路２２ｂと第２電圧入力端子２２０とを接続する配線長と、電流検出回路２３ｂと電流計測素子９の検出端子８１、８２を接続する配線長との差に起因して発生する検出タイミングのずれを低減することができる。また、電流を計測するためのセンサの位置と電圧を計測するためのセンサの位置との差に起因する検出タイミングのずれを低減することができる。これにより、より正確な電池の状態を取得することができる。

（２）電圧が入力される第２電圧入力フィルタ２２ａと電流が入力される電流入力フィルタ２３ａとを隣接して配置し、かつ、第２電圧検出回路２２ｂと電流検出回路２３ｂとを隣接して配置した。このため、電流を計測するためのセンサの位置と電圧を計測するためのセンサとの位置の差に起因して発生する検出タイミングのずれを、さらに、低減することができる。

（３）電流入力フィルタ２３ａと第２電圧入力フィルタ２２ａとは、フィルタ定数がほぼ同じにされ、かつ、第２電圧入力フィルタ２２ａと電流入力フィルタ２３ａとが近接して配置されている。このため、電流入力フィルタ２３ａと第２電圧入力フィルタ２２ａの特性周波数を互いに等しくすることができる。

−第２の実施形態−
図５は、本発明の電池監視装置２の第２の実施形態を含む電動車両駆動装置１００のブロック図である。
第２の実施形態の電池監視装置２では、図１に示された第一演算部４０５と第二演算部５０２が、演算部５０３として１つに統合されている。
集積回路２５には、電流検出回路２３ｂ、第２電圧検出回路２２ｂおよびＡＤ変換制御部２５０が内蔵されている。実施形態１とは異なり、集積回路２５には第一演算部４０５は内蔵されていない。第一演算部４０５の機能は、制御部２４に内蔵された演算部５０３が有している。

すなわち、制御部２４の演算部５０３は、第２電圧計測部２２及び電流計測部２３で検出された電圧値と電流値に基づいて、平均化、ＩＩＲ、ＦＦＴ等の演算処理を行うと共に上記演算処理結果と第１電圧計測部２１から送られるセル電圧値の信号に基づいて電池容量（ＳＯＣ）、電池劣化状態（ＳＯＨ）の演算処理を行う。
上記以外は、第１の実施形態と同様である。

電流値と電圧値の検出タイミングのずれは、検出用のセンサの位置および検出用のセンサから検出用回路までの配線長の差により生じるものであって、演算処理の実行時間の長さには影響されない。
従って、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を奏する。

−第３の実施形態−
図６は、本発明の電池監視装置の第３の実施形態であり、その構成部品の配置例の一例を示すブロック図である。
第３の実施形態では、第２電圧入力フィルタ２２ａは、電流入力フィルタ２３ａが接続された第一マイコン２５Ａの一側辺に隣接する側辺に接続されている。
電流入力フィルタ２３ａは、第１の実施形態と同様、シャント抵抗９ａに対面する第一マイコン２５Ａの一側辺において第一マイコン２５Ａに内蔵された電流検出回路２３ｂ（図１参照）に接続されている。第２電圧入力フィルタ２２ａは、第一マイコン２５Ａにおける上記一側辺に隣接する側辺において第一マイコン２５Ａに内蔵された第２電圧検出回路２２ｂ（図１参照）に接続されている。
上記以外は、第１の実施形態と同様である。

上記構成においても、電流入力フィルタ２３ａと第２電圧入力フィルタ２２ａとは隣接して配置されている。また、電流入力フィルタ２３ａの配線パターンと第２電圧入力フィルタ２２ａの配線パターンとを、ほぼ同じ長さにすることができる。
従って、第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を奏する。

なお、上記実施形態においては、組電池１０の最高電位と最低電位とを入力する電圧入力回路を、第２電圧入力フィルタ２２ａを介して第２電圧検出回路２２ｂに接続した構成として例示した。しかし、電圧入力回路を、第２電圧入力フィルタ２２ａを介することなく、直接、第２電圧検出回路２２ｂに接続するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、電流入力回路を、電流入力フィルタ２３ａを介して電流検出回路２３ｂに接続した構成として例示した。しかし、電流入力回路を、電流入力フィルタ２３ａを介することなく、直接、電流検出回路２３ｂに接続するようにしてもよい。

第１〜第３の実施形態に示す電池監視装置２は、相互に組み合わせてもよい。図３に示す電池監視装置２のレイアウトは、単なる一例であって、任意に変更することができる。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

９ 電流計測素子（電流センサ）
９ａ シャント抵抗（電流センサ）
１０ 組電池
２１ 第１電圧計測部
２１ｂ 第１電圧検出回路（第２の集積回路）
２２ 第２電圧計測部
２２ａ 第２電圧入力フィルタ
２２ｂ 第２電圧検出回路
２３ 電流計測部
２３ａ 電流入力フィルタ
２３ｂ 電流検出回路
２４ 制御部（第２の集積回路）
２４Ａ 第二マイコン
２５ 集積回路（第１の集積回路）
２５Ａ 第一マイコン（第１の集積回路）
７０ 回路基板
４０５ 第一演算部
５０２ 第二演算部
５０３ 演算部
Ｃ 電池セル

Claims (7)

1. 電気的に直列に接続された複数の電池セルを備えた組電池の最高電位と最低電位とを入力する電圧入力回路と、
   前記組電池に流れる電流を計測するために設けられた電流センサの出力を入力する電流入力回路と、
   複数の前記電池セルのそれぞれの電圧を検出する第１電圧検出回路と、
   前記電圧入力回路の出力から前記組電池の電圧を検出する第２電圧検出回路と、
   前記電流入力回路の出力から前記組電池の電流を検出する電流検出回路と、
   前記電圧入力回路と前記第２電圧検出回路の間に接続された第２電圧入力フィルタと、
   前記電流入力回路と前記電流検出回路の間に接続された電流入力フィルタと、
   前記電圧入力回路、前記電流入力回路、前記第１電圧検出回路、前記第２電圧検出回路、前記電流検出回路、前記第２電圧入力フィルタおよび前記電流入力フィルタを実装した回路基板と、を有し、
   前記回路基板上において、前記第２電圧検出回路は前記第１電圧検出回路および前記電流検出回路よりも前記電圧入力回路の出力端の近くに、前記電流検出回路は前記第１電圧検出回路および前記第２電圧検出回路よりも前記電流入力回路の出力端の近くに、それぞれに配置され、
   前記電圧入力回路と前記電流入力回路とは、前記第１電圧検出回路よりも前記第２電圧検出回路および前記電流検出回路に近接して配置され、
   前記第２電圧検出回路と前記電流検出回路とは、互いに隣接して配置され、
   前記第２電圧入力フィルタと前記電流入力フィルタとは、互いに隣接して配置されている、電池監視装置。
2. 請求項１に記載の電池監視装置において、
   前記第２電圧入力フィルタと前記電流入力フィルタとは、略同一のフィルタ定数を有する、電池監視装置。
3. 請求項１に記載の電池監視装置において、
   前記第２電圧検出回路および前記電流検出回路は、第１の集積回路として形成され、前記第１電圧検出回路は、第２の集積回路として形成されている、電池監視装置。
4. 請求項３に記載の電池監視装置において、
   前記電流入力フィルタおよび前記第２電圧入力フィルタは、前記電流センサと前記第１の集積回路との間に配置されている、電池監視装置。
5. 請求項３に記載の電池監視装置において、
   前記電流入力フィルタと前記電流検出回路とは、第１接続部で互いに接続されており、
   前記第２電圧入力フィルタと前記第２電圧検出回路とは、第２接続部で互いに接続されており、
   前記第１の集積回路は、前記電流センサに対面する側辺を有する矩形形状であり、
   前記第１接続部および前記第２接続部は、前記側辺側にそれぞれ配置されている、電池監視装置。
6. 請求項３に記載の電池監視装置において、
   さらに、制御部を備え、
   前記第１の集積回路は、前記電流検出回路で検出された電流値および前記第２電圧検出回路で検出された電圧値に基づいて、前記組電池の総電圧を演算する第一演算部を有し、
   前記制御部は、前記第一演算部から送られる演算結果および前記第１電圧検出回路から送られる前記電池セルそれぞれの電圧値に基づいて、電池容量を演算する第二演算部を有する、電池監視装置。
7. 請求項３に記載の電池監視装置において、
   さらに、制御部を備え、
   前記制御部は、前記電流検出回路で検出された電流値および前記第２電圧検出回路で検出された電圧値に基づいて、前記組電池の総電圧を演算すると共に、前記第１電圧検出回路から送られる前記電池セルそれぞれの電圧値に基づいて、電池容量を演算する演算部を有する、電池監視装置。

Images