特許 5785690 組電池システム、電圧監視システム及び監視装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5785690

(24)【登録日】2015年7月31日

(45)【発行日】2015年9月30日

(54)【発明の名称】組電池システム、電圧監視システム及び監視装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/48 20060101AFI20150910BHJP

   H02J 7/02 20060101ALI20150910BHJP

   H01M 2/10 20060101ALI20150910BHJP

   G01R 31/36 20060101ALN20150910BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/48 P

   H02J7/02 H

   H01M2/10 S

   H01M2/10 E

   !G01R31/36 A

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2010-45569(P2010-45569)

(22)【出願日】2010年3月2日

(65)【公開番号】特開2011-181392(P2011-181392A)

(43)【公開日】2011年9月15日

【審査請求日】2013年2月22日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】308033711

【氏名又は名称】ラピスセミコンダクタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】村上 良寛

【審査官】 坂東 博司

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−１６５７５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１１９６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１５９７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０３８０６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｈ０１Ｍ ２／１０

Ｈ０２Ｊ ７／０２

Ｇ０１Ｒ ３１／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

各々が直列に接続された電池セルのうち対応する前記電池セルの電圧値を検出する、各々が直列に接続された監視装置であって、
前記監視装置は、
前記対応する電池セルの電圧値を収集する制御回路と、
第１特定情報を受信すると、前記第１特定情報を前記監視装置の特定情報として設定し且つ前記第１特定情報に所定の情報を付加して第２特定情報とすると共に前記制御回路から出力される起動信号に基づいて選択信号を出力する生成部と、
前記第１特定情報を受信する通信端子と、
後段の前記監視装置の前記通信端子に接続され前記電圧値と前記第２特定情報とを出力する出力端子と、
前記生成部から出力される選択信号に基づいて、前記制御回路から出力される前記電圧値と前記生成部から出力される前記第２特定情報とのいずれか一方を選択して前記出力端子に出力する選択部と、
を備えることを特徴とする監視装置。

【請求項2】

各々が直列に接続された電池セルのうち対応する前記電池セルの電圧値を検出する、各々が直列に接続された監視装置であって、
前記監視装置は、
前記対応する電池セルの電圧値を収集する制御回路と、
第１特定情報を受信すると、前記第１特定情報に所定の情報を付加して第２特定情報とし且つ前記第２特定情報を前記監視装置の特定情報とすると共に前記制御回路から出力される起動信号に基づいて選択信号を出力する生成部と、
前記第１特定情報を受信する通信端子と、
後段の前記監視装置の前記通信端子に接続され前記電圧値と前記第２特定情報とを出力する出力端子と、
前記生成部から出力される選択信号に基づいて、前記制御回路から出力される前記電圧値と前記生成部から出力される前記第２特定情報とのいずれか一方を選択して前記出力端子に出力する選択部と、
を備えることを特徴とする監視装置。

【請求項3】

前記生成部は、
前記第１特定情報に所定の情報を付加するアドレス生成部と、
自監視装置の特定情報を格納する格納部と、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の監視装置。

【請求項4】

前記監視装置は、前記生成部から出力される前記選択信号の期間が設定された選択信号期間設定部を有することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の監視装置。

【請求項5】

直列に接続された請求項１から請求項４の何れか１項に記載の監視装置と、
直列に接続された前記監視装置のうちの一端の前記監視装置に接続され、前記一端の監視装置に対して第１特定情報を送信すると共に直列に接続された前記監視装置の各々が検出した前記電池セルの前記電圧値を収集する基幹装置と、
を有することを特徴とする電圧監視システム。

【請求項6】

直列に接続された複数の電池セルと、
請求項５に記載の電圧監視システムと、
を備えることを特徴とする組電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、組電池システム、電圧監視システム及び監視装置に係り、特に、複数の電圧監視装置に対して電圧監視装置を特定するための特定情報を設定する組電池システム、電圧監視システム及び監視装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両や電動工具などには、駆動用の電源として複数の二次電池を直列に接続して構成された組電池が搭載されている。ハイブリッド自動車や電池自動車に搭載されて駆動用の電源として用いられる組電池は大容量のものが要求されるため、数十個から数百個の二次電池で構成されるものも存在する。二次電池としては、リチウムイオン電池やリチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル・水素電池が例示できる。なお、以下、本明細書では、二次電池を一次電池などの他の電池と区別して説明する必要がない場合には、単に「電池」と称する。

【0003】

ところで、一般的に、駆動用の電源として用いられる組電池を構成する複数の電池の各々には、各々対応する電池の電圧値を監視する複数の電圧監視装置が接続されている。これらの電圧監視装置は直列に接続されており、各々の動作を把握すると共に制御する基幹装置を含んで電圧監視システムを構成している。

【0004】

図７には、従来の電圧監視システムの構成の一例が示されている。同図に示されるように、電圧監視システム１００は、直列に接続された複数の電圧監視装置１０２及び電圧監視システム１００の全体を制御する基幹装置１０４を含んで構成されている。電圧監視装置１０２は、通信用端子１０６，１０８を備えており、通信用端子１０６には基幹装置１０４が接続されている。また、通信用端子１０８は、後段の電圧監視装置１０２の通信用端子１０６に接続されている。従って、基幹装置１０４は、直接の接続先の電圧監視装置１０２を介して全ての電圧監視装置１０２との間で情報の授受を行うことができる。

【0005】

電圧監視装置１０２は、制御回路１１０、電圧測定回路１１２、及びクロック生成回路１１４を含んで構成されており、各々は互いに接続されている。また、通信用端子１０６及び１０８の各々は制御回路１１０に個別に接続されている。制御回路１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit；中央処理装置）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory)、及び装置の電源スイッチが切られても保持しなければならない各種情報を記憶する例えばＮＶＭ（Non Volatile Memory）などの不揮発性の記憶媒体を含んで構成されており、電圧監視装置１０２の全体の動作を制御する。

【0006】

電圧測定回路１１２は、制御回路１１０の指示に従って電源の電圧を測定するものであり、直列に接続されることによって組電池１１６を構成している複数の電池１１８のうちの１つに接続されている。具体的には、対応する電池１１８の正極端子に正極接続端子１２０を介して接続され、対応する電池１１８の負極端子に負極接続端子１２２を介して接続されており、対応する電池１１８の電圧を測定する。

【0007】

クロック生成回路１１４は、制御回路１１０及び電圧測定回路１１２の動作タイミングを規定するクロック信号を生成し、生成したクロック信号を制御回路１１０及び電圧測定回路１１２に対して供給するものである。

【0008】

また、電圧監視装置１０２は、外部から自身を特定する特定情報（以下、「ＩＤ信号」という。）の入力を受け付けるＩＤ入力端子１２４を備えている。ＩＤ入力端子１２４は、制御回路１１０に接続されており、外部からＩＤ入力端子１２４を介して入力されたＩＤは制御回路１１０に入力され、ＮＶＭに記憶される。これによって、電圧監視装置１０２毎に固有のＩＤ信号が設定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００９−１７６５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、自動車などに搭載する比較的大型の組電池に対して用いられる電圧監視システムでは、組電池の大容量化により電圧監視の対象となる電池の個数が増加することに伴って、ＩＤ入力端子１２４を増やさなければならず、例えば、３２個の電圧監視装置１０２が直列に多段接続されて構成された電圧監視システムでは、ＩＤ入力端子１２４の本数（ビット数）は５本となり、３０ピンから５６ピン程度のパッケージで構成する半導体回路を適用した場合、端子数の制限によって、より大容量な組電池への適用が困難になる、という問題点があった。

【0011】

本発明は上記問題点を解決するために成されたものであり、複数の監視装置の各々に特定情報を設定するための専用端子を各監視装置に設けることなく監視装置の各々に対して特定情報を設定することができる組電池システム、電圧監視システム及び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】

【0012】

上記目的を達成するために、請求項１に記載の監視装置は、各々が直列に接続された電池セルのうち対応する前記電池セルの電圧値を検出する、各々が直列に接続された監視装置であって、前記監視装置は、前記対応する電池セルの電圧値を収集する制御回路と、第１特定情報を受信すると、前記第１特定情報を前記監視装置の特定情報として設定し且つ前記第１特定情報に所定の情報を付加して第２特定情報とすると共に前記制御回路から出力される起動信号に基づいて選択信号を出力する生成部と、前記第１特定情報を受信する通信端子と、後段の前記監視装置の前記通信端子に接続され前記電圧値と前記第２特定情報とを出力する出力端子と、前記生成部から出力される選択信号に基づいて、前記制御回路から出力される前記電圧値と前記生成部から出力される前記第２特定情報とのいずれか一方を選択して前記出力端子に出力する選択部と、を備えることを特徴とするものである。
上記目的を達成するために、請求項２に記載の監視装置は、各々が直列に接続された電池セルのうち対応する前記電池セルの電圧値を検出する、各々が直列に接続された監視装置であって、前記監視装置は、前記対応する電池セルの電圧値を収集する制御回路と、第１特定情報を受信すると、前記第１特定情報に所定の情報を付加して第２特定情報とし且つ前記第２特定情報を前記監視装置の特定情報とすると共に前記制御回路から出力される起動信号に基づいて選択信号を出力する生成部と、前記第１特定情報を受信する通信端子と、後段の前記監視装置の前記通信端子に接続され前記電圧値と前記第２特定情報とを出力する出力端子と、前記生成部から出力される選択信号に基づいて、前記制御回路から出力される前記電圧値と前記生成部から出力される前記第２特定情報とのいずれか一方を選択して前記出力端子に出力する選択部と、を備えることを特徴とするものである。

【0017】

一方、上記目的を達成するために、請求項５に記載の電圧監視システムは、直列に接続された請求項１から請求項４の何れか１項に記載の監視装置と、直列に接続された前記監視装置のうちの一端の前記監視装置に接続され、前記一端の監視装置に対して第１特定情報を送信すると共に直列に接続された前記監視装置の各々が検出した前記電池セルの前記電圧値を収集する基幹装置と、を有することを特徴とするものである。

【0018】

一方、上記目的を達成するために、請求項６に記載の組電池システムは、直列に接続された複数の電池セルと、請求項５に記載の電圧監視システムと、を備えることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0033】

本発明によれば、複数の監視装置の各々に特定情報を設定するための専用端子を各監視装置に設けることなく監視装置の各々に対して特定情報を設定することができる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】第１の実施形態に係る電圧監視システムの構成の一例を示す構成図である。

【図2】第１の実施形態に係るＩＤ設定回路及び選択回路の構成の一例を示す構成図である。

【図3】第１の実施形態に係る電圧監視システムの要部構成を示す機能ブロック図である。

【図4】第１の実施形態に係る電圧監視システムのＳＰＩ通信の動作タイミングを示すタイムチャートである。

【図5】第１の実施形態に係る電圧監視装置のＩＤ設定回路の動作タイミングを示すタイムチャートである。

【図6】第２の実施形態に係る電圧監視システムの要部構成を示す機能ブロック図である。

【図7】従来の電圧監視システムの構成の一例を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の一例について詳細に説明する。なお、本実施形態において、図７に示す電圧監視システム１００及び組電池１１６と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0036】

[第１の実施形態]

【0037】

図１は、本第１の実施形態に係る電圧監視システム１０の構成の一例を示す構成図である。

【0038】

同図に示すように、電圧監視システム１０は、各々電池の電圧を監視する複数の電圧監視装置１２、及び直列に接続されたこれらの電圧監視装置１２のうちの始端（最前段）に接続されている電圧監視装置１２の前段に位置するように最前段の電圧監視装置１２に直列に接続され、かつ複数の電圧監視装置１２の各々から電圧を示す電圧情報（ここでは、一例として電圧値）を収集すると共に、各電圧監視装置の動作を制御する基幹装置１４を含んで構成されている。組電池１１６における複数の電池１１８の各々には、各々対応する電池１１８の電圧値を監視する複数の電圧監視装置１２が接続されている。複数の電圧監視装置１２は各々隣接する電圧監視装置１２との間で通信が可能となるように直列に接続されている。

【0039】

なお、電圧監視システム１０を構成している電圧監視装置１２の全ての構成は略同一であるので、以下では、基幹装置１４に直接接続されている電圧監視装置１２を例に挙げて電圧監視装置１２の構成を説明する。

【0040】

電圧監視装置１２は、通信用端子２０Ｈ，２８Ｄを備えており、通信用端子２０Ｈには基幹装置１４の通信用端子１４Ａが接続されている。また、通信用端子２８Ｄは、後段の電圧監視装置１２に接続されている。従って、基幹装置１４は、直接の接続先の電圧監視装置１２を介して全ての電圧監視装置１２との間で情報の授受を行うことができる。

【0041】

電圧監視装置１２は、制御回路２０、電圧測定回路２２、クロック生成回路２４、ＩＤ設定回路２６、及び選択回路２８を含んで構成されている。制御回路２０は、第１〜第３入力端子２０Ａ〜２０Ｃ、第１〜第４出力端子２０Ｄ〜２０Ｇ、及び通信用端子２０Ｈを備えている。また、電圧測定回路２２は、第１入力端子２２Ａ、第２入力端子２２Ｂ、出力端子２２Ｃ、正極接続端子２２Ｄ、及び負極接続端子２２Ｅを備えている。また、クロック生成回路２４は、出力端子２４Ａを備えている。また、ＩＤ設定回路２６は、第１〜第３入力端子２６Ａ〜２６Ｃ、及び第１〜第３出力端子２６Ｄ〜２６Ｆを備えている。更に、選択回路２８は、第１〜第３入力端子２８Ａ〜２８Ｃ及び通信用端子２８Ｄを備えている。

【0042】

制御回路２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit；中央処理装置）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory)、及び装置の電源スイッチが切られても保持しなければならない各種情報を記憶する例えばＮＶＭ（Non Volatile Memory）などの不揮発性の記憶媒体を含んで構成されており、電圧監視装置１２の全体の動作を制御するものである。制御回路２０は、第２入力端子２０Ｂが電圧測定回路２２の出力端子２２Ｃに、第１出力端子２０Ｄが電圧測定回路２２の第１入力端子２２Ａに、第４出力端子２０Ｇが選択回路２８の第１入力端子２８Ａに、通信用端子２０Ｈが基幹装置１４の通信用端子１４Ａに各々接続されている。従って、制御回路２０は、電圧測定回路２２の動作の制御、電圧測定回路２２からの情報の取得、選択回路２８に対しての情報の出力、及び基幹装置１４との間での情報の授受の各々を行うことができる。

【0043】

電圧測定回路２２は、制御回路２０の指示に従って電源の電圧を測定するものであり、複数の電池１１８のうちの１つに接続されている。具体的には、正極接続端子２２Ｄが対応する電池１１８の正極端子に接続され、負極接続端子２２Ｅが対応する電池１１８の負極端子に接続されており、対応する電池１１８の電圧を測定する。

【0044】

クロック生成回路２４は、電圧監視装置１２を構成している回路の動作タイミングを規定するクロック信号（ＣＬＫ信号）を生成するものである。クロック生成回路は、出力端子２４Ａが制御回路２０の第１入力端子２０Ａ、電圧測定回路２２Ｂの第２入力端子２２Ｂ、及びＩＤ設定回路２６の第１入力端子２６Ａに接続されており、制御回路２０、電圧測定回路１２、及びＩＤ設定回路２６の動作タイミングを規定するクロック信号を生成し、生成したクロック信号を制御回路２０、電圧測定回路１２、及びＩＤ設定回路２６に対して供給する。

【0045】

ＩＤ設定回路２６は、第２入力端子２６Ｂが制御回路２０の第３出力端子２０Ｆに、第３入力端子２６Ｃが制御回路２０の第２出力端子２０Ｅに、第１出力端子２６Ｄが制御回路２０の第３入力端子２０Ｃに、第２出力端子２６Ｅが選択回路２８の第２入力端子２８Ｂに、第３出力端子２６Ｆが選択回路２８の第３入力端子２８Ｃに各々接続されており、制御回路２０の指示に従って自身の電圧監視装置１２のＩＤ信号を設定すると共に選択回路２８を制御する。

【0046】

選択回路２８は、通信用端子２８Ｄが自身の電圧監視装置１２の接続先の電圧監視装置１２の通信用端子２０Ｈに接続されており、ＩＤ設定回路２６からの指示に従って、制御回路２０から入力された情報及びＩＤ設定回路２６から入力された情報の何れかを選択して接続先の電圧監視装置１２に送信すると共に、自身の電圧監視装置１２と接続先の電圧監視装置１２との間で情報の授受を可能とする。

【0047】

図２は、本第１の実施形態に係るＩＤ設定回路２６及び選択回路２８の構成の一例を示す構成図である。同図に示すように、ＩＤ設定ブロック２６は、分周回路４０、第１保持回路４２、第２保持回路４４、第３保持回路４６、第４保持回路４８、第５保持回路５０、カウンタ回路５２、比較回路５４、ＡＮＤ回路５６、シフトレジスタ５８、反転回路６０、マルチプレクサ回路６２、インクイメント回路６４、及びバス結合回路６６を含んで構成されている。

【0048】

分周回路４０は、クロック信号入力端子、信号が入力される信号入力端子を示すＤ端子、信号を出力する出力端子を示すＱ端子、Ｑ端子から出力される信号を反転させた信号を出力する反転信号出力端子を示すＱＢ端子、及びイネーブル端子を示すＥＮ端子を備えている。また、第１保持回路４２は、クロック信号入力端子、セット入力端子を示すＳ端子、リセット入力端子を示すＲ端子、及びデータ出力端子を示すＱ端子を備えている。また、第２保持回路４４、第３保持回路４６及び第４保持回路４８の各々は、クロック信号入力端子、Ｄ端子、及びＱ端子を備えている。また、第５保持回路５０は、クロック信号入力端子、Ｄ端子、Ｑ端子、及びＥＮ端子を備えている。また、カウンタ回路５２は、クロック信号入力端子、Ｑ端子、ＥＮ端子、及びＲ端子を備えている。また、比較回路５４は、Ｑ端子、並びに各々信号が入力される信号入力端子を示すＡ端子及びＢ端子を備えている。また、ＡＮＤ回路５６は第１入力端子、第２入力端子、及び出力端子を備えている。また、シフトレジスタ５８は、シフト動作イネーブル端子を示すＳＥＮ端子、ＥＮ端子、Ｄ端子、クロック信号入力端子、及びＱ端子を備えている。また、反転回路６０及びインクリメント回路６４の各々は、入力端子及び出力端子を備えている。また、マルチプレクサ回路６２は、出力端子及び第１〜第３入力端子を備えている。また、バス結合回路６６は、出力端子及び第１〜第３の入力端子を備えている。

【0049】

分周回路４０は、クロック信号入力端子が第１入力端子２６Ａに、Ｑ端子が第２出力端子２６Ｅ及びＡＮＤ回路５６の第１入力端子に、ＥＮ端子がＡＮＤ回路５６の第２入力端子及び反転回路６０の入力端子に、ＱＢ端子が自身のＤ端子に各々接続されており、クロック生成回路２４から第１入力端子２６Ａを介してクロック信号入力端子に入力されたクロック信号を所定周波数のシリアルクロック信号（ＳＣＬＫ信号）に変換してＱ端子から出力する。

【0050】

第１保持回路４２は、クロック信号入力端子が第１入力端子２６Ａに（結線の図示省略）、Ｓ端子が第２入力端子２６Ｂに、Ｑ端子が第２保持回路４４のＤ端子及びカウンタ回路５２のＥＮ端子に、Ｒ端子が比較回路５４のＱ端子に各々接続されており、制御回路２０から第２入力端子２６Ｂを介してＳ端子にＩＤ設定回路２６を起動させるための起動信号としてのハイレベル信号が入力されると、Ｑ端子からハイレベル信号を出力する。

【0051】

第２保持回路４４は、クロック信号入力端子が第１入力端子２６Ａに（結線の図示省略）、Ｑ端子が第３保持回路４６のＤ端子に各々接続されており、第１保持回路４２から入力されたハイレベル信号に応答してＱ端子からハイレベル信号を出力する。

【0052】

第３保持回路４６は、クロック信号入力端子が第１入力端子２６Ａに（結線の図示省略）、Ｑ端子がＡＮＤ回路５６の第２入力端子、マルチプレクサ回路６２の第１入力端子、及び第３出力端子２６Ｆに各々接続されており、第２保持回路４４から入力されたハイレベル信号に応じてＱ端子から選択信号としてのハイレベル信号を出力し、第２保持回路４４と共に遅延回路を構成する。

【0053】

第４保持回路４８は、クロック信号入力端子が第１入力端子２６Ａに（結線の図示省略）、Ｄ端子が第２入力端子２６Ｂに、Ｑ端子がシフトレジスタ５８のＥＮ端子に各々接続されており、制御回路２０から第２入力端子２６Ｂを介してＤ端子に入力された起動信号としてのハイレベル信号に応答してＱ端子からハイレベル信号を出力する。

【0054】

第５保持回路５０は、クロック信号入力端子が第１入力端子２６Ａに（結線の図示省略）、Ｄ端子が第３入力端子２６Ｃに、ＥＮ端子が第２入力端子２６Ｂに、Ｑ端子がインクリメント回路６４の入力端子及び第１出力端子２６Ｄに各々接続されており、制御回路２０から第３入力端子２６Ｃを介してＤ端子に電圧監視装置１２に対して設定される情報（ここでは、一例としてＩＤ信号）を示す８ビットのライトデータ信号が入力され、Ｑ端子からライトデータ信号を出力する。

【0055】

カウンタ回路５２は、クロック信号入力端子が第１入力端子２６Ａに（結線の図示省略）、Ｒ端子が自身のＥＮ端子に、Ｑ端子が比較回路５４のＡ端子に各々接続されており、第１保持回路４２のＱ端子からハイレベル信号が出力されたことに応答してカウントアップ動作を開始する。

【0056】

比較回路５４は、Ｂ端子に６ビットの予め定められた値（ここでは、一例として１０進数で４７を示すデータ）が入力されるように構成されており、カウンタ回路５２のカウント値が予め定められた値になった場合にその旨を示すカウント終了信号としてのハイレベル信号をＱ端子から出力する。

【0057】

ＡＮＤ回路５６は、出力端子がシフトレジスタ５８のＳＥＮ端子に接続されており、分周回路４０からハイレベル信号が入力され、かつ第３保持回路４６からハイレベル信号が入力されたことに応答して出力端子からハイレベル信号を出力する。

【0058】

シフトレジスタ５８は、クロック信号入力端子が第１入力端子２６Ａに（結線の図示省略）、Ｄ端子がバス結合回路６６の出力端子に、Ｑ端子がマルチプレクサ回路６２の第２入力端子に各々接続されており、バス結合器６６から入力された信号を１ビットずつＱ端子から出力する。

【0059】

反転回路６０は、出力端子が第２出力端子２６Ｅに接続されており、分周回路４０から入力された信号を反転させて出力端子からチップセレクト信号（ＣＳ信号）を出力する。

【0060】

マルチプレクサ回路６２は、第３入力端子に１ビットの予め定められた値（例えば、２進数で１を示すデータ）が入力され、出力端子が第２出力端子２６Ｅに接続されており、入力された複数の信号を１つのシリアルデータ入力信号（ＳＤＩ信号）にして出力する。

【0061】

インクリメント回路６４は、出力端子がバス結合器６６の第１入力端子に接続されており、第５保持回路５０から入力されたライトデータ信号により示される値に１を加算して更新データ信号（新たなライトデータ信号）として出力端子から出力する。

【0062】

バス結合回路６６は、第２入力端子にＩＤ設定回路２６の作動内容を命令する８ビットのコマンド信号（ここでは、一例としてライトアクセスを示す信号）が入力され、第３入力端子にＩＤ設定回路２６のアドレスを示す８ビットのアドレス信号（ここでは、一例として電圧監視装置１２内の任意回路に割り当てられたアドレス）が入力されるように構成されており、アドレス信号、コマンド信号、及び更新データ信号を結合して得られたシフトデータ信号を出力端子から出力する。

【0063】

選択回路２８は、ＩＤ設定回路２６から第２出力端子２６Ｅを介して第２入力端子２８Ｂに入力された３ビットの信号、制御回路２０から第４出力端子２０Ｇを介して第１入力端子２８Ａに入力された３ビットの信号、及び第３保持回路４６から第３出力端子２６Ｆを介して第３入力端子２８Ｃに入力された選択信号に基づいて、シリアルデータ出力信号（ＳＤＯ信号）を通信用端子２８Ｄから後段の電圧監視装置１２に出力する。

【0064】

このように、本第１の実施形態に係る電圧監視システム１０では、電圧監視装置１２間、及び電圧監視装置１２と基幹装置１４との間で行われる通信の方式としてＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）通信を適用しており、ＳＰＩは、ＣＳ信号、ＳＣＬＫ信号、ＳＤＩ信号、及びＳＤＯ信号によって実現される。

【0065】

図３は、本第１の実施形態に係る電圧監視システム１０の要部構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、電圧監視装置１２は、受信部６２、格納部６４、生成部６６、送信部６８、接続端子７０、及び通信用端子７２，７４を備えている。受信部６２は制御回路２０に、格納部６４及び生成部６６はＩＤ設定回路２６に、送信部６８は選択回路２８に、通信用端子７２は通信用端子２０Ｈに、通信用端子７４は通信用端子２８Ｄに、接続端子７０は正極接続端子２２Ｄ及び負極接続端子２２Ｅに各々相当している。受信部６２の出力端子は格納部６４の入力端子及び生成部６６の入力端子に、生成部６６の出力端子は送信部６８の入力端子に、送信部６８の出力端子としての通信用端子７４は後段の電圧監視装置１２の通信用端子７２に各々接続されている。

【0066】

基幹装置１４は、出力端子が通信用端子７２を介して受信部６２の入力端子に接続されており、直接の接続先の電圧監視装置１２に対して、その電圧監視装置１２のＩＤ信号を送信する。

【0067】

電圧監視装置１２は、接続端子７０を介して対応する電池１１８に電圧値が測定可能となるように接続されており、対応する電池１１８の電圧値を所定時間（例えば、０．１秒）間隔で測定して内部メモリ（図示省略）に上書き保存すると共に基幹装置１４からの指示に従って通信用端子７２を介して基幹装置１４に出力する。従って、基幹装置１４は、電圧監視装置１２で取得した情報（一例として電池１１８の電圧値）を把握することができる。

【0068】

受信部６２は、基幹装置１４から送信されたＩＤ信号を受信し、受信したＩＤ信号を格納部６４に出力すると共に、生成部６６に出力する。

【0069】

格納部６４は、受信部６２から入力されたＩＤ信号を自身の電圧監視装置１２が特定される特定情報（以下、「自身のＩＤ信号」という。）として予め定められた記憶領域に格納する。これによって、電圧監視装置１２に固有のＩＤ信号が設定される。

【0070】

一方、生成部６６は、受信部６２から入力されたＩＤ信号に対して予め定められた情報を付加することにより、自身の電圧監視装置１２の後段の電圧監視装置１２に対して設定されるＩＤ信号（以下、「後段のＩＤ信号」という。）を生成し、送信部６８に出力する。

【0071】

送信部６８は、生成部６６から入力された後段のＩＤ信号を通信用端子７４を介して後段の電圧監視装置１２に送信する。

【0072】

以降の直列に接続された電圧監視装置１２の各々でも同様に自身のＩＤ信号の設定、ＩＤ信号が未設定の接続先の電圧監視装置１２のＩＤ信号としての後段のＩＤ信号の生成、及び生成した後段のＩＤ信号の送信が行われる。

【0073】

次に、本第１の実施形態に係る電圧監視システム１０の作用を説明する。

【0074】

先ず、本第１の実施形態に係る電圧監視システム１０に適用されているＳＰＩ通信の動作を図４を参照しながら説明する。なお、図４は、本第１の実施形態に係る電圧監視システム１０のＳＰＩ通信の動作タイミングを示すタイムチャートである。なお、ここでは、錯綜を回避するために、電圧監視装置１２の各々に固有のＩＤ信号が設定されている場合であり、かつ基幹装置１４が通信用端子１４ＡからＣＳ信号、ＳＣＬＫ信号、及びＳＤＩ信号を出力すると共に、ＩＤ信号を含むコマンド信号、及びアドレス信号を出力する場合を例に挙げて説明する。

【0075】

同図に示すように、電圧監視装置１２に対して情報を書き込むためのライトアクセスが基幹装置１４によって実行されると、先ず、基幹装置１４の直接の接続先の電圧監視装置１２の制御回路２０、電圧測定回路２２及びＩＤ設定回路２６は、基幹装置１４から入力されたＣＳ信号、ＳＣＬＫ信号、及びＳＤＩ信号を取得する。制御回路２０は、基幹装置１４から入力されたＣＳ信号がローレベルのときにＳＣＬＫ信号の立ち上がりエッジでＳＤＩ信号を取得することによって、アドレス信号、コマンド信号、及びライトデータ信号を取得する。その後、電圧監視装置１２の制御回路２０は、コマンド信号に含まれるＩＤ信号と一致する電圧監視装置１２の予め定められた記憶領域に対してのみ情報の書き込み処理を実行する。

【0076】

一方、電圧監視装置１２から情報を読み出すためのリードアクセスの際には、制御回路２０は、基幹装置１４から入力されたＣＳ信号がローレベルのときにＳＣＬＫ信号の立ち上がりエッジでＳＤＩ信号を取得することによって、アドレス信号及びコマンド信号を取得する。そして、基幹装置１４が指定したアドレス信号及びコマンド信号に応じて、コマンド信号に含まれるＩＤ信号が一致する電圧監視装置１２の制御回路２０が予め定められた記憶領域から情報の読み出し処理を実行し、その読み出し処理によって読み出されたリードデータ信号をＳＤＯ信号として基幹装置１４に対して出力する。

【0077】

次に、本第１の実施形態に係る電圧監視システム１０の各電圧監視装置１２に対してＩＤ信号を設定する動作を図５を参照しながら説明する。なお、図５は、本第１の実施形態に係る電圧監視装置１２のＩＤ設定回路２６の動作タイミングを示すタイムチャートである。なお、ここでは、錯綜を回避するために、電圧監視装置１２の各々にＩＤ信号が設定されていない場合を例に挙げて説明する。

【0078】

同図に示すように、基幹装置１４が電圧監視装置１２内でのＩＤ設定回路２６を特定するアドレスにライトアクセスを実行し、ＩＤ信号を各電圧監視装置１２に対して設定するためのトリガー信号としても機能する“０”の値を示すライトデータ信号を出力する。このライトアクセスを電圧監視装置１２の制御回路２０が検出すると、制御回路２０は、起動信号をローレベル信号からハイレベル信号に遷移させることによりＩＤ設定回路２６を起動させると共に、基幹装置１４から入力された“０”の値を示すライトデータ信号をＩＤ設定回路２６に出力する。これに応じて、ＩＤ設定回路２６の第３入力端子２６Ｃのライトデータ信号が“０”に変化する（時刻Ｔ１）。

【0079】

このように起動信号がハイレベル信号になると、第１保持回路４２がＱ端子からハイレベル信号を出力する一方で、第４保持回路４８及び第５保持回路５０が起動信号としてのハイレベル信号を取得する。これに応じて、第４保持回路４８はＱ端子からハイレベル信号を出力し、第５保持回路５０は“０”の値を示すライトデータ信号を取り込むことにより自身の電圧監視装置１２のＩＤ信号として設定すると共に、そのライトデータ信号をインクリメント回路６４に出力する。インクメント回路６４は、第５保持回路５０から入力されたライトデータ信号により示される値としての“０”に１を加算してバス結合回路６６に出力する。バス結合回路６６は、アドレス信号、コマンド信号、及びインクリメント回路６４から入力された“１”の値を示すライトデータ信号を結合して２４ビットのシフトデータ信号としてシフトレジスタ５８のＤ端子に出力する（時刻Ｔ２）。

【0080】

一方、カウンタ回路５２は、第１保持回路４２のＱ端子からハイレベル信号が入力されると、カウントアップ動作を開始する（時刻Ｔ３）。

【0081】

カウンタ回路５２のカウントアップ値が“１”から“２”に変化するタイミングで第３保持回路４６は、Ｑ端子から選択信号としてハイレベル信号を出力すると共に、反転回路６０は、第３保持回路４６のＱ端子から入力されたハイレベル信号をローレベル信号に遷移させてＣＳ信号として出力する（時刻Ｔ４）。

【0082】

カウンタ回路５２は、予め定められた値（ここでは、一例として“４７”）までカウントアップすると、比較回路５４のＱ端子からハイレベル信号を出力させるように比較回路５４を制御し、現時点で第１保持回路４２のＱ端子から出力されているハイレベル信号をローレベル信号に遷移させる（時刻Ｔ５）。これに応じて、第３保持回路４６は、現時点でＱ端子から出力しているハイレベル信号をローレベル信号に遷移させるので、これに伴って反転回路６０も出力端子から出力しているローレベル信号をハイレベル信号に遷移させる（時刻Ｔ６）。

【0083】

そして、選択信号がハイレベル信号になった時点からローレベル信号に戻る時点までの期間、すなわち、時刻Ｔ４から時刻Ｔ６までの期間に、現時点でＩＤ信号が後段の電圧監視装置１２、すなわち、未設定の接続先の電圧監視装置１２にＣＳ信号、ＳＣＬＫ信号、並びにその接続先の電圧監視装置１２内におけるＩＤ設定回路２６のアドレスを示すアドレス信号、ライトアクセスを示すコマンド信号、及び“１”の値を示すライトデータ信号を含むＳＤＩ信号を出力する。

【0084】

このＳＤＩ信号は、シフトレジスタ５８のＥＮ端子に第４保持回路４８からハイレベル信号が入力されたときに、シフトレジスタ５８がＤ端子を介してバス結合回路６６からシフトデータ信号を取り込み、ＳＥＮ端子にＡＮＤ回路５６からハイレベル信号が入力されたときに取り込んだシフトデータ信号をアドレス信号から順に１ビットずつ生成されて出力される。

【0085】

以上のように、本第１の実施形態に係る電圧監視装置１２は、自身に設定されたＩＤ信号を後段の電圧監視装置１２に対して、自身のＩＤ信号により示される値に“１”をインクリメントした信号をＩＤ信号が後段の電圧監視装置１２に設定されるべき後段のＩＤ信号として送信する。これによって、基幹装置１４に直接接続されている電圧監視装置１２を最前段の電圧監視装置１２とすると、直列に接続されている電圧監視装置１２の各々に対して、最前段の電圧監視装置１２から最後段の電圧監視装置１２にかけて接続順に電圧監視装置１２の各々にとって固有のＩＤ信号が設定される。

【0086】

このように、本第１の実施形態に係る電圧監視システム１０では、従来のように各電圧監視装置１２にＩＤ信号を設定するためにのみ用いられるＩＤ設定専用端子を設ける必要がなく、例えば基幹装置１４などの外部装置との間で通信を行うための通信用端子２０Ｈ及び２８ＤがＩＤ設定専用端子の機能も兼ね備えているため、例えば、より大容量な組電池（バッテリー）を監視する従来の電圧監視システムでは、端子数の制限によって様々な機能を追加するための外部インタフェースを設けることが困難だったが、本第１の実施形態に係る電圧監視システム１０では、ＩＤ設定専用端子を設ける必要がないため端子使用の自由度が向上し、様々な機能を追加するための外部インタフェースを設けることが可能となる。例えば、ＩＤ設定回路２６の第５保持回路５０の入出力信号のビット数を８ビットとした場合には、２５６個の電圧監視装置１２を直列に多段接続することが可能となり、これらの全ての電圧監視装置１２の各々に対して外部インタフェースを設けることが可能となる。

【0087】

以上詳細に説明したように、本第１の実施形態に係る電圧監視システム１０では、各々、直列に接続された複数の電池１１８の各々の電圧を監視する複数の電圧監視装置１２が直列に接続され、制御回路２０が前段から送信されたＩＤ信号を受信し、受信したＩＤ信号を自身のＩＤ信号として第５保持回路５０に格納することにより設定し、受信したＩＤ信号に対してインクリメント回路６４が予め定められた情報として“１”を付加して後段のＩＤ信号として後段の電圧監視装置１２に送信するので、複数の電圧監視装置１２の各々が特定されるＩＤ信号を設定するための専用端子を各電圧監視装置１２に設けることなく各電圧監視装置１２に対してＩＤ信号を設定することができる。

【0088】

また、本第１の実施形態に係る電圧監視システム１０では、後段のＩＤ信号を生成するために自身のＩＤ信号に付加する予め定められた情報を“１”とすることにより、最小のビット数で各電圧監視装置１２に対して固有のＩＤ信号を割り当てることができるので、より多くの電圧監視装置１２の各々に対してＩＤ信号を設定することができる。また、ＩＤ信号を送受信するために必要とされる信号線の本数も最小にすることができる。

【0089】

また、本第１の実施形態に係る電圧監視システム１０では、直列に接続されている電圧監視装置１２のうちの最前段の電圧監視装置１２の前段に位置するように最前段の電圧監視装置１２に基幹装置１４が直列に接続され、基幹装置１４が通信用端子２０Ｈ及び２８Ｄを介して各電圧監視装置１２との間で情報の授受を行うので、簡素な構成で、各電圧監視装置１２によって収集された情報の把握、及び各電圧監視装置１２の制御を行うことができる。

【0090】

また、本第１の実施形態に係る電圧監視システム１０では、基幹装置１４が電圧監視装置１２の各々から、監視された電圧を示す電圧情報を収集するので、電池間の相対的な残容量を容易に把握することができる。

【0091】

[第２の実施形態]

【0092】

上記第１の実施形態では、電圧監視装置１２が外部から入力されたＩＤ信号を自身のＩＤ信号として設定し、後段の電圧監視装置１２のＩＤ信号を生成して後段の電圧監視装置１２に提供することにより各々の電圧監視装置１２に対して固有のＩＤ信号を設定する場合の形態例を挙げて説明したが、本第２の実施形態では、別の方法で各々の電圧監視装置１２に対して固有のＩＤ信号を設定する場合の形態例について説明する。なお、本第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。また、本第２の実施形態では、第１の実施形態と異なる点を説明する。

【0093】

図６は、本第２の実施形態に係る電圧監視システム１０Ａの要部構成を示す機能ブロック図を示す。同図に示すように、本第２の実施形態に係る電圧監視システム１０Ａは、上記第１の実施形態で説明した電圧監視システム１０に比べ、電圧監視装置１２に代えて電圧監視装置１２Ａを適用した点のみが異なっている。

【0094】

電圧監視装置１２Ａは、上記第１の実施形態で説明した電圧監視装置１２に比べ、受信部６２に代えて受信部６２Ａを適用した点、格納部６４に代えて格納部６４Ａを適用した点、生成部６６に代えて生成部６６Ａを適用した点、送信部６８に代えて送信部６８Ａを適用した点のみが異なっている。

【0095】

受信部６２Ａの出力端子は生成部６６Ａの入力端子に、生成部６６Ａの一方の出力端子は送信部６８Ａの入力端子に、生成部６６Ａの他方の出力端子は格納部６４Ａの入力端子に、送信部６８Ａの出力端子としての通信用端子７４は後段の電圧監視装置１２Ａの通信用端子７２に各々接続されている。

【0096】

基幹装置１４は、出力端子が通信用端子７２を介して受信部６２Ａの入力端子に接続されており、直接の接続先の電圧監視装置１２Ａに対して、その電圧監視装置１２のＩＤ信号を生成する際に用いられる生成用信号（ここでは、一例として“０”の値を示す信号）を送信する。

【0097】

受信部６２Ａは、基幹装置１４から入力された生成用信号を受信し、受信した生成用信号を生成部６６Ａに出力する。

【0098】

生成部６６Ａは、受信部６２Ａから入力された生成用信号に対して予め定められた情報（ここでは、一例として“１”の値を示す信号）を付加（加算）することにより、自身のＩＤ信号を生成し、格納部６４Ａに出力すると共に、このＩＤ信号を、後段の電圧監視装置１２が自身に対して設定されるＩＤ信号を生成する際に用いる生成用信号として送信部６８Ａに出力する。

【0099】

格納部６４Ａは、生成部６６Ａから入力されたＩＤ信号を自身の電圧監視装置１２が特定される特定情報として予め定められた記憶領域に保存することにより設定する。

【0100】

一方、送信部６８Ａは、生成部６６Ａから入力された後段の電圧監視装置１２で用いられる生成用信号を通信用端子７４を介して後段の電圧監視装置１２に送信する。

【0101】

以降の直列に接続された電圧監視装置１２Ａの各々でも同様に自身のＩＤ信号として機能すると共に後段の接続先の電圧監視装置１２で用いられる生成用信号の生成、自身のＩＤ信号の設定、及び生成用信号の送信が行われる。

【0102】

従って、本第２の実施形態に係る電圧監視装置１２Ａは、前段から送信された生成用信号を受信し、受信した生成用信号に対して例えば“１”を加算して得られた値を示す信号を自身のＩＤ信号として格納部６４Ａに格納し、自身のＩＤ信号を後段の電圧監視装置１２が自身のＩＤ信号を生成するために用いられる生成用信号として後段の電圧監視装置１２に送信する。これによって、基幹装置１４に直接接続されている電圧監視装置１２を最前段の電圧監視装置１２とすると、直列に接続されている電圧監視装置１２Ａの各々に対して、最前段の電圧監視装置１２Ａから最後段の電圧監視装置１２Ａにかけて接続順に電圧監視装置１２Ａの各々にとって固有のＩＤ信号が設定される。

【0103】

以上詳細に説明したように、本第２の実施形態に係る電圧監視システム１０Ａでは、各々、直列に接続された複数の電池１１８の各々の電圧を監視する複数の電圧監視装置１２が直列に接続され、前段から送信されたＩＤ信号を受信し、受信したＩＤ信号に対して予め定められた情報を付加して自身のＩＤ信号を生成し、生成した自身のＩＤ信号を予め定められた格納領域に格納することにより設定し、生成した自身のＩＤ信号を後段の電圧監視装置１２に送信するので、複数の電圧監視装置１２の各々が特定されるＩＤ信号を設定するための専用端子を各電圧監視装置１２に設けることなく各電圧監視装置１２に対してＩＤ信号を設定することができる。

【0104】

なお、上記各実施形態では、電池１１８の電圧値を個別に監視する電圧監視装置１２（１２Ａ）を例に挙げて説明したが、これに限らず、組電池１１６における電池を例えば２個または３個などの予め定められた個数単位で区切って得られた電池ユニット毎に電圧を監視するようにしてもよい。

【0105】

また、上記各実施形態では、電池１１８として二次電池を例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば一次電池などの直列に接続して組電池として機能する電池であれば如何なるものであってもよい。

【0106】

また、上記各実施形態では、ＩＤ信号に対して“１”を加算することにより新たなＩＤ信号を生成する場合の形態例を挙げて説明したが、これに限らず、例えばＩＤ信号に対して“２”などの１以外の値を加算することにより新たなＩＤ信号を生成してもよい。

【符号の説明】

【0107】

１０，１０Ａ 電圧監視システム
１２，１２Ａ 電圧監視装置
１４ 基幹装置
２０ 制御回路
２６ ＩＤ設定回路
２８ 選択回路
５０ 第５保持回路
６４ インクリメント回路
１１８ 電池

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】