特開 2022-125162 電池測定装置、及び電池監視システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022125162

(43)【公開日】2022-08-26

(54)【発明の名称】電池測定装置、及び電池監視システム

(51)【国際特許分類】

   G01R 19/00 20060101AFI20220819BHJP

   G08C 17/00 20060101ALI20220819BHJP

【ＦＩ】

G01R19/00 B ZHV

G08C17/00 Z

【審査請求】有

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022107686

(22)【出願日】2022-07-04

(62)【分割の表示】P 2017209769の分割

【原出願日】2017-10-30

(71)【出願人】

【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】100079119

【弁理士】

【氏名又は名称】藤村 元彦

(72)【発明者】

【氏名】太矢 隆士

(57)【要約】

【目的】
消費電力の増加を招くことなく装置全体のサイズを小型化することが可能な電池測定装置、及び電池監視システムを提供することを目的とする。
【構成】
二次電池の電圧を受ける入力端子が受けた電圧の電圧値を測定し、その測定結果を表す測定情報信号を生成する測定回路と、測定情報信号を電池管理部に対して無線送信する送信動作を行う送信部と、電池管理部から無線送信された搬送波信号を受信し、制御対象を指定する識別番号を含む制御情報信号を得る受信部と、制御情報信号の識別番号が自身の測定通信装置を指定する場合に制御情報信号が測定命令を示すとき測定命令を測定回路に供給し、制御情報信号が送信要求を示すとき、測定回路によって生成された測定情報信号を送信部に供給する制御回路と、入力端子が受けた電圧に基づいて所定の電圧値を有する電源電圧を生成して測定回路、送信部、受信部及び制御回路に供給する電源回路と、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

二次電池の電圧を受ける入力端子と、
前記入力端子が受けた前記電圧の電圧値を測定する測定動作を行い、その測定結果を表す測定情報信号を生成する測定回路と、
前記測定情報信号を電池管理部に対して無線送信する送信動作を行う送信部と、
前記電池管理部から無線送信された搬送波信号を受信して受信信号を生成し、前記受信信号を検波・復調して、制御対象を指定する識別番号を含む制御情報信号を得る受信部と、
前記受信部によって得られた前記制御情報信号の前記識別番号が自身の測定通信装置を指定する場合において、前記受信部によって得られた前記制御情報信号が測定命令を示すとき前記測定命令を前記測定回路に供給し、前記受信部によって得られた前記制御情報信号が送信要求を示すとき、前記測定回路によって生成された前記測定情報信号を前記送信部に供給する制御回路と、
前記入力端子が受けた前記電圧に基づいて所定の電圧値を有する電源電圧を生成して前記測定回路、前記送信部、前記受信部及び前記制御回路に供給する電源回路と、を有し、
前記測定回路は前記測定命令に応答して前記測定動作を行い、
前記送信部は前記測定情報信号の供給に応答して前記送信動作を行うことを特徴とする電池測定装置。

【請求項2】

前記送信部は、前記測定情報信号に対応した高周波磁界を放射するコイルアンテナを含むことを特徴とする請求項１に記載の電池測定装置。

【請求項3】

前記電源電圧に応答して発振する発振信号を生成し、前記発振信号に基づきクロック信号を生成する発振回路を含み、
前記送信部は、
前記クロック信号に同期した搬送波信号を生成し、当該生成した搬送波信号を前記測定情報信号で変調した変調信号を生成する変調回路と、
前記変調信号を増幅した信号を前記コイルアンテナに供給する駆動回路と、を含むことを特徴とする請求項２に記載の電池測定装置。

【請求項4】

前記変調回路の変調方式は、ＡＳＫ（amplitude shift keying）、ＦＳＫ（Frequency shift keying）、ＰＳＫ（phase shift keying）、ＱＡＭ（quadrature amplitude modulation）、又はＯＦＤＭ（orthogonal frequency-division multiplexing）であることを特徴とする請求項３に記載の電池測定装置。

【請求項5】

前記コイルアンテナは平面状の渦巻きパターンを有し、前記二次電池の表面に形成されていることを特徴とする請求項２～４のいずれか１に記載の電池測定装置。

【請求項6】

前記二次電池における前記コイルアンテナが形成されている面に対向した位置に、前記コイルアンテナを覆うように磁性体シートが設置されていることを特徴とする請求項２～５のいずれか１に記載の電池測定装置。

【請求項7】

前記二次電池における前記コイルアンテナが形成されている面に対向した位置に、金属線をループ状に形成した少なくとも１つの中継コイルが設置されていることを特徴とする請求項２～６のいずれか１に記載の電池測定装置。

【請求項8】

前記中継コイルには、共振用のキャパシタが接続されていることを特徴とする請求項７に記載の電池測定装置。

【請求項9】

直列に接続されている第１～第ｎ（ｎは２以上の整数）の二次電池の状態を監視する電池管理装置を含む電池監視システムであって、
前記第１～第ｎの二次電池各々の電圧値を測定して測定結果を個別に表す第１～第ｎの測定情報信号を生成し、前記第１～第ｎの測定情報信号に対応した第１～第ｎの変調信号を生成する第１～第ｎの測定通信回路と、
前記第１～第ｎの変調信号に各々対応した第１の高周波磁界を放射する第１～第ｎのコイルアンテナと、
前記第１～第ｎのコイルアンテナの各々からの前記第１の高周波磁界を受けて第１の受信信号を得る中継コイルアンテナと、
前記第１の受信信号から前記第１～第ｎの測定情報信号を取得して前記電池管理装置に供給する一方、前記電池管理装置から供給され、前記第１～第ｎの測定通信回路のうちのいずれか１回路を指定する識別番号を含む制御情報信号を受け、前記制御情報信号に対応した変調信号を生成し、当該生成した変調信号に対応した第２の高周波磁界を前記中継コイルアンテナから放射させる通信中継回路と、を有し、
前記第１～第ｎのコイルアンテナの各々は前記中継コイルアンテナからの前記第２の高周波磁界を受けて第２の受信信号を得て、前記第２の受信信号を前記第１～第ｎの測定通信回路に供給し、
前記第１～第ｎの測定通信回路の各々は、
前記第１～第ｎの二次電池のうちの１の二次電池の電圧を受ける入力端子と、
前記入力端子が受けた前記電圧の電圧値を測定する測定動作を行い、その測定結果を表す前記第１～第ｎの測定情報信号のうちの１の測定情報信号を生成する測定回路と、
搬送波信号を前記１の測定情報信号で変調することにより前記第１～第ｎの変調信号のうちの１の変調信号を生成する送信動作を行う送信部と、
前記第２の受信信号を検波・復調して前記制御情報信号を得る受信部と、
前記受信部によって得られた前記制御情報信号の前記識別番号が自身の測定通信回路を示す場合において、前記受信部によって得られた前記制御情報信号が測定命令を示すとき前記測定命令を前記測定回路に供給し、前記受信部によって得られた前記制御情報信号が送信要求を示すとき、前記測定回路によって生成された前記１の測定情報信号を前記送信部に供給する制御回路と、
前記入力端子が受けた前記電圧に基づいて所定の電圧値を有する第１の電源電圧を生成して前記測定回路、前記送信部、前記受信部及び前記制御回路に供給する第１の電源回路と、を有し、
前記測定回路は前記測定命令に応答して前記測定動作を行い、
前記送信部は前記１の測定情報信号の供給に応答して前記送信動作を行うことを特徴とする電池監視システム。

【請求項10】

前記通信中継回路は、
前記第１の受信信号を増幅して増幅受信信号を生成する増幅回路と、
前記増幅受信信号からノイズ及び妨害波を除去した信号を出力するアクティブフィルタと、
前記アクティブフィルタが出力した信号に復調処理を施すことにより前記第１～第ｎの測定情報信号を取得する復調回路と、
外部電圧を受けて前記外部電圧に基づいて所定の電圧値を有する第２の電源電圧を生成して前記増幅回路、前記アクティブフィルタ及び前記復調回路に供給する第２の電源回路と、を有することを特徴とする請求項９に記載の電池監視システム。

【請求項11】

前記第１～第ｎのコイルアンテナのうちの少なくとも１つのコイルアンテナと前記中継コイルアンテナとが磁界結合する位置に前記中継コイルアンテナが設置されており、
前記第１～第ｎのコイルアンテナのうちの前記少なくとも１つのコイルアンテナを含む複数のコイルアンテナ間の磁界結合により、前記複数のコイルアンテナに接続されている複数の前記測定通信回路の間で無線通信を行うことを特徴とする請求項９又は１０に記載の電池監視システム。

【請求項12】

前記第１～第ｎの二次電池のうちの第１～第ｋ（ｋはｎ未満の整数）の二次電池と、前記第１～第ｋの二次電池に接続されている第１～第ｋの前記測定通信回路と、当該第１～第ｋの測定通信回路に接続されている第１～第ｋの前記コイルアンテナと、当該第１～第ｋのコイルアンテナと同一の軸方向を有する第１のコイルと、が収容されている第１の電池ケースと、
前記第１～第ｎの二次電池のうちの第（ｋ＋１）～第ｎの二次電池と、前記第（ｋ＋１）～第ｎの二次電池に接続されている第（ｋ＋１）～第ｎの前記測定通信回路と、当該第（ｋ＋１）～第ｎの測定通信回路に接続されている第（ｋ＋１）～第ｎの前記コイルアンテナと、当該第（ｋ＋１）～第ｎのコイルアンテナと同一の軸方法を有する第２のコイルと、前記中継コイルアンテナと、前記通信中継回路と、が収容されている第２の電池ケースと、
前記第１の電池ケースに収容されている前記第１のコイルの両端と、前記第２の電池ケースに収容されている前記第２のコイルの両端とを接続する伝送ケーブルと、を有することを特徴とする請求項９～１１のいずれか１に記載の電池監視システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池の状態を測定する電池測定装置、及び測定結果に基づき電池の監視を行う電池監視システムに関する。

【背景技術】

【0002】

直流の電源として、例えばリチウムイオン二次電池等の電気化学セル（以下、電池セルと称する）が収容されている電池モジュールを積層した蓄電池ユニットが提案されている
（例えば、特許文献１参照）。当該蓄電池ユニットでは、電池モジュールに収容されている電池セルを直列又は並列に接続することにより、所望の電圧値を有する電源電圧を生成している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－９６０８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、このような蓄電池ユニットを、電気自動車の走行用モータを駆動する電源として用いる場合、当該蓄電池ユニットは、走行時には放電状態となり、ブレーキ時には回生制動によって充電状態となる。よって、充電及び放電動作が頻繁に繰り返されることから、蓄電池ユニットに含まれる各電池セルは、経時的に電圧、又は充電状態等が変化する。また、各電池セルの状態の変化にはバラツキが伴う。そこで、電池管理装置により、電池セル毎にその電池セルの電圧や温度、或いは充電状態を監視し、その監視結果に基づき蓄電池ユニットに対して個別に充放電の制御を施す必要が生じる。

【0005】

ところで、電気自動車の走行用モータを駆動する数１００ボルトの高電圧を得る為に、蓄電池ユニットとしては、例えば３．７ボルトの電池セルを複数個直列に接続したものを用いる。この際、電池セルが直列に接続されていることから、電池セルの電位の範囲は、電池セル単体の電位～走行用モータに供給される高電位（数１００ボルト）となる。

【0006】

よって、このような高電位を伝送する為のケーブルと共に、かかる高電位を電池管理装置で扱える信号レベルに変換する、例えば高耐圧の半導体素子、絶縁トランス、或いはフォトカプラ等が必要となる。

【0007】

従って、装置全体のサイズが大型化し、且つ消費電力が大きくなるという問題が生じる。

【0008】

そこで、本発明は、消費電力の増加を招くことなく装置全体のサイズを小型化することが可能な電池測定装置、及び電池監視システム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】

【0009】

本発明に係る電池測定装置は、二次電池の電圧を受ける入力端子と、前記入力端子が受けた前記電圧の電圧値を測定する測定動作を行い、その測定結果を表す測定情報信号を生成する測定回路と、前記測定情報信号を電池管理部に対して無線送信する送信動作を行う送信部と、前記電池管理部から無線送信された搬送波信号を受信して受信信号を生成し、前記受信信号を検波・復調して、制御対象を指定する識別番号を含む制御情報信号を得る受信部と、前記受信部によって得られた前記制御情報信号の前記識別番号が自身の測定通信装置を指定する場合において、前記受信部によって得られた前記制御情報信号が測定命令を示すとき前記測定命令を前記測定回路に供給し、前記受信部によって得られた前記制御情報信号が送信要求を示すとき、前記測定回路によって生成された前記測定情報信号を前記送信部に供給する制御回路と、前記入力端子が受けた前記電圧に基づいて所定の電圧値を有する電源電圧を生成して前記測定回路、前記送信部、前記受信部及び前記制御回路に供給する電源回路と、を有し、前記測定回路は前記測定命令に応答して前記測定動作を行い、前記送信部は前記測定情報信号の供給に応答して前記送信動作を行うことを特徴としている。

【0010】

本発明に係る電池監視システムは、直列に接続されている第１～第ｎ（ｎは２以上の整数）の二次電池の状態を監視する電池管理装置を含む電池監視システムであって、前記第１～第ｎの二次電池各々の電圧値を測定して測定結果を個別に表す第１～第ｎの測定情報信号を生成し、前記第１～第ｎの測定情報信号に対応した第１～第ｎの変調信号を生成する第１～第ｎの測定通信回路と、前記第１～第ｎの変調信号に各々対応した第１の高周波磁界を放射する第１～第ｎのコイルアンテナと、前記第１～第ｎのコイルアンテナの各々からの前記第１の高周波磁界を受けて第１の受信信号を得る中継コイルアンテナと、前記第１の受信信号から前記第１～第ｎの測定情報信号を取得して前記電池管理装置に供給する一方、前記電池管理装置から供給され、前記第１～第ｎの測定通信回路のうちのいずれか１回路を指定する識別番号を含む制御情報信号を受け、前記制御情報信号に対応した変調信号を生成し、当該生成した変調信号に対応した第２の高周波磁界を前記中継コイルアンテナから放射させる通信中継回路と、を有し、前記第１～第ｎのコイルアンテナの各々は前記中継コイルアンテナからの前記第２の高周波磁界を受けて第２の受信信号を得て、前記第２の受信信号を前記第１～第ｎの測定通信回路に供給し、前記第１～第ｎの測定通信回路の各々は、前記第１～第ｎの二次電池のうちの１の二次電池の電圧を受ける入力端子と、前記入力端子が受けた前記電圧の電圧値を測定する測定動作を行い、その測定結果を表す前記第１～第ｎの測定情報信号のうちの１の測定情報信号を生成する測定回路と、搬送波信号を前記１の測定情報信号で変調することにより前記第１～第ｎの変調信号のうちの１の変調信号を生成する送信動作を行う送信部と、前記第２の受信信号を検波・復調して前記制御情報信号を得る受信部と、前記受信部によって得られた前記制御情報信号の前記識別番号が自身の測定通信回路を示す場合において、前記受信部によって得られた前記制御情報信号が測定命令を示すとき前記測定命令を前記測定回路に供給し、前記受信部によって得られた前記制御情報信号が送信要求を示すとき、前記測定回路によって生成された前記１の測定情報信号を前記送信部に供給する制御回路と、前記入力端子が受けた前記電圧に基づいて所定の電圧値を有する第１の電源電圧を生成して前記測定回路、前記送信部、前記受信部及び前記制御回路に供給する第１の電源回路と、を有し、前記測定回路は前記測定命令に応答して前記測定動作を行い、前記送信部は前記１の測定情報信号の供給に応答して前記送信動作を行うことを特徴としている。

【発明の効果】

【0011】

本発明では、二次電池の電圧を測定しその測定結果を示す測定情報信号を無線送信するので、二次電池で生成された直流の電圧自体が電池管理装置に印加されることはない。よって、高電圧を得る為に複数の二次電池を直列に接続した電池の電圧を測定する場合、高電圧を伝送する為のケーブルが不要となる。更に、このような電池の電圧を当該電圧の電圧値を表す信号に変換する部品として、高耐圧の半導体素子、絶縁トランス、フォトカプラ等の比較的高価であり、且つサイズが大きい部品が不要となる。

【0012】

また、測定情報信号を無線送信する無線通信方式として磁界結合方式を採用すると共に、上記したような測定及び通信を行う装置内に、通信に必要となる電源電圧を生成する電源回路及びクロック信号を生成する発振回路を設けている。これにより、磁界結合による電力伝送や、クロック信号を生成する為の同期信号の伝送が不要となる。

【0013】

よって、通信用の変調方式としてＡＳＫ（amplitude shift keying）のみならず、周波数を変化させるＰＳＫ（phase shift keying)又はＦＳＫ（Frequency shift keying）等を採用できる。また、磁界結合によって測定情報信号の伝送と共に電力伝送及び同期信号の伝送を行う場合に比べて、放射する磁界の強度を弱くしても、所望の通信距離を確保することが可能となる。

【0014】

従って、本発明によれば、装置全体のサイズを小型化し且つ消費電力の増加を招くことなく、二次電池の電圧を測定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明に係る電池測定装置を含む電池監視システム１５０の構成を示すブロック図である。

【図2】測定・通信回路ＭＰ１の内部構成を表すブロック図である。

【図3】通信中継回路ＲＸａの内部構成を表すブロック図である。

【図4】電池ユニット１００の内部構成の一部の外観を表す斜視図である。

【図5】中継部３０に含まれる２系統の通信部を共に動作させる際の通信動作を説明する為の構成の一例を示すブロック図である。

【図6】電池セルＢＣ１～ＢＣ６の表面に形成されるコイルアンテナＡＴ１～ＡＴ６の形態の他の一例を表す斜視図である。

【図7】電池セルＢＣ１～ＢＣ６の表面に形成されるコイルアンテナＡＴ１～ＡＴ６の形態の他の一例を表す斜視図である。

【図8】電池セルＢＣ１～ＢＣ６の表面に形成されているコイルアンテナＡＴ１～ＡＴ６を磁性体シートＭＳで覆った場合における、電池セルＢＣ１～ＢＣ６のコイルアンテナＡＴ１～ＡＴ６の形成面の形態を表す正面図である。

【図9】中継コイルＲＬ、及びコイルアンテナＡＴ１～ＡＴ６が形成されている電池セルＢＣ１～ＢＣ６の形態の一例を表す斜視図である。

【図10】複数の中継コイルＲＬ、及びコイルアンテナＡＴ１～ＡＴ６が形成されている電池セルＢＣ１～ＢＣ６の形態の他の一例を表す斜視図である。

【図11】電池監視システム１５０の他の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。

【0017】

図１は、本発明に係る電池測定装置を含む電池監視システム１５０の構成を示すブロッ
ク図である。

【0018】

図１に示すように、電池監視システム１５０は、例えば電気自動車、又はハイブリッド車に搭載されており、電池ユニット１００と、この電池ユニット１００の状態を管理する電池管理装置５０と、を有する。

【0019】

電池ユニット１００は、電池パック１０、電池測定部２０及び中継部３０を含む。

【0020】

電池パック１０は、例えば電気自動車、又はハイブリッド車の走行用モータを駆動する電圧を、電池電圧ＢＶとして出力する。

【0021】

電池パック１０には、複数の電池セルＢＣ１～ＢＣｎ（ｎは２以上の整数）が収容されている。電池セルＢＣ１～ＢＣｎの各々は、例えば３．７ボルトの直流電圧を生成して正極端子＋Ｑ及び負極端子－Ｑを介して出力する二次電池である。電池セルＢＣ１～ＢＣｎは、電池パック１０内において互いに直列に接続されている。すなわち、電池セルＢＣｒ（ｒは２～ｎ－１の整数）の正極端子＋Ｑが、電池セルＢＣ（ｒ－１）の負極端子－Ｑに接続されており、電池セルＢＣｒの負極端子－Ｑが、電池セルＢＣ（ｒ＋１）の正極端子＋Ｑに接続されている。

【0022】

電池パック１０は、これら電池セルＢＣ１～ＢＣｎの各々が生成した直流電圧を合成した電圧を、上記した電池電圧ＢＶとして生成する。

【0023】

電池測定部２０は、図１に示すように、電池セルＢＣ１～ＢＣｎに夫々対応して設けられている測定・通信回路ＭＰ１～ＭＰｎと、コイルアンテナＡＴ１～ＡＴｎと、を含む。

【0024】

測定・通信回路ＭＰ１は、コイルアンテナＡＴ１が受けた高周波磁界に対応した受信信号に復調処理を施すことにより制御情報信号を取得する。測定・通信回路ＭＰ１は、取得した制御情報信号に従って、電池セルＢＣ１の正極端子＋Ｑ及び負極端子－Ｑを介して、当該電池セルＢＣ１の電圧、電流又は温度を測定し、その測定結果（電圧、電流、温度等）を表す測定情報信号を生成する。

【0025】

更に、測定・通信回路ＭＰ１は、この測定情報信号によって搬送波信号を変調した変調信号Ｍ１をコイルアンテナＡＴ１に供給する。コイルアンテナＡＴ１は、変調信号Ｍ１に対応した高周波磁界を放射する。

【0026】

同様に、測定・通信回路ＭＰｒ（ｒは２～ｎの整数）は、コイルアンテナＡＴｒが受けた高周波磁界に対応した受信信号に復調処理を施すことにより制御情報信号を取得する。測定・通信回路ＭＰｒは、取得した制御情報信号に従って、電池セルＢＣｒの正極端子＋Ｑ及び負極端子－Ｑを介して当該電池セルＢＣｒの電圧、電流又は温度を測定する。更に、測定・通信回路ＭＰｒは、その測定結果（電圧、電流、温度等）を表す測定情報信号で搬送波信号を変調した変調信号ＭｒをコイルアンテナＡＴｒに供給する。コイルアンテナＡＴｒは、当該変調信号Ｍｒ対応した高周波磁界を放射する。

【0027】

かかる構成により、電池測定部２０は、受信した制御情報信号に従って、電池セルＢＣ１～ＢＣｎ各々の状態（電圧、電流、温度）を個別に測定し、その測定結果を電池セル毎に表す測定情報信号を高周波磁界によって中継部３０に無線送信する。

【0028】

中継部３０は、通信中継回路ＲＸａ及び中継コイルアンテナＡＴａを含む第１の通信部と、通信中継回路ＲＸｂ及び中継コイルアンテナＡＴｂを含む第２の通信部と、を有する。中継部３０は、例えば第１の通信部（ＲＸａ、ＡＴａ）及び第２の通信部（ＲＸｂ、Ａ
Ｔｂ）のうちの一方を運用系、他方を予備系として電池測定部２０及び電池管理装置５０間の通信中継を行う。

【0029】

すなわち、通常時は、例えば第１の通信部（ＲＸａ、ＡＴａ）が、電池管理装置５０から配線Ｌを介して受けた制御情報信号ＣＮに対応した高周波磁界を放射する。これにより、第１の通信部（ＲＸａ、ＡＴａ）は、制御情報信号ＣＮを電池測定部２０に無線送信する。また、通常時には、第１の通信部（ＲＸａ、ＡＴａ）は、電池測定部２０が放射した高周波磁界を受け、当該高周波磁界によって表される測定情報信号ＦＤを、配線Ｌを介して電池管理装置５０に供給する。

【0030】

ここで、第１の通信部（ＲＸａ、ＡＴａ）に故障が生じた場合には、第１の通信部（ＲＸａ、ＡＴａ）に代えて第２の通信部（ＲＸｂ、ＡＴｂ）が、前述した第１の通信部（ＲＸａ、ＡＴａ）と同様な通信を行う。

【0031】

電池管理装置５０は、配線Ｌを介して受けた測定情報信号ＦＤに基づき、電池セルＢＣ１～ＢＣｎの現在の状態を監視する。例えば、電池管理装置５０は、測定情報信号ＦＤに基づき、電池セルＢＣ１～ＢＣｎの残容量及び充電状態の監視、或いは動作不良の状態にある電池セルの検出などを行い、その結果を表す電池状態情報信号を生成する。

【0032】

また、電池管理装置５０は、電池測定部２０の測定・通信回路ＭＰ１～ＭＰｎの各々を制御する制御情報信号ＣＮを生成し、これを配線Ｌを介して中継部３０に供給する。制御情報信号ＣＮは、例えば測定の実行又は停止を促す測定命令と、測定情報信号の送信を促す送信要求と、測定・通信回路ＭＰ１～ＭＰｎのうちで制御対象とする測定・通信回路を指定する識別番号と、を含む。

【0033】

更に、電池管理装置５０は、電池セルＢＣ１～ＢＣｎを充放電させる充放電部（図示せず）に対して、充電又は放電の実行を指示する充放電制御を施す。

【0034】

次に、測定・通信回路ＭＰ１～ＭＰｎの内部構成について説明する。

【0035】

尚、測定・通信回路ＭＰ１～ＭＰｎは同一の内部構成を有する。よって、以下に測定・通信回路ＭＰ１～ＭＰｎのうちから測定・通信回路ＭＰ１を抜粋してその内部構成について説明する。

【0036】

図２は、測定・通信回路ＭＰ１の内部構成を表すブロック図である。

【0037】

図２において、測定・通信回路ＭＰ１は、入力端子Ｔｐ及びＴｍ、電源回路２００、測定回路２０１、発振回路２０２、制御回路２０３、送信部２０４及び受信部２０５を含む。

【0038】

入力端子Ｔｐ及びＴｍは、電池セルＢＣ１の正極端子＋Ｑ及び負極端子－Ｑを介して当該電池セルＢＣ１が発生した電圧を受ける。

【0039】

電源回路２００は、入力端子Ｔｐ及びＴｍで受けた電池セルＢＣ１の電圧に基づき、内部回路を動作させる電源電圧ＶＤを生成する。電源回路２００は、当該電源電圧ＶＤを、測定回路２０１、発振回路２０２、制御回路２０３、送信部２０４及び受信部２０５に供給する。

【0040】

これら測定回路２０１、発振回路２０２、制御回路２０３、送信部２０４及び受信部２０５は、電源電圧ＶＤを受けることにより以下の動作を行う。

【0041】

測定回路２０１は、制御回路２０３から供給された測定命令が測定実行を表す場合に、入力端子Ｔｐ及びＴｍで受けた電池セルＢＣ１の電圧に基づき、その電圧値及び電流量を測定する。更に、測定回路２０１は、電池セルＢＣ１が発する熱の温度を測定する。そして、測定回路２０１は、その測定結果（電圧、電流、温度）を表す測定情報信号を制御回路２０３に供給する。

【0042】

発振回路２０２は、電源電圧ＶＤに応答して発振して発振信号を生成する例えば水晶振動子を備える。発振回路２０２は、当該発振信号に基づきクロック信号ＣＫを生成し、これを制御回路２０３及び送信部２０４に供給する。

【0043】

制御回路２０３は、受信部２０５から供給された制御情報信号ＣＮＴに基づき測定回路２０１に測定命令を供給する。また、制御回路２０３は、当該制御情報信号ＣＮＴが送信要求を表す場合には、測定回路２０１から供給された測定情報信号をクロック信号ＣＫに同期したタイミングで送信部２０４に供給する。

【0044】

送信部２０４は、以下の変調回路２０４Ａ及び駆動回路２０４Ｂを含む。

【0045】

変調回路２０４Ａは、例えばＮＦＣ（Near field radio communication）にて規定されている１３．５６ＭＨｚの周波数を有し、且つクロック信号ＣＫに位相同期した搬送波信号を生成する。更に、変調回路２０４Ａは、制御回路２０３から供給された測定情報信号で搬送波信号を振幅変調、いわゆるＡＳＫ（amplitude shift keying）して得られた変調信号を、駆動回路２０４Ｂに供給する。

【0046】

駆動回路２０４Ｂは、変調回路２０４Ａから供給された変調信号を増幅した変調信号Ｍ１をコイルアンテナＡＴ１に供給する。

【0047】

コイルアンテナＡＴ１は、コイルアンテナの両端に接続された共振用キャパシタを含む。コイルアンテナＡＴ１は、変調信号Ｍ１に基づく高周波磁界を放射する。また、コイルアンテナＡＴ１は、中継部３０から放出された無線送信波としての高周波磁界を受けた場合、当該高周波磁界に対応した受信信号を受信部２０５に供給する。

【0048】

受信部２０５は、以下の増幅回路２０５Ａ、フィルタ２０５Ｂ、及び検波・復調回路２０５Ｃを含む。

【0049】

増幅回路２０５Ａは、受信信号の振幅を増幅した増幅受信信号をフィルタ２０５Ｂに供給する。

【0050】

フィルタ２０５Ｂは、例えばトランスバーサルフィルタ等のアクティブフィルタであり、増幅受信信号からノイズ及び妨害波を除去した受信信号ＲＦを生成し、これを検波・復調回路２０５Ｃに供給する。

【0051】

検波・復調回路２０５Ｃは、受信信号ＲＦに包絡線検波を施す、或いは受信信号ＲＦに搬送波信号を乗算する復調処理を施す。これにより、検波・復調回路２０５Ｃは、電池管理装置５０で生成された制御情報信号ＣＮに対応した制御情報信号ＣＮＴを取得し、これを制御回路２０３に供給する。

【0052】

次に、図１に示す通信中継回路ＲＸａ及びＲＸｂの内部構成について説明する。

【0053】

尚、通信中継回路ＲＸａ及びＲＸｂは互いに同一の内部構成を有する。よって、以下に
通信中継回路ＲＸａを抜粋してその内部構成について説明する。

【0054】

図３は、通信中継回路ＲＸａの内部構成を表すブロック図である。

【0055】

図３において、電源回路３００は、例えば車両に搭載されているナビゲーション装置や、オーディオ装置等で用いられているアクセサリ用の電圧を外部電圧ＶＴとして受け、当該外部電圧ＶＴに基づき、内部回路を動作させる所定電圧値を有する電源電圧ＶＤＤを生成する。電源回路３００は、当該電源電圧ＶＤＤを、発振回路３０１、制御回路３０２、送信部３０３及び受信部３０４に供給する。

【0056】

発振回路３０１は、電源電圧ＶＤＤに応答して発振して発振信号を生成する例えば水晶振動子を備える。発振回路３０１は、当該発振信号に基づきクロック信号ＣＬＫを生成し、これを制御回路３０２及び送信部３０３に供給する。

【0057】

制御回路３０２は、電池管理装置５０から配線Ｌを介して供給された制御情報信号ＣＮを受け、当該制御情報信号ＣＮをクロック信号ＣＬＫに同期させた制御情報信号を送信部３０３に供給する。また、制御回路３０２は、受信部３０４から供給された測定情報信号ＦＤＱを受け、当該測定情報信号ＦＤＱをクロック信号ＣＬＫに同期させた測定情報信号ＦＤを、配線Ｌを介して電池管理装置５０に供給する。

【0058】

送信部３０３は、以下の変調回路３０３Ａ及び駆動回路３０３Ｂを含む。

【0059】

変調回路３０３Ａは、例えばＮＦＣにて規定されている１３．５６ＭＨｚの周波数を有し、且つクロック信号ＣＬＫに位相同期した搬送波信号を生成する。更に、変調回路３０３Ａは、制御回路３０２から供給された測定情報信号ＦＤＱで上記した搬送波信号を振幅変調、いわゆるＡＳＫ（amplitude shift keying）して得られた変調信号を、駆動回路３０３Ｂに供給する。

【0060】

駆動回路３０３Ｂは、変調回路３０３Ａから供給された変調信号を増幅した増幅変調信号を、中継コイルアンテナＡＴａに供給する。

【0061】

中継コイルアンテナＡＴａは、コイルアンテナの両端に接続された共振用キャパシタを含む。中継コイルアンテナＡＴａは、増幅変調信号に基づく高周波磁界を放射する。また、中継コイルアンテナＡＴａは、電池測定部２０から放射された無線送信波としての高周波磁界を受けた場合、当該高周波磁界に対応した受信信号を受信部３０４に供給する。

【0062】

受信部３０４は、以下の増幅回路３０４Ａ、フィルタ３０４Ｂ及び検波・復調回路３０４Ｃを含む。

【0063】

増幅回路３０４Ａは、受信信号の振幅を増幅した増幅受信信号をフィルタ３０４Ｂに供給する。

【0064】

フィルタ３０４Ｂは、例えばトランスバーサルフィルタ等のアクティブフィルタであり、増幅受信信号からノイズ及び妨害波を除去した受信信号ＲＦＦを検波・復調回路３０４Ｃに供給する。

【0065】

検波・復調回路３０４Ｃは、受信信号ＲＦＦに包絡線検波を施す、或いは受信信号ＲＦＦに搬送波信号を乗算する復調処理を施すことにより、測定・通信回路ＭＰ１～ＭＰｎ各々の測定回路２０１が生成した測定情報信号に対応した測定情報信号ＦＤＱを得る。検波・復調回路３０４Ｃは、かかる測定情報信号ＦＤＱを制御回路３０２に供給する。

【0066】

図４は、上記した電池ユニット１００の内部構成の一部の外観を表す斜視図である。尚、図４では、電池ユニット１００内から、電池セルＢＣ１～ＢＣ６と、コイルアンテナＡＴ１～ＡＴ６、中継コイルアンテナＡＴａ及びＡＴｂと、通信中継回路ＲＸａ及びＲＸｂと、を抜粋して、その外観の一部を示す。

【0067】

電池セルＢＣ１～ＢＣ６は、夫々が直方体の形状を有し、電池パック１０内において図４に示すように重ねて設置されている。尚、以降、電池セルＢＣの６つの表面のうちで、電池セル同士が重なる面、或いはこの面に対向した面を上面又は下面と称し、その他の４つの面を側面と称する。

【0068】

図４において、電池セルＢＣｔ（ｔは１～６の整数）の上面（又は下面）の４辺のうちの２つの短辺の一方に対応した側面に、図４に示すような平面状の渦巻きパターンを有するコイルアンテナがコイルアンテナＡＴｔとして形成されている。

【0069】

尚、電池セルＢＣｔ内には測定・通信回路ＭＰｔ（ｔは１～６の整数）が形成されており、当該電池セルＢＣｔの側面に形成されているコイルアンテナＡＴｒが測定・通信回路ＭＰｔと接続されている。

【0070】

更に、電池ユニット１００内には、平面状の渦巻きパターンを有する中継コイルアンテナＡＴａ及びＡＴｂと、通信中継回路ＲＸａを含む半導体チップＩＣ１と、通信中継回路ＲＸｂを含む半導体チップＩＣ２と、が形成されている基板ＰＬが設置されている。

【0071】

中継コイルアンテナＡＴａ及びＡＴｂは、例えば基板ＰＬの表面にプリントした金属配線からなる。半導体チップＩＣ１に含まれる通信中継回路ＲＸａと、半導体チップＩＣ２に含まれるＲＸｂとが、配線Ｌを介して、電池ユニット１００の外部に設けられている電池管理装置５０と電気的に接続されている。

【0072】

基板ＰＬは、電池ユニット１００内において、コイルアンテナＡＴ１～ＡＴｎが形成されている面に対して平行に且つ近接して設置されている。つまり、電池ユニット１００内では、各コイルアンテナ及び中継コイルアンテナの軸方向が同一となるように、コイルアンテナＡＴ１～ＡＴｎ、及び中継コイルアンテナＡＴａ及びＡＴｂが設置されている。これにより、各アンテナ（ＡＴ１～ＡＴ６、ＡＴａ、ＡＴｂ）は磁気的に結合するので、上記したような電池測定部２０及び中継部３０間の無線通信が可能となる。

【0073】

以上、詳述したように、図１～図４に示す電池ユニット１００内では、電池測定部２０が、電池セルＢＣ１～ＢＣｎ各々の両端（＋Ｑ、－Ｑ）の電圧、電流及び温度を個別に測定する。電池測定部２０は、その測定結果を電池セル毎に表す測定情報信号を、当該電池ユニット１００内に設置されている中継部３０に無線送信する。中継部３０は、無線受信した測定情報信号を有線の配線Ｌを介して電池管理装置５０に送信する。

【0074】

よって、電池ユニット１００では、直列接続された電池セルＢＣ１～ＢＣｎで生成された高電圧自体が電池管理装置２００に伝送されることはないので、このような高電圧を伝送する為のケーブルが不要となる。

【0075】

更に、電池ユニット１００によれば、電池セルＢＣ１～ＢＣｎによって生成された電圧を電圧値を表す信号に変換する部品として、高耐圧の半導体素子、絶縁トランス、或いはフォトカプラ等の比較的高価であり、且つサイズが大きい部品が不要となる。

【0076】

従って、図１～図４に示す構成によれば、電池ユニット１００のサイズを小型化するこ
とが可能となる。

【0077】

また、電池ユニット１００では、電池測定部２０及び中継部３０間の無線通信方式として、ＮＦＣに基づく磁界結合方式を採用している。

【0078】

ここで、電池ユニット１００内では、測定・通信回路ＭＰ１～ＭＰｎの各々内に、電源電圧ＶＤを生成する専用の電源回路２００と、クロック信号ＣＫを生成する専用の発振回路２０２と、を設けている。更に、通信中継回路ＲＸａ及びＲＸｂの各々内に電源電圧ＶＤＤを生成する専用の電源回路３００と、クロック信号ＣＬＫを生成する専用の発振回路３０１と、を設けている。これにより、電池測定部２０及び中継部３０間で磁界結合による無線通信を行うにあたり、当該磁界結合方式を利用した電力伝送、及びクロック信号の同期基準となる同期信号の通信を不要としている。

【0079】

従って、磁界結合によって測定情報信号と共に電力及び同期信号を無線通信する場合に比べて放射する磁界の強度を弱くしても、測定・通信回路ＭＰ１～ＭＰｎと、通信中継回路ＲＸａ及びＲＸｂとの間の無線通信を確立することが可能となる。

【0080】

また、磁界結合による電力伝送や同期信号伝送は実施していないので、変調回路（２０４Ａ、３０３Ａ）のＡＳＫとして、例えば論理レベル１を表す区間は搬送波信号が存在し、論理レベル０を表す区間は搬送波信号が存在しない、いわゆるオンオフ変調を採用できる。これにより、通信可能領域を広くすることが可能となる。

【0081】

また、電池測定部２０及び中継部３０間では、クロック信号の位相の基準となる同期信号の通信も実施しないので、変調方式としてＡＳＫのみならず、ＰＳＫ（phase shift keying)又はＦＳＫ（Frequency shift keying）等を採用できる。

【0082】

更に、電池ユニット１００では、測定・通信回路ＭＰ１～ＭＰｎ、及び通信中継回路ＲＸａ及びＲＸｂの各々内に、上記したように専用の電源回路が設けられている。よって、受信信号の振幅を増幅する増幅回路（２０５Ａ、３０４Ａ）や、受信信号からノイズ及び妨害波を除去するアクティブフィルタ（２０５Ｂ、３０４Ｂ）を搭載することが可能となり、通信精度の向上が図られる。

【0083】

以上のように、電池ユニット１００によれば、装置全体のサイズを小型化し且つ消費電力の増加を招くことなく、電池の状態（電圧、電流、温度等）を測定することが可能となる。

【0084】

尚、上記実施例では、測定・通信回路ＭＰ１～ＭＰｎの各々は、二次電池としての電池セルＢＣの電圧、電流及び温度を測定しているが、少なくとも電圧のみを測定するものであれば良い。

【0085】

要するに、電池測定装置（２０）としては、以下の入力端子、測定回路、送信部、及び電源回路を有するものであれば良い。すなわち、測定回路（ＭＰ）は、二次電池（ＢＣ）の電圧を受ける入力端子（Ｔｐ、Ｔｍ）が受けた電圧の電圧値を測定して測定結果を表す測定情報信号を生成する。送信部（２０４、ＡＴ）は、測定情報信号を無線送信する。電源回路（２００）は、入力端子が受けた電圧に基づいて所定の電圧値を有する電源電圧（ＶＤ）を生成して、上記測定回路及び送信部に供給する。

【0086】

また、上記実施例では、中継部３０に含まれる第１の通信部（ＲＸａ、ＡＴａ）及び第２の通信部（ＲＸｂ、ＡＴｂ）のうちの一方を運用系、他方を予備系とし、通常は運用系の通信部のみを動作させているが、常に両者を動作状態にしても良い。

【0087】

以下に、第１の通信部（ＲＸａ、ＡＴａ）及び第２の通信部（ＲＸｂ、ＡＴｂ）を共に動作させる場合の通信動作の一例について、図５に示すように、電池パック１０に収容されている電池セルの数が６個である場合を例にとって説明する。

【0088】

尚、図５に示される構成では、電池パック１０には６個の電池セルＢＣ１～ＢＣ６が収容されている。これにより、電池ユニット１００には、電池パック１０と共に電池セルＢＣ１～ＢＣ６に対応した測定・通信回路ＭＰ１～ＭＰ６及びコイルアンテナＡＴ１～ＡＴ６と、通信中継回路ＲＸａ及びＲＸｂと、中継コイルアンテナＡＴａ及びＡＴｂと、が含まれている。

【0089】

ここで、図５に示す構成では、コイルアンテナＡＴ１～ＡＴ６と、中継コイルアンテナＡＴａ及びＡＴｂとが、以下のように磁界結合する。

【0090】

つまり、図５に示すように、コイルアンテナＡＴ１及びＡＴ２と、中継コイルアンテナＡＴａとが互いに磁界結合（ＪＤａにて示す）する。また、コイルアンテナＡＴ５及びＡＴ６と、中継コイルアンテナＡＴｂとが互いに磁界結合（ＪＤｂにて示す）する。更に、コイルアンテナＡＴ２～ＡＴ５が互いに磁界結合（ＪＤｃにて示す）する。すなわち、図５のＪＤａ～ＪＤｃにて示す態様で磁界結合が生じるような位置に、中継コイルアンテナＡＴａ及びＡＴｂが設置されている。

【0091】

かかる構成により、測定・通信回路ＭＰ１又はＭＰ２で測定された測定情報信号は、コイルアンテナＡＴ１又はＡＴ２と、中継コイルアンテナＡＴａとの磁界結合（ＪＤａ）により、通信中継回路ＲＸａに無線送信される。また、測定・通信回路ＭＰ５又はＭＰ６で測定された測定情報信号は、コイルアンテナＡＴ５又はＡＴ６と、中継コイルアンテナＡＴｂとの磁界結合（ＪＤｂ）により、通信中継回路ＲＸｂに無線送信される。

【0092】

尚、測定・通信回路ＭＰ３（ＭＰ４）で測定された測定情報信号は、コイルアンテナＡＴ３（ＡＴ４）と、ＡＴ２（ＡＴ５）との磁界結合（ＪＤｃ）による無線通信により、一旦、測定・通信回路ＭＰ２（ＭＰ５）に送信される。かかる測定情報信号を受信した測定・通信回路ＭＰ２（ＭＰ５）は、引き続きコイルアンテナＡＴ２（ＡＴ５）と、中継コイルアンテナＡＴａ（ＡＴｂ）との磁界結合による無線通信により、この測定情報信号を通信中継回路ＲＸａ（ＲＸｂ）に送信する。

【0093】

また、例えば通信中継回路ＲＸｂが、電池セルＢＣ２に対して測定の実行を促す測定命令を含む制御情報信号に対応した高周波磁界を中継コイルアンテナＡＴｂから放射させると、これを磁界結合（ＪＤｂ）による無線通信によって測定・通信回路ＭＰ５が受信する。かかる測定情報信号を受信した測定・通信回路ＭＰ５は、引き続きコイルアンテナＡＴ５と、コイルアンテナＡＴ２との磁界結合（ＪＤｃ）による無線通信により、この測定情報信号を測定・通信回路ＭＰ２に送信する。つまり、図５に示す磁界結合（ＪＤｃ）により、互いに電池セル１つ分以上離間して配置されている測定・通信回路ＭＰ間での無線中継が行われる。

【0094】

これにより、互いに隣接する測定・通信回路ＭＰ間での無線中継のみで所望の測定・通信回路ＭＰまで情報信号の中継を行う場合に比べて、通信に費やされる時間及び消費電力を抑えることが可能となる。また、中継を行う為の通信系を複数確保することができるので、例えば、ある測定・通信回路ＭＰの通信機能に故障が生じていても、故障中の測定・通信回路ＭＰに接続されているコイルアンテナＡＴを通過して無線通信が可能となる。これにより、信頼性の高い通信系を構成できる。

【0095】

尚、図５に示す一例では、測定・通信回路ＭＰ１～ＭＰｎに接続されているコイルアンテナＡＴ１～ＡＴｎのうちで、中継コイルアンテナＡＴａ（ＡＴｂ）と磁気結合するコイルアンテナをＡＴ１及びＡＴ２（ＡＴ５及びＡＴ６）としている。しかしながら、中継コイルアンテナＡＴａ（ＡＴｂ）と磁気結合する測定・通信回路側のコイルアンテナの数は、２つに限定されず、１つ或いは３つ以上の複数であっても良い。

【0096】

要するに、測定・通信回路（ＭＰ１～ＭＰｎ）側の第１～第ｎのコイルアンテナ（ＡＴ１～ＡＴｎ）のうちの少なくとも１つと、中継コイルアンテナ（ＡＴａ又はＡＴｂ）とが磁界結合（ＪＤａ又はＪＤｂ）する位置にこの中継コイルアンテナを設置する。更に、上記した少なくとも１つのコイルアンテナを含む複数のコイルアンテナ間の磁界結合（ＪＤｃ）により、これら複数のコイルアンテナに接続されている複数の測定通信回路間で無線通信を行うように構成したものであれば良いのである。

【0097】

また、上記実施例では、図４に示すように、電池セルＢＣｔ（ｔは１～６の整数）の上面（又は下面）の４辺のうちの２つの短辺の一方に対応した側面に、平面状の渦巻きパターンを有するコイルアンテナＡＴｔを形成しているが、他の面に形成しても良い。

【0098】

例えば、図６に示すように、電池セルＢＣｔ（ｔは１～６の整数）の上面（又は下面）の４辺のうちの２つの長辺の一方に対応した、電池セルＢＣｔの側面に、コイルアンテナＡＴｔを形成するようにしても良い。

【0099】

また、図７に示すように、電池セルＢＣｔ（ｔは１～６の整数）の上面（又は下面）に、コイルアンテナＡＴｔを形成するようにしても良い。

【0100】

尚、図７に示す構成を採用する場合、図４に示す基板ＰＬを、半導体チップＩＣ１及び中継コイルアンテナＡＴａが表面に形成されている第１の基板ＰＬ１と、半導体チップＩＣ２及び中継コイルアンテナＡＴｂが表面に形成されている第２の基板ＰＬ２とに分割する。そして、図７に示すように、第１の基板ＰＬ１を、電池セルＢＣ１の上面と対向する位置において当該電池セルＢＣ１の上面と平行に設置すると共に、第２の基板ＰＬ２を、電池セルＢＣ６の下面と対向する位置において当該電池セルＢＣの下面と平行に設置する。更に、図７に示す構成を採用する場合には、互いに隣接する電池セルＢＣ同士の間に絶縁材料を挟む。

【0101】

要するに、直方体である電池セルＢＣの表面に平面状のコイルアンテナを形成する場合、コイルアンテナの軸方向は、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３方向となる。そこで、全てのコイルアンテナＡＴ１～ＡＴ６、ＡＴａ及びＡＴｂの軸方向を、これら３つの軸方向のうちのいずれか１つに合わせるように、各アンテナを設置するのである。

【0102】

例えば、コイルアンテナＡＴ１～ＡＴ６、ＡＴａ及びＡＴｂの軸方向は、図４に示す一例では全てｘ軸となっており、図６に示す一例では全てｚ軸となっており、図７に示す一例では全てｙ軸となっている。

【0103】

このように、全てのコイルアンテナの軸方向を同一とすることにより、磁界結合として、無線通信が可能となる程度の結合係数を確保することができる。尚、電池セルＢＣ１～ＢＣｎの形状、電池パック１０のサイズ及び形状等に合わせて、図４、図６及び図７のうちで最適な構成を採用する。

【0104】

図４、図６及び図７に示すように、平面状のコイルアンテナＡＴ１～ＡＴｎを電池セルＢＣ１～ＢＣｎの側面、上面又は下面に形成することにより、電池セルＢＣの表面から突起物を排除することができる。これにより、電池セルＢＣ１～ＢＣｎの運搬作業、電池パ
ック１０への収容作業、或いは取り替え作業が容易となる。更に、電池セルＢＣの表面に突起物が無いことから、当該電池セルＢＣを収容する電池パック１０のサイズを小型化することが可能となる。

【0105】

尚、電池セルＢＣの形態は直方体に限定されず、例えば台形であっても良く、その側面、上面又は下面が曲面形状であっても良い。コイルアンテナＡＴ１～ＡＴｎは、電池セルＢＣの表面の形状に対応させて適宜、変形してその面上に形成すれば良い。

【0106】

また、例えば図８に示すように、電池セルＢＣ１～ＢＣ６各々の表面に形成されている平面状のコイルアンテナＡＴ１～ＡＴ６の表面を、例えば透磁率５０以上、厚さ０．２ミリメートル程度の磁性体シートＭＳで覆うようにしても良い。

【0107】

これにより、コイルアンテナＡＴ１～ＡＴ６各々から発せられた磁力線は、集中的に磁性体シートＭＳ内を通過することになり、コイルアンテナ間の結合係数が高くなる。よって、通信距離を大きくする、或いは通信に必要な電力の低減を図ることが可能となる。また、磁性体シートＭＳを設けることにより、外部からの干渉や妨害を防止することが可能となる。

【0108】

尚、磁性体シートＭＳとしては、帯状のもの、或いは着脱可能な磁性体粘着テープを採用しても良い。

【0109】

また、磁性体シートＭＳに代えて、図９に示すようなリング状の中継コイルＲＬを、コイルアンテナＡＴ１～ＡＴ６が形成されている電池セルＢＣ１～ＢＣ６の面に対向した位置に設置しても良い。尚、中継コイルＲＬには、共振周波数を、電池測定部２０及び中継部３０間の無線通信で使用する搬送波信号の周波数である１３．５６ＭＨｚ又はその近傍の周波数に設定する為のキャパシタＣＱが接続されている。キャパシタＣＱとしては、例えばチップキャパシタ、或いは互いに対向する２つの電極同士の間の静電容量を利用したものであっても良い。

【0110】

図９に示す構成において、電池測定部２０及び中継部３０間で磁界結合による無線通信が行われると、コイルアンテナＡＴ１～ＡＴｎによって放射された高周波磁界が中継コイルＲＬに高周波電流を励起させる。つまり、中継コイルＲＬ及びキャパシタＣＱからなる共振回路により中継コイルＲＬ自体にも高周波電流が流れて、高周波磁界が放射される。よって、中継コイルＲＬから放射された高周波磁界が、中継部３０側の中継コイルアンテナＡＴａ及びＡＴｂに伝搬する。

【0111】

従って、図９に示すような中継コイルＲＬを設けることにより、無線通信距離を大きくすることが可能となる。尚、中継コイルＲＬには電力を必要とする能動素子が接続されていない。更に、中継コイルＲＬとしては金属線をループ状に形成したもの、或いは帯状の金属材料等で構成することができるので、電力消費及び装置規模の増大を招くことなく、無線通信距離を拡大することが可能となる。

【0112】

また、図９に示す一例では、コイルアンテナＡＴ１～ＡＴ６の形成面に対向した位置に、これらＡＴ１～ＡＴ６の全領域を覆うようなサイズ及び形状を有する中継コイルＲＬを１つだけ設置しているが、図１０に示すように複数の中継コイルＲＬを並置させても良い。

【0113】

また、図９及び図１０に示される共振回路用のキャパシタＣＱについては、これを省いても良く、中継コイルＲＬと、図８に示す磁性体シートＭＳとを併用して設置しても良い。

【0114】

ところで、電気自動車、或いはハイブリッド車の走行用モータを駆動するには、数１００ボルトの電圧が必要となる為、電池パック１０のサイズは、車両の室内空間に影響を与えるほど大きくなる。

【0115】

そこで、電池パック１０を複数に分割することにより１つあたりの電池パックのサイズを小型化して、車両の夫々異なる位置に設置することが考えられる。

【0116】

図１１は、かかる点に鑑みて為された電池監視システム１５０の変形例を示すブロック図である。

【0117】

図１１に示す電池監視システム１５０は、第１の電池ケースＵ１、第２の電池ケースＵ２、伝送ケーブルＣＡ及び電池管理装置５０を有する。

【0118】

図１１に示される電池監視システム１５０では、図１に示す電池セルＢＣ１～ＢＣｎのうちのＢＣ１～ＢＣｋ（ｋはｎ未満の整数）が電池ケースＵ１に収容されており、残りのＢＣ（ｋ＋１）～ＢＣｎが電池ケースＵ１に収容されている。

【0119】

尚、電池ケースＵ１は、例えば車両の後部座席の下に設置され、電池ケースＵ２は、例えば車両のトランクの床下に設置される。

【0120】

電池ケースＵ１には、電池セルＢＣ１～ＢＣｋと共に、これら電池セルＢＣ１～ＢＣｋに対応した測定・通信回路ＭＰ１～ＭＰｋ及びコイルアンテナＡＴ１～ＡＴｋが収容されている。更に、電池ケースＵ１内には、コイルアンテナＡＴ１～ＡＴｋにおけるコイルの軸方向と自身の軸方向とが同一となるように設置されたコイルＣＬ１が設置されている。

【0121】

電池ケースＵ２には、電池セルＢＣ（ｋ＋１）～ＢＣｎと共に、これら電池セルＢＣ（ｋ＋１）～ＢＣｎに対応した測定・通信回路ＭＰ（ｋ＋１）～ＭＰｎ及びコイルアンテナＡＴ（ｋ＋１）～ＡＴｎが収容されている。更に、電池ケースＵ２には、コイルアンテナＡＴ（ｋ＋１）～ＡＴｎにおけるコイルの軸方向と自身の軸方向とが同一となるように設置されたコイルＣＬ２と、図１に示される中継部３０と、が収容されている。

【0122】

尚、中継部３０及び電池管理装置５０の動作は、図１に示されるものと同一であるので、その説明は省略する。

【0123】

電池ケースＵ１と電池ケースＵ２とが伝送ケーブルＣＡによって接続されている。伝送ケーブルＣＡは、配線Ｌ１と、キャパシタＣＺが直列に接続された配線Ｌ２と、を含む。

【0124】

すなわち、電池ケースＵ１に含まれているコイルＣＬ１の一端と、電池ケースＵ２に含まれているコイルＣＬ２の一端とが伝送ケーブルＣＡの配線Ｌ１により、電気的に接続されている。更に、このコイルＣＬ１の他端と、コイルＣＬ２の他端とが、キャパシタＣＺを介して配線Ｌ２にて接続されている。

【0125】

これら伝送ケーブルＣＡ、コイルＣＬ１及びＣＬ２を含む伝送路によれば、先ず、電池ケースＵ１内において、コイルアンテナＡＴ１～ＡＴｋが放射した、測定情報信号に対応した高周波磁界が、コイルＣＬ１によって高周波電流に変換される。この際、当該高周波電流が伝送ケーブルＣＡを介して電池ケースＵ２に含まれるコイルＣＬ２に供給される。よって、コイルＣＬ２は、当該高周波電流に対応した高周波磁界を電池ケースＵ２内に放射する。これにより、電池ケースＵ２に含まれる中継部３０は、コイルＣＬ２との磁界結合により、電池ケースＵ１で測定された測定結果を表す測定情報信号を取得する。

【0126】

また、上記実施例では、電池測定部２０及び中継部３０間の無線通信の変調方式として、ＡＳＫ、ＦＳＫ、又はＰＳＫを採用しているが、これらを組み合わせたＱＡＭ（quadrature amplitude modulation）、又はＯＦＤＭ（orthogonal frequency-division multiplexing）を採用しても良い。また、マンチェスタ符号や拡散符号を併用しても良い。

【0127】

また、上記実施例では、図２及び図３に示すように、測定・通信回路ＭＰ１～ＭＰｎ、通信中継回路ＲＸａ及びＲＸｂの各々には、増幅回路（２０５Ａ、３０４Ａ）及びフィルタ（２０５Ｂ、３０４Ｂ）が含まれている。これら増幅回路及びフィルタによれば、不要なノイズや妨害波を除去したり、スーパーヘテロダイン方式の受信系としたりすることで受信感度、受信性能を向上させることができる。

【0128】

しかしながら、不要なノイズや妨害波の除去を行わなくても所望の受信感度が得られるのであれば、これら増幅回路（２０５Ａ、３０４Ａ）及びフィルタ（２０５Ｂ、３０４Ｂ）を削除しても良い。すなわち、コイルアンテナ（ＡＴ１～ＡＴｎ、ＡＴａ、ＡＴｂ）で受信した信号を直接、検波・復調回路（２０５Ｃ、３０４Ｃ）に供給するのである。

【0129】

また、検波・復調回路（２０５Ｃ、３０４Ｃ）として、コンパレータやＡＤコンバータを用いても良い。

【0130】

また、電池測定部２０及び中継部３０間の無線通信の変調方式としてＡＳＫを採用した場合には、図２及び図３に示される変調回路（２０４Ａ、３０３Ａ）として電力増幅回路を採用し、利得を増減してその出力の振幅を増減させることによってＡＳＫを実現しても良い。また、当該変調回路としてＤＡコンバータを採用し、その変調信号の波形を生成しても良い。また、かかる変調回路としてアップコンバータを採用しても良い。

【0131】

また、変調方式としてＦＳＫ又はＰＳＫを採用した場合には、変調回路（２０４Ａ、３０３Ａ）としてＰＬＬ（phase locked loop）回路を採用しても良い。

【0132】

また、上記実施例における測定・通信回路ＭＰ１～ＭＰｎは、夫々に接続されている電池セルＢＣから個別に電力供給を受け、更に、水晶振動子等を発振させる発振回路を個別に設けることによりクロック信号を生成している。

【0133】

しかしながら、測定・通信回路ＭＰ１～ＭＰｎとしては、高周波磁界を利用して、電力及びクロック信号の基準となる同期信号、或いはこれら電力及び同期信号のうちの一方を受けるパッシブ動作モードを設けても良い。尚、パッシブ動作モード時に通信の返信を行う負荷変調回路を、測定・通信回路ＭＰ１～ＭＰｎの各々に設けるようにしても良い。

【0134】

また、測定・通信回路ＭＰ１～ＭＰｎの各々に、低速のクロック信号生成用の発振回路を新たに設け、この発振回路で生成されたクロック信号によるタイマー制御によって、測定の実行及び通信の間欠動作を行うようにしても良い。更に、測定・通信回路ＭＰ１～ＭＰｎと、通信中継回路ＲＸａ及びＲＸｂとを同期させて無線通信を行うことにより、消費電力の削減を行っても良い。

【0135】

また、上記実施例では、中継部３０として２系統の通信中継回路ＲＸａ及びＲＸｂを設けているが、いずれか一方だけ、或いは３系統以上の通信回路を設けても良い。

【0136】

また、１つの電池セルＢＣに１つの測定・通信回路ＭＰを設けているが、複数の電池セルＢＣに対する測定動作、及び中継部３０との通信動作を１つの測定・通信回路ＭＰで行うようにしても良い。或いは、１つの電池セルＢＣに複数の測定・通信回路ＭＰを接続す
ることにより、故障に備えた冗長システムを構成してもよい。

【0137】

また、図５に示される磁界結合（ＪＤａ～ＪＤｃ）の態様は、メッシュ状、スター状などでもよく、或いは磁界結合の領域を２重化した冗長構成を採用することにより、装置の信頼度を上げてもよい。

【0138】

また、図８に示される磁性体シートＭＳとしては、帯状、板状、棒状のものでもよく、アンテナコイルを挟むようにしても良い。

【0139】

尚、コイルアンテナＡＴ１～ＡＴｎ、ＡＴａ及びＡＴｂとしては、ボビンやコアに金属線を巻いたもののほか、プリント基板やフレキシブル基板などの樹脂絶縁帯に形成された平面パターン形状のものを採用してもよい。平面パターン形状の場合には、金属線を渦巻き状、円形状、楕円形状、或いは細長い長方形状に形成したものでも良いでもよい。また、コイルアンテナＡＴ１～ＡＴｎ、ＡＴａ及びＡＴｂとして、平面パターン形状を採用した場合には、磁性体シートで裏打ちするようにしても良い。

【0140】

また、図２及び図３に示す一例では、アンテナコイル（ＡＴ１～ＡＴｎ、ＡＴａ、ＡＴｂ）に対して並列に共振用のキャパシタを接続した並列共振回路を採用している、これとは別にアンテナコイルに直列に共振用のキャパシタを接続した直列共振回路を設けても良い。この際、当該並列共振回路と直列共振回路とを切り替え可能な構成を採用する。

【0141】

尚、共振用のキャパシタとして静電容量が可変なものを採用し、アンテナコイルの非使用時には静電容量を変更することにより共振周波数をずらし、アンテナコイルの使用直前に元の静電容量に戻すようにしても良い。

【0142】

また、測定・通信回路ＭＰ１～ＭＰｎ及び通信中継回路ＲＸａ及びＲＸｂの各々に、通信時のマッチングインピーダンスの切り替え機能を設けるようにしても良い。

【0143】

また、測定・通信回路ＭＰ１～ＭＰｎ及び通信中継回路ＲＸａ及びＲＸｂ各々の増幅回路（２０５Ａ、３０４Ａ）の後段にローパスフィルタを設けても良い。この際、このローパスフィルタを介した受信信号を次段のフィルタ（２０５Ｂ、３０４Ｂ）に供給するのか、或いはローパスフィルタを介さずに受信信号をフィルタ（２０５Ｂ、３０４Ｂ）に供給するのかを切り替え可能な構成を採用しても良い。

【符号の説明】

【0144】

１０ 電池パック
２０ 電池測定部
３０ 中継部
５０ 電池管理装置
１５０ 電池監視システム
２００、３００ 電源回路
２０２、３０１ 発振回路
ＡＴ１～ＡＴｎ コイルアンテナ
ＡＴａ、ＡＴｂ 中継コイルアンテナ
ＢＣ１～ＢＣｎ 電池セル
ＭＰ１～ＭＰｎ 測定・通信回路
ＲＸａ、ＲＸｂ 通信中継回路
Ｕ１、Ｕ２ 電池ケース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】