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CN102157967A - 电池控制器、电池模块以及电池系统 - Google Patents

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CN102157967A CN2011100909152A CN201110090915A CN102157967A CN 102157967 A CN102157967 A CN 102157967A CN 2011100909152 A CN2011100909152 A CN 2011100909152A CN 201110090915 A CN201110090915 A CN 201110090915A CN 102157967 A CN102157967 A CN 102157967A
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Abstract

本发明提供能抑制噪声等的可靠性良好的电池控制器、电池模块以及电池系统。电池控制器对应于组电池的个数而具有多个IC，该多个IC具有：电压检测电路，其检测将4个单电池串联连接而成的组电池的各单电池的电压；开关控制电路，其控制经由容量调整用电阻与各单电池并联连接的多个开关元件的导通和截止动作；LIN1端子，其用于输入控制信息；LIN2端子，其用于输出控制信息；Vcc端子；以及GND端子，上位IC的LIN2端子和下位IC的LIN1端子呈菊花链状连接。各IC的Vcc端子经由除噪用的电感器L与构成对应的组电池的单电池内的上位单电池的正极连接，GND端子与下位IC的Vcc端子直接连接。在LIN1、2端子上不重叠噪声。

Description

电池控制器、电池模块以及电池系统
本申请是申请日为2008年3月14日，申请号为200810086060.4，发明名称为“电池控制器、电池模块以及电源系统”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及电池控制器、电池模块以及电源系统，特别是涉及用于控制将多个单电池串联连接而成的单电池的串联连接体的电池控制器、具有该电池控制器的电池模块、以及具有该电池模块的电源系统。
背景技术
以往，例如由发动机和电动机驱动的混合电动汽车(HEV)和仅由电动机驱动的纯电动汽车(PEV)等电动汽车的大电流充放电用电源使用具有将镍氢二次电池、锂二次电池等单电池多个串联连接而成的单电池的串联连接体的电池模块。
装备在汽车上的电池控制器、具有该电池控制器的电池模块、以及具有该电池模块的电源系统具有以下重要课题，即：存在可在各种环境下长时间使用的可能性，并且即使在严酷的环境下使用，也能维持高的可靠性。
另外，作为本发明的背景技术，公开了以下技术，即：将各单电池多个连接而构成电池模块的技术(例如，参照日本特开平10-270006号公报)，以及对应于电池单元的个数而具有多个IC、并在IC间呈菊花链(daisy chain)状地进行信息传递的技术(例如，参照日本特开2003-70179号公报、日本特开2005-318750号公报、日本特开2005-318751号公报)。
发明内容
本发明要解决的课题是可靠性良好的电池控制器、电池模块或者电源系统或者车载系统中的可靠性的提高。另外，在以下说明的实施方式中，除了上述课题以外，还能解决各种课题。这些课题和解决手段将在实施方式中进行详述。
应用本发明的电池控制器对应于组而具有多个IC，该多个IC具有：电压检测部，其检测构成组的各单电池的电压；开关控制部，其控制经由电阻与各单电池并联连接的多个开关元件的导通和截止动作；信息输入端子，其用于输入控制信息；信息输出端子，其用于输出控制信息；电源端子(以下记为Vcc端子)；以及基准电位端子(以下记为GND端子)，上位IC的信息输出端子和下位IC的信息输入端子呈菊花链状连接。各IC的Vcc端子经由除噪用的第1电感器与构成对应的组的单电池内的上位单电池的正极连接。这种电池控制器也用在电池模块和电源系统中。
根据本发明，可得到可靠性高的电池控制器、具有该电池控制器的电池模块、以及具有该电池模块的电源系统、或者利用上述设备的可靠性高的车载系统。
附图说明
图1是在可应用本发明的实施方式的电源系统中内置的电池模块的外观立体图。
图2是示出电池模块安装了上盖的状态的立体图。
图3是示出将组电池集合而成的组电池块的组装状态的立体图。
图4是组电池块的外观立体图。
图5是电池模块的下盖构成部件的分解立体图。
图6是示意性示出冷却风的流通路径的电池模块的概略剖面图。
图7是组电池的外观立体图。
图8是构成组电池的圆柱状锂二次电池的外观立体图。
图9是示意性示出构成电池控制器的基板的包含局部立体图的俯视图。
图10是电池控制器的电路图。
图11是构成电池控制器的IC内部的保护电路的电路图。
图12是上位IC的GND端子和下位IC的Vcc端子经由电感器连接、并且上位IC的LIN2端子和下位IC的LIN1端子直接连接的电池控制器的说明图，(A)示出电路图，(B)示出60Vpp的噪声的电压波形，(C)示出重叠在GND端子-LIN1端子之间的噪声的电压波形，(D)示出重叠在GND端子-Vcc端子之间的噪声的电压波形。
图13是实施方式的电池控制器的说明图，(A)示出电路图，(B)示出60Vpp的噪声的电压波形，(C)示出重叠在GND端子-LIN1端子之间的噪声的电压波形，(D)示出重叠在GND端子-Vcc端子之间的噪声的电压波形。
图14是施加于将上位IC的LIN2端子和下位IC的LIN1端子直接连接的电池控制器中的LIN2端子上的电压的说明图。
图15是在组装时向构成电池控制器的IC的CV3端子施加的电压的说明图。
图16是示出电源系统内的电池模块的固定状态的外观立体图。
图17是示出车辆的驱动系统的电路框图。
图18是IC内部的电压检测电路的电路框图。
具体实施方式
在以下的实施方式中说明的车载用的电池控制器或者具有该电池控制器的电池模块或者具有该电池模块的电源系统具有提高可靠性的效果，然而不仅具有本效果，还可取得本效果以外的其他效果。下面说明与提高可靠性相关的更具体的效果、或者以下的实施方式具有的提高可靠性以外的效果。
(提高可靠性)
以下说明的锂二次电池用的电池控制器或者具有该电池控制器的电池模块或者具有该电池模块的电源系统在提高可靠性方面可取得很大的效果。装备在车上的旋转电机需要大功率。并且，车载用电源要求小型化和轻量化。小型且能获得大功率的锂二次电池作为车载电源被抱有很大的期待。
考虑将装备在车上的锂二次电池用作车辆驱动用旋转电机或动力转向用旋转电机的电源。作为代表性的车载用旋转电机，有使用永久磁铁的同步电动机或者具有鼠笼形转子的感应电动机。这些旋转电机的运转均需要进行直流电和交流电之间的电力转换的逆变器装置。逆变器装置借助构成桥电路的IGBT或MOS晶体管等电源开关元件的开关动作进行上述直流电和交流电之间的转换。由于该开关动作而产生大的噪声，给直流电源系统带来影响。作为实施方式在后面叙述的锂二次电池用的电池控制器或者具有该电池控制器的电池模块或者具有该电池模块的电源系统在使用上述的电力转换用逆变器装置的车载系统中，可在可靠性的提高方面发挥大的效果。
而且，通常为了去除逆变器装置产生的噪声，逆变器装置具有平滑电容器。为了去除上述噪声，期望增大平滑电容器的电容。然而，彻底去除噪声将导致上述平滑电容器的大型化，还会导致装置的大型化和成本上升。因此，期望直流电源系统自身耐噪声。而且，电容器，特别是电解电容器具有在低温时电容减少的电容器温度特性的问题。车载用电源在温度变化剧烈的环境中使用。期望的是，例如即使在从零下30度或零下40度到100度附近变化的环境中，车载用电源也发挥充分的能力。当温度下降时电容器作为电容器的能力有可能下降。特别是电解电容器的特性恶化较大。因此，当处于低温状态，例如零下10度以下时，作为平滑电容器的能力急剧下降。作为实施方式后述的锂二次电池用的电池控制器或者具有该电池控制器的电池模块或者具有该电池模块的电源系统针对由电容器的特性恶化引起的除噪特性恶化，也能维持高的可靠性。
镍氢电池在低温时的能力下降大，可考虑进行能抑制低温时的供给电力的控制。因此，针对电容器在低温时的特性恶化的噪声的影响不会成为太大的问题。然而，锂二次电池与镍氢电池相比在低温时的特性良好，可考虑锂二次电池在低温时的使用。因此，期望有能耐受由电容器的低温特性恶化引起的噪声的影响增大的电池控制器等。以下记载的实施方式具有能抑制这种噪声的影响增大的效果。
在使用锂二次电池作为车载用直流电源的情况下，需要将作为单电池的锂二次电池多个串联连接，并以高的精度控制这些串联连接的各单电池的充放电状态。因此，需要分别检测各单电池的端子电压，减少各单电池的充放电状态的不平衡。在后述的实施方式中，由于系统简化和价格下降的原因，使用IC来制作通过各单电池的端子电压的检测电路、用于减少充放电状态的不平衡的控制电路或者进行放电电流的导通和切断的开关电路，通过将多个上述IC进行组合来使用，可进行减少构成锂二次电池的各单电池的充放电状态的不平衡的控制。根据本实施方式，除了上述的作用效果以外，还有能提高串联连接的各单电池的充放电状态的控制的可靠性的效果。而且具有可使用比较简单的电路结构实现本控制的效果。结果容易实现低价格化。
在以下的实施方式中，各IC分别借助从成为端子电压的检测对象的单电池提供的电力进行动作，各IC的基准电压不同。在与各IC之间收发的控制信息通过由按照基准电压的高低顺序连接的各IC构成的环状传送路径被传送，利用该环状传送进行与各IC之间的信息收发。在这样利用各IC形成环状传送路径的电池控制器或者具有该电池控制器的电池模块或者具有该电池模块的电源系统中，施加给锂二次电池模块的直流电输出端子的、由逆变器装置产生的噪声不仅从单电池的端子电压检测电路，而且经由上述环状传送路径进入IC内，因而担心会产生导致误动作或电路破坏的影响。在作为以下说明的实施方式记载的电路中，除了上述效果以外，还具有可减少经由上述环状传送路径的噪声的影响，可维持高的可靠性的效果。
期望的是，镍氢二次电池和锂二次电池检测端子电压，进行电池的充放电等的管理。镍氢二次电池分成块来检测端子电压。在锂二次电池中，检测全部的各单电池的端子电压，管理充放电状态，以使所有单电池不成为过充电状态。为使连接作业简单化，在以下记载的实施方式中，用于检测构成电池的电池块或者各单电池的端子电压的多个线被引导到电池控制器，利用连接器与电池控制器的电路连接。在上述连接器被施加了构成电池的块电池或者各单电池的端子电压的状态下，变成与电池控制器的电路连接，在连接作业中，存在连接器的一部分端子被部分连接的状态。当连接器完全连接时，预定的电压被施加给电池控制器的电路，而在仅连接器的一部分被连接的情况下，存在施加异常电压的可能性。
特别是在锂二次电池中，在各单电池的端子和电池控制器之间需要用于检测端子电压的布线，连接器的连接管脚数增多。因此，在连接器连接或断开时连接器仅一部分连接的部分连接的可能性高。在以下说明的实施方式中，除了上述效果以外，还具有如下的效果：即使在连接器仅一部分连接的部分连接的情况下，也能保护电池控制器等电路免受因异常电压的施加引起的损伤。并且，在以下说明的实施方式中，设置有多个连接器，分成用于把高电位侧的单电池的端子与电池控制器的电路连接的连接器和用于把低电位侧的单电池的端子与电池控制器的电路连接的连接器。由此，在连接器的管脚部分连接时可降低向电池控制器的电路施加的异常电压，可进一步减少上述连接器部分连接的影响。而且如以下说明那样，还具有如下的效果：通过在适当的部分设置用于保护IC的二极管等，可保护电池控制器的电路。
〔单电池的消耗电力的均一化〕
除了上述效果以外，在以下的实施方式中，还具有如下的效果：为了使串联连接的单电池的消耗电力尽量均一化，进行以下的改善，可降低单电池的充放电状态的不平衡。只要能使单电池的充放电状态均一化，则减少了在串联连接的各单电池的充电动作中仅特定的单电池被过充电的可能性，模块电池整体的安全性和可靠性提高。
将串联连接的单电池分组，对应于组设置IC，各IC借助来自构成对应的组的单电池的电力进行动作。通过使构成各组的单电池的数量尽量相等，具有能使上述串联连接的单电池尽量均等地负担各IC消耗的电力的效果，并具有能减少单电池的充放电状态的不平衡的效果。
并且，各IC从对应的组中的最高电压的电池端子(电池的极)接收电源电压，把上述组中的最低电压的电池端子(电池的极)用作基准电位进行动作。根据该结构，得到使对应的组的单电池均等地分担各IC进行动作所需要的电力的结构，具有能减少单电池的充放电状态的不平衡的效果。
作为各IC的重要功能的信号传送通过由所有IC构成的环路进行。因此，在信号传送中消耗的电力对各IC是均等的。假使一部分IC和上位控制装置之间的收发增多，则由于信号传送经由所有IC，因而也具有能实现消耗电力的均等化的效果。而且在以下的实施方式中，采用各IC的动作所需要的电力从构成该IC的对应的组的所有单电池获得的结构，具有能减少构成二次电池的单电池的充放电状态的不平衡的效果。
在以下的实施方式中，在各IC内设置有LIN12端子，用于与电力消耗大的负荷对应。消耗电力大的负荷例如是高速动作的光电晶体管。在IC与消耗电力大的负荷之间进行信号收发的情况下，可从LIN12端子将大电流提供给上述负荷。另一方面，与消耗电力小的负荷连接的IC即使LIN12端子本来是断开的，也能准确地进行信号的收发动作，而在以下的实施方式中，使相邻的IC间的信号收发的端子例如发送用的LIN2端子上连接上述LIN12端子。各IC被制作成即使上述LIN12端子的电流流动也能准确地进行动作。在以下的实施方式中构成为，通过这样设置电力消耗大的负荷用的LIN12端子，而且即使在没有电力消耗大的负荷的情况下也把LIN12端子与各IC的收发用端子连接，从而可使各IC的消耗电力尽量均一化。因此在以下的实施方式中，具有上述效果以外的效果，即能使各IC的消耗电力尽量均衡化的效果。通过使各IC的消耗电力均衡化，具有使串联连接的单电池的消耗电力均衡化的效果。
以下，参照附图说明把本发明应用于车载用电源系统的实施方式。以下的实施方式以把本发明应用于混合车用电源系统为例进行说明，当然也能应用于不是混合驱动，即不是利用发动机的转矩直接进行车辆行驶的结构，而是仅利用旋转电机的转矩进行车辆行驶的纯电动汽车。
(结构)
本实施方式的电源系统具有构成强电电池组(battery)且被层叠的2个电池模块。如图1和图2所示，电池模块9具有由上盖46和下盖45构成且金属制的大致长方体形状的模块壳体9a。在模块壳体9a内收纳固定有多个组电池19。电池模块9被作为金属壳体的模块壳体9a覆盖，在模块壳体9a内存在用于检测电压和温度的多个布线，这些布线被保护起来免受来自外部的电噪声。并且如上所述，单电池由模块壳体9a和其外侧的容器加以保护，即使发生交通事故，也能维持电源系统的安全性。
<<组电池>>
如图7所示，组电池19以多个(本实施方式中是4个)单电池10的极性交替的方式配置成两行两列，这些多个单电池10优选是将4个单电池10串联连接。单电池形状有各种各样，然而在本实施方式中，把锂锰复合氧化物用作正极活性物质，把非晶质碳用作负极活性物质，如图8所示，由热传导性高的壳体覆盖的圆柱状的锂二次电池用作单电池。该锂二次电池的单电池的标称电压是3.6V，容量是5.5Ah，当充电状态改变时，单电池的端子电压变化。当单电池的充电量减少时，下降到2.5伏特左右，当单电池的充电量增大时，增大到4.3伏特左右。
在本实施方式中，将单电池10按照其侧面相互对置的位置关系一体化成组电池19，将这些组电池19如图6所示按照单电池的侧面对置的配置关系固定在模块壳体9a内。该配置关系有利于生产性的提高。并且，根据这种结构，容易进行以下使用图3至图6说明的检测用线束(harness)52和强电电缆35等的连接作业，而且可维持安全性。
如图7所示，组电池19构成为，使用由电绝缘性高的树脂成形品构成的2个保持器11，对于单电池10的圆周方向从上下方向即单电池的长度方向将单电池10夹入，4个单电池10通过被点焊到金属母线(bus bar)上而彼此电串联连接。并且，组电池19上连接有电压检测线58(参照图10)，该电压检测线58用于检测各单电池10的电压，并调整电压(作为单电池10的充放电状态的容量)。金属母线经由构成电压检测线58的未作图示的挠性基板集约到一个(图7所示左侧的)保持器11上，为了提高作业性，在组电池19的组装前将金属母线和未作图示的挠性基板预先连接。即，在挠性基板上印刷覆盖有构成电压检测线58的多个导线，导线的一端侧与金属母线连接，另一端侧被集约到连接器。
并且，单电池10被保持器11保持(固定)成外部端子位于组电池19的侧面。配置成使单电池10的周面相互对置，从而紧凑地构成组电池19。而且，组电池10的串联连接的4个单电池10的外部端子被有规则地配置在同一方向(参照标号12、13)。根据这种配置和结构，除了作业性提高以外，还能维持安全性，从维护性的观点而言也是良好的。装备在车辆上的状态下的耐震性也提高，对于车辆在交通事故时的机械碰撞也是良好的。
如图3至图7所示，在保持器11间的上下2个部位设有剖面大致U状的弧状百叶窗36，该百叶窗36用于划定保持器11间的间隔，并使冷却风流通到单电池10的外周面侧。并且，在保持器11间的中央配置有剖面十字状的十字状百叶窗37，该百叶窗37用于划定保持器11间的间隔，并使冷却风流通到单电池10的内周面侧(参照图6)。另外，挠性基板的一部分沿着十字状百叶窗37的长度方向被固定在十字状百叶窗37上，直到固定有连接器的一个保持器11的相反侧的另一个保持器(图7所示右侧)11侧。装备有本实施方式的电源系统1的车辆可在各种严酷的环境状态下使用。使上述冷风流通的结构可在严酷的环境状态下的使用中抑制温度上升，并在同时实现装置的小型化和高效冷却两者方面是良好的。
在一个保持器11内插入成形有将单电池10间连接起来的单电池间母线39、正极输出用的正极母线12、以及负极输出用的负极母线13，而且，在正极母线12和负极母线13内插入有用于进行螺丝连接的螺母。并且，在另一个保持器11内，在与单电池间母线39交叉的方向上也插入成形有2个单电池间母线。因此，通过将这些母线和单电池10进行点焊，可构成将4个单电池10串联连接而成的组电池19。另外，如后所述，在构成特定的组电池19的单电池10上固定安装有热敏电阻等温度传感器TH1至TH4(参照图10)，从该组电池19不仅引出电压检测线58，而且还引出来自温度传感器的检测线58，集约到连接器。
上述组电池的结构以及电压和温度的检测线58的配置关系在作业性上是良好的，而且在装置整体的小型化上也是良好的。并且，该结构的组电池还可在其他种类的电源系统中共用，结果生产性提高。而且，该结构是对于单电池的焊接作业性良好的结构，通过焊接作业进行电连接，因而可在长年月中良好地维持电连接状态，并且即使流过大电流，也可针对机械震动和碰撞维持安全性和可靠性。
<<组电池块>>
如图3和图4所示，在本实施方式中，为了提高电池模块9的组装性和使用便利性，在剖面是大致h字状且配置成彼此面对的2个通道状块基部41上配置有多个(本实施方式中是6个)组电池19，使用与形成在保持器11上的固定孔(阴螺纹部)螺接的自攻螺丝42来固定，利用将相邻的组电池19彼此的负极母线13和正极母线12连接的组电池间母线来组装被串联连接的组电池块40。因此，由于是将多个组电池19固定在平行的块基部41上的结构，因而作业性提高。并且，组电池19的生产性提高，可使用与其他电源系统中的组电池共同的结构和尺寸关系。质量管理用的单电池检测和生产后的维护性也良好。
如图3所示，块基部41具有凸出到侧面用于将组电池块40从侧方固定在下盖45(参照图5)上的多个法兰43和44。该法兰有两种，为了方便起见，把位于电池模块9的外侧的称为块法兰43，把位于内侧的称为块法兰44。换句话说，当把位于电池模块9的外侧的面视为固定有组电池19的连接器的面时，在该面上的块基部41上设有块法兰43。块法兰43由下盖45和上盖46(参照图2和图6)夹持，在下盖45和上盖46连接的同时也将块基部41连接固定(也参照图2)。并且，在块基部41的两端形成有块基部圆孔47，该块基部圆孔47用于将组电池块40从正面和背面侧固定在下盖45上。这种结构或配置在作业性和生产性上是良好的。
如图4所示，在组电池块40的上部与块基部41平行地配置有剖面大致L字状的通道状块加强板51。组电池19被使用自攻螺丝42从正面和背面侧固定在块加强板51上。在固定有连接器的面侧的块加强板51上固定有与构成组电池块40的各组电池19的电压和温度的检测线58连接的检测用线束52。即，用于安装捆扎带54的电缆接头(cable tie)55被利用自攻螺丝42安装在块加强板51上，检测用线束52被该捆扎带54固定在块加强板51上。并且，块加强板51具有在2个部位弯曲并形成有圆孔的块加强板弯曲部56。通过把用粗金属丝制作的钩插入该圆孔内，进行组电池块40的搬运等处理。根据该结构，增强了将多个组电池19固定而构成的组电池块40的强度。并且，关于针对与各组电池19的电压和温度的检测线58连接的检测用线束52的振动和碰撞等，可维持机械强度，而且电连接的作业性良好。
<<电池模块>>
如图5所示，下盖45由6种部件构成，即：下盖基部61，(冷却风)导入侧固定台62，(冷却风)排出侧固定台63，块固定台64，加强百叶窗65以及中心杆66。
下盖基部61构成模块壳体9a的正面、底面、背面。下盖基部61的正面部在中央两侧形成有用于取出正极强电电缆81和负极强电电缆82(参照图2)的圆孔，并在下侧形成有用于导入冷却风的缝状的进气口14。并且，下盖基部61的正面部的上面侧和左右侧面侧端部被折弯成L字状。另一方面，在下盖基部61的背面部的下侧，在与形成在正面部的进气口14对应的位置形成有用于排出冷却风的缝状的排气口15(参照图1、图6)。位于下盖基部61的底面的上方且具有大致水平面的下盖法兰部68从下盖基部61的底面部朝左右侧方伸出。在下盖法兰部68的端部形成有朝上方弯曲的弯曲肋69。
在下盖基部61的底面部的正面部侧，固定有导入侧固定台62，该导入侧固定台62用于从正面侧固定组电池块40的块基部41，并将从进气口14导入的冷却风引导到加强百叶窗65(也参照图6)。另一方面，在下盖基部61的底面部的背面部侧，固定有排出侧固定台63，该排出侧固定台63用于从背面侧固定组电池块40的块基部41，并将在电池模块9内流通的冷却风经由形成在上表面的2个排出口72引导到排气口15(也参照图6)。并且，沿着下盖基部61的底面部的长度方向中央，交替地固定有用于支撑上盖46的长度方向中央部且与上盖46结合(螺丝连接)的中心杆66(也参照图2)、以及用于固定电池块40的块基部41的块法兰44的块固定台64。根据该结构，尽管整体形状较小型，仍可得到良好的冷却特性。
而且，在下盖基部61上固定有加强百叶窗65，该加强百叶窗65用于加强下盖基部61的底面强度，并把冷却风提供给各组电池块40。加强百叶窗65的长度方向中央与下盖基部61的底面部抵接，形成有用于插通固定在下盖基部61上的中心杆66和块固定台64的圆孔和矩形孔。夹着加强百叶窗65的长度方向中央的两侧高出一段(以下，把该部分称为管道(duct)形成部)，并与下盖基部61一起形成开口剖面是矩形状的管道75。在加强百叶窗65的管道形成部，在与构成组电池19的单电池10之间对应的部位形成有矩形状的通风孔76(也参照图6)。最接近进气口14的通风孔，其开口面积的大致一半被倾斜的肋状的屏蔽百叶窗77覆盖。根据上述结构，能以少的部件数取得良好的冷却效果。
加强百叶窗65的管道形成部的侧方两侧与长度方向中央一样，与下盖基部61的底面部抵接。加强百叶窗65的侧方两侧端部上升，而且具有大致水平面的法兰部朝左右侧方伸出。加强百叶窗65的法兰部与下盖基部61的下盖法兰部68面接触而被固定。并且，加强百叶窗65在正面和背面侧有切口，以避开固定在下盖基部61上的导入侧固定台62和排出侧固定台63的位置。另外，加强百叶窗65的管道形成部的导入侧固定台62侧的端部被插入到导入侧固定台62内，以使管道75与进气口14连通(也参照图6)。根据这种结构和构成，可得到良好的冷却特性。
如图2和图3所示，在下盖45上以并列设置的方式固定有2个组电池块40。即，在立设于导入侧固定台62和排出侧固定台63上的双头螺栓78(参照图5)内插通有各组电池块40的块基部41的两端的圆孔47，通过装入弹簧的螺母来固定。并且，组电池块40的块基部41的块法兰B44之间也借助装入弹簧的螺母被固定成在块固定台64上相对。通过并设2个组电池，电池模块整体变得较小型。
在图6和图9中，在排出侧固定台63上，内置有图9所示的电池控制器(以下简称为C/C)80的电池控制器箱(C/C箱)79被使用螺丝固定在下盖基部61(参照图5)上。如图9所示，C/C 80由横长的且两面被印刷布线的一块基板构成，并在C/C箱79内经由形成在上下各4个部位的圆孔在直立状态下被螺丝固定。在构成组电池的单电池的侧面按照对置的关系配置有具有IC的基板，由于采用这种结构，因而可将电池模块整体收纳在较小空间内。并且，可消除各组电池和C/C 80的布线的麻烦。
在构成C/C 80的基板的左右两侧端部分别隔开距离设置有用于经由检测用线束52与构成电池块40的各单电池连接的连接器48、49。安装在作为检测用线束52的基板侧的一侧的线束连接器(图4中未记载)与C/C 80的连接器48、49连接。即，如图2所示，检测用线束52被导出到各组电池块40，如上所述，在电池模块9内收纳有2个组电池块40，因而在C/C 80上安装有2个连接器48、49。通过针对2个组电池块40分别配置连接器，布线作业变得容易。并且，也容易进行维护。连接器48和49中的一方用于与串联连接的单电池的高电压侧单电池连接，连接器48和49中的另一方用于与串联连接的单电池的低电压侧单电池连接。根据串联连接的单电池的电位将这样串联连接的单电池和C/C 80的连接分成多个，使用与基于电位状态的上述分割对应的多个连接器来进行单电池和C/C 80的连接。由此，可减小通过各连接器进行的连接内的电位差。通过这样进行构成，可针对耐电压、电流泄漏以及绝缘破坏取得良好效果。并且，在各连接器的连接和断开作业中，连接器整体要同时连接或断开是困难的，在连接和断开的过程中产生部分的连接状态。在上述结构中，由于可减小各连接器承担的电位差，因而可抑制由在连接和断开过程中产生的部分连接引起的电气不良影响。
并且，在C/C 80的基板上，针对收纳在电池模块9内的单电池的串联连接准备了多个IC。1个IC负责几个单电池是根据各IC的处理能力来决定的。在本实施方式中参照图10如下所述，针对4个单电池使用1个IC。然而，也可以针对5个或6个单电池使用1个IC。并且在同一系统内，也可以将针对4个单电池使用1个IC的部分和针对6个单电池使用1个IC的部分进行组合。串联连接的单电池的个数不限于是各IC能负责的最佳数量的倍数。在本实施方式中是4的倍数，然而通常不限于是4的倍数，因而发生1个IC负责的单电池数在相同系统内不同的情况，而这不会成为大的问题。
根据1个IC负责的单电池数将串联连接的单电池分成多个组，决定与每组对应的IC，根据对应的IC测定构成对应的组的单电池的端子电压。如上所述，构成各组的单电池的数也可以不同。
在本实施方式中，组电池19具有的单电池数和1个IC负责的单电池数偶然一致，对应于12个组电池19通过12个IC来测定单电池的端子电压。为了进一步提高可靠性而形成双重系统的电路配置，因而如以下说明那样，对应于12个组电池19安装了IC-1A～IC-12B共24个IC。这些IC对应于组电池19而被依次安装，详情将结合电路图后述。
并且，从C/C 80的基板导出用于与电池组控制器(battery controller)20(参照图17)进行通信的通信线束50，通信线束50在其前端部具有连接器。该连接器与电池组控制器20侧的连接器(未作图示)连接。另外，在C/C 80的基板上安装有电阻、电容器、光电耦合器、晶体管、二极管等芯片元件，而在图9中为了避免麻烦而省略了这些元件。在C/C 80的基板中，针对2个组电池块分别设置有连接器48、49，独立于该连接器设置有用于与电池组控制器20进行通信的通信线束50。通过这样分别设置连接器48、49和通信线束50，布线作业变得容易，并且也容易进行维护。并且如上所述，连接器48和49中的一方进行串联连接的高电压侧的单电池和C/C 80的基板的连接，连接器48和49中的另一方进行串联连接的低电压侧的单电池和C/C 80的基板的连接，因而可减小各连接器负责的范围内的电压差。在连接器连接时或断开时虽然瞬间产生仅一部分连接的部分连接状态，然而由于可减小各连接器负责的范围内的电压差，因而可减小部分连接状态造成的不良影响。
并设固定在下盖45上的组电池块40之间借助省略了图示的块间连接母线而串联连接。在形成于下盖基部61的正面部的圆孔内固定有扣眼(grommet)，正极强电电缆81和负极强电电缆82被导出(参照图2)。由此，电池模块9构成将12个组电池19串联连接、并且标称电压为170V、容量为5.5Ah的电池组。然而，由于锂二次电池在充电状态下端子电压改变，因而实际的端子电压根据充电状态而变化。
另外，根据对应的IC将串联连接的单电池进行了分组的各组按电位自高向低，最高电位侧的组用组AB1表示，电位次最高的组用组AB2表示、...、最低电位侧的组用组AB12表示。并且，构成最高电位侧的组AB1的单电池内的最高电位的单电池10用单电池B1表示，组AB1内的电位次最高的单电池10用单电池B2表示，...，最低电位侧的组AB12的最低电位的单电池10用单电池B48表示，组AB12内的电位次最低的单电池10用单电池B47表示，从最高电位侧到最低电位侧依次附上标号进行说明(参照图10)。
并且，在本实施方式中，组电池19和组一致。这是因为，通过1个IC进行4个单电池的端子电压的测定和充电状态的平衡调整。通过使用1个IC来管理4个单电池而使组电池数和组数一致，然而也不一定需要一致。也可以使用1个IC来管理其他个数例如6个单电池。在6个单电池的情况下，组电池和组不一致。
并且，在本实施方式中，上述的温度传感器配置在与组AB1、AB2、AB11、AB12对应的4个组电池19上，例如分别设置在与这些组相当的组电池19的最高电位侧的单电池1(B1、B5、B41、B45)上。
如图2所示，上盖46构成模块壳体9a的左侧面、上表面和右侧面。上盖46具有特征性的形状，并形成有将正面和背面侧缩小后的上盖缩小部84。即，上盖46的左侧面、上表面和右侧面的两端部朝下盖基部61的正面部侧或背面部侧弯曲而变窄，以使得在模块壳体9a整体的扭转方向上耐力增加。并且，在上盖46的左右侧面焊接有限制后述的套环(collar)91(参照图16)的移动的套环导向器85。从上盖46的左右侧伸出有具有大致水平面的上盖法兰部86。在上盖法兰部86上形成有法兰部凹部87，以使从块基部41突出的块法兰A43以位于下盖法兰部68上方的状态下避开该部分。
下盖法兰部68和上盖法兰部86通过双头螺栓被螺丝连接。并且，上盖缩小部84和下盖基部61的正面部和背面部也被螺丝连接。另外，由于上盖缩小部84而在与上盖46的上表面之间形成阶梯差，因而连接后的螺纹头不会从上盖46的上表面突出(也参照图1)。而且，在立设于下盖基部61上的中心杆66的顶部形成有阴螺纹，上盖46和下盖45在该部位也被螺丝连接。如上所述，得到模块壳体9a针对扭转方向的力的机械强度强的结构。并且，得到组装容易且生产性良好的结构。
<电池模块的冷却系统>
如图6所示，电池模块9采用通过鼓风风扇17(参照图17)利用冷却风来强制冷却各单电池10的强制冷却方式。即，电池模块9的冷却系统是如下的结构，即：从进气口14被导入的冷却风通过下盖45的导入侧固定台62的内侧，在由加强百叶窗65和下盖基部61形成且与各组电池块40对应的管道75内流通，穿过形成在加强百叶窗65(的管道形成部)上的各通风孔76，在绕着构成各组电池19的各个单电池10的周围旋转的同时集约到形成于与上盖46之间的空间内，从形成在排出侧固定台63的上表面上的排出口72通过C/C箱79的下方从排气口15穿出来。根据这种结构，电池模块9得到紧凑且冷却效果良好的结构。
上述的弧状百叶窗36和十字状百叶窗37具有作为构成组电池19的2个保持器11之间的支柱的功能和作为内部百叶窗的功能。这里在冷却上的重要点是形成在加强百叶窗65上的通风孔76的位置和开口面积。在本实施方式中，在位于导入侧的例如最接近导入侧的通风孔76处设置屏蔽百叶窗77，中间部随着远离导入侧而减小通风孔76的开口面积，增大位于排出侧的例如最接近排出侧的通风孔76的面积。根据该结构，可取得良好的冷却效果。
在排出侧，由于通过强制冷却进行了热交换后的冷却风集中，因而除了缩小通风孔76的开口面积来增大流速的方法以外，当大量吹出温度低的状态的冷却风时效果大，例如，当把中央部设为1.0时，把通风孔76的开口面积比率从排出侧起设定为0.7、0.25、0.4、0.7、0.8、1.0、1.0、1.0、1.0、1.0、0.65，从而能构建最佳的冷却系统。
<电池控制器>
如上所述，C/C 80具有多个IC，例如在本实施方式中具有IC-1A～IC-12B共24个IC。这些IC是分别对应于组AB1～AB12而设置的。即，IC-1A和IC-1B对应于最高电位侧的组AB1，IC-2A和IC-2B对应于电位次最高的组AB2，IC-12A和IC-12B对应于最低电位侧的组AB12。在本实施方式中，主要为了确保单电池10(锂二次电池)的过充电检测的可靠性，对应于组AB1使用IC-1A和IC-1B这2个相同IC，对应于组AB2使用IC-2A和IC-2B这2个相同IC，...，对应于组AB12使用IC-12A和IC-12B这2个相同IC。通过针对各组使用2个IC，可得到双重系统，提高了可靠性。另外，也可以把IC-1A和IC-1B、IC-2A和IC-2B、...、IC-12A和IC-12B分别作为1个IC，使用一半即12个IC来构成整体IC。
如图10所示，末尾附有A的IC-1A、IC-2A、...、IC-12A(以下将它们总称为A组IC)具有以下功能，即：检测构成分别对应的各组AB1、AB2、...、AB12的各单电池B1～B4、B5～B8、...、B45～B48的电压的功能；以及为使所有单电池B1～B48的容量均一化，对内部的开关元件(参照图11的标号SW1～SW4)进行接通、断开控制，以使用于独立地调整单电池B1～B48的容量的容量调整用电阻R1与容量调整对象的单电池并联连接。另一方面，末尾附有B的IC-1B、IC-2B、...、IC-12B(以下将它们总称为B组IC)具有以下功能，即：检测构成分别对应的各单电池的组AB1、AB2、...、AB12的各单电池B1～B4、B5～B8、...、B45～B48的过充电(FF)。然而，也可以使末尾附有A的IC-1A、IC-2A、...、IC-12A(以下将它们总称为A组IC)具有检测过充电(FF)的功能。这样，末尾附有B的IC完全用作备用。
各IC具有Vcc、BR1、CV2、BR2、CV3、CV4、BR4、VDD、TCLK、LIN12、LIN1、GND(地线)、LIN2、FFI、FFO的各端子，并由相同电路构成。换句话说，A组IC和B组IC由相同电路结构的IC构成。
下面，说明与IC-1A相关联的连接结构。在构成最高电位侧的组AB1的单电池B1～B4的各正负极间分别并联连接有用于去除高频侧的噪声的电容器C1(本例中，为1nF)。在Vcc端子和CV2端子之间、CV2端子和CV3端子之间、CV3端子和CV4端子之间、以及CV4端子和GND端子之间分别插入有相对于电容器C1抑制低频侧的噪声的电容器C2(本例中，为100nF)。即，在以下所述的电感L的单电池侧设置电容器C1，并在电感L的电压检测电路侧设置电容器C2，在电感L的单电池侧去除高频噪声，在电感L的电压检测电路侧去除与上述电容器C1相比为低频侧的噪声。上述电容器C1的电容小于上述电容器C2的电容。根据上述结构，可减少把直流电转换成交流电的逆变器装置产生的噪声的影响。
Vcc端子经由电感器L(本例中，22μH)与单电池B1的正极连接。另外，电感器L例如可使用数μH(例如，2μH)～100μH左右的电感器。BR1端子经由容量调整用电阻R1(本例中，为200Ω)与单电池B1的负极(单电池B2的正极，从图10可以看出，由于串联连接的上位侧的单电池的负极和下位侧的单电池的正极为相同电位，因而以下仅说明上位侧的单电池的负极。)连接，CV2端子经由与电容器C1、C2一起构成RC滤波器的电阻R2(本例中，为100Ω)而与单电池B1的负极连接，BR2端子经由容量调整用电阻R1与单电池B1的负极连接。这里，容量调整是指调整成使串联连接的单电池10的充放电状态均一化的意思。在本实施方式中进行控制以使各单电池10的充放电状态相同。例如与其他单电池相比充电量多的单电池经由容量调整用电阻进行放电，从而可调整到与其他单电池相同的充电状态(SOC)。通过使各单电池10保持为相同的充电状态，即使各单电池的充电状态接近满充电，也能防止特定的单电池过充电。
CV3端子与单电池B2的负极直接连接。BR3端子经由容量调整用电阻R1与单电池B3的负极连接，CV4端子经由电阻R2与单电池B3的负极连接，BR4端子经由容量调整用电阻R1与单电池B3的负极连接。另外，这些电阻R1、R2的电阻值和功能与上述相同。以下，附上相同标号的电阻的电阻值、电容器的电容及其功能与附上相同标号已说明过的内容相同，省略说明。
并且，在CV3端子和Vcc端子之间插入有肖特基二极管D3，在GND端子和CV3端子之间插入有肖特基二极管D4。而且，在GND端子和Vcc端子之间连接有容量分别不同的电容器C3(本例中，为1μF)、电容器C4(本例中，为100nF)、电容器C5(本例中，为100pF)。这些电容器用于在大的范围内抑制对IC-1A产生影响的噪声。并且，在GND端子和Vcc端子之间插入有用于抑制进入Vcc端子的噪声的齐纳二极管ZD1。
另外，各IC的Vcc端子与对应的单电池的组的最高位电压端子连接。并且，各IC的GND端子与对应的单电池的组的最低位电压端子连接。例如在IC-1A中，Vcc端子与组AB1的单电池B1的正极连接，GND端子与组AB1的单电池B4的负极连接。通过这样连接，利用分组后的各组的单电池整体提供对应于各组的IC的工作电力，因而可使针对各单电池的消耗电力均一化，具有使各单电池的充电状态均一化的效果。并且，在本实施方式中，把构成组的单电池的数设定为相同个数，在该例中为4个。通过这样使构成各组的单电池的数相同，各IC的工作电力由各单电池均等承担，具有使各单电池的充电状态均一化的效果。
在图10中，通信线束50与上位的电池组控制器20连接。其中，电池组控制器20把车辆的底盘(chassis)电位用作接地(GND)电位，以5伏特的低电压进行工作。另一方面，各IC把构成对应的组的单电池的最低位电位作为GND电位，在Vcc端子接受对应的组的最高位电位来进行工作。因此，与电池组控制器20连接的通信线束50需要与各IC电绝缘。为了进行电绝缘，将绝缘电路设置在上位侧和低位侧。上位侧接口是H-INT，低位侧接口是L-INT。该上位侧接口H-INT和低位侧接口L-INT的用虚线表示的部分被转换成光来传送信息，维持电绝缘。
在GND端子和VDD端子(基准电压端子)之间插入有电容器C6(本例中，为100nF)。电容器C6是用于使IC-1A内部的逻辑电路等的工作电压稳定的电容器。图11示出IC的基本结构。基准电源电路104接受从单电池提供的Vcc电压，产生用于使IC内部的电路工作的电压以及恒定电压，该恒定电压用于产生成为比较基准的基准电压。该基准电源电路104产生的电压也用作模拟数字转换器的工作电压。因此期望的是，基准电源电路104产生极力排除了噪声影响后的稳定的恒定电压。这需要连接平滑用的电容器。由于把平滑用的电容器的功能设置在IC电路内不是上策，因而设置VDD端子，并在上述VDD端子和上述GND端子之间连接上述电容器C6。上述电容器C6设置在图9中说明的C/C 80的基板上，并通过设置在上述C/C 80的基板上的布线与上述VDD端子和上述GND端子连接。电容器C6如图10所示设置在VDD端子和GND端子之间，针对Vcc电源电压的噪声的影响度和针对基准电源电路104产生的电源电压的噪声的影响度不同，由于对基准电源电路104产生的电源电压要求更严格的噪声对策，因而独立于Vcc端子的噪声对策，设置VDD端子，执行更良好的噪声对策。根据设置有该VDD端子并设置电容器C6的结构，具有提高各单电池的电压检测精度，由此各单电池的充电状态的控制精度大幅提高的效果。
TCLK端子与GND端子连接，停止功能。另外，IC-1A构成为针对与外部电路之间的传送，采取不需要共同时钟的方式，不需要特别的外部时钟的接收。例如，采用如下的方式，即：在收发开始时调整彼此的时钟、之后收发应传送的信号。这样由于无需从外部接收特别的时钟信号，因而电路非常简单。即，在本实施方式中具有如下的电路结构，即：各IC和电池组控制器20的基准电位分别不同，各IC的基准电位由分组后的单电池的各最低电位决定。而且，锂单电池的端子电压在充放电状态下大幅变动，上述各IC的基准电位(GND端子的电位)总是变动。因此，设置共同的时钟电路、并把该共同时钟提供给各IC并不简单。在本实施方式中，由于不使用共同时钟，因而具有能简化系统整体的效果。
LIN12端子、LIN1端子、LIN2端子是收发信号的端子。电池组控制器20和各IC之间的信号传送是电位不同的电路间的信号传送。高电位侧的IC-1A、IC-1B与低电位侧的IC-12A、IC-12B为了电绝缘而使用光电耦合器来传送信号。另一方面，高电位侧的IC-1A和低电位侧的IC-12A之间或者高电位侧的IC-1B和低电位侧的IC-12B之间使用将各IC的输入端子和输出端子分别连接成环状的方式进行通信。接收端子LIN1经由用于减少噪声影响的电阻R3(本例中，为470Ω)与分别相邻的IC的接收端子LIN2连接。通过经由电阻将连接成环状的收发端子间连接，可使经由收发环路传播的噪声衰减，在减少逆变器装置产生的噪声的影响方面具有效果。
并且，LIN12端子是用于向想要提供大电流的负荷提供电流的端子，与用于同电池组控制器20在绝缘状态下进行通信的上位侧接口H-INT的光电耦合器PH1的光电晶体管侧的集电极直接连接。光电耦合器PH1的发光二极管侧连接有晶体管Tr1和用于使晶体管Tr1稳定工作的电阻R4、R5。电阻R5的另一端侧经由构成通信线束50的LIN接收线(Rx)与电池组控制器20连接。
在GND端子和LIN1端子之间插入有用于对电涌电压进行保护的齐纳二极管ZD2。LIN2端子(经由电阻R3)与下位侧的A组IC即IC-2A的LIN1端子连接。因此，A组IC通过LIN12端子、LIN1端子、LIN2端子分别环状(以下称为菊花链状)地连接。另外，不使用IC-1A的FFI端子、FFO端子。
下面，说明与IC-1B相关联的连接结构。从由单电池构成的组AB1侧观察，B组IC的IC-1B与A组IC的IC-1A并联连接，详述如下。在Vcc端子和CV2端子之间、CV2端子和CV3端子之间、CV3端子和CV4端子之间、以及CV4端子和GND端子之间分别插入有电容器C2。Vcc端子经由电感器L与单电池B1的正极连接。CV2端子经由电阻R2与单电池B1的负极连接，CV3端子与单电池B2的负极连接，CV4端子经由电阻R2与单电池B3的负极连接。GND端子与IC-1A的GND端子连接。在GND端子和Vcc端子之间分别连接有电容器C4、电容器C5。并且，在GND端子和VDD端子之间插入有电容器C6，TCLK端子与GND端子连接。
与IC-1A的情况相比较，在IC-1B的连接结构中，缺了电容器C1、C3、电感器L、肖特基二极管D3、D4以及齐纳二极管ZD1，而如上所述，IC-1B与IC-1A并联连接，因而无需重复设置这些部件。与此相对，电容器C2、电阻R2和电容器C4、C5主要是为了抑制低频侧的噪声的目的，所以即使并联连接但只要从IC-1B过度离开，则也会受到其影响，因而也将上述部件设置在IC-1B中。
LIN1端子经由电阻R3与上位侧接口H-INT的光电耦合器PH2的光电晶体管侧的集电极连接。光电耦合器PH2的发光二极管侧连接有晶体管Tr2和用于使晶体管Tr2稳定工作的电阻R4、R5。电阻R5的另一端侧经由构成通信线束50且用于使B组系IC起动的FF接收线(FFON)与电池组控制器20连接。在GND端子和LIN1端子之间插入有齐纳二极管ZD2。LIN12端子直接与LIN2端子连接，LIN2端子(经由电阻R3)与下位侧的B组IC即IC-2B的LIN1端子连接。该目的如上述说明那样，是为了降低经由收发环路流动的噪声。
LIN1是信号(控制信息)传送用的输入端子，LIN2是信号(控制信息)传送用的输出端子。IC内部结构使用图11后述，如图11所示，LIN12端子经由电阻R与端子Vcc连接。如图10所示，从IC-1A的LIN12端子将电压提供给上位侧接口H-INT的光电耦合器PH1的光电晶体管侧的集电极。即，图11中提供给Vcc端子的电压经由电阻R从LIN12端子被提供给光电耦合器PH1的光电晶体管侧的集电极。从图11的LIN接收电路106经由LIN1端子向光电耦合器PH1的光电晶体管侧的集电极施加电压，而且也提供来自LIN12端子的电压。光电耦合器PH1的光电晶体管根据使用发送来的信号而生成的光输入信号进行导通和截止动作。由此发送来的信号被传递到IC的LIN1端子。例如当光电耦合器PH1的光电晶体管根据发送来的信号而成为截止状态时，LIN12端子的电压经由电阻R3施加给LIN1端子。另一方面，当光电耦合器PH1的光电晶体管根据发送来的信号而成为导通状态时，光电晶体管的集电极电位成为大致IC的端子GND的电位即低电位，降低LIN1端子的电位。在光电晶体管导通的状态下，从LIN12端子提供的电流和从LIN1端子提供的电流作为集电极电流流入光电晶体管。LIN1端子的电位上升与电阻R3的电压下降相当的电压量，而在动作上不会特别成为障碍。
光电耦合器PH1由于以较高速度进行动作，因而消耗电力大，采用从IC-1A的LIN12端子也能提供电流的结构。IC-1A以外的IC-1B至IC-12B由于连接对方的电力消耗少，因而不一定需要LIN12端子的功能，而实现各IC的消耗电力的均一化，实现各单电池的消耗电力的均一化。在本实施方式中，信息传送是通过经由所有IC的环路进行的，因而具有使经由上述收发环路的收发所需要的消耗电力对于各IC均一化的效果。并且，如上所述，各IC的Vcc端子与各单电池组的最高位的单电池的正极端子连接，另一方面，各IC的GND端子与各单电池组的最低位的单电池的负极端子连接，以使各IC的消耗电力被从与各IC对应的各单电池组整体的单电池提供，因而具有使收发所使用的消耗电力在针对整体单电池均一化的方向上被分担的效果。
FFI端子和FFO端子是用于在电池组控制器20和B组IC之间针对过充电呈菊花链状进行通信的端子。FFI端子经由电阻R3与上位侧接口H-INT的光电耦合器PH3的光电晶体管侧的集电极连接。光电耦合器PH3的发光二极管侧连接有晶体管Tr3和用于使晶体管Tr3稳定工作的电阻R4、R5。电阻R5的另一端侧经由构成通信线束50且用于进行B组IC的过充电检测传递测试的FF输入线(FFIN)与电池组控制器20连接。在GND端子和FFI端子之间插入有齐纳二极管ZD2。另一方面，FFO端子(经由电阻R3)与下位侧的B组IC即IC-2B的FFI端子连接。
IC-2A、IC-2B的连接结构原则上也与IC-1A、IC-1B相同。连接结构的不同点在于，对于IC-2A，Vcc端子与上位侧A组IC即IC-1A的GND端子直接连接，LIN1端子经由电阻R3与IC-1A的LIN2端子连接，对于IC-2B，LIN1端子经由电阻R3与上位的B组IC即IC-1B的LIN2端子连接，FFI端子经由电阻R3与IC-1B的FFO端子连接。这种连接结构对于IC-3A、IC-3B、...、IC-11A、IC-11B也是相同的。另外，最上位的IC-1A的LIN12端子在IC内部被上拉(pullup)到Vcc端子(参照图11)，通过把IC-1A的LIN12端子与光电耦合器PH1连接，可用作上拉电阻。
位于最下位的IC-12A、IC-12B原则上也与上述连接结构相同。连接结构的不同点在于，对于IC-12A，LIN2端子与用于同电池组控制器20在绝缘状态下进行通信的下位侧接口L-INT的光电耦合器PH4的发光二极管侧的阳极连接，对于IC-12B，FFO端子与下位侧接口L-INT的光电耦合器PH5的发光二极管侧的阳极连接。光电耦合器PH4的光电晶体管侧连接有晶体管Tr4和用于使晶体管Tr4稳定工作的电阻R6。电阻R6的另一端侧经由构成通信线束50的LIN发送线(Tx)与电池组控制器20连接。另一方面，光电耦合器PH5的光电晶体管侧连接有晶体管Tr5和电阻R6。电阻R6的另一端侧经由构成通信线束50的FF输出线(FFOUT)与电池组控制器20连接。另外，一般在本实施方式那样的电路中，向LIN1端子施加的电压高于IC的工作电压。
上位侧接口H-INT的光电耦合器PH1的光电晶体管是能高速进行信号收发的电路，与其他的光电耦合器PH2和PH3相比消耗电力大。并且与其他的IC相比消耗电力大，因此除了LIN1端子以外，还能从LIN12端子提供电流。在IC-1B至IC-12B的电路中，LIN2端子的发送对方的消耗电力小，因而不一定需要LIN12端子，然而最好是使各单电池的消耗尽量均一化，因而通过使LIN12端子与LIN2端子连接来使各IC的消耗电力均一化，由此使串联连接的各单电池的消耗电力均一化。
并且，为了将电感器插入到所有IC的GND线中来使噪声抑制效果相同，在最下位的单电池B48的负极和地线(GND)之间插入有电感器L’(本例中，为22μH)。另外，来自上述的温度传感器TH1～TH4的引线对C/C 80的基板进行中继，通过通信线束50与电池组控制器20连接(参照图10的TH1～TH4)。
下面，简单说明基于A组IC的各单电池的容量调整。例如，在实现单电池B2的容量(电压)调整的情况下，在充放电中，通过使设置在IC-1A内部的BR2端子和CV3端子之间的FET等开关元件SW2处于接通状态达规定时间(也参照图11)，电流经由容量调整用电阻R1在开关元件SW2的漏极端子和源极端子之间流动，电流在容量调整用电阻R1中被热消耗，可进行单电池B2的容量调整。
图11示出各IC的基本结构。并且，图18示出电压检测电路101的基本结构。各IC构成为具有以下单元等：电压检测电路101，其构成为具有复用器和AD转换器，其中，复用器用于选择由单电池构成的组中的电压检测对象的单电池，AD转换器用于把由复用器选择的单电池的模拟电压转换成数字电压；基准电源电路104，其生成高精度的基准电源；逻辑电路103，其具有逻辑运算功能；LIN接收电路106，其输入侧与LIN1端子连接，其输出侧与逻辑电路103连接；LIN发送电路107，其输入侧与逻辑电路103连接，其输出侧与LIN2端子连接；FF输入电路108，其输入侧与FFI端子连接，其输出侧与逻辑电路103连接；FF输出电路109，其输入侧与逻辑电路103连接，其输出侧与FFO端子连接；以及开关控制电路102，其与逻辑电路103连接，控制开关元件SW1～SW4的导通和截止动作，以使容量调整用电阻R1与对应的单电池并联连接。
逻辑电路103进行接收来自上位的信息并发送发给下位的信息的控制，而且还进行利用电压检测电路周期性地检测构成对应的组的单电池的端子电压，保持该值，并根据接收到的信号的命令发送所检测出的单电池的端子电压的控制。
如图11所示，各IC具有构成对应的组的单电池的数量的开关元件。在本实施方式中具有4个即SW1～SW4。开关元件SW1经由图10所示的电阻R1与单电池B1的端子间并联连接。并且，开关元件SW2经由图10所示的电阻R1与单电池B2的端子间并联连接。开关元件SW3同样经由电阻R1与单电池B3的端子间并联连接，并且开关元件SW4经由电阻R1与单电池B4的端子间并联连接。在该电路结构中与单电池的平均充电量(平均容量)相比充电量多的单电池通过上述并联电路排放充电电力，从而可实现充电量的均一化。基于上述开关元件的放电电路的导通和截止动作由开关控制电路102控制。由于这样在各IC内部组装入了用于使单电池的充电状态均一化的开关元件SW1～SW4，因而系统整体可非常简化，电池模块的制造工序中的作业性提高。并且也具有电池模块的可靠性提高的效果。而且由于在IC的外部设置了用于消耗电力的电阻R1(参照图10)，因而可减少IC的发热，可降低IC的大型化。
如图18所示，逻辑控制器103周期性地控制复用器MUX和模拟数字转换电路ADC，按规定顺序检测与IC对应的组的单电池的端子电压。当复用器MUX选择了Vcc端子和CV2端子时，构成组的单电池内的最上位的单电池的端子电压被输入到运算放大器OPAMP。输入到运算放大器OPAMP的端子电压被以规定比例缩小并与基准电位相加，在模拟数字转换电路ADC中被转换成数字值。数字转换后的端子电压被临时存储在图11的电路(参照移位寄存器)内，根据发送命令被发送。
在图18中当复用器MUX选择了CV3端子时，构成组的单电池内的从上位起第2个单电池的端子电压被输入到运算放大器OPAMP。这样通过复用器MUX按顺序将组内的单电池的端子电压输入到运算放大器OPAMP，以规定比例缩小并与基准电位相加，进行数字转换。以下重复该控制，按规定顺序检测与IC对应的组的单电池的端子电压。在图18中复用器MUX、运算放大器OPAMP以及模拟数字转换电路ADC以端子GND的电位为基准进行动作。端子GND的电位根据单电池的电位而变化，而复用器MUX、运算放大器OPAMP以及模拟数字转换电路ADC以相同的基准电位而变化，因而这些电路准确地动作。由于复用器MUX和运算放大器OPAMP被输入有对应的组的最大电压Vcc，因而成为能应对高至比Vcc高的电压例如38V的电压的电路。另一方面，模拟数字转换电路ADC以图11记载的基准电源电路104产生的恒定电压3.3V进行动作。这样可准确地计测单电池的端子电压。在图18中，在运算放大器OPAMP中转换所输入的各单电池的端子电压的电位，使作为被测定对象的各单电池的端子电压的变化幅度与共同范围一致，从而可降低模拟数字转换电路ADC的电路的耐压。并且如上所述，具有可提高模拟数字转换动作的精度的效果。
在图11中，在各IC内设置有保护电路，该保护电路由二极管和齐纳二极管构成，用于保护各IC免受噪声和电涌电压的影响。在这些保护电路中包含有：二极管D5，其阳极侧与CV3端子连接，其阴极侧与Vcc端子连接；齐纳二极管ZD6，其阳极侧与GND端子连接，其阴极侧与LIN1端子连接；二极管D7，其阳极侧与GND端子连接，其阴极侧与LIN2端子连接；齐纳二极管ZD8，其阳极侧与GND端子连接，其阴极侧与FFI端子连接；以及二极管D9，其阳极侧与GND端子连接，其阴极侧与FFO端子连接。
<C/C 80的噪声对策>
这里，说明本实施方式的C/C 80的噪声和电涌对策。下表1示出逆变器等电池模块的连接对方产生的噪声的对策状况。
表1
  No  内容   目的
  1  L插入   LIN1输入噪声抑制
  2  在Vcc-GND之间追加ZD1   Vcc噪声抑制
  3  在LIN1-GND之间追加ZD2   电涌保护
  4  在LIN1、FFI(输入侧)插入R3   耐噪性提高(输出侧保护)
  5  在CV3-Vcc之间追加D3   电涌保护
  6  在CV3-GND之间追加D4   暗电流偏差抑制，电涌保护
  7  在Vcc-GND之间追加C3   Vcc噪声抑制
  8  在电压检测端子之间追加C2   低频侧噪声抑制
  9  接地平面的面积增大   低阻抗化
1.电感器L的插入
例如，着眼于A组IC，为了抑制噪声，如图12(A)所示，下位IC(例如，IC-7A)的Vcc端子经由电感器与构成组的单电池的最上位端子，即上位IC(例如，IC-6A)的GND端子连接。如图12(B)所示，向与下位IC对应的单电池的组施加60Vpp(峰值-峰值伏特)的噪声。通过在IC的Vcc端子和单电池的端子之间插入上述电感器，与噪声的施加无关，如图12(D)所示，在LIN2端子上不会重叠噪声。即，具有噪声抑制的效果。然而，如图12(C)所示，在LIN1端子上重叠有噪声，关于该部分的噪声抑制，期望得到进一步改善。
如图13(A)所示，在本实施方式的C/C 80中，下位IC(例如，IC-7A)的Vcc端子直接与上位IC(例如，IC-6A)的GND端子连接。因此，针对图12(A)的连接结构变更了电感器L的插入位置。如图13(B)所示，即使向由与下位IC对应的单电池构成的组施加60Vpp的噪声，如图13(C)所示，在LIN1端子上也几乎不会重叠噪声。并且，在LIN2端子上也不会重叠噪声(参照图13(D))。因此，取得比图12更好的噪声抑制效果。
在将48个电池串联连接的情况下，有时重叠有由电池单元的电压变动引起的噪声或者噪声从外部重叠在电池单元上。作为噪声对策，插入电感器被认为是最有效的。在图12(A)的连接结构中也能提高对噪声和电涌的可靠性。在本实施方式中，采用图13(A)的结构，进一步在单电池B48的负极和地线(GND)之间插入电感器L’，使所有IC的噪声抑制效果相同，因而C/C 80的耐噪性提高。并且，在上述中，说明了A组IC，而与其并联连接的B组IC也是一样。
2.在Vcc端子-GND端子之间追加齐纳二极管ZD1
如图13(A)所示，在Vcc端子和GND端子之间插入有用于保护Vcc端子免受噪声影响的齐纳二极管ZD1。由此，C/C 80的耐噪性进一步提高。
3.在LIN1端子-GND端子之间追加齐纳二极管ZD2
如图13(A)所示，在LIN1端子和GND端子之间插入有用于保护LIN1端子免受电涌电压影响的齐纳二极管ZD2。由此，本实施方式的C/C 80的耐电涌性提高。
4.在LIN1端子插入电阻R3(在FFI端子插入电阻R3)
如图11所示，为了保护LIN端子免受电池连接时和工作时的电涌电压的影响，在IC内部，在LIN2端子和GND端子之间插入有二极管D7，在LIN1端子和GND端子之间插入有齐纳二极管ZD6。并且，在Vcc端子和LIN2端子之间插入有5kΩ左右的电阻R。然而，如图14所示，当大的电涌电压VN1进入时，LIN1端子被齐纳二极管ZD6限制电压，成为负电压。另一方面，当LIN1端子成为负电压时，由于对与LIN1端子直接连接的上位IC的LIN2端子不施加电流限制，因而具有大电流流入二极管D7而引起破坏的可能性，优选的是对该情况加以抑制。
在C/C 80中，为了防止IC破坏，如图13(A)所示，在下位IC的LIN1端子插入电阻R3。电阻R3的电阻值在使通信不受影响的范围内优选取较大的值，使用IC制造商的容许范围内的470Ω。另外，在以上说明中说明了A组IC，而如图11所示，在FFO端子和GND端子之间插入有二极管D9，在FFI端子和GND端子之间插入有齐纳二极管ZD8，在B组IC中也很有可能产生同样问题，优选的是对其加以抑制。因此，在下位IC的FFI端子也插入有电阻R3。
5.在CV3端子-Vcc端子之间追加肖特基二极管D3
如图10所示，在CV2端子和CV4端子插入有构成RC滤波器的电阻R2，而CV3端子与单电池B2的负极直接连接。如图15所示，在电池连接时，当上位的IC(例如，IC-1A)的CV3端子和下位的IC(例如，IC-7A)的GND端子最初接触时，高电压被施加给上位的IC的CV3端子和Vcc端子之间，有时在IC内部在CV3端子和Vcc端子之间插入的二极管D5受到破坏。在本实施方式中，为了防止该情况，在CV3端子和Vcc端子之间插入有电压下降小的肖特基二极管D3(本例中，额定电流为1A)。
6.在CV3端子-GND端子之间追加肖特基二极管D4
如图10所示，在CV3端子-GND端子之间插入有肖特基二极管D4(本例中，额定电流为1A)。与上述第5项相反，当上位的IC的Vcc端子和下位的IC的CV3端子最初接触时，高电压被施加给二极管D10(参照图11)，有时二极管D10受到破坏。为了防止该情况，并且为了抑制暗电流的偏差，插入有肖特基二极管D4。本申请的发明者们已经确认，在图10所示的C/C电路80中，在所有的电压检测线58插入开关，从上位侧、从下位侧、以及任意使开关成为接通状态来进行单电池和C/C控制器的连接试验，在任一种情况下，IC(内部的二极管D5、D10)都未受到破坏。即已经确认，尽管不能避免电池连接时的电涌的产生，然而通过在IC外部设置肖特基二极管D3、D4，大部分的电流流入肖特基二极管D3、D4侧，IC内部的二极管D5内仅流有流入肖特基二极管D3、D4内的电流的1/20以下的电流。
7.在Vcc端子-GND端子之间追加电容器C3
在C/C 80中，在Vcc端子和GND端子之间插入有大电容的电容器C3(本例中，为1μF)。因此，可抑制进入Vcc端子的更低频侧的噪声。
8.在电压检测端子之间追加电容器C2
并且，在C/C 80中，除了与各单电池并联连接的抑制高频侧的噪声的电容器C1之外，在Vcc端子-CV2端子之间、CV2端子-CV3端子之间、CV3端子-CV4端子之间以及CV4端子-GND端子之间插入有比电容器C1的电容大的电容器C2。因此，可在工作时针对各IC抑制低频侧(kHz级)的噪声。
9.接地平面的面积增大
如图10和图13(A)所示，在C/C 80中，可将上位IC的GND端子和下位IC的Vcc端子直接连接。因此，在C/C安装基板中，将每2个电路块(例如，IC-1A、IC-1B、IC-2A、IC-2B)直接连接，可形成大的接地平面(所谓的β图案(ベタパタ一ン))(参照图9的单点划线)。以往只能以1个电路块(例如，IC-1A、IC-1B)为单位形成接地平面。因此，在C/C 80中，通过增大接地平面的面积，可降低阻抗，提高耐噪性。
<C/C安装基板>
如图10所示，C/C 80具有如下的制约，即：除了24个IC以外，还由外带在这些IC上的许多芯片元件构成的制约，以及各IC间的信号输出端子(LIN2端子、FFO端子)和信号输入端子(LIN1端子、FFI端子)呈菊花链状连接的制约。根据这些制约，在C/C 80的基板中，如图9所示，使IC-1A～IC-12B这24个IC与被测定对象的单电池的连接状态对应来定位并安装。串联连接的单电池的电位根据电池的充放电状态而变动，各IC的被测定对象即单电池的电位变化。据此，IC的基准电位也自动变化。需要在这些变化的IC间准确地进行信号收发。因此，期望根据与作为被测定对象的单电池的串联连接关系相关联的位置关系来配置内置测定电路的IC。这样，可消除不同电位的IC间的信号传送的麻烦。并且，信号传送变得容易，信号收发的可靠性提高。电位不同的IC间的信号传送容易受到各种影响，期望的是其难以受到例如外部噪声和杂散电容的影响。在本实施方式中，通过与单电池的连接关系相关联来配置IC，减少了上述影响。而且，由于各IC具有其基准电位近的IC被配置得较近的位置关系，因而信号传送用的布线变短，上述影响等各种不良影响减少，取得高的可靠性。
在本实施方式中，具体地说，在基板上被划定的矩形状连续直线1-1’的矩形长边上，每4个地，按照由单电池构成的组的电位顺序，从最高电位侧的IC-1A、IC-1B到最低电位侧的IC-12A、IC-12B依次被连续安装。并且，在本实施方式中，为了最紧凑地安装24个IC，使矩形状连续直线1-1’的矩形短边间的距离(长度)相同。并且，安装成使基准电位接近的IC被接近地配置。
并且，由容量调整用电阻R1和A组IC内部的开关元件SW1～SW4(参照图11)构成的容量调整电路由于在容量调整时容量调整用电阻R1发热，因而48个容量调整用电阻R1二分割成从矩形状连续直线1-1’分开的连接器48、49的附近的区域(图9的虚线区域)来集中安装。另一方面，构成上位侧接口H-INT和下位侧接口L-INT的光电耦合器PH1～PH3、晶体管Tr1～Tr3、电阻R4、R5、以及光电耦合器PH4、PH5、晶体管Tr4、Tr5、电阻R6在通信线束50被导出的连接器的附近、基板的上部的区域(图9的双点划线的区域)分成上位侧和下位侧而被安装。另外，除此以外的芯片元件安装在对应的IC的附近。根据这种配置，可实现小型化和可靠性提高两者。
<<电源系统>>
<电源系统的强电系电路>
图17示出车辆的驱动系统的基本结构，并示出驱动系统中的电源系统。如图17所示，上下重叠的电池模块9中的一个(低电位侧的)电池模块9的正极强电电缆81连接到开关和熔断器串联连接的维护检查用的SD(维修隔离)开关6的熔断器侧，上下重叠的电池模块9中的另一个(高电位侧的)电池模块9的负极强电电缆82与SD开关6的开关侧连接。即，2个电池模块9经由SD开关6串联连接，构成标称电压为340V、容量为5.5Ah的强电电池组(将2个电池模块9串联连接的电源系统的电池组)。另外，SD开关6的熔断器例如可使用额定电流是125A左右的熔断器。根据这种结构，可维持高的安全性。
并且，插入在强电电池组的负极和逆变器装置120之间的负极侧主继电器RLN、插入在强电电池组的正极和逆变器装置120之间的正极侧主继电器RLP、以及经由电阻RPRE与正极侧主继电器RLP并联连接的预充电继电器RLPRE这3个强电系继电器，以及插入在正极侧主继电器RLP和逆变器装置120之间的霍尔元件等电流传感器SI被内置在接线盒中。另外，电流传感器SI的输出线与电池组控制器20连接。正极侧主继电器RLP和负极侧主继电器RLN例如可使用额定电流是80A左右的继电器，预充电继电器RLPRE例如可使用额定电流是10A左右的继电器。并且，电阻RPRE例如可使用额定容量是60W、电阻值是50Ω左右的电阻，电流传感器SI例如可使用额定电流是±200A左右的传感器。
因此，上述一个电池模块9的负极强电电缆82和另一个电池模块9的正极强电电缆81(强电电池组的负极和正极)经由强电系继电器和输出插头与驱动混合型车的电动机130的逆变器装置120连接。根据这种结构，可维持高的安全性。
逆变器装置120具有：电源模块126，其构成逆变器，该逆变器把从340V的强电电池组的电源提供的直流电转换成用于驱动电动机130的三相交流电；MCU 122；驱动电路124，其用于驱动电源模块126；以及约2000μF左右的大电容的平滑电容器(电解电容器或薄膜电容器均可)128。
MCU 122根据上位控制器110的命令，在电动机130的驱动时，使负极侧主继电器RLN从断开状态变为接通状态，之后使正极侧主继电器RLP从断开状态变为接通状态，从电源系统1的强电电池组接收电源供给。另外，逆变器装置120经由调节器，在混合型车的制动时使电动机130作为发电机进行动作，即进行再生制动控制，把通过发电机运转所产生的电力再生给强电电池组，对强电电池组充电。并且，在电池模块9的充电状态比基准状态低的情况下，逆变器控制器120使上述电动机130作为发电机运转，由上述电动机130所产生的三相交流电通过由电源模块126构成的逆变器被转换成直流电，被提供给作为强电电池组的电池模块9以对其充电。
如上所述，逆变器由电源模块126构成，逆变器进行直流电和交流电之间的电力转换。在根据上位控制器110的命令使电动机130作为电动机运转的情况下，控制驱动电路124，以便产生相对于电动机130的转子的旋转为超前方向的旋转磁场，并控制电源模块126的开关动作。在该情况下，直流电从电池模块9被提供给电源模块126。另一方面，控制驱动电路124，以便产生相对于电动机130的转子的旋转为滞后方向的旋转磁场，并控制电源模块126的开关动作。在该情况下，电力从电动机130被提供给电源模块126，电源模块126的直流电被提供给电池模块9。结果，电动机130作为发电机起作用。
逆变器装置120的电源模块126高速进行导通和截止动作，进行直流电和交流电之间的电力转换。此时由于例如高速切断大电流，因而通过直流电路具有的电感产生大的电压变动。为了抑制该电压变动，在直流电路内设置了大电容的平滑电容器128。在车载用逆变器装置120中，电源模块126的发热是大问题，为了抑制该发热，有必要提高电源模块126的导通和截止动作的速度。当提高了该动作速度时，由上述电感引起的电压上跳增大，产生更大的噪声。因此，平滑电容器128的电容具有进一步增大的倾向。
在上述逆变器的动作开始状态下，平滑电容器的电荷大致为零，经由继电器流入大的初始电流。由于从强电电池组向平滑电容器128的初始流入电流增大，因而负极侧主继电器RLN和正极侧主继电器RLP很有可能熔化而破损。因此，在初始状态下，MCU 122使负极侧主继电器RLN从断开状态变为接通状态之后，使正极侧主继电器RLP保持断开状态，在该状况下，使预充电继电器RLPRE从断开状态变为接通状态，经由电阻RPRE限制电流，同时对上述的平滑电容器128充电。在该平滑电容器被充电到规定电压之后，初始状态被解除，不使用预充电继电器RLPRE和电阻RPRE，如上所述，使负极侧主继电器RLN和正极侧主继电器RLP成为接通状态，将直流电从电源系统1提供给电源模块。通过进行这种控制，可保护继电器电路，并可维持逆变器装置120的安全性。
由于减少逆变器装置120的直流侧电路的电感涉及到噪声电压的抑制，因而平滑电容器128与电源模块126的直流侧端子相接近来配置。并且，平滑电容器自身也制作成可减少电感。当利用这种结构提供电容器的初始充电电流时，很有可能产生高热而发生损伤。可利用上述预充电继电器RLPRE和电阻RPRE来减少上述损伤。逆变器装置120的控制由MCU122进行，而如上所述，对电容器128初始充电的控制也由MCU 122进行。
作为平滑电容器使用电解电容器或薄膜电容器。电容器在低温时能力下降。特别是电解电容器的功能下降，除噪作用下降。不能由电容器128去除的噪声被施加给电池模块，图10的电路产生误动作，或者IC电路损伤。与噪声对策相关的上述说明和下述说明由于是针对逆变器装置120产生的噪声的对策，因而发挥很大的效果。
在电源系统1的强电电池组的负极和负极侧主继电器RLN的连接线以及强电电池组的正极和正极侧主继电器RLP的连接线上，在与壳体地线(与车辆底盘相同的电位)之间分别插入有电容器CN、CP。这些电容器是去除逆变器装置120产生的噪声并防止由弱电系电路的误动作和构成C/C 80的IC的电涌电压引起的破坏的电容器。逆变器装置120具有除噪滤波器，而插入这些电容器是为了进一步提高防止电池组控制器20和C/C 80的误动作的效果，并进一步提高电源系统1的耐噪可靠性。另外，在图17中，电源系统1的强电系电路用粗线表示。这些线可使用剖面积大的铜扁线。
<电源系统的弱电系电路>
作为构成弱电系电路的要素，电源系统1具有：电池组控制器20，内置于转换器箱21中并把12V电源提供给电池组控制器20的DC/DC转换器，鼓风风扇17，与鼓风风扇17单元化成一体并用于使鼓风风扇17工作的继电器94，上述的C/C 80以及电流传感器SI。
转换器箱21内的DC/DC转换器从成为混合型车的电源(使灯等辅机工作)的24V系铅电池(未作图示)接受电源供给，通过斩波器电路、平滑电路等将该24V的电压转换成12V，提供12V的恒定电压作为电池组控制器20的工作电源。DC/DC转换器与点火开关IGN的接通端子连接(参照图17的IGN_ON(24V)线)，当点火开关IGN位于接通位置时开始工作，向电池组控制器20继续提供电源，当经由关闭控制线从电池组控制器20发出电源供给停止命令时，停止向电池组控制器20的电源提供。根据这种结构，实现了可靠性高的电源系统。
电池组控制器20如后所述具有：进行各种处理运算的MPU、非易失性EEPROM、AD转换器、DA转换器、用于检测串联连接的2个电池模块9(强电电池组)的总电压的总电压检测电路、以及根据经由DC/DC转换器提供的12V电源生成5V电源(参照图10)的5V电源生成电路。
总电压检测电路包括：交流转换器，其连接到与强电电池组的正极连接的HV+端子和与强电电池组的负极连接的HV-端子，把强电电池组的总电压转换成交流电压；变压器，其用于对强电电池组的高电压进行绝缘；分压电阻，其对变压器的输出侧的电压进行分压；直流转换器，其把由分压电阻分压后的电压从交流电压转换成直流电压；差动放大器，其由运算放大器和电阻构成，用于把握由直流转换器转换后的直流电压；以及AD转换器，其把从差动放大器所输出的模拟电压转换成数字电压，AD转换器的输出端子与MPU连接。因此，MPU可以数字值取入强电电池组的总电压。根据这种结构，可维持高的精度，并可维持高的可靠性。
电池组控制器20与点火开关IGN的接通端子连接，并经由从电源系统1导出的主电缆中包含的通信线96(参照图17)与上位控制器110进行通信。并且，来自电流传感器SI的输出线经由AD转换器与MPU连接，MPU可以数字值取入流入到强电电池组的电流。而且，在电池组控制器20内配置有DA转换器和晶体管，MPU经由它们使继电器94成为接通状态来使鼓风风扇17工作。根据这种动作，可进行可靠性高的控制。
并且，电池组控制器20经由通信线束50与C/C 80连接，可进行通信，然而如上所述，通信线束50中还包含来自温度传感器TH1～TH4的输出线(参照图10)。这些输出线的输出通过内置于电池组控制器20中的AD转换器被转换成数字信号，被提供给内置于电池组控制器20中的MPU，用于各种控制。
(组装过程)
下面，按照组电池19、组电池块40、电池模块9、电源系统1的顺序分步地说明本实施方式的电源系统1的组装顺序。
<组电池19的组装顺序>
在图1至图8中，在保持器11的与单电池10接触的弯曲部涂布粘接剂，将单电池10配设成极性彼此不同，进行加压使2个保持器11、保持器11之间的作为支柱的十字状百叶窗37之间的摁扣配合(snap fit)起作用。然后，在保持器11内插入成形，将金属母线和各单电池10进行点焊。另外，单电池10和2个保持器11的最终固定依赖于粘接剂，然而在粘接剂干燥和固化前的期间，采用能借助摁扣配合的物理约束力进行充分维持的结构。因此，可不用等待干燥时间而从粘接工序向后面的焊接、检查、组装各工序转移，时间效率提高。
并且，电压检测线58(参照图10)经由未作图示的挠性基板被集约到连接器(挠性基板的一端侧为连接器)，可采用仅通过将单电池10点焊到金属母线上来将电压检测线集约到连接器的结构。连接器被预先固定在一个保持器11(图7的右侧的保持器11)上。因此，可显著简化电压检测线58的连接。
<组电池块40的组装顺序>
如图3所示，将如上所述制作的组电池19平行地配置成使2个块基部41相对，并使用自攻螺丝42固定。如图4所示，将组电池19固定在块基部41上后，把块加强板51配置在组电池19的上部，与块基部41时一样，使用自攻螺丝42固定。此时，在配置有电压检测线58的面上，在4个部位使用自攻螺丝42来安装用于安装捆扎带54的电缆接头55。之后，在电缆接头55的附近配置检测用线束52，使用捆扎带54固定在组电池块40上。然后，通过把设置在检测用线束52的另一侧(线束连接器的相反侧)的6个连接器插入(连接)到构成组电池块40的6个组电池19的连接器中的各个连接器中，完成组电池块40的组装。根据这种结构和组装方法，具有作业性提高的效果。
<电池模块9的组装顺序>
如图2所示，将组电池块40配置并固定在下盖45上。此时，对于组电池块40，把用粗金属丝制作的钩插入到块加强板51的块加强板弯曲部56的圆孔内，进行搬运等处理。将形成在组电池块40的块基部41的两端上的圆孔47通过构成下盖45的导入侧固定台62和排出侧固定台63上的双头螺栓78利用装入弹簧的螺母进行连接固定。将2个组电池块40并列设置并固定后，确认从组电池块40的块基部41突出的块法兰B44彼此在块固定台64上相对，利用装入弹簧的螺母连接。
当组电池块40的连接结束时，将内置有C/C 80的C/C箱79插入到下盖45的排出侧固定台63的组电池块40和下盖45之间，使检测用线束52(如图2所示有2根被导出)的前端部的连接器与C/C 80的连接器48、49分别嵌合。之后，向下盖45的背面的壁侧滑动推撞，从电池模块9的外部利用螺丝连接。C/C箱79的固定点是4点，通过从下盖45的背面进行的横向固定、以及朝设置在排出侧固定台63上的焊接螺母部分进行的上方固定来进行。为了将连接器之间连接，在检测用线束52侧需要用于插入连接器的行程量的游隙，然而这样的话将变得过长。在未固定C/C箱79的自由阶段将连接器之间连接，使其滑动到固定点，从而可将所需的游隙抑制到最小。
利用安装螺丝来连接进行组电池块40间的电连接的块间连接母线，将预先固定在下盖45上的带有扣眼的正极强电电缆81和负极强电电缆82与各个组电池块40连接并用螺丝连接。由于这些强电电缆的末端连接有压接端子，因而可简易地进行其安装。
在所有电连接结束后，盖上上盖46，利用各螺丝将下盖45和上盖46连接。即，通过立设在下盖45的下盖法兰部68上的双头螺栓88和形成在上盖46的上盖法兰部86上的圆孔，利用螺丝连接。此时，从块基部41突出的块法兰A43位于下盖法兰部68上方，利用法兰部凹部87将上盖46和下盖45连接，还将组电池块40连接。并且，上盖缩小部84也与下盖45通过螺丝连接，将上盖46的上表面和中心杆66利用螺丝连接，从而电池模块9的组装完成。
<电源系统1的组装顺序>
电源系统1例如被收纳在外装箱内，该外装箱由收纳2个电池模块9(参照图16)的下容器和将该下容器的上部开口密封的上盖构成。首先，在下容器上进行输出插头和电缆类的安装。此时，配置并固定SD开关6。另外，如图17所示，电缆类由向DC/DC转换器的输入线(24V、GND)、IGN_ON(24V)线、通信线96、以及向负极侧主继电器RLN、正极侧主继电器RLP、预充电继电器RLPRE的输入线构成。
然后，把电池模块9插入到固定有电缆类的下容器内。此时，把通气管道安装在模块壳体9a上。虽然也可以用绳等来吊着电池模块9而将其插入，然而最高效的方法是使用利用吸盘进行上提的吸垫。将第1级的电池模块9用螺丝连接，使用套环91和长螺栓92将第2级电池模块9固定(参照图16)。然后，如图17所示，将鼓风风扇17和继电器94成为一体的鼓风管道壳体、内置有各继电器的继电器壳体18、内置有DC/DC转换器的转换器箱21以及电池组控制器20配置并固定在电池模块9的上方，利用预先准备好的管道将鼓风风扇17和电池模块9连接，确保冷却风的流通路径。然后，把各强电电缆与电池模块9连接，把电池模块9的输出端子和SD开关6连接，进行电源系统1内的电连接。然后，使上盖和下容器的法兰之间介着密封件重合，利用螺丝连接并固定，完成电源系统1的组装。
(动作)
下面，参照图10、图11和图17，把C/C 80的IC、电池组控制器20的MPU以及上位控制器110分别作为主体来说明本实施方式的电源系统1的动作。
<起动等>
当点火开关IGN位于接通位置时，转换器箱21内的DC/DC转换器接受来自24V系铅电池的电源供给，把24V电压转换成12V电压，把12V电源提供给电池组控制器20。由此，电池组控制器20的MPU根据在RAM内展开的程序和程序数据执行初始设定处理，当识别出点火开关IGN位于接通位置时，使处于休眠状态的C/C 80的IC-1A～IC-12B上述各IC起动。即，MPU把起动信号(唤醒信号)输出到LIN接收线(Rx)和FF接收线(FFON)，经由上位侧接口H-INT的光电耦合器PH1、PH2把起动信号传递到A组IC的IC-1A和B组IC的IC-1B。
这样信号例如可使用以8位为1单位的5字节信号。在本例中，信号由表示信号到来的分隔(break)字段(开头的8位)、用于取得同步的同步字段(第2个8位)、用于识别是发给特定的IC的指令(控制指令)的识别符字段(第3个8位)、表示指令内容的数据字段(第4个8位)、以及校验数位(第5个8位)构成。根据这种起动方法，具有如下的效果：可抑制动作停止时的电力消耗，并可经由环状信号传送路径进行各IC电路的起动动作。并且，动作的可靠性也高。
IC-1A的LIN接收电路106转换被传递到LINI1端子的信号的电位，并将该信号传递到基准电源电路104。由此，基准电源电路104起动，基准电源电路104经由省略了图示的晶体管对外附在IC-1A上的电容器C6充电。当电容器C6的电压大于等于比施加给VDD端子的电压(5V)稍小的规定值时，逻辑电路103起动。之后，电容器C6的电压被控制为恒定值(5V或3.3V等)。逻辑电路103识别从MPU所传递的起动信号，将该信号通过LIN发送电路107经由LIN2端子传递到1个低电位侧的IC-2A(的LIN1端子)。同样，以下，IC-2A～IC-12A起动。IC-12A将起动信号经由下位侧接口L-INT的光电耦合器PH4返回到MPU。这种起动动作在B组IC中也是相同，但IC-12B将起动信号经由下位侧接口L-INT的光电耦合器PH5返回到MPU。电容器C6是为了基准电源电路104的稳定而设置的，也按上面所述进行动作。
MPU使用返回的信号识别出所有IC已从休眠状态起动。然后，MPU把测试信号输出到FF输入线(FFIN)，在B组IC整体检测出过充电(FF)的情况下，确认能否正常地在组间传递。当测试信号被输入到FFI端子时，逻辑电路103起动的IC-1B从FF输出电路109经由FFO端子将测试信号按原样(临时存储在寄存器内的测试信号)输出到下位的IC-2B(的FFI端子)。以下，同样，测试信号被传递到IC-3B～IC-12B，IC-12B将测试信号经由下位侧接口L-INT的光电耦合器PH5返回到MPU。由此，MPU可确认B组IC没有功能障碍，和呈菊花链状连接的传递系统(网络)没有断线等。
起动后，B组IC独立于A组IC而工作，当属于B组IC的任一IC检测出单电池的过充电(FF)时，FFI端子和FFO端子利用传递系统，从IC-12B的FFO端子经由光电耦合器PH5，把特定的单电池的过充电报知给MPU，直到IC-12B。通过上述起动时的测试和B组IC的独立动作，即使单电池10使用锂二次电池，也能确保高的安全性和可靠性。另外，B组IC在逻辑电路中判断由电压检测电路所测定的各单电池的电压是否超过预定的过充电电压(例如，4.35V)，在超过的情况下判断为过充电，在未超过的情况下判断为正常。在该情况下，在B组IC间传递以及被传递到MPU的信号中，识别符字段成为用于识别检测出过充电的IC的信息，数据字段成为用于指定过充电的单电池的信息。根据这种结构和检测方法，检测的可靠性提高，进而系统的安全性提高。
MPU在接收到过充电的报知时，把该情况报知给上位控制器110。上位控制器110立即停止由逆变器装置120的再生制动引起的向强电电池组的充电或者由作为发电机的运转引起的电池组的充电，为了消除特定的单电池的过充电状态，在对电动机130进行牵引运行的模式下，即由电动机130产生车辆的驱动转矩的运行模式下，使车辆行驶。该运行模式是通过这样来实现的：通过逆变器装置的动作，使得在电动机130的定子中产生的旋转磁场的位置与电动机130的转子的磁极位置相比位于超前侧。即，当以与电动机130的转子的旋转速度相同的速度使定子产生的旋转磁场旋转时，电动机130成为既不产生电力也不产生转矩的状态。在该状态下，电池组的充电停止。而且，当定子产生的旋转磁场比电动机130的转子的旋转速度快时，产生电动机130的转矩，消耗电池组的电力。根据这种方法和系统结构，具有可维持高的安全性的效果。
当确认了B组IC没有问题时，MPU把起动完成的情况经由通信线96报告给上位控制器110，之后转移到下一指令。即，MPU使用上位侧接口H-INT的光电耦合器PH1把指令送出到IC-1A～IC-12A。如后所述，这种指令内包含各单电池的电压检测指令和容量调整指令。
IC-1A将由LIN1端子获得的指令信号在LIN接收电路106中进行电位转换，并在逻辑电路103中进行解析。然后，将该信号临时存储在寄存器内，并将相同的同一信号经由LIN发送电路107送出到IC-2A。下位的IC-2A～IC-12A也执行同样的动作。然后，最下位的IC-12A经由光电耦合器PH4把指令信号返回到MPU。
MPU确认返回的指令信号，在正常的情况下送出下一控制指令。MPU将与信号电压相关的误差次数进行累计，在次数是容许次数以下的情况下，将相同的指令信号送出到IC-1A，用于重新执行。另一方面，在误差次数的比率达到了容许值以上的情况下，判断为异常，把异常信号输出到上位控制器110。
C/C 80的IC-1A～IC-12A之间通过LIN1端子和LIN2端子呈菊花链状连接，由于利用指令信号来传递控制信息，因而在控制信息到达IC-1A～IC-12A之前有时间延迟，而这期间的单电池10的电压变化极小，实用上不产生任何问题。另一方面，MPU通过将送出到IC-1A的指令信号和从IC-12A返回的指令信号相比较，在任一个IC出错的情况下，也能检测出该情况。特别是，在经由接口H-INT、L-INT发送指令信号、且内置有DC/DC转换器并与逆变器装置120连接的本实施方式的电源系统1中，有必要考虑这些部件产生的噪声的影响，而MPU可确认一个一个指令在所有的IC-1A～IC-12A中被准确识别的情况，可提高系统的可靠性。即，根据上述的起动方法，可进行可靠性高的控制。并且，可确认异常状态，可实现安全性高的控制。
<电压检测>
在电源系统1处于充放电停止状态的情况下，MPU把电压检测指令经由光电耦合器PH1送出到IC-1A～IC-12A。MPU通过监视来自电源传感器SI的输出可判断电源系统1处于充电状态、放电状态、中止状态中的哪种状态，而由于在车辆行驶中进行强电电池组、逆变器装置120之间的充放电，因而在处于电池组的充放电停止状态的情况下执行该电压检测指令。并且，在单电池是将非晶质碳用作负极活性物质的锂二次电池的情况下，单电池的开电路电压与充电状态(SOC)或容量的相关性极高，在处于充放电停止状态的情况下通过发出电压检测指令，可准确地把握各单电池的SOC等电池状态。
MPU和IC-1A～IC-12A执行上述的起动时的动作，MPU把起动完成的情况经由通信线96报告给上位控制器110。当收到该报告时，上位控制器110向MPU发出电压检测命令。
MPU向IC-1A发出单电池B1的电压检测指令。IC-1A把指令数据存储在寄存器内，并向下位的IC送出相同的指令，从而把指令返回到MPU。该方法与上述的方法相同。IC-1A的逻辑电路103对该电压检测指令进行解析，对电压检测电路101的复用器MUX指定电压检测对象的单电池B1，经由模拟数字转换电路ADC取得电压检测对象的单电池的数字电压值。然后，通过把所取得的电压检测对象的单电池B1的数字电压值传递到下位的IC，MPU取得单电池B1的数字电压值。以下同样，MPU通过依次重复单电池的电压检测指令，取得单电池B1～B48的数字电压值。这样可进行可靠性高的电压检测并可高精度地把握单电池的SOC。另外，A组IC把所测定的单电池的电压存储在寄存器内，当接收到独立于电压检测指令的检测电压输出指令时，也可以输出存储在寄存器内的电压。
MPU在确认了从IC-12A返回的指令没有错误(在有错误的情况下，再次发出相同指令)之后，经由AD转换器取入由温度传感器TH1～TH4所检测出的单电池B1、B5、B41、B45的温度值，计算所取入的温度值的算术平均值。然后，MPU计算所取得的各单电池B1～B48的SOC。
<通常时>
MPU每隔规定时间，将构成电源系统1的所有单电池B1～B48的SOC(充电状态)、放电可输出容量、充电可输出容量、单电池的平均温度、强电电池组的总电压、充电电流、放电电流等经由通信线96报告给上位控制器110。
即，MPU在起动后，运算单电池B1～B48的SOC，并开始由电流传感器SI所检测出的充电电流和放电电流各自的积分。并且，从上述的总电压电路取入强电电池组的电压。而且，计算由温度传感器TH1～TH4所检测出的单电池温度的算术平均值。然后，利用所取入的强电电池组的电压、充电电流的积分值、放电电流的积分值以及单电池的平均温度，计算单电池B1～B48的SOC，并计算当前的放电可输出容量和充电可输出容量。另外，MPU在起动了的时刻，使继电器94成为接通状态并使鼓风风扇17工作，以使构成强电电池组的所有单电池冷却。由此，控制的可靠性提高，并且可进行可靠性高的冷却。
<容量调整>
如上所述，MPU把握了构成电源系统1的所有单电池B1～B48在起动时的SOC。在所有单电池B1～B48的SOC有规定值以上的偏差的情况下，计算超过规定值的单电池(容量调整对象的单电池)的调整容量，并计算与计算出的调整容量对应的容量调整时间，以使偏差的范围在规定值范围内。容量调整用电阻R1的电阻值由于是已知的，因而例如可通过参照表格而容易地计算出容量调整时间。在电源系统1处于充放电状态的情况下，MPU把容量调整对象的单电池的容量调整指令经由光电耦合器PH1送出到IC-1A～IC-12A。该指令的数据字段内包含与容量调整时间相关的信息。
进行这种容量调整的原因是，当单电池间的SOC发生了偏差时，可防止产生了偏差的单电池成为其他单电池的负荷而不能作为电池模块或强电电池组整体发挥期望的功能，并且由于产生了偏差的单电池具有与设计寿命相比寿命缩短的倾向，因而有必要确保电池模块或强电电池组整体的期望寿命。因此，优选的是，在电池组控制器20侧进行控制，以使所有单电池的SOC的偏差在规定值范围内。
在充放电状态下由于车辆是运动的状态，因而在强电电池组进行充放电。在充电状态下，充电电流的一部分被容量调整用电阻R1热消耗，电压高的(产生了偏差的)单电池的充电电流值减小，在放电状态下，同样，放电电流被容量调整用电阻R1热消耗，电压高的单电池的放电电流值增大，因而结果，电压高的单电池的电压变得与其他单电池的电压一致。
当从MPU接收到容量调整指令时，各IC把指令数据存储在寄存器内，并将相同指令送出到下位的IC，从而将指令返回到MPU。该方法与上述的方法相同。各IC的逻辑电路103对该容量调整指令进行解析，从识别符字段判断自己管理下的单电池是否是容量调整对象的单电池，当判断是否定时，认为是发给其他IC的指令，不进行应对，当判断是肯定时，在由数据字段所指令的容量调整时间的期间执行容量调整对象单电池的容量调整。即，例如在单电池B2是容量调整对象单电池的情况下，IC-1A的开关控制电路102把所指令的容量调整时间高电平信号输出到配置在BR2端子和CV3端子之间的开关元件SW2(参照图11)。MPU同样还针对其他需要容量调整的单电池向IC-1A～IC-12A进行指令，使IC-1A～IC-12A消除单电池B1～B48之间的SOC的偏差。IC-1A～IC-12A在自己管理下的单电池的容量调整完成时，经由LIN2端子将该情况传递到下位的IC(的LIN1端子)，从而MPU可识别出所有容量调整对象单电池的容量调整已完成。
(效果等)
由于本实施方式的电源系统1具有的特征和效果已在上述说明中作了描述，因而有与上述说明重复的部分，再次整理来说明电源系统1的效果等。
本实施方式的电源系统1在转换器箱21中内置有DC/DC转换器，向逆变器装置120提供(领受)电源(参照图17)，因而本质上，容易受到来自DC/DC转换器的斩波器电路和逆变器装置120的逆变器的噪声的影响。即，DC/DC转换器经由电池组控制器的5V等的恒定电压电源生成电路给C/C 80的IC带来影响，逆变器装置120经由强电电缆81、82使噪声重叠在强电电池组上。并且，由于48个单电池串联连接(参照图10)，因而C/C 80容易受到由电压变动引起的噪声的影响。要求即使在这种严酷的环境下，电源系统1(电池组控制器20，C/C 80)也能稳定且准确地工作。
在电池组控制器20侧，作为其对策，在强电电池组的正负极与壳体地线之间分别介着有电容器CN、CP。该地线与由DC/DC转换器所转换的12V电源的负侧的电位(与混合型车的底盘相同的电位)相同。利用电容器CN、CP使噪声衰减，电池组控制器20稳定地动作。
另一方面，C/C 80仅凭电容器CN、CP的介在，还难以排除上述的DC/DC转换器、逆变器装置120的噪声影响、以及由强电电池组的电压变动引起的噪声影响来确保稳定且准确的动作。在本实施方式中，如表1所示，实施了各种噪声和电涌对策。因此，即使重叠有由电压变动引起的噪声和来自外部的噪声，也能进行噪声抑制和排除电涌电压的影响，C/C 80可稳定且准确地动作。并且，在电池模块9或电源系统1的制造过程中IC也不会受到破坏。因此，本实施方式的电源系统1即使在上述的严酷环境下也能确保可靠性。
并且，在C/C 80中，在基板上安装有24个同种的IC-1A～IC-12B，这些IC按规定顺序排列配置。例如，在基板上划定的矩形状连续直线1-1’的矩形长边上，每2个地，按照对应的单电池的组AB1～AB12的电位差的顺序，从最高电位侧的IC-1A、IC-1B到最低电位侧的IC-12A、IC-12B连续安装(参照图9)。矩形状连续直线1-1’的矩形短边间的距离相同。因此，能根据构成电池模块9的单电池10的个数提供C/C 80的设计上的自由度，同时可将IC紧凑地安装在基板上，并可减小安装面积，因而可实现C/C 80的成本降低。
而且，在C/C 80中，构成容量调整电路的容量调整用电阻R1被分割安装到IC的固定区域，例如离开了矩形状连续直线1-1’的2个区域(图9的连接器48、49附近的虚线区域)。因此，可针对IC-1A～IC-12B，将在容量调整时电阻R1发出的热的影响抑制到最小限度。
并且，在C/C 80中，将用于与电池组控制器20的MPU在绝缘状态下进行通信的光电耦合器PH1～PH5进行2分割来安装(图9的连接器48、49附近的双点划线区域)。在现有的结构中，需要合计6个光电耦合器。在本实施方式中，由于5个即可，因而C/C 80的基板面积减少，可降低成本。
并且，C/C 80将来自温度传感器TH1～TH4的导出线中继到电池组控制器20。这些导出线由于被一体地集约到将组电池19的电压检测线58进行了集约的连接器，因而在组装时，只需将设置在检测用线束52的另一侧的6个连接器插入到组电池的连接器内，把检测用线束52的一侧的线束连接器与C/C 80的连接器48、49连接，并把通信线束50的前端的连接器与电池组控制器20的连接器连接，就完成连接。因此，这些导出线的连接可与电压检测线的连接一体地进行，可省去连接的工夫。并且，这些导出线由于与检测用线束52和通信线束50成为一体，因而即使在产生振动的混合型车上也没有断线等的危险。而且，在本实施方式中，不在C/C 80侧进行温度检测，而在电池组控制器20侧进行，因而无需在IC上装备AD转换器，可将IC自身抑制得较小，因而可减小C/C 80的基板面积。
因此，由于电池模块9可减小C/C 80，因而可实现电池模块9的小型化，并且可充分确保用于冷却电池模块9所需要的各单电池的冷却空间(冷却风通路)，进而可实现电源系统1的小型化。换句话说，可引出电池本来的性能，并可提高体积容量密度。
并且，构成本实施方式的电源系统1的电池模块9将锂二次电池用作单电池10。因此，例如可确保比镍氢二次电池高的体积容量密度。而且，由于把非晶质碳用作负极活性物质，因而如上所述通过测定开电路电压(OCV)，可精度良好地把握单电池10的充电状态(SOC)。而且，由于把锂锰复合氧化物用作正极活性物质，因而原料丰富，因此例如与把锂钴复合氧化物用作正极活性物质的情况相比，可得到低成本的单电池，可降低电池模块9进而电源系统1的成本。
而且，由于使检测构成强电系统的各单电池的过充电的B组IC独立于A组IC来监视各单电池，因而在安全性方面也能值得信赖。
而且，在本实施方式的电源系统1中，电池组控制器20的MPU经由光电耦合器PH1～PH5与C/C 80的IC在电气非绝缘状态下进行通信，电池组控制器20的总电压电路也利用变压器与强电电池组的高电压绝缘，因而不会产生电压破坏，并且也能防止短路等引起的影响波及到上位控制器110侧。
并且，在本实施方式的电源系统1中，2个电池模块9之间经由维护检查用的SD开关6串联连接。因此，在维护检查时，通过使该SD开关6处于断开状态来进行作业，可确保作业者的安全性。并且，通过使SD开关6露出于模块壳体9a，可使其在将下容器和上盖分离之前的维护检查的初始阶段成为断开状态。
并且，在本实施方式的电源系统1中，电池组控制器20经由DC/DC转换器从外部电源的24V系铅电池接受电源供给，因而与从由2个电池模块9构成的强电电池组接受电源供给的情况相比，可提高电池组功能的自身保持性。当把本实施方式的电源系统1用作车辆所装备的电源装置时可发挥大的效果，由于内置有DC/DC转换器，因而可装备在各种移动体上，从而具有效果。
并且，在本实施方式的电源系统1中，由于在继电器壳体18内具有正极侧主继电器RLP和负极侧主继电器RLN，因而即使在某种外力作用于电源系统1上而使电源系统1的一部分破损的情况下，也能提高对外部装置整体的安全性。而且，由于这些强电系继电器利用来自从电源系统1接受电力供给的逆变器装置120的控制信号来控制继电器，因而安全性提高。
例如，在图17中，在逆变器装置120运行开始前，例如车辆停在停车场等的情况下，从安全性方面考虑，电容器128的电荷被保持在放电状态。考虑通过与车钥匙的操作连动，当取下钥匙时排放电容器128的电荷，来提高安全性。然后当再次进行了车钥匙的操作时，电源系统1开始向逆变器装置120提供直流电。逆变器装置120的输入部和电源系统1由于有大电流流过，因而将电力供给路径中的电阻抑制得较小。因此，当把电源系统1和逆变器装置120连接时，存在大电流临时流入电容器128的可能性。继电器很有可能因该大电流而损伤，并且逆变器装置的直流端子和电容器128的端子部很有可能损伤。在上述实施方式中，根据来自逆变器装置120的控制装置即MCU 122的指令，继电器RLPRE先于继电器RLP导通，并经由电流限制用的电阻RPRE提供用于给电容器128充电的电流。随着电容器128充电的进行，在端子电压高于规定值的状态下，成为继电器PLP导通而能把直流电流提供给逆变器装置120的状态。根据这种结构和控制，可保护电源系统1的继电器RLP免受大电流的不良影响。并且，可保护逆变器装置120的直流端子和电容器128的端子免受大电流的不良影响。
上述一系列的电容器128的预先充电动作可以通过上位控制器110进行，然而当不通过上位控制器110而是根据MCU 122的指令来进行时，可通过车辆的起动控制减少繁忙的上位控制器110的控制负荷。并且，MCU 122设置在与电容器128相同的装置内，并被保持在容易检测电容器128的充电状态的位置，因而可避免由于上述功能的追加而使系统整体复杂化。例如如果电容器128的放电动作和上述的预先充电动作双方由MCU 122控制，则图17的驱动系统整体不会复杂化，可控制电容器128的充电和放电，提高了安全性和可靠性。
如上所述，在继电器壳体18内，在正极侧主继电器RLP上经由电阻PPRE并联连接了比该继电器耐电流值小的预充电继电器RLPRE，在电池模块9把电源提供给逆变器装置120的初期时，预充电继电器RLPRE被逆变器装置120控制为接通状态，对逆变器装置120内的平衡电容器充电，因而即使逆变器装置120的输入侧的电阻变小，也能防止使正极侧主继电器RLP和负极侧主继电器RLN熔化的事故。
而且，在本实施方式的电源系统1中，由于下盖45具有正面、底面、背面这3面，上盖46具有左侧面、上表面、右侧面这3面，并将下盖45和上盖46接合，从而使电池模块9的外装壳体为大致六面体，因而在将由各6个组电池19构成的2个组电池块40配置固定在下盖45上时，左侧面和右侧面的空间打开，因而可提高作业性(组装性)，在将下盖45和上盖46接合时，可进行从正面和背面方向的目视确认，因而可提高安全性。并且，由于上盖46和下盖45都具有3面，因而与具有5面的箱结构的外装壳体相比可降低成本。
并且，在本实施方式的电源系统1中，可按照单电池10→组电池19→(组电池块40)→电池模块9→电源系统1来分步骤地组装。因此，装配单元的管理容易。并且，由于弱电系电路的大部分连接借助连接器来进行，因而连接容易，可防止误布线，并且即使装备在混合型车上也能防止由振动等引起的断线。
并且，在电池模块9中，下盖45具有如下结构：针对所配置的每个组电池19形成管道75，在管道75上在与构成组电池19的单电池10之间对应的部位形成有通风孔76，因而冷却风从下侧向上吹而吹到各单电池10之间，由于在管道75流通的冷却风的温度是恒定的，因而恒定温度的空气吹到各个单电池10上时，冷却条件几乎恒定。并且，具有仅通过将在内部固定了具有百叶窗功能(弧状百叶窗36、十字状百叶窗37)的相同形状的组电池19的组电池块40形成到具有管道75和通风孔76的下盖45上，便完成冷却系统的极其高效的结构，无需针对每个单电池10改变百叶窗形状，可进行简易的组装。而且，冷却风的导入侧越是大面积地前往排出侧，通风孔76的开口面积就越小，而且，最接近导入侧的通风孔的大致一半被屏蔽百叶窗77覆盖，最接近排出侧的通风口具有与最接近导入侧的通风孔大致相同的开口面积，因而可使单电池10的温度大致恒定。
并且，电池模块9由于下盖45在底面具有下盖突起73(参照图6)，并在上盖46上形成有上盖凹部89，因而使下盖突起73与上盖凹部89卡合，可进行电池模块9的层叠配置，因而在本实施方式的电源系统1中，与电池模块9的平面配置相比可进行立体配置，空间利用率提高。此时，由于采用利用套环91和长螺栓92进行固定的结构，因而即使装备在混合型车等移动体上，也能排除振动等的影响。
另外，在本实施方式中，说明了针对C/C 80的噪声对策电感器L、L’的效果大的情况，然而如表1的第4项所说明的那样，对于电阻R3，也能提高IC的耐噪性。
因此，也可以在权利要求书内保护以下内容，即：“一种电池控制器，其特征在于，为了检测将由串联连接的多个单电池构成的单电池的组进一步多个串联连接而构成的单电池串联连接体的各单电池的电压，对应于上述单电池的组而配置多个具有电压检测电路的IC，在上述各IC上设置有：用于接收构成对应的组的单电池的端子电压的电压输入端子，用于从与相邻的单电池的组对应的IC收取信息的信息接收端子，以及把信息输出到与相邻的单电池的组对应的IC的信息发送端子，与构成各组的单电池的电位顺序相关联并与上述组对应的各IC构成环状的信息传送路径，为了通过该信息传送路径进行信息收发，经由电阻把与相邻的上述组中的一个组对应的IC的信息发送端子和与相邻的上述组中的另一个组对应的IC的信息接收端子连接。”。另外，在上述实施方式中，信息从与电压高的组对应的IC被发送给与电压低的组对应的IC，然而反之也可以。相邻的组间电位差较小，可进行信息传送。锂二次电池的端子电压在充放电状态下变化，然而如果在相邻的单电池的组之间进行信息传送，则与各组分别对应的IC的基准电位相对地变化，电位差在规定范围内，因而信息传送容易，可维持高的可靠性。
并且，如表1的第5、6项所说明的那样，对于肖特基二极管D3、D4，也能提高IC的耐电涌性等。
因此，也可以在权利要求书内包含以下内容，即：“一种电池控制器，其将具有检测把偶数个单电池串联连接而成的单电池的组的各单电池的电压的电压检测部的IC对应于上述单电池的组而设置了多个，该电池控制器的特征在于，上述各IC具有用于检测上述单电池的组的中点的电压的中点电压检测端子，在上述各IC的中点电压检测端子和GND端子之间介有第1肖特基二极管。”，以及“一种电池控制器，其将具有检测把偶数个单电池串联连接而成的单电池的组的各单电池的电压的电压检测部的IC对应于上述单电池的组而设置了多个，该电池控制器的特征在于，上述各IC具有用于检测上述单电池的组的中点的电压的中点电压检测端子，在上述各IC的中点电压检测端子和GND端子之间介有第1肖特基二极管，在上述各IC的Vcc端子和中点电压检测端子之间介有第2肖特基二极管。”。
而且，在本实施方式中，示出了把用于把容量调整用电阻R1与单电池并联连接的开关元件设置在IC内的例子。该方法非常好，然而本发明不限于此，开关元件也可以设置在IC外。
并且，在本实施方式中，示出了使B组IC具有检测过充电的功能的例子，然而本发明不限于此。例如，也可以使其监视过放电、充电状态(SOC)、健康状态(SOH)等。而且，在本实施方式中，示出了使A组IC具有各单电池的电压检测功能和容量调整功能、并使B组IC具有各单电池的过充电检测功能的例子，然而也可以使A组IC或B组IC具有这3个功能中的任意2个功能，使B组IC或A组IC具有其中的任一个功能。在该情况下，即使A组IC和B组IC是根据目的而不同的电路，也可以采用在同一电路中一部分功能被组使用而一部分功能不被使用的形式。在ASIC的情况下，考虑到模具费和运转费，与制造多种IC的情况相比有时成本变低。并且，如上所述，A组IC和B组IC也可以使用1个IC芯片构成。
并且，在本实施方式中，示出了把5字节的指令信号输入到FF接收线(FFON)的例子，然而本发明不限于此。在本实施方式中，由于B组IC具有过充电监视的单一功能，因而可以利用高电平信号来使其起动。并且，也可以从FF输出线(FFOUT)利用高电平信号把哪个单电池为过充电的情况报知给MPU。这样，由于信号是2值(高电平或低电平)的，因而可加快在菊花链状的网络中的传递，MPU可更快速地把握过充电的情况，因而针对过充电的对策可提前，可提高安全性。在该情况下，MPU使具有电压检测功能的A组IC测定电压，结果随后可以知道哪个单电池为过充电。
而且，在本实施方式中，示出了如图9所示，在C/C 80的基板上，在矩形状连续直线1-1’的矩形长边上，每4个地，按照对应的单电池的组AB1～AB12的电位差顺序，从最高电位侧的IC-1A、IC-1B到最低电位侧的IC-12A、IC-12B连续安装的例子，然而本发明不限于此。例如，安装在矩形状连续直线1-1’的矩形长边上的IC的个数也可以不同。在这种情况下，在必须配置连接器和基板固定用的圆孔等的情况下是有效的，并且在这种情况下，也可以改变矩形状连续直线1-1’的矩形短边间的距离，确保了设计上的自由度。
并且，在本实施方式中，例示出由于日本的混合型车，特别是混合型卡车装备24V系铅电池，因而具有从24V转换到12V的DC/DC转换器的电源系统1，然而例如在美国，装备12V系铅电池的卡车也很普及。在这种情况下，不需要DC/DC转换器，可实现电源系统1的小型化。
并且，在包含卡车和载客车的汽车中，本实施方式是最佳的，在汽车中可考虑具有不同系统的电源系统。通过具有DC/DC转换器的功能，可具有其他系统的电源系统。当电动机130的旋转速度增大时，内部感应电压增高，提供所需电流变得困难。可考虑利用DC/DC转换器进行升压，并把升压后的电力从逆变器提供给电动机。可把上述DC/DC转换器用于使向逆变器提供的电压上升。在该情况下，不是将强电电池组的端子电压直接提供给电容器128，而是利用DC/DC转换器进行升压，并把升压后的直流电提供给电容器128和电源模块126。
并且，在本实施方式中，示出了将温度传感器TH1～TH4固定在由单电池构成的组AB1、AB2、AB11、AB12的最高电位侧的单电池上的例子，然而只要能把握构成强电电池组的所有单电池的平均温度即可，因而本发明不限于所例示的方式，例如可以固定在任意2个组电池的任意单电池上。
而且，在本实施方式中，例示出混合型车用的电源系统1，然而本发明应用于车辆时具有非常大的效果。而且在车辆以外，可广泛应用于需要大电流充放电的电源系统，具有适当的效果。并且，在本实施方式中，例示出将4个单电池10串联连接的组电池19并列设置12个而成的电池模块9，然而本发明不限于电池模块9的结构和连接(串联、并联)。例如，可以改变单电池10的个数，也可以改变组电池19的个数和排列。并且，在本实施方式中，示出了将2个电池模块9上下重叠而收纳在外装箱内的例子，然而也可以收纳3个以上，也可以采用使用1个电池模块9的电源系统。
然而，如上所述，将图10所示的单电池B1至B47分成高电位侧和低电位侧的电池模块9具有大的效果。并且，在本实施方式中是2组，然而通过将串联连接的单电池根据电位分成多个来处理，如图9所示，可将与C/C 80连接的连接器48和49根据电位来划分。各连接器处理的单电池的电压差减小，并且连接器的连接管脚数减少。可减小连接器连接时或者断开时的部分连接状态的影响。
并且，在本实施方式中，例示出单电池10是圆柱状锂二次电池，然而本发明不限于此。例如，可以使单电池10的形状为方形、多边形，也可以使用通过层叠膜包装的二次电池。并且，除了锂二次电池以外，还能使用镍氢二次电池等其他二次电池。
然后，在本实施方式中，示出了把电池模块9的进气口14和排气口15分别形成在长度方向两侧的端面下部的例子，然而本发明不限于此。例如，如果把进气口14形成在电池模块9的端面的上部，则从沿着电池模块9的长度方向的侧面观察冷却风的流动为对角线方向，因而可提高冷却效果。并且，可以把进气口14形成在沿着长度方向的侧面。
产业上的可利用性
本发明提供了可靠性良好的电池控制器、具有该电池控制器的电池模块、以及具有该电池模块的电源系统，因而有助于电池控制器、电池模块以及电源系统的制造和销售，因此具有产业上的可利用性。

Claims (15)

1.一种电池控制器，其具有：
与多个单电池组分别对应地设置的多个集成电路，所述多个单电池组串联地电连接，且所述多个单电池组分别具有串联地电连接的多个单电池；以及
与所述多个单电池分别对应地设置的多个容量调整用电阻，当调整对应的单电池的充电状态时，该多个容量调整用电阻与对应的单电池连接，
所述多个集成电路分别具有：
多个电压检测用端子，它们与构成对应的单电池组的多个单电池各自的正极和负极电连接；
多个容量调整用端子，它们用于控制构成对应的单电池组的多个单电池各自和与这多个单电池分别对应地设置的容量调整用电阻之间的导通、断开；
用于输入信号的信号输入端子；以及
用于输出信号的信号输出端子，
与电位上相邻的2个单电池组中的一方对应的集成电路的信号输出端子和与该电位上相邻的2个单电池组中的另一方对应的集成电路的信号输入端子之间连接成，从与电位上相邻的2个单电池组中的一方对应的集成电路的信号输出端子向与该电位上相邻的2个单电池组中的另一方对应的集成电路的信号输入端子传送信号，
该电池控制器还具有：
多个第1电容器，它们电连接在所述多个单电池各自的正极与负极之间；以及
多个第2电容器，它们电连接在所述多个电压检测用端子中的与各个单电池的正极和负极对应的电压检测用端子之间。
2.根据权利要求1所述的电池控制器，其特征在于，
该电池控制器还具有控制基板和连接器，
在所述控制基板上设置有以下部分：
所述多个集成电路；
所述多个容量调整电阻；
所述第1电容器和第2电容器；以及
布线，其将所述与电位上相邻的2个单电池组中的一方对应的集成电路的信号输出端子和与该电位上相邻的2个单电池组中的另一方对应的集成电路的信号输入端子之间连接，
所述连接器将与所述多个单电池各自的正极和负极电连接的布线和设置在所述控制基板上的与所述多个集成电路的多个电压检测用端子电连接的布线电连接，
并且，所述连接器设置在所述控制基板上。
3.根据权利要求1或2所述的电池控制器，其特征在于，
所述第1电容器用于去除高频侧的噪声，
所述第2电容器相比于所述第1电容器用于去除低频侧的噪声。
4.根据权利要求1或2所述的电池控制器，其特征在于，
所述第2电容器的电容比所述第1电容器的电容大。
5.根据权利要求1或2所述的电池控制器，其特征在于，
所述第1电容器设置为，用于去除高频侧的噪声，
所述第2电容器设置为，相比于所述第1电容器用于去除低频侧的噪声，
所述第2电容器的电容比所述第1电容器的电容大。
6.一种电池控制器，其具有：
与多个单电池组分别对应地设置的多个集成电路，所述多个单电池组串联地电连接，且所述多个单电池组分别具有串联地电连接的多个单电池；以及
与所述多个单电池分别对应地设置的多个容量调整用电阻，当调整对应的单电池的充电状态时，该多个容量调整用电阻与对应的单电池连接，
所述多个集成电路分别具有：
多个电压检测用端子，它们与构成对应的单电池组的多个单电池各自的正极和负极电连接；
多个容量调整用端子，它们用于控制构成对应的单电池组的多个单电池各自和与这多个单电池分别对应地设置的容量调整用电阻之间的导通、断开；
用于输入信号的信号输入端子；
用于输出信号的信号输出端子；
电源端子，其与构成对应的单电池组的多个单电池中、最高电位的单电池的正极电连接；以及
接地端子，其与构成对应的单电池组的多个单电池中、最低电位的单电池的负极电连接，
与电位上相邻的2个单电池组中的一方对应的集成电路的信号输出端子和与该电位上相邻的2个单电池组中的另一方对应的集成电路的信号输入端子之间连接成，从与电位上相邻的2个单电池组中的一方对应的集成电路的信号输出端子向与该电位上相邻的2个单电池组中的另一方对应的集成电路的信号输入端子传送信号，
在所述电源端子与所述接地端子之间连接有多个第1电容器。
7.根据权利要求6所述的电池控制器，其特征在于，
该电池控制器还具有控制基板和连接器，
在所述控制基板上设置有以下部分：
所述多个集成电路；
所述多个容量调整电阻；
所述多个第1电容器；以及
布线，其将所述与电位上相邻的2个单电池组中的一方对应的集成电路的信号输出端子和与该电位上相邻的2个单电池组中的另一方对应的集成电路的信号输入端子之间连接，
所述连接器将与所述多个单电池各自的正极和负极电连接的布线和设置在所述控制基板上的与所述多个集成电路的多个电压检测用端子电连接的布线电连接，
并且，所述连接器设置在所述控制基板上。
8.根据权利要求6或7所述的电池控制器，其特征在于，
所述多个第1电容器的电容彼此不同。
9.根据权利要求6或7所述的电池控制器，其特征在于，
所述多个集成电路分别还具有用于产生基准电压的基准电压端子，
在所述基准电压端子与所述接地端子之间连接有第2电容器。
10.根据权利要求6或7所述的电池控制器，其特征在于，
在所述电源端子与所述接地端子之间连接有齐纳二极管。
11.一种电池控制器，其具有：
与多个单电池组分别对应地设置的多个集成电路，所述多个单电池组串联地电连接，且所述多个单电池组分别具有串联地电连接的多个单电池；以及
与所述多个单电池分别对应地设置的多个容量调整用电阻，当调整对应的单电池的充电状态时，该多个容量调整用电阻与对应的单电池连接，
所述多个集成电路分别具有：
多个电压检测用端子，它们与构成对应的单电池组的多个单电池各自的正极和负极电连接；
多个容量调整用端子，它们用于控制构成对应的单电池组的多个单电池各自和与这多个单电池分别对应地设置的容量调整用电阻之间的导通、断开；
用于输入信号的信号输入端子；
用于输出信号的信号输出端子；
电源端子，其与构成对应的单电池组的多个单电池中、最高电位的单电池的正极电连接；以及
接地端子，其与构成对应的单电池组的多个单电池中、最低电位的单电池的负极电连接，
与电位上相邻的2个单电池组中的一方对应的集成电路的信号输出端子和与该电位上相邻的2个单电池组中的另一方对应的集成电路的信号输入端子之间经由电阻而连接成，从与电位上相邻的2个单电池组中的一方对应的集成电路的信号输出端子向与该电位上相邻的2个单电池组中的另一方对应的集成电路的信号输入端子传送信号。
12.根据权利要求11所述的电池控制器，其特征在于，
该电池控制器还具有控制基板和连接器，
在所述控制基板上设置有以下部分：
所述多个集成电路；
所述多个容量调整电阻；
布线，其将所述与电位上相邻的2个单电池组中的一方对应的集成电路的信号输出端子和与该电位上相邻的2个单电池组中的另一方对应的集成电路的信号输入端子之间连接；以及
电阻，其连接在所述与电位上相邻的2个单电池组中的一方对应的集成电路的信号输出端子和与该电位上相邻的2个单电池组中的另一方对应的集成电路的信号输入端子之间，
所述连接器将与所述多个单电池各自的正极和负极电连接的布线和设置在所述控制基板上的与所述多个集成电路的多个电压检测用端子电连接的布线电连接，
并且，所述连接器设置在所述控制基板上。
13.根据权利要求11或12所述的电池控制器，其特征在于，
在所述信号输入端子与所述接地端子之间连接有齐纳二极管。
14.一种电池模块，其特征在于，该电池模块具有：
串联地电连接的多个单电池组，它们分别具有串联地电连接的多个单电池；以及
权利要求1、6、11中任意一项所述的电池控制器。
15.一种电池系统，其特征在于，该电池系统具有：
串联地电连接的多个单电池组，它们分别具有串联地电连接的多个单电池；
权利要求1、6、11中任意一项所述的电池控制器；以及
与所述电池控制器在电绝缘的状态下进行通信的电池组控制器，
所述电池组控制器通过与所述电池控制器的通信，从所述电池控制器输入所述多个单电池各自的电压，计算所述多个单电池各自的充电状态，并且，判断所述多个单电池中需要调整充电状态的单电池，向所述电池控制器输出指令，以对需要调整充电状态的单电池的充电状态进行调整，
所述电池控制器与所述电池组控制器之间通过光电耦合器电绝缘。
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