JP5825904B2 - 電池状態通知ユニット、バスバモジュール、組電池、及び、電池状態監視システム - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車等に搭載される組電池の状態の監視に用いられる電池状態通知ユニット、当該電池状態通知ユニットを有するバスバモジュール及び組電池、並びに、当該電池状態通知ユニットを有する電池状態監視システムに関するものである。

近年、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド自動車（以下、ＨＥＶという）や電動モータのみで走行する電気自動車が普及してきている。例えば、ＨＥＶは、上記エンジン始動用および車内電装品動作用の１２Ｖ程度の低圧バッテリと、上記電動モータ駆動用の高圧バッテリと、の２種類のバッテリを備えている。上述した高圧バッテリは、ニッケル水素電池やリチウム電池といった二次電池を単位セル（即ち、電池セル）として、この単位セルを複数直列接続して組電池を構成し、高電圧を得ている（例えば、特許文献１を参照）。

上述した高圧バッテリは充放電を繰り返すうちに各単位セルの電極間電圧、即ち充電状態（ＳＯＣ）にばらつきが生じる。高圧バッテリの充放電にあたっては、各単位セルの耐久性や安全確保の観点から、電極間電圧値の最も高い単位セルが所定の上限電圧値に到達した時点で充電を禁止し、電極間電圧値の最も低い単位セルが所定の下限電圧値に到達した時点で放電を禁止する必要がある。従って、各単位セルにＳＯＣのばらつきが生じた異常状態では、実質上、バッテリの使用可能容量が減少することになる。そこで、上述した高圧バッテリにおいては、電極間電圧値の高い単位セルを上記電動モータ駆動とは別に放電させて、各単位セルのＳＯＣを均等化して正常状態に戻す必要がある。このような単位セルのＳＯＣの均等化のために、各単位セルの電極間電圧を監視する必要がある。

また、上述した高圧バッテリは、上記電動モータ駆動時に大電流を放電することにより多大な熱が発生するところ、一部の単位セルに不具合などがあると許容上限温度を超える高温となる異常状態になる場合がある。そこで、このような高温の異常状態になる前に放電を止めて当該異常状態を未然に防ぐために、高圧バッテリの温度を監視する必要がある。また、バッテリ温度が変化することにより上記電極間電圧も変化するので、温度による上記電極間電圧の補正も行われる。

図１６に、従来の電池状態監視システムである高圧バッテリシステムを示す。

この高圧バッテリシステム（図中、符号８０１で示す）は、複数の組電池としての高圧バッテリ８１０と、当該高圧バッテリ８１０の状態を監視する電池状態監視装置８５０と、を有している。

高圧バッテリ８１０は、一方向に配列された複数の電池セル８２１を有する電池モジュール８２０と、前記電池モジュール８２０の上面に重ねて配置されるバスバモジュール８３０と、コネクタプラグ８４１及び複数の電線８４２を有するワイヤハーネス８４０と、を有している。

バスバモジュール８３０には、複数のバスバ８３１が設けられている。複数のバスバ８３１は、それぞれが互いに隣接する電池セル８２１の正電極と負電極とを接続することで、複数の電池セル８２１全体を直列接続する。また、バスバモジュール８３０には、上記一方向（即ち、複数の電池セル８２１の配列方向）の中央部及び両端部に、測定した温度に応じた電圧を出力する複数の温度センサ部８３２が設けられている。

ワイヤハーネス８４０の複数の電線８４２は、それらの一端が、コネクタプラグ８４１内の図示しない端子部にそれぞれ接続されており、それらの他端が、上記複数のバスバ８３１に重ねるなどして電池セル８２１の電極に接続された複数の端子金具８３３、及び、上記温度センサ部８３２にそれぞれ接続されている。

電池状態監視装置８５０は、例えば、箱形のケース８５１と、当該ケース８５１に収容されたマイクロコンピュータなどで構成された制御部（図示なし）と、を有している。ケース８５１には、前記ワイヤハーネス８４０のコネクタプラグ８４１と嵌合するコネクタソケット（図示なし）が当該ケース８５１から露出して設けられている。このコネクタソケットに上記コネクタプラグ８４１が嵌合することにより、制御部とワイヤハーネス８４０（即ち、上記端子金具８３３及び上記温度センサ部８３２）とが接続される。

そして、制御部は、上記複数の端子金具８３３及び上記温度センサ部８３２から出力される電圧値に基づいて、複数の電池セルの電極間電圧及び電池セルの温度を検出して、各高圧バッテリ８１０が正常状態にあるか否かを監視していた。

しかしながら、上述した高圧バッテリシステム８０１では、電池セル８２１の数に応じた本数の複数の電線８４２が必要になるとともに、当該複数の電線８４２が電池セル８２１から引き出されてそのまま電池状態監視装置８５０まで配索されるので、当該ワイヤハーネス８４０の配索空間を大きく設けなければならず、配索設計及び配索作業が困難であるという問題があった。また、電池セル８２１の電極の電圧がワイヤハーネス８４０を通じて電池状態監視装置８５０に入力されるところ、この電池セル８２１の電極の電圧は、車体等の基準電位との電位差が数百ボルトの高電圧になる場合があるので、電池状態監視装置８５０においては、このような高電圧と制御用の低電圧とが混在することを考慮して耐絶縁性や耐ノイズ性などの安全性／信頼性設計を行う必要があり、そのため、装置等の電気設計が困難であるという問題があった。

そこで、これら問題を解決する構成として、図１７に示す電池状態監視システム（図中、符号９０１で示す）が提案されている。

電池状態監視システム９０１は、複数の組電池としてのバッテリパック９１０と、当該複数のバッテリパック９１０の状態を監視する電池状態監視ユニット９６０と、複数のバッテリパック９１０と電池状態監視ユニット９６０とを接続するワイヤハーネス９７０と、を有している。

バッテリパック９１０は、一列に配列された複数の電池セル９２１で構成された電池モジュール９２０と、複数のバスバ９３２、複数の端子金具９３３、複数の温度センサ部９３４及び電池状態通知ユニット９４０を備えたバスバモジュール９３０と、を有している。そして、各バッテリパック９１０に設けられたバスバモジュール９３０において、電池状態通知ユニット９４０が、バッテリパック９１０の端子金具９３３から出力された電池セル９２１の電極間電圧に応じたセル電圧信号及び温度センサ部９３４から出力された電圧に応じたセル温度信号に基づいて、電池セル９２１の電極間電圧及び温度を示す情報を含むデジタル信号からなる電池状態情報を生成して、当該電池状態情報を電池状態監視ユニット９６０に送信する。

これにより、電池状態監視ユニット９６０において、各バッテリパック９１０の電池状態通知ユニット９４０から送信された電池状態情報に基づいて、当該バッテリパック９１０の状態を監視することができ、そのため、電池状態通知ユニット９４０と電池状態監視ユニット９６０とを接続するワイヤハーネス９７０における複数の電線の本数を削減することができ、ワイヤハーネス９７０の配索設計及び配索作業が容易にできた。また、デジタル信号からなる上記電池状態情報を電池状態監視ユニット９６０に送信するので、送信する信号の電圧レベルを数ボルト程度の低電圧にすることができ、そのため、電池状態監視ユニット９６０における耐絶縁性や耐ノイズ性などの安全性／信頼性設計等の電気設計が容易にできた。

特開２０１１−７６９３６号公報

しかしながら、バッテリパック９１０に設けられる電池状態通知ユニット９４０は、当該バッテリパック９１０の電池モジュール９２０を構成する電池セル９２１の個数に合わせて設計されているところ、複数のバッテリパック９１０は、それらが搭載される車両の仕様や配置スペースの制約などにより電池セル９２１の個数が互いに異なる場合があるので、当該電池セル９２１の個数が異なるバッテリパックの間で電池状態通知ユニット９４０を流用することができず、そのため、電池状態通知ユニット９４０の共通化が難しく、製造コストを低減できないという問題があった。

本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。即ち、電池セルの個数が異なるバッテリパックの間で容易に流用できる電池状態通知ユニット、その電池状態通知ユニットを有するバスバモジュール及び組電池、並びに、その電池状態通知ユニットを有する電池状態監視システムを提供することを目的としている。

請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、所定単位数Ｓに２以上の整数ｎを乗じた複数の一列に配列された電池セルと、前記電池セルの状態に応じたアナログ信号を出力する同一平面上に配置された複数の電池状態出力手段と、を有する組電池に設けられ、前記組電池の状態を監視する電池状態監視ユニットに接続される電池状態通知ユニットであって、前記所定単位数Ｓの電池セル毎に対応して、前記複数の電池状態出力手段を覆う状態で、互いに嵌合接続される複数（即ち、ｎ個）のサブユニットを有し、そして、前記サブユニットが、前記電池状態出力手段によって出力された前記アナログ信号に基づいて、当該サブユニットに対応する前記電池セルの状態を示す情報を含むデジタル信号からなる電池状態情報を生成する情報生成手段と、前記情報生成手段によって生成された前記電池状態情報を前記電池状態監視ユニットに送信する情報送信手段と、を有していることを特徴とする電池状態通知ユニットである。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記サブユニットが、他の前記サブユニットによって送信された前記電池状態情報を中継する情報中継手段をさらに有していることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項２に記載された発明において、前記情報中継手段が、第１コネクタと、他の前記サブユニットの前記第１コネクタと嵌合可能に設けられた第２コネクタと、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの間で前記電池状態情報を伝送する伝送部と、を有していることを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明は、上記目的を達成するために、所定単位数に２以上の整数を乗じた複数の電池セルを有する組電池に設けられるバスバモジュールであって、前記電池セルの状態に応じたアナログ信号を出力する複数の電池状態出力手段と、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池状態通知ユニットと、を有していることを特徴とするバスバモジュールである。

請求項５に記載された発明は、上記目的を達成するために、所定単位数に２以上の整数を乗じた複数の電池セルと、前記電池セルの状態に応じたアナログ信号を出力する複数の電池状態出力手段と、を有する組電池であって、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池状態通知ユニットを有していることを特徴とする組電池である。

請求項６に記載された発明は、上記目的を達成するために、（ａ）所定単位数に２以上の整数を乗じた複数の電池セルと、前記電池セルの状態に応じたアナログ信号を出力する複数の電池状態出力手段と、を有する一又は複数の組電池と、（ｂ）前記組電池の状態を監視する一の電池状態監視ユニットと、を有する電池状態監視システムであって、前記組電池には、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池状態通知ユニットが設けられていることを特徴とする電池状態監視システムである。

請求項１に記載された発明によれば、組電池が備える複数の一列に配列された電池セルについて所定単位数の電池セル毎に対応した複数のサブユニットが設けられ、そして、これらサブユニットが、同一平面上に配置された電池状態出力手段によって出力されたアナログ信号に基づいて、当該サブユニットに対応する電池セルの状態を示す情報を含むデジタル信号からなる電池状態情報を生成して、当該電池状態情報を外部の電池状態監視ユニットに送信するので、組電池が備える電池セルの個数に応じてサブユニットを増設又は削減することにより、電池セルの個数が異なる組電池の間で流用することができ、そのため、電池状態通知ユニットが有するサブユニットの個数を組電池の電池セルの個数に合わせて変更することで当該電池状態通知ユニットを共通して用いることができ、製造コストを低減できる。また複数のサブユニットは、複数の電池状態出力手段を覆う状態で、互いに嵌合接続されるため、電池状態通知ユニットの組立性を向上できる。

請求項２に記載された発明によれば、サブユニットが、他のサブユニットによって送信された電池状態情報を中継する情報中継手段をさらに有しているので、複数のサブユニットを互いに直列接続することで各サブユニットによって送信された電池状態情報を各サブユニットを経由して端部に配置された一のサブユニットに集約することができ、そのため、当該一のサブユニットのみを外部の電池状態監視ユニットに接続すればよく、これにより、外部との接続が簡易になり電池状態通知ユニットが組み込まれる装置、システムなどの組立性を向上できる。

請求項３に記載された発明によれば、情報中継手段が、第１コネクタと、他の前記サブユニットの第１コネクタと嵌合可能に設けられた第２コネクタと、第１コネクタと第２コネクタとの間で電池状態情報を伝送する伝送部と、を有しているので、サブユニット間で第１コネクタ及び第２コネクタとを嵌合させることにより、サブユニット同士を直接接続することができ、そのため、サブユニット同士を接続するワイヤハーネスなどを不要として、電池状態通知ユニットの組立性を向上できる。

請求項４、５、６に記載された発明によれば、上述の請求項１〜３のいずれか一項に記載された電池状態通知ユニットを有しているので、組電池が備える電池セルの個数に応じてサブユニットを増設又は削減することにより、電池セルの個数が異なる組電池の間で流用することができ、そのため、電池状態通知ユニットが有するサブユニットの個数を組電池の電池セルの個数に合わせて変更することで当該電池状態通知ユニットを共通して用いることができ、製造コストを低減できる。

本発明の電池状態監視システムの一実施形態であるバッテリ電源システムを示す斜視図である。 図１のバッテリ電源システムの上面図である。 図１のバッテリ電源システムの機能ブロック図である。 図１のバッテリ電源システムが有するバッテリパックの分解斜視図である。 （ａ）は、図４のバッテリパックが有する電池状態通知ユニットのサブユニットの斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のサブユニットの上面図であり、（ｃ）は、（ａ）のサブユニットの側面図である。 （ａ）は、図５のサブユニットの機能ブロック図であり、（ｂ）は、（ａ）のサブユニットにおける端子脚部とセル電圧入力部との間の接続の変形例を示す図である。 図６（ａ）のサブユニットのマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）が実行する電池セル電圧検出処理の一例を示すフローチャートである。 図６（ａ）のサブユニットのマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）が実行する電池セル温度検出処理の一例を示すフローチャートである。 図６（ａ）のサブユニットのマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）が実行する電池状態情報送信処理の一例を示すフローチャートである。 図６（ａ）の電池状態通知ユニットのマイクロコンピュータのＲＡＭに設けられた電極間電圧格納領域及び温度格納領域を説明する図である。 図１のバッテリ電源システムが有する電池状態監視ユニットの機能ブロック図である。 図１のバッテリ電源システムの動作の一例を説明するシーケンス図である。 図１のバッテリ電源システムの変形例の構成を示す斜視図である。 図６（ａ）のサブユニットの変形例の構成を示す機能ブロック図である。 図６（ａ）のサブユニットの他の変形例の構成を示す機能ブロック図である。 従来の高圧バッテリシステムを説明する斜視図である。 従来の他の高圧バッテリシステムを説明する斜視図である。

以下、本発明の電池状態監視システムの一実施形態であるバッテリ電源システムについて、図１〜図１５を参照して説明する。

本実施形態のバッテリ電源システムは、ハイブリッド自動車に搭載されて、電動モータに電力を供給するものである。このバッテリ電源システムは、上記電動モータ駆動用の高電圧系電源を構成するバッテリパックを備えている。また、ハイブリッド自動車には、このバッテリパック以外にも、エンジン始動用および車内電装品動作用の１２Ｖ程度の低電圧系電源を構成する低圧バッテリが設けられている。

図１〜図３に示すように、バッテリ電源システム（図中、符号１で示す）は、複数の組電池としてのバッテリパック１０と、当該複数のバッテリパック１０の状態を監視する電池状態監視ユニット６０と、複数のバッテリパック１０と電池状態監視ユニット６０とを接続する複数のワイヤハーネス７０と、を有している。

複数のバッテリパック１０は、大電流を通電可能な電源ケーブル８５によって、互いに直列にかつ電動モータＭと共に閉回路を構成するように接続されている。本実施形態において、バッテリパック１０は３個（バッテリパック１０（１）〜（３））設けられている。以下、各バッテリパック１０（１）〜（３）の構成部材を特定して示すときは、各構成部材の符号末尾に（１）〜（３）を付する。

バッテリパック１０は、図４に示すように、電池モジュール２０と、バスバモジュール３０と、を有している。図４では、バッテリパック１０（１）を代表例として示しているが、他のバッテリパック１０（２）、（３）も同様に構成されている。

電池モジュール２０は、一方向（図４の矢印Ｘ方向）に一列に配列され且つ互いに固定された複数の電池セル２１を有している。電池セル２１の個数は、所定単位数Ｓに２以上の整数ｎを乗じた数に設定されている。また、上記所定単位数Ｓの電池セル２１の集合体を１つの電池セット２２としている。

本実施形態において、上記所定単位数Ｓは４に設定されており、バッテリパック１０（１）における複数の電池セル２１は、所定単位数Ｓの３倍の１２個（電池セル２１（ａ）〜（ｌ））設けられている。また、これら複数の電池セル２１において、電池セル２１（ａ）〜（ｄ）が電池セット２２（Ａ）を構成し、電池セル２１（ｅ）〜（ｈ）が電池セット２２（Ｂ）を構成し、電池セル２１（ｉ）〜（ｌ）が電池セット２２（Ｃ）を構成している。以下、各電池セット２２（Ａ）〜（Ｃ）に対応する構成部材を特定して示すときは、各構成部材の符号末尾に（Ａ）〜（Ｃ）を付する。

また、バッテリパック１０（２）における電池セル２１は、所定単位数Ｓの２倍の８個設けられ、バッテリパック１０（３）における電池セル２１は、所定単位数Ｓの４倍の１６個設けられている。そして、これらバッテリパック１０（２）、（３）においても、上記バッテリパック１０（１）と同様にして、所定単位数Ｓの電池セル２１が電池セット２２を構成している。

勿論、上記は一例であって、本発明の目的に反しない限り、バッテリパック１０の個数、各バッテリパック１０における電池セル２１の個数、所定単位数Ｓなどは任意である。

各電池セル２１は、直方体状の電池本体２３と、この電池本体２３の一面２４の一端及び他端からそれぞれ突出して設けられた導電性金属からなる円柱状の一対の正電極２５、負電極２６と、を備えている。正電極２５、負電極２６の外周面にはネジ山が切られている。正電極２５、負電極２６には図示しないナットが螺合されて、このナットにより正電極２５、負電極２６に後述するバスバ３２、端子金具３３を締め付けて固定する。

複数の電池セル２１は、電池本体２３の上記一面２４が同一方向（図４上方）に向けられて、隣り合う電池セル２１の電池本体２３が互いに接するように配列されている。また、複数の電池セル２１は、１つの電池セル２１の正電極２５と該１つの電池セル２１に隣接する他の電池セル２１の負電極２６とが交互に隣り合うように（つまり、矢印Ｘ方向に沿って、正電極２５、負電極２６、正電極２５、負電極２６・・・、の順で）配列されている。複数の電池セル２１は、上記配列状態を維持するようにして、図示しない拘束部材によって互いに固定されている。電池モジュール２０は、複数の電池セル２１が連なった略直方体形状に構成されている。

バスバモジュール３０は、図４に示すように、ケース３１と、複数のバスバ３２と、複数の端子金具３３と、複数の温度センサ部３４と、電池状態通知ユニット３９と、を有している。

ケース３１は、絶縁性の合成樹脂などで略平板状に形成されている。ケース３１は、その平面視形状が、各電池セル２１の上記一面２４が連なってなる電池モジュール２０の面（以下、「電極面２０ａ」という）の形状と略同一の長方形状に形成されている。ケース３１の一方の面（以下、「上面３１ａ」という）には、後述する複数のバスバ３２及び複数の端子金具３３を収容するための上方に開口した複数の箱部３１ｂが、ケース３１の長手方向（Ｘ方向）に２列に配列されて設けられている。

ケース３１は、上面３１ａの反対側の他方の面が電池モジュール２０の上記電極面２０ａに密に重なるようにして、当該電池モジュール２０に取り付けられる。このときに上記電極面２０ａの正電極２５、負電極２６が箱部３１ｂ内に突出するように、複数の箱部３１ｂの底面には、正電極２５、負電極２６に対応した貫通孔が設けられている。なお、図１、図２、図１３において、説明の便宜上、ケース３１は記載を省略している。

複数のバスバ３２は、それぞれ略長方形状の導電性の金属板からなるバスバ本体３２ａを有しており、バスバ本体３２ａの両端には、一対のバスバ貫通孔３２ｂ、３２ｃが設けられている。本実施形態において、複数のバスバ３２は電池モジュール２０の電池セル２１の個数に応じた個数（即ち、（電池セル２１の個数）−１）設けられている。図４に示す構成では、バスバ３２は１１個設けられている。バスバ３２は、箱部３１ｂに収容されたときに、一対のバスバ貫通孔３２ｂ、３２ｃが箱部３１ｂ底面の貫通孔と重なるように形成されている。これら一対のバスバ貫通孔３２ｂ、３２ｃには、互いに隣り合う電池セル２１の正電極２５と負電極２６とが挿通され、これにより、バスバ３２は、これら電池セル２１を直列に接続する。

複数の端子金具３３は、それぞれ略正方形状の導電性の金属板からなる金具本体３３ａを有しており、金具本体３３ａの中央部には金具貫通孔３３ｂが設けられている。本実施形態において、複数の端子金具３３は２個設けられている。一方の端子金具３３は、その金具貫通孔３３ｂに電池モジュール２０の一端に配置された電池セル２１（ａ）の正電極２５が挿通されるように、ケース３１の一方の端部（図４の左側寄り）に設けられた箱部３１ｂ内に配置されている。他方の端子金具３３は、その金具貫通孔３３ｂに電池モジュール２０の他端に配置された電池セル２１（ｌ）の負電極２６に挿通されるように、ケース３１の他方の端部（図４の右側寄り）に設けられた箱部３１ｂ内に配置されている。

複数のバスバ３２及び複数の端子金具３３は、後述する電池状態通知ユニット３９に接続される。バスバ３２及び端子金具３３は、請求項中の電池状態出力手段に相当する。また、バスバ３２及び端子金具３３を通じて観測される（即ち、出力される）電池セル２１の正電極２５、負電極２６の電圧（電極間電圧）が、請求項中のアナログ信号に相当する。

複数の温度センサ部３４は、それぞれサーミスタ素子などの温度検知素子３４ａ、この温度検知素子３４ａにリード線３４ｂを介して接続されたコネクタ３４ｃを備えており、温度検知素子３４ａによって測定した温度に応じた電圧をコネクタ３４ｃに出力するように構成されている。本実施形態において、複数の温度センサ部３４は電池モジュール２０における各電池セット２２に対応して当該電池セット２２の個数と同じ個数設けられている。図４に示す構成では、ケース３１の長手方向両端部及び長手方向中央部に１つずつ、計３個（温度センサ部３４（Ａ）〜（Ｃ））設けられている。

これら温度センサ部３４（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、電池セット２２（Ａ）〜（Ｃ）に対応するように、これら電池セット２２（Ａ）〜（Ｃ）にそれぞれ含まれる電池セル２１（ｃ）、（ｇ）、（ｋ）上に配置されている。各温度センサ部３４の温度検知素子３４ａは、電池モジュール２０の電極面２０ａに接するように、当該温度検知素子３４ａの形状に合わせてケース３１に設けられた貫通孔に嵌め込まれて配置されており、当該電極面２０ａ（即ち、電池セル２１（ｃ）、（ｇ）、（ｋ））の温度に応じた電圧を出力する。複数の温度センサ部３４は、後述する電池状態通知ユニット３９に接続されている。温度センサ部３４は、請求項中の電池状態出力手段に相当する。また、温度センサ部３４が出力する電圧が、請求項中のアナログ信号に相当する。なお、各電池セル２１（ａ）〜（ｌ）のすべてに対応するように、温度センサ部３４を１２個設けてもよい。

電池状態通知ユニット３９は、互いに直列に接続された複数のサブユニット４０を有しており、ケース３１の上面３１ａ上に配置されている。本実施形態において、サブユニット４０は、電池モジュール２０における電池セット２２毎に対応して当該電池セット２２の個数と同じ個数設けられている。図４に示す構成では、電池状態通知ユニット３９（１）は、３個のサブユニット４０（サブユニット４０（Ａ）〜（Ｃ））が直列に接続されて構成されている。同様に、電池状態通知ユニット３９（２）は、２個のサブユニット４０（サブユニット４０（Ａ）、（Ｂ））が直列に接続されて構成され、電池状態通知ユニット３９（３）は、４個のサブユニット４０（サブユニット４０（Ａ）〜（Ｄ））が直列に接続されて構成されている。

サブユニット４０は、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、ユニット基板４２を有している。

ユニット基板４２は、配線パターンが設けられた矩形状の周知のプリント基板（ＰＣＢ）からなる基板部４２１にマイクロコンピュータ５０（以下、「μＣＯＭ５０」ともいう）などの各種電子部品が実装されて構成されている。なお、図５において、μＣＯＭ５０は、基板部４２１の一方の面（以下、「上面４２１ａ」という）に実装されており、μＣＯＭ５０以外の電子部品は記載を省略している。また、ユニット基板４２には、温度センサ接続コネクタ５４と、第１コネクタ５８と、第２コネクタ５９と、複数の端子脚部４３と、が設けられている。

温度センサ接続コネクタ５４は、周知の基板実装型のコネクタであって、基板部４２１の上面４２１ａと反対側の他方の面（以下、「下面４２１ｂ」という）に配設されている。温度センサ接続コネクタ５４は、上述した温度センサ部３４のコネクタ３４ｃと接続されることにより、温度センサ部３４が、サブユニット４０に電気的に接続される。温度センサ接続コネクタ５４は、配線パターンを通じて後述する第２ＡＤＣ４８部に接続されている。

第１コネクタ５８は、Ｌ字型に折り曲げられた略角筒状のハウジング５８ａと、ハウジング５８ａ内に収容されたメス型端子金具５８ｖ、５８ｇ、５８ｓと、を有するメス型コネクタである。ハウジング５８ａの先端部には、嵌合開口部５８ｂが設けられている。第１コネクタ５８は、ハウジング５８ａの基端部が基板部４２１の下面４２１ｂにおける一の縁部に取り付けられており、かつ、ハウジング５８ａの先端部の嵌合開口部５８ｂが基板部４２１の上面４２１ａ側を向けて配置されている。

第２コネクタ５９は、Ｌ字型に折り曲げられた略角筒状のハウジング５９ａと、ハウジング５９ａ内に収容されたオス型端子金具５９ｖ、５９ｇ、５９ｓと、を有するオス型コネクタである。ハウジング５９ａの先端部には、嵌合開口部５９ｂが設けられている。第２コネクタ５９は、ハウジング５９ａの基端部が基板部４２１の上面４２１ａにおける上記一の縁部と対向する他の縁部に取り付けられており、かつ、ハウジング５９ａの先端部の嵌合開口部５９ｂが基板部４２１の下面４２１ｂ側を向けて配置されている。

メス型端子金具５８ｖ及びオス型端子金具５９ｖは、基板部４２１の電源配線パターン（即ち、電源電圧Ｖｃｃ（図６））に接続されている。メス型端子金具５８ｇ及びオス型端子金具５９ｇは、基板部４２１のグランド配線パターン（即ち、グランドＧＮＤ（図６））に接続されている。メス型端子金具５８ｓとオス型端子金具５９ｓとは、基板部４２１の中継配線パターン４２３（図６）で互いに接続されている。また、中継配線パターン４２３は、後述する通信モジュール５５に接続されている。この中継配線パターン４２３は、請求項中の伝送部に相当し、第１コネクタ５８と第２コネクタ５９と中継配線パターン４２３とで、請求項中の情報中継手段を構成している。

第１コネクタ５８と第２コネクタ５９とは互いに嵌合可能に構成されている。第１コネクタ５８と第２コネクタ５９とが嵌合すると、メス型端子金具５８ｖ及びオス型端子金具５９ｖ、メス型端子金具５８ｇ及びオス型端子金具５９ｇ、メス型端子金具５８ｓ及びオス型端子金具５９ｓ、がそれぞれ互いに接触する。これにより、一のサブユニット４０の第２コネクタ５９に、他のサブユニット４０の第１コネクタ５８を嵌合して互いに接続すると、一のサブユニット４０と他のサブユニット４０との電源配線パターン、グランド配線パターン、及び、中継配線パターン４２３のそれぞれが互いに電気的に接続される。

本実施形態において、図１、図２に示すように、サブユニット４０（Ａ）の第２コネクタ５９に、サブユニット４０（Ｂ）の第１コネクタ５８を接続し、サブユニット４０（Ｂ）の第２コネクタ５９に、サブユニット４０（Ｃ）の第１コネクタ５８を接続して、各サブユニット４０（Ａ）〜（Ｃ）を互いに直列に接続することで電池状態通知ユニット３９（１）が構成される。電池状態通知ユニット３９（２）、（３）についても同様に構成される。

そして、電池状態通知ユニット３９（１）のサブユニット４０（Ａ）の第１コネクタ５８と、電池状態通知ユニット３９（２）のサブユニット４０（Ｂ）の第２コネクタ５９と、を後述するワイヤハーネス７０（２）で接続し、さらに、電池状態通知ユニット３９（２）のサブユニット４０（Ａ）の第１コネクタ５８と、電池状態通知ユニット３９（３）のサブユニット４０（Ｄ）の第２コネクタ５９と、を後述するワイヤハーネス７０（３）で接続する。

これにより、電池状態通知ユニット３９（１）〜（３）の各サブユニット４０の電源用配線パターン及びグランド用配線パターンがワイヤハーネス７０の電源線７１及びグランド線７３で互いに電気的に接続され、また、中継配線パターン４２３及びワイヤハーネス７０の共有信号線７２によって、各サブユニット４０をバス接続する論理的に１本の信号線（バス信号線）が構成される。

そして、電池状態通知ユニット３９（１）のサブユニット４０（Ｃ）の第２コネクタと、電池状態監視ユニット６０のコネクタ６６と、を後述するワイヤハーネス７０（１）で接続すると、電池状態監視ユニット６０から、ワイヤハーネス７０（１）の電源線７１及びグランド線７３を通じて各サブユニット４０の電源用配線パターン及びグランド用配線パターンに、上記低電圧系電源が供給されて、各サブユニット４０は当該低電圧系電源により動作する。また、各ワイヤハーネス７０の共有信号線７２及び各サブユニット４０の中継配線パターン４２３によって、電池状態監視ユニット６０及び各サブユニット４０がバス接続される。

端子脚部４３は、図５に示すように、例えば、導電性の板金を短冊状に打ち抜いてその長手方向中央部分を直角に折り曲げた略Ｌ字状の金具本体４４を有している。金具本体４４の一端部には、上記電池セル２１の正電極２５又は負電極２６が挿通される脚部貫通孔４４ａが設けられている。また、金具本体４４の他端部は、基板部４２１を下面４２１ｂ側から貫通して当該基板部４２１にはんだ付けにより固定されている。端子脚部４３は、配線パターン等を通じて後述するセル電圧入力部４５に接続されている。

複数の端子脚部４３は、それぞれ基板部４２１における第１コネクタ５８及び第２コネクタ５９が設けられた縁部と直交する一対の縁部に設けられている。本実施形態において、上記一対の縁部のうちの一方に３本（端子脚部４３（ａ）、（ｃ）、（ｅ））、他方に２本（端子脚部４３（ｂ）、（ｄ））の計５本が設けられている。これら複数の端子脚部４３の脚部貫通孔４４ａは、上記バスバ３２のバスバ貫通孔３２ｂ、３２ｃ又は端子金具３３の金具貫通孔３３ｂに重ねて配置される。そして、各貫通孔に電池セル２１の正電極２５、負電極２６が挿通されて、各電極に図示しないナットが螺合されることにより、各端子脚部４３はバスバ３２又は端子金具３３と共に締め付けられて固定される。各端子脚部４３は、バスバ３２又は端子金具３３（即ち、各電池セル２１の正電極２５、負電極２６）と電気的に接続される。

図６（ａ）に、サブユニット４０の機能ブロック図を示す。図６（ａ）には、電池セット２２（Ａ）に対応して設けられたサブユニット４０（Ａ）を一例として示しているが、他のサブユニット４０（Ｂ）、（Ｃ）についてもサブユニット４０（Ａ）と同一の構成である。

サブユニット４０（Ａ）は、上述した温度センサ接続コネクタ５４と、第１コネクタ５８と、第２コネクタ５９と、複数の端子脚部４３（ａ）〜（ｅ）と、に加えて、さらに、セル電圧入力部４５と、第１ＡＤＣ部４７、第２ＡＤＣ部４８、μＣＯＭ５０と、通信モジュール５５と、が基板部４２１に設けられている。なお、セル電圧入力部４５と、第１ＡＤＣ部４７、第２ＡＤＣ部４８、μＣＯＭ５０と、通信モジュール５５と、はそれぞれ個別部品として設けられていてもよく、または、１つのＩＣパッケージに収められて構成されていてもよい。

セル電圧入力部４５は、複数の入力端子ＰＩ１〜ＰＩ５と、１つの出力端子ＰＯと、切替制御端子Ｃと、切替制御端子Ｃに入力された接続切替制御信号１に応じて、入力端子ＰＩ１〜ＰＩ５に入力された電圧に応じた信号を出力端子ＰＯから出力する周知のマルチプレクサ回路（図示なし）と、を有している。

また、セル電圧入力部４５では、電池セル２１の残量に応じた数十ボルト程度の電極間電圧（即ち、高電圧アナログ信号）を出力する電池モジュール２０（即ち、複数の電池セル２１）が、各入力端子ＰＩに接続され、その一方で、数ボルト程度の低電圧で動作する第１ＡＤＣ部４７が、出力端子ＰＯに接続される。そのため、これら高電圧部分（即ち、上記高電圧系電源）と低電圧部分（即ち、上記低電圧系電源）を分離するととともに、高電圧アナログ信号を第１ＡＤＣ部４７に入力可能な低電圧アナログ信号に変換する周知のフライングキャパシタ回路（図示なし、例えば、特開平１１−２４８７５５号公報、特開２００６−３３７１３０号公報など参考）をさらに有している。

セル電圧入力部４５の入力端子ＰＩ１には、電流制限抵抗器Ｒ１を介して端子脚部４３（ａ）が接続されている。即ち、入力端子ＰＩ１には、電池セル２１（ａ）の正電極２５が接続されている。また、入力端子ＰＩ２には、電流制限抵抗器Ｒ２を介して端子脚部４３（ｂ）が接続されている。即ち、入力端子ＰＩ２には、電池セル２１（ａ）の負電極２６及び電池セル２１（ｂ）の正電極２５が接続されている。以下、同様にして、入力端子ＰＩ３、ＰＩ４には、それぞれ電流制限抵抗器Ｒ３、Ｒ４を介して、電池セル２１（ｂ）、（ｃ）の負電極２６及び電池セル２１（ｃ）、（ｄ）の正電極２５が接続されている。また、入力端子ＰＩ５には、電流制限抵抗器Ｒ５を介して、電池セル２１（ｄ）の負電極２６が接続されている。

つまり、セル電圧入力部４５では、入力端子ＰＩ１と入力端子ＰＩ２との間に、電池セル２１（ａ）の正電極２５と負電極２６との間の電極間電圧が入力される。同様に、入力端子ＰＩ２と入力端子ＰＩ３との間に、電池セル２１（ｂ）の電極間電圧が入力され、以下、同様に、入力端子ＰＩ３〜ＰＩ５に、電池セル２１（ｃ）、（ｄ）電極間電圧が入力される。そして、セル電圧入力部４５は、これら入力端子ＰＩに入力された電池セル２１の電極間電圧をフライングキャパシタ回路によって低電圧のアナログ信号である「セル電圧信号」に変換するとともに、μＣＯＭ５０からの接続切替制御信号１によって指定された電池セル２１に対応した上記セル電圧信号を出力端子ＰＯから出力する。

また、セル電圧入力部４５の各入力端子ＰＩ１〜ＰＩ５には、隣接する入力端子ＰＩ同士を短絡する放電スイッチＳＷ１〜ＳＷ４が接続されている。具体的には、放電スイッチＳＷ１が、入力端子ＰＩ１と入力端子ＰＩ２との間に設けられ、放電スイッチＳＷ２が、入力端子ＰＩ２と入力端子ＰＩ３との間に設けられ、以下、同様に、放電スイッチＳＷ３、ＳＷ４が、入力端子ＰＩ３〜ＰＩ５の間に設けられている。

放電スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、μＣＯＭ５０からの制御信号によって、それぞれ独立して開閉動作が行われる。例えば、放電スイッチＳＷ１が閉状態になると、電池セル２１（ａ）の正電極２５、電流制限抵抗器Ｒ１、放電スイッチＳＷ１、電流制限抵抗器Ｒ２、及び、電池セル２１（ａ）の負電極２６、の順で閉回路が構成されて、電池セル２１（ａ）が放電される。これにより、電池セル２１（ａ）の電極間電圧を低下させることができる。また、他の放電スイッチＳＷ２〜ＳＷ４は、電池セル２１（ｂ）〜（ｄ）に対応しており、上記と同様に、放電スイッチＳＷ２〜ＳＷ４を閉状態にすることで、電池セル２１（ｂ）〜（ｄ）を放電させて電極間電圧を低下させることができる。放電スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、通常時は開状態にされており、電池セル２１の放電が必要なときのみ閉状態にされる。

上述した実施形態では、図６（ａ）に示すように、セル電圧入力部４５の各入力端子ＰＩ１〜ＰＩ５に、電流制限抵抗器Ｒ１〜Ｒ５を介して端子脚部４３（ａ）〜（ｅ）を接続する構成であったが、これに限定されるものではない。このような構成以外にも、例えば、図６（ｂ）に一部を示すように、セル電圧入力部４５の入力端子ＰＩ１、ＰＩ２に、端子脚部４３（ａ）、（ｂ）を直接接続するとともに、放電スイッチＳＷ１とそれに直列に接続された電流制限抵抗器Ｒ１とを、入力端子ＰＩ１と入力端子ＰＩ２との間に設けるようにしてもよい。同様に、他の入力端子ＰＩ３〜ＰＩ５についても、端子脚部４３（ｃ）〜（ｅ）と直接接続するとともに、放電スイッチＳＷ２〜ＳＷ４とそれに直列に接続された電流制限抵抗器Ｒ２〜Ｒ４とを、各入力端子ＰＩ間に設けるようにする。このようにすることで、電流制限抵抗器が４個（Ｒ１〜Ｒ４）となって電流制限抵抗器を１つ減らすことができる。また、各端子脚部４３と各入力端子ＰＩとが直接接続されることにより電流制限抵抗器による電圧降下がなくなり、電池セル２１の電極間電圧の検出精度を向上でき、特に、放電スイッチＳＷの閉状態（即ち、電池セルの放電時）でも、精度良く電極間電圧を検出できる。

第１ＡＤＣ部４７は、周知のアナログ−デジタル変換回路である。第１ＡＤＣ部４７の入力部には、セル電圧入力部４５の出力端子ＰＯが接続されており、第１ＡＤＣ部４７の出力部には、μＣＯＭ５０が接続されている。第１ＡＤＣ部４７は、セル電圧入力部４５から出力されたセル電圧信号が入力されると、当該セル電圧信号を量子化してデジタル値に変換して、当該デジタル値に変換されたセル電圧信号をμＣＯＭ５０に出力する。

第２ＡＤＣ部４８は、第１ＡＤＣ部４７と同様の周知のアナログ−デジタル変換回路である。第２ＡＤＣ部４８の入力部には、温度センサ接続コネクタ５４が接続されており、第２ＡＤＣ部４８の出力部には、μＣＯＭ５０が接続されている。第２ＡＤＣ部４８は、温度センサ部３４（Ａ）によって出力された電圧（即ち、アナログ信号）が、「セル温度信号」として温度センサ接続コネクタ５４を通じて入力されると、当該セル温度信号を量子化してデジタル値に変換して、当該デジタル値に変換されたセル温度信号をμＣＯＭ５０に出力する。

マイクロコンピュータ５０は、予め定められたプログラムに従って各種の処理や制御などを行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）５１、ＣＰＵ５１のための処理プログラムや各種情報等を格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ５２、各種のデータを格納するとともにＣＰＵ５１の処理作業に必要なエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ５３、及び、図示しない外部インタフェース部、を有している。ＲＯＭ５２には、ＣＰＵ５１を情報生成手段等の各種手段として機能させる処理プログラムが格納されている。ＣＰＵ５１は、処理プログラムを実行することで上記各種手段として機能する。

外部インタフェース部には、第１ＡＤＣ部４７及び第２ＡＤＣ部４８が接続されている。外部インタフェース部は、第１ＡＤＣ部４７及び第２ＡＤＣ部４８から入力されたセル電圧信号及びセル温度信号をＣＰＵ５１に送る。また、外部インタフェース部には、通信モジュール５５が接続されている。

通信モジュール５５は、周知のシリアル多重通信プロトコルであるＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）プロトコルを用いた通信（ＬＩＮ通信）が可能なように構成されている。通信モジュール５５は、μＣＯＭ５０と中継配線パターン４２３との間に配置されている。通信モジュール５５には、中継配線パターン４２３、メス型端子金具５８ｓ及びオス型端子金具５９ｓ、を通じて、他のサブユニット４０の中継配線パターン４２３、及び、ワイヤハーネス７０の共有信号線７２が接続される。即ち、通信モジュール５５は、各サブユニット４０の中継配線パターン４２３及びワイヤハーネス７０の共有信号線７２で構成される論理的に１本の信号線（バス信号線）にバス接続されている。

通信モジュール５５は、中継配線パターン４２３及び共有信号線７２を用いて、当該共有信号線７２に同様に接続された後述の電池状態監視ユニット６０との間で、ＬＩＮ通信を行う。通信モジュール５５は、中継配線パターン４２３及び共有信号線７２を通じて電池状態監視ユニット６０から送られてきた命令などの各種情報をμＣＯＭ５０に出力し、また、μＣＯＭ５０から送られてきた電池状態情報などの各種情報を中継配線パターン４２３及び共有信号線７２を通じて電池状態監視ユニット６０に向けて出力する。通信モジュール５５は、請求項中の情報送信手段に相当する。

次に、上述したサブユニット４０（Ａ）の本発明に係る動作の一例を、図７〜図９を参照して説明する。なお、他のサブユニット４０についても同様の動作を行う。

サブユニット４０（Ａ）（即ち、μＣＯＭ５０のＣＰＵ５１）では、電池セル電圧検出処理（図７）、電池セル温度検出処理（図８）、電池状態情報送信処理（図９）を、それぞれ並行して実行する。

ＣＰＵ５１は、所定の周期で電池セル電圧検出処理（図７）を実行する。

ＣＰＵ５１は、まず、一番目の電池セル２１（ａ）の電極間電圧に応じたセル電圧信号が第１ＡＤＣ部４７に出力されるようにセル電圧入力部４５の接続を切り替える（Ｓ１１０）。

具体的には、ＣＰＵ５１は、セル電圧入力部４５の入力端子ＰＩ１、ＰＩ２に入力された電池セル２１（ａ）の電極間電圧をフライングキャパシタ回路によってセル電圧信号に変換するとともに、出力端子ＰＯから電池セル２１（ａ）に対応した上記セル電圧信号を出力するように、セル電圧入力部４５に接続切替制御信号１を送出する。これにより第１ＡＤＣ部４７に電池セル２１（ａ）に対応したセル電圧信号が入力される。そして、第１ＡＤＣ部４７では、当該セル電圧信号が量子化されてデジタル値に変換され、当該デジタル値に変換されたセル電圧信号が、外部インタフェース部を通じてＣＰＵ５１に入力される。

次に、ＣＰＵ５１は、第１ＡＤＣ部４７から入力されたセル電圧信号に基づいて電池セル２１（ａ）の電極間電圧を検出する（Ｓ１２０）。そして、検出した電池セル２１（ａ）の電極間電圧を、ＲＡＭ５３上に複数の電池セル２１毎に設けられた電極間電圧格納領域Ｖ１〜Ｖ４（図１０に示す）のうち電池セル２１（ａ）に対応する領域Ｖ１に格納する（Ｓ１３０）。

以降、ＣＰＵ５１は、最後の電池セルである４番目の電池セル２１（ｄ）の電極間電圧を検出するまで（Ｓ１４０でＮ）、上記と同様に、順次、電池セル２１（ｂ）〜（ｄ）の電極間電圧に応じたセル電圧信号が第１ＡＤＣ部４７に出力されるようにセル電圧入力部４５の接続を切り替えて（Ｓ１５０）、第１ＡＤＣ部４７から入力されたセル電圧信号に基づいて電池セル２１（ｂ）〜（ｄ）の電極間電圧を検出して（Ｓ１２０）、そして、検出した電池セル２１（ｂ）〜（ｄ）の電極間電圧を、ＲＡＭ５３上の電極間電圧格納領域Ｖ２〜Ｖ４に格納する（Ｓ１３０）。そして、最後の電池セルである４番目の電池セル２１（ｄ）の電極間電圧まで検出すると、電池セル電圧検出処理を終了する（Ｓ１４０でＹ）。この電池セル電圧検出処理が実行される毎に、電極間電圧格納領域Ｖ１〜Ｖ４に格納される電池セル２１の電極間電圧が更新される。

また、ＣＰＵ５１は、所定の周期で電池セル温度検出処理（図８）を実行する。

具体的には、第２ＡＤＣ部４８に温度センサ部３４（Ａ）のセル温度信号が入力される。そして、第２ＡＤＣ部４８では、当該セル温度信号が量子化されてデジタル値に変換され、当該デジタル値に変換されたセル温度信号が、外部インタフェース部を通じてＣＰＵ５１に入力される。

ＣＰＵ５１は、第２ＡＤＣ部４８から入力されたセル温度信号に基づいて電池セル２１の温度を検出する（Ｔ１１０）。そして、検出した電池セル２１の温度を、ＲＡＭ５３上に複数の電池セル２１（ｃ）に対応して設けられた温度格納領域Ｔ１に格納して（Ｔ１２０）、電池セル温度検出処理を終了する。この電池セル温度検出処理が実行される毎に、温度格納領域Ｔ１に格納される電池セル２１の温度が更新される。

また、ＣＰＵ５１は、電池状態情報送信処理（図９）を実行する。

ＣＰＵ５１は、通信モジュール５５を通じて電池状態監視ユニット６０から所定の電池状態情報送信命令を受信するまで待つ（Ｕ１１０でＮ）。そして、当該電池状態情報送信命令を受信すると（Ｕ１１０でＹ）、上記電極間電圧格納領域Ｖ１〜Ｖ４から各電池セル２１の電極間電圧を読み出すとともに、上記温度格納領域Ｔ１から電池セル２１の温度を読み出し、これら電極間電圧及び温度を含む電池状態情報を生成する（Ｕ１２０）。ここで生成される電池状態情報はデジタル信号として表される。即ち、ＣＰＵ５１は、請求項中の情報生成手段に相当する。そして、生成した電池状態情報を、通信モジュール５５を通じて、電池状態監視ユニット６０に送信する（Ｕ１３０）。以降、上記処理を繰り返す。

また、ＣＰＵ５１は、上記各処理と並行して、電池セル放電処理を実行する。

ＣＰＵ５１は、通信モジュール５５を通じて電池状態監視ユニット６０から所定の電池セル放電命令を受信するまで待つ。この電池セル放電命令には、放電対象の電池セル２１を示すセル指定情報が含まれている。そして、当該電池セル放電命令を受信すると、当該命令に含まれる上記セル指定情報が示す電池セル２１に対応する放電スイッチＳＷを所定時間にわたり閉状態にさせたのち開状態に戻すように、当該放電スイッチＳＷに制御信号を送出する。これにより、電池セル放電命令によって指定された電池セル２１が放電される。

本実施形態では、電池セル電圧検出処理（図７）、電池セル温度検出処理（図８）、電池状態情報送信処理（図９）を、それぞれ並行して実行するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、電池セル電圧検出処理および電池セル温度検出処理を周期的に独立して実行せずに、電池状態情報送信処理の中で実行するようにしてもよい。具体的には、電池状態情報送信処理において、上記電池状態情報送信命令を受信した直後に電池セル電圧検出処理および電池セル温度検出処理を実行して、電池セルにおける電極間電圧及び温度を更新したのち、電池状態情報を生成するようにしてもよい。

電池状態監視ユニット６０は、図１に示すように、箱形のユニットケース６０ａを有しており、当該ユニットケース６０ａ内に、各種電子部品が実装された基板部６０ｂが収容されている（図１１）。本実施形態において、電池状態監視ユニット６０は、複数のバッテリパック１０のうち一のバッテリパック１０（１）の電池モジュール２０に固定して取り付けられている。

また、ユニットケース６０ａの一面には、後述するワイヤハーネス７０の第２ハーネスコネクタ７６と嵌合するコネクタ６６が設けられている。コネクタ６６は、コネクタハウジング６６ａと、当該コネクタハウジング６６ａに収容された端子金具６６ｖ、６６ｇ、６６ｓと、を有している。端子金具６６ｖには、上記基板部６０ｂの電源配線パターン（即ち、電源電圧Ｖｃｃ（図１１））が接続され、端子金具６６ｇには、上記基板部６０ｂのグランド配線パターン（即ち、グランドＧＮＤ（図１１））が接続され、端子金具６６ｓには、配線パターンを通じて後述する下位通信モジュール６５が接続されている。

図１１に電池状態監視ユニット６０の機能ブロック図を示す。図１１に示すように、電池状態監視ユニット６０は、マイクロコンピュータ６１（以下、「μＣＯＭ６１」ともいう）と、下位通信モジュール６５と、を有している。電池状態監視ユニット６０は、上記低電圧系電源から電力を供給されて動作する。即ち、電池状態監視ユニット６０の基板上の電源配線パターン（即ち、電源電圧Ｖｃｃ）及びグランド配線パターン（即ち、グランドＧＮＤ）には、上記低電圧系電源が接続されている。

μＣＯＭ６１は、予め定められたプログラムに従って各種の処理や制御などを行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）６２、ＣＰＵ６２のための処理プログラムや各種情報等を格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ６３、各種のデータを格納するとともにＣＰＵ６２の処理作業に必要なエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ６４、及び、図示しない外部インタフェース部、を有している。ＲＯＭ６３には、ＣＰＵ６２を各種手段として機能させる処理プログラムが格納されている。ＣＰＵ６２は、処理プログラムを実行することで上記各種手段として機能する。また、外部インタフェース部には、下位通信モジュール６５が接続されている。

下位通信モジュール６５は、上述したシリアル多重通信プロトコルであるＬＩＮプロトコルを用いた通信（ＬＩＮ通信）が可能なように構成されている。下位通信モジュール６５は、μＣＯＭ６１とコネクタ６６の端子金具６６ｓとの間に配置されている。下位通信モジュール６５には、端子金具６６ｓを通じてワイヤハーネス７０の共有信号線７２が接続される。

下位通信モジュール６５は、上記共有信号線７２を用いて、当該共有信号線７２に接続された複数の電池状態通知ユニット３９（即ち、複数のサブユニット４０）との間で、ＬＩＮ通信を行う。下位通信モジュール６５は、共有信号線７２を通じて各電池状態通知ユニット３９から送られてきた電池状態情報などの各種情報をμＣＯＭ６１に出力し、また、μＣＯＭ６１から送られてきた命令などの各種情報を共有信号線７２を通じて電池状態通知ユニット３９に向けて出力する。

また、外部インタフェースには、図示しない上位通信モジュールが接続されている。この上位通信モジュールは、例えば、周知のＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）プロトコルなどを用いて通信を行うように構成されており、自動車に搭載された電子制御装置との間で各種情報の送受信を行う。

次に、上述した電池状態監視ユニット６０の本発明に係る動作の一例を説明する。

電池状態監視ユニット６０（即ち、μＣＯＭ６１のＣＰＵ６２）は、複数のバッテリパック１０（１）〜（３）の状態を監視する。まず、電池状態監視ユニット６０は、電池状態通知ユニット３９（１）のサブユニット４０（Ａ）に対して、下位通信モジュール６５を通じて上記電池状態情報送信命令を送信する。

そして、電池状態情報送信命令が送られたサブユニット４０（Ａ）からの電池状態情報を受信すると、当該電池状態情報に含まれる電池セル２１の電極間電圧及び温度から放電が必要な電池セル２１の有無を判定する。そして、放電が必要な電池セル２１が有ると判定した場合、放電対象の電池セル２１を示すセル指定情報を含む電池セル放電命令を、上記電池状態情報が送られてきたサブユニット４０（Ａ）に送信する。続いて、電池状態通知ユニット３９（１）の他のサブユニット４０（Ｂ）、（Ｃ）に対しても、順次、上記と同様の処理を行う。そして、電池状態通知ユニット３９（１）のサブユニット４０（Ａ）〜（Ｃ）に対する処理が終わると、順次、電池状態通知ユニット３９（２）、（３）に対しても同様に行う。以降、所定の間隔で上記処理を繰り返す。

ワイヤハーネス７０は、複数の電線としての電源線７１、共有信号線７２、グランド線７３からなる電線部７４と、第１ハーネスコネクタ７５と、第２ハーネスコネクタ７６と、を有している。本実施形態において、電池状態監視ユニット６０と電池状態通知ユニット３９（１）を接続するワイヤハーネス７０（１）、電池状態通知ユニット３９（１）、（２）を接続するワイヤハーネス７０（２）、及び、電池状態通知ユニット３９（２）、（３）を接続するワイヤハーネス７０（３）が設けられている。

電源線７１、共有信号線７２、グランド線７３は、それぞれ被覆電線で構成されており、それぞれの一端が、各電線に対応して設けられた第１ハーネスコネクタ７５の複数の端子金具に接続されており、それぞれの他端が、各電線に対応して設けられた第２ハーネスコネクタ７６の複数の端子金具に接続されている。

第１ハーネスコネクタ７５は、後述するサブユニット４０の第２コネクタ５９と嵌合可能に構成されており、第２ハーネスコネクタ７６は、サブユニット４０の第１コネクタ５８及び電池状態監視ユニット６０のコネクタ６６と嵌合可能に構成されている。

第１ハーネスコネクタ７５が第２コネクタ５９と嵌合されると、図６（ａ）に示すように、電源線７１がオス型端子金具５９ｖに接続され、グランド線７３がオス型端子金具５９ｇに接続され、共有信号線７２がオス型端子金具５９ｓに接続される。

第２ハーネスコネクタ７６が第１コネクタ５８に嵌合されると、電源線７１がメス型端子金具５８ｖに接続され、グランド線７３がメス型端子金具５８ｇに接続され、共有信号線７２がメス型端子金具５８ｓに接続される。また、第２ハーネスコネクタが電池状態監視ユニット６０のコネクタ６６に嵌合されると、図１１に示すように、電源線７１が、端子金具６６ｖに接続され、グランド線が端子金具６６ｇに接続され、共有信号線７２が端子金具６６ｓに接続される。

次に、上述したバッテリ電源システム１の動作の一例を、図１２を参照して説明する。

複数のバッテリパック１０に設けられた電池状態通知ユニット３９（１）のサブユニット４０（Ａ）〜（Ｃ）は、所定の周期で、上述した電池セル電圧検出処理、電池セル温度検出処理を実行して電池セル２１の電極間電圧及び温度をＲＡＭ５３に格納する（Ｗ０１、Ｗ０２）。

電池状態監視ユニット６０は、複数のバッテリパック１０のうち１つのバッテリパック１０（１）の電池状態通知ユニット３９（１）のサブユニット４０（Ａ）に電池状態情報送信命令（Ａ）を送信する（Ｗ１）。この電池状態情報送信命令（Ａ）を受信したサブユニット４０（Ａ）は、電池状態情報送信処理を実行して、電池状態情報（Ａ）を電池状態監視ユニット６０に送信する（Ｗ１１）。そして、電池状態監視ユニット６０は、電池状態情報（Ａ）から放電が必要な電池セルが無いと判定すると次の処理に進む（Ｗ２）。

次に、電池状態監視ユニット６０は、電池状態通知ユニット３９（１）のサブユニット４０（Ｂ）に電池状態情報送信命令（Ｂ）を送信する（Ｗ３）。この電池状態情報送信命令（Ｂ）を受信したサブユニット４０（Ｂ）は、電池状態情報送信処理を実行して、電池状態情報（Ｂ）を電池状態監視ユニット６０に送信する（Ｗ２１）。そして、電池状態監視ユニット６０は、電池状態情報（Ｂ）から放電が必要な電池セルが有ると判定すると、放電対象の電池セル２１を示すセル指定情報を含む電池セル放電命令を、電池状態通知ユニット（Ｂ）に送信して、次の処理に進む（Ｗ５）。この電池セル放電命令を受信した電池状態通知ユニット（Ｂ）は、電池セル放電処理を実行する（Ｗ２２）。

次に、電池状態監視ユニット６０は、電池状態通知ユニット３９（１）のサブユニット４０（Ｃ）に電池状態情報送信命令（Ｃ）を送信する（Ｗ６）。この電池状態情報送信命令（Ｃ）を受信したサブユニット４０（Ｃ）は、電池状態情報送信処理を実行して、電池状態情報（Ｃ）を電池状態監視ユニット６０に送信する（Ｗ３１）。そして、電池状態監視ユニット６０は、電池状態情報（Ｃ）から放電が必要な電池セルが無いと判定すると、バッテリパック１０（１）についての処理を終えたものとして、次の処理に進む（Ｗ７）。

以降、同様にして、電池状態監視ユニット６０は、他のすべてのバッテリパック（２）、（３）について、電池状態通知ユニット３９（２）、（３）の各サブユニット４０から電池状態情報を取得して、この電池状態情報に基づいて放電が必要な電池セルの有無を判定し、そして、必要に応じて、サブユニット４０において電池セルの放電を実行させる。

以上より、本実施形態によれば、バッテリパック１０が備える複数の電池セル２１について所定単位数Ｓの電池セル２１毎（即ち、電池セット２２毎）に対応した複数のサブユニット４０が設けられ、そして、これらサブユニット４０が、バスバ３２及び端子金具３３によって出力された電極間電圧に応じたセル電圧信号及び温度センサ部３４から出力された電圧に応じたセル温度信号に基づいて、当該サブユニット４０に対応する電池セル２１の状態を示す情報を含むデジタル信号からなる電池状態情報を生成して、当該電池状態情報を外部の電池状態監視ユニット６０に送信するので、バッテリパック１０が備える電池セル２１の個数に応じてサブユニット４０を増設又は削減することにより、電池セル２１の個数が異なるバッテリパック１０の間で流用することができ、そのため、電池状態通知ユニット３９が有するサブユニット４０の個数をバッテリパック１０の電池セル２１の個数に合わせて変更することで当該電池状態通知ユニット３９を共通して用いることができ、製造コストを低減できる。

また、サブユニット４０が、情報中継手段を構成する第１コネクタ５８と、他のサブユニット４０の第１コネクタと嵌合可能に設けられた第２コネクタ５９と、第１コネクタ５８と第２コネクタ５９との間で電池状態情報を伝送する中継配線パターン４２３と、を有しているので、複数のサブユニット４０を互いに直列接続することで各サブユニット４０によって送信された電池状態情報を各サブユニット４０を経由して端部に配置された一のサブユニット４０に集約することができ、そのため、当該一のサブユニット４０のみを外部の電池状態監視ユニット６０又は他の電池状態通知ユニット３９のサブユニット４０に接続すればよく、これにより、外部との接続が簡易になり電池状態通知ユニット３９が組み込まれる装置、システムなどの組立性を向上できる。また、サブユニット４０間で第１コネクタ５８及び第２コネクタ５９を嵌合させることにより、サブユニット４０同士を直接接続することができ、そのため、サブユニット４０同士を接続するワイヤハーネスなどを不要として、電池状態通知ユニット３９の組立性を向上できる。

また、電池状態監視ユニット６０において、各バッテリパック１０の電池状態通知ユニット３９（即ち、サブユニット４０）から送信された電池状態情報に基づいて、当該バッテリパック１０の状態を監視することができ、そのため、ワイヤハーネス７０における複数の電線の本数を、デジタル信号からなる上記電池状態情報を送信するために必要な本数（本実施形態においては３本）に抑えることができる。したがって、ワイヤハーネス７０の複数の電線の本数を少なくすることができ、ワイヤハーネス７０の配索設計及び配索作業を容易にできる。また、デジタル信号からなる上記電池状態情報を電池状態監視ユニット６０に送信するので、送信する信号の電圧レベルを数ボルト程度の低電圧にすることができる。そのため、電池状態監視ユニット６０における耐絶縁性や耐ノイズ性などの安全性／信頼性設計等の電気設計を容易にできる。

また、各サブユニット４０の通信モジュール５５が、シリアル通信を用いて電池状態情報を電池状態監視ユニット６０に送信するように構成されているので、パラレル通信を用いた場合に比べて上記電池状態情報を送信するために必要な複数の電線の本数が少なく、そのため、ワイヤハーネス７０の複数の電線の本数をより少なくでき、ワイヤハーネス７０の配索設計及び配索作業をさらに容易にできる。

また、電池状態監視ユニット６０と各サブユニット４０とが、各サブユニット４０の中継配線パターン４２３及びワイヤハーネス７０の共有信号線７２で構成される論理的に１本の信号線（バス信号線）にバス接続されており、前記通信モジュール５５の通信プロトコルが、前記バス信号線を用いた多重通信プロトコルのＬＩＮプロトコルとされているので、複数のバッテリパック１０が設けられた場合でも、前記バス信号線を通じて電池状態監視ユニット６０と複数の電池状態通知ユニット３９とを接続して、当該バス信号線により各電池状態通知ユニット３９の各サブユニット４０から電池状態監視ユニット６０に電池状態情報を送信することができる。そのため、電池状態監視ユニット６０と各サブユニット４０との間を一対一で接続する必要が無くなるので、ワイヤハーネス７０の複数の電線をより少なくすることができ、ワイヤハーネス７０の配索設計及び配索作業をさらに容易にできる。

また、バッテリパック１０には、複数の電池セル２１の正電極２５、負電極２６を互いに接続する複数のバスバ３２を有するバスバモジュール３０が設けられ、そして、前記電池状態通知ユニット３９が、当該バスバモジュール３０に設けられているので、複数の電池セル２１へのバスバモジュール３０の組み付けとともに電池状態通知ユニット３９をバッテリパック１０に設けることができ、バッテリパック１０の組立作業を容易にできる。

また、電池状態監視ユニット６０が、１つのバッテリパック１０（１）に取り付けられているので、電池状態監視ユニット６０と当該バッテリパック１０（１）の電池状態通知ユニット３９（１）とを接続するワイヤハーネス７０（１）の長さを短くすることができ、ワイヤハーネス７０（１）の配索設計及び配索作業をさらに容易にできる。

上述した本実施形態では、電池状態通知ユニット３９を構成する各サブユニット４０同士を第１コネクタ５８と第２コネクタ５９とで直接接続するものであったが、これに限定されるものではなく、電池状態通知ユニット３９を構成する各サブユニット４０を、ワイヤハーネスで互いに接続するものであってもよい。

また、本実施形態では、複数の電池状態通知ユニット３９と電池状態監視ユニット６０とを、中継配線パターン４２３及び共有信号線からなる１本のバス信号線で接続する構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、１つの電池状態監視ユニット６０に複数の下位通信モジュール６５を設けて、図１３に示すように、当該電池状態監視ユニット６０と、複数のバッテリパック１０（即ち、電池状態通知ユニット３９）とを一対一接続するようにしてもよい。または、電池状態通知ユニット３９を構成する各サブユニット４０を、ワイヤハーネスで電池状態監視ユニット６０と一対一接続するものであってもよい。

また、本実施形態では、各サブユニット４０と電池状態監視ユニット６０との間で、シリアル多重通信プロトコルであるＬＩＮプロトコルを用いた通信を行うものであったが、これに限定されるものではない。ＬＩＮ以外のプロトコル、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）プロトコルなどを用いて通信を行うように構成されていてもよい。また、各サブユニット４０と電池状態監視ユニット６０との間で、パラレル通信を行ってもよい。

また、本実施形態では、サブユニット４０のセル電圧入力部４５にフライングキャパシタ回路を設けて、高電圧部分（即ち、高電圧系電源）と低電圧部分（低電圧系電源）を分離するととともに、高電圧アナログ信号を低電圧アナログ信号に変換するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態において、図１４に示すように、セル電圧入力部４５をマルチプレクサ回路のみで構成するとともに、セル電圧入力部４５、第１ＡＤＣ部４７、第２ＡＤＣ部４８、及び、温度センサ部３４が、当該サブユニット４０が設けられたバッテリパック１０で構成された高電圧系電源で動作するように構成して、さらに、（ｉ）第１ＡＤＣ部４７及び第２ＡＤＣ部４８とμＣＯＭ５０との間、（ｉｉ）μＣＯＭ５０と、セル電圧入力部４５との間、並びに、（ｉｉｉ）μＣＯＭ５０と放電スイッチＳＷ１〜ＳＷ４との間、にフォトカプラなどの絶縁素子８１を設けるようにしてもよい。このようにすることで、高電圧系電源で動作する部分（セル電圧入力部４５、第１ＡＤＣ部４７、第２ＡＤＣ部４８、温度センサ部３４、放電スイッチＳＷ１〜ＳＷ４）と低電圧系電源で動作する部分（μＣＯＭ５０及び通信モジュール５５）とを分離できるとともに、互いの部分間での情報伝達が可能となる。

また、本実施形態では、サブユニット４０は、電池状態監視ユニット６０により低電圧系電源が供給されて、当該低電圧系電源により動作する構成であったが、これに限定されるものではなく、サブユニット４０の全体が、それ自身が設けられたバッテリパック１０で構成された高電圧系電源で動作する構成としてもよい。

この場合、電池状態監視ユニット６０の下位通信モジュール６５などにおいて、高電圧系電源と低電圧系電源とを分離する絶縁素子などを設けるようにする。また、各サブユニット４０を、上述したバス信号線にぶら下げるバス接続に代えて、デイジーチェーン接続（数珠繋ぎ接続）とする。サブユニット４０には、図１５に示すように、上位通信モジュール５６と、下位通信モジュール５７と、が設けられる。上位通信モジュール５６は、中継配線パターン４２３ａを通じて第１コネクタ５８のメス型端子金具５８ｓに接続されることで、電池状態監視ユニット６０からより離れた高電位側の他のサブユニット４０が接続される。下位通信モジュール５７は、中継配線パターン４２３ｂを通じて第２コネクタ５９のオス型端子金具５９ｓに接続されることで、電池状態監視ユニット６０により近い低電位側の他のサブユニット４０、又は、電池状態監視ユニット６０が接続される。各サブユニット４０においては、電源電位が互いに異なるので、上位通信モジュール５６及び下位通信モジュール５７には、異なる電源電位間での信号の送受信を可能とするレベルシフト回路（電位変換回路）を設ける。

μＣＯＭ５０は、上位通信モジュール５６を通じて高電位側の他のサブユニット４０から情報を受信すると、当該情報を中継して下位通信モジュール５７から低電位側の他のサブユニット４０、又は、電池状態監視ユニット６０に送信する。また、μＣＯＭ５０は、下位通信モジュール５７を通じて低電位側の他のサブユニット４０、又は、電池状態監視ユニット６０から情報を受信すると、必要に応じて当該情報を中継して、上位通信モジュール５６を通じて高電位側の他のサブユニット４０に送信する。この構成において、μＣＯＭ５０、上位通信モジュール５６、下位通信モジュール５７、中継配線パターン４２３ａ、４２３ｂが、請求項中の伝送部を構成し、この伝送部と、第１コネクタ５８及び第２コネクタ５９と、で、請求項中の情報中継手段を構成する。

また、本実施形態では、ハイブリッド自動車に搭載されるバッテリ電源システムについて説明したが、勿論、本発明はこれに限定されるものではなく、自動車以外にも、例えば、工場等に設置される非常用のバックアップ電源システムなど、複数の二次電池を組み合わせた電源装置、電源システムに用いても良い。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ バッテリ電源システム（電池状態監視システム）
１０ バッテリパック（組電池）
２０ 電池モジュール
２１ 電池セル
２１ｃ 正電極
２１ｄ 負電極
２２ 電池セット
３０ バスバモジュール
３１ ケース
３２ バスバ（電池状態出力手段）
３３ 端子金具（電池状態出力手段）
３４ 温度センサ部（電池状態出力手段）
３６ リード線
３９ 電池状態通知ユニット
４０ サブユニット
４２ ユニット基板
４３ 端子脚部
４５ セル電圧入力部
４７ 第１ＡＤＣ部
４８ 第２ＡＤＣ部
５０ マイクロコンピュータ
５１ ＣＰＵ（情報生成手段）
５５ 通信モジュール（情報送信手段）
５８ 第１コネクタ（情報中継手段）
５９ 第２コネクタ（情報中継手段）
６０ 電池状態監視ユニット
７０ ワイヤハーネス
７１ 電源線
７２ 共有信号線
７３ グランド線
４２３ 中継配線パターン（伝送部、情報中継手段）
Ｓ 所定単位数
Ｖ１〜Ｖ４ 電極間電圧格納領域
Ｔ１ 温度格納領域

Claims (6)

1. 所定単位数に２以上の整数を乗じた複数の一列に配列された電池セルと、前記電池セルの状態に応じたアナログ信号を出力する同一平面上に配置された複数の電池状態出力手段と、を有する組電池に設けられ、前記組電池の状態を監視する電池状態監視ユニットに接続される電池状態通知ユニットであって、
   前記所定単位数の電池セル毎に対応して、前記複数の電池状態出力手段を覆う状態で、互いに嵌合接続される複数のサブユニットを有し、そして、
   前記サブユニットが、前記電池状態出力手段によって出力された前記アナログ信号に基づいて、当該サブユニットに対応する前記電池セルの状態を示す情報を含むデジタル信号からなる電池状態情報を生成する情報生成手段と、前記情報生成手段によって生成された前記電池状態情報を前記電池状態監視ユニットに送信する情報送信手段と、を有している
   ことを特徴とする電池状態通知ユニット。
2. 前記サブユニットが、他の前記サブユニットによって送信された前記電池状態情報を中継する情報中継手段をさらに有していることを特徴とする請求項１に記載の電池状態通知ユニット。
3. 前記情報中継手段が、第１コネクタと、他の前記サブユニットの前記第１コネクタと嵌合可能に設けられた第２コネクタと、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの間で前記電池状態情報を伝送する伝送部と、を有していることを特徴とする請求項２に記載の電池状態通知ユニット。
4. 所定単位数に２以上の整数を乗じた複数の電池セルを有する組電池に設けられるバスバモジュールであって、
   前記電池セルの状態に応じたアナログ信号を出力する複数の電池状態出力手段と、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池状態通知ユニットと、を有している
   ことを特徴とするバスバモジュール。
5. 所定単位数に２以上の整数を乗じた複数の電池セルと、前記電池セルの状態に応じたアナログ信号を出力する複数の電池状態出力手段と、を有する組電池であって、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池状態通知ユニットを有していることを特徴とする組電池。
6. （ａ）所定単位数に２以上の整数を乗じた複数の電池セルと、前記電池セルの状態に応じたアナログ信号を出力する複数の電池状態出力手段と、を有する一又は複数の組電池と、（ｂ）前記組電池の状態を監視する一の電池状態監視ユニットと、を有する電池状態監視システムであって、
   前記組電池には、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池状態通知ユニットが設けられていることを特徴とする電池状態監視システム。

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