JP5932465B2 - 二次電池装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、二次電池装置に関する。

従来、電気自動車等においては、駆動用の電源として組電池装置を搭載しているものが知られている。ここで、組電池装置の一態様として、直列接続された複数の二次電池セルを有する組電池と当該組電池を監視する組電池監視回路（ＶＴＭ：Voltage Temperature Monitoring）とを備えた組電池モジュールを複数用い、これらの組電池モジュールの二次電池セルを全て直列接続するとともに、各組電池モジュールを管理する電池管理装置（ＢＭＵ：Battery Management Unit）を設け、この電池管理装置により組電池モジュール全体の電池パックにより供給可能な電力の電圧であるパック電圧およびパック電流、および組電池モジュールが有する二次電池セル毎の電圧であるセル電圧等を管理している。この場合において、組電池モジュールが備えた組電池監視回路は、電池管理装置から入力された起動信号に従って起動する。

特開２０１１−７８２４９号公報

ところで、電池管理装置から入力された起動信号に従って組電池監視回路を起動させる技術として、電池管理装置から起動信号が入力された場合に、組電池と組電池監視回路とを電気的に接続して、組電池監視回路に組電池の電圧を印加することにより、組電池監視回路を起動させる技術がある。しかしながら、当該技術では、組電池と組電池監視回路とを接続する配線が必要となり、配線数が増えてしまう、という課題がある。

実施形態の二次電池装置は、組電池と、被駆動部と、発電部と、分圧部と、を備える。前記組電池は、直列接続された複数の電池セルを有する。前記被駆動部は、所定電圧が印加される第１端子と、当該第１端子に前記所定電圧を印加する信号を出力する第２端子と、を有し、前記第１端子に前記所定電圧が印加された場合に前記組電池の電力により起動するとともに前記第２端子から前記信号を出力して前記第１端子に前記所定電圧を印加して駆動状態を維持する。前記発電部は、電池管理装置から前記被駆動部の起動を指示する起動信号が入力された場合に、発電して前記所定電圧を前記第１端子に印加する。分圧部は、第２端子に複数の分圧抵抗を直列接続し、当該分圧抵抗間の電圧を第１端子に印加する。

図１は、本実施形態にかかる組電池モジュールを有する二次電池装置を備えた車両の模式図である。 図２は、本実施形態にかかる組電池監視回路の機能ブロックを示す図である。 図３は、本実施形態にかかる電池管理装置の全体ブロックを示す図である。 図４は、第１の実施形態にかかるインタフェース回路および組電池モジュールの構成例を示す図である。 図５は、第２の実施形態にかかるインタフェース回路および組電池モジュールの構成例を示す図である。

以下、本実施形態にかかる組電池モジュール、当該組電池モジュールを有する二次電池装置を備えた車両について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態にかかる組電池モジュールを有する二次電池装置を備えた車両の模式図である。なお、図１においては、車両１００、車両１００への二次電池装置の搭載箇所、および車両１００の駆動モータなどは概略的に示している。

二次電池装置は、複数の組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）が互いに直列接続されて構成されている。ここで、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）は、それぞれ独立して着脱することが可能であり、メンテナンス等において、別の組電池モジュールと交換することができる。組電池モジュール１０１（１）は、組電池１１を有する。組電池モジュール１０１（２）は、組電池１２を有する。また、組電池モジュール１０１（３）は、組電池１３を有する。また、組電池モジュール１０１（４）は、組電池１４を有する。ここで、組電池１１は、直列接続された複数の二次電池セル１１（１）〜１１（ｘ）［ｘ：２以上の整数］を有する（図２参照）。なお、組電池１２〜１４は、組電池１１と同様の構成を有している。本実施形態では、二次電池装置は、４つの組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）を直列接続しているが、複数の組電池モジュールを直列接続するものであれば、これに限定するものではない。

二次電池装置が備える複数の組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）のうち低電位側に接続された組電池モジュール１０１（１）の負極端子には、接続ライン３１の一方の端子が接続されている。接続ライン３１は、インバータ４０の負極入力端子に接続されている。

また、二次電池装置が備える複数の組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）のうち高電位側に接続された組電池モジュール１０１（４）の正極端子には、接続ライン３２の一方の端子が、スイッチ装置３３を介して接続されている。接続ライン３２の他方の端子は、インバータ４０の正極入力端子に接続されている。

スイッチ装置３３は、複数の組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）に直列接続され、複数の組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）の電気的な接続をオンまたはオフする。つまり、スイッチ装置３３は、オンすることにより、組電池１１〜１４間に電流を流す。本実施形態では、スイッチ装置３３は、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）の組電池１１〜１４が有する二次電池セルの電力を負荷に供給する際にオンするメインスイッチＳＷＭ（図３参照）と、負荷へ流れ込む突入電流を防止するためのプリチャージスイッチＳＷＰ（図３参照）と、を含む。より具体的には、車両２側の負荷（例えば、モータ４５など）と組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）をスイッチ装置３３に電気的に接続する際に、プリチャージスイッチＳＷＰをオンし、負荷との電位差が小さくなった後にメインスイッチＳＷＭをオンする。これにより、突入電流によるメインスイッチＳＷＭの溶着を防止する。プリチャージスイッチＳＷＰおよびメインスイッチＳＷＭは、リレー回路として構成されている。

インバータ４０は、印加された直流電圧をモータ駆動用の３相の交流（ＡＣ）の電圧に変換する。インバータ４０は、後述する電池管理装置（ＢＭＵ：Battery Management Unit）６０または車両１００の全体動作を制御するための電気制御装置７１からの制御信号に基づいて、交流の電圧への変換が制御される。インバータ４０の３相の出力端子は、モータ４５の各３相の入力端子に接続されている。モータの回転は、例えば差動ギアユニットを介して、駆動輪ＷＲ，ＷＬに伝達される。

電池管理装置６０には、独立した外部電源７０が接続されている。外部電源７０は、例えば、車載アクセサリに電力を供給する定格１２Ｖの鉛蓄電池である。また、電池管理装置６０には、運転者などの操作入力に応答して車両全体の管理を行う電気制御装置７１も接続されている。

図２は、本実施形態にかかる組電池監視回路（ＶＴＭ：Voltage Temperature Monitoring）の機能ブロックを示す図である。図１および図２に示すように、組電池モジュール１０１（１）は、組電池１１と、組電池監視回路（ＶＴＭ）２１と、を有している。組電池モジュール１０１（２）は、組電池１２と、組電池監視回路２２と、を有する。組電池モジュール１０１（３）は、組電池１３と、組電池監視回路２３と、を有する。組電池モジュール１０１（４）は、組電池１４と、組電池監視回路２４と、を有する。なお、以下の説明では、主として、組電池モジュール１０１（１）の機能ブロックについて説明するが、組電池モジュール１０１（２）〜１０１（４）の機能ブロックも同様の構成となっている。

組電池監視回路２１は、コネクタ５１を介して電池管理装置６０と接続された第１通信部２１１と、組電池監視回路２２の第１通信部２１１と接続された第２通信部２１２と、を有している。また、組電池監視回路２２は、コネクタ５１を介して電池管理装置６０と接続されかつ組電池監視回路２１の第２通信部２１２と接続された第１通信部２１１と、組電池監視回路２３の第１通信部２１１と接続された第２通信部２１２と、を有している。また、組電池監視回路２３は、コネクタ５１を介して電池管理装置６０と接続されかつ組電池監視回路２２の第２通信部２１２と接続された第１通信部２１１と、組電池監視回路２４の第１通信部２１１と接続された第２通信部２１２と、を有している。また、組電池監視回路２４は、コネクタ５１を介して電池管理装置６０と接続されかつ組電池監視回路２３の第２通信部２１２と接続された第１通信部２１１と、組電池監視回路２４よりも高電位側に接続された組電池監視回路がある場合に当該組電池監視回路に接続された第２通信部２１２と、を有している。

なお、組電池監視回路２１，２２間の第１通信部２１１と第２通信部２１２とを接続し、かつ組電池監視回路２３，２４間の第１通信部２１１と第２通信部２１２とを接続することにより、組電池監視回路２１，２３の第１通信部２１１が、コネクタ５１を介して電池管理装置６０に接続されるようにしても良い。この場合、組電池監視回路２１，２２は互いの第１通信部２１１および第２通信部２１２を介して接続され双方向通信が可能であり、また組電池監視回路２３，２４も互いの第１通信部２１１および第２通信部２１２を介して接続され双方向通信が可能である。

より具体的には、組電池監視回路２１，２２を接続する場合、組電池監視回路２１の第１通信部２１１の情報入力出力端子は、コネクタ５１を介して電池管理装置６０に接続される。組電池監視回路２１の第２通信部２１２の情報入力出力端子は、組電池監視回路２２の第１通信部２１１の情報入力出力端子に接続される。

また、組電池監視回路２３，２４を接続する場合、組電池監視回路２３の第１通信部２１１の情報入力出力端子は、コネクタ５１を介して電池管理装置６０に接続される。組電池監視回路２３の第２通信部２１２の情報入力出力端子は、組電池監視回路２４の第１通信部２１１の情報入力出力端子に接続される。

また、組電池監視回路２１は、電圧検出部２１３、温度検出部２１４、均等化処理部２１５、および診断用回路２１６を備える。均等化処理部２１５は、組電池１１が有する二次電池セル１１（１）〜１１（ｘ）間の電圧を均等化する均等化処理を行う。

二次電池装置では、二次電池セルの充放電や温度のばらつきなどにより、組み合わされた二次電池セル間の電圧が不均等となってくることが知られている。二次電池セル間の電圧が不均等になることにより、二次電池装置としての機能を最大に発揮できるような効率の良い充放電を行うことができなくなってくる。

均等化処理せずに電圧が高い二次電池セルが存在する状態で充電を行うと、電圧が低い二次電池セルが満充電状態にならないまま、電圧が高い二次電池セルが早く満充電状態となり、全体充電が完了することがある。そこで、充電を行うに際して、均等化処理部２１５により、二次電池セル間の電圧を均等化処理する必要がある。

また、診断用回路２１６は、組電池モジュール１０１（１）の異常を通知する信号であって、予め設定された基本周波数でハイレベルまたはロウレベルに切り換わる脈動信号（矩形波信号）を出力する。

電圧検出部２１３は、組電池１１が有する二次電池セル１１（１）〜１１（ｘ）の二次電池セル毎の電圧（以下、セル電圧とする）を検出する。言い換えると、電圧検出部２１３は、組電池１１が有する二次電池セル１１（１）〜１１（ｘ）それぞれの端子間の電圧をセル電圧として検出する。そして、電圧検出部２１３は、検出した全てのセル電圧を表す電圧信号を、第１通信部２１１およびインタフェース回路６０４を介して電池管理装置６０に入力する。

温度検出部２１４は、組電池１１が有する二次電池セル１１（１）〜１１（ｘ）の二次電池セル毎または複数の二次電池セルの近傍の温度を検出する。そして、温度検出部２１４は、検出された全ての温度を表す温度信号を、通信部２１１およびインタフェース回路６０４を介して電池管理装置６０に入力する。

図３は、本実施形態にかかる電池管理装置の全体ブロックを示す図である。図３に示すように、電池管理装置６０は、電流検出回路６０２と、コネクタ５１を介して組電池監視回路２１〜２４の第１通信部２１１と接続されたインタフェース回路６０４と、組電池監視回路２１〜２４の診断用回路２１６から送信された脈動信号および制御回路ＣＴＲから送信されたアラート信号を受信しかつ組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）および電池管理装置６０における異常を表すアラート信号を出力するアラートシグナルプロセッサ６０５と、外部電源７０から電源電圧の電力が供給される電源供給管理部６０６と、スイッチ駆動回路６０８と、メモリ６０７と、二次電池装置の動作を制御する制御回路（ＭＰＵ：Micro Processing Unit）ＣＴＲと、を備えている。

メモリ６０７は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）である。メモリ６０７は、制御回路ＣＴＲの動作を規定するプログラムが記録されている。

組電池監視回路２１〜２４からインタフェース回路６０４には、電圧検出部２１３から入力された電圧信号、温度検出部２１４から入力された温度信号、診断用回路２１６から入力された脈動信号等が、コネクタ５１を介して供給される。インタフェース回路６０４から組電池監視回路２１〜２４には、制御回路ＣＴＲから入力された各種信号（例えば、ロジック信号など）がコネクタ５１を介して送信される。

インタフェース回路６０４は、電圧検出部２１３から入力された電圧信号、温度検出部２１４から入力された温度信号等を双方向シリアル通信により制御回路ＣＴＲに供給し、診断用回路２１６から入力された脈動信号をアラートシグナルプロセッサ６０５に供給する。

アラートシグナルプロセッサ６０５は、インタフェース回路６０４から供給された脈動信号および制御回路ＣＴＲから供給されたアラート信号が正常か異常かを判断する。脈動信号または制御回路ＣＴＲから供給されたアラート信号が正常である場合には、アラートシグナルプロセッサ６０５は、予め設定された周波数でハイレベルまたはロウレベルに切り換わるアラート信号を出力する。脈動信号または制御回路ＣＴＲから供給されたアラート信号がハイレベル切り換わったままロウレベルに切り換わらない場合には、アラートシグナルプロセッサ６０５は、例えば、正常時のロウレベルのアラート信号をハイレベルのアラート信号として出力する。

アラートシグナルプロセッサ６０５から出力されたアラート信号は、制御回路ＣＴＲ、スイッチ駆動回路６０８、およびコネクタＣＮ２を介して接続された電気制御装置７１に供給される。

スイッチ駆動回路６０８は、制御回路ＣＴＲの制御により、スイッチ装置３３のプリチャージスイッチＳＷＰの動作を制御する信号Ｓ１と、メインスイッチＳＷＭの動作を制御する信号Ｓ２とを出力する。

信号Ｓ１，Ｓ２は、コネクタＣＮ１を介してスイッチ装置３３（図１参照）に供給される。プリチャージスイッチＳＷＰおよびメインスイッチＳＷＭは、信号Ｓ１，Ｓ２によってオンまたはオフするリレー回路である。

例えば、脈動信号が異常である場合には、制御回路ＣＴＲは、供給されたアラート信号により対応する組電池監視回路に異常があると判断し、スイッチ駆動回路６０８を制御して、プリチャージスイッチＳＷＰおよびメインスイッチＳＷＭをオフさせる。

電源供給管理部６０６は、電流検出回路６０２、アラートシグナルプロセッサ６０５、メモリ６０７、および制御回路ＣＴＲに電力を供給する。電源供給管理部６０６は、制御回路ＣＴＲへの電力の供給をオンまたはオフする切替回路６０６Ｓと、当該切替回路６０６Ｓに対して起動を指示するウェイクアプ信号を切替回路６０６Ｓに出力するタイマＴＭと、を備えている。

タイマＴＭには、外部電源７０により印加された１２Ｖの電源電圧がタイマＴＭの前段に配置されたＤＣ／ＤＣ変換回路ＣＡにより５Ｖの直流電圧に変換されて印加される。そして、タイマＴＭは、印加された５Ｖの直流電圧の電力により駆動して、切替回路６０６Ｓにウェイクアップ信号を出力する。切替回路６０６Ｓには、スタート信号ＳＴＡ、外部充電器信号ＣＨＧ、および制御回路ＣＴＲからの切替制御信号、タイマＴＭからのウェイクアップ信号、および外部電源７０からの電力が供給されている。

なお、タイマＴＭからのウェイクアップ信号は、設定された時間毎にハイレベルとなる信号である。ウェイクアップ信号がハイレベルとなるタイミングは制御回路ＣＴＲによって設定される。

ところで、電池管理装置６０には、コネクタＣＮ１を介して、電源電圧、スタート信号ＳＴＡ、および外部充電器信号ＣＨＧが、外部電源７０、スタートボタン（図示しない）が押下されたことを検知するスタート検知部（図示しない）、および外部充電器（図示しない）から供給されている。また、電池管理装置６０は、コネクタＣＮ２を介して、電気制御装置７１との間で信号の送信および受信を行っている。

スタート信号ＳＴＡは、スタート検知部（図示しない）によりスタートボタン（図示しない）が押下されたことが検知されるとハイレベルとなり、再度スタートボタン（図示しない）が押下されたことが検知されるとロウレベルとなる信号である。外部充電器信号ＣＨＧは、外部充電器が二次電池装置に接続されたらハイレベルとなり、接続が解除されたらロウレベルとなる信号である。ウェイクアップ信号、スタート信号ＳＴＡ、および外部充電器信号ＣＨＧは、制御回路ＣＴＲにも供給されている。

なお、二次電池装置が車両以外の機器に搭載される場合には、スタート信号ＳＴＡは、二次電池装置が搭載された機器の電源オン操作が成された場合にハイレベルとなり、電源オフ操作が成された場合にはロウレベルとなる信号となる。

スタート信号ＳＴＡ、外部充電器信号ＣＨＧ、およびウェイクアップ信号のうち少なくとも１つがハイレベルとなることにより、切替回路６０６Ｓは、外部電源７０から印加された１２Ｖの電源電圧を内部のＤＣ／ＤＣ変換回路によって５Ｖの直流電圧に変換して、アラートシグナルプロセッサ６０５および制御回路ＣＴＲに印加する。

また、スタート信号ＳＴＡ、外部充電器信号ＣＨＧ、およびウェイクアップ信号のうち少なくとも１つがハイレベルとなることにより、切替回路６０６Ｓは、外部電源７０から印加された１２Ｖの電源電圧を内部のＤＣ／ＤＣ変換回路によって所定の大きさの直流電圧に変換して、電流検出回路６０２に印加する。

制御回路ＣＴＲには、タイマＴＭからウェイクアップ信号が供給され、コネクタＣＮ１を介してスタート信号ＳＴＡ、および外部充電器信号ＣＨＧが供給される。そのため、制御回路ＣＴＲは、切替回路６０６Ｓにより５Ｖの直流電圧が印加された場合に、供給された信号のうちいずれの信号がハイレベルになったかを検出することにより、いずれの信号がハイレベルになったことにより切替回路６０６Ｓがオンされたかを検出することができる。いずれの信号により電力が供給されたかを検出できたら、制御回路ＣＴＲは、切替制御信号をハイレベルとし、切替回路６０６Ｓから電力が供給されている状態を維持させる。

また、制御回路ＣＴＲは、ウェイクアップ信号、スタート信号ＳＴＡ、および外部充電器信号ＣＨＧを監視し、全ての信号がロウレベルになると、切替制御信号をロウレベルとし、切替回路６０６Ｓをオフさせる。したがって、制御回路ＣＴＲ、アラートシグナルプロセッサ６０５、および電流検出回路６０２への電力の供給が停止される。

制御回路ＣＴＲは、エネルギー偏差算出部６０１および放電時間換算部６０３を備える。エネルギー偏差算出部６０１は、電圧検出部２１３から入力された電圧信号を、第１通信部２１１およびインタフェース回路６０４を介して取り込むとともに、電流検出回路６０２にから入力された電流信号を取り込む。

放電時間換算部６０３は、取り込まれた電圧信号が表すセル電圧が予め定めた特定電圧に到達するまでの到達時間と、取り込まれた電流信号が表す電流値とから二次電池セル間の容量差を算出し、算出した容量差および到達時間から、二次電池セルの残り容量を同じにするため（すなわち、均等化処理部２１５により均等化処理を行うため）の各二次電池セルの放電時間を算出する。

さらに、制御回路ＣＴＲは、組電池監視回路２１〜２４に動作を制御するための信号をインタフェース回路６０４に供給する。

具体的には、制御回路ＣＴＲは、組電池監視回路２１〜２４の起動を指示する起動信号をインタフェース回路６０４に入力する。本実施形態では、制御回路ＣＴＲは、ロウレベルまたはハイレベルに切り換わる起動信号をインタフェース回路６０４に入力する。制御回路ＣＴＲは、ウェイクアップ信号、スタート信号ＳＴＡ、および外部充電器信号ＣＨＧのいずれかがハイレベルとなって組電池監視回路２１〜２４を起動させる際、ハイレベルに切り換えた起動信号をインタフェース回路６０４に入力する。

また、制御回路ＣＴＲは、組電池監視回路２１〜２４の停止を指示する停止信号をインタフェース回路６０４に入力する。本実施形態では、制御回路ＣＴＲは、ロウレベルまたはハイレベルに切り換わる停止信号をインタフェース回路６０４に入力する。制御回路ＣＴＲは、ウェイクアップ信号、スタート信号ＳＴＡ、および外部充電器信号ＣＨＧの全て信号がロウレベルとなって組電池監視回路２１〜２４を停止させる際、ハイレベルに切り換えた停止信号をインタフェース回路６０４に入力する。

図４は、第１の実施形態にかかるインタフェース回路および組電池モジュールの構成例を示す図である。なお、図４には、コネクタ５１を介して接続された組電池モジュール１０１（１）およびインタフェース回路６０４を示しているが、コネクタ５１を介して接続された組電池モジュール１０１（２）〜１０１（４）およびインタフェース回路６０４も同様の構成を有している。

まず、組電池モジュール１０１（１）の構成について説明する。図４に示すように組電池モジュール１０１は、組電池１１、および組電池監視回路２１を備えている。そして、組電池監視回路２１は、被駆動部４０９を備える。被駆動部４０９は、所定電圧ＶＤＤＳが印加される第１端子Ｔ１と、第１端子Ｔ１に所定電圧ＶＤＤＳを印加するための信号を出力する第２端子Ｔ２と、を有している。そして、被駆動部４０９は、第１端子Ｔ１に所定電圧ＶＤＤＳが印加された場合に組電池１１の電力により起動するとともに、第２端子Ｔ２から信号を出力して第１端子Ｔ１に所定電圧を印加することにより駆動状態を維持する。また、被駆動部４０９は、第１端子Ｔ１に印加される電圧が所定電圧ＶＤＤＳ（ハイレベルに相当）から第２所定電圧ＳＨＤＮ（ロウレベルに相当）になった場合に、第２端子Ｔ２からの信号の出力を停止する。

本実施形態では、被駆動部４０９は、ＡＦＥ−ＩＣ（Analog Front End Integrated Circuit）等として構成され、組電池１１が有する二次電池セル１１（１）〜１１（ｘ）のうち高電位側に接続された二次電池セル１１（ｘ）の正極端子、および二次電池セル１１（１）〜１１（ｘ）のうち低電位側に接続された二次電池セル１１（１）の負極端子に接続されている。

そして、被駆動部４０９は、第１端子Ｔ１に所定電圧ＶＤＤＳが印加されると、組電池１１の電力により起動するとともに、第２端子Ｔ２から信号を出力して組電池１１の電圧を調整して第２端子Ｔ２に印加する。なお、本実施形態では、被駆動部４０９は、起動後、上述した第２通信部２１２、電圧検出部２１３、温度検出部２１４、診断用回路２１６、均等化処理部２１５、第１通信部２１１として機能するものとする。一方、被駆動部４０９は、第２所定電圧ＳＨＤＮが第１端子Ｔ１に印加されると、停止状態にするとともに、第２端子Ｔ２からの信号の出力を停止する。

次に、インタフェース回路６０４の構成について説明する。図４に示すように、インタフェース回路６０４は、発電部４０１、第１インバータ４０２、抵抗４０３、スイッチ部４０４、第２インバータ４０５、抵抗４０６、ダイオード４０７、および分圧回路４０８を備えている。

第１インバータ４０２は、電池管理装置６０から起動信号が入力され、入力された起動信号の論理を反転させる。抵抗４０３は、第１インバータ４０２により反転された起動信号がロウレベルになり、第１インバータ４０２より後述する発電部４０１が高電位となって電源Ｄ１から発電部４０１に電流が流れた場合に、発電部４０１に印加される電圧を分圧する。これにより、発電部４０１に高い電圧が印加されて発電部４０１が故障することを防止することができる。

発電部４０１は、電池管理装置６０から起動信号が入力された場合に、発電して所定電圧ＶＤＤＳを第１端子Ｔ１に印加する。本実施形態では、発電部４０１は、電池管理装置６０から入力された起動信号が、ハイレベルに切り換わった場合に、発電して所定電圧ＶＤＤＳを第１端子Ｔ１に印加する。

具体的には、本実施形態では、発電部４０１は、フォトカプラ等により構成され、電池管理装置６０から入力された起動信号がハイレベルに切り換わった場合に発光するフォトダイオードなどの発光素子４０１ａ、および発光素子４０１ａが発光すると発電して第１端子Ｔ１に所定電圧ＶＤＤＳを印加する太陽電池などの発電部４０１ｂを備えている。

そして、電池管理装置６０から第１インバータ４０２に入力された起動信号がハイレベルに切り換わると、第１インバータ４０２は、起動信号を反転したロウレベルに切り換わった信号を出力する。第１インバータ４０２からロウレベルに切り換わった信号が出力されると、第１インバータ４０２よりも発電部４０１が高電位となるため、電源Ｄ１から発光素子４０１ａに電流が流れる。発光素子４０１ａは、電源Ｄ１から流れた電流を光に変換する。発光素子４０１ａが発光すると、発電部４０１ｂは、発光素子４０１ａが発光すると発電して所定電圧ＶＤＤＳを第１端子Ｔ１に印加する。

第２インバータ４０５は、電池管理装置６０からハイレベルの停止信号が入力され、入力された停止信号の論理を反転させる。抵抗４０６は、第２インバータ４０５の出力端子の信号レベルがロウレベルに切り換わり、第２インバータ４０５より後述するスイッチ部４０４が高電位となって電源Ｄ２からスイッチ部４０４に流れる電流を制限し、スイッチ部４０４に高い電圧が印加されてスイッチ部４０４が故障することを防止している。

スイッチ部４０４は、電池管理装置６０からハイレベルの停止信号が入力された場合に、第１端子Ｔ１に印加される電圧を所定電圧ＶＤＤＳ（ハイレベルに相当）から第２所定電圧（ロウレベルに相当）にする。本実施形態では、スイッチ部４０４は、電池管理装置６０から入力された停止信号が、ハイレベルに切り換わった場合に、第２端子Ｔ２をグランドと導通させて、第１端子Ｔ１にロウレベルの第２所定電圧ＳＨＤＮを印加する。

本実施形態では、スイッチ部４０４は、フォトカプラ等により構成され、電池管理装置６０から入力された停止信号がハイレベルに切り換わった場合に発光するフォトダイオードなどの発光素子４０４ａ、および発光素子４０４ａが発光すると第２端子Ｔ２をグランドに導通させて第１端子Ｔ１に第２所定電圧ＳＨＤＮを印加するフォトトランジスタなどの印加部４０４ｂを備えている。

そして、電池管理装置６０から入力された停止信号がハイレベルに切り換わると、第２インバータ４０５は、停止信号を反転したロウレベルに切り換わった信号を出力する。第２インバータ４０５からロウレベルに切り換わった信号が出力されると、第２インバータ４０５よりスイッチ部４０４が高電位となるため、電源Ｄ２からスイッチ部４０４に電流が流れる。発光素子４０４ａは、電源Ｄ２から流れた電流を光に変換する。発光素子４０４ａが発光すると、印加部４０４ｂは、第２端子Ｔ２をグランドに導通させる。これにより、第２端子Ｔ２から第１端子Ｔ１に流れる電流が減少し、第１端子Ｔ１にロウレベルに相当する第２所定電圧ＳＨＤＮが印加されるため、被駆動部４０９は停止状態となる。

ダイオード４０７は、第２端子Ｔ２にアノード端子が接続され、カソード端子から信号を出力する。ダイオード４０７は、第２端子Ｔ２から出力された信号により第１端子Ｔ１に印加される電圧より高い電圧が第２端子Ｔ２に印加されて、第２端子Ｔ２への電流の流れ込みを防止する。本実施形態では、ダイオード４０７は、ツェナーダイオード等により構成され、第２端子Ｔ２にアノードが接続されかつ第１端子Ｔ１にカソード端子が接続される。これにより、被駆動部４０９の駆動時において、第２端子Ｔ２に過電圧が印加されることを防止することができる。

分圧回路４０８は、第２端子Ｔ２に直列接続された複数の分圧抵抗４０８ａ，４０８ｂを有する。そして、分圧回路４０８は、分圧抵抗４０８ａ，４０８ｂ間の電圧を第１端子Ｔ１に出力する。これにより、分圧回路４０８は、第２端子Ｔ２から出力された信号により第１端子Ｔ１に印加される電圧を分圧して第２所定電圧ＳＨＤＮを生成する。本実施形態では、分圧回路４０８は、ダイオード４０７のカソード端子に直列接続された２つの分圧抵抗４０８ａ，４０８ｂを有する。そして、分圧回路４０８は、分圧抵抗４０８ａと分圧抵抗４０８ｂとの間の電圧である第２所定電圧ＳＨＤＮを第１端子Ｔ１に印加する。これにより、被駆動部４０９の駆動開始時において、第１端子Ｔ１に過電圧が印加されることを防止することができる。

このように、第１の実施形態の組電池モジュールによれば、電池管理装置６０から被駆動部４０９の起動を指示する起動信号が入力された場合に、発電して所定電圧ＶＤＤＳを第１端子Ｔ１に印加する発電部４０１を備えることにより、被駆動部４０９の駆動を組電池１１の電圧を用いずに行えるので、組電池１１と第１端子Ｔ１とを接続する配線を減らすことができる。

（第２の実施形態）
本実施形態は、電池管理装置から第２起動信号が入力された場合に、トランス回路で発電するとともに、電池管理装置から起動信号が入力された場合に、第１端子とトランス回路とを導通させることにより、第１端子に所定電圧を印加する。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同様の箇所については説明を省略し、第１の実施形態と異なる箇所について説明する。

図５は、第２の実施形態にかかるインタフェース回路および組電池モジュールの構成例を示す図である。なお、図５には、コネクタ５１を介して接続された組電池モジュール１０１（１）およびインタフェース回路５０１を示しているが、コネクタ５１を介して接続された組電池モジュール１０１（２）〜１０１（４）およびインタフェース回路５０１も同様の構成を有している。

本実施形態にかかるインタフェース回路５０１は、図５に示すように、発電部５０２、バッファ５０５、第１インバータ４０２、抵抗４０３、スイッチ部４０４、第２インバータ４０５、抵抗４０６、ダイオード４０７、および分圧回路４０８を備えている。

なお、本実施形態では、制御回路ＣＴＲは、起動信号および停止信号に加えて、被駆動部４０９の起動を指示する第２起動信号をインタフェース回路６０４に入力する。本実施形態では、制御回路ＣＴＲは、起動信号に同期してロウレベルまたはハイレベルに切り換わる第２起動信号をインタフェース回路６０４に供給する。

バッファ５０５は、制御回路ＣＴＲから入力された第２起動信号の増幅等を行って出力する。

発電部５０２は、第２スイッチ部５０３、およびトランス回路５０４を備えている。トランス回路５０４は、制御回路ＣＴＲからされた第２起動信号が入力された場合に発電する。本実施形態では、トランス回路５０４は、第２起動信号がハイレベルに切り換わった場合に、コイルに電流を流して発電し、第２スイッチ部５０３を介して第１端子Ｔ１に所定電圧ＶＤＤＳを印加する。

第２スイッチ部５０３は、制御回路ＣＴＲから起動信号が入力された場合にトランス回路５０４の発電により所定電圧ＶＤＤＳを第１端子Ｔ１に印加する。本実施形態では、第２スイッチ部５０３は、フォトカプラ等によって構成され、制御回路ＣＴＲから入力された起動信号が、ハイレベルに切り換わった場合に発光するフォトダイオードなどの発光素子５０３ａ、および発光素子５０３ａが発光すると第１端子Ｔ１をトランス回路５０４と導通させて、第１端子Ｔ１に所定電圧ＶＤＤＳを印加するフォトトランジスタなどの印加部５０３ｂを備えている。

そして、バッファ５０５から出力された第２起動信号がハイレベルに切り換わると、トランス回路５０４は、コイルに電流を流して、発電する。第１インバータ４０２は、バッファ５０５に同期して、起動信号を反転したロウレベルを出力する。第１インバータ４０２からロウレベルが出力されると、第１インバータ４０２よりも第２スイッチ部５０３が高電位となるため、電源Ｄ１から発光素子５０３ａに電流が流れる。発光素子５０３ａは、電源Ｄ１から流れた電流を光に変換する。発光素子５０３ａが発光すると、印加部５０３ｂは、第１端子Ｔ１をトランス回路５０４と導通させる。これにより、発電部５０２は、トランス回路５０４の発電により所定電圧ＶＤＤＳを第１端子Ｔ１に印加する。

このように、第２の実施形態の組電池モジュール１０１（１）〜（４）によれば、電池管理装置６０から第２起動信号が入力された場合に、トランス回路５０４により発電するとともに、電池管理装置６０から起動信号が入力された場合に、第１端子Ｔ１とトランス回路５０４とを導通させて、第１端子Ｔ１に所定電圧ＶＤＤＳを印加することにより、被駆動部４０９の起動を組電池１１の電圧を用いずに行えるので、組電池１１と第１端子Ｔ１とを接続する配線を減らすことができる。

以上説明したとおり、第１，２の実施形態によれば、組電池と被駆動部を起動させるための電圧を第１端子に印加するための配線を減らすことができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１〜１４ 組電池
２１〜２４ 組電池監視回路
５１〜５４ コネクタ
１０１（１）〜（４） 組電池モジュール
４０１，５０２ 発電部
４０１ａ，４０４ａ，５０３ａ 発光素子
４０１ｂ 印加部
４０４ スイッチ部
４０４ｂ，５０３ｂ 印加部
４０７ ダイオード
４０８ 分圧回路
４０９ 被駆動部
５０３ 第２スイッチ部
５０４ トランス回路
６０４ インタフェース回路
Ｔ１ 第１端子
Ｔ２ 第２端子
ＣＴＲ 制御回路

Claims (6)

1. 直列接続された複数の電池セルを有する組電池と、
   所定電圧が印加される第１端子と、当該第１端子に前記所定電圧を印加する信号を出力する第２端子と、を有し、前記第１端子に前記所定電圧が印加された場合に前記組電池の電力により起動するとともに前記第２端子から前記信号を出力して前記第１端子に前記所定電圧を印加して駆動状態を維持する被駆動部と、
   電池管理装置から前記被駆動部の起動を指示する起動信号が入力された場合に、発電して前記所定電圧を前記第１端子に印加する発電部と、
   前記第２端子に複数の分圧抵抗を直列接続し、当該分圧抵抗間の電圧を前記第１端子に印加する分圧部と、
   を備えた二次電池装置。
2. 前記電池管理装置から停止を指示する停止信号が入力された場合に、前記第１端子に印加される電圧を前記所定電圧から第２所定電圧にするスイッチ部を備え、
   前記被駆動部は、前記第１端子に印加される電圧が前記所定電圧から前記第２所定電圧になった場合に、前記第２端子からの前記信号の出力を停止する請求項１に記載の二次電池装置。
3. 前記発電部は、前記起動信号が入力された場合に発光する発光素子を有し、前記発光素子が発光すると発電して前記第１端子に前記所定電圧を印加する請求項１または２に記載の二次電池装置。
4. 前記スイッチ部は、前記停止信号が入力された場合に発光する第２発光素子を有し、前記第２発光素子が発光すると前記第２端子とグランドとを導通させて前記第１端子に印加される電圧を前記所定電圧から前記第２所定電圧にする請求項２に記載の二次電池装置。
5. 前記発電部は、前記起動信号と同期して前記被駆動部の起動を指示する第２起動信号が入力された場合に発電するトランス回路を有し、前記起動信号が入力された場合に前記トランス回路の発電により前記所定電圧を前記第１端子に印加する請求項１に記載の二次電池装置。
6. 前記第２端子にアノード端子が接続され、カソード端子から前記信号を出力するダイオードを備えた請求項１から５のいずれか一項に記載の二次電池装置。

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