JP5609842B2

JP5609842B2 - Battery monitoring device

Info

Publication number: JP5609842B2
Application number: JP2011227855A
Authority: JP
Inventors: 工清水
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-10-17
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2031-10-17
Also published as: JP2013088233A

Description

本発明は、複数の電池セルから構成される組電池の電池状態を監視する電池監視装置に関する。 The present invention relates to a battery monitoring device that monitors a battery state of an assembled battery including a plurality of battery cells.

従来、ハイブリッド自動車や電気自動車では、走行用モータの電力供給源として、複数の電池セルを直列接続した組電池が採用されている。この組電池は、各電池セルの電圧変動等の電池状態が電池監視装置によって監視される。 Conventionally, in a hybrid vehicle and an electric vehicle, an assembled battery in which a plurality of battery cells are connected in series is employed as a power supply source of a traveling motor. In this assembled battery, the battery state such as voltage fluctuation of each battery cell is monitored by a battery monitoring device.

電池監視装置は、組電池を所定数の電池セル毎にグループ化した電池ブロックに対応して設けられ、対応する電池ブロックの電池状態を監視する複数の監視回路、各監視回路の作動を制御する制御手段を構成するマイクロコンピュータ（以下、マイコンと略称する。）を備えている。 The battery monitoring device is provided corresponding to the battery block in which the assembled battery is grouped for each predetermined number of battery cells, and controls a plurality of monitoring circuits that monitor the battery state of the corresponding battery block, and controls the operation of each monitoring circuit. A microcomputer (hereinafter abbreviated as a microcomputer) constituting the control means is provided.

電池監視装置における監視回路は、監視対象となる電池ブロックから電力供給されることで駆動するように構成されており、マイコンは、組電池と異なる補機電池等から電力供給されることで駆動するように構成されている。つまり、監視回路は、高電圧で駆動する高圧系を構成するのに対して、マイコンは低電圧で駆動する低圧系を構成する。 The monitoring circuit in the battery monitoring device is configured to be driven by being supplied with power from the battery block to be monitored, and the microcomputer is driven by being supplied with power from an auxiliary battery different from the assembled battery. It is configured as follows. In other words, the monitoring circuit constitutes a high voltage system driven at a high voltage, whereas the microcomputer constitutes a low voltage system driven at a low voltage.

このような電池監視装置では、低圧系であるマイコンを保護するために、監視回路とマイコンとの間を電気的に絶縁した状態で監視回路側からマイコン側へ監視結果等を示す電池データ（デジタルデータ）を送信可能とする絶縁通信回路が設けられている。 In such a battery monitoring device, in order to protect the low-voltage microcomputer, battery data (digital) indicating the monitoring result from the monitoring circuit side to the microcomputer side in a state where the monitoring circuit and the microcomputer are electrically insulated. An isolated communication circuit that can transmit data) is provided.

ここで、絶縁通信回路にて「０」（Ｌｏレベル）および「１」（Ｈｉレベル）の組み合わせからなるデジタルデータを監視回路側からマイコン側へ送信する場合、「１」をマイコン側へ伝達する際に電流が消費される一方、「０」をマイコン側へ伝達する際に殆ど電流が消費されない。このため、デジタルデータの内容によって、絶縁通信回路における消費電流が変化することとなる。 Here, when digital data composed of a combination of “0” (Lo level) and “1” (Hi level) is transmitted from the monitoring circuit side to the microcomputer side in the insulated communication circuit, “1” is transmitted to the microcomputer side. On the other hand, the current is consumed, while the current is hardly consumed when “0” is transmitted to the microcomputer side. For this reason, the current consumption in the insulated communication circuit varies depending on the contents of the digital data.

絶縁通信回路は、一般に、監視回路の監視対象となる電池ブロックから電力供給されることで駆動するように構成されていることから、デジタルデータの内容によって消費電流が変化すると、各監視回路に対応する電池ブロック毎の残存容量にバラツキが生じるといった課題がある。 Insulated communication circuits are generally configured to be driven by power supplied from the battery block to be monitored by the monitoring circuit. There is a problem that the remaining capacity of each battery block varies.

このような課題に対して、例えば、特許文献１では、監視回路における監視結果等を示すデジタルデータに、当該デジタルデータの「０」と「１」とを反転させたミラーデータを付加したデジタルデータを生成し、生成したデジタルデータを電池データとしてマイコン側へ送信する構成としている。これにより、「０」と「１」とが等しいデジタルデータが電池信号として監視回路側からマイコン側へ送信されるので、各監視回路に対応する電池ブロック毎の残存容量のバラツキを抑制することが可能となる。 For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228707, digital data in which mirror data obtained by inverting “0” and “1” of the digital data is added to digital data indicating a monitoring result in a monitoring circuit. Is generated, and the generated digital data is transmitted to the microcomputer side as battery data. As a result, digital data having the same “0” and “1” is transmitted as a battery signal from the monitoring circuit side to the microcomputer side, so that variation in remaining capacity for each battery block corresponding to each monitoring circuit can be suppressed. It becomes possible.

特開２００８−２３５０３２号公報JP 2008-235032 A

しかしながら、特許文献１に示す技術では、監視回路における監視結果等を示すデジタルデータにミラーデータを付加したデジタルデータをマイコン側へ送信する場合、送信するデジタルデータのデータサイズが大きくなることから、監視回路側からマイコン側へのデータ通信の時間が長くなってしまうといった問題がある。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1, when digital data in which mirror data is added to digital data indicating a monitoring result or the like in the monitoring circuit is transmitted to the microcomputer side, the data size of the digital data to be transmitted increases. There is a problem that the time for data communication from the circuit side to the microcomputer side becomes long.

また、電池監視装置に監視回路における監視結果等を示すデジタルデータにミラーデータを付加するための構成（データを加工する手段）を追加する必要があり、電池監視装置の構成が複雑化する虞がある。 In addition, it is necessary to add a configuration (means for processing data) to add mirror data to the digital data indicating the monitoring result in the monitoring circuit in the battery monitoring device, which may complicate the configuration of the battery monitoring device. is there.

本発明は上記点に鑑みて、監視回路側から制御手段側へ送信するデジタルデータにミラーデータを付加することなく、監視回路側から制御手段側へのデータ送信の際の消費電流のバラツキを抑制可能な電池監視装置を提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention suppresses variations in current consumption during data transmission from the monitoring circuit side to the control means side without adding mirror data to the digital data transmitted from the monitoring circuit side to the control means side. An object of the present invention is to provide a battery monitoring device that can be used.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数の電池セル（１０）を直列に接続して構成される組電池（１）の電池状態を監視する電池監視装置であって、組電池（１）を所定数の電池セル（１０）毎にグループ化した電池ブロック（Ｂ）に対応して設けられ、対応する電池ブロック（Ｂ）の電池状態を監視する複数の監視回路（２１）と、複数の監視回路（２１）の作動を制御する制御手段（２２）と、監視回路（２１）および制御手段（２２）を絶縁した状態で、監視回路（２１）側から制御手段（２２）側へ「０」と「１」の組み合わせからなるデジタルデータを送信する絶縁通信手段（２３）と、デジタルデータを送信する監視回路（２１）に対応する電池ブロック（Ｂ）から供給される電力から絶縁通信手段（２３）を駆動するための電力を生成する電源部（２１ｂ）と、制御手段（２２）側へデジタルデータの０」を伝達する際に、制御手段（２２）側へデジタルデータの「１」を伝達する際の絶縁通信手段（２３）における消費電流と同等の電流を、絶縁通信手段（２３）を迂回して流れるように構成されたバイパス回路（２５）と、を備え、絶縁通信手段（２３）は、監視回路（２１）側の一次側要素（２３ａ）、および制御手段（２２）側の二次側要素（２３ｂ）を有する絶縁素子で構成され、バイパス回路（２５）には、デジタルデータに応じて一次側要素（２３ａ）に流れる電流をオンオフするためのスイッチング素子（２５ａ）が一次側要素（２３ａ）に対して並列接続されており、バイパス回路（２５）は、一次側要素（２３ａ）から二次側要素（２３ｂ）へデジタルデータの「１」を伝達する際にスイッチング素子（２５ａ）がオフすることによって一次側要素（２３ａ）側に電流を流し、一次側要素（２３ａ）から二次側要素（２３ｂ）へデジタルデータの「０」を伝達する際にスイッチング素子（２５ａ）がオンすることによって一次側要素（２３ａ）を迂回して電流を流すように構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a battery monitoring device for monitoring a battery state of a battery pack (1) configured by connecting a plurality of battery cells (10) in series, A plurality of monitoring circuits (21) are provided corresponding to the battery blocks (B) in which the assembled battery (1) is grouped for each predetermined number of battery cells (10), and monitor the battery state of the corresponding battery blocks (B). ), The control means (22) for controlling the operation of the plurality of monitoring circuits (21), and the control means (22) from the monitoring circuit (21) side in a state where the monitoring circuit (21) and the control means (22) are insulated. ) Power supplied from the battery block (B) corresponding to the insulation communication means (23) for transmitting digital data composed of a combination of “0” and “1” and the monitoring circuit (21) for transmitting digital data. Insulated communication means (23) When transmitting "1" of digital data to the control means (22) when transmitting "0" of digital data to the power supply section (21b) that generates power for driving and the control means (22) A bypass circuit (25) configured to flow a current equivalent to the current consumed by the insulated communication means (23) bypassing the insulated communication means (23), and the insulated communication means (23) It consists of an insulating element having a primary side element (23a) on the monitoring circuit (21) side and a secondary side element (23b) on the control means (22) side, and the bypass circuit (25) A switching element (25a) for turning on and off the current flowing through the primary side element (23a) is connected in parallel to the primary side element (23a), and the bypass circuit (25) is connected to the primary side element (23a). Next When the digital data “1” is transmitted to the element (23b), the switching element (25a) is turned off to cause a current to flow to the primary side element (23a), and the secondary side element (23a) When the digital data “0” is transmitted to 23 b), the switching element (25 a) is turned on to bypass the primary side element (23 a) to flow current .

これによれば、デジタルデータの「０」を制御手段（２２）側へ伝達する際にも、デジタルデータの「１」を制御手段（２２）側へ伝達する際に絶縁通信手段（２３）にて消費される電流と同等の電流がバイパス回路（２５）を介して消費されるので、デジタルデータにミラーデータを付加するような加工を行うことなく、監視回路（２１）側から制御手段（２２）側へのデータ送信の際の消費電流のバラツキを抑制することが可能となる。この結果、各監視回路（２１）に対応する電池ブロック（Ｂ）毎の残存容量のバラツキを抑制することが可能となる。なお、「消費電流と同等の電流」とは、絶縁通信手段（２３）における消費電流とバイパス回路（２５）を流れる電流とが完全に一致していることだけを意味するのではなく、監視回路（２１）側から制御手段（２２）側へのデータ送信時の消費電流のバラツキが抑制される程度に実質的に同等となっていることを含む意味である。 According to this, when the digital data “0” is transmitted to the control means (22) side, the digital data “1” is transmitted to the control means (22) side. Since the current equivalent to the current consumed is consumed via the bypass circuit (25), the control means (22) can be used from the monitoring circuit (21) side without performing processing such as adding mirror data to the digital data. It is possible to suppress variations in current consumption during data transmission to the) side. As a result, it is possible to suppress variation in remaining capacity for each battery block (B) corresponding to each monitoring circuit (21). Note that the “current equivalent to the consumption current” does not mean that the consumption current in the insulating communication means (23) and the current flowing through the bypass circuit (25) completely coincide with each other. This means that it is substantially equivalent to the extent that variation in current consumption during data transmission from the (21) side to the control means (22) side is suppressed.

なお、請求項２に記載の発明ように、請求項１に記載の電池監視装置において、絶縁素子をフォトカプラで構成してもよい。 As in the invention described in claim 2 , in the battery monitoring device described in claim 1 , the insulating element may be formed of a photocoupler.

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

実施形態に係る組電池制御システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the assembled battery control system which concerns on embodiment. 実施形態に係る電池監視装置の要部を示す構成図である。It is a block diagram which shows the principal part of the battery monitoring apparatus which concerns on embodiment. データ通信の際の消費電流を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the consumption current in the case of data communication.

本発明の一実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。本実施形態では、車載高圧バッテリである組電池１の制御システムに本発明の電池監視装置２を適用している。図１に示すように、本実施形態の組電池制御システムは、主たる構成として組電池１および電池監視装置２を備える。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the battery monitoring device 2 of the present invention is applied to the control system for the assembled battery 1 which is an in-vehicle high voltage battery. As shown in FIG. 1, the assembled battery control system of the present embodiment includes an assembled battery 1 and a battery monitoring device 2 as main components.

本実施形態の組電池１は、車両走行用の電動機（図示略）等の各種電気機器に電力を供給するものである。具体的には、組電池１は、リチウムイオン電池等からなる電池セル１０を複数直列に接続したもので、互いに隣接する所定数（本実施形態では６個）の電池セル毎にグループ化した複数の電池ブロックＢ_１〜Ｂ_ｎの直列接続体として構成されている。なお、図１では、複数の電池ブロックＢ_１〜Ｂ_ｎのうち、２つの電池ブロックＢ_ｉ、Ｂ_ｉ＋１（ｉ＝１〜ｎ−１）を示しているが、実際には電池ブロックＢが多数設けられている。 The assembled battery 1 of this embodiment supplies electric power to various electric devices such as an electric motor (not shown) for driving a vehicle. Specifically, the assembled battery 1 is formed by connecting a plurality of battery cells 10 made of lithium ion batteries or the like in series, and a plurality of battery cells grouped for each predetermined number (six in this embodiment) of battery cells. The battery blocks B _{1 to} B _n are connected in series. In FIG. 1, two battery blocks B _i and B _{i + 1} (i = 1 to n−1) are shown among the plurality of battery blocks B _{1 to} B _n , but actually there are many battery blocks B. Is provided.

このように構成される組電池１には、検出ラインを介して電池監視装置２が接続されている。この電池監視装置２は、組電池１を構成する各電池セル１０の過放電状態、過充電状態等の電池状態を監視する過充放電検出機能を有する装置である。なお、過放電状態は、各電池セル１０の電圧が信頼性の低下を招く過度な低電圧となる異常状態を意味し、過充電状態は、各電池セル１０の電圧が信頼性の低下を招く過度な高電圧となる異常状態を意味する。 A battery monitoring device 2 is connected to the assembled battery 1 configured as described above via a detection line. The battery monitoring device 2 is a device having an overcharge / discharge detection function for monitoring battery states such as overdischarge state and overcharge state of each battery cell 10 constituting the assembled battery 1. The overdischarge state means an abnormal state in which the voltage of each battery cell 10 becomes an excessively low voltage that causes a decrease in reliability. In the overcharge state, the voltage of each battery cell 10 causes a decrease in reliability. It means an abnormal condition that results in an excessively high voltage.

具体的には、電池監視装置２は、主たる構成要素として、各電池ブロックＢに対応して設けられ、電池ブロックＢ毎の電池状態を監視する複数の監視回路２１、各監視回路２１等の作動を制御するマイコン２２、および各監視回路２１とマイコン２２との間を電気的に絶縁した状態で通信を可能とする複数の絶縁素子２３を備えている。なお、本実施形態では、マイコン２２が特許請求の範囲に記載の制御手段を構成し、絶縁素子２３が特許請求の範囲に記載の絶縁通信手段を構成する。 Specifically, the battery monitoring device 2 is provided as a main component corresponding to each battery block B, and a plurality of monitoring circuits 21 that monitor the battery state of each battery block B, the operation of each monitoring circuit 21, and the like. And a plurality of insulating elements 23 that enable communication in a state where each monitoring circuit 21 and the microcomputer 22 are electrically insulated from each other. In the present embodiment, the microcomputer 22 constitutes the control means recited in the claims, and the insulating element 23 constitutes the insulated communication means recited in the claims.

各監視回路２１は、監視対象である高電圧の電池ブロックＢを電源とし、マイコン２２は、図示しない低電圧の補助バッテリ（例えば１２Ｖバッテリ）を電源としている。つまり、本実施形態の監視回路２１は、高電圧で駆動する高圧系を構成するのに対して、制御手段であるマイコン２２は低電圧で駆動する低圧系を構成する。 Each monitoring circuit 21 uses a high-voltage battery block B to be monitored as a power source, and the microcomputer 22 uses a low-voltage auxiliary battery (for example, a 12V battery) (not shown) as a power source. That is, the monitoring circuit 21 of the present embodiment constitutes a high voltage system that is driven at a high voltage, whereas the microcomputer 22 that is a control means constitutes a low voltage system that is driven at a low voltage.

監視回路２１は、監視する電池ブロックＢの各電池セル１０の両極端子に検出ラインを介して接続され、各電池セル１０の電圧を検出して、その結果をマイコン２２側へ出力するように構成されている。なお、本実施形態の監視回路２１は、電池ブロックＢ毎に設けられている。 The monitoring circuit 21 is connected to both electrode terminals of each battery cell 10 of the battery block B to be monitored via a detection line, detects the voltage of each battery cell 10, and outputs the result to the microcomputer 22 side. Has been. Note that the monitoring circuit 21 of this embodiment is provided for each battery block B.

監視回路２１には、監視する電池ブロックＢの各電池セル１０の両端電圧を検出する電圧検出部２１ａ、監視する電池ブロックＢからの電力を用いて電圧検出部２１ａや絶縁素子２３等を駆動するための電力を生成する電源部２１ｂ等が設けられている。 The monitoring circuit 21 drives the voltage detection unit 21a that detects the voltage across each battery cell 10 of the battery block B to be monitored, the voltage detection unit 21a, the insulating element 23, and the like using the power from the battery block B to be monitored. For example, a power supply unit 21b for generating electric power is provided.

本実施形態の電圧検出部２１ａは、監視する電池ブロックＢの各電池セル１０に接続された複数の選択スイッチを有し、任意の選択スイッチをオンオフ可能に構成されたマルチプレクサ（図示略）、マルチプレクサを介して取得したアナログ信号（電圧値）をデジタルデータに変換すると共に、変換したデジタルデータを絶縁素子２３を介してマイコン２２側へ伝達するＡＤ変換器（図示略）等で構成されている。なお、監視回路２１からマイコン２２側へ出力されるデジタルデータは、「０」および「１」の組み合わせからなるバイナリコードで構成されている。 The voltage detection unit 21a of the present embodiment includes a plurality of selection switches connected to each battery cell 10 of the battery block B to be monitored, and a multiplexer (not shown) configured to be able to turn on / off an arbitrary selection switch, a multiplexer An analog signal (voltage value) acquired via the digital signal is converted into digital data, and the converted digital data is transmitted to the microcomputer 22 side via the insulating element 23, etc. The digital data output from the monitoring circuit 21 to the microcomputer 22 is composed of a binary code composed of a combination of “0” and “1”.

本実施形態の電源部２１ｂは、監視する電池ブロックＢにおける最も高電圧となる電池セル１０の正極端子と、最も低電圧となる電池セル１０の負極端子とに接続されて、電池ブロックＢの電圧を所望の電圧（電圧検出部２１ａや絶縁素子２３の駆動電圧）に変換するものである。 The power supply unit 21b of the present embodiment is connected to the positive terminal of the battery cell 10 having the highest voltage and the negative terminal of the battery cell 10 having the lowest voltage in the battery block B to be monitored. Is converted to a desired voltage (drive voltage of the voltage detector 21a and the insulating element 23).

マイコン２２は、図示しないＭＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力部等からなるマイクロコンピュータであって、ＲＯＭ等の記憶手段に記憶されたプログラムに従って各種処理等を実行するものである。 The microcomputer 22 is a microcomputer including an MPU, a ROM, an EEPROM, a RAM, an input / output unit (not shown), and the like, and executes various processes according to a program stored in a storage unit such as a ROM.

本実施形態のマイコン２２は、各監視回路２１へ各電池ブロックＢの監視を指示する指令信号を出力すると共に、各監視回路２１から出力される監視結果等の出力信号（デジタルデータ）を取得し、取得した出力信号に応じて組電池１の電池状態を診断するように構成されている。 The microcomputer 22 of the present embodiment outputs a command signal instructing each monitoring circuit 21 to monitor each battery block B, and obtains an output signal (digital data) such as a monitoring result output from each monitoring circuit 21. The battery state of the assembled battery 1 is diagnosed according to the acquired output signal.

絶縁素子２３は、監視回路２１とマイコン２２とを電気的に絶縁した状態で、マイコン２２と監視回路２１との間を通信可能とする絶縁通信手段を構成する。本実施形態の絶縁素子２３は、監視回路２１側からマイコン２２側（制御手段側）へ監視結果等の出力信号（デジタルデータ）を送信するように構成されている。なお、図示しないが、電池監視装置２には、マイコン側から監視回路側への信号を伝達するための絶縁素子も設けられている。 The insulating element 23 constitutes an insulating communication means that enables communication between the microcomputer 22 and the monitoring circuit 21 in a state where the monitoring circuit 21 and the microcomputer 22 are electrically insulated. The insulating element 23 of the present embodiment is configured to transmit an output signal (digital data) such as a monitoring result from the monitoring circuit 21 side to the microcomputer 22 side (control means side). Although not shown, the battery monitoring device 2 is also provided with an insulating element for transmitting a signal from the microcomputer side to the monitoring circuit side.

ここで、本実施形態の絶縁素子２３およびその周辺回路について図２に基づいて説明する。図２は、本実施形態に係る電池監視装置２の要部を示す構成図である。なお、図２では、マイコン２２の図示を省略している。 Here, the insulating element 23 of this embodiment and its peripheral circuit will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a main part of the battery monitoring device 2 according to the present embodiment. In FIG. 2, illustration of the microcomputer 22 is omitted.

本実施形態の絶縁素子２３は、監視回路２１側に設けられた発光素子２３ａ、マイコン２２側に設けられた受光素子２３ｂを有する光結合方式の絶縁素子で構成されている。具体的には、本実施形態の絶縁素子２３は、フォトカプラで構成されており、発光素子２３ａが一次側要素を構成し、受光素子２３ｂが二次側要素を構成している。 The insulating element 23 of the present embodiment is composed of an optically coupled insulating element having a light emitting element 23a provided on the monitoring circuit 21 side and a light receiving element 23b provided on the microcomputer 22 side. Specifically, the insulating element 23 of the present embodiment is composed of a photocoupler, the light emitting element 23a constitutes a primary side element, and the light receiving element 23b constitutes a secondary side element.

発光素子２３ａは、電源部２１ｂから流れる電流が所定閾値を上回った際に光を発して受光素子２３ｂをオンするもので、監視回路２１の電源部２１ｂに電流制限用抵抗２４を介して接続されている。なお、電流制限用抵抗２４は、発光素子２３ａに流れる電流を制限するための素子である。 The light emitting element 23a emits light and turns on the light receiving element 23b when the current flowing from the power supply unit 21b exceeds a predetermined threshold, and is connected to the power supply unit 21b of the monitoring circuit 21 via the current limiting resistor 24. ing. The current limiting resistor 24 is an element for limiting the current flowing through the light emitting element 23a.

発光素子２３ａと電源部２１ｂ（電流制限用抵抗２４）との間には、バイパス回路２５が設けられている。より詳しくは、バイパス回路２５は、発光素子２３ａと電源部２１ｂ（電流制限用抵抗２４）との間の接続点から分岐して設けられている。 A bypass circuit 25 is provided between the light emitting element 23a and the power supply unit 21b (current limiting resistor 24). More specifically, the bypass circuit 25 is branched from a connection point between the light emitting element 23a and the power supply unit 21b (current limiting resistor 24).

バイパス回路２５は、監視回路２１側からマイコン２２側へのデータ通信する場合において、マイコン２２側へデジタルデータの「０」を伝達する際に、マイコン２２側へデジタルデータの「１」を伝達する際の絶縁素子２３における消費電流と同等の電流が、絶縁素子２３を経由せず、当該絶縁素子２３を迂回して流れるように構成されている。 The bypass circuit 25 transmits the digital data “1” to the microcomputer 22 side when transmitting the digital data “0” to the microcomputer 22 side in the case of data communication from the monitoring circuit 21 side to the microcomputer 22 side. A current equivalent to the current consumed in the insulating element 23 at that time does not pass through the insulating element 23 but flows around the insulating element 23.

このバイパス回路２５には、絶縁素子２３の発光素子２３ａに対して並列となるように接続（並列接続）されたトランジスタ２５ａが設けられている。このトランジスタ２５ａは、監視回路２１の電圧検出部２１ａから出力されるデジタルデータに応じて、絶縁素子２３の発光素子２３ａに流れる電流をオンオフするためのスイッチング素子である。 The bypass circuit 25 is provided with a transistor 25a connected (parallel connected) in parallel to the light emitting element 23a of the insulating element 23. The transistor 25 a is a switching element for turning on and off the current flowing through the light emitting element 23 a of the insulating element 23 in accordance with digital data output from the voltage detection unit 21 a of the monitoring circuit 21.

本実施形態のバイパス回路２５は、トランジスタ２５ａがオフすることで発光素子２３ａ側（一次側要素側）に電流を流すと共に、トランジスタ２５ａがオンすることで発光素子２３ａを迂回して電流を流すように構成されている。なお、トランジスタ２５ａは、絶縁素子２３の発光素子２３ａから受光素子２３ｂへデジタルデータの「１」を伝達する際にオフされ、発光素子２３ａから受光素子２３ｂへデジタルデータの「０」を伝達する際にオンされる。 The bypass circuit 25 of the present embodiment causes a current to flow to the light emitting element 23a side (primary side element side) when the transistor 25a is turned off, and causes a current to flow around the light emitting element 23a when the transistor 25a is turned on. It is configured. The transistor 25a is turned off when digital data “1” is transmitted from the light emitting element 23a to the light receiving element 23b of the insulating element 23, and is transmitted when digital data “0” is transmitted from the light emitting element 23a to the light receiving element 23b. Turned on.

具体的には、本実施形態のトランジスタ２５ａは、ベースが監視回路２１の電圧検出部２１ａの出力端子に接続されると共に、コレクタが電流制限用抵抗２４と発光素子２３ａとの間の接続点に接続され、さらに、エミッタが接地されている。 Specifically, the base of the transistor 25a of this embodiment is connected to the output terminal of the voltage detection unit 21a of the monitoring circuit 21, and the collector is connected to the connection point between the current limiting resistor 24 and the light emitting element 23a. In addition, the emitter is grounded.

なお、本実施形態のトランジスタ２５ａのベースと監視回路２１の電圧検出部２１ａとの間には、電圧検出部２１ａが出力するデジタルデータをビット反転させる論理回路（ＮＯＴ回路）２５ｂが設けられている。 A logic circuit (NOT circuit) 25b that inverts the digital data output from the voltage detection unit 21a is provided between the base of the transistor 25a and the voltage detection unit 21a of the monitoring circuit 21 in this embodiment. .

このため、実際には、トランジスタ２５ａのベースには、電圧検出部２１ａが出力するデジタルデータをビット反転させたミラーデータ（反転データ）が入力されることとなる。例えば、マイコン２２側へデジタルデータの「１」を伝達する際には、トランジスタ２５ａのベースに「０」に対応する電圧が印加され、マイコン２２側へデジタルデータの「０」を伝達する際には、トランジスタ２５ａのベースに「１」に対応する電圧が印加される。 Therefore, actually, mirror data (inverted data) obtained by bit-inverting the digital data output from the voltage detector 21a is input to the base of the transistor 25a. For example, when digital data “1” is transmitted to the microcomputer 22 side, a voltage corresponding to “0” is applied to the base of the transistor 25a, and when digital data “0” is transmitted to the microcomputer 22 side. The voltage corresponding to “1” is applied to the base of the transistor 25a.

次に、本実施形態に係る電池監視装置２の作動の概略について説明する。まず、電池監視装置２による組電池１の監視について説明する。この電池監視装置２による組電池１の監視は、組電池１の各電池ブロックＢから監視回路２１に電力が供給されて、監視回路２１の電源部２１ｂから絶縁素子２３へ電力供給可能な状況において、例えば、外部から指令や、周期的に実行される。 Next, an outline of the operation of the battery monitoring device 2 according to the present embodiment will be described. First, monitoring of the assembled battery 1 by the battery monitoring device 2 will be described. The monitoring of the assembled battery 1 by the battery monitoring device 2 is performed in a situation where power is supplied from each battery block B of the assembled battery 1 to the monitoring circuit 21 and power can be supplied from the power supply unit 21b of the monitoring circuit 21 to the insulating element 23. For example, a command is given from the outside or is periodically executed.

マイコン２２は、各監視回路２１側に、絶縁素子２３を介して、各電池セル１０の電池状態（電圧状態）の監視を指示する指令信号を出力（送信）する。マイコン２２からの指令信号を受信した監視回路２１では、電圧検出部２１ａにて監視対象である電池ブロックＢの電圧等の電池状態を検出する。その後、監視回路２１は、電圧検出部２１ａで検出した各電池セル１０の電池状態等の出力信号（デジタルデータ）をマイコン２２側へ送信し、マイコン２２にて、各電池セル１０の電池状態（例えば、過放電状態や過充電状態）が診断される。 The microcomputer 22 outputs (transmits) a command signal instructing monitoring of the battery state (voltage state) of each battery cell 10 to each monitoring circuit 21 side via the insulating element 23. In the monitoring circuit 21 that receives the command signal from the microcomputer 22, the voltage detection unit 21a detects the battery state such as the voltage of the battery block B to be monitored. Thereafter, the monitoring circuit 21 transmits an output signal (digital data) such as the battery state of each battery cell 10 detected by the voltage detection unit 21a to the microcomputer 22 side, and the microcomputer 22 transmits the battery state ( For example, an overdischarge state or an overcharge state) is diagnosed.

次に、監視回路２１側からマイコン２２側へのデータ送信する際の絶縁素子２３およびバイパス回路２５等の具体的作動について説明する。まず、監視回路２１の電圧検出部２１ａから出力されたデジタルデータは、図２の破線矢印に示すように、論理回路２５ｂに入力され、論理回路２５ｂにてビット反転されたミラーデータがバイパス回路２５のトランジスタ２５ａのベースに入力される。 Next, specific operations of the insulating element 23 and the bypass circuit 25 when data is transmitted from the monitoring circuit 21 side to the microcomputer 22 side will be described. First, the digital data output from the voltage detection unit 21a of the monitoring circuit 21 is input to the logic circuit 25b as shown by the broken line arrow in FIG. To the base of the transistor 25a.

トランジスタ２５ａのベースに、監視回路２１の電圧検出部２１ａから出力されたデジタルデータの「１」、つまり、ミラーデータにおける「０」に対応する電圧が印加されると、トランジスタ２５ａがオフする。この場合、図２の黒線矢印で示すように、電源部２１ｂからの電流が絶縁素子２３の発光素子２３ａに流れ、発光素子２３ａから受光素子２３ｂへＨｉレベルを示す信号が伝達される。 When a voltage corresponding to “1” of the digital data output from the voltage detector 21a of the monitoring circuit 21, that is, “0” in the mirror data, is applied to the base of the transistor 25a, the transistor 25a is turned off. In this case, as indicated by the black line arrow in FIG. 2, the current from the power supply unit 21b flows to the light emitting element 23a of the insulating element 23, and a signal indicating the Hi level is transmitted from the light emitting element 23a to the light receiving element 23b.

一方、トランジスタ２５ａのベースに、デジタルデータの「０」、つまり、ミラーデータにおける「１」に対応する電圧が印加されると、トランジスタ２５ａがオンする。この場合、図２の白抜矢印で示すように、電源部２１ｂからの電流が絶縁素子２３の発光素子２３ａを迂回して、バイパス回路２５のトランジスタ２５ａに流れる。 On the other hand, when a voltage corresponding to “0” of the digital data, that is, “1” in the mirror data, is applied to the base of the transistor 25a, the transistor 25a is turned on. In this case, as indicated by the white arrow in FIG. 2, the current from the power supply unit 21 b bypasses the light emitting element 23 a of the insulating element 23 and flows to the transistor 25 a of the bypass circuit 25.

ここで、データ通信の際の消費電流について図３を用いて具体的に説明する。なお、図３は、データ通信の際の消費電流を説明するための説明図であり、図３（ａ）がデジタルデータの波形の一例を示し、図３（ｂ）が図３（ａ）に示すデジタルデータをマイコン２２側へ送信する際の消費電流を示している。 Here, the current consumption during data communication will be specifically described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining current consumption during data communication. FIG. 3 (a) shows an example of a waveform of digital data, and FIG. 3 (b) shows FIG. 3 (a). The consumption current at the time of transmitting the shown digital data to the microcomputer 22 side is shown.

例えば、監視回路２１側からマイコン２２側へ図３（ａ）に示すデジタルデータ「１００１１１１」を送信する場合、デジタルデータの「１」がマイコン２２側へ伝達される際に、絶縁素子２３の発光素子２３ａにて電流が消費される。 For example, when the digital data “1001111” shown in FIG. 3A is transmitted from the monitoring circuit 21 side to the microcomputer 22 side, when the digital data “1” is transmitted to the microcomputer 22 side, the light emission of the insulating element 23 is performed. Current is consumed by the element 23a.

一方、監視回路２１側からマイコン２２側へデジタルデータの「０」を伝達する際には、絶縁素子２３の発光素子２３ａにて消費される電流と同等の電流がバイパス回路２５に流れて消費される。 On the other hand, when digital data “0” is transmitted from the monitoring circuit 21 side to the microcomputer 22 side, a current equivalent to the current consumed by the light emitting element 23 a of the insulating element 23 flows to the bypass circuit 25 and is consumed. The

このため、図３（ｂ）に示すように、監視回路２１側からマイコン２２側へのデータ送信する際には、デジタルデータの内容によらず、データ送信する際の消費電流が一定となる。 For this reason, as shown in FIG. 3B, when data is transmitted from the monitoring circuit 21 side to the microcomputer 22 side, the current consumption during data transmission is constant regardless of the contents of the digital data.

以上説明した本実施形態の電池監視装置２では、デジタルデータの「０」をマイコン２２側へ伝達する際にも、デジタルデータの「１」をマイコン２２側へ伝達する際に絶縁素子２３にて消費される電流と同等の電流がバイパス回路２５を介して消費されるので、デジタルデータにミラーデータを付加するような加工を行うことなく、監視回路２１側からマイコン２２側へのデータ送信の際の消費電流のバラツキを抑制することができる。この結果、各監視回路２１に対応する電池ブロックＢ毎の残存容量のバラツキを抑制することができる。 In the battery monitoring device 2 of the present embodiment described above, the insulating element 23 is used when digital data “0” is transmitted to the microcomputer 22 side even when digital data “0” is transmitted to the microcomputer 22 side. Since a current equivalent to the consumed current is consumed via the bypass circuit 25, when data is transmitted from the monitoring circuit 21 side to the microcomputer 22 side without performing processing such as adding mirror data to the digital data. Variation in current consumption can be suppressed. As a result, variation in remaining capacity for each battery block B corresponding to each monitoring circuit 21 can be suppressed.

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、かつ、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。例えば、以下のように種々変形可能である。 (Other embodiments)
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, Unless it deviates from the range described in each claim, it is not limited to the wording of each claim, and those skilled in the art Improvements based on the knowledge that a person skilled in the art normally has can be added as appropriate to the extent that they can be easily replaced. For example, various modifications are possible as follows.

（１）上述の実施形態では、絶縁素子２３として光結合方式の絶縁素子（フォトカプラ）で構成する例を説明したが、これに限定されない。絶縁素子２３としては、例えば、磁気結合方式の絶縁素子（トランスカップリング）や容量結合方式の絶縁素子（コンデンサカップリング）を採用してもよい。 (1) In the above-described embodiment, an example in which the insulating element 23 is configured by an optical coupling type insulating element (photocoupler) has been described. However, the present invention is not limited to this. As the insulating element 23, for example, a magnetic coupling type insulating element (transformer coupling) or a capacitive coupling type insulating element (capacitor coupling) may be employed.

（２）上述の実施形態では、監視回路２１の電圧検出部２１ａから出力されるデジタルデータに応じて、絶縁素子２３の発光素子２３ａに流れる電流をオンオフするためのスイッチング素子として、バイパス回路２５にトランジスタ２５ａを用いているが、スイッチング素子としては、トランジスタ２５ａ以外の素子を用いてもよい。 (2) In the above-described embodiment, the bypass circuit 25 is used as a switching element for turning on and off the current flowing through the light emitting element 23a of the insulating element 23 according to the digital data output from the voltage detection unit 21a of the monitoring circuit 21. Although the transistor 25a is used, an element other than the transistor 25a may be used as the switching element.

（３）上述の実施形態では、監視回路２１の内部に電池ブロックＢからの電力を用いて電圧検出部２１ａや絶縁素子２３等を駆動するための電力を生成する電源部２１ｂを設ける構成としているが、これに限らず、監視回路２１の外部に電源部２１ｂを設ける構成としてもよい。 (3) In the above-described embodiment, the monitoring circuit 21 is provided with the power supply unit 21b that generates power for driving the voltage detection unit 21a, the insulating element 23, and the like using the power from the battery block B. However, the configuration is not limited thereto, and the power supply unit 21 b may be provided outside the monitoring circuit 21.

（４）上述の実施形態では、上述の各実施形態では、電池監視装置２を車載高圧バッテリに適用する例を説明したが、車載高圧バッテリに限らず、他のバッテリに用いてもよい。 (4) In the above-described embodiment, the example in which the battery monitoring device 2 is applied to the on-vehicle high-voltage battery has been described in each of the above-described embodiments, but the present invention is not limited to the on-vehicle high-voltage battery and may be used for other batteries.

１組電池
１０電池セル
２電池監視装置
２１監視回路
２１ｂ電源部
２２マイコン（制御手段）
２３絶縁素子（絶縁通信手段）
２３ａ発光素子（一次側要素）
２３ｂ受光素子（二次側要素）
２５バイパス回路
２５ａトランジスタ
Ｂ電池ブロック DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 assembled battery 10 battery cell 2 battery monitoring apparatus 21 monitoring circuit 21b power supply part 22 microcomputer (control means)
23 Insulating element (insulating communication means)
23a Light emitting element (primary element)
23b Light receiving element (secondary element)
25 Bypass circuit 25a Transistor B Battery block

Claims

A battery monitoring device for monitoring a battery state of a battery pack (1) configured by connecting a plurality of battery cells (10) in series,
A plurality of monitoring circuits provided corresponding to the battery blocks (B) in which the assembled battery (1) is grouped for each predetermined number of battery cells (10), and monitoring the battery state of the corresponding battery blocks (B) (21) and
Control means (22) for controlling the operation of the monitoring circuit (21);
Digital data consisting of a combination of “0” and “1” is transmitted from the monitoring circuit (21) side to the control means (22) side with the monitoring circuit (21) and the control means (22) insulated. Insulating communication means (23) for
A power supply unit (21b) for generating electric power for driving the insulated communication means (23) from electric power supplied from the battery block (B) corresponding to the monitoring circuit (21) for transmitting the digital data;
When transmitting “0” of the digital data to the control means (22) side, consumption in the insulation communication means (23) when transmitting “1” of the digital data to the control means (22) side A bypass circuit (25) configured such that a current equivalent to a current flows around the insulated communication means (23) ;
The insulating communication means (23) is composed of an insulating element having a primary side element (23a) on the monitoring circuit (21) side and a secondary side element (23b) on the control means (22) side,
In the bypass circuit (25), a switching element (25a) for turning on and off a current flowing through the primary side element (23a) according to the digital data is connected in parallel to the primary side element (23a). And
The bypass circuit (25) is configured to turn off the switching element (25a) when transmitting the digital data “1” from the primary side element (23a) to the secondary side element (23b). The switching element (25a) is turned on when a current is passed through the side element (23a) to transmit "0" of the digital data from the primary side element (23a) to the secondary side element (23b). The battery monitoring device is configured to flow current by bypassing the primary side element (23a) .

The battery monitoring apparatus according to claim 1 , wherein the insulating element is a photocoupler.