JP2002204537A

JP2002204537A - 組電池装置

Info

Publication number: JP2002204537A
Application number: JP2000403166A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Konishi; 大助小西
Original assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Current assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2002-07-19

Abstract

(57)【要約】【課題】単位電池が複数個直列に接続されてなる組電
池を備えた組電池装置において、各単位電池の電圧を精
度良く測定すること、簡易な構成で同時点での各単位電
池電圧を測定すること、容量バランスの不均一を発生さ
せることなく電圧を測定すること、電圧検出の信頼性を
向上させること。【解決手段】複数の単位電池が直列接続されてなる組
電池と、前記各単位電池毎にサンプルホールド用スイッ
チを介して並列に設けられたコンデンサと、該コンデン
サの両極間の電圧を測定する電圧検出手段とを備え、上
記各コンデンサを直列に接続し、各コンデンサの容量を
少なくとも隣接するもの同士で異なる大きさとなるよう
にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の単位電池を
直列接続して構成された組電池装置において、各単位電
池の電圧を検出する回路構成に特徴を有するものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、電気自動車の動力用バッテリー
は多数の単位電池を直列接続して所要の高電圧を確保し
た組電池により構成されている。このような電池システ
ムでは、各単位電池の電圧にばらつきが生ずると、電池
システムの信頼性が低下するおそれがあるため、各単位
電池の電圧を検出して、各単位電池が所定の状態にある
か否かを監視するようにしている。

【０００３】各単位電池の電圧を検出するためには、一
般に、図６に示すような構成が利用される。ここでは、
単位電池は図面の簡略化のために４個のみ図示してあ
り、各単位電池Ｅ１〜Ｅ４の例えば正極側の出力端子
と、グランドラインＧＮＤとの間に抵抗Ｒ_A，Ｒ_Bを直列
接続してなる分圧回路Ｐ１〜Ｐ４が接続されると共に、
各分圧回路Ｐ１〜Ｐ４における抵抗Ｒ_A，Ｒ_B間の共通接
続点は、電圧検出用のＣＰＵ１に接続されている。この
ＣＰＵ１では、単位電池Ｅ１の電圧Ｖ１と、単位電池Ｅ
１とＥ２とを合わせた電圧Ｖ２と、単位電池Ｅ１〜Ｅ３
を合わせた電圧Ｖ３と、単位電池Ｅ１〜Ｅ４を合わせた
電圧Ｖ４とを、順次にサンプリングして検出すると共
に、これらＶ１〜Ｖ４をＣＰＵ１に備えたＡ／Ｄ変換器
にてデジタル信号化し、各単位電池Ｅ１〜Ｅ４の電圧Ｖ
E１〜ＶE４を求める。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の回路
で最終的に検出したいのは、各単位電池Ｅ１〜Ｅ４の個
々の電圧であるが、そのために複数の単位電池の直列電
圧（Ｖ２〜Ｖ４）を検出し、これら直列電圧同士の差に
基づいて単位電池の個々の電圧を算出している。このた
め、ＣＰＵ１の分解能が十分に発揮されず、検出精度が
低下するという問題が生じる。即ち、ＣＰＵ１における
Ａ／Ｄ変換器の分解能を例えば１０ビットとした場合
に、１つの単位電池の電圧を直にＡ／Ｄ変換器に取り込
むときと、単位電池４つの直列電圧をＡ／Ｄ変換器に取
り込むときとを比較すると、前者では、１つの単位電池
の電圧に２¹⁰の分解能を割り当てることができるが、後
者では、１つの単位電池の電圧に２¹⁰／４の分解能しか
割り当てることができず、前者に比べて後者は分解能が
低下し、従って、単位電池の個々の電圧の検出精度が低
くなってしまう。

【０００５】さらに、電圧Ｖ１〜Ｖ４を順次にサンプリ
ングして検出しているので、例えば、最初に検出した単
位電池の検出電圧に対し、最後に検出した単位電池の検
出電圧には、検出タイミングのずれに伴う電圧変動分が
含まれることとなり、単位電池同士の正確な電圧差を求
められない。一方、上記電圧Ｖ１〜Ｖ４を、一度に検出
すべく、同時に複数の電圧検出を行うことが可能なＣＰ
Ｕ（Ａ／Ｄコンバータ）を設けると、コストがかかって
しまう。

【０００６】さらにまた、上述したシステムでは、各分
圧回路Ｐ１〜Ｐ４に流れる放電電流ｉ1〜ｉ4により、各
単位電池Ｅ１〜Ｅ４の容量にばらつきが発生する。すな
わち、図６に示すように、放電電流ｉ１は単位電池Ｅ１
にのみ流れるが、放電電流ｉ２は単位電池Ｅ１，Ｅ２の
双方に流れ、放電電流ｉ３は単位電池Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３
に流れる…、という関係になっているため、グランドラ
インＧＮＤにより近い単位電池Ｅ１，Ｅ２…には、より
多くの電流が常時流れることになる。このため、グラン
ドラインに近い単位電池ほど容量を低下させてしまうの
である。

【０００７】そこで、このような問題を解決する為に、
本発明者は、各単位電池毎にサンプルホールド用スイッ
チを介してコンデンサを並列に接続し、該コンデンサの
両極間の電圧を測定する電圧検出手段を設けた、コンデ
ンサーキャプチャー方式の電圧検出回路を備えた組電池
装置を発明した。

【０００８】図１は、上記発明の１例を説明するための
回路構成図である。本例では、組電池が直列に接続され
た４つの単位電池Ｅ１〜４で構成され、サンプルホール
ド用スイッチＳＷ１〜４を介して各単位電池Ｅ１〜Ｅ４
にコンデンサＣ１〜Ｃ４が並列ラインＬ１〜Ｌ５により
接続されている。さらに、コンデンサＣ１〜Ｃ４の両極
間の電圧を測定する電圧検出手段として、Ａ／Ｄコンバ
ータを内蔵したＣＰＵ３０が備えられている。このＣＰ
Ｕ３０には、４つのＡ／Ｄ変換用の入力端子Ａ／Ｄ１〜
Ａ／Ｄ４と、１つのＧＮＤ端子とが備えられ、これら各
端子に各コンデンサＣ１〜Ｃ４の両極から引き出された
計測ラインＬ１１〜Ｌ１４がバッファアンプＵ１〜Ｕ４
を介して接続されている。また、コンデンサに直接接続
している計測ラインＬ１６〜Ｌ１８には、選択スイッチ
ＳＷ２１〜ＳＷ２３が設けられ、ＣＰＵ３０からの信号
を受けてオンオフ制御されるようになっている。

【０００９】本装置では、ＳＷ１〜ＳＷ４がＯＮされる
ことで各コンデンサーＣ１〜Ｃ４に各単位電池の電圧が
写され、次いでＳＷ１〜ＳＷ４をＯＦＦすることでこの
電圧がコンデンサーＣ１〜Ｃ４にホールドされる。そし
て、このコンデンサーにホールドされた電圧を順次ＣＰ
Ｕ３０により読み取ることで、上記問題を解決した電圧
測定が可能となっている。本発明者は、このコンデンサ
ーキャプチャー方式の電圧検出回路を備えた組電池装置
について、さらにその信頼性を向上させる為に鋭意検討
を重ねた。その結果、このような装置では、単位電池と
コンデンサとを接続する配線に断線等の不具合が発生し
ている場合に、誤った電圧値が検出され、しかもこの値
に誤りが有るということがわからないという問題が生じ
ることが判った。

【００１０】例えば、上記図１に示す回路において、電
池Ｅ１〜Ｅ４が順にＶ１〜Ｖ４という電圧値を有してお
り、コンデンサＣ１〜Ｃ４の容量はすべてＣ０である場
合を想定する。この場合、回路が正常であれば、ＳＷ１
〜ＳＷ４をＯＮすることにより、各コンデンサＣ１〜Ｃ
４の両端電圧は順にＶ１〜Ｖ４となり、この値がＣＰＵ
３０により正確に検出される。しかしながら、何らかの
原因で並列ラインＬ１に断線が発生しているとすると、
直列に接続されたコンデンサＣ１とＣ２の両端に、単位
電池Ｅ１とＥ２との直列電圧（Ｖ１＋Ｖ２）が印可され
ることになり、コンデンサＣ１、Ｃ２の両端電圧は、Ｃ
１＝Ｃ２＝（Ｖ１＋Ｖ２）／２となり、ＣＰＵ３０はこ
の正確でない値を検出することになる。しかも、この測
定結果に誤りがあることは判らないので、組電池装置
は、単位電池Ｅ１とＥ２に電圧差が生じているのにも拘
わらず、同じ電圧になっているものとして動作すること
になる。

【００１１】以上に鑑み、本発明は、単位電池が複数個
直列に接続されてなる組電池を備えた組電池装置におい
て、各単位電池の電圧を精度良く測定すること、簡易な
構成で同時点での各単位電池電圧を測定すること、容量
バランスの不均一を発生させることなく電圧を測定する
こと、電圧検出の信頼性を向上させること、を目的とす
るものである。

【００１２】

【課題を解決する為の手段】上記目的を達成する為の本
発明は、複数の単位電池が直列接続されてなる組電池
と、前記各単位電池毎にサンプルホールド用スイッチを
介して並列に設けられたコンデンサと、該コンデンサの
両極間の電圧を測定する電圧検出手段とを備え、上記各
コンデンサは直列に接続され、各コンデンサの容量が少
なくとも隣接するもの同士で異なる大きさとなっている
ことを特徴とする組電池装置である。

【００１３】本発明によれば、各単位電池毎に設けられ
たサンプルホールド用スイッチをオンすると、各単位電
池の電圧が、各コンデンサの両極間の電圧と同じにな
り、この両極間の電圧を電圧検出手段により測定するこ
とにより、各単位電池の電圧が測定される。これによ
り、各単位電池に分圧回路を接続しなくて済むから、従
来のような、分圧回路に流れる放電電流によって各単位
電池の容量にばらつきが発生するというようなことを防
止できる。また、コンデンサが単位電池毎に設けられて
いる為、サンプルホールド用スイッチの開閉のタイミン
グを調整することで、同じ時点での各単位電池の電圧を
測定することが可能となる。さらに、コンデンサの容量
が異なる大きさとなっているために、正常時と断線が生
じている異常時とで電圧挙動に変化が生じ、これを検知
することで断線検出が可能となって信頼性の高い電圧検
出が可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明では、直列に接続されたコ
ンデンサの容量を少なくとも隣接するもの同士で異なる
大きさとするので、断線が生じた場合には、これに影響
されるコンデンサの電圧が、隣接するもの同士で常に異
なる大きさとなる。このため、このような電圧値の違い
が生じていることを検知することで、異常を検知でき
る。以下に、実施形態を用いて説明する。

【００１５】第１の実施形態の組電池装置は、組電池を
備えた電力貯蔵・供給装置であり、電力を供給する場合
には、組電池に貯えられた電力が放出され、電力の供給
の必要のない場合には、組電池を構成する各単位電池が
所定の充電状態となるように充電され、この充電は、各
単位電池の充電状態が均一となるように制御される。充
電状態を均一にする為に、各単位電池の開放電圧が適宜
検知され、開放電圧に不均一がある場合には、単位電池
を個別に充電制御し、均一化するようになっている。

【００１６】図２は、本実施形態の組電池装置の特徴部
の回路構成を示す図である。本実施形態の組電池装置の
特徴部は、複数の単位電池Ｅ１〜Ｅ４が直列接続されて
なる組電池と、各単位電池Ｅ１〜Ｅ４毎にサンプルホー
ルド用スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を介して並列に設けら
れ、隣接するもの同士で容量の異なるコンデンサＣ１〜
Ｃ４と、該コンデンサＣ１〜Ｃ４の両極間の電圧を測定
する電圧検出手段のＣＰＵ３０とを備えて構成され、コ
ンデンサＣ１〜Ｃ４の各容量は、Ｃ１＝Ｃ３＝０．５
Ｃ、Ｃ２＝Ｃ４＝Ｃとなっている。

【００１７】本実施形態の回路構成は、上記図１で説明
したものと基本的に同じであるため、この部分について
の説明は省略するが、バッファアンプＵ１〜Ｕ４とＣＰ
Ｕ３０との間に、抵抗とクランプダイオードとからなる
過電圧リミッタ回路Ｈ１が設けられている点に違いが有
る。このように、計測ラインＬ１１〜Ｌ１４の途中に、
過電圧リミッタ回路Ｈ１を設けることにより、ＣＰＵ３
０には一定以上の電圧がかからず、ＣＰＵの保護機能が
果たされる。なお、コンデンサ端子とクランプダイオー
ドとの間にバッファが介された構成となっているため、
コンデンサにサンプルホールドした電圧のクランプダイ
オードへの流れ込みが防止されている。

【００１８】また、図１のＳＷ１〜ＳＷ４に対応するサ
ンプルホールド用スイッチは、Ｎチャンネルの接合型Ｆ
ＥＴ１で構成されており、隣り合った並列ラインの間に
は、それぞれトランジスタＴ１のエミッタ・コレクタが
接続されており、これら各トランジスタＴ１のコレクタ
に各ＦＥＴ１のゲートが接続されている。さらに、各ト
ランジスタＴ１のバイアス回路は、ひとまとめにされて
１つのトランジスタＴ２に接続され、このトランジスタ
Ｔ２が次述するＣＰＵ３０（スイッチ制御手段に相当す
る）から２値信号を受けてオンオフされることで、全部
のトランジスタＴ１が一斉にオンオフする。これによ
り、後の動作説明で詳説するように全部のＦＥＴ１が一
斉にオンオフされる。また、各ＦＥＴ１のゲート回路
は、抵抗を介してひとまとめにされて負電源に接続さ
れ、これにより漏れ電流が防止されている。負電源によ
り下げる電位は−０．５Ｖ以下とするのが良い。

【００１９】さらに、図１のＳＷ２１〜ＳＷ２３に対応
する部分は、コンデンサに直接接続している計測ライン
Ｌ１６〜Ｌ１８に設けられた選択スイッチＳＷ２１〜Ｓ
Ｗ２３が、ＮチャンネルのＭＯＳ型ＦＥＴ３で構成さ
れ、これらＦＥＴ３のゲートが、図示しないバイアス回
路に接続され、このバイアス回路に備えた例えばトラン
ジスタがＣＰＵ３０から２値信号を受けてオンオフさ
れ、もってＦＥＴ３が別々にオンオフされるように構成
されている。

【００２０】なお、図３に示されるように、サンプルホ
ールド用スイッチを、いずれもＰチャンネルのＭＯＳ型
のＦＥＴ１で構成し、各ＦＥＴ１のバイアス回路をひと
まとめにして１つのトランジスタＴ２に接続し、このト
ランジスタＴ２が次述するＣＰＵ３０（スイッチ制御手
段に相当する）から２値信号を受けてオンオフされるこ
とで、全部のＦＥＴ１が一斉にオンオフされる構成とし
ても良い。

【００２１】ところで、本実施形態の組電池装置では、
ＣＰＵ３０がサンプルホールド用スイッチをオン状態か
ら一斉にオフさせる機能を備えている。このように、本
発明組電池装置においては、サンプルホールド用スイッ
チをオン状態から一斉にオフさせるスイッチ制御手段を
備えるようにするのが良い。

【００２２】これは、以下のような効果を有するからで
ある。すなわち、スイッチ制御手段によりサンプルホー
ルド用スイッチをオン状態から一斉にオフさせることに
より、各コンデンサの両極間に各単位電池の同時刻にお
ける電圧がホールドされて単位電池の同時刻の電圧を検
出することが可能となり、従来問題となっていた、検出
タイミングのずれに伴う電圧変動分が検出結果に含まれ
なくなり、高精度の電圧検出が可能となる。また、電圧
測定中にはすべてのコンデンサが同時に単位電池から切
断されるので、電圧測定に伴う単位電池への影響を無く
した状態での電圧測定が可能となる。

【００２３】また、本実施形態の組電池装置は、複数の
単位電池が直列接続されてなる組電池と、各単位電池毎
にサンプルホールド用スイッチを介して並列に設けら
れ、隣接するもの同士で容量の異なるコンデンサと、該
コンデンサの両極間の電圧を測定する電圧検出手段とを
備え、前記コンデンサが互いに直列接続されてコンデン
サ群が構成され、前記電圧検出手段に、前記各コンデン
サの両極から引き出された複数の計測ラインがバッファ
アンプを介して接続され、それら計測ラインに選択スイ
ッチが備えられ、前記電圧検出手段が、各コンデンサ両
端電圧を下側コンデンサから順次電圧検出手段に入力す
ると共に、計測済みコンデンサを零電圧に放電させるよ
う選択スイッチをオンオフ制御し、上記サンプルホール
ド用スイッチをオフした状態で、前記コンデンサ群の所
定部間の電圧を順次に取り込んで、前記各コンデンサの
両極間の電圧を検出するよう構成され、前記バッファア
ンプの出力が電圧検出手段に対して規定電圧範囲以上の
過電圧となって印加されることを防止するための過電圧
リミッタ回路が、バッファアンプと電圧検出手段との間
に設けられた構成を有しているが、このような構成を備
えた組電池装置は、本発明組電池装置として好ましい。

【００２４】このような構成によれば、各コンデンサの
両極が順次に電圧検出手段に接続されて、そこにホール
ドされた単位電池一つ当たりの電圧が、電圧検出手段
（例えばＡ／Ｄ入力を有する電圧検出手段）によって検
出される。これにより、電圧検出手段が有する分解能の
全てを使って、単位電池一つ当たりの電圧を検出するこ
とが可能となり、従来のように、複数の単位電池が直列
した大電圧に分解能を割り当てなければならないものに
比べて、検出精度が向上する。さらに、過電圧リミッタ
回路により、所定個数以上のコンデンサが直列に電圧検
出手段に接続されることがなくなり、電圧検出手段が過
電圧の印加から保護される。

【００２５】次に、図４のタイムチャートを参照しなが
ら、本実施形態組電池装置の動作を説明する。

【００２６】ＣＰＵ３０は、タイムチャートに示すよう
に、所定周期で上記した各サンプルホールド用スイッチ
及び選択スイッチをオンオフ制御している。

【００２７】まず、組電池装置のスイッチ制御手段とな
るＣＰＵ３０を起動すると、全てのスイッチがオフされ
た状態となる。この状態から、まず最初に、並列ライン
Ｌ１〜Ｌ４に設けたＳＷ１〜ＳＷ４が一斉にオンして、
各単位電池Ｅ１〜Ｅ４及び各コンデンサＣ１〜Ｃ４の両
極同士が導通接続される。

【００２８】例えば、図２に示す装置では、ＣＰＵ３０
によってトランジスタＴ２がオンされて、単位電池Ｅ１
〜Ｅ４毎に配した全部のトランジスタＴ１にバイアス電
流が流れ、それらトランジスタＴ１がオンする。する
と、各ＦＥＴ１のゲートの電位がソースの電位まで持ち
上げられて、ゲート・ソース電圧ＶＧＳが０Ｖとなり、
全部のＦＥＴ１がオンして、並列ラインＬ１〜Ｌ４が導
通状態となり、もって上記したように、各単位電池Ｅ１
〜Ｅ４及び各コンデンサＣ１〜Ｃ４の両極同士が導通接
続される。

【００２９】すると、コンデンサＣ１〜Ｃ４に電荷が流
れ込み、対応した単位電池と同じ電圧が各コンデンサの
両極間に発生する。また、このとき、コンデンサ群１０
とＣＰＵ３０とを繋ぐ計測ラインＬ１２〜Ｌ１４上のバ
ッファアンプの出力が制御電源電位にクランプされてい
るため、単位電池を２つ以上繋げた大電圧が、ＣＰＵ３
０の入力端子（Ａ／Ｄ２〜Ａ／Ｄ４）に印加されること
はない。

【００３０】次いで、ＳＷ１〜ＳＷ４が一斉にオフされ
る（ホールド期間）。例えば、図２に示す装置では、Ｃ
ＰＵ３０からの２値信号が例えばＬレベルになり、トラ
ンジスタＴ２がオフして、全トランジスタＴ１がオフす
る。すると、各ＦＥＴ１のゲートとソース間に、単位電
池の電圧が印加された状態となり、ＦＥＴ１が一斉にオ
フする。

【００３１】これにより、各単位電池Ｅ１〜Ｅ４と各コ
ンデンサＣ１〜Ｃ４とが一斉に非導通状態となり、コン
デンサＣ１〜Ｃ４に流れ込んだ電荷は、どこにも逃げる
経路がなくなり、同時刻（ＳＷ１〜ＳＷ４をオフした瞬
間の時刻。図４の時刻ｔ１参照）の各単位電池Ｅ１〜Ｅ
４の電圧が、各コンデンサＣ１〜Ｃ４にホールドされ
る。

【００３２】次いで、コンデンサ群１０のうち低電位側
のコンデンサＣ１から、順次に、その両極間の電位をＣ
ＰＵ３０に取り込む動作に移行する。すなわち、まず最
初に、ＣＰＵ３０のＧＮＤ端子と入力端子Ａ／Ｄ１との
間の電圧が取り込まれる。ここで、ＧＮＤ端子と入力端
子Ａ／Ｄ１とに両極を接続されたコンデンサＣ１には、
単位電池Ｅ１の電圧がホールドされているから、その単
位電池Ｅ１の電圧がＣＰＵ３０に取り込まれることとな
り、これがデジタルデータ化されかつ所定のソフト処理
を経て電圧値として検出される。

【００３３】このデータの取り込みが終了すると（図４
の時刻ｔ２参照）、スイッチＳＷ２１（図２の場合、Ｆ
ＥＴ３）がオンして、計測ラインＬ１６とＬ１５とが導
通接続される。これにより、コンデンサＣ１に蓄えられ
た電荷が放電されると共に、コンデンサＣ２の負極がＣ
ＰＵ３０のＧＮＤ端子に導通接続される。

【００３４】次いで、バッファアンプを介して、コンデ
ンサＣ２の正極が入力端子Ａ／Ｄ２に導通接続される。
そして、この状態で、ＧＮＤ端子と入力端子Ａ／Ｄ２と
の間の電圧が、ＣＰＵ３０に取り込まれてデジタルデー
タ化される。これにより、コンデンサＣ２の両極間にホ
ールドされた単位電池Ｅ２の電圧が検出される。

【００３５】このデータの取り込みが終了すると（図４
の時刻ｔ３参照）、ＳＷ２２（図２の場合、ＦＥＴ３）
がオンする。これにより、コンデンサＣ２の正極がＧＮ
Ｄに導通接続されて、コンデンサＣ２に蓄えられた電荷
が放電されると共に、コンデンサＣ３の負極がＧＮＤ端
子に導通接続される。次いで、コンデンサＣ３の正極が
バッファアンプを介して入力端子Ａ／Ｄ３に導通接続さ
れ、この状態で、ＧＮＤ端子と入力端子Ａ／Ｄ３との間
に印加された電圧が、ＣＰＵ３０に取り込まれる。これ
により、コンデンサＣ３の両極間にホールドされた単位
電池Ｅ３の電圧が検出される。

【００３６】以下、同様にして、コンデンサＣ４の両極
間の電圧がＣＰＵ３０に取り込まれ、もって、コンデン
サＣ４の両極間にホールドされた単位電池Ｅ４の電圧が
検出される。

【００３７】このようにして、各コンデンサＣ１〜Ｃ４
の両極間にホールドされた各単位電池Ｅ１〜Ｅ４の同時
刻における電圧が、順次にＣＰＵ３０に取り込まれて検
出され、例えば、各単位電池の電圧の差が所定の電圧差
に収まっているか否かが監視される。

【００３８】このように本実施形態によれば、複数の単
位電池Ｅ１〜Ｅ４の同時刻の電圧を検出することが可能
となり、従来問題となっていた、検出タイミングのずれ
に伴う電圧変動分が検出結果に含まれなくなり、高精度
の電圧検出が可能となる。しかも、同時に複数の電圧検
出を行えるＣＰＵを備えて同じ課題を解決した電圧検出
回路に比べて、低コストで製造することができる。

【００３９】また、ＣＰＵ３０に、各単位電池Ｅ１〜Ｅ
４の一つ当たりの電圧を取り込む構成としたから、ＣＰ
Ｕ３０の分解能（例えば、１０ビット）を、単位電池１
つの電圧に割り当てることができ、従来のように、複数
の単位電池が直列した大電圧に分解能の全てを割り当て
たものに比べて、検出精度が向上する。

【００４０】さらに、本発明によれば、各単位電池Ｅ１
〜Ｅ４に分圧回路を接続しなくて済むから、従来のよう
に、分圧回路に流れる放電電流によって、各単位電池の
容量にばらつきが発生することもない。その上、コンデ
ンサは、分圧回路に必要な抵抗に比べて温度の影響を受
けにくく、この点においても、検出精度の向上が図られ
る。

【００４１】さて、仮に各単位電池の電圧がすべて３Ｖ
となっており、Ｌ１〜Ｌ４には断線がなく正常である場
合を想定する。この場合、ＣＰＵ３０により、各単位電
池の電圧は、３Ｖであると検知される。次に、各単位電
池の電圧がすべて３Ｖとなっており、Ｌ１に断線が生じ
ている場合を想定する。この場合、ＣＰＵ３０により、
各単位電池の電圧は、Ｅ１＝２Ｖ、Ｅ２＝４Ｖ、Ｅ３＝
Ｅ４＝３Ｖであると検知される。

【００４２】断線が生じた場合、各コンデンサに印可さ
れる電圧は、容量比に応じて分配されるため、各単位電
池電圧に違いが生じていることが検知され、この違いが
コンデンサの容量比に応じた分配（この場合は、Ｃ１の
電圧：Ｃ２の電圧＝１：２）となっている場合には、断
線が生じている可能性があると判断できる。

【００４３】そこで、ＣＰＵ３０に判定機能を持たせ
て、このような分配となっていれば断線が有ると判断す
るようにすれば、断線の検知が可能となり、断線と判断
された場合には、単位電池の充電状態を揃える動作に入
らないようにすることで、信頼性の高い装置とすること
ができる。具体的には、上記の場合、Ｅ１：Ｅ２＝２
Ｖ：４Ｖ＝１：２となっている為に、断線と判断されて
電池Ｅ１の個別充電動作と電池Ｅ２の個別放電動作は行
われない。なお、もしこのような判定が行われなけれ
ば、各単位電池が均一の充電状態にあるにも拘わらず、
均一化動作が入り、却って不均一にしてしまうことにな
る。

【００４４】次に、各単位電池の電圧がＥ１＝２Ｖ、Ｅ
２＝Ｅ３＝Ｅ４＝４Ｖとなっており、断線のない場合と
Ｌ１に断線のある場合を想定する。この場合、いずれの
状態でも、ＣＰＵ３０により、各単位電池の電圧は、Ｅ
１＝２Ｖ、Ｅ２＝Ｅ３＝Ｅ４＝４Ｖであると検知され
る。

【００４５】ＣＰＵ３０が上記同様の動作をする構成で
は、断線がある場合もない場合も、いずれの場合にも断
線があるとの判断がされ、Ｅ１の個別充電動作は行われ
ない。この場合、実際にＥ１の充電レベルが低いにもか
かわらず個別充電が行われないことになるが、断線のな
い状態で実際にコンデンサの容量比に応じた分配と同じ
になることはまれであり、実質的に問題とはならない。
また、コンデンサの容量比を大きくしておけば、電池電
圧の差が大きくなり、常に均等になるように制御されて
いるにもかかわらずこのような大きな差が生じる場合に
は、断線がなくとも電池等他の箇所に問題が発生してい
るということである（この場合、２Ｖというのは低すぎ
る）ので、この点からも問題はない。従って、コンデン
サの容量比はある程度大きくする方が良い。

【００４６】また、ＣＰＵ３０の判断機能に、上記分配
が検出された場合に、電圧の異なっている電池の少なく
とも一方に対して均一化のための放電または充電を行わ
せた後、再度電圧を検出し、同様に上記分配が検出され
たら異常、分配が検出されなければ正常と判断する機能
を持たせることで、正確な断線判断が可能となる。

【００４７】なお、上記の場合、コンデンサＣ１〜Ｃ４
の容量がすべて同じであれば、Ｅ１＝Ｅ２＝３Ｖ、Ｅ３
＝Ｅ４＝４Ｖと検出され、正確な電圧検知ができないだ
けでなく、断線の検知もできない。

【００４８】また、図５に示されるように、抵抗とスイ
ッチとからなるアンバランス負荷を設け、サンプルホー
ルド用スイッチをＯＮにして電圧を保持させる際には、
アンバランス負荷もＯＮにして、例えばＬ１が断線して
いる時にはＣ１を放電させ、これを検出できるようにす
る方法が考えられるが、この方法では、検出のために新
たな部品が必要になり、コストアップと制御が複雑にな
るというデメリットがある。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、単位電池が複数個直列
に接続されてなる組電池を備えた組電池装置において、
各単位電池の電圧を精度良く測定すること、簡易な構成
で同時点での各単位電池電圧を測定すること、容量バラ
ンスの不均一を発生させることなく電圧を測定するこ
と、電圧検出の信頼性を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態組電池装置の回路構成図。

【図２】第１の実施形態組電池装置の回路構成図。

【図３】第２の実施形態組電池装置の回路構成図。

【図４】ＣＰＵによるオンオフタイミングを示したタ
イムチャート。

【図５】断線検知可能な別の組電池装置の回路構成
図。

【図６】従来の組電池装置の回路構成図。

【符号の説明】

１０…コンデンサ群３０…ＣＰＵ（電圧検出手段、スイッチ制御手段）Ｂ…バッテリー（組電池）Ｃ１〜Ｃ４…コンデンサＥ１〜Ｅ４…単位電池Ｌ１〜Ｌ５…並列ラインＬ１１〜１８…計測ラインＳＷ１〜ＳＷ４…サンプルホールド用スイッチＳＷ２１〜ＳＷ２３…選択スイッチＵ１〜Ｕ４
…バッファアンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の単位電池が直列接続されてなる組
電池と、前記各単位電池毎にサンプルホールド用スイッ
チを介して並列に設けられたコンデンサと、該コンデン
サの両極間の電圧を測定する電圧検出手段とを備え、上
記各コンデンサは直列に接続され、各コンデンサの容量
が少なくとも隣接するもの同士で異なる大きさとなって
いることを特徴とする組電池装置。