JP2003164001A - セル電圧検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】セルの電圧を検出する電圧検出回路で消費する
電力を低減する。 【解決手段】モジュールＭ１〜Ｍ１２内のある１つのセ
ルＣ１〜Ｃ９６を対応する電圧検出回路ＶＴ１〜ＶＴ９
６により検出し、他のセルと対応する電圧検出回路とは
スイッチＳＷ１〜ＳＷ９７を開いて非接続とする。他の
セルの電圧は、検出したセル電圧と、予め記憶したモジ
ュール内の全セルの電圧とに基づいて推定する。電圧を
検出するセルを順次切り替えることにより、特定のセル
の電圧のみが消費されることはなく、かつ、全ての電圧
検出回路を作動させずに、全セルの電圧を得ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電気自動車
やハイブリッド車に搭載される組電池を構成するセルの
電圧を検出するセル電圧検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の単セルを直列や並列に接続
して組電池を構成し、この組電池の電力を駆動源の一つ
として車両を駆動する電気自動車やハイブリッド車が知
られている。このような車両においては、組電池の制御
や車両の制御を目的として、セルの電圧を検出するセル
電圧検出装置が搭載されている。すなわち、各セルごと
に、対応するセルの電圧を検出する電圧検出回路を備
え、電圧検出回路で検出された各セルの電圧を用いて、
組電池の制御や車両の制御を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
セル電圧検出装置では、各セルごとに電圧検出回路を備
えており、各電圧検出回路は組電池に蓄電されている電
力を用いて駆動するので、各セルの電圧を検出する際に
消費する電力が大きいものとなり、組電池の電力を駆動
源として走行する車両の航続距離が短くなるという問題
があった。

【０００４】本発明の目的は、組電池を構成するセルの
電圧を検出する電圧検出回路で消費する電力を低減する
セル電圧検出装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図１
を参照して本発明を説明する。 （１）請求項１の発明は、組電池１０を構成する複数の
セルＣ１〜Ｃ９６ごとに設けられ、対応するセルの電圧
を検出する電圧検出回路ＶＴ１〜ＶＴ９６と、複数の電
圧検出回路ＶＴ１〜ＶＴ９６のうち、電圧を検出する対
象セルを選択し、この電圧検出対象セルに対応する電圧
検出回路だけを作動し、電圧検出非対象セルに対応する
電圧検出回路を非作動とする制御回路５０，Ｃ／Ｃ１〜
Ｃ／Ｃ１２と、電圧検出非対象セルの電圧を推定する電
圧推定回路５０とを備え、制御回路５０，Ｃ／Ｃ１〜Ｃ
／Ｃ１２は、電圧検出対象セルを順次切り替えることに
より、上記目的を達成する。 （２）請求項２の発明は、請求項１のセル電圧検出装置
において、組電池１０は、複数のセルを直列に接続して
構成されるモジュールＭ１〜Ｍ１２を複数直列に接続し
て構成されるものであり、電圧検出回路ＶＴ１〜ＶＴ９
６により検出されたモジュールＭ１〜Ｍ１２内の全セル
の電圧を記憶する記憶回路５０をさらに備え、制御回路
５０，Ｃ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ１２は、モジュールＭ１〜Ｍ１
２ごとに電圧検出対象セルを順次切り替え、電圧推定回
路５０は、電圧検出回路で検出されたセル電圧と、記憶
回路５０に記憶されたモジュールＭ１〜Ｍ１２内の全セ
ルの電圧とに基づいて、電圧検出非対象セルの電圧を推
定することを特徴とする。 （３）請求項３の発明は、請求項２のセル電圧検出装置
において、制御回路５０，Ｃ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ１２は、電
圧検出対象セルの順次切り替えによりモジュールＭ１〜
Ｍ１２内の全セルの電圧を検出した後、モジュールＭ１
〜Ｍ１２内の全セルＣ１〜Ｃ９６を電圧検出対象セルと
し、記憶回路５０は、電圧検出回路ＶＴ１〜ＶＴ９６に
より検出される全セルの電圧を新たに記憶する。 （４）請求項４の発明は、請求項２または３のセル電圧
検出装置において、同一のセルに対して、電圧検出回路
ＶＴ１〜ＶＴ９６により検出されたセル電圧と、電圧推
定回路５０により推定されたセル電圧との差が所定値以
上であるか否かを判定する電圧誤差判定回路５０と、記
憶回路５０に記憶されたモジュールＭ１〜Ｍ１２内の全
セルの電圧に基づいて、モジュール内の異常セルを検出
する異常セル検出回路５０とをさらに備え、制御回路５
０，Ｃ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ１２は、電圧誤差判定回路５０に
より検出電圧と推定電圧との差が所定値以上であると判
定されたときに、モジュールＭ１〜Ｍ１２内の全セルＣ
１〜Ｃ９６を電圧検出対象セルとし、記憶回路５０は、
電圧検出回路ＶＴ１〜ＶＴ９６により検出される全セル
の電圧を新たに記憶し、異常セル検出回路５０は、記憶
回路５０に新たに記憶された全セルの電圧に基づいて、
異常セルを検出することを特徴とする。 （５）請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかのセ
ル電圧検出装置において、組電池１０のＳＯＣが第１の
しきい値以上であるか、または第２のしきい値以下であ
るか否かを判定するＳＯＣ判定回路５０をさらに備え、
制御回路５０，Ｃ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ１２は、ＳＯＣ判定回
路５０により、組電池１０のＳＯＣが第１のしきい値以
上であるか、または第２のしきい値以下であると判定さ
れると、電圧検出対象セルの順次切り替えを中止して、
全てのセルＣ１〜Ｃ９６を電圧検出対象セルとすること
を特徴とする。 （６）請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかのセ
ル電圧検出装置において、組電池１０に流れる電流を検
出する電流検出回路６０と、電流検出回路６０により検
出された電流が所定の電流値以上であるか否かを判定す
る過電流判定回路５０とをさらに備え、制御回路５０，
Ｃ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ１２は、過電流判定回路５０により組
電池１０に所定の電流値以上の電流が流れていると判定
されると、電圧検出対象セルの順次切り替えを中止し
て、全てのセルＣ１〜Ｃ９６を電圧検出対象セルとする
ことを特徴とする。

【０００６】なお、上記課題を解決するための手段の項
では、本発明をわかりやすく説明するために実施の形態
の図１と対応づけたが、これにより本発明が実施の形態
に限定されるものではない。

【０００７】

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果を奏す
る。 （１）請求項１〜６の発明によれば、電圧検出対象セル
を対応する電圧検出回路により検出するとともに、電圧
検出非対象セルの電圧を推定し、制御回路により電圧検
出対象セルを順次切り替えるので、電圧を検出する際に
全ての電圧検出回路を駆動する必要が無く、電圧検出回
路による消費電力を低減することができる。（２）請求
項２の発明によれば、組電池は、複数のセルを直列に接
続して構成されるモジュールを複数直列に接続して構成
されるものであり、制御回路は、モジュールごとに電圧
検出対象セルを順次切り替え、電圧推定回路は、電圧検
出回路で検出されたセル電圧と、記憶回路に記憶された
モジュール内の全セルの電圧とに基づいて、電圧検出非
対象セルの電圧を推定するので、電圧検出非対象セルの
電圧を確実に推定することができる。 （３）請求項３の発明によれば、電圧検出対象セルの順
次切り替えにより、モジュール内の全セルの電圧を順次
検出した後、モジュール内の全セルを電圧検出対象セル
とし、電圧検出回路により検出される全セルの電圧を記
憶回路に新たに記憶するので、電圧推定回路で推定する
電圧の推定精度を向上することができる。 （４）請求項４の発明によれば、同一のセルに対して、
電圧検出回路で検出された電圧と、電圧推定回路で推定
された電圧との差が所定値以上であるときには、モジュ
ール内の全セルを電圧検出対象セルとし、電圧検出回路
により全セルの電圧を検出して記憶回路に新たに記憶
し、新たに記憶された全セルの電圧に基づいて、異常セ
ルの検出を行うので、組電池の安全性を確保することが
できる。 （５）請求項５の発明によれば、組電池のＳＯＣが第１
のしきい値以上か第２のしきい値以下であると判定され
ると、電圧検出対象セルの順次切り替えを中止して、全
てのセルを電圧検出対象セルとするので、組電池の過充
電／過放電を防いで、組電池の安全性を確保することが
できる。 （６）請求項６の発明によれば、組電池に所定の電流値
以上の電流が流れていると判定されると、電圧検出対象
セルの順次切り替えを中止して、全てのセルを電圧検出
対象セルとするので、組電池の安全性を確保することが
できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明によるセル電圧検
出装置を電気自動車に適用した一実施の形態の構成を示
す図である。この電気自動車はインバータ８０を有し、
複数の単セルを直列に接続して構成される二次電池１０
の直流電力をインバータ８０で交流電力に変換し、変換
した交流電力を走行駆動源である三相同期モータ９０へ
供給する。供給された交流電力により三相同期モータ９
０が回転駆動することにより、減速機１００、ドライブ
シャフト１０５ａ，１０５ｂを介して左右の駆動輪１１
０ａ，１１０ｂが回転して電気自動車が駆動することが
できる。

【０００９】組電池１０は、複数のセルＣ１〜Ｃ９６を
直列に接続して構成されており、セルＣ１〜Ｃ９６は８
個ずつまとめられてモジュールＭ１，…，Ｍ１２を構成
している。なお、組電池および各モジュールを構成する
セルの個数は上述の個数に限定されるものではない。各
モジュールＭ１〜Ｍ１２には、それぞれセルコントロー
ラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ１２が接続されている。セルコント
ローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ１２は、図示しないＣＰＵ、Ｒ
ＯＭ及びＲＡＭを有し、対応するモジュールＭ１〜Ｍ１
２内のセルを管理する。

【００１０】各セルＣ１〜Ｃ９６には、対応するセルＣ
１〜Ｃ９６の電圧を検出する電圧検出回路ＶＴ１〜ＶＴ
９６が設けられている。各電圧検出回路ＶＴ１〜ＶＴ９
６で検出されたセル電圧は、各セルを管理するセルコン
トローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ１２に送られる。例えば、モ
ジュールＭ１内のセルＣ１〜Ｃ１２の電圧は、それぞれ
対応する電圧検出回路ＶＴ１〜ＶＴ１２で検出されて、
セルコントローラＣ／Ｃ１に送られる。

【００１１】各セルＣ１〜Ｃ９６と対応する電圧検出回
路ＶＴ１〜ＶＴ９６との間には、スイッチＳＷ１〜ＳＷ
９７が設けられており、セルＣ１〜Ｃ９６と対応する電
圧検出回路ＶＴ１〜ＶＴ９６とを接続／非接続とするこ
とができる。各スイッチＳＷ１〜ＳＷ９７は、各セルコ
ントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ１２からのオン／オフ信号
に基づいて、開閉する。例えば、電圧検出回路ＶＴ１と
セルＣ１とを接続する時は、電圧検出回路ＶＴ１とセル
Ｃ１との間に設けられているスイッチＳＷ１とＳＷ２と
をオンとし、それ以外のスイッチＳＷ３〜ＳＷ９７はオ
フとする。

【００１２】尚、以下の説明では、一般的なセルＣ１〜
Ｃ９６を表すのに、セルＣｎ（ｎは、自然数）と表現す
る。同様に、一般的なモジュールＭ１〜Ｍ１２、セルコ
ントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ１２、電圧検出回路ＶＴ１
〜ＶＴ９６、スイッチＳＷ１〜ＳＷ９７もそれぞれ、モ
ジュールＭｎ、セルコントローラＣ／Ｃｎ、電圧検出回
路ＶＴｎ、スイッチＳＷｎと表すことにする。

【００１３】バッテリーコントローラ５０は、カウンタ
５１、タイマ５２、不図示のＣＰＵ，ＲＯＭおよびＲＡ
Ｍを備えている。各セルコントローラＣ／Ｃｎは、隣接
するセルコントローラＣ／Ｃｎと通信線で接続されてお
り、バッテリーコントローラ５０は、両端のセルコント
ローラＣ／Ｃｎ、すなわち、セルコントローラＣ／Ｃ１
とＣ／Ｃ１２と接続されている。従って、バッテリーコ
ントローラ５０は、シリアル通信により各セルコントロ
ーラＣ／Ｃｎを制御するとともに、各セルコントローラ
Ｃ／Ｃｎからのデータを受信する。これにより、バッテ
リーコントローラ５０は、各セルコントローラＣ／Ｃｎ
を制御して組電池１０全体を管理する。

【００１４】電流センサ６０は、組電池１０に流れる充
放電電流を検出する。また、電圧センサ７０は、組電池
１０の総電圧を検出する。電流センサ６０により検出さ
れた充放電電流、および電圧センサ７０により検出され
た総電圧は、バッテリコントローラ５０に送られる。

【００１５】トルクプロセッシングコントローラ１３０
は、不図示のＣＰＵやメモリなどを備え、図示しないア
クセルペダルやブレーキペダルの操作量等に基づいて、
三相同期モータ９０のトルク指令値を演算する。演算し
たトルク指令値は、モータコントローラ１２０に送信さ
れる。モータコントローラ１２０は、トルクプロセッシ
ングコントローラ１３０から送られてきたトルク指令値
や、三相同期モータ９０の回転位置情報などに基づい
て、インバータ８０の制御を行う。また、バッテリーコ
ントローラ５０とトルクプロセッシングコントローラ１
３０は、図示しない接続線によって接続され、バッテリ
ーコントローラ５０は組電池に関する各種情報をトルク
プロセッシングコントローラ１３０へと出力している。
また、トルクプロセッシングコントローラ１３０には、
組電池１０の異常を含む車両の異常を乗員に報知するた
めのインジケータ１４０およびブザー１５０が接続され
ている。

【００１６】図２〜図４は、バッテリコントローラ５０
で行われる制御の一実施の形態の手順を示すフローチャ
ートである。図２に示すフローチャートは、車両の起動
時に１回のみ演算される制御手順を示すものであり、図
３に示すフローチャートは、車両の起動とともに処理を
開始し、以後、所定周期ごとに行われる制御手順を示す
ものである。また、図４に示すフローチャートの制御
も、車両の起動とともに開始される。ただし、車両の起
動時に行われる順番としては、初めに図２に示すフロー
チャートによる制御が行われ、次に図３に示すフローチ
ャートによる制御、最後に図４に示すフローチャートに
よる制御が行われる。

【００１７】始めに、図２に示すフローチャートの制御
について説明する。ステップＳ１０では、図示しないイ
グニッションスイッチがオンとなっているか否かを判定
する。オンとなっていると判定するとステップＳ２０に
進み、オンになっていないと判定すると、オンされるま
でステップＳ１０で待機する。ステップＳ２０では、ス
イッチＳＷｎを全てオンにする。これは、バッテリコン
トローラ５０が、各セルコントローラＣ／Ｃｎにスイッ
チＳＷｎを全てオンにする旨の信号を送出し、各セルコ
ントローラＣ／Ｃｎが全スイッチＳＷｎのオン信号を出
力することにより行われる。スイッチＳＷｎを全てオン
にすると、ステップＳ３０に進む。

【００１８】ステップＳ３０では、各モジュールＭｎご
とに、各電圧検出回路ＶＴｎを用いて全てのセルＣｎの
電圧を検出する。検出されたセル電圧は、バッテリコン
トローラ５０に送られる。次のステップＳ４０では、ス
テップＳ３０で検出した各モジュールＭｎごとの全セル
電圧を図示しないＲＡＭに記憶する。なお、以下の説明
では、後述する処理の時点で検出するセル電圧と、本処
理で記憶するセル電圧とを区別するために、本処理で記
憶するセル電圧は、「セル電圧分布」と呼ぶことにす
る。上述したように、全セル電圧は、各モジュールＭｎ
ごとに検出されるので、セル電圧分布も各モジュールＭ
ｎごと、換言すれば、セルコントローラＣ／Ｃｎごとに
区別して記憶する。セル電圧分布を記憶するとステップ
Ｓ５０に進む。

【００１９】ステップＳ５０では、電圧値が異常値を示
す異常セルがあるか否かを判定する。この判定は、モジ
ュールＭｎごとに行われる。すなわち、ステップＳ４０
で記憶したセル電圧分布から、モジュールＭｎ内の全セ
ルの平均電圧を算出し、そのモジュールＭｎ内の各セル
Ｃｎの電圧と算出した平均電圧との差が所定値以上であ
るセルがあるか否かを判定する。各セルＣｎの電圧と平
均電圧との差が所定値以上であるセルが１つでもあると
きは、異常セルがあると判定して、ステップＳ６０に進
む。ステップＳ６０では、異常セルの存在を示すフラグ
Ｆをセットして、ステップＳ７０に進む。ステップＳ７
０では、インジケータ１４０および／またはブザー１５
０により、異常セルの存在を乗員に報知して、本制御を
終了する。

【００２０】一方、ステップＳ５０で、モジュールＭｎ
ごとに判定を行った結果、全てのセルＣｎの電圧と異常
判定値である平均電圧との差が所定値より小さいとき
は、全てのセルＣｎが正常であると判定して、ステップ
Ｓ８０に進む。ステップＳ８０では、スイッチＳＷｎを
全てオフにして本制御を終了する。

【００２１】次に、図３に示すフローチャートの制御に
ついて説明する。ステップＳ１００では、図示しないイ
グニッションスイッチがオンとなっているか否かを判定
する。オンとなっていると判定するとステップＳ１１０
に進み、オンになっていないと判定すると、オンされる
までステップＳ１００で待機する。ステップＳ１１０で
は、電圧センサ７０により組電池１０の総電圧を検出す
る。検出した総電圧は、バッテリコントローラ５０に送
られる。次のステップＳ１２０では、ステップＳ１１０
で検出した総電圧に基づいて、組電池のＳＯＣ（充電
率）を算出する。ＳＯＣの算出は、組電池１０の総電圧
とＳＯＣとの関係を定めたマップを予め用意しておき、
このマップを用いて表引き計算することにより行われ
る。ＳＯＣを算出するとステップＳ１３０に進む。

【００２２】ステップＳ１３０では、電流センサ６０に
より、組電池１０に流れる電流を検出する。検出した電
流は、バッテリコントローラ５０に送られる。次のステ
ップＳ１４０では、組電池１０が過充電となっていない
かを判定する。この判定のために、予め、組電池１０が
過充電（過電圧）となるときのＳＯＣのしきい値Ｘを定
めておく。各セルＣｎの電圧にはバラツキがあるため、
しきい値Ｘからバラツキを考慮した値αを引いたＸ−α
を判定しきい値とする。このαは、全セル電圧のうち、
最も値の大きい電圧を考慮して定める必要がある。従っ
て、ステップＳ１４０では、ステップＳ１２０で算出し
たＳＯＣが判定しきい値Ｘ−αより大きいときは、過充
電であると判定してステップＳ１７０に進み、判定しき
い値Ｘ−α以下であるときは、過充電ではないと判定し
てステップＳ１５０に進む。

【００２３】ステップＳ１５０では、組電池１０が過放
電となっていないかを判定する。この判定のために、予
め、組電池１０が過放電となるときのＳＯＣのしきい値
Ｙを定めておく。各セルＣｎの電圧にはバラツキがある
ため、しきい値Ｙからバラツキを考慮した値βを引いた
Ｙ＋βを判定しきい値とする。ただし、βは、全セル電
圧のうち、最低電圧を考慮して定める必要がある。従っ
て、ステップＳ１５０では、ステップＳ１２０で算出し
たＳＯＣが判定しきい値Ｙ＋βより小さいときは、過放
電であると判定してステップＳ１７０に進み、判定しき
い値Ｙ＋β以上であるときは、過放電ではないと判定し
てステップＳ１６０に進む。

【００２４】ステップＳ１６０では、ステップＳ１３０
で検出した電流の絶対値｜Ｉ｜が所定の規定値Ｉmax以
上であるか否かを判定する。この判定は、組電池１０に
流れる電流が規定値Ｉmax以上である場合、組電池１０
およびセルＣｎの電圧変動率が高くなる可能性があるの
で、組電池１０の安全性を確保するために行われる。ま
た、絶対値とするのは、充電電流および放電電流のいず
れの電流も対象とするためである。電流の絶対値｜Ｉ｜
が所定の規定値Ｉmax以上であると判定すると、ステッ
プＳ１７０に進み、所定の規定値Ｉmaxより小さいと判
定すると本制御を終了する。以上の説明では、この電流
の絶対値｜Ｉ｜が所定の規定値Ｉmax以上であることを
「過電流である」と記載する。

【００２５】ステップＳ１７０では、組電池１０が過充
電または過放電であるか、過電流が流れているので、フ
ラグＦをセットして、ステップＳ１８０に進む。ステッ
プＳ１８０では、スイッチＳＷｎを全てオンにする。こ
れにより、各セルＣｎの電圧を、対応する電圧検出回路
ＶＴｎでそれぞれ検出することができる。

【００２６】上述した図３に示すフローチャートによる
制御では、組電池１０が過充電であるか否か（ステップ
Ｓ１４０）、過放電であるか否か（ステップＳ１５
０）、過電流が流れているか否か（ステップＳ１６０）
を判定し、いずれかの判定において肯定されるときは、
フラグＦをセットするとともに、スイッチＳＷｎを全て
オンにした。すなわち、過充電、過放電および過電流な
どの状況下では、後述するセル電圧の推定を正確に行う
ことができないので、従来通り、全ての電圧検出回路Ｖ
Ｔｎを用いてセル電圧を検出するようにしている。

【００２７】最後に、図４に示すフローチャートによる
制御について説明する。ステップＳ２００では、フラグ
Ｆがセットされているか否かを判定する。フラグＦがセ
ットされていないと判定するとステップＳ２１０に進
み、セットされていると判定すると本制御を終了する。
ステップＳ２１０では、モジュールＭｎ内のある１つの
セルＣｎの電圧を検出するために、対応するスイッチＳ
Ｗｎをオンにするとともに、他のスイッチをオフにす
る。本実施の形態では、モジュールＭ１を例にあげる
と、セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３の順に電圧を検出していくこ
とにする。例えば、セルＣ１の電圧を検出するときは、
スイッチＳＷ１とＳＷ２とをオンにするとともに、他の
スイッチをオフにする。スイッチ制御を行うと、ステッ
プＳ２２０に進む。

【００２８】ステップＳ２２０では、タイマ５２をスタ
ートさせて、ステップＳ２３０に進む。このタイマ５２
は、ステップＳ２１０でスイッチの切り替え制御を行う
ためのものであり、切り替え時間を制御することによ
り、各セル間の電力消費の偏りを防ぐことができる。ス
テップＳ２３０では、ステップＳ２１０でスイッチＳＷ
ｎをオンにすることにより、電圧の検出が可能となった
セルＣｎの電圧を、対応する電圧検出回路ＶＴｎにより
検出する。検出したセル電圧は、バッテリコントローラ
５０に送られる。次のステップＳ２４０では、ステップ
Ｓ２２０でタイマ５２をスタートさせてから、所定の時
間が経過したか否かを判定する。所定の時間が経過した
と判定するとステップＳ２５０に進む。所定の時間が経
過していないと判定すると、所定の時間が経過するまで
待機する。

【００２９】ステップＳ２５０では、タイマ５２をリセ
ットしてステップＳ２６０に進む。ステップＳ２６０で
は、ステップＳ２３０で検出したセル電圧と、後述する
ステップＳ２７０で推定したセル電圧との差が所定値以
上であるか否かを判定する。ステップＳ２３０でセル電
圧を検出する処理と、ステップＳ２７０でセル電圧を推
定する処理は、モジュールＭｎ内の全てのセルＣｎに対
して行われるので、後述するステップＳ３００で図示し
ないイグニッションスイッチがオフされたと判定されな
い限り繰り返し行われる。従って、ステップＳ２６０で
は、前回のステップＳ２７０の処理時に推定したセル電
圧と、今回のステップＳ２３０で検出したセル電圧とを
用いて判定を行う。この判定の結果、検出セル電圧と推
定セル電圧との差が所定値以上であると判定（肯定）す
るとステップＳ３４０に進み、所定値より小さいと判定
（否定）すると、ステップＳ２７０に進む。また、ステ
ップＳ２３０で最初のセル電圧を検出したときは、推定
セル電圧が存在しないことになるので、判定を行わずに
ステップＳ２７０に進む。

【００３０】ステップＳ２７０では、ステップＳ２３０
で検出したセル電圧と、図２に示すフローチャートのス
テップＳ４０で不図示のＲＡＭに記憶したセル電圧分布
とに基づいて、ステップＳ２３０で検出したセル電圧以
外のセルの電圧を推定する。例えば、ステップＳ２３０
でセルＣ１の電圧を検出したときは、モジュールＭ１内
の他のセルＣ２〜Ｃ８の電圧を推定する。電圧の推定方
法は、例えば、ステップＳ４０で記憶したセルＣ１の電
圧とステップＳ２３０で検出したセルＣ１との電圧差を
算出し、ステップＳ４０で記憶した他のセルＣ２〜Ｃ８
の電圧に対して、セルＣ１の電圧差分を加減算すること
により行う。

【００３１】ステップＳ２３０で検出したセル電圧以外
のセルの電圧を推定すると、ステップＳ２８０に進む。
ステップＳ２８０では、ステップＳ２３０で電圧を検出
したセル数（カウント値）Ｎが、モジュールＭｎ内のセ
ル数（本実施の形態では８）以上であるか否かを判定す
る。ステップＳ２３０でセルの電圧を検出する処理は、
モジュールＭｎ内の全てのセルＣｎに対して行うもので
あるが、電圧を検出したセル数は、カウンタ５１を用い
てカウントする。モジュールＭｎ内の全てのセルＣｎに
対して電圧を検出したと判定すると、ステップＳ３４０
に進み、全てのセルＣｎの電圧を検出していないと判定
すると、同じモジュールＭｎ内の他のセルに対しても、
ステップＳ２６０の処理を行うために、ステップＳ２９
０に進む。

【００３２】ステップＳ２９０では、カウンタ５１のカ
ウント値Ｎに１を足して新たなカウント値Ｎとして、ス
テップＳ３００に進む。ステップＳ３００では、図示し
ないイグニッションスイッチがオフとなっているか否か
を判定する。オフになっていないと判定するとステップ
Ｓ２００に戻り、次のセルＣｎに対して、ステップＳ２
００以降の処理を行う。一方、図示しないイグニッショ
ンスイッチがオフになっていると判定すると本制御を終
了する。

【００３３】ステップＳ２６０で、ステップＳ２３０で
検出したセル電圧と、前回のステップＳ２７０で推定し
たセル電圧との差が所定値以上であると判定すると、ス
テップＳ３４０に進む。ステップＳ２６０での判定は、
推定した電圧を用いており、また、タイミングの異なる
処理で検出および推定した電圧を用いて行うことから、
直ちに異常が発生しているとは判断せず、ステップＳ３
４０以降の処理により、異常セルの有無の判断を正確に
行う。また、モジュールＭｎ内の全てのセルＣｎに対し
て、ステップＳ２６０の処理が行われた時もステップＳ
３４０に進む。

【００３４】ステップＳ３４０では、全てのスイッチＳ
ＷｎをオンにしてステップＳ３５０に進む。ステップＳ
３５０では、カウンタ５１のカウント値Ｎをリセットし
て、ステップＳ３６０に進む。ステップＳ３６０では、
各電圧検出回路ＶＴｎにより対応する全てのセルＣｎの
電圧を検出する。検出されたセル電圧は、バッテリコン
トローラ５０に送られる。次のステップＳ３７０では、
ステップＳ３６０で検出した全セル電圧、すなわちセル
電圧分布を図示しないＲＡＭに記憶して、ステップＳ３
８０に進む。

【００３５】尚、以後の処理において、ステップＳ２７
０のセル電圧の推定を行うときは、ステップＳ３７０で
記憶したセル電圧分布を用いる。すなわち、モジュール
Ｍｎ内の全てのセルに対して、ステップＳ２６０の処理
が行われると、ステップＳ２８０を経てステップＳ３７
０に進み、最新のセル電圧分布が記憶される。後述する
ように、セルに異常が発生していないときは、再びステ
ップＳ２００以降の処理が行われるので、ステップＳ２
７０にてセル電圧の推定を行うときは、最新のセル電圧
分布が用いられる。これにより、セル電圧の推定精度を
向上させることができる。

【００３６】ステップＳ３８０では、電圧値が異常値を
示す異常セルがあるか否かを判定する。ここでの判定
は、図２に示すフローチャートのステップＳ５０で行う
判定と同じである。すなわち、ステップＳ３７０で記憶
したセル電圧分布から、全セルの平均電圧を算出し、各
セルＣｎの電圧と算出した平均電圧との差が所定値以上
であるセルがあるか否かを判定する。異常セルがあると
判定すると、ステップＳ３９０に進み、異常セルが無い
と判定すると、ステップＳ２００に戻る。ステップＳ３
９０では、異常セルの存在を示すフラグＦをセットし
て、ステップＳ４００に進む。ステップＳ４００では、
インジケータ１４０および／またはブザー１５０によ
り、異常セルの存在を乗員に報知して、ステップＳ３０
０に進む。

【００３７】以上、本発明によるセル電圧検出装置によ
れば、異常セルが存在するとき（ステップＳ５０，Ｓ３
９０）、組電池１０が過充電または過放電であると判定
されたとき（ステップＳ１４０，Ｓ１５０）および組電
池１０に過大電流が流れているとき（ステップＳ１６
０）には、フラグＦをセットする。このフラグＦがセッ
トされているときは、従来と同様に、全ての電圧検出回
路ＶＴｎを用いて対応するセルＣｎの電圧を検出する。
一方、フラグＦがセットされていないときは、モジュー
ルＭｎ内の１つの電圧検出回路ＶＴｎのみを駆動して対
応するセルの電圧を検出し（ステップＳ２１０〜Ｓ２３
０）、検出したセル電圧と、記憶されているセル電圧分
布（ステップＳ５０）とに基づいて、検出したセル以外
のセルの電圧を推定する（ステップＳ２７０）。次に他
のセルの電圧を検出した時には、この推定したセル電圧
と、実際に検出したセル電圧との差が所定値以下の時に
は、検出したセル以外のセル電圧を推定し（ステップＳ
２７０）、所定値より大きいときには、全セルの電圧を
検出して、異常の判断を正確に行う（ステップＳ３４０
〜Ｓ３８０）。

【００３８】本実施の形態によるセル電圧検出装置によ
れば、１つのセル電圧を検出し、他のセル電圧を推定す
ることにより、組電池の管理を行うので、全ての電圧検
出回路を駆動させる必要がなく、電圧検出回路で消費す
る電力を低減することができる。従って、組電池を搭載
する電気自動車の航続距離を長くすることができる。ま
た、電圧を検出するセルは、順次切り替えていくので、
１つのセルの電力のみが消費されることはなく、各セル
電圧間のバランスを保つことができるとともに、電気自
動車の航続距離を長くすることができる。すなわち、電
気自動車の航続距離は、電圧の最も低いセルを基準に定
められるので、他のセル電圧に比べて極端に低い電圧を
示すセルを無くすことにより、電気自動車の航続距離を
長くすることができる。さらに、検出電圧と推定電圧と
の誤差の判定を行うので、推定電圧の精度をある一定以
上に確保することができる。

【００３９】また、組電池のＳＯＣに基づいて、過充
電、過放電である領域や、過電流が流れる場合には、全
てのセル電圧を検出してセルの異常判定を行うので、過
充電や過放電になるのを未然に防いで、組電池の安全性
を確保することができる。

【００４０】本発明は、上述した実施の形態に限定され
ることはない。例えば、上述した一実施の形態では、本
発明によるセル電圧検出装置を電気自動車に適用した例
について説明したが、ハイブリッド車に適用することも
できる。一般に、ハイブリッド車に搭載される組電池の
容量は、電気自動車に搭載される組電池の容量よりも小
さいので、電圧検出回路で消費される電力の影響は大き
い。従って、本発明によるセル電圧検出装置をハイブリ
ッド車に適用すれば、航続距離の向上等の効果は、電気
自動車に適用した場合よりも大きくなる。

【００４１】また、電圧を検出するセルの切り替えや、
電圧を検出しない（電圧検出回路と非接続とされた）セ
ルの電圧の推定は、モジュールＭｎごとに行ったが、モ
ジュールＭｎごとではなく組電池１０全体で行ってもよ
い。さらに、電圧を検出するセルの切り替えも、１つず
つ行うのではなく、複数のセルを１単位として行うこと
もできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるセル電圧検出装置を電気自動車に
適用した一実施の形態の構成を示す図

【図２】車両起動時に行われる制御手順を示す一実施の
形態のフローチャート

【図３】車両起動時および以後所定周期ごとに行われる
制御手順を示す一実施の形態のフローチャート

【図４】車両起動時に行われる制御手順を示す一実施の
形態のフローチャート

【符号の説明】

１０…組電池、５０…バッテリコントローラ、５１…カ
ウンタ、５２…タイマ、６０…電流センサ、７０…電圧
センサ、８０…インバータ、９０…三相同期モータ、１
００…減速機、１０５ａ，１０５ｂ…ドライブシャフ
ト、１１０ａ，１１０ｂ…駆動輪、１２０…モータコン
トローラ、１３０…トルクプロセッシングコントロー
ラ、１４０…インジケータ、１５０…ブザー、Ｃ１〜Ｃ
９６…セル、Ｍ１〜Ｍ１２…モジュール、Ｃ／Ｃ１〜Ｃ
／Ｃ１２…セルコントローラ、ＳＷ１〜ＳＷ９７…スイ
ッチ、ＶＴ１〜ＶＴ９６…電圧検出回路

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G035 AA20 AB03 AC01 AC16 AD26 AD28 AD29 AD44 5G003 AA07 BA03 CA04 CA14 EA08 FA04 5H030 AA06 AS08 FF44 5H115 PA08 PA11 PC06 PG04 PI16 PU08 PU21 PV09 SE06 TI05 TI06 TU16 TU17

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】組電池を構成する複数のセルごとに設けら
   れ、対応するセルの電圧を検出する複数の電圧検出回路
   と、 前記複数の電圧検出回路のうち、電圧を検出する対象セ
   ルを選択し、この電圧検出対象セルに対応する電圧検出
   回路だけを作動し、電圧検出非対象セルに対応する電圧
   検出回路を非作動とする制御回路と、 前記電圧検出非対象セルの電圧を推定する電圧推定回路
   とを備え、 前記制御回路は、前記電圧検出対象セルを順次切り替え
   ることを特徴とするセル電圧検出装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載のセル電圧検出装置におい
   て、 前記組電池は、複数のセルを直列に接続して構成される
   モジュールを複数直列に接続して構成されるものであ
   り、 予め前記電圧検出回路により検出された前記モジュール
   内の全セルの電圧を記憶する記憶回路をさらに備え、 前記制御回路は、前記モジュールごとに前記電圧検出対
   象セルを順次切り替え、 前記電圧推定回路は、前記電圧検出回路で検出されたセ
   ル電圧と、前記記憶回路に記憶された前記モジュール内
   の全セルの電圧とに基づいて、前記電圧検出非対象セル
   の電圧を推定することを特徴とするセル電圧検出装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載のセル電圧検出装置におい
   て、 前記制御回路は、前記電圧検出対象セルの順次切り替え
   により前記モジュール内の全セルの電圧を検出した後、
   前記モジュール内の全セルを前記電圧検出対象セルと
   し、 前記記憶回路は、前記電圧検出回路により検出される全
   セルの電圧を新たに記憶することを特徴とするセル電圧
   検出装置。
4. 【請求項４】請求項２または３に記載のセル電圧検出装
   置において、 同一のセルに対して、前記電圧検出回路により検出され
   たセル電圧と、前記電圧推定回路により推定されたセル
   電圧との差が所定値以上であるか否かを判定する電圧誤
   差判定回路と、 前記記憶回路に記憶された前記モジュール内の全セルの
   電圧に基づいて、前記モジュール内の異常セルを検出す
   る異常セル検出回路とをさらに備え、 前記制御回路は、前記電圧誤差判定回路により前記検出
   電圧と前記推定電圧との差が所定値以上であると判定さ
   れたときに、前記モジュール内の全セルを前記電圧検出
   対象セルとし、 前記記憶回路は、前記電圧検出回路により検出される全
   セルの電圧を新たに記憶し、 前記異常セル検出回路は、前記記憶回路に新たに記憶さ
   れた全セルの電圧に基づいて、前記異常セルを検出する
   ことを特徴とするセル電圧検出装置。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載のセル電圧
   検出装置において、 前記組電池のＳＯＣが第１のしきい値以上であるか、ま
   たは第２のしきい値以下であるか否かを判定するＳＯＣ
   判定回路をさらに備え、 前記制御回路は、前記ＳＯＣ判定回路により、前記組電
   池のＳＯＣが前記第１のしきい値以上であるか、または
   前記第２のしきい値以下であると判定されると、前記電
   圧検出対象セルの順次切り替えを中止して、全てのセル
   を前記電圧検出対象セルとすることを特徴とするセル電
   圧検出装置。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載のセル電圧
   検出装置において、 前記組電池に流れる電流を検出する電流検出回路と、 前記電流検出回路により検出された電流が所定の電流値
   以上であるか否かを判定する過電流判定回路とをさらに
   備え、 前記制御回路は、前記過電流判定回路により前記組電池
   に前記所定の電流値以上の電流が流れていると判定され
   ると、前記電圧検出対象セルの順次切り替えを中止し
   て、全てのセルを前記電圧検出対象セルとすることを特
   徴とするセル電圧検出装置。