JP2010078572A

JP2010078572A - 電池セルの電圧測定方法及び電圧測定装置

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Publication number: JP2010078572A
Application number: JP2008250769A
Authority: JP
Inventors: Akira Shoji; 明庄司
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2010-04-08

Abstract

【課題】コンデンサの電圧が低いときに、それが電池セルの異常に起因するものなのか、接続回路の異常に起因するものなのかを識別する。
【解決手段】電池セルの電圧測定方法は、電池セルユニット２における電池セルＣＬに直列ＲＣ回路を接続回路を介して並列に接続して、直列ＲＣ回路のコンデンサＣを所定の充電時間だけ充電した後、コンデンサの電圧を測定する。そして、測定されたコンデンサＣの電圧が所定の基準値よりも低いか否かを判定する。コンデンサＣの電圧が基準値よりも低いときに、直列ＲＣ回路の抵抗値を低く変更する。抵抗値変更後に、充電工程及び測定工程を再度行うことによって、コンデンサＣの電圧を再測定する。再測定されたコンデンサの電圧と先に測定されたコンデンサの電圧との差が所定の閾値未満のときには、電池セルＣＬの異常と判定する一方、電圧の差が該閾値以上のときには、第１スイッチ回路４１の異常と判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電池セルを直列に接続して構成された電池セルユニットの各電池セルの電圧を測定する電池セルの電圧測定方法及び電圧測定装置に関するものである。

近年、電気自動車やハイブリッド電気自動車が普及しており、かかる自動車においては電動モータの電源として、複数の電池セルを直列に接続して構成される電池セルユニットが用いられている。

このような電池セルユニットにおいては、製造時におけるばらつきや経年変化のばらつき等によって各電池セルの温度特性や容量にはばらつきがある。このように、各電池セルの温度特性や容量にばらつきがある状態で放電及び充電を繰り返すと、各電池セルの電圧がばらつき、さらには、電池セルによっては過放電や過充電が起こり得る。このような過放電や過充電を防止するためには、各電池セルの電圧を測定する必要がある。

例えば、特許文献１には、いわゆるフライングキャパシタ方式の電圧測定方法が開示されている。具体的には、特許文献１に係る電圧測定方法では、各電池セルにコンデンサを並列に接続して該コンデンサを充電した後、該電池セルとコンデンサとの接続を解除して、該コンデンサを電圧測定部と接続し、該電圧測定部によってコンデンサの電圧を測定する。こうして、コンデンサを介して各電池セルの電圧を測定し、電池セルに異常がないかを監視している。
特開２００３−２５４９９８号公報

ところで、上述の電圧測定方法においては、各電池セルとコンデンサとを接続したり、該接続を切断する接続回路が設けられている。

電圧測定部によって測定されたコンデンサの電圧が低いときには、通常、電池セルの異常であるが、前記接続回路に異常が生じている場合にも、コンデンサの電圧が低くなり得る。つまり、測定されたコンデンサの電圧が低かったとしても、それが電池セルの異常に起因するものなのか、接続回路の異常に起因するものなのかが不明である。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コンデンサの電圧が低いときに、それが電池セルの異常に起因するものなのか、接続回路の異常に起因するものなのかを識別することにある。

本発明は、接続回路に異常が生じると、コンデンサに充電する際の時定数が変化することに着目して、コンデンサの電圧として異常値が検出されたときには充電条件を変更して再測定を行って、電池セルの異常に起因するものなのか、接続回路の異常に起因するものなのかを識別するようにしたものである。

具体的には、第１の発明は、複数の電池セルを直列に接続して構成された電池セルユニットにおける該電池セルに直列ＲＣ回路を接続回路を介して並列に接続して、該直列ＲＣ回路のコンデンサを所定の充電時間だけ充電する充電工程と、該電池セルと該直列ＲＣ回路との接続を切断した後、直列ＲＣ回路のコンデンサの電圧を測定する測定工程とを含む電池セルの電圧測定方法が対象である。そして、前記測定工程で測定された該コンデンサの電圧が所定の基準値よりも低いか否かを判定する異常判定工程と、前記異常判定工程で該コンデンサの電圧が前記基準値よりも低いと判定したときに、前記直列ＲＣ回路の抵抗値を低く変更する抵抗値変更工程と、前記抵抗値変更工程の後に、前記充電工程及び前記測定工程を再度行うことによって、前記コンデンサの電圧を再測定する抵抗値変更後再測定工程と、再測定された前記コンデンサの電圧と先に測定された前記コンデンサの電圧との差が所定の閾値未満のときには、前記電池セルに異常が生じていると判定する一方、再測定された前記コンデンサの電圧と先に測定された前記コンデンサの電圧との差が該閾値以上のときには、前記接続回路に異常が生じていると判定する異常識別工程とをさらに含むものとする。

前記の構成の場合、前記充電工程及び測定工程において、いわゆるフライングキャパシタ方式で各電池セルの電圧が測定される。そして、測定されたコンデンサの電圧が前記基準値未満であるときには、前記抵抗値変更工程において前記直列ＲＣ回路の抵抗値を低く変更する。すなわち、直列ＲＣ回路の時定数を小さくするように変更する。その後、前記抵抗値変更後再測定工程においてコンデンサを再充電し、その電圧を再測定する。

ここで、先に測定されたコンデンサの電圧が前記基準値未満となる原因は、電池セルの異常（即ち、電池セルの電圧が正常値よりも低いこと）と、前記接続回路の異常（例えば、接続回路中のスイッチの故障や、接続回路中の配線が断線しかかっていたりすること）とが考えられる。電池セルの異常の場合は、電池セルの電圧が低いため、当然に、コンデンサの電圧も低くなる。一方、接続回路の異常の場合は、接続回路の時定数が増大し、前記所定の充電時間ではコンデンサを十分に充電できずに、結果として、コンデンサの電圧が低くなっている可能性がある。

つまり、電池セルの異常が原因でコンデンサの電圧が前記基準値未満であったときには、直列ＲＣ回路の時定数を小さくして再充電しても、再測定されたコンデンサの電圧は、先に測定されたコンデンサの電圧とほとんど変わらない。それに対して、接続回路の異常が原因でコンデンサの電圧が前記基準値未満であったときには、直列ＲＣ回路の時定数を小さくして再充電すると、同じ充電時間であっても、コンデンサにはより多くの電荷が蓄積され、再測定されたコンデンサの電圧は、先に測定されたコンデンサの電圧よりも高くなる。そのため、再測定されたコンデンサの電圧と先に測定されたコンデンサの電圧との差が所定の閾値未満のとき、即ち、両者にあまり差がないときには、電池セルに異常が生じていると判定することができる一方、再測定されたコンデンサの電圧と先に測定されたコンデンサの電圧との差が該閾値以上のとき、即ち、両者の差が大きいときには、接続回路に異常が生じていると判定することができる。

こうして、コンデンサの電圧が前記基準値よりも低いときには、コンデンサを充電する際の時定数を低下させてコンデンサの再充電及び再測定を行うことによって、再測定されたコンデンサの電圧と先に測定されたコンデンサの電圧との差から電池セルの異常か接続回路の異常かを識別することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記直列ＲＣ回路は、第１抵抗器と、該第１抵抗器に対して並列に接続可能な第２抵抗器とを有しており、前記抵抗値変更工程は、前記第２抵抗器を前記第１抵抗器に対して並列に接続することによって、前記直列ＲＣ回路の抵抗値を低く変更するものとする。

前記の構成の場合、前記抵抗値変更工程においては前記直列ＲＣ回路の第１抵抗器に別の第２抵抗器を並列に接続することによって、該直列ＲＣ回路の抵抗値を低くすることができ、その結果、コンデンサを充電する際の時定数を小さくすることができる。

第３の発明は、複数の電池セルを直列に接続して構成された電池セルユニットにおける該電池セルに直列ＲＣ回路を接続回路を介して並列に接続して、該直列ＲＣ回路のコンデンサを所定の充電時間だけ充電する充電工程と、該電池セルと該直列ＲＣ回路との接続を切断した後、直列ＲＣ回路の該コンデンサの電圧を測定する測定工程とを含む電池セルの電圧測定方法が対象である。そして、前記測定工程で測定された該コンデンサの電圧が所定の基準値よりも低いか否かを判定する異常判定工程と、前記異常判定工程で該コンデンサの電圧が前記基準値よりも低いと判定したときに、前記充電工程及び前記測定工程を、該充電工程の前記充電時間を長く変更して再度行うことによって、前記コンデンサの電圧を再測定する充電時間変更後再測定工程と、再測定された前記コンデンサの電圧と先に測定された前記コンデンサの電圧との差が該閾値未満のときには、前記電池セルに異常が生じていると判定する一方、再測定された前記コンデンサの電圧と前記測定工程における前記コンデンサの電圧との差が所定の閾値以上のときには、前記接続回路に異常が生じていると判定する異常識別工程とをさらに含むものとする。

前記の構成の場合、前記充電工程及び測定工程において、いわゆるフライングキャパシタ方式で各電池セルの電圧が測定される。そして、測定されたコンデンサの電圧が前記基準値未満であるときには、前記充電時間変更後再測定工程において前記充電工程の前記充電時間を長く変更してコンデンサを再充電し、その電圧を再測定する。

ここで、先に測定されたコンデンサの電圧が前記基準値未満となる原因は、前述の如く、電池セルの異常（即ち、電池セルの電圧が所定の正常値よりも低いこと）と、前記接続回路の異常（例えば、接続回路中のスイッチの故障や、接続回路中の配線が断線しかかっていたりすること）とが考えられる。

つまり、電池セルの異常が原因でコンデンサの電圧が前記基準値未満であったときには、前記充電時間を長くして再充電しても、再測定されたコンデンサの電圧は、先に測定されたコンデンサの電圧とほとんど変わらない。それに対して、接続回路の異常が原因でコンデンサの電圧が前記基準値未満であったときには、前記充電時間を長くして再充電すると、コンデンサを充電する際の時定数が増大したままであっても、コンデンサにはより多くの電荷が蓄積し、再測定されたコンデンサの電圧は、先に測定されたコンデンサの電圧よりも高くなる。そのため、再測定されたコンデンサの電圧と先に測定されたコンデンサの電圧との差が所定の閾値未満のとき、即ち、両者の差がほとんどないときには、電池セルに異常が生じていると判定することができる一方、再測定されたコンデンサの電圧と先に測定されたコンデンサの電圧との差が該閾値以上のとき、即ち、両者の差が大きいときには、接続回路に異常が生じていると判定することができる。

こうして、コンデンサの電圧が前記基準値よりも低いときには、コンデンサを充電する際の充電時間を長くしてコンデンサの再充電及び再測定を行うことによって、再測定されたコンデンサの電圧と先に測定されたコンデンサの電圧との差から電池セルの異常か接続回路の異常かを識別することができる。

第４の発明は、第１〜第３の何れか１つの発明において、前記接続回路は、前記電池セルの正極側及び負極側にそれぞれ接続された、該電池セルを前記直列ＲＣ回路に並列接続するための接続ラインを有していて、隣接する前記電池セルにおいて、一方の該電池セルの前記正極側に接続された前記接続ラインと他方の該電池セルの負極側に接続された前記接続ラインとは、共通化されており、前記異常識別工程は、隣接する前記電池セルの両方において再測定された前記コンデンサの電圧と先に測定された前記コンデンサの電圧との差が前記閾値以上のときには、隣接する該電池セル間で共通する前記接続ラインに異常が生じていると判定するものとする。

前記の構成の場合、電池セル毎に正極側及び負極側の接続ラインとを１本ずつ設ける構成と比較して、接続ラインを隣接する電池セル間で共通化することによって、接続回路を簡素化することができる。

また、電池セル毎に正極側及び負極側に接続ラインを１本ずつ設ける構成においては、或る電池セルの電圧測定において接続回路に異常があると検出された場合に、正極側と負極側の何れの接続ラインに異常があるのかを識別することができない。それに対して、前記の構成の場合は、接続ラインを隣接する電池セル間で共通化することによって、正極側と負極側の何れの接続ラインに異常があるのかを識別することができる。

すなわち、接続ラインを隣接する電池セル間で共通化する構成においては、共通化された接続ラインは、一方の電池セルの電圧測定と他方の電池セルの電圧測定との両方で用いられることになる。そのため、隣接する両方の電池セルの電圧測定において接続回路に異常があると検出された場合には、該隣接する両方の電池セルの電圧測定に用いられた接続ラインに異常がある、即ち、該隣接する電池セル間に接続された接続ラインに異常があると判定することができる。その結果、或る電池セルに対して正極側と負極側の何れの接続ラインに異常があるのかを識別することができる。

第５の発明は、複数の電池セルを直列に接続して構成された電池セルユニットにおける該電池セルに接続回路を介して並列に接続される直列ＲＣ回路と、該直列ＲＣ回路のコンデンサの電圧を測定する電圧測定部と、該直列ＲＣ回路を該接続回路を介して該電池セルに並列接続させて該電池セルで該直列ＲＣ回路のコンデンサを所定の充電時間だけ充電させた後、該直列ＲＣ回路と該電池セルとの並列接続を切断して、該コンデンサの電圧を該電圧測定部で測定させる制御部とを備えた電池セルの電圧測定装置が対象である。そして、前記直列ＲＣ回路は、抵抗値を変更可能に構成されており、前記制御部は、前記電圧測定部で測定された前記コンデンサの電圧が所定の基準値よりも低いときには、前記直列ＲＣ回路の抵抗値を低く変更してから、前記電池セルによる前記コンデンサの再充電と前記電圧測定部による該コンデンサの電圧の再測定とを行わせ、再測定された前記コンデンサの電圧と先に測定された前記コンデンサの電圧との差が所定の閾値未満のときには、前記電池セルに異常が生じていると判定する一方、再測定された前記コンデンサの電圧と先に測定された前記コンデンサの電圧との差が該閾値以上のときには、前記接続回路に異常が生じていると判定するものとする。

前記の構成の場合、いわゆるフライングキャパシタ方式で各電池セルの電圧が測定される。そして、測定されたコンデンサの電圧が前記基準値未満であるときには、前記直列ＲＣ回路の抵抗値を低く変更する。すなわち、直列ＲＣ回路の時定数を小さくするように変更する。その後、コンデンサを再充電し、その電圧を再測定する。

ここで、先に測定されたコンデンサの電圧が前記基準値未満となる原因は、前述の如く、電池セルの異常（即ち、電池セルの電圧が正常値よりも低いこと）と、前記接続回路の異常（例えば、接続回路中のスイッチの故障や、接続回路中の配線が断線しかかっていたりすること）とが考えられる。

つまり、電池セルの異常が原因でコンデンサの電圧が前記基準値未満であったときには、直列ＲＣ回路の時定数を小さくして再充電しても、再測定されたコンデンサの電圧は、先に測定されたコンデンサの電圧とほとんど変わらない。それに対して、接続回路の異常が原因でコンデンサの電圧が前記基準値未満であったときには、直列ＲＣ回路の時定数を小さくして再充電すると、同じ充電時間であっても、コンデンサにはより多くの電荷が蓄積され、再測定されたコンデンサの電圧は、先に測定されたコンデンサの電圧よりも高くなる。そのため、再測定されたコンデンサの電圧と先に測定されたコンデンサの電圧との差が所定の閾値未満のとき、即ち、両者の差がほとんどないときには、電池セルに異常が生じていると判定することができる一方、再測定されたコンデンサの電圧と先に測定されたコンデンサの電圧との差が該閾値以上のとき、即ち、両者の差が大きいときには、接続回路に異常が生じていると判定することができる。

第６の発明は、第５の発明において、前記直列ＲＣ回路は、第１抵抗器と、該第１抵抗器に対して並列に接続可能な第２抵抗器とを有しており、前記制御部は、前記第２抵抗器を前記第１抵抗器に並列に接続させることによって、前記直列ＲＣ回路の抵抗値を低く変更するものとする。

第７の発明は、複数の電池セルを直列に接続して構成された電池セルユニットにおける該電池セルに接続回路を介して並列に接続される直列ＲＣ回路と、該直列ＲＣ回路のコンデンサの電圧を測定する電圧測定部と、該直列ＲＣ回路を該接続回路を介して該電池セルに並列接続させて該電池セルで該直列ＲＣ回路のコンデンサを所定の充電時間だけ充電させた後、該直列ＲＣ回路と該電池セルとの並列接続を切断して、該コンデンサの電圧を該電圧測定部で測定させる制御部とを備えた電池セルの電圧測定装置が対象である。そして、前記制御部は、前記電圧測定部で測定された前記コンデンサの電圧が所定の基準値よりも低いときには、前記充電時間を長く変更してから、前記電池セルによる前記コンデンサの再充電と前記電圧測定部による該コンデンサの電圧の再測定とを行わせ、再測定された前記コンデンサの電圧と先に測定された前記コンデンサの電圧との差が所定の閾値未満のときには、前記電池セルに異常が生じていると判定する一方、再測定された前記コンデンサの電圧と先に測定された前記コンデンサの電圧との差が該閾値以上のときには、前記接続回路に異常が生じていると判定するものとする。

前記の構成の場合、いわゆるフライングキャパシタ方式で各電池セルの電圧が測定される。そして、測定されたコンデンサの電圧が前記基準値未満であるときには、前記充電時間を長く変更してコンデンサを再充電し、その電圧を再測定する。

ここで、先に測定されたコンデンサの電圧が前記基準値未満となる原因は、電池セルの異常（即ち、電池セルの電圧が正常値よりも低いこと）と、前記接続回路の異常（例えば、接続回路中のスイッチの故障や、接続回路中の配線が断線しかかっていたりすること）とが考えられる。

つまり、電池セルの異常が原因でコンデンサの電圧が前記基準値未満であったときには、前記充電時間を長くして再充電しても、再測定されたコンデンサの電圧は、先に測定されたコンデンサの電圧とほとんど変わらない。それに対して、接続回路の異常が原因でコンデンサの電圧が前記基準値未満であったときには、前記充電時間を長くして再充電すると、コンデンサを充電する際の時定数が増大したままであっても、コンデンサにはより多くの電荷が蓄積され、再測定されたコンデンサの電圧は、先に測定されたコンデンサの電圧よりも高くなる。そのため、再測定されたコンデンサの電圧と先に測定されたコンデンサの電圧との差が所定の閾値未満のとき、即ち、両者の差がほとんどないときには、電池セルに異常が生じていると判定することができる一方、再測定されたコンデンサの電圧と先に測定されたコンデンサの電圧との差が該閾値以上のとき、即ち、両者の差が大きいときには、接続回路に異常が生じていると判定することができる。

第８の発明は、第５〜第７の何れか１つの発明において、前記接続回路は、前記電池セルの正極側及び負極側にそれぞれ接続された、該電池セルを前記直列ＲＣ回路に並列接続するための接続ラインを有していて、隣接する前記電池セルにおいて、一方の該電池セルの前記正極側に接続された前記接続ラインと他方の該電池セルの負極側に接続された前記接続ラインとは、共通化されており、前記制御部は、隣接する前記電池セルの両方において再測定された前記コンデンサの電圧と先に測定された前記コンデンサの電圧との差が前記閾値以上のときには、隣接する該電池セル間で共通する前記接続ラインに異常が生じていると判定するものとする。

本発明によれば、フライングキャパシタ方式により電池セルで充電されたコンデンサの電圧を測定して、測定されたコンデンサの電圧が前記基準値未満であるときには、前記直列ＲＣ回路の抵抗値を低く変更してコンデンサの再充電及び再測定を行うことによって、再測定されたコンデンサの電圧と先に測定されたコンデンサの電圧との差に基づいて、電池セルの異常か接続回路の異常かを識別することができる。

第２の発明によれば、前記直列ＲＣ回路の第１抵抗器に対して第２抵抗器を並列に接続することによって、該直列ＲＣ回路の抵抗値を容易に低下させることができる。

第３の発明によれば、フライングキャパシタ方式により電池セルで充電されたコンデンサの電圧を測定して、測定されたコンデンサの電圧が前記基準値未満であるときには、充電時間を長く変更してコンデンサの再充電及び再測定を行うことによって、再測定されたコンデンサの電圧と先に測定されたコンデンサの電圧との差に基づいて、電池セルの異常か接続回路の異常かを識別することができる。

第４の発明によれば、隣接する前記電池セルにおいて一方の該電池セルの前記正極側に接続された接続ラインと他方の該電池セルの負極側に接続された接続ラインとを共通化させることによって、接続回路の構成を簡素化することができると共に、隣接する電池セルの両方において再測定されたコンデンサの電圧と先に測定されたコンデンサの電圧との差が前記閾値以上と判定されたか否かに基づいて、或る電池セルに対して正極側と負極側の何れの接続ラインに異常があるのかを識別することができる。

第５の発明によれば、フライングキャパシタ方式により電池セルで充電されたコンデンサの電圧を測定して、測定されたコンデンサの電圧が前記基準値未満であるときには、前記直列ＲＣ回路の抵抗値を低く変更してコンデンサの再充電及び再測定を行うことによって、再測定されたコンデンサの電圧と先に測定されたコンデンサの電圧との差に基づいて、電池セルの異常か接続回路の異常かを識別することができる。

第６の発明によれば、前記直列ＲＣ回路の第１抵抗器に対して第２抵抗器を並列に接続することによって、該直列ＲＣ回路の抵抗値を容易に低下させることができる。

第７の発明によれば、フライングキャパシタ方式により電池セルで充電されたコンデンサの電圧を測定して、測定されたコンデンサの電圧が前記基準値未満であるときには、充電時間を長く変更してコンデンサの再充電及び再測定を行うことによって、再測定されたコンデンサの電圧と先に測定されたコンデンサの電圧との差に基づいて、電池セルの異常か接続回路の異常かを識別することができる。

第８の発明によれば、隣接する前記電池セルにおいて一方の該電池セルの前記正極側に接続された接続ラインと他方の該電池セルの負極側に接続された接続ラインとを共通化させることによって、接続回路の構成を簡素化することができると共に、隣接する電池セルの両方において再測定されたコンデンサの電圧と先に測定されたコンデンサの電圧との差が前記閾値以上と判定されたか否かに基づいて、或る電池セルに対して正極側と負極側の何れの接続ラインに異常があるのかを識別することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《発明の実施形態１》
図２は、本発明の実施形態に係る電圧測定装置を備えたハイブリッド電気自動車の電気系統の一部を概略的に示す回路図である。

ハイブリッド電気自動車は、駆動源としての電動モータ１１と、複数の電池セルＣＬ，ＣＬ，…で構成され、該電動モータ１１の電力源であるバッテリとしての電池セルユニット２と、該電動モータ１１と電池セルユニット２との間に介設されたインバータ１２と、電池セルＣＬの電圧を測定する電圧測定装置３と、該電動モータ１１、インバータ１２及び電圧測定装置３を制御するＨＥＶコントローラ１０とを備えている。

前記電動モータ１１は、ハイブリッド電気自動車の運転中には、インバータ１２を介して電池セルユニット２から電力が供給されて、駆動源として機能する。一方、ハイブリッド電気自動車の減速中には、電動モータ１１は、発電機として機能して、インバータ１２を介して電池セルユニット２を充電する。

前記ＨＥＶコントローラ１０は、走行状態に応じて、駆動源を前記電動モータ１１とエンジン（図示省略）とで切り替えると共に、またそれに併せて前記インバータ１２を制御するように構成されている。また、ＨＥＶコントローラ１０は、電圧測定装置３の後述する制御ユニット５も制御している。

前記電池セルユニット２は、複数の電池セルＣＬ，ＣＬ，…を直列に接続して構成されている。詳しくは、電池セルユニット２は、ｎ個の電池セルＣＬ，ＣＬ，…を直列に接続して構成された電池モジュールＭ，Ｍ，…をｍ個だけ直列に接続して構成されている。つまり、電池セルユニット２は、Ｎ（＝ｎ×ｍ）個の電池セルＣＬ，ＣＬ，…を直列に接続して構成されている。尚、電池セルＣＬを配列位置を区別して称するときには、直列接続の一端側（図１，２における上側）を１番目として「ＣＬ_１」のように、「ＣＬ」の後に直列接続の一端側から数えた番号を添えて称する。電池セルＣＬの配列位置を区別しないときには、単に「ＣＬ」と称する。電池モジュールＭについても同様に称する。

このように構成された電池セルユニット２は、直列接続の一端側に位置する１番目の電池セルＣＬ_１の正極と、直列接続の他端側に位置するＮ番目の電池セルＣＬ_Ｎの負極とがインバータ１２に接続されることで、該インバータ１２に並列に接続されている。

尚、本実施形態では、１つの電池モジュールＭに含まれる電池セルＣＬの個数は、電池モジュールＭごとに同じであるが、これに限られるものではない。

前記電圧測定装置３は、電池モジュールＭごとに設けられた測定ユニット４，４，…と、これら測定ユニット４，４，…に対して信号が授受可能に接続された制御ユニット５とを備えている。

図１に測定ユニット４の回路図を示す。測定ユニット４は、いわゆるフライングキャパシタとしてのコンデンサＣと、コンデンサＣの電圧を測定する電圧測定回路４５と、該コンデンサＣと各電池セルＣＬとを接続するための第１スイッチ回路４１と、該コンデンサＣと該電圧測定回路４５とを接続するための第２スイッチ回路４２と、コンデンサＣを放電させるための第３スイッチ回路４３と、コンデンサＣを充電するときの時定数を変更する時定数変更回路４４とを有している。

第１スイッチ回路４１は、サンプリングスイッチとして機能するものであって、電池セルＣＬ_１，…，ＣＬ_ｎの中から測定対象となる電池セルＣＬと、コンデンサＣとの接続及び切断を切り替えるものである。この第１スイッチ回路４１が接続回路を構成している。この第１スイッチ回路４１は、奇数番目の電池セルＣＬ_１，ＣＬ_３，…の正極（又は偶数番目の電池セルＣＬ_２，ＣＬ_４，…の負極）に一端が接続される奇数側接続ラインＬａ_１，Ｌａ_３，…と、偶数番目の電池セルＣＬ_２，ＣＬ_４，…の正極（又は奇数番目の電池セルＣＬ_１，ＣＬ_３，…の負極）に一端が接続される偶数側接続ラインＬａ_２，Ｌａ_４，…と、奇数側接続ラインＬａ_１，Ｌａ_３，…の他端が接続されると共に時定数変更回路４４を介してコンデンサＣに接続される奇数側共通ラインＬａ＋と、偶数側接続ラインＬａ_２，Ｌａ_４，…の他端が接続されると共にコンデンサＣの他端子に接続される偶数側共通ラインＬａ−と、奇数側接続ラインＬａ_１，Ｌａ_３，…及び偶数側接続ラインＬａ_２，Ｌａ_４，…のそれぞれに設けられたスイッチＳＷａ_１，ＳＷａ_２，…とを有している。

ここで、接続ラインの「Ｌａ」及びスイッチの「ＳＷａ」に続く添字は、正極が接続されている電池セルＣＬの添字に対応している。尚、ｎ番目の電池セルＣＬ_ｎの負極に接続される接続ライン及びスイッチはそれぞれ、「Ｌａ_ｎ＋１」、「ＳＷａ_ｎ＋１」と称する。すなわち、接続ラインＬａ及びスイッチＳＷａは、ｎ個の電池セルＣＬ，ＣＬ，…に対して、ｎ＋１個だけ設けられている。

このように構成された第１スイッチ回路４１の各スイッチＳＷａ_１，ＳＷａ_２，…のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることによって、電池セルＣＬ_１，…，ＣＬ_ｎの中から測定対象となる電池セルＣＬをコンデンサＣに対して並列に接続する。例えば、電池セルＣＬ_１を測定対象とする場合は、スイッチＳＷａ_１，ＳＷａ_２をＯＮとし、その他のスイッチＳＷａ_３，ＳＷａ_４，…をＯＦＦにする。また、例えば、電池セルＣＬ_２を測定対象とする場合は、スイッチＳＷａ_２，ＳＷａ_３をＯＮとし、その他のスイッチＳＷａ_１，ＳＷａ_４，…をＯＦＦにする。

尚、奇数番目の電池セルＣＬ_１，ＣＬ_３，…をコンデンサＣに並列接続する場合と、偶数番目の電池セルＣＬ_２，ＣＬ_４，…をコンデンサＣに並列接続する場合とでは、コンデンサＣの両端子の正負が反転することになる。

第２スイッチ回路４２は、トランスファスイッチとして機能するものであって、コンデンサＣの両端子と、電圧測定回路４５の２つの入力端子との接続及び切断を切り替えるものである。詳しくは、コンデンサＣの一端子と電圧測定回路４５の一方の入力端子とを接続する第１接続ラインＬｂ_１と、コンデンサＣの他端子と電圧測定回路４５の他方の入力端子とを接続する第２接続ラインＬｂ_２と、該第１接続ラインＬｂ_１に設けられた第１スイッチＳＷｂ_１と、該第２接続ラインＬｂ_２に設けられた第２スイッチＳＷｂ_２とを有している。これら第１及び第２スイッチＳＷｂ_１，ＳＷｂ_２をＯＮすることによってコンデンサＣと電圧測定回路４５とを接続する一方、第１及び第２スイッチＳＷｂ_１，ＳＷｂ_２をＯＦＦすることによってコンデンサＣと電圧測定回路４５との間の接続を切断する。

第３スイッチ回路４３は、リセットスイッチとして機能するものであり、コンデンサＣの両端子の接続及び切断を切り替える。詳しくは、第３スイッチ回路４３は、第１接続ラインＬｂ_１と第２接続ラインＬｂ_２とに接続された接続ラインＬｃと、該接続ラインＬｃに設けられたリセットスイッチＳＷｃとを有している。このリセットスイッチＳＷｃをＯＮすることによってコンデンサＣの両端子を接続する一方、リセットスイッチＳＷｃをＯＦＦすることによってコンデンサＣの両端子の接続を切断する。

時定数変更回路４４は、コンデンサＣを電池セルＣＬで充電する際の時定数を抵抗値を切り替えることにより変更する。詳しくは、時定数変更回路４４は、第１スイッチ回路４１の奇数側共通ラインＬａ＋とコンデンサＣの一端子との間に接続されている。尚、第２スイッチ回路４２の接続ラインＬｂ_１の一端は、時定数変更回路４４とコンデンサＣとの間に接続されている。つまり、時定数変更回路４４は、電圧測定回路４５には並列接続されず、コンデンサＣのみが電圧測定回路４５に並列接続される。

この時定数変更回路４４は、互いに並列に接続された第１抵抗Ｒ_１及び第２抵抗Ｒ_２と、第２抵抗Ｒ_２に直列に接続された切替スイッチＳＷｄとを有している。つまり、時定数変更回路４４は、切替スイッチＳＷｄをＯＦＦにすることによって第１スイッチ回路４１とコンデンサＣとの間において第１抵抗Ｒ_１だけを直列に接続させる一方、切替スイッチＳＷｄをＯＮにすることによって第１スイッチ回路４１とコンデンサＣとの間において並列接続された第１抵抗Ｒ_１及び第２抵抗Ｒ_２を直列に接続させる。このように構成された時定数変更回路４４とコンデンサＣとは、その抵抗値を可変とする直列ＲＣ回路を構成する。

電圧測定回路４５は、コンデンサＣの電圧を測定し、その電圧に対応したデジタル信号を出力する。詳しくは、電圧測定回路４５は、オペアンプＯＡとＡ／Ｄ変換器ＡＤとを有している。オペアンプＯＡの２つの入力端子には、それぞれ接続ラインＬｂ_１，Ｌｂ_２を介してコンデンサＣの一端子及び他端子が接続されている。このオペアンプＯＡは、コンデンサＣの電圧を増幅して出力する作動増幅回路を構成している。Ａ／Ｄ変換器ＡＤはオペアンプＯＡからの出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。電圧測定回路４５の出力端子である、Ａ／Ｄ変換器ＡＤの出力端子は、制御ユニット５に接続されている。

制御ユニット５は、ＣＰＵ５１と、ＲＯＭ５２と、ＲＡＭ５３と、Ｉ／Ｆ（インターフェース）５４とを有している。この制御ユニット５が制御部を構成する。ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に記憶された制御プログラムを実行して、各測定ユニット４を制御する。ＲＡＭ５３には、一時的なデータが記憶され、例えば、各電池セルＣＬの電圧の測定結果が電池セルＣＬごとに記憶される。尚、ＲＯＭ５２及びＲＡＭ５３としては他の記憶手段でもよい。Ｉ／Ｆ５４には、第１〜第３スイッチ回路４１〜４３、時定数変更回路４４及び電圧測定回路４５が接続され、ＣＰＵ５１は、これらを制御し、また、Ａ／Ｄ変換器ＡＤから出力される測定結果を取得する。

このように構成された電圧測定装置３は、各電池セルＣＬの過放電や過充電を防止するために、各電池セルＣＬの電圧を測定し監視している。そして、電圧測定装置３は、測定された電圧に基づいて電池セルＣＬ，ＣＬ，…に異常がないか否かを監視している。以下に、電圧測定装置３による電池セルＣＬの電圧測定動作と異常検出制御について説明する。

−電圧測定動作−
まず、制御ユニット５が時定数変更回路４４を制御して、時定数変更回路４４の切替スイッチＳＷｄをＯＦＦにさせる。後述する異常検出測定以外の通常測定においては切替スイッチＳＷｄはＯＦＦにしておく。次に、制御ユニット５が第１スイッチ回路４１を制御することによって、スイッチＳＷａ_１，ＳＷａ_２，…の何れかを選択的にＯＮさせて、測定対象とする１つの電池セルＣＬをコンデンサＣに並列に接続する。そして、コンデンサＣを電池セルＣＬによって所定の充電時間だけ充電する。この充電時間は、電池セルＣＬによって第１スイッチ回路４１及び時定数変更回路４４の第１抵抗Ｒ_１を介してコンデンサＣを充電するときに、コンデンサＣが満充電状態となると推定される時間に設定されている。

こうして、コンデンサＣを測定対象となる電池セルＣＬによって所定の充電時間だけ充電した後、制御ユニット５は、第１スイッチ回路４１を制御して、該電池セルＣＬとコンデンサＣとの接続を切断する。その後、制御ユニット５は、第２スイッチ回路４２を制御して、第１及び第２スイッチＳＷｂ_１，ＳＷｂ_２をＯＮすることによって、コンデンサＣを電圧測定回路４５に接続する。尚、このとき、第３スイッチ回路４３のリセットスイッチＳＷｃはＯＦＦとなっている。これにより、電圧測定回路４５のオペアンプＯＡから、コンデンサＣの電圧に応じたアナログ信号が出力され、Ａ／Ｄ変換器ＡＤが、これをデジタル信号に変換して制御ユニット５に出力する。このように、コンデンサＣを介して、電池セルＣＬの電圧の測定が行われる。

こうして、コンデンサＣの電圧を測定した後、制御ユニット５は、第２スイッチ回路４２を制御して、第１及び第２スイッチＳＷｂ_１，ＳＷｂ_２をＯＦＦにすることによってコンデンサＣと電圧測定回路４５との接続を切断する。続いて、制御ユニット５は、第３スイッチ回路４３を制御してリセットスイッチＳＷｃをＯＮさせることによって、コンデンサＣに蓄積された電荷を放電する。その後、制御ユニット５は、第３スイッチ回路４３を制御してリセットスイッチＳＷｃをＯＦＦにする。

以降、制御ユニット５は、測定対象とする電池セルＣＬを変えて、同様の手順によって、順次各電池セルＣＬの電圧を測定していく。

−異常検出制御−
図３には、異常検出制御のフローチャートを示す。

まず、制御ユニット５は、ステップＳａ１においてカウンタをｉ＝１に設定し、ステップＳａ２においてｉ番目の電池セルＣＬ_ｉの電圧Ｖ_ｉを測定する。この電圧Ｖ_ｉの測定は、上述の電圧測定動作の通りである。

続いて、制御ユニット５は、ステップＳａ３において、測定電圧Ｖ_ｉが所定に下限基準電圧Ｖ_Ｌより低いか否かを判定する。測定電圧Ｖ_ｉが下限基準電圧Ｖ_Ｌよりも低いときにはステップＳａ４へ進む一方、測定電圧Ｖ_ｉが下限基準電圧Ｖ_Ｌ以上のときにはステップＳａ１１へ進む。

すなわち、測定電圧Ｖ_ｉが下限基準電圧Ｖ_Ｌ以上のときには、制御ユニット５は、ステップＳａ１１において、測定電圧Ｖ_ｉが上限基準電圧Ｖ_Ｈよりも高いか否かを判定する。そして、測定電圧Ｖ_ｉが上限基準電圧Ｖ_Ｈよりも高いときには、制御ユニット５は、ｉ番目の電池セルＣＬ_ｉの電圧が高すぎるとして、電池ＣＬ_ｉに異常が生じていると判定する（ステップＳａ１２）。一方、測定電圧Ｖ_ｉが上限基準電圧Ｖ_Ｈ以下であるときには、制御ユニット５は、ｉ番目の電池セルＣＬ_ｉの電圧は、下限基準電圧Ｖ_Ｌと上限基準電圧Ｖ_Ｈとの間の値であり、該電池セルＣＬ_ｉは正常であると判定する（ステップＳａ１３）。

こうして、ステップＳａ１２又はステップＳａ１３において、電池セルＣＬ_ｉが正常か異常かを判定した後は、ステップＳａ９においてカウンタｉに１を加える。その後、制御ユニット５は、ステップＳａ１０へ進んで、カウンタｉがｎ（ｎは、電池モジュールＭ内の電池セルＣＬの総数）未満か否かを判定する。そして、カウンタｉがｎ未満のときには、ステップＳａ２へ戻って、ステップＳａ２以降を繰り返す一方、カウンタｉがｎ以上のときには、フローを終了する。つまり、制御ユニット５は、１番目の電池セルＣＬ_１からｎ番目の電池セルＣＬ_ｎまで、順番に電圧を測定し、電池セルＣＬに異常がないかを検出している。

一方、ステップＳａ３において測定電圧Ｖ_ｉが下限基準電圧Ｖ_Ｌ未満のときには、制御ユニット５は、ステップＳａ４以降において、何の異常かを判定する。

すなわち、測定電圧Ｖ_ｉが下限基準電圧Ｖ_Ｌよりも低いときには、電池セルＣＬ_ｉの異常と、電池セルＣＬ_ｉとコンデンサＣとを接続する第１スイッチ回路４１の異常とが考えられる。詳しくは、電池セルＣＬ_ｉが故障のためその電圧が低いときには、図４の実線で示すように、コンデンサＣを該電圧までしか充電できず、正常な場合の電圧（図中の点線参照）までは充電することができない。このときの測定電圧Ｖ_ｉは、当然ながら、低くなる。一方、第１スイッチ回路４１中のスイッチＳＷａに異常が生じたり、接続ラインＬａが断線しかかったりすると、第１スイッチ回路４１全体としての抵抗値が上昇し、該第１スイッチ回路４１を介して電池セルＣＬ_ｉでコンデンサＣを充電する際の時定数が大きくなる。こうして時定数が大きくなると、前記電圧測定動作において予め設定された充電時間では、図４の破線で示すように、コンデンサＣが満充電となる前に充電が終了され、コンデンサＣを電池セルＣＬの電圧（図中の点線参照）まで充電できない。その結果、測定電圧Ｖ_ｉが低くなる。ちなみに、図４の点線は、電池セルＣＬ_ｉ及び接続ラインＬａが正常な場合の順電時間に対するコンデンサＣの電圧の変化を示す。

そこで、制御ユニット５は、時定数変更回路４４を制御して切替スイッチＳＷｄをＯＮにする。こうすることで、時定数変更回路４４中における第１抵抗Ｒ_１に第２抵抗Ｒ_２が並列に接続され、時定数変更回路４４全体の抵抗値が低下する。こうして、時定数変更回路４４とコンデンサＣで構成される直列ＲＣ回路の時定数を小さくすることで、第１スイッチ回路４１、時定数変更回路４４及びコンデンサＣを含んだ回路の時定数を小さくする。そして、制御ユニット５は、ステップＳａ５において、時定数を小さく変更した状態で電池セルＣＬ_ｉの電圧を前記電圧測定方法で再測定する。すなわち、制御ユニット５は、時定数を小さく変更した状態で、コンデンサＣを電池セルＣＬ_ｉで所定の充電時間だけ再充電し、該コンデンサＣの電圧を電圧測定回路４５で再測定する。この再測定においては、直列ＲＣ回路の時定数が低下しているため、ステップＳａ２における測定と同様の充電時間であっても、図４の一点鎖線や二点鎖線で示すように、コンデンサＣはステップＳａ２における測定よりは早く充電されるようになる。つまり、第１スイッチ回路４１の異常が原因で測定電圧Ｖ_ｉが低かった場合には、時定数が小さくなった再測定においては、コンデンサＣにより多くの電荷が蓄積されるようになる。その結果、再測定電圧Ｖ_ｉ’は、図４の二点鎖線で示すように、先にステップＳａ２で測定された測定電圧Ｖ_ｉよりも上昇する。一方、電池セルＣＬ_ｉ自体の異常が原因で測定電圧Ｖ_ｉが低かった場合には、時定数を小さくしたとしても、図４の一点鎖線で示すように、充電時間経過時のコンデンサＣの充電状態は変わらず（即ち、コンデンサＣは先の測定及び再測定の何れにおいても満充電状態である）、再測定電圧Ｖ_ｉ’は測定電圧Ｖ_ｉとほとんど変わらない。

つまり、再測定電圧Ｖ_ｉ’が測定電圧Ｖ_ｉに対してどのように変化するかによって、電池セルＣＬ_ｉ自体の異常か、第１スイッチ回路４１の異常かを検出することができる。詳しくは、制御ユニット５は、ステップＳａ６において、測定電圧Ｖ_ｉと再測定電圧Ｖ_ｉ’との差の絶対値が所定の閾値αより大きいときには、第１スイッチ回路４１の異常であると判定してステップＳａ６へ進む一方、測定電圧Ｖ_ｉと再測定電圧Ｖ_ｉ’との差の絶対値が該閾値α以下のときには、電池セルＣＬ_ｉ自体に異常が生じていると判定する（ステップＳａ１２）。この閾値αは、ステップＳａ２における先の測定とステップＳａ５における再測定との測定誤差として想定し得る最大値等に設定しておけばよい。すなわち、測定電圧Ｖ_ｉと再測定電圧Ｖ_ｉ’との差が測定誤差程度か、あるいは測定誤差を超えた大きな差なのかで、電池セルＣＬ_ｉの異常か第１スイッチ回路４１の異常かを判定することができる。

ステップＳａ６以降では、第１スイッチ回路４１のうち、どこに異常が生じているか、具体的には、現在測定している電池セルＣＬ_ｉに対して、奇数側接続ラインＬａ_ｉと偶数側接続ラインＬａ_ｉ＋１とのいずれに異常が生じているかを検出する。詳しくは、制御ユニット５は、ステップＳａ６において、ｉ−１番目の電池セルＣＬ_ｉ−１においても、測定電圧Ｖ_ｉ−１と再測定電圧Ｖ_ｉ−１’との差の絶対値が所定の閾値αより大きかったかどうかを判定する。ｉ−１番目の電池セルＣＬ_ｉ−１における、測定電圧Ｖ_ｉ−１と再測定電圧Ｖ_ｉ−１’との差の絶対値も閾値αより大きかったときには、ｉ−１番目の電池セルＣＬ_ｉ−１の電圧測定時と、ｉ番目の電池セルＣＬ_ｉの電圧測定時とに共通する接続ラインＬａ_ｉに異常が生じていると判定することができる。すなわち、制御ユニット５は、ｉ番目の電池セルＣＬ_ｉとｉ−１番目の電池セルＣＬ_ｉ−１との接続点と、コンデンサＣとを接続する接続ラインＬａ_ｉ、即ち、ｉ番目の電池セルＣＬ_ｉの正極に接続されたスイッチＳＷａ_ｉを含む接続ラインＬａ_ｉに異常が生じていると判定する（ステップＳａ８）。

本実施形態では、電池セルＣＬごとに、その正極と負極とに接続ライン及びスイッチが設けられているのではなく、隣接する電池セルＣＬ_ｉ−１と電池セルＣＬ_ｉとの接続点に１本の接続ラインＬａ_ｉが接続されており、電池セルＣＬとコンデンサＣとを接続する接続ラインＬａを、隣接する電池セルＣＬ_ｉ−１と電池セルＣＬ_ｉとで共有している。そのため、前後の電池セルＣＬの電圧測定時に接続ラインＬａの異常が検出されたか否かに基づいて、どの接続ラインＬａに異常が生じているかを検出することができる。

一方、ｉ−１番目の電池セルＣＬ_ｉ−１における、測定電圧Ｖ_ｉ−１と再測定電圧Ｖ_ｉ−１’との差の絶対値も閾値αより大きくなかったときには、偶数側接続ラインＬａ_ｉ＋１に異常が生じている可能性があるため、ｉ＋１番目の電池セルＣＬ_ｉ＋１の異常検出を行う。詳しくは、制御ユニット５は、ステップＳａ９へ進んで、カウンタｉに１を加え、ステップＳａ１０を介してステップＳａ２へ戻り、隣接する次の電池セルＣＬ_ｉについてステップＳａ２以降を繰り返す。

尚、１番目の電池セルＣＬ_１の正極側に接続された１番目の接続ラインＬａ_１については、１番目の電池セルＣＬ_１に関して測定電圧Ｖ_１と再測定電圧Ｖ_１’との差の絶対値が閾値αより大きく且つ、２番目の電池セルＣＬ_２に関して測定電圧Ｖ_２と再測定電圧Ｖ_２’との差の絶対値が閾値α未満であるときに、該接続ラインＬａ_１に異常があると判定することができる。また、ｎ番目の電池セルＣＬ_ｎの負極側に接続されたｎ＋１番目の接続ラインＬａ_ｎ＋１については、ｎ−１番目の電池セルＣＬ_ｎ−１に関して測定電圧Ｖ_ｎ−１と再測定電圧Ｖ_ｎ−１’との差の絶対値が閾値α未満であって且つ、ｎ番目の電池セルＣＬ_ｎに関して測定電圧Ｖ_ｎと再測定電圧Ｖ_ｎ’との差の絶対値が閾値α未満であるときに、該接続ラインＬａ_ｎ＋１に異常があると判定することができる。また、全ての電池セルＣＬ_１，ＣＬ_２，…において測定電圧Ｖ_ｉと再測定電圧Ｖ_ｉ’との差の絶対値が閾値αより大きい場合には、奇数側共通ラインＬａ＋又は偶数側共通ラインＬａ−の異常を疑うことができる。

−実施形態１の効果−
したがって、実施形態１によれば、フライングキャパシタ方式の電圧測定方法によって電池セルユニット２の各電池セルＣＬの電圧を監視することができる。そして、或る電池セルＣＬ_ｉの測定電圧Ｖ_ｉが下限基準電圧Ｖ_Ｌ未満であったときには、充電時の時定数を小さく変更してコンデンサＣを電池セルＣＬ_ｉで再充電し、該コンデンサＣの電圧を測定することによって、電池セルＣＬ_ｉの異常か第１スイッチ回路４１の異常かを識別することができる。

詳しくは、電圧測定装置３は、第１スイッチ回路４１の奇数側共通ラインＬａ＋とコンデンサＣの一端子との間に、第１抵抗Ｒ_１と該第１抵抗Ｒ_１に対して並列接続及び切断の切替が可能な第２抵抗Ｒ_２とを有する時定数変更回路４４を設けることによって、該時定数変更回路４４の第２抵抗Ｒ_２を第１抵抗Ｒ_１に対して並列に接続したり、該接続を切断したりすることで充電時の時定数を変更することができる。

また、第１スイッチ回路４１において、電池セルＣＬとコンデンサＣとを接続する接続ラインＬａを隣接する電池セルＣＬ，ＣＬ間で共通化させることによって、第１スイッチ回路４１、ひいては、電圧測定装置３の構成を簡素化できることに加えて、或る電池セルＣＬに関して第１スイッチ回路４１に異常が検出されたときに、該異常が正極側の接続ラインＬａと負極側の接続ラインＬａとの何れに生じているのかを識別することができる。詳しくは、隣接する電池セルＣＬ，ＣＬ間で共通化された接続ラインＬａは、一方の電池セルＣＬの異常検出時と他方の電池セルＣＬの異常検出時の両方で使用されるため、両方の電池セルＣＬ，ＣＬにおいて第１スイッチ回路４１の異常であると検出されたときには、該隣接する電池セルＣＬ，ＣＬ間の接続ラインＬａに異常が生じていると判定することができる。

《発明の実施形態２》
続いて、本発明の実施形態２について説明する。実施形態２に係る電圧測定装置２０３は、時定数変更回路４４を有さない点で実施形態１に係る電圧測定装置３と異なる。そこで、実施形態１と同様の構成については同様の符号を付して説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

実施形態２に係る電圧測定装置の測定ユニット２０４は、図５に示すように、奇数側共通ラインＬａ＋とコンデンサＣとの間に、時定数変更回路４４（図２参照）が接続されていない。その代わりに、測定ユニット２０４においては、奇数側共通ラインＬａ＋が抵抗Ｒを介してコンデンサＣに接続されている。この抵抗ＲとコンデンサＣとで直列ＲＣ回路を構成する。

このように構成された実施形態２に係る電圧測定装置の、電池セルＣＬの電圧測定動作は実施形態１と同様である。

以下に、実施形態２に係る電圧測定装置による電池セルＣＬの異常検出動作について図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、制御ユニット５が、カウンタをｉ＝１に設定し（ステップＳｂ１）、ｉ番目（即ち、１番目）の電池セルＣＬ_ｉの電圧を上述の電圧測定動作で測定し（ステップＳｂ２）、測定電圧Ｖ_ｉが所定に下限基準電圧Ｖ_Ｌより低いか否かを判定する（ステップＳｂ３）までのステップは、実施形態１に係るステップＳａ１〜Ｓａ３と同様である。

そして、測定電圧Ｖ_ｉが下限基準電圧Ｖ_Ｌ以上のときには、制御ユニット５が、測定電圧Ｖ_ｉが上限基準電圧Ｖ_Ｈよりも高いか否かを判定し（ステップＳｂ１０）、測定電圧Ｖ_ｉが上限基準電圧Ｖ_Ｈよりも高いときには電池ＣＬ_ｉに異常が生じていると判定する（ステップＳｂ１１）一方、測定電圧Ｖ_ｉが上限基準電圧Ｖ_Ｈ以下であるときには該電池セルＣＬ_ｉは正常であると判定する（ステップＳｂ１２）。それらのステップは、実施形態１に係るステップＳａ１１〜Ｓａ１３と同様である。

さらに、ステップＳｂ１１又はステップＳｂ１２において、電池セルＣＬ_ｉが正常である又は異常であると判定した後は、制御ユニット５が、カウンタｉに１を加えた（ステップＳｂ８）後、カウンタｉがｎ未満か否かを判定し（ステップＳｂ９）し、カウンタｉがｎ未満のときにはステップＳｂ２へ戻って、ステップＳ２以降を繰り返す一方、カウンタｉがｎ以上のときにはフローを終了する。これらのステップは、実施形態１に係るステップＳａ９，Ｓａ１０と同様である。

実施形態２に係る電圧測定装置による電池セルＣＬの異常検出動作は、ステップＳｂ３において測定電圧Ｖ_ｉが下限基準電圧Ｖ_Ｌ未満であると判定された後のステップが実施形態１と異なる。

詳しくは、測定電圧Ｖ_ｉが下限基準電圧Ｖ_Ｌ未満のときには、制御ユニット５は、ステップＳｂ４において、コンデンサＣの充電時間を長く変更して電池セルＣＬ_ｉの電圧を前記電圧測定方法で再測定する。すなわち、制御ユニット５は、ステップＳｂ２における充電時間Ｔ_１よりも長い充電時間Ｔ_２でコンデンサＣを電池セルＣＬ_ｉにより再充電し、該コンデンサＣの電圧を電圧測定回路４５で再測定する。

つまり、図７の破線に示すように、第１スイッチ回路４１の異常により時定数が大きくなり、ステップＳ２における充電時間Ｔ_１ではコンデンサＣを電池セルＣＬ_ｉの電圧に相当する電圧（図中の点線参照）まで充電することができなかった場合であっても、充電時間をＴ_１より長いＴ_２に変更することによって、ステップＳ２よりはより多くの電荷をコンデンサＣに蓄積させることができる。その結果、再測定電圧Ｖ_ｉ’は先にステップＳ２で測定された測定電圧Ｖ_ｉよりも上昇する。

一方、電池セルＣＬ_ｉ自体の異常が原因で測定電圧Ｖ_ｉが低かった場合には、図７の実線で示すように、コンデンサＣを電池セルＣＬ_ｉの電圧に相当する電圧（図中の点線参照）まで充電できているものの、該電池セルＣＬ_ｉの電圧自体が低いためにコンデンサＣの電圧が低いのであって、充電時間をＴ_１からＴ_２に長くしても、コンデンサＣに蓄積される電荷はほとんど変化しない。その結果、再測定電圧Ｖ_ｉ’は測定電圧Ｖ_ｉとほとんど変わらない。

したがって、再測定電圧Ｖ_ｉ’が測定電圧Ｖ_ｉに対してどのように変化するかによって、電池セルＣＬ_ｉ自体の異常か、第１スイッチ回路４１の異常かを検出することができる。詳しくは、制御ユニット５は、ステップＳｂ５において、測定電圧Ｖ_ｉと再測定電圧Ｖ_ｉ’との差の絶対値が所定の閾値αより大きいときには、第１スイッチ回路４１の異常であると判定してステップＳ６へ進む一方、測定電圧Ｖ_ｉと再測定電圧Ｖ_ｉ’との差の絶対値が該閾値α以下のときには、電池セルＣＬ_ｉ自体に異常が生じていると判定する（ステップＳｂ１１）。この閾値αは、ステップＳ２における先の測定とステップＳ５における再測定との測定誤差として想定しうる最大値等に設定しておけばよい。すなわち、測定電圧Ｖ_ｉと再測定電圧Ｖ_ｉ’との差が測定誤差程度か否かで、電池セルＣＬ_ｉの異常か第１スイッチ回路４１の異常かを判定することができる。

ステップＳｂ６以降のフローについては、実施形態１におけるステップＳａ７以降のフローと同様である。

−実施形態２の効果−
したがって、実施形態２によれば、フライングキャパシタ方式の電圧測定方法によって電池セルユニット２の各電池セルＣＬの電圧を監視し、電池セルＣＬの異常及び第１スイッチ回路４１の異常を識別して検出することができる。

すなわち、電圧測定装置は、或る電池セルＣＬ_ｉの測定電圧Ｖ_ｉが下限基準電圧Ｖ_Ｌ未満であったときには、充電時の充電時間を長く変更してコンデンサＣを電池セルＣＬ_ｉで再充電し、該コンデンサＣの電圧を測定することによって、電池セルＣＬ_ｉの異常か第１スイッチ回路４１の異常かを識別することができる。ここで、実施形態１に係る電圧測定装置３のように時定数変更回路等の特別な手段を別途設ける必要がなく、充電時間を変更するだけで異常を識別することができるため、コストを抑制することができる。

また、第１スイッチ回路４１において、電池セルＣＬとコンデンサＣとを接続する接続ラインＬａを隣接する電池セルＣＬ，ＣＬ間で共通化させることによって、第１スイッチ回路４１、ひいては、電圧測定装置の構成を簡素化できることに加えて、或る電池セルＣＬに関して第１スイッチ回路４１に異常が検出されたときに、該異常が正極側の接続ラインＬａと負極側の接続ラインＬａとの何れに生じているのかを識別することができる。詳しくは、隣接する電池セルＣＬ，ＣＬ間で共通化された接続ラインＬａは、一方の電池セルＣＬの異常検出時と他方の電池セルＣＬの異常検出時の両方で使用されるため、両方の電池セルＣＬ，ＣＬにおいて第１スイッチ回路４１の異常であると検出されたときには、該隣接する電池セルＣＬ，ＣＬ間の接続ラインＬａに異常が生じていると判定することができる。

《その他の実施形態》
本発明は、実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、前記時定数変更回路４４は、第１抵抗Ｒ_１に対して第２抵抗Ｒ_２を並列接続させることで時定数を小さくしているが、これに限られるものではない。例えば、抵抗値を変えることができる可変抵抗を用いてよい。

尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、直列に接続された複数の電池セルにおいて該電池セルの電圧を測定する電池セルの制御装置及び制御方法について有用である。

本発明の実施形態１に係る電圧測定装置の測定ユニットの回路図である。電圧測定装置を搭載したハイブリッド自動車の電気系統の一部を示す回路図である。異常検出制御のフローチャートである。充電時間とコンデンサの電圧との関係を示すグラフである。実施形態２に係る電圧測定装置の測定ユニットの回路図である。実施形態２に係る異常検出制御のフローチャートである。実施形態２に係る充電時間とコンデンサの電圧との関係を示すグラフである。

符号の説明

ＣＬ電池セル
Ｃコンデンサ（直列ＲＣ回路）
Ｌａ接続ライン
Ｒ_１第１抵抗（第１抵抗器）
Ｒ_２第２抵抗（第２抵抗器）
Ｒ抵抗（直列ＲＣ回路）
２電池セルユニット
３電圧測定装置
４１第１スイッチ回路（接続回路）
４４時定数変更回路（直列ＲＣ回路）
４５電圧測定回路（電圧測定部）
５制御ユニット（制御部）

Claims

複数の電池セルを直列に接続して構成された電池セルユニットにおける該電池セルに直列ＲＣ回路を接続回路を介して並列に接続して、該直列ＲＣ回路のコンデンサを所定の充電時間だけ充電する充電工程と、該電池セルと該直列ＲＣ回路との接続を切断した後、直列ＲＣ回路のコンデンサの電圧を測定する測定工程とを含む電池セルの電圧測定方法であって、
前記測定工程で測定された該コンデンサの電圧が所定の基準値よりも低いか否かを判定する異常判定工程と、
前記異常判定工程で該コンデンサの電圧が前記基準値よりも低いと判定したときに、前記直列ＲＣ回路の抵抗値を低く変更する抵抗値変更工程と、
前記抵抗値変更工程の後に、前記充電工程及び前記測定工程を再度行うことによって、前記コンデンサの電圧を再測定する抵抗値変更後再測定工程と、
再測定された前記コンデンサの電圧と先に測定された前記コンデンサの電圧との差が所定の閾値未満のときには、前記電池セルに異常が生じていると判定する一方、再測定された前記コンデンサの電圧と先に測定された前記コンデンサの電圧との差が該閾値以上のときには、前記接続回路に異常が生じていると判定する異常識別工程とをさらに含むことを特徴とする電池セルの電圧測定方法。
請求項１に記載の電池セルの電圧測定方法において、
前記直列ＲＣ回路は、第１抵抗器と、該第１抵抗器に対して並列に接続可能な第２抵抗器とを有しており、
前記抵抗値変更工程は、前記第２抵抗器を前記第１抵抗器に対して並列に接続することによって、前記直列ＲＣ回路の抵抗値を低く変更することを特徴とする電池セルの電圧測定方法。
複数の電池セルを直列に接続して構成された電池セルユニットにおける該電池セルに直列ＲＣ回路を接続回路を介して並列に接続して、該直列ＲＣ回路のコンデンサを所定の充電時間だけ充電する充電工程と、該電池セルと該直列ＲＣ回路との接続を切断した後、直列ＲＣ回路の該コンデンサの電圧を測定する測定工程とを含む電池セルの電圧測定方法であって、
前記測定工程で測定された該コンデンサの電圧が所定の基準値よりも低いか否かを判定する異常判定工程と、
前記異常判定工程で該コンデンサの電圧が前記基準値よりも低いと判定したときに、前記充電工程及び前記測定工程を、該充電工程の前記充電時間を長く変更して再度行うことによって、前記コンデンサの電圧を再測定する充電時間変更後再測定工程と、
再測定された前記コンデンサの電圧と先に測定された前記コンデンサの電圧との差が該閾値未満のときには、前記電池セルに異常が生じていると判定する一方、再測定された前記コンデンサの電圧と前記測定工程における前記コンデンサの電圧との差が所定の閾値以上のときには、前記接続回路に異常が生じていると判定する異常識別工程とをさらに含むことを特徴とする電池セルの電圧測定方法。
請求項１乃至３の何れか１つに記載の電池セルの電圧測定方法において、
前記接続回路は、前記電池セルの正極側及び負極側にそれぞれ接続された、該電池セルを前記直列ＲＣ回路に並列接続するための接続ラインを有していて、
隣接する前記電池セルにおいて、一方の該電池セルの前記正極側に接続された前記接続ラインと他方の該電池セルの負極側に接続された前記接続ラインとは、共通化されており、
前記異常識別工程は、隣接する前記電池セルの両方において再測定された前記コンデンサの電圧と先に測定された前記コンデンサの電圧との差が前記閾値以上のときには、隣接する該電池セル間で共通する前記接続ラインに異常が生じていると判定することを特徴とする電池セルの電圧測定方法。
複数の電池セルを直列に接続して構成された電池セルユニットにおける該電池セルに接続回路を介して並列に接続される直列ＲＣ回路と、該直列ＲＣ回路のコンデンサの電圧を測定する電圧測定部と、該直列ＲＣ回路を該接続回路を介して該電池セルに並列接続させて該電池セルで該直列ＲＣ回路のコンデンサを所定の充電時間だけ充電させた後、該直列ＲＣ回路と該電池セルとの並列接続を切断して、該コンデンサの電圧を該電圧測定部で測定させる制御部とを備えた電池セルの電圧測定装置であって、
前記直列ＲＣ回路は、抵抗値を変更可能に構成されており、
前記制御部は、
前記電圧測定部で測定された前記コンデンサの電圧が所定の基準値よりも低いときには、前記直列ＲＣ回路の抵抗値を低く変更してから、前記電池セルによる前記コンデンサの再充電と前記電圧測定部による該コンデンサの電圧の再測定とを行わせ、
再測定された前記コンデンサの電圧と先に測定された前記コンデンサの電圧との差が所定の閾値未満のときには、前記電池セルに異常が生じていると判定する一方、再測定された前記コンデンサの電圧と先に測定された前記コンデンサの電圧との差が該閾値以上のときには、前記接続回路に異常が生じていると判定することを特徴とする電池セルの電圧測定装置。
請求項５に記載の電池セルの電圧測定装置において、
前記直列ＲＣ回路は、第１抵抗器と、該第１抵抗器に対して並列に接続可能な第２抵抗器とを有しており、
前記制御部は、前記第２抵抗器を前記第１抵抗器に並列に接続させることによって、前記直列ＲＣ回路の抵抗値を低く変更することを特徴とする電池セルの電圧測定装置。
複数の電池セルを直列に接続して構成された電池セルユニットにおける該電池セルに接続回路を介して並列に接続される直列ＲＣ回路と、該直列ＲＣ回路のコンデンサの電圧を測定する電圧測定部と、該直列ＲＣ回路を該接続回路を介して該電池セルに並列接続させて該電池セルで該直列ＲＣ回路のコンデンサを所定の充電時間だけ充電させた後、該直列ＲＣ回路と該電池セルとの並列接続を切断して、該コンデンサの電圧を該電圧測定部で測定させる制御部とを備えた電池セルの電圧測定装置であって、
前記制御部は、
前記電圧測定部で測定された前記コンデンサの電圧が所定の基準値よりも低いときには、前記充電時間を長く変更してから、前記電池セルによる前記コンデンサの再充電と前記電圧測定部による該コンデンサの電圧の再測定とを行わせ、
再測定された前記コンデンサの電圧と先に測定された前記コンデンサの電圧との差が所定の閾値未満のときには、前記電池セルに異常が生じていると判定する一方、再測定された前記コンデンサの電圧と先に測定された前記コンデンサの電圧との差が該閾値以上のときには、前記接続回路に異常が生じていると判定することを特徴とする電池セルの電圧測定装置。
請求項５乃至７の何れか１つに記載の電池セルの電圧測定装置において、
前記接続回路は、前記電池セルの正極側及び負極側にそれぞれ接続された、該電池セルを前記直列ＲＣ回路に並列接続するための接続ラインを有していて、
隣接する前記電池セルにおいて、一方の該電池セルの前記正極側に接続された前記接続ラインと他方の該電池セルの負極側に接続された前記接続ラインとは、共通化されており、
前記制御部は、隣接する前記電池セルの両方において再測定された前記コンデンサの電圧と先に測定された前記コンデンサの電圧との差が前記閾値以上のときには、隣接する該電池セル間で共通する前記接続ラインに異常が生じていると判定することを特徴とする電池セルの電圧測定装置。