JP2010145128A - 組電池の監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組電池１０を構成するブロックＢ０〜Ｂ６の両端と電圧検出回路Ａ，Ｂとを接続する電気経路の断線時、組電池１０の状態の監視精度が低下すること。
【解決手段】例えば、ラインＬ７が断線する場合、フライングキャパシタ２４及び電圧検出回路２９を用いて検出される組電池１０の電圧から、ブロックＢ０〜Ｂ５の電圧の検出値の合計を減算することで、ブロックＢ６の電圧を算出する。また、ラインＬ１が断線する場合、スイッチＳ０、Ｓ２をオンとしてフライングキャパシタ２２ａ，２２ｂを充電し、これら充電電圧の合計を、ブロックＢ０、Ｂ１の電圧の合計値として算出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の電池セルの直列接続体からなる組電池について、該組電池の電圧情報を取得する組電池の監視装置に関する。

この種の組電池の監視装置としては、例えば下記特許文献１に見られるように、一対のフライングキャパシタと、これらフライングキャパシタの両端の電圧を検出する一対の差動増幅回路と、組電池を構成する電池モジュールのうちの２つを一対のフライングキャパシタに選択的に接続するマルチプレクサとを備えるものも提案されている。これによれば、一度に２つの電池モジュールの電圧を検出することができる。

また、上記文献では、特定の電池セルの電圧検出後、フライングキャパシタの充電電荷を放電し、その後別の電池モジュールの電圧を検出するに際し、フライングキャパシタの電圧が上昇しない場合に、上記マルチプレクサのうち別の電池モジュールとフライングキャパシタとを接続する電気経路が断線していると判断することも提案されている。
特開２００３−８４０１５号公報

ところで、電気経路の断線が検出される場合、この電気経路に接続される電池モジュールの電圧に関する情報を把握することはできない。このため、組電池を構成する電池モジュールの状態の監視を適切に行うことができなくなり、ひいては組電池の信頼性が低下するおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、組電池を構成して且つ１又は隣接する複数の電池セルからなる単位電池の電圧を検出対象とする複数の電圧検出手段と複数の単位電池との間の電気経路に導通不良異常が生じる場合であれ、組電池の状態の監視精度の低下を抑制することのできる組電池の監視装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、複数の電池セルの直列接続体からなる組電池について、該組電池を構成して且つ１又は隣接する複数の電池セルからなる単位電池の電圧を検出対象とする複数の電圧検出手段と、前記複数の単位電池からいくつかの単位電池を選択して、それぞれ別の電圧検出手段に接続する接続手段と、前記複数の単位電池及び前記電圧検出手段間の電気経路の導通不良異常が生じていると判断される場合、前記導通不良異常となる電気経路に接続される１の単位電池の電圧及び一対の単位電池の合計電圧のいずれかを、前記電圧検出手段によって検出可能な電圧の検出結果に基づき算出する算出手段とを備えることを特徴とする。

特定の電気経路の導通不良異常が生じる場合、この電気経路に接続される単位電池の電圧を、電圧検出手段によって直接検出することはできない。ただし、この場合であっても、これに接続される単位電池の電圧を、電圧検出手段によって検出可能な電圧の検出結果に基づき算出することができることがある。上記発明では、この点に鑑み、導通不良異常となる電気経路に接続される１の単位電池の電圧及び一対の単位電池の電圧のいずれかを算出してこれを利用する。このため、組電池を構成する単位電池の状態についての上記導通不良異常に起因した情報の減少を抑制することができ、ひいては、組電池の状態の監視精度の低下を抑制することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記算出手段は、前記導通不良異常の生じている電気経路が前記組電池の両端に接続される経路以外の電気経路であって且つ該電気経路に接続される一対の単位電池の両端のそれぞれと前記接続手段によって前記電圧検出手段に接続される電気経路同士が互いに短絡されるものである場合、前記一対の単位電池の合計の電圧を前記電圧検出結果に基づき算出することを特徴とする。

導通不良異常を生じている電気経路に接続される一対の単位電池の両端のそれぞれと接続手段によって電圧検出手段に接続される電気経路同士が互いに短絡されるものである場合には、一対の単位電池の両端の電圧を検出することが特に困難となる。この点、上記発明では、電圧検出手段によって検出可能な電圧の検出結果に基づきこれを算出することで、上記一対の単位電池の合計の電圧を算出することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記複数の電圧検出手段は、２つの電圧検出手段であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記算出手段は、前記複数の単位電池及び前記電圧検出手段間を接続する経路であって且つ前記組電池の両端に接続される経路以外の電気経路の導通不良異常が生じていると判断される場合、前記導通不良異常が生じている電気経路に接続される一対の単位電池の合計の電圧を算出することを特徴とする。

組電池の両端に接続される経路以外の電気経路の導通不良異常が生じている場合、これに接続される一対の単位電池のそれぞれの電圧を検出することは極めて困難である。この点、上記発明では、こうした状況下、これら一対の単位電池の合計の電圧に着目することで、これを比較的容易に算出することができる。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記算出手段は、前記導通不良異常の生じている電気経路に接続される一対の単位電池の両端のそれぞれと前記電圧検出手段とを接続する電気経路同士が互いに短絡されるものである場合、前記一対の単位電池と該単位電池に隣接する単位電池との合計の電圧を前記電圧検出手段によって検出し、該検出の結果と前記隣接する単位電池の電圧の検出値とに基づき、前記一対の単位電池の電圧を算出することを特徴とする。

導通不良異常の生じている電気経路に接続される一対の単位電池の両端のそれぞれと前記電圧検出手段とを接続する電気経路同士が互いに短絡されるものである場合、上記一対の単位電池の電圧を検出することは極めて困難である。ただし、この場合であっても、一対の単位電池と該単位電池に隣接する単位電池との合計の電圧や、同隣接する単位電池の電圧については、これを比較的容易に検出することができる。上記発明では、この点に鑑み、これら容易に検出できる電圧に基づき上記一対の単位電池の合計の電圧を算出する。

請求項６記載の発明は、請求項２〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記組電池の両電極間の電圧を検出する電圧合計値検出手段を更に備え、前記算出手段は、前記組電池の電極及び前記電圧検出手段間を接続する電気経路に導通不良異常が生じていると判断される場合、前記電圧合計値検出手段によって検出される組電池の電圧から、前記導通不良異常が生じている電気経路に接続される単位電池以外の電圧の検出結果の合計を減算することで、前記導通不良異常が生じている電気経路に接続される単位電池の電圧を算出することを特徴とする。

組電池の電極及び前記電圧検出手段間を接続する電気経路に導通不良異常が生じている場合、電圧検出手段によってはこの単位電池の電圧を検出することはできない。この点、上記発明では、単位電池の電圧の合計が組電池の電圧であることに着目することで、電圧合計値検出手段の検出結果に基づき、この単位電池の電圧を適切に算出することができる。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記組電池の両電極間の電圧を検出する電圧合計値検出手段を更に備え、前記算出手段は、前記電圧検出手段によって検出可能な電圧の検出結果と、前記電圧合計値検出手段の検出結果とに基づき、前記電圧を算出することを特徴とする。

上記発明では、単位電池の電圧の合計が組電池の電圧であることに着目することで、電圧合計値検出手段の検出結果に基づき、上記電圧を適切に算出することができる。

請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記電圧検出手段は、フライングキャパシタと、該フライングキャパシタの両端の電圧を検出する電圧検出器とを備えることを特徴とする。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる組電池の監視装置を車載高圧バッテリの監視装置に適用した一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。

車載高圧バッテリとしての組電池１０は、充放電の最小単位である電池セル１２の直列接続体として構成されている。この電池セル１２として、本実施形態では、リチウム２次電池を想定している。組電池１０は、例えばインバータを介して電動機に電力を供給するものである。上記電池セル１２は、互いに隣接するＮ（≧２）個ずつを単位とする７個のブロックＢ０〜Ｂ６に分割されている。

これら各ブロックＢ０〜Ｂ６の両電極間の電圧は、検出ユニット２０を操作することで、マイクロコンピュータ（マイコン３０）によって検出される。検出ユニット２０は、コネクタＣｊ（ｊ＝０〜７）を備え、コネクタＣｉ（ｉ＝０〜６）によってブロックＢｉの負極の電圧を取り込むとともに、コネクタＣｋ（ｋ＝１〜７）によってブロックＢｋの正極の電圧を取り込む。

コネクタＣ０〜Ｃ７の各々は、８本のラインＬ０〜Ｌ７にそれぞれ電気的に接続されている。これら８本のラインＬ０〜Ｌ７は、マルチプレクサＭＰＸを介して３本の入力ラインＩＮ１〜ＩＮ３と接続されている。マルチプレクサＭＰＸは、各ラインＬ０〜Ｌ７に対応した８個のスイッチＳ０〜Ｓ７を備えている。そして、８本のラインＬ０〜Ｌ６は、スイッチＳ０〜Ｓ７を介して、入力ラインＩＮ１〜ＩＮ３に割り振られている。

入力ラインＩＮ１及び入力ラインＩＮ２間には、フライングキャパシタ２２ａが接続され、ラインＩＮ２及びラインＩＮ３間には、フライングキャパシタ２２ｂが接続されている。ラインＩＮ１〜ＩＮ３は、スイッチＳａ〜Ｓｃを介して電圧検出回路Ａ，Ｂの入力端子Ｔ１〜Ｔ４と接続されている。すなわち、入力ラインＩＮ１は、スイッチＳａを介して電圧検出回路Ａの入力端子Ｔ１と接続されており、入力ラインＩＮ２は、スイッチＳｂを介して電圧検出回路Ａの入力端子Ｔ２及び電圧検出回路Ｂの入力端子Ｔ３と接続されている。また、入力ラインＩＮ３は、スイッチＳｃを介して電圧検出回路Ｂの入力端子Ｔ４と接続されている。このように、電圧検出回路Ａの入力端子Ｔ２と電圧検出回路Ｂの入力端子Ｔ３とは短絡されている。

検出ユニット２０は、更に、コレクタＣａを介して組電池１０の負極側の電位を取り込むとともに、コネクタＣｂを介して、抵抗体Ｒ１，Ｒ２による組電池１０の電圧の分圧値を取り込む。そして、これらの電位差は、スイッチ２５，２７を介してフライングキャパシタ２４に印加され、フライングキャパシタ２４を充電する。フライングキャパシタ２４の充電電圧は、スイッチ２６，２８を介して電圧検出回路２９によって検出される
電圧検出回路Ａ，Ｂ及び電圧検出回路２９の出力は、Ａ／Ｄ変換器２４に取り込まれる。Ａ／Ｄ変換器２４は、電圧検出回路Ａ，Ｂ及び電圧検出回路２９の出力するアナログデータをディジタルデータに変換し、マイコン３０に出力する。

マイコン３０は、スイッチ２５〜２８を操作することで、電圧検出回路２９を介して組電池１０の両電極間の電圧を読み込むとともに、上記スイッチＳ０〜Ｓ７やスイッチＳａ〜Ｓｃを操作することで、電圧検出回路Ａ，Ｂを介してブロックＢ０〜Ｂ６のそれぞれの両電極間の電圧を読み込む。ここで、各ブロックＢ０〜Ｂ６の電圧検出値は、ブロックＢ０〜Ｂ６の状態を監視するために用いられる。すなわち、例えば組電池１０を流れる電流が所定以下である際のブロックＢ０〜Ｂ６のそれぞれの電圧の検出値に基づき、各ブロックＢ０〜Ｂ６の充電状態を把握する。本実施形態では、充電状態を残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）にて定量化している。ＳＯＣは、放電能力を定量化した物理量である。

なお、この際、検出対象となるブロックＢｉに応じて、電圧検出回路Ａ，Ｂの出力電圧の符号を適宜定めたものを真の電圧として認識する。これは、ブロックＢ０〜Ｂ６の電圧を検出するためのラインＬ０〜Ｌ７のうちの両端以外のラインＬ１〜Ｌ６が、隣接するブロックＢ０〜Ｂ６の中の２つによって共有されていることによる。すなわち例えば、ラインＬ２は、ブロックＢ１の電圧の検出時には正極となるが、ブロックＢ２の電圧の検出時には負極となる。したがってこれと導通状態となる入力ラインＩＮ３も、ブロックＢ１の電圧の検出時には正極となるが、ブロックＢ２の電圧の検出時には負極となる。このため、いずれのブロックＢｉが検出対象となっているかに応じて、マイコン３０では、電圧検出回路Ａ，Ｂの出力する電圧値として正しい極性を認識する。

図２に、マイコン３０によるブロックＢｉの電圧検出態様を示す。図示されるように、本実施形態では、２つの検出ステージ１，２によって電圧の検出がなされる。ここで、「検出ブロック選択」とは、電圧検出回路Ａ，ＢのそれぞれによってどのブロックＢｉの電圧Ｖｉを検出するかを示している。すなわち、検出ステージ１に入ると、まず電圧検出回路ＡでブロックＢ０の電圧Ｖ０が検出され、且つ電圧検出回路ＢでブロックＢ１の電圧Ｖ１が検出される。詳しくは、スイッチＳ０〜Ｓ２がオン操作され、フライングキャパシタ２２ａ，２２ｂの充電が完了すると想定される時間の経過後、スイッチＳ０〜Ｓ２がオフ操作される。そして次に、スイッチＳａ〜Ｓｃがオン操作される。マイコン３０では、このときの電圧検出回路Ａ、Ｂの検出値を、ブロックＢ０、Ｂ１の電圧値として取り込むことができる。

そして、所定期間（ここでは、「８ｍｓｅｃ」を例示）経過後、電圧検出回路ＡにてブロックＢ４の電圧Ｖ４を検出し、電圧検出回路ＢにてブロックＢ５の電圧を検出する。このように、互いに隣接するブロックの電圧を同時に検出するのは、上述したようにラインＬ１〜Ｌ６が隣接するブロック間で共有されるためである。このため、同時に電圧を検出することができるのは隣接するブロックに限られる。なお、電圧を検出しない状況は、「−」と表記されている。

図２に示す「充電極性」は、フライングキャパシタ２２ａ，２２ｂの充電電圧の極性を示している。ここでは、先の図１に示すように、フライングキャパシタ２２ａの充電極性については、入力ラインＩＮ１と接続するノードＮ１側が正極のときの極性を正とし、フライングキャパシタ２２ｂの充電極性については、入力ラインＩＮ２と接続するノードＮ２側が正極のときの極性を正とする。本実施形態においては、ブロックＢｉの電圧検出順序は、フライングキャパシタ２２ａ，２２ｂの電圧を極力反転させない順序に設定されている。これは、フライングキャパシタ２２ａ，２２ｂの電圧がブロックＢｉの電圧となるまでに消費される電力の低減を図るためである。

上記電圧の検出に際し、ラインＬ０〜Ｌ７の断線（より正確には、コネクタＣ０〜Ｃ６とブロックＢｉとの導通不良やスイッチＳ０〜Ｓ７の開固着異常を含むが、以下では便宜上ラインＬ０〜Ｌ７の断線という）の有無の判断を行う。以下、これについて説明する。

フライングキャパシタ２２ａ，２２ｂの充電電圧の極性が反転すると想定されるときには、実際に反転したか否かに応じてラインＬ０〜Ｌ７の断線の有無を判断することができる。すなわち、断線が生じることで、充電極性が反転すると想定されるときに反転しなくなるため、この性質に基づき断線の有無を判断することができる。ここで本実施形態では、フライングキャパシタ２２ａ，２２ｂの充電電圧の極性を反転させるときには、単一のブロックＢｉの電圧を検出する。これは、本実施形態では、フライングキャパシタ２２ａ，２２ｂが直列接続されているため、ブロックＢ０〜Ｂ６のうちの２つの電圧を同時に検出する場合には、断線を好適に検出することができないおそれがあるためである。例えばラインＬ１が断線しているとき、検出ステージ１の９番目の検出としてブロックＢ１の電圧を検出する場合、充電極性が反転しない。しかし、検出ステージ１の９番目として、ブロックＢ０及びブロックＢ１の電圧を同時に検出する場合には、入力ラインＩＮ１及び入力ラインＩＮ３を介してフライングキャパシタ２２ａ，２２ｂ間に電圧が印加されるため、電圧検出回路Ａ，Ｂの双方とも充電極性の反転を検出することとなる。このため、これによっては、ラインＬ１の断線を検出することができない。

ラインＬ０〜Ｌ７のいずれかの断線を検出する手法として、ブロックＢ０〜Ｂ６の全てについて、各１つずつの両電極間の電圧を検出するようにすることが考えられる。しかし、これは、上記充電電圧の極性を極力反転させないように電圧検出順序を設定するとの要求及び電圧検出処理を極力少ない工数で完了する要求の両立を困難なものとする。そこで、本実施形態では、図２に示すように、ブロックＢ０〜Ｂ６のうちの１つずつの電圧検出と、上記ブロックのうちの２つの同時検出とを組み合わせることで、断線検出を行う。すなわち、図２に示す「断線検出（Ｓ）」において、ブロックＢ０〜Ｂ６のうちの１つの電圧検出を行い、且つ図２に示す「断線検出（Ｗ）」において、２つの電圧検出を同時に行う。ここで、本実施形態では、フライングキャパシタ２２ａ，２２ｂの一方の充電極性が反転した後、これに続いて他方の充電極性が反転するように電圧検出対象となるブロックを設定している。そして、「断線検出（Ｓ）」に続いて「断線検出（Ｗ）」を行うようにしている。

図３に、「断線検出（Ｓ）」及び「断線検出（Ｗ）」による検出結果と、断線したラインＬ０〜Ｌ７との関係を示す。図中、「ＶｉＳ」は、「断線検出（Ｓ）」によってブロックＢｉの電圧を単独で検出する場合を示し、「ＶｉＷ」は、「断線検出（Ｗ）」によってブロックＢｉ及びこれと隣接するブロックの電圧を同時に検出する場合を示す。ただしここでいう「隣接するブロック」とは、ラインＬ０〜Ｌ７と入力ラインＩＮ１〜ＩＮ３との電気的な接続関係によって規定されるものであり、同時に電圧を検出することのできるブロックを意味する。なお、本実施形態では、先の図２に示したように、ブロックＢ０及びブロックＢ１、ブロックＢ２及びブロックＢ３、ブロックＢ４及びブロックＢ５の電圧を同時に検出しており、ブロックＢ６の電圧は単独で検出している。したがって、「Ｖ２Ｗ」と「Ｖ３Ｗ」とは、それぞれブロックＢ２及びブロックＢ３の電圧を同時に検出することを示しており、「Ｖ２Ｗ」及び「Ｖ３Ｗ」は、それぞれこの同時検出におけるブロックＢ２及びブロックＢ３の電圧を示している。

図中、丸印は、正しい電圧値、すなわちブロックＢｉの正常な電圧範囲の電圧が検出されたことを、換言すれば充電極性が反転したことを示している。これに対し、×印は、ブロックＢｉの正常な電圧範囲の電圧が検出されないことを、換言すれば充電極性が反転しないことを示している。図３に示す関係に基づき、ラインＬ０〜Ｌ７のいずれかの断線を特定することができる。すなわち、例えば「Ｖ６Ｓ」においてブロックＢ６の電圧が正常でないと判断されるときには、ラインＬ６又はラインＬ７のいずれかが断線していると考えられる。そして、その後、「Ｖ５Ｗ」においてブロックＢ５の電圧が正常と判断されるときには、ラインＬ６の断線ではないことから、ラインＬ７が断線していると判断することができる。

本実施形態では上記態様にて断線が検出される場合、これに接続されるブロック電圧の検出結果を無効とする。図４に、この処理の手順を示す。

図示されるように、この一連の処理では、まずステップＳ１０において、先の図２に示した検出ステージ１，２からなる電圧検出処理を実施する。そして、電圧検出処理が完了する場合、ステップＳ１２において、上記ステージ１，２の電圧検出結果に基づき、先の図３の関係を利用した断線検出処理を行う。この断線検出処理の断線検出結果に基づき、断線がある場合には、これに接続されるブロックの電圧検出値を無効とする。すなわち、ラインＬ０が断線している場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、ブロックＢ０の電圧Ｖ０を無効とし（ステップＳ１６）、ラインＬ７が断線している場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、ブロックＢ７の電圧Ｖ７を無効とし（ステップＳ２０）、ラインＬｉ（ｉ＝１〜６）が断線している場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、ブロックＢ（ｉ−１），Ｂｉの電圧Ｖ（ｉ−１），Ｖｉを無効とする(ステップＳ２４)。

こうした処理によれば、検出不可能なブロック電圧を検出したものと誤認識することを回避することができる。上記断線が検出される場合には、その旨がユーザに通知され、ディーラによる修理が促される。しかしディーラまで車両を走行させるためには、組電池１０を利用する必要が生じる。そしてこの間においても、組電池１０の状態を管理することが望まれる。ただし、断線検出のなされたラインに接続されるブロックについては、その電圧を検出することができないため、そのＳＯＣを高精度に算出することができない等、その状態を高精度に把握することが困難である。このため、ディーラまでの走行距離が長い場合等にあっては、リンポホーム走行中に組電池１０の信頼性が低下することが懸念される。

そこで本実施形態では、断線が生じる場合、断線にもかかわらず電圧検出が可能なブロック電圧の検出結果を利用することで、断線したラインに接続されるブロックの電圧を算出する。以下、これについて詳述する。図５（ａ）〜図５（ｃ）は、断線パターンを例示している。

図５（ａ）は、端部以外の奇数番目のラインＬ（２ｋ＋１）の断線を示す。具体的には、ここでは、ラインＬ１が断線した例を示している。この場合、断線したラインに接続される一対のブロックの両端は、一対のフライングキャパシタ２２ａ，２２ｂの両端に接続される。このため、一対のブロックの合計の電圧は、電圧検出回路Ａによって検出される電圧と電圧検出回路Ｂによって検出される電圧との和となる。

図５（ｂ）は、偶数番目のラインＬ（２ｋ）の断線を示す。具体的には、ここでは、ラインＬ２が断線した例を示している。この場合、断線したラインに接続される一対のブロックの両端は、一対のフライングキャパシタ２２ａ，２２ｂの接続点に接続される。このため、この場合には、図５（ａ）のようにして一対のブロック電圧を取得することはできない。

図５（ｃ）は、組電池１０の端部のラインの断線を示す。具体的には、ここでは、ラインＬ７が断線した例を示している。この場合、断線したラインに接続される単一のブロックの一方の電極をフライングキャパシタ２２ａ，２２ｂに接続することができない。

以上の断線パターンを踏まえ、本実施形態では、図６の処理によって、断線したラインに接続されるブロックの電圧を算出する。図６に示す処理は、マイコン３０によって所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ３０において、組電池１０の端部に接続されるラインＬ０又はＬ７が断線したのか否かを判断する。この処理は、先の図５（ｃ）に示した断線パターンに対応するか否かを判断するためのものである。そして、ステップＳ３０において肯定判断される場合、ステップＳ３２において、断線したラインに接続されるブロック電圧（ＮＧ電圧）を、組電池１０を構成するブロックの総電圧から、ブロック電圧のうちの検出可能な電圧の総和を減算した値とする。ここで、組電池１０の電圧は、先の図１に示したフライングキャパシタ２４や電圧検出回路２９を用いて検出されるものである。

これに対し、ステップＳ３０において否定判断される場合、ステップＳ３４において、奇数番目のラインＬｉ（ｉ＝２ｋ−１）が断線したか否かを判断する。この処理は、先の図５（ａ）に示した断線パターンに対応するか否かを判断するためのものである。そして、ステップＳ３４において肯定判断される場合、ステップＳ３６において、断線したラインＬｉに隣接するラインとフライングキャパシタ２２ａ，２２ｂとを接続すべく、スイッチＳ（ｉ−１）及びスイッチＳ（ｉ＋１）をオン操作する。これにより、ラインＬｉに接続される一対のブロックＢｉ，Ｂ（ｉ＋１）の両端とフライングキャパシタ２２ａ，２２ｂの両端とが接続され、フライングキャパシタ２２ａ，２２ｂが充電されることとなる。その後、ステップＳ３８においては、フライングキャパシタ２２ａ，２２ｂの合計の充電電圧Ｖｃを、電圧検出回路Ａ，Ｂによって検出される電圧値の和として算出する。

一方、ステップＳ３４において否定判断される場合、ステップＳ４０において、偶数番目のラインＬｊ（ｊ＝２ｋ）が断線したか否かを判断する。この処理は、先の図５（ｂ）に示した断線パターンに対応するか否かを判断するためのものである。そして、ステップＳ４０において肯定判断される場合、ステップＳ４２において、スイッチＳ（ｊ＋１）及びスイッチＳ（ｊ−２）をオン状態とする。この処理は、ブロックＢｊ、Ｂ（ｊ−１）、Ｂ（ｊ−２）からなる３つのブロックの両端の電圧をフライングキャパシタ２２ａ又はフライングキャパシタ２２ｂに接続するための処理である。これにより、フライングキャパシタ２２ａ又はフライングキャパシタ２２ｂが充電された後、ステップＳ４４では、これら３つのブロックＢｊ、Ｂ（ｊ−１）、Ｂ（ｊ−２）の合計の電圧Ｖｃ（＝Ｖｊ＋Ｖ（ｊ−１）＋Ｖ（ｊ−２））を検出する。続くステップＳ４６においては、スイッチＳ（ｊ−２）及びスイッチＳ（ｊ−１）をオンとする。これは、ブロックＢ（ｊ−２）の両端をフライングキャパシタ２２ａ又はフライングキャパシタ２２ｂに接続するための処理である。これにより、フライングキャパシタ２２ａ又はフライングキャパシタ２２ｂが充電された状態で、ステップＳ４８においては、ブロックＢ（ｊ−２）の電圧Ｖ（ｊ−２）を検出する。そして、ステップＳ５０では、ラインＬｊに接続される一対のブロックＢｊ、Ｂ（ｊ−１）の電圧の和（Ｖｃ−Ｖ（ｊ−２））を算出する。

なお、ステップＳ３８、Ｓ５０、Ｓ３２の処理が完了する場合や、ステップＳ４０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。

こうした処理によれば、断線したラインに接続される単一のブロックの電圧又は一対のブロックの合計の電圧を算出することができる。このため、この電圧に基づき、単一のブロックのＳＯＣ又は一対のブロックの平均のＳＯＣを算出することができる等、ブロックの状態を管理するための情報を得ることができる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）検出可能な電圧に基づき、断線したラインに接続される単一のブロックの電圧又は一対のブロックの合計の電圧を算出した。これにより、組電池１０を構成するブロックの状態についての断線異常に起因した情報の減少を抑制することができ、ひいては、組電池１０の状態の監視精度の低下を抑制することができる。

（２）奇数番目のラインＬｉが断線した場合、これに接続される一対のブロックＢｉ，Ｂ（ｉ−１）の合計の電圧を、電圧検出回路Ａ，Ｂの検出値の和として算出した。これにより、ブロックＢｉ，Ｂ（ｉ−１）の電圧を算出することができ、ひいてはこれらの状態の監視に用いることができる。

（３）偶数番目のラインＬｊが断線した場合、ブロックＢｊ、Ｂ（ｊ−１）、Ｂ（ｊ−２）の合計の電圧の検出結果に基づき、ラインＬｊに接続される一対のブロックＢｊ、Ｂ（ｊ−１）の電圧の和を算出した。これにより、ブロックＢｊ、Ｂ（ｊ−１）の電圧を算出することができ、ひいてはこれらの状態の監視に用いることができる。

（４）組電池１０の端部に接続されるラインＬ０，Ｌ７が断線した場合、組電池１０の両端の電圧から、ブロック電圧のうち検出可能な電圧の合計を減算することで、断線したラインに接続されるブロックの電圧を算出した。これにより、断線したラインに接続されるブロックの電圧を適切に算出することができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図７に、本実施形態のシステム構成を示す。なお、図７において、先の図１に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。

図示されるように、本実施形態にかかる組電池１０は、８個のブロックＢ０〜Ｂ７から構成されている。また、本実施形態では、３つの電圧検出回路Ａ，Ｂ，Ｃ等を備えることにより、ブロックＢ０〜Ｂ７のうちの３つのブロックの電圧を同時に検出可能となっている。こうした構成においても、断線が生じる場合には、断線したラインに接続されるブロックの電圧を、先の第１の実施形態の要領で算出することができる。

すなわち、例えばブロックＢ７の正極やブロックＢ０の負極に接続されるラインが断線する場合、組電池１０の両端の電圧から、検出可能なブロック電圧の合計を減算することで、検出不能となったブロック電圧を算出することができる。また例えば、ブロックＢ３の正極に接続されるラインが断線する場合、ブロックＢ３，Ｂ４，Ｂ５の合計の電圧からブロックＢ５の電圧を減算することで、ブロックＢ３、Ｂ４の合計の電圧を算出することができる。もっとも、これに代えて、組電池１０の両端の電圧から、ブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ５，Ｂ６、Ｂ７の電圧の和を減算することで、ブロックＢ３，Ｂ４の合計電圧を算出してもよい。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記第１の実施形態において、ラインＬｉ（ｉ＝１〜６）が断線する場合におけるブロックＢ（ｉ−１）、Ｂｉの合計の電圧の算出手法としては、上記に限らない。例えば、この場合、ブロックＢ（ｉ−１）、Ｂｉ以外の各ブロック電圧の検出値を、組電池１０の両端の電圧の検出値から減算することで上記電圧を算出するようにしてもよい。

・組電池１０を構成するブロックの数は、上記各実施形態において例示したものに限らず、電圧検出手段の数以上で任意に変更してよい。ただし、ブロックの数は、電圧検出手段の数よりも多いことがより望ましい。

・上記各実施形態では、組電池１０の両端の電圧を検出するための電圧検出手段(フライングキャパシタ２４、電圧検出回路２９)を、ブロック電圧の検出手段とは別に設けたが、これを流用してもよい。ただし、組電池１０の両端の電圧を検出するために用いる電気経路は、上記ブロック電圧を検出するために用いる電気経路とは別の部材にて構成されることが望ましい。

・断線検出手法としては、上記第１の実施形態において例示したものに限らない。例えば、特開２００８−７９４１５号に記載されているように、スイッチＳ０〜Ｓ７の閉故障異常との識別を可能な異常検出を行ってもよい。また、例えば上記特許文献１に例示されている手法を用いてもよい。

・電圧検出手段としては、フライングキャパシタを備えて構成されるものに限らない。例えばブロック電圧を抵抗体にて分圧した値をディジタル値に変換する手段であってもよい。

・電圧検出手段の数は、２又は３に限らず、４つ以上であってもよい。

・上記各実施形態では、電圧検出手段による電圧の検出対象をブロック電圧としたが、これに限らず、電池セル１２の電圧であってもよい。

・電池セルとしては、リチウム２次電池に限らず、例えばニッケル水素２次電池であってもよい。

・上記各実施形態では、ハイブリッド車に搭載される組電池に本発明を適用したがこれに限らず、例えば電気自動車に搭載されるものに適用してもよい。

第１の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかる断線検出のための電圧検出処理態様を示す図。 同実施形態にかかる断線検出原理を示す図。 同実施形態にかかる電圧検出処理及び断線検出処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる断線検出パターンを例示する回路図。 同実施形態にかかる断線時の電圧の算出処理の手順を示す流れ図。 第２の実施形態にかかるシステム構成図。

符号の説明

１０…組電池、２０…検出ユニット、３０…マイコン（算出手段の一実施形態）、Ａ，Ｂ…電圧検出回路、Ｌ０〜Ｌ７…ライン、ＭＰＸ…マルチプレクサ（接続手段の一実施形態）。

Claims (8)

1. 複数の電池セルの直列接続体からなる組電池について、該組電池を構成して且つ１又は隣接する複数の電池セルからなる単位電池の電圧を検出対象とする複数の電圧検出手段と、
   前記複数の単位電池からいくつかの単位電池を選択して、それぞれ別の電圧検出手段に接続する接続手段と、
   前記複数の単位電池及び前記電圧検出手段間の電気経路の導通不良異常が生じていると判断される場合、前記導通不良異常となる電気経路に接続される１の単位電池の電圧及び一対の単位電池の合計電圧のいずれかを、前記電圧検出手段によって検出可能な電圧の検出結果に基づき算出する算出手段とを備えることを特徴とする組電池の監視装置。
2. 前記算出手段は、前記導通不良異常の生じている電気経路が前記組電池の両端に接続される経路以外の電気経路であって且つ該電気経路に接続される一対の単位電池の両端のそれぞれと前記接続手段によって前記電圧検出手段に接続される電気経路同士が互いに短絡されるものである場合、前記一対の単位電池の合計の電圧を前記電圧検出結果に基づき算出することを特徴とする請求項１記載の組電池の監視装置。
3. 前記複数の電圧検出手段は、２つの電圧検出手段であることを特徴とする請求項１又は２記載の組電池の監視装置。
4. 前記算出手段は、前記複数の単位電池及び前記電圧検出手段間を接続する経路であって且つ前記組電池の両端に接続される経路以外の電気経路の導通不良異常が生じていると判断される場合、前記導通不良異常が生じている電気経路に接続される一対の単位電池の合計の電圧を算出することを特徴とする請求項３記載の組電池の監視装置。
5. 前記算出手段は、前記導通不良異常の生じている電気経路に接続される一対の単位電池の両端のそれぞれと前記電圧検出手段とを接続する電気経路同士が互いに短絡されるものである場合、前記一対の単位電池と該単位電池に隣接する単位電池との合計の電圧を前記電圧検出手段によって検出し、該検出の結果と前記隣接する単位電池の電圧の検出値とに基づき、前記一対の単位電池の電圧を算出することを特徴とする請求項４記載の組電池の監視装置。
6. 前記組電池の両電極間の電圧を検出する電圧合計値検出手段を更に備え、
   前記算出手段は、前記組電池の電極及び前記電圧検出手段間を接続する電気経路に導通不良異常が生じていると判断される場合、前記電圧合計値検出手段によって検出される組電池の電圧から、前記導通不良異常が生じている電気経路に接続される単位電池以外の電圧の検出結果の合計を減算することで、前記導通不良異常が生じている電気経路に接続される単位電池の電圧を算出することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の組電池の監視装置。
7. 前記組電池の両電極間の電圧を検出する電圧合計値検出手段を更に備え、
   前記算出手段は、前記電圧検出手段によって検出可能な電圧の検出結果と、前記電圧合計値検出手段の検出結果とに基づき、前記電圧を算出することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の組電池の監視装置。
8. 前記電圧検出手段は、フライングキャパシタと、該フライングキャパシタの両端の電圧を検出する電圧検出器とを備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の組電池の監視装置。

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