JP2010193589A - 電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性のより高い電池システムを提供することができる電池システムの提供。
【解決手段】電池システムは、複数の電池セルＢＣ１〜ＢＣ６が電気的に直列に接続されたセルグループを複数、電気的に直列に接続してなるバッテリ部９Ａと、バッテリ部９Ａの各電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の電圧を検出するための複数のセンシング線ＳＬと、セルグループ毎に設けられ、セルグループの各電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の電圧を検出するセンシング線ＳＬが接続される集積回路ＣＣ３Ａ〜ＣＣ３Ｃと、セルグループ毎に設けられた複数の集積回路ＣＣ３Ａ〜ＣＣ３Ｃをそれぞれ搭載する基板が収納されるケースと、複数のセンシング線ＳＬの入力端子１００の各入力端子間に、各々設けられたノイズ対策キャパシタＣｖと、入力端子１００とケースとの間に接続された少なくとも一つの静電気対策用素子ＣＥと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池用の電池システムに関する。

従来の電池システムでは、複数の電池セルを直列接続した電池グループを複数接続して１つの電池モジュールを構成し、電池グループ毎に電池セルの状態を監視する下位制御装置を設けている。そのような電池システムにおいて、電池セルの過充電や過放電の診断を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、電池セル間の充電量の違いを少なくするために設けられたバランス回路に関して、その動作状態を診断する機能も備えている。

特開２００５−３１８７５１号公報

このように、電池システムにおいては、バランス回路による充電量の調整や、過充電や過放電の診断を行って電池セルの状態を監視する必要があるが、さらに、電池セルの状態だけでなく、計測系の信頼性を高めるなどして電池システム全体の信頼性を向上させる必要がある。本発明の課題は、信頼性のより高い電池システムを提供することにある。

本発明に係る電池システムは、複数の電池セルが電気的に直列に接続されたセルグループを複数、電気的に直列に接続してなるバッテリ部と、バッテリ部の各電池セルの電圧を検出するための複数のセンシング線と、セルグループ毎に設けられ、セルグループの各電池セルの電圧を検出する前記センシング線が接続される集積回路と、セルグループ毎に設けられた複数の集積回路をそれぞれ搭載する基板が収納されるケースと、複数のセンシング線の入力端子の各入力端子間に、各々設けられたノイズ対策キャパシタと、入力端子とケースとの間に接続された少なくとも一つの静電気対策用素子と、を備えたことを特徴とする。
また、集積回路は、バッテリ部の最下位の電池セルの電圧を検出する一対のセンシング線が接続される一対の接続端子間に、内部ダイオードを有し、一対の接続端子間の集積回路外に断線対策用ダイオードを接続し、断線対策用ダイオードは、順方向に所定電流を通電した時の電圧降下が内部ダイオードよりも小さく、一対の接続端子に対する順方向の向きが内部ダイオードと同一となるように接続されているものであっても良い。
さらに、集積回路は、最下位の電池セルのプラス極側に接続される接続端子の電圧がバイアス電圧として印加される定電圧電源を備え、複数のセンシング線の最下位のセンシング線が断線している場合に、集積回路のグランドに対する接続端子の電圧が正となるように、該接続端子の電位をプルアップするプルアップ回路を設けても良い。その場合に、プルアップ回路の影響による各電池セル間の暗電流のバラツキを押さえるための暗電流調整用抵抗を、入力端子間に設けるのが好ましい。
また、複数の集積回路の入力側に設けられたセル電圧入力回路と入力端子との間であって、複数の集積回路を搭載する基板の表層に、センシング線に異常電流が流れたかを示す回路部材を設けても良い。回路部材としては、入力端子とセル電圧入力回路との間の基板表層に形成された回路パターンの一部であって、該パターンの溶断電流がセンシング線の溶断電流より小さいものでも良い。
さらにまた、入力端子と集積回路に設けられたバイパス端子との間を接続し、バイパス抵抗が設けられたバイパスラインと、集積回路内においてバイパス端子と接続端子との間に設けられ、バイパスラインを介して放電電流を流して電池セル間の充電量ばらつきを調整するバランシングスイッチと、入力端子と接続端子との間の入力ラインに設けられた抵抗とを備え、入力ラインの抵抗よりも入力端子側のラインとバイパスラインとの間に、ノイズ除去用のキャパシタを接続するようにしても良い。
また、バイパス抵抗を２つの抵抗に２分割し、２分割された一方の抵抗を、バイパスラインにおけるノイズ除去用キャパシタの接続点の入力端子側に設け、２分割された他方の抵抗を接続点のバイパス端子側のバイパスラインに設けるのが好ましい。
本発明に係る電池システムは、複数の電池セルが電気的に直列に接続されたセルグループを複数、電気的に直列に接続してなるバッテリ部と、バッテリ部の各電池セルの電圧を検出するための複数のセンシング線と、セルグループ毎に設けられ、セルグループの各電池セルの電圧を検出するセンシング線が接続される集積回路と、セルグループ毎に設けられた複数の集積回路をそれぞれ搭載する基板が収納されるケースと、集積回路は、バッテリ部の最下位の電池セルの電圧を検出する一対のセンシング線が接続される一対の接続端子間に、内部ダイオードを有し、一対の接続端子間の集積回路外に断線対策用ダイオードを接続し、断線対策用ダイオードは、順方向に所定電流を通電した時の電圧降下が前記内部ダイオードよりも小さく、一対の接続端子に対する順方向の向きが内部ダイオードと同一となるように接続されていることを特徴とする。
また、集積回路は、最下位の電池セルのプラス極側に接続される接続端子の電圧がバイアス電圧として印加される定電圧電源を備え、複数のセンシング線の最下位のセンシング線が断線している場合に、集積回路のグランドに対する接続端子の電圧が正となるように、該接続端子の電位をプルアップするプルアップ回路を設けるようにしても良い。
本発明に係る電池システムは、複数の電池セルが電気的に直列に接続されたセルグループを複数、電気的に直列に接続してなるバッテリ部と、バッテリ部の各電池セルの電圧を検出するための複数のセンシング線と、セルグループ毎に設けられ、セルグループの各電池セルの電圧を検出するセンシングラインが接続される集積回路と、複数の集積回路の入力側に設けられたセル電圧入力回路と入力端子との間であって、複数の集積回路を搭載する基板の表層に、センシング線に異常電流が流れたかを示す回路部材と、を備えることを特徴とする。
本発明に係る電池システムは、複数の電池セルが電気的に直列に接続されたセルグループを複数、電気的に直列に接続してなるバッテリ部と、バッテリ部の各電池セルの電圧を検出するための複数のセンシング線と、セルグループ毎に設けられ、セルグループの各電池セルの電圧を検出するセンシング線が接続される集積回路と、入力端子と集積回路に設けられたバイパス端子との間を接続し、バイパス抵抗が設けられたバイパスラインと、集積回路内においてバイパス端子と接続端子との間に設けられ、バイパスラインを介して放電電流を流して電池セル間の充電量ばらつきを調整するバランシングスイッチと、入力端子と接続端子との間の入力ラインに設けられた抵抗とを備え、入力ラインの抵抗よりも入力端子側のラインとバイパスラインとの間に、ノイズ除去用キャパシタを接続したことを特徴とする。
また、バイパス抵抗を２つの抵抗に２分割し、２分割された一方の抵抗を、バイパスラインにおけるノイズ除去用キャパシタの接続点の入力端子側に設け、２分割された他方の抵抗を接続点のバイパス端子側のバイパスラインに設けるようにしても良い。

本発明によれば、信頼性のより高い電池システムを提供することができる。

第１の実施の形態を説明する図である。 車両用回転電機の駆動システムを示す図である。 第２の実施の形態を説明する図である。 第２の実施の形態を対策する前の問題点を説明する図である。 第２の実施の形態における対策を説明する図である。 第３の実施の形態を説明する回路図である。 断線していない正常動作時の各部の電圧と、断線時の各部の電圧とに関するシミュレーション結果を示す図である。 図６に示した対策回路の変形例を示す図である。 セル暗電流のシミュレーション結果を示す図である。 第４の実施の形態を説明する回路図である。 フューズパターンＰの溶断時における電流値と溶断までの経過時間との関係の、一例を示す図である。 第５の実施の形態を説明する図であり、（ｂ）は本実施の形態の対策を施した場合の構成を示し、（ａ）は対策前の構成を示す。 第５の実施の形態の効果を説明する図であり、（ａ）は比較対象の回路を示す図であり、（ｂ）はバランシングスイッチをオンからオフとしたときの端子ＣＶの電圧波形を示す図である。 第６の実施の形態の対策をする前の、不具合を説明する図である。 第６の実施の形態における回路を説明する図である。

以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。
−第１の実施の形態−
図１は、本実施の形態の電池システムの要部を示す図である。図２は、本実施の形態の電池システムを車両に搭載した場合の、車両用回転電機の駆動システムを示す図である。ここで車両としては自動車が最適であるが、電車に適用しても良好な結果が得られる。産業用機械にも適用可能であるが、車両への適用例を代表例として用い、以下説明する。

第１の実施の形態では、電池システムの信頼性向上対策の一つとして、ＥＳＤ（electro-static discharge: 静電放電）対策について説明する。まず、図２に示す車両用回転電機の駆動システムについて説明する。図２に示す駆動システムは、電池システムを含む電池ユニット９００、電池ユニット９００からの直流電力を３相交流電力に変換するインバータ装置２２０、車両駆動用のモータ２３０、電池ユニット９００およびインバータ装置２２０を制御する上位コントローラ１１０を備えている。モータ２３０は、インバータ装置２２０からの３相交流電力により駆動される。

電池ユニット９００は、２つ電池モジュール９Ａ，９Ｂとセルコントローラ８０とバッテリコントローラ２０とを有している。電池モジュール９Ａと電池モジュール９Ｂとは、スイッチとヒューズとが直列接続された保守・点検用のサービスディスコネクトとして機能する開閉器６を介して直列接続される。この開閉器６が開くことで電気回路の直接回路が遮断され、仮に電池モジュール９Ａ，９Ｂのどこかで車両との間に１箇所接続回路ができたとしても電流が流れない。このような構成により高い安全性を維持できる。

電池モジュール９Ａは、複数の電池セルが直列に接続されたバッテリセルグループを複数接続して構成されている。電池モジュール９Ｂも同様に構成される。電池モジュール９Ａの正極は、正極強電ケーブル８１およびリレーＲＬＰを介してインバータ装置２２０の正極に接続されている。電池モジュール９Ｂの負極は、負極強電ケーブル８２およびリレーＲＬＮを介してインバータ装置２２０の負極に接続されている。また、抵抗ＲＰＲＥとプリチャージリレーＲＬＰＲＥとの直列回路が、リレーＲＬＰと並列に接続されている。リレーＲＬＰとインバータ装置２２０との間には、ホール素子等の電流センサＳｉが挿入されている。電流センサＳｉはジャンクションボックス内に内蔵され、その出力線はバッテリコントローラ２０に導かれている。

例えば、リレーＲＬＰやリレーＲＬＮには定格電流が８０Ａ程度のものが使用され、プリチャージリレーＲＬＰＲＥには定格電流が１０Ａ程度のものを用いることができる。また、抵抗ＲＰＲＥには、例えば、定格容量が６０Ｗ、抵抗値が５０Ω程度のものを、電流センサＳｉには、例えば、定格電流が±２００Ａ程度のものを用いることができる。上述した負極強電ケーブル８２および正極強電ケーブル８１は、リレーＲＬＰやリレーＲＬＮおよび出力端子８１０，８２０を介して、モータ２３０を駆動するインバータ装置２２０に接続される。このような構成とすることで高い安全性が維持できる。

インバータ装置２２０は、パワーモジュール２２６と、ＭＣＵ２２２と、パワーモジュール２２６を駆動するためのドライバ回路２２４と、約７００μＦ〜約２０００μＦ程度の大容量の平滑キャパシタ２２８とを有している。パワーモジュール２２６は、電池モジュール９Ａ，９Ｂから供給される直流電力を、モータ２３０を駆動するための３相交流電力に変換する。

平滑キャパシタ２２８は、電解キャパシタよりフィルムキャパシタの方が望ましい特性を得ることができる。車両に搭載される平滑キャパシタ２２８は車両の置かれている環境の影響を受け、摂氏マイナス数十度の低温から摂氏１００度程度の広い温度範囲で使用される。温度が零度以下に低下すると電解キャパシタは急激に特性が低下し電圧ノイズを除去する能力が低下する。このため、セルコントローラ８０に設けられた集積回路に大きなノイズが加わるおそれがある。フィルムキャパシタは温度低下に対する特性低下が少なく、集積回路に加わる電圧ノイズを低減できる。

ＭＣＵ２２２は、上位コントローラ１１０からの命令に従い、モータ２３０の駆動開始時に、負極側のリレーＲＬＮを開状態から閉状態とした後に、プリチャージリレーＲＬＰＲＥを開状態から閉状態とし、平滑キャパシタ２２８を充電し、その後に正極側のリレーＲＬＰを開状態から閉状態として、電池ユニット９００の電池モジュール９Ａ，９Ｂからインバータ装置２２０への電力の供給を開始する。

なお、インバータ装置２２０は、モータ２３０の回転子に対するパワーモジュール２２６により発生する交流電力の位相を制御して、ハイブリッド車の制動時にはモータ２３０をジェネレータとして動作させ、すなわち回生制動制御を行い、ジェネレータ運転により発電された電力を電池モジュール９Ａ，９Ｂに回生して電池モジュール９Ａ，９Ｂを充電する。電池モジュール９Ａ，９Ｂの充電状態が基準状態より低下した場合には、インバータ装置２２０はモータ２３０を発電機として運転する。モータ２３０で発電された３相交流電力は、パワーモジュール２２６により直流電力に変換されて電池モジュール９Ａ，９Ｂに供給される。その結果、電池モジュール９Ａ，９Ｂは充電される。

モータ２３０を力行運転する場合、ＭＣＵ２２２は上位コントローラ１１０の命令に従い、モータ２３０の回転子の回転に対して進み方向の回転磁界を発生するようにドライバ回路２２４を制御し、パワーモジュール２２６のスイッチング動作を制御する。この場合は、電池モジュール９Ａ，９Ｂから直流電力がパワーモジュール２２６に供給される。一方、回生制動制御により電池モジュール９Ａ，９Ｂを充電する場合には、ＭＣＵ２２２は、モータ２３０の回転子の回転に対して遅れ方向の回転磁界を発生するようにドライバ回路２２４を制御し、パワーモジュール２２６のスイッチング動作を制御する。この場合はモータ２３０から電力がパワーモジュール２２６に供給され、パワーモジュール２２６の直流電力が電池モジュール９Ａ，９Ｂへ供給される。結果的にモータ２３０は発電機として作用することとなる。

インバータ装置２２０のパワーモジュール２２６は、導通および遮断動作を高速で行い直流電力と交流電力間の電力変換を行う。このとき、大電流を高速で遮断するので、直流回路の有するインダクタンスにより大きな電圧変動が発生する。この電圧変動を抑制するため、大容量の平滑キャパシタ２２８が直流回路に設けられている。車載用のインバータ装置２２０ではパワーモジュール２２６の発熱が大きな問題であり、この発熱を抑えるにはパワーモジュール２２６の導通および遮断の動作速度を上げる必要がある。この動作速度を上げると、上述したようにインダクタンスによる電圧の跳ね上がりが増大し、より大きなノイズが発生する。このため平滑キャパシタ２２８の容量はより大きくなる傾向にある。

インバータ装置２２０の動作開始状態では平滑キャパシタ２２８の電荷は略ゼロであり、リレーＲＬＰを閉じると大きな初期電流が平滑キャパシタ２２８へ流れ込む。そして、この大電流のために負極側メインリレーＲＬＮおよび正極側メインリレーＲＬＰが融着して破損するおそれがある。この問題を解決するため、ＭＣＵ２２２は、負極側のリレーＲＬＮを開状態から閉状態とした後に、正極側のリレーＲＬＰを開状態に維持したまま、プリチャージリレーＲＬＰＲＥを開状態から閉状態として抵抗ＲＰＲＥを介して最大電流を制限しながら上述した平滑キャパシタ２２８を充電する。

この平滑キャパシタ２２８が所定の電圧まで充電された後は、初期状態が解除される。すなわち、プリチャージリレーＲＬＰＲＥおよび抵抗ＲＰＲＥを介する平滑キャパシタ２２８への初期充電が中止され、上述したように、負極側のリレーＲＬＮと正極側のリレーＲＬＰを閉状態として電池ユニット９００からパワーモジュール２２６へ直流電力を供給する。このような制御を行うことで、リレー回路を保護すると共に、リチウム電池セルやインバータ装置２２０を流れる最大電流を所定値以下に低減でき、高い安全性を維持できる。

インバータ装置２２０の直流側回路のインダクタンスを低減することがノイズ電圧の抑制に繋がるので、平滑キャパシタ２２８はパワーモジュール２２６の直流側端子に接近して配置される。また、平滑キャパシタ２２８自身もインダクタンスを低減できるように構成されている。このような構成で平滑キャパシタ２２８の初期充電電流が供給されると、瞬間的に大きな電流が流れ込み、高熱を発生して損傷するおそれがある。しかし、上記プリチャージリレーＲＬＰＲＥと抵抗ＲＰＲＥとにより充電電流を制限することにより、上記損傷を低減できる。インバータ装置２２０の制御はＭＣＵ２２２により行われるが、上述のとおり、平滑キャパシタ２２８を初期充電する制御もＭＣＵ２２２により行われる。

電池ユニット９００の電池モジュール９Ｂの負極と負極側のリレーＲＬＮとの接続線、および電池モジュール９Ａの正極と正極側のリレーＲＬＰとの接続線には、ケースグランド（車両のシャーシと同電位）との間にそれぞれキャパシタＣＮ、ＣＰが挿入されている。これらのキャパシタＣＮ、ＣＰは、インバータ装置２２０が発生させるノイズを除去して、弱電系回路の誤作動や、セルコントローラ８０を構成する集積回路のサージ電圧による破壊を防止するものである。インバータ装置２２０はノイズ除去フィルタを有しているが、これらのキャパシタＣＮ、ＣＰは、バッテリコントローラ２０やセルコントローラ８０の誤作動を防止する効果をさらに高め、電池ユニット９００の耐ノイズの信頼性をさらに高めるために挿入されている。

なお、図２において、電池ユニット９００の強電系回路は太線で示している。これらの線には断面積の大きい平角の銅線が使用される。また、ブロアファン１７は、電池モジュール９Ａ，９Ｂを冷却するためのファンで、バッテリコントローラ２０からの指令によってＯＮするリレー１６を介して動作するようになっている。

次に、図１に戻って、本実施の形態におけるＥＳＤ対策について説明する。図１は、電池モジュール９Ａと、セルコントローラ８０の電池モジュール９Ａに関係する部分とを示したものである。なお、電池モジュール９Ｂに関しても同様の構成となっており、以下では電池モジュール９Ａを例に説明する。電池モジュール９Ａは、直列接続された複数の電池セルグループで構成されている。図１に示す例では、電池モジュール９Ａは３つの電池セルグループで構成され、上位の電池セルグループは４つの電池セルＢＣ１〜ＢＣ６が直列接続され、中位および下位の電池セルグループはそれぞれ６つの電池セルＢＣ１〜ＢＣ６が直列接続されている。セルコントローラ８０には、各電池セルグループに対応して電池セルコントローラＣＣ３Ａ，ＣＣ３ＢおよびＣＣ３Ｃが設けられている。各電池セルコントローラＣＣ３Ａ〜ＣＣ３Ｃは集積回路で構成されており、それらの集積回路が搭載された回路基板は、シールド機能を有するケース（不図示）内に収納されている。

電池セルコントローラＣＣ３Ａ〜ＣＣ３Ｃと、上位制御回路として動作するバッテリコントローラ２０との間には、信号の受信および送信を行うための伝送路６０が設けられている。各電池セルコントローラＣＣ３Ａ〜ＣＣ３Ｃは、伝送路６０２，６０４により直列接続されている。伝送路６０には、図２のバッテリコントローラ２０からコマンド信号が送信される伝送路と、各電池セルコントローラＣＣ３Ａ〜ＣＣ３Ｃの異常信号を伝送する伝送路とが設けられている。

バッテリコントローラ２０からのコマンド信号は、フォトカプラＰＨ１を介して伝送路６０に入力され、伝送路６０を介して電池セルコントローラＣＣ３Ａの受信端子ＬＩＮ１で受信される。電池セルコントローラＣＣ３Ａの送信端子ＬＩＮ２からは、コマンド信号に応じたデータやコマンドが送信される。電池セルコントローラＣＣ３Ｂの受信端子ＬＩＮ１で受信されたコマンド信号は、送信端子ＬＩＮ２から送信される。このように順に受信および送信を行い、伝送信号は、電池セルコントローラＣＣ３Ｃの送信端子ＬＩＮ２から送信され、フォトカプラＰＨ３を介してバッテリコントローラ２０の受信端子で受信される。このようなループ状の通信路を介してシリアル通信が行われる。各電池セルコントローラＣＣ３Ａ〜ＣＣ３Ｃは、受信したコマンド信号に応じて、対応する電池セルグループを構成する電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の端子電圧の検出および診断等を開始し、コマンド信号に基づき各電池セルコントローラが収集あるいは検知したデータを、上記のようにシリアル通信によりバッテリコントローラ２０に送信する。

各電池セルコントローラＣＣ３Ａ〜ＣＣ３Ｃはさらに異常診断を行い、異常がある場合に伝送路６０４を介して１ビット信号を伝送する。各電池セルコントローラＣＣ３Ａ〜ＣＣ３Ｃは自分自身が異常と判断した場合、あるいは前の電池セルコントローラから異常を表す信号（異常信号）を受信端子ＦＦＩで受信した場合に、送信端子ＦＦＯから異常信号を送信する。一方、既に受信端子ＦＦＩに送られてきていた異常信号が来なくなったり、あるいは自分自身の異常判断が正常判断に変わったりした場合に、送信端子ＦＦＯから伝送されている異常信号は正常信号に変わる。

バッテリコントローラ２０は、通常は異常信号を電池セルコントローラＣＣ３Ａ〜ＣＣ３Ｃに送信しないが、異常信号の伝送路が正しく動作することを診断するために、擬似異常信号であるテスト信号を電池セルコントローラＣＣ３Ａ〜ＣＣ３Ｃへ送信する。擬似異常信号であるテスト信号は、フォトカプラＰＨ２を介して伝送路６０に入力され、電池セルコントローラＣＣ３Ａの受信端子ＦＦＩに送信される。このテスト信号を受け、電池セルコントローラＣＣ３Ａの送信端子ＦＦＯからテスト信号が次の電池セルコントローラＣＣ３Ｂの受信端子ＦＦＩに送信される。このテスト信号はさらに次の電池セルコントローラＣＣ３Ｃに送信され、電池セルコントローラＣＣ３Ｃの送信端子ＦＦＯから伝送路６０およびフォトカプラＰＨ４を介してバッテリコントローラ２０の受信端子に送信される。

図２のバッテリコントローラ２０は車のシャーシ電位をグランド（ＧＮＤ）とし、１４Ｖ系の電源から作られる５ボルトなどの低電圧で動作するようになっている。一方、リチウム電池セルで構成される電源系は上記１４Ｖ系の電源から電気的に絶縁された電源系であり、さらにまた各電池セルコントローラＣＣ３Ａ〜ＣＣ３Ｃは、この実施の形態では、対応する電池セルグループの最高位電位と最低位電位との間の電位差すなわち電圧を受けて動作する。このようにバッテリコントローラ２０の電源系統と電池セルコントローラＣＣ３Ａ〜ＣＣ３Ｃの電源系統とは電位関係が異なっており、また電圧の値も大きく異なる。そのため、バッテリコントローラ２０と電池セルコントローラＣＣ３Ａ〜ＣＣ３Ｃとを接続する伝送路６０に、電気的に両コントローラを絶縁するための絶縁回路（フォトカプラＰＨ１〜ＰＨ４）を設けることで、信頼性の向上を図る。

図１において、破線Ａで囲んだ部分がＥＳＤ対策部である。電池セルコントローラＣＣ３Ａ〜ＣＣ３Ｃは、各電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の端子電圧が入力される端子ＣＶ１〜ＣＶ６，ＧＮＤＳを備えている。各端子ＣＶ１〜ＣＶ６，ＧＮＤＳは、センシング線ＳＬを介して各電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の正極および負極にそれぞれ接続されている。センシング線ＳＬは、各電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の正極および負極と回路基板側の入力端子１００との間に設けられている。また、端子ＣＶ１〜ＣＶ６の入力ラインには、短絡電流を制限するための抵抗ＲＣＶがそれぞれ設けられている。入力ライン間には、コンデンサＣｖ，Ｃinは、ノイズ対策として設けられている。

ところで、コネクタ接続等の際に入力端子１００に静電気が印加されると、電池セルコントローラＣＣ３Ａ〜ＣＣ３Ｃが破損してしまうおそれがある。そこで、入力端子１００と回路基板が収納されるケースとの間に、ＥＳＤ対策素子としてのコンデンサＥＣを設けた。図１に示す電池モジュール９Ａでは、１６セルの電池セルが直列接続されていて、各電池セルの正極および負極にセンシング線ＳＬが接続されているが、ＥＳＤ対策用のコンデンサＥＣは、最上位のセンシング線ＳＬが接続される入力端子１００と、最下位のセンシング線ＳＬが接続される入力端子１００とに設けられている。

また、各入力端子１００間には、各電池セルと並列にノイズ対策用の端子コンデンサＣｖが設けられている。本実施の形態では、静電気が端子コンデンサＣｖをより流れ易くなるように、端子コンデンサＣｖの静電容量を、ノイズ対策用として用いられる通常のコンデンサＣｖの１００倍に設定した。例えば、端子コンデンサＣｖの通常の静電容量が０．００１μＦであった場合には、０．１μＦに容量を増加させる。

一方、コンデンサＥＣは、例えば、１０００ｐＦ２ｋＶのものを用いる。ここでは、回路とケースとの間の浮遊容量の１０倍程度に設定した。このように設定することで、印加された静電気がコンデンサＣＥを通って逃げるようになり、印加された静電気が浮遊容量を通じてケースに流れるのを防止することができる。

最上位のセンシング線ＳＬに印加された静電気は、上側のコンデンサＣＥを介してケースグランドに逃がし、最下位のセンシング線ＳＬに印加された静電気は下側のコンデンサＣＥを介してケースグランドに逃がす。最上位および最下位を除くその他のセンシング線ＳＬに静電気が印加された場合には、入力端子間に静電容量が通常の１００倍程度という端子コンデンサＣｖが設けられているので、端子コンデンサＣｖを通して最上位または最下位のコンデンサＣＥに静電気を逃がすことができる。

上述した例のように端子コンデンサＣｖおよびコンデンサＣＥの静電容量を設定することで、１６セルの各センシング線ＳＬのいずれに静電気が印加された場合でも、静電気の回路素子への影響を防止することができる。また、ノイズ対策用として設けられている端子コンデンサＣｖの静電容量を１００倍程度まで大きくすることで、ＥＳＤ対策用のコンデンサＣＥの数を減らすことができ、実装スペースの増加およびコストアップを抑えることができる。

なお、図１に示した、４セル、６セルおよび６セルの３つの電池セルグループを３つ直列にして１６セルの電池モジュール９Ａの場合には、最上位と最下位のセンシング線ＳＬが接続される入力端子１００にコンデンサＣＥを設けることで、静電気印加の影響を防止することができたが、これは一例であり、直列接続されるセル数に応じて、コンデンサＣＥの数や、コンデンサＣＥが設けられる入力端子１００が異なる。例えば、６セルの電池セルグループを２つ直列接続するような場合には、上位電池セルグループの最下位センシング線ＳＬまたは下位電池セルグループの最上位センシング線ＳＬが接続される入力端子１００に、コンデンサＣＥを設ければ良い。また、各電池セルグループの最下位のセンシング線ＳＬが接続される入力端子１００に、それぞれコンデンサＣＥを設けても良い。この場合、電池セルコントローラの数をＮとすれば、コンデンサＣＥの数はＮ−１となる。このように、コンデンサＣＥの個数や、それらの接続位置に関しては、全ての入力端子１００に関して静電気印加の影響が防止できるように決定される。

もちろん、全ての入力端子１００にＥＳＤ対策用素子（コンデンサＥＣ）を設けるようにしても良く、その場合には、端子コンデンサＣｖの静電容量を通常の１００倍程度に変更する必要が無い。また、複数の入力端子１００の一部に複数のコンデンサＣＥを分散して配置する場合でも、その配置は電池セルグループ間とは限らない。例えば、電池セルグループの電池セル数が多い場合には、静電気がケースに逃げやすいように、電池セルグループの途中に接続されるセンシング線の入力端子１００にも、コンデンサＣＥを設けるようにしても良い。

なお、ＥＳＤ対策用素子としては、コンデンサＣＥの他に、ツェナーダイオードやバリスタ等も用いることができる。ただし、本実施の形態のように、センシング線ＳＬが接続される入力端子１００に設ける場合には、回路素子のリーク電流が問題となる。数μアンペアのリーク電流であっても、放置している間に電池セルの電圧が下がってしまうので、そのような心配のないという点で、コンデンサがＥＳＤ対策用素子とし最も適している。

―第２の実施の形態―
第２の実施の形態では、図３に示すように、信頼性向上対策として符号Ｂで示す構成を追加した。第２の実施の形態における信頼性向上対策は、電池モジュールの最下位のセンシング線ＳＬが断線した場合の対策である。

図４は、最下位のセンシング線ＳＬが断線した場合を説明する図であり、最下位の電池セルグループと、その電池セルグループに対応して設けられた電池セルコントローラＣＣ３Ｃの内部構成とを示したものである。図４に示す電池セルコントローラＣＣ３Ｃの内部構造は、本実施形態に関係する要部のみを示したものであり、電池セルコントローラＣＣ３Ｃには、マルチプレクサ１２０，アナログデジタル変換器１２２Ａ，ＩＣ制御回路１２３，診断回路１３０，伝送入力回路１３８，１４２，伝送出力回路１４０，１４３，起動入力回路１４７，タイマ回路１５０，制御信号検出回路１６０，差動増幅器２６２およびＯＲ回路２８８が設けられている。

電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の端子電圧は、端子ＣＶ１〜ＣＶ６および端子ＧＮＤを介してマルチプレクサ１２０に入力される。なお、端子ＧＮＤは、図１において端子ＧＮＤＳと示したものと同じものである。マルチプレクサ１２０は端子ＣＶ１〜ＣＶ６のいずれかを選択して、端子間電圧を差動増幅器２６２に入力する。差動増幅器２６２の出力は、アナログデジタル変換器１２２Ａによりデジタル値に変換される。デジタル値に変換された端子間電圧はＩＣ制御回路１２３に送られ、内部のデータ保持回路１２５に保持される。これらの電圧は診断などに利用されたり、図１に示すバッテリコントローラ２０に送信されたりする。端子ＣＶ１〜ＣＶ６に入力される各電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の端子電圧は、集積回路である電池セルコントローラＣＣ３Ｃのグランド電位に対して直列接続された電池セルの端子電圧に基づく電位でバイアスされている。上記差動増幅器２６２により上記バイアス電位の影響が除去され、各電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の端子電圧に基づくアナログ値がアナログデジタル変換器１２２Ａに入力される。

ＩＣ制御回路１２３は、演算機能を有すると共に、データ保持回路１２５と、各種電圧の検知や状態診断を周期的に行うタイミング制御回路１２６と、診断回路１３０からの診断フラグがセットされる診断フラグ保持回路１２８とを有している。診断回路１３０は、ＩＣ制御回路１２３からの計測値に基づいて、各種診断、例えば過充電診断や過放電診断を行う。データ保持回路１２５は、例えばレジスタ回路で構成されており、検出した各電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の各端子間電圧を各電池セルＢＣ１〜ＢＣ６に対応づけて記憶し、また、その他の検出値を、予め定められたアドレスに読出し可能に保持する。

電池セルコントローラＣＣ３Ｃの内部回路には、少なくとも２種類の電源電圧ＶＣＣ，ＶＤＤ（３Ｖ）が使用される。図４に示す例では、電圧ＶＣＣは直列接続された電池セルＢＣ１〜ＢＣ６で構成される電池セルグループの総電圧であり、電圧ＶＤＤは定電圧電源１３４によって生成される。マルチプレクサ１２０および信号伝送のための伝送入力回路１３８，１４２は高電圧ＶＣＣで動作する。また、アナログデジタル変換器１２２Ａ、ＩＣ制御回路１２３、診断回路１３０、信号伝送のための伝送出力回路１４０，１４３は低電圧ＶＤＤ（３V）で動作する。

電池セルコントローラＣＣ３Ｃの受信端子ＬＩＮ１で受信した信号は伝送入力回路１３８に入力され、受信端子ＦＦＩで受信した信号は伝送入力回路１４２に入力される。伝送入力回路１４２は、伝送入力回路１３８と同様の回路構成となっている。伝送入力回路１３８は、隣接する他の電池セルコントローラからの信号を受信する回路２３１とフォトカプラＰＨ１からの信号を受信する回路２３４とを備えている。

図１に示すように、最上位の電池セルコントローラＣＣ３Ａの場合には、フォトカプラＰＨ１からの信号が受信端子ＬＩＮ１に入力され、他の電池セルコントローラＣＣ３Ｂ，ＣＣ３Ｃの場合には、隣接電池セルコントローラからの信号が受信端子ＬＩＮ１に入力される。そのため、回路２３１および２３４のどちらを使用するかは、図４の制御端子ＣＴに印加される制御信号に基づき、切換器２３３により選択される。制御端子ＣＴに印加された制御信号は、制御信号検出回路１６０に入力され、切換器２３３は制御信号検出回路１６０からの指令により切り替え動作を行う。

受信端子ＬＩＮ１で受信されたコマンド信号は、伝送入力回路１４２を通ってＩＣ制御回路１２３に入力される。ＩＣ制御回路１２３は、受信したコマンド信号に応じたデータやコマンド信号を伝送出力回路１４０へ出力する。それらのデータやコマンド信号は、伝送出力回路１４０を介して送信端子ＬＩＮ２から送信される。なお、伝送出力回路１４３も、送出力回路１４０と同様の構成である。

前述したように、端子ＦＦＩから受信した信号は、異常状態を伝送するために使用される。端子ＦＦＩから異常を表す信号を受信すると、その信号は伝送入力回路１４２およびＯＲ回路２８８を介して伝送出力回路１４３に入力され、伝送出力回路１４３から端子ＦＦＯを介して出力される。また診断回路１３０で異常を検知すると、端子ＦＦＩの受信内容に関係なく、診断フラグ保持回路１２８からＯＲ回路２８８を介して伝送出力回路１４３に異常を表す信号が入力され、伝送出力回路１４３から端子ＦＦＯを介して出力される。

隣接電池セルコントローラまたはフォトカプラＰＨ１から伝送されてきた信号を起動入力回路１４７により受信すると、タイマ回路１５０が動作し、定電圧電源１３４に電圧ＶＣＣを供給する。この動作により定電圧電源１３４は動作状態となり、定電圧ＶＤＤを出力する。定電圧電源１３４から定電圧ＶＤＤ（３V）が出力されると電池セルコントローラＣＣ３Ｃはスリープ状態から立ち上がり動作状態となる。

定電圧電源１３４には端子ＣＶ６と繋がるラインが設けられており、端子ＣＶ６の電圧は定電圧電源１３４のバイアス電圧として用いられている。また、電池セルコントローラＣＣ３Ｃは、全ての端子に関して、端子ＶＣＣとの間および端子ＧＮＤとの間にＥＳＤ保護用ダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ内蔵されている。これらのダイオードＤ１，Ｄ２は、通常は電流が流れないような向きに設けられている。

しかしながら、最下位のセンシング線ＳＬが断線すると、定電圧電源１３４の動作が停止するという問題が発生した。これは、最下位のセンシング線ＳＬが断線すると、図４の破線矢印のように、集積回路の消費電流がグランド端子からからダイオードＤ２および端子ＣＶ６を通って電池セルＢＣ６の正極側に流れる。その結果、ＥＳＤ保護用ダイオードＤ２の電圧降下分（０．６Ｖ〜０．７Ｖ）だけ端子ＣＶ６は負電圧にバイアスされることになり、定電圧電源１３４が動作しなくなることが分かった。定電圧電源１３４の動作が停止すると、電池セルコントローラＣＣ３Ｃの動作が停止して通信も停止してしまうので、上位コントローラであるバッテリコントローラ２０は、どこが異常なのか特定できなくなってしまう。

そこで、第２の実施の形態では、図５に示すように、端子ＣＶ６と端子ＧＮＤとの間に、電圧降下がＥＳＤ保護用ダイオードＤ２よりも小さいショットキーダイオードＤｂを設けた。ショットキーダイオードＤｂは電圧降下が０．３Ｖ程度と低いため、最下位のセンシング線ＳＬが断線したときの端子ＣＶ６の負電圧を、従来よりも小さくすることができる。その結果、最下位のセンシング線ＳＬに断線が発生しても、定電圧電源１３４の動作を継続させることが可能となった。最下位のセンシング線ＳＬが断線すると、端子ＣＶ６の電圧が異常であることが検出され、それにより異常箇所を特定することが可能となる。

なお、上述した例では、電圧降下の小さなショットキーダイオードＤｂを使用することで、断線時に定電圧電源１３４の動作を継続させることができたが、必ずしもショットキーダイオードに限るものではない。例えば、シリコンダイオードの場合でも、電流容量の大きなものを用いれば、同一値の電流を流したときの電圧降下はＥＳＤ保護用ダイオードＤ２よりも小さいので、ショットキーダイオードＤｂの代わりに用いることができる。すなわち、断線対策用のダイオードＤｂとしては、電圧降下がＥＳＤ保護用ダイオードＤ２より小さいものが用いられるが、どの程度小さな電圧降下とするかは、定電圧電源１３４が動作継続可能なバイアス電圧に応じて決定される。

―第３の実施形態―
第３の実施の形態は、上述した第２の実施の形態に対して、さらに以下のような対策を施したものである。第２の実施の形態では、ショットキーダイオードＤｂを追加することによって、最下位のセンシング線ＳＬが断線した場合でも定電圧電源１３４の動作を継続させることができるようになった。ところが、ショットキーダイオードＤｂを追加した構成であっても、電池セルコントローラＣＣ３Ｃの起動時に、既に最下位のセンシング線ＳＬが断線していた場合には、電池セルコントローラＣＣ３Ｃを起動することができなかった。

図６は、第３の実施の形態を説明する回路図であり、第２の実施の形態の回路に対して破線Ｆで囲んだ部分の構成を追加した。なお、図６では、電池モジュールが６セル構成の場合を示したが、４セル構成である場合も全く同様である。断線していない正常動作時には、トランジスタＱ１，Ｑ２およびＦＥＴＱ３はオン状態になっていて、端子ＣＶ６と端子ＧＮＤ間の電圧は電池セルＢＣ６のセル電圧となっている。正常動作状態で起動した後に最下位のセンシング線ＳＬが断線した場合には、ショットキーダイオードＤｂに電流が流れるとともに、トランジスタＱ１はオフとなり、トランジスタＱ２およびＦＥＴＱ３もオフとなる。

一方、最下位の電池セルＢＣ６のセル電圧が低下して、電圧値がトランジスタＱ１のベース・エミッタ間電圧Ｖbeよりも小さくなった場合には、トランジスタＱ１はオフになり、トランジスタＱ２およびＦＥＴＱ３も順にオフとなる。すなわち、最下位のセンシング線ＳＬが断線している場合には、トランジスタＱ１，Ｑ２およびＦＥＴＱ３は全てオフとなり、端子ＣＶ６は、端子ＣＶ５との間に接続された抵抗Ｒ２によりプルアップされる。その結果、定電圧電源１３４には正のバイアス電圧が印加され、定電圧電源１３４は正常に起動することができる。起動後は、ショットキーダイオードＤｂを通じて動作電流が流れるので、第２の実施の形態で示したように動作を継続することができる。トランジスタＱ１，Ｑ２およびＦＥＴＱ３は、起動後も全てオフになったままである。

図７は、断線していない正常動作時の各部の電圧と、断線時の各部の電圧とに関するシミュレーション結果である。図７では、セル電圧が２Ｖの場合と、３，６Ｖの場合と、４．５Ｖの場合について示した。正常動作時には、ショットキーダイオードＤｂには電流は流れず、端子ＣＶ６−ＧＮＤ間、端子ＣＶ５−ＣＶ６間、端子ＣＶ４−ＣＶ５間の電圧値は、セル電圧を示している。断線時には、トランジスタＱ２がオフとなってＦＥＴＱ３のゲート・ソース間電圧Ｖgsは０ボルトとなり、ＦＥＴＱ３もオフとなる。その結果、端子ＣＶ６−ＧＮＤ間の電圧は、「（セル電圧）−（ダイオードＤ２の電圧降下分）」となる。第３の実施の形態の場合、図７に示すように端子ＣＶ５−ＣＶ６間の電圧が非常に小さくなるので、この電圧値から異常が生じていることを特定することができる。

［変形例］
図８は、図６に示した対策回路の変形例を示す図である。図６の回路に対する変更点は２つあり、１つ目は、電池セルコントローラＣＣ３Ｃの内部動作電源ＶＤＤを用いて、トランジスタＱ１にバイアス電圧を印加するような構成とした。このように安定した電源電圧ＶＤＤでバイアス電圧をかけることにより、正常動作時の起動後に、ノイズ等でトランジスタＱ１が誤動作してオフとならないようにした。正常動作状態においてノイズ等でトランジスタＱ１がオフすると、端子ＣＶ６の電位がプルアップされ、図７からもわかるように端子ＣＶ−ＧＮＤ間の電圧値が減少しセル電圧を誤検出してしまう。

２つ目の変更点は、暗電流補正用抵抗Ｒ３を設けたことである。図６に示す対策回路Ｆを追加すると、図９に示すようなセル暗電流（＝暗電流増加分）が生じる。図９はセル暗電流のシミュレーション結果を示したもので、暗電流は、最下位の電池セルＢＣ６の一つ上位である電池セルＢＣ５で最も大きくなっている。そこで、各電池セル間の暗電流バラツキを押さえるために、最も暗電流が大きくなる電池セルＢＣ５に暗電流を合わせるように、暗電流補正用抵抗Ｒ３を端子ＣＶ１−ＣＶ２間，端子ＣＶ２−ＣＶ３間および端子ＣＶ３−ＣＶ４間に設けた。なお、電池モジュールの全ての電池セルの暗電流を揃えるために、上位の電池セルコントローラＣＣ３Ａ，ＣＣ３Ｂにも同様の暗電流補正用抵抗Ｒ３を設ける必要がある。このような暗電流補正用抵抗Ｒ３を設けたことにより、各電池セル間のセル電圧バラツキを十分小さく抑えることができる。

―第４の実施形態―
図１０は、第４の実施の形態を説明する図である。前述した図１に示す回路において、セル電圧が常時印加されている部品（例えば、端子コンデンサＣｖ）や基板パターン間で短絡が発生した場合、大電流が流れてしまうという問題が生じる。第４の実施形態では、このような短絡が原因として起こる発煙や発火を防止するために、図１０の破線Ｃで示す、センシング線ＳＬが接続される入力端子１００から回路部品までの間に、短絡保護対策を施した。具体的には、破線Ｃの部分の回路パターンに、大電流が流れたときに溶断する細いパターン（以下では、フューズパターンと呼ぶことにする）Ｐを形成した。しかも、このフューズパターンＰは基板の表面層に形成されている。

図１１は、フューズパターンＰの溶断時における電流値と溶断までの経過時間との関係の、一例を示す図である。図１１では、２種類のフューズパターンについて関係（ラインＬ１，Ｌ２）を示すとともに、センシング線ＳＬに関する電流値−溶断時間との関係（ラインＬ３）も示した。各ラインの上側が溶断する領域であり、ラインの下側が溶断しない領域である。例えば、電流値が１０Ａである場合、ラインＬ１のフューズパターンＰは経過時間が約０．０３秒よりも長くなると溶断する。ラインＬ２のフューズパターンＰの溶断までの時間は約０．１秒であり、センシング線ＳＬの溶断までの時間は約４００秒である。また、電流値が２Ａ以下の場合には、ラインＬ１〜Ｌ３のいずれの場合にも溶断が発生しない。例えば、通常の電流値が２Ａ以下で、短絡等が発生したときの電流値が６Ａ程度より大きくなる場合には、いずれのフューズパターンＰを用いても１秒以内に溶断し、センシング線ＳＬ等に影響するのを防止することができる。

このようなフューズパターンＰを入力端子１００と回路部品との間に設けたので、例えば、端子コンデンサＣｖに短絡が発生し、フューズパターンＰにある程度以上の電流が流れると、フューズパターンＰはジュール熱による温度上昇により焼き切れ、その他の回路部品への影響や、発煙や発火等を防止することができる。フューズパターンＰは表面層に形成されているため、温度上昇時に確実に焼き切れることになる。例えば、フューズパターンＰを基板の内層に形成した場合、フューズパターンＰの熱が周囲の基板材に逃げやすくなるため、フューズパターンＰが焼き切れる前に基板が焦げて発煙や発火が起きる場合があるが、本実施の形態ではフューズパターンＰを基板表面層に形成しているので、確実に焼き切れることになる。

また、フューズパターンＰが基板の表面層に形成されているので、焼き切れたフューズパターンＰの残痕が基板表面上に残り、断線箇所や異常個所の特定がしやすくなる。すなわち、フューズパターンＰは、異常電流発生時に溶断することによるフューズとしての機能と、目視可能な焼損残痕が基板上に残ることによる異常個所表示機能とを有している。フューズパターンＰは通常の回路パターンよりも細く形成され、その幅とパターンの長さを調整することで、所望の抵抗値に設定することができる。

―第５の実施形態―
図１２は第５の実施の形態を説明する図であり、図１２（ｂ）は本実施の形態の対策を施した場合の構成を示し、図１２（ａ）は対策前の構成を示す。いずれの場合も、電池セルコントローラＣＣ３Ａに関する部分を示したものである。電池セルコントローラＣＣ３Ａ〜ＣＣ３Ｃ内には、対応する電池セルグループを構成する電池セルＢＣ１〜ＢＣ６の充電量（充電状態とも言う）を調整するために、バランシング用半導体スイッチ（以下では、バランシングスイッチと呼ぶ）ＢＳ１〜ＢＳ６が設けられている。なお、図１２では、４つの電池セルＢＣ１〜ＢＣ４が接続される、バランシングスイッチＢＳ３〜ＢＳ６のみを示した。

バランシング用半導体スイッチＢＳ１〜ＢＳ６は、端子ＣＶ１−ＢＲ１間、端子ＢＲ２−ＣＶ３間、端子ＣＶ３−ＢＲ３間、端子ＢＲ４−ＣＶ５間、端子ＣＶ５−ＢＲ５間、端子ＢＲ６−ＧＮＤ間に設けられている。図１に示すように、６つの電池セルが接続される電池セルコントローラＣＣ３Ｂ，ＣＣ３Ｃでは、端子ＢＲ１〜ＢＲ６と入力端子１００との間のバイパスラインにバランシング抵抗ＲＢまたはＲＢＢが設けられている。一方、４つの電池セルが接続される電池セルコントローラＣＣ３Ａの場合には、端子ＢＲ３〜ＢＲ６に接続されるバイパスラインにバランシング抵抗ＲＢまたはＲＢＢが設けられている。例えば、図１２（ａ）の端子ＢＲ６と端子ＧＮＤとの間に設けられたバランシングスイッチＢＳ６をオンして、バランシング抵抗ＲＢＢを介して放電電流を流すことにより、電池セルＢＣ６の充電量調整を行う。

電池セルコントローラＣＣ３Ａでは、図示していないが、バランシングスイッチが正常に動作しているか否かを調べるためのコンパレータを、端子ＢＲと端子ＣＶとの間に接続して、バランシングスイッチの異常の有無を検出するようにしている（例えば、特開２００７−８５８４７号公報参照）。しかしながら、インバータのノイズ等がこのコンパレータに入ると、その電圧が重畳されてコンパレータが誤動作してしまうという問題があった。本実施の形態では、図１２（ｂ）に示すように、端子ＣＶ−ＢＲ間の破線で囲まれた位置に、ノイズ対策用のコンデンサＣbrを設けた。その結果、コンデンサＣbrと抵抗ＲＣＶとのＲＣフィルタ効果により、コンパレータへのノイズ侵入を効果的に抑え、コンパレータの誤動作を防止することができる。

本実施の形態は、コンデンサＣbrを図１２（ｂ）に示す位置に配置したことに特徴がある。単にノイズを抑えるためであれば、図１３（ａ）に示す位置にコンデンサＣbrを配置しても同様の効果を奏することができるが、以下のような問題が生じる。本実施の形態の電池セルコントローラＣＣ３Ａでは、バランシング動作中に図４のアナログデジタル変換器１２２Ａによりセル電圧を計測する際（１ｍsec程度）には、オン状態のバランシングスイッチをオフして計測を行っている。これは、バランシング電流の経路が抵抗ＲＣＶを流れるので、電圧降下により正しいセル電圧が計測できないからである。

しかしながら、図１３（ａ）で示す位置にコンデンサＣbrを配置すると、セル電圧計測時にバランシングスイッチがオンからオフになった際に、端子ＣＶの電圧は瞬時に上昇せず、図１３（ｂ）のラインＬ１０で示すようにゆっくりと上昇することが分かった。バランシングスイッチをオフしてセル電圧計測を行う場合には、この上昇中にアナログデジタル変換器１２２Ａにより計測が行われるため、正確なセル電圧計測ができないという問題が生じる。

一方、図１２（ｂ）に示す構成でバランシングスイッチをオンからオフにした場合には、図１３（ｂ）のラインＬ２０のように瞬時に電圧が上昇するので、上述したような問題が生じることなく正確なセル電圧を計測することができる。

―第６の実施形態―
上述した第５の実施の形態では、コンデンサＣbrを図１２（ｂ）のように追加することにより、コンパレータに対するノイズの影響を防止するとともに、バランシング中断時のセル電圧計測時の問題点を解決することができた。しかし、コンデンサＣbrを設けたことにより、セルコントローラ８０に電池モジュールを接続した際に過渡電流が流れて、電池セルコントローラが故障するという不具合が生じた。

図１４は、上述した不具合を説明する図である。なお、図１４では、図１に示す入力端子１００の符号を、最上位から順に符号ＣＶ１７Ｐ，ＣＶ１８Ｐ，・・・，ＣＶ３２Ｐ，ＣＶ３２Ｎで置き換えた。セルコントローラ８０と電池モジュールとの間のコネクタを接続した際の入力端子のピン接触順番は、接続状況によってさまざまであるが、入力端子ＣＶ３２Ｎと入力端子ＣＶ１９Ｐとが最初に接続されると、過大な過渡電流が端子ＢＲ４に流れることが分かった。

この２つの端子ＣＶ３２Ｎ，ＣＶ１９Ｐが接続されると、図１４の矢印直線で示すように、すなわち、入力端子ＣＶ１９Ｐ→コンデンサＣbr→端子ＢＲ４→ＥＳＤ対策用ダイオードＤ１→端子ＶＣＣ→コンデンサＣＶcc1〜ＣＶcc3→入力端子ＣＶ３２Ｎのように過渡電流が流れることになる。このライン上には抵抗がないため、電池セルコントローラＣＣ３Ａ内部に設けられたＥＳＤ対策用ダイオードＤ１に大きな過渡電流が瞬時的に流れ、ＥＳＤ対策用ダイオードＤ１が壊れてしまう。

図１５は、この過渡電流への対策を施した回路を示す図であり、電池セルコントローラＣＣ３Ａの場合について示した。図１５では、バランシング抵抗の構成を変更した。その他の構成は、図１４に示す回路と同様である。図１４ではバランシング抵抗として抵抗ＲＢまたは抵抗ＲＢＢを設けていたが、図１５の構成では、バランシング抵抗ＲＢに代えてバランシング抵抗ＲＢ１，ＲＢ２を設け、バランシング抵抗ＲＢＢに代えてバランシング抵抗ＲＢＢ１，ＲＢＢ２を設けると共に、バランシング抵抗ＲＢ１，ＲＢＢ１とバランシング抵抗ＲＢ２、ＲＢＢ２との間にコンデンサＣbrを配置した。他の電池セルコントローラＣＣ３Ｂ，ＣＣ３Ｄについても同様である。

各バランシング抵抗ＲＢ１，ＲＢ２，ＲＢＢ１，ＲＢＢ２の抵抗値は、ＲＢ＝ＲＢ１＋ＲＢ２、ＲＢＢ＝ＲＢＢ１＋ＲＢＢ２を満たすように設定される。例えば、ＲＢ＝３００Ωであれば、ＲＢ１＝２７０Ω、ＲＢ２＝３０Ωのように設定する。

このようにバランシング抵抗を２つに分割して、一方のバランシング抵抗ＲＢ２，ＲＢＢ２をコンデンサＣbrと端子ＢＲ１〜ＢＲ６との間に配置することにより、各端子ＢＲ１〜ＢＲ６と入力端子との間がコンデンサ結合により直結されることがなく、必ずバランシング抵抗ＲＢ２，ＲＢＢ２が介在することになる。その結果、図１４に示す過渡電流の経路上にもバランシング抵抗ＲＢ２が介在し、過大な過渡電流の発生を防止することができ、ＥＳＤ対策用ダイオードＤ１が壊れるのを防止することができる。

なお、以上の説明はあくまでも一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。例えば、３つの電池セルコントローラが直列接続されている場合を例に説明したが、直列の数が３に限らず一般的にＮの場合にも適用できる。また、上述した車両用の電池システムに限るものではない。さらに、上述した実施形態および変形例をどのように組み合わせることも可能である。

９Ａ，９Ｂ：電池モジュール、２０：バッテリコントローラ、６０，６０２，６０４：伝送路、８０：セルコントローラ、ＣＣ３Ａ〜ＣＣ３Ｃ：電池セルコントローラ、１００：入力端子、１２２Ａ：アナログデジタル変換器、１３４：定電圧電源、２２０：インバータ装置、９００：電池ユニット、ＢＣ１〜ＢＣ６：電池セル、ＰＨ１〜ＰＨ４：フォトカプラ、ＢＲ１〜ＢＲ６，ＣＶ１〜ＣＶ６，ＧＮＤ，ＧＮＤＳ：端子、ＢＳ１〜ＢＳ６：バランシングスイッチ、Ｃbr，ＥＣ：コンデンサ、Ｃｖ：端子コンデンサ、Ｄｂ：ショットキーダイオード、Ｒ３：暗電流補正用抵抗、ＲＣＶ：抵抗、ＲＢ，ＲＢＢ，ＲＢ１，ＲＢＢ１，ＲＢ２，ＲＢＢ２：バランシング抵抗、Ｐ：フューズパターン、Ｑ１，Ｑ２：トランジスタ、Ｑ３：ＦＥＴ、ＳＬ：センシング線

Claims (13)

1. 複数の電池セルが電気的に直列に接続されたセルグループを複数、電気的に直列に接続してなるバッテリ部と、
   前記バッテリ部の各電池セルの電圧を検出するための複数のセンシング線と、
   前記セルグループ毎に設けられ、前記セルグループの各電池セルの電圧を検出する前記センシング線が接続される集積回路と、
   前記セルグループ毎に設けられた複数の集積回路をそれぞれ搭載する基板が収納されるケースと、
   前記複数のセンシング線の入力端子の各入力端子間に、各々設けられたノイズ対策キャパシタと、
   前記入力端子と前記ケースとの間に接続された少なくとも一つの静電気対策用素子と、を備えたことを特徴とする電池システム。
2. 請求項１に記載の電池システムにおいて、
   前記集積回路は、前記バッテリ部の最下位の電池セルの電圧を検出する一対のセンシング線が接続される一対の接続端子間に、内部ダイオードを有し、
   前記一対の接続端子間の集積回路外に断線対策用ダイオードを接続し、
   前記断線対策用ダイオードは、順方向に所定電流を通電した時の電圧降下が前記内部ダイオードよりも小さく、前記一対の接続端子に対する順方向の向きが前記内部ダイオードと同一となるように接続されていることを特徴とする電池システム。
3. 請求項２に記載の電池システムにおいて、
   前記集積回路は、前記最下位の電池セルのプラス極側に接続される前記接続端子の電圧がバイアス電圧として印加される定電圧電源を備え、
   前記複数のセンシング線の最下位のセンシング線が断線している場合に、集積回路のグランドに対する前記接続端子の電圧が正となるように、該接続端子の電位をプルアップするプルアップ回路を設けたことを特徴とする電池システム。
4. 請求項３に記載の電池システムにおいて、
   前記プルアップ回路の影響による各電池セル間の暗電流のバラツキを押さえるための暗電流調整用抵抗を、前記入力端子間に設けたことを特徴とする電池システム。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の電池システムにおいて、
   前記複数の集積回路の入力側に設けられたセル電圧入力回路と前記入力端子との間であって、前記複数の集積回路を搭載する基板の表層に、前記センシング線に異常電流が流れたかを示す回路部材を設けたことを特徴とする電池システム。
6. 請求項５に記載の電池システムにおいて、
   前記回路部材は、前記入力端子と前記セル電圧入力回路との間の基板表層に形成された回路パターンの一部であって、該パターンの溶断電流が前記センシング線の溶断電流より小さいことを特徴とする電池システム。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の電池システムにおいて、
   前記入力端子と前記集積回路に設けられたバイパス端子との間を接続し、バイパス抵抗が設けられたバイパスラインと、
   前記集積回路内において前記バイパス端子と前記接続端子との間に設けられ、前記バイパスラインを介して放電電流を流して前記電池セル間の充電量ばらつきを調整するバランシングスイッチと、
   前記入力端子と前記接続端子との間の入力ラインに設けられた抵抗とを備え、
   前記入力ラインの前記抵抗よりも入力端子側のラインと前記バイパスラインとの間に、ノイズ除去用キャパシタを接続したことを特徴とする電池システム。
8. 請求項７に記載の電池システムにおいて、
   バイパス抵抗を２つの抵抗に２分割し、２分割された一方の抵抗を、前記バイパスラインにおける前記ノイズ除去用キャパシタの接続点の前記入力端子側に設け、２分割された他方の抵抗を前記接続点の前記バイパス端子側のバイパスラインに設けたことを特徴とする電池システム。
9. 複数の電池セルが電気的に直列に接続されたセルグループを複数、電気的に直列に接続してなるバッテリ部と、
   前記バッテリ部の各電池セルの電圧を検出するための複数のセンシング線と、
   前記セルグループ毎に設けられ、前記セルグループの各電池セルの電圧を検出する前記センシング線が接続される集積回路と、
   前記セルグループ毎に設けられた複数の集積回路をそれぞれ搭載する基板が収納されるケースと、
   前記集積回路は、前記バッテリ部の最下位の電池セルの電圧を検出する一対のセンシング線が接続される一対の接続端子間に、内部ダイオードを有し、
   前記一対の接続端子間の集積回路外に断線対策用ダイオードを接続し、
   前記断線対策用ダイオードは、順方向に所定電流を通電した時の電圧降下が前記内部ダイオードよりも小さく、前記一対の接続端子に対する順方向の向きが前記内部ダイオードと同一となるように接続されていることを特徴とする電池システム。
10. 請求項９に記載の電池システムにおいて、
    前記集積回路は、前記最下位の電池セルのプラス極側に接続される前記接続端子の電圧がバイアス電圧として印加される定電圧電源を備え、
    前記複数のセンシング線の最下位のセンシング線が断線している場合に、集積回路のグランドに対する前記接続端子の電圧が正となるように、該接続端子の電位をプルアップするプルアップ回路を設けたことを特徴とする電池システム。
11. 複数の電池セルが電気的に直列に接続されたセルグループを複数、電気的に直列に接続してなるバッテリ部と、
    前記バッテリ部の各電池セルの電圧を検出するための複数のセンシング線と、
    前記セルグループ毎に設けられ、前記セルグループの各電池セルの電圧を検出する前記センシングラインが接続される集積回路と、
    前記複数の集積回路の入力側に設けられたセル電圧入力回路と前記入力端子との間であって、前記複数の集積回路を搭載する基板の表層に、前記センシング線に異常電流が流れたかを示す回路部材と、を備えることを特徴とする電池システム。
12. 複数の電池セルが電気的に直列に接続されたセルグループを複数、電気的に直列に接続してなるバッテリ部と、
    前記バッテリ部の各電池セルの電圧を検出するための複数のセンシング線と、
    前記セルグループ毎に設けられ、前記セルグループの各電池セルの電圧を検出する前記センシング線が接続される集積回路と、
    前記入力端子と前記集積回路に設けられたバイパス端子との間を接続し、バイパス抵抗が設けられたバイパスラインと、
    前記集積回路内において前記バイパス端子と前記接続端子との間に設けられ、前記バイパスラインを介して放電電流を流して前記電池セル間の充電量ばらつきを調整するバランシングスイッチと、
    前記入力端子と前記接続端子との間の入力ラインに設けられた抵抗とを備え、
    前記入力ラインの前記抵抗よりも入力端子側のラインと前記バイパスラインとの間に、ノイズ除去用キャパシタを接続したことを特徴とする電池システム。
13. 請求項１２に記載の電池システムにおいて、
    バイパス抵抗を２つの抵抗に２分割し、２分割された一方の抵抗を、前記バイパスラインにおける前記ノイズ除去用キャパシタの接続点の前記入力端子側に設け、２分割された他方の抵抗を前記接続点の前記バイパス端子側のバイパスラインに設けたことを特徴とする電池システム。

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