JP2013120073A - 電池監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる個数の電池セルで構成される第１、第２電池モジュールを直列に接続した組電池において、各電池モジュールの入力ラインの断線を適切に判定可能な電池監視装置を提供する。
【解決手段】断線判定処理を実行する際には、連続して電圧を検出する第２電池モジュールＶ２１〜Ｖ２３のうち、前回断線判定処理を実行した際に一番目にキャパシタ２２２に印加された第２電池モジュールの電圧の印加順番と、前回断線判定処理を実行した際に一番目以降の奇数番目にキャパシタ２２２に印加された第２電池モジュールの電圧の印加順番とを入れ替える。これにより、前回の断線判定処理にて一番目にキャパシタ２２２に印加された第２電池モジュールは、次回の断線判定処理を実行する際に、一番目以降の奇数番目に印加順番が変更されるので断線判定が可能となる。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数の電池セルが直列に接続されて構成される組電池を監視する電池監視装置に関する。

従来、組電池の各電池セルを監視する電池監視装置として、キャパシタに対して各電池セルの電圧を順次印加し、キャパシタに印加した電圧を電池セルの電圧として検出する方式（フライングキャパシタ方式）により、各電池セルの電圧を監視するものがある（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載の装置では、各電池セルの電圧を極性を反転させてキャパシタに順次印加した際に、キャパシタに印加された電圧が極性反転しているか否かを判定することで、電池セルとキャパシタとの間の入力ラインの断線判定を行うようにしている。

特開２００３−８４０１５号公報

しかしながら、従来技術の如く、各電池セルとキャパシタとの間の入力ラインの断線判定を、キャパシタに印加された電圧の極性が反転しているか否かを判定することだけで行う場合、電池セルの電圧が負電圧となってしまうと、断線判定を行うことができない。

このため、各電池セルとキャパシタとの間の入力ラインの断線判定では、キャパシタに印加された電圧を、予め電池セルの電圧が取り得る最小値（負電圧）以下に定めた判定基準閾値と比較することで、電池セルとキャパシタとの間の入力ラインの断線判定を行うことが望ましい。

ところで、本発明者らは、１つ以上の電池セルで構成される第１電池モジュールと第１モジュールよりも多くの電池セルで構成される複数の第２電池モジュールとを直列に接続して構成される組電池において、各電池モジュールにおける入力ラインの断線判定を行うことを検討している。

この場合、基準判定閾値を第２電池モジュールの電圧の取り得る最小値以下に設定することで、仮に第１、第２電池モジュールの電圧が負電圧となったとしても断線判定が可能となる。なお、基準判定閾値を第２電池モジュールの電圧を基準に設定していることから、第１電池モジュールを構成する電池セル数に対する第２電池モジュールを構成する電池セル数の比の値を第１電池モジュールの電圧に乗算し、第１電池モジュールの電圧を第２電池モジュールの電圧と同程度となるよう変換する。そして、変換した電圧値と基準判定閾値とを比較するようにすることで、第１電池モジュールの断線判定を行うことが可能となる。

しかし、第２モジュールの電圧を基準に基準判定閾値を設定しているため、例えば、第１電池モジュールの電圧を検出した直後に第２電池モジュールの電圧を検出する場合、当該第２電池モジュールの入力ラインの断線判定を適切に行うことができない。

すなわち、この場合には、第２電池モジュールの電圧を検出する際に、第２電池モジュールの入力ラインが断線していると、直前にキャパシタに印加された第１電池モジュールの電圧を検出することとなり、断線判定において第１電池モジュールの電圧と基準判定閾値とを比較することになるため、断線判定を適切に行うことができない。

本発明は上記点に鑑みて、異なる個数の電池セルで構成される第１、第２電池モジュールを直列に接続した組電池において、各電池モジュールの入力ラインの断線を適切に判定可能な電池監視装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、１つ以上の電池セル（１０）で構成される１つ以上の第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）、および第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）よりも多くの電池セル（１０）で構成される複数の第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）が直列に接続されて構成される組電池（１）に適用され、第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）および第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）を個別に監視する電池監視装置を対象としている。電池監視装置は、キャパシタ（２２２）に対して第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）および第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）それぞれの電圧を、極性を反転させて順次印加するキャパシタ回路（２２）と、第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）および第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）の電圧を個別に検出する電圧検出回路（２３）と、キャパシタ回路（２２）の作動を制御して、電圧検出回路（２３）にて第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）および第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）それぞれの電圧を一通り検出する電圧検出処理を実行するキャパシタ回路制御手段（２４ａ）と、電圧検出回路（２３）にて検出した第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）および第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）の電圧と予め定めた基準判定閾値とを比較して、第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）および第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）とキャパシタ回路（２２）との間の複数の入力ラインに断線が生じているか否かを判定する断線判定処理を実行する断線判定手段（２４ｂ）と、第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）および第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）におけるキャパシタ（２２２）に電圧を印加する印加順番を入れ替える印加順番入替手段（２４ｃ）と、を備える。そして、キャパシタ回路制御手段（２４ａ）は、複数の第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）のうち、少なくとも一部の第２電池モジュールの電圧を連続して検出するようにキャパシタ回路（２２）の作動を制御し、印加順番入替手段（２４ｃ）は、断線判定処理を実行する際には、一部の第２電池モジュールのうち、前回断線判定処理を実行した際に一番目にキャパシタ（２２２）に印加された第２電池モジュールの電圧の印加順番と、一部の第２電池モジュールのうち、前回断線判定処理を実行した際に一番目以降の奇数番目にキャパシタ（２２２）に印加された第２電池モジュールの電圧の印加順番とを入れ替えることを特徴とする。

これによれば、前回の断線判定処理にて連続して電圧を検出する第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）の中で、一番目にキャパシタ（２２２）に電圧が印加された第２電池モジュールは、電圧検出が第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）の電圧検出後に行われることから、入力ラインの断線判定ができないが、次回の断線判定処理を実行する際に、前回の断線判定処理にて連続して電圧を検出する第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）の中で、一番目以降の奇数番目に印加順番が変更されるので断線判定が可能となる。

従って、異なる個数の電池セル（１０）で構成される第１、第２電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ２１〜Ｖ２３）を直列に接続した組電池においても、各電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ２１〜Ｖ２３）の入力ラインの断線を適切に検出することができる。

ところで、各電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ２１〜Ｖ２３）の総数が３以上の奇数個となる組電池（１）に適用する場合、前回の電圧検出処理にて最後（奇数番目）にキャパシタ（２２２）に印加される電池モジュールの電圧の極性と、次回の電圧検出処理にて一番目（奇数番目）にキャパシタ（２２２）に印加される電池モジュールの電圧の極性とが同極性となる。このように、電池監視装置を各電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ２１〜Ｖ２３）の総数が３以上の奇数個となる組電池（１）に適用する場合、キャパシタ（２２２）に印加される電圧の極性が反転しないことがある。

そこで、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電池監視装置において、第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）および第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）の総数が３以上の奇数個となる組電池（１）に適用され、印加順番入替手段（２４ｃ）は、断線判定処理を実行する際には、第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）および第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）のうち、前回断線判定処理を実行した際に、一番目にキャパシタ（２２２）に印加された電池モジュールの電圧の印加順番と、一番目以降の奇数番目にキャパシタ（２２２）に印加された電池モジュールの電圧の印加順番とを入れ替えることを特徴とする。

これによれば、断線判定処理を実行する際には、各電池モジュール（）のうち、一番目にキャパシタ（２２２）に印加する電池モジュールの電圧の印加順番を順次入れ替えるので、各電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ２１〜Ｖ２３）の総数が３以上の奇数個となる組電池（１）に適用する場合においても、各電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ２１〜Ｖ２３）の入力ラインの断線を適切に検出することができる。

具体的には、請求項３に記載の発明のように、請求項１または２に記載の電池監視装置において、キャパシタ回路（２２）は、キャパシタ（２２２）、キャパシタ（２２２）に対して第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）および第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）の電圧を極性を判定させて順次印加するための入力側接続切替手段（２２１）、およびキャパシタ（２２２）に印加された電圧を電圧検出回路（２３）に出力するための出力側接続切替手段（２２３）で構成するようにしてもよい。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態に係る電池監視装置を含む電池制御システムの全体構成図である。 奇数番目（一番目）にキャパシタに電圧を印加する際のキャパシタ回路の作動を説明するための説明図である。 偶数番目（二番目）にキャパシタに電圧を印加する際のキャパシタ回路の作動を説明するための説明図である。 マイコンで行う電圧検出処理を説明するためのブロック図である。 第１実施形態に係るキャパシタへの電圧の印加順番の入れ替えを説明するための説明図である。 第１実施形態に係るマイコンで行う断線判定処理における断線判定の可否を示す図表である。 第２実施形態に係る電池監視装置を含む電池制御システムの全体構成図である。 第２実施形態に係るキャパシタへの電圧の印加順番の入れ替えを説明するための説明図である。 第２実施形態に係るマイコンで行う断線判定処理における断線判定の可否を示す図表である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１の全体構成図に示すように、本実施形態では、車載高圧バッテリを構成する組電池１を備える電池制御システムに、本発明の電池監視装置２を適用している。

組電池１は、車両走行用の電動機等の電気機器に接続され、当該電気機器に電力を供給するものである。この組電池１は、１つ以上の電池セル１０で構成される１つ以上の第１電池モジュール、および第１電池モジュールよりも多くの電池セル１０で構成される複数の第２電池モジュールが直列に接続された直列接続体として構成されている。各電池セル１０は、充放電の最小単位を構成し、例えば、充放電可能なリチウムイオン電池や鉛蓄電池等が採用される。なお、説明の便宜のため、本実施形態では、１個の電池セル１０で構成される１個の第１電池モジュールＶ１１、および２個の電池セル１０で構成される３個の第２電池モジュールＶ２１〜Ｖ２３を直接接続した組電池１を用いた例について説明する。

このように構成される組電池１は、各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３の電極端子（正極端子および負極端子）に接続された複数の入力ラインＶＢＢ１〜ＶＢＢ５を介して電池監視装置２が接続されている。

電池監視装置２は、各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３の電圧を監視する機能、および各入力ラインＶＢＢ１〜ＶＢＢ５に断線が生じているか否かを監視する機能を有する装置である。

本実施形態の電池監視装置２は、主にフィルタ回路２１、キャパシタ回路２２、電圧検出回路２３、マイクロコンピュータ２４（以下、マイコン２４と略称する。）を備えている。

フィルタ回路２１は、各入力ラインＶＢＢ１〜ＶＢＢ５に流れる電流を制限する電流制限手段として機能する回路である。フィルタ回路２１は、各入力ラインＶＢＢ１〜ＶＢＢ５に配置された抵抗Ｒで構成されている。

キャパシタ回路２２は、入力側接続切替手段を構成する入力側接続切替部２２１、所定の静電容量を有するキャパシタ２２２、出力側接続切替手段を構成する出力側接続切替部２２３を有して構成されている。

入力側接続切替部２２１は、各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３の電圧を、フィルタ回路２１を介して、キャパシタ２２２に順次印加（充電）するためのスイッチング回路である。なお、本実施形態の入力側サンプリングスイッチＳＳＲ１〜ＳＳＲ５は、半導体スイッチで構成され、後述するマイコン２４からの制御信号に応じてオンオフが切替制御される。

本実施形態の入力側接続切替部２２１は、各入力ラインＶＢＢ１〜ＶＢＢ５に配置された複数の入力側サンプリングスイッチＳＳＲ１〜ＳＳＲ５で構成されている。これら入力側サンプリングスイッチＳＳＲ１〜ＳＳＲ５は、一端側がフィルタ回路２１の抵抗Ｒに接続され、他端側がキャパシタ２２２に接続されている。

具体的には、各入力側サンプリングスイッチＳＳＲ１〜ＳＳＲ５のうち、各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３の電極端子を電位の高いものから順に数えたときに、奇数［２ｍ＋１］番目（ｍ＝０、又は正の整数）の電極端子に接続される入力側サンプリングスイッチＳＳＲ１、ＳＳＲ３、ＳＳＲ５が、キャパシタ２２２の一端Ａ１側に接続されている。

また、各入力側サンプリングスイッチＳＳＲ１〜ＳＳＲ５のうち、各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３の電極端子を電位の高いものから順に数えたときに、偶数［２ｍ］番目（ｍ＝正の整数）の電極端子に接続される入力側サンプリングスイッチＳＳＲ２、ＳＳＲ４が、キャパシタ２２２の他端Ａ２側に接続されている。

出力側接続切替部２２３は、キャパシタ２２２に印加された各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３の電圧を電圧検出回路２３に印加するためのスイッチング回路である。本実施形態の出力側接続切替部２２３は、一対の出力側サンプリングスイッチＳＳＲ１１、ＳＳＲ１２で構成されている。なお、本実施形態の出力側サンプリングスイッチＳＳＲ１１、ＳＳＲ１２は、半導体スイッチで構成され、後述するマイコン２４からの制御信号に応じてオンオフが切替制御される。

具体的には、第１出力側サンプリングスイッチＳＳＲ１１が、キャパシタ２２２の一端Ａ１および電圧検出回路２３の第１入力端子Ｂ１に接続され、第２出力側サンプリングスイッチＳＳＲ１２が、キャパシタ２２２の他端Ａ２および電圧検出回路２３の第２入力端子Ｂ２に接続されている。

ここで、本実施形態では、キャパシタ回路２２の入力側接続切替部２２１にて、第１電池モジュールＶ１１、および第２電池モジュールＶ２２の電圧をキャパシタ２２２に印加する場合と、第２電池モジュールＶ２１、Ｖ２３の電圧をキャパシタ２２２に印加する場合とで、キャパシタ２２２に印加される電圧の極性が反転する。

具体的には、第１電池モジュールＶ１１、および第２電池モジュールＶ２２の電圧をキャパシタ２２２に印加する場合、キャパシタ２２２の一端Ａ１側が正極性（＋）となり、他端Ａ２側が負極性（−）となる。また、第２電池モジュールＶ２１、Ｖ２３の電圧をキャパシタ２２２に印加する場合、キャパシタ２２２の一端Ａ１側が負極性（−）となり、他端Ａ２側が正極性（＋）となる。

例えば、入力側サンプリングスイッチＳＳＲ１、ＳＳＲ２がオンすると、図２に示す矢印方向に、第１電池モジュールＶ１１の電圧がキャパシタ２２２に印加される。この場合、キャパシタ２２２の一端Ａ１側が正極性（＋）となり、他端Ａ２側が負極性（−）となる。

また、入力側サンプリングスイッチＳＳＲ２、ＳＳＲ３をオンすると、図３に示す矢印方向に、第２電池モジュールＶ２１の電圧がキャパシタ２２２に印加される。この場合、キャパシタ２２２の一端Ａ１側が負極性（−）となり、他端Ａ２側が正極性（＋）となる。

電圧検出回路２３は、キャパシタ２２２に印加された電圧を各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３の電圧として個別に検出するもので、差動増幅回路２３１、ＡＤ変換器２３２を有して構成されている。

差動増幅回路２３１は、キャパシタ２２２の両端（上述の第１、第２入力端子Ｂ１、Ｂ２間）の電位差を所定の増幅率（本実施形態では０．５）で増幅してＡＤ変換器２３２に出力するものである。

ＡＤ変換器２３２は、差動増幅回路２３１から出力された電圧信号（アナログ信号）を読み込み、読み込んだ電圧信号をデジタル信号に変換してマイコン２４側に出力するものである。

マイコン２４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータであって、ＲＯＭ等の記憶手段２４ｄに記憶されたプログラムに従って、電圧検出処理、断線判定処理といった各種処理を実行する制御手段である。

本実施形態のマイコン２４は、キャパシタ回路２２の作動を制御して、電圧検出回路２３にて各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３の電圧を一通り検出する電圧検出処理を周期的に実行するキャパシタ回路制御手段２４ａとしての機能を果たす。

本実施形態のマイコン２４は、一回の電圧検出処理において、キャパシタ２２２に対して各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３の電圧を極性反転させて順次印加するようにキャパシタ回路２２の作動を制御する。

具体的には、マイコン２４では、一回の電圧検出処理において、第１電池モジュールＶ１１、第２電池モジュールＶ２２の電圧を奇数番目にキャパシタ２２２に印加し、第２電池モジュールＶ２１、Ｖ２３の電圧を偶数番目にキャパシタ２２２に印加するようにキャパシタ回路２２の作動を制御する。

また、本実施形態のマイコン２４は、電圧検出処理にて検出した各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３の電圧と予め定めた基準判定閾値とを比較して、各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３とキャパシタ回路２２との間の複数の入力ラインＶＢＢ１〜ＶＢＢ５に断線が生じているか否かを一通り判定する断線判定処理を実行する断線判定手段２４ｂとしての機能を果たす。なお、基準判定閾値は、第２電池モジュールＶ２１〜Ｖ２３の電圧が取り得る最小値（負電圧）以下に設定される。

さらに、本実施形態のマイコン２４は、キャパシタ回路２２の入力側接続切替部２２１の作動を制御して、各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３におけるキャパシタ２２２に電圧を印加する印加順番を入れ替える印加順番入替手段２４ｃとしての機能を果たす。

具体的には、マイコン２４では、各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３におけるキャパシタ２２２に電圧を印加する印加順番を規定したデータテーブルを予め記憶手段２４ｄに複数記憶し、参照するデータテーブルを入れ替えることで、キャパシタ２２２への印加順番を入れ替える。

次に、本実施形態の電池監視装置２のマイコン２４が実行する電圧検出処理、および断線判定処理について説明する。

まず、マイコン２４にて実行する電圧検出処理の概要について説明する。マイコン２４は、各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３の電極端子に接続される入力側サンプリングスイッチＳＳＲ１〜ＳＳＲ５を順次オンする。具体的には、マイコン２４は、記憶手段２４ｄに記憶されたデータテーブルを参照して、第１電池モジュールＶ１１、第２電池モジュールＶ２２の電圧を奇数番目にキャパシタ２２２に印加すると共に、第２電池モジュールＶ２１、Ｖ２３の電圧を偶数番目にキャパシタ２２２に印加する。

そして、入力側サンプリングスイッチＳＳＲ１〜ＳＳＲ５のオンによって、キャパシタ２２２に各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３の電圧が順次印加される度に、オンした入力側サンプリングスイッチＳＳＲ１〜ＳＳＲ６をオフし、各出力側サンプリングスイッチＳＳＲ１１、ＳＳＲ１２を所定時間オンする。これにより、キャパシタ２２２に印加された電圧が、電圧検出回路２３の差動増幅回路２３１にて増幅され、ＡＤ変換器２３２にてデジタル信号に変換されてマイコン２４に出力される。

マイコン２４では、ＡＤ変換器２３２から出力されたデジタル信号に基づいて、電圧検出対象となる各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３の電圧を監視することで、各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３の過充放電や劣化等の異常の有無を診断する。

ここで、本実施形態では、第１電池モジュールＶ１１の電圧と第２電池モジュールＶ２１〜Ｖ２３の電圧が相違する。このため、マイコン２４では、第１電池モジュールを構成する電池セル数に対する第２電池モジュールを構成する電池セル数の比の値を第１電池モジュールの電圧に乗算して、第１電池モジュールＶ１１の電圧を第２電池モジュールＶ２１〜Ｖ２３の電圧と同程度となるように変換する。そして、変換した電圧値と基準判定閾値とを比較するようにしている。

例えば、第１電池モジュールＶ１１の電圧が「１Ｖ」、第２電池モジュールＶ２１〜Ｖ２３の電圧が「２Ｖ」である場合、マイコン２４では、図４に示すように、電圧検出処理にて検出した第１電池モジュールＶ１１の電圧を２倍に変換する。本実施形態では差動増幅回路２３１にて、各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３の電圧が半分（０．５）となるように増幅しているので、電圧検出処理にて検出する各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３の電圧は「１Ｖ」になる。

また、本実施形態では、一回の電圧検出処理における奇数［２ｍ＋１］番目（ｍ＝０、又は正の整数）と偶数［２ｍ］番目（ｍ＝正の整数）とでキャパシタ２２２に印加される電圧の極性が反転する。このため、本実施形態のマイコン２４では、一回の電圧検出処理における奇数番目に検出する電圧と、偶数番目に検出する電圧とを同極性に変換する処理を行っている。

例えば、奇数番目に検出する電圧が正電圧である場合、マイコン２４では、図４に示すように、奇数番目の処理にて電圧検出回路２３の出力値の極性を反転させず、偶数番目の処理にて電圧検出回路２３の出力値の極性を反転させるようにしている。

このように、マイコン２４では、キャパシタ２２２に印加された電圧の極性が順次反転したとしても、同極性の電圧に変換して各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３の電圧を検出するようにしている。

次に、マイコン２４にて実行する断線判定処理について説明する。前述のように、本実施形態のマイコン２４は、前述の電圧検出処理を実行する度に断線判定処理を実行する。なお、本例では第１電池モジュールＶ１１の電圧が「１Ｖ」、第２電池モジュールＶ２１〜Ｖ２３の電圧が「２Ｖ」であり、基準判定閾値が「−０．６」に設定されているものとして説明する。

本実施形態の断線判定処理の基本原理について説明する。本実施形態のマイコン２４では、第１電池モジュールＶ１１の電圧を第２電池モジュールＶ２１〜Ｖ２３の電圧と同程度となるように変換すると共に、奇数番目に検出する電圧と、偶数番目に検出する電圧とを同極性に変換する処理を行うようにしている。

このため、各入力ラインＶＢＢ１〜ＶＢＢ６に断線が生じていなければ、マイコン２４にて各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３の電圧を検出した際に、前述の基準判定閾値よりも高い電圧として検出される。

これに反して、マイコン２４にて、各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３のいずれかの電圧が基準判定閾値以下となる場合、入力ラインＶＢＢ１〜ＶＢＢ５が断線していると考えられる。

このため、本実施形態の断線判定処理は、電圧検出処理にて検出した各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３の電圧が基準判定閾値以下であるか否かを判定し、基準判定閾値以下であると判定された場合に断線ありとし、基準判定閾値より高いと判定された場合に断線なしとする。

例えば、一回の電圧検出処理において、偶数番目に第２電池モジュールＶ２１の電圧を検出した直後に第２電池モジュールＶ２２の電圧を検出する場合、第２電池モジュールＶ２２の入力ラインＶＢＢ４が断線していたとする。

この場合、キャパシタ２２２に残存した第２電池モジュールＶ２１の電圧（−２Ｖ）を差動増幅回路２３１にて半分に増幅した電圧値（−１．０Ｖ）がマイコン２４に入力される。マイコン２４では、入力された電圧値（−１．０Ｖ）の極性を反転させず、そのままの電圧値（−１．０Ｖ）と基準判定閾値とを比較する。マイコン２４にて検出した電圧値は、「−１．０Ｖ」であり、基準判定閾値（−０．６）以下となるため、第２電池モジュールＶ２２の入力ラインの断線判定を適切に行うことができる。

同様に、一回の電圧検出処理において、奇数番目に第２電池モジュールＶ２１の電圧を検出した直後に第２電池モジュールＶ２２の電圧を検出する場合についても、第２電池モジュールＶ２２の入力ラインＶＢＢ４の断線判定を適切に行うことができる。

また、一回の電圧検出処理において、偶数番目に第２電池モジュールＶ２３の電圧を検出した直後に第１電池モジュールＶ１１の電圧を検出する場合に、第１電池モジュールＶ１１の入力ラインＶＢＢ１が断線していたとする。

この場合、キャパシタ２２２に残存した第２電池モジュールＶ２１の電圧（−２Ｖ）を差動増幅回路２３１にて半分に増幅した電圧値（−１．０Ｖ）がマイコン２４に入力される。マイコン２４では、極性を反転させず、入力された電圧値（−１．０Ｖ）を２倍にした電圧値（−２．０Ｖ）と基準判定閾値とを比較する。マイコン２４にて検出した電圧値は、「−２．０Ｖ」であり、基準判定閾値（−０．６）以下となるため、第１電池モジュールＶ１１の入力ラインの断線判定を適切に行うことができる。

しかし、第１電池モジュールＶ１２の電圧を検出した直後に第２電池モジュールＶ２１〜Ｖ２３の電圧を検出する場合、第２電池モジュールＶ２１〜Ｖ２３の入力ラインの断線判定を適切に行うことができない。

例えば、一回の電圧検出処理において、奇数番目に第１電池モジュールＶ１１の電圧を検出した直後に第２電池モジュールＶ２１の電圧を検出する場合に、第２電池モジュールＶ２１の入力ラインＶＢＢ３が断線していたとする。

この場合、キャパシタ２２２に残存した第１電池モジュールの電圧（＋１Ｖ）を差動増幅回路２３１にて半分に増幅した電圧値（＋０．５Ｖ）がマイコン２４に入力される。マイコン２４では、入力された電圧値（＋０．５Ｖ）の極性を反転させた電圧値（−０．５Ｖ）と基準判定閾値とを比較する。マイコン２４にて検出した電圧値は、「−０．５Ｖ」であり、基準判定閾値（−０．６）より高くなるため、第２電池モジュールＶ２１の入力ラインの断線判定を適切に行うことができない。

そこで、本実施形態では、マイコン２４にて断線判定処理を実行する際には、各第２電池モジュールＶ２１〜Ｖ２３の電圧を連続して検出すると共に、各第２電池モジュールＶ２１〜Ｖ２３のうち、前回の断線判定処理にて一番目にキャパシタ２２２に印加された第２電池モジュールの電圧の印加順番と、各第２電池モジュールＶ２１〜Ｖ２３のうち、前回の断線判定処理にて一番目以降の奇数番目にキャパシタ２２２に印加された第２電池モジュールの電圧の印加順番を入れ替えるようにしている。

例えば、図５に示すように、前回（Ｎ回目）の電圧検出処理にて、第１電池モジュールＶ１１→第２電池モジュールＶ２１→第２電池モジュールＶ２２→第２電池モジュールＶ２３といった順に電圧を検出し、検出された電圧を用いて断線判定を実行する場合、次回（Ｎ＋１回目）の電圧検出処理では、第２電池モジュールＶ２１と第２電池モジュールＶ２３とのキャパシタ２２２への電圧の印加順番を入れ替える。つまり、次回（Ｎ＋１回目）の電圧検出処理では、第１電池モジュールＶ１１→第２電池モジュールＶ２３→第２電池モジュールＶ２２→第２電池モジュールＶ２１といった順に電圧を検出し、検出された電圧を用いて断線判定を実行する。

これによれば、図６に示すように、前回（Ｎ回目：Ｎ＝１、２、３…）の断線判定処理にて、第１電池モジュールＶ１１の電圧検出後にキャパシタ２２２に電圧が印加される第２電池モジュールＶ２１の入力ラインの断線検出ができなかったとしても、次回（Ｎ＋１回目）の断線判定処理にて、第２電池モジュールＶ２１の入力ラインの断線検出を行うことができる。

以上説明した本実施形態によれば、前回の断線判定処理にて連続して電圧を検出する第２電池モジュールＶ２１〜Ｖ２３の中で、一番目にキャパシタ２２２に印加された第２電池モジュールＶ２１は、電圧検出が第１電池モジュールＶ１１の電圧検出後に行われることから、入力ラインの断線判定ができないが、次回の断線判定処理を実行する際に、連続して電圧を検出する第２電池モジュールＶ２１〜Ｖ２３の中で、一番目以降の奇数番目に印加順番が変更されるので断線判定が可能となる。

従って、異なる個数の電池セル１０で構成される第１、第２電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３を直列に接続した組電池１においても、各電池モジュールＶ１１、Ｖ２１〜Ｖ２３の入力ラインＶＢＢ１〜ＶＢＢ５の断線を適切に検出することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、各電池モジュールＶ１１、Ｖ１２、Ｖ２１〜Ｖ２３の総数が３以上の奇数個となる組電池１に電池監視装置２に適用した例について説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。

図７の全体構成図に示すように、本実施形態では、２個の電池セル１０で構成される１個の第１電池モジュールＶ１１、Ｖ１２、および２個の電池セル１０で構成される３個の第２電池モジュールＶ２１〜Ｖ２３を直接接続した組電池１を用いた例について説明する。

本実施形態の組電池１は、各電池モジュールＶ１１、Ｖ１２、Ｖ２１〜Ｖ２３の電極端子に接続された複数の入力ラインＶＢＢ１〜ＶＢＢ６を介して電池監視装置２が接続されている。

本実施形態の電池監視装置２は、キャパシタ回路２２の入力側接続切替部２２１が、各入力ラインＶＢＢ１〜ＶＢＢ６に配置された複数の入力側サンプリングスイッチＳＳＲ１〜ＳＳＲ６で構成されている点が異なり、他の構成は、殆ど第１実施形態と同様である。

本実施形態では、第１電池モジュールＶ１１および第２電池モジュールＶ２１、Ｖ２３の電圧をキャパシタ２２２に印加する場合と、第１電池モジュールＶ１２および第２電池モジュールＶ２２の電圧をキャパシタ２２２に印加する場合とで、キャパシタ２２２に印加される電圧の極性が反転する。

具体的には、第１電池モジュールＶ１１および第２電池モジュールＶ２１、Ｖ２３の電圧をキャパシタ２２２に印加する場合、キャパシタ２２２の一端Ａ１側が正極性（＋）となり、他端Ａ２側が負極性（−）となる。また、第１電池モジュールＶ１２および第２電池モジュールＶ２２の電圧をキャパシタ２２２に印加する場合、キャパシタ２２２の一端Ａ１側が負極性（−）となり、他端Ａ２側が正極性（＋）となる。

次に、本実施形態のマイコン２４が実行する断線判定処理について説明する。本実施形態の如く、各電池モジュールＶ１１、Ｖ１２、Ｖ２１〜Ｖ２３の総数が奇数個となる組電池１では、電圧検出処理を実行する場合、前回の電圧検出処理にて最後（奇数番目）にキャパシタ２２２に印加される電池モジュールの電圧の極性と、次回の電圧検出処理にて一番目（奇数番目）にキャパシタ２２２に印加される電池モジュールの電圧の極性とが同極性となる。

このため、一回の断線判定処理において、一番目にキャパシタ２２２に電圧が印加される電池モジュールの入力ラインは、断線判定を適切に行うことができない。例えば、一回の断線判定処理において、常に第１電池モジュールＶ１１の電圧を一番目にキャパシタ２２２に印加する場合、第１電池モジュールＶ１１の入力ラインＶＢＢ１、ＶＢＢ２の断線判定を適切に行うことができない。

そこで、本実施形態では、マイコン２４にて断線判定処理を実行する際には、前回の断線判定処理にて一番目にキャパシタ２２２に印加された電池モジュールの電圧の印加順番と、前回の断線判定処理にて一番目以降の奇数番目にキャパシタ２２２に印加された電池モジュールの電圧の印加順番を入れ替えるようにしている。

例えば、図８に示すように、前回（Ｎ回目）の電圧検出処理にて、Ｖ１１→Ｖ１２→Ｖ２１→Ｖ２２→Ｖ２２といった順に電圧を検出し、検出された電圧を用いて断線判定を実行する場合、次回（Ｎ＋１回目）の電圧検出処理では、第１電池モジュールＶ１１と第２電池モジュールＶ２１とのキャパシタ２２２への電圧の印加順番を入れ替える。さらに、各第２電池モジュールＶ２１〜Ｖ２３の電圧がキャパシタ２２２に連続して印加されるように、第２電池モジュールＶ２１と第２電池モジュールＶ２３との電圧の印加順番を入れ替えると共に、第１電池モジュールＶ１２と第２電池モジュールＶ２２との電圧の印加順番を入れ替える。つまり、次回（Ｎ＋１回目）の電圧検出処理では、Ｖ２３→Ｖ２２→Ｖ２１→Ｖ１２→Ｖ１１といった順に電圧を検出し、検出された電圧を用いて断線判定を実行する。

これによれば、図９に示すように、前回（Ｎ回目：Ｎ＝１、２、３…）の断線判定処理にて、一番目にキャパシタ２２２に電圧が印加される第１電池モジュールＶ１１の入力ラインの断線検出ができなかったとしても、次回（Ｎ＋１回目：Ｎ＝１、２、３…）の断線判定処理にて、第１電池モジュールＶ１１の入力ラインの断線検出を行うことができる。

さらに、前回（Ｎ回目）の断線判定処理にて、第１電池モジュールＶ１２の電圧検出後にキャパシタ２２２に電圧が印加される第２電池モジュールＶ２１の入力ラインの断線検出ができなかったとしても、次回（Ｎ＋１回目）の断線判定処理にて、第２電池モジュールＶ２１の入力ラインの断線検出を行うことができる。

以上説明した本実施形態によれば、異なる個数の電池セル１０で構成される第１、第２電池モジュールＶ１１、Ｖ１２、Ｖ２１〜Ｖ２３の総数が奇数個となる組電池１においても、第１実施形態と同様に、各電池モジュールＶ１１、Ｖ１２、Ｖ２１〜Ｖ２３の入力ラインＶＢＢ１〜ＶＢＢ５の断線を適切に検出することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の各実施形態では、マイコン２４が電圧検出処理を実行する度に断線判定処理を実行する例について説明したが、これに限らず、例えば、マイコン２４が電圧検出処理を複数回実行した際に断線判定処理を実行するようにしてもよい。

（２）上述の各実施形態では、電圧検出処理を実行する際に参照するデータテーブルを入れ替えることで、キャパシタ２２２への印加順番を入れ替える例について説明したが、これに限定されない。例えば、電圧検出処理を実行する度に、前回の印加順番に応じて、マイコン２４がキャパシタ２２２への印加順番を決定するようにしてもよい。

（３）上述の第１実施形態では、具体例として、１個の第１電池モジュールＶ１１、３個の第２電池モジュールＶ２１〜Ｖ２３を直列に接続して構成される組電池１に電池監視装置２を適用する例について説明したが、これに限定されない。電池監視装置２は、１個以上の第１電池モジュール、３個以上の第２電池モジュールで構成される組電池１についても適用可能である。

同様に、上述の第２実施形態では、２個の第１電池モジュールＶ１１、Ｖ１２、３個の第２電池モジュールＶ２１〜Ｖ２３を直列に接続して構成される組電池１に電池監視装置２を適用する例について説明したが、これに限定されない。電池監視装置２は、各電池モジュールの総数が奇数個となる組電池１についても適用可能である。

さらに、組電池１に多数（例えば、１０個以上）の第２電池モジュールが含まれる場合、電圧検出処理にて、全ての第２電池モジュールの電圧を連続して検出する必要はなく、一部の第２電池モジュールの電圧を連続して検出するようにしてもよい。

（４）上述の各実施形態では、第１電池モジュールＶ１１、Ｖ１２が１個の電池セル１０で構成され、第２電池モジュールＶ２１〜Ｖ２３が２個の電池セル１０で構成される例を説明したが、これに限定されない。第２電池モジュールを構成する電池セル１０の数が第１電池モジュールを構成する電池セル１０の数よりも多い構成であれば、各電池モジュールを構成する電池セル１０の数は、任意に変更可能である。例えば、第１電池モジュールを１個の電池セル１０で構成し、第２電池モジュールを３個の電池セル１０で構成したり、第１電池モジュールを２個の電池セル１０で構成し、第２電池モジュールを３個の電池セル１０で構成したりしてもよい。

（５）上述の各実施形態では、差動増幅回路２３１およびＡＤ変換器２３２にて電圧検出回路２３を構成する例について説明したが、これに限定されず、マイコン２４を電圧検出回路２３として機能させるようにしてもよい。例えば、マイコン２４とキャパシタ回路２２とを直接接続し、マイコン２４の制御処理にて各電池モジュールの電圧を検出する構成とすればよい。

（６）上述の各実施形態では、電池監視装置２を車載高圧バッテリに適用する例について説明したが、車載高圧バッテリに限らず、他のバッテリに適用してもよい。

１ 組電池
１０ 電池セル
２２ キャパシタ回路
２２２ キャパシタ
２３ 電圧検出回路
２４ａ キャパシタ回路制御手段
２４ｂ 断線判定手段
２４ｃ 印加順番入替手段
Ｖ１１、Ｖ１２ 第１電池モジュール
Ｖ２１〜Ｖ２３ 第２電池モジュール

Claims (3)

1. １つ以上の電池セル（１０）で構成される１つ以上の第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）、および前記第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）よりも多くの前記電池セル（１０）で構成される複数の第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）が直列に接続されて構成される組電池（１）に適用され、前記第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）および前記第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）を個別に監視する電池監視装置であって、
   キャパシタ（２２２）に対して前記第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）および前記第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）それぞれの電圧を、極性を反転させて順次印加するキャパシタ回路（２２）と、
   前記第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）および前記第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）の電圧を個別に検出する電圧検出回路（２３）と、
   前記キャパシタ回路（２２）の作動を制御して、前記電圧検出回路（２３）にて前記第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）および前記第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）それぞれの電圧を一通り検出する電圧検出処理を実行するキャパシタ回路制御手段（２４ａ）と、
   前記電圧検出回路（２３）にて検出した前記第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）および前記第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）における電圧と予め定めた基準判定閾値とを比較して、前記第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）および前記第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）と前記キャパシタ回路（２２）との間の複数の入力ラインに断線が生じているか否かを判定する断線判定処理を実行する断線判定手段（２４ｂ）と、
   前記第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）および前記第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）における前記キャパシタ（２２２）に電圧を印加する印加順番を入れ替える印加順番入替手段（２４ｃ）と、を備え、
   前記キャパシタ回路制御手段（２４ａ）は、前記複数の第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）のうち、少なくとも一部の第２電池モジュールの電圧を連続して検出するように前記キャパシタ回路（２２）の作動を制御し、
   前記印加順番入替手段（２４ｃ）は、前記断線判定処理を実行する際には、前記一部の第２電池モジュールのうち、前回前記断線判定処理を実行した際に一番目に前記キャパシタ（２２２）に印加された前記第２電池モジュールの電圧の印加順番と、前記一部の第２電池モジュールのうち、前回前記断線判定処理を実行した際に一番目以降の奇数番目に前記キャパシタ（２２２）に印加された前記第２電池モジュールの電圧の印加順番とを入れ替えることを特徴とする電池監視装置。
2. 前記第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）および前記第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）の総数が３以上の奇数個となる前記組電池（１）に適用され、
   前記印加順番入替手段（２４ｃ）は、前記断線判定処理を実行する際には、前記第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）および前記第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）のうち、前回前記断線判定処理を実行した際に、一番目に前記キャパシタ（２２２）に印加された電池モジュールの電圧の印加順番と、一番目以降の奇数番目に前記キャパシタ（２２２）に印加された電池モジュールの電圧の印加順番とを入れ替えることを特徴とする請求項１に記載の電池監視装置。
3. 前記キャパシタ回路（２２）は、前記キャパシタ（２２２）、前記キャパシタ（２２２）に対して前記第１電池モジュール（Ｖ１１、Ｖ１２）および前記第２電池モジュール（Ｖ２１〜Ｖ２３）の電圧を極性を判定させて順次印加するための入力側接続切替手段（２２１）、および前記キャパシタ（２２２）に印加された電圧を前記電圧検出回路（２３）に出力するための出力側接続切替手段（２２３）を有することを特徴とする請求項１または２に記載の電池監視装置。

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