JP2014089112A - 電池監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】監視回路の肥大化、および電池セルの過充電を抑制しつつ、隣接するセルを同時に放電可能な電池監視装置を提供する。
【解決手段】監視回路２２の電圧検出部２２３を、第２、第３分岐ラインＬｄｉｖ２、Ｌｄｉｖ３間の電位差から隣接する電池セル１０における低電位側の電池セルＢＣｉのセル電圧を検出すると共に、第４、第５分岐ラインＬｄｉｖ４、Ｌｄｉｖ５間の電位差から隣接する電池セル１０における高電位側の電池セルＢＣｉ＋１のセル電圧を検出するように構成する。また、低電位側の電池セルＢＣｉに対応する均等化スイッチＳＷｉを、第１、第４分岐ラインＬｄｉｖ１、Ｌｄｉｖ４に接続し、高電位側の電池セルＢＣｉ＋１に対応する均等化スイッチＳＷｉ＋１を、第３、第６分岐ラインＬｄｉｖ３、Ｌｄｉｖ６間に接続する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の電池セルを直列接続して構成される組電池に適用される電池監視装置に関する。

従来、組電池では、各電池セルの充放電を繰り返すと、セルの個体差や環境温度等の影響により各電池セルの電圧にばらつきが生ずることがある。このような電圧のばらつきが生ずると、組電池の実際に使用可能な電力容量が大きく減少してしまう。

このため、フィルタ用の抵抗器が設けられた配線を介して各電池セルに接続された監視回路に、各電池セルの両端子を短絡させて放電するための均等化スイッチおよび抵抗器を有する均等化回路を設け、電圧の高い電池セルから均等化スイッチを介して抵抗器に電流を流して放電させることで、各電池セルのセル電圧のバラツキ（セルバランス）を均等化する電池監視装置が知られている（例えば、非特許文献１参照）。

この非特許文献１には、ドレイン分離型、放電経路分離型、およびドレイン−ソース分離型といった特徴の異なる３種の回路構成が開示されている。

「コスト半減を狙うＬｉイオン電池監視ＩＣ」、日経Automotive Technology、２０１２年７月、p.100-103

非特許文献１に記載されたドレイン分離型は、図６に示すように、フィルタ用の抵抗器Ｒｆが設けられた配線に均等化スイッチＳＷを接続する回路構成（以下、Ａ型回路と称する。）とすることで、回路構成の簡素化を図ることができる。

しかし、Ａ型回路では、均等化スイッチＳＷにて電流がリークすると、図６の矢印で示すように、フィルタ用の抵抗器Ｒｆに電流が流れる際の電圧降下によって、監視回路の電圧検出部にて検出するセル電圧の検出値が実際のセル電圧よりも低下してしまう。電圧検出部の検出値が、実際のセル電圧よりも低い場合、電池セルの充電時等に電池セルが過充電となり易く、電池セルの過剰な発熱や発煙等が懸念される。

このような問題は、Ａ型回路に限らず、図７に示すフィルタ用の抵抗器Ｒｆが設けられた配線に均等化スイッチＳＷを接続する回路構成（以下、Ｂ型回路と称する。）にも生ずる。

これに対して、非特許文献１に記載された放電経路分離型は、図８に示すように、フィルタ用の抵抗器Ｒｆを設ける配線から分岐させた配線に、均等化用の抵抗器Ｒｂおよび均等化スイッチＳＷを接続し、均等化スイッチＳＷをオンした際にフィルタ用の抵抗器Ｒｆに放電電流が流れない回路構成（以下、Ｃ型回路と称する。）となっている。

このＣ型回路では、例えば、単一の電池セルを放電させる際の放電電流が、２つの放電用の抵抗器Ｒｂを介して流れる（図８中の破線参照）。これに対して、隣接する電池セルを同時に放電させる際の放電電流も２つの放電用の抵抗器Ｒｂを介して流れる（図８中の実線参照）。

このため、Ｃ型回路は、回路構成の設計自由度が高いものの、隣接する電池セルを同時に放電させる際の放電電流が、単一の電池セルを放電させる際の放電電流に比べて数倍に増大してしまう。この結果、隣接する電池セルそれぞれを放電させる場合、放電するタイミングをずらす必要があり、セル電圧の均等化に長時間を要するといった課題がある。

また、非特許文献１に記載されたドレイン−ソース分離型は、図９に示すように、放電用の抵抗器Ｒｂおよび均等化スイッチＳＷを接続する配線と、フィルタ用の抵抗器Ｒｆが設けられた配線とを独立させた回路構成（以下、Ｄ型回路と称する。）となっている。このＤ型回路によれば、隣接する電池セルを同時に放電可能であり、回路構成の設計自由度も高くなるが、監視回路に接続する配線数、および監視回路側に設ける端子数が増加して、監視回路が肥大化してしまうといった課題がある。

本発明は上記点に鑑みて、監視回路の肥大化、および電池セルの過充電を抑制しつつ、隣接するセルを同時に放電可能な電池監視装置を提供することを目的とする。

本発明は、電池セル（１０）を直列接続して構成される組電池（１）に適用される電池監視装置を対象としている。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一端側が複数の電池セルの接続端子に接続された複数の接続ライン（Ｌ）と、複数の接続ラインの他端側に接続され、二股に分岐する一対の分岐ライン（Ｌｄｉｖ）と、一対の分岐ラインそれぞれに設けられた抵抗器（Ｒ）と、複数の接続ライン、および一対の分岐ラインを介して複数の電池セルの接続端子に接続された監視回路（２２）と、を備える。

そして、監視回路は、隣り合う接続ラインの一方に接続された一対の分岐ラインにおける一方の分岐ライン、および隣り合う接続ラインの他方に接続された一対の分岐ラインにおける一方の分岐ライン間の電位差から電池セルのセル電圧を検出する電圧検出部（２２３）と、複数の電池セルに対応して複数設けられ、隣り合う接続ラインの一方に接続された一対の分岐ラインにおける他方の分岐ライン、および隣り合う接続ラインの他方に接続された一対の分岐ラインにおける他方の分岐ラインを短絡させて、電池セルを放電させる均等化スイッチ（２２１）と、を含んで構成される。

ここで、隣接する電池セルのうち、低電位側の電池セル（ＢＣｉ）における負極側の接続端子に接続された接続ライン（Ｌｉ）から分岐した一対の分岐ラインを第１、第２分岐ライン（Ｌｄｉｖ１、Ｌｄｉｖ２）、低電位側の電池セルおよび高電位側の電池セル間の接続端子に接続された接続ライン（Ｌｉ＋１）から分岐した一対の分岐ラインを第３、第４分岐ライン（Ｌｄｉｖ３、Ｌｄｉｖ４）、高電位側の電池セルにおける正極側の接続端子に接続された接続ライン（Ｌｉ＋２）から分岐した一対の分岐ラインを第５、第６分岐ライン（Ｌｄｉｖ５、Ｌｄｉｖ６）とする。

この際、電圧検出部は、第２分岐ラインおよび第３分岐ライン間の電位差から低電位側の電池セルのセル電圧を検出すると共に、第４分岐ラインおよび第５分岐ライン間の電位差から高電位側の電池セルのセル電圧を検出するように構成され、低電位側の電池セルに対応する均等化スイッチは、低電位側の電池セルを放電させる際に流れる放電電流が、第４分岐ラインに設けられた抵抗器および第１分岐ラインに設けられた抵抗器を介して流れるように、第１分岐ラインおよび第４分岐ライン間に接続されており、高電位側の電池セルに対応する均等化スイッチは、高電位側の電池セルを放電させる際に流れる放電電流が、第６分岐ラインに設けられた抵抗器、および第３分岐ラインに設けられた抵抗器を介して流れるように、第３分岐ラインおよび第６分岐ライン間に接続されていることを特徴としている。

これによれば、同一の電池セルにおける電圧検出用の配線と、均等化スイッチが接続された配線とが異なる配線となる。このため、電池セルの電圧検出時に、電圧の検出対象となる電池セルに対応する均等化スイッチにて電流がリークしたとしても、電圧検出部にて正常にセル電圧を検出できる。なお、電池セルの電圧検出時に、電圧の検出対象となる電池セルに隣接する電池セルに対応する均等化スイッチにて電流がリークすると、当該リーク電流により電圧検出部の検出値が変動するが、電圧検出部の検出値は、実際のセル電圧よりも高い値となるので、電池セルの充電時等における電池セルの過充電を抑制できる。この結果、電圧の検出対象となる電池セルに対応する均等化スイッチにて電流がリークしたとしても、電池セルの異常な発熱や発煙を効果的に防止可能となる。

また、隣接する電池セルにおける均等化スイッチが接続された配線が異なる配線となり、放電電流が流れる電流経路がそれぞれ独立した閉回路となる。このため、均等化スイッチにて隣接する電池セルそれぞれを放電させた際の放電電流は、均等化スイッチにて単一の電池セルを放電させた場合の際の放電電流と同様となり、隣接する電池セル同士を同時に均等化することが可能となる。

さらに、隣接する電池セルの一方の電池セルにおける電圧検出用の配線を、他方の電池セルに対応する均等化スイッチを接続する配線として共用する回路構成としているので、均等化スイッチを接続する配線およびフィルタ用抵抗を設ける配線を完全に分離させる回路構成に比べて、監視回路に接続する配線数、および監視回路側に設ける端子数を少なくすることができる。

従って、本願の請求項１に記載の発明によれば、監視回路の肥大化、および電池セルの過充電を抑制しつつ、隣接するセルを同時に放電させることが可能となる。

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。

実施形態に係る電池監視装置の全体構成図である。 実施形態に係る隣接する電池セルと監視回路との接続態様を示す回路図である。 電圧検出時における均等化スイッチのリーク電流の影響を説明するための説明図である。 電池セルの放電時における放電電流の流れを示す回路図である。 実施形態に係る電池監視装置の特徴を説明するための説明図である。 従来のＡ型回路の回路構成図である。 従来のＢ型回路の回路構成図である。 従来のＣ型回路の回路構成図である。 従来のＤ型回路の回路構成図である。

本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態では、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される組電池１に、本発明の電池監視装置２を適用している。

組電池１は、図示しない走行用電動モータを主として、車載された各種電気負荷に給電する電源である。本実施形態の組電池１は、図１の全体構成図に示すように、リチウムイオン電池等の二次電池からなる電池セル１０を複数直列に接続した直列接続体として構成されている。なお、図１では、組電池１を構成する複数の電池セル１０のうち、代表的な４つの電池セルＢＣｉ〜ＢＣｉ＋３（ｉは、正の整数）を図示している。

電池監視装置２は、組電池１の状態を監視する装置であり、各電池セル１０の接続端子（電池セル１０同士を接続する端子）Ｐに接続された接続ラインＬ、フィルタ回路２１、監視回路２２、図示しない制御装置等で構成されている。

本実施形態の接続ラインＬｉ〜Ｌｉ＋４は、一端側が各電池セル１０の接続端子Ｐｉ〜Ｐｉ＋４に接続され、他端側が二股に分岐した一対の分岐ラインＬｄｉｖに接続されている。

一対の分岐ラインＬｄｉｖそれぞれは、接続ラインＬｉ〜Ｌｉ＋４を介して各電池セルＢＣｉ〜ＢＣｉ＋３の接続端子Ｐｉ〜Ｐｉ＋４と監視回路２２に設けられた端子Ｃｄｉｖとを接続する配線である。各分岐ラインＬｄｉｖには、所定の抵抗値を有する抵抗器Ｒが設けられている。この抵抗器Ｒは、電圧検出時にフィルタ用抵抗として機能すると共に、均等化処理時に電流制限用抵抗として機能する。

フィルタ回路２１は、電圧検出時のノイズを除去する回路である。本実施形態のフィルタ回路２１は、各分岐ラインＬｄｉｖに設けられた抵抗器Ｒ、コンデンサＣｆからなるＲＣ回路で構成されている。このコンデンサＣｆは、各分岐ラインＬｄｉｖのうち、電圧検出時に電位差を検出する分岐ラインＬｄｉｖ間に接続されている。

監視回路２２は、各電池セル１０の電圧を検出すると共に、電池セル１０を放電させることでの各電池セル１０のセル電圧のばらつきを均等化する回路であり、各分岐ラインＬｄｉｖを接続する端子Ｃｄｉｖを有する。

本実施形態の監視回路２２は、各電池セルＢＣｉ〜ＢＣｉ＋３に対応して設けられて各電池セル１０を放電させる均等化スイッチ２２１（ＳＷｉ〜ＳＷｉ＋３）、各均等化スイッチ２２１のオンオフを切り替えるスイッチ切替回路２２２、各電池セル１０の電圧を検出する電圧検出部２２３で構成されている。

本実施形態の監視回路２２は、各電池セルＢＣｉ〜ＢＣｉ＋３のうち、隣接する電池セルに接続された各分岐ラインＬｄｉｖを均等化時および電流検出時に共用配線とする回路構成となっている。なお、隣接する電池セル１０と監視回路２２との具体的な接続態様については後述する。

均等化スイッチ２２１は、各電池セルＢＣｉ〜ＢＣｉ＋２のうち、高電圧となる電池セルの両端子を短絡させ、高電圧となる電池セル１０を放電することで、各電池セルＢＣｉ〜ＢＣｉ＋２のセル電圧のばらつきを均等化する均等化手段として機能する。本実施形態では、均等化スイッチ２２１を半導体スイッチであるＭＯＳＦＥＴで構成している。

スイッチ切替回路２２２は、各均等化スイッチ２２１のオンオフを切り替えるスイッチ切替手段であり、制御装置からの出力信号に応じて、所定の電池セル１０に対応する均等化スイッチ２２１をオンする。

電圧検出部２２３は、各分岐ラインＬｄｉｖそれぞれに接続され、各分岐ラインＬｄｉｖにおける２つの分岐ライン間の電位差から電池セルＢＣｉ〜ＢＣｉ＋３のセル電圧（端子間電圧）を検出する。

本実施形態の電圧検出部２２３は、電位差を検出して制御装置に出力する検出部、および各分岐ラインＬｄｉｖから２つの分岐ラインを選択して検出部に接続するマルチプレクサで構成されている。このマルチプレクサは、電圧検出対象となる電池セル１０を切り替える切替手段として機能するもので、制御装置からの出力信号に応じて制御される。

ここで、本実施形態の電圧検出部２２３は、隣り合う接続ラインＬの一方に接続された一対の分岐ラインＬｄｉｖにおける一方の分岐ライン、および隣り合う接続ラインＬの他方に接続された一対の分岐ラインＬｄｉｖにおける一方の分岐ライン間の電位差から電池セルのセル電圧を検出する。なお、本実施形態の均等化スイッチ２２１は、隣り合う接続ラインＬの一方に接続された一対の分岐ラインＬｄｉｖにおける他方の分岐ライン、および隣り合う接続ラインＬの他方に接続された一対の分岐ラインにおける他方の分岐ライン間に接続されている。

制御装置は、ＣＰＵ、記憶手段を構成する各種メモリからなるマイクロコンピュータ、およびその周辺機器で構成され、記憶手段に記憶された制御プログラムに従って各種処理を実行するように構成されている。

本実施形態の制御装置は、電圧検出部２２３にて各電池セル１０のセル電圧を検出する電圧検出処理、および各電池セル１０のセル電圧のばらつきを均等化する均等化処理を実行する。

続いて、隣接する電池セル１０と監視回路２２との接続態様について図２を用いて説明する。図２では、各電池セルＢＣｉ〜ＢＣｉ＋３のうち、隣接する電池セルＢＣｉ、ＢＣｉ＋１に対応する回路構成と各分岐ラインＬｄｉｖとの接続態様を図示している。

なお、説明の便宜上、図２に示すように、隣接する電池セルＢＣｉ、ＢＣｉ＋１のうち、低電位側の電池セルＢＣｉにおける負極側の接続端子Ｐｉに接続された接続ラインＬｉから分岐した一対の分岐ラインＬｄｉｖを第１、第２分岐ラインＬｄｉｖ１、Ｌｄｉｖ２として説明する。また、低電位側の電池セルＢＣｉおよび高電位側の電池セルＢＣｉ＋１間の接続端子Ｐｉ＋１に接続された接続ラインＬｉ＋１から分岐した一対の分岐ラインＬｄｉｖを第３、第４分岐ラインＬｄｉｖ３、Ｌｄｉｖ４として説明する。さらに、高電位側の電池セルＢＣｉ＋１における正極側の接続端子Ｐｉ＋２に接続された接続ラインＬｉ＋２から分岐した一対の分岐ラインＬｄｉｖを第５、第６分岐ラインＬｄｉｖ５、Ｌｄｉｖ６として説明する。

本実施形態の電圧検出部２２３は、第２分岐ラインＬｄｉｖ２および第３分岐ラインＬｄｉｖ３間の電位差から低電位側の電池セルＢＣｉのセル電圧を検出すると共に、第４分岐ラインＬｄｉｖ４および第５分岐ラインＬｄｉｖ５間の電位差から高電位側の電池セルＢＣｉ＋１のセル電圧を検出するように構成されている。

そして、低電位側の電池セルＢＣｉに対応する均等化スイッチＳＷｉは、電池セルＢＣｉの電圧検出用の配線となる第２、第３分岐ラインＬｄｉｖ２、Ｌｄｉｖ３とは異なる第１分岐ラインＬｄｉｖ１および第４分岐ラインＬｄｉｖ４間に接続されている。

従って、均等化スイッチＳＷｉをオンして低電位側の電池セルＢＣｉを放電させる際に流れる電流は、電池セルＢＣｉの電圧検出用の配線となる第２、第３分岐ラインＬｄｉｖ２、Ｌｄｉｖ３に流れることなく、第４分岐ラインＬｄｉｖ４に設けられた抵抗器Ｒおよび第１分岐ラインＬｄｉｖ１に設けられた抵抗器Ｒを介して流れる。

また、高電位側の電池セルＢＣｉ＋１に対応する均等化スイッチＳＷｉ＋１は、電池セルＢＣｉ＋１の電圧検出用の配線となる第４、第５分岐ラインＬｄｉｖ４、Ｌｄｉｖ５とは異なる第３分岐ラインＬｄｉｖ３および第６分岐ラインＬｄｉｖ６間に接続されている。

このため、均等化スイッチＳＷｉ＋１をオンして高電位側の電池セルＢＣｉ＋１を放電させる際に流れる電流は、電池セルＢＣｉ＋１の電圧検出用の配線となる第４、第５分岐ラインＬｄｉｖ４、Ｌｄｉｖ５に流れることなく、第６分岐ラインＬｄｉｖ６に設けられた抵抗器Ｒ、および第３分岐ラインＬｄｉｖ３に設けられた抵抗器Ｒを介して流れる。

なお、電池セルＢＣｉ、ＢＣｉ＋１以外の他の電池セルに対応する回路構成と分岐ラインＬｄｉｖとの接続態様は、電池セルＢＣｉ、ＢＣｉ＋１に対応する回路構成と分岐ラインＬｄｉｖとの接続態様と同様であるため、説明を省略する。

次に、本実施形態の電池監視装置２の作動について説明する。まず、本実施形態の制御装置が実行する電圧検出処理について説明する。

電圧検出処理は、制御装置が各電池セル１０のセル電圧の検出を指示する制御信号を監視回路２２に入力することで、監視回路２２の電圧検出部２２３が各電池セルのセル電圧を検出する。

例えば、電池セルＢＣｉのセル電圧を検出する際には、マルチプレクサが図２に示す第２分岐ラインＬｄｉｖ２および第３分岐ラインＬｄｉｖ３を検出部に接続する。これにより、検出部が第２、第３分岐ラインＬｄｉｖ２、Ｌｄｉｖ３間の電位差を電池セルＢＣｉのセル電圧として検出する。

また、電池セルＢＣｉ＋１のセル電圧を検出する際には、マルチプレクサが第４分岐ラインＬｄｉｖ４および第５分岐ラインＬｄｉｖ５を検出部に接続する。これにより、検出部が第４、第５分岐ラインＬｄｉｖ５、Ｌｄｉｖ５間の電位差を電池セルＢＣｉ＋１のセル電圧として検出する。

ここで、例えば、電池セルＢＣｉに対応する均等化スイッチＳＷｉが何らかの理由により短絡し、リーク電流が、図３の矢印で示すように、第１、第４分岐ラインＬｄｉｖ１、Ｌｄｉｖ４に流れた際の電圧検出時の影響について説明する。

この場合、電池セルＢＣｉのセル電圧を検出する際には、電位差を検出する第２、第３分岐ラインＬｄｉｖ２、Ｌｄｉｖ３にリーク電流が流れないことから、電圧検出部２２３にて電池セルＢＣｉのセル電圧として正確に検出することができる。

これに対して、電池セルＢＣｉ＋１のセル電圧を検出する際には、電位差を検出する第４分岐ラインＬｄｉｖ４にリーク電流が流れてしまうことから、電圧検出部２２３にて検出する検出値（第４、第５分岐ラインＬｄｉｖ４、Ｌｄｉｖ５間の電位差）が、実際の電池セルＢＣｉ＋１のセル電圧に対して変動する。

しかし、この場合、リーク電流は、第４分岐ラインＬｄｉｖ４に設けられた抵抗器Ｒを
隣接する電池セルＢＣｉ、ＢＣｉ＋１間の接続端子Ｐｉ＋１から監視回路２２側の端子Ｃｄｉｖに流れ、監視回路２２側の端子Ｃｄｉｖの電位が下がる。

これにより、電圧検出部２２３の検出値は、実際の電池セルＢＣｉ＋１のセル電圧よりも高い値となるため、電池セルＢＣｉ＋１の充電時等における電池セルＢＣｉ＋１の過充電を抑制できる。この結果、電池セルＢＣｉ＋１の異常な発熱や発煙を効果的に防止できる。

続いて、本実施形態の制御装置が実行する均等化処理について説明する。均等化検出処理は、制御装置が各電池セル１０のうち、放電対象となる電池セル１０を決定し、当該電池セル１０の放電を指示する制御信号を監視回路２２に入力することで、監視回路２２のスイッチ切替回路２２２が、放電対象となる電池セル１０に対応する均等化スイッチ２２１をオンに切り替える。

例えば、電池セルＢＣｉが放電対象となる場合、スイッチ切替回路２２２が、電池セルＢＣｉに対応する均等化スイッチＳＷｉをオンに切り替える。

これにより、電池セルＢＣｉの両端の接続端子Ｐｉ、Ｐｉ＋１に接続された各接続ラインＬｉ、Ｌｉ＋１から分岐した第１分岐ラインＬｄｉｖ１、および第４分岐ラインＬｄｉｖ４が短絡する。そして、図４の実線矢印で示すように、電池セルＢＣｉ、第１、第４分岐ラインＬｄｉｖ１、Ｌｄｉｖ４で構成される閉回路内を放電電流が流れて、電池セルＢＣｉが放電する。なお、電池セルＢＣｉを放電させる際の放電電流は、電池セルＢＣｉの電圧と第１、第４分岐ラインＬｄｉｖ１、Ｌｄｉｖ４に設けられた２つの抵抗器Ｒの抵抗値により決まる。

一方、電池セルＢＣｉ＋１が放電対象となる場合、スイッチ切替回路２２２が、電池セルＢＣｉ＋１に対応する均等化スイッチＳＷｉ＋１をオンに切り替える。

これにより、電池セルＢＣｉ＋１の両端の接続端子Ｐｉ＋１、Ｐｉ＋２に接続された各接続ラインＬｉ＋１、Ｌｉ＋２から分岐した第３、第６分岐ラインＬｄｉｖ３、Ｌｄｉｖ６が短絡する。そして、図４の破線矢印で示すように、電池セルＢＣｉ＋１、第３、第６分岐ラインＬｄｉｖ３、Ｌｄｉｖ６で構成される閉回路内を放電電流が流れて、電池セルＢＣｉ＋１が放電する。なお、電池セルＢＣｉ＋１を放電させる際の放電電流は、電池セルＢＣｉ＋１の電圧と第３、第６分岐ラインＬｄｉｖ３、Ｌｄｉｖ６に設けられた２つの抵抗器Ｒの抵抗値により決まる。

また、例えば、隣接する電池セルＢＣｉ、ＢＣｉ＋１それぞれが放電対象となり、各電池セルＢＣｉ、ＢＣｉ＋１を同時に放電させる場合、スイッチ切替回路２２２が、各電池セルＢＣｉ、ＢＣｉ＋１に対応する均等化スイッチＳＷｉ、ＳＷｉ＋１をオンに切り替える。

これにより、第１、第４分岐ラインＬｄｉｖ１、Ｌｄｉｖ４が短絡すると共に、第３、第６分岐ラインＬｄｉｖ３、Ｌｄｉｖ６が短絡し、図４の実線矢印および破線矢印で示すように、放電電流が流れて、各電池セルＢＣｉ、ＢＣｉ＋１が放電する。

この際、放電電流は、各電池セルＢＣｉ、ＢＣｉ＋１の電圧と第１、第３、第４、第６分岐ラインＬｄｉｖ１、Ｌｄｉｖ３、Ｌｄｉｖ４、Ｌｄｉｖ６に設けられた４つの抵抗器Ｒの抵抗値により決まることとなるので、単一の電池セル１０を放電させる際の放電電流と同様となる。つまり、隣接する電池セルＢＣｉ、ＢＣｉ＋１を同時に放電させる際の穂電電流は、単一の電池セル１０を放電させる際の放電電流と同様となる。このことは、隣接する他の電池セル同士を同時に放電させる場合について同じである。

次に、本実施形態の電池監視装置２の特徴について説明する。本実施形態の電池監視装置２によれば、図５に示すように、図６に示すＡ型回路、図７に示すＢ型回路、図８に示すＣ型回路、図９に示すＤ型回路といった従来の回路構成で課題となっていた事項を解消することができる。

具体的には、本実施形態では、同一の電池セル１０における電圧検出用の分岐ラインＬｄｉｖと、均等化スイッチ２２１が接続された分岐ラインＬｄｉｖ配線とが異なる配線となる回路構成としている。

例えば、図２における低電位側の電池セルＢＣｉにおける電圧検出用の配線は、第２、第３分岐ラインＬｄｉｖ２、Ｌｄｉｖ３となり、均等化スイッチＳＷｉが接続された配線は、第１、第４分岐ラインＬｄｉｖ１、Ｌｄｉｖ４となる。また、高電位側の電池セルＢＣｉ＋１における電圧検出用の配線は、第４、第５分岐ラインＬｄｉｖ４、Ｌｄｉｖ５となり、均等化スイッチ２２１が接続された配線は、第３、第６分岐ラインＬｄｉｖ３、Ｌｄｉｖ６となる。

このため、電池セル１０の電圧検出時に、電圧の検出対象となる電池セル１０に対応する均等化スイッチ２２１にて電流がリークしたとしても、電圧検出部２２３にて正常にセル電圧を検出できる。

なお、電池セル１０の電圧検出時に、電圧の検出対象となる電池セル１０に隣接する電池セル１０に対応する均等化スイッチ２２１にて電流がリークすると、当該リーク電流により電圧検出部２２３の検出値が変動する。

しかし、図６に示すＡ型回路や図７に示すＢ型回路と異なり、電圧検出部２２３の検出値は、実際のセル電圧よりも高い値となるので、電池セル１０の充電時等における電池セル１０の過充電を抑制できる。この結果、電圧の検出対象となる電池セルに対応する均等化スイッチ２２１にて電流がリークしたとしても、電池セルの異常な発熱や発煙を効果的に防止可能となる。

また、本実施形態の回路構成では、隣接する電池セル１０における均等化スイッチ２２１が接続された配線が異なる配線となり、放電電流が流れる電流経路がそれぞれ独立した閉回路となる。

例えば、図２における低電位側の電池セルＢＣｉに対応する均等化スイッチＳＷｉが接続された配線は、第１、第４分岐ラインＬｄｉｖ１、Ｌｄｉｖ４となり、放電電流は、低電位側の電池セルＢＣｉ、第１、第４分岐ラインＬｄｉｖ１、Ｌｄｉｖ４で構成される閉回路内を流れる。また、高電位側の電池セルＢＣｉ＋１に対応する均等化スイッチＳＷｉ＋１が接続された配線は、第３、第６分岐ラインＬｄｉｖ３、Ｌｄｉｖ６となり、放電電流は、高電位側の電池セルＢＣｉ＋１、第３、第６分岐ラインＬｄｉｖ３、Ｌｄｉｖ６で構成される閉回路内を流れる。

このため、均等化スイッチ２２１にて隣接する電池セル１０それぞれを放電させた際の放電電流は、均等化スイッチ２２１にて単一の電池セル１０を放電させた場合の際の放電電流と同様となり、隣接する電池セル１０同士を同時に均等化することが可能となる。この結果、均等化処理に要する時間の短縮化を図ることができる。

さらに、本実施形態では、隣接する電池セル１０の一方の電池セルにおける電圧検出用の配線を、他方の電池セルに対応する均等化スイッチ２２１を接続する配線として共用する回路構成としている。

例えば、図２における低電位側の電池セルＢＣｉにおける電圧検出用の第３分岐ラインＬｄｉｖ３は、高電位側の電池セルＢＣｉ＋１に対応する均等化スイッチＳＷｉ＋１を接続する配線として機能する。また、高電位側の電池セルＢＣｉ＋１における電圧検出用の第４分岐ラインＬｄｉｖ４は、低電位側の電池セルＢＣｉに対応する均等化スイッチＳＷｉを接続する配線として機能する。

このため、本実施形態の回路構成によれば、図９に示すＤ型回路の如く均等化スイッチＳＷを接続する配線およびフィルタ用抵抗Ｒｆを設ける配線を完全に分離させる回路構成に比べて、監視回路２２に接続する配線数、および監視回路２２側に設ける端子数を少なくすることができる。

従って、本実施形態の構成によれば、監視回路２２の肥大化、および電池セル１０の過充電を抑制しつつ、隣接する電池セル１０を同時に放電させることが可能となる。

（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、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。例えば、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の実施形態では、フィルタ回路２１を抵抗器ＲおよびコンデンサＣｆからなるＲＣ回路で構成する例について説明したが、これに限定されず、その他の回路でフィルタ回路２１を構成してもよい。

（２）上述の実施形態では、均等化スイッチ２２１をＭＯＳＦＥＴで構成した例について説明したが、これに限定されず、均等化スイッチ２２１を他の半導体スイッチで構成してもよい。

（３）上述の実施形態では、監視回路２２に均等化スイッチ２２１のオンオフを切り替えるスイッチ切替回路２２２を設ける例について説明したが、これに限らず、スイッチ切替回路２２２を監視回路２２の外部に設ける構成としてもよい。

（４）上述の実施形態では、電圧検出部２２３を検出部およびマルチプレクサで構成する例について説明したが、これに限定されない。例えば、各電池セル１０に対応して複数の検出部を設け、各検出部により電圧検出部２２３を構成するようにしてもよい。

（５）上述の実施形態では、電池監視装置２をハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される組電池１に適用する例を説明したが、車載された組電池１に限らず、据置型の組電池１等に適用してもよい。

（６）上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

（７）上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。

１ 組電池
１０ 電池セル
２２ 監視回路
２２１ 均等化スイッチ
２２３ 電圧検出部
Ｒ 抵抗器
Ｌ 接続ライン
Ｌｄｉｖ 分岐ライン
Ｌｄｉｖ１ 第１分岐ライン
Ｌｄｉｖ２ 第２分岐ライン
Ｌｄｉｖ３ 第３分岐ライン
Ｌｄｉｖ４ 第４分岐ライン
Ｌｄｉｖ５ 第５分岐ライン
Ｌｄｉｖ６ 第６分岐ライン

Claims (2)

1. 複数の電池セル（１０）を直列接続して構成される組電池（１）に適用される電池監視装置であって、
   一端側が前記複数の電池セルの接続端子に接続された複数の接続ライン（Ｌ）と、
   前記複数の接続ラインの他端側に接続され、二股に分岐する一対の分岐ライン（Ｌｄｉｖ）と、
   前記一対の分岐ラインそれぞれに設けられた抵抗器（Ｒ）と、
   前記複数の接続ライン、および前記一対の分岐ラインを介して前記複数の電池セルの接続端子に接続された監視回路（２２）と、を備え、
   前記監視回路は、
   隣り合う前記接続ラインの一方に接続された前記一対の分岐ラインにおける一方の分岐ライン、および前記隣り合う接続ラインの他方に接続された前記一対の分岐ラインにおける一方の分岐ライン間の電位差から前記電池セルのセル電圧を検出する電圧検出部（２２３）と、
   前記複数の電池セルに対応して複数設けられ、前記隣り合う接続ラインの一方に接続された前記一対の分岐ラインにおける他方の分岐ライン、および前記隣り合う接続ラインの他方に接続された前記一対の分岐ラインにおける他方の分岐ラインを短絡させて、前記電池セルを放電させる均等化スイッチ（２２１）と、を含んで構成され、
   隣接する前記電池セルのうち、低電位側の電池セル（ＢＣｉ）における負極側の接続端子に接続された前記接続ライン（Ｌｉ）から分岐した前記一対の分岐ラインを第１、第２分岐ライン（Ｌｄｉｖ１、Ｌｄｉｖ２）、前記低電位側の電池セルおよび高電位側の電池セル間の接続端子に接続された前記接続ライン（Ｌｉ＋１）から分岐した前記一対の分岐ラインを第３、第４分岐ライン（Ｌｄｉｖ３、Ｌｄｉｖ４）、前記高電位側の電池セルにおける正極側の接続端子に接続された前記接続ライン（Ｌｉ＋２）から分岐した前記一対の分岐ラインを第５、第６分岐ライン（Ｌｄｉｖ５、Ｌｄｉｖ６）としたとき、
   前記電圧検出部は、前記第２分岐ラインおよび前記第３分岐ライン間の電位差から前記低電位側の電池セルのセル電圧を検出すると共に、前記第４分岐ラインおよび前記第５分岐ライン間の電位差から前記高電位側の電池セルのセル電圧を検出するように構成され、
   前記低電位側の電池セルに対応する前記均等化スイッチは、前記低電位側の電池セルを放電させる際に流れる放電電流が、前記第４分岐ラインに設けられた前記抵抗器および前記第１分岐ラインに設けられた前記抵抗器を介して流れるように、前記第１分岐ラインおよび前記第４分岐ライン間に接続されており、
   前記高電位側の電池セルに対応する前記均等化スイッチは、前記高電位側の電池セルを放電させる際に流れる放電電流が、前記第６分岐ラインに設けられた前記抵抗器、および前記第３分岐ラインに設けられた前記抵抗器を介して流れるように、前記第３分岐ラインおよび前記第６分岐ライン間に接続されていることを特徴とする電池監視装置。
2. 前記第２分岐ラインおよび前記第３分岐ライン間、および前記第４分岐ラインおよび前記第５分岐ラインの間には、それぞれコンデンサ（Ｃｆ）が接続されており、
   前記コンデンサは、前記分岐ラインに設けられた前記抵抗器と共にフィルタ回路を構成していることを特徴とする請求項１に記載の電池監視装置。

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