JP2015059762A

JP2015059762A - 組電池モジュール及び断線検出方法

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Publication number: JP2015059762A
Application number: JP2013192127A
Authority: JP
Inventors: 木敦久鈴; Atsuhisa Suzuki
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2013-09-17
Filing date: 2013-09-17
Publication date: 2015-03-30
Anticipated expiration: 2033-09-17
Also published as: US20150077124A1; CN104466287A; JP5989620B2

Abstract

【課題】断線を精度良く検出する。【解決手段】一実施形態によれば、組電池モジュールは、直列接続された複数の電池セルと、複数の抵抗と、マルチプレクサと、電圧測定部と、複数の故障検出スイッチと、制御部と、を備える。複数の抵抗は、対応する電池セルの正極または負極に接続された一端と、対応するノードに接続された他端と、をそれぞれ有する。複数の故障検出スイッチは、対応する電池セルの正極及び負極に対応する２つのノード間にそれぞれ接続されている。制御部は、何れかのノードに共通に接続された２つの故障検出スイッチのうち、一方の故障検出スイッチをオンからオフに切り替えた時の一方又は他方の故障検出スイッチに接続された２つのノード間の第１電圧と、他方の故障検出スイッチをオンからオフに切り替えた時の第１電圧が測定された２つのノード間の第２電圧と、に基づいて、断線を検出する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、組電池モジュール及び断線検出方法に関する。

電気自動車や家電製品などの電源として、直列接続された複数の電池セルからなる組電池（多直列電池セル）が用いられている。組電池モジュールは、この組電池と、組電池を安全に動作させるために各電池セルの電圧を監視する電圧監視回路と、を備える。電圧監視回路は、複数の電池セルから何れかの電池セルを選択可能なマルチプレクサと、選択された電池セルの両端の電圧を測定する電圧測定部と、任意の電池セルから抵抗に電流を流すことで各電池セルのエネルギーを均等化するセルバランスを行うセルバランス部と、を備えている。

セルバランスを行う電流経路は、電圧測定の経路とは別になっている。そのため、ある電池セルに対してセルバランスを行いながら電圧を測定できる。

このような組電池モジュールにおいて、各電池セルとマルチプレクサとを接続している配線が断線した場合、それを検出する必要がある。しかし、配線が断線した場合であっても、断線部分からマルチプレクサまでの間の配線の寄生容量等により定まる電圧がマルチプレクサに供給される。そのため、断線した配線に対応する電池セルがマルチプレクサで選択された時に、何らかの電圧が検出される。この時に検出された電圧は、他の正常な電池セルの電圧と大きな差が無い可能性がある。従って、単に各電池セルの電圧を検出するだけでは、断線を精度良く検出することができない。

特開２０１２−１３７３３４号公報

本発明の目的は、断線を精度良く検出できる組電池モジュール及び断線検出方法を提供することにある。

一実施形態によれば、組電池モジュールは、直列接続された複数の電池セルと、複数の抵抗と、マルチプレクサと、電圧測定部と、複数の故障検出スイッチと、制御部と、を備える。複数の抵抗は、対応する電池セルの正極または負極に接続された一端と、対応するノードに接続された他端と、をそれぞれ有する。マルチプレクサは、前記ノードの中から、何れかの電池セルの正極及び負極に対応する２つのノードを選択する。電圧測定部は、前記マルチプレクサで選択された２つのノード間の電圧を測定する。複数の故障検出スイッチは、対応する電池セルの正極及び負極に対応する２つのノード間にそれぞれ接続され、当該２つのノード間のオン又はオフを切り替え可能である。制御部は、何れかのノードに共通に接続された２つの故障検出スイッチのうち、一方の故障検出スイッチをオンからオフに切り替えた時の一方又は他方の故障検出スイッチに接続された２つのノード間の第１電圧と、他方の故障検出スイッチをオンからオフに切り替えた時の前記第１電圧が測定された２つのノード間の第２電圧と、に基づいて、断線を検出する。

第１の実施形態に係る組電池モジュールの概略構成を示す図である。第１の実施形態に係る断線検出方法を説明するための組電池モジュールの一部の構成を示す図である。正常な場合に、第１の実施形態に係る断線検出方法を実行した時に測定される電圧を示す図である。断線している場合に、第１の実施形態に係る断線検出方法を実行した時に測定される電圧を示す図である。電池セルが０Ｖの場合に、第１の実施形態に係る断線検出方法を実行した時に測定される電圧を示す図である。

以下に、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。これらの実施形態は、本発明を限定するものではない。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る組電池モジュールの概略構成を示す図である。組電池モジュールは、ｎ（ｎは２以上の整数）個の電池セルＢＴ１〜ＢＴｎと、ｎ＋１個のセルバランス抵抗Ｒ１〜Ｒ（ｎ＋１）と、ｎ＋１個の抵抗ＲＡ１〜ＲＡ（ｎ＋１）と、ｎ個のコンデンサＣ１〜Ｃｎと、電池監視回路１０と、制御部２１と、を備える。

電池セルＢＴ１〜ＢＴｎは、直列接続され、組電池（多直列電池セル）２２を構成している。電池セルＢＴ１〜ＢＴｎは、例えばリチウムイオン電池などの二次電池である。最下位の電池セルＢＴ１の負極と、最上位の電池セルＢＴｎの正極は、図示しない負荷等に接続されている。

抵抗ＲＡ１〜ＲＡ（ｎ＋１）は、対応する電池セルの正極または負極に接続された一端と、対応する電圧監視回路１０の第１入力端子ＴＡ１〜ＴＡ（ｎ＋１）に接続された他端と、をそれぞれ有する。例えば、抵抗ＲＡ１は、電池セルＢＴ１の負極に接続された一端と、対応する第１入力端子ＴＡ１に接続された他端とを有する。抵抗ＲＡ２は、電池セルＢＴ２の負極に接続された一端と、第１入力端子ＴＡ２に接続された他端とを有する。抵抗ＲＡｎは、電池セルＢＴｎの負極に接続された一端と、第１入力端子ＴＡｎに接続された他端とを有する。抵抗ＲＡ（ｎ＋１）は、電池セルＢＴｎの正極に接続された一端と、第１入力端子ＴＡ（ｎ＋１）に接続された他端とを有する。抵抗ＲＡ１〜ＲＡ（ｎ＋１）の抵抗値は、任意である。

コンデンサＣ１は、抵抗ＲＡ１の他端と抵抗ＲＡ２の他端との間に接続され、コンデンサＣｎは、抵抗ＲＡｎの他端と抵抗ＲＡ（ｎ＋１）の他端との間に接続されている。

これらの抵抗ＲＡ１〜ＲＡ（ｎ＋１）とコンデンサＣ１〜ＣｎはＲＣフィルタを構成し、電圧測定に不要なノイズ成分を除去する。

セルバランス抵抗Ｒ１〜Ｒ（ｎ＋１）は、対応する電池セルの正極または負極に接続された一端と、対応する電圧監視回路１０の第２入力端子Ｔ１〜Ｔ（ｎ＋１）に接続された他端と、をそれぞれ有する。セルバランス抵抗Ｒ１は、対応する電池セルＢＴ１の負極に接続された一端と、第２入力端子Ｔ１に接続された他端とを有する。セルバランス抵抗Ｒ（ｎ＋１）は、対応する電池セルＢＴｎの正極に接続された一端と、第２入力端子Ｔ（ｎ＋１）に接続された他端とを有する。セルバランス抵抗Ｒ１〜Ｒ（ｎ＋１）の抵抗値は、任意である。

電圧監視回路１０は、ｎ個のセルバランススイッチＳＷ１〜ＳＷｎと、ｎ＋２個の故障検出スイッチＳＷＡ０〜ＳＷＡ（ｎ＋１）と、マルチプレクサ１１と、電圧測定部１２と、シーケンサ１３と、インターフェース１４と、を備える。電圧監視回路１０は、例えば半導体集積回路である。なお、電圧監視回路１０は、制御部２１を含んでも良い。この場合、電圧監視回路１０は、インターフェース１４を含まなくても良い。

故障検出スイッチＳＷＡ１〜ＳＷＡｎは、対応する電池セルの正極及び負極に対応する２つの第１入力端子間にそれぞれ接続されている。故障検出スイッチＳＷＡ０は、一端が接地電位および電池セルＢＴ１の負極の電圧に接続され、他端が入力端子ＴＡ１に接続されている。また、故障検出スイッチＳＷＡ（ｎ＋１）は、一端が入力端子ＴＡ（ｎ＋１）に接続され、他端が電池セルＢＴｎの正極の電圧に接続されている。故障検出スイッチＳＷＡ０〜ＳＷＡ（ｎ＋１）は、制御部２１に制御され、オン・オフを切り替え可能である。

セルバランススイッチＳＷ１〜ＳＷｎは、対応する電池セルの正極及び負極に対応する２つの第２入力端子間にそれぞれ接続されている。セルバランススイッチＳＷ１〜ＳＷｎは、制御部２１に制御され、オン・オフを切り替え可能である。

セルバランス抵抗Ｒ１〜Ｒ（ｎ＋１）とセルバランススイッチＳＷ１〜ＳＷｎは、セルバランス部として機能する。セルバランス部は、任意のセルバランススイッチがオンすることで、任意の電池セルから対応する２つのセルバランス抵抗に電流を流し、これにより各電池セルのエネルギーを均等化するセルバランスを行う。

マルチプレクサ１１は、故障検出スイッチＳＷＡ１〜ＳＷＡｎの両端（ノードＮＡ１〜ＮＡ（ｎ＋１））が接続されている。マルチプレクサ１１は、シーケンサ１３の制御に応じて、ノードＮＡ１〜ＮＡ（ｎ＋１）の中から、２つのノードを選択する。

電圧測定部１２は、マルチプレクサ１１で選択された２つのノード間の電圧を測定し、測定結果をインターフェース１４に出力する。

シーケンサ１３は、予め定められた順番で２つのノードが選択されるよう、マルチプレクサ１１を制御する。

制御部２１は、セルバランススイッチＳＷ１〜ＳＷｎと、故障検出スイッチＳＷＡ０〜ＳＷＡ（ｎ＋１）と、マルチプレクサ１１を制御する。また、制御部２１は、電圧測定部１２における測定結果を受け取り、この測定結果に基づいて外部の充電回路等（図示せず）を制御、および、断線検出を行う。

本実施形態では、セルバランスを行う電流経路と電圧測定の経路とが分離されている事により、セルバランススイッチＳＷ１〜ＳＷｎのオン・オフを切り替えても電圧測定には影響を与えない。すなわち、セルバランススイッチＳＷ１〜ＳＷｎのオン又はオフに拘らず電圧測定を行う事ができる。

（断線検出方法）
次に、図２〜図５を参照して、組電池モジュールにおける断線検出方法について説明する。断線とは、電池セル間の接続ノードと入力端子ＴＡとを結ぶ配線が断線していることを表す。図２は、第１の実施形態に係る組電池モジュールの断線検出方法を説明するための図である。具体的には、配線Ｗｋ（ｋは２からｎの間の任意の整数）の断線検出方法について説明する。図２は、隣り合う２つの電池セルＢＴ（ｋ−１），ＢＴｋと、これら２つの電池セルに関連する構成とを示している。

制御部２１は、何れかの入力端子ＴＡｋに共通に接続された２つの故障検出スイッチＳＷＡ（ｋ−１），ＳＷＡｋのうち、他方の故障検出スイッチＳＷＡｋをオフに維持し、一方の故障検出スイッチＳＷＡ（ｋ−１）をオン及びオフに切り替えた時のノードＮＡ（ｋ−１）、ＮＡｋ間及びノードＮＡｋ、ＮＡ（ｋ＋１）間の電圧を測定する。また、一方の故障検出スイッチＳＷＡ（ｋ−１）をオフに維持し、他方の故障検出スイッチＳＷＡｋをオン及びオフに切り替えた時のノードＮＡ（ｋ−１）、ＮＡｋ間及びノードＮＡｋ、ＮＡ（ｋ＋１）間の電圧を測定する。以下の説明では、ノードＮＡ（ｋ−１），ＮＡｋ間及びノードＮＡｋ，ＮＡ（ｋ＋１）間における、故障検出スイッチＳＷＡ（ｋ−１）をオンからオフに切り替えた時の電圧を第１電圧とし、故障検出スイッチＳＷＡｋをオンからオフに切り替えた時の電圧を第２電圧とする。

また、制御部２１は、一方の故障検出スイッチＳＷＡ（ｋ−１）をオンからオフに切り替える前後において他方の故障検出スイッチＳＷＡｋをオフに保ち、他方の故障検出スイッチＳＷＡｋをオンからオフに切り替える前後において一方の故障検出スイッチＳＷＡ（ｋ−１）をオフに保つ。

また、制御部２１は、故障検出時には、セルバランススイッチＳＷ１〜ＳＷｎをオフにすると共に、故障検出スイッチＳＷＡ（ｋ−２）及びＳＷＡ（ｋ＋１）（図示せず）をオフにする。

図３は、正常な場合に測定される電圧を示す図である。図４は、断線している場合に測定される電圧を示す図である。図５は、電池セルＢＴ（ｋ−１）が０Ｖの場合に測定される電圧を示す図である。

（手順１）
一方の故障検出スイッチＳＷＡ（ｋ−１）をオンにして、他方の故障検出スイッチＳＷＡｋをオフにする。このとき、断線が発生していない正常状態では、電池セルＢＴ（ｋ−１）、抵抗ＲＡｋ、入力端子ＴＡｋ、故障検出スイッチＳＷＡ（ｋ−１）、入力端子ＴＡ（ｋ−１）、抵抗ＲＡ（ｋ−１）の経路１で電流が流れる。

故障検出スイッチＳＷＡ（ｋ−１）のオン抵抗を無視すると、ノードＮＡ（ｋ−１），ＮＡｋの電圧は等しく、電池セルＢＴ（ｋ−１）の負極側の電位を基準とすると、図３に示すように、ノードＮＡ（ｋ−１），ＮＡｋ間の電圧は０Ｖとなり、ノードＮＡｋ，ＮＡ（ｋ＋１）間の電圧は電池セルＢＴｋの電圧と電池セルＢＴ（ｋ−１）の半分の電圧との和となる。

これに対し、配線Ｗｋに断線が発生している状態では、電流が流れない。従って、断線が発生していた場合、図４に示すように、ノードＮＡ（ｋ−１），ＮＡｋ間の電圧は０Ｖとなり、ノードＮＡｋ，ＮＡ（ｋ＋１）間の電圧は電池セルＢＴ（ｋ−１）の電圧と電池セルＢＴｋの電圧との和となる。

（手順２）
次に、故障検出スイッチＳＷＡ（ｋ−１），ＳＷＡｋをともにオフにする。

断線が発生していない正常状態では、ノードＮＡ（ｋ−１），ＮＡｋ間の電圧は電池セルＢＴ（ｋ−１）の電圧となり、ノードＮＡｋ，ＮＡ（ｋ＋１）間の電圧は電池セルＢＴｋの電圧となる。

これに対し、断線が発生していた場合、ノードＮＡｋはハイインピーダンス状態となり、周辺に接続された部品、配線等の寄生容量により、直前状態の電圧が維持される。つまり、電池セルＢＴ（ｋ−１）の負極側の電位を基準として、ノードＮＡｋにおける電圧は０Ｖを維持し、ノードＮＡ（ｋ−１），ＮＡｋ間の電圧は０Ｖとなる。一方、ノードＮＡｋ，ＮＡ（ｋ＋１）間の電圧は、電池セルＢＴ（ｋ−１）と電池セルＢＴｋとの電圧の和となる。従って、ノードＮＡ（ｋ−１），ＮＡｋ間の電圧が０Ｖのとき、異常があると判断することができる。

但し、この状態では、断線しておらず電池セル自体に異常があるのか、あるいは断線しているかを判別できない。これは、図５に示すように、断線しておらず電池セルＢＴ（ｋ−１）自体の電圧が０Ｖである場合にも、ノードＮＡ（ｋ−１），ＮＡｋ間の第１電圧として０Ｖが測定されるためである。そのため、これを判別するために、更に次の操作を続けて行う。

（手順３）
次に、一方の故障検出スイッチＳＷＡ（ｋ−１）をオフにして、他方の故障検出スイッチＳＷＡｋをオンにする。このとき、断線が発生していない正常状態では、電池セルＢＴｋ、抵抗ＲＡ（ｋ＋１）、入力端子ＴＡ（ｋ＋１）、故障検出スイッチＳＷＡｋ、入力端子ＴＡｋ、抵抗ＲＡｋの経路２で電流が流れる。

故障検出スイッチＳＷＡｋのオン抵抗を無視すると、２つのノードＮＡｋ，ＮＡ（ｋ＋１）の電圧は等しく、電池セルＢＴ（ｋ−１）の負極側の電位を基準とすると、図３に示すように、ノードＮＡ（ｋ−１），ＮＡｋ間の電圧は電池セルＢＴ（ｋ−１）の電圧と電池セルＢＴｋの電圧の半分の電圧との和となり、ノードＮＡｋ，ＮＡ（ｋ＋１）間の電圧は０Ｖとなる。

これに対し、配線Ｗｋに断線が発生している状態では、電流が流れない。従って、断線が発生していた場合、図４に示すように、ノードＮＡｋ，ＮＡ（ｋ＋１）間の電圧は０Ｖとなり、ノードＮＡ（ｋ−１），ＮＡｋ間の電圧は、電池セルＢＴ（ｋ−１）の電圧と、電池セルＢＴｋの電圧との和となる。

（手順４）
最後に、故障検出スイッチＳＷＡ（ｋ−１），ＳＷＡｋをオフにする。

断線が発生していない正常状態では、ノードＮＡ（ｋ−１），ＮＡｋ間の電圧は電池セルＢＴ（ｋ−１）の電圧となり、ノードＮＡｋ，ＮＡ（ｋ＋１）間の電圧は電池セルＢＴｋの電圧となる。即ち、これらの電圧は、手順２で得られる電圧と等しい。

これに対し、断線が発生していた場合、ノードＮＡｋはハイインピーダンス状態となり、周辺に接続された部品、配線等の寄生容量により、直前状態の電圧が維持される。つまり、電池セルＢＴ（ｋ−１）の負極側の電位を基準として、ノードＮＡｋにおける電圧は、電池セルＢＴ（ｋ−１）と電池セルＢＴｋとの電圧の和を維持する。従って、この状態で電圧測定が行われた場合、ノードＮＡ（ｋ−１），ＮＡｋ間の電圧は電池セルＢＴ（ｋ−１）の電圧と電池セルＢＴｋの電圧との和となり、ノードＮＡｋ，ＮＡ（ｋ＋１）間の電圧は０Ｖとなる。

このように、断線が発生していた場合には、手順２と異なる測定結果を手順４で得る事ができる。一方、断線が発生していない場合、即ち正常である場合と電池セル自体の異常である場合には、手順２と手順４とにおいて得られる測定結果は同じである。そのため、本実施形態では、電池セル自体の異常であるか、あるいは断線故障であるかを判別することが出来る。

即ち、制御部２１は、第１電圧と第２電圧とが異なる場合に、故障検出スイッチＳＷＡ（ｋ−１），ＳＷＡｋに接続されたノードＮＡｋと、電池セルＢＴ（ｋ−１），ＢＴｋとの間に接続された配線Ｗｋが断線していると判定する。

また、制御部２１は、第１電圧と第２電圧とが同じである場合に、ノードＮＡｋと、電池セルＢＴ（ｋ−１），ＢＴｋとの間に接続された配線Ｗｋは断線していないと判定する。

また、制御部２１は、第１電圧と第２電圧とがゼロである場合に、電池セルが故障していると判定する。

ここで、配線Ｗ１，Ｗ（ｎ＋１）の断線検出方法について説明する。

配線Ｗ１の断線検出を行う場合、制御部２１は、入力端子ＴＡ１に共通に接続された２つの故障検出スイッチＳＷＡ０，ＳＷＡ１のうち、他方の故障検出スイッチＳＷＡ１をオフに維持し、一方の故障検出スイッチＳＷＡ０をオン及びオフに切り替えた時のノードＮＡ１，ＮＡ２間の電圧を測定する。また、一方の故障検出スイッチＳＷＡ０をオフに維持し、他方の故障検出スイッチＳＷＡ１をオン及びオフに切り替えた時のノードＮＡ１，ＮＡ２間の電圧を測定する。以下の説明では、ノードＮＡ１，ＮＡ２間における、故障検出スイッチＳＷＡ０をオンからオフに切り替えた時の電圧を第１電圧とし、故障検出スイッチＳＷＡ１をオンからオフに切り替えた時の電圧を第２電圧とする。

（手順１）
故障検出スイッチＳＷＡ０をオンにして、故障検出スイッチＳＷＡ１をオフにする。このとき、断線が発生していない正常状態及び断線が発生していた場合において、ノードＮＡ１の電圧は電池セルＢＴ１の負極の電圧（接地電圧）となるため、ノードＮＡ１，ＮＡ２間の電圧は、電池セルＢＴ１の電圧となる。

（手順２）
次に、故障検出スイッチＳＷＡ０，ＳＷＡ１をともにオフにする。

断線が発生していない正常状態では、ノードＮＡ１，ＮＡ２間の第１電圧は、電池セルＢＴ１の電圧となる。

これに対し、断線が発生していた場合、手順１以降、ハイインピーダンスのノードＮＡ１の電圧は電池セルＢＴ１の負極の電圧と等しくなっているため、ノードＮＡ１，ＮＡ２間の第１電圧は、電池セルＢＴ１の電圧となる。

（手順３）
次に、故障検出スイッチＳＷＡ０をオフにして、故障検出スイッチＳＷＡ１をオンにする。このとき、断線が発生していない正常状態及び断線が発生していた場合において、オンしているノードＮＡ１，ＮＡ２間の電圧は０Ｖとなる。

（手順４）
最後に、故障検出スイッチＳＷＡ０，ＳＷＡ１をオフにする。

断線が発生していない正常状態では、ノードＮＡ１，ＮＡ２間の第２電圧は、電池セルＢＴ１の電圧となる。即ち、第２電圧は、手順２で得られた第１電圧と等しい。

これに対し、断線が発生していた場合、手順３以降、ハイインピーダンスのノードＮＡ１の電圧はノードＮＡ２の電圧と等しくなっているため、ノードＮＡ１，ＮＡ２間の第２電圧は０Ｖとなる。即ち、第２電圧は、手順２で得られた第１電圧と異なる。

従って、制御部２１は、第１電圧と第２電圧とが異なる場合に、ノードＮＡ１と電池セルＢＴ１の負極との間に接続された配線Ｗ１が断線していると判定する。

また、制御部２１は、第１電圧と第２電圧とが同じである場合に、ノードＮＡ１と電池セルＢＴ１の負極との間に接続された配線Ｗ１は断線していないと判定する。

また、制御部２１は、第１電圧と第２電圧とがゼロである場合に、電池セルＢＴ１が故障していると判定する。

一方、配線Ｗ（ｎ＋１）の断線検出を行う場合、制御部２１は、入力端子ＴＡ（ｎ＋１）に共通に接続された故障検出スイッチＳＷＡｎ，ＳＷＡ（ｎ＋１）のうち、他方の故障検出スイッチＳＷＡｎをオフに維持し、一方の故障検出スイッチＳＷＡ（ｎ＋１）をオン及びオフに切り替えた時のノードＮＡｎ，ＮＡ（ｎ＋１）間の電圧を測定する。また、一方の故障検出スイッチＳＷＡ（ｎ＋１）をオフに維持し、他方の故障検出スイッチＳＷＡｎをオン及びオフに切り替えた時のノードＮＡｎ，ＮＡ（ｎ＋１）間の電圧を測定する。以下の説明では、ノードＮＡｎ，ＮＡ（ｎ＋１）間における、故障検出スイッチＳＷＡ（ｎ＋１）をオンからオフに切り替えた時の電圧を第１電圧とし、故障検出スイッチＳＷＡｎをオンからオフに切り替えた時の電圧を第２電圧とする。

（手順１）
故障検出スイッチＳＷＡ（ｎ＋１）をオンにして、故障検出スイッチＳＷＡｎをオフにする。このとき、断線が発生していない正常状態及び断線が発生していた場合において、ノードＮＡ（ｎ＋１）の電圧は電池セルＢＴｎの正極の電圧（電源電圧）となるため、ノードＮＡｎ，ＮＡ（ｎ＋１）間の電圧は、電池セルＢＴｎの電圧となる。

（手順２）
次に、故障検出スイッチＳＷＡｎ，ＳＷＡ（ｎ＋１）をともにオフにする。

断線が発生していない正常状態では、ノードＮＡｎ，ＮＡ（ｎ＋１）間の第１電圧は、電池セルＢＴｎの電圧となる。

これに対し、断線が発生していた場合、手順１以降、ハイインピーダンスのノードＮＡ（ｎ＋１）の電圧は電池セルＢＴｎの正極の電圧と等しくなっているため、ノードＮＡｎ，ＮＡ（ｎ＋１）間の第１電圧は電池セルＢＴｎの電圧となる。

（手順３）
次に、故障検出スイッチＳＷＡ（ｎ＋１）をオフにして、故障検出スイッチＳＷＡｎをオンにする。このとき、断線が発生していない正常状態及び断線が発生していた場合において、オンしているノードＮＡｎ，ＮＡ（ｎ＋１）間の電圧は０Ｖとなる。

（手順４）
最後に、故障検出スイッチＳＷＡｎ，ＳＷＡ（ｎ＋１）をオフにする。

断線が発生していない正常状態では、ノードＮＡｎ，ＮＡ（ｎ＋１）間の第２電圧は、電池セルＢＴｎの電圧となる。即ち、第２電圧は、手順２で得られた第１電圧と等しい。

これに対し、断線が発生していた場合、手順３以降、ハイインピーダンスのノードＮＡ（ｎ＋１）の電圧はノードＮＡｎの電圧と等しくなっているため、ノードＮＡｎ，ＮＡ（ｎ＋１）間の第２電圧は０Ｖとなる。即ち、第２電圧は、手順２で得られた第１電圧と異なる。

従って、制御部２１は、第１電圧と第２電圧とが異なる場合に、ノードＮＡ（ｎ＋１）と電池セルＢＴｎの正極との間に接続された配線Ｗ（ｎ＋１）が断線していると判定する。

また、制御部２１は、第１電圧と第２電圧とが同じである場合に、ノードＮＡｎと電池セルＢＴｎの正極との間に接続された配線Ｗ（ｎ＋１）は断線していないと判定する。

また、制御部２１は、第１電圧と第２電圧とがゼロである場合に、電池セルＢＴｎが故障していると判定する。

なお、配線Ｗに接続された２つの故障検出スイッチＳＷＡに対して手順１〜手順４を実行することで、配線Ｗに対して断線検出を行うことができる。なお、手順を入れ替えてもよく、即ち手順３，４，１，２の順で実行しても同様に断線検出を行うことができる。

また、断線検出は、電源オン時に実行してもよく、定期的に実行してもよい。また、ある電池セルの電圧が０Ｖと測定された場合に断線検出を実行し、断線しているか、あるいは、その電池セルの電圧が０Ｖであるかを特定するために実行してもよい。

以上のように、本実施形態によれば、故障検出スイッチＳＷＡ０〜ＳＷＡ（ｎ＋１）を設け、ノードＮＡｋに共通に接続された故障検出スイッチＳＷＡ（ｋ−１），ＳＷＡｋのオン・オフを制御して測定した、第１電圧と、第２電圧と、に基づいて、断線を検出するようにしている。

従って、第１電圧と第２電圧とが異なる場合に断線していると判定することにより、電池セルＢＴ（ｋ−１），ＢＴｋが正常であるか否かに拘らず、断線を精度良く検出できる。

なお、制御部２１は、断線を検出した場合には以降の電池セルＢＴ１〜ＢＴｎの充電を停止するよう、図示しない充電回路等を制御してもよい。これにより、断線のために電圧を測定できない電池セルが過充電されることを防止できる。

（第１の実施形態の変形例）
１つのノードに共通に接続された２つの故障検出スイッチの複数の組に対して、各組に並行して手順１から手順４を実行してもよい。この場合、あるノードに共通に接続された隣り合う２つの故障検出スイッチと、他のノードに共通に接続された隣り合う２つの故障検出スイッチとの間には、手順１から手順４においてオフを保つ少なくとも１つの故障検出スイッチが介在されていてもよい。

また、手順１及び手順３のそれぞれにおいて故障検出スイッチＳＷＡ０〜ＳＷＡ（ｎ＋１）が交互にオンになるように、１つのノードに共通に接続された２つの故障検出スイッチの複数の組に対して、各組に並行して手順１から手順４を実行してもよい。つまり、手順１及び手順３において、故障検出スイッチＳＷＡ０〜ＳＷＡ（ｎ＋１）のうち同一のノードに接続された２つが同時にオンにならない。例えば、ｎを偶数として、手順１において故障検出スイッチＳＷＡ０及び偶数番目の故障検出スイッチＳＷＡ２，ＳＷＡ４，・・・，ＳＷＡ（ｎ−２），ＳＷＡｎをオンにして、他の奇数番目の故障検出スイッチＳＷＡ１，ＳＷＡ３，・・・，ＳＷＡ（ｎ−１），ＳＷＡ（ｎ＋１）をオフにして、隣り合うノード間の各電圧を測定する。次に、手順２において全ての故障検出スイッチＳＷＡ０〜ＳＷＡ（ｎ＋１）をオフにして隣り合うノード間の各電圧を測定する。次に、手順３において故障検出スイッチＳＷＡ０及び偶数番目の故障検出スイッチＳＷＡ２，ＳＷＡ４，・・・，ＳＷＡ（ｎ−２），ＳＷＡｎをオフにして、他の奇数番目の故障検出スイッチＳＷＡ１，ＳＷＡ３，・・・，ＳＷＡ（ｎ−１），ＳＷＡ（ｎ＋１）をオンにして、隣り合うノード間の各電圧を測定する。最後に、手順４において全ての故障検出スイッチＳＷＡ０〜ＳＷＡ（ｎ＋１）をオフにして隣り合うノード間の各電圧を測定する。

この変形例によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、故障検出スイッチＳＷＡ０〜ＳＷＡ（ｎ＋１）を備えることにより、断線を精度良く検出できる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

ＢＴ１〜ＢＴｎ電池セル
Ｒ１〜Ｒ（ｎ＋１）セルバランス抵抗
ＲＡ１〜ＲＡ（ｎ＋１）抵抗
Ｃ１〜Ｃｎコンデンサ
ＳＷ１〜ＳＷｎセルバランススイッチ
ＳＷＡ０〜ＳＷＡ（ｎ＋１）故障検出スイッチ
１０電圧監視回路
１１マルチプレクサ
１２電圧測定部
１３シーケンサ
１４インターフェース
２１制御部

Claims

直列接続された複数の電池セルと、
対応する電池セルの正極または負極に接続された一端と、対応するノードに接続された他端と、をそれぞれ有する複数の抵抗と、
前記ノードの中から、何れかの電池セルの正極及び負極に対応する２つのノードを選択するマルチプレクサと、
前記マルチプレクサで選択された２つのノード間の電圧を測定する電圧測定部と、
対応する電池セルの正極及び負極に対応する２つのノード間にそれぞれ接続され、当該２つのノード間のオン又はオフを切り替え可能な複数の故障検出スイッチと、
何れかのノードに共通に接続された２つの故障検出スイッチのうち、一方の故障検出スイッチをオンからオフに切り替えた時の一方又は他方の故障検出スイッチに接続された２つのノード間の第１電圧と、他方の故障検出スイッチをオンからオフに切り替えた時の前記第１電圧が測定された２つのノード間の第２電圧と、に基づいて、断線を検出する制御部と、
を備えることを特徴とする組電池モジュール。
前記制御部は、前記一方の故障検出スイッチをオンからオフに切り替える前後において前記他方の故障検出スイッチをオフに保ち、前記他方の故障検出スイッチをオンからオフに切り替える前後において前記一方の故障検出スイッチをオフに保つことを特徴とする請求項１に記載の組電池モジュール。
前記制御部は、前記第１電圧と前記第２電圧とが異なる場合に、前記一方の故障検出スイッチと前記他方の故障検出スイッチとが共通に接続されたノードと、当該ノードに対応する電池セルとの間が断線していると判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の組電池モジュール。
前記制御部は、前記第１電圧と前記第２電圧とが同じである場合に、前記一方の故障検出スイッチと前記他方の故障検出スイッチとが共通に接続されたノードと、当該ノードに対応する電池セルとの間が断線していないと判定することを特徴とする請求項３に記載の組電池モジュール。
前記制御部は、前記第１電圧と前記第２電圧とがゼロである場合に、電池セルが故障していると判定することを特徴とする請求項４に記載の組電池モジュール。
直列接続された複数の電池セルと、対応する電池セルの正極または負極に接続された一端と、対応するノードに接続された他端と、をそれぞれ有する複数の抵抗と、前記ノードの中から、何れかの電池セルの正極及び負極に対応する２つのノードを選択するマルチプレクサと、前記マルチプレクサで選択された２つのノード間の電圧を測定する電圧測定部と、対応する電池セルの正極及び負極に対応する２つのノード間にそれぞれ接続され、当該２つのノード間のオン又はオフを切り替え可能な複数の故障検出スイッチと、を備える組電池モジュールにおける断線検出方法であって、
何れかのノードに共通に接続された２つの故障検出スイッチのうち、一方の故障検出スイッチをオンからオフに切り替えた時の一方又は他方の故障検出スイッチに接続された２つのノード間の第１電圧と、他方の故障検出スイッチをオンからオフに切り替えた時の前記第１電圧が測定された２つのノード間の第２電圧と、に基づいて、断線を検出することを特徴とする断線検出方法。