JP2018007392A - 組電池の電圧検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組電池の電池スタック間の連結部に異常電圧が発生した場合であっても、監視ＩＣの破損を防止し得る組電池の電圧検出装置を提供すること。【解決手段】電池スタック１０、２０を構成する複数の単位電池Ｅ１１〜Ｅ２５それぞれの両端に接続された複数の電気経路Ｌ１１〜Ｌ２６と、前記単位電池Ｅ１１〜Ｅ２５の端子間電圧を検出する電圧検出部４０と、隣接する前記電池スタック１０、２０を接続する導電部材３０と、前記電気経路Ｌ１６及び前記電気経路Ｌ２２〜Ｌ２６のいずれかとを接続する第１のバイパス経路ＬＭ１と、前記電気経路Ｌ２１及び前記電気経路Ｌ１１〜Ｌ１５のいずれかとを接続する第２のバイパス経路ＬＭ２と、前記第１のバイパス経路ＬＭ１上に設けられた第１のスタック間整流素子ＬＭ１ａと、前記第２のバイパス経路ＬＭ２上に設けられた第２のスタック間整流素子ＬＭ２ａと、を備える組電池の電圧検出装置１。【選択図】図１

Description

本発明は、組電池の電圧検出装置に関する。

電気自動車等のように高出力が必要とされる蓄電システムにおいては、一般に、複数個の電池セルで構成される電池スタックを複数直列に連結してなる組電池が使用される。

電池スタック間の連結部には、通常、接続部品としてコネクタやバスバー等の導電部材が設けられ、当該導電部材を介して電池スタック同士が電気的に接続される。そして、蓄電システムは、このような導電部材を用いることによって、複数の電池スタックを接続するとともに、その一部を取り外し、メンテナンスしたり交換したりすることを可能としている。

しかしながら、電池スタック間の連結部においては、部品の経年変化や振動等に起因して、当該連結部の端子と導電部材とが接続不良の状態となったり、更には、導電部材が脱落して断線状態に至る（以下、「導電部材のオープン異常」とも称する）場合がある。このような状態となった場合には、電池スタックの各電池セルの電圧を検出する監視ＩＣ（Integrated Circuit）に異常電圧が印加され、当該監視ＩＣが破損してしまうおそれがある。

そのため、当該監視ＩＣを異常電圧から保護する目的で、電池スタック間の導電部材と並列接続するように、保護回路を設けること等がなされている。例えば、特許文献１には、当該導電部材により形成される電気回路と並列に、互いに向かい合った二つのツェナーダイオードを設けることによって、当該連結部に接続される監視ＩＣへの異常電圧を防止することが記載されている。

特開２０１４−２２５９５０号公報

しかしながら、特許文献１が開示する互いに向かい合った二つのツェナーダイオードを用いる場合、組電池の総電圧ラインにおける保護電圧（降伏電圧）が向かい合った二つのツェナーダイオード分（降伏電圧Ｖｚ＋順方向電圧Ｖｆ）高くなる。すなわち、組電池の総電圧ラインにおける過電圧保護動作（降伏）が生じにくく、別途、高耐圧保護素子などが必要となる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、組電池の総電圧ラインにおける保護電圧（降伏電圧）を上げることなく、組電池の電池スタック間の連結部に異常電圧が発生した場合であっても、監視ＩＣの破損を防止し得る組電池の電圧検出装置を提供することを目的とする。

前述した課題を解決する主たる本発明は、複数個の電池セルで構成される電池スタックを直列接続してなる組電池に適用され、前記電池セルの１個又は複数個の直列接続体のいずれかが単位電池と定義され、複数の前記電池スタックのそれぞれについて、該電池スタックを構成する複数の前記単位電池それぞれの両端に接続された複数の電気経路と、複数の前記電気経路を介して前記単位電池の端子間電圧を検出する電圧検出部と、隣接する前記電池スタックのうち一方の正極端子と他方の負極端子とを接続する導電部材と、前記導電部材の両端のうち低電位側に接続された前記電気経路と、前記導電部材の高電位側に接続された前記単位電池の正極と接続される前記電気経路又は当該電気経路より高電位側の前記電気経路とを接続する第１のバイパス経路と、前記導電部材の両端のうち高電位側に接続された前記電気経路と、前記導電部材の低電位側に接続された前記単位電池の負極と接続される前記電気経路又は当該電気経路より低電位側の前記電気経路とを接続する第２のバイパス経路と、前記第１のバイパス経路上に設けられ、当該第１のバイパス経路において低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する第１のスタック間整流素子と、前記第２のバイパス経路上に設けられ、当該第２のバイパス経路において低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する第２のスタック間整流素子と、を備える組電池の電圧検出装置である。

又、複数個の電池セルで構成される電池スタックを直列接続してなる組電池に適用され、前記電池セルの１個又は複数個の直列接続体のいずれかが単位電池と定義され、複数の前記電池スタックのそれぞれについて、当該電池スタックを構成する複数の前記単位電池それぞれの両端に接続された複数の電気経路と、複数の前記電気経路を介して、前記単位電池の端子間電圧を検出する電圧検出部と、隣接する前記電池スタックのうち一方の正極端子及び他方の負極端子とを接続する導電部材と、複数の前記電気経路を介して複数の前記単位電池それぞれに対して並列に接続され、低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する単位電池間整流素子と、前記導電部材の両端のうち低電位側の前記電池スタックの前記単位電池に接続された複数の前記電気経路のいずれかと、前記導電部材の両端のうち高電位側の前記電池スタックの前記単位電池に接続された複数の前記電気経路のいずれかとを、両端に、少なくとも一以上の前記単位電池の電位差が生ずるように接続するバイパス経路と、前記バイパス経路上に設けられ、当該バイパス経路において低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容するスタック間整流素子と、を備える組電池の電圧検出装置である。

本発明に係る組電池の電圧検出装置によれば、組電池の総電圧ラインにおける保護電圧（降伏電圧）を上げることなく、組電池の電池スタック間の連結部に異常電圧が発生した場合においても、当該連結部に接続された監視ＩＣの破損を防止することができる。

第１の実施形態に係る組電池の電圧検出装置の構成の一例を示す図 第１の実施形態に係る組電池の電圧検出装置の保護動作について説明する図 第１の実施形態に係る組電池の電圧検出装置において導電部材のオープン異常が発生した際に保護動作を行う電圧レベルについて説明する図 第２の実施形態に係る組電池の電圧検出装置の構成の一例を示す図 第２の実施形態に係る組電池の電圧検出装置の保護動作について説明する図 第３の実施形態に係る組電池の電圧検出装置の構成の一例を示す図 第４の実施形態に係る組電池の電圧検出装置の構成の一例を示す図 第４の実施形態の変形例１に係る組電池の電圧検出装置の構成の一例を示す図 第４の実施形態の変形例２に係る組電池の電圧検出装置の構成の一例を示す図 第４の実施形態の変形例３に係る組電池の電圧検出装置の構成の一例を示す図

（第１の実施形態）
以下、図１を参照して、本実施形態に係る組電池の電圧検出装置１の構成の一例について説明する。本実施形態に係る組電池の電圧検出装置１は、組電池を構成する一個又は複数個の電池セルごとに端子間電圧を検出する装置である。

図１は、本実施形態に係る組電池の電圧検出装置１の構成の一例を示す図である。

本実施形態に係る組電池の電圧検出装置１は、監視ＩＣ４０（本発明の電圧検出部に相当する）、電気経路Ｌ１１〜Ｌ２６、単位電池間整流素子Ｄ１１〜Ｄ２５、バイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２を含んで構成される（以下では、各構成の配置について特に区別しない場合には、電気経路Ｌ、単位電池間整流素子Ｄ等と略称する）。

組電池は、複数の電池スタック１０、２０が直列に接続されて構成される。具体的には、組電池は、低電位側の電池スタック１０の正極端子と高電位側の電池スタック２０の負極端子とが、連結部Ｍにおいて導電部材３０によって接続されて構成されている。そして、低電位側の電池スタック１０の負極端子と高電位側の電池スタック２０の正極端子が、それぞれ、組電池の負極側及び正極側の出力端子となっている。尚、図１中では、説明の便宜として、電池スタックを接続する個数を二つとしているが、三つ以上であってもよいのは勿論である。

組電池の出力端子は、例えば、インバータ装置（図示せず）に接続されている。そして、組電池からの出力は、例えば、当該インバータ装置にて直流電力から交流電力に変換されて、車輌の駆動モータを動作させるために用いられる。

電池スタック１０、２０は、複数の単位電池Ｅ１１〜Ｅ２５が直列に接続されて構成される（以下では、各構成の配置について特に区別しない場合には、単位電池Ｅと略称する）。単位電池Ｅは、例えば、リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタの電池セルであって、一個又は複数個の直列接続体によって構成される。尚、単位電池Ｅを構成する電池セルの個数は、それぞれ、互いに異なるものであってもよい。

各単位電池Ｅ１１〜Ｅ２５の正極側と負極側それぞれには、電気経路Ｌ１１〜Ｌ２６が接続されており、各単位電池Ｅ１１〜Ｅ２５の端子間電圧は、当該電気経路Ｌ１１〜Ｌ２６を介して監視ＩＣ４０によって検出される。

導電部材３０は、連結部Ｍに設けられ、低電位側の電池スタック１０の正極端子と高電位側の電池スタック２０の負極端子とを電気的に接続する。導電部材３０は、例えば、コネクタやサービスプラグ、バスバー等が用いられる。尚、「連結部Ｍ」とは、低電位側の電池スタック１０の正極端子と、高電位側の電池スタック２０の負極端子とを接続する部分である。

監視ＩＣ４０は、各単位電池Ｅの正極と負極それぞれに接続された電気経路Ｌを介して、単位電池Ｅの端子間電圧を検出する。監視ＩＣ４０には、各電気経路Ｌ１１〜Ｌ２６に対応するように入力端子が設けられ、当該電気経路Ｌ１１〜Ｌ２６を介して各単位電池Ｅ１１〜Ｅ２５の端子間電圧を検出する。

監視ＩＣ４０は、例えば、電圧センサとＡＤ変換回路を含んで構成される集積回路である。そして、監視ＩＣ４０は、電圧センサによって、各単位電池Ｅの端子間電圧を検出する。又、監視ＩＣ４０は、ＡＤ変換回路によって、当該各単位電池Ｅの端子間電圧の検出値をデジタル変換して、マイコン（図示せず）に送信する構成となっている。

電気経路Ｌ１１〜Ｌ２６は、各単位電池Ｅ１１〜Ｅ２５の正極と負極それぞれと監視ＩＣ４０の入力端子とを接続する配線である。尚、電気経路Ｌ１２〜Ｌ１５、Ｌ２２〜Ｌ２５は、それぞれ、隣接する二つの単位電池Ｅの、低電位側の単位電池Ｅの正極と高電位側の単位電池Ｅの負極の両方に接続され、当該低電位側の単位電池Ｅ及び当該高電位側の単位電池Ｅの端子間電圧を検出するために共用される。

電気経路Ｌ１１〜Ｌ２６には、監視ＩＣ４０に異常電圧が印加されることを防止するべく、単位電池間整流素子Ｄ１１〜Ｄ２５、及びバイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２が接続されている。

単位電池間整流素子Ｄは、電気経路Ｌ（Ｌ１１〜Ｌ１５、Ｌ２２〜Ｌ２６）を介して監視ＩＣ４０に対して異常電圧が印加されることを防止する。単位電池間整流素子Ｄは、例えば、カソード側が高電位側になるように接続されたツェナーダイオードであって、低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧（降伏電圧）を超えた場合にのみ許容する。

単位電池間整流素子Ｄは、電気経路Ｌを介して単位電池Ｅに対して並列接続した状態となるように、当該単位電池Ｅの正極に接続された電気経路Ｌと、当該単位電池Ｅの負極に接続された電気経路Ｌとを接続する位置に設けられる。これによって、単位電池間整流素子Ｄは、隣接する電気経路Ｌ間の電位差を降伏電圧に制限し、電気経路Ｌを介して監視ＩＣ４０に対して異常電圧が印加されることを防止する。

単位電池間整流素子Ｄ１１〜Ｄ２５は、電気経路Ｌを介して複数の単位電池Ｅ１１〜Ｅ１４、Ｅ２２〜Ｅ２５それぞれに対して並列接続するように設けられている。又、低電位側の電池スタック１０の単位電池間整流素子Ｄ１１〜Ｄ１４、及び高電位側の電池スタック２０の単位電池間整流素子Ｄ２２〜Ｄ２５は、いずれもそれぞれ直列に接続している。

尚、図１中では、単位電池間整流素子Ｄは、部品点数を削減する観点から、単位電池Ｅ１５、Ｅ２１に対して並列接続する位置には設けられていないが、かかる位置にも、同様に設けてもよい。かかる位置についての異常電圧からの保護は、バイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２によってなされる。なお、本実施形態では、電池スタックの個数を二つ（電池スタック１０、２０）としているため、単位電池間整流素子Ｄ１１、Ｄ２５が接続されているが、電池スタック１０の低電位側、及び、電池スタック２０の高電位側にさらに電池スタックが接続される場合には、単位電池間整流素子Ｄ１１、Ｄ２５は設けられていなくても良い。

バイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２は、連結部Ｍに接続された電気経路Ｌ１６、Ｌ２１を介して監視ＩＣ４０に対して異常電圧が印加されることを防止する。バイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２は、正常状態においては充放電する際に電池スタック１０、２０間を流通する充放電電流が流入することを防止しつつ、異常電圧が発生した際には、自身に電流を流通させることによって、連結部Ｍに接続された電気経路Ｌ１６、Ｌ２１における電圧を制限する（詳細は後述する）。

バイパス経路ＬＭ１（以下、「第１のバイパス経路ＬＭ１」とも称する）は、電気経路Ｌ１６、Ｌ２２を介して導電部材３０に対して並列接続した状態となるように、導電部材３０の両端のうち低電位側に接続された電気経路Ｌ１６と、導電部材３０の高電位側に接続された単位電池Ｅ２１の正極と接続される電気経路Ｌ２２とを接続する。つまり、第１のバイパス経路ＬＭ１は、両端に、単位電池Ｅ２１の電位差が生ずるように、低電位側の電池スタック１０側の電気経路Ｌ１６と、高電位側の電池スタック２０側の電気経路Ｌ２２とを電気的に接続する。尚、第１のバイパス経路ＬＭ１は、これに代えて、電気経路Ｌ１６と、電気経路Ｌ２３〜Ｌ２６のいずれかとを接続するものとしてもよい。

バイパス経路ＬＭ２（以下、「第２のバイパス経路ＬＭ２」とも称する）は、電気経路Ｌ１５、Ｌ２１を介して導電部材３０に対して並列接続した状態となるように、導電部材３０の両端のうち高電位側に接続された電気経路Ｌ２１と、導電部材３０の低電位側に接続された単位電池Ｅ１５の負極と接続される電気経Ｌ１５とを接続する。つまり、第２のバイパス経路ＬＭ２は、両端に、単位電池Ｅ１５の電位差が生ずるように、低電位側の電池スタック１０側の電気経路Ｌ１５と高電位側の電池スタック２０側の電気経路Ｌ２１とを電気的に接続する。尚、第２のバイパス経路ＬＭ２は、これに代えて、電気経路Ｌ２１と、電気経路Ｌ１１〜Ｌ１４のいずれかとを接続するものとしてもよい。

バイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２上には、当該バイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２上の電流の流通を制限するべく、スタック間整流素子ＬＭ１ａ、ＬＭ２ａが設けられている。スタック間整流素子ＬＭ１ａ、ＬＭ２ａ（以下、それぞれ「第１のスタック間整流素子ＬＭ１ａ」、「第２のスタック間整流素子ＬＭ２ａ」とも称する）は、例えば、カソード側が高電位側になるように接続されたツェナーダイオードであって、バイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２において、低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧（降伏電圧）を超えた場合にのみ許容する。

尚、単位電池間整流素子Ｄ１１〜Ｄ２５、スタック間整流素子ＬＭ１ａ、ＬＭ２ａの特性は、それぞれ、単位電池Ｅの電池電圧によってアバランシェ降伏しないように、例えば、ツェナーダイオードの降伏電圧が単位電池Ｅの電池電圧よりも大きくなり、且つ、監視ＩＣ４０の耐電圧よりも小さくなるように設定されている。

以下では、説明の便宜として、各単位電池間整流素子Ｄ、各スタック間整流素子ＬＭ１ａ、ＬＭ２ａのツェナーダイオードの降伏電圧は、それぞれ、同一として、降伏電圧Ｖｚとする。又、各単位電池間整流素子Ｄ、各スタック間整流素子ＬＭ１ａ、ＬＭ２ａのツェナーダイオードの順方向電圧も、それぞれ、同一として、順方向電圧Ｖｆとする。又、各単位電池Ｅの電池電圧も、それぞれ、同一として、電池電圧Ｖｅとする。但し、これらの値は、適宜変更されてもよいのは勿論である。

＜電圧検出装置の保護動作＞
以下、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂを参照して、本実施形態に係る電圧検出装置１の保護動作の一例について説明する。

本実施形態に係る電圧検出装置１は、組電池の出力側から流入するサージや導電部材３０のオープン異常に起因して発生する異常電圧から、監視ＩＣ４０を保護するように動作する。具体的には、監視ＩＣ４０は、入力端子間の電圧が高電圧になった場合に破損しやすいため、電圧検出装置１は、当該入力端子間の電圧を制限するように動作する。

図２Ａ、図２Ｂは、図１の連結部Ｍにサージによる異常電圧が印加された場合の、電圧検出装置１（バイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２）の保護動作について説明する図である。

図２Ａは、第１のバイパス経路ＬＭ１の等価回路を示す図であり、図２Ｂは、第２のバイパス経路ＬＭ２の等価回路を示す図である。又、図中には、正側のサージによる異常電圧が発生した場合に保護動作をする際の電圧レベル、負側のサージによる異常電圧が発生した場合に保護動作をする際の電圧レベルをそれぞれ表している。尚、図中において、点線は、正側のサージが印加された場合における電流が流通する経路を、一点鎖線は、負側のサージが印加された場合における電流が流通する経路を表している。

組電池の出力端子から流入したサージは、電池スタック１０、２０の単位電池Ｅを直列接続するライン及び電気経路Ｌを介して、監視ＩＣ４０の入力端子間に対して異常電圧を発生させる。尚、サージは、例えば、組電池の出力側のインバータ装置（図示せず）が動作することによって、組電池の出力端子側から流入する。

この際、サージは、連結部Ｍに接続されていない電気経路Ｌ１１〜Ｌ１５間及び電気経路Ｌ２２〜Ｌ２６間においては、単位電池間整流素子Ｄ１１〜Ｄ１４、Ｄ２２〜Ｄ２５によって所定値以下に制限され、連結部Ｍに接続された電気経路Ｌ１６、Ｌ２１間、電気経路Ｌ１５、Ｌ１６間、及び電気経路Ｌ２１、Ｌ２２間においては、バイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２によって所定値以下に制限される。

尚、単位電池間整流素子Ｄの保護動作は、通常のツェナーダイオードの動作と同様である。つまり、単位電池間整流素子Ｄは、正側のサージが隣接する電気経路Ｌ間に発生した場合には、ツェナー効果によって、隣接する電気経路Ｌ間に発生する電圧が降伏電圧Ｖｚを超えないように制限する。又、単位電池間整流素子Ｄは、負側のサージが隣接する電気経路Ｌ間に発生した場合には、整流作用によって、隣接する電気経路Ｌ間に発生する電圧を順方向電圧Ｖｆに制限する。

第１のバイパス経路ＬＭ１、第２のバイパス経路ＬＭ２の保護動作は、以下である。

まず、正側のサージが連結部Ｍに発生した場合、第１のバイパス経路ＬＭ１は、第１のスタック間整流素子ＬＭ１ａのツェナー効果によって、当該第１のバイパス経路ＬＭ１の両端の間に発生する電圧を降伏電圧Ｖｚに制限する。ここで、当該第１のバイパス経路ＬＭ１は、図２Ａに示すように、連結部Ｍの低電位側に接続された電気経路Ｌ１６と、連結部Ｍの高電位側の単位電池Ｅ２１の正極に接続された電気経路Ｌ２２とを接続する。従って、連結部Ｍの両端に発生する電圧は、降伏電圧Ｖｚよりも更に小さいＶｚ−Ｖｅに制限されることになる。

又、負側のサージが連結部Ｍに発生した場合、第１のバイパス経路ＬＭ１は、第１のスタック間整流素子ＬＭ１ａの整流作用によって、当該第１のバイパス経路ＬＭ１の両端の間に発生する電圧を順方向電圧Ｖｆに制限する。ここで、当該第１のバイパス経路ＬＭ１は、図２Ａに示すように、連結部Ｍの低電位側に接続された電気経路Ｌ１６と、連結部Ｍの高電位側の単位電池Ｅ２１の正極に接続された電気経路Ｌ２２とを接続する。従って、連結部Ｍの両端に発生する電圧は、−（Ｖｆ＋Ｖｅ）に制限されることになる。

第２のバイパス経路ＬＭ２の保護動作は、第１のバイパス経路ＬＭ１の動作と同様である（図２Ｂ）。つまり、第２のバイパス経路ＬＭ２は、正側のサージが連結部Ｍに発生した場合には、連結部Ｍの両端に発生する電圧をＶｚ−Ｖｅに制限し、負側のサージが連結部Ｍに発生した場合には、連結部Ｍの両端に発生する電圧を−（Ｖｆ＋Ｖｅ）に制限する。尚、第１のバイパス経路ＬＭ１に加えて、第２のバイパス経路ＬＭ２を設けることによって、サージが発生して電流を流通させる際の電流量を分配し、配線の焼損等を防止することができる。

このようにして、バイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２は、サージが連結部Ｍの両端に発生した場合には、自身に電流を通流させることで、連結部Ｍの電圧上昇を制限して、当該連結部Ｍに接続された電気経路Ｌを介して監視ＩＣ４０にサージが印加されることを防止する。

但し、バイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２は、正常状態においては、充放電の際に流通する充放電電流が導電部材３０を迂回して、当該第１及び第２のバイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２側に流入しないような構成となっている。

ここで、正常状態における充放電電流の流通経路について説明する。

導電部材３０には、電池スタック２０の負極端子及び電池スタック１０の正極端子と接続する部分で接触抵抗があり、又、当該導電部材３０自体の配線抵抗もある。そのため、仮に、上記したバイパス経路が連結部Ｍに接続された電気経路Ｌ１６、Ｌ２１とを接続する構成である場合、充放電電流は、当該連結部Ｍの抵抗に起因して、導電部材３０側ではなく、バイパス経路を介して流通し、第１のスタック間整流素子ＬＭ１ａおよび第２のスタック間整流素子ＬＭ２ａに大電流が流れ、ＬＭ１ａ及びＬＭ２ａを破損させるおそれがある。

この点、バイパス経路ＬＭ１は、単位電池Ｅ２１をバイパスするように接続されている。このような構成にすることによって、順方向に流通しようとする放電電流に対しては、単位電池Ｅ２１の電圧Ｖｅ分、導電部材３０側へ流れやすくなる。又、逆方向に流通しようとする充電電流に対しても、単位電池Ｅ２１の電圧Ｖｅ分、導電部材３０へ流れやすくなる。

また、バイパス経路ＬＭ２は、単位電池Ｅ１５をバイパスするように接続されている。このような構成にすることによって、順方向に流通しようとする放電電流に対しては、単位電池Ｅ１５の電圧Ｖｅ分、導電部材３０側へ流れやすくなる。又、逆方向に流通しようとする充電電流に対しても、単位電池Ｅ１５の電圧Ｖｅ分、導電部材３０へ流れやすくなる。

次に、導電部材３０のオープン異常が発生した場合の電圧検出装置１の保護動作について説明する。

図３Ａ、図３Ｂは、導電部材３０のオープン異常が発生した際に保護動作を行う電圧レベルについて説明する図である。図３Ａは、本実施形態に係る電圧検出装置１が保護動作を行う電圧レベルを示す図であり、図３Ｂは、比較例として、従来技術に係る保護回路ＤＤが保護動作を行う電圧レベルを示す図である。尚、図３Ｂに係る保護回路ＤＤは、連結部Ｍに接続される低電位側の電気経路Ｌ１６と高電位側の電気経路Ｌ２１との間に、二つのツェナーダイオードをカソード側が向かい合うように接続された構成となっている。

図３Ａ、図３Ｂ中では、電池スタック１０、２０の単位電池Ｅの個数をそれぞれＮ個とした場合の、導電部材３０のオープン異常が発生した際における、低電位側の電池スタック１０の負極と高電位側の電池スタック２０の正極の間の総電圧（以下、「組電池の総電圧」と称する）に係る電圧レベルが示されている。

バイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２（第１のスタック間整流素子ＬＭ１ａおよび第２のスタック間整流素子ＬＭ２ａ）が存在しない場合に、導電部材３０のオープン異常が発生した場合、隣接する電気経路Ｌ間の電圧は、単位電池間整流素子Ｄのツェナー効果によって、降伏電圧Ｖｚに制限され、導電部材３０の高電位側と導電部材３０の低電位側との間に過電圧（異常電圧）が生じる。

この点、図３Ａに係るバイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２（第１のスタック間整流素子ＬＭ１ａおよび第２のスタック間整流素子ＬＭ２ａ）は、上述したサージと同様に、充電時に導電部材３０のオープン異常が発生した場合には、連結部Ｍの両端に発生する電圧が、Ｖｚ−Ｖｅに制限される。また、放電時に導電部材３０のオープン異常が発生した場合には、連結部Ｍの両端に発生する電圧が、−（Ｖｆ＋Ｖｅ）に制限される。

このように、図３Ａに係るバイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２は、監視ＩＣ４０に異常電圧が印加されることを防止することが出来る。

続いて、図３Ａおよび図３Ｂを用いて組電池の総電圧の保護電圧について説明する。

図３Ｂに示す比較例のように、向かいあわせの一対のツェナーダイオードからなる保護回路ＤＤを用いる場合では、高電位側の電池スタック２０の正極と低電位側の電池スタック１０の負極間（以下、「組電池の総電圧ライン」と称する）における保護電圧（降伏電圧）は、直列に接続された２Ｎ個のツェナーダイオード（Ｄ１１〜Ｄ１５、Ｄ２１〜Ｄ２５）の降伏電圧Ｖｚと、向かいあわせの一対のツェナーダイオード（ＤＤ）の降伏電圧Ｖｚ及び順方向電圧Ｖｆと、の和である２Ｎ×Ｖｚ＋Ｖｚ＋Ｖｆとなる。

一方、図３Ａに示す本実施形態では、組電池の総電圧ラインにおける保護電圧（降伏電圧）は、各電池スタックにおいて、Ｎ−１個の単位電池間整流素子（Ｄ１１〜Ｄ１４、Ｄ２２〜Ｄ２５）の降伏電圧Ｖｚ（すなわち、Ｖｚ×２（Ｎ−１））と、スタック間整流素子ＬＭ１ａ、ＬＭ２ａのそれぞれの降伏電圧Ｖｚと、の和である２Ｎ×Ｖｚとなる。

図３Ｂに係る保護回路ＤＤよりも、組電池の総電圧の上昇に対して保護動作を行う電圧レベルをＶｚ＋Ｖｆだけ低減することが可能である。又、その結果、組電池の総電圧の上昇に対して、より早期に保護動作を行うことになる。

以上、本実施形態に係る組電池の電圧検出装置１によれば、向かいあわせの一対のツェナーダイオードからなる保護回路ＤＤに変えてバイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２を設けることによって、組電池の総電圧ラインにおける保護電圧（降伏電圧）を下げつつ、組電池の電池スタック間の連結部に異常電圧が発生した場合においても、当該連結部に接続された監視ＩＣの破損を防止することができる。また、正常状態においては充放電電流の流入を抑制しつつ、連結部Ｍに接続された電気経路Ｌ１６、Ｌ２１を介して監視ＩＣ４０に対して異常電圧が印加されることを防止することができる。

（第２の実施形態）
次に、図４、図５Ａ〜図５Ｃを参照して、第２の実施形態に係る組電池の電圧検出装置１について説明する。

本実施形態に係る電圧検出装置１は、各電気経路Ｌ上にヒューズを備え、導電部材３０のオープン異常が発生した際には、当該ヒューズを溶断することによって、監視ＩＣ４０に高電圧が印加された状態を早期に解消する点で、第１の実施形態と相違する。より詳細には、導電部材３０のオープン異常が発生した際、バイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２に過電流が生じる恐れがある。そのため、ヒューズを設けることにより過電流を解消する。尚、第１の実施形態と共通する構成については、説明を省略する（以下、他の実施形態についても同様）。

図４は、本実施形態に係る組電池の電圧検出装置１の構成の一例を示す図である。図４は、図１に対応する図であり、図１の電圧検出装置１に、更に、ヒューズＦが設けられている。尚、本実施形態では、単位電池間整流素子Ｄ１１〜Ｄ２５は、単位電池Ｅ１１〜Ｅ２５それぞれに並列接続するように設けられている。

ヒューズＦは、電気経路Ｌ上に設けられ、当該電気経路Ｌに許容電流値を超える電流が流れたときに溶断する。

ヒューズＦ１１〜Ｆ２６は、各電気経路Ｌ１１〜Ｌ２６上に設けられ、導電部材３０のオープン異常が発生した際には、それぞれが自身を溶断することによって、単位電池Ｅ１１〜Ｅ２５側と監視ＩＣ４０側とを断絶し、過電流を解消する。

各ヒューズＦ１１〜Ｆ２６は、各電気経路Ｌ１１〜Ｌ２６上において、各単位電池間整流素子Ｄ１１〜Ｄ２５のアノード側又はバイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２のスタック間整流素子ＬＭ１ａ、ＬＭ２ａのアノード側が接続された位置よりも単位電池Ｅ側に設けられている。これによって、各ヒューズＦ１１〜Ｆ２６は、導電部材３０のオープン異常が発生した際に、単位電池Ｅの高電位側から単位電池Ｅの低電位側に向かって、各単位電池間整流素子Ｄ１１〜Ｄ２５又はバイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２を介して流通する電流によって、自身を溶断することが可能となる。

図５Ａ〜図５Ｃは、本実施形態に係る組電池の電圧検出装置１の保護動作の一例を示す図である。図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃは、各ヒューズＦ１１〜Ｆ２６が溶断する際の一例を時系列に順に示している。

例えば、充電中において、導電部材３０のオープン異常によって異常電圧が発生した場合、単位電池Ｅの高電位側から単位電池Ｅの低電位側に向かう電流（以下、「異常電流Ｉｓ」と称する）は、単位電池間整流素子Ｄ１１〜Ｄ２５及びスタック間整流素子ＬＭ１ａ、ＬＭ２ａのツェナー効果によって、当該単位電池間整流素子Ｄ１１〜Ｄ２５及びスタック間整流素子ＬＭ１ａ、ＬＭ２ａを介して各電気経路Ｌに流通する。

この際、隣接する電気経路Ｌ１１〜Ｌ２６間の電位差及び連結部Ｍの両端の電位差は、上記したように、単位電池間整流素子Ｄ１１〜Ｄ２５とスタック間整流素子ＬＭ１ａ、ＬＭ２ａによって一定に制限されるものの、スタック間整流素子ＬＭ１ａ、ＬＭ２ａに流れる電流が過電流となる。

このような過電流が継続した場合、スタック間整流素子ＬＭ１ａ、ＬＭ２ａの破損、または、基板の発熱のおそれがある。本実施形態に係る組電池の電圧検出装置１は、かかる状態を早期に解消するべく、各ヒューズＦを溶断する構成となっている。

まず、異常電流Ｉｓは、高電位側の単位電池Ｅ２１の正極から流出し、ヒューズＦ２２、第１のバイパス経路ＬＭ１、ヒューズＦ１６を介して、低電位側の単位電池Ｅ１５の正極に流入する（図５Ａ）。この異常電流（過電流）Ｉｓによって、例えば、ヒューズＦ２２が溶断される。

次に、異常電流Ｉｓは、高電位側の単位電池Ｅ２２の正極から流出し、ヒューズＦ２３、単位電池間整流素子Ｄ２１、第１のバイパス経路ＬＭ１、ヒューズＦ１６を介して、低電位側の単位電池Ｅ１５の正極に流入する（図５Ｂ）。この異常電流Ｉｓによって、例えば、ヒューズＦ１６が溶断される。

その後、異常電流Ｉｓは、高電位側の単位電池Ｅ２２の正極から流出し、ヒューズＦ２３、単位電池間整流素子Ｄ２２、第１のバイパス経路ＬＭ１、ヒューズＦ１７を介して、低電位側の単位電池Ｅ１４の正極に流入する（図５Ｃ）。この異常電流Ｉｓによって、例えば、ヒューズＦ２３が溶断される。

図５Ａ〜図５Ｃのような動作を繰り返すことによって、電気経路Ｌ１１〜Ｌ２６上のヒューズＦ１１〜Ｆ２６は、順次溶断される。尚、第２のバイパス経路ＬＭ２を介しても、上記と同様の動作が行われる。

そして、ヒューズＦ１１〜Ｆ２６は、最終的には、最も高電位側の電気経路Ｌ２６又は最も低電位側の電気経路Ｌ１１のいずれかの位置を除いてすべて溶断されることになる。このように一の電気経路Ｌのみが接続された状態では、電池のスタック間に電流（過電流）が流れないとともに、監視ＩＣ４０の入力端子には、他の入力端子との間の端子間電圧は生じない状態となる。換言すると、監視ＩＣ４０に高電圧が印加されないように過電流が生じた状態は、解消されることになる。

各ヒューズＦ１１〜Ｆ２６を溶断するための構成について詳述すると、上記の動作は、単位電池間整流素子Ｄ１１〜Ｄ２５及びバイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２が、すべての電気経路Ｌ１１〜Ｌ２６に最も高電位側からの異常電流Ｉｓを流通させる経路を形成することによる。換言すると、単位電池間整流素子Ｄ１１〜Ｄ１５及びＤ２１〜Ｄ２５は、それぞれ電気的に直列に接続し、バイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２は、当該単位電池間整流素子Ｄ１１〜Ｄ１５のいずれかと当該単位電池間整流素子Ｄ２１〜Ｄ２５のいずれかとを電気的に直列に接続する。これによって、各ヒューズＦ１１〜Ｆ２６は、溶断される順序によらず、上記のごとく一を除いてすべて溶断されることになる。

以上、本実施形態に係る組電池の電圧検出装置１によれば、各電気経路Ｌ上にヒューズＦを設け、導電部材３０のオープン異常が発生した際には、当該ヒューズＦを溶断することによって、監視ＩＣ４０に高電圧が印加された状態を早期に解消することができる。

（第３の実施形態）
次に、図６を参照して、第３の実施形態に係る組電池の電圧検出装置１について説明する。

本実施形態に係る電圧検出装置１は、導電部材３０のオープン異常を検出するための回路を備える点で、第１の実施形態と相違する。

図６は、本実施形態に係る組電池の電圧検出装置１の構成の一例を示す図である。

図６は、図４に対応する図であり、図４の電圧検出装置１に、更に、断線検出経路ＬＴ、当該断線検出経路ＬＴ上の断線検出用整流素子ＬＴａ、電圧降下素子ＬＴｂ、ＬＴｃが設けられている。又、電圧検出装置１には、電圧降下素子ＬＴｂ、ＬＴｃにおける電圧降下を検出するため、電気経路Ｌ１５ａ、Ｌ１６ａ、Ｌ２１ａ、Ｌ２２ａが設けられている。

断線検出経路ＬＴは、導電部材３０のオープン異常が発生した際に自身に電流を流通させ、当該電流値に基づいて、監視ＩＣ４０ａに当該オープン異常を検出させるための回路である。断線検出経路ＬＴは、導電部材３０に対して並列接続となるように、導電部材３０の両端のうち高電位側に接続された電気経路Ｌ２１ａと導電部材３０の両端のうち低電位側に接続された電気経路Ｌ１６ａとを接続する。

断線検出用整流素子ＬＴａは、例えば、カソード側が高電位側になるように接続されたツェナーダイオードであって、断線検出経路ＬＴにおいて低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する。そして、断線検出用整流素子ＬＴａは、正常状態においては断線検出経路ＬＴに電流を流通させず、導電部材３０のオープン異常時において電流を流通させる。

電圧降下素子ＬＴｂ、ＬＴｃは、例えば、抵抗素子であって、断線検出経路ＬＴに通流する電流を自身に通流させることで両端に電圧降下を生じさせる。そして、当該電圧降下素子ＬＴｂ、ＬＴｃで生じた電圧降下が、監視ＩＣ４０ａに検出される。

電圧降下素子ＬＴｂ及び電圧降下素子ＬＴｃは、例えば、断線検出用整流素子ＬＴａを間に挟むように直列に接続される。そして、電圧降下素子ＬＴｂと断線検出用整流素子ＬＴａの接続点、及び電圧降下素子ＬＴｃと断線検出用整流素子ＬＴａの接続点の電圧が、電気経路Ｌ１６ａ、Ｌ２１ａを介して監視ＩＣ４０ａによって検出される構成となっている。

電圧検出装置は、監視ＩＣ４０ａの動作電力を組電池から受電しており、組電池の単位電池Ｅを連結する配線には、当該監視ＩＣ４０ａの動作電流が、下流の単位電池Ｅ１１側から上流の単位電池Ｅ２５側に向かうように通流する。断線検出経路ＬＴは、導電部材３０のオープン異常が発生した場合、当該監視ＩＣ４０ａの動作電流を自身に通流させることで、当該監視ＩＣ４０ａにかかる状態を検出させる（図中のＩｔは、導電部材３０のオープン異常が発生した場合の監視ＩＣ４０ａの動作電流の流通する経路を表している）。

尚、抵抗素子ＬＴｂ、ＬＴｂの抵抗値Ｒ及び断線検出用整流素子ＬＴａの順方向電圧Ｖｆは、導電部材３０のオープン異常が発生した場合、当該監視ＩＣ４０ａの動作電流が、バイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２側ではなく、断線検出経路ＬＴ側に流通するように調整することが望ましい（例えば、Ｖｅ−Ｖｆ−２×Ｒ×Ｉｔ＞０の関係が成立するようにする）。一方、当該抵抗値Ｒ及び順方向電圧Ｖｆは、正常状態においては、充放電電流が、断線検出経路ＬＴ側に流入しないように調整してもよい（例えば、Ｒ、Ｖｆが大きい値のものを用いる）。

電気経路Ｌ１５ａ、Ｌ１６ａ、Ｌ２１ａ、Ｌ２２ａは、断線検出経路ＬＴにおける電圧降下素子ＬＴｂ、ＬＴｃの両端の電圧を検出するための配線である。具体的には、電気経路Ｌ１５ａ、Ｌ１６ａ、Ｌ２１ａ、Ｌ２２ａは、それぞれ、電気経路Ｌ１５、Ｌ１６、Ｌ２１、Ｌ２２それぞれから分岐するように設けられ、電気経路Ｌ１５、Ｌ１６、Ｌ２１、Ｌ２２それぞれと並列に監視ＩＣ４０ａに接続されている。ここでは、電気経路Ｌ１５ａ、Ｌ１６ａ、Ｌ２１ａ、Ｌ２２ａは、電気経路Ｌ１５、Ｌ１６、Ｌ２１、Ｌ２２と同様に、監視ＩＣ４０ａによって、隣接する電気経路同士の電位差が検出される構成となっており、例えば、電気経路Ｌ１５ａ、Ｌ１６ａの電位差と電気経路Ｌ１５、Ｌ１６の電位差を比較することによって、電圧降下素子ＬＴｂの両端の電圧を検出する。

より詳細には、電気経路Ｌ１６ａ、Ｌ２１ａは、それぞれ、断線検出経路ＬＴの一部を構成する。電気経路Ｌ１６ａは、電気経路Ｌ１６から分岐して電圧降下素子ＬＴｂを介して監視ＩＣ４０ａに接続されており、電気経路Ｌ２１ａは、電気経路Ｌ２１から分岐して電圧降下素子ＬＴｃを介して監視ＩＣ４０ａに接続されている。これによって、電気経路Ｌ１６ａ、Ｌ２１ａは、電圧降下素子ＬＴｂ、ＬＴｃにおける電圧降下が監視ＩＣ４０ａに検出されることになる。

本実施形態に係る監視ＩＣ４０ａは、電圧降下素子ＬＴｂ、ＬＴｃで生ずる電圧降下を検出するべく、入力端子を備える。

具体的には、監視ＩＣ４０ａは、図６に示すように、電気経路Ｌ１５、Ｌ１６、Ｌ２１、Ｌ２２それぞれと接続される計測端子Ｃ（１）〜Ｃ（４）に加えて、電気経路Ｌ１５ａ、Ｌ１６ａ、Ｌ２１ａ、Ｌ２２ａそれぞれと接続されるＣＢ端子ＣＢ（１）、ＣＢ（２）、ＣＢ（３）、ＣＢ（４）を備える。そして、監視ＩＣ４０ａは、計測端子Ｃ（１）〜Ｃ（４）を用いて、計測端子間の電圧ＶＣ１〜ＶＣ３を検出し、ＣＢ端子ＣＢ（１）〜ＣＢ（４）を用いて、ＣＢ端子間の電圧ＶＣＢ１〜ＶＣＢ３を検出することが可能となっている。

本実施形態に係る監視ＩＣ４０ａは、ＣＢ端子間の電圧ＶＣＢ１〜ＶＣＢ３、計測端子間の電圧ＶＣ１〜ＶＣ３それぞれの電圧を導電部材３０のオープン異常を示す検出信号としてマイコンに出力する。そして、マイコンにおいて、ＣＢ端子間の電圧ＶＣＢ１〜ＶＣＢ３のいずれかと、当該端子間電圧に対応する計測端子間の電圧ＶＣ１〜ＶＣ３とが比較されることによって、電圧降下素子ＬＴｂ、ＬＴｃにおける電圧降下が検出され、導電部材３０のオープン異常が判定される。

尚、マイコンは、導電部材３０のオープン異常が検出された場合には、例えば、スイッチ回路（図示せず）のスイッチングによって、組電池を出力側から切り離したり、監視ＩＣ４０ａから切り離したりする。

このような構成にすることによって、監視ＩＣ４０ａは、ＣＢ端子間の電圧と計測端子間の電圧の値の相違から、導電部材３０のオープン異常を検出することができる。

具体的には、正常状態におけるＣＢ端子間の電圧と計測端子間の電圧は、以下に示す値となる。
ＣＢ端子間の電圧：ＶＣＢ３＝Ｖｅ２、ＶＣＢ２＝０、ＶＣＢ１＝Ｖｅ１
計測端子間の電圧：ＶＣ３＝Ｖｅ２、ＶＣ２＝０、ＶＣ１＝Ｖｅ１
（但し、単位電池Ｅ２１の電圧を「Ｖｅ２」、単位電池Ｅ１５の電圧を「Ｖｅ１」とする）

一方、この状態で、導電部材３０のオープン異常が発生したとき、ＣＢ端子電圧と計測端子電圧は、以下に示す値となる。
ＣＢ端子間の電圧：ＶＣＢ３＝Ｖｅ２−ＲＩｔ、ＶＣＢ２＝−Ｖｆ、ＶＣＢ１＝Ｖｅ１−ＲＩ
計測端子間の電圧：ＶＣ３＝Ｖｅ２、ＶＣ２＝−Ｖｆ−２ＲＩ_ｔ、ＶＣ１＝Ｖｅ１
（但し、電圧降下素子ＬＴｂ、ＬＴｃの値を「Ｒ」とし、断線検出経路ＬＴに通流する電流を「Ｉｔ」、断線検出用整流素子ＬＴａの順方向電圧を「Ｖｆ」とする）

このように正常状態においては、ＣＢ端子間の電圧ＶＣＢ１、ＶＣＢ２、ＶＣＢ３と、計測端子間の電圧ＶＣ１、ＶＣ２、ＶＣ３とは、同じ値となる。一方、導電部材３０のオープン異常が発生したときには、計測端子間の電圧ＶＣ１、ＶＣ２、ＶＣ３と、ＣＢ端子間の電圧ＶＣＢ１、ＶＣＢ２、ＶＣＢとは、異なる値となる。つまり、監視ＩＣ４０ａは、導電部材３０のオープン異常が発生した場合に電圧降下素子ＬＴｂ、ＬＴｃにおいて生ずる電圧降下を、ＣＢ端子間の電圧と計測端子間の電圧の相違として検出する。

以上、本実施形態に係る電圧検出装置１によれば、断線検出経路ＬＴ、当該断線検出経路ＬＴ上の断線検出用整流素子ＬＴａ、電圧降下素子ＬＴｂ、ＬＴｃを設け、当該断線検出経路ＬＴに通流する電流を監視ＩＣ４０ａで検出することによって、導電部材３０のオープン異常を検出することが可能である。

（第４の実施形態）
次に、図７Ａ〜図７Ｂを参照して、第４の実施形態に係る組電池の電圧検出装置１について説明する。

本実施形態に係る電圧検出装置１は、第２の実施形態の第１及び第２のバイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２を、一のバイパス経路ＬＭ３（以下、説明の便宜として「第３のバイパス経路ＬＭ３」と言う）のみで構成している点で、第２の実施形態と相違する。

図７Ａは、本実施形態に係る組電池の電圧検出装置１の構成の一例を示す図である。又、図７Ｂは、図２に対応する図であり、図７Ａの連結部Ｍにサージによる異常電圧が印加された場合の保護動作について説明する図である。

図７Ａでは、第３のバイパス経路ＬＭ３が、第２の実施形態における第１のバイパス経路ＬＭ１に相当する位置に設けられた構成となっている。又、尚、第３のバイパス経路ＬＭ３上には、第１のバイパス経路ＬＭ１と同様に、第３のスタック間整流素子ＬＭ３ａが設けられている。換言すると、第２の実施形態における第２のバイパス経路ＬＭ２が省略された構成となっている。

第３のバイパス経路ＬＭ３は、第１及び第２のバイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２と同様に、連結部Ｍに接続された電気経路Ｌ１６、Ｌ２１を介して監視ＩＣ４０に対して異常電圧が印加されることを防止する。

第１のバイパス経路ＬＭ１と第２のバイパス経路ＬＭ２とは、監視ＩＣ４０を異常電圧から保護するという観点からは同様の効果を有し、当該効果は、一方のみであっても発揮することができる（図７Ｂを参照）。そこで、本実施形態では、部品点数を削減する観点から、第３のバイパス経路ＬＭ３のみで監視ＩＣ４０を異常電圧から保護する構成としている。

尚、第３のバイパス経路ＬＭ３のみの場合であっても、導電部材３０のオープン異常が発生した場合も、同様に動作する。また、組電池の総電圧の保護動作を行う電圧レベルは、直列に接続された２Ｎ−１個の単位電池間整流素子Ｄの降伏電圧Ｖｚと、第３のバイパス経路ＬＭ３上の第３のスタック間整流素子ＬＭ３ａの降伏電圧Ｖｚの和である２Ｎ×Ｖｚとなる（図３Ａを参照）。又、各ヒューズＦは、溶断される順序によらず、一を除いてすべて溶断される。

以上、本実施形態に係る組電池の電圧検出装置１によれば、一のバイパス経路ＬＭ３によって、異常電圧から監視ＩＣ４０を保護するための回路を構成でき、部品点数を削減することが可能となる。

但し、本実施形態に係る組電池の電圧検出装置１では、一のバイパス経路ＬＭ３に電流が集中して通流することになるため、異常電圧が発生した際に通流する電流によって当該配線が焼損したり、サージによる異常電圧が発生した場合にもヒューズＦ１１〜Ｆ２６を溶断してしまうおそれがある。かかる観点からは、二のバイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２を用いることがより好適である。

尚、上記実施形態では、第３のバイパス経路ＬＭ３の一例として、電気経路Ｌ１５と電気経路Ｌ２１とを接続する態様を示した。しかし、第３のバイパス経路ＬＭ３は、両端に、少なくとも一以上の単位電池Ｅの電位差が生ずるように接続する態様であれば、充放電電流の流入等は防止でき、当該条件のもと、低電位側の電気経路Ｌ１１〜Ｌ１６のいずれかと、高電位側の電気経路Ｌ２１〜Ｌ２６のいずれかとを接続する態様としてもよい。

図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂは、それぞれ、変形例１、変形例２、変形例３に係る組電池の電圧検出装置１の構成の一例を示す図である。尚、図８Ａ〜図１０Ａは、それぞれ、図７Ａに対応する電圧検出装置１の構成を示す図であり、図８Ｂ〜図１０Ｂは、それぞれ、図７Ｂに対応する等価回路を示す図である。

変形例１、変形例２、変形例３は、上記とは異なる電気経路Ｌに第３のバイパス経路ＬＭ３を接続したものである。尚、これらの構成によれば、異常電圧に対して保護動作をする際の電圧レベルは、それぞれ、以下のようになる。
変形例１（正側の異常電圧の場合）：Ｖｚ−Ｖｅ
（負側の異常電圧の場合）：−（Ｖｆ＋Ｖｅ）
変形例２（正側の異常電圧の場合）：Ｖｚ−２Ｖｅ
（負側の異常電圧の場合）：−（Ｖｆ＋２Ｖｅ）
変形例３（正側の異常電圧の場合）：Ｖｚ−（Ｍ＋Ｎ）Ｖｅ
（負側の異常電圧の場合）：−｛Ｖｆ＋Ｖｅ（Ｍ＋Ｎ）｝

上記では、第３のバイパス経路ＬＭ３の接続位置が、連結部Ｍに対する電位差が大きくなる位置になるほど、正側の異常電圧に対する保護動作をする際の電圧レベルが低くなり、負側の異常電圧に対する保護動作をする際の電圧レベルが高くなることを示している。

このように、第３のバイパス経路ＬＭ３を接続する電気経路Ｌを変更することによって、正側の異常電圧が発生した場合に保護動作をする際の電圧レベル、及び負側の異常電圧が発生した場合に保護動作をする際の電圧レベルをそれぞれ調整することができる（図８Ｂ〜図１０Ｂを参照）。換言すると、組電池の出力側から流入するサージが、正側又は負側のいずれか一方に偏っていると判断できる場合には、第３のバイパス経路ＬＭ３を接続する電気経路Ｌを変更し、保護動作をする際の電圧レベルをより好適な値に調整することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。

上記実施形態では、バイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２の一例として、第１のバイパス経路ＬＭ１は電気経路Ｌ１６と電気経路Ｌ２２とを接続し、第２のバイパス経路ＬＭ２は電気経路Ｌ１５と電気経路Ｌ２１とを接続する態様を示した。しかし、第１及び第２のバイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２は、第４の実施形態と同様に、両端に、少なくとも一以上の単位電池Ｅの電位差が生ずるように接続する態様であれば、低電位側の電気経路Ｌ１１〜Ｌ１６のいずれかと、高電位側の電気経路Ｌ２１〜Ｌ２６のいずれかとを任意に接続してもよい。但し、組電池の出力側から流入するサージを考慮すると、正側の異常電圧が発生した場合に保護動作をする際の電圧レベルと、負側の異常電圧に発生した場合に保護動作をする際の電圧レベルとは、同等であることが望ましい。換言すると、第１のバイパス経路ＬＭ１は電気経路Ｌ１６と電気経路Ｌ２２とを接続し、第２のバイパス経路ＬＭ２は電気経路Ｌ１５と電気経路Ｌ２１とを接続する態様が、より好適である。

又、上記実施形態では、単位電池間整流素子Ｄ１１〜Ｄ２５、スタック間整流素子ＬＭ１ａ、ＬＭ２ａ、断線検出用整流素子ＬＴａの一例として、同一の特性のツェナーダイオードを用いる態様を示したが、これらの特性は、互いに異なるものであってもよいのは勿論である。又、単位電池間整流素子Ｄ１１〜Ｄ２５、スタック間整流素子ＬＭ１ａ、ＬＭ２ａ、断線検出用整流素子ＬＴａは、ツェナーダイオードに代えて、バリスタ素子等、他の整流素子を用いてもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

複数個の電池セルで構成される電池スタック１０、２０を直列接続してなる組電池に適用され、前記電池セルの１個又は複数個の直列接続体のいずれかが単位電池Ｅ１１〜Ｅ２５と定義され、複数の前記電池スタック１０、２０のそれぞれについて、当該電池スタック１０、２０を構成する複数の前記単位電池Ｅ１１〜Ｅ２５それぞれの両端に接続された複数の電気経路Ｌ１１〜Ｌ２６と、複数の前記電気経路Ｌ１１〜Ｌ２６を介して前記単位電池Ｅ１１〜Ｅ２５の端子間電圧を検出する電圧検出部４０と、隣接する前記電池スタック１０、２０のうち一方の正極端子及び他方の負極端子とを接続する導電部材３０と、前記導電部材３０の両端のうち低電位側に接続された前記電気経路Ｌ１６と、前記導電部材３０の高電位側に接続された前記単位電池Ｅ２１の正極と接続される前記電気経路Ｌ２２又は当該電気経路Ｌ２２より高電位側の前記電気経路Ｌ２３〜Ｌ２６とを接続する第１のバイパス経路ＬＭ１と、前記導電部材３０の両端のうち高電位側に接続された前記電気経路Ｌ２１と、前記導電部材３０の低電位側に接続された前記単位電池Ｅ１５の負極と接続される前記電気経路Ｌ１５又は当該電気経路Ｌ１５より低電位側の前記電気経路Ｌ１１〜Ｌ１４とを接続する第２のバイパス経路ＬＭ２と、前記第１のバイパス経路ＬＭ１上に設けられ、当該第１のバイパス経路ＬＭ１において低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する第１のスタック間整流素子ＬＭ１ａと、前記第２のバイパス経路ＬＭ２上に設けられ、当該第２のバイパス経路ＬＭ２において低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する第２のスタック間整流素子ＬＭ２ａと、を備える組電池の電圧検出装置１を開示する。

この組電池の電圧検出装置１によれば、組電池の出力側からサージが流入したり、導電部材３０のオープン異常が発生しても、連結部Ｍの両端に発生する異常電圧を制限し、連結部Ｍに接続された電気経路Ｌ１６、Ｌ２１を介して監視ＩＣ４０に対して異常電圧が印加されることを防止することができる。特に、バイパス経路ＬＭ１、ＬＭ２を用いることによって、組電池の総電圧が上昇した際に保護動作を行う電圧レベルを低減することができるため、導電部材３０のオープン異常が発生した場合であっても、確実に監視ＩＣ４０を保護することが可能となる。

又、この組電池の電圧検出装置１において、前記第１のバイパス経路ＬＭ１は、前記導電部材３０の両端のうち低電位側に接続された前記電気経路Ｌ１６と、前記導電部材３０の高電位側に接続された前記単位電池Ｅ２１の正極と接続される前記電気経路Ｌ２２とを接続し、前記第２のバイパス経路ＬＭ２は、前記導電部材３０の両端のうち高電位側に接続された前記電気経路Ｌ２１及び前記導電部材３０の低電位側に接続された前記単位電池Ｅ１５の負極と接続される前記電気経路Ｌ１５とを接続するものであってもよい。この組電池の電圧検出装置１によれば、負側の異常電圧に対しても、連結部Ｍに発生する電圧を十分低減することができる。

又、この組電池の電圧検出装置１において、前記電気経路Ｌ１１〜Ｌ２６を介して前記単位電池Ｅ１１〜Ｅ２５に対して並列に接続され、低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する単位電池間整流素子Ｄ１１〜Ｄ２５、を更に備えるものであってもよい。この組電池の電圧検出装置１によれば、単位電池Ｅ１１〜Ｅ２５の両端に発生する異常電圧を制限し、監視ＩＣ４０に対して異常電圧が印加されることを防止することができる。

又、この組電池の電圧検出装置１において、複数の前記電気経路Ｌ１１〜Ｌ２６は、それぞれ、当該電気経路Ｌ１１〜Ｌ２６上にヒューズＦ１１〜Ｆ２６を備えるものであってもよい。この組電池の電圧検出装置１によれば、導電部材３０のオープン異常が発生した場合に単位電池Ｅ１１〜Ｅ２５と監視ＩＣ４０の間の導電経路となる電気経路Ｌ１１〜Ｌ２６を断絶し、監視ＩＣ４０に高電圧が印加された状態を早期に解消することができる。

又、この組電池の電圧検出装置１において、前記導電部材３０の両端のうち高電位側に接続された前記電気経路Ｌ２１と、前記導電部材３０の両端のうち低電位側に接続された前記電気経路Ｌ１６とを接続する断線検出経路ＬＴと、前記断線検出経路上に設けられ、自身に電流が流れることで電圧降下を生じさせる電圧降下素子ＬＴｂ、ＬＴｃと、前記断線検出経路上に設けられ、低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する断線検出用整流素子ＬＴａと、を更に備え、前記電圧検出部４０は、前記電圧降下素子ＬＴｂ、ＬＴｃの電圧降下を検出することによって、前記導電部材３０のオープン異常を示す検出信号を生成するものであってもよい。この組電池の電圧検出装置１によれば、導電部材３０のオープン異常を早期に検出することができる。

又、複数個の電池セルで構成される電池スタック１０、２０を直列接続してなる組電池に適用され、前記電池セルの１個又は複数個の直列接続体のいずれかが単位電池Ｅ１１〜Ｅ２５と定義され、複数の前記電池スタック１０、２０のそれぞれについて、当該電池スタック１０、２０を構成する複数の前記単位電池Ｅ１１〜Ｅ２５それぞれの両端に接続された複数の電気経路Ｌ１１〜Ｌ２６と、複数の前記電気経路Ｌ１１〜Ｌ２６を介して、前記単位電池Ｅ１１〜Ｅ２５の端子間電圧を検出する電圧検出部４０と、隣接する前記電池スタック１０、２０のうち一方の正極端子と他方の負極端子とを接続する導電部材３０と、複数の前記電気経路Ｌ１１〜Ｌ２６を介して複数の前記単位電池Ｅ１１〜Ｅ２５それぞれに対して並列に接続され、低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する単位電池間整流素子Ｄ１１〜Ｄ２５と、前記導電部材３０の両端のうち低電位側の前記電池スタック１０の前記単位電池Ｅ１１〜Ｅ１５に接続された複数の前記電気経路Ｌ１１〜Ｌ１６のいずれかと、前記導電部材３０の両端のうち高電位側の前記電池スタック２０の前記単位電池Ｅ２１〜Ｅ２５に接続された複数の前記電気経路Ｌ２１〜Ｌ２６のいずれかとを、両端に、少なくとも一以上の前記単位電池Ｅ１１〜Ｅ２５の電位差が生ずるように接続するバイパス経路ＬＭ３と、前記バイパス経路ＬＭ３上に設けられ、当該バイパス経路ＬＭ３において低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する整流素子ＬＭ３ａと、を備える組電池の電圧検出装置１を開示する。

本開示は、組電池の電圧検出装置として好適に用いることができる。

１ 電圧検出装置
１０、２０ 電池スタック
３０ 導電部材
４０ 監視ＩＣ
Ｌ１１〜Ｌ２６ 電気経路
Ｆ１１〜Ｆ２６ ヒューズ
Ｅ１１〜Ｅ２５ 単位電池
Ｄ１１〜Ｄ２５ 単位電池間整流素子
ＬＭ１〜ＬＭ３ バイパス経路
ＬＭ１ａ〜ＬＭ３ａ スタック間整流素子
ＬＴ 断線検出経路
ＬＴａ 断線検出用整流素子
ＬＴｂ、ＬＴｃ 電圧降下素子

Claims (6)

1. 複数個の電池セルで構成される電池スタックを直列接続してなる組電池に適用され、
   前記電池セルの１個又は複数個の直列接続体のいずれかが単位電池と定義され、
   複数の前記電池スタックのそれぞれについて、当該電池スタックを構成する複数の前記単位電池それぞれの両端に接続された複数の電気経路と、
   複数の前記電気経路を介して前記単位電池の端子間電圧を検出する電圧検出部と、
   隣接する前記電池スタックのうち一方の正極端子と他方の負極端子とを接続する導電部材と、
   前記導電部材の両端のうち低電位側に接続された前記電気経路と、前記導電部材の高電位側に接続された前記単位電池の正極と接続される前記電気経路又は当該電気経路より高電位側の前記電気経路とを接続する第１のバイパス経路と、
   前記導電部材の両端のうち高電位側に接続された前記電気経路と、前記導電部材の低電位側に接続された前記単位電池の負極と接続される前記電気経路又は当該電気経路より低電位側の前記電気経路とを接続する第２のバイパス経路と、
   前記第１のバイパス経路上に設けられ、当該第１のバイパス経路において低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する第１のスタック間整流素子と、
   前記第２のバイパス経路上に設けられ、当該第２のバイパス経路において低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する第２のスタック間整流素子と、
   を備える組電池の電圧検出装置。
2. 前記第１のバイパス経路は、
   前記導電部材の両端のうち低電位側に接続された前記電気経路と、前記導電部材の高電位側に接続された前記単位電池の正極と接続される前記電気経路とを接続し、
   前記第２のバイパス経路は、
   前記導電部材の両端のうち高電位側に接続された前記電気経路と、前記導電部材の低電位側に接続された前記単位電池の負極と接続される前記電気経路とを接続する
   請求項１に記載の組電池の電圧検出装置。
3. 前記電気経路を介して前記単位電池に対して並列に接続され、
   低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する単位電池間整流素子、を更に備える
   請求項１に記載の組電池の電圧検出装置。
4. 複数の前記電気経路は、それぞれ、当該電気経路上にヒューズを備える
   請求項３に記載の組電池の電圧検出装置。
5. 前記導電部材の両端のうち高電位側に接続された前記電気経路と、前記導電部材の両端のうち低電位側に接続された前記電気経路とを接続する断線検出経路と、
   前記断線検出経路上に設けられ、低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する断線検出用整流素子と、
   前記断線検出経路上に設けられ、自身に電流が流れることで電圧降下を生じさせる電圧降下素子と、
   を更に備え、
   前記電圧検出部は、前記電圧降下素子の電圧降下を検出することによって、前記導電部材のオープン異常を示す検出信号を生成する
   請求項１に記載の組電池の電圧検出装置。
6. 複数個の電池セルで構成される電池スタックを直列接続してなる組電池に適用され、
   前記電池セルの１個又は複数個の直列接続体のいずれかが単位電池と定義され、
   複数の前記電池スタックのそれぞれについて、当該電池スタックを構成する複数の前記単位電池それぞれの両端に接続された複数の電気経路と、
   複数の前記電気経路を介して前記単位電池の端子間電圧を検出する電圧検出部と、
   隣接する前記電池スタックのうち一方の正極端子と他方の負極端子とを接続する導電部材と、
   複数の前記電気経路を介して複数の前記単位電池それぞれに対して並列に接続され、低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する単位電池間整流素子と、
   前記導電部材の両端のうち低電位側の前記電池スタックの前記単位電池に接続された複数の前記電気経路のいずれかと、前記導電部材の両端のうち高電位側の前記電池スタックの前記単位電池に接続された複数の前記電気経路のいずれかとを、両端に、少なくとも一以上の前記単位電池の電位差が生ずるように接続するバイパス経路と、
   前記バイパス経路上に設けられ、当該バイパス経路において低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容するスタック間整流素子と、
   を備える組電池の電圧検出装置。

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