JP4247681B2

JP4247681B2 - 組電池充電状態検出装置

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Publication number: JP4247681B2
Application number: JP2004207587A
Authority: JP
Inventors: 勇二鬼頭; 徹也小林
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2004-07-14
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2024-07-14
Also published as: JP2006029923A

Description

本発明は、組電池の充電状態を検出する組電池充電状態検出装置に関する。

従来、組電池の充電状態を検出するとともに、装置の故障や異常をも検出することができる組電池充電状態検出装置として、特開２００３−３２９０７号公報に開示されている充電状態検出装置がある。この充電状態検出装置は、組電池を構成する複数の単位セルにそれぞれ接続される過充電判定回路と過放電判定回路とから構成されている。

過充電判定回路は、接続される単位セルの電圧が許容電圧範囲の上限値より高いとき、ハイレベルを出力する回路であり、定電圧回路と、分圧回路と、コンパレータとから構成されている。定電圧回路は、許容電圧範囲の上限値に相当する基準電圧を出力する回路である。分圧回路は、過充電判定回路が接続される単位セルの電圧を分圧する回路であり、分圧抵抗と、スイッチ回路とから構成されている。分圧抵抗は、単位セルの電圧を基準電圧に対応した大きさの電圧に分圧するための素子である。スイッチ回路は、装置の異常を検出するときに、分圧抵抗に別の抵抗を並列接続することで、分圧比を切換える回路である。単位セルの電圧が許容電圧範囲内にある場合、スイッチ回路は、分圧された単位セルの電圧が許容電圧範囲の上限値に相当する基準電圧より高い電圧となるように設定されている。コンパレータは、分圧された単位セルの電圧を、許容電圧範囲の上限値に相当する基準電圧と比較する回路である。コンパレータは、分圧された単位セルの電圧が許容電圧範囲の上限値に相当する基準電圧より高いとき、ハイレベルを出力する。

過放電判定回路は、接続される単位セルの電圧が許容電圧範囲の下限値より低いとき、ローレベルを出力する回路であり、定電圧回路と、分圧回路と、コンパレータとから構成されている。定電圧回路は、許容電圧範囲の下限値に相当する基準電圧を出力する回路である。分圧回路は、過放電判定回路が接続される単位セルの電圧を分圧する回路であり、分圧抵抗と、スイッチ回路とから構成されている。分圧抵抗は、単位セルの電圧を基準電圧に対応した大きさの電圧に分圧するための素子である。スイッチ回路は、装置の異常を検出するときに、分圧抵抗に別の抵抗を並列接続することで、分圧比を切換える回路である。単位セルの電圧が許容電圧範囲内にある場合、スイッチ回路は、分圧された単位セルの電圧が基準電圧より低い電圧となるように設定されている。コンパレータは、分圧された単位セルの電圧を、許容電圧範囲の下限値に相当する基準電圧と比較する回路である。コンパレータは、分圧された単位セルの電圧が許容電圧範囲の下限値に相当する基準電圧より低いとき、ローレベルを出力する。

そして、装置の異常を検出するとき、過充電判定回路及び過放電判定回路のスイッチ回路をともにオンする。単位セルの電圧が許容電圧範囲内にある場合、過充電判定回路のスイッチ回路がオンすることで、分圧された単位セルの電圧は許容電圧範囲の上限値に相当する基準電圧より高い電圧となり、過充電判定回路のコンパレータはハイレベルを出力する。また、過放電判定回路のスイッチ回路がオンすることで、分圧された単位セルの電圧は許容電圧範囲の下限値に相当する基準電圧より低い電圧となり、過放電判定回路のコンパレータはローレベルを出力する。

これにより、過充電判定回路がハイレベルを出力していないときは、過充電判定回路に、過放電判定回路がローレベルを出力していないときは、過放電判定回路にそれぞれ異常が発生していることを検出することができる。
特開２００３−３２９０７号公報

ところで、単位セルと過充電判定回路及び過放電判定回路との間で断線が発生した場合、過充電判定回路及び過放電判定回路は、単位セルの電圧に基づいて過充電状態及び過放電状態を検出することができなくなる。そのため、単位セルと過充電判定回路及び過放電判定回路との間の断線を確実に検出する必要がある。しかし、前述した充電状態検出装置では、過充電判定回路及び過放電判定回路の異常を検出することはできるが、単位セルと過充電判定回路及び過放電判定回路との間の断線を検出することはできない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、組電池を構成するセルと、セルの異常を検出する異常検出回路との間の断線を検出することができる組電池充電状態検出装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、セル電圧に基づいてセルの異常を検出する異常検出回路の入力インピーダンスを、隣接するセル毎に異なる値とすることで、セルと異常検出回路との間の断線を検出することができることを思いつき、本発明を完成するに至った。

すなわち、請求項１に記載の組電池充電状態検出装置は、組電池を構成する直列接続された複数のセルにそれぞれ接続され前記セルの電圧に基づいて前記セルの異常を検出する異常検出回路を備えた組電池充電状態検出装置において、前記異常検出回路は、前記セルの電圧を分圧する、直列接続された抵抗からなるセル電圧分圧回路を有し、接続される隣接した前記セル毎に、セル電圧分圧回路の合成抵抗値が異なり、さらに、前記異常検出回路の出力に基づいて前記セルと前記異常検出回路との間の断線を検出する断線検出回路を有することを特徴とする。

請求項２に記載の組電池充電状態検出装置は、請求項１に記載の組電池充電状態検出装置において、さらに、前記異常検出回路は、前記セルの電圧を過充電電圧閾値と比較することで前記セルの過充電状態を検出し、前記断線検出回路は、前記異常検出回路が前記セルの過充電状態を検出したとき、前記セルと前記異常検出回路との間で断線が発生していると判定することを特徴とする。

請求項３に記載の組電池充電状態検出装置は、請求項１に記載の組電池充電状態検出装置において、さらに、前記異常検出回路は、前記セルの電圧を過放電電圧閾値と比較することで前記セルの過放電状態を検出し、前記断線検出回路は、前記異常検出回路が前記セルの過放電状態を検出したとき前記セルと前記異常検出回路との間で断線が発生していると判定することを特徴とする。

請求項４に記載の組電池充電状態検出装置は、請求項１に記載の組電池充電状態検出装置において、さらに、前記異常検出回路は、前記セルの電圧を過充電電圧閾値及び過放電電圧閾値と比較することで前記セルの過充電状態及び過放電状態を検出し、前記断線検出回路は、隣接する前記セルにそれぞれ接続された前記異常検出回路の一方が前記セルの過充電状態を検出し、かつ、他方が前記セルの過放電状態を検出したとき、隣接する前記セル相互の接続点と前記異常検出回路との間で断線が発生していると判定することを特徴とする。

請求項５に記載の組電池充電状態検出装置は、請求項１乃至４に記載の組電池充電状態検出装置において、さらに、車両に搭載された前記組電池の充電状態を検出することを特徴とする。

請求項１に記載の組電池充電状態検出装置によれば、セルと異常検出回路との間で発生した断線を、セルの異常として検出することができる。そのため、組電池充電状態検出装置の信頼性を向上することができる。

隣接するセルの接続点と、それらのセルに接続される異常検出回路との間で断線が発生すると、異常検出回路には、隣接するセルの全電圧を互いの入力インピーダンスで決まる分圧比で分圧した電圧が印加される。隣接したセル毎に、セル電圧分圧回路の合成抵抗値が異なるため、隣接するセルに接続される異常検出回路の入力インピーダンスも互いに異なることとなる。異常検出回路に印加される電圧は、断線前に印加されていたセルの電圧と異なる大きさとなる。そのため、異常検出回路は、セルと異常検出回路との間で発生する断線をセルの異常として検出することができる。断線検出回路は、異常検出回路の出力に基づいて断線を検出することができる。

請求項２に記載の組電池充電状態検出装置によれば、セルと異常検出回路との間で発生した断線を、セルの過充電状態として検出することができる。そのため、組電池充電状態検出装置の信頼性を確実に向上することができる。

請求項３に記載の組電池充電状態検出装置によれば、セルと異常検出回路との間で発生した断線を、セルの過放電状態として検出することができる。そのため、組電池充電状態検出装置の信頼性を確実に向上することができる。

請求項４に記載の組電池充電状態検出装置によれば、セルの過充電状態と過放電状態の発生状況から、セルと異常検出回路との間の断線の発生箇所を特定することができる。そのため、組電池充電状態検出装置の信頼性をさらに向上することができる。

請求項５に記載の組電池充電状態検出装置によれば、車両において、組電池を構成するセルと、セルの異常を検出する異常検出回路との間の断線を検出することができる。そのため、車両に搭載される組電池充電状態検出装置の信頼性を向上することができる。

本実施形態は、本発明に係る組電池充電状態検出装置を、ハイブリッド電気自動車の駆動用モータに電力を供給する組電池を有するとともに、組電池の状態に関するデータを出力する組電池システムに適用した例を示す。

（第１実施形態）
第１実施形態における組電池システムの構成図を図１に、充電状態検出装置の回路図を図２に示す。そして、図１及び図２を参照して、構成、動作、効果の順で具体的に説明する。

まず、組電池システムの構成について説明する。図１に示すように、組電池システム１は、組電池１０と、充電状態検出装置ＣＭＵ１〜ＣＭＵｎ（組電池充電状態検出装置）と、電流センサ１１と、組電池コントローラ１２とから構成されている。組電池コントローラ１２には、ハイブリッド電気自動車コントローラ２（以下ＨＥＶコントローラという）が接続されている。さらに、ＨＥＶコントローラ２には、インバータ３を介してモータ４が接続されている。

組電池１０は、例えば、充放電可能な６個のセルからなるｎ組のセルグループＣＧ１〜ＣＧｎを直列接続して構成される直流電源である。組電池１０の正極端子と負極端子はそれぞれインバータ３に接続されている。

充電状態検出装置ＣＭＵ１〜ＣＭＵｎは、それぞれ対応するセルグループＣＧ１〜ＣＧｎ毎に設けられ、セルグループＣＧ１〜ＣＧｎを構成する個々のセルの充電状態を検出する装置である。充電状態検出装置ＣＭＵ１〜ＣＭＵｎの入力端子は対応するセルグループＣＧ１〜ＣＧｎを構成する個々のセルの正極端子と負極端子に、出力端子は組電池コントローラ１２にそれぞれ接続されている。

電流センサ１１は、組電池１０に流れる電流を検出するセンサである。電流センサ１１は、組電池１０の負極端子とインバータ３との間に配設され、電流センサ１１の出力端子は組電池コントローラ１２に接続されている。

組電池コントローラ１２は、セルグループＣＧ１〜ＣＧｎの電圧、充電状態検出装置ＣＭＵ１〜ＣＭＵｎの出力及び組電池１０を流れる電流に基づいて、組電池１０の状態に関するデータを出力する装置である。組電池コントローラ１２の入力端子はセルグループＣＧ１〜ＣＧｎの正極端子と負極端子、充電状態検出装置ＣＭＵ１〜ＣＭＵｎの出力端子及び電流センサ１１の出力端子にそれぞれ接続されている。また、出力端子はＨＥＶコントローラ２に接続されている。

次に、充電状態検出装置ＣＭＵ１〜ＣＭＵｎの具体的構成について詳細に説明する。充電状態検出装置ＣＭＵ１〜ＣＭＵｎは互いに同じ構成であるため、ここでは、充電状態検出装置ＣＭＵ１についてのみ説明する。

図２に示すように、充電状態検出装置ＣＭＵ１は、過充電検出回路Ｕ１１〜Ｕ１６（異常検出回路）と、ＯＲ回路ＯＲ１（断線検出回路）とから構成されている。充電状態検出装置ＣＭＵ１は、直列接続された６個のセルＣ１１〜Ｃ１６からなるセルグループＣＧ１に接続されている。

過充電検出回路Ｕ１１〜Ｕ１６は、それぞれ対応するセルＣ１１〜Ｃ１６に接続され、セルＣ１１〜Ｃ１６の電圧が、例えば、４．２Ｖより大きいとき、セルＣ１１〜Ｃ１６が過充電状態であると判定しハイレベルを出力する回路である。

過充電検出回路Ｕ１１は、セル電圧分圧回路１１０と、過充電判定用基準電圧回路１１１と、コンパレータ１１２とから構成され、セルＣ１１に接続されている。

セル電圧分圧回路１１０はセルＣ１１の電圧を分圧して出力する回路である。セル電圧分圧回路１１０は抵抗１１０ａ、１１０ｂで構成されている。抵抗１１０ａと抵抗１１０ｂは直列接続されている。直列接続された抵抗１１０ａ、１１０ｂの内、抵抗１１０ａの一端はセルＣ１１の正極端子に、抵抗１１０ｂの一端はセルＣ１１の負極端子にそれぞれ接続されている。

過充電判定用基準電圧回路１１１は、セルＣ１１における過充電状態の有無を判定するための過充電電圧閾値、例えば、セル電圧の４．２Ｖに相当する基準電圧を出力する回路である。過充電判定用基準電圧回路１１１は、抵抗１１１ａと、過充電判定用基準電源１１１ｂとから構成されている。抵抗１１１ａの一端はセルＣ１１の正極端子に、他端は過充電判定用基準電源１１１ｂの正極端子にそれぞれ接続され、過充電判定用基準電源１１１ｂの負極端子はセルＣ１１の負極端子に接続されている。

コンパレータ１１２は、セル電圧分圧回路１１０で分圧されたセルＣ１１の電圧を過充電判定用基準電圧回路１１１の出力する基準電圧と比較する素子である。コンパレータ１１２は、分圧されたセルＣ１１の電圧が過充電電圧閾値に相当する基準電圧より大きいとき、ハイレベルを出力する。コンパレータ１１２の非反転入力端子はセル電圧分圧回路１１０の抵抗１１０ａと抵抗１１０ｂの接続点に、反転入力端子は過充電判定用基準電圧回路１１１の抵抗１１１ａと過充電判定用基準電源１１１ｂの接続点にそれぞれ接続されている。また、出力端子はＯＲ回路ＯＲ１の入力端子に接続されている。

セルＣ１１に隣接するセルＣ１２には、過充電検出回路Ｕ１２が接続されている。過充電検出回路Ｕ１２は、セル電圧分圧回路１２０と、過充電判定用基準電圧回路１２１と、コンパレータ１２２とから構成されている。

セル電圧分圧回路１２０はセルＣ１２の電圧を分圧して出力する回路である。セル電圧分圧回路１２０は抵抗１２０ａ、１２０ｂで構成されている。抵抗１２０ａと抵抗１２０ｂは直列接続されている。直列接続された抵抗１２０ａ、１２０ｂの内、抵抗１２０ａの一端はセルＣ１２の正極端子に、抵抗１２０ｂの一端はセルＣ１２の負極端子にそれぞれ接続されている。

過充電判定用基準電圧回路１２１は、セルＣ１２における過充電状態の有無を判定するための過充電電圧閾値、例えば、セル電圧の４．２Ｖに相当する基準電圧を出力する回路である。過充電判定用基準電圧回路１２１は、抵抗１２１ａと、過充電判定用基準電源１２１ｂとから構成されている。抵抗１２１ａの一端はセルＣ１２の正極端子に、他端は過充電判定用基準電源１２１ｂの正極端子にそれぞれ接続され、過充電判定用基準電源１２１ｂの負極端子はセルＣ１２の負極端子に接続されている。

コンパレータ１２２は、セル電圧分圧回路１２０で分圧されたセルＣ１２の電圧を過充電判定用基準電圧回路１２１の出力する基準電圧と比較する素子である。コンパレータ１２２は、分圧されたセルＣ１２の電圧が過充電電圧閾値に相当する基準電圧より大きいとき、ハイレベルを出力する。コンパレータ１２２の非反転入力端子はセル電圧分圧回路１２０の抵抗１２０ａと抵抗１２０ｂの接続点に、反転入力端子は過充電判定用基準電圧回路１２１の抵抗１２１ａと過充電判定用基準電源１２１ｂの接続点にそれぞれ接続されている。また、出力端子はＯＲ回路ＯＲ１の別の入力端子に接続されている。

ここで、過充電検出回路Ｕ１２のセル電圧分圧回路１２０は、その分圧比が過充電検出回路Ｕ１１のセル電圧分圧回路１１０の分圧比と等しく、かつ、その合成抵抗値が過充電検出回路Ｕ１１のセル電圧分圧回路１１０の合成抵抗値より大きくなるように設定されている。また、過充電検出回路Ｕ１１の過充電判定用基準電圧回路１１１と過充電検出回路Ｕ１２の過充電判定用基準電源回路１２１は、抵抗１１１ａと抵抗１２１ａの抵抗値及び過充電判定用基準電源１１１ｂと過充電判定用基準電源１２１ｂの内部抵抗値がそれぞれ等しくなるように設定されている。さらに、過充電検出回路Ｕ１１のコンパレータ１１２と過充電検出回路Ｕ１２のコンパレータ１２２は、入力インピーダンスが互いに等しくなるように設定されている。つまり、過充電検出回路Ｕ１２は、過充電検出回路Ｕ１１より入力インピーダンスが大きくなるように設定されている。

セルＣ１３〜Ｃ１６には、それぞれ過充電検出回路Ｕ１３〜Ｕ１６が接続されている。過充電検出回路Ｕ１３、Ｕ１５は過充電検出回路Ｕ１１と、過充電検出回路Ｕ１４、Ｕ１６は過充電検出回路Ｕ１２とそれぞれ同じ回路であるので説明は省略する。

ＯＲ回路ＯＲ１は、過充電検出回路Ｕ１１〜Ｕ１６の出力に基づいて、セルＣ１１〜Ｃ１６の過充電状態を検出するとともに、セルＣ１１〜Ｃ１６と過充電検出回路Ｕ１１〜Ｕ１６との間の断線を検出する回路である。ＯＲ回路ＯＲ１は、セルＣ１１〜Ｃ１６の少なくともいずれかが過充電状態となったとき、または、セルＣ１１〜Ｃ１６と過充電検出回路Ｕ１１〜Ｕ１６との間の少なくともいずれかで断線が発生したときハイレベルを出力する。ＯＲ回路ＯＲ１の６つの入力端子は過充電検出回路Ｕ１１〜Ｕ１６のコンパレータ１１２、１２２、１３２、１４２、１５２、１６２にそれぞれ接続されている。また、出力端子は組電池コントローラ１２に接続されている。

次に、図１及び図２を参照して具体的動作について説明する。ハイブリッド電気自動車は、エンジンの運転効率が高い定速走行時には、エンジンの駆動力により走行する。図１に示すように、このとき、組電池１０の充電量が不足している場合、モータ４は、エンジンの駆動力によって回転することで発電機として機能し、インバータ３を介して組電池１０を充電する。これに対して、エンジンの運転効率が低い始動時及びフル加速時には、ハイブリッド電気自動車は、組電池１０からインバータ３を介して供給される電力によって発生するモータ４の駆動力を利用して走行する。

組電池システム１は、組電池１０から電力を供給するとともに、組電池１０を構成するセルグループＣＧ１〜ＣＧｎの電圧、充電状態検出装置ＣＭＵ１〜ＣＭＵｎの出力及び組電池１０を流れる電流に基づいて、組電池１０の状態に関するデータを出力する。ＨＥＶコントローラ２は、組電池システム１の出力する組電池１０の状態に関するデータに基づき、インバータ３を介してモータ４を適切に制御する。

図２に示すように、例えば、セルＣ１１の電圧が過充電電圧閾値である４．２Ｖより大きくなった場合、セルＣ１１の電圧は過充電検出回路Ｕ１１のセル電圧分圧回路１１０で分圧される。セル電圧分圧回路１１０で分圧されたセルＣ１１の電圧は、コンパレータ１１２で過充電判定用基準電圧回路１１１の出力する基準電圧と比較される。セルＣ１１の電圧は過充電電圧閾値より大きいため、コンパレータ１１２はハイレベルを出力する。過充電検出回路Ｕ１１のコンパレータ１１２の出力がハイレベルとなることで、ＯＲ回路ＯＲ１はハイレベルを出力する。

これに対し、例えば、セルＣ１１、Ｃ１２の接続点と過充電検出回路Ｕ１１、Ｕ１２との間にあるＡ点で断線が発生した場合、直列接続されたセルＣ１１、Ｃ１２の全電圧が、入力端子を直列接続された過充電検出回路Ｕ１１、Ｕ１２に印加される。

ところで、過充電検出回路Ｕ１２の入力インピーダンスは、過充電検出回路Ｕ１１の入力インピーダンスより大きくなるように設定されている。そのため、過充電検出回路Ｕ１２の入力端子間には、過充電検出回路Ｕ１１、Ｕ１２の入力インピーダンスの比で決まるセルＣ１２の電圧より大きい電圧が印加される。過充電検出回路Ｕ１２の入力端子間の電圧は、過充電検出回路Ｕ１１、Ｕ１２の入力インピーダンスを最適に設定することで、過充電電圧閾値より大きい電圧とすることができる。

過充電検出回路Ｕ１２の入力端子間の電圧はセル電圧分圧回路１２０で分圧される。セル電圧分圧回路１２０で分圧された過充電検出回路Ｕ１２の入力端子間の電圧は、コンパレータ１２２で過充電判定用基準電圧回路１２１の出力する基準電圧と比較される。過充電検出回路Ｕ１２の入力端子間の電圧は過充電電圧閾値より大きいため、コンパレータ１２２はハイレベルを出力する。過充電検出回路Ｕ１２のコンパレータ１２２の出力がハイレベルとなることで、ＯＲ回路ＯＲ１はハイレベルを出力する。

これにより、セルＣ１１、Ｃ１２と過充電検出回路Ｕ１１、Ｕ１２との間で発生した断線を過充電状態として検出することができる。同様にして、セルＣ１２〜Ｃ１６と過充電検出回路Ｕ１２〜Ｕ１６との間の断線に関しても、いずれかのセルの過充電状態として検出することができる。

最後に具体的効果について説明する。本実施形態によれば、充電状態検出装置ＣＭＵ１は、セルＣ１１〜Ｃ１６と過充電検出回路Ｕ１１〜Ｕ１６との間で発生した断線を、セルの過充電状態として検出することができる。そのため、充電状態検出装置ＣＭＵ１及び同様の回路構成である充電状態検出装置ＣＭＵ２〜ＣＭＵｎの信頼性を向上することができる。

また、充電状態検出装置ＣＭＵ１は、隣接したセルに接続される過充電検出回路において、セル電圧分圧回路の合成抵抗値をそれぞれ異なる値に設定することで、隣接したセルに接続される過充電検出回路の入力インピーダンスを確実に異なる値にすることができる。

さらに、充電状態検出装置ＣＭＵ１は、車両において、組電池１０を構成するセルＣ１１〜Ｃ１６と、セルＣ１１〜Ｃ１６の過充電状態を検出する過充電検出回路Ｕ１１〜Ｕ１６との間の断線を検出することができる。そのため、車両に搭載される組電池１０の充電状態検出装置ＣＭＵ１及び同様の回路構成である充電状態検出装置ＣＭＵ２〜ＣＭＵｎの信頼性を向上することができる。

なお、上述した実施形態では、隣接するセルに接続される過充電検出回路において、セル電圧分圧回路の合成抵抗値をそれぞれ異なる値に設定している例を挙げているが、これに限られるものではない。例えば、図３に示すように、過充電検出回路Ｕ１１の入力端子間に、セル電圧分圧回路１１０とは別に抵抗１１３を接続し、この抵抗の抵抗値を隣接するセルに接続される過充電検出回路毎にそれぞれ異なる値に設定してもよい。この場合、全ての過充電検出回路において、セル電圧分圧回路、過充電判定用基準電圧回路及びコンパレータを共通化でき、回路を構成する部品の種類の増加を抑えることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態における充電状態検出装置の回路図を図４に示す。ここでは、第１実施形態における組電池システム１との相違部分である充電状態検出装置ＣＭＵ１〜ＣＭＵｎについて説明し、共通する部分については、必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、前記実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。

まず、充電状態検出装置ＣＭＵ１〜ＣＭＵｎの具体的構成について詳細に説明する。充電状態検出装置ＣＭＵ１〜ＣＭＵｎは互いに同じ構成であるため、ここでは、充電状態検出装置ＣＭＵ２についてのみ説明する。

図４に示すように、充電状態検出装置ＣＭＵ２は、過放電検出回路Ｌ２１〜Ｌ２６（異常検出回路）と、ＡＮＤ回路ＡＮＤ２（断線検出回路）とから構成されている。充電状態検出装置ＣＭＵ２は、直列接続された６個のセルＣ２１〜Ｃ２６からなるセルグループＣＧ２に接続されている。

過放電検出回路Ｌ２１〜Ｌ２６は、それぞれ対応するセルＣ２１〜Ｃ２６に接続され、セルＣ２１〜Ｃ２６の電圧が、例えば、３．０Ｖより小さいとき、セルＣ２１〜Ｃ２６が過放電状態であると判定しローレベルを出力する回路である。

過放電検出回路Ｌ２１は、セル電圧分圧回路２１０と、過放電判定用基準電圧回路２１１と、コンパレータ２１２とから構成され、セルＣ２１に接続されている。

セル電圧分圧回路２１０はセルＣ２１の電圧を分圧して出力する回路である。セル電圧分圧回路２１０は抵抗２１０ａ、２１０ｂで構成されている。抵抗２１０ａと抵抗２１０ｂは直列接続されている。直列接続された抵抗２１０ａ、２１０ｂの内、抵抗２１０ａの一端はセルＣ２１の正極端子に、抵抗２１０ｂの一端はセルＣ２１の負極端子にそれぞれ接続されている。

過放電判定用基準電圧回路２１１は、セルＣ２１における過放電状態の有無を判定するための過放電電圧閾値、例えば、セル電圧の３．０Ｖに相当する基準電圧を出力する回路である。過放電判定用基準電圧回路２１１は、抵抗２１１ａと、過放電判定用基準電源２１１ｂとから構成されている。抵抗２１１ａの一端はセルＣ２１の正極端子に、他端は過放電判定用基準電源２１１ｂの正極端子にそれぞれ接続され、過放電判定用基準電源２１１ｂの負極端子はセルＣ２１の負極端子に接続されている。

コンパレータ２１２は、セル電圧分圧回路２１０で分圧されたセルＣ２１の電圧を過放電判定用基準電圧回路２１１の出力する基準電圧と比較する素子である。コンパレータ２１２は、分圧されたセルＣ２１の電圧が過放電電圧閾値に相当する基準電圧より小さいとき、ローレベルを出力する。コンパレータ２１２の非反転入力端子はセル電圧分圧路２１０の抵抗２１０ａと抵抗２１０ｂの接続点に、反転入力端子は過放電判定用基準電圧回路２１１の抵抗２１１ａと過放電判定用基準電源２１１ｂの接続点にそれぞれ接続されている。また、出力端子はＡＮＤ回路ＡＮＤ２の入力端子に接続されている。

セルＣ２１に隣接するセルＣ２２には、過放電検出回路Ｌ２２が接続されている。過放電検出回路Ｌ２２は、セル電圧分圧回路２２０と、過放電判定用基準電圧回路２２１と、コンパレータ２２２とから構成されている。

セル電圧分圧回路２２０はセルＣ２２の電圧を分圧して出力する回路である。セル電圧分圧回路２２０は抵抗２２０ａ、２２０ｂで構成されている。抵抗２２０ａと抵抗２２０ｂは直列接続されている。直列接続された抵抗２２０ａ、２２０ｂの内、抵抗２２０ａの一端はセルＣ２２の正極端子に、抵抗２２０ｂの一端はセルＣ２２の負極端子にそれぞれ接続されている。

過放電判定用基準電圧回路２２１は、セルＣ２２における過放電状態の有無を判定するための過放電電圧閾値、例えば、セル電圧の３．０Ｖに相当する基準電圧を出力する回路である。過放電判定用基準電圧回路２２１は、抵抗２２１ａと、過放電判定用基準電源２２１ｂとから構成されている。抵抗２２１ａの一端はセルＣ２２の正極端子に、他端は過放電判定用基準電源２２１ｂの正極端子にそれぞれ接続され、過放電判定用基準電源２２１ｂの負極端子はセルＣ２２の負極端子に接続されている。

コンパレータ２２２は、セル電圧分圧回路２２０で分圧されたセルＣ２２の電圧を過放電判定用基準電圧回路２２１の出力する基準電圧と比較する素子である。コンパレータ２２２は、分圧されたセルＣ２２の電圧が過放電電圧閾値に相当する基準電圧より小さいとき、ローレベルを出力する。コンパレータ２２２の非反転入力端子はセル電圧分圧回路２２０の抵抗２２０ａと抵抗２２０ｂの接続点に、反転入力端子は過放電判定用基準電圧回路２２１の抵抗２２１ａと過放電判定用基準電源２２１ｂの接続点にそれぞれ接続されている。また、出力端子はＡＮＤ回路ＡＮＤ２の別の入力端子に接続されている。

ここで、過放電検出回路Ｌ２１のセル電圧分圧回路２１０は、その分圧比が過放電検出回路Ｌ２２のセル電圧分圧回路２２０の分圧比と等しく、かつ、その合成抵抗値が過放電検出回路Ｌ２２のセル電圧分圧回路２２０の合成抵抗値より小さくなるように設定されている。また、過放電検出回路Ｌ２１の過放電判定用基準電圧回路２１１と過放電検出回路Ｌ２２の過放電判定用基準電源回路２２１は、抵抗２１１ａと抵抗２２１ａの抵抗値及び過放電判定用基準電源２１１ｂと過放電判定用基準電源２２１ｂの内部抵抗値がそれぞれ等しくなるように設定されている。さらに、過放電検出回路Ｌ２１のコンパレータ２１２と過放電検出回路Ｌ２２のコンパレータ２２２は、入力インピーダンスが互いに等しくなるように設定されている。つまり、過放電検出回路Ｌ２１は、過放電検出回路Ｌ２２より入力インピーダンスが小さくなるように設定されている。

セルＣ２３〜Ｃ２６には、それぞれ過放電検出回路Ｌ２３〜Ｌ２６が接続されている。過放電検出回路Ｌ２３、Ｌ２５は過放電検出回路Ｌ２１と、過放電検出回路Ｌ２４、Ｌ２６は過放電検出回路Ｌ２２とそれぞれ同じ回路であるので説明は省略する。

ＡＮＤ回路ＡＮＤ２は、過放電検出回路Ｌ２１〜Ｌ２６の出力に基づいて、セルＣ２１〜Ｃ２６の過放電状態を検出するとともに、セルＣ２１〜Ｃ２６と過放電検出回路Ｌ２１〜Ｌ２６との間の断線を検出する回路である。ＡＮＤ回路ＡＮＤ２は、セルＣ２１〜Ｃ２６の少なくともいずれかが過放電状態となったとき、または、セルＣ２１〜Ｃ２６と過放電検出回路Ｌ２１〜Ｌ２６との間の少なくともいずれかで断線が発生したときローレベルを出力する。ＡＮＤ回路ＡＮＤ２の６つの入力端子は過放電検出回路Ｌ２１〜Ｌ２６のコンパレータ２１２、２２２、２３２、２４２、２５２、２６２にそれぞれ接続されている。また、出力端子は組電池コントローラ１２に接続されている。

次に、図４を参照して具体的動作について説明する。図４に示すように、例えば、セルＣ２１の電圧が過放電電圧閾値である３．０Ｖより小さくなった場合、セルＣ２１の電圧は過放電検出回路Ｌ２１のセル電圧分圧回路２１０で分圧される。セル電圧分圧回路２１０で分圧されたセルＣ２１の電圧は、コンパレータ２１２で過放電判定用基準電圧回路２１１の出力する基準電圧と比較される。セルＣ２１の電圧は過放電電圧閾値より小さいため、コンパレータ２１２はローレベルを出力する。過放電検出回路Ｌ２１のコンパレータ２１２の出力がローレベルとなることで、ＡＮＤ回路ＡＮＤ２はローレベルを出力する。

これに対し、例えば、セルＣ２１、Ｃ２２の接続点と過放電検出回路Ｌ２１、Ｌ２２との間にあるＢ点で断線が発生した場合、直列接続されたセルＣ２１、Ｃ２２の全電圧が、入力端子を直列接続された過放電検出回路Ｌ２１、Ｌ２２に印加される。

ところで、過放電検出回路Ｌ２１の入力インピーダンスは、過放電検出回路Ｌ２２の入力インピーダンスより小さくなるように設定されている。そのため、過放電検出回路Ｌ２１の入力端子間には、過放電検出回路Ｌ２１、Ｌ２２の入力インピーダンスの比で決まるセルＣ２１の電圧より小さい電圧が印加される。過放電検出回路Ｌ２１の入力端子間の電圧は、過放電検出回路Ｌ２１、Ｌ２２の入力インピーダンスを最適に設定することで、過放電電圧閾値より小さい電圧とすることができる。

過放電検出回路Ｌ２１の入力端子間の電圧はセル電圧分圧回路２１０で分圧される。セル電圧分圧回路２１０で分圧された過放電検出回路Ｌ２１の入力端子間の電圧は、コンパレータ２１２で過放電判定用基準電圧回路２１１の出力する基準電圧と比較される。過放電検出回路Ｌ２１の入力端子間の電圧は過放電電圧閾値より小さいため、コンパレータ２１２はローレベルを出力する。過放電検出回路Ｌ２１のコンパレータ２１２の出力がローレベルとなることで、ＡＮＤ回路ＡＮＤ２はローレベルを出力する。

これにより、セルＣ２１、Ｃ２２と過放電検出回路Ｌ２１、Ｌ２２との間で発生した断線を過充電状態として検出することができる。同様にして、セルＣ２２〜Ｃ２６と過放電検出回路Ｌ２２〜Ｌ２６との間の断線に関しても、いずれかのセルの過放電状態として検出することができる。

最後に具体的効果について説明する。本実施形態によれば、充電状態検出装置ＣＭＵ２は、セルＣ２１〜Ｃ２６と過放電検出回路Ｌ２１〜Ｌ２６との間で発生した断線を、セルの過放電状態として検出することができる。そのため、充電状態検出装置ＣＭＵ２及び同様の回路構成である充電状態検出装置ＣＭＵ１、ＣＭＵ３〜ＣＭＵｎの信頼性を向上することができる。

また、充電状態検出装置ＣＭＵ２は、隣接したセルに接続される過放電検出回路において、セル電圧分圧回路の合成抵抗値をそれぞれ異なる値に設定することで、隣接したセルに接続される過放電検出回路の入力インピーダンスを確実に異なる値にすることができる。

さらに、充電状態検出装置ＣＭＵ２は、車両において、組電池１０を構成するセルＣ２１〜Ｃ２６と、セルＣ２１〜Ｃ２６の過放電状態を検出する過放電検出回路Ｌ２１〜Ｌ２６との間の断線を検出することができる。そのため、車両に搭載される組電池１０の充電状態検出装置ＣＭＵ２及び同様の回路構成である充電状態検出装置ＣＭＵ１、ＣＭＵ３〜ＣＭＵｎの信頼性を向上することができる。

なお、上述した実施形態では、隣接するセルに接続される過放電検出回路において、セル電圧分圧回路の合成抵抗値をそれぞれ異なる値に設定している例を挙げているが、これに限られるものではない。例えば、図５に示すように、過放電検出回路Ｌ２１の入力端子間に、セル電圧分圧回路２１０とは別に抵抗２１３を接続し、この抵抗の抵抗値を隣接するセルに接続される過放電検出回路毎にそれぞれ異なる値に設定してもよい。この場合、全ての過放電検出回路において、セル電圧分圧回路、過放電判定用基準電圧回路及びコンパレータを共通化でき、回路を構成する部品の種類の増加を抑えることができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態における充電状態検出装置の回路図を図６に示す。ここでは、第１及び第２実施形態における組電池システム１との相違部分である充電状態検出装置ＣＭＵ１〜ＣＭＵｎについて説明し、共通する部分については、必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、前記実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。

まず、充電状態検出装置ＣＭＵ１〜ＣＭＵｎの具体的構成について詳細に説明する。充電状態検出装置ＣＭＵ１〜ＣＭＵｎは互いに同じ構成であるため、ここでは、充電状態検出装置ＣＭＵ３についてのみ説明する。

図５に示すように、充電状態検出装置ＣＭＵ３は、過充放電検出回路ＵＬ３１〜ＵＬ３６（異常検出回路）と、マイクロコンピュータＣＰＵ３（断線検出回路）とから構成されている。充電状態検出装置ＣＭＵ３は、直列接続された６個のセルＣ３１〜Ｃ３６からなるセルグループＣＧ３に接続されている。

過充放電検出回路ＵＬ３１〜ＵＬ３６は、それぞれ対応するセルＣ３１〜Ｃ３６に接続され、セルＣ３１〜Ｃ３６の電圧が、例えば、４．２Ｖより大きいとき、セルＣ３１〜Ｃ３６が過充電状態であると判定してハイレベルを、３．０Ｖより小さいとき、セルＣ３１〜Ｃ３６が過放電状態であると判定してローレベルをそれぞれ出力する回路である。

過充放電検出回路ＵＬ３１は、セル電圧分圧回路３１０と、過充電判定用基準電圧回路３１１と、コンパレータ３１２と、過放電判定用基準電圧回路３１３と、コンパレータ３１４とから構成され、セルＣ３１に接続されている。

セル電圧分圧回路３１０はセルＣ３１の電圧を分圧して出力する回路である。セル電圧分圧回路３１０は抵抗３１０ａ、３１０ｂで構成されている。抵抗３１０ａと抵抗３１０ｂは直列接続されている。直列接続された抵抗３１０ａ、３１０ｂの内、抵抗３１０ａの一端はセルＣ３１の正極端子に、抵抗３１０ｂの一端はセルＣ３１の負極端子にそれぞれ接続されている。

過充電判定用基準電圧回路３１１は、セルＣ３１における過充電状態の有無を判定するための過充電電圧閾値、例えば、セル電圧の４．２Ｖに相当する基準電圧を出力する回路である。過充電判定用基準電圧回路３１１は、抵抗３１１ａと、過充電判定用基準電源３１１ｂとから構成されている。抵抗３１１ａの一端はセルＣ３１の正極端子に、他端は過充電判定用基準電源３１１ｂの正極端子にそれぞれ接続され、過充電判定用基準電源３１１ｂの負極端子はセルＣ３１の負極端子に接続されている。

コンパレータ３１２は、セル電圧分圧回路３１０で分圧されたセルＣ３１の電圧を過充電判定用基準電圧回路３１１の出力する基準電圧と比較する素子である。コンパレータ３１２は、分圧されたセルＣ３１の電圧が過充電電圧閾値に相当する基準電圧より大きいとき、ハイレベルを出力する。コンパレータ３１２の非反転入力端子はセル電圧分圧回路３１０の抵抗３１０ａと抵抗３１０ｂの接続点に、反転入力端子は過充電判定用基準電圧回路３１１の抵抗３１１ａと過充電判定用基準電源３１１ｂの接続点にそれぞれ接続されている。また、出力端子はマイクロコンピュータＣＰＵ３の入力端子に接続されている。

過放電判定用基準電圧回路３１３は、セルＣ３１における過放電状態の有無を判定するための過放電電圧閾値、例えば、セル電圧の３．０Ｖに相当する基準電圧を出力する回路である。過放電判定用基準電圧回路３１３は、抵抗３１３ａと、過放電判定用基準電源３１３ｂとから構成されている。抵抗３１３ａの一端はセルＣ３１の正極端子に、他端は過放電判定用基準電源３１３ｂの正極端子にそれぞれ接続され、過放電判定用基準電源３１３ｂの負極端子はセルＣ３１の負極端子に接続されている。

コンパレータ３１４は、セル電圧分圧回路３１０で分圧されたセルＣ３１の電圧を過放電判定用基準電圧回路３１３の出力する基準電圧と比較する素子である。コンパレータ３１４は、分圧されたセルＣ３１の電圧が過放電電圧閾値に相当する基準電圧より小さいとき、ローレベルを出力する。コンパレータ３１４の非反転入力端子はセル電圧分圧回路３１０の抵抗３１０ａと抵抗３１０ｂの接続点に、反転入力端子は過放電判定用基準電圧回路３１３の抵抗３１３ａと過放電判定用基準電源３１３ｂの接続点にそれぞれ接続されている。また、出力端子はマイクロコンピュータＣＰＵ３の入力端子に接続されている。

セルＣ３１に隣接するセルＣ３２には、過充放電検出回路ＵＬ３２が接続されている。

過充放電検出回路ＵＬ３２は、セル電圧分圧回路３２０と、過充電判定用基準電圧回路３２１と、コンパレータ３２２と、過放電判定用基準電圧回路３２３と、コンパレータ３２４とから構成されている。

セル電圧分圧回路３２０はセルＣ３２の電圧を分圧して出力する回路である。セル電圧分圧回路３２０は抵抗３２０ａ、３２０ｂで構成されている。抵抗３２０ａと抵抗３２０ｂは直列接続されている。直列接続された抵抗３２０ａ、３２０ｂの内、抵抗３２０ａの一端はセルＣ３２の正極端子に、抵抗３２０ｂの一端はセルＣ３２の負極端子にそれぞれ接続されている。

過充電判定用基準電圧回路３２１は、セルＣ３２における過充電状態の有無を判定するための過充電電圧閾値、例えば、セル電圧の４．２Ｖに相当する基準電圧を出力する回路である。過充電判定用基準電圧回路３２１は、抵抗３２１ａと、過充電判定用基準電源３２１ｂとから構成されている。抵抗３２１ａの一端はセルＣ３２の正極端子に、他端は過充電判定用基準電源３２１ｂの正極端子にそれぞれ接続され、過充電判定用基準電源３２１ｂの負極端子はセルＣ３２の負極端子に接続されている。

コンパレータ３２２は、セル電圧分圧回路３２０で分圧されたセルＣ３２の電圧を過充電判定用基準電圧回路３２１の出力する基準電圧と比較する素子である。コンパレータ３２２は、分圧されたセルＣ３２の電圧が過充電電圧閾値に相当する基準電圧より大きいとき、ハイレベルを出力する。コンパレータ３２２の非反転入力端子はセル電圧分圧回路３２０の抵抗３２０ａと抵抗３２０ｂの接続点に、反転入力端子は過充電判定用基準電圧回路３２１の抵抗３２１ａと過充電判定用基準電源３２１ｂの接続点にそれぞれ接続されている。また、出力端子はマイクロコンピュータＣＰＵ３の入力端子に接続されている。

過放電判定用基準電圧回路３２３は、セルＣ３２における過放電状態の有無を判定するための過放電電圧閾値、例えば、セル電圧の３．０Ｖに相当する基準電圧を出力する回路である。過放電判定用基準電圧回路３２３は、抵抗３２３ａと、過放電判定用基準電源３２３ｂとから構成されている。抵抗３２３ａの一端はセルＣ３２の正極端子に、他端は過放電判定用基準電源３２３ｂの正極端子にそれぞれ接続され、過放電判定用基準電源３２３ｂの負極端子はセルＣ３２の負極端子に接続されている。

コンパレータ３２４は、セル電圧分圧回路３２０で分圧されたセルＣ３２の電圧を過放電判定用基準電圧回路３２３の出力する基準電圧と比較する素子である。コンパレータ３２４は、分圧されたセルＣ３２の電圧が過放電電圧閾値に相当する基準電圧より小さいとき、ローレベルを出力する。コンパレータ３２４の非反転入力端子はセル電圧分圧回路３２０の抵抗３２０ａと抵抗３２０ｂの接続点に、反転入力端子は過放電判定用基準電圧回路３２３の抵抗３２３ａと過放電判定用基準電源３２３ｂの接続点にそれぞれ接続されている。また、出力端子はマイクロコンピュータＣＰＵ３の入力端子に接続されている。

ここで、過充放電検出回路ＵＬ３１のセル電圧分圧回路３１０は、その分圧比が過充放電検出回路ＵＬ３２のセル電圧分圧回路３２０の分圧比と等しく、かつ、その合成抵抗値が過充放電検出回路ＵＬ３２のセル電圧分圧回路３２０の合成抵抗値より小さくなるように設定されている。また、過充放電検出回路ＵＬ３１の過充電判定用基準電圧回路３１１と過充放電検出回路ＵＬ３２の過充電判定用基準電源回路３２１は、抵抗３１１ａと抵抗３２１ａの抵抗値及び過充電判定用基準電源３１１ｂと過充電判定用基準電源３２１ｂの内部抵抗値がそれぞれ等しくなるように設定されている。また、過充放電検出回路ＵＬ３１の過放電判定用基準電圧回路３１３と過充放電検出回路ＵＬ３２の過放電判定用基準電源回路３２３は、抵抗３１３ａと抵抗３２３ａの抵抗値及び過放電判定用基準電源３１３ｂと過放電判定用基準電源３２３ｂの内部抵抗値がそれぞれ等しくなるように設定されている。さらに、過充放電検出回路ＵＬ３１のコンパレータ３１２、３１４と過充放電検出回路ＵＬ３２のコンパレータ３２２、３２４は、入力インピーダンスが互いに等しくなるように設定されている。つまり、過充放電検出回路ＵＬ３１は、過充放電検出回路ＵＬ３２より入力インピーダンスが小さくなるように設定されている。

セルＣ３３〜Ｃ３６には、それぞれ過充放電検出回路ＵＬ３３〜ＵＬ３６が接続されている。過充放電検出回路ＵＬ３３、ＵＬ３５は過充放電検出回路ＵＬ３１と、過充放電検出回路ＵＬ３４、ＵＬ３６は過充放電検出回路ＵＬ３２とそれぞれ同じ回路であるので説明は省略する。

マイクロコンピュータＣＰＵ３は、過充放電検出回路ＵＬ３１〜ＵＬ３６の出力に基づいて、セルＣ３１〜Ｃ３６の過充電状態及び過放電状態を検出するとともに、セルＣ３１〜Ｃ３６と過充放電検出回路ＵＬ３１〜ＵＬ３６との間で発生する断線を、断線箇所を特定して検出する素子である。マイクロコンピュータＣＰＵ３は、セルＣ３１〜Ｃ３６の少なくともいずれかが過充電状態又は過放電状態となったとき、過充電状態又は過放電状態となったセルに関するデータを出力する。または、セルＣ３１〜Ｃ３６と過充電検出回路ＵＬ３１〜ＵＬ３６との間の少なくともいずれかで断線が発生したとき、断線箇所に関するデータを出力する。マイクロコンピュータＣＰＵ３の１２の入力端子は過充放電検出回路ＵＬ３１〜ＵＬ３６のコンパレータ３１２、３１４、３２２、３２４、３３２、３３４、３４２、３４４、３５２、３５４、３６２、３６４にそれぞれ接続されている。また、出力端子は組電池コントローラ１２に接続されている。

次に、図６を参照して具体的動作について説明する。図６に示すように、例えば、セルＣ３１の電圧が過充電電圧閾値である４．２Ｖより大きくなった場合、セルＣ３１の電圧は過充放電検出回路ＵＬ３１のセル電圧分圧回路３１０で分圧される。セル電圧分圧回路３１０で分圧されたセルＣ３１の電圧は、コンパレータ３１２で過充電判定用基準電圧回路３１１の出力する基準電圧と比較される。セルＣ３１の電圧は過充電電圧閾値より大きいため、コンパレータ３１２はハイレベルを出力する。過充放電検出回路ＵＬ３１のコンパレータ３１２の出力がハイレベルとなることで、マイクロコンピュータＣＰＵ３は、セルＣ３１が過充電状態になったことを示すデータを出力する。

また、セルＣ３１の電圧が過放電電圧閾値である３．０Ｖより小さくなった場合、セルＣ３１の電圧は過充放電検出回路ＵＬ３１のセル電圧分圧回路３１０で分圧される。セル電圧分圧回路３１０で分圧されたセルＣ３１の電圧は、コンパレータ３１４で過放電判定用基準電圧回路３１３の出力する基準電圧と比較される。セルＣ３１の電圧は過放電電圧閾値より小さいため、コンパレータ３１４はローレベルを出力する。過充放電検出回路ＵＬ３１のコンパレータ３１４の出力がローレベルとなることで、マイクロコンピュータＣＰＵ３は、セルＣ３１が過放電状態になったことを示すデータを出力する。

これに対し、例えば、セルＣ３１、Ｃ３２の接続点と過充電検出回路ＵＬ３１、ＵＬ３２との間にあるＣ点で断線が発生した場合、直列接続されたセルＣ３１、Ｃ３２の全電圧が、入力端子を直列接続された過充放電検出回路ＵＬ３１、ＵＬ３２に印加される。

ところで、過充放電検出回路ＵＬ３１の入力インピーダンスは、過充放電検出回路ＵＬ３２の入力インピーダンスより小さくなるように設定されている。そのため、過充放電検出回路ＵＬ３１の入力端子間には、過充放電検出回路ＵＬ３１、ＵＬ３２の入力インピーダンスの比で決まるセルＣ３１の電圧より小さい電圧が印加される。また、過充放電検出回路ＵＬ３２の入力端子間には、過充放電検出回路ＵＬ３１、ＵＬ３２の入力インピーダンスの比で決まるセルＣ３２の電圧より大きい電圧が印加される。過充放電検出回路ＵＬ３１、ＵＬ３２の入力インピーダンスを最適に設定することで、過充放電検出回路ＵＬ３１の入力端子間の電圧は過放電電圧閾値より小さい電圧に、過充放電検出回路ＵＬ３２の入力端子間の電圧は過充電電圧閾値より大きい電圧にすることができる。

過充放電検出回路ＵＬ３１の入力端子間の電圧はセル電圧分圧回路３１０で分圧される。セル電圧分圧回路３１０で分圧された過充放電検出回路ＵＬ３１の入力端子間の電圧は、コンパレータ３１４で過放電判定用基準電圧回路３１３の出力する基準電圧と比較される。過充放電検出回路ＵＬ３１の入力端子間の電圧は過放電電圧閾値より小さいため、コンパレータ３１４はローレベルを出力する。

過充放電検出回路ＵＬ３２の入力端子間の電圧はセル電圧分圧回路３２０で分圧される。セル電圧分圧回路３２０で分圧された過充放電検出回路ＵＬ３２の入力端子間の電圧は、コンパレータ３２２で過充電判定用基準電圧回路３２１の出力する基準電圧と比較される。過充放電検出回路ＵＬ３２の入力端子間の電圧は過充電電圧閾値より大きいため、コンパレータ３２２はハイレベルを出力する。

マイクロコンピュータＣＰＵ３は、過充放電検出回路ＵＬ３１のコンパレータ３１４がローレベルを、過充放電検出回路ＵＬ３２のコンパレータ３２２がハイレベルを出力することで、セルＣ３１、Ｃ３２の接続点と過充放電検出回路ＵＬ３１、ＵＬ３２との間にあるＣ点で断線が発生したと判定し、断線箇所に関するデータを出力する。

これにより、セルＣ３１、Ｃ３２の接続点と過充放電検出回路ＵＬ３１、ＵＬ３２との間で発生した断線を、断線箇所を特定して検出することができる。同様にして、Ｃ３２〜Ｃ３６の内、隣接するセルの接続点とそれらのセルに対応する過充放電検出回路との間で発生した断線を、断線箇所を特定して検出することができる。

最後に具体的効果について説明する。本実施形態によれば、充電状態検出装置ＣＭＵ３は、セルの過充電状態と過放電状態の発生状況から、セルと過充放電検出回路との間の断線の発生箇所を特定することができる。そのため、充電状態検出装置ＣＭＵ３及び同様の回路構成である充電状態検出装置ＣＭＵ１、ＣＭＵ２、ＣＭＵ４〜ＣＭＵｎの信頼性をさらに向上することができる。

また、充電状態検出装置ＣＭＵ３は、車両において、組電池１０を構成するセルＣ３１〜Ｃ３６と、セルＣ３１〜Ｃ３６の過充電状態と過放電状態を検出する過充放電検出回路ＵＬ３１〜ＵＬ３６との間の断線を検出することができる。そのため、車両に搭載される組電池１０の充電状態検出装置ＣＭＵ３及び同様の回路構成である充電状態検出装置ＣＭＵ１、ＣＭＵ２、ＣＭＵ４〜ＣＭＵｎの信頼性を向上することができる。

なお、上述した実施形態では、隣接するセルに接続される過充放電検出回路において、セル電圧分圧回路の合成抵抗値をそれぞれ異なる値に設定している例を挙げているが、これに限られるものではない。例えば、図７に示すように、過充放電検出回路ＵＬ３１の入力端子間に、セル電圧分圧回路３１０とは別に抵抗３１５を接続し、この抵抗の抵抗値を隣接するセルに接続される過充放電検出回路毎にそれぞれ異なる値に設定してもよい。この場合、全ての過充放電検出回路において、セル電圧分圧回路、過充電判定用基準電圧回路、過放電判定用基準電圧回路及びコンパレータを共通化でき、回路を構成する部品の種類の増加を抑えることができる。

充電状態検出装置を用いた組電池システムの構成図を示す。第１実施形態における充電状態検出装置の回路図を示す。別の過充電検出回路の回路図を示す。第２実施形態における充電状態検出装置の回路図を示す。別の過放電回路の回路図を示す。第３実施形態における充電状態検出装置の回路図を示す。別の過充放電検出回路の回路図を示す。

符号の説明

１・・・組電池システム、１０・・・組電池、ＣＧ１〜ＣＧｎ・・・セルグループ、Ｃ１１〜Ｃ１６、Ｃ２１〜Ｃ２６、Ｃ３１〜Ｃ３６・・・セル、ＣＭＵ１〜ＣＭＵｎ・・・充電状態検出装置（組電池充電状態検出装置）、Ｕ１１〜Ｕ１６・・・過充電検出回路（異常検出回路）、１１０、１２０・・・セル電圧分圧回路、１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ・・・抵抗、１１１、１２１・・・過充電判定用基準電圧回路、１１１ａ、１２１ａ・・・抵抗、１１１ｂ、１２１ｂ・・・過充電判定用基準電源、１１２、１２２・・・コンパレータ、ＯＲ１・・・ＯＲ回路（断線検出回路）、１１３・・・抵抗、Ｌ２１〜Ｌ２６・・・過放電検出回路（異常検出回路）、２１０、２２０・・・セル電圧分圧回路、２１０ａ、２１０ｂ、２２０ａ、２２０ｂ・・・抵抗、２１１、２２１・・・過放電判定用基準電圧回路、２１１ａ、２２１ａ・・・抵抗、２１１ｂ、２２１ｂ・・・過放電判定用基準電源、２１２、２２２・・・コンパレータ、ＡＮＤ２・・・ＡＮＤ回路（断線検出回路）、２１３・・・抵抗、ＵＬ３１〜ＵＬ３６・・・過充放電検出回路（異常検出回路）、３１０、３２０・・・セル電圧分圧回路、３１０ａ、３１０ｂ、３２０ａ、３２０ｂ・・・抵抗、３１１、３２１・・・過充電判定用基準電圧回路、３１１ａ、３２１ａ・・・抵抗、３１１ｂ、３２１ｂ・・・過充電判定用基準電源、３１３、３２３・・・過放電判定用基準電圧回路、３１３ａ、３２３ａ・・・抵抗、３１３ｂ、３２３ｂ・・・過放電判定用基準電源、３１２、３１４、３２２、３２４・・・コンパレータ、ＣＰＵ３・・・マイクロコンピュータ（断線検出回路）、３１５・・・抵抗、１１・・・電流センサ、１２・・・組電池コントローラ、２・・・ハイブリッド電気自動車コントローラ（ＨＥＶコントローラ）、３・・・インバータ、４・・・モータ

Claims

組電池を構成する直列接続された複数のセルにそれぞれ接続され前記セルの電圧に基づいて前記セルの異常を検出する異常検出回路を備えた組電池充電状態検出装置において、前記異常検出回路は、前記セルの電圧を分圧する、直列接続された抵抗からなるセル電圧分圧回路を有し、接続される隣接した前記セル毎に、セル電圧分圧回路の合成抵抗値が異なり、さらに、前記異常検出回路の出力に基づいて前記セルと前記異常検出回路との間の断線を検出する断線検出回路を有することを特徴とする組電池充電状態検出装置。
前記異常検出回路は、前記セルの電圧を過充電電圧閾値と比較することで前記セルの過充電状態を検出し、
前記断線検出回路は、前記異常検出回路が前記セルの過充電状態を検出したとき、前記セルと前記異常検出回路との間で断線が発生していると判定することを特徴とする請求項１記載の組電池充電状態検出装置。
前記異常検出回路は、前記セルの電圧を過放電電圧閾値と比較することで前記セルの過放電状態を検出し、
前記断線検出回路は、前記異常検出回路が前記セルの過放電状態を検出したとき前記セルと前記異常検出回路との間で断線が発生していると判定することを特徴とする請求項１記載の組電池充電状態検出装置。
前記異常検出回路は、前記セルの電圧を過充電電圧閾値及び過放電電圧閾値と比較することで前記セルの過充電状態及び過放電状態を検出し、
前記断線検出回路は、隣接する前記セルにそれぞれ接続された前記異常検出回路の一方が前記セルの過充電状態を検出し、かつ、他方が前記セルの過放電状態を検出したとき、隣接する前記セル相互の接続点と前記異常検出回路との間で断線が発生していると判定することを特徴とする請求項１記載の組電池充電状態検出装置。
車両に搭載された前記組電池の充電状態を検出することを特徴とする請求項１乃至４記載の組電池充電状態検出装置。