JP5163624B2

JP5163624B2 - 電池監視装置

Info

Publication number: JP5163624B2
Application number: JP2009248668A
Authority: JP
Inventors: 工清水
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2029-10-29
Also published as: JP2011095076A

Description

本発明は、電池監視装置に関する。

従来より、電池セルの過充電検出や過放電検出の閾値が自発変化したことを検出する故障診断機能を備えた組電池制御装置が、例えば特許文献１で提案されている。この特許文献１では、組電池を構成する複数直列接続された電池セルがいくつかの電池セルごとにセルグループとされ、セルグループごとに過充放電検出装置がそれぞれ設けられた組電池制御装置が提案されている。

過充放電検出装置は、当該過充放電検出装置に対応するセルグループに属する各電池セルの両端の電圧をそれぞれ入力し、当該セルグループ内に過充電または過放電の電池セルがあるかどうかを判定してその結果を出力する装置である。そして、各過充放電検出装置は、当該過充放電検出装置自身を動作させるため、当該過充放電検出装置に対応するセルグループの最も高電圧側の電池セルと最も低電圧側の電池セルとから配線を介して電源を取得している。以下では、過充放電検出装置に電源を与える配線を電源ラインと言う。

特開２００３−９２８４０号公報

しかしながら、上記従来の技術では、各過充放電検出装置はそれぞれ対応するセルグループから電源ラインを介して電源をそれぞれ取得するため、電池セルの正極側や負極側にそれぞれ接続されたラインと比較して電源ラインには多くの電流が流れる。このため、電源ラインの配線抵抗による電圧低下の影響が懸念される。

具体的には、直列接続されたセルグループのうちの例えば中間部分に対応する２つの過充放電検出装置について見てみると、一方の過充放電検出装置に対応したセルグループ内の最も低電圧側の電池セルの負極側に接続された電源ラインと他方の過充放電検出装置に対応したセルグループ内の最も高電圧側の電池セルの正極側に接続された電源ラインとは共用される。このため、当該電源ラインでは一方の過充放電検出装置から当該一方の過充放電検出装置に対応したセルグループ内の最も低電圧側の電池セルの負極側に流れ込む電流と他方の過充放電検出装置に対応したセルグループ内の最も高電圧側の電池セルの正極側から当該他方の過充放電検出装置に流れ出す電流とが打ち消し合うため電源ラインに電流は流れない。したがって、当該電源ラインの配線抵抗の影響は少ない。

これに対し、最も高電圧側のセルグループに対応する過充放電検出装置について見てみると、当該過充放電検出装置に対応するセルグループ内の最も高電圧側の電池セル（つまり、組電池のうち最も高電圧側の電池セル）の正極側に接続された電源ラインには当該電池セルから流れ出た電流のみが流れる。また、最も低電圧側のセルグループに対応する過充放電検出装置について見てみると、当該過充放電検出装置に対応するセルグループ内の最も低電圧側の電池セル（つまり、組電池のうち最も低電圧側の電池セル）の負極側に接続された電源ラインには当該電池セルに流れ込む電流のみが流れる。これらの電源ラインは一方向の電流しか流れないため、当該電源ラインで電流が双方向に流れて打ち消し合うことがない。このため、これらの電源ラインに電流が流れると当該電流による電圧降下分が電池セルの電圧検出の誤差となってしまう。

本発明は上記点に鑑み、組電池のうち最も高電圧側の電池セルおよび最も低電圧側の電池セルの電圧検出の精度を向上させることができる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、直列接続された複数の電池セルを所定数毎にグループ化した複数のセルグループにそれぞれ対応して設けられ、セルグループを構成する電池セルそれぞれを監視するセル監視回路が複数直列接続された電池監視装置であって、
セルグループのうち最も高電圧側の電池セルの正極側の電圧を、当該電池セルの正極側に接続された正極側電源ラインに流れる電流による電圧降下分だけ補正する正極側補正回路と、
セルグループのうち最も低電圧側の電池セルの負極側の電圧を、当該電池セルの負極側に接続された負極側電源ラインに流れる電流による電圧降下分だけ補正する負極側補正回路と、を備え、
正極側補正回路は、複数のセルグループのうち最も高電圧側のセルグループに含まれる最も高電圧側の電池セルの正極側の電圧を補正し、
負極側補正回路は、複数のセルグループのうち最も低電圧側のセルグループに含まれる最も低電圧側の電池セルの負極側の電圧を補正することを特徴とする。

これによると、複数の電池セルのうち最も高電圧側の電池セルの正極側に接続されると共に当該電池セルから電流が流れる正極側電源ラインの電圧を正極側補正回路により補正することができる。また、複数の電池セルのうち最も低電圧側の電池セルの負極側に接続されると共に当該電池セルに電流が流れる負極側電源ラインの電圧を負極側補正回路により補正することができる。したがって、複数の電池セルのうち最も高電圧側の電池セルおよび最も低電圧側の電池セルの電圧検出の精度を向上させることができる。

請求項２に記載の発明では、正極側補正回路は、複数のセル監視回路のうち、少なくとも、複数の電池セルのうち最も高電圧側の電池セルを監視するセル監視回路に備えられ、
負極側補正回路は、複数のセル監視回路のうち、少なくとも、複数の電池セルのうち最も低電圧側の電池セルを監視するセル監視回路に備えられていることを特徴とする。

このように、セル監視回路に正極側補正回路や負極側補正回路を含めた構成とすることができる。

請求項３に記載の発明では、正極側補正回路および負極側補正回路は、複数のセル監視回路にそれぞれ備えられ、
隣り合う２つのセルグループにおいて、一方のセルグループのうち最も低電圧側の電池セルの負極側に接続された負極側電源ラインと、他方のセルグループのうち最も高電圧側の電池セルの正極側に接続された正極側電源ラインと、は共通の共用ラインとされており、
複数のセル監視回路それぞれは、複数のセル監視回路が直列接続されたときにどの位置に配置されているかをそれぞれ検出し、
検出結果に基づき、
複数のセル監視回路のうち最も高電圧側に位置するセル監視回路は、当該セル監視回路に備えられた正極側補正回路による補正を許可すると共に負極側補正回路に接続された共用ラインの電圧の補正を禁止し、
複数のセル監視回路のうち最も高電圧側に位置するセル監視回路と最も低電圧側に位置するセル監視回路との間に位置するセル監視回路は、当該セル監視回路に備えられた正極側補正回路および負極側補正回路にそれぞれ接続された共用ラインの電圧の補正をそれぞれ禁止し、
複数のセル監視回路のうち最も低電圧側に位置するセル監視回路は、当該セル監視回路に備えられた正極側補正回路に接続された共用ラインの電圧の補正を禁止すると共に負極側補正回路による補正を許可することを特徴とする。

これによると、共用ラインでは、一方の電池セルから流れ出た電流と他方の電池セルに流れ込む電流とが双方向に流れて電流が打ち消し合い、共用ラインに電圧降下が生じないので、共用ラインに接続された正極側補正回路および負極側補正回路の補正を禁止することにより、共用ラインの電圧が補正されてしまうことを回避することができる。

また、電流が双方向に流れない正極側電源ラインおよび負極側電源ラインの電圧の補正を許可しているので、複数の電池セルのうちの最も高電圧側の電池セルおよび最も低電圧側の電池セルの電圧検出の精度を向上させることができる。

請求項４に記載の発明では、正極側電源ラインの消費電流を計測する正極側電流検出回路を備え、正極側補正回路はこの正極側電流検出回路で計測された消費電流に応じてセルグループのうち最も高電圧側の電池セルの正極側の電圧を補正し、
負極側電源ラインの消費電流を計測する負極側電流検出回路を備え、負極側補正回路はこの負極側電流検出回路で計測された消費電流に応じてセルグループのうち最も低電圧側の電池セルの負極側の電圧を補正することを特徴とする。

これによると、電池監視装置において消費電流が変化したとしても、正極側電流検出回路や負極側電流検出回路で消費電流をそれぞれ検出しているので、消費電流の量に応じて電池セルの電圧を補正することができる。

請求項５に記載の発明では、複数のセル監視回路それぞれは、正極側補正回路および負極側補正回路と、正極側電源ラインの消費電流を計測する正極側電流検出回路と、負極側電源ラインの消費電流を計測する負極側電流検出回路とを備え、
隣り合う２つのセルグループにおいて、一方のセルグループのうち最も低電圧側の電池セルの負極側に接続された負極側電源ラインと、他方のセルグループのうち最も高電圧側の電池セルの正極側に接続された正極側電源ラインと、は共通の共用ラインとされており、
複数のセル監視回路のうち最も高電圧側に位置するセル監視回路に備えられた正極側補正回路は、当該セル監視回路に備えられた正極側電流検出回路で計測された正極側電源ラインに流れる消費電流に応じて当該セル監視回路に対応したセルグループのうち最も高電圧側の電池セルの正極側の電圧を補正し、
複数のセル監視回路のうち最も高電圧側に位置するセル監視回路を除いたセル監視回路に備えられた正極側補正回路それぞれは、当該セル監視回路に備えられた正極側電流検出回路で計測された共用ラインに流れる消費電流に応じて当該セル監視回路に対応したセルグループのうち最も高電圧側の電池セルの正極側の電圧を補正し、
複数のセル監視回路のうち最も低電圧側に位置するセル監視回路に備えられた負極側補正回路は、当該セル監視回路に備えられた負極側電流検出回路で計測された負極側電源ラインに流れる消費電流に応じて当該セル監視回路に対応したセルグループのうち最も低電圧側の電池セルの負極側の電圧を補正し、
複数のセル監視回路のうち最も低電圧側に位置するセル監視回路を除いたセル監視回路に備えられた負極側補正回路それぞれは、当該セル監視回路に備えられた負極側電流検出回路で計測された共用ラインに流れる消費電流に応じて当該セル監視回路に対応したセルグループのうち最も低電圧側の電池セルの負極側の電圧を補正することを特徴とする。

これによると、正極側電源ライン、負極側電源ライン、共用ラインに流れる消費電流が増えたとしても、各セル監視回路に備えられた正極側電流検出回路や負極側電流検出回路で消費電流をそれぞれ検出しているので、消費電流の量に応じて電池セルの電圧を補正することができる。

特に、共用ラインでは、一方の電池セルから流れ出た電流と他方の電池セルに流れ込む電流とが双方向に流れたときに電流が打ち消し合わない可能性があり、この際の打ち消し合わない誤差分についても補正することができる。

本発明の第１実施形態に係る電池監視装置を含んだ電池監視システムの全体構成図である。図１に示される電池監視システムの一部を示した図である。本発明の第２実施形態に係る電池監視装置を含んだ電池監視システムの全体構成図である。本発明の第３実施形態に係る電池監視システムの一部を示した図である。

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は、本実施形態に係る電池監視装置を含んだ電池監視システムの全体構成図である。図１に示されるように、電池監視システムは、電池セル１０と電池監視装置２０とを備えて構成されている。

電池セル１０は、一定の電圧を発生させることができる電圧源であり、いわゆる単セルである。この電池セル１０は、例えば、負荷を駆動するための電源や電子機器の電源等に用いられる。電池セル１０としては、例えば、充電可能な二次電池が採用される。本実施形態では、電池セル１０としてリチウムイオン二次電池を用いる。１つの電池セル１０の電池電圧は例えば数Ｖ程度である。

また、直列接続された複数の電池セル１０を所定数毎にグループ化したセルグループ１１が複数構成されている。このセルグループ１１は、複数の電池セル１０を一定数毎に分割する単位である。本実施形態では６個の電池セル１０が直列接続されてセルグループ１１が構成されている。つまり、セルグループ１１は複数の電池セル１０がモジュール化されたものである。図１では３つのセルグループ１１が示されており、各セルグループ１１が直列に複数組み合わされることにより１つの組電池１２が構成されている。

電池監視装置２０は、電池セル１０の状態として過充電および過放電を監視する過充放電検出機能を有する装置である。これら過充電や過放電の状態は、電池セル１０においては異常の状態である。

過充放電検出機能は、電池セル１０の電圧と閾値とを比較することにより電池セル１０の電圧の監視を行う機能である。電池セル１０が二次電池の場合、電池監視装置２０は電池セル１０の電圧が過充電を検出する閾値と過放電を検出する閾値との間にあるかを監視することとなる。

このような電池監視装置２０は、複数のセル監視回路３０と、マイクロコンピュータ４０（以下、マイコン４０という）と、を備えている。

セル監視回路３０は、個々の電池セル１０の状態を監視するように構成された回路である。各セル監視回路３０は、セルグループ１１毎に設けられていると共にそれぞれ直列接続されている。また、セル監視回路３０は、例えばＩＣとして構成されている。

各セル監視回路３０は、電源部３１と、監視部３２と、をそれぞれ備えている。このうちの電源部３１は、当該セル監視回路３０に対応したセルグループ１１のうち最も高電圧側の電池セル１０の正極側の電圧と、最も低電圧側の電池セル１０の負極側の電圧とをそれぞれ入力し、これらの電圧差から一定電圧を生成するように構成された回路部である。この一定電圧は、セル監視回路３０の電源として用いられる。

また、監視部３２は、複数の電池セル１０の電池電圧をそれぞれ入力して閾値とそれぞれ比較し、その比較結果をそれぞれ出力するように構成された回路部である。

このように、監視部３２で各電池セル１０の電池電圧を監視するため、各電池セル１０の電池電圧はそれぞれライン５０を介して監視部３２に入力される。上述のように、各電池セル１０はそれぞれ直列接続されているので、一方の電池セル１０の負極側に接続されるライン５０と他方の電池セル１０の正極側に接続されるライン５０とは共通化されて１本のライン５０とされている。

ここで、各ライン５０のうち、セルグループ１１の最も高電圧側の電池セル１０の正極側に接続されたライン５０を正極側電源ライン５１とし、セルグループ１１の最も低電圧側の電池セル１０の負極側に接続されたライン５０を負極側電源ライン５２とする。そして、一方の電池セル１０の負極側のライン５０と他方の電池セル１０の正極側のライン５０とが共通化されることから、隣り合う２つのセルグループ１１において、一方のセルグループ１１のうち最も低電圧側の電池セル１０の負極側に接続された負極側電源ライン５２と、他方のセルグループ１１のうち最も高電圧側の電池セル１０の正極側に接続された正極側電源ライン５１と、は共通の共用ライン５３とされる。

すなわち、組電池１２のうち最も高電圧側の電池セル１０の正極側に接続された正極側電源ライン５１と最も低電圧側の電池セル１０の負極側に接続された負極側電源ライン５２とを除いた正極側電源ライン５１および負極側電源ライン５２はすべて共用ライン５３とされる。

上記構成を有する複数のセル監視回路３０のうち最も高電圧側のセルグループ１１を監視するセル監視回路３０は正極側補正回路３３を備え、最も低電圧側のセルグループ１１を監視するセル監視回路３０は負極側補正回路３４を備えている。正極側補正回路３３は組電池１２のうち最も高電圧側の電池セル１０の正極側の電圧を補正するための回路であり、負極側補正回路３４は、組電池１２のうち最も低電圧側の電池セル１０の負極側の電圧を補正するための回路である。

これら正極側補正回路３３および負極側補正回路３４の役割について、図２を参照して説明する。

図２は、図１に示される電池監視システムの一部を示した図である。図２では、組電池１２のうち最も高電圧側の電池セル１０を含んだセルグループ１１とこのセルグループ１１に接続されたセルグループ１１とが示され、これらのセルグループ１１を監視する各セル監視回路３０がそれぞれ示されている。

図２に示されるように、正極側電源ライン５１、各ライン５０、および共用ライン５３には、それぞれ配線抵抗や接触抵抗等の抵抗５４が含まれている。

そして、各ライン５０や各共用ライン５３については、一方の電池セル１０に流れ込む電流と他方の電池セル１０から流れ出す電流とが双方向に流れて打ち消し合うので、各ライン５０や各共用ライン５３に電流は実質的に流れない。したがって、各ライン５０や各共用ライン５３では抵抗５４の電圧降下の影響はほとんどない。

これに対し、図２に示されるように、最も高電圧側のセルグループ１１における正極側電源ライン５１については、当該セルグループ１１の最も高電圧側の電池セル１０の正極側から流れ出る電流のみが流れる。すなわち、正極側電源ライン５１には一方向の電流しか流れないので、電流が打ち消し合うことがない。このため、最も高電圧側のセル監視回路３０の監視部３２には、正極側電源ライン５１の抵抗５４による電圧降下分だけ下がった電圧が入力されることとなる。

したがって、正極側補正回路３３は、複数のセルグループ１１のうち最も高電圧側の電池セル１０を含むセルグループ１１の最も高電圧側の電池セル１０の正極側の電圧を、当該電池セル１０の正極側に接続された正極側電源ライン５１に流れる電流による電圧降下分だけ補正する。このため、正極側補正回路３３は正極側電源ライン５１に接続されている。

具体的に、正極側補正回路３３は、正極側電源ライン５１に流れる電流を検出し、検出した電流に応じた電圧分を正極側電源ライン５１の電圧（つまり電圧降下した電圧）に加算することで電圧降下分を補正する。すなわち、正極側補正回路３３は、正極側電源ライン５１の電圧を抵抗５４による電圧降下分だけかさ上げする補正を行う。正極側電源ライン５１に流れる電流を検出する方法としては、例えば、コンパレータ等を用いた比較監視による方法を採用することができる。

これにより、最も高電圧側のセル監視回路３０は、組電池１２のうち最も高電圧側の電池セル１０について、正極側電源ライン５１の抵抗５４による電圧降下分が補正された電池電圧を監視することとなる。言い換えると、正極側補正回路３３は組電池１２のうち最も高電圧側の電池セル１０の電池電圧を補正していると言える。

また、最も低電圧側のセルグループ１１における負極側電源ライン５２については、当該セルグループ１１の最も低電圧側の電池セル１０の負極側に流れ込む電流のみが流れる。すなわち、負極側電源ライン５２には正極側電源ライン５１と同様に一方向の電流しか流れないので、電流が打ち消し合うことがない。このため、最も低電圧側のセル監視回路３０の監視部３２には、負極側電源ライン５２の抵抗５４による電圧降下分だけ上がった電圧が入力されることとなる。

したがって、負極側補正回路３４は、複数のセルグループ１１のうち最も低電圧側の電池セル１０を含むセルグループ１１の最も低電圧側の電池セル１０の負極側の電圧を、当該電池セル１０の負極側に接続された負極側電源ライン５２に流れる電流による電圧降下分だけ補正する。このため、負極側補正回路３４は負極側電源ライン５２に接続されている。

負極側補正回路３４は、負極側電源ライン５２に流れる電流を検出し、検出した電流に応じた電圧分を負極側電源ライン５２の電圧（つまり電圧降下した電圧）から減算することで電圧降下分を補正する。電流を検出する方法は、上記の正極側補正回路３３と同じ方法を採用することができる。

これにより、最も低電圧側のセル監視回路３０は、組電池１２のうち最も低電圧側の電池セル１０について、負極側電源ライン５２の抵抗５４による電圧降下分が補正された電池電圧を監視することとなる。言い換えると、負極側補正回路３４は組電池１２のうち最も低電圧側の電池セル１０の電池電圧を補正していると言える。

マイコン４０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに従って各セル監視回路３０に対して電池セル１０の状態監視の指令および電池セル１０の状態判定を行う制御部である。

以上が本実施形態に係る電池監視装置２０および当該電池監視装置２０を含んだ電池監視システムの全体構成である。

次に、本実施形態に係る電池監視装置２０の監視の作動すなわち過充放電検出の作動について説明する。電池監視装置２０における電池セル１０の監視の作動は、例えば、電池監視装置２０の電源がオンされたときやオフされたとき、電池監視装置２０が外部からの指令を受けたとき等に開始される。

マイコン４０の過充放電検出機能には、過充電検出モードと過放電検出モードとがある。各モードにおける作動は同じなので、以下では各モードをまとめて説明する。

電池監視装置２０において、過充電検出モードまたは過放電検出モードが開始されると、マイコン４０は、監視対象の電池セル１０に対応したセル監視回路３０に対して監視指令を出力する。例えば、マイコン４０は、組電池１２のうち最も高電圧側の電池セル１０から低電圧側に順番に過充電検出または過放電検出を行う指令を出す。

そして、最も高電圧側のセル監視回路３０がマイコン４０から監視指令を受けた場合、当該セル監視回路３０は当該セル監視回路３０に対応したセルグループ１１のうち最も高電圧側の電池セル１０の電池電圧を監視部３２に入力する。この場合、正極側補正回路３３は、当該電池セル１０の電池電圧を正極側電源ライン５１の抵抗５４による電圧降下分だけ補正して監視部３２に入力する。

この後、監視部３２で過充電検出閾値または過放電検出閾値と補正後の電池電圧との大小関係が比較され、その結果が監視部３２からマイコン４０に出力される。マイコン４０は、監視部３２の各出力に基づいて、当該電池セル１０の電池電圧が過充電または過放電になっているか否かを判定する。

続いて、最も高電圧側のセル監視回路３０は、当該セル監視回路３０に対応したセルグループ１１の最も高電圧側の電池セル１０に接続された電池セル１０の電池電圧を監視部３２に入力する。上述のように、当該電池セル１０に接続されたライン５０には実質的に電流は流れず、ライン５０に含まれる抵抗５４の電圧降下の影響はないので、当該電池セル１０の電池電圧は補正されずに当該電池電圧と過充電検出閾値または過放電検出閾値との大小関係が比較される。そして、その比較結果がマイコン４０に出力され、マイコン４０にて過充電または過放電の判定が行われる。

同様に、最も高電圧側の電池セル１０から低電圧側に３番目の電池セル１０について過充電または過放電の判定が行われる。そして、最も高電圧側のセルグループ１１を構成するすべての電池セル１０の監視が終わると、マイコン４０は次のセル監視回路３０に対して監視指令を出力する。これにより、上記と同様に各電池セル１０の電池電圧と過充電検出閾値または過放電検出閾値との比較および各電池セル１０の過充電または過放電の判定が順番に行われる。

上記のように、各電池セル１０の監視が順番に行われ、最後に組電池１２のうち最も低電圧側の電池セル１０について監視が行われる際、最も低電圧側のセル監視回路３０に備えられた負極側補正回路３４は、当該電池セル１０の電池電圧を負極側電源ライン５２の抵抗５４による電圧降下分だけ補正して監視部３２に入力する。この後、当該電池セル１０について、過充電検出閾値または過放電検出閾値と補正後の電池電圧との大小関係が監視部３２で比較され、その結果が監視部３２からマイコン４０に出力される。そして、マイコン４０にて当該電池セル１０の過充電または過放電が判定される。このようにして、すべての電池セル１０について過充電または過放電の監視が行われる。

以上説明したように、本実施形態では、正極側補正回路３３により組電池１２のうち最も高電圧側の電池セル１０の電池電圧を補正し、負極側補正回路３４により組電池１２のうち最も低電圧側の電池セル１０の電池電圧を補正することが特徴となっている。

これにより、複数の電池セル１０のうち最も高電圧側の電池セル１０の電圧検出の精度を向上させることができ、ひいては過充電または過放電の判定精度を高めることができる。また、複数の電池セル１０のうち最も低電圧側の電池セル１０の電圧検出の精度を向上させることができ、ひいては過充電または過放電の判定精度を高めることができる。

特に、電池セル１０の電池電圧を監視する上記の電池監視システムにおいては、監視電圧が数Ｖ程度であり、数ｍＶの誤差が負荷の制御に大きく影響する。しかしながら、本実施形態に係る電池監視装置２０では、上記の正極側補正回路３３および負極側補正回路３４により最も高電圧側の電池セル１０と最も低電圧側の電池セル１０の各電池電圧をそれぞれ補正しているので、電池電圧の誤差によって負荷の制御に影響を及ぼさないようにすることができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記第１実施形態では、正極側補正回路３３は組電池１２のうち最も高電圧側の電池セル１０を含んだセルグループ１１を監視するセル監視回路３０のみに設けられ、負極側補正回路３４は組電池１２のうち最も低電圧側の電池セル１０を含んだセルグループ１１を監視するセル監視回路３０のみに設けられていた。しかしながら、本実施形態では、正極側補正回路３３および負極側補正回路３４はすべてのセル監視回路３０に設けられていることが特徴となっている。

図３は、本実施形態に係る電池監視装置２０を含んだ電池監視システムの全体構成図である。この図に示されるように、すべてのセル監視回路３０が正極側補正回路３３および負極側補正回路３４をそれぞれ備えている。

各正極側補正回路３３は、セルグループ１１のうち最も高電圧側の電池セル１０の正極側の電圧を、当該電池セル１０の正極側に接続された正極側電源ライン５１に流れる電流による抵抗５４の電圧降下分だけ補正する。また、各負極側補正回路３４は、セルグループ１１のうち最も低電圧側の電池セル１０の負極側の電圧を、当該電池セル１０の負極側に接続された負極側電源ライン５２に流れる電流による抵抗５４の電圧降下分だけ補正する。

このように、各セル監視回路３０に正極側補正回路３３および負極側補正回路３４が設けられているが、配線抵抗や接触抵抗による抵抗５４によって電圧降下が生じるのは組電池１２のうち最も高電圧側の電池セル１０の正極側に接続された正極側電源ライン５１の電圧と最も低電圧側の電池セル１０の負極側に接続された負極側電源ライン５２の電圧である。したがって、これらの正極側電源ライン５１および負極側電源ライン５２以外の各共用ライン５３に接続された正極側補正回路３３および負極側補正回路３４については、当該共用ライン５３の電圧を補正しないように、その動作をそれぞれ禁止する必要がある。

このため、各セル監視回路３０それぞれは、複数のセル監視回路３０が直列接続されたときに自身がどの位置に配置されているかをそれぞれ検出し、自身の位置に応じて自身が備える正極側補正回路３３および負極側補正回路３４の補正を許可または禁止する機能を備えている。

セル監視回路３０が自身の位置を検出する方法としては、セル監視回路３０の接続ピンの一部がＧＮＤに接続されていることを検出することや、マイコン４０から位置情報を入力することや、他のセル監視回路３０の接続を検出すること等の方法が採用される。

そして、各セル監視回路３０は、自身の位置を検出した結果に基づき、以下のように動作する。

まず、複数のセル監視回路３０のうち最も高電圧側に位置するセル監視回路３０については、当該セル監視回路３０に備えられた正極側補正回路３３による補正を許可すると共に負極側補正回路３４に接続された共用ライン５３の電圧の補正を禁止する。つまり、最も高電圧側に位置するセル監視回路３０は負極側補正回路３４を備えているがこの負極側補正回路３４を使用しない。

また、複数のセル監視回路３０のうち最も高電圧側に位置するセル監視回路３０と最も低電圧側に位置するセル監視回路３０との間に位置するセル監視回路３０については、当該セル監視回路３０に備えられた正極側補正回路３３および負極側補正回路３４にそれぞれ接続された共用ライン５３の電圧の補正をそれぞれ禁止する。つまり、これらのセル監視回路３０は正極側補正回路３３および負極側補正回路３４を備えているが、これら正極側補正回路３３および負極側補正回路３４を使用しない。

さらに、複数のセル監視回路３０のうち最も低電圧側に位置するセル監視回路３０については、当該セル監視回路３０に備えられた正極側補正回路３３に接続された共用ライン５３の電圧の補正を禁止すると共に負極側補正回路３４による補正を許可する。つまり、最も低電圧側に位置するセル監視回路３０は正極側補正回路３３を備えているが、この正極側補正回路３３を使用しない。

これにより、組電池１２のうち最も高電圧側の電池セル１０の正極側に接続された正極側電源ライン５１の電圧と最も低電圧側の電池セル１０の負極側に接続された負極側電源ライン５２の電圧は補正される。すなわち、電流が双方向に流れない正極側電源ライン５１および負極側電源ライン５２の電圧の補正をそれぞれ許可しているので、組電池１２を構成する最も高電圧側の電池セル１０および最も低電圧側の電池セル１０の電池電圧における抵抗５４の電圧降下分の誤差を解消できる。したがって、これらの電池セル１０の電圧検出の精度が向上する。

また、共用ライン５３の電圧は補正されない。すなわち、共用ライン５３では、一方の電池セル１０から流れ出た電流と他方の電池セル１０に流れ込む電流とが双方向に流れて電流が打ち消し合って実質的に電流が流れない。したがって、共用ライン５３に接続された正極側補正回路３３および負極側補正回路３４の補正をそれぞれ禁止することにより、共用ライン５３に係る電池セル１０の電池電圧に対して抵抗５４の電圧降下分の補正による誤差を生じさせないようにすることができる。

さらに、本実施形態では、すべてのセル監視回路３０に正極側補正回路３３および負極側補正回路３４をそれぞれ設けているので、各セル監視回路３０の構成を共通化させることができる。つまり、同じ構成のセル監視回路３０を複数用いて電池監視装置２０を構成することができる。このため、正極側補正回路３３のみを備えたセル監視回路３０や負極側補正回路３４のみを備えたセル監視回路３０を用意する必要がない。したがって、電池監視装置２０の製造コストを低減することができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、電池監視装置２０に接続された通信回路等の他の回路で組電池１２の電流が消費された場合、これらの回路で消費される消費電流に応じて正極側電源ライン５１の電圧や負極側電源ライン５２の電圧を補正することが特徴となっている。

図４は、本実施形態に係る電池監視システムの一部を示した図である。図４では、組電池１２のうち最も高電圧側の電池セル１０を含んだセルグループ１１と最も低電圧側の電池セル１０を含んだセルグループ１１とが示され、これらのセルグループ１１を監視する各セル監視回路３０がそれぞれ示されている。

図４に示されるように、最も高電圧側のセルグループ１１を監視するセル監視回路３０は、正極側電源ライン５１の消費電流を計測する正極側電流検出回路３５を備えている。この正極側電流検出回路３５で計測された消費電流の情報は正極側補正回路３３に入力される。そして、正極側補正回路３３は、正極側電流検出回路３５で計測された消費電流に応じてセルグループ１１のうち最も高電圧側の電池セル１０の正極側の電圧を補正する。

また、最も低電圧側のセルグループ１１を監視するセル監視回路３０は負極側電源ライン５２の消費電流を計測する負極側電流検出回路３６を備えている。この負極側電流検出回路３６で計測された消費電流の情報は負極側補正回路３４に入力される。そして、負極側補正回路３４は、負極側電流検出回路３６で計測された消費電流に応じてセルグループ１１のうち最も低電圧側の電池セル１０の負極側の電圧を補正する。

このような構成によると、電池監視装置２０以外の回路で消費される消費電流によって正極側電源ライン５１の電圧や負極側電源ライン５２の電圧が変化したとしても、この電圧変化分を正極側補正回路３３や負極側補正回路３４の補正に含ませることができる。このように、電池監視装置２０の周辺回路により正極側電源ライン５１や負極側電源ライン５２の消費電流が変化したとしても、消費電流の量に応じて電池セル１０の電圧を補正することができる。したがって、正極側補正回路３３や負極側補正回路３４における補正の精度を高めることができる。

なお、本実施形態では第１実施形態で示された電池監視装置２０を例に説明したが、第２実施形態で示された電池監視装置２０に本実施形態に係る正極側電流検出回路３５および負極側電流検出回路３６を適用することもできる。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、電池セル１０としてリチウムイオン二次電池を例に説明したが、他の二次電池を採用しても良い。また、この二次電池はハイブリッド車等の電気自動車に搭載される車載バッテリに適用することができる。

上記各実施形態では、正極側補正回路３３や負極側補正回路３４は、セル監視回路３０内に設けられていたが、正極側補正回路３３や負極側補正回路３４はセル監視回路３０とは別体として電池監視装置２０内に設けられていても良い。

第３実施形態では、正極側電流検出回路３５や負極側電流検出回路３６はセル監視回路３０内に設けられていたが、監視部３２内にそれぞれ設けられていても良い。

上記第２実施形態では、正極側補正回路３３および負極側補正回路３４はすべてのセル監視回路３０に設けられていたが、共用ライン５３に係る補正回路３３、３４については補正を行わないことが特徴となっていた。これは、共用ライン５３に双方向の電流が流れることで電流が打ち消し合うため、共用ライン５３については電圧の補正を行う必要がなかったからである。

しかしながら、電池監視装置２０にセル監視回路３０以外の周辺回路が接続され、当該周辺回路の作動に応じて消費電流が増加する可能性がある。この場合、共用ライン５３では、一方の電池セル１０から流れ出た電流と他方の電池セル１０に流れ込む電流とが双方向に流れたときに、各電流に差が生じて打ち消し合わない可能性がある。

このような打ち消し合わない電流の誤差分については、第３実施形態で示された正極側電流検出回路３５および負極側電流検出回路３６を用いて消費電流を検出することで補正することができる。

そこで、複数のセル監視回路３０それぞれは、正極側補正回路３３および負極側補正回路３４と、正極側電源ライン５１の消費電流を計測する正極側電流検出回路３５と、負極側電源ライン５２の消費電流を計測する負極側電流検出回路３６とを備えた構成とする。なお、正極側電源ライン５１や負極側電源ライン５２が共用ライン５３とされたラインについては、正極側電流検出回路３５や負極側電流検出回路３６は共用ライン５３の消費電流を計測することとなる。

そして、最も高電圧側に位置するセル監視回路３０に備えられた正極側補正回路３３は、当該セル監視回路３０に備えられた正極側電流検出回路３５で計測された正極側電源ライン５１に流れる消費電流に応じて当該セル監視回路３０に対応したセルグループ１１のうち最も高電圧側の電池セル１０の正極側の電圧を補正する。

また、複数のセル監視回路３０のうち最も低電圧側に位置するセル監視回路３０に備えられた負極側補正回路３４は、当該セル監視回路３０に備えられた負極側電流検出回路３６で計測された負極側電源ライン５２に流れる消費電流に応じて当該セル監視回路３０に対応したセルグループ１１のうち最も低電圧側の電池セル１０の負極側の電圧を補正する。

このように、最も高電圧側のセルグループ１１や最も低電圧側のセルグループ１１に接続された正極側電源ライン５１や負極側電源ライン５２には電流が一方向にのみ流れるため、正極側電源ライン５１や負極側電源ライン５２に流れる消費電流に応じた補正が可能となる。

一方、最も高電圧側に位置するセル監視回路３０を除いたセル監視回路３０に備えられた正極側補正回路３３それぞれは、当該セル監視回路３０に備えられた正極側電流検出回路３５で計測された共用ライン５３に流れる消費電流に応じて当該セル監視回路３０に対応したセルグループ１１のうち最も高電圧側の電池セル１０の正極側の電圧を補正する。

同様に、最も低電圧側に位置するセル監視回路３０を除いたセル監視回路３０に備えられた負極側補正回路３４それぞれは、当該セル監視回路３０に備えられた負極側電流検出回路３６で計測された共用ライン５３に流れる消費電流に応じて当該セル監視回路３０に対応したセルグループ１１のうち最も低電圧側の電池セル１０の負極側の電圧を補正する。

このように、共用ライン５３に流れる消費電流を正極側電流検出回路３５や負極側電流検出回路３６で計測することにより、共用ライン５３で電流が打ち消し合わない誤差分について補正することが可能となる。

以上のように、正極側電源ライン５１、負極側電源ライン５２、共用ライン５３に流れる消費電流が変化しても、各セル監視回路３０に備えられた正極側電流検出回路３５や負極側電流検出回路３６によって消費電流をそれぞれ検出することにより、当該消費電流の量に応じて電池セル１０の電圧を補正することができる。

１０電池セル
１１セルグループ
１２組電池
２０電池監視装置
３０セル監視回路
３３正極側補正回路
３４負極側補正回路
３５正極側電流検出回路
３６負極側電流検出回路
５１正極側電源ライン
５２負極側電源ライン
５３共用ライン

Claims

直列接続された複数の電池セルを所定数毎にグループ化した複数のセルグループにそれぞれ対応して設けられ、前記セルグループを構成する電池セルそれぞれを監視するセル監視回路が複数直列接続された電池監視装置であって、
前記セルグループのうち最も高電圧側の電池セルの正極側の電圧を、当該電池セルの正極側に接続された正極側電源ラインに流れる電流による電圧降下分だけ補正する正極側補正回路と、
前記セルグループのうち最も低電圧側の電池セルの負極側の電圧を、当該電池セルの負極側に接続された負極側電源ラインに流れる電流による電圧降下分だけ補正する負極側補正回路と、を備え、
前記正極側補正回路は、前記複数のセルグループのうち最も高電圧側のセルグループに含まれる最も高電圧側の電池セルの正極側の電圧を補正し、
前記負極側補正回路は、前記複数のセルグループのうち最も低電圧側のセルグループに含まれる最も低電圧側の電池セルの負極側の電圧を補正することを特徴とする電池監視装置。
前記正極側補正回路は、前記複数のセル監視回路のうち、少なくとも、前記複数の電池セルのうち最も高電圧側の電池セルを監視するセル監視回路に備えられ、
前記負極側補正回路は、前記複数のセル監視回路のうち、少なくとも、前記複数の電池セルのうち最も低電圧側の電池セルを監視するセル監視回路に備えられ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。
前記正極側補正回路および前記負極側補正回路は、前記複数のセル監視回路にそれぞれ備えられ、
隣り合う２つのセルグループにおいて、一方のセルグループのうち最も低電圧側の電池セルの負極側に接続された負極側電源ラインと、他方のセルグループのうち最も高電圧側の電池セルの正極側に接続された正極側電源ラインと、は共通の共用ラインとされており、
前記複数のセル監視回路それぞれは、前記複数のセル監視回路が直列接続されたときにどの位置に配置されているかをそれぞれ検出し、
前記検出結果に基づき、
前記複数のセル監視回路のうち最も高電圧側に位置するセル監視回路は、当該セル監視回路に備えられた前記正極側補正回路による補正を許可すると共に前記負極側補正回路に接続された共用ラインの電圧の補正を禁止し、
前記複数のセル監視回路のうち最も高電圧側に位置するセル監視回路と最も低電圧側に位置するセル監視回路との間に位置するセル監視回路は、当該セル監視回路に備えられた前記正極側補正回路および前記負極側補正回路にそれぞれ接続された共用ラインの電圧の補正をそれぞれ禁止し、
前記複数のセル監視回路のうち最も低電圧側に位置するセル監視回路は、当該セル監視回路に備えられた前記正極側補正回路に接続された共用ラインの電圧の補正を禁止すると共に前記負極側補正回路による補正を許可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。
前記正極側電源ラインの消費電流を計測する正極側電流検出回路を備え、前記正極側補正回路はこの正極側電流検出回路で計測された消費電流に応じて前記セルグループのうち最も高電圧側の電池セルの正極側の電圧を補正し、
前記負極側電源ラインの消費電流を計測する負極側電流検出回路を備え、前記負極側補正回路はこの負極側電流検出回路で計測された消費電流に応じて前記セルグループのうち最も低電圧側の電池セルの負極側の電圧を補正することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電池監視装置。
前記複数のセル監視回路それぞれは、前記正極側補正回路および前記負極側補正回路と、前記正極側電源ラインの消費電流を計測する正極側電流検出回路と、前記負極側電源ラインの消費電流を計測する負極側電流検出回路とを備え、
隣り合う２つのセルグループにおいて、一方のセルグループのうち最も低電圧側の電池セルの負極側に接続された負極側電源ラインと、他方のセルグループのうち最も高電圧側の電池セルの正極側に接続された正極側電源ラインと、は共通の共用ラインとされており、
前記複数のセル監視回路のうち最も高電圧側に位置するセル監視回路に備えられた正極側補正回路は、当該セル監視回路に備えられた正極側電流検出回路で計測された正極側電源ラインに流れる消費電流に応じて当該セル監視回路に対応したセルグループのうち最も高電圧側の電池セルの正極側の電圧を補正し、
前記複数のセル監視回路のうち最も高電圧側に位置するセル監視回路を除いたセル監視回路に備えられた正極側補正回路それぞれは、当該セル監視回路に備えられた正極側電流検出回路で計測された共用ラインに流れる消費電流に応じて当該セル監視回路に対応したセルグループのうち最も高電圧側の電池セルの正極側の電圧を補正し、
前記複数のセル監視回路のうち最も低電圧側に位置するセル監視回路に備えられた負極側補正回路は、当該セル監視回路に備えられた負極側電流検出回路で計測された負極側電源ラインに流れる消費電流に応じて当該セル監視回路に対応したセルグループのうち最も低電圧側の電池セルの負極側の電圧を補正し、
前記複数のセル監視回路のうち最も低電圧側に位置するセル監視回路を除いたセル監視回路に備えられた負極側補正回路それぞれは、当該セル監視回路に備えられた負極側電流検出回路で計測された共用ラインに流れる消費電流に応じて当該セル監視回路に対応したセルグループのうち最も低電圧側の電池セルの負極側の電圧を補正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。