JP5571485B2

JP5571485B2 - 組電池の電圧均等化装置

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Publication number: JP5571485B2
Application number: JP2010159441A
Authority: JP
Inventors: 崇明伊澤
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2010-07-14
Filing date: 2010-07-14
Publication date: 2014-08-13
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Description

本発明は、複数の単位電池を直列に接続して所定の電圧を出力する組電池の、各単位電池の出力電圧を均等化する電圧均等化装置に関する。

例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される二次電池は、所定の電圧を出力する複数の単位電池を直列に接続し、この直列接続回路の両端に例えば２００Ｖ等の高電圧を発生させ、この電力を用いて駆動用モータを駆動させる。このような複数の単位電池を直列に接続した組電池は、各単位電池の出力電圧を均等化するために、各単位電池、或いは複数の単位電池からなる電池ブロック毎に、正極、負極間を放電抵抗を介して短絡するための均等化スイッチが設けられている。そして、出力電圧の高い単位電池或いは電池ブロックについては、均等化スイッチをオン（閉路）とすることにより、電力を消費して他の単位電池或いは他の電池ブロックの出力電圧と一致するように制御している。

また、上記のような電圧の均等化回路では、回路に故障が発生すると各単位電池或いは電池ブロックの出力電圧を均等化することができなくなるという不具合が発生する。そこで、従来より、特開２００９−１５９７６９号公報（特許文献１）に記載されているように、均等化回路が正常に作動しているか否かを診断する機能を備えた均等化装置が提案されている。

図８は、特許文献１に記載された均等化装置を概略的に示す説明図であり、均等化対象となる単位電池５１の正極は抵抗Ｒ５１、スイッチＳＷ５１を介して測定装置５２の端子Ｔ５１に接続され、負極は抵抗Ｒ５２、スイッチＳＷ５２を介して測定装置５２の端子Ｔ５２に接続されている。また、２つの端子Ｔ５１，Ｔ５２間には、スイッチＳＷ５３と抵抗Ｒ５３の直列接続回路が設けられている。そして、電圧均等化時には、各スイッチＳＷ５１，ＳＷ５２を共にオンとし、且つ、スイッチＳＷ５３をオンすることにより、放電抵抗Ｒ５３に放電電流を流して単位電池５１の電力を消費して、該単位電池５１の電圧を低下させる。

また、スイッチＳＷ５３の診断時には、各スイッチＳＷ５１，ＳＷ５２を共にオンとし、この状態で、スイッチＳＷ５３をオフとした場合の端子間電圧、及びスイッチＳＷ５３をオンとした場合の端子間電圧を測定装置５２で測定し、この測定結果に基づいて、均等化スイッチＳＷ５３が正常であるか否かを判定する。即ち、スイッチＳＷ５３のオフ時には、測定装置５２では、単位電池５１の両端電圧が検出され、スイッチＳＷ５３のオン時には、抵抗Ｒ５１〜Ｒ５３の分圧比に応じた電圧が検出されるので、これらの検出電圧に基づいて、均等化スイッチＳＷ５３が正常に作動しているか否かを判定することができる。

特開２００９−１５９７６９号公報

しかしながら、上述した特許文献１の均等化装置では、均等化スイッチＳＷ５３をオンとした状態、及びオフとした場合の２つの状態で電圧を検出する必要があるので、故障診断時に要する工程数が多いという問題がある。また、均等化スイッチＳＷ５３が正常に作動しているか否かを診断することができるものの、均等化スイッチＳＷ５３を作動させるための駆動装置（図示省略）に異常が発生している場合には、これを検出することができないという欠点がある。このため、均等化スイッチＳＷ５３が正常に作動しているにも関わらず、異常であるものと誤検出するという問題が発生することがある。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、組電池を構成する各電池ブロックの電圧を均等化する均等化回路に異常が発生した場合に、迅速、且つ確実にこれを検出することが可能な組電池の電圧均等化装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、１以上の単位電池からなる電池ブロックを複数個直列接続して、該直列接続の両端に所望の電圧を発生させる組電池に設けられ、前記各電池ブロック毎の出力電圧を均等化する電圧均等化装置において、前記各電池ブロックの正極、負極間に設けられ、放電抵抗を経由した各電池ブロックの正極、負極間の接続、遮断を切り替える均等化スイッチと、均等化開始指令が与えられた際に、前記各均等化スイッチの接続、遮断を決定する第１の状態信号（例えば「１」）または第２の状態信号（例えば「０」）のビット列からなる均等化制御信号を生成し、該均等化制御信号を、対応する前記均等化スイッチにそれぞれ出力して、該均等化スイッチの接続、遮断を制御する均等化制御手段と、前記各電池ブロックの、前記均等化スイッチと前記放電抵抗との接続点に生じる電圧に基づく第１の状態信号または第２の状態信号のビット列からなる均等化検出信号を取得し、且つ、前記均等化制御信号を取得し、前記均等化検出信号、及び前記均等化制御信号に基づいて、前記各均等化スイッチの作動状態を診断する均等化診断手段と、前記均等化開始指令が与えられた際に前記第１の状態信号または第２の状態信号のうち一方の信号を出力し、均等化終了指令が与えられた際に前記第１の状態信号または第２の状態信号のうち他方の信号を出力するラッチ回路と、を備え、前記均等化診断手段は、前記各均等化スイッチに対応する前記均等化検出信号と前記均等化制御信号とを対比し、且つ、前記ラッチ回路の出力信号であるラッチ信号を考慮して、前記各電池ブロックでの均等化処理が正常に実行されているか否かを判定することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記均等化制御手段は、一の電池ブロックについて、均等化を実行する場合に第１の状態信号、実行しない場合に第２の状態信号となる均等化制御信号を出力し、前記均等化検出信号は、前記一の電池ブロックに対応する均等化スイッチが接続された際に第１の状態信号とされ、遮断された際に第２の状態信号とされ、前記均等化診断手段は、前記一の電池ブロックに対応する均等化スイッチについて、前記均等化検出信号と前記均等化制御信号が一致する場合には、この均等化スイッチの動作は正常であり、前記均等化検出信号と前記均等化制御信号が不一致の場合には、この均等化スイッチの動作は異常であると判定することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記ラッチ信号は、前記均等化開始指令が与えられた際に第１の状態信号とされ、前記均等化終了指令が与えられた際に第２の状態信号とされ、前記均等化診断手段は、一の電池ブロックについて、前記ラッチ信号が第１の状態信号のときに、前記均等化検出信号、及び前記均等化制御信号が共に第１の状態信号である場合に、この均等化スイッチの動作は正常であると判定し、前記ラッチ信号が第２の状態信号のときに、前記均等化検出信号、及び前記均等化制御信号の少なくとも一方が第１の状態信号である場合に、この均等化スイッチの動作は異常であると判定することを特徴とする。

本発明に係る電圧均等化装置では、均等化制御信号、及び均等化検出信号に基づいて、各電池ブロックにて均等化処理が正常に実行されているか否かを診断することができるので、多くの工程を必要とせず、且つ高精度に均等化処理の異常を検出することができる。

本発明の第１，第２実施形態に係る電圧均等化装置の構成を示す回路図である。本発明の第１，第２実施形態に係る電圧均等化装置に設けられるラッチ回路の出力信号を示す説明図である。本発明の第１実施形態に係る電圧均等化装置の、入力Ａ，Ｂと診断結果との対応を示す真理値表である。本発明の第２実施形態に係る電圧均等化装置の、入力Ａ，Ｂと診断結果との対応を示す真理値表である。本発明の第１実施形態に係る電圧均等化装置の、処理手順を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態に係る電圧均等化装置の、処理手順を示すフローチャートである。本発明の第１，第２実施形態に係る電圧均等化装置の、変形例の構成を示す回路図である。従来における均等化装置装置の回路図である。

［第１実施形態の説明］
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る組電池の電圧均等化装置、及び該電圧均等化装置に接続される組電池の構成を示すブロックである。図１に示すように、組電池２３は、例えば電気自動車に設けられる二次電池として用いられ、互いに直列接続された３個の単位電池ＢＴ１〜ＢＴ３（例えば、リチウムイオン電池）を備えている。なお、本実施形態では、説明を容易にするため３個の単位電池ＢＴ１〜ＢＴ３を示しているが、単位電池の個数が１個、２個、或いは４個以上であっても良い。

また、図１に示す電圧均等化装置は、上位システムより与えられる均等化開始指令、或いは均等化終了指令に基づいて、均等化制御を実行するか否かを示す「１」（第１の状態信号）、或いは「０」（第２の状態信号）のラッチ信号を出力するラッチ回路１３と、均等化開始指令、及び均等化終了指令に基づいて「１」、「０」のビット列からなる均等化制御信号を出力する均等化制御部１５と、ラッチ回路１３より出力されるラッチ信号、均等化制御部１５より出力される均等化制御信号、及び後述する均等化検出信号に基づいて、電圧の均等化処理が正常に実行されているか否かを診断する均等化診断部１４と、を備えている。

ラッチ回路１３は、反転回路ＮＯＴ４と、アンド回路ＡＮＤ１、及びオア回路ＯＲ１を備えており、均等化開始指令が入力された場合には出力信号を「１」（Ｈレベル）にラッチし、均等化終了指令が入力された場合には出力信号を「０」（Ｌレベル）にラッチする。そして、該ラッチ回路１３より出力される「１」、「０」からなるラッチ信号は、均等化診断部１４の端子「Ｃ」に供給される。

図２は、ラッチ回路１３の出力信号の変化を示す説明図であり、均等化開始指令が「０」から「１」切り替わった時点で、ラッチ信号は「０」から「１」に変化し、その後、均等化開始指令が「０」となっても、ラッチ信号の「１」は維持される。そして、均等化終了指令が「０」から「１」に切り替わった時点で、ラッチ信号は「１」から「０」に変化する。その後、均等化終了指令が「０」となっても、ラッチ信号の「０」は維持されるように動作する。

図１に示す均等化制御部１５は、単位電池ＢＴ１〜ＢＴ３の個数に応じたビット列となる均等化制御信号を出力するものであり、出力電圧が過多であると判定された単位電池（電圧の測定手法については説明を省略）に対応するビットを「１」（第１の状態信号）とし、出力電圧が正常であると判定された単位電池に対応するビットを「０」（第２の状態信号）とするビット列の均等化制御信号を出力する。例えば、電圧測定の結果、単位電池ＢＴ２の出力電圧が正常であり、単位電池ＢＴ１及びＢＴ３の出力電圧が過多であると判定されている場合には、ＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ３の順に、「１，０，１」のビット列となる均等化制御信号を出力する。

この均等化制御信号は、一旦レジスタ１７に記憶され、その後、各単位電池ＢＴ１〜ＢＴ３に設けられる均等化スイッチＳＷ１〜ＳＷ３（後述）に出力される。具体的には、均等化スイッチＳＷ１，ＳＷ３には、オンを指示する「１」のビット信号が出力され、均等化スイッチＳＷ２には、オフを指示する「０」のビット信号が出力される。また、レジスタ１７に記憶された均等化制御信号「１，０，１」は均等化診断部１４の端子「Ｂ」に供給される。

一方、単位電池ＢＴ１の正極と負極（グランド）との間には、放電抵抗Ｒ１と均等化スイッチＳＷ１の直列接続回路が設けられ、放電抵抗Ｒ１と均等化スイッチＳＷ１との接続点Ｐ１は、反転回路ＮＯＴ１を経由してレジスタ１６に接続されている。従って、接続点Ｐ１の電圧がＨレベルである場合には、反転回路ＮＯＴ１の出力信号はＬレベル（これを「０」とする）となり、接続点Ｐ１の電圧がＬレベルである場合には、反転回路ＮＯＴ１の出力信号はＨレベル（これを「１」とする）となり、これらの信号がレジスタ１６に供給される。

また、単位電池ＢＴ２の正極と負極（ＢＴ１の正極）との間には、放電抵抗Ｒ２と均等化スイッチＳＷ２の直列接続回路が設けられ、放電抵抗Ｒ２と均等化スイッチＳＷ２との接続点Ｐ２は、レベルシフト回路１１、及び反転回路ＮＯＴ２を経由してレジスタ１６に接続されている。レベルシフト回路１１は、接続点Ｐ２に生じる電圧を、単位電池ＢＴ２の負極を基準とした電圧に変換する回路である。従って、接続点Ｐ２の電圧がＨレベルである場合には、反転回路ＮＯＴ２の出力信号は「０」となり、接続点Ｐ２の電圧がＬレベルである場合には、反転回路ＮＯＴ２の出力信号は「１」となる。

更に、単位電池ＢＴ３の正極と負極（ＢＴ２の正極）との間には、放電抵抗Ｒ３と均等化スイッチＳＷ３の直列接続回路が設けられ、放電抵抗Ｒ３と均等化スイッチＳＷ３との接続点Ｐ３は、レベルシフト回路１２、及び反転回路ＮＯＴ３を経由してレジスタ１６に接続されている。レベルシフト回路１２は、接続点Ｐ３に生じる電圧を、単位電池ＢＴ３の負極を基準とした電圧に変換する回路である。従って、接続点Ｐ３の電圧がＨレベルである場合には、反転回路ＮＯＴ３の出力信号は「０」となり、接続点Ｐ３の電圧がＬレベルである場合には、反転回路ＮＯＴ３の出力信号は「１」となる。

レジスタ１６は、各反転回路ＮＯＴ１〜ＮＯＴ３より出力される「０」または「１」からなる３個のビット列からなる均等化検出信号を一旦記憶し（この例では、「１，０，１」）、この均等化検出信号を均等化診断部１４に出力する。この均等化検出信号は、均等化診断部１４の端子「Ａ」に供給される。

次に、上述した本実施形態に係る電圧均等化装置の動作を、図５に示すフローチャートを参照して説明する。初めに、ラッチ回路１３に均等化開始指令が入力されたか否かを判定し（ステップＳ１１）、均等化開始指令が入力されない場合には（ステップＳ１１でＮＯ）、ステップＳ１８に処理を進める。他方、均等化開始指令が入力された場合には（ステップＳ１１でＹＥＳ）、均等化制御部１５は、均等化対象となる単位電池に対応するビットを「１」とするビット列の均等化制御信号を生成し、これをレジスタ１７に出力する（ステップＳ１２）。例えば、単位電池ＢＴ１，ＢＴ３が均等化の対象である場合には、「１，０，１」のビット列となる均等化制御信号を出力する。

この均等化制御信号は、均等化診断部１４の端子「Ｂ」に供給されると共に（ステップＳ１３）、各均等化スイッチＳＷ１〜ＳＷ３に供給される。そして、各均等化スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、均等化制御信号に応じてオン、オフが切り替えられる（ステップＳ１４）。この例では、均等化スイッチＳＷ１，ＳＷ３がオンとされ、均等化スイッチＳＷ２はオフとされる。

その結果、各単位電池ＢＴ１，ＢＴ３は、それぞれ放電抵抗Ｒ１，Ｒ３を介して正極と負極が導通するので、放電抵抗Ｒ１，Ｒ３に放電電流が流れて電力が消費され、各単位電池ＢＴ１，ＢＴ３の電圧は通常の電圧値まで低下する。即ち、各単位電池ＢＴ１〜ＢＴ３の均等化処理が実行される。

次いで、各均等化スイッチＳＷ１〜Ｗ３と各放電抵抗Ｒ１〜Ｒ３の接続点Ｐ１〜Ｐ３に発生する電圧値に応じた「１」、「０」のビット信号がレジスタ１６に供給され、該レジスタ１６では、これらの信号を各均等化スイッチＳＷ１〜ＳＷ３に応じたビット列の均等化検出信号として、均等化診断部１４に出力する。その結果、均等化診断部１４の端子「Ａ」に均等化検出信号が供給される（ステップＳ１５）。

本実施形態では、均等化スイッチＳＷ１はオンとなるので、接続点Ｐ１の電圧はグランド電圧を示す「０」となり、これを反転した「１」がレジスタ１６に供給される。また、均等化スイッチＳＷ２はオフとなるので、接続点Ｐ２の電圧は単位電池ＢＴ２の正極と同一の電圧を示す「１」となり、これを反転した「０」がレジスタ１６に供給される。更に、均等化スイッチＳＷ３はオンとなるので、接続点Ｐ３の電圧は単位電池ＢＴ３の負極と同一の電圧を示す「０」となり、これを反転した「１」がレジスタ１６に供給される。

従って、レジスタ１６より出力される均等化検出信号のビット列は「１，０，１」となり、このビット列が均等化診断部１４の端子「Ａ」に供給されることになる。

そして、均等化診断部１４は、端子「Ａ」に供給される均等化検出信号、及び端子「Ｂ」に供給される均等化制御信号に基づいて、均等化処理が正常に実行されているか否かを診断する（ステップＳ１６）。

一方、ステップＳ１１でＮＯ判定の場合には、電源投入時または診断タイミングであるか否かを判断する（ステップＳ１８）。即ち、均等化診断部１４では、均等化の実行時以外にも、電源投入時、及び所定の時間間隔に設定される診断タイミングで均等化が正常に実行されているか否かを判断する。

そして、電源投入時、及び診断タイミングのいずれでもない場合には（ステップＳ１８でＮＯ）、本処理を終了する。また、電源投入時、或いは診断タイミングである場合には（ステップＳ１８でＹＥＳ）、均等化診断部１４は、レジスタ１７に記憶されているビット信号を取得する（ステップＳ１９）。更に、レジスタ１６に記憶されているビット信号を取得する（ステップＳ２０）。

その後、前述したように均等化診断部１４は、ステップＳ１６の処理により、端子「Ａ」に供給される均等化検出信号、及び端子「Ｂ」に供給される均等化制御信号に基づいて、均等化処理が正常に実行されているか否かを診断する。

以下、均等化診断部１４による診断処理について、図３に示す真理値表を参照して説明する。

図３は、端子「Ａ」に入力される均等化検出信号（これを「入力Ａ」という）、及び端子「Ｂ」に入力される均等化制御信号（これを「入力Ｂ」という）の状態と、診断結果の関係を示す真理値表である。図示のように、入力Ａ、入力Ｂが共に「０」、または共に「１」の場合（即ち、双方のビット信号が一致した場合）には、均等化の動作は正常であると判断し、入力Ａ、入力Ｂのうち一方が「０」、他方が「１」である場合（即ち、双方のビット信号が不一致の場合）には、均等化の動作は異常であると判断する。

即ち、均等化制御信号が出力されているにも関わらず均等化スイッチがオンとされない場合、或いは均等化制御信号が出力されていないにも関わらず、均等化スイッチがオンとされた場合に、均等化の動作は異常であると判断する。

そして、均等化制御部１４は、この診断結果に応じた出力信号を後段に設けられる警報装置（図示省略）等に出力し（ステップＳ１７）、均等化の動作に異常が発生していることを操作者に報知する。

このようにして、本発明の第１実施形態に係る組電池の電圧均等化装置では、均等化制御部１５より出力される各単位電池ＢＴ１〜ＢＴ３の均等化制御信号と、各単位電池ＢＴ１〜ＢＴ３より出力される均等化検出信号に基づいて、均等化の動作が正常であるか否かを診断している。即ち、均等化診断部１４の入力Ａ、入力Ｂのビット信号の一致、不一致を検出することにより、均等化の動作が正常であるか否かを診断している。

従って、均等化の動作指示を受けているにも関わらず均等化が実施されないことや、均等化の動作指示を受けていないにも関わらず均等化が実施される等の異常が発生した場合に、これを即時に認識して操作者に通知することができる。

その結果、従来のように、均等化スイッチをオンとした場合とオフとした場合の電圧値の相違を比較する等の、面倒な操作を必要とせずに、均等化制御部１５から各均等化スイッチＳＷ１〜ＳＷ３に至るまでの回路が正常に作動しているか否かを診断することができる。

また、第１実施形態では、一つの単位電池毎にそれぞれ均等化スイッチを設け、各単位電池の出力電圧が過多である場合に、均等化スイッチをオンとして個々の単位電池の出力電圧を均等化するので、組電池２３を構成するそれぞれの単位電池の出力電圧を一定に保持することができる。

［第２実施形態の説明］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る組電池の電圧均等化装置は、図１に示した回路と同一の構成であり、均等化診断部１４による診断処理の手順のみが相違する。即ち、第１実施形態では、均等化診断部１４に供給される均等化検出信号、及び均等化制御信号に基づいて、均等化の動作が正常であるか否かを診断する例について示したが、第２実施形態では、これに加えて端子「Ｃ」に供給されるラッチ信号を含めて均等化処理が正常に実行されているか否かの診断を行う。以下、第２実施形態に係る電圧均等化装置の処理動作について、図４に示す真理値表、及び図６に示すフローチャートを参照して説明する。

図４は、均等化診断部１４に供給される入力Ａ、入力Ｂ、及び入力Ｃ（ラッチ信号）の状態と、診断結果の関係を示す真理値表である。図示のように、この真理値表では入力Ａ〜入力Ｃの各状態に基づいて、均等化装置に故障が発生しているか否かを決めている。即ち、入力Ｃが「０」のときには、入力Ａ、Ｂ、Ｃの順に「０，０，０」の場合には正常、「０，１，０」の場合には複合的な故障、「１，０，０」の場合には均等化スイッチのショート故障、「１，１，０」の場合には複合的な故障であると判断する。

また、入力Ｃが「１」のときには、入力Ａのビット信号と入力Ｂのビット信号が一致した場合には均等化の動作は正常であると判断し、不一致の場合には均等化装置は故障であると判断する。この判断は、入力Ａ、Ｂ、Ｃの順に「０，１，１」の場合には均等化スイッチのオープン故障、「１，０，１」の場合には複合的な故障、「１，１，１」の場合には正常であると判断する。但し、「０，０，１」の場合には、ビットを限定して判断することになる。つまり、ラッチ回路１３の出力信号である入力Ｃが「１」であっても、均等化対象とされていない単位電池ＢＴ２に対しては入力Ａ、入力Ｂが共に「０」のときに正常となるので、ビットに応じて、正常、異常を判断することになる。

次に、図６に示すフローチャートを参照して、第２実施形態に係る電圧均等化装置の動作について説明する。

初めに、均等化診断部１４は、ラッチ回路１３より出力されるラッチ信号（出力ビット）を取得する（ステップＳ３１）。即ち、上位装置から均等化開始指令が与えられた場合には、ラッチ回路１３より「１」のビット信号が出力されて均等化診断部１４の入力Ｃに供給され、上位装置から均等化終了指令が与えられた場合には、ラッチ回路１３より「０」のビット信号が出力されて均等化診断部１４の入力Ｃに供給される。

次いで、均等化診断部１４は、ラッチ回路１３の出力ビットが「１」であるか否かを判断し（ステップＳ３２）、「１」である場合にはステップＳ３３に処理を進め、「０」である場合にはステップＳ３４に処理を進める。

ステップＳ３３において、均等化制御部１５は、均等化対象とする単位電池に対応するビットを「１」とするビット信号からなる均等化制御信号を生成して出力する。例えば、単位電池ＢＴ１，ＢＴ３を均等化し、単位電池ＢＴ２を均等化しない場合には、この均等化制御信号は「１，０，１」となる。

ステップＳ３４において、均等化診断部１４は、均等化制御部１５より出力されるビット信号（均等化制御信号）を取得する。即ち、均等化制御部１５より出力される均等化制御信号は、均等化診断部１４の端子「Ｂ」に供給され、均等化診断部１４はこれを取得する。また、ラッチ回路１３出力ビットが「０」である場合には、均等化制御部１５は「０，０，０」を出力するので、均等化診断部１４の端子「Ｂ」には「０，０，０」の均等化制御信号が供給される。

更に、均等化制御信号は、各均等化スイッチＳＷ１〜ＳＷ３に供給される。そして、各均等化スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、均等化制御信号に応じて、オン、オフが切り替えられる（ステップＳ３５）。この例では、均等化スイッチＳＷ１，ＳＷ３がオンとされ、均等化スイッチＳＷ２はオフとされる。

次いで、各均等化スイッチＳＷ１〜Ｗ３と各放電抵抗Ｒ１〜Ｒ３の接続点Ｐ１〜Ｐ３に発生する電圧値に応じた「１」、「０」のビット信号がレジスタ１６に供給され、該レジスタ１６では、これらの信号を各均等化スイッチＳＷ１〜ＳＷ３に応じたビット列の均等化検出信号として、均等化診断部１４に出力する。その結果、均等化診断部１４の端子「Ａ」に均等化検出信号が供給される（ステップＳ３６）。

そして、図４に示した真理値表、及び均等化診断部１４の各入力端子「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」より取得される各ビット信号に基づいて、前述した第１実施形態と同様に、均等化の動作が正常であるか否かを診断する（ステップＳ３７）。

その後、この診断結果を、後段に設けられる警報装置（図示省略）等に出力して（ステップＳ３８）、均等化の動作に異常が発生していることを操作者に報知する。

このようにして、本発明の第２実施形態に係る電圧均等化装置では、均等化制御部１５より出力される各単位電池ＢＴ１〜ＢＴ３の均等化制御信号と、各単位電池ＢＴ１〜ＢＴ３より出力される均等化検出信号、及びラッチ回路１３より出力されるラッチ信号に基づいて、均等化の動作が正常に行われているか否かを診断している。即ち、ラッチ信号が「０」或いは「１」の場合において、均等化診断部１４の入力Ａ、入力Ｂのビット信号の一致、不一致を検出することにより、均等化の動作が正常であるか否かを診断している。

従って、前述した第１実施形態と同様に、均等化の動作指示を受けているにも関わらず均等化が実施されないことや、均等化の動作指示を受けていないにも関わらず均等化が実施される等の異常が発生した場合に、これを即時に認識して作業者に通知することができる。

その結果、従来のように、均等化スイッチをオンとした場合とオフとした場合の電圧値の相違を検出する等の、面倒な操作を必要とせずに、均等化制御部１５から各均等化スイッチＳＷ１〜ＳＷ３に至るまでの回路が正常に作動しているか否かを診断することができる。

ここで、前述した第１、第２実施形態では、組電池２３に設けられた３個の単位電池ＢＴ１〜ＢＴ３を均等化する例について説明したが、複数の直列接続された単位電池毎に出力電圧を均等化するように構成しても良い。即ち、図７に示すように、複数の組電池からなる電池ブロックＢＴ１１，ＢＴ１２，ＢＴ１３を直列接続して組電池２３ａを構成し、各電池ブロックＢＴ１１〜ＢＴ１３毎にそれぞれ電圧を測定し、電圧が高い場合に均等化スイッチＳＷ１〜ＳＷ３をオンとして各電池ブロックＢＴ１１〜ＢＴ１３毎の出力電圧を均等化する構成としても可能である。この場合、各電池ブロックＢＴ１１〜ＢＴ１３に設けられる単位電池の個数は同一であっても良いし、同一で無くても良い。

以上、本発明の組電池の電圧均等化装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

例えば、上述した各実施形態では、図１に示したように、各接続点Ｐ１〜Ｐ３の後段側に反転回路ＮＯＴ１〜ＮＯＴ３を設ける例について説明したが、これらの反転回路ＮＯＴ１〜ＮＯＴ３を割愛し、均等化診断部１４内における判定処理で「１」、「０」の論理を反転させることで、同様の結果を得ることも可能である。具体的には、図３，図４に示した真理値表の「入力Ａ」の信号の「１」、「０」を反転させて診断結果を取得すれば良い。このように、上述の各実施形態において、「１」、「０」のビット信号を反転させ、これに合わせて論理演算を反転させることで、実質的に同一の処理を行うことが可能である。

また、本実施形態では、電気自動車の二次電池として用いられる組電池を均等化する例について説明したが、車両以外に搭載される組電池についても適用することができる。

本発明は、組電池に設けられる各単位電池の出力電圧を均等化する回路に異常が発生した場合に、いち早くこれを検出する上で極めて有用である。

１１，１２レベルシフト回路
１３ラッチ回路
１４均等化診断部（均等化診断手段）
１５均等化制御部（均等化制御手段）
１６，１７レジスタ
２１，２２レベルシフト回路
２３，２３ａ組電池
ＢＴ１〜ＢＴ３単位電池
ＢＴ１１〜ＢＴ１３電池ブロック
Ｒ１〜Ｒ３放電抵抗
ＳＷ１〜ＳＷ３均等化スイッチ
ＮＯＴ１〜ＮＯＴ４反転回路
ＢＴ１〜ＢＴ３単位電池
ＯＲ１オア回路
ＡＮＤ１アンド回路

Claims

１以上の単位電池からなる電池ブロックを複数個直列接続して、該直列接続の両端に所望の電圧を発生させる組電池に設けられ、前記各電池ブロック毎の出力電圧を均等化する電圧均等化装置において、
前記各電池ブロックの正極、負極間に設けられ、放電抵抗を経由した各電池ブロックの正極、負極間の接続、遮断を切り替える均等化スイッチと、
均等化開始指令が与えられた際に、前記各均等化スイッチの接続、遮断を決定する第１の状態信号または第２の状態信号のビット列からなる均等化制御信号を生成し、該均等化制御信号を、対応する前記均等化スイッチにそれぞれ出力して、該均等化スイッチの接続、遮断を制御する均等化制御手段と、
前記各電池ブロックの、前記均等化スイッチと前記放電抵抗との接続点に生じる電圧に基づく第１の状態信号または第２の状態信号のビット列からなる均等化検出信号を取得し、且つ、前記均等化制御信号を取得し、前記均等化検出信号、及び前記均等化制御信号に基づいて、前記各均等化スイッチの作動状態を診断する均等化診断手段と、
前記均等化開始指令が与えられた際に前記第１の状態信号または第２の状態信号のうち一方の信号を出力し、均等化終了指令が与えられた際に前記第１の状態信号または第２の状態信号のうち他方の信号を出力するラッチ回路と、を備え、
前記均等化診断手段は、前記各均等化スイッチに対応する前記均等化検出信号と前記均等化制御信号とを対比し、且つ、前記ラッチ回路の出力信号であるラッチ信号を考慮して、前記各電池ブロックでの均等化処理が正常に実行されているか否かを判定すること
を特徴とする組電池の電圧均等化装置。
前記均等化制御手段は、一の電池ブロックについて、均等化を実行する場合に第１の状態信号、実行しない場合に第２の状態信号となる均等化制御信号を出力し、
前記均等化検出信号は、前記一の電池ブロックに対応する均等化スイッチが接続された際に第１の状態信号とされ、遮断された際に第２の状態信号とされ、
前記均等化診断手段は、前記一の電池ブロックに対応する均等化スイッチについて、前記均等化検出信号と前記均等化制御信号が一致する場合には、この均等化スイッチの動作は正常であり、前記均等化検出信号と前記均等化制御信号が不一致の場合には、この均等化スイッチの動作は異常であると判定することを特徴とする請求項１に記載の組電池の電圧均等化装置。
前記ラッチ信号は、前記均等化開始指令が与えられた際に第１の状態信号とされ、前記均等化終了指令が与えられた際に第２の状態信号とされ、
前記均等化診断手段は、一の電池ブロックについて、
前記ラッチ信号が第１の状態信号のときに、前記均等化検出信号、及び前記均等化制御信号が共に第１の状態信号である場合に、この均等化スイッチの動作は正常であると判定し、
前記ラッチ信号が第２の状態信号のときに、前記均等化検出信号、及び前記均等化制御信号の少なくとも一方が第１の状態信号である場合に、この均等化スイッチの動作は異常であると判定することを特徴とする請求項２に記載の組電池の電圧均等化装置。