JP5753764B2 - Battery system monitoring device and power storage device including the same - Google Patents

Battery system monitoring device and power storage device including the same Download PDF

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Description

本発明は電池システム監視装置およびこれを備えた蓄電装置に関する。   The present invention relates to a battery system monitoring device and a power storage device including the same.

ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）などでは、所望の高電圧を確保するため、二次電池の単電池セルを複数個直列接続したセルグループを複数個直列あるいは直並列に接続して構成される組電池（電池システム）が用いられている。このような組電池においては、各単電池セルの残存容量計算や保護管理のため、セル電圧（単電池セルの端子間電圧）の計測と、充電状態（ＳＯＣ、State of Charge）すなわち残存容量の均等化（バランシング）のためのバランシング放電を行うセルコントローラを組電池の監視装置内に設けて組電池の管理を行っている。（例えば特許文献１参照）。また、このセルコントローラは複数の集積回路（セルコントローラＩＣ）を備え、上記の複数個のセルグループの管理を行っている。   In a hybrid vehicle (HEV), an electric vehicle (EV), etc., in order to secure a desired high voltage, a plurality of cell groups in which a plurality of secondary battery unit cells are connected in series are connected in series or in series and parallel. An assembled battery (battery system) is used. In such an assembled battery, for the calculation of the remaining capacity of each unit cell and protection management, measurement of the cell voltage (voltage between terminals of the unit cell) and the state of charge (SOC), that is, the remaining capacity A cell controller for performing balancing discharge for equalization (balancing) is provided in the assembled battery monitoring device to manage the assembled battery. (For example, refer to Patent Document 1). The cell controller includes a plurality of integrated circuits (cell controller ICs) and manages the plurality of cell groups.

各単電池セルのＳＯＣは、各単電池セルの開路電圧（ＯＣＶ）から算出される。すなわち、電池システムが無負荷の状態（電池システムからのＤＣ電力から三相ＡＣ電力を生成してＨＥＶやＥＶの駆動用モータに供給するインバータ等が接続されていない状態）で測定された各単電池セルの端子間電圧から各単電池セルのＳＯＣが算出される。各単電池セルの端子間電圧は、上記のセルコントローラＩＣの電圧入力端子に各単電池セルの端子間電圧が入力されて測定される。このセルコントローラＩＣの電圧入力端子には、電池システムの充放電に伴うノイズを除去するためにＲＣフィルタが設けられている。   The SOC of each single battery cell is calculated from the open circuit voltage (OCV) of each single battery cell. That is, each unit measured in a state in which the battery system is unloaded (a state in which an inverter or the like that generates three-phase AC power from DC power from the battery system and supplies it to an HEV or EV drive motor is not connected). The SOC of each single battery cell is calculated from the voltage between the terminals of the battery cell. The voltage between terminals of each single battery cell is measured by inputting the voltage between terminals of each single battery cell to the voltage input terminal of the cell controller IC. An RC filter is provided at a voltage input terminal of the cell controller IC in order to remove noise associated with charging / discharging of the battery system.

特開２００９−８９４８４号公報JP 2009-89484 A

セルコントローラＩＣの入力端子に設けられたＲＣフィルタのコンデンサ劣化、セルコントローラＩＣ内に設けられたＥＳＤ対策用のダイオード劣化、あるいはセルコントローラＩＣの電圧検出端子付近の絶縁不良等の種々の原因で、電圧入力端子側で電流リークが発生する可能性がある。この電流リークが発生すると、セルコントローラＩＣの各単電池セルの端子間電圧が正確に測定されず、各単電池セルのＳＯＣも正しい値が得られない。このような正しくないＳＯＣに基づいて各単電池セルのバランシング放電を行うと、過充電や過放電となる可能性がある。
しかしながら、従来のセルコントローラＩＣを備えた電池システム監視装置では、電流リークが発生したことを検出できなかった。 Due to various causes such as capacitor deterioration of the RC filter provided in the input terminal of the cell controller IC, diode deterioration for ESD countermeasures provided in the cell controller IC, or insulation failure near the voltage detection terminal of the cell controller IC, Current leakage may occur on the voltage input terminal side. When this current leak occurs, the voltage between the terminals of each single battery cell of the cell controller IC is not accurately measured, and the SOC of each single battery cell cannot be obtained correctly. If balancing discharge of each single battery cell is performed based on such an incorrect SOC, there is a possibility of overcharge or overdischarge.
However, the battery system monitoring apparatus provided with the conventional cell controller IC cannot detect that a current leak has occurred.

（１）請求項１の記載の発明は、複数の単電池セルを直列接続したセルグループを備えた電池システムを監視する電池システム監視装置であって、セルグループを制御するセルコントローラＩＣと、単電池セルの端子間電圧を測定するための、電池セルの正極および負極のそれぞれとセルコントローラＩＣとを接続する複数の電圧検出線とを備え、セルコントローラＩＣは、単電池セルの正極に接続された電圧検出線と負極に接続された電圧検出線との間に接続された、当該単電池セルのバランシング放電を行うバランシングスイッチを単電池セル毎に備え、電圧検出線には、電圧入力抵抗が直列に設けられ、バランシングスイッチと当該バランシングスイッチに直列に接続されたバランシング抵抗とで構成されるバランシング放電回路が単電池セルの正極に接続された電圧検出線と負極に接続された電圧検出線の間に接続され、バランシング放電回路と単電池セルの正極に接続された電圧検出線との接続点および、バランシング放電回路と単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点は、それぞれ電圧入力抵抗よりセルグループ側に設けられ、セルコントローラＩＣは、バランシングスイッチの正極側と、単電池セルの正極に接続された電圧検出線との間に接続されるリーク検出スイッチをさらに備えることを特徴とする電池システム監視装置である。
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電池システム監視装置において、電池システム監視装置は、単電池セルの端子間電圧に重畳するノイズを除去するためのコンデンサを単電池セル毎にさらに備え、コンデンサは、複数の電圧検出線の内の２つの電圧検出線の間、または電源線と複数の電圧検出線のいずれか１つの電圧検出線の間、またはグラウンド線と複数の電圧検出線のいずれか１つの電圧検出線の間に接続されることを特徴とする。
（３）請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の電池システム監視装置において、バランシング抵抗は、バランシングスイッチの正極側と、単電池セルの正極に接続された電圧検出線との接続点との間に接続されることを特徴とする。
（４）請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の電池システム監視装置において、バランシング抵抗は、バランシングスイッチの負極側と、単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点との間に接続されることを特徴とする。
（５）請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の電池システム監視装置において、バランシング抵抗は、バランシングスイッチの負極側と、単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点との間、およびバランシングスイッチの負極側と、単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点との間にそれぞれ接続されることを特徴とする。
（６）請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電池システム監視装置において、電池システム監視装置は、複数のセルグループと、この複数のセルグループを制御する複数のセルコントローラＩＣと、この複数のセルコントローラＩＣを制御するバッテリコントローラとを備えることを特徴とする。
（７）請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の電池システム監視装置において、セルコントローラＩＣは、バッテリコントローラの指令により、リーク検出スイッチをオフとした時の単電池セルの端子間電圧である第１のセル電圧および、リーク検出スイッチをオンとした時の単電池セルの端子間電圧である第２のセル電圧を各単電池セルについて測定するリーク検出用の電圧測定を行い、バッテリコントローラは、第１のセル電圧と第２のセル電圧の差が所定の値以上であれば、電池システムにリークが発生していると判断することを特徴とする。
（８）請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の電池システム監視装置において、セルコントローラＩＣは、バッテリコントローラの指令により、セルグループの全ての単電池セルのリーク検出用の電圧測定を行い、バッテリコントローラは、２つの隣り合って接続された単電池セルにおいて、上位の単電池セルでの第１のセル電圧が第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上大きく、下位の単電池セルでの第１のセル電圧が第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上小さい場合は、下位の単電池セルはリークが発生しているリーク発生セルであると判断するリーク判定部を備えることを特徴とする。
（９）請求項９に記載の発明は、請求項６に記載の電池システム監視装置において、セルコントローラＩＣは、バッテリコントローラの指令により、セルグループの全ての単電池セルのリーク検出用の電圧測定を行い、バッテリコントローラは、２つの隣り合って接続された単電池セルにおいて、上位の単電池セルでの第１のセル電圧が第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上小さく、下位の単電池セルでの第１のセル電圧が第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上大きい場合は、上位の単電池セルはリークが発生しているリーク発生セルであると判断するリーク判定部を備えることを特徴とする。
（１０）請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の電池システム監視装置において、バッテリコントローラは、車両始動時に測定された単電池セルの第１のセル電圧と第２のセル電圧を用いて、車両稼働時に測定されるリーク発生セルと当該リーク発生セルに隣り合って接続された上位の単電池セルのそれぞれの第１のセル電圧から、リーク発生セルと当該リーク発生セルに隣り合って接続された上位の単電池セルのそれぞれの実電圧を算出する電圧補正部を備えることを特徴とする。
（１１）請求項１１に記載の発明は、請求項９に記載の電池システム監視装置において、バッテリコントローラは、車両始動時に測定された単電池セルの第１のセル電圧と第２のセル電圧を用いて、車両稼働時に測定されるリーク発生セルと当該リーク発生セルに隣り合って接続された下位の単電池セルのそれぞれの第１のセル電圧から、リーク発生セルと当該リーク発生セルに隣り合って接続された下位の単電池セルのそれぞれの実電圧を算出する電圧補正部を備えることを特徴とする。
（１２）請求項１２に記載の発明は、請求項７に記載の電池システム監視装置において、リークが発生したと判断された場合に、バッテリコントローラは、セルコントローラＩＣを制御して、バランシングスイッチのデューティ比を所定の値以下に設定することを特徴とする。
（１３）請求項１３に記載の発明は、請求項８に記載の電池システム監視装置において、バッテリコントローラは、セルコントローラＩＣを制御して、リーク発生セルに隣り合って接続された上位の単電池セルのバランシングスイッチのデューティ比を所定の値以下に設定することを特徴とする。
（１４）請求項１４に記載の発明は、請求項９に記載の電池システム監視装置において、バッテリコントローラは、セルコントローラＩＣを制御して、リーク発生セルに隣り合って接続された下位の単電池セルのバランシングスイッチのデューティ比を所定の値以下に設定することを特徴とする。
（１５）請求項１５に記載の発明は、請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の電池システム監視装置において、バランシングスイッチのデューティ比の所定の値は、電圧検出線に設けられた電圧入力抵抗の抵抗値と、単電池セルの過充電保護電圧値と、単電池セルのＳＯＣが１００％の場合の電圧値とから算出される値であることを特徴とする。
（１６）請求項１６に記載の発明は、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の電池システム監視装置と、電池システムとを備えることを特徴とする蓄電装置である。
（１７）請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の蓄電装置を備えることを特徴とする電動駆動装置である。
（１８）請求項１８に記載の発明は、請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の電池システム監視装置において、リークが発生したと判断された場合のバランシングスイッチのデューティ比の所定の値を算出する方法であって、この所定の値は、電圧検出線に設けられた電圧入力抵抗の抵抗値と、単電池セルの過充電保護電圧値と、単電池セルのＳＯＣが１００％の場合の電圧値とから算出される値であることを特徴とするバランシングスイッチの実効抵抗値の算出方法である。
（１９）請求項１９に記載の発明は、電池システムを構成する複数の単電池セルの端子間電圧であるセル電圧をそれぞれ測定するための電圧測定部と、この電圧測定部にセル電圧を入力するための電圧入力抵抗と、当該電圧入力抵抗と共にＲＣフィルタを構成するコンデンサと、当該電圧入力抵抗をバイパスするリーク検出スイッチとを各単電池セル毎に備えた電池システム監視装置の監視方法において、リーク検出スイッチをオンとした時のセル電圧である第１のセル電圧とオフとした時のセル電圧である第２のセル電圧とを測定し、第１のセル電圧と第２のセル電圧の差を検出して、コンデンサのリークの有無を判定することを特徴とする電池システム監視方法である。
（２０）請求項２０に記載の発明は、請求項１９に記載の電池システム監視方法において、コンデンサにリークがあると判定された場合に、電池システム監視装置を備えた車両の始動時に測定した第１のセル電圧および第２のセル電圧を用いて、電池システム監視装置を備えた車両の稼働時に当該コンデンサに対応する単電池セルの第１のセル電圧を補正することを特徴とする。
（２１）請求項２１に記載の発明は、請求項１９または２０に記載の電池システム監視方法において、電池システム監視装置は、バランシング放電抵抗と、バランシング放電電流のオンオフを制御するスイッチング素子とを備えた、複数の単電池セルの充電状態を揃えるためのバランシング放電を行うバランシング放電回路を備え、コンデンサにリークがあると判定された場合に、電池システム監視装置を備えた車両の始動時に測定した第１のセル電圧および第２のセル電圧に基づいて、バランシング放電回路の実効抵抗値を制御するようにスイッチング素子を制御することを特徴とする。
（２２）請求項２２に記載の発明は、請求項１９または２０に記載の電池システム監視方法において、コンデンサにリークがあると判定された場合に、電池システムと直流電力の授受を行うインバータとの接続を遮断することを特徴とする。 (1) The invention described in claim 1 is a battery system monitoring device that monitors a battery system including a cell group in which a plurality of single battery cells are connected in series, and includes a cell controller IC that controls the cell group, and a single unit. A plurality of voltage detection lines for connecting each of the positive electrode and negative electrode of the battery cell and the cell controller IC for measuring the voltage between the terminals of the battery cell, and the cell controller IC is connected to the positive electrode of the single battery cell. Each battery cell has a balancing switch connected between the voltage detection line connected to the negative electrode and the voltage detection line connected to the negative electrode for performing balancing discharge of the battery cell. The voltage detection line has a voltage input resistance. A balancing discharge circuit that is provided in series and includes a balancing switch and a balancing resistor connected in series to the balancing switch is a single unit. The connection point between the voltage detection line connected to the positive electrode of the battery cell and the voltage detection line connected to the negative electrode, the connection point between the balancing discharge circuit and the voltage detection line connected to the positive electrode of the unit cell, and the balancing discharge The connection point between the circuit and the voltage detection line connected to the negative electrode of the single battery cell is provided on the cell group side from the voltage input resistance, and the cell controller IC is connected to the positive side of the balancing switch and the positive electrode of the single battery cell. The battery system monitoring apparatus further includes a leak detection switch connected between the connected voltage detection lines.
(2) The invention described in claim 2 is the battery system monitoring device according to claim 1, wherein the battery system monitoring device includes a capacitor for removing noise superimposed on a voltage between terminals of the unit cell. A capacitor is further provided for each cell, and the capacitor is provided between two voltage detection lines of the plurality of voltage detection lines, or between any one of the power supply line and one of the plurality of voltage detection lines, or between the ground line and the plurality of voltage detection lines. The voltage detection line is connected between any one of the voltage detection lines.
(3) The invention according to claim 3 is the battery system monitoring device according to claim 1, wherein the balancing resistor is a connection between the positive electrode side of the balancing switch and a voltage detection line connected to the positive electrode of the unit cell. It is connected between points.
(4) The invention according to claim 4 is the battery system monitoring device according to claim 1, wherein the balancing resistor is a connection between the negative electrode side of the balancing switch and the voltage detection line connected to the negative electrode of the unit cell. It is connected between points.
(5) The invention according to claim 5 is the battery system monitoring device according to claim 1, wherein the balancing resistor is a connection between the negative electrode side of the balancing switch and the voltage detection line connected to the negative electrode of the unit cell. It is respectively connected between the points and between the negative electrode side of the balancing switch and the connection point of the voltage detection line connected to the negative electrode of the single battery cell.
(6) The invention according to claim 6 is the battery system monitoring device according to any one of claims 1 to 5, wherein the battery system monitoring device controls a plurality of cell groups and the plurality of cell groups. A plurality of cell controller ICs, and a battery controller for controlling the plurality of cell controller ICs.
(7) The invention according to claim 7 is the battery system monitoring device according to claim 6, wherein the cell controller IC is connected between the terminals of the unit cell when the leak detection switch is turned off by a command from the battery controller. Voltage measurement for leak detection is performed for each battery cell, measuring the first cell voltage that is a voltage and the second cell voltage that is the voltage between the terminals of the battery cell when the leak detection switch is turned on, The battery controller is characterized in that if the difference between the first cell voltage and the second cell voltage is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that a leak has occurred in the battery system.
(8) The invention according to claim 8 is the battery system monitoring device according to claim 6, wherein the cell controller IC performs voltage measurement for leak detection of all single battery cells of the cell group according to a command from the battery controller. The battery controller is configured such that, in two adjacently connected unit cells, the first cell voltage in the upper unit cell is larger than the second cell voltage by a predetermined value (> 0) or more, and the lower unit When the first cell voltage in the single cell is lower than the second cell voltage by a predetermined value (> 0) or more, it is determined that the lower single cell is a leak generating cell in which a leak has occurred. A leak determination unit is provided.
(9) The invention according to claim 9 is the battery system monitoring device according to claim 6, wherein the cell controller IC is configured to perform voltage measurement for leak detection of all the unit cells in the cell group according to a command from the battery controller. The battery controller is configured such that, in two adjacently connected unit cells, the first cell voltage in the upper unit cell is lower than the second cell voltage by a predetermined value (> 0) or more, and the lower unit If the first cell voltage in the single cell is higher than the second cell voltage by a predetermined value (> 0) or more, it is determined that the upper single cell is a leak generating cell in which a leak has occurred. A leak determination unit is provided.
(10) The invention according to claim 10 is the battery system monitoring device according to claim 8, wherein the battery controller calculates the first cell voltage and the second cell voltage of the unit cell measured at the time of starting the vehicle. used, next to the respective first cell voltage of single cells of the leak generating cell and the leakage generation higher-level cell connected matches Ri next to that is measured at the time of vehicle operation, the leak generating cell and the leakage generation cell matching comprise a voltage correction unit for calculating the respective actual voltage of the single battery cells connected upper and said Ri.
(11) The invention according to claim 11 is the battery system monitoring device according to claim 9, wherein the battery controller calculates the first cell voltage and the second cell voltage of the unit cell measured at the time of starting the vehicle. used, next to the respective first cell voltage of single cells of the lower connected matches Ri next to leakage generation cell and the leakage generation cell to be measured during vehicle operation, the leak generating cell and the leakage generation cell matching comprise a voltage correction unit for calculating the respective actual voltage of the connected subordinate single cells and wherein Ri.
(12) According to the twelfth aspect of the present invention, in the battery system monitoring device according to the seventh aspect, when it is determined that a leak has occurred, the battery controller controls the cell controller IC to The duty ratio is set to a predetermined value or less.
(13) The invention according to claim 13 is the battery system monitoring device according to claim 8, wherein the battery controller controls the cell controller IC and is connected to the upper unit cell adjacent to the leaking cell. The duty ratio of the cell balancing switch is set to a predetermined value or less.
(14) The invention according to claim 14 is the battery system monitoring apparatus according to claim 9, wherein the battery controller controls the cell controller IC to connect the lower unit cell adjacent to the leaking cell. The duty ratio of the cell balancing switch is set to a predetermined value or less.
(15) The invention according to claim 15 is the battery system monitoring device according to any one of claims 12 to 14, wherein the predetermined value of the duty ratio of the balancing switch is a voltage provided on the voltage detection line. It is a value calculated from the resistance value of the input resistance, the overcharge protection voltage value of the single battery cell, and the voltage value when the SOC of the single battery cell is 100%.
(16) An invention according to claim 16 is a power storage device comprising the battery system monitoring device according to any one of claims 1 to 15 and a battery system.
(17) An invention according to claim 17 is an electric drive device including the power storage device according to claim 16.
(18) In the battery system monitoring device according to any one of claims 12 to 14, the invention described in claim 18 is a predetermined value of the duty ratio of the balancing switch when it is determined that a leak has occurred. This predetermined value is obtained when the resistance value of the voltage input resistance provided on the voltage detection line, the overcharge protection voltage value of the single battery cell, and the SOC of the single battery cell is 100%. The effective resistance value of the balancing switch is a method of calculating the effective resistance value of the balancing switch.
(19) According to the nineteenth aspect of the present invention, a voltage measuring unit for measuring a cell voltage, which is a voltage between terminals of a plurality of unit cells constituting the battery system, and a cell voltage is input to the voltage measuring unit. a voltage input resistor for the capacitor constituting an RC filter with the voltage input resistance, in the monitoring method of a battery system monitoring device that includes a leak detection switch for bypassing the voltage input resistance for each single-battery cells, A first cell voltage that is a cell voltage when the leak detection switch is turned on and a second cell voltage that is a cell voltage when the leak detection switch is turned off are measured, and the first cell voltage and the second cell voltage are measured. A battery system monitoring method characterized in that a difference is detected to determine whether or not a capacitor leaks.
(20) According to the twentieth aspect of the invention, in the battery system monitoring method of the nineteenth aspect, when it is determined that there is a leak in the capacitor, the measurement is performed at the time of starting the vehicle including the battery system monitoring device. The first cell voltage and the second cell voltage are used to correct the first cell voltage of the single battery cell corresponding to the capacitor during operation of the vehicle equipped with the battery system monitoring device.
(21) The invention according to claim 21 is the battery system monitoring method according to claim 19 or 20, wherein the battery system monitoring device includes a balancing discharge resistance and a switching element for controlling on / off of the balancing discharge current. In addition, a balancing discharge circuit that performs balancing discharge for aligning the charging state of a plurality of unit cells is provided, and when it is determined that there is a leak in the capacitor, the measurement is performed at the time of starting the vehicle including the battery system monitoring device. The switching element is controlled so as to control the effective resistance value of the balancing discharge circuit based on the first cell voltage and the second cell voltage.
(22) The invention according to claim 22 is the battery system monitoring method according to claim 19 or 20, wherein when it is determined that there is a leak in the capacitor, the battery system and the inverter that exchanges DC power. The connection is cut off.

本発明による電池システム監視装置を用いることにより、この電池システム監視装置を備えた蓄電装置では、セルコントローラＩＣのセル電圧入力端子に設けられたＲＣフィルタのコンデンサ劣化、セルコントローラＩＣ内に設けられたＥＳＤ対策用のダイオード劣化、あるいはセルコントローラＩＣの電圧検出端子付近の絶縁不良等の種々の原因によるリークを検出することができる。また、このリークにより誤検出されるセル電圧を補正することができる。さらにリークにより発生する単電池セルの過充電を避けることができる。これらの動作により、本発明による蓄電装置ならびに蓄電装置を搭載しＨＥＶやＥＶ等の電動車両の安全性を向上することができる。   By using the battery system monitoring device according to the present invention, in the power storage device provided with the battery system monitoring device, the capacitor deterioration of the RC filter provided at the cell voltage input terminal of the cell controller IC is provided in the cell controller IC. It is possible to detect leakage due to various causes such as diode deterioration for ESD countermeasures or insulation failure near the voltage detection terminal of the cell controller IC. In addition, the cell voltage erroneously detected due to this leak can be corrected. Furthermore, overcharging of the single battery cell generated due to leakage can be avoided. By these operations, it is possible to improve the safety of an electric vehicle such as HEV or EV equipped with the power storage device and the power storage device according to the present invention.

一実施の形態の組電池の電池監視装置を含むハイブリッド自動車の電動駆動装置全体の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of an entire electric drive device of a hybrid vehicle including a battery monitoring device for an assembled battery according to an embodiment. セル電圧検出のためのＲＣフィルタ回路と、バランシング回路の１つの例であり、２つの隣り合う電圧検出線の間にＲＣフィルタのコンデンサ１０３が接続されている構成の回路を示す図である。It is an example of an RC filter circuit for cell voltage detection and a balancing circuit, and shows a circuit having a configuration in which a capacitor 103 of an RC filter is connected between two adjacent voltage detection lines. セル電圧検出のためのＲＣフィルタ回路と、バランシング回路の他のの例であり、ＲＣフィルタのコンデンサ１０３が電圧検出線とグランド線の間に接続されている構成の回路を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another example of an RC filter circuit for cell voltage detection and a balancing circuit, and a circuit having a configuration in which a capacitor 103 of the RC filter is connected between a voltage detection line and a ground line. セル電圧検出のためのＲＣフィルタ回路と、バランシング回路のさらに他の１つの例であり、ＲＣフィルタのコンデンサ１０３の一端が電池システムの中間電位の電圧検出線に接続されている構成の回路を示す図である。FIG. 5 shows still another example of an RC filter circuit for cell voltage detection and a balancing circuit, and shows a circuit having a configuration in which one end of a capacitor 103 of the RC filter is connected to a voltage detection line at an intermediate potential of the battery system. FIG. 定電流でリチウムイオン電池を充電し、意図的に過充電状態とした場合の、ＳＯＣに対するセル電圧の変化とガス排出弁の動作を示す図である。It is a figure which shows the change of the cell voltage with respect to SOC, and the operation | movement of a gas exhaust valve at the time of charging a lithium ion battery with a constant current and making it the overcharge state intentionally. 図３に示すＲＣフィルタ回路で、電圧検出線ＳＬ２に接続されたコンデンサ１０３でリークが発生した場合のリーク電流を分かり易く示して、この場合のバランシング動作を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the balancing operation in this case, showing the leakage current when leakage occurs in the capacitor 103 connected to the voltage detection line SL2 in the RC filter circuit shown in FIG. 3 in an easy-to-understand manner. １２個の単電池セルを直列接続したセルグループで、図３に示す用に接続されたＲＣフィルタのコンデンサ１０３の内最上位のセル（セル１）のコンデンサにリークが発生した場合のリーク電流を示す図である。In a cell group in which twelve unit cells are connected in series, the leakage current when leakage occurs in the capacitor of the uppermost cell (cell 1) among the capacitors 103 of the RC filter connected as shown in FIG. FIG. 図７に示すＲＣフィルタの構成で、最下位のセル（セル１２）、最下位のセルから６番目のセル（セル７）、最上位のセル（セル１）でそれぞれリークが発生した場合に検出されるセル電圧とリーク抵抗の関係を示す図である。Detected when leak occurs in the lowest cell (cell 12), the sixth cell from the lowest cell (cell 7), and the highest cell (cell 1) with the RC filter configuration shown in FIG. It is a figure which shows the relationship between the cell voltage and leakage resistance to be performed. 本発明による電池システム監視装置における、リーク検出を行うための回路構成を示す図であり、図３に示す回路で、セルコントローラＩＣ内にリーク検出スイッチが設けられている。FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration for performing leak detection in the battery system monitoring apparatus according to the present invention, and in the circuit shown in FIG. 3, a leak detection switch is provided in the cell controller IC. 図８で示す３つの曲線（セル１２、セル７、セル１）で、リークによる電圧降下分をリーク抵抗ＲＬに対してプロットした図である。FIG. 9 is a diagram in which a voltage drop due to leakage is plotted against leakage resistance RL in the three curves (cell 12, cell 7, and cell 1) shown in FIG. 本発明による電池システム監視装置における、リーク検出を行うための回路構成を説明する図であり、図２に示す回路で、セルコントローラＩＣ内にリーク検出スイッチが設けられている。FIG. 3 is a diagram for explaining a circuit configuration for performing leak detection in the battery system monitoring apparatus according to the present invention, and in the circuit shown in FIG. 2, a leak detection switch is provided in the cell controller IC. ２つの電圧検出線間に接続されたコンデンサでリークが発生した場合のリーク電流を分かり易く示して、この場合のバランシング動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating clearly the leak current when a leak generate | occur | produces with the capacitor | condenser connected between two voltage detection lines, and explaining the balancing operation | movement in this case. 図３に示す回路で、バランシング抵抗がバランシングスイッチの正電位側に配置される構成の回路を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit having a configuration in which the balancing resistor is arranged on the positive potential side of the balancing switch in the circuit illustrated in FIG. 3. 図３に示す回路で、バランシング抵抗がバランシングスイッチの正電位側と負電位側の両側に分割して配置される構成の回路を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit having a configuration in which the balancing resistor is divided and arranged on both the positive potential side and the negative potential side of the balancing switch in the circuit illustrated in FIG. 3. セルグループの単電池セルの実電圧が揃った状態で、電圧測定のための電圧入力抵抗がある１つの値のときの、リーク抵抗（ＲＬ）の抵抗値と検出されるセル電圧の関係を示す図である。The relationship between the resistance value of the leakage resistance (RL) and the detected cell voltage when the voltage input resistance for voltage measurement is one value in a state where the actual voltages of the single cells of the cell group are aligned. FIG. セルグループの単電池セルの検出電圧が揃った状態で、電圧測定のための電圧入力抵抗がある１つの値のときの、リーク抵抗（ＲＬ）の抵抗値と単電池セルの実電圧の関係を示す図である。The relationship between the resistance value of the leakage resistance (RL) and the actual voltage of the single battery cell when the voltage input resistance for voltage measurement is one value with the detection voltages of the single battery cells of the cell group aligned. FIG. リークが発生した場合に、高い電圧が検出されたセルのバランシング放電の様子を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the mode of the balancing discharge of the cell from which the high voltage was detected when leak generate | occur | produced. リーク電流とバランシング電流の関係により、リークを発生しているセルの端子間電圧の実電圧がどの程度まで上昇する可能性があるかを示素図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing how much the actual voltage of the voltage between terminals of a cell that is leaking may increase due to the relationship between the leakage current and the balancing current. リーク発生しているセルの実電圧を、過充電保護電圧程度の電圧以下にするための制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the control for making the actual voltage of the cell which has leaked into the voltage below an overcharge protection voltage.

以下、図１〜図１９を参照して本発明を実施するための形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明による電池システム監視装置を備えた蓄電装置を、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）などに用いられる電池システムを備えた蓄電装置に対して適用した場合の例である。なお、本発明はＨＥＶに限らず、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）、鉄道車両などに搭載される各種蓄電装置に対して幅広く適用可能である。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. Embodiment described below is an example at the time of applying the electrical storage apparatus provided with the battery system monitoring apparatus by this invention with respect to the electrical storage apparatus provided with the battery system used for a hybrid vehicle (HEV) etc. Note that the present invention is not limited to HEVs and can be widely applied to various power storage devices mounted on plug-in hybrid vehicles (PHEV), electric vehicles (EV), railway vehicles, and the like.

以下の実施形態では、制御の最小単位となる蓄電・放電デバイスとして３．０〜４．２Ｖ（平均出力電圧：３．６Ｖ）の範囲に電圧を持つリチウムイオン電池を想定しているが、それ以外でもＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）の高すぎる場合（過充電）や低すぎる場合（過放電）に使用を制限するような、電気を蓄え放電可能なデバイスであれば何でもよく、ここでは、それらを総称して単電池あるいは単電池セルあるいは単にセルと呼ぶ。   In the following embodiments, a lithium-ion battery having a voltage in the range of 3.0 to 4.2 V (average output voltage: 3.6 V) is assumed as a power storage / discharge device that is a minimum unit of control. Any device that can store and discharge electricity that restricts its use when the SOC (State of Charge) is too high (overcharge) or too low (overdischarge) can be used. Collectively, they are called single cells, single battery cells, or simply cells.

また、以下に説明する実施形態では、単電池セルを複数個（概ね数個から十数個）直列に接続したものをセルグループと呼び、このセルグループを複数個直列に接続したものを電池モジュールと呼んでいる。更にこのセルグループあるいは電池モジュールを複数個直列または直並列に接続したものを電池システムと呼称する。セルグループ、電池モジュールおよび電池システムを総称して組電池と呼んでいる。各単電池セルのセル電圧を検出し、バランシング動作等を行いながら電池状態を監視するセルコントローラＩＣはセルグループ毎に設けられる。   In the embodiments described below, a plurality of single battery cells (generally several to a dozen or more) connected in series are called cell groups, and a plurality of cell groups connected in series are battery modules. It is called. Further, a plurality of cell groups or battery modules connected in series or in series and parallel are referred to as a battery system. A cell group, a battery module, and a battery system are collectively referred to as an assembled battery. A cell controller IC that detects the cell voltage of each single battery cell and monitors the battery state while performing a balancing operation or the like is provided for each cell group.

図１は、本発明による電池システム監視装置を備えた蓄電装置を搭載したハイブリッド自動車用電動駆動装置の構成例を示す。 ハイブリッド自動車の電動駆動装置は、車両コントローラ４００、モータコントローラ３００、バッテリコントローラ２００、複数のセルコントローラＩＣ１００、電池システム１３０、インバータ３４０、モーター３５０などを備えている。これらの内、車両コントローラ４００、モータコントローラ３００、バッテリーコントローラ２００、セルコントローラＩＣ１００およびインバータ３４０は、車両内に設置される通信回路を介して互いに情報の授受を行う。なお、電池システム１３０は、複数のセルグループ１２０を直列に接続したものであり、各セルグループ１２０はさらに、リチウムイオン電池等の二次電池の単電池セル１１０が複数個直列に接続されて構成されている。また、電池システム監視装置１０は、バッテリコントローラ２００、セルコントローラＩＣ１００、セルコントローラＩＣ１００とセルグループ１２０の間に設けられた抵抗やコンデンサ等を含む接続回路を備えて構成されている。蓄電装置は、この電池システム監視装置１０と電池システム１３０から構成される。   FIG. 1 shows a configuration example of an electric drive device for a hybrid vehicle equipped with a power storage device including a battery system monitoring device according to the present invention. The electric drive apparatus of the hybrid vehicle includes a vehicle controller 400, a motor controller 300, a battery controller 200, a plurality of cell controller ICs 100, a battery system 130, an inverter 340, a motor 350, and the like. Among these, the vehicle controller 400, the motor controller 300, the battery controller 200, the cell controller IC 100, and the inverter 340 exchange information with each other via a communication circuit installed in the vehicle. The battery system 130 includes a plurality of cell groups 120 connected in series, and each cell group 120 includes a plurality of secondary battery cells 110 such as lithium-ion batteries connected in series. Has been. The battery system monitoring apparatus 10 includes a connection circuit including a battery controller 200, a cell controller IC 100, a resistor, a capacitor, and the like provided between the cell controller IC 100 and the cell group 120. The power storage device includes the battery system monitoring device 10 and the battery system 130.

バッテリコントローラ２００と複数のセルコントローラＩＣ１００との間の通信回路はループ状に接続されており、バッテリコントローラ２００から最上位のセルコントローラＩＣ１００へシグナルアイソレータ２０１を介して信号が伝送され、さらに最上位のセルコントローラＩＣ１００から最下位のセルコントローラＩＣ１００まで順に直列に信号が伝送され、最後に最下位のセルコントローラＩＣ１００からバッテリコントローラ２００へシグナルアイソレータ２０２を介して信号が伝送される。バッテリコントローラ２００は、ループ状の通信回路を介してすべてのセルコントローラＩＣ１００との間で情報の授受を行うことができる。
なお、ここではループ状の通信回路を介して信号伝送を行う例を示しているが、双方向通信回路を用いて構成することも可能であり、この場合はシグナルアイソレータ２０２は不要となる。さらに、図示はしないが、バッテリコントローラ２００からすべてのセルコントローラＩＣ１００へ並列に通信回路を接続し、パラレルに信号伝送を行うことも可能である。 A communication circuit between the battery controller 200 and the plurality of cell controller ICs 100 is connected in a loop, and a signal is transmitted from the battery controller 200 to the highest cell controller IC 100 via the signal isolator 201. Signals are sequentially transmitted in series from the cell controller IC 100 to the lowest cell controller IC 100, and finally, signals are transmitted from the lowest cell controller IC 100 to the battery controller 200 via the signal isolator 202. The battery controller 200 can exchange information with all the cell controller ICs 100 via a loop communication circuit.
Although an example in which signal transmission is performed via a loop communication circuit is shown here, a configuration using a bidirectional communication circuit is also possible, and in this case, the signal isolator 202 is unnecessary. Further, although not shown, it is also possible to connect a communication circuit in parallel from the battery controller 200 to all the cell controller ICs 100 and perform signal transmission in parallel.

車両コントローラ４００は、ハイブリッド自動車の運転者が操作するアクセルペダルやブレーキペダル、あるいは変速レバーなどの車両運転操作装置からの操作信号に基づいて車両の走行速度や制駆動力などを制御する。モータコントローラ３００は、車両コントローラ４００からの速度指令や制駆動力指令に基づいてバッテリコントローラ２００およびインバータ３４０を制御し、車両走行駆動用モータ３５０の回転速度およびトルクを制御する。   The vehicle controller 400 controls the traveling speed, braking / driving force, and the like of the vehicle based on an operation signal from a vehicle driving operation device such as an accelerator pedal, a brake pedal, or a shift lever operated by a driver of the hybrid vehicle. The motor controller 300 controls the battery controller 200 and the inverter 340 based on the speed command and braking / driving force command from the vehicle controller 400, and controls the rotational speed and torque of the vehicle travel drive motor 350.

バッテリーコントローラ２００は、電圧センサ２１０、電流センサ２２０、温度センサ２３０により検出された電池システム１３０の電圧、電流、温度に基づいて電池システム１３０の充放電とＳＯＣ(State Of Charge)を制御するとともに、セルコントローラＩＣ１００を制御して電池システム１３０を構成する複数の単電池セル（以下、単にセルという）１１０のＳＯＣを管理し、過充電状態とならないようにＳＯＣのばらつきを補正するための放電（以下、バランシング放電という）を行う。   The battery controller 200 controls charging / discharging and SOC (State Of Charge) of the battery system 130 based on the voltage, current, and temperature of the battery system 130 detected by the voltage sensor 210, the current sensor 220, and the temperature sensor 230. Discharge (hereinafter referred to as “SOC”) for controlling the SOC of a plurality of single battery cells (hereinafter simply referred to as “cells”) 110 constituting the battery system 130 by controlling the cell controller IC 100 and correcting variations in SOC so as not to be overcharged. , Called balancing discharge).

なお、図１に示す一実施の形態の組電池の制御装置では、例えば４個のセル１１０が直列に接続されたセルグループ１２０が複数個直列に接続された電池システムを例示する。なお、セルグループ１２０を構成する単電池セル１１０の数は４個以上であってもよい。セルコントローラＩＣ１００はセルグループ１２０の仕様に合わせたものを使用する。
ハイブリッド自動車に搭載される電池システム１３０は多くのセルあるいはセルグループが直並列に接続され、両端電圧が数１００Ｖの高圧、高容量とした電池システムが一般的である。もちろんこのような高圧、高容量の電池システムに対しても本発明を適用することができる。 1 exemplifies a battery system in which, for example, a plurality of cell groups 120 in which four cells 110 are connected in series are connected in series. In addition, the number of the single cell 110 which comprises the cell group 120 may be four or more. As the cell controller IC 100, a cell controller IC 100 adapted to the specifications of the cell group 120 is used.
A battery system 130 mounted on a hybrid vehicle is generally a battery system in which many cells or cell groups are connected in series and parallel, and the voltage at both ends is a high voltage and high capacity of several hundred volts. Of course, the present invention can be applied to such a high-voltage, high-capacity battery system.

セルコントローラＩＣ１００は、電池システムを構成する複数のセル１１０を所定個数ごとにグループに分け、各セルグループ１２０ごとに設けられる。例えば、１００個のセル１１０が直列に接続された電池システム１３０を、セル４個ごとにグループ分けする場合には、２５組のセルコントローラＩＣ１００が用いられる。各セルコントローラＩＣ１００は、各セルグループ１２０を構成するセルそれぞれの端子間電圧を検出してバッテリコントローラ２００へ送信し、バッテリコントローラ２００からの指令にしたがってセル１１０ごとにバランシング電流の通電制御を行う。バランシング抵抗１０２（図１参照）は、各セルのＳＯＣのばらつきを補正するための各セルの放電（バランシング放電）の電流を制限するための抵抗であり、セル１１０ごとに設けられる。   The cell controller IC 100 is provided for each cell group 120 by dividing a plurality of cells 110 constituting the battery system into groups every predetermined number. For example, when battery systems 130 in which 100 cells 110 are connected in series are grouped into four cells, 25 sets of cell controller ICs 100 are used. Each cell controller IC 100 detects a voltage between terminals of each cell constituting each cell group 120 and transmits the detected voltage to the battery controller 200, and performs energization control of the balancing current for each cell 110 in accordance with a command from the battery controller 200. The balancing resistor 102 (see FIG. 1) is a resistor for limiting the discharge (balancing discharge) current of each cell for correcting the variation in the SOC of each cell, and is provided for each cell 110.

電池システム１３０に充電された直流電力は正極側コンタクタ３１０、負極側コンタクタ３２０を介して平滑コンデンサ３３０およびインバータ３４０へ供給され、インバータ３４０により交流電力に変換されて交流モーター３５０に印加され、交流モーター３５０の駆動が行われる。この直流電力から交流電力への変換はインバータ３４０に備えられたスイッチング素子（不図示）のスイッチングによって行われる。一方、車両の制動時には、交流モータ３５０により発電された交流電力がインバータ３４０に備えられたダイオード素子（不図示）と平滑用コンデンサ３３０により直流電力に変換されて正極側コンタクタ３１０、負極側コンタクタ３２０を介して電池システム１３０に印加され、電池システム１３０の充電が行われる。すなわち、電池システム１３０とインバータ３４０との間で直流電力の授受が行われる。   The DC power charged in the battery system 130 is supplied to the smoothing capacitor 330 and the inverter 340 through the positive electrode side contactor 310 and the negative electrode side contactor 320, converted into AC power by the inverter 340, and applied to the AC motor 350. 350 is driven. This conversion from DC power to AC power is performed by switching of a switching element (not shown) provided in the inverter 340. On the other hand, during braking of the vehicle, AC power generated by AC motor 350 is converted to DC power by a diode element (not shown) provided in inverter 340 and smoothing capacitor 330 to be positive-side contactor 310 and negative-side contactor 320. Is applied to the battery system 130 through the charging, and the battery system 130 is charged. That is, DC power is exchanged between the battery system 130 and the inverter 340.

インバータ３４０の動作に伴ってリプルノイズ及びスイッチングノイズが発生する。これらのノイズは、平滑用コンデンサー３３０によって、ある程度低減されるが、完全には除去しきれず電池システム１３０に流れこみ、各セルの端子間電圧にはノイズ電流に比例したノイズ電圧が重畳する。このノイズはセル電圧の検出誤差となるため、電圧を測定する電圧測定回路（不図示）に入力される電圧信号はＲＣフィルタ等を用いて、ノイズを抑制しなければならない。なお、電圧測定回路（不図示）は、セルコントローラＩＣ１００内に設けられており詳細は省略する。   Ripple noise and switching noise are generated with the operation of the inverter 340. Although these noises are reduced to some extent by the smoothing capacitor 330, they cannot be completely removed and flow into the battery system 130, and a noise voltage proportional to the noise current is superimposed on the voltage between terminals of each cell. Since this noise becomes a cell voltage detection error, a voltage signal input to a voltage measurement circuit (not shown) for measuring the voltage must be suppressed by using an RC filter or the like. Note that a voltage measurement circuit (not shown) is provided in the cell controller IC 100 and will not be described in detail.

（ＲＣフィルタ回路及びバランシング回路の例）
図２にセルコントローラＩＣ１００を用いたセル電圧検出のためのＲＣフィルタ回路と、バランシング回路の例を示す。ここでは、図１に示す１つのセルグループ１２０で、４個の直列接続されたの単電池セル１１０の正負極端子が電圧検出線ＳＬ１〜５を介してセルコントローラＩＣ１００のセル電圧入力端子（ＣＶ端子）１０５に接続されている。各々の電圧検出線ＳＬ１〜５には、ＲＣフィルタを形成するセル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１が設けられている。また、各々のセルの正負極端子に接続された電圧検出線、すなわち２つの隣り合う電圧検出線の間にはコンデンサ１０３が接続され、ＲＣフィルタを形成している。 (Example of RC filter circuit and balancing circuit)
FIG. 2 shows an example of an RC filter circuit for cell voltage detection using the cell controller IC 100 and a balancing circuit. Here, in one cell group 120 shown in FIG. 1, the positive and negative terminals of the four unit cells 110 connected in series are connected to the cell voltage input terminals (CV) of the cell controller IC 100 via the voltage detection lines SL1 to SL5. Terminal) 105. Each of the voltage detection lines SL1 to SL5 is provided with a cell voltage input resistor (Rcv) 101 that forms an RC filter. Further, a capacitor 103 is connected between voltage detection lines connected to the positive and negative terminals of each cell, that is, between two adjacent voltage detection lines, thereby forming an RC filter.

セルコントローラＩＣ１００はＧＮＤ端子（ＧＮＤ）１０７とＶｃｃ端子（ＶＣＣ）１０４を有している。ＧＮＤ端子は、直列接続された４個の単電池セルの内最低電位の単電池セルの負極とグラウンド線（ＧＬ）で接続されている。またＶｃｃ端子は、直列接続された４個の単電池セルの内最高電位の単電池セルの正極と電源線（ＶＬ）で接続されている。この電源線を介して供給されるセルグループの最高電位がセルコントローラＩＣ１００の動作電源Ｖｃｃとして使用される。
なお、セル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１の抵抗値とバランシング抵抗（ＢＳ抵抗、Ｒｂ）の抵抗値もそれぞれＲｃｖ、Ｒｂと表わす。
この明細書では、電圧検出線は、各単電池セルの正負極から、セルコントローラＩＣ１００内に設けられた、各単電池セルの端子間電圧を電圧測定回路（不図示）で測定するために電圧検出線を選択するマルチプレクサ（不図示）の入力までの配線を指す。 The cell controller IC 100 has a GND terminal (GND) 107 and a Vcc terminal (VCC) 104. The GND terminal is connected to the negative electrode of the battery cell having the lowest potential among the four battery cells connected in series with the ground line (GL). Further, the Vcc terminal is connected to the positive electrode of the unit cell having the highest potential among the four unit cells connected in series by a power line (VL). The highest potential of the cell group supplied through this power supply line is used as the operating power supply Vcc of the cell controller IC100.
Note that the resistance value of the cell voltage input resistance (Rcv) 101 and the resistance value of the balancing resistance (BS resistance, Rb) are also expressed as Rcv and Rb, respectively.
In this specification, the voltage detection line is a voltage for measuring the voltage between terminals of each single battery cell provided in the cell controller IC 100 from the positive and negative electrodes of each single battery cell with a voltage measurement circuit (not shown). This refers to wiring up to the input of a multiplexer (not shown) that selects a detection line.

各セルには、バランシングスイッチ（ＢＳＷ）１０８とバランシング抵抗（ＢＳ抵抗、Ｒｂ）１０２の直列回路が各セルと並列に接続され、バランシングスイッチ１０８の制御でバランシング放電が行われる。バランシングスイッチ１０８は、セルコントローラＩＣ１００内部に設けられており、たとえばＭＯＳＦＥＴスイッチ等で構成されている。このバランシングスイッチ１０８は、バランシング端子（ＢＳ端子）１０６を介して、２本の配線（バランシング線ＢＬと呼ぶ）により、このバランシングスイッチに対応したセルの正負極端子に接続された２つの電圧検出線にそれぞれ接続されている。   In each cell, a series circuit of a balancing switch (BSW) 108 and a balancing resistor (BS resistor, Rb) 102 is connected in parallel with each cell, and balancing discharge is performed under the control of the balancing switch 108. The balancing switch 108 is provided in the cell controller IC 100, and is configured by, for example, a MOSFET switch. The balancing switch 108 has two voltage detection lines connected to positive and negative terminals of a cell corresponding to the balancing switch by two wires (referred to as balancing lines BL) via a balancing terminal (BS terminal) 106. Are connected to each.

＜ＲＣフィルタ回路の変形例１＞
図３はＲＣフィルタ回路の他の例であり、ＲＣフィルタのコンデンサ１０３がセルコントローラＩＣ１００のＧＮＤ端子１０７に接続されるものである。図２のＲＣフィルタの方式では、４個のコンデンサに同じ容量のものを用いた場合、接続されるセルに対応したＲＣフィルタの実効コンデンサ容量が変わるので、単電池セル毎にＲＣフィルタびカットオフ周波数特性が異なる。周波数特性を同一にするにはＲＣの定数を各セル毎に変更する必要があった。図３の方式では、ＲＣの定数は同一で良いが、コンデンサ１０３の耐圧は単電池セル４個分の電圧に耐えるように高くする必要がある。 <Modification 1 of RC filter circuit>
FIG. 3 shows another example of the RC filter circuit, in which the capacitor 103 of the RC filter is connected to the GND terminal 107 of the cell controller IC 100. In the RC filter system shown in FIG. 2, when four capacitors having the same capacity are used, the effective capacitor capacity of the RC filter corresponding to the connected cell changes. The frequency characteristics are different. In order to make the frequency characteristics the same, it was necessary to change the RC constant for each cell. In the method shown in FIG. 3, the RC constant may be the same, but the withstand voltage of the capacitor 103 needs to be increased to withstand the voltage of four unit cells.

＜ＲＣフィルタ回路の変形例２＞
図４はＲＣフィルタ回路のさらに他の例であり、コンデンサ１０３の接続点を直列電池の中点電位の電圧検出線（図４ではＳＬ３）に接続するものである。この方式でも、各セルに接続されたＲＣフィルタの定数は同一となる。また、コンデンサ５０４の耐圧が図３のＲＣフィルタ回路の半分で済む利点がある。 <Modification 2 of RC filter circuit>
FIG. 4 shows still another example of the RC filter circuit, in which the connection point of the capacitor 103 is connected to the voltage detection line (SL3 in FIG. 4) at the midpoint potential of the series battery. Even in this method, the constants of the RC filters connected to each cell are the same. Further, there is an advantage that the withstand voltage of the capacitor 504 can be half that of the RC filter circuit of FIG.

なお、図２の電圧検出線ＳＬ５とグラウンド線（ＧＬ）の間にコンデンサ１０３が接続されており、図３では電圧検出線ＳＬ１〜５の各々と、グラウンド線（ＧＬ）の間にコンデンサ１０３が接続されており、図４では電圧検出線ＳＬ３とグラウンド線（ＧＬ）の間にコンデンサ１０３が接続されている。これらの電圧検出線とグラウンド線との間にコンデンサ１０３を接続する代わりに、これらの電圧検出線と電源線（ＶＬ）との間にコンデンサ１０３を接続する回路構成も可能である。
このような回路構成の動作も図２〜４に示す回路構成と同様であり、以下の図２〜４を参照した説明から容易に分かるので、電圧検出線と電源線（ＶＬ）との間にコンデンサ１０３を接続する回路構成の図は省略する。 2 is connected between the voltage detection line SL5 and the ground line (GL). In FIG. 3, the capacitor 103 is connected between each of the voltage detection lines SL1 to SL5 and the ground line (GL). In FIG. 4, the capacitor 103 is connected between the voltage detection line SL3 and the ground line (GL). Instead of connecting the capacitor 103 between these voltage detection lines and the ground line, a circuit configuration in which the capacitor 103 is connected between these voltage detection lines and the power supply line (VL) is also possible.
The operation of such a circuit configuration is the same as the circuit configuration shown in FIGS. 2 to 4 and can be easily understood from the description with reference to FIGS. 2 to 4 below. A diagram of a circuit configuration for connecting the capacitor 103 is omitted.

＜リチウムイオン電池の特性とバランシング放電の必要性＞
ここで、本発明による電池システム監視装置を備えた蓄電装置で用いる単電池セルの例としてリチウムイオン電池の特性について説明する。電池システム１３０を構成する複数の単電池セルのＳＯＣがばらつく原因としては、各セルの自己放電速度のばらつき、充放電効率のばらつき、制御回路の動作時消費電流および停止時暗電流のばらつきなどのいろいろな要素があるが、乗用車に搭載される電池は比較的、放置期間が長いため、自己放電（自然放電）のばらつきが主となる。リチウムイオン電池の場合は、システム起動時に各単電池セルのＯＣＶ（開路電圧）を測定して、これから各単電池セルのＳＯＣを算出する。ＯＣＶが高いとＳＯＣも高いので、このＯＣＶが高いセルのバランシング放電を行ってＳＯＣを低減し、電池システム１３０を構成する複数のセルのＳＯＣを揃えるようにする。 <Characteristics of lithium ion battery and necessity of balancing discharge>
Here, the characteristic of a lithium ion battery is demonstrated as an example of the single cell used with the electrical storage apparatus provided with the battery system monitoring apparatus by this invention. The causes of variations in the SOC of a plurality of single cells constituting the battery system 130 include variations in the self-discharge speed of each cell, variations in charge and discharge efficiency, variations in current consumption during operation and dark current during stoppage, etc. Although there are various factors, a battery mounted on a passenger car has a relatively long leaving period, and therefore, self-discharge (spontaneous discharge) varies mainly. In the case of a lithium ion battery, the OCV (open circuit voltage) of each single battery cell is measured at the time of system startup, and the SOC of each single battery cell is calculated therefrom. If the OCV is high, the SOC is also high. Therefore, balancing discharge is performed on a cell having a high OCV to reduce the SOC, so that the SOCs of a plurality of cells constituting the battery system 130 are aligned.

リチウムイオン電池は、ニッケル−水素やニッケル−カドミウム電池のように過充電状態において負極に発生した酸素を吸収する反応がないため、過充電でＳＯＣのばらつきを低減することはできない。したがって、リチウムイオン電池にとってバランシング放電機能は重要な機能であり、バランシング放電機能がないとＳＯＣのばらつきが発生するため、バッテリすなわち電池システム（組電池）として用いるとＳＯＣが高いセルとＳＯＣが低いセルとが発生してしまう。電池システムでは総電圧つまり平均のＳＯＣにより充放電を制御するため、充放電時にＳＯＣが低いセルは過放電状態になり、ＳＯＣが高いセルは過充電状態になる可能性がある。   Lithium ion batteries do not react to absorb oxygen generated in the negative electrode in an overcharged state, unlike nickel-hydrogen and nickel-cadmium batteries, and therefore, variations in SOC cannot be reduced by overcharging. Therefore, the balancing discharge function is an important function for a lithium ion battery, and if the balancing discharge function is not provided, SOC variation occurs. Therefore, a cell having a high SOC and a cell having a low SOC when used as a battery, that is, a battery system (assembled battery). Will occur. In the battery system, since charging / discharging is controlled by the total voltage, that is, the average SOC, cells having a low SOC during charging / discharging may be overdischarged, and cells having a high SOC may be overcharged.

リチウムイオン電池では、ＳＯＣが低いと負極の集電体である銅が溶出し、デンドライトとして析出して正極と負極との間の短絡を引き起こす可能性がある。このため、各セルが過放電の状態とならないように適宜充電が行われる。また、リチウムイオン電池では、過充電状態となると電解液の分解、正極および負極活物質の分解などの反応が起こり、その反応は不可逆反応であるばかりでなく、電池内の温度と内圧が上昇する。このような過充電状態を避けるために、リチウムイオン電池では、セルにガス排出弁を設けて安全に内圧を逃がす構造を取り入れている。   In a lithium ion battery, when the SOC is low, copper that is a current collector of the negative electrode is eluted and may be deposited as dendrites to cause a short circuit between the positive electrode and the negative electrode. For this reason, charging is appropriately performed so that each cell does not enter an overdischarged state. In addition, in a lithium ion battery, when it is overcharged, reactions such as decomposition of the electrolytic solution, decomposition of the positive electrode and negative electrode active material occur, and this reaction is not only irreversible, but also increases the temperature and internal pressure in the battery. . In order to avoid such an overcharged state, the lithium ion battery employs a structure in which a gas discharge valve is provided in the cell to safely release the internal pressure.

多くのセルを直並列に接続したバッテリーでは、バッテリーの総電圧を総電圧検出回路で検出するとともに、すべてのセルの電圧をセルコントローラＩＣ１００内の電圧検出回路で検出し、それらの検出値によりバッテリーの充放電制御を行っているので、バッテリー全体が過充電または過放電になる可能性は低い。しかし、セルコントローラＩＣ１００の電圧入力端子への電圧入力側での不具合（ＲＣフィルタのコンデンサ劣化、セルコントローラ内に設けられたＥＳＤ対策用のダイオード（例えば特開２０１０−１９３５８９号公報の図５参照）の劣化、あるいはセルコントローラの電圧検出端子付近の絶縁不良等で、あるセルの電圧測定が正常に行われない場合には、正常なバランシング放電が行われず、このセルが過充電となる可能性がある。   In a battery in which many cells are connected in series and parallel, the total voltage of the battery is detected by the total voltage detection circuit, and the voltage of all the cells is detected by the voltage detection circuit in the cell controller IC 100. Therefore, it is unlikely that the whole battery will be overcharged or overdischarged. However, defects on the voltage input side to the voltage input terminal of the cell controller IC 100 (degradation of the capacitor of the RC filter, ESD countermeasure diode provided in the cell controller (see, for example, FIG. 5 of JP 2010-193589 A)) If the voltage measurement of a certain cell is not performed normally due to degradation of the cell or insulation failure near the voltage detection terminal of the cell controller, normal balancing discharge is not performed and this cell may be overcharged. is there.

後述するように、例えば、セルコントローラの電圧検出回路の入力側で、あるセルの電圧を低く検出するような故障が発生したとすると、当該セルの実際のＯＣＶが低くない場合であっても低い電圧が検出されるので、当該セルがバランシング放電の対象外になり、他のセルがバランシング放電の対象となる。そのため、バランシング放電終了後は、バランシング放電を行った分だけ他のセルのＳＯＣが低くなり、逆に当該セルのＳＯＣがその分だけ相対的に高くなる。見掛け上ＯＣＶの高いセルのバランシング放電を行って、ＯＣＶのばらつきを低減した状態で全セル（電池システム）の充電が行われるので、このような動作が繰り返されると、電池システムの総電圧は見かけ上、正常なままで、当該セルのみ過充電状態になる。   As will be described later, for example, if a failure occurs such that a voltage of a certain cell is detected low on the input side of the voltage detection circuit of the cell controller, the actual OCV of the cell is low even if it is not low. Since the voltage is detected, the cell is excluded from balancing discharge, and the other cells are subjected to balancing discharge. Therefore, after the end of the balancing discharge, the SOC of the other cell is lowered by the amount of the balancing discharge, and conversely, the SOC of the cell becomes relatively higher by that amount. Since all cells (battery system) are charged with balancing discharge of cells with apparently high OCV, and the variation in OCV is reduced, the total voltage of the battery system is apparent when such operations are repeated. In addition, only the relevant cell is overcharged while remaining normal.

このようなセル電圧測定回路の入力側の不具合にともなう過充電状態を防止するため、および電圧測定回路自体の故障によるセル電圧の誤測定を避けるため、従来の組電池の制御装置では、すべてのセルの電圧測定回路を二重系とするように、電圧測定回路を備えたセルコントローラＩＣ１００を２系統設け、一方のセルコントローラＩＣ１００の電圧測定機能で不具合が生じても他方のセルコントローラＩＣ１００での電圧測定機能でセル電圧を確実に検出できるようにすることが行われてきた。   In order to prevent such an overcharged state due to a malfunction on the input side of the cell voltage measurement circuit and to avoid erroneous measurement of the cell voltage due to a failure of the voltage measurement circuit itself, in the conventional assembled battery control device, Two cell controller ICs 100 equipped with a voltage measurement circuit are provided so that the voltage measurement circuit of the cell is a dual system. Even if a problem occurs in the voltage measurement function of one cell controller IC 100, the other cell controller IC 100 It has been carried out to ensure that the cell voltage can be detected with the voltage measurement function.

＜リチウムイオン電池の過充電時の挙動＞
次に、リチウムイオン電池の過充電状態における挙動例を説明する。図５は、定電流でリチウムイオン電池を充電し、意図的に過充電状態とした場合の、ＳＯＣに対するセル電圧の変化とガス排出弁の動作を示す図である。図から明らかなように、ＳＯＣの上昇にともなってセル電圧が上昇し、ＳＯＣが２８０％程度で内圧が上昇してガス排出弁が動作している。このリチウムイオン電池では、ＳＯＣが２３０％以上でガス排出弁が動作する可能性があるため、ＳＯＣ２３０％以上をガス排出弁作動領域とする。ガス排出弁作動領域の下限のＳＯＣは、リチウムイオン電池の特性に大きく依存し、正極活物質、負極活物質、電解液組成などのいろいろな条件により異なる。図５に示すガス排出弁作動領域は一例を示したものである。 <Behavior of lithium-ion battery overcharge>
Next, an example of the behavior of the lithium ion battery in an overcharged state will be described. FIG. 5 is a diagram showing a change in the cell voltage with respect to the SOC and the operation of the gas discharge valve when the lithium ion battery is charged with a constant current and is intentionally overcharged. As is apparent from the figure, the cell voltage increases as the SOC increases, and the internal pressure increases and the gas discharge valve operates when the SOC is about 280%. In this lithium ion battery, there is a possibility that the gas discharge valve operates when the SOC is 230% or more. Therefore, the SOC 230% or more is set as the gas discharge valve operation region. The lower limit SOC of the gas discharge valve operating region largely depends on the characteristics of the lithium ion battery, and varies depending on various conditions such as the positive electrode active material, the negative electrode active material, and the electrolyte composition. The gas discharge valve operation region shown in FIG. 5 shows an example.

しかし、ＳＯＣが大きくなるとセル電圧が上昇してガス排出弁作動領域に近づくという特性は、すべてのリチウムイオン電池に共通の特性である。そのため、従来の電池システムの制御装置では、過充電と判断するセル電圧を、ＳＯＣ１００％におけるセル電圧から、ガス排出弁作動領域の下限ＳＯＣにおけるセル電圧までの間のセル電圧に設定し、冗長系の過充電検出回路の検出電圧も上記ＳＯＣ範囲内のセル電圧の値に設定して、この過充電となる電圧以上に充電されないように充放電制御を行っている。   However, the characteristic that as the SOC increases, the cell voltage increases and approaches the gas discharge valve operating region is a characteristic common to all lithium ion batteries. Therefore, in the control device of the conventional battery system, the cell voltage determined to be overcharged is set to a cell voltage between the cell voltage at 100% SOC and the cell voltage at the lower limit SOC of the gas discharge valve operating region, and the redundant system The detection voltage of the overcharge detection circuit is set to a value of the cell voltage within the SOC range, and charge / discharge control is performed so that the overcharge voltage is not charged.

＜リークの発生＞
前述のように、リークはＲＣフィルタのコンデンサ劣化、セルコントローラＩＣ１００内に設けられたＥＳＤ対策用のダイオード劣化、あるいはセルコントローラＩＣ１００の電圧検出端子付近の絶縁不良等で発生する可能性がある。以下ではこれらの中でＲＣフィルタのコンデンサでリークが発生したとして説明する。他の原因でリークが発生した場合も全く同様に理解することができ、以下で説明する本発明による電池システムの動作を適用することができる。
また、以下の説明では、図３に示すように、各電圧検出線ＳＬ１〜５とグラウンド線（ＧＬ）の間にＲＣフィルタのコンデンサ１０３がセルと並列に接続されている場合について説明する。なお、コンデンサ１０３にリークが発生したことにより検出電圧が低下したセルをリーク発生セルと呼ぶ。ただし、これはあくまで呼称であって、実際にこのセルがリークしていることを意味するものではない。 <Occurrence of leak>
As described above, the leakage may occur due to deterioration of the capacitor of the RC filter, deterioration of the diode for ESD countermeasure provided in the cell controller IC 100, insulation failure near the voltage detection terminal of the cell controller IC 100, or the like. In the following description, it is assumed that a leak has occurred in the RC filter capacitor. The same can be understood when a leak occurs due to another cause, and the operation of the battery system according to the present invention described below can be applied.
In the following description, as shown in FIG. 3, a case will be described in which a capacitor 103 of an RC filter is connected in parallel with the cell between each of the voltage detection lines SL1 to SL5 and the ground line (GL). A cell in which the detection voltage is lowered due to leakage in the capacitor 103 is referred to as a leak generation cell. However, this is just a name and does not mean that this cell is actually leaking.

＜ＲＣフィルタのコンデンサでリークが発生した場合のセル電圧測定値＞
図６では説明を簡単にするため、直列に接続された４つの単電池セル（セル１〜セル４）でセル２正極に接続された電圧検出線（図６の例ではＳＬ２）とグラウンド配線ＧＬとの間に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生したとする。これをコンデンサ１０３に並列に接続されたリーク抵抗（ＲＬ）１３１で表わす。なお、図６は、見易いように、図３のセルコントローラＩＣ１００内に設けられたバランシングスイッチ１０８を外に抜き出して示し、セルコントローラの記載を省略したものでる。 <Measured cell voltage when leakage occurs in the RC filter capacitor>
In FIG. 6, for simplicity of explanation, a voltage detection line (SL2 in the example of FIG. 6) connected to the positive electrode of cell 2 and ground wiring GL among four unit cells (cell 1 to cell 4) connected in series. Suppose that a leak occurs in the capacitor 103 connected between the two. This is represented by a leak resistance (RL) 131 connected in parallel to the capacitor 103. For the sake of easy understanding, FIG. 6 shows the balancing switch 108 provided in the cell controller IC 100 of FIG. 3 extracted outside, and omits the description of the cell controller.

セル２の実電圧をＶｃ２とすると、セルコントローラＩＣ１００のセル２の検出電圧である、電圧検出線ＳＬ２とＳＬ３が接続された電圧入力端子（ＣＶ端子）間の電圧Ｖ２は以下の式（１）で示される。
Ｖ２＝Ｖｃ２−（Ｖｃ２＋Ｖｃ３＋Ｖｃ４）×Ｒｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（１）
リーク抵抗（ＲＬ）１３１に流れるリーク電流ＩＬは、電圧検出線ＳＬ２の電圧入力抵抗Ｒｃｖにも流れ、この電圧入力抵抗Ｒｃｖによる電圧降下のため、電圧検出線ＳＬ２が接続されたＣＶ端子の電位が低下し、電圧検出線ＳＬ２が接続されたＣＶ端子間の電圧はセル２の実電圧より低く測定される。このため、セル２が接続された２つのＣＶ端子間の検出電圧Ｖ２は低下する。 Assuming that the actual voltage of the cell 2 is Vc2, the voltage V2 between the voltage input terminals (CV terminals) connected to the voltage detection lines SL2 and SL3, which is the detection voltage of the cell 2 of the cell controller IC100, is expressed by the following equation (1). Indicated by
V2 = Vc2- (Vc2 + Vc3 + Vc4) * Rcv / (Rcv + RL). . . (1)
The leakage current IL flowing through the leakage resistance (RL) 131 also flows through the voltage input resistance Rcv of the voltage detection line SL2, and due to the voltage drop due to the voltage input resistance Rcv, the potential of the CV terminal to which the voltage detection line SL2 is connected is The voltage across the CV terminals to which the voltage detection line SL2 is connected is measured to be lower than the actual voltage of the cell 2. For this reason, the detection voltage V2 between the two CV terminals to which the cell 2 is connected decreases.

また、セル１の実電圧をＶｃ１とすると、セル１の検出電圧である電圧検出線ＳＬ１とＳＬ２が接続されたＣＶ端子間の電圧をＶ１とするとＶ１は以下の式（２）で表わされる。
Ｖ１＝Ｖｃ１＋（Ｖｃ２＋Ｖｃ３＋Ｖｃ４）×Ｒｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（２）
式（２）に示されるように、セル２の正極に接続された電圧検出線ＳＬ２とグラウンド線ＧＬとの間のリーク抵抗（ＲＬ）１３１で流れるリーク電流により、セル１のＣＶ端子間電圧Ｖ１は逆に上昇し、実電圧Ｖｃ１より高い電圧値が測定される。 If the actual voltage of the cell 1 is Vc1, and the voltage between the CV terminals to which the voltage detection lines SL1 and SL2 connected to the cell 1 are connected is V1, V1 is expressed by the following equation (2).
V1 = Vc1 + (Vc2 + Vc3 + Vc4) × Rcv / (Rcv + RL). . . (2)
As shown in the equation (2), the voltage V1 between the CV terminals of the cell 1 due to the leakage current flowing in the leakage resistance (RL) 131 between the voltage detection line SL2 connected to the positive electrode of the cell 2 and the ground line GL. Conversely, the voltage rises and a voltage value higher than the actual voltage Vc1 is measured.

これは、電圧検出線ＳＬ２が接続されたＣＶ端子での電位が、電圧検出線ＳＬ２に設けられたセル電圧入力抵抗Ｒｃｖにより低下するためである。
言い換えれば、リーク電流によりＣＶ端子での電圧降下を生じるセル電圧入力抵抗Ｒｃｖが設けられた電圧検出線の上側のセルの検出電圧は上昇し、また、この電圧検出線の下側のセルの検出電圧が上昇することになる。 This is because the potential at the CV terminal to which the voltage detection line SL2 is connected is lowered by the cell voltage input resistance Rcv provided in the voltage detection line SL2.
In other words, the detection voltage of the cell on the upper side of the voltage detection line provided with the cell voltage input resistance Rcv that causes a voltage drop at the CV terminal due to the leak current rises, and the detection of the cell on the lower side of this voltage detection line The voltage will rise.

高い電圧が検出された単電池セルはこの電圧に対応して残存容量（ＳＯＣ）が高くなっているので、通常、バランシングスイッチ１０８を閉じてバランシング放電が行われ、全てのセルのセル電圧を揃えるバランシング放電が行われる。したがって、セル１の検出電圧Ｖ１が上記のように上昇すると、セル１に対してバランシング放電が行われる。これが、図６中にバランシング放電電流（ＩＢ）１３３として示されている。ただし、この詳細な説明は後述するバランシング放電制御で行う。   Since the battery cell in which the high voltage is detected has a high remaining capacity (SOC) corresponding to this voltage, normally, the balancing switch 108 is closed and balancing discharge is performed, and the cell voltages of all the cells are made uniform. Balancing discharge is performed. Therefore, when the detection voltage V1 of the cell 1 increases as described above, balancing discharge is performed on the cell 1. This is shown as balancing discharge current (IB) 133 in FIG. However, this detailed description will be made by balancing discharge control described later.

図８は、図７に示すような１２個の単電池セル（セル１〜１２とする）を直列接続したセルグループで、図３あるいは図６のように、各セルの正極に接続された電圧検出線とグラウンド線との間にＲＣフィルタのコンデンサ１０３が接続された場合で、これらのセルの実電圧が全て３．６Ｖの時に、コンデンサ１０３でリーク電流が流れたと仮定した場合の、このコンデンサ１０３のリーク抵抗と検出されるセル電圧の関係を示す図である。
ここでは説明を簡単にするため、例として、最低電位のセル（セル１２）、またはこの最低電位のセルから６番目のセル（セル７）、または最高電位のセル（セル１）のいずれかがリークを発生しているとしている。すなわち、最低電位のセル（セル１２）と、この最低電位のセルから６番目のセル（セル７）と、最高電位すなわち最低電位のセル１２番目のセル（セル１）の、いずれかの正極に接続された電圧検出線とグラウンド線との間に接続されたコンデンサ１０３でリークが発生した場合の、それぞれのセルの検出電圧をコンデンサ１０３のリーク抵抗（ＲＬ）１３１に対して示している。なお、図８ではＲｃｖ＝３３ｋΩとして計算している。 FIG. 8 is a cell group in which twelve single battery cells (cells 1 to 12) are connected in series as shown in FIG. 7, and the voltage connected to the positive electrode of each cell as shown in FIG. 3 or FIG. When the capacitor 103 of the RC filter is connected between the detection line and the ground line, and when it is assumed that a leak current flows in the capacitor 103 when the actual voltages of these cells are all 3.6 V, this capacitor It is a figure which shows the relationship between the leak resistance of 103, and the detected cell voltage.
Here, for simplicity of explanation, as an example, either the cell having the lowest potential (cell 12), the sixth cell (cell 7) from this lowest potential cell, or the cell having the highest potential (cell 1) is selected. It is said that a leak has occurred. That is, the positive electrode of the lowest potential cell (cell 12), the sixth cell (cell 7) from the lowest potential cell, and the highest potential, that is, the lowest potential cell 12th cell (cell 1). When a leak occurs in the capacitor 103 connected between the connected voltage detection line and the ground line, the detection voltage of each cell is shown with respect to the leakage resistance (RL) 131 of the capacitor 103. In FIG. 8, the calculation is performed with Rcv = 33 kΩ.

それぞれのセルの正極に接続された電圧検出線とグラウンド線との間の単電池セルの個数が増えるほど、上記の式（１）、（２）で説明したように、それぞれの電圧検出線に接続されたコンデンサへの印加電圧が増加し、リーク電流が増加する。この単電池セルの個数に比例したリーク電流の増加に伴い、図８に示されるように、高電位のセルに接続された電圧検出線に接続されたコンデンサでのリーク電流は大きくなる。したがって、高電位側のセルほど、リークを発生した場合の電圧降下が大きくなり、検出電圧が低下する。
図８のセル１２の曲線は単電池セル１個分（３．６Ｖ）の電圧に対して、検出されるセル電圧がリーク抵抗ＲＬに対してどのように変化するか示している。すなわち、この場合は式（１）で、Ｖ３＝Ｖ４＝０とした場合の、Ｖ２を示している。
また、セル７（不図示）の曲線は単電池セル６個分の電圧（３．６×６＝２１．６Ｖ）に対するリーク電流による電圧降下の様子を示している。さらに、セル１の曲線は、セル１の正極に接続された電圧検出線（ＳＬ１）とグラウンド線（ＧＬ）との間の１２個分のセルの電圧（３．６×１２＝４３．２Ｖ）に対するリーク電流による電圧降下の様子を示している。 As the number of single battery cells between the voltage detection line connected to the positive electrode of each cell and the ground line increases, as described in the above formulas (1) and (2), each voltage detection line The voltage applied to the connected capacitor increases and the leakage current increases. As the leakage current increases in proportion to the number of unit cells, the leakage current in the capacitor connected to the voltage detection line connected to the high potential cell increases as shown in FIG. Accordingly, the higher the cell on the higher potential side, the larger the voltage drop when a leak occurs, and the detected voltage decreases.
The curve of the cell 12 in FIG. 8 shows how the detected cell voltage changes with respect to the leak resistance RL with respect to the voltage of one unit cell (3.6 V). That is, in this case, V2 is shown in the equation (1) when V3 = V4 = 0.
In addition, the curve of the cell 7 (not shown) shows a state of voltage drop due to leakage current with respect to the voltage (3.6 × 6 = 21.6 V) of six single battery cells. Further, the curve of the cell 1 shows the voltage of 12 cells (3.6 × 12 = 43.2 V) between the voltage detection line (SL1) connected to the positive electrode of the cell 1 and the ground line (GL). The state of the voltage drop by the leakage current with respect to is shown.

中間の６番目のセル（セル７、不図示）の例では、リーク抵抗が約３００ｋΩを下回るような値まで下がると、３．６Ｖの実電圧は２Ｖ以下の電圧として検出される。
もしもこのリークが、ある時点で突然発生した場合、セル電圧の検出値は２Ｖ以下となって２Ｖの過放電検出電圧を下回り、過放電として異常を検出される可能性がある。リークが発生して電圧が低く検出されたセルの一つ上位のセルは、逆に電圧が高く検出されるので、ある時点で突然リーク発生した場合、過充電としても異常が検出される可能性がある。 In the example of the sixth cell in the middle (cell 7, not shown), the actual voltage of 3.6V is detected as a voltage of 2V or less when the leak resistance is lowered to a value below about 300 kΩ.
If this leak suddenly occurs at a certain point in time, the detection value of the cell voltage becomes 2V or less, which is lower than the overdischarge detection voltage of 2V, and an abnormality may be detected as overdischarge. The cell that is one level above the cell that has been detected as having a low voltage due to a leak is detected to have a high voltage, so if a sudden leak occurs at a certain point in time, an abnormality may be detected even as an overcharge. There is.

＜リーク検出用回路とリーク検出動作＞
図９は、本発明による電池システム監視装置でリーク検出を行うための回路構成を示す図である。ここでも簡単のため、４個の単電池セルからなるセルグループの場合を例として示す。図３の回路との違いは、セルコントローラＩＣ１００内に、セル電圧入力用ＲＣフィルタの抵抗であるセル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１をバイパスするリーク検出スイッチ１０９が内蔵されている点である。このリーク検出スイッチ１０９はセルコントローラＩＣ１００内で、バランシング電流を通電制御するバランシングスイッチ１０８に接続されている２つのバランシング線（ＢＬ）の内、このバランシングスイッチ１０８に対応したセルの正極側に接続されたバランシング線に接続されている。 <Leak detection circuit and leak detection operation>
FIG. 9 is a diagram showing a circuit configuration for performing leak detection in the battery system monitoring apparatus according to the present invention. Here, for the sake of simplicity, the case of a cell group composed of four single battery cells is shown as an example. A difference from the circuit of FIG. 3 is that a leak detection switch 109 that bypasses a cell voltage input resistance (Rcv) 101 that is a resistance of an RC filter for cell voltage input is built in the cell controller IC 100. The leak detection switch 109 is connected to the positive side of the cell corresponding to the balancing switch 108 out of the two balancing lines (BL) connected to the balancing switch 108 that controls energization of the balancing current in the cell controller IC 100. Connected to the balancing line.

このリーク検出スイッチ１０９をオンとしてセル電圧を測定するとＲＣフィルタの抵抗Ｒｃｖが短絡された状態でセル電圧が測定され、リーク検出スイッチ１０９をオフとしてセル電圧を測定すると、ＲＣフィルタがセルの正極とセル電圧入力端子との間の電圧検出線に挿入された状態でセル電圧が測定される。したがって、このＲＣフィルタのコンデンサ１０３にリークが発生していてリーク電流が流れていれば、図８で説明したように、リーク検出スイッチ１０９をオフとして測定したセル電圧は、リーク電流がセル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１に流れて発生する電圧降下分小さくなる。   When the cell voltage is measured with the leak detection switch 109 turned on, the cell voltage is measured with the RC filter resistor Rcv short-circuited. When the cell voltage is measured with the leak detection switch 109 turned off, the RC filter is connected to the positive electrode of the cell. The cell voltage is measured while being inserted into a voltage detection line between the cell voltage input terminals. Therefore, if a leak occurs in the capacitor 103 of this RC filter and a leak current flows, the cell voltage measured with the leak detection switch 109 turned off as shown in FIG. The voltage drop generated by flowing through the resistor (Rcv) 101 is reduced.

これに対し、リーク検出スイッチ１０９をオンとしてセル電圧を測定すると、リーク電流による電圧降下はほぼ全てリーク抵抗１３１（ＲＬ）で発生するので、リークが無い状態での正常なセル電圧（実電圧）にほぼ等しい電圧が検出される。これは、リークは少しずつ進行するが、そのリーク抵抗が全く０になることはないからである。もしリーク抵抗がほぼ０になったとしても、検出されるセル電圧はほぼ０Ｖとなるので、このような状態になる前にすでに２Ｖ以下のセル電圧が検出され、過放電状態として検出される。これは前述の式（１）、（２）でＲｃｖ＝０とすると、Ｖ２＝Ｖｃ２、Ｖ１＝Ｖｃ１となることから分かる。
また、コンデンサ１０３に全くリークがない状態、すなわちコンデンサの絶縁抵抗がほぼ無限大の場合には、リーク検出スイッチ１０９がオン・オフの場合のどちらでもリークが無い状態での正常なセル電圧（＝実電圧）が検出される。これは前述の式（１）、（２）で、ＲＬ≫Ｒｃｖとすれば、それぞれＶ２＝Ｖｃ２、Ｖ１＝Ｖｃ１となることから明らかである。
したがって、リーク検出スイッチ１０９のオンの時のセル電圧とオフの時のセル電圧の差（＝検出電圧差）を検出することにより、リークが発生しているかどうかを判定することができる。 On the other hand, when the cell voltage is measured with the leak detection switch 109 turned on, almost all voltage drops due to the leak current occur in the leak resistor 131 (RL), so that the normal cell voltage (actual voltage) in the absence of leak is present. A voltage approximately equal to is detected. This is because the leak proceeds little by little, but its leak resistance never becomes zero. Even if the leak resistance becomes approximately 0, the detected cell voltage is approximately 0V. Therefore, before such a state is reached, a cell voltage of 2V or less is already detected and detected as an overdischarged state. This can be seen from the above formulas (1) and (2), assuming that Rcv = 0, V2 = Vc2 and V1 = Vc1.
When the capacitor 103 has no leakage, that is, when the insulation resistance of the capacitor is almost infinite, the normal cell voltage (= Actual voltage) is detected. This is apparent from the above formulas (1) and (2), where RL >> Rcv, V2 = Vc2 and V1 = Vc1, respectively.
Therefore, by detecting the difference between the cell voltage when the leak detection switch 109 is on and the cell voltage when the leak detection switch 109 is off (= detection voltage difference), it is possible to determine whether or not a leak has occurred.

図１０は、この検出電圧差が、リーク抵抗ＲＬに依存してどのように変化するか示したものである。この図は、図８で示す３つの曲線（セル１２、セル７、セル１）で、それぞれ、リーク電流による実電圧３．６Ｖからの電圧降下分をリーク抵抗ＲＬに対してプロットしたものである。すなわち、図１０に示す各セルの検出電圧差は、リーク検出スイッチ１０９がオンの場合の検出電圧とオフの場合の検出電圧の差を示している。   FIG. 10 shows how this detected voltage difference changes depending on the leak resistance RL. In this figure, the three curves shown in FIG. 8 (cell 12, cell 7, cell 1) are plotted with respect to the leakage resistance RL, the voltage drop from the actual voltage 3.6V due to the leakage current. . That is, the detection voltage difference of each cell shown in FIG. 10 indicates the difference between the detection voltage when the leak detection switch 109 is on and the detection voltage when it is off.

図１０に示す検出電圧差は、リーク抵抗ＲＬの抵抗値が、セル電圧入力抵抗Ｒｃｖに比べて充分大きい時には、すなわちＲＬ≫Ｒｃｖの時には、リーク抵抗ＲＬの抵抗値に反比例する。リーク抵抗ＲＬが０に近づくと、検出電圧も０に近づくので、検出電圧差は単電池セルの実電圧３．６Ｖに近づくことになるが、これがセル１２の曲線の左側に直線からの曲がりとして顕著に示されている。   The detection voltage difference shown in FIG. 10 is inversely proportional to the resistance value of the leak resistance RL when the resistance value of the leak resistance RL is sufficiently larger than the cell voltage input resistance Rcv, that is, when RL >> Rcv. When the leak resistance RL approaches 0, the detection voltage also approaches 0, so the detection voltage difference approaches the actual voltage of the single battery cell 3.6 V, but this is a curve from the straight line on the left side of the curve of the cell 12. Prominently shown.

以上の説明で明らかなように、この検出電圧差はリーク抵抗ＲＬの抵抗値に依存するので、この検出電圧差から、式（１）を利用して、逆にリーク抵抗ＲＬを求めることができる。さらに、この検出電圧差は、セル電圧入力抵抗Ｒｃｖに流れるリーク電流ＩＬにより生じているので、このリーク電流を算出することも可能である。   As apparent from the above description, this detection voltage difference depends on the resistance value of the leakage resistance RL. Therefore, from this detection voltage difference, the leakage resistance RL can be obtained on the contrary using the equation (1). . Further, since this detection voltage difference is caused by the leakage current IL flowing through the cell voltage input resistance Rcv, it is also possible to calculate this leakage current.

尚、以上で説明した本発明による電池システム監視装置においては、リーク検出スイッチ１０９をオンとオフでセル電圧を測定するが、このセルの実電圧はこのセル電圧の測定の間、リーク検出スイッチ１０９がオンとオフとで同一でなければならない。つまり、電池システム１３０にインバータ３４０などの負荷が接続されて、電池システムの充放電電流が流れ、電池システムならびに各単電池セルの電圧が変動している間は、リーク検出スイッチ１０９をオンとオフの状態で測定したセル電圧検出値は共に変動しているので、電池システム１３０の充放電電流が流れていない、電圧が安定した状態で測定する必要がある。したがって通常、本発明による電池システム監視装置を搭載した車両の起動時、あるいは車両の停止時で、電池システム１３０にインバータ３４０等の負荷が接続されていない状態で行なわれることになる。
なお、セル電圧の測定はセルコントローラＩＣ１００で行われるが、このセル電圧の測定結果は上位のコントローラであるバッテリコントローラ２００に送信され、検出電圧差の算出や、この検出電圧差に基づくリーク有無の判定、さらにはリーク抵抗やリーク電流の算出等はこのバッテリコントローラで行われる。 In the battery system monitoring apparatus according to the present invention described above, the cell voltage is measured by turning on and off the leak detection switch 109. The actual voltage of the cell is measured during the measurement of the cell voltage. Must be the same on and off. That is, while the load such as the inverter 340 is connected to the battery system 130, the charge / discharge current of the battery system flows, and the voltage of the battery system and each single battery cell fluctuates, the leak detection switch 109 is turned on and off. Since the cell voltage detection values measured in the above state both fluctuate, it is necessary to measure in a state where the charging / discharging current of the battery system 130 is not flowing and the voltage is stable. Therefore, the operation is normally performed when a vehicle equipped with the battery system monitoring device according to the present invention is started or when the vehicle is stopped and a load such as the inverter 340 is not connected to the battery system 130.
The cell voltage is measured by the cell controller IC 100. The measurement result of the cell voltage is transmitted to the battery controller 200, which is a host controller, and the detection voltage difference is calculated and whether there is a leak based on the detection voltage difference. This battery controller performs determination, and furthermore, calculation of leakage resistance and leakage current.

＜リーク検出箇所の特定＞
以上で本発明による電池システム監視装置を用いたリーク検出の方法について説明した。このリーク検出の方法を用いてリークが発生したコンデンサ１０３を特定することができる。あるいは、既に説明したように、リーク発生はコンデンサ１０３に限らず、セルコントローラＩＣ１００内に設けられた、各単電池セルの端子間電圧を測定するために電圧検出線を選択するマルチプレクサ（不図示）の入力端子まで配線やＥＳＤ対策用ダイオード等でリークが発生した場合にも同様に検出することができる。
以下では例として、図９に示すように、ＲＣフィルタのコンデンサ１０３が電圧検出線（ＳＬ１〜ＳＬ５）とグラウンド線（ＧＬ）との間に接続されている場合と、図１１に示すように、単電池セルの正負極にそれぞれ接続された２つの隣り合う電圧検出線の間に、ＲＣフィルタのコンデンサ１０３が接続されている場合について説明する。なお、図９に示す回路は、図３に示す回路にリーク検出スイッチ１０９を追加した構成であり、図１１に示す回路は、図２に示す回路にリーク検出スイッチ１０９を追加した構成となっている。また、以下の説明では簡単のため、図９および図１１に示すように、４個の単電池セルが直列に接続されたセルグループの構成の例で説明する。５個以上の単電池セルで構成されたセルグループ、たとえば図８で説明したような１２個の単電池セルのセルグループであっても以下で説明するリーク検出方法は同様に適用できる。 <Identification of leak detection points>
The leak detection method using the battery system monitoring apparatus according to the present invention has been described above. Using this leak detection method, the capacitor 103 in which a leak has occurred can be identified. Alternatively, as already described, the occurrence of leakage is not limited to the capacitor 103, but a multiplexer (not shown) for selecting a voltage detection line provided in the cell controller IC 100 for measuring the voltage between terminals of each unit cell. Similarly, when a leak occurs in the wiring, ESD countermeasure diode, or the like up to the input terminal, it can be similarly detected.
In the following, as an example, as shown in FIG. 9, when the capacitor 103 of the RC filter is connected between the voltage detection lines (SL1 to SL5) and the ground line (GL), as shown in FIG. The case where the capacitor | condenser 103 of RC filter is connected between the two adjacent voltage detection lines respectively connected to the positive / negative electrode of a single battery cell is demonstrated. Note that the circuit shown in FIG. 9 has a configuration in which a leak detection switch 109 is added to the circuit shown in FIG. 3, and the circuit shown in FIG. 11 has a configuration in which a leak detection switch 109 is added to the circuit shown in FIG. Yes. Further, for the sake of simplicity in the following description, an example of a configuration of a cell group in which four unit cells are connected in series will be described as shown in FIGS. 9 and 11. The leak detection method described below can be similarly applied even to a cell group constituted by five or more single battery cells, for example, a cell group of 12 single battery cells as described in FIG.

＜電圧検出線とグラウンド線との間にコンデンサが接続されている図９の場合のリーク検出＞
図６で説明したように、リーク電流により電圧降下を生じるセル電圧入力抵抗Ｒｃｖが設けられた電圧検出線の上側のセルの検出電圧は上昇し、また、この電圧検出線の下側のセルの検出電圧が上昇する。
セル電圧の検出では、マルチプレクサ（不図示）を駆動して電圧を検出するセルの正負極に接続された２つの電圧検出線を選択し、この２つの電圧検出線の電位がマルチプレクサから電圧測定回路（不図示）に送られて電圧が測定される。このセル電圧の測定の際、リーク検出スイッチ１０９をオフにした電圧測定とオンにした電圧測定の両方を行う。この電圧測定動作をセル１〜セル４に対して行う。 <Leak detection in the case of FIG. 9 in which a capacitor is connected between the voltage detection line and the ground line>
As described in FIG. 6, the detection voltage of the cell on the upper side of the voltage detection line provided with the cell voltage input resistor Rcv that causes a voltage drop due to the leak current rises, and the cell on the lower side of this voltage detection line The detection voltage rises.
In the detection of the cell voltage, two voltage detection lines connected to the positive and negative electrodes of the cell for detecting the voltage by driving a multiplexer (not shown) are selected, and the potential of the two voltage detection lines is changed from the multiplexer to the voltage measurement circuit. The voltage is sent to (not shown). When measuring the cell voltage, both voltage measurement with the leak detection switch 109 turned off and voltage measurement with the leak detection switch 109 turned on are performed. This voltage measurement operation is performed on the cells 1 to 4.

たとえば、図６のように、セル２の正極に接続された電圧検出線とグラウンド線との間に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生したとする。このリーク発生はリーク抵抗ＲＬとして図示されている。なお、各セルのセル電圧Ｖ１〜Ｖ４の測定において、それぞれリーク検出スイッチ１０９をオフまたはオンとしたセル電圧が測定されるが、リーク検出スイッチ１０９がオフの場合のセル電圧をＶ１ｏｆｆ〜Ｖ４ｏｆｆとし、リーク検出スイッチ１０９がオンの場合のセル電圧をＶ１ｏｎ〜Ｖ４ｏｎとする。また、セル１〜４の実電圧をＶｃ１〜４とする。
なお、コンデンサ１０３にリークがない場合、すなわち電池システムが正常な場合は、Ｖ１ｏｆｆ〜Ｖ４ｏｆｆはそれぞれＶ１ｏｎ〜Ｖ４ｏｎと等しく、それぞれセルの実電圧Ｖｃ１〜４が検出される。
実電圧は、電池システムあるいは単電池セルが通常の状態では、たとえば３．０〜４．２Ｖ（平均出力電圧：３．６Ｖ）の範囲となるように、各単電池セルは充放電されて、これらの残存容量（ＳＯＣ）が管理される。したがって、検出電圧が、たとえば３．０〜４．２Ｖの範囲に入っていれば、正常であると判断される。
なお、リーク検出スイッチは通常の電池システムの動作状態ではオフとされている。 For example, as shown in FIG. 6, it is assumed that a leak has occurred in the capacitor 103 connected between the voltage detection line connected to the positive electrode of the cell 2 and the ground line. This leak occurrence is illustrated as a leak resistance RL. Incidentally, in the measurement of the cell voltage V1~V4 of each cell, but the cell voltage was OFF or ON the leak detection switch 109, respectively, it is measured, the cell voltage when the leak detection switch 109 is off V1 off to V4 off The cell voltage when the leak detection switch 109 is on is set to V1 on to V4 on . The actual voltages of the cells 1 to 4 are Vc1 to Vc4.
When there is no leak in the capacitor 103, that is, when the battery system is normal, V1 off to V4 off are equal to V1 on to V4 on , respectively, and the actual voltages Vc1 to Vc4 of the cells are detected, respectively.
Each battery cell is charged / discharged so that the actual voltage is in the range of, for example, 3.0 to 4.2 V (average output voltage: 3.6 V) when the battery system or the battery cell is in a normal state. These remaining capacities (SOC) are managed. Therefore, if the detected voltage is in the range of 3.0 to 4.2 V, for example, it is determined to be normal.
Note that the leak detection switch is turned off in the normal operating state of the battery system.

１）セル１のセル電圧を測定した場合：
Ｖ１ｏｆｆ＝Ｖｃ１＋（Ｖｃ２＋Ｖｃ３＋Ｖｃ４）×Ｒｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（３）
Ｖ１ｏｎ＝Ｖｃ１ ．．．（４）
となる。
セル２のコンデンサ１０３すなわち電圧検出線ＳＬ２とグラウンド線ＧＬとの間に接続されたコンデンサ１０３のリークによって、電圧検出線ＳＬ２に設けられたセル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１に流れるリーク電流により、電圧検出線ＳＬ２に接続された電圧入力端子（ＣＶ端子）の電位が降下している。したがって、Ｖ１ｏｆｆはセル１の実電圧Ｖｃ１より高い電圧が検出されることになる。
リークによる電圧降下がそれほど大きくなく、Ｖ１ｏｆｆが正常電圧範囲にある場合は、Ｖ１ｏｆｆだけでは、この検出電圧が正常かどうかの判断はできないが、Ｖ１ｏｎ＝Ｖｃ１となり、Ｖ１ｏｆｆがＶ１ｏｎより大きい電圧となることから、セル２のコンデンサ１０３でリークが発生していると判断できる。 1) When the cell voltage of cell 1 is measured:
V1 off = Vc1 + (Vc2 + Vc3 + Vc4) × Rcv / (Rcv + RL). . . (3)
V1 on = Vc1. . . (4)
It becomes.
The leakage current flowing in the cell voltage input resistor (Rcv) 101 provided in the voltage detection line SL2 due to the leakage of the capacitor 103 of the cell 2, that is, the capacitor 103 connected between the voltage detection line SL2 and the ground line GL The potential of the voltage input terminal (CV terminal) connected to the detection line SL2 has dropped. Therefore, a voltage higher than the actual voltage Vc1 of the cell 1 is detected as V1 off .
When the voltage drop due to leakage is not so large and V1 off is in the normal voltage range, it is not possible to determine whether or not this detected voltage is normal only by V1 off, but V1 on = Vc1 and V1 off is higher than V1 on . Since the voltage is high, it can be determined that a leak has occurred in the capacitor 103 of the cell 2.

２）セル２のセル電圧を測定した場合：
Ｖ２ｏｆｆ＝Ｖｃ２−（Ｖｃ２＋Ｖｃ３＋Ｖｃ４）×Ｒｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（５）
Ｖ２ｏｎ＝Ｖｃ２ ．．．（６）
となる。
セル２のコンデンサ１０３のリークにより、電圧検出線ＳＬ２のセル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１で電圧降下が発生し、セル２の検出電圧は実電圧Ｖｃ２より低くなる。
リークによる電圧降下がそれほど大きくなく、Ｖ２ｏｆｆが正常電圧範囲にある場合は、Ｖ２ｏｆｆだけでは、セル１の場合（上記１））と同様に、この検出電圧が正常化どうかの判断はできないが、Ｖ２ｏｎ＝Ｖｃ２となり、Ｖ２ｏｆｆがＶ２ｏｎより小さい電圧となることから、セル２のコンデンサ１０３でリークが発生していると判断できる。 2) When the cell voltage of cell 2 is measured:
V2 off = Vc2- (Vc2 + Vc3 + Vc4) × Rcv / (Rcv + RL). . . (5)
V2 on = Vc2. . . (6)
It becomes.
Due to the leakage of the capacitor 103 of the cell 2, a voltage drop occurs in the cell voltage input resistance (Rcv) 101 of the voltage detection line SL2, and the detection voltage of the cell 2 becomes lower than the actual voltage Vc2.
When the voltage drop due to leakage is not so large and V2 off is in the normal voltage range, it is not possible to determine whether or not the detected voltage is normalized by V2 off alone, as in the case of cell 1 (above 1)). V2 on = Vc2 and V2 off is smaller than V2 on , so that it can be determined that the capacitor 103 of the cell 2 is leaking.

３）セル３、セル４のセル電圧を測定した場合：
Ｖ３ｏｆｆ＝Ｖ３ｏｎ＝Ｖｃ３ ．．．（７）
Ｖ４ｏｆｆ＝Ｖ４ｏｎ＝Ｖｃ４ ．．．（８）
となる。
これらのセル３、セル４のセル電圧の検出には、セル２のコンデンサ１０３のリークは影響しない。すなわち、コンデンサ１０３にリークが無い場合は、これらのセルの実電圧が、リーク検出スイッチオフまたはオンで検出される。 3) When cell voltages of cell 3 and cell 4 are measured:
V3 off = V3 on = Vc3. . . (7)
V4 off = V4 on = Vc4. . . (8)
It becomes.
The leak of the capacitor 103 of the cell 2 does not affect the detection of the cell voltages of the cells 3 and 4. That is, when there is no leak in the capacitor 103, the actual voltages of these cells are detected by turning off or on the leak detection switch.

以上の説明で分かるように、図９に示す構成のリーク検出スイッチを設けた回路を用いてセル電圧を測定することによって、リークが発生したコンデンサ１０３を、以下のような方法で判別することができる。
ａ）すなわち、あるセルでリーク検出スイッチをオフにした時の検出電圧Ｖｏｆｆあるいはリーク検出スイッチをオンとしたときのセルの検出電圧Ｖｏｎが正常電圧であっても、Ｖｏｆｆ＞Ｖｏｎである場合は、このセルの下位のセルの電圧検出用ＲＣフィルタのコンデンサにリークが発生していると判断される。
ｂ）あるいは、ＶｏｆｆあるいはＶｏｎが正常電圧であっても、Ｖｏｆｆ＜Ｖｏｎである場合は、このセルの電圧検出用ＲＣフィルタのコンデンサにリークが発生していると判断される。
ｃ）言い換えれば、セル１〜４のセル電圧を上記のように連続して検出すると、あるセルでＶｏｆｆ＜Ｖｏｎとなり、このセルの次のセルでＶｏｆｆ＞Ｖｏｎとなる場合は、この２つの連続したセルの間の電圧検出線に接続されたコンデンサにリークが発生していると判断される。 As can be seen from the above description, by measuring the cell voltage using a circuit provided with the leak detection switch having the configuration shown in FIG. 9, the capacitor 103 in which the leak has occurred can be determined by the following method. it can.
a) That is, even if the detection voltage V off when the leak detection switch is turned off in a certain cell or the detection voltage V on of the cell when the leak detection switch is turned on is a normal voltage, V off > V on In some cases, it is determined that a leak has occurred in the capacitor of the RC filter for voltage detection in a cell below this cell.
b) Or, even if V off or V on is a normal voltage, if V off <V on , it is determined that a leak has occurred in the capacitor of the RC filter for voltage detection of this cell.
c) In other words, if the cell voltages of the cells 1 to 4 are continuously detected as described above, V off <V on in a certain cell and V off > V on in the next cell of this cell, It is determined that a leak has occurred in the capacitor connected to the voltage detection line between the two consecutive cells.

また、ＶｏｆｆとＶｏｎが共に正常電圧であり、かつ等しい電圧が検出された場合、このセルの電圧検出用ＲＣフィルタのコンデンサは正常であり、リークは発生していないと判断できる。 Further, when both V off and V on are normal voltages and equal voltages are detected, it can be determined that the capacitor of the RC filter for voltage detection of this cell is normal and no leakage has occurred.

なお、上記で既に説明したように、リークの発生はＲＣフィルタのコンデンサだけでなく、電圧検出線などの配線の絶縁不良や、セルコントローラＩＣ１００内のＥＳＤ対策用のダイオードの劣化などによっても発生する。これらの場合も上記と同様に検出できるが、ここでは説明のため、コンデンサのリークをこれらのリーク発生の原因として代表させている。   As already described above, leakage occurs not only due to the capacitor of the RC filter but also due to poor insulation of wiring such as the voltage detection line, deterioration of the ESD countermeasure diode in the cell controller IC 100, or the like. . Although these cases can be detected in the same manner as described above, here, for the purpose of explanation, the leak of the capacitor is represented as a cause of the occurrence of these leaks.

＜２つの隣り合う電圧検出線の間にコンデンサが接続されている図１１の場合のリーク検出＞
たとえば、図１１のように、セル２の正負極それぞれに接続された２つの隣り合う電圧検出線の間に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生したとする。図９の場合と同様に、このリーク発生はリーク抵抗ＲＬとして図示されている。また、図９の場合と同様に、各セルのセル電圧Ｖ１〜Ｖ４の測定において、それぞれリーク検出スイッチ１０９をオフまたはオンとしたセル電圧が測定されるが、リーク検出スイッチ１０９がオフの場合のセル電圧をＶ１ｏｆｆ〜Ｖ４ｏｆｆとし、リーク検出スイッチ１０９がオンの場合のセル電圧をＶ１ｏｎ〜Ｖ４ｏｎとする。また、セル１〜４の実電圧をＶｃ１〜４とする。
なお、セル２のコンデンサ１０３にリークがない場合、すなわち電池システムが正常な場合は、上記で説明した図９の場合と同様に、Ｖ１ｏｆｆ〜Ｖ４ｏｆｆはそれぞれＶ１ｏｎ〜Ｖ４ｏｎと等しく、それぞれセルの実電圧Ｖｃ１〜４が検出される。 <Leak detection in the case of FIG. 11 in which a capacitor is connected between two adjacent voltage detection lines>
For example, as shown in FIG. 11, it is assumed that a leak occurs in the capacitor 103 connected between two adjacent voltage detection lines connected to the positive and negative electrodes of the cell 2. As in the case of FIG. 9, this leak occurrence is shown as a leak resistance RL. Similarly to the case of FIG. 9, in the measurement of the cell voltages V1 to V4 of each cell, the cell voltage with the leak detection switch 109 turned off or on is measured, but the case where the leak detection switch 109 is off is measured. The cell voltage is set to V1 off to V4 off, and the cell voltage when the leak detection switch 109 is on is set to V1 on to V4 on . The actual voltages of the cells 1 to 4 are Vc1 to Vc4.
When there is no leak in the capacitor 103 of the cell 2, that is, when the battery system is normal, V1 off to V4 off are equal to V1 on to V4 on , respectively, as in the case of FIG. 9 described above. The actual voltages Vc1 to Vc4 of the cell are detected.

図１１に示すような構成の回路で、電圧検出線ＳＬ２とＳＬ３の間に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生した場合、リーク検出スイッチ１０９がオフの時のセル２の検出電圧Ｖｏｆｆは低下し、セル２の上下のセル（セル１、セル３）ではＶｏｆｆが上昇する。 When a leak occurs in the capacitor 103 connected between the voltage detection lines SL2 and SL3 in the circuit configured as shown in FIG. 11, the detection voltage Voff of the cell 2 when the leak detection switch 109 is off decreases. In the cells above and below cell 2 (cell 1 and cell 3), V off increases.

この理由を図１２を参照して説明する。
図１２は、図１１のセル１〜３の部分のみを抜き出して簡略化して示したものである。また、リーク検出スイッチは省略されており（すなわちＶ１ｏｆｆ〜Ｖ３ｏｆｆのみ測定する構成となっている）、また、見易いように、図６、図８と同様に、バランシングスイッチ（ＢＳＷ）１０８は、セルコントローラＩＣ１００から外部に引き出した状態で示してある。 The reason for this will be described with reference to FIG.
FIG. 12 shows only the cells 1 to 3 in FIG. 11 extracted and simplified. Further, the leak detection switch is omitted (that is, only V1 off to V3 off are measured), and for ease of viewing, the balancing switch (BSW) 108 is similar to FIGS. 6 and 8. It is shown in a state pulled out from the cell controller IC 100.

電圧検出線ＳＬ２が接続されたＣＶ端子での電位が、電圧検出線ＳＬ２に設けられたセル電圧入力抵抗Ｒｃｖにより低下し、また電圧電出線ＳＬ３が接続されたＣＶ端子での電位が、電圧検出線ＳＬ３に設けられたセル電圧入力抵抗Ｒｃｖにより上昇する。
言い換えれば、リーク電流によりＣＶ端子での電圧降下を生じるセル電圧入力抵抗Ｒｃｖが設けられた電圧検出線の上側のセルの検出電圧は上昇し、リーク電流でＣＶ端子での電圧上昇を生じるセル電圧入力抵抗Ｒｃｖが設けられた電圧検出線の下側のセルの検出電圧とは共に上昇することになる。 The potential at the CV terminal to which the voltage detection line SL2 is connected is lowered by the cell voltage input resistance Rcv provided on the voltage detection line SL2, and the potential at the CV terminal to which the voltage output line SL3 is connected is The cell voltage input resistance Rcv provided on the detection line SL3 increases.
In other words, the detection voltage of the cell on the upper side of the voltage detection line provided with the cell voltage input resistor Rcv that causes a voltage drop at the CV terminal due to the leak current rises, and the cell voltage that causes the voltage rise at the CV terminal due to the leak current Both the detection voltage of the cells on the lower side of the voltage detection line provided with the input resistance Rcv rise.

この結果、図１１に示す構成の回路でのセル電圧の検出結果は以下のようになる。
１）セル１のセル電圧を測定した場合：
Ｖ１ｏｆｆ＝Ｖｃ１＋Ｖｃ２×Ｒｃｖ／（２×Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（９）
Ｖ１ｏｎ＝Ｖｃ１ ．．．（１０）
すなわち、Ｖ１ｏｆｆ＞Ｖ１ｏｎとなる。
２）セル２のセル電圧を測定した場合：
Ｖ２ｏｆｆ＝Ｖｃ２×ＲＬ／（２×Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（１１）
Ｖ２ｏｎ＝Ｖｃ２ ．．．（１２）
すなわち、Ｖ２ｏｆｆ＜Ｖ２ｏｎとなる。
３）セル３のセル電圧を測定した場合：
Ｖ３ｏｆｆ＝Ｖｃ３＋Ｖｃ２×Ｒｃｖ／（２×Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（１３）
Ｖ３ｏｎ＝Ｖｃ３ ．．．（１４）
すなわち、Ｖ３ｏｆｆ＞Ｖ３ｏｎとなる。
４）セル４のセル電圧を測定した場合：
Ｖ４ｏｆｆ＝Ｖ４ｏｎ＝Ｖｃ４ ．．．（１５）
となる。 As a result, the detection result of the cell voltage in the circuit having the configuration shown in FIG. 11 is as follows.
1) When the cell voltage of cell 1 is measured:
V1 off = Vc1 + Vc2 × Rcv / (2 × Rcv + RL). . . (9)
V1 on = Vc1. . . (10)
That is, V1 off > V1 on .
2) When the cell voltage of cell 2 is measured:
V2 off = Vc2 × RL / (2 × Rcv + RL). . . (11)
V2 on = Vc2. . . (12)
That is, V2 off <V2 on .
3) When the cell voltage of cell 3 is measured:
V3 off = Vc3 + Vc2 × Rcv / (2 × Rcv + RL). . . (13)
V3 on = Vc3. . . (14)
That is, V3 off > V3 on .
4) When the cell voltage of cell 4 is measured:
V4 off = V4 on = Vc4. . . (15)
It becomes.

リークによる電圧降下や電圧上昇がそれほど大きくなく、Ｖ１ｏｆｆ、Ｖ２ｏｆｆ、Ｖ３ｏｆｆがそれぞれ正常電圧範囲にある場合は、これらだけでは、検出電圧が正常化どうかの判断はできない。しかし、Ｖ１ｏｎ、Ｖ２ｏｎ、Ｖ３ｏｎと比較して、上記のような電圧差が検出された場合は、セル２のコンデンサ１０３でリークが発生していると判断できる。この判断は以下のいずれか方法で行うことができる。
ａ）ある２つの連続して接続されたセルの内の上位のセルで、リーク検出スイッチをオフにした時の検出電圧Ｖｏｆｆあるいはリーク検出スイッチをオンとしたときのセルの検出電圧Ｖｏｎが正常電圧であっても、Ｖｏｎ＞Ｖｏｆｆであり、このセルの下位のセルでＶｏｎ＜Ｖｏｆｆである場合は、下位のセルの電圧検出用ＲＣフィルタのコンデンサにリークが発生していると判断される。
ｂ）ある２つの連続して接続されたセルの内の上位のセルで、リーク検出スイッチをオフにした時の検出電圧Ｖｏｆｆあるいはリーク検出スイッチをオンとしたときのセルの検出電圧Ｖｏｎが正常電圧であっても、Ｖｏｎ＜Ｖｏｆｆであり、このセルの下位のセルでＶｏｎ＞Ｖｏｆｆである場合は、上位のセルの電圧検出用ＲＣフィルタのコンデンサにリークが発生していると判断される。
ｂ）ある３つの連続して接続されたセルの内の最上位および最下位のセルで、リーク検出スイッチをオフにした時の検出電圧Ｖｏｆｆあるいはリーク検出スイッチをオンとしたときのセルの検出電圧Ｖｏｎが正常電圧であっても、それぞれＶｏｎ＞Ｖｏｆｆであり、また、中央のセルでＶｏｎ＜Ｖｏｆｆである場合は、中央のセルの電圧検出用ＲＣフィルタのコンデンサにリークが発生していると判断される。 If the voltage drop or voltage rise due to leakage is not so large and V1 off , V2 off , and V3 off are in the normal voltage range, it is not possible to determine whether the detected voltage is normalized only by these. However, when the voltage difference as described above is detected as compared with V1 on , V2 on , and V3 on , it can be determined that the capacitor 103 of the cell 2 has a leak. This determination can be made by any of the following methods.
a) The detection voltage V off when the leak detection switch is turned off or the detection voltage V on of the cell when the leak detection switch is turned on in an upper cell of two consecutively connected cells Even if it is a normal voltage, if V on > V off and V on <V off in a cell below this cell, there is a leak in the capacitor of the RC filter for voltage detection in the cell below. It is judged.
b) The detection voltage V off when the leak detection switch is turned off or the detection voltage V on of the cell when the leak detection switch is turned on in an upper cell of two consecutively connected cells Even if it is a normal voltage, if V on <V off and V on > V off in a lower cell of this cell, a leak occurs in the capacitor of the RC filter for voltage detection of the upper cell. It is judged.
b) Detection voltage V off when the leak detection switch is turned off or detection of a cell when the leak detection switch is turned on in the highest and lowest cells of three consecutively connected cells Even if the voltage V on is a normal voltage, V on > V off , and if V on <V off in the center cell, the capacitor of the RC filter for voltage detection in the center cell leaks. It is determined that it has occurred.

なお、ＶｏｆｆとＶｏｎの差の検出は、これらの電圧差が所定の大きさ以上であった場合に検出電圧差があると判断される。
この所定の大きさは、電圧測定回路の測定分解能、測定電圧に重畳しているノイズの大きさ、および、このノイズを除去するＲＣフィルタのフィルタ定数、さらには電圧測定回路でもノイズ除去を行う場合はこのフィルタ定数等によって決定されるが、詳細は省略する。 Note that the difference between V off and V on is detected when there is a detected voltage difference when these voltage differences are greater than or equal to a predetermined magnitude.
This predetermined size is the measurement resolution of the voltage measurement circuit, the magnitude of the noise superimposed on the measurement voltage, the filter constant of the RC filter that removes this noise, and the case where the voltage measurement circuit also performs noise removal. Is determined by this filter constant, etc., but details are omitted.

以上説明したように、本発明による電池システム監視装置を用いて、リーク検出スイッチ１０９をオフまたはオンにした時のセル電圧を、２つあるいは３つ連続したセルで測定して比較することにより、コンデンサ１０３のリークを検出することができるだけでなく、どのコンデンサ１０３でリークが発生しているか判定することができる。   As described above, by using the battery system monitoring device according to the present invention, by measuring and comparing the cell voltage when the leak detection switch 109 is turned off or on in two or three consecutive cells, Not only can the leakage of the capacitor 103 be detected, but also which capacitor 103 is leaking can be determined.

なお、ＲＣフィルタのコンデンサ１０３が、図４に示すように接続されている場合も、上記と同様にリーク検出およびリーク箇所の特定を行うことができるが、説明は省略する。さらに、図３、図４でコンデンサ１０３の一方の接続先がグラウンド線（ＧＬ）となっているものを電源線（ＶＬ）に接続した回路の場合であっても、上記と同様にリーク検出およびリーク箇所の特定を行うことができるが、説明は省略する。
なお、上記で説明したリーク検出およびリーク箇所の特定は、セルコントローラＩＣ１００で測定された、リーク検出スイッチのオフ／オンでのセル電圧の測定結果に基づき、バッテリコントローラで行われる。 Even when the capacitor 103 of the RC filter is connected as shown in FIG. 4, leak detection and leak location can be performed in the same manner as described above, but description thereof is omitted. Further, even in the case of a circuit in which one of the connection destinations of the capacitor 103 in FIG. 3 and FIG. 4 is a ground line (GL) and connected to a power supply line (VL), leak detection and Although the leak location can be specified, the description is omitted.
The leak detection and the leak location described above are performed by the battery controller based on the measurement result of the cell voltage when the leak detection switch is turned on / off, which is measured by the cell controller IC100.

さらに、以上で説明したリーク検出スイッチ１０９のオフ／オンでの検出電圧差を用いて、車両が稼働中においても検出電圧を補正して実電圧を算出することができる。
後述するが、単電池セル１１０の端子間電圧が正確に測定されないと、電池システムの充放電や各単電池セルのバランシング放電が正常に行われず、電池システムの複数の単電池セルの残存容量（ＳＯＣ）のばらつきが解消されないだけでなく、単電池セルの過充電や過放電が発生する可能性がある。したがって、前述のように、電池システムを効率良く充放電することができないだけでなく、過充電の場合には単電池セルの発熱等を発生する可能性がある。 Further, the actual voltage can be calculated by correcting the detected voltage even when the vehicle is in operation, using the detected voltage difference when the leak detection switch 109 is turned on / off as described above.
As will be described later, if the voltage between the terminals of the single battery cell 110 is not accurately measured, charging / discharging of the battery system and balancing discharge of each single battery cell are not performed normally, and the remaining capacity of a plurality of single battery cells ( In addition to not eliminating the variation in the SOC), there is a possibility that overcharge or overdischarge of the single battery cell may occur. Therefore, as described above, not only the battery system cannot be charged and discharged efficiently, but in the case of overcharging, there is a possibility of generating heat of the single battery cell.

以下では特に過充電を避ける方法について説明するが、まずその１つとして、上記で説明したリーク検出スイッチを利用した、車両の稼働中における単電池セルの端子間電圧（セル電圧）を補正する方法を説明する。セル電圧は、車両の稼働中でも適宜測定され、バランシング電流の算出およびこのバランシング電流の積算によるＳＯＣの算出に用いられるだけなく、電池システムおよび電池監視装置を含む蓄電装置が正常に動作しているかどうかの各種診断で用いられるので、できるかぎり正確な電圧であることが必要である。   In the following, a method for avoiding overcharging will be described in particular. As one of the methods, first, a method for correcting the voltage (cell voltage) between terminals of a single battery cell during operation of the vehicle using the leak detection switch described above. Will be explained. The cell voltage is appropriately measured even during operation of the vehicle, and is used not only for calculating the balancing current and calculating the SOC by integrating the balancing current, but also whether the power storage device including the battery system and the battery monitoring device is operating normally. The voltage must be as accurate as possible.

このリーク検出スイッチ１０９のオフ／オンでの検出電圧差を用いた実電圧の算出は、リークが徐々に進行するということを利用している。本発明による電池システム監視装置を搭載した車両の起動時に、電池システム１３０にインバータ３４０等の負荷が接続されていない状態で測定された上記の検出電圧差を利用して、その後の車両の稼働中に測定された単電池セルの端子間電圧（セル電圧）を補正して、実際のセル電圧（実電圧）とするものである。車両の稼働中では、リーク検出スイッチはオフとされるため、このような補正によりセルの実電圧を算出することは有用である。
ここでも、電圧検出線とグラウンド線との間にコンデンサが接続されている場合と、２つの隣り合う電圧検出線の間にコンデンサが接続されている場合のちらでも実電圧の算出が可能である。
なお、このようなセル電圧の補正は、あくまでもリークが徐々に進行する場合であるので、上記のリーク検出によって、リークが発生していると判断される場合は、アラーム等を発生して車両の運転者に通知することや、後述するリークによる過充電対策など、あるいはリークが大きい場合は、正極側コンタクタ３１０および負極側コンタクタ３２０（図１参照）をオフとして、電池システムとインバータとの接続を遮断する等の保護動作を行う。ただし、これらの説明はここでは省略する。 The calculation of the actual voltage using the detection voltage difference when the leak detection switch 109 is turned on / off utilizes the fact that the leak gradually proceeds. When the vehicle equipped with the battery system monitoring apparatus according to the present invention is started, the vehicle is in operation thereafter using the detected voltage difference measured in a state where a load such as the inverter 340 is not connected to the battery system 130. The voltage between the terminals of the single battery cell (cell voltage) measured in the above is corrected to obtain the actual cell voltage (actual voltage). Since the leak detection switch is turned off during operation of the vehicle, it is useful to calculate the actual voltage of the cell by such correction.
Again, the actual voltage can be calculated when a capacitor is connected between the voltage detection line and the ground line and when a capacitor is connected between two adjacent voltage detection lines. .
Since the correction of the cell voltage is only when the leak gradually progresses, if it is determined that the leak has occurred by the leak detection, an alarm or the like is generated to When notifying the driver, overcharge countermeasures due to leakage described later, or when the leakage is large, the positive contactor 310 and the negative contactor 320 (see FIG. 1) are turned off and the battery system and the inverter are connected. Perform protective actions such as blocking. However, these descriptions are omitted here.

＜電圧検出線とグラウンド線との間にコンデンサが接続されている図９の場合の検出電圧差を用いた実電圧の算出方法＞
この方法は、上記の式（３）〜（８）を用いて、車両の稼働中での、たとえばリークが発生したコンデンサ１０３のリーク電流によってセルの検出電圧と実電圧に差が生じるセルでの実電圧の算出を行うものである。ここでも図６、図９で説明したように、電圧検出線ＳＬ２とグラウンド線（ＧＬ）の間に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生しているとして説明する。この場合、このコンデンサ１０３のリークによって検出電圧と実電圧とで差が生じるセルはセル１とセル２である。これ以外のセルは、リーク検出スイッチのオフ／オンに拘わらず、検出電圧と実電圧は等しくなる。
したがって、以下ではセル１およびセル２の実電圧を算出する方法を説明する。まず、リークが発生しているコンデンサ１０３に対応したセル２（リーク発生セル）の実電圧を算出し、この結果を用いてセル１の実電圧を算出する。 <Calculation method of actual voltage using detected voltage difference in the case of FIG. 9 in which a capacitor is connected between the voltage detection line and the ground line>
This method is based on the above equations (3) to (8). For example, in a cell in which the difference between the detected voltage of the cell and the actual voltage is caused by the leakage current of the capacitor 103 in which the leakage occurs while the vehicle is operating. The actual voltage is calculated. Here, as described with reference to FIGS. 6 and 9, the description will be made assuming that a leak occurs in the capacitor 103 connected between the voltage detection line SL <b> 2 and the ground line (GL). In this case, the cells in which the difference between the detection voltage and the actual voltage is caused by the leakage of the capacitor 103 are the cell 1 and the cell 2. In other cells, the detection voltage and the actual voltage are equal regardless of whether the leak detection switch is off or on.
Accordingly, a method for calculating the actual voltages of the cell 1 and the cell 2 will be described below. First, the actual voltage of the cell 2 (leak generating cell) corresponding to the capacitor 103 in which leakage occurs is calculated, and the actual voltage of the cell 1 is calculated using this result.

式（５）、（６）で車両の始動時に、電池システムとインバータが接続されていない状態で測定されたセル電圧Ｖ２ｏｆｆ、Ｖ２ｏｎ、Ｖｃ２、Ｖｃ３、Ｖｃ４の右肩に（０）を付けて表わす。
Ｖ２ｏｆｆ （０）＝Ｖｃ２（０）−
（Ｖｃ２（０）＋Ｖｃ３（０）＋Ｖｃ４（０））×Ｒｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（１６）
Ｖ２ｏｎ （０）＝Ｖｃ２（０） ．．．（１７）
Ｖ３ｏｆｆ （０）＝Ｖ３ｏｎ （０）＝Ｖｃ３（０） ．．．（１８）
Ｖ４ｏｆｆ （０）＝Ｖ４ｏｎ （０）＝Ｖｃ４（０） ．．．（１９）
なお、上記で説明したように、リークは急激に進行しないので、リーク抵抗ＲＬはここで一定としている。 (0) is attached to the right shoulder of the cell voltages V2 off , V2 on , Vc2, Vc3, and Vc4 measured when the battery system and the inverter are not connected at the start of the vehicle in Expressions (5) and (6). It expresses.
V2 off (0) = Vc2 (0) −
(Vc2 (0) + Vc3 (0) + Vc4 (0) ) × Rcv / (Rcv + RL). . . (16)
V2 on (0) = Vc2 (0) . . . (17)
V3 off (0) = V3 on (0) = Vc3 (0) . . . (18)
V4 off (0) = V4 on (0) = Vc4 (0) . . . (19)
As described above, since the leak does not proceed abruptly, the leak resistance RL is constant here.

式（１６）〜（１９）の各セル電圧は、それぞれ測定された値であるので、上記式（１６）、（１７）からＲｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ）を算出することができる。なお、簡単のため、ＲＦ＝Ｒｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ）として表わす。
ＲＦ＝（Ｖ２ｏｎ （０）−Ｖ２ｏｆｆ （０））
／（Ｖ２ｏｎ （０）＋Ｖ３ｏｎ （０）＋Ｖ４ｏｎ （０）） ．．．（２０）
ＲＦ＝Ｒｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（２１） Since each cell voltage in the equations (16) to (19) is a measured value, Rcv / (Rcv + RL) can be calculated from the equations (16) and (17). For simplicity, it is expressed as R F = Rcv / (Rcv + RL).
R F = (V2 on (0) −V2 off (0) )
/ (V2 on (0) + V3 on (0) + V4 on (0) ). . . (20)
R F = Rcv / (Rcv + RL). . . (21)

なお、式（２０）、（２１）を用いてリーク抵抗ＲＬを算出することができる。またリーク電流ＩＬは、式（１６）から以下のように求めることができる。
ＩＬ＝（Ｖｃ２（０）＋Ｖｃ３（０）＋Ｖｃ４（０））／（Ｒｃｖ＋ＲＬ）
＝（Ｖ２ｏｎ （０）−Ｖ２ｏｆｆ （０））／Ｒｃｖ ．．．（２２） Note that the leak resistance RL can be calculated using the equations (20) and (21). Further, the leakage current IL can be obtained from the equation (16) as follows.
IL = (Vc2 (0) + Vc3 (0) + Vc4 (0) ) / (Rcv + RL)
= (V2 on (0) -V2 off (0) ) / Rcv. . . (22)

（車両稼働中のセル２の実電圧の算出）
電池システムにインバータ等の負荷が接続された、車両の稼働状態では、リーク検出スイッチ１０９はオフとされるので、式（５）に対応する電圧測定のみ行われる。この車両が稼働状態で算出されるセル電圧Ｖ２ｏｆｆ、Ｖｃ２、Ｖｃ３、Ｖｃ４の右肩に（ｔ）を付けて表わす。
Ｖ２ｏｆｆ （ｔ）＝Ｖｃ２（ｔ）−
（Ｖｃ２（ｔ）＋Ｖｃ３（ｔ）＋Ｖｃ４（ｔ））×ＲＦ ．．．（２３） (Calculation of actual voltage of cell 2 while the vehicle is operating)
In a vehicle operating state in which a load such as an inverter is connected to the battery system, the leak detection switch 109 is turned off, so that only the voltage measurement corresponding to Equation (5) is performed. The cell voltages V2 off , Vc2, Vc3, and Vc4 calculated when the vehicle is in operation are represented by adding (t) to the right shoulder.
V2 off (t) = Vc2 (t) −
(Vc2 (t) + Vc3 (t) + Vc4 (t) ) × R F. . . (23)

上記の説明で分かるように、コンデンサ１０３にリークが発生していない場合は、リーク検出スイッチ１０９がオフまたはオンのどちらでも、セルの実電圧と検出電圧は等しくなるので、Ｖｃ３（ｔ）、Ｖｃ４（ｔ）はそれぞれＶ３（ｔ）、Ｖ４（ｔ）と記し、さらに、電圧検出が全てリーク検出スイッチオフで行われるので、添字ｏｆｆを省略する。
Ｖ２（ｔ）＝Ｖｃ２（ｔ）−
（Ｖｃ２（ｔ）＋Ｖ３（ｔ）＋Ｖ４（ｔ））×ＲＦ ．．．（２４）
すなわち、式（２４）でＶ２（ｔ）、Ｖ３（ｔ）、Ｖ４（ｔ）は、リーク検出スイッチ１０９がオフの状態で測定される実測値であり、Ｖｃ２（ｔ）はＶ２（ｔ）に対応するセル２の実電圧である。この式（２４）から、セル２の実電圧Ｖｃ２（ｔ）は以下の式（２５）で求められる。
Ｖｃ２（ｔ）＝（Ｖ２（ｔ）＋（Ｖ３（ｔ）＋Ｖ４（ｔ））×ＲＦ）／（１−ＲＦ）
．．．（２５） As can be seen from the above description, when no leak occurs in the capacitor 103, the actual voltage of the cell is equal to the detected voltage regardless of whether the leak detection switch 109 is off or on, so that Vc3 (t) , Vc4 (t), respectively V3 (t), denoted as V4 (t), furthermore, since the voltage detection is performed at all leak detection switch off and will not index off.
V2 (t) = Vc2 (t) −
(Vc2 (t) + V3 (t) + V4 (t) ) × R F. . . (24)
In other words, V2 (t) , V3 (t) , and V4 (t) in Equation (24) are actually measured values measured when the leak detection switch 109 is off, and Vc2 (t) is V2 (t) . This is the actual voltage of the corresponding cell 2. From this equation (24), the actual voltage Vc2 (t) of the cell 2 is obtained by the following equation (25).
Vc2 (t) = (V2 (t) + (V3 (t) + V4 (t) ) × R F ) / (1-R F )
. . . (25)

（車両稼働中のセル１の実電圧の算出）
セル１の検出電圧Ｖ１（ｔ）と実電圧Ｖｃ１（ｔ）はの関係は、式（３）、（４）から上記と同様に、式（２６）で表わされる。
Ｖ１（ｔ）＝Ｖｃ１（ｔ）＋（Ｖｃ２（ｔ）＋Ｖ３（ｔ）＋Ｖ４（ｔ））×ＲＦ
．．．（２６）
これを変形した式（２７）で、実電圧Ｖｃ１（ｔ）を算出することができる。
Ｖｃ１（ｔ）＝Ｖ１（ｔ）−（Ｖｃ２（ｔ）＋Ｖ３（ｔ）＋Ｖ４（ｔ））×ＲＦ
．．．（２７）
式（２７）ではＶ１（ｔ）、Ｖ３（ｔ）、Ｖ４（ｔ）が測定値（セル電圧の検出値）であり、Ｖｃ２（ｔ）は上記の式（２５）で求められる値であるので、これらによりセル１の実電圧Ｖｃ１（ｔ）が求められる。 (Calculation of actual voltage of cell 1 while the vehicle is operating)
The relationship between the detection voltage V1 (t) of the cell 1 and the actual voltage Vc1 (t) is expressed by the equation (26) in the same manner as described above from the equations (3) and (4).
V1 (t) = Vc1 (t) + (Vc2 (t) + V3 (t) + V4 (t) ) × R F
. . . (26)
The actual voltage Vc1 (t) can be calculated by Expression (27) obtained by modifying this.
Vc1 (t) = V1 (t) − (Vc2 (t) + V3 (t) + V4 (t) ) × R F
. . . (27)
In Expression (27), V1 (t) , V3 (t) , and V4 (t) are measured values (cell voltage detection values), and Vc2 (t) is a value obtained from Expression (25) above. Thus, the actual voltage Vc1 (t) of the cell 1 is obtained.

＜２つの隣り合う電圧検出線の間にコンデンサが接続されている場合の検出電圧差を用いた実電圧の算出方法＞
この方法も、上記の電圧検出線とグラウンド線との間にコンデンサが接続されている図１１の場合と同様に、車両の稼働中でのセル１〜３の実電圧を算出するものである。ここでも、図１１、図１２で説明したように、電圧検出線ＳＬ２とＳＬ３の間に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生しているとして説明する。この場合に検出電圧が実電圧と異なるのは、この２つの電圧検出線ＳＬ２とＳＬ３を電圧検出線として用いているセル１〜セル３であり、これ以外のセルの検出電圧は、リーク検出スイッチのオフ／オンに関係無く実電圧と等しくなる。
まず、リークが発生しているコンデンサ１０３に対応したセル２（リーク発生セル）の実電圧を算出し、この結果を用いてセル１の実電圧を算出する。 <Calculation method of actual voltage using detection voltage difference when capacitor is connected between two adjacent voltage detection lines>
This method also calculates the actual voltages of the cells 1 to 3 during operation of the vehicle, as in the case of FIG. 11 in which a capacitor is connected between the voltage detection line and the ground line. Here, as described with reference to FIGS. 11 and 12, the description will be made assuming that a leak occurs in the capacitor 103 connected between the voltage detection lines SL2 and SL3. In this case, the detection voltage is different from the actual voltage in the cells 1 to 3 using the two voltage detection lines SL2 and SL3 as voltage detection lines, and the detection voltages of the other cells are leak detection switches. It becomes equal to the actual voltage regardless of whether it is off or on.
First, the actual voltage of the cell 2 (leak generating cell) corresponding to the capacitor 103 in which leakage occurs is calculated, and the actual voltage of the cell 1 is calculated using this result.

式（１１）、（１２）で、車両の始動時に、電池システムとインバータが接続されていない状態で測定されたセル電圧Ｖ２ｏｆｆ、Ｖ２ｏｎ、Ｖｃ２の右肩に（０）を付けて表わす。
Ｖ２ｏｆｆ （０）＝Ｖｃ２（０）×ＲＬ／（２×Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（２８）
Ｖ２ｏｎ （０）＝Ｖｃ２（０） ．．．（２９）
ここでＲＦ＝Ｒｃｖ／ＲＬ（上記の式（２１）とは異なる）とすると、式（２８）は、
Ｖ２ｏｆｆ （０）＝Ｖ２ｏｎ （０）／（２×ＲＦ＋１） ．．．（３０）
ＲＦ＝Ｒｃｖ／ＲＬ ．．．（３１）
となり、式（３０）から、
ＲＦ＝（Ｖ２ｏｎ （０）−Ｖ２ｏｆｆ （０））／Ｖ２ｏｆｆ （０） ．．．（３２）
としてＲＦが求められる。 In the expressions (11) and (12), (0) is added to the right shoulder of the cell voltages V2 off , V2 on and Vc2 measured when the battery system and the inverter are not connected when the vehicle is started.
V2 off (0) = Vc2 (0) × RL / (2 × Rcv + RL). . . (28)
V2 on (0) = Vc2 (0) . . . (29)
Here, if R F = Rcv / RL (different from the above equation (21)), the equation (28) is
V2 off (0) = V2 on (0) / (2 × R F +1). . . (30)
R F = Rcv / RL. . . (31)
From equation (30),
R F = (V2 on (0) −V2 off (0) ) / V2 off (0) . . . (32)
R F is obtained as follows.

なお、式（３０）、（３１）を用いてリーク抵抗ＲＬを算出することができる。またリーク電流ＩＬは、式（２８）から以下のように求めることができる。
ＩＬ＝Ｖｃ２（０）／（２×Ｒｃｖ＋ＲＬ）
＝Ｖ２ｏｆｆ／ＲＬ ．．．（３３） Note that the leakage resistance RL can be calculated using the equations (30) and (31). Further, the leakage current IL can be obtained from the equation (28) as follows.
IL = Vc2 (0) / (2 × Rcv + RL)
= V2 off / RL. . . (33)

（車両稼働中のセル２の実電圧の算出）
電池システムにインバータ等の負荷が接続された、車両の稼働状態では、リーク検出スイッチ１０９はオフとされるので、式（１１）に対応する電圧測定のみ行われる。この車両が稼働状態でのセル電圧Ｖ２ｏｆｆ、Ｖｃ２を右肩に（ｔ）を付けて表わし、式（３１）のＲＦを代入すると、
Ｖ２ｏｆｆ （ｔ）＝Ｖｃ２（ｔ）／（２×ＲＦ＋１） ．．．（３４）
したがって、
さらに、電圧検出が全てリーク検出スイッチオフで行われるので、添字ｏｆｆを省略して、
Ｖ２（ｔ）＝Ｖｃ２（ｔ）／（２×ＲＦ＋１） ．．．（３５）
となるので、セル２の実電圧Ｖｃ２（ｔ）は
Ｖｃ２（ｔ）＝Ｖ２（ｔ）×（２×ＲＦ＋１） ．．．（３６）
として求められる。 (Calculation of actual voltage of cell 2 while the vehicle is operating)
In a vehicle operating state in which a load such as an inverter is connected to the battery system, the leak detection switch 109 is turned off, so that only voltage measurement corresponding to the equation (11) is performed. When cell voltages V2 off and Vc2 when the vehicle is in operation are represented by adding (t) to the right shoulder and substituting R F in equation (31),
V2 off (t) = Vc2 (t) / (2 × R F +1). . . (34)
Therefore,
Further, since all voltage detection is performed with the leak detection switch off, the suffix off is omitted,
V2 (t) = Vc2 (t) / (2 × R F +1). . . (35)
Therefore, the actual voltage Vc2 (t) of the cell 2 is Vc2 (t) = V2 (t) × (2 × R F +1). . . (36)
As required.

（車両稼働中のセル１の実電圧の算出）
セル１の検出電圧Ｖ１（ｔ）と実電圧Ｖｃ１（ｔ）の関係は、式（９）、（１０）から上記と同様に、式（３１）のＲＦを用いて、以下の式（３７）で表わされる。
Ｖ１（ｔ）＝Ｖｃ１（ｔ）＋Ｖｃ２（ｔ）×ＲＦ／（２×ＲＦ＋１） ．．．（３７）
これを変形した式（３８）により、セル１の実電圧Ｖｃ１（ｔ）を算出することができる。
Ｖｃ１（ｔ）＝Ｖ１（ｔ）−Ｖｃ２（ｔ）×ＲＦ／（２×ＲＦ＋１） ．．．（３８）
なお、Ｖｃ２（ｔ）は式（３６）で算出されている。 (Calculation of actual voltage of cell 1 while the vehicle is operating)
Relation of the detection voltage of the cell 1 V1 (t) and the actual voltage Vc1 (t) of the formula (9), similarly to the above (10), with R F of formula (31), the following equation (37 ).
V1 (t) = Vc1 (t) + Vc2 (t) × R F / (2 × R F +1). . . (37)
The actual voltage Vc1 (t) of the cell 1 can be calculated by Equation (38) obtained by modifying this.
Vc1 (t) = V1 (t) −Vc2 (t) × R F / (2 × R F +1). . . (38)
Note that Vc2 (t) is calculated by the equation (36).

（車両稼働中のセル３の実電圧の算出）
式（９）、（１０）と式（１３）、（１４）は実質的に同等であるので、セル３の実電圧Ｖｃ１（ｔ）も、式（３８）と同等の式（３９）で算出できる。
Ｖｃ３（ｔ）＝Ｖ３（ｔ）−Ｖｃ２（ｔ）×ＲＦ／（２×ＲＦ＋１） ．．．（３９）
なお、セル１の場合と同様に、Ｖｃ２（ｔ）は式（３６）で算出されている。 (Calculation of actual voltage of cell 3 while the vehicle is operating)
Since the equations (9) and (10) and the equations (13) and (14) are substantially equivalent, the actual voltage Vc1 (t) of the cell 3 is also calculated by the equation (39) equivalent to the equation (38). it can.
Vc3 (t) = V3 (t) −Vc2 (t) × R F / (2 × R F +1). . . (39)
As in the case of cell 1, Vc2 (t) is calculated by equation (36).

なお、ＲＣフィルタのコンデンサ１０３が、図４に示すように接続されている場合も、上記と同様にリークによる実電圧からの検出電圧のずれを補正することができるが、説明は省略する。さらに、図３、図４でコンデンサ１０３の一方の接続先がグラウンド線（ＧＬ）となっているものを電源線（ＶＬ）に接続した回路の場合であっても、上記と同様にリークによる実電圧からの検出電圧のずれを補正することができるが、説明は省略する。
また、以上で説明したリーク検出スイッチ１０９のオフ／オンでの検出電圧差を用いて、車両が稼働中における検出電圧を補正して実電圧を算出する動作は、バッテリコントローラ２００で行われる。 Note that even when the capacitor 103 of the RC filter is connected as shown in FIG. 4, the deviation of the detected voltage from the actual voltage due to leakage can be corrected in the same manner as described above, but the description thereof is omitted. Further, even in the case of a circuit in which one of the connection destinations of the capacitor 103 in FIG. 3 and FIG. 4 is a ground line (GL) and connected to a power supply line (VL), the leakage is caused in the same manner as above. The deviation of the detected voltage from the voltage can be corrected, but the description is omitted.
Further, the battery controller 200 performs an operation of calculating the actual voltage by correcting the detected voltage during operation of the vehicle by using the detection voltage difference between when the leak detection switch 109 is turned on and off as described above.

＜その他のバランシング抵抗の設置例＞
また、実際の回路では、図１３に示されるような、バランシング抵抗１０２がバランシングスイッチ１０８の正電位側に配置される場合、あるいは、図１４に示されるような、バランシング抵抗１０２がバランシングスイッチ１０８の正電位側と負電位側の両側に分割して配置される場合も考えられる。
通常、バランシング抵抗１０２は最大で数〜数十ｍＡオーダーの電流を流すために、数十Ωオーダーの抵抗値が用いられる。また、１０ｋＨｚオーダーのインバーターノイズを充分に減衰させるため、セル電圧入力用のＲＣフィルタのカットオフ周波数は１００Ｈｚ以下に設定される。ＲＣフィルタのコンデンサの容量を大きくすると、コストが高くなり面積も増えるので、ＲＣフィルタの抵抗値は一般的にｋΩオーダーの値が設定される。従って、バランシング抵抗１０２はＲＣフィルタの抵抗（Ｒｃｖ）１０１に比べて十分小さい。よって、リーク検出スイッチ１０９をオフとして測定したセル電圧測定値と、リーク検出スイッチ１０９をオンとして測定したセル電圧測定値の差が、リーク電流により発生する電圧検出誤差と見てもかまわない。
したがって、図１３あるいは図１４のような回路の場合でも、電圧検出誤差を発生させるレベルのリーク電流が流れているかどうか、リーク検出スイッチ１０９をオンとオフの状態で測定したセル電圧値から判断する事ができる。 <Other examples of balancing resistors>
In an actual circuit, when the balancing resistor 102 is arranged on the positive potential side of the balancing switch 108 as shown in FIG. 13, or when the balancing resistor 102 of the balancing switch 108 is shown as shown in FIG. There may be a case where the positive potential side and the negative potential side are divided and arranged.
Normally, the balancing resistor 102 has a resistance value of the order of several tens of ohms in order to pass a current of the order of several to several tens of mA at the maximum. Further, in order to sufficiently attenuate the inverter noise on the order of 10 kHz, the cut-off frequency of the RC filter for cell voltage input is set to 100 Hz or less. When the capacitance of the RC filter capacitor is increased, the cost increases and the area also increases. Therefore, the resistance value of the RC filter is generally set to a value on the order of kΩ. Therefore, the balancing resistance 102 is sufficiently smaller than the resistance (Rcv) 101 of the RC filter. Therefore, the difference between the measured cell voltage value measured with the leak detection switch 109 turned off and the measured cell voltage value measured with the leak detection switch 109 turned on may be regarded as a voltage detection error caused by the leakage current.
Therefore, even in the case of the circuit as shown in FIG. 13 or FIG. 14, it is determined from the cell voltage value measured with the leak detection switch 109 on and off whether or not a leak current at a level causing a voltage detection error flows. I can do things.

＜リーク発生によるセルの過充電とこの過充電を避けるためのバランシング放電制御＞
上記で説明したように、セルコントローラＩＣ１００のセル電圧入力端子に設けられたＲＣフィルタのコンデンサ劣化、セルコントローラＩＣ１００内に設けられたＥＳＤ対策用のダイオード劣化、あるいはセルコントローラＩＣ１００の電圧検出端子付近の絶縁不良等の種々の原因によるリークが発生すると、セル電圧は実電圧からずれた電圧値がセル電圧としてセルコントローラＩＣ１００の電圧測定回路（不図示）で検出される。すなわちセル電圧の誤検出が発生する。
上記では、図３あるいは図２に示すＲＣフィルタ回路を備えた構成の電池システム監視装置に対し、図９および図１１に示す構成を備えた本発明による電池システム監視装置のように、さらにリーク検出スイッチ１０９をセルコントローラＩＣ１００内に設けることにより、このセル電圧が誤検出されていること、すなわちリークが発生していることを検出することが可能な電池システム監視装置について説明した。また、このリーク検出が可能な本発明による電池システム監視装置を用いて、車両稼働中の誤検出されたセル電圧の補正方法について説明した。 <Cell overcharge due to leakage and balancing discharge control to avoid this overcharge>
As described above, the capacitor deterioration of the RC filter provided at the cell voltage input terminal of the cell controller IC 100, the diode deterioration provided in the cell controller IC 100 for ESD countermeasures, or the vicinity of the voltage detection terminal of the cell controller IC 100 When leakage due to various causes such as insulation failure occurs, a voltage value deviating from the actual voltage is detected as a cell voltage by a voltage measurement circuit (not shown) of the cell controller IC 100. That is, erroneous detection of the cell voltage occurs.
In the above, the battery system monitoring apparatus having the RC filter circuit shown in FIG. 3 or 2 is further detected as in the battery system monitoring apparatus according to the present invention having the structure shown in FIGS. A battery system monitoring apparatus has been described in which the switch 109 is provided in the cell controller IC 100 to detect that this cell voltage is erroneously detected, that is, that a leak has occurred. In addition, the correction method of the erroneously detected cell voltage during operation of the vehicle has been described using the battery system monitoring apparatus according to the present invention capable of detecting this leak.

−他の実施形態−
リークが発生すると、セル電圧の誤検出だけでなく、この誤検出されたセル電圧を上記で説明したように補正を行わないと、単電池セルが過充電となる可能性がある。特に、たとえば、リークは進行してくると、そのリーク抵抗の低下速度は大きくなることがあり、また環境温度によっても低下することがある。このような場合、車両の始動時でのリーク抵抗から車両の稼働中のリーク抵抗が低下する可能性がある。
この場合は、車両の始動時でのリーク検出スイッチ１０９のオフ／オンでの検出電圧差を用いたセル電圧の補正量が不足する可能性がある。セル電圧の補正量が不足すると、検出されるセル電圧は実電圧より高くなるので、この検出されたセル電圧に基づくバランシング放電量が不足する。このバランシング放電電流の不足分は検出されないので、電池システムの充放電動作が行われると過充電となる可能性がある。 -Other embodiments-
When the leak occurs, not only the erroneous detection of the cell voltage but also the single battery cell may be overcharged unless the erroneously detected cell voltage is corrected as described above. In particular, for example, as the leak progresses, the rate of decrease in the leak resistance may increase and may also decrease depending on the environmental temperature. In such a case, there is a possibility that the leakage resistance during operation of the vehicle is reduced due to the leakage resistance at the start of the vehicle.
In this case, there is a possibility that the correction amount of the cell voltage using the detection voltage difference when the leak detection switch 109 is turned off / on at the start of the vehicle is insufficient. If the correction amount of the cell voltage is insufficient, the detected cell voltage becomes higher than the actual voltage, so that the balancing discharge amount based on the detected cell voltage is insufficient. Since the shortage of the balancing discharge current is not detected, there is a possibility of overcharging if the battery system is charged and discharged.

この過充電を避けるために、単電池セルのバランシング放電でのバランシング抵抗の実効抵抗値を制御する方法がある。本発明による電池監視装置のリーク検出機能を利用して、このバランシング抵抗の実効抵抗値の制御を切り替えることにより、効率よく単電池セルの過充電を避ける電池監視装置とすることができる。
以下では、図２に示す回路構成を備えた電池監視装置に、さらにリーク検出スイッチを設けた構成（図１１）を備えた本発明による電池監視装置を例にして、本発明による電池監視装置を用いたバランシング放電制御について説明する。
なお、上記の説明で分かるように、この方法は、前述のセル電圧の補正を行わない場合や、セル電圧の補正が不足すると思われる場合に適用すると、過充電を避ける有効な方法となる。以下では、前述のセル電圧の補正を行わないことを前提に説明する。 In order to avoid this overcharge, there is a method of controlling the effective resistance value of the balancing resistor in the balancing discharge of the single battery cell. By switching the control of the effective resistance value of the balancing resistor using the leak detection function of the battery monitoring device according to the present invention, a battery monitoring device that efficiently avoids overcharging of the single battery cell can be obtained.
In the following, the battery monitoring apparatus according to the present invention will be described by taking the battery monitoring apparatus according to the present invention provided with a configuration (FIG. 11) provided with a leak detection switch in addition to the battery monitoring apparatus having the circuit configuration shown in FIG. The balancing discharge control used will be described.
As can be seen from the above description, this method is an effective method for avoiding overcharge when it is applied when the above-described cell voltage correction is not performed or when the cell voltage correction is considered to be insufficient. The following description is based on the assumption that the above-described cell voltage correction is not performed.

（リーク発生によるセル電圧の誤検出）
図１２は、図２に示す回路構成の一部を分かり易く示したものである。バランシングスイッチ（ＢＳＷ）は、見易いようにセルコントローラＩＣ１００から引き出されて示してある。
図１５は、簡単のため、たとえば、Ｖｃ１＝Ｖｃ２＝Ｖｃ３＝３．６Ｖ、Ｒｃｖ＝３０ｋΩとした場合に、リーク抵抗（ＲＬ）の抵抗値と検出されるセル電圧の関係を示す。図１５に示すように、リーク抵抗が小さくなるほど、リークが発生したセル（セル２）の検出電圧が低くなる。逆に、リークが発生したセルの上下のセル（セル１、セル３）では、セルの検出電圧は高くなる。この例では、リーク抵抗（ＲＬ）１３１の抵抗値が１００ｋΩまで低下した場合、３．６Ｖの実電圧はリークを発生したセルの端子間電圧の検出値は２．２５Ｖとなり、リークを発生したセル（セル２）の上下のセル（セル２、３）での端子間電圧の検出値は４．２Ｖを超える電圧として検出される。 (Incorrect detection of cell voltage due to leakage)
FIG. 12 shows a part of the circuit configuration shown in FIG. 2 in an easy-to-understand manner. The balancing switch (BSW) is drawn from the cell controller IC 100 for easy viewing.
FIG. 15 shows the relationship between the resistance value of the leak resistance (RL) and the detected cell voltage when, for example, Vc1 = Vc2 = Vc3 = 3.6 V and Rcv = 30 kΩ for simplicity. As shown in FIG. 15, the smaller the leak resistance, the lower the detection voltage of the cell (cell 2) where the leak occurred. Conversely, in the cells above and below the leaked cell (cell 1, cell 3), the cell detection voltage is high. In this example, when the resistance value of the leak resistance (RL) 131 is reduced to 100 kΩ, the actual voltage of 3.6 V is 2.25 V, and the detected value of the voltage between the terminals of the leaked cell is 2.25 V. The detected value of the inter-terminal voltage in the upper and lower cells (cells 2 and 3) of (cell 2) is detected as a voltage exceeding 4.2V.

後述の説明から分かるように、ＲＣフィルタのコンデンサやセルコントローラＩＣ１００内のＥＳＤ対策ダイオード等、またセルコントーラＩＣ１００のＣＶ端子付近の配線パターン等の絶縁不良は、通常徐々に進行する。何らかのノイズ等の影響で、もしもこのリークが、ある時点で突然増大した場合、セル電圧の検出値は４．２Ｖを超えて４．３５Ｖの過充電保護電圧を上回り、過充電として異常を検出される可能性がある。   As can be seen from the following description, insulation defects such as a capacitor of the RC filter, an ESD countermeasure diode in the cell controller IC 100, and a wiring pattern near the CV terminal of the cell controller IC 100 usually progress gradually. If this leak suddenly increases at some point due to some noise, the detected value of the cell voltage exceeds 4.2V and exceeds the overcharge protection voltage of 4.35V, and an abnormality is detected as overcharge. There is a possibility.

なお、過充電保護電圧は、これ以上充電させない電圧である。また、図５で説明したように、リチウムイオン電池はある電圧以上では発熱が増加し、さらに電圧が上昇すると電極や電解液の劣化（化学変化）が起こり、不可逆的に電池が劣化し、一旦電圧は低下する。その後、さらに充電を続けると、図５で説明したように、電解液が分解してガスが発生し、ガス排出弁が作動する。
したがって、この過充電保護電圧は、発熱の問題が起きないような余裕をもった電圧に設定する。この電圧はリチウム電池の組成や構造によって異なるので、上記の４．３５Ｖはあくまであるリチウムイオン電池での例である。また同様に過放電保護電圧もあるが、ここでは説明は省略する。 Note that the overcharge protection voltage is a voltage that prevents further charging. In addition, as described with reference to FIG. 5, the lithium ion battery generates heat at a certain voltage or higher, and when the voltage further rises, the electrode and electrolyte deteriorate (chemical change), and the battery deteriorates irreversibly. The voltage drops. Thereafter, when the charging is further continued, as described in FIG. 5, the electrolytic solution is decomposed to generate gas, and the gas discharge valve is activated.
Therefore, this overcharge protection voltage is set to a voltage with a margin so that the problem of heat generation does not occur. Since this voltage varies depending on the composition and structure of the lithium battery, the above 4.35 V is merely an example of a certain lithium ion battery. Similarly, there is an overdischarge protection voltage, but the description is omitted here.

図１６は、図１５とは逆に、各単電池セルで検出された端子間電圧が、Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖ３＝３．６Ｖの場合に、各々のセルの実電圧とリーク抵抗（ＲＬ）１３１の抵抗値の関係を示したものである。ここでもＲｃｖ＝３０ｋΩとしている。
リーク抵抗（ＲＬ）１３１の抵抗値が３００ｋΩの場合、端子間電圧の測定で３．６Ｖが検出されていても、リークの発生しているセルの実電圧は４．３５Ｖとなっている。さらにリーク抵抗ＲＬが１００ｋΩまで低下した場合には、リーク発生セルの実電圧は約５．８Ｖに達する可能性がある。
しかしながら、バランシング抵抗１０２とセル電圧入力抵抗１０１が適切な値に設定された、本発明による組電池の監視装置を用いることにより、セルの実電圧が過充電保護電圧以上とならないようにすることができる。以下、このバランシング抵抗１０２とセル電圧入力抵抗１０１の抵抗値の設定について説明する。 16, contrary to FIG. 15, when the voltage between the terminals detected in each single battery cell is V1 = V2 = V3 = 3.6 V, the actual voltage of each cell and the leakage resistance (RL) 131 This shows the relationship between the resistance values. Again, Rcv = 30 kΩ.
When the resistance value of the leak resistance (RL) 131 is 300 kΩ, the actual voltage of the leaking cell is 4.35 V even if 3.6 V is detected by measuring the voltage between the terminals. Further, when the leak resistance RL is lowered to 100 kΩ, the actual voltage of the leak generating cell may reach about 5.8V.
However, by using the assembled battery monitoring device according to the present invention in which the balancing resistor 102 and the cell voltage input resistor 101 are set to appropriate values, it is possible to prevent the actual voltage of the cell from exceeding the overcharge protection voltage. it can. Hereinafter, setting of the resistance values of the balancing resistor 102 and the cell voltage input resistor 101 will be described.

（リーク発生時のバランシング電流の計算値と実際の電流値）
図１２、図１５、図１７を参照してリーク発生時のバランシング放電について説明する。
図１５は、たとえば、図１２のセル２の電圧検出線ＳＬ２、ＳＬ３が接続された、２つのセル電圧入力端子１０５の間でリークが発生し、その上下のセル１、セル３で高い電圧が検出された場合を示している。ただし、ここではセル１〜３は、全て同程度の実電圧（＝３．６Ｖ）になっているとする。またＲｃｖ＝３０ｋΩとして計算してある。
式（２）、（３）で説明したように、セル１、セル３では実電圧が３．６Ｖであるが、リーク抵抗（ＲＬ）１３１の抵抗値が小さくなると、検出される電圧は高くなる。またセル２の検出電圧は逆に低くなるが、セル２での検出電圧の低下の大きさはセル１、セル３での検出電圧の増加の大きさより大きい。検出電圧があまりに低い場合には、過放電状態であるとして判断されて警告が発せられ、電池システムの使用停止等の対応が行われる。しかし、過放電の場合は過充電の場合のような発熱やセル内部の圧力増大等の問題は発生しない。ここでは過充電となるような動作とこれを防ぐための本発明による電池システム監視装置の動作について説明する。 (Calculated value of balancing current and actual current value when leak occurs)
The balancing discharge when a leak occurs will be described with reference to FIGS.
In FIG. 15, for example, a leak occurs between two cell voltage input terminals 105 to which the voltage detection lines SL2 and SL3 of the cell 2 in FIG. The case where it is detected is shown. However, here, the cells 1 to 3 are all assumed to have the same actual voltage (= 3.6 V). In addition, the calculation is performed with Rcv = 30 kΩ.
As described in Expressions (2) and (3), the actual voltage is 3.6 V in cell 1 and cell 3, but the detected voltage increases as the resistance value of leak resistance (RL) 131 decreases. . On the contrary, the detection voltage of the cell 2 becomes low, but the magnitude of the decrease in the detection voltage in the cell 2 is larger than the magnitude of the increase in the detection voltage in the cells 1 and 3. If the detected voltage is too low, it is determined that the battery is in an overdischarged state, a warning is issued, and countermeasures such as stopping the use of the battery system are taken. However, in the case of overdischarge, problems such as heat generation and an increase in pressure inside the cell do not occur as in the case of overcharge. Here, the operation of overcharging and the operation of the battery system monitoring apparatus according to the present invention for preventing this will be described.

図１５で、リーク抵抗ＲＬが３００ｋΩの場合を考える。リークが発生したセル２の上下のセル１、３では実電圧３．６Ｖより高い３．９Ｖがセルの端子間電圧（セル電圧）として検出される。電池システムの複数の単電池セルでこのようにセル電圧にばらつきが発生すると、高いセル電圧の単電池セルで、検出された電圧を下げる動作すなわちバランシング放電が行われる。このバランシング放電は、図１２に示すように、バランシングスイッチ（ＢＳＷ）１０８をオンとして行う。これによりバランシング放電電流（ＩＢ）１３３が流れる。
バランシング放電時間は、検出されたセル電圧とバランシング抵抗で算出されるバランシング電流とこのセルのＳＯＣに基づいて算出される。なお、算出方法については種々の方法があるが、ここでは説明は省略する。ただし、上記で簡単に説明したバランシング電流を積算するような方法のように、端子間電圧は正確に求める必要がある。
バランシング放電がセルの実電圧でなく、検出された電圧に基づいて行われるので、算出されたバランシング電流は、実電圧に基づくものに比べ、約８．３％（３．９Ｖ／３．６Ｖ＝１．０８３）大きくなる。この状態で放電を行うと、予定した電流量が放電されないので、放電終了後のこのセルの電圧は当初予定した電圧まで低下せず、放電終了後に検出される電圧は、バランシング未達の状態であるやや高めの電圧となる。この高めの電圧が検出されると、再度バランシング放電が行われ、結局検出された電圧ばらつきを解消するようなバランシング放電が行われる。 Consider the case where the leak resistance RL is 300 kΩ in FIG. In the cells 1 and 3 above and below the leaked cell 2, 3.9 V, which is higher than the actual voltage 3.6 V, is detected as the cell terminal voltage (cell voltage). When the cell voltage varies in this way in a plurality of unit cells of the battery system, an operation for lowering the detected voltage, that is, balancing discharge is performed in the unit cell having a high cell voltage. This balancing discharge is performed with the balancing switch (BSW) 108 turned on as shown in FIG. As a result, a balancing discharge current (IB) 133 flows.
The balancing discharge time is calculated based on the detected cell voltage, the balancing current calculated by the balancing resistance, and the SOC of this cell. There are various calculation methods, but the description is omitted here. However, it is necessary to accurately obtain the voltage between the terminals as in the method of integrating the balancing currents described briefly above.
Since the balancing discharge is performed based on the detected voltage, not the actual voltage of the cell, the calculated balancing current is about 8.3% (3.9V / 3.6V = 1.083) Increased. When discharging in this state, the planned amount of current is not discharged, so the voltage of this cell after the end of discharge does not drop to the originally planned voltage, and the voltage detected after the end of discharge is in a state where balancing has not been achieved. Somewhat higher voltage. When this higher voltage is detected, balancing discharge is performed again, and balancing discharge is finally performed to eliminate the detected voltage variation.

図１７は、このバランシング放電の様子を概略的に示したものである。直線Ａはセルの端子間電圧のばらつきで放電対象となるものの大きさΔＶが実電圧と検出電圧とで一致することを示し、直線Ｂは、上記の理由によってこのΔＶが解消されず実電圧が予定していた電圧まで低下しないことを示している。
当初検出されたセル電圧で１回目のバランシング放電を行っても、実電圧のΔＶは直線Ａ（ΔＶ１）から直線Ｂ（ΔＶ２）までしか低下しない。バランシング放電未達となった電圧（ΔＶ２）分は、次回のセルの端子間電圧測定時に検出され、さらにバランシング放電される（２回目のバランシング放電）。このようにして、検出電圧に基づくバランシング放電が行われ、結局検出電圧に基づくセル電圧のばらつきΔＶだけ実電圧も低下することになる。 FIG. 17 schematically shows the state of this balancing discharge. The straight line A indicates that the magnitude ΔV of the discharge target is the same between the actual voltage and the detected voltage due to the variation in the voltage between the terminals of the cell, and the straight line B indicates that the actual voltage is not eliminated for the above reason. This indicates that the voltage does not drop to the planned voltage.
Even if the first balancing discharge is performed with the initially detected cell voltage, the actual voltage ΔV decreases only from the straight line A (ΔV1) to the straight line B (ΔV2). The voltage (ΔV2) that has not reached the balancing discharge is detected at the next cell terminal voltage measurement, and further balanced discharge (second balancing discharge) is performed. In this way, balancing discharge based on the detected voltage is performed, and eventually the actual voltage is lowered by the cell voltage variation ΔV based on the detected voltage.

このように、バランシング放電によって、複数のセルの端子間電圧のばらつきが解消されるが、この端子間電圧は実電圧にもとづくものではなく、検出電圧に基づくものである。バランシング放電によって、全てのセルの電圧は一旦低い電圧に揃えられ、さらに充電されるか、あるいは、バランシング放電と充電を交互に行ってもよい。充電後に全てのセルの検出電圧が３．６Ｖに揃えられたとすると、セルの実電圧は図１６に示すグラフに基づきリーク抵抗に応じた値となる。たとえば、リーク抵抗３００ｋΩで、セル１、３は３．２５Ｖ、セル２は４．３５Ｖとなる。   Thus, the balancing discharge eliminates the variation in the voltage between the terminals of the plurality of cells, but the voltage between the terminals is not based on the actual voltage but based on the detected voltage. The voltage of all the cells is once adjusted to a low voltage by the balancing discharge and further charged, or the balancing discharge and the charging may be alternately performed. Assuming that the detection voltages of all the cells are set to 3.6 V after charging, the actual voltage of the cells becomes a value corresponding to the leakage resistance based on the graph shown in FIG. For example, with a leak resistance of 300 kΩ, cells 1 and 3 have a voltage of 3.25 V and cell 2 has a voltage of 4.35 V.

なお、前述のように、バランシング抵抗（Ｒｂ）１０２は、数十Ω〜数百Ωであるが、バランシングスイッチ（ＢＳＷ）１０８のオン／オフの切り替え制御（デューティ制御）により、平均電流を適宜低減できる。すなわち、ＢＳＷ１０８のデューティ制御によって、抵抗値が実効的に可変なバランシング抵抗Ｒｂｅｆとすることができる。以下の説明でも、バランシング抵抗はデューティ制御を含む実効的なバランシング抵抗Ｒｂｅｆとする。 As described above, the balancing resistance (Rb) 102 is several tens of Ω to several hundreds Ω, but the average current is appropriately reduced by ON / OFF switching control (duty control) of the balancing switch (BSW) 108. it can. That is, by the duty control of the BSW 108, the balancing resistance Rb ef whose resistance value is effectively variable can be obtained. Also in the following description, the balancing resistor is assumed to be an effective balancing resistor Rb ef including duty control.

（バランシング放電によるリーク発生セルの過充電）
図１８は、リーク電流とバランシング電流の関係により、リークが発生しているセルの端子間電圧の実電圧がどの程度まで上昇する可能性があるかを示している。ただし、ここでは最初全てのセルの端子間電圧が実電圧で４．１Ｖ、すなわち通常１００％のＳＯＣに対応する電圧になっているとしている。また、セル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１は、１００ｋΩとしている。
図１２での記載に合わせて、リーク電流（ＩＬ）１３２は、以下の式（４０）で算出される。
ＩＬ＝Ｖｃ２／（２×Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（４０）
なお、これは、上記の式（３３）と等価であり、式（３３）の添え字（０）とｏｆｆを省略したものである。
ただし、リーク電流を算出するために、図１８の横軸は純粋なリーク抵抗ＲＬでなく、リーク放電抵抗２×Ｒｃｖ＋ＲＬとしているので、横軸が２００ｋΩの所で、ＲＬ＝０Ωとなり、これが最大のリーク電流となる。 (Overcharge of leaking cells due to balancing discharge)
FIG. 18 shows how much the actual voltage of the inter-terminal voltage of the cell in which the leak occurs may increase due to the relationship between the leak current and the balancing current. However, here, the inter-terminal voltage of all cells is assumed to be an actual voltage of 4.1 V, that is, a voltage corresponding to a normal SOC of 100%. The cell voltage input resistance (Rcv) 101 is 100 kΩ.
In accordance with the description in FIG. 12, the leakage current (IL) 132 is calculated by the following equation (40).
IL = Vc2 / (2 × Rcv + RL). . . (40)
This is equivalent to the above equation (33), and the subscripts (0) and off of the equation (33) are omitted.
However, in order to calculate the leak current, the horizontal axis of FIG. 18 is not a pure leak resistance RL, but a leak discharge resistance 2 × Rcv + RL. Therefore, when the horizontal axis is 200 kΩ, RL = 0Ω, which is the maximum Leakage current.

実効バランシング抵抗Ｒｂｅｆが約５１２ｋΩであるとすると、上記で説明したように、バランシング電流ＩＢは実電圧で考えてよいので、ＩＢ＝４．１Ｖ／５１２ｋΩ＝０．００８ｍＡとなる。
リーク電流ＩＬは、リーク抵抗ＲＬが小さいほど増加し、リーク放電抵抗２×Ｒｃｖ＋ＲＬが５１２ｋΩの所でバランシング電流と交差する。リーク抵抗（ＲＬ）１３１は、この交差点で約３１２ｋΩとなる。 Assuming that the effective balancing resistance Rb ef is about 512 kΩ, the balancing current IB may be considered as an actual voltage as described above, so that IB = 4.1 V / 512 kΩ = 0.008 mA.
The leak current IL increases as the leak resistance RL decreases, and crosses the balancing current when the leak discharge resistance 2 × Rcv + RL is 512 kΩ. The leak resistance (RL) 131 is about 312 kΩ at this intersection.

図１８で、リーク放電抵抗が５１２ｋΩより大きい所ではバランシング電流の方がリーク電流より大きい。電池システムでは、バランシング放電だけでなく、全セルの充電も適宜行われる。このような状態では、リークが発生している単電池セルではバランシング放電が行われないので、このバランシング放電の分だけ充電され、その実セル電圧は増加する。このリークを起こしているセルの実電圧が図１８の「実セル電圧」の曲線として示されている。   In FIG. 18, the balancing current is larger than the leakage current where the leakage discharge resistance is larger than 512 kΩ. In the battery system, not only balancing discharge but also charging of all cells is performed as appropriate. In such a state, balancing discharge is not performed in a single battery cell in which leakage occurs, so that the battery is charged by the amount of this balancing discharge, and the actual cell voltage increases. The actual voltage of the leaking cell is shown as the “actual cell voltage” curve in FIG.

上記の説明を言い換えると、実効バランシング抵抗Ｒｂｅｆとリーク放電抵抗が一致すればバランシング電流とリーク電流が一致するので、リーク発生後のバランシング放電と充電により、全セル電圧の検出電圧がＳＯＣ＝１００％の電圧に対応する電圧Ｖ（Ｆ、Ｄ）（Ｆはフル充電、Ｄは検出電圧を意味する）に揃えられた場合、リークが発生しているセルの実電圧Ｖ（Ｆ、Ｒ）（Ｆはフル充電、Ｒは実電圧を意味する）は、以下の式（４１）で表わされる電圧まで上昇する可能性がある。
Ｖ（Ｆ、Ｒ）＝Ｖ（Ｆ、Ｄ）×（Ｒｂｅｆ＋Ｒｃｖ）／Ｒｂｅｆ ．．．（４１）
ここでＲｂｅｆ＝２×Ｒｃｖ＋ＲＬとなっている。
図１８および図１９に示されている、リーク発生セルの実電圧はこの式（３９）で表わされるものである。 In other words, if the effective balancing resistance Rb ef and the leak discharge resistance coincide with each other, the balancing current and the leak current coincide with each other. Therefore, the detection voltage of the entire cell voltage becomes SOC = 100 by the balancing discharge and charging after the occurrence of the leak. % (V is full charge, D means detection voltage), the actual voltage V (F, R) ( (F means full charge and R means actual voltage) may rise to a voltage represented by the following equation (41).
V (F, R) = V (F, D) × (Rb ef + Rcv) / Rb ef . . . (41)
Here, Rb ef = 2 × Rcv + RL.
The actual voltage of the leak generating cell shown in FIGS. 18 and 19 is expressed by this equation (39).

リークは、通常、最初わずかなリークから始まり、次第にリーク電流が増加する。すなわち、リーク発生当初はリーク抵抗は大きいが、次第にリーク抵抗が小さくなり、リーク電流が増加する。
図１８では、リーク抵抗は図右側の大きな値から始まり、左側に進んでゆくが、リーク放電抵抗が５１２ｋΩまでは、リークが発生しているセルの実電圧が増加する。５１２ｋΩ以下になるとリーク電流の方が、バランシング電流より大きいので、リーク発生しているセルの実電圧は逆に低下する。
したがって最も高い実電圧が発生する可能性のある場合は、リーク抵抗が３１２ｋΩ（リーク放電抵抗が５１２ｋΩ）となる場合で、この場合は図１８の上側に示す電圧到達可能限界まで電圧が上昇する可能性がある。 Leakage usually starts with a slight leak and gradually increases the leak current. That is, although the leak resistance is large at the beginning of the leak, the leak resistance gradually decreases and the leak current increases.
In FIG. 18, the leakage resistance starts from a large value on the right side of the figure and proceeds to the left side, but the actual voltage of the leaking cell increases until the leakage discharge resistance reaches 512 kΩ. If the current is less than 512 kΩ, the leakage current is larger than the balancing current, so the actual voltage of the cell in which the leakage occurs decreases.
Therefore, when the highest actual voltage is likely to occur, the leakage resistance is 312 kΩ (leakage discharge resistance is 512 kΩ). In this case, the voltage can rise to the voltage reachable limit shown on the upper side of FIG. There is sex.

図１９は、リーク発生しているセルの実電圧を、上記の過充電保護電圧程度の電圧である４．３０Ｖ以下にするための制御を説明するための図である。図１１でも図１８の場合と同様に、最初全てのセルの実電圧が４．１Ｖであったとする。
上記の説明で分かるように、リークが発生したセルの実電圧の最大到達電圧を４．３０Ｖとするには、最大到達電圧が４．３０Ｖとなるリーク放電抵抗４０００ｋΩでリーク電流ＩＬの直線とバランシング電流の直線が交差するようにすればよい。
バランシングスイッチ１０８に実効抵抗値Ｒｅｆが、このリーク放電抵抗４０００ｋΩとなるように、バランシングスイッチのデューティを制御すればよいことになる。 FIG. 19 is a diagram for explaining the control for reducing the actual voltage of the leaking cell to 4.30 V or less, which is about the above-described overcharge protection voltage. In FIG. 11, as in the case of FIG. 18, it is assumed that the actual voltages of all the cells are initially 4.1V.
As can be seen from the above description, in order to set the maximum voltage of the actual voltage of the leaked cell to 4.30V, the leakage discharge resistance is 4000 kΩ with the maximum voltage of 4.30V and balancing with the straight line of the leakage current IL. It suffices that the current lines intersect.
It is only necessary to control the duty of the balancing switch so that the effective resistance value R ef of the balancing switch 108 becomes the leakage discharge resistance 4000 kΩ.

以上で説明したリーク発生時のバランシング放電において、さらに分かり易くまとめ直すと以下のようになる。
式（４１）のＶ（Ｆ、Ｄ）は、単電池セルがＳＯＣ＝１００％の時の電圧になるので、これをさらにＶＦとする。またＶ（Ｆ、Ｒ）は、それ以上の電圧とならないようにするための、図１８、１９に示す到達最大電圧であり、これをＶｍａｘとする。すなわち式（４１）をこれ等価な式（４２）で表わす。
Ｖｍａｘ＝ＶＦ×（Ｒｂｅｆ＋Ｒｃｖ）／Ｒｂｅｆ ．．．（４２）
ただし、ここでＶｍａｘ＝Ｖ（Ｆ、Ｒ）、ＶＦ＝Ｖ（Ｆ、Ｄ）、Ｒｂｅｆ＝実効バランシング抵抗である。 The balancing discharge at the time of occurrence of the leak described above is summarized as follows in order to make it easier to understand.
V (F, D) of the formula (41), since the single-battery cells is the voltage when the SOC = 100%, further and V F of this. Further, V (F, R) is the maximum voltage shown in FIGS. 18 and 19 for preventing the voltage from becoming higher than this, and this is V max . That is, the expression (41) is expressed by the equivalent expression (42).
V max = V F × (Rb ef + Rcv) / Rb ef . . . (42)
However, here, V max = V (F, R), V F = V (F, D), and Rb ef = effective balancing resistance.

式（４２）を変形すると、ＲｂｅｆとＲｃｖの関係が明瞭になる。
Ｒｂｅｆ＝Ｒｃｖ×ＶＦ／（Ｖｍａｘ−ＶＦ） ．．．（４３）
Ｖｍａｘは前述の過充電保護電圧、ＶＦはＳＯＣ１００％のセル電圧、Ｒｂｅｆは実効バランシング電圧すなわちＲｂｅｆ＝Ｒｂ×デューティ比である。 When Expression (42) is transformed, the relationship between Rb ef and Rcv becomes clear.
Rb ef = Rcv × V F / (V max -V F). . . (43)
V max the above overcharge protection voltage, V F is SOC 100% of the cell voltage, Rb ef is the effective balancing voltage or Rb ef = Rb × duty ratio.

通常、セル電圧入力端子（ＣＶ端子）１０５に入力される各単電池セルの端子電圧に重畳するノイズを除去するために、セル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１とコンデンサ１０３とで構成されるＲＣフィルタの定数がまず設定される。
このＲｃｖの抵抗値に対応する実効バランシング抵抗をＲｂｅｆ式（４３）から求められる値以上とすれば、リーク発生したセルにおける実電圧を過充電保護電圧Ｖｍａｘ以下とすることができる。 In general, an RC filter composed of a cell voltage input resistor (Rcv) 101 and a capacitor 103 in order to remove noise superimposed on the terminal voltage of each unit cell input to the cell voltage input terminal (CV terminal) 105. The constants are set first.
If the effective balancing resistance corresponding to the resistance value of Rcv is set to be equal to or greater than the value obtained from the Rb ef equation (43), the actual voltage in the leaked cell can be set to the overcharge protection voltage V max or less.

（リーク発生時の実効バランシング抵抗の切り替え）
また、通常、バランシング抵抗は、電池システムを構成する複数の単電池セルの端子間電圧のばらつきを速やかに揃えられるようにできる限り大きなバランシング電流となるように設定される。また、同時にこのバランシング電流によるバランシング抵抗やバランシングスイッチでの発熱によるセルコントローラＣ１００の温度上昇が所定の温度以下となるように設定される。さらに、環境温度も考慮して、バランシングスイッチのオン／オフのデューティ比を変更し実効バランシング抵抗Ｒｂｅｆを可変とすることも可能である。
ここで、上記で説明したように、セルコントローラＩＣ１００の電圧測定回路の入力側のどこかでリークが発生した場合、高い端子間電圧が検出されたセルのデューティ比を上記で説明したように変更して、上記の式（４３）で設定される実効バランシング抵抗の値に設定することにより、リーク発生時の過充電を避けることができる。
すなわち、リーク発生がない場合のバランシングスイッチのデューティ制御と、リーク発生した場合のバランシングスイッチのデューティ制御を切り替えることで、単電池セルの過充電を避け、電池システムの安全かつ安定した稼働を実現することができる。 (Switching the effective balancing resistance when a leak occurs)
In general, the balancing resistor is set to have as large a balancing current as possible so that variations in voltage between terminals of a plurality of single cells constituting the battery system can be quickly aligned. At the same time, the temperature rise of the cell controller C100 due to the balancing resistance due to the balancing current and the heat generated by the balancing switch is set to be equal to or lower than a predetermined temperature. Furthermore, it is also possible to change the effective balancing resistance Rb ef by changing the ON / OFF duty ratio of the balancing switch in consideration of the environmental temperature.
Here, as described above, when a leak occurs somewhere on the input side of the voltage measurement circuit of the cell controller IC 100, the duty ratio of the cell in which a high inter-terminal voltage is detected is changed as described above. Thus, by setting the value of the effective balancing resistance set by the above equation (43), it is possible to avoid overcharging when a leak occurs.
In other words, by switching between the duty control of the balancing switch when there is no leak and the duty control of the balancing switch when there is a leak, it avoids overcharging of the unit cells and realizes safe and stable operation of the battery system. be able to.

上記の説明では、１つのセルグループ１２０とこのセルグループ１２０を監視するセルコントローラＩＣ１００の例について本発明による組電池の監視装置の動作について説明した。また、この組電池の監視装置でのバランシング放電動作について、３つの単電池セルの中央のセルでリークが発生したとして説明した。
セルグループ１２０の複数の単電池セル１１０の最上位（高電位側）あるいは最下位（低電位側）でリークが発生した場合には、最上位のセルの隣の下位のセル、あるいは最下位のセルの隣の上位のセルに対して、上記の説明と同様な方法が適用できることは、式（２）あるいは（３）の説明で明らかである。 In the above description, the operation of the battery pack monitoring apparatus according to the present invention has been described with respect to an example of one cell group 120 and the cell controller IC 100 that monitors the cell group 120. Further, the balancing discharge operation in the assembled battery monitoring device has been described on the assumption that a leak has occurred in the center cell of the three unit cells.
When a leak occurs at the highest level (high potential side) or the lowest level (low potential side) of the plurality of unit cells 110 in the cell group 120, the lower cell next to the highest level cell or the lowest level cell It is clear from the description of Expression (2) or (3) that the same method as described above can be applied to the upper cell adjacent to the cell.

（ＲＣフィルタ回路の変形例１、２でのバランシング放電）
尚、上記のバランシング放電の説明では、ＲＣフィルタのコンデンサは図２に示すようにセルコントローラＩＣ１００の電圧検出端子（ＣＶ端子）間に接続されると想定されているが、ＲＣフィルタのコンデンサがセルコントローラＩＣ１００のグラウンド（ＧＮＤ）に接続される場合（ＲＣフィルタ回路の変形例１、図３）、あるいはセルグループの中間電位の電圧検出線に接続される場合（ＲＣフィルタ回路の変形例２、図４）あるいは別の個所に接続される場合がある。その場合でも、コンデンサにリーク電流が流れることにより、ＲＣフィルタのＲ（Ｒｃｖ）で電圧降下が発生し、セル電圧検出値の低下は発生するので、同様に考えることができる。 (Balanced discharge in the modified examples 1 and 2 of the RC filter circuit)
In the above description of the balancing discharge, it is assumed that the capacitor of the RC filter is connected between the voltage detection terminals (CV terminals) of the cell controller IC 100 as shown in FIG. When connected to the ground (GND) of the controller IC 100 (RC filter circuit modification 1, FIG. 3), or when connected to the voltage detection line of the intermediate potential of the cell group (RC filter circuit modification 2, FIG. 4) Or it may be connected to another location. Even in such a case, a leak current flows through the capacitor, so that a voltage drop occurs in R (Rcv) of the RC filter, and a drop in the cell voltage detection value occurs.

すなわち、リーク放電電流が流れる電圧検出線をセル電圧の電圧検出線として用いているセルの検出電圧がリークによって影響を受け、上昇する。検出電圧の低下したセルがバランシング電流分過充電されるので、その過充電の到達電圧は、バランシング電流値と同一のリーク電流が流れた場合に発生する誤差と、電池の使用上限電圧の和となる。   That is, the detection voltage of the cell using the voltage detection line through which the leak discharge current flows as the voltage detection line of the cell voltage is affected by the leak and rises. Since the cell with the lowered detection voltage is overcharged by the balancing current, the overcharge voltage reaches the sum of the error that occurs when the same leakage current as the balancing current value flows and the upper limit voltage of the battery. Become.

これらのＲＣフィルタ回路の変形例においても、上記で説明したような、リーク放電電流とバランシング放電電流が同じ大きさとなる条件の、セル電圧入力抵抗Ｒｃｖと実効バランシング電流Ｒｂｅｆの関係を同様に求めることができる。
説明を簡単にするため、リーク発生が検出されたときの全単電池セルの実電圧は同じとなっており、充放電後の全単電池セルの検出電圧が同じになるとする。これは上記の図２のＲＣフィルタ回路での説明と同等の条件である。
図２ではＲＣフィルタ回路のコンデンサの印加電圧が、単電池セル１個分となっているが、図３、図４の場合は、図２の場合と比較して、コンデンサが接続される２つの電圧検出線の間の電池の個数分だけ印加電圧が増えることになる。
したがって、リーク放電電流も電池の個数分だけ増加する。これと同じバランシング放電電流を流すには、上記の図２のＲＣフィルタ回路での説明の場合と比較して、実効バランシング抵抗を電池の個数分だけ小さい値とすればよい。 Also in these modified examples of the RC filter circuit, the relationship between the cell voltage input resistance Rcv and the effective balancing current Rb ef under the condition that the leakage discharge current and the balancing discharge current are the same as described above is similarly obtained. be able to.
In order to simplify the explanation, it is assumed that the actual voltages of all the unit cells when the occurrence of leakage is detected are the same, and the detected voltages of all the unit cells after charging and discharging are the same. This is a condition equivalent to that described in the RC filter circuit of FIG.
In FIG. 2, the applied voltage of the capacitor of the RC filter circuit is equivalent to one unit cell, but in the case of FIGS. 3 and 4, two capacitors to which the capacitor is connected are compared to the case of FIG. The applied voltage increases by the number of batteries between the voltage detection lines.
Accordingly, the leakage discharge current also increases by the number of batteries. In order to allow the same balancing discharge current to flow, the effective balancing resistance may be set to a value that is smaller by the number of batteries as compared with the case of the description of the RC filter circuit of FIG.

たとえば、図３のＲＣフィルタ回路で、電圧検出線ＳＬ２とグラウンド線（ＧＬ）との間に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生した場合（図９参照）、リーク放電電流によって、電圧検出線ＳＬ２が接続されたＣＶ端子の電位が低下し、電圧検出線ＳＬ２の上側のセル（セル１）の検出電圧が上昇する。
この検出電圧の上昇の大きさは、電圧検出線ＳＬ２とＳＬ５の間に３個の単電池セルがあるので、図２の場合に比べ３倍となる。これに対応してリーク放電電流は３倍となり、またこれにバランスするための実効バランシング抵抗は１／３になる。 For example, in the RC filter circuit of FIG. 3, when a leak occurs in the capacitor 103 connected between the voltage detection line SL2 and the ground line (GL) (see FIG. 9), the voltage detection line SL2 is caused by the leakage discharge current. The potential of the CV terminal to which is connected decreases, and the detection voltage of the cell (cell 1) on the upper side of the voltage detection line SL2 increases.
The magnitude of the increase in the detection voltage is three times that in the case of FIG. 2 because there are three unit cells between the voltage detection lines SL2 and SL5. Correspondingly, the leakage discharge current is tripled, and the effective balancing resistance for balancing with this is １ ／.

また、前述のように、リーク検出スイッチのオフ／オンでのセル電圧の検出電圧差から、リーク抵抗を算出できるので、これを考慮して式（４１）から、Ｒｂｅｆを可変に調整することも可能である。
通常リークの進行は遅いので、このようにＲｂｅｆを可変に調整してバランシング放電を行うことで効率よく安全に充放電制御を行うことができる。
なお、以上で説明したバランシング放電でのバランシングスイッチのデューティ制御では、実効バランシング抵抗はバッテリコントローラ２００で算出され、この実効バランシング抵抗となるようなバランシングスイッチ制御指令がバッテリコントローラ２００からセルコントローラＩＣ１００に送信され、セルコントローラＩＣ１００でバランシングスイッチのオンオフのデューティ制御が行われる。 Further, as described above, since the leak resistance can be calculated from the difference between the detection voltages of the cell voltages when the leak detection switch is turned on / off, Rb ef is variably adjusted from Equation (41) in consideration of this. Is also possible.
Since the progress of leakage is usually slow, charge / discharge control can be performed efficiently and safely by adjusting Rb ef in a variable manner and performing balancing discharge.
Note that, in the duty control of the balancing switch in the balancing discharge described above, the effective balancing resistance is calculated by the battery controller 200, and a balancing switch control command that becomes this effective balancing resistance is transmitted from the battery controller 200 to the cell controller IC 100. Then, the cell controller IC 100 performs on / off duty control of the balancing switch.

しかしながら、リークの進行が早い場合は、電池システムの使用停止や、メンテナンスを早急に行う必要がある。したがって、リークが発生した時には、アラームを発生して速やかに運転者に通報することが必要である。さらに、リーク抵抗の抵抗値を適宜モニターし、たとえばそのリーク電流の増大が顕著になった場合はこれを運転者に通報することも可能である。
また、１つのコンデンサ１０３でリーク発生が検出された時には、他のコンデンサにおいても、劣化が始まっている可能性がある。あるいは、コンデンサ以外の部分、たとえばセルコントローラＩＣ１００のセル電圧入力端子（ＣＶ端子）１０５付近の配線パターンでも絶縁の劣化が始まっている可能性がある。安全性の観点からは、たとえば上記のようにの電圧検出線ＳＬ２とグラウンド線（ＧＬ）の間でのリークの場合であっても（図６参照）、セル１のバランシングスイッチのデューティ比を１／３にせず、たとえば式（４３）で算出される、セル電圧１個分の場合の実効バランシング抵抗として車両の稼働を継続するが、早急にメンテナンス等の対策を行うことが望ましい。 However, if the leak progresses quickly, it is necessary to stop using the battery system and perform maintenance immediately. Therefore, when a leak occurs, it is necessary to generate an alarm and promptly notify the driver. Furthermore, the resistance value of the leak resistance is monitored as appropriate, and for example, when the increase in the leak current becomes significant, this can be reported to the driver.
Further, when the occurrence of leak is detected in one capacitor 103, there is a possibility that other capacitors have started to deteriorate. Alternatively, there is a possibility that the deterioration of the insulation has begun in a portion other than the capacitor, for example, a wiring pattern near the cell voltage input terminal (CV terminal) 105 of the cell controller IC 100. From the viewpoint of safety, for example, even in the case of leakage between the voltage detection line SL2 and the ground line (GL) as described above (see FIG. 6), the duty ratio of the balancing switch of the cell 1 is set to 1. The operation of the vehicle is continued as an effective balancing resistance in the case of one cell voltage calculated by, for example, the equation (43) instead of / 3, but it is desirable to take measures such as maintenance as soon as possible.

なお、上記で説明した他の実施形態（リーク発生時のバランシング放電でのデューティ比制御）は、セル電圧入力抵抗Ｒｃｖを低めの値、たとえば３００Ω程度とする構成の電池システム監視装置で特に有効な過充電回避の方法となる。セル電圧入力抵抗Ｒｃｖを小さめにするとＲＣフィルタとしてのカットオフ周波数が高くなるので、このような構成ではセルコントローラＩＣ１００の電圧測定回路（不図示）に二重積分型のノイズに強いＡＤ変換回路が用いられる。
セル電圧入力抵抗が小さいと、リーク検出スイッチのオフ／オンでリークが検出された時のリーク抵抗も上記の値より小さくなる。これは、リーク検出スイッチのオフ／オンでのセル電圧の検出値ＶｏｆｆとＶｏｎの差が検出できる所定の大きさ以上となるリーク抵抗も小さくなるためである。詳細な説明は省略するが、リーク抵抗はある程度小さくなると進行が早くなるので、測定されたセル電圧の補正を行うより、このようなバランシング放電でのデューティ比制御を行った方が有効な場合がある。 Note that the other embodiment described above (duty ratio control in balancing discharge when a leak occurs) is particularly effective in a battery system monitoring apparatus having a configuration in which the cell voltage input resistance Rcv is set to a low value, for example, about 300Ω. This is a method of avoiding overcharge. If the cell voltage input resistance Rcv is made smaller, the cut-off frequency as the RC filter becomes higher. In such a configuration, a voltage measuring circuit (not shown) of the cell controller IC 100 has an AD converter circuit that is resistant to double integration noise. Used.
When the cell voltage input resistance is small, the leak resistance when the leak is detected by turning on / off the leak detection switch is also smaller than the above value. This is because the leak resistance that is greater than or equal to a predetermined magnitude at which the difference between the cell voltage detection values V off and V on when the leak detection switch is turned on / off can be detected. Although detailed explanation is omitted, since the progress becomes faster when the leak resistance becomes small to some extent, it may be more effective to perform duty ratio control with such balancing discharge than to correct the measured cell voltage. is there.

さらに、リークが発生した場合は、電池システムを用いないで車両を稼働することも考えられる。このような場合は、リークが検出された時に、バッテリコントローラ２００が正極側コンタクタ３１０および負極側コンタクタ３２０をオフとして、インバータ３４０と電池システム１３０の接続を切り離すことが可能である。あるいは、リークの発生を運転者に通知して、運転者の指示によりインバータ３４０と電池システム１３０の接続を切り離すことも可能である。   Furthermore, when a leak occurs, it is conceivable to operate the vehicle without using the battery system. In such a case, when a leak is detected, the battery controller 200 can turn off the positive electrode side contactor 310 and the negative electrode side contactor 320 and disconnect the connection between the inverter 340 and the battery system 130. Alternatively, it is possible to notify the driver of the occurrence of leakage and disconnect the connection between the inverter 340 and the battery system 130 according to the driver's instruction.

以上の説明は、ＲＣフィルタ回路のコンデンサ１０３が図２〜４に示すように接続されている場合について説明した。前述のように、グラウンド線（ＧＬ）にコンデンサ１０３の一端を接続する回路構成の代わりに、電源線（ＶＬ）にコンデンサ１０３の一端を接続する回路構成であっても上記と同様なバランシング動作が可能であることは明白であり、この詳細な説明は省略する。ただし、この場合でも、上記の説明と同様に、リーク電流によりＣＶ端子での電圧上昇を生じるＲｃｖが設けられた電圧検出線の上側のセルの検出電圧は低下し、また、リーク電流によりＣＶ端子での電圧降下を生じるＲｃｖが設けられた電圧検出線の上側のセルの検出電圧が上昇することになる。   In the above description, the case where the capacitor 103 of the RC filter circuit is connected as shown in FIGS. As described above, a balancing operation similar to the above is achieved even in a circuit configuration in which one end of the capacitor 103 is connected to the power supply line (VL) instead of the circuit configuration in which one end of the capacitor 103 is connected to the ground line (GL). It is obvious that this is possible, and this detailed description is omitted. However, even in this case, similarly to the above description, the detection voltage of the cell on the upper side of the voltage detection line provided with Rcv that causes a voltage increase at the CV terminal due to the leakage current decreases, and the leakage current causes the CV terminal to Thus, the detection voltage of the cell on the upper side of the voltage detection line provided with Rcv that causes a voltage drop at the point of time rises.

なお、図３あるいは図７に示すように、コンデンサ１０３の一端がグラウンド線（ＧＬ）に接続されている場合で、最上位電位のセルであるセル１のＲＣフィルタのコンデンサ１０３にリークが発生した場合は、電圧降下はセル１の端子間電圧でのみ発生し、他のセルでは発生しない。
このような場合は、セル１以外のセルでリーク検出スイッチがオフとオンでの検出電圧差がないことを確認して、電圧検出線ＳＬ１に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生していると判断する。
なお、この際の検出電圧補正の方法は、上記の式（２０）、（２１）で説明した補正方法で同様に補正できる。
ただし、図３の場合は以下の式（４４）、図７の場合は以下の式（４５）となる。
Ｖｃ１（ｔ）＝（Ｖ１（ｔ）＋（Ｖ１（ｔ）＋・・・＋Ｖ４（ｔ））×ＲＦ）
／（１−ＲＦ） ．．．（４４）
Ｖｃ１（ｔ）＝（Ｖ１（ｔ）＋（Ｖ１（ｔ）＋・・・＋Ｖ１２（ｔ））×ＲＦ）
／（１−ＲＦ） ．．．（４５）
ただしＲＦは、式（２１）で示すものである。 As shown in FIG. 3 or FIG. 7, when one end of the capacitor 103 is connected to the ground line (GL), a leak occurred in the capacitor 103 of the RC filter of the cell 1 that is the highest potential cell. In this case, the voltage drop occurs only at the voltage between the terminals of the cell 1 and does not occur in other cells.
In such a case, it is confirmed that there is no difference in the detection voltage between the cells other than the cell 1 and that the leakage detection switch is off and on, and there is a leak in the capacitor 103 connected to the voltage detection line SL1. to decide.
The detection voltage correction method at this time can be similarly corrected by the correction method described in the above equations (20) and (21).
However, in the case of FIG. 3, the following equation (44) is obtained, and in the case of FIG. 7, the following equation (45) is obtained.
Vc1 (t) = (V1 (t) + (V1 (t) +... + V4 (t) ) × R F )
/ (1-R F ). . . (44)
Vc1 (t) = (V1 (t) + (V1 (t) +... + V12 (t) ) × R F )
/ (1-R F ). . . (45)
However, RF is shown by Formula (21).

また、図３あるいは図７に示す回路とは逆に、コンデンサ１０３の一端が電源線（ＶＬ）に接続されている場合（不図示）で、最下位電位のセル（図３のセル４または図７のセル１２）のＲＣフィルタのコンデンサ１０３にリークが発生した場合は、電圧降下はこの最下位電位のセルの端子間電圧でのみ発生し、他のセルでは発生しない。
このような場合は、この最下位電位のセル以外のセルでリーク検出スイッチがオフとオンでの検出電圧差がないことを確認して、この最下位電位のセルの負極側に接続された電圧検出線（図３のＳＬ５または図７のＳＬ１３）に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生していると判断する。
なお、この際の検出電圧補正の方法は、上記の式（２５）で説明した補正方法で同様に補正でき、その補正式は上記の式（４４）あるいは（４５）と同じである。 In contrast to the circuit shown in FIG. 3 or FIG. 7, when one end of the capacitor 103 is connected to the power supply line (VL) (not shown), the cell having the lowest potential (cell 4 in FIG. 3 or FIG. When a leak occurs in the capacitor 103 of the RC filter of the cell 12) of No. 7, the voltage drop occurs only at the voltage between the terminals of the cell at the lowest potential, and does not occur in other cells.
In such a case, confirm that there is no difference between the detection voltage of the leak detection switch off and on in cells other than this lowest potential cell, and the voltage connected to the negative electrode side of this lowest potential cell. It is determined that a leak has occurred in the capacitor 103 connected to the detection line (SL5 in FIG. 3 or SL13 in FIG. 7).
The detection voltage correction method at this time can be similarly corrected by the correction method described in the above equation (25), and the correction equation is the same as the above equation (44) or (45).

以上の説明では、リークがＲＣフィルタのコンデンサ１０３で発生するとして説明したが、これ以外の原因、たとえば電圧入力端子（ＣＶ端子間）での配線基板の絶縁不良や、セルコントローラＩＣ１００内のＥＳＤ対策用ダイオードの絶縁不良等でもリークが発生する可能性がある。しかし、これらの場合も上記のコンデンサでのリークの場合と全く同様に理解することができるので、これらの説明も省略する。   In the above description, it has been described that the leak occurs in the capacitor 103 of the RC filter. However, other causes, for example, insulation failure of the wiring board at the voltage input terminal (between the CV terminals), and ESD countermeasures in the cell controller IC 100 Leakage may occur due to poor insulation of the diode. However, since these cases can be understood in exactly the same way as the case of the leak in the above capacitor, their explanation is also omitted.

以上での説明を簡単にまとめると、本発明による電池システム監視装置は、以下のような特徴を有する。
（１）本発明による電池システム監視装置は、複数の単電池セルを有する電池システムを監視し、単電池セルの端子間電圧であるセル電圧を測定するための電圧測定部と、この電圧測定部にセル電圧を入力するための電圧入力抵抗と、当該電圧入力抵抗と共にＲＣフィルタを構成するコンデンサと、当該電圧入力抵抗をバイパスするリーク検出スイッチとを各単電池毎に備え、リーク検出スイッチをオンとした時のセル電圧である第１のセル電圧とオフとした時のセル電圧である第２のセル電圧とを測定し、第１のセル電圧と第２のセル電圧の差を検出して、コンデンサのリークの有無を判定することが可能である。
（２）また本発明による電池システム監視装置は、コンデンサにリークがあると判定された場合に、この電池システム監視装置を備えた車両の始動時に測定した上記の第１のセル電圧および第２のセル電圧を用いて、電池システム監視装置を備えた車両の稼働時に当該コンデンサに対応する単電池セルの第１のセル電圧を補正することが可能である。この第１のセル電圧を補正することにより、単電池セルの過充電を回避することができるとともに、第１のセル電圧を用いた、電池システムおよび電池監視装置を含む蓄電装置の種々の診断を正確に行うことができる。
（３）また本発明による電池システム監視装置は、バランシング放電抵抗と、バランシング放電電流のオンオフを制御するスイッチング素子とを備えた、複数の単電池セルの充電状態を揃えるためのバランシング放電を行うバランシング放電回路を更に備え、コンデンサにリークがあると判定された場合に、この電池システム監視装置を備えた車両の始動時に測定した第１のセル電圧および第２のセル電圧に基づいて、バランシング放電回路の実効抵抗値を制御するように当該スイッチング素子を制御することが可能である。これにより単電池セルの過充電を回避することができる。
（４）さらに本発明による電池システム監視装置を用いて、コンデンサにリークがあると判定された場合に、電池システムと直流電力の授受を行うインバータとの接続を遮断することが可能である。 To summarize the above description, the battery system monitoring apparatus according to the present invention has the following characteristics.
(1) A battery system monitoring apparatus according to the present invention monitors a battery system having a plurality of single battery cells and measures a cell voltage, which is a voltage between terminals of the single battery cell, and the voltage measurement section. on the voltage input resistance for inputting a cell voltage, and a capacitor constituting an RC filter with the voltage input resistor, and a leak detection switch for bypassing the voltage input resistance for each unit cell, the leakage detection switch Measure the first cell voltage, which is the cell voltage when turned off, and the second cell voltage, which is the cell voltage when turned off, and detect the difference between the first cell voltage and the second cell voltage. It is possible to determine the presence or absence of capacitor leakage.
(2) Further, the battery system monitoring device according to the present invention, when it is determined that there is a leak in the capacitor, the first cell voltage and the second cell voltage measured when the vehicle equipped with the battery system monitoring device is started. Using the cell voltage, it is possible to correct the first cell voltage of the single battery cell corresponding to the capacitor during operation of the vehicle equipped with the battery system monitoring device. By correcting the first cell voltage, it is possible to avoid overcharging of the single battery cell, and to perform various diagnoses of the power storage device including the battery system and the battery monitoring device using the first cell voltage. Can be done accurately.
(3) Moreover, the battery system monitoring apparatus according to the present invention includes balancing discharge resistors and a switching element that controls on / off of the balance discharge current, and performs balancing discharge for balancing the charge states of a plurality of unit cells. A balancing discharge circuit further comprising a discharge circuit and based on the first cell voltage and the second cell voltage measured when starting the vehicle having the battery system monitoring device when it is determined that there is a leak in the capacitor The switching element can be controlled so as to control the effective resistance value. Thereby, the overcharge of a single battery cell can be avoided.
(4) Furthermore, using the battery system monitoring apparatus according to the present invention, when it is determined that there is a leak in the capacitor, it is possible to cut off the connection between the battery system and the inverter that transmits and receives DC power.

以上の説明は本発明の実施形態の例であり、本発明はこれらの実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の特徴を損なわずに様々な変形実施が可能である。したがって、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。   The above description is an example of embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to these embodiments. Those skilled in the art can implement various modifications without impairing the features of the present invention. Therefore, other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention.

１０：電池システム監視装置
１００：セルコントローラＩＣ
１０１：セル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）
１０２：バランシング抵抗（Ｒｂ）
１０３：コンデンサ
１０４：Ｖｃｃ端子（ＶＣＣ）
１０５：電圧入力端子（ＣＶ）
１０６： バランシング端子（ＢＳ端子）
１０７：グラウンド端子（ＧＮＤ端子）
１０８：バランシングスイッチ（ＢＳＷ）
１０９：リーク検出スイッチ
１１０：単電池セル
１２０：セルグループ
１３０：電池システム
１３１：リーク抵抗（ＲＬ）
１３２：リーク放電電流（ＩＬ）
２００：バッテリコントローラ
２０１、２０２：シグナルアイソレータ
２１０：電圧センサ
２２０：電流センサ
３００：モータコントローラ
３１０：正極側コンタクタ
３２０：負極側コンタクタ
３３０：平滑コンデンサ
３４０：インバータ
３５０：モータ
４００：車両コントローラ
ＳＬ１〜５：電圧検出線
ＢＬ：バランシング線
ＧＬ：グラウンド線
ＶＬ：電源線 10: Battery system monitoring device 100: Cell controller IC
101: Cell voltage input resistance (Rcv)
102: Balancing resistance (Rb)
103: Capacitor 104: Vcc terminal (VCC)
105: Voltage input terminal (CV)
106: Balancing terminal (BS terminal)
107: Ground terminal (GND terminal)
108: Balancing switch (BSW)
109: Leak detection switch 110: Single battery cell 120: Cell group 130: Battery system 131: Leak resistance (RL)
132: Leakage discharge current (IL)
200: Battery controller 201, 202: Signal isolator 210: Voltage sensor 220: Current sensor 300: Motor controller 310: Positive side contactor 320: Negative side contactor 330: Smoothing capacitor 340: Inverter 350: Motor 400: Vehicle controller SL1-5: Voltage detection line BL: balancing line GL: ground line VL: power supply line

Claims (22)

複数の単電池セルを直列接続したセルグループを備えた電池システムを監視する電池システム監視装置であって、
前記セルグループを制御するセルコントローラＩＣと、
前記単電池セルの端子間電圧を測定するための、前記単電池セルの正極および負極のそれぞれと前記セルコントローラＩＣとを接続する複数の電圧検出線とを備え、
前記セルコントローラＩＣは、前記単電池セルの正極に接続された電圧検出線と負極に接続された電圧検出線との間に接続された、当該単電池セルのバランシング放電を行うバランシングスイッチを前記単電池セル毎に備え、
前記電圧検出線には、電圧入力抵抗が直列に設けられ、
前記バランシングスイッチと当該バランシングスイッチに直列に接続されたバランシング抵抗とで構成されるバランシング放電回路が前記単電池セルの正極に接続された電圧検出線と負極に接続された電圧検出線の間に接続され、
前記バランシング放電回路と前記単電池セルの正極に接続された電圧検出線との接続点および、前記バランシング放電回路と前記単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点は、それぞれ前記電圧入力抵抗より前記セルグループ側に設けられ、
前記セルコントローラＩＣは、前記バランシングスイッチの正極側と、前記単電池セルの正極に接続された電圧検出線との間に接続されるリーク検出スイッチをさらに備えることを特徴とする電池システム監視装置。 A battery system monitoring device for monitoring a battery system including a cell group in which a plurality of unit cells are connected in series,
A cell controller IC for controlling the cell group;
A plurality of voltage detection lines for connecting the cell controller IC and each of the positive electrode and the negative electrode of the single battery cell for measuring the voltage between the terminals of the single battery cell;
The cell controller IC includes a balancing switch connected between a voltage detection line connected to a positive electrode of the single battery cell and a voltage detection line connected to a negative electrode for performing balancing discharge of the single battery cell. Prepare for each battery cell,
The voltage detection line is provided with a voltage input resistor in series,
A balancing discharge circuit composed of the balancing switch and a balancing resistor connected in series to the balancing switch is connected between a voltage detection line connected to the positive electrode of the unit cell and a voltage detection line connected to the negative electrode. And
The connection point between the balancing discharge circuit and the voltage detection line connected to the positive electrode of the single battery cell, and the connection point between the balancing discharge circuit and the voltage detection line connected to the negative electrode of the single battery cell, respectively, Provided on the cell group side from the voltage input resistance,
The cell controller IC further includes a leak detection switch connected between a positive electrode side of the balancing switch and a voltage detection line connected to a positive electrode of the unit cell. 請求項１に記載の電池システム監視装置において、
前記電池システム監視装置は、前記単電池セルの端子間電圧に重畳するノイズを除去するためのコンデンサを前記単電池セル毎にさらに備え、
前記コンデンサは、前記複数の電圧検出線の内の２つの電圧検出線の間、または電源線と前記複数の電圧検出線のいずれか１つの電圧検出線の間、またはグラウンド線と前記複数の電圧検出線のいずれか１つの電圧検出線の間に接続されることを特徴とする電池システム監視装置。 The battery system monitoring device according to claim 1,
The battery system monitoring device further comprises a capacitor for each unit cell to remove noise superimposed on the voltage between the terminals of the unit cell,
The capacitor is connected between two voltage detection lines of the plurality of voltage detection lines, between a power supply line and any one of the plurality of voltage detection lines, or between a ground line and the plurality of voltages. A battery system monitoring apparatus connected between any one of the detection lines. 請求項１に記載の電池システム監視装置において、
前記バランシング抵抗は、前記バランシングスイッチの正極側と、前記単電池セルの正極に接続された電圧検出線との接続点との間に接続されることを特徴とする電池システム監視装置。 The battery system monitoring device according to claim 1,
The battery system monitoring apparatus, wherein the balancing resistor is connected between a positive electrode side of the balancing switch and a connection point between a voltage detection line connected to a positive electrode of the single battery cell. 請求項１に記載の電池システム監視装置において、
前記バランシング抵抗は、前記バランシングスイッチの負極側と、前記単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点との間に接続されることを特徴とする電池システム監視装置。 The battery system monitoring device according to claim 1,
The battery system monitoring apparatus, wherein the balancing resistor is connected between a negative electrode side of the balancing switch and a connection point between a voltage detection line connected to a negative electrode of the single battery cell. 請求項１に記載の電池システム監視装置において、
前記バランシング抵抗は、前記バランシングスイッチの負極側と、前記単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点との間、および前記バランシングスイッチの負極側と、前記単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点との間にそれぞれ接続されることを特徴とする電池システム監視装置。 The battery system monitoring device according to claim 1,
The balancing resistor is connected between a negative electrode side of the balancing switch and a connection point of a voltage detection line connected to the negative electrode of the single battery cell, and between a negative electrode side of the balancing switch and a negative electrode of the single battery cell. A battery system monitoring device, wherein the battery system monitoring device is connected between a connection point with a connected voltage detection line. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電池システム監視装置において、
前記電池システム監視装置は、複数の前記セルグループと、当該複数の前記セルグループを制御する複数の前記セルコントローラＩＣと、当該複数のセルコントローラＩＣを制御するバッテリコントローラとを備えることを特徴とする電池システム監視装置。 In the battery system monitoring apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The battery system monitoring apparatus includes a plurality of the cell groups, a plurality of the cell controller ICs that control the plurality of cell groups, and a battery controller that controls the plurality of cell controller ICs. Battery system monitoring device. 請求項６に記載の電池システム監視装置において、
前記セルコントローラＩＣは、前記バッテリコントローラの指令により、前記リーク検出スイッチをオフとした時の前記単電池セルの端子間電圧である第１のセル電圧および、前記リーク検出スイッチをオンとした時の前記単電池セルの端子間電圧である第２のセル電圧を各単電池セルについて測定するリーク検出用の電圧測定を行い、
前記バッテリコントローラは、前記第１のセル電圧と前記第２のセル電圧の差が所定の値以上であれば、前記電池システムにリークが発生していると判断することを特徴とする電池システム監視装置。 The battery system monitoring device according to claim 6,
The cell controller IC has a first cell voltage, which is a voltage between the terminals of the unit cell when the leak detection switch is turned off, and a time when the leak detection switch is turned on according to a command from the battery controller. Perform a voltage measurement for leak detection to measure a second cell voltage, which is a voltage between terminals of the unit cell, for each unit cell,
The battery controller is characterized in that if the difference between the first cell voltage and the second cell voltage is greater than or equal to a predetermined value, the battery controller determines that a leak has occurred in the battery system. apparatus. 請求項６に記載の電池システム監視装置において、
前記セルコントローラＩＣは、前記バッテリコントローラの指令により、前記セルグループの全ての単電池セルのリーク検出用の電圧測定を行い、
前記バッテリコントローラは、２つの隣り合って接続された単電池セルにおいて、上位の単電池セルでの第１のセル電圧が第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上大きく、下位の単電池セルでの前記第１のセル電圧が前記第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上小さい場合は、前記下位の単電池セルはリークが発生しているリーク発生セルであると判断するリーク判定部を備えることを特徴とする電池システム監視装置。 The battery system monitoring device according to claim 6,
The cell controller IC performs voltage measurement for leak detection of all the unit cells in the cell group according to the command of the battery controller,
In the battery controller, the first cell voltage in the upper unit cell is larger than the second cell voltage by a predetermined value (> 0) or more in two adjacent unit cells, and the lower unit cell. When the first cell voltage in the battery cell is smaller than the second cell voltage by a predetermined value (> 0) or more, it is determined that the lower unit cell is a leak generating cell in which a leak has occurred. A battery system monitoring device comprising: a leak determination unit that performs 請求項６に記載の電池システム監視装置において、
前記セルコントローラＩＣは、前記バッテリコントローラの指令により、前記セルグループの全ての単電池セルのリーク検出用の電圧測定を行い、
前記バッテリコントローラは、２つの隣り合って接続された単電池セルにおいて、上位の単電池セルでの第１のセル電圧が第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上小さく、下位の単電池セルでの前記第１のセル電圧が前記第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上大きい場合は、前記上位の単電池セルはリークが発生しているリーク発生セルであると判断するリーク判定部を備えることを特徴とする電池システム監視装置。 The battery system monitoring device according to claim 6,
The cell controller IC performs voltage measurement for leak detection of all the unit cells in the cell group according to the command of the battery controller,
In the battery controller, the first cell voltage in the upper unit cell is lower than the second cell voltage by a predetermined value (> 0) or more in two adjacent unit cells, and the lower unit cell. If the first cell voltage in the battery cell is greater than the second cell voltage by a predetermined value (> 0) or more, it is determined that the upper unit cell is a leak generating cell in which a leak has occurred. A battery system monitoring apparatus comprising: a leak determination unit that performs 請求項８に記載の電池システム監視装置において、
前記バッテリコントローラは、車両始動時に測定された前記単電池セルの前記第１のセル電圧と前記第２のセル電圧を用いて、車両稼働時に測定される前記リーク発生セルと当該リーク発生セルに隣り合って接続された上位の単電池セルのそれぞれの前記第１のセル電圧から、前記リーク発生セルと当該リーク発生セルに隣り合って接続された上位の単電池セルのそれぞれの実電圧を算出する電圧補正部を備えることを特徴とする電池システム監視装置。 The battery system monitoring device according to claim 8,
The battery controller uses the first cell voltage and the second cell voltage of the single battery cell measured at the time of starting the vehicle, and is adjacent to the leak generating cell and the leak generating cell measured during vehicle operation. Ri from matching each of the first cell voltage of the unit battery cells connected upper, respectively the actual voltage of the single-battery cells of higher said connected matches Ri next to leakage generation cell and the leakage generation cell A battery system monitoring device comprising a voltage correction unit for calculation. 請求項９に記載の電池システム監視装置において、
前記バッテリコントローラは、車両始動時に測定された前記単電池セルの前記第１のセル電圧と前記第２のセル電圧を用いて、車両稼働時に測定される前記リーク発生セルと当該リーク発生セルに隣り合って接続された下位の単電池セルのそれぞれの前記第１のセル電圧から、前記リーク発生セルと当該リーク発生セルに隣り合って接続された下位の単電池セルのそれぞれの実電圧を算出する電圧補正部を備えることを特徴とする電池システム監視装置。 The battery system monitoring device according to claim 9,
The battery controller uses the first cell voltage and the second cell voltage of the single battery cell measured at the time of starting the vehicle, and is adjacent to the leak generating cell and the leak generating cell measured during vehicle operation. Ri from each of the first cell voltage of matching connected subordinate single cells, each of the actual voltage of the single-battery cells of the lower said connected matches Ri next to leakage generation cell and the leakage generation cell A battery system monitoring device comprising a voltage correction unit for calculation. 請求項７に記載の電池システム監視装置において、
リークが発生したと判断された場合に、前記バッテリコントローラは、前記セルコントローラＩＣを制御して、バランシングスイッチのデューティ比を所定の値以下に設定することを特徴とする電池システム監視装置。 The battery system monitoring device according to claim 7,
When it is determined that a leak has occurred, the battery controller controls the cell controller IC to set the duty ratio of the balancing switch to a predetermined value or less. 請求項８に記載の電池システム監視装置において、
前記バッテリコントローラは、前記セルコントローラＩＣを制御して、前記リーク発生セルに隣り合って接続された上位の単電池セルのバランシングスイッチのデューティ比を所定の値以下に設定することを特徴とする電池システム監視装置。 The battery system monitoring device according to claim 8,
The battery controller controls the cell controller IC to set a duty ratio of a balancing switch of an upper unit cell connected adjacent to the leak-generating cell to a predetermined value or less. System monitoring device. 請求項９に記載の電池システム監視装置において、
前記バッテリコントローラは、前記セルコントローラＩＣを制御して、前記リーク発生セルに隣り合って接続された下位の単電池セルのバランシングスイッチのデューティ比を所定の値以下に設定することを特徴とする電池システム監視装置。 The battery system monitoring device according to claim 9,
The battery controller controls the cell controller IC to set a duty ratio of a balancing switch of a lower unit cell connected adjacent to the leak cell to a predetermined value or less. System monitoring device. 請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の電池システム監視装置において、
前記バランシングスイッチのデューティ比の前記所定の値は、電圧検出線に設けられた電圧入力抵抗の抵抗値と、前記単電池セルの過充電保護電圧値と、前記単電池セルのＳＯＣが１００％の場合の電圧値とから算出される値であることを特徴とする電池システム監視装置。 The battery system monitoring device according to any one of claims 12 to 14,
The predetermined value of the duty ratio of the balancing switch includes a resistance value of a voltage input resistor provided on a voltage detection line, an overcharge protection voltage value of the single battery cell, and an SOC of the single battery cell of 100%. A battery system monitoring device characterized in that the value is calculated from the voltage value of the case. 請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の電池システム監視装置と、電池システムとを備えることを特徴とする蓄電装置。   An electrical storage device comprising: the battery system monitoring device according to any one of claims 1 to 15; and a battery system. 請求項１６に記載の蓄電装置を備えることを特徴とする電動駆動装置。   An electric drive device comprising the power storage device according to claim 16. 請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の電池システム監視装置において、
リークが発生したと判断された場合のバランシングスイッチのデューティ比の前記所定の値を算出する方法であって、
前記所定の値は、電圧検出線に設けられた電圧入力抵抗の抵抗値と、前記単電池セルの過充電保護電圧値と、前記単電池セルのＳＯＣが１００％の場合の電圧値とから算出される値であることを特徴とするバランシングスイッチの実効抵抗値の算出方法。 The battery system monitoring device according to any one of claims 12 to 14,
A method of calculating the predetermined value of the duty ratio of the balancing switch when it is determined that a leak has occurred,
The predetermined value is calculated from a resistance value of a voltage input resistor provided on a voltage detection line, an overcharge protection voltage value of the single battery cell, and a voltage value when the SOC of the single battery cell is 100%. A method for calculating an effective resistance value of a balancing switch, characterized in that: 電池システムを構成する複数の単電池セルの端子間電圧であるセル電圧をそれぞれ測定するための電圧測定部と、この電圧測定部に前記セル電圧を入力するための電圧入力抵抗と、当該電圧入力抵抗と共にＲＣフィルタを構成するコンデンサと、当該電圧入力抵抗をバイパスするリーク検出スイッチとを各単電池セル毎に備えた電池システム監視装置の監視方法において、
前記リーク検出スイッチをオンとした時のセル電圧である第１のセル電圧とオフとした時のセル電圧である第２のセル電圧とを測定し、
前記第１のセル電圧と前記第２のセル電圧の差を検出して、前記コンデンサのリークの有無を判定することを特徴とする電池システム監視方法。 A voltage measuring unit for measuring a cell voltage, which is a voltage between terminals of a plurality of unit cells constituting the battery system, a voltage input resistor for inputting the cell voltage to the voltage measuring unit, and the voltage input and a capacitor constituting an RC filter with the resistance, in the monitoring method of a battery system monitoring device that includes a leak detection switch for bypassing the voltage input resistance for each single-battery cells,
Measuring a first cell voltage that is a cell voltage when the leak detection switch is turned on and a second cell voltage that is a cell voltage when the leak detection switch is turned off;
A battery system monitoring method, comprising: detecting a difference between the first cell voltage and the second cell voltage to determine whether or not the capacitor leaks. 請求項１９に記載の電池システム監視方法において、
前記コンデンサにリークがあると判定された場合に、前記電池システム監視装置を備えた車両の始動時に測定した第１のセル電圧および第２のセル電圧を用いて、前記電池システム監視装置を備えた車両の稼働時に当該コンデンサに対応する単電池セルの第１のセル電圧を補正することを特徴とする電池システム監視方法。 The battery system monitoring method according to claim 19,
When it is determined that there is a leak in the capacitor, the battery system monitoring device is provided using the first cell voltage and the second cell voltage measured at the start of the vehicle provided with the battery system monitoring device. A battery system monitoring method comprising correcting a first cell voltage of a single battery cell corresponding to the capacitor during operation of a vehicle. 請求項１９または２０に記載の電池システム監視方法において、
前記電池システム監視装置は、バランシング放電抵抗と、バランシング放電電流のオンオフを制御するスイッチング素子とを備えた、前記複数の単電池セルの充電状態を揃えるためのバランシング放電を行うバランシング放電回路を備え、
前記コンデンサにリークがあると判定された場合に、前記電池システム監視装置を備えた車両の始動時に測定した第１のセル電圧および第２のセル電圧に基づいて、バランシング放電回路の実効抵抗値を制御するように前記スイッチング素子を制御することを特徴とする電池システム監視方法。 The battery system monitoring method according to claim 19 or 20,
The battery system monitoring device includes a balancing discharge circuit that performs balancing discharge for aligning the charge states of the plurality of unit cells, including a balancing discharge resistor and a switching element that controls on / off of the balancing discharge current.
When it is determined that there is a leak in the capacitor, the effective resistance value of the balancing discharge circuit is calculated based on the first cell voltage and the second cell voltage measured when starting the vehicle equipped with the battery system monitoring device. A battery system monitoring method, wherein the switching element is controlled to be controlled. 請求項１９または２０に記載の電池システム監視方法において、
前記コンデンサにリークがあると判定された場合に、前記電池システムと直流電力の授受を行うインバータとの接続を遮断することを特徴とする電池システム監視方法。 The battery system monitoring method according to claim 19 or 20,
A battery system monitoring method comprising: disconnecting a connection between the battery system and an inverter that transmits and receives DC power when it is determined that there is a leak in the capacitor.
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