JP5783197B2

JP5783197B2 - 組電池の電圧検出装置

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Description

本発明は、複数個の電池セルの直列接続体であるセルグループを複数直列接続してなる組電池に適用される組電池の電圧検出装置に関する。

この種の電圧検出装置としては、例えば下記特許文献１に記載されているように、組電池を構成する複数のセルグループのそれぞれについて、セルグループを構成する複数の電池セルのそれぞれの端子間電圧を順次検出するものが知られている。詳しくは、この装置は、電池セルの両端に接続された一対の電気経路と、一対の電気経路を介して電池セルの端子間電圧を検出する機能を有する集積回路（以下、監視回路）とを備えている。

特開２０１１−２５３７７７号公報

ところで、上記電圧検出装置において、隣接するセルグループのうち一方の正極端子及び他方の負極端子同士は、導電部材（例えばワイア）によって接続されている。また、一対の電気経路間に過電圧が印加された場合に監視回路の信頼性が低下することを回避すべく、一対の電気経路間をバイパス経路によって短絡したり、一対の電気経路間をツェナーダイオードによって接続したりしている。

ここで、一対の電気経路間を短絡する構成では、組電池に充放電電流が流れる場合において、導電部材のインピーダンスが高いことから導電部材に起電力が生じる。このため、充放電電流が導電部材に隣接する一対の電気経路間を短絡するバイパス経路に流れこみ、一対の電気経路において配線インピーダンス等に起因して電圧降下が生じることとなる。これにより、電池セルの電圧検出精度が悪化する懸念がある。また、一対の電気経路間をツェナーダイオードによって接続する構成でも、組電池に放電電流が流れる場合において、電池セルの電圧検出精度が悪化する懸念がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、上記一対の電気経路に過電圧が印加された場合における電圧検出装置の信頼性の低下を回避しつつ、電圧検出精度の悪化を好適に回避することのできる組電池の電圧検出装置を提供することにある。

上記課題を解決すべく、本発明は、複数個の電池セル（Ｃｉｊ：ｉ＝１，２：ｊ＝１〜ｍ）の直列接続体であるセルグループ（ＣＧ１，ＣＧ２）を複数直列接続してなる組電池（１０）に適用され、前記セルグループを構成する前記電池セルの１個、又は該セルグループを構成する前記電池セルの複数個の直列接続体のいずれかを単位電池と定義し、複数の前記セルグループのそれぞれについて、該セルグループを構成する前記単位電池の両端に接続された一対の電気経路（Ｌｉｊｐ，Ｌｉｊｎ，Ｌ０ｐ，Ｌ０ｎ）と、前記一対の電気経路を介して前記単位電池の端子間電圧を検出する電圧検出手段（３０，Ｌａ，Ｌｂ，３２，３４）と、隣接する前記セルグループのうち一方の正極端子及び他方の負極端子同士を接続する導電部材（４０，４２）と、前記導電部材の両端のうち一方に接続された前記電気経路及び他方に接続された前記電気経路同士を接続するバイパス経路（５０，５２）と、前記バイパス経路に設けられ、前記導電部材の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ前記バイパス経路の電流の流通を許容するバイパス手段（６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ）と、を備えることを特徴とする。

上記発明では、バイパス経路にバイパス手段が設けられている。こうした構成によれば、導電部材の端子間電圧が規定電圧以下となる場合、バイパス経路に電流を流通させないことから、導電部材に隣接する一対の電気経路に電流が流れ込まない。これにより、一対の電気経路において電圧降下が生じることを回避することができ、ひいては電圧検出手段による単位電池の電圧検出精度の悪化を好適に回避することができる。

一方、導電部材の端子間電圧が規定電圧を超えた場合には、バイパス経路に電流を流通させることから、導電部材に隣接する一対の電気経路間の電位差が増大することを回避できる。これにより、電圧検出手段を含む電圧検出装置の信頼性の低下を好適に回避することができる。このように、上記発明によれば、導電部材に隣接する一対の電気経路に過電圧が印加された場合における電圧検出装置の信頼性の低下を回避しつつ、単位電池の電圧検出精度の悪化を好適に回避することができる。

第１の実施形態にかかるシステムの全体構成図。同実施形態にかかる外部回路及び監視回路の構成図。比較技術にかかる外部回路及び監視回路の構成図。比較技術にかかる外部回路及び監視回路の構成図。第２の実施形態にかかる外部回路及び監視回路の構成図。第３の実施形態にかかる外部回路及び監視回路の構成図。第４の実施形態にかかる外部回路及び監視回路の構成図。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる組電池の電圧検出装置を車載主機としての回転機の電源となる車載高電圧バッテリに適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、高電圧バッテリとしての組電池１０は、車載高電圧システムを構成する複数の電池セルの直列接続体であり、その端子間電圧が例えば１００Ｖ以上の高電圧となる。組電池１０は、車載主機としての回転機（モータジェネレータ）の電源となったり、モータジェネレータの回生制御によって生成される電力を貯蔵したりする。なお、本実施形態では、電池セルとして、リチウムイオン２次電池を用いている。

組電池１０を構成する複数の電池セルは、集積回路（ＩＣ）として構成された監視回路Ｕｗ１〜Ｕｗｎによってその状態が監視される。詳しくは、監視回路Ｕｗ１〜Ｕｗｎは、インターフェース１２を介して取り込まれるマイコン１４からの指令に基づき、電池セルの状態監視処理を行い、その結果をインターフェース１２を介してマイコン１４に出力する。

ちなみに、マイコン１４は、車載低電圧システムを構成し、インターフェース１２は、高電圧システムと低電圧システムとの間を絶縁しつつ情報伝達を行う絶縁伝達素子（例えば、光絶縁伝達素子としてのフォトカプラ）を備えて構成されている。また、インターフェース１２を介したマイコン１４及び監視回路Ｕｗ１〜Ｕｗｎの間の情報伝達手法は、デイジーチェーン接続方式等、種々の手法を採用することができる。

監視回路Ｕｗ１〜Ｕｗｎと組電池１０との間には、外部回路Ｕｆ１〜Ｕｆｎが介在している。ここで、図２を用いて、外部回路Ｕｆｋ及び監視回路Ｕｗｋ（ｋ＝１，２…ｎ）について説明する。なお、本実施形態では、１つの監視回路Ｕｗｋの監視対象として、２つのセルグループ（電池スタックともいう）である第１のセルグループＣＧ１及び第２のセルグループＣＧ２を例示した。ここで、これらセルグループＣＧ１，ＣＧ２のそれぞれは、隣接する複数個（ｍ個）の電池セルの直列接続体として構成されている。本実施形態では、第１のセルグループＣＧ１を構成する電池セルを第１ｊの電池セルＣ１ｊ（ｊ＝１〜ｍ）と称すこととし、第２のセルグループＣＧ２を構成する電池セルを第２ｊの電池セルＣ２ｊと称すこととする。また、本実施形態において、１個の電池セルが「単位電池」に相当する。

まず、外部回路Ｕｆｋについて説明する。

第ｉｊの電池セルＣｉｊ（ｉ＝１，２）の正極端子には、第ｉｊのｐ側電気経路Ｌｉｊｐを介して監視回路Ｕｗｋの備える第ｉｊの電圧検出端子Ｖｉｊ（ピン端子）が接続されている。一方、第ｉｊの電池セルＣｉｊの負極端子には、第ｉｊのｎ側電気経路Ｌｉｊｎを介して監視回路Ｕｗｋの備える第ｉｊの端子ＣＢｉｊ（ピン端子）が接続されている。なお、本実施形態では、第１１のｎ側電気経路Ｌ１１ｎ、第１ｍのｐ側電気経路Ｌ１ｍｐ、第２１のｎ側電気経路Ｌ２１ｎ、及び第２ｍのｐ側電気経路Ｌ２ｍｐを除き、第ｉｊのｐ側電気経路Ｌｉｊｐの一部と第ｉ（ｊ＋１）のｎ側電気経路Ｌｉ（ｊ＋１）ｎの一部とは共通化されている。なお、本実施形態において、第ｉｊの電圧検出端子Ｖｉｊが、第ｉｊの電池セルＣｉｊに対応した「第１の入力端子」に相当し、第ｉｊの端子ＣＢｉｊが、第ｉｊの電池セルＣｉｊに対応した「第２の入力端子」に相当する。

外部回路Ｕｆｋは、監視回路Ｕｗｋの保護用に以下のものを備えている。まず、外部回路Ｕｆｋは、第ｉｊのｐ側電気経路Ｌｉｊｐ及び第ｉｊのｎ側電気経路Ｌｉｊｎの間を接続する第ｉｊのツェナーダイオードＤｉｊ（「単位電池間整流素子」に相当）を備えている。詳しくは、第ｉｊのツェナーダイオードＤｉｊのアノードには、第ｉｊのｎ側電気経路Ｌｉｊｎが接続され、カソードには、第ｉｊのｐ側電気経路Ｌｉｊｐが接続されている。第ｉｊのツェナーダイオードＤｉｊを備えることにより、監視回路Ｕｗｋの備える第ｉｊの電圧検出端子Ｖｉｊ及び第ｉｊの端子ＣＢｉｊの間に過電圧が印加される場合であっても、監視回路Ｕｗｋの信頼性が低下することを回避できる。

また、外部回路Ｕｆｋは、第ｉｊのｐ側電気経路Ｌｉｊｐ（第１１のｎ側電気経路Ｌ１１ｎ及び第２ｍのｐ側電気経路Ｌ２ｍｐを除く）のうち第ｉｊのツェナーダイオードＤｉｊとの接続点よりも第ｉｊの電池セルＣｉｊ側に設けられた第ｉｊのｐ側抵抗体Ｒｉｊｐと、第２１のｎ側電気経路Ｌ２１ｎのうち第２１のツェナーダイオードＤ２１との接続点よりも第２１の電池セルＣ２１側に設けられた第２１のｎ側抵抗体Ｒ２１ｎとを備えている。これら抵抗体Ｒｉｊｐ，Ｒ２１ｎの抵抗値は、非常に小さな値（例えば１Ω）に設定されている。このため、これら抵抗体Ｒｉｊｐ，Ｒ２１ｎは、組電池１０側から監視回路Ｕｗｋ側へと過電流が流れようとする場合にオープンとなることで、監視回路Ｕｗｋを過電流から保護する役割を果たす。

さらに、外部回路Ｕｆｋは、監視回路Ｕｗｋを過電流から保護すべく、第１１のｎ側電気経路Ｌ１１ｎのうち第１１のツェナーダイオードＤ１１との接続点よりも第１１の電池セルＣ１１側に設けられた第１のヒューズ１６ａと、第２ｍのｐ側電気経路Ｌ２ｍｐのうち第２ｍのツェナーダイオードＤ２ｍとの接続点よりも第２ｍの電池セルＣ２ｍ側に設けられた第２のヒューズ１６ｂとを備えている。

ちなみに、第ｉｊのｐ側電気経路Ｌｉｊｐ及び第ｉｊのｎ側電気経路Ｌｉｊｎの間には、第ｉｊのコンデンサＣｐｉｊと、第ｉｊのローパスフィルタＦｉｊ（ＲＣ回路）とが接続されている。

また、第２ｍの電池セルＣ２ｍの正極端子には、監視回路Ｕｗｋの備える電源端子ＶＣＣが接続され、第１１の電池セルＣ１１の負極端子には、監視回路Ｕｗｋの備えるグランド端子ＧＮＤが接続されている。そして、電源端子ＶＣＣ及びグランド端子ＧＮＤの間には、過電圧印加防止用のツェナーダイオードＤａと、ノイズ対策用のローパスフィルタＦａ（ＲＣ回路）とが接続されている。

続いて、監視回路Ｕｗｋについて説明する。

監視回路Ｕｗｋは、第ｉｊの電圧検出端子Ｖｉｊ及び第ｉｊの端子ＣＢｉｊの間を短絡するための第ｉｊの短絡スイッチＳｄｉｊ、マルチプレクサ３０、差動増幅回路３２及びＡＤ変換器３４を備えている。詳しくは、第ｉｊの短絡スイッチＳｄｉｊは、電池セルＣｉｊの電荷の放電によって組電池１０を構成する電池セルＣｉｊの端子間電圧の均等化を図るために設けられる。具体的には、例えば、第２１の電池セルＣ２１の電荷を放電させる場合、第２１の短絡スイッチＳｄ２１を閉操作する。これにより、第２１の電池セルＣ２１、第２１のｐ側電気経路Ｌ２１ｐ、第２１の電圧検出端子Ｖ２１、第２１の短絡スイッチＳｄ２１、第２１の端子ＣＢ２１、及び第２１のｎ側電気経路Ｌ２１ｎを備える閉回路に電流が流れることによって第２１の電池セルＣ２１の電荷が放電される。

マルチプレクサ３０は、第ｉｊの電圧検出端子Ｖｉｊ及び第１の電気経路Ｌａの間を開閉する第ｉｊのｐ側スイッチＳｐｉｊと、第ｉｊの端子ＣＢｉｊ及び第２の電気経路Ｌｂの間を開閉する第ｉｊのｎ側スイッチＳｎｉｊとを備えている。マルチプレクサ３０は、マイコン１４の指令に基づき、第１のセルグループＣＧ１及び第２のセルグループＣＧ２を構成する第ｉｊの電池セルＣｉｊの端子間電圧を順次検出すべく、これらスイッチＳｐｉｊ，Ｓｎｉｊを開閉操作する。具体的には、例えば、第１ｍの電池セルのＣ１ｍの端子間電圧を検出する場合、第１ｍのｐ側スイッチＳｐ１ｍ及び第１ｍのｎ側スイッチＳｎ１ｍを閉操作する。

第１の電気経路Ｌａには、差動増幅回路３２の非反転入力端子側が接続され、第２の電気経路Ｌｂには、差動増幅回路３２の反転入力端子側が接続されている。差動増幅回路３２から出力されるアナログ信号は、ＡＤ変換器３４によってデジタル信号に変換される。ＡＤ変換器３４によって変換されたデジタル信号は、インターフェース１２を介してマイコン１４に入力される。

なお、本実施形態において、マルチプレクサ３０、第１の電気経路Ｌａ、第２の電気経路Ｌｂ、差動増幅回路３２及びＡＤ変換器３４が、一対の電気経路Ｌｉｊｐ，Ｌｉｊｎを介して電池セルＣｉｊの端子間電圧を検出する「電圧検出手段」を構成する。

第１のセルグループＣＧ１の正極端子（第１ｍの電池セルＣ１ｍの正極端子）と第２のセルグループＣＧ２の負極端子（第２１の電池セルＣ２１の負極端子）とは、「導電部材」としてのスタック間ワイア４０によって接続されている。すなわち、スタック間ワイア４０の両端のうち高電位側の電池セルである第２１の電池セルＣ２１に接続された側は、第２１の電池セルＣ２１に対応した第２１の端子ＣＢ２１に接続され、スタック間ワイア４０の両端のうち低電位側の電池セルである第１ｍの電池セルＣ１ｍに接続された側は、第１ｍの電池セルＣ１ｍに対応した第１ｍの電圧検出端子Ｖ１ｍに接続されている。また、第１ｍのｐ側電気経路Ｌ１ｍｐのうち第１ｍのｐ側抵抗体Ｒ１ｍｐとの接続点よりも監視回路Ｕｗｋ側と、第２１のｎ側電気経路Ｌ２１ｎのうち第２１のｎ側抵抗体Ｒ２１ｎとの接続点よりも監視回路Ｕｗｋ側とは、バイパス経路５０によって接続されている。そして、バイパス経路５０には、本実施形態の特徴的構成である第１のツェナーダイオード６０ａ及び第２のツェナーダイオード６０ｂの直列接続体が設けられている。詳しくは、第１のツェナーダイオード６０ａ及び第２のツェナーダイオード６０ｂのカソード同士が接続されている。

なお、本実施形態において、第１のツェナーダイオード６０ａが、バイパス経路５０のうち低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧がブレークダウン電圧Ｖｚ（「規定電圧」に相当）を超えた場合にのみ許容する「第１の整流素子」に相当する。また、第２のツェナーダイオード６０ｂが、バイパス経路５０のうち高電位側から低電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が上記ブレークダウン電圧Ｖｚを超えた場合にのみ許容する「第２の整流素子」に相当する。

ここで、本実施形態において、第１のツェナーダイオード６０ａ及び第２のツェナーダイオード６０ｂのブレークダウン電圧Ｖｚは、組電池１０が充放電される場合においてスタック間ワイア４０の端子間電圧の取り得る最大値よりも高い電圧に設定されている。なお、第１のツェナーダイオード６０ａ及び第２のツェナーダイオード６０ｂのブレークダウン電圧Ｖｚと、第ｉｊのツェナーダイオードＤｉｊのブレークダウン電圧（「所定電圧」に相当）とは、同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。

バイパス経路５０に双方向の電流の流通を阻止する第１のツェナーダイオード６０ａ及び第２のツェナーダイオード６０ｂを設けることで、監視回路Ｕｗｋの信頼性の低下を回避しつつ、監視回路Ｕｗｋによる電池セルＣｉｊの電圧検出精度の悪化を回避することができる。以下、本実施形態で得られる効果を、図３及び図４に示す比較技術と対比しつつ説明する。

図３は、先の図２において、バイパス経路５０の第１のツェナーダイオード６０ａ及び第２のツェナーダイオード６０ｂを除去した第１の比較技術である。すなわち、この場合、第２１のｎ側電気経路Ｌ２１ｎと第１ｍのｐ側電気経路Ｌ１ｍｐとがバイパス経路５０によって短絡されることとなる。

図３に示す構成では、組電池１０に充放電電流が流れる場合において、スタック間ワイア４０のインピーダンスが高いことから、スタック間ワイア４０に起電力が生じる。このため、充放電電流がスタック間ワイア４０に隣接する一対の電気経路Ｌ１ｍｐ，Ｌ２１ｎの間を短絡するバイパス経路５０に流れこみ、一対の電気経路Ｌ１ｍｐ，Ｌ２１ｎにおいて、抵抗体Ｒ１ｍｐ，Ｒ２１ｎや配線インピーダンスに起因して電圧降下が生じることとなる。これにより、スタック間ワイア４０に隣接する電池セルＣ２１，Ｃ１ｍの電圧検出精度が悪化する懸念がある。なお、図３において、アノードが第１ｍのｐ側電気経路Ｌ１ｍｐに接続されたツェナーダイオードがバイパス経路５０に設けられた構成であっても、組電池１０に放電電流が流れる場合には同様の問題が生じ得る。

こうした問題に対処すべく、図４に示すように、バイパス経路５０を除去した第２の比較技術を採用する場合、監視回路Ｕｗｋの信頼性が低下するおそれがある。

つまり、第１ｍのツェナーダイオードＤ１ｍに過電圧が印加されることで第１ｍのツェナーダイオードＤ１ｍがショートすると、第１ｍの電池セルＣ１ｍ、第１ｍのｐ側抵抗体Ｒｓ１ｍ、第１ｍのツェナーダイオードＤ１ｍ及び第１（ｍ−１）のｐ側抵抗体Ｒｓ１（ｍ−１）を備える閉回路に過電流が流れることで、第１ｍのｐ側抵抗体Ｒｓ１ｍがオープンする。第１ｍのｐ側抵抗体Ｒｓ１ｍがオープンすると、第１ｍの電圧検出端子Ｖ１ｍ及び第１ｍの端子ＣＢ１ｍ間の過電圧の印加は回避できるものの、第２１の端子ＣＢ２１及び第１ｍの端子ＣＢ１ｍ間に過電圧が印加されることで、監視回路Ｕｗｋの信頼性が低下する懸念がある。

これに対し、先の図２に示した本実施形態によれば、組電池１０に放電電流が流れる場合において、スタック間ワイア４０の端子間電圧が第２のツェナーダイオード６０ｂのブレークダウン電圧Ｖｚ以下となる場合、バイパス経路５０に電流を流通させない。一方、組電池１０に充電電流が流れる場合において、スタック間ワイア４０の端子間電圧が第１のツェナーダイオード６０ａのブレークダウン電圧Ｖｚ以下となる場合、バイパス経路５０に電流を流通させない。このため、組電池１０に充放電電流が流れる場合において、スタック間ワイア４０に隣接する一対の電気経路Ｌ１ｍｐ，Ｌ２１ｎに電流が流れ込まないことから、一対の電気経路Ｌ１ｍｐ，Ｌ２１ｎにおいて電圧降下が生じることを回避することができる。これにより、スタック間ワイア４０に隣接する電池セルＣ１ｍ，Ｃ２１の電圧検出精度の悪化を好適に回避することができる。

また、組電池１０に放電電流が流れる場合において、スタック間ワイア４０の端子間電圧が第１のツェナーダイオード６０ａのブレークダウン電圧Ｖｚを超えたときには、バイパス経路５０に電流を流通させる。このため、スタック間ワイア４０に隣接する一対の電気経路Ｌ１ｍｐ，Ｌ２１ｎ間の電位差が増大することを回避でき、監視回路Ｕｗｋの信頼性が低下することを好適に回避できる。

以上説明したように、本実施形態では、バイパス経路５０にアノード同士が接続された第１のツェナーダイオード６０ａ及び第２のツェナーダイオード６０ｂを設けた。このため、監視回路Ｕｗｋに過電圧が印加された場合における監視回路Ｕｗｋの信頼性の低下を回避しつつ、スタック間ワイア４０に充放電電流が流れることに起因した電池セルＣｉｊの電圧検出精度の悪化を好適に回避することができる。

特に、本実施形態では、第１のツェナーダイオード６０ａ及び第２のツェナーダイオード６０ｂのそれぞれのブレークダウン電圧Ｖｚを、組電池１０に充放電電流が流れる場合においてスタック間ワイア４０の端子間電圧の取り得る範囲の最大値よりも高い電圧に設定したことが、電圧検出精度の悪化を回避することに大きく寄与している。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図５に、本実施形態にかかる外部回路及び監視回路の構成図を示す。なお、図５において、先の図２に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。

図示されるように、本実施形態では、スタック間ワイア４０の両端に接続された一対の電気経路Ｌｓｐ，Ｌｓｎが監視回路Ｕｗｋの電圧検出チャンネルに割り当てられている。詳しくは、スタック間ワイア４０の両端のうち第２１の電池セルＣ２１に接続された側は、電気経路Ｌｓｐを介して監視回路Ｕｗｋの備える電圧検出端子Ｖｓ（「導電部材に対応した第１の入力端子」に相当）に接続されている。また、スタック間ワイア４０の両端のうち第１ｍの電池セルに接続された側は、電気経路Ｌｓｎを介して監視回路Ｕｗｋの備える端子ＣＢｓ（「導電部材に対応した第２の入力端子」に相当）に接続されている。

なお、上記電気経路Ｌｓｐの一部と第２１のｎ側電気経路Ｌ２１ｎの一部とは共通化され、上記電気経路Ｌｓｎの一部と第１ｍのｐ側電気経路Ｌ１ｍｐの一部とは共通化されている。また、図中、これら端子Ｖｓ，ＣＢｓに対応するコンデンサ、ローパスフィルタ、及びマルチプレクサ３０の備えるスイッチをそれぞれ「Ｃｐｓ」，「Ｆｓ」，「Ｓｐｓ」，「Ｓｐｎ」にて示した。

ちなみに、本実施形態では、バイパス経路５０において、第１のツェナーダイオード６０ａ及び第２のツェナーダイオード６０ｂのカソード同士が接続されている。

以上説明した本実施形態によっても、上記第１の実施形態で得られる効果と同様の効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図６に、本実施形態にかかる外部回路及び監視回路の構成図を示す。なお、図６において、先の図２に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。また、図６には、監視回路Ｕｗｋに隣接する監視回路Ｕｗ（ｋ−１）も示した。ただし、監視回路Ｕｗ（ｋ−１）に対応する２つのセルグループ等には、便宜上、監視回路Ｕｗｋに対応する２つのセルグループ等と同一の符号を付している。

図示されるように、本実施形態では、監視回路Ｕｗｋの監視対象となる第１のセルグループＣＧ１の負極端子と、監視回路Ｕｗ（ｋ−１）の監視対象となる第２のセルグループＣＧ２の正極端子とがスタック間ワイア４２によって接続されている。そして、監視回路Ｕｗｋに対応する第１１のｎ側電気経路Ｌ１１ｎと監視回路Ｕｗ（ｋ−１）に対応する第２ｍのｐ側電気経路Ｌ２ｍｐとがバイパス経路５２によって接続されている。このバイパス経路５２には、カソード同士が接続された第３のツェナーダイオード６０ｃ（「第１の整流素子」に相当）及び第４のツェナーダイオード６０ｄ（「第２の整流素子」に相当）が設けられている。

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第３の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図７に、本実施形態にかかる外部回路及び監視回路の構成図を示す。なお、図７において、先の図６に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。

図示されるように、本実施形態では、監視回路Ｕｗ（ｋ−１）の監視対象となる第２のセルグループＣＧ２を構成する第２ｍの電池セルＣ２ｍの端子間電圧を、更に監視回路Ｕｗｋによって検出する構成を採用している。こうした構成は、電圧検出精度の向上によって監視回路の信頼性を高めるために採用される。なお、図中、監視回路Ｕｗ（ｋ−１）の監視対象となる第２ｍの電池セルＣ２ｍの両端を、監視回路Ｕｗｋの備える一対の端子Ｖ０，ＣＢ０に接続する一対の電気経路を「Ｌ０ｐ」，「Ｌ０ｎ」にて示した。また、これら端子Ｖ０，ＣＢ０に対応するコンデンサ、ローパスフィルタ、短絡スイッチ及びマルチプレクサ３０の備えるスイッチをそれぞれ「Ｃｐ０」，「Ｆ０」，「Ｓｄ０」，「Ｓｐ０」，「Ｓｐ０」にて示した。

以上説明した本実施形態によっても、上記第３の実施形態で得られる効果と同様の効果を得ることができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・「バイパス手段」としては、一対のツェナーダイオードに限らない。例えば、上記第２の実施形態の図５において、第１のツェナーダイオード６０ａ及び第２のツェナーダイオード６０ｂを除去し、バイパス経路５０に設けられてかつバイパス経路５０を開閉するスイッチを備えるものであってもよい。ここでは、例えば、監視回路Ｕｗｋによって検出されたスタック間ワイア４０の端子間電圧が規定電圧以下となる場合にスイッチを開操作し、上記端子間電圧が規定電圧を超えた場合にスイッチを閉操作すればよい。これにより、スタック間ワイア４０の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみバイパス経路５０の電流の流通を許可することができる。

・「単位電池」としては、１個の電池セルに限らず、複数個の電池セルの直列接続体であってもよい。

・「第１の整流素子」及び「第２の整流素子」としては、ツェナーダイオードに限らない。要は、バイパス経路のうち低電位側から高電位側（又は高電位側から低電位側）への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する機能を有するなら、他の素子であってもよい。

・上記第１の実施形態では、バイパス経路５０に設けられた第１のツェナーダイオード６０ａや第２のツェナーダイオード６０ｂの数が１個の場合を例示したがこれに限らず、複数個であってもよい。

・上記第３の実施形態の図６において、上記第２の実施形態の図５で示したように、第１のツェナーダイオード６０ａ及び第２のツェナーダイオード６０ｂのアノード同士を接続してかつ、第３のツェナーダイオード６０ｃ及び第４のツェナーダイオード６０ｄのアノード同士を接続してもよい。

・上記第４の実施形態の図７において、上記第２の実施形態の図５に示したように、スタック間ワイア４０の両端を監視回路Ｕｗｋの電圧検出チャンネルに割り当ててもよい。

・上記各実施形態において、第１のセルグループＣＧ１及び第２のセルグループＣＧ２を構成する電池セルの数が相違していてもよい。また、監視回路の監視対象となる電池セルの数は、監視回路毎に相違してもよい。

・上記第１の実施形態では、隣接する電池セルＣｉｊ，Ｃｉ（ｊ−１）のうち一方のｎ側電気経路Ｌｉｊｎと他方のｐ側電気経路Ｌｉ（ｊ−１）とのそれぞれの一部を共通化したがこれに限らない。例えば、ｎ側電気経路Ｌｉｊｎと他方のｐ側電気経路Ｌｉ（ｊ−１）とを独立した電気経路としてもよい。

・「導電部材」としては、ワイヤに限らない。例えば、組電池を構成するセルグループのうちバスバーによって接続されたセルグループもあることから、「導電部材」をバスバーとしてもよい。

・「電池セル」としては、リチウムイオン２次電池に限らず、例えばニッケル水素２次電池であってもよい。

１０…組電池、３０…マルチプレクサ、３２…差動増幅回路、４０…スタック間ワイア、５０…バイパス経路、６０ａ…第１のツェナーダイオード、６０ｂ…第２のツェナーダイオード、Ｃｉｊ…電池セル、ＣＧ１，ＣＧ２…第１，第２のセルグループ、Ｌａ…第１の電気経路、Ｌｂ…第２の電気経路、Ｌｉｊｐ…ｐ側電気経路、Ｌｉｊｎ…ｎ側電気経路。

Claims

複数個の電池セル（Ｃｉｊ：ｉ＝１，２：ｊ＝１〜ｍ）の直列接続体であるセルグループ（ＣＧ１，ＣＧ２）を複数直列接続してなる組電池（１０）に適用され、
前記セルグループを構成する前記電池セルの１個、又は該セルグループを構成する前記電池セルの複数個の直列接続体のいずれかを単位電池と定義し、
複数の前記セルグループのそれぞれについて、該セルグループを構成する前記単位電池の両端に接続された一対の電気経路（Ｌｉｊｐ，Ｌｉｊｎ，Ｌ０ｐ，Ｌ０ｎ）と、
前記一対の電気経路を介して前記単位電池の端子間電圧を検出する電圧検出手段（３０，Ｌａ，Ｌｂ，３２，３４）と、
隣接する前記セルグループのうち一方の正極端子及び他方の負極端子同士を接続する導電部材（４０，４２）と、
前記導電部材の両端のうち一方に接続された前記電気経路及び他方に接続された前記電気経路同士を接続するバイパス経路（５０，５２）と、
前記バイパス経路に設けられ、前記バイパス経路のうち低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ許容する第１の整流素子（６０ａ，６０ｃ）と、
前記バイパス経路に設けられ、前記バイパス経路のうち高電位側から低電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が前記規定電圧を超えた場合にのみ許容する第２の整流素子（６０ｂ，６０ｄ）と、
を備えることを特徴とする組電池の電圧検出装置。
前記第１の整流素子及び前記第２の整流素子のそれぞれは、ツェナーダイオードであることを特徴とする請求項１記載の組電池の電圧検出装置。
前記電圧検出手段が設けられた集積回路（Ｕｗｋ）を備え、
前記集積回路は、前記一対の電気経路を前記電圧検出手段の入力側に接続するための一対の端子であってかつ、複数の前記単位電池のそれぞれに対応した第１の入力端子（Ｖｉｊ）及び第２の入力端子（ＣＢｉｊ）を複数備え、
複数の前記単位電池のそれぞれについて、該単位電池の正極端子は前記一対の電気経路のうち一方を介して前記第１の入力端子に接続され、また、前記単位電池の負極端子は前記一対の電気経路のうち他方を介して前記第２の入力端子に接続され、
前記導電部材の両端のうち高電位側の前記単位電池（Ｃ２１）に接続された側は、前記高電位側の前記単位電池に対応した前記第２の入力端子（ＣＢ２１）に接続され、
前記導電部材の両端のうち低電位側の前記単位電池（Ｃ１ｍ）に接続された側は、前記低電位側の前記単位電池に対応した前記第１の入力端子（Ｖ１ｍ）に接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載の組電池の電圧検出装置。
前記電圧検出手段が設けられた集積回路（Ｕｗｋ）を備え、
前記集積回路は、前記一対の電気経路を前記電圧検出手段の入力側に接続するための一対の端子であってかつ、複数の前記単位電池及び前記導電部材のそれぞれに対応した第１の入力端子（Ｖｉｊ，Ｖｓ）及び第２の入力端子（ＣＢｉｊ，ＣＢｓ）を複数備え、
複数の前記単位電池のそれぞれについて、該単位電池の正極端子は前記一対の電気経路のうち一方を介して前記単位電池に対応した前記第１の入力端子（Ｖｉｊ）に接続され、また、前記単位電池の負極端子は前記一対の電気経路のうち他方を介して前記単位電池に対応した前記第２の入力端子（ＣＢｉｊ）に接続され、
前記導電部材の両端のうち高電位側の前記単位電池（Ｃ２１）に接続された側は、前記導電部材に対応した前記第１の入力端子（Ｖｓ）に接続され、
前記導電部材の両端のうち低電位側の前記単位電池（Ｃ１ｍ）に接続された側は、前記導電部材に対応した前記第２の入力端子（ＣＢｓ）に接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載の組電池の電圧検出装置。
複数個の電池セル（Ｃｉｊ：ｉ＝１，２：ｊ＝１〜ｍ）の直列接続体であるセルグループ（ＣＧ１，ＣＧ２）を複数直列接続してなる組電池（１０）に適用され、
前記セルグループを構成する前記電池セルの１個、又は該セルグループを構成する前記電池セルの複数個の直列接続体のいずれかを単位電池と定義し、
複数の前記セルグループのそれぞれについて、該セルグループを構成する前記単位電池の両端に接続された一対の電気経路（Ｌｉｊｐ，Ｌｉｊｎ，Ｌ０ｐ，Ｌ０ｎ）と、
前記一対の電気経路を介して前記単位電池の端子間電圧を検出する電圧検出手段（３０，Ｌａ，Ｌｂ，３２，３４）と、
隣接する前記セルグループのうち一方の正極端子及び他方の負極端子同士を接続する導電部材（４０，４２）と、
前記導電部材の両端のうち一方に接続された前記電気経路及び他方に接続された前記電気経路同士を接続するバイパス経路（５０，５２）と、
前記バイパス経路に設けられ、前記導電部材の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ前記バイパス経路の電流の流通を許容するバイパス手段（６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ）と、
前記電圧検出手段が設けられた集積回路（Ｕｗｋ）と、
を備え、
前記集積回路は、前記一対の電気経路を前記電圧検出手段の入力側に接続するための一対の端子であってかつ、複数の前記単位電池のそれぞれに対応した第１の入力端子（Ｖｉｊ）及び第２の入力端子（ＣＢｉｊ）を複数備え、
複数の前記単位電池のそれぞれについて、該単位電池の正極端子は前記一対の電気経路のうち一方を介して前記第１の入力端子に接続され、また、前記単位電池の負極端子は前記一対の電気経路のうち他方を介して前記第２の入力端子に接続され、
前記導電部材の両端のうち高電位側の前記単位電池（Ｃ２１）に接続された側は、前記高電位側の前記単位電池に対応した前記第２の入力端子（ＣＢ２１）に接続され、
前記導電部材の両端のうち低電位側の前記単位電池（Ｃ１ｍ）に接続された側は、前記低電位側の前記単位電池に対応した前記第１の入力端子（Ｖ１ｍ）に接続されていることを特徴とする組電池の電圧検出装置。
複数個の電池セル（Ｃｉｊ：ｉ＝１，２：ｊ＝１〜ｍ）の直列接続体であるセルグループ（ＣＧ１，ＣＧ２）を複数直列接続してなる組電池（１０）に適用され、
前記セルグループを構成する前記電池セルの１個、又は該セルグループを構成する前記電池セルの複数個の直列接続体のいずれかを単位電池と定義し、
複数の前記セルグループのそれぞれについて、該セルグループを構成する前記単位電池の両端に接続された一対の電気経路（Ｌｉｊｐ，Ｌｉｊｎ，Ｌ０ｐ，Ｌ０ｎ）と、
前記一対の電気経路を介して前記単位電池の端子間電圧を検出する電圧検出手段（３０，Ｌａ，Ｌｂ，３２，３４）と、
隣接する前記セルグループのうち一方の正極端子及び他方の負極端子同士を接続する導電部材（４０，４２）と、
前記導電部材の両端のうち一方に接続された前記電気経路及び他方に接続された前記電気経路同士を接続するバイパス経路（５０，５２）と、
前記バイパス経路に設けられ、前記導電部材の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ前記バイパス経路の電流の流通を許容するバイパス手段（６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ）と、
前記電圧検出手段が設けられた集積回路（Ｕｗｋ）と、
を備え、
前記集積回路は、前記一対の電気経路を前記電圧検出手段の入力側に接続するための一対の端子であってかつ、複数の前記単位電池及び前記導電部材のそれぞれに対応した第１の入力端子（Ｖｉｊ，Ｖｓ）及び第２の入力端子（ＣＢｉｊ，ＣＢｓ）を複数備え、
複数の前記単位電池のそれぞれについて、該単位電池の正極端子は前記一対の電気経路のうち一方を介して前記単位電池に対応した前記第１の入力端子（Ｖｉｊ）に接続され、また、前記単位電池の負極端子は前記一対の電気経路のうち他方を介して前記単位電池に対応した前記第２の入力端子（ＣＢｉｊ）に接続され、
前記導電部材の両端のうち高電位側の前記単位電池（Ｃ２１）に接続された側は、前記導電部材に対応した前記第１の入力端子（Ｖｓ）に接続され、
前記導電部材の両端のうち低電位側の前記単位電池（Ｃ１ｍ）に接続された側は、前記導電部材に対応した前記第２の入力端子（ＣＢｓ）に接続されていることを特徴とする組電池の電圧検出装置。
前記単位電池の両端に接続された前記一対の電気経路のそれぞれについて、該一対の電気経路のうち低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が所定電圧を超えた場合にのみ許容する単位電池間整流素子（Ｄｉｊ）を更に備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の組電池の電圧検出装置。
複数個の電池セル（Ｃｉｊ：ｉ＝１，２：ｊ＝１〜ｍ）の直列接続体であるセルグループ（ＣＧ１，ＣＧ２）を複数直列接続してなる組電池（１０）に適用され、
前記セルグループを構成する前記電池セルの１個、又は該セルグループを構成する前記電池セルの複数個の直列接続体のいずれかを単位電池と定義し、
複数の前記セルグループのそれぞれについて、該セルグループを構成する前記単位電池の両端に接続された一対の電気経路（Ｌｉｊｐ，Ｌｉｊｎ，Ｌ０ｐ，Ｌ０ｎ）と、
前記一対の電気経路を介して前記単位電池の端子間電圧を検出する電圧検出手段（３０，Ｌａ，Ｌｂ，３２，３４）と、
隣接する前記セルグループのうち一方の正極端子及び他方の負極端子同士を接続する導電部材（４０，４２）と、
前記導電部材の両端のうち一方に接続された前記電気経路及び他方に接続された前記電気経路同士を接続するバイパス経路（５０，５２）と、
前記バイパス経路に設けられ、前記導電部材の端子間電圧が規定電圧を超えた場合にのみ前記バイパス経路の電流の流通を許容するバイパス手段（６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ）と、
前記単位電池の両端に接続された前記一対の電気経路のそれぞれについて、該一対の電気経路のうち低電位側から高電位側への電流の流通を許容し、逆方向の電流の流通を自身の端子間電圧が所定電圧を超えた場合にのみ許容する単位電池間整流素子（Ｄｉｊ）と、
を備えることを特徴とする組電池の電圧検出装置。
前記規定電圧は、前記組電池が充放電される場合において前記導電部材の端子間電圧の取り得る最大値よりも高い電圧に設定されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の組電池の電圧検出装置。