JP5868495B2 - 電池監視装置および電池システム監視装置 - Google Patents

電池監視装置および電池システム監視装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5868495B2
JP5868495B2 JP2014512263A JP2014512263A JP5868495B2 JP 5868495 B2 JP5868495 B2 JP 5868495B2 JP 2014512263 A JP2014512263 A JP 2014512263A JP 2014512263 A JP2014512263 A JP 2014512263A JP 5868495 B2 JP5868495 B2 JP 5868495B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
cell
reference voltage
battery
converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014512263A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2013161068A1 (ja
Inventor
彰彦 工藤
彰彦 工藤
睦 菊地
睦 菊地
金井　友範
友範 金井
山内　辰美
辰美 山内
明広 町田
明広 町田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Systems Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Automotive Systems Ltd filed Critical Hitachi Automotive Systems Ltd
Publication of JPWO2013161068A1 publication Critical patent/JPWO2013161068A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5868495B2 publication Critical patent/JP5868495B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/12—Recording operating variables ; Monitoring of operating variables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/15—Preventing overcharging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/19—Switching between serial connection and parallel connection of battery modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/22—Balancing the charge of battery modules
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/28—Provision in measuring instruments for reference values, e.g. standard voltage, standard waveform
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/549—Current
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Description

本発明は、電池監視装置およびこれを備えた電池システム監視装置に関する。
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と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（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。
特許文献１に開示された集積回路は、差動増幅器やアナログデジタル変換器によって構成される電圧検出回路を有しており、この電圧検出回路を用いてセル電圧を計測する。また、既知の基準電源の電圧を電圧検出回路により計測することで、差動増幅器やアナログデジタル変換器が正常に動作しているかどうかの診断を行うことができる。
日本国特開２００９−１８３０２５号公報
特許文献１に開示されたような既知の基準電源の電圧を用いた従来の診断方法では、セル電圧を測定するための測定系においていずれかの回路が特定の異常状態となったときに、その異常を検知できない場合がある。たとえば、ある特定の電圧範囲においてアナログデジタル変換器の誤差が大きくなるような異常状態や、差動増幅器を構成する各抵抗の値が経年劣化等によって変化してアンバランスとなり、そのために差動増幅特性が悪化するような異常状態は、従来の方法では正しく検知するのが困難である。
本発明の一態様による電池監視装置は、複数の単電池セルを直列接続したセルグループを監視するものであって、可変の基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、セルグループの各単電池セルのセル電圧および基準電圧を含む複数種類の電圧の中からいずれかを測定対象電圧として選択する切替回路と、切替回路により選択された測定対象電圧を測定し、測定結果に応じたデジタル信号を出力するＡＤコンバータとを備え、基準電圧発生回路は、設定された任意の基準電圧を発生する基準電圧源を有する。
本発明の他の一態様による電池監視装置は、複数の単電池セルを直列接続したセルグループを監視するものであって、可変の基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、セルグループの各単電池セルのセル電圧および基準電圧を含む複数種類の電圧の中からいずれかを測定対象電圧として選択する切替回路と、切替回路により選択された測定対象電圧を測定し、測定結果に応じたデジタル信号を出力するＡＤコンバータとを備え、基準電圧発生回路は、時間経過に応じて所定の電圧範囲内で変化する基準電圧を発生する基準電圧源を有する。
本発明による電池システム監視装置は、上記の電池監視装置と、電池監視装置のＡＤコンバータから出力されたデジタル信号に応じた測定情報を電池監視装置から受信するバッテリコントローラとを備える。バッテリコントローラは、ＡＤコンバータにより基準電圧を測定したときの測定情報に基づいて、ＡＤコンバータの異常を検知する。
本発明によれば、セル電圧を測定するための測定系における異常状態を正しく検知することができる。
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図である。 従来のセルコントローラＩＣのセル電圧測定系の構成例を示す図である。 従来のセルコントローラＩＣで各セル電圧および基準電圧を選択する際の切替回路内の接続を示す一覧表である。 ＡＤコンバータの内部構成を示す説明図である。 逐次変換型のＡＤコンバータ内に設けられたＤＡコンバータの構成を示す説明図である。 従来のセルコントローラＩＣにおいて逐次変換型のＡＤコンバータで故障が発生した場合のセル電圧検出特性の一例を示す図である。 差動増幅回路の抵抗値が変化した場合に発生する電圧検出誤差とセル位置との関係を表した特性線図の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態によるセルコントローラＩＣのセル電圧測定系の構成例を示す図である。 本発明の第２の実施形態によるセルコントローラＩＣのセル電圧測定系の構成例を示す図である。 本発明の第３の実施形態によるセルコントローラＩＣのセル電圧測定系の構成例を示す図である。 本発明の第４の実施形態によるセルコントローラＩＣのセル電圧測定系の構成例を示す図である。 本発明の第５の実施形態によるセルコントローラＩＣのセル電圧測定系の構成例を示す図である。 本発明の第５の実施形態によるセルコントローラＩＣにおいて、各セル電圧、基準電圧およびセル１の負極端子電圧を選択する際の切替回路内の接続を示す一覧表である。 本発明の第６の実施形態によるセルコントローラＩＣのセル電圧測定系の構成例を示す図である。 本発明の第６の実施形態によるセルコントローラＩＣにおいて、各セル電圧、基準電圧およびセル１の負極端子電圧を選択する際の切替回路内の接続と、セルグループ電圧に応じた分圧電圧を選択する際の切替器内の接続とを示す一覧表である。 本発明の第７の実施形態によるセルコントローラＩＣのセル電圧測定系の構成例を示す図である。 本発明の第７の実施形態によるセルコントローラＩＣにおいて、各セル電圧、基準電圧、セル１の負極端子電圧およびセル１２の負極端子電圧を選択する際の切替回路内の接続を示す一覧表である。 差動増幅回路の抵抗値が変化した場合に、差動増幅回路の入力端子を同一セルの負極側にそれぞれ接続して短絡したときの電圧検出誤差とセル位置との関係を表した特性線図の一例を示す図である。
以下、図面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監視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電池システムに対して幅広く適用可能である。
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）が高すぎる場合（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または単電池セル、あるいは単にセルと呼ぶ。
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電池監視装置としてのセルコントローラＩＣは、セルグループ毎に設けられる。
（電動駆動装置の構成）
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図である。この電動駆動装置は、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。
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る。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。
電池システム監視装置１０は、バッテリコントローラ２００、複数のセルコントローラＩＣ１００、各セルコントローラ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。
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いる。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ると、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る。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、この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バッテリコントローラ２００と各セルコントローラＩＣ２００との間で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信号伝送を行うことも可能である。この場合、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。
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。
バッテリコントローラ２００は、電圧センサ２１０、電流センサ２２０、温度センサ２３０によりそれぞれ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。また、各セルコントローラ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、単にセルともいう）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。
なお、図１に示す実施の形態では、電池システム１３０として、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例を示している。しかし、セルグループ１２０を構成する単電池セル１１０の数はこれに限らず、４個以上または４個未満であってもよい。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ればよい。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。
セルコントローラＩＣ１００は、電池システム１３０を構成する複数のセル１１０を所定個数ごとにグループ分けした各セルグループ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、４個のセル１１０ごとにグループ分けし、２５組のセルグループ１２０を電池システム１３０内に設けたとする。この場合は、セルグループ１２０の数に合わせて２５個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１１０それぞれの端子間電圧（セル電圧）を検出し、その検出結果をバッテリコントローラ２００へ送信する。そして、バッテリコントローラ２００からの指令にしたがって、各セル１１０のＳＯＣのばらつきを補正するために、セル１１０ごとにバランシング電流の通電制御を行う。このようにして、セルコントローラＩＣ１００によりセルグループ１２０の監視が行われる。なお、バランシング抵抗１０２は、各セル１１０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。
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および負極側コンタクタ３２０を介して、平滑コンデンサ３３０およびインバータ３４０へ供給される。こうして電池システム１３０から供給された直流電力がインバータ３４０により交流電力に変換されて交流モータ３５０に印加されることで、交流モータ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る。この直流電力は、正極側コンタクタ３１０および負極側コンタクタ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。
なお、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に流れこむ。すると、各セル１１０のセル電圧にノイズ電流に比例したノイズ電圧が重畳する。このノイズ電圧はセル電圧の検出誤差となるため、セルコントローラＩＣ１００内に設けられている電圧測定回路（不図示）において、ＲＣフィルタ等を用いて抑制される。
次にセルコントローラＩＣ１００の詳細について説明する。電池システム監視装置１０に備えられたセルコントローラＩＣ１００は、後で詳細に説明するように、逐次変換型のＡＤコンバータと差動増幅回路を備えている。そのため、ある特定の電圧範囲においてアナログデジタル変換器の誤差が大きくなるような異常状態や、差動増幅回路を構成する各抵抗の値が経年劣化等によって変化してアンバランスとなり、そのために差動増幅特性が悪化するような異常状態が生じる可能性がある。これらの異常状態を正しく検知するため、本発明では、セルコントローラＩＣ１００のセル電圧測定系において様々な工夫をこらしている。
（従来のセルコントローラＩＣ）
ここで、本発明によるセルコントローラＩＣ１００を説明する前に、従来のセルコントローラＩＣについて説明する。図２は、従来のセルコントローラＩＣ１００´のセル電圧測定系の構成例を示す図である。この例では、直列接続された１２個のセル１１０により１つのセルグループ１２０が構成されている。以下の説明では、これら１２個のセル１１０を、低電位側から高電位側の順にセル１〜セル１２と呼ぶこととする。なお図２では、セル３〜１０の図示を省略している８．セル１〜１２の各正負極端子は、計１３本の電圧検出線によりセルコントローラＩＣ１００´と接続されている。
セルコントローラＩＣ１００´において、セル１〜１２の各正負極端子からの電圧検出線は、切替回路５０１の入力側に接続されている。切替回路５０１の入力側には、さらに、セル１の負極端子電圧をグランド電圧とした基準電圧Ｖｒｅｆ１を発生する基準電圧源５０４も接続されている。切替回路５０１は、不図示のロジック部から出力される切替信号に応じて、これらの中からいずれか２つの組み合わせを選択的に切り替えて、差動増幅回路５０２の入力端子Ｔ１、Ｔ２にそれぞれ出力する。こうした切替回路５０１の動作により、セル１〜１２の各セル電圧および基準電圧源５０４により発生される基準電圧Ｖｒｅｆ１の中からいずれかが測定対象電圧として選択される。
図３は、セル１〜１２の各セル電圧および基準電圧源５０４からの基準電圧Ｖｒｅｆ１を選択する際の切替回路５０１内の接続を示す一覧表である。この表に示されるように、切替回路５０１の上側と下側の接続をそれぞれ切り替えることで、差動増幅回路５０２の入力端子Ｔ１と入力端子Ｔ２の間に、セル１〜１２の各セル電圧と基準電圧Ｖｒｅｆ１を選択的に印加することができる。たとえばセル１２のセル電圧を選択する場合、切替回路５０１では、入力側の端子Ａ１および端子Ｂ１を選択し、出力側の端子Ｃ１、Ｃ２とそれぞれ接続する。これにより、セル１２の正極端子と負極端子間のセル電圧が差動増幅回路５０２の入力端子Ｔ１と入力端子Ｔ２の間に出力される。同様に、切替回路５０１において入力側の端子Ａ１〜Ａ１２と端子Ｂ１〜Ｂ１２を順次選択して出力側の端子Ｃ１、Ｃ２とそれぞれ接続することで、セル１２〜１の各セル電圧を選択して差動増幅回路５０２に出力することができる。また、入力側の端子Ａ１３と端子Ｂ１２を選択して出力側の端子Ｃ１、Ｃ２とそれぞれ接続すると、基準電圧源５０４からの基準電圧Ｖｒｅｆ１が差動増幅回路５０２へ出力される。なお図２では、端子Ａ４〜Ａ１０および端子Ｂ４〜Ｂ１０の図示を省略している。
差動増幅回路５０２は、入力端子Ｔ１側に設けられた抵抗Ｒ１、Ｒ２と、入力端子Ｔ２側に設けられた抵抗Ｒ３、Ｒ４と、＋入力端子と−入力端子を持つ差動増幅器Ｕ１とを有する。差動増幅器Ｕ１の＋入力端子は抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の間に接続されており、−入力端子は抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の間に接続されている。切替回路５０１により選択されて差動増幅回路５０２の入力端子Ｔ１、Ｔ２に入力された測定対象電圧は、差動増幅回路５０２において差動増幅器Ｕ１により差動増幅されることで、セル１の負極端子電圧を基準とした所定範囲の電圧に変換される。この変換後の測定対象電圧は、差動増幅回路５０２からＡＤコンバータ５０３の入力側に出力される。
ＡＤコンバータ５０３は、基準電圧源５０５から発生される基準電圧Ｖｒｅｆ０を用いて動作し、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換してＡＤ変換値を出力する。この動作によりＡＤコンバータ５０３は、差動増幅回路５０２で変換された測定対象電圧を測定し、その測定結果に応じたデジタル信号を出力する。このデジタル信号は不図示のロジック部へ送られ、ロジック部が行う通信制御により、所定のデータ形式の測定情報に変換されて図１のバッテリコントローラ２００へ送信される。
セルコントローラＩＣ１００´から上記のような測定情報を受信することで、バッテリコントローラ２００は、セル１〜１２の各セル電圧および基準電圧源５０４からの基準電圧Ｖｒｅｆ１の測定結果を取得することができる。こうして取得した基準電圧Ｖｒｅｆ１の測定結果が所定範囲内であれば、セルコントローラＩＣ１００´のセル電圧測定系が正常に動作していると確認することができる。すなわち、差動増幅回路５０２、ＡＤコンバータ５０３および基準電圧源５０５がいずれも正常であると判断できる。
図４は、ＡＤコンバータ５０３の内部構成を示す説明図である。ここでは、比較的高速で精度良く測定できる逐次変換型のＡＤコンバータを用いた場合の構成を示している。
図４において、サンプルホールド回路６０１は、ＡＤコンバータ５０３に入力された測定電圧をＡＤ変換中一定に保持してサンプリングする。サンプルホールド回路６０１からのサンプルホールド出力電圧は、ＤＡコンバータ６０３の出力電圧と共に、コンパレータ６０２の入力側に印加される。コンパレータ６０２は、サンプルホールド出力電圧とＤＡコンバータ６０３の出力電圧を比較し、どちらの電圧値が大きいかを制御ロジック６０４に出力する。制御ロジック６０４は、コンパレータ６０２からの出力に基づいて、所定のビット数のデジタル信号を出力する。ＤＡコンバータ６０３は、基準電圧源５０５からの基準電圧Ｖｒｅｆ０を基に、制御ロジック６０４から出力されたデジタル信号に応じた電圧を出力する。これらの動作により、サンプルホールド回路６０１でサンプルホールドされた測定電圧とＤＡコンバータ６０３からの出力電圧がコンパレータ６０２で繰り返し比較され、その比較結果に応じたデジタル信号が制御ロジック６０４において決定される。このデジタル信号をＡＤコンバータ５０３から出力することで、ＡＤコンバータ５０３において測定電圧がデジタル信号に変換される。ＡＤコンバータ５０３では、このような逐次変換動作が行われ、測定電圧がロジック値として出力される。
図５は、図４に示した逐次変換型のＡＤコンバータ５０３内に設けられたＤＡコンバータ６０３の構成を示す説明図である。図５に示すように、ＤＡコンバータ６０３は、複数のラダー抵抗６０６を接続したラダー抵抗部６０５と、図４の制御ロジック６０４からの制御に応じてラダー抵抗部６０６の各ラダー抵抗６０６の接続を切り替える切替ＳＷ部６０７とで構成されている。切替ＳＷ部６０７には基準電圧源５０５が接続されている。制御ロジック６０４からのデジタル信号の各ビットの値に応じて切替ＳＷ６０７の各スイッチを制御することで、各ラダー抵抗６０６と基準電圧源５０５との間の接続がオンまたはオフされる。これにより、制御ロジック６０４からのデジタル信号に応じた電圧がＤＡコンバータ６０３からコンパレータ６０２へアナログ出力される。
（従来のセルコントローラＩＣで逐次変換型のＡＤコンバータが故障した場合の問題点）
続いて、以上説明した従来のセルコントローラＩＣ１００´において、逐次変換型のＡＤコンバータ５０３が故障した場合の問題点について説明する。図６は、従来のセルコントローラＩＣ１００´において逐次変換型のＡＤコンバータ５０３で故障が発生した場合のセル電圧検出特性の一例を示す図である。ここでは、図５に示したＡＤコンバータ５０３内のＤＡコンバータ６０３の構成において、切替ＳＷ部６０７のスイッチの一つが基準電圧源５０５側に固着する故障が生じた場合の電圧検出特性の一例を示している。
図６において、符号６１０に示す正常時の電圧検出特性６１０に対して、符号６１１に示す故障時の電圧検出特性は、入力電圧で約６００〜１２００ｍＶ、約１８００〜２５００ｍＶ、約３１００〜３７００ｍＶ、約４３００〜５０００ｍＶの各電圧範囲において、電圧検出誤差がそれぞれ大きくなっている。これは、故障により基準電圧源５０５側に固着されたスイッチが本来オフとなる電圧範囲では、ＤＡコンバータ６０３からの出力電圧が制御ロジック６０４の制御通りには出力されず、これによってＡＤコンバータ５０３の逐次変換動作が正常に行われないためである。この電圧範囲は、切替ＳＷ部６０７において固着するスイッチの位置によって異なる。すなわち、制御ロジック６０４からのデジタル信号のＬＳＢ側に対応するスイッチが固着した場合は、分解能が悪くなる程度で済むが、ＭＳＢ側に対応するスイッチが固着した場合は大きな誤差が生じることがある。
ここで、従来のセルコントローラＩＣ１００´には、図２に示したように、ＡＤコンバータ５０３を含むセル電圧測定系の故障を診断するための基準電圧源５０４が備えられている。しかし、上述の様な逐次変換型のＡＤコンバータ５０３に特有の誤差、すなわちある特定の電圧範囲でのみ誤差が大きくなるといった故障が発生した場合、基準電圧源５０４からの基準電圧Ｖｒｅｆ１がこの電圧範囲内になければ、ＡＤコンバータ５０３の故障を正しく検知することはできない。従来のセルコントローラＩＣ１００´では、逐次変換型のＡＤコンバータ５０３が故障した場合に、このような問題が起こる可能性がある。
（従来のセルコントローラＩＣで差動増幅回路が故障した場合の問題点）
次に、従来のセルコントローラＩＣ１００´において、差動増幅回路５０２が故障した場合の問題点について説明する。図７は、差動増幅回路５０２の抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値が変化した場合に発生する電圧検出誤差とセル位置との関係を表した特性線図の一例を示す図である。ここでは、符号７０１〜７０４の各特性線図により、図２に示した差動増幅回路５０２の構成において、各セルのセル電圧が４．１Ｖであるときに、差動増幅器Ｕ１の＋入力端子側の分圧比と−入力端子側の分圧比がそれぞれ５０％から±０．２％ずつ変化した場合の電圧検出誤差とセル位置との関係を示している。すなわち、特性線図７０１、７０２は、差動増幅器Ｕ１の＋入力端子側の分圧比が４９．８％と５０．２％であるときの電圧検出誤差とセル位置との関係をそれぞれ示している。また、特性線図７０３、７０４は、差動増幅器Ｕ１の−入力端子側の分圧比が４９．８％と５０．２％であるときの電圧検出誤差とセル位置との関係をそれぞれ示している。
図７において、各特性線図７０１〜７０４では、いずれも上位に接続されている電位の高いセルほど電圧検出誤差が大きくなることが分かる。この例では、最下位のセル１では電圧検出誤差が±２０ｍＶ程度であるのに対して、最上位のセル１２では電圧検出誤差が±２００ｍＶ程度まで増大している。なお、図７ではセル数が１２である場合の電圧検出誤差例を示しているが、直列接続されるセル数が多くなるほど最上位セルでの電圧検出誤差は大きくなる。
ここで、従来のセルコントローラＩＣ１００´は、前述のようにＡＤコンバータ５０３の基準電圧源５０５とは別の独立した基準電圧源５０４からの基準電圧Ｖｒｅｆ１を測定することで、セル電圧測定系の異常を検出している。しかし、この基準電圧源５０４からの基準電圧Ｖｒｅｆ１は、セルコントローラＩＣ１００´のグランド電圧、つまりセル１の負極端子電圧を基準とした電圧である。そのため、差動増幅回路５０２の抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値が変化した場合、基準電圧源５０５からの基準電圧Ｖｒｅｆ１を測定しても、図７の各特性線図７０１〜７０４で最下位のセル１相当の電圧検出誤差しか測定することができない。すなわち、従来のセルコントローラＩＣ１００´のような故障診断方法では、差動増幅回路５０２の抵抗値の変動に対する感度が鈍く、上記のような誤差を故障として正しく検知することが困難である。従来のセルコントローラＩＣ１００´では、差動増幅回路５０２が故障した場合に、このような問題が起こる可能性がある。
なお、以上説明したようなＡＤコンバータ５０３や差動増幅回路５０２の故障が起きた場合、セル電圧を正確に測定できないため、各セルが過充電あるいは過放電となる可能性がある。特にリチウムイオン電池の場合は、過充電時にセルの破裂・発煙・発火といった危険性があるため、そのような状態は絶対に避けねばならない。また、セルが過充電・過放電といった状態までに至らなくとも、想定外の電圧範囲でセルが充放電されることにより、電池システム１３０の特性が早期に劣化してしまう可能性がある。
そこで、本発明によるセルコントローラＩＣ１００は、上記のようなＡＤコンバータ５０３や差動増幅回路５０２の故障を正しく検知するために、セル電圧測定系において様々な工夫をこらしている。その内容を、以下の第１〜第７の各実施形態においてそれぞれ説明する。
（第１の実施形態）
図８は、本発明の第１の実施形態によるセルコントローラＩＣ１００のセル電圧測定系の構成例を示す図である。この図８の構成において、図２に示した従来のセルコントローラＩＣ１００´の構成との違いは、基準電圧源５０４に加えてさらに基準電圧源５０６を有する基準電圧発生回路５００Ａを備える点と、端子Ａ１４を切替回路５０１に設けた点である。
基準電圧発生回路５００Ａにおいて、基準電圧源５０４と基準電圧源５０６は、互いに異なる基準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２をそれぞれ発生する。具体的には、基準電圧源５０４は、セル１の負極端子側に−端子が接続されており、セル１の負極端子電圧を基準として基準電圧Ｖｒｅｆ１を発生する。一方、基準電圧源５０６は、セル１２の正極端子側に＋端子が接続されており、セル１２の正極端子電圧を基準として基準電圧Ｖｒｅｆ２を発生する。
本実施形態のセルコントローラＩＣ１００でセル電圧測定系が正常に動作しているかどうかを判断する場合、切替回路５０１は、出力側の端子Ｃ１、Ｃ２の接続相手として、入力側の端子Ａ１３と端子Ｂ１２を選択すると共に、入力側の端子Ａ１と端子Ｂ１３を選択する。このようにして基準電圧源５０４と基準電圧源５０６を切り替えて選択し、基準電圧Ｖｒｅｆ１およびＶｒｅｆ２が差動増幅回路５０２へそれぞれ出力されるようにすることで、基準電圧発生回路５００Ａから出力される基準電圧を変化させる。このときの基準電圧Ｖｒｅｆ１およびＶｒｅｆ２に対する各測定結果は、セルコントローラＩＣ１００から図１のバッテリコントローラ２００へ送信される。
予め定められた基準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２に対して、上記の基準電圧Ｖｒｅｆ１およびＶｒｅｆ２の各測定結果のうちいずれか少なくとも一方の測定結果が所定範囲から外れた場合、バッテリコントローラ２００は、セルコントローラＩＣ１００のセル電圧測定系が故障したと判断する。これにより、逐次変換型のＡＤコンバータ５０３において特定の電圧範囲でのみ誤差が大きくなる前述のような故障が発生した場合であっても、その電圧範囲内に基準電圧Ｖｒｅｆ１およびＶｒｅｆ２のいずれか少なくとも一方が入っていれば、ＡＤコンバータ５０３の異常を正しく検知することができる。
なお、基準電圧源５０４と基準電圧源５０６のうち少なくとも一方は、各セルに対する過充電電圧と略一致する電圧を基準電圧Ｖｒｅｆ１またはＶｒｅｆ２として発生することが好ましい。このようにすれば、過充電電圧近辺での故障検出性能が向上するため、蓄電装置全体での安全性をさらに高めることができる。
以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、次の（１）〜（３）のような作用効果を奏する。
（１）セルコントローラＩＣ１００は、複数の単電池セル１１０を直列接続したセルグループ１２０を監視する。このセルコントローラＩＣ１００は、可変の基準電圧を発生する基準電圧発生回路５００Ａと、セルグループ１２０の各単電池セル１１０のセル電圧および基準電圧を含む複数種類の電圧の中からいずれかを測定対象電圧として選択する切替回路５０１と、切替回路５０１により選択された測定対象電圧を測定し、その測定結果に応じたデジタル信号を出力するＡＤコンバータ５０３とを備える。バッテリコントローラ２００は、ＡＤコンバータ５０３から出力されたデジタル信号に応じた測定情報をセルコントローラＩＣ１００から受信する。そして、ＡＤコンバータ５０３により基準電圧を測定したときの測定情報に基づいて、ＡＤコンバータ５０３の異常を検知する。このようにしたので、セルコントローラＩＣ１００内のセル電圧を測定するための測定系における異常状態を正しく検知することができる。
（２）基準電圧発生回路５００Ａは、互いに異なる基準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２をそれぞれ発生する基準電圧源５０４および５０６を有している。セルコントローラＩＣ１００は、切替回路５０１によりこれらの基準電圧源５０４、５０６を切り替えて選択することで、基準電圧発生回路５００Ａからの基準電圧を変化させる。このようにしたので、簡単な回路構成で基準電圧を容易に変化させることができる。
（３）基準電圧源５０４と基準電圧源５０６のうち少なくとも一つは、単電池セル１１０の過充電を判定するための所定の過充電電圧と略一致する電圧を基準電圧Ｖｒｅｆ１または基準電圧Ｖｒｅｆ２として発生してもよい。このようにすれば、過充電電圧近辺の電圧範囲において、セル電圧測定系の異常を確実に検知することができる。したがって、蓄電装置全体での安全性の向上を図ることができる。
なお、以上説明した第１の実施形態では、基準電圧発生回路５００Ａが２つの基準電圧源５０４および５０６を有しており、これらの基準電圧源から、セル１の負極端子電圧とセル１２の正極端子電圧をそれぞれ基準とした基準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２をそれぞれ発生する例を説明した。しかし、基準電圧源５０４、５０６がそれぞれ発生する基準電圧はこれらに限定されない。また、基準電圧発生回路５００Ａに３つ以上の基準電圧源を搭載し、これらから互いに異なる基準電圧をそれぞれ発生するようにしてもよい。すなわち、互いに異なる基準電圧をそれぞれ発生する複数の基準電圧源を有するものであれば、図８に示した形態に限らず、基準電圧発生回路５００Ａとして様々な構成のものを適用することができる。
（第２の実施形態）
図９は、本発明の第２の実施形態によるセルコントローラＩＣ１００のセル電圧測定系の構成例を示す図である。この図９の構成において、図２に示した従来のセルコントローラＩＣ１００´の構成との違いは、基準電圧源５０４に替えてＤＡコンバータ５０８を有する基準電圧発生回路５００Ｂを備える点である。
基準電圧発生回路５００Ｂにおいて、ＤＡコンバータ５０８は、基準電圧源５０７からの基準電圧Ｖｒｅｆ３を基に、不図示のロジック部により設定された任意の基準電圧を発生する。すなわち、ＤＡコンバータ５０８は、設定された任意の基準電圧を発生する基準電圧源として動作する。
本実施形態のセルコントローラＩＣ１００でセル電圧測定系が正常に動作しているかどうかを判断する場合、切替回路５０１は、出力側の端子Ｃ１、Ｃ２の接続相手として、入力側の端子Ａ１３と端子Ｂ１２を選択する。そして、ＤＡコンバータ５０８の設定値を変更することで、基準電圧発生回路５００Ｂから出力される基準電圧を、セル電圧が取り得る範囲内で変化させる。このときの基準電圧の測定結果は、セルコントローラＩＣ１００から図１のバッテリコントローラ２００へ送信される。
ＤＡコンバータ５０８の設定値に対して、上記の基準電圧の測定結果が所定範囲から外れた場合、バッテリコントローラ２００は、セルコントローラＩＣ１００のセル電圧測定系が故障したと判断する。これにより、逐次変換型のＡＤコンバータ５０３において特定の電圧範囲でのみ誤差が大きくなる前述のような故障が発生した場合であっても、ＤＡコンバータ５０８によりセル電圧が取り得る範囲内の全域で基準電圧を変化させることで、ＡＤコンバータ５０３の異常を正しく検知することができる。
なお、以上説明したようなＤＡコンバータ５０８の設定値の変更とセル電圧測定系の故障診断は、蓄電装置の使用中にセルグループ１２０が充放電されているときに行ってもよい。この場合、ＤＡコンバータ５０８の設定電圧を少しずつ変えながらセル電圧測定系の診断を繰り返すことで、広い電圧範囲においてＡＤコンバータ５０３の故障をリアルタイムで検出可能である。
以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態で説明した（１）と同様の作用効果に加えて、さらに次の（４）のような作用効果を奏する。
（４）基準電圧発生回路５００Ｂは、設定された任意の基準電圧を発生する基準電圧源として動作するＤＡコンバータ５０８を有する。これにより、基準電圧を任意の電圧範囲で容易に変化させることができる。
（第３の実施形態）
図１０は、本発明の第３の実施形態によるセルコントローラＩＣ１００のセル電圧測定系の構成例を示す図である。この図１０の構成において、図２に示した従来のセルコントローラＩＣ１００´の構成との違いは、基準電圧源５０４に加えてさらに発振器５０９を有する基準電圧発生回路５００Ｃを備える点である。
基準電圧発生回路５００Ｃにおいて、発振器５０９は、時間経過に応じて所定の電圧範囲内で変化する基準電圧を発生する。この発振器５０９が基準電圧を変化させる周期は、ＡＤコンバータ５０３における測定対象電圧の測定周期よりも十分長いことが好ましい。また、発振器５０９が基準電圧を変化させる範囲は、セル電圧が取り得る範囲を含むことが好ましい。なお、発振器５０９からの基準電圧波形としては、たとえば三角波や正弦波などのように、所定範囲内で周期的に変化するものを用いることができる。
本実施形態のセルコントローラＩＣ１００でセル電圧測定系が正常に動作しているかどうかを判断する場合、切替回路５０１は、出力側の端子Ｃ１、Ｃ２の接続相手として、入力側の端子Ａ１３と端子Ｂ１２を選択すると共に、入力側の端子Ａ１４と端子Ｂ１２を定期的に選択する。そして、端子Ａ１３と端子Ｂ１２を選択しているときには、周期的に変化する発振器５０９からの基準電圧を測定し、端子Ａ１３と端子Ｂ１２を選択しているときには、基準電圧源５０４からの基準電圧Ｖｒｅｆ１を測定する。これらの基準電圧の測定結果は、セルコントローラＩＣ１００から図１のバッテリコントローラ２００へ送信される。
基準電圧Ｖｒｅｆ１の測定結果が所定範囲内であり、且つ発振器５０９からの基準電圧の測定結果が上記の基準電圧波形に応じて単調変化している場合、バッテリコントローラ２００は、セルコントローラＩＣ１００のセル電圧測定系が正常であると判断する。一方、基準電圧Ｖｒｅｆ１の測定結果が所定範囲から外れた場合や、発振器５０９からの基準電圧の測定結果における変化の様子が基準電圧波形とは異なる場合、バッテリコントローラ２００は、セルコントローラＩＣ１００のセル電圧測定系が故障したと判断する。これにより、逐次変換型のＡＤコンバータ５０３において特定の電圧範囲でのみ誤差が大きくなる前述のような故障が発生した場合であっても、発振器５０９により基準電圧を周期的に変化させることで、ＡＤコンバータ５０３の異常を正しく検知することができる。
以上説明した本発明の第３の実施形態によれば、第１の実施形態で説明した（１）と同様の作用効果に加えて、さらに次の（５）、（６）のような作用効果を奏する。
（５）基準電圧発生回路５００Ｃは、時間経過に応じて所定の電圧範囲内で変化する基準電圧を発生する基準電圧源としての発振器５０９を有する。これにより、基準電圧を任意の電圧範囲で容易に変化させることができる。
（６）発振器５０９により基準電圧を周期的に変化させるようにしたので、この基準電圧の測定結果における変化の様子から、ＡＤコンバータ５０３が異常であるか否かを容易に判断することができる。
（第４の実施形態）
図１１は、本発明の第４の実施形態によるセルコントローラＩＣ１００のセル電圧測定系の構成例を示す図である。この図１１の構成において、図２に示した従来のセルコントローラＩＣ１００´の構成との違いは、基準電圧源５０４に加えてさらに切替器５１０および定電流源５１１を有する基準電圧発生回路５００Ｄを備える点と、セルコントローラＩＣ１００の外部にコンデンサ５１２が設けられている点である。
基準電圧発生回路５００Ｄにおいて、切替器５１０は、コンデンサ５１２と定電流源５１１の間に設けられている。切替器５１０の切替状態は、定電流源５１１からコンデンサ５１２の方向に電流を流してコンデンサ５１２を充電し、その後、反対方向に電流を流してコンデンサ５１２を放電するように制御される。これにより、コンデンサ５１２の両端電圧は、時間経過に応じて所定の電圧範囲内で変化される。
なお、一般的にセルコントローラＩＣ内には、様々な目的で使用される数多くのスイッチや定電流源が設けられている。そのため、これらを流用して切替器５１０や定電流源５１１とすることで、コンデンサ５１２を外部に追加するだけで、図１１のようなセル電圧測定系を容易に構成することができる。
本実施形態のセルコントローラＩＣ１００でセル電圧測定系が正常に動作しているかどうかを判断する場合、切替回路５０１は、出力側の端子Ｃ１、Ｃ２の接続相手として、入力側の端子Ａ１３と端子Ｂ１２を選択すると共に、入力側の端子Ａ１４と端子Ｂ１２を定期的に選択する。そして、端子Ａ１３と端子Ｂ１２を選択しているときには、切替器５１０の切替状態を上記のように制御することでコンデンサ５１２を充放電させ、その充放電状態に応じて変化するコンデンサ５１２の両端電圧を基準電圧として測定する。また、端子Ａ１３と端子Ｂ１２を選択しているときには、基準電圧源５０４からの基準電圧Ｖｒｅｆ１を測定する。これらの基準電圧の測定結果は、セルコントローラＩＣ１００から図１のバッテリコントローラ２００へ送信される。
基準電圧Ｖｒｅｆ１の測定結果が所定範囲内であり、且つ基準電圧として測定したコンデンサ５１２の両端電圧の測定結果が切替器５１０の切替状態に応じて単調変化している場合、バッテリコントローラ２００は、セルコントローラＩＣ１００のセル電圧測定系が正常であると判断する。一方、基準電圧Ｖｒｅｆ１の測定結果が所定範囲から外れた場合や、コンデンサ５１２の両端電圧の測定結果における変化の様子が切替器５１０の切替状態に対応するものではない場合、バッテリコントローラ２００は、セルコントローラＩＣ１００のセル電圧測定系が故障したと判断する。これにより、逐次変換型のＡＤコンバータ５０３において特定の電圧範囲でのみ誤差が大きくなる前述のような故障が発生した場合であっても、コンデンサ５１２を充放電させてその両端電圧を変化させることで、ＡＤコンバータ５０３の異常を正しく検知することができる。
以上説明した本発明の第４の実施形態によれば、第１の実施形態で説明した（１）と同様の作用効果に加えて、さらに次の（７）のような作用効果を奏する。
（７）基準電圧発生回路５００Ｄは、切替器５１０および定電流源５１１を用いてコンデンサ５１２を充放電させたときの両端電圧を基準電圧として出力することで、時間経過に応じて所定の電圧範囲内で変化する基準電圧を発生する。これにより、基準電圧の測定タイミングに合わせて基準電圧を変化させ、ＡＤコンバータ５０３が異常であるか否かを容易に判断することができる。
（第５の実施形態）
図１２は、本発明の第５の実施形態によるセルコントローラＩＣ１００のセル電圧測定系の構成例を示す図である。この図１２の構成において、図２に示した従来のセルコントローラＩＣ１００´の構成との違いは、基準電圧源５０４に加えてさらに基準電圧源５０６を有する基準電圧発生回路５００Ａを備える点と、差動増幅回路５０２の入力端子Ｔ１をグランド電圧に接続するための端子Ａ１４を切替回路５０１に設けた点である。なお、図１２に示したセル電圧測定系の構成は、図８に示した第１の実施形態によるセルコントローラＩＣ１００のセル電圧測定系の構成と同じものである。
図１３は、本発明の第５の実施形態によるセルコントローラＩＣ１００において、セル１〜１２の各セル電圧、基準電圧源５０４、５０６からの基準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２およびセル１の負極端子電圧すなわちグランド電圧を選択する際の切替回路５０１内の接続を示す一覧表である。この表に示されるように、切替回路５０１の上側と下側の接続をそれぞれ切り替えることで、差動増幅回路５０２の入力端子Ｔ１と入力端子Ｔ２の間に、セル１〜１２の各セル電圧と基準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２を選択的に印加することができる。また、入力端子Ｔ１と入力端子Ｔ２を共にグランド電圧に接続してこれらの間を短絡することができる。
本実施形態のセルコントローラＩＣ１００では、差動増幅回路５０２の差動増幅特性の異常を検知するための異常検知電圧として、基準電圧源５０６からの基準電圧Ｖｒｅｆ２を差動増幅回路５０２で変換した電圧をＡＤコンバータ５０３により測定する。このとき切替回路５０１は、出力側の端子Ｃ１、Ｃ２の接続相手として、入力側の端子Ａ１と端子Ｂ１３を選択する。これにより、基準電圧源５０６からの基準電圧Ｖｒｅｆ２が選択されて差動増幅回路５０２に入力され、この基準電圧Ｖｒｅｆ２を差動増幅回路５０２で変換した電圧が異常検知電圧としてＡＤコンバータ５０３に出力されるようにする。この異常検知電圧をＡＤコンバータ５０３で測定したときの測定情報は、セルコントローラＩＣ１００から図１のバッテリコントローラ２００へ送信される。
さらに、本実施形態のセルコントローラＩＣ１００では、上記の異常検知電圧の測定結果が異常を示すものである場合に、その異常が差動増幅回路５０２の差動増幅特性で発生したかどうかを判断するために、オフセット誤差およびゲイン誤差の測定を行う。オフセット誤差とは、差動増幅回路５０２およびＡＤコンバータ５０３のオフセット電圧に起因する誤差であり、ゲイン誤差とは、差動増幅回路５０２およびＡＤコンバータ５０３のゲインに対する誤差である。これらの誤差の測定値がいずれも所定の誤差範囲内であるときに、異常検知電圧の測定結果が異常を示すものであれば、差動増幅回路５０２の抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値が前述のように変化して差動増幅特性に異常が生じたと判断することができる。
オフセット誤差を測定する場合、切替回路５０１は、出力側の端子Ｃ１、Ｃ２の接続相手として、入力側の端子Ａ１４と端子Ｂ１２を選択する。これにより、差動増幅回路５０２の入力端子Ｔ１およびＴ２を、セルグループ１２０内で最低電位のセル１の負極側に共に接続して、入力端子Ｔ１と入力端子Ｔ２の間を短絡させる。このときの差動増幅回路５０２からの出力電圧、すなわち差動増幅回路５０２にグランド電圧を入力したときの出力を、オフセット誤差を測定するためのオフセット誤差電圧としてＡＤコンバータ５０３に出力する。このオフセット誤差電圧をＡＤコンバータ５０３で測定したときの測定情報も、セルコントローラＩＣ１００から図１のバッテリコントローラ２００へ送信される。
ゲイン誤差を測定する場合、切替回路５０１は、出力側の端子Ｃ１、Ｃ２の接続相手として、入力側の端子Ａ１３と端子Ｂ１２を選択する。これにより、基準電圧源５０４からの基準電圧Ｖｒｅｆ１が選択されて差動増幅回路５０２に入力されるようにする。この基準電圧Ｖｒｅｆ１を差動増幅回路５０２で変換した電圧を、ゲイン誤差を測定するためのゲイン誤差電圧としてＡＤコンバータ５０３に出力する。このゲイン誤差電圧をＡＤコンバータ５０３で測定したときの測定情報も、セルコントローラＩＣ１００から図１のバッテリコントローラ２００へ送信される。
バッテリコントローラ２００は、上記のようにしてセルコントローラＩＣ１００から送信される異常検知電圧、オフセット誤差電圧およびゲイン誤差電圧の各測定情報に基づいて、差動増幅回路５０２の差動増幅特性の異常を検知する。このときバッテリコントローラ２００は、オフセット誤差電圧を測定したときのセルコントローラＩＣ１００からの測定情報と、ゲイン誤差電圧を測定したときのセルコントローラＩＣ１００からの測定情報に基づいて、オフセット誤差およびゲイン誤差をそれぞれ測定する。その結果、これらの誤差がいずれも所定の誤差範囲内であり、且つ異常検知電圧を測定したときの測定情報の値が予め定められた基準電圧Ｖｒｅｆ２に対して所定範囲から外れた場合、バッテリコントローラ２００は、セルコントローラＩＣ１００において差動増幅回路５０２の差動増幅特性が異常であると判断する。これにより、差動増幅回路５０２の抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値が変化することによって生じた差動増幅特性の異常を正しく検知することができる。
一方、オフセット誤差およびゲイン誤差が所定の誤差範囲内であり、且つ異常検知電圧を測定したときの測定情報の値が所定範囲内である場合、バッテリコントローラ２００は、セルコントローラＩＣ１００のセル電圧測定系が正常であると判断する。また、オフセット誤差やゲイン誤差が所定の誤差範囲を外れた場合は、差動増幅回路５０２およびＡＤコンバータ５０３のいずれか少なくとも一方においてオフセット異常やゲイン異常が生じたと判断する。このようにして、セル電圧測定系の異常を詳細に検知することができる。
以上説明した本発明の第５の実施形態によれば、次の（８）〜（１０）のような作用効果を奏する。
（８）セルコントローラＩＣ１００は、複数の単電池セル１１０を直列接続したセルグループ１２０を監視する。このセルコントローラＩＣ１００は、セルグループ１２０の各単電池セル１１０のセル電圧を含む複数種類の電圧の中からいずれかを測定対象電圧として選択する切替回路５０１と、入力端子Ｔ１およびＴ２を有し、切替回路５０１により選択されて入力端子Ｔ１と入力端子Ｔ２の間に入力された測定対象電圧を差動増幅して所定範囲の電圧に変換する差動増幅回路５０２と、切替回路５０１により選択されて差動増幅回路５０２により変換された測定対象電圧を測定し、その測定結果に応じたデジタル信号を出力するＡＤコンバータ５０３とを備え、差動増幅回路５０２の差動増幅特性の異常を検知するための異常検知電圧をＡＤコンバータ５０３に出力する。バッテリコントローラ２００は、ＡＤコンバータ５０３から出力されたデジタル信号に応じた測定情報をセルコントローラＩＣ１００から受信する。そして、ＡＤコンバータ５０３により異常検知電圧を測定したときの測定情報に基づいて、差動増幅回路５０２の差動増幅特性の異常を検知する。このようにしたので、セル電圧を測定するための測定系における異常状態を正しく検知することができる。
（９）セルコントローラＩＣ１００は、基準電圧Ｖｒｅｆ２を発生する基準電圧源５０６を備え、切替回路５０１により基準電圧Ｖｒｅｆ２を選択することで、差動増幅回路５０２により変換された基準電圧Ｖｒｅｆ２を異常検知電圧としてＡＤコンバータ５０３に出力する。このようにしたので、第１の実施形態で説明したＡＤコンバータ５０３の異常を検知するための回路構成を流用して、異常検知電圧を出力することができる。
（１０）セルコントローラＩＣ１００は、セルグループ１２０における最低電位のセル１の負極側に接続されており、セル１の負極側の電位を基準とした基準電圧Ｖｒｅｆ１を発生する基準電圧源５０４を備える。そして、切替回路５０１によりセル１の負極側に入力端子Ｔ１およびＴ２を共に接続して、入力端子Ｔ１と入力端子Ｔ２の間を短絡させたときの差動増幅回路５０２からの出力電圧を、オフセット誤差電圧としてＡＤコンバータ５０３に出力する。また、切替回路５０１により基準電圧Ｖｒｅｆ１を選択することで、差動増幅回路５０２により変換された基準電圧Ｖｒｅｆ１を、ゲイン誤差電圧としてＡＤコンバータ５０３に出力する。バッテリコントローラ２００は、ＡＤコンバータ５０３によりオフセット誤差電圧を測定したときの測定情報に基づいて、差動増幅回路５０２およびＡＤコンバータ５０３のオフセット誤差を測定する。また、ＡＤコンバータ５０３によりゲイン誤差電圧を測定したときの測定情報に基づいて、差動増幅回路５０２およびＡＤコンバータ５０３のゲイン誤差を測定する。そして、オフセット誤差が所定の誤差範囲内であり、ゲイン誤差が所定の誤差範囲内であり、且つＡＤコンバータ５０３により異常検知電圧を測定したときの測定情報の値が所定範囲外である場合、差動増幅回路５０２の差動増幅特性が異常であると判断する。このようにしたので、差動増幅回路５０２の差動増幅特性に異常が生じた場合に、これを確実に検知することができる。
なお、以上説明した第５の実施形態では、基準電圧源５０６の＋端子をセル１２の正極側に接続し、セル１２の正極端子電圧を基準とした基準電圧Ｖｒｅｆ２を基準電圧源５０６から発生する例を説明した。しかし、基準電圧源５０６が発生する基準電圧は、基準電圧源５０４が発生する基準電圧Ｖｒｅｒ１よりも高い電圧を基準としたものである限り、これに限定されない。すなわち、基準電圧源５０６は、セルグループ１２０における最低電位のセル１の負極側を除いて、セルグループ１２０の各セルのうちいずれかのセルの正極側または負極側に接続されており、当該セルの正極側または負極側の電位を基準とした任意の電圧を基準電圧Ｖｒｅｆ２として発生することができる。
（第６の実施形態）
図１４は、本発明の第６の実施形態によるセルコントローラＩＣ１００のセル電圧測定系の構成例を示す図である。この図１４の構成において、図２に示した従来のセルコントローラＩＣ１００´の構成との違いは、分圧回路５１２および切替器５１３を備える点と、差動増幅回路５０２の入力端子Ｔ１をグランド電圧に接続するための端子Ａ１４を切替回路５０１に設けた点である。
分圧回路５１２は、セル１２の正極側とセル１の負極側との間に接続されており、これらの電圧差、すなわちセル１〜１２により構成されるセルグループ１２０の電圧（セルグループ電圧）に応じた分圧電圧を出力する。切替器５１３は、分圧回路５１２から出力された分圧電圧または差動増幅回路５０２からの出力電圧のいずれか一方を選択してＡＤコンバータ５０３に出力する。
図１５は、本発明の第６の実施形態によるセルコントローラＩＣ１００において、セル１〜１２の各セル電圧、基準電圧源５０４からの基準電圧Ｖｒｅｆ１およびセル１の負極端子電圧すなわちグランド電圧を選択する際の切替回路５０１内の接続と、セルグループ電圧に応じた分圧電圧を選択する際の切替器５１３内の接続とを示す一覧表である。この表に示されるように、切替回路５０１の上側と下側の接続をそれぞれ切り替えることで、差動増幅回路５０２の入力端子Ｔ１と入力端子Ｔ２の間に、セル１〜１２の各セル電圧と基準電圧Ｖｒｅｆ１を選択的に印加することができる。また、入力端子Ｔ１と入力端子Ｔ２を共にグランド電圧に接続してこれらの間を短絡することができる。さらに、切替器５１３の接続を切り替えることで、差動増幅回路５０２からの出力電圧の他に、分圧回路５１２から出力された分圧電圧をＡＤコンバータ５０３に出力することができる。
本実施形態のセルコントローラＩＣ１００では、差動増幅回路５０２の差動増幅特性の異常を検知するための異常検知電圧として、分圧回路５１２からの分圧電圧をＡＤコンバータ５０３により測定する。このとき切替器５１３は、出力側の端子Ｄ３の接続相手として、入力側の端子Ｄ２を選択する。これにより、分圧回路５１２からの分圧電圧が選択され、差動増幅回路５０２を介さずに出力された分圧電圧が異常検知電圧としてＡＤコンバータ５０３に出力されるようにする。この異常検知電圧をＡＤコンバータ５０３で測定したときの測定情報は、セルコントローラＩＣ１００から図１のバッテリコントローラ２００へ送信される。
さらに、本実施形態のセルコントローラＩＣ１００では、第５の実施形態で説明したのと同様にして、オフセット誤差およびゲイン誤差の測定を行う。すなわち、入力端子Ｔ１と入力端子Ｔ２の間を短絡させて差動増幅回路５０２にグランド電圧を入力したときの出力を、オフセット誤差電圧としてＡＤコンバータ５０３に出力する。また、基準電圧源５０４からの基準電圧Ｖｒｅｆ１を差動増幅回路５０２で変換した電圧を、ゲイン誤差電圧としてＡＤコンバータ５０３に出力する。これらの電圧を測定したときの測定情報も、セルコントローラＩＣ１００から図１のバッテリコントローラ２００へ送信される。
バッテリコントローラ２００は、セルコントローラＩＣ１００から送信される異常検知電圧の測定情報に基づいて、セルグループ電圧を算出する。このセルグループ電圧と、各セル電圧の測定値の総和とを比較し、これらの差異が所定範囲外であれば、セルコントローラＩＣ１００において差動増幅回路５０２の差動増幅特性が異常であると判断する。すなわち、分圧回路５１２からの分圧電圧を異常検知電圧として差動増幅回路５０２を介さずにＡＤコンバータ５０３に出力することで、差動増幅回路５０２の差動増幅特性に起因する誤差を含まない測定情報がセルコントローラＩＣ１００から送信される。そのため、この測定情報に基づいて算出されるセルグループ電圧と、差動増幅回路５０２を介して測定された各セル電圧の測定値の総和とを比較することで、差動増幅回路５０２の差動増幅特性が異常であるか否かを判断することができる。
さらにバッテリコントローラ２００は、第５の実施形態で説明したのと同様の方法により、オフセット誤差およびゲイン誤差の測定を行う。すなわち、オフセット誤差電圧を測定したときのセルコントローラＩＣ１００からの測定情報と、ゲイン誤差電圧を測定したときのセルコントローラＩＣ１００からの測定情報に基づいて、オフセット誤差およびゲイン誤差をそれぞれ測定する。
上記のオフセット誤差およびゲイン誤差がいずれも所定の誤差範囲内であり、且つ異常検知電圧を測定したときの測定情報の値が各セル電圧の測定値の総和に対して所定範囲から外れた場合、バッテリコントローラ２００は、セルコントローラＩＣ１００において差動増幅回路５０２の差動増幅特性が異常であると判断する。これにより、差動増幅回路５０２の抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値が変化することによって生じた差動増幅特性の異常を正しく検知することができる。
一方、オフセット誤差およびゲイン誤差が所定の誤差範囲内であり、且つ異常検知電圧を測定したときの測定情報の値が所定範囲内である場合、バッテリコントローラ２００は、セルコントローラＩＣ１００のセル電圧測定系が正常であると判断する。また、オフセット誤差やゲイン誤差が所定の誤差範囲を外れた場合は、差動増幅回路５０２およびＡＤコンバータ５０３のいずれか少なくとも一方においてオフセット異常やゲイン異常が生じたと判断する。このようにして、セル電圧測定系の異常を詳細に検知することができる。
以上説明した本発明の第６の実施形態によれば、第５の実施形態で説明した（８）および（１０）と同様の作用効果に加えて、さらに次の（１１）のような作用効果を奏する。
（１１）セルコントローラＩＣ１００は、セルグループ１２０における最高電位のセル１２の正極側と、最低電位のセル１の負極側との間に接続されており、セルグループ電圧に応じた分圧電圧を出力する分圧回路５１２と、分圧回路５１２から出力された分圧電圧または差動増幅回路５０２からの出力電圧のいずれか一方を選択してＡＤコンバータ５０３に出力する切替器５１３とを備える。そして、切替器５１３により分圧電圧を選択することで、差動増幅回路５０２を介さずに出力された分圧電圧を異常検知電圧としてＡＤコンバータ５０３に出力する。このようにしたので、差動増幅回路５０２の差動増幅特性が異常であるか否かを的確に判断可能な異常検知電圧を出力することができる。
（第７の実施形態）
図１６は、本発明の第７の実施形態によるセルコントローラＩＣ１００のセル電圧測定系の構成例を示す図である。この図１６の構成において、図２に示した従来のセルコントローラＩＣ１００´の構成との違いは、差動増幅回路５０２の入力端子Ｔ１をグランド電圧に接続するための端子Ａ１４を切替回路５０１に設けた点である。
図１７は、本発明の第７の実施形態によるセルコントローラＩＣ１００において、セル１〜１２の各セル電圧、基準電圧源５０４からの基準電圧Ｖｒｅｆ１、セル１の負極端子電圧すなわちグランド電圧およびセル１２の負極端子電圧を選択する際の切替回路５０１内の接続を示す一覧表である。この表に示されるように、切替回路５０１の上側と下側の接続をそれぞれ切り替えることで、差動増幅回路５０２の入力端子Ｔ１と入力端子Ｔ２の間に、セル１〜１２の各セル電圧と基準電圧Ｖｒｅｆ１を選択的に印加することができる。また、入力端子Ｔ１と入力端子Ｔ２を共にグランド電圧またはセル１２の負極端子に接続してこれらの間を短絡することができる。
本実施形態のセルコントローラＩＣ１００では、差動増幅回路５０２の入力端子Ｔ１およびＴ２をセル１２の負極側に共に接続して、入力端子Ｔ１と入力端子Ｔ２の間を短絡させる。このときの差動増幅回路５０２からの出力電圧を、差動増幅回路５０２の差動増幅特性の異常を検知するための異常検知電圧として、ＡＤコンバータ５０３により測定する。このとき切替回路５０１は、出力側の端子Ｃ１、Ｃ２の接続相手として、入力側の端子Ａ２と端子Ｂ１を選択する。この異常検知電圧をＡＤコンバータ５０３で測定したときの測定情報は、セルコントローラＩＣ１００から図１のバッテリコントローラ２００へ送信される。
図１８は、差動増幅回路５０２の抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値が変化した場合に、差動増幅回路５０２の入力端子Ｔ１およびＴ２を同一セルの負極側にそれぞれ接続して短絡したときの電圧検出誤差とセル位置との関係を表した特性線図の一例を示す図である。ここでは、符号８０１、８０２の各特性線図により、各セルのセル電圧が４．１Ｖであるときに、差動増幅器Ｕ１の＋入力端子側の分圧比と−入力端子側の分圧比がそれぞれ５０％から±０．２％ずつ変化した場合の電圧検出誤差とセル位置との関係を示している。すなわち、特性線図８０１は、差動増幅器Ｕ１の＋入力端子側または−入力端子側の分圧比が４９．８％であるときの電圧検出誤差とセル位置との関係を示している。また、特性線図８０２は、差動増幅器Ｕ１の＋入力端子側または−入力端子側の分圧比が５０．２％であるときの電圧検出誤差とセル位置との関係をそれぞれ示している。
図１８において、各特性線図８０１、８０２では、いずれも上位に接続されている電位の高いセルほど電圧検出誤差が大きくなっている。すなわち、入力端子Ｔ１およびＴ２をいずれかのセルの正極側または負極側に共に接続して短絡したときの差動増幅回路５０２からの出力電圧を異常検知電圧として出力する場合、そのセルの位置が上位であるほど検出される誤差が大きくなることが分かる。したがって、差動増幅回路５０２の差動増幅特性の異常をより容易に検知することができる。そのため、本実施形態では前述のように、差動増幅回路５０２の入力端子Ｔ１およびＴ２を最上位のセル１２の負極側に共に接続し、このときの差動増幅回路５０２からの出力電圧を異常検知電圧としてＡＤコンバータ５０３に出力している。
さらに、本実施形態のセルコントローラＩＣ１００では、第５の実施形態で説明したのと同様にして、オフセット誤差およびゲイン誤差の測定を行う。すなわち、入力端子Ｔ１と入力端子Ｔ２の間を短絡させて差動増幅回路５０２にグランド電圧を入力したときの出力を、オフセット誤差電圧としてＡＤコンバータ５０３に出力する。また、基準電圧源５０４からの基準電圧Ｖｒｅｆ１を差動増幅回路５０２で変換した電圧を、ゲイン誤差電圧としてＡＤコンバータ５０３に出力する。これらの電圧を測定したときの測定情報も、セルコントローラＩＣ１００から図１のバッテリコントローラ２００へ送信される。
バッテリコントローラ２００は、セルコントローラＩＣ１００から送信される異常検知電圧、オフセット誤差電圧およびゲイン誤差電圧の各測定情報に基づいて、差動増幅回路５０２の差動増幅特性の異常を検知する。このときバッテリコントローラ２００は、第５の実施形態で説明したのと同様の方法により、オフセット誤差およびゲイン誤差の測定を行う。すなわち、オフセット誤差電圧を測定したときのセルコントローラＩＣ１００からの測定情報と、ゲイン誤差電圧を測定したときのセルコントローラＩＣ１００からの測定情報に基づいて、オフセット誤差およびゲイン誤差をそれぞれ測定する。
上記のオフセット誤差およびゲイン誤差がいずれも所定の誤差範囲内であり、且つ異常検知電圧を測定したときの測定情報の値が所定範囲外である場合、バッテリコントローラ２００は、セルコントローラＩＣ１００において差動増幅回路５０２の差動増幅特性が異常であると判断する。これにより、差動増幅回路５０２の抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値が変化することによって生じた差動増幅特性の異常を正しく検知することができる。
一方、オフセット誤差およびゲイン誤差が所定の誤差範囲内であり、且つ異常検知電圧を測定したときの測定情報の値が所定範囲内である場合、バッテリコントローラ２００は、セルコントローラＩＣ１００のセル電圧測定系が正常であると判断する。また、オフセット誤差やゲイン誤差が所定の誤差範囲を外れた場合は、差動増幅回路５０２およびＡＤコンバータ５０３のいずれか少なくとも一方においてオフセット異常やゲイン異常が生じたと判断する。このようにして、セル電圧測定系の異常を詳細に検知することができる。
以上説明した本発明の第７の実施形態によれば、第５の実施形態で説明した（８）および（１０）と同様の作用効果に加えて、さらに次の（１２）のような作用効果を奏する。
（１２）セルコントローラＩＣ１００は、切替回路５０１により、セル１２の負極側に入力端子Ｔ１およびＴ２を共に接続して、入力端子Ｔ１と入力端子Ｔ２の間を短絡させたときの差動増幅回路５０２からの出力電圧を、異常検知電圧としてＡＤコンバータ５０３に出力する。このようにしたので、第５の実施形態で説明した基準電圧源５０６のように独立した基準電圧源を設けることなく、差動増幅回路５０２の差動増幅特性が異常であるか否かを的確に判断可能な異常検知電圧を出力することができる。
なお、以上説明した第７の実施形態では、セル１２の負極側に入力端子Ｔ１およびＴ２を共に接続してこれらの間を短絡させることで、異常検知電圧をＡＤコンバータ５０３に出力する例を説明した。しかし、差動増幅回路５０２の抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値が変化して差動増幅特性が異常となったときに、その抵抗値の変化に応じた異常電圧検出誤差が異常検知電圧の測定結果として出力されるものである限り、入力端子Ｔ１およびＴ２を接続するセルの位置はこれに限定されない。すなわち、セルグループ１２０における最低電位のセル１の負極側を除いて、セルグループ１２０の各セルのうちいずれかのセルの正極側または負極側に入力端子Ｔ１およびＴ２を共に接続してこれらの間を短絡させたときの差動増幅回路５０２からの出力電圧を、異常検知電圧としてＡＤコンバータ５０３に出力することができる。
なお、以上説明した各実施形態は、本発明の実施形態の一例であり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。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。

Claims (6)

  1. 複数の単電池セルを直列接続したセルグループを監視する電池監視装置であって、
    可変の基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、
    前記セルグループの各単電池セルのセル電圧および前記基準電圧を含む複数種類の電圧の中からいずれかを測定対象電圧として選択する切替回路と、
    前記切替回路により選択された測定対象電圧を測定し、測定結果に応じたデジタル信号を出力するＡＤコンバータとを備え、
    前記基準電圧発生回路は、設定された任意の基準電圧を発生する基準電圧源を有する電池監視装置。
  2. 複数の単電池セルを直列接続したセルグループを監視する電池監視装置であって、
    可変の基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、
    前記セルグループの各単電池セルのセル電圧および前記基準電圧を含む複数種類の電圧の中からいずれかを測定対象電圧として選択する切替回路と、
    前記切替回路により選択された測定対象電圧を測定し、測定結果に応じたデジタル信号を出力するＡＤコンバータとを備え、
    前記基準電圧発生回路は、時間経過に応じて所定の電圧範囲内で変化する基準電圧を発生する基準電圧源を有する電池監視装置。
  3. 請求項２に記載の電池監視装置において、
    前記基準電圧源は、前記基準電圧を周期的に変化させる発振器を含む電池監視装置。
  4. 請求項２に記載の電池監視装置において、
    前記基準電圧源は、前記電池監視装置の外部に設けられたコンデンサと接続されており、該コンデンサを充放電させたときの両端電圧を前記基準電圧として出力することで前記基準電圧を変化させる電池監視装置。
  5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池監視装置において、
    前記ＡＤコンバータは、逐次変換型のＡＤコンバータである電池監視装置。
  6. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池監視装置と、
    前記電池監視装置のＡＤコンバータから出力されたデジタル信号に応じた測定情報を前記電池監視装置から受信するバッテリコントローラとを備え、
    前記バッテリコントローラは、前記ＡＤコンバータにより前記基準電圧を測定したときの前記測定情報に基づいて、前記ＡＤコンバータの異常を検知する電池システム監視装置。
JP2014512263A 2012-04-27 2012-04-27 電池監視装置および電池システム監視装置 Active JP5868495B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/061420 WO2013161068A1 (ja) 2012-04-27 2012-04-27 電池監視装置および電池システム監視装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2013161068A1 JPWO2013161068A1 (ja) 2015-12-21
JP5868495B2 true JP5868495B2 (ja) 2016-02-24

Family

ID=49482434

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014512263A Active JP5868495B2 (ja) 2012-04-27 2012-04-27 電池監視装置および電池システム監視装置
JP2014512264A Pending JPWO2013161069A1 (ja) 2012-04-27 2012-04-27 太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014512264A Pending JPWO2013161069A1 (ja) 2012-04-27 2012-04-27 太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9568557B2 (ja)
EP (1) EP2843431B1 (ja)
JP (2) JP5868495B2 (ja)
CN (1) CN104272126B (ja)
WO (1) WO2013161068A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180098852A (ko) * 2017-02-27 2018-09-05 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈 과충전 방지 장치

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014137272A (ja) * 2013-01-16 2014-07-28 Denso Corp 電圧監視装置
JP6199085B2 (ja) * 2013-06-12 2017-09-20 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体回路、組電池システム、及び診断方法
JP2015220856A (ja) * 2014-05-16 2015-12-07 セイコーインスツル株式会社 電池残量予測装置及びバッテリパック
KR20160037460A (ko) 2014-09-29 2016-04-06 엘지전자 주식회사 진공 청소기
KR101645808B1 (ko) 2014-10-01 2016-08-04 엘지전자 주식회사 진공 청소기
US20170063112A1 (en) * 2015-08-31 2017-03-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage device with monitoring ic
EP3349321B1 (en) * 2015-09-11 2022-10-12 Hitachi Astemo, Ltd. Battery monitoring device
JP6741464B2 (ja) * 2016-04-27 2020-08-19 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置、電池監視システム、及びテスト方法
CN109964138B (zh) 2016-11-25 2022-06-21 沃尔沃卡车集团 对电气存储系统中的电压故障状况进行分类的方法及装置
JP6817158B2 (ja) * 2017-06-29 2021-01-20 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置、及び電池監視システム
US10930981B2 (en) * 2017-06-29 2021-02-23 Lapis Semiconductor Co., Ltd. Semiconductor device and battery monitoring system
KR102515606B1 (ko) * 2017-10-31 2023-03-28 삼성에스디아이 주식회사 배터리 충전량 표시 방법 및 이를 수행하는 배터리 팩 및 전자 기기
JP7040480B2 (ja) * 2019-02-28 2022-03-23 株式会社デンソー 電圧検出装置
US11949273B2 (en) * 2020-03-27 2024-04-02 Dongguan Poweramp Technology Limited Method for managing charging and discharging of parallel-connected battery pack, electronic device, and electrical system

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4210030B2 (ja) * 2000-11-02 2009-01-14 パナソニック株式会社 積層電圧計測装置
JP2002343994A (ja) * 2001-05-11 2002-11-29 Mitsubishi Electric Corp 太陽電池の製造方法及びその装置
JP4082205B2 (ja) * 2002-12-20 2008-04-30 Ｊｆｅスチール株式会社 加工性および耐リジング性に優れたフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法
US7039534B1 (en) * 2003-11-03 2006-05-02 Ryno Ronald A Charging monitoring systems
KR200344389Y1 (ko) * 2003-12-04 2004-03-11 주식회사 파워트론 고입력 동상전압형 차동증폭기를 이용한 축전지셀전압측정 회로
JP2005191125A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Kyocera Corp 太陽電池素子接続用接続タブ及び太陽電池モジュール並びに太陽電池モジュールの製造方法
JP2005191479A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Sekisui Jushi Co Ltd 太陽電池モジュール
JP4641173B2 (ja) * 2004-10-20 2011-03-02 富士通セミコンダクター株式会社 Ａ／ｄ変換器、電池パック、電子機器および電圧測定方法
JP2006203369A (ja) * 2005-01-18 2006-08-03 Sanyo Electric Co Ltd 電圧−周波数変換装置、電圧−周波数変換装置の基準電圧発生方法
JP4767558B2 (ja) * 2005-03-07 2011-09-07 日立ビークルエナジー株式会社 電源装置用状態検知装置，電源装置及び電源装置に用いられる初期特性抽出装置
JP4466587B2 (ja) * 2006-02-28 2010-05-26 株式会社日立製作所 電池電圧検出装置および電池電圧検出装置を用いた電池システム
JP2008095639A (ja) * 2006-10-13 2008-04-24 Nuclear Services Co 圧縮機用ダイアフラム
JP5535656B2 (ja) * 2007-03-02 2014-07-02 アナログ・デバイシズ・インコーポレーテッド バッテリ監視のための方法および装置
JP5469813B2 (ja) * 2008-01-29 2014-04-16 株式会社日立製作所 車両用電池システム
JP4649489B2 (ja) * 2008-03-27 2011-03-09 株式会社日立製作所 組電池の総電圧検出回路
JP4561921B2 (ja) * 2008-04-04 2010-10-13 株式会社デンソー 電圧検出装置、及び電池の状態制御装置
JP4770894B2 (ja) * 2008-09-03 2011-09-14 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 電圧検出装置
JP5221468B2 (ja) * 2009-02-27 2013-06-26 株式会社日立製作所 電池監視装置
JP5640363B2 (ja) * 2009-12-07 2014-12-17 住友電気工業株式会社 マグネシウム合金圧延板の矯正方法および矯正機、マグネシウム合金圧延板の製造方法
JP5571486B2 (ja) * 2010-07-14 2014-08-13 矢崎総業株式会社 組電池の電圧検出装置
JP5479270B2 (ja) 2010-08-25 2014-04-23 株式会社日本自動車部品総合研究所 電池の状態監視装置
JP5235959B2 (ja) * 2010-09-10 2013-07-10 日立ビークルエナジー株式会社 電池コントローラ及び電圧異常検出方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180098852A (ko) * 2017-02-27 2018-09-05 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈 과충전 방지 장치

Also Published As

Publication number Publication date
CN104272126A (zh) 2015-01-07
JPWO2013161069A1 (ja) 2015-12-21
EP2843431A4 (en) 2016-04-13
JPWO2013161068A1 (ja) 2015-12-21
US9568557B2 (en) 2017-02-14
EP2843431B1 (en) 2022-07-13
EP2843431A1 (en) 2015-03-04
US20150323609A1 (en) 2015-11-12
WO2013161068A1 (ja) 2013-10-31
CN104272126B (zh) 2017-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5866001B2 (ja) 電池監視装置および電池システム監視装置
JP5868495B2 (ja) 電池監視装置および電池システム監視装置
JP5450812B2 (ja) 電池システム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置、電源装置及び電池電圧検出装置
JP5618609B2 (ja) 組電池の制御装置
JP5274110B2 (ja) 車両用の電源装置
JP5712841B2 (ja) 電圧検出装置
JP5297729B2 (ja) 電圧検出装置
JP2012090392A (ja) 電池状態監視装置
KR101619483B1 (ko) 배터리 전압 측정회로의 진단 장치 및 그 방법
JP5477254B2 (ja) 電池状態監視装置
CN107889526B (zh) 电池系统监视装置
JP2017070024A (ja) 電池監視装置
US9960610B2 (en) Voltage detecting device, voltage detecting method, and battery pack system
JP6251136B2 (ja) 電池システム監視装置およびこれを備えた蓄電装置
JP5561049B2 (ja) 電池電圧測定装置
JP5492044B2 (ja) セル電圧検出装置、電池システム、およびそのセル電圧検出方法
JP4501754B2 (ja) 電圧検出装置
JP5779060B2 (ja) 電圧検出回路
JP6499455B2 (ja) 監視装置、及び電池監視システム
JP6342250B2 (ja) 電池監視回路
JP2015102336A (ja) 電池監視装置
KR101628859B1 (ko) 배터리 관리 시스템의 배터리 셀 진단 회로 및 진단 장치
JP2016059137A (ja) 充放電制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150924

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20151208

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160105

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5868495

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250