JP5974849B2

JP5974849B2 - 電池監視装置

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Publication number: JP5974849B2
Application number: JP2012253489A
Authority: JP
Inventors: 真志出利葉; 溝口　朝道; 朝道溝口
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2016-08-23
Anticipated expiration: 2032-11-19
Also published as: JP2014102127A

Description

本発明は、複数の電池セルを直列接続した組電池の状態を監視する電池監視装置に関する。

従来、電池監視装置として、異常検出用の検出ラインを介して各電池セルに対して接続された過充放電検出回路にて、各電池セルの端子間電圧（セル電圧）と予め定めた判定閾値とを比較することで、各電池セルの過放電状態および過充電状態を検出するものがある。

このような電池監視装置において、各電池セルの過放電状態および過充電状態以外にも、過充放電検出回路と各電池セルとを接続する検出ラインの異常（接続不良）を検出する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１には、各電池セルの両端子間に接続された短絡スイッチのうち、奇数番目の電池セルに対応する短絡スイッチ（奇数スイッチ）をオンした際の過充放電検出回路の出力信号、および偶数番目の電池セルに対応する短絡スイッチ（偶数スイッチ）をオンした際の過充放電検出回路の出力信号に基づいて、電池セルに接続された検出ラインの断線を検出する構成が開示されている。

具体的には、特許文献１では、奇数スイッチをオンにした際の過充放電検出回路の出力信号、および偶数スイッチをオンにした際の過充放電検出回路の出力信号のうち、一方の出力信号が過放電状態を示す信号となり、他方の出力信号が過充電状態を示す信号となる場合に、電池セルに接続された検出ラインが断線していると判断する構成としている。

特許第４０７５７８５号

しかしながら、特許文献１の如く、短絡スイッチのオンオフした際の過充放電検出回路の出力信号に基づいて断線を検出する方法では、接触不良等のように検出ラインの配線抵抗が上昇する不具合が生じた場合、過充放電検出回路にて過充放電状態を適切に検出することが困難となり、検出ラインの断線等の異常を適切に検出できなくなってしまう。

例えば、検出ラインの配線抵抗が上昇してしまうと、奇数スイッチをオンした際に、検出ラインの断線時のように過充放電検出回路に入力される電圧が低下しないので、過放電時の判定閾値が低めに設定されていると過充放電検出回路にて過放電状態を検出できない。

また、検出ラインの配線抵抗が上昇してしまうと、偶数スイッチをオンした際に、検出ラインの断線時のように過充放電検出回路に入力される電圧が上昇しないので、過充電時の判定閾値が高めに設定されていると過充放電検出回路にて過充電状態を検出できない。

なお、過放電時の判定閾値を高めに設定したり、過充電時の判定閾値を低めに設定したりすることも考えられるが、この場合、電池セルの使用電圧範囲（過放電時の判定閾値から過充電時の判定閾値までの電圧）が必要以上に制限されてしまうことから採用できない。

本発明は上記点に鑑みて、組電池の各電池セルに接続する検出ラインの異常を適切に検出可能な電池監視装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数の電池セル（１０）を直列接続して構成される組電池（１）を監視する電池監視装置を対象としている。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数の電池セルの両端子に接続された複数の検出ライン（Ｌ１〜Ｌｎ）と、複数の検出ラインを介して電池セルのセル電圧を検出する電圧検出回路（２３）と、複数の電池セルそれぞれに対応して設けられ、電池セルの両端子に接続された一対の検出ライン同士を短絡させる複数の短絡スイッチ（２１２）と、複数の短絡スイッチのオンオフを制御するスイッチ制御手段（２４３）と、検出ラインに異常が生じているか否かを判定する異常判定手段（２４２）と、複数の電池セルに対応して設けられ、電池セルの両端子に接続された一対の検出ライン間に接続された複数のコンデンサ（２５２）と、を備え、隣接する電池セル（Ｃｂｉ、Ｃｂｉ＋１）における一方の電池セルに対応する短絡スイッチを第１スイッチ、隣接する電池セルにおける他方の電池セルに対応する短絡スイッチを第２スイッチとしたとき、複数のコンデンサは、一対の検出ラインのうち、電池セルの両端子と一対の検出ラインにおける複数の短絡スイッチの接続部との間に接続されており、異常判定手段は、第２スイッチがオフに制御された状態で第１スイッチがオンからオフに制御された際の一方の電池セルにおける電圧検出値と、第１スイッチがオフに制御された状態で第２スイッチがオンからオフに制御された際の一方の電池セルにおける電圧検出値との差が判定閾値以上となる場合に、検出ラインに異常が生じていると判定することを特徴としている。

これによれば、隣接する電池セルに対応する短絡スイッチのオンオフが制御された際の電圧検出値の差に基づいて、検出ラインに異常が生じているか否かを判定する構成としているので、検出ラインの断線に加えて、接触不良等によって検出ラインの配線抵抗が上昇するような不具合を、検出ラインの異常として適切に検出できる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態に係る電池監視装置を含む電源システムの全体構成図である。第１実施形態に係る電池監視装置の作動を説明するための説明図である。第１実施形態に係る制御装置が短絡スイッチのオンオフを制御した際の電圧検出値の変化を説明するための説明図である。第１実施形態に係る制御装置が短絡スイッチのオンオフを制御した際の電圧検出値の変化を説明するための説明図である。第２実施形態に係る電池監視装置を含む電源システムの全体構成図である。第２実施形態に係る電池監視装置の作動を説明するための説明図である。第２実施形態に係る制御装置が短絡スイッチのオンオフを制御した際の電圧検出値の変化を説明するための説明図である。第２実施形態に係る制御装置が短絡スイッチのオンオフを制御した際の電圧検出値の変化を説明するための説明図である。第３実施形態に係る電池監視装置を含む電源システムの全体構成図である。第３実施形態に係る電池監視装置の作動を説明するための説明図である。第３実施形態に係る制御装置が短絡スイッチのオンオフを制御した際の電圧検出値の変化を説明するための説明図である。第４実施形態に係る電池監視装置を含む電源システムの全体構成図である。第４実施形態に係る電池監視装置の作動を説明するための説明図である。第４実施形態に係る制御装置が短絡スイッチのオンオフを制御した際の電圧検出値の変化を説明するための説明図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態について説明する。本実施形態では、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される電源システムに、本発明の電池監視装置２を適用している。図１の全体構成図に示すように、本実施形態の電源システムは、主たる構成要素として、組電池１、および電池監視装置２を備えている。

組電池１は、図示しない走行用電動モータを主として、車載された各種電気負荷に給電する電源である。本実施形態の組電池１は、リチウムイオン電池等の二次電池からなる電池セル１０（セルＣｂ１〜Ｃｂｎ：ｎはセル数）を複数直列に接続したもので、互いに隣接する所定数の電池セル１０毎にグループ化した複数の電池ブロックの直列接続体として構成されている。なお、図１では、組電池１を構成する複数の電池ブロックのうち、代表的な１つの電池ブロックを図示している。

電池監視装置２は、組電池１の電圧等の各種状態を検出して、組電池１の状態を監視する装置であり、電圧検出用の複数の検出ラインＬ１〜Ｌｎ＋１を介して組電池１に接続されている。

本実施形態の電池監視装置２は、複数の検出ラインＬ１〜Ｌｎ＋１、複数の短絡回路２１、マルチプレクサ２２、電圧検出回路２３、制御装置２４等を備えている。

複数の検出ラインＬ１〜Ｌｎ＋１は、電圧検出回路２３にて各電池セル１０のセル電圧を検出するための配線であり、一端側が各電池セル１０の端子（正極端子および負極端子）に接続され、他端側がマルチプレクサ２２に接続されている。本実施形態では、各検出ラインＬ１〜Ｌｎ＋１のうち、検出ラインＬ２〜Ｌｎが、隣接するセルＣｂ１〜Ｃｂｎ間で共用されている。

短絡回路２１は、各電池セル１０に対応して複数設けられており、電池セル１０に対して、並列に接続された抵抗２１１および短絡スイッチ２１２の直列接続体で構成されている。

短絡スイッチ２１２は、複数の検出ラインＬ１〜Ｌｎ＋１のうち、各電池セル１０の両端子に接続された一対の検出ライン同士を短絡させるスイッチである。この短絡スイッチ２１２は、各電池セル１０のうち、他の電池セル１０に比べて高電圧となる電池セル１０の両端子を短絡させ、高電圧となる電池セル１０を放電することで、各電池セル１０のセル電圧のばらつきを均等化する均等化手段として機能する。なお、本実施形態の短絡スイッチ２１２は、制御装置２４の制御信号に応じて作動（オンオフ）が制御される半導体スイッチで構成されている。

マルチプレクサ２２は、電圧検出回路２３と各検出ラインＬ１〜Ｌｎ＋１と間の接続状態を所定の順序で切り替える接続切替手段であり、制御装置２４の制御信号に応じて制御される。マルチプレクサ２２は、例えば、各電池セル１０のうち、セルＣｂ１の電圧を検出する際に、セルＣｖ１の両端子に接続された一対の検出ラインＬ１、Ｌ２を電圧検出回路２３に接続し、セルＣｂ２の電圧を検出する際に、セルＣｂ２の両端子に接続された一対の検出ラインＬ２、Ｌ３を電圧検出回路２３に接続する。

電圧検出回路２３は、各電池セル１０のセル電圧を検出し、当該セル電圧の検出結果を制御装置２４へ出力する回路（例えば、ＡＤ変換器）で構成されており、マルチプレクサ２２、検出ラインＬ１〜Ｌｎ＋１を介して、各セルＣｂ１〜Ｃｂｎに接続されている。なお、電圧検出回路２３は、制御装置２４からの制御信号に応じて制御される。

制御装置２４は、ＣＰＵ、記憶手段を構成するメモリ２４１等からなるマイクロコンピュータ、およびその周辺機器で構成され、メモリ２４１に記憶された制御プログラムに従って各種処理を実行するように構成されている。

本実施形態の制御装置２４は、短絡回路２１、マルチプレクサ２２、電圧検出回路２３に接続されており、短絡スイッチ２１２や電圧検出回路２３への各種制御信号の出力や、各電圧検出回路２３からセル電圧の検出結果を示す信号の取得が可能となっている。

また、本実施形態の制御装置２４は、各電圧検出回路２３から取得したセル電圧の検出結果に基づいて、各電池セル１０のセル電圧のばらつきを均等化する均等化処理を実行するように構成されている。

例えば、均等化処理では、各電圧検出回路２３から取得した各セルＣｂ１〜Ｃｂｎのセル電圧のばらつきが拡大した際に、各セルＣｂ１〜Ｃｂｎのうち高電圧となるセルを放電対象に決定し、当該セルの放電時間を算出する。そして、制御装置２４が、短絡回路２１に対して、放電対象となるセルに対応する短絡スイッチ２１２への放電指示、および放電時間を示す制御信号を出力する。これにより、放電対象となるセルに対応する短絡スイッチ２１２が放電時間オンされて、各電池セル１０の均等化が実現される。

加えて、本実施形態の制御装置２４は、隣接する電池セル１０に対応する短絡スイッチ２１２のオンオフを制御した際の電圧検出回路２３の電圧検出値に基づいて、隣接する電池セル１０間に接続された検出ラインに断線や接触不良等の異常が生じているか否かを判定する異常判定処理を実行するように構成されている。

なお、本実施形態では、制御装置２４における検出ラインＬ１〜Ｌｎ＋１に異常が生じているか否かを判定する構成（ソフトウェアおよびハードウェア）が異常判定手段２４２を構成し、短絡スイッチ２１２のオンオフを制御する構成（ソフトウェアおよびハードウェア）がスイッチ制御手段２４３を構成している。

次に、本実施形態の制御装置２４が実行する異常判定処理について説明する。なお、説明の便宜上、本実施形態では、図２に示すように、各電池セル１０における隣接するセルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１間に接続された検出ラインＬｉ＋１の異常を判定する処理について説明する。

本実施形態の異常判定処理では、隣接するセルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のうち、低電位側のセルＣｂｉの電圧検出値により検出ラインＬｉ＋１の異常を判定する例について説明する。この場合、低電位側のセルＣｂｉに対応する短絡スイッチＳＷｉが特許請求の範囲に記載の「第１スイッチ」を構成し、高電位側のセルＣｂｉ＋１に対応する短絡スイッチＳＷｉ＋１が特許請求の範囲に記載の「第２スイッチ」を構成する。

まず、制御装置２４が、隣接するセルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のうち、高電位側のセルＣｂｉ＋１に対応する短絡スイッチＳＷｉ＋１をオフ、低電位側のセルＣｂｉに対応する短絡スイッチＳＷｉをオンに制御した後、電圧検出回路２３によるセルＣｂｉの電圧検出値Ｖｉ＿Ｏｎを読み込み、メモリ２４１に記憶する。

この際、検出ラインＬｉ＋１の配線抵抗Ｒｃがゼロに近い値となる正常状態であれば、検出ラインＬｉ、Ｌｉ＋１間の電位差がセルＣｂｉのセル電圧と同等となり、検出ラインＬｉ＋１、Ｌｉ＋２間の電位差がセルＣｂｉ＋１のセル電圧と同等となる。

例えば、図３（ａ）に示すように、各セルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のセル電圧が共に、正常電圧範囲内（３．７Ｖ）となる場合、Ｖｉ＿ＯｎおよびＶｉ＋１＿Ｏｆｆそれぞれがセル電圧（３．７Ｖ）となる。

また、図４（ａ）に示すように、セルＣｂｉのセル電圧が過充電（４．０Ｖ）、セルＣｂｉ＋１のセル電圧が過放電（１．６Ｖ）となる場合であっても、Ｖｉ＿ＯｎおよびＶｉ＋１＿Ｏｆｆそれぞれがセル電圧となる。

一方、検出ラインＬｉ＋１の配線抵抗Ｒｃが上昇するような異常状態であれば、検出ラインＬｉ＋１の配線抵抗Ｒｃにより、検出ラインＬｉ、Ｌｉ＋１間の電位差がセルＣｂｉのセル電圧よりも低くなり、逆に、検出ラインＬｉ＋１、Ｌｉ＋２間の電位差がセルＣｂｉ＋１のセル電圧よりも高くなる。

例えば、図３（ｂ）に示すように、各セルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のセル電圧が共に、正常電圧範囲内（３．７Ｖ）となる場合、Ｖｉ＿Ｏｎが配線抵抗Ｒｃによる電圧降下（０．２Ｖ）によって低下し（３．５Ｖ）、逆に、Ｖｉ＋１＿Ｏｆｆが配線抵抗Ｒｃによる電圧降下分上昇する（３．９Ｖ）。

また、図４（ｂ）に示すように、セルＣｂｉのセル電圧が過充電（４．０Ｖ）、セルＣｂｉ＋１のセル電圧が過放電（１．６Ｖ）となる場合、Ｖｉ＿Ｏｎが配線抵抗Ｒｃによる電圧降下（２．０Ｖ）によって低下し（２．０Ｖ）、逆に、Ｖｉ＋１＿Ｏｆｆが配線抵抗Ｒｃによる電圧降下分上昇する（３．６Ｖ）。

続いて、制御装置２４が、短絡スイッチＳＷｉ＋１をオン、短絡スイッチＳＷｉをオフに制御した後、電圧検出回路２３によるセルＣｂｉの電圧検出値Ｖｉ＿Ｏｆｆを読み込み、メモリ２４１に記憶する。

この際、検出ラインＬｉ＋１の配線抵抗Ｒｃがゼロに近い値となる正常状態であれば、各検出ラインＬｉ〜Ｌｉ＋２間の電位差がセルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のセル電圧と同等となる。

一方、検出ラインＬｉ＋１の配線抵抗Ｒｃが上昇するような異常状態であれば、検出ラインＬｉ＋１の配線抵抗Ｒｃにより、検出ラインＬｉ、Ｌｉ＋１間の電位差がセルＣｂｉのセル電圧よりも高くなり、逆に、検出ラインＬｉ＋１、Ｌｉ＋２間の電位差がセルＣｂｉ＋１のセル電圧よりも低くなる。

例えば、図３（ｂ）に示すように、各セルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のセル電圧が共に、正常電圧範囲内（３．７Ｖ）となる場合、Ｖｉ＋１＿Ｏｎが配線抵抗Ｒｃによる電圧降下（０．２Ｖ）によって低下し（３．５Ｖ）、逆に、Ｖｉ＿Ｏｆｆが配線抵抗Ｒｃによる電圧降下分上昇する（３．９Ｖ）。

また、図４（ｂ）に示すように、セルＣｂｉのセル電圧が過充電（４．０Ｖ）、セルＣｂｉ＋１のセル電圧が過放電（１．６Ｖ）となる場合、Ｖｉ＋１＿Ｏｎが配線抵抗Ｒｃによる電圧降下（０．８Ｖ）によって低下し（０．８Ｖ）、逆に、Ｖｉ＿Ｏｆｆが配線抵抗Ｒｃによる電圧降下分上昇する（４．８Ｖ）。

次に、制御装置２４は、メモリ２４１に記憶されたセルＣｂｉの各電圧検出値の差ΔＶｉ（＝Ｖｉ＿Ｏｆｆ−Ｖｉ＿Ｏｎ）を算出し、各電圧検出値の差ΔＶｉが予め定めた判定閾値以上となっている場合に、検出ラインＬｉ＋１に異常が生じていると判定する。なお、判定閾値Ｖｔｈは、各検出ラインＬ１〜Ｌｎ＋１に接触不良や断線が生じた際の各電圧検出値を測定した実測値の差や理論値の差に基づいて設定されている。

具体的には、検出ラインＬｉ＋１の配線抵抗Ｒｃがゼロに近い値となる正常状態であれば、図３（ｂ）や図４（ｂ）に示すように、メモリ２４１に記憶されたセルＣｂｉの各電圧検出値に差がないことから、検出ラインＬｉ＋１が正常と判定する。

これに対して、検出ラインＬｉ＋１の配線抵抗Ｒｃが上昇するような異常状態となる場合、図３（ｂ）や図４（ｂ）に示すように、メモリ２４１に記憶されたセルＣｂｉの各電圧検出値の差ΔＶｉが大きいことから、検出ラインＬｉ＋１に異常が生じていると判定する。

ここで、本実施形態の異常判定処理では、偶数セル群に対応する短絡スイッチ２１２、および奇数セル群に対応する短絡スイッチ２１２を交互に制御した際の電圧検出回路２３における電圧検出値の差に基づいて、各検出ラインＬ１〜Ｌｎ＋１に異常が生じているか否かを判定するようにしている。

これによれば、各セル群の電池セル１０の両端子に接続された検出ラインの異常検出を最短時間で実施することが可能となる。なお、奇数セル群は、各電池セル１０のうち、接続順（低電位側から高電位側または高電位側から低電位側）に数えたときに奇数番目となるセルＣｂ１、Ｃｂ３…であり、偶数セル群は、各電池セル１０のうち、接続順に数えたときに偶数番目となるセルＣｂ２、Ｃｂ４…である。

以上説明した本実施形態では、隣接する電池セル１０に対応する短絡スイッチ２１２のオンオフが制御された際の電圧検出値の差に基づいて、検出ラインに異常が生じているか否かを判定する構成としている。

このため、各検出ラインＬ１〜Ｌｎ＋１の断線に加えて、接触不良等によって検出ラインＬ１〜Ｌｎ＋１の配線抵抗が上昇するような不具合を、検出ラインＬ１〜Ｌｎ＋１の異常として適切に検出できる。

なお、本実施形態の異常判定処理では、隣接するセルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のうち、低電位側のセルＣｂｉの電圧検出値により検出ラインＬｉ＋１の異常を判定する例について説明したが、これに限定されない。

検出ラインＬｉ＋１の配線抵抗Ｒｃが上昇するような異常状態となる場合、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すように、隣接する電池セル１０に対応する短絡スイッチ２１２のオンオフが制御された際の高電位側のセルＣｂｉ＋１の各電圧検出値Ｖｉ＋１＿Ｏｎ、Ｖｉ＋１＿Ｏｆｆの差が大きくなる。

このため、隣接する電池セル１０に対応する短絡スイッチ２１２のオンオフが制御された際の高電位側のセルＣｂｉ＋１の電圧検出値の差により検出ラインＬｉ＋１の異常を判定するようにしてもよい。この場合、低電位側のセルＣｂｉに対応する短絡スイッチＳＷｉが特許請求の範囲に記載の「第２スイッチ」を構成し、高電位側のセルＣｂｉ＋１に対応する短絡スイッチＳＷｉ＋１が特許請求の範囲に記載の「第１スイッチ」を構成する。なお、このことは、後述する第３実施形態においても同様である。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態では、図５の全体構成図に示すように、第１実施形態の電池監視装置２に対してフィルタ回路２５を追加した例について説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。

フィルタ回路２５は、各電池セル１０側からの出力に含まれるノイズを除去するもので、各電池セル１０に対応して設けられている。本実施形態のフィルタ回路２５は、抵抗２５１、およびコンデンサ２５２からなるＲＣ回路にて構成されている。コンデンサ２５２は、各電池セル１０の両端子に接続された一対の検出ライン間に、短絡回路２１と並列になるように接続されている。なお、フィルタ回路２５それぞれは、抵抗値が等しい抵抗２５１、容量が等しいコンデンサ２５２で構成されている。

その他の構成は、第１実施形態と同様であり、以下、本実施形態の制御装置２４が実行する異常判定処理について説明する。なお、説明の便宜上、本実施形態では、図６に示すように、各電池セル１０における隣接するセルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１間に接続された検出ラインＬｉ＋１の異常を判定する処理について説明する。

まず、制御装置２４が、セルＣｂｉ＋１に対応する短絡スイッチＳＷｉ＋１をオフに制御した状態で、セルＣｂｉに対応する短絡スイッチＳＷｉをオンに制御する。

これにより、セルＣｂｉに対応するコンデンサＣｉに溜まった電荷が放電され、検出ラインＬｉ、Ｌｉ＋１間の電位差がゼロに近い値となる。この際、セルＣｂｉに対応するコンデンサＣｉの放電に伴って、セルＣｂｉ＋１に対応するコンデンサＣｉ＋１が充電され、検出ラインＬｉ＋１、Ｌｉ＋２間の電位差が大きくなる。

続いて、制御装置２４が、短絡スイッチＳＷｉ＋１をオフに制御した状態で、短絡スイッチＳＷｉをオンからオフに制御した際、電圧検出回路２３によるセルＣｂｉの電圧検出値Ｖｉ＿Ｏｆｆ１を読み込み、メモリ２４１に記憶する。なお、短絡スイッチＳＷｉのオフに伴って、セルＣｂｉに対応するコンデンサＣｉが充電され、検出ラインＬｉ、Ｌｉ＋１間の電位差が大きくなり、逆に、検出ラインＬｉ＋１、Ｌｉ＋２間の電位差が小さくなる。

この際、検出ラインＬｉ＋１の配線抵抗Ｒｃがゼロに近い値となる正常状態であれば、コンデンサＣｉの充放電時の時定数τが小さく、各検出ラインＬｉ〜Ｌｉ＋２間の電位差が早期にセルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のセル電圧まで復帰する。

例えば、図７（ａ）に示すように、各セルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のセル電圧が共に、正常電圧範囲内（３．７Ｖ）となる場合、Ｖｉ＿Ｏｆｆ１がセルＣｂｉのセル電圧と同等の電圧値（３．７Ｖ）となる。この際、Ｖｉ＋１＿Ｏｆｆ１についてもセルＣｂｉ＋１のセル電圧と同等の電圧値（３．７Ｖ）となる。

また、図８（ａ）に示すように、セルＣｂｉのセル電圧が過充電（４．０Ｖ）、セルＣｂｉ＋１のセル電圧が過放電（１．６Ｖ）となる場合であっても、Ｖｉ＿Ｏｆｆ１がセルＣｂｉのセル電圧と同等の電圧値（４．０Ｖ）となる。この際、Ｖｉ＋１＿Ｏｆｆ１についてもセルＣｂｉ＋１のセル電圧と同等の電圧値（１．６Ｖ）となる。

一方、検出ラインＬｉ＋１の配線抵抗Ｒｃが上昇するような異常状態であれば、配線抵抗Ｒｃの影響を受けてコンデンサＣｉの充放電時の時定数τが大きくなり、各検出ラインＬｉ〜Ｌｉ＋２間の電位差がセルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のセル電圧まで復帰するのに長い時間がかかる。

このため、例えば、図７（ｂ）に示すように、各セルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のセル電圧が共に、正常電圧範囲内（３．７Ｖ）となる場合、Ｖｉ＿Ｏｆｆ１がセルＣｂｉのセル電圧よりも低い電圧値（３．５Ｖ）となる。この際、Ｖｉ＋１＿Ｏｆｆ１は、セルＣｂｉ＋１のセル電圧よりも高い電圧値となる。

また、図８（ｂ）に示すように、セルＣｂｉのセル電圧が過充電（４．０Ｖ）、セルＣｂｉ＋１のセル電圧が過放電（１．６Ｖ）となる場合、Ｖｉ＿Ｏｆｆ１がセルＣｂｉのセル電圧よりも低い電圧値（２．０Ｖ）となる。この際、Ｖｉ＋１＿Ｏｆｆ１は、セルＣｂｉ＋１のセル電圧よりも高い電圧値となる。

次に、制御装置２４が、短絡スイッチＳＷｉをオフに制御した状態で、短絡スイッチＳＷｉ＋１をオンに制御する。これにより、セルＣｂｉ＋１に対応するコンデンサＣｉ＋１に溜まった電荷が放電され、検出ラインＬｉ＋１、Ｌｉ＋２間の電位差がゼロに近い値となる。この際、セルＣｂｉ＋１に対応するコンデンサＣｉ＋１の放電に伴って、セルＣｂｉに対応するコンデンサＣｉが充電されて、検出ラインＬｉ、Ｌｉ＋１間の電位差が大きくなる。

続いて、制御装置２４が、短絡スイッチＳＷｉをオフに制御した状態で、短絡スイッチＳＷｉ＋１をオンからオフに制御した際、電圧検出回路２３によるセルＣｂｉの電圧検出値Ｖｉ＿Ｏｆｆ２を読み込み、メモリ２４１に記憶する。なお、短絡スイッチＳＷｉ＋１のオフに伴って、セルＣｂｉ＋１に対応するコンデンサＣｉ＋１が充電されて、検出ラインＬｉ＋１、Ｌｉ＋２間の電位差が大きくなり、逆に、検出ラインＬｉ、Ｌｉ＋１間の電位差が小さくなる。

この際、検出ラインＬｉ＋１の配線抵抗Ｒｃがゼロに近い値となる正常状態であれば、コンデンサＣｉの充放時の時定数τが小さく、各検出ラインＬｉ〜Ｌｉ＋２間の電位差が早期にセルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のセル電圧まで復帰する。

例えば、図７（ａ）に示すように、各セルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のセル電圧が共に、正常電圧範囲内（３．７Ｖ）となる場合、Ｖｉ＿Ｏｆｆ２がセルＣｂｉのセル電圧と同等の電圧値（３．７Ｖ）となる。この際、Ｖｉ＋１＿Ｏｆｆ２についてもセルＣｂｉ＋１のセル電圧と同等の電圧値（３．７Ｖ）となる。

また、図８（ａ）に示すように、セルＣｂｉのセル電圧が過充電（４．０Ｖ）、セルＣｂｉ＋１のセル電圧が過放電（１．６Ｖ）となる場合であっても、Ｖｉ＿Ｏｆｆ２がセルＣｂｉのセル電圧と同等の電圧値（４．０Ｖ）となる。この際、Ｖｉ＋１＿Ｏｆｆ２についてもセルＣｂｉ＋１のセル電圧と同等の電圧値（１．６Ｖ）となる。

一方、検出ラインＬｉ＋１の配線抵抗Ｒｃが上昇するような異常状態であれば、配線抵抗Ｒｃの影響を受けてコンデンサＣｉ＋１の充放電時の時定数τが大きくなり、各検出ラインＬｉ〜Ｌｉ＋２間の電位差がセルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のセル電圧まで復帰するのに長い時間がかかる。

このため、例えば、図７（ｂ）に示すように、各セルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のセル電圧が共に、正常電圧範囲内（３．７Ｖ）となる場合、Ｖｉ＿Ｏｆｆ２がセルＣｂｉのセル電圧よりも高い電圧値（３．９Ｖ）となる。この際、Ｖｉ＋１＿Ｏｆｆ２は、セルＣｂｉ＋１のセル電圧よりも低い電圧値となる。

また、図８（ｂ）に示すように、セルＣｂｉのセル電圧が過充電（４．０Ｖ）、セルＣｂｉ＋１のセル電圧が過放電（１．６Ｖ）となる場合、Ｖｉ＿Ｏｆｆ２がセルＣｂｉのセル電圧よりも高い電圧値（４．８Ｖ）となる。この際、Ｖｉ＋１＿Ｏｆｆ２は、セルＣｂｉ＋１のセル電圧よりも低い電圧値となる。

次に、制御装置２４は、メモリ２４１に記憶されたセルＣｂｉの各電圧検出値（Ｖｉ＿Ｏｆｆ１、Ｖｉ＿Ｏｆｆ２）の差ΔＶｉ（＝Ｖｉ＿Ｏｆｆ２−Ｖｉ＿Ｏｆｆ１）を算出し、各電圧検出値の差ΔＶｉが予め定めた判定閾値Ｖｔｈ以上となっている場合に、検出ラインＬｉ＋１に異常が生じていると判定する。なお、判定閾値は、各検出ラインＬ１〜Ｌｎ＋１に接触不良や断線が生じた際の各電圧検出値を測定した実測値の差や理論値の差に基づいて設定されている。

以上説明した本実施形態によれば、隣接する電池セル１０に対応する短絡スイッチ２１２のオンオフが制御された際の電圧検出値の差に基づいて、検出ラインに異常が生じているか否かを判定する構成としている。

このため、短絡回路２１にコンデンサ２５２が並列接続された構成においても、各検出ラインＬ１〜Ｌｎ＋１の断線に加えて、接触不良等によって検出ラインＬ１〜Ｌｎ＋１の配線抵抗が上昇するような不具合を、検出ラインＬ１〜Ｌｎ＋１の異常として適切に検出できる。

検出ラインＬｉ＋１の配線抵抗Ｒｃが上昇するような異常状態となる場合、図７（ｂ）、図８（ｂ）に示すように、隣接する電池セル１０に対応する短絡スイッチ２１２のオンオフが制御された際の高電位側のセルＣｂｉ＋１の電圧検出値Ｖｉ＋１＿Ｏｆｆ１、Ｖｉ＋１＿Ｏｆｆ２の差が大きくなる。

このため、隣接する電池セル１０に対応する短絡スイッチ２１２のオンオフが制御された際の高電位側のセルＣｂｉ＋１の電圧検出値の差により検出ラインＬｉ＋１の異常を判定するようにしてもよい。この場合、低電位側のセルＣｂｉに対応する短絡スイッチＳＷｉが特許請求の範囲に記載の「第２スイッチ」を構成し、高電位側のセルＣｂｉ＋１に対応する短絡スイッチＳＷｉ＋１が特許請求の範囲に記載の「第１スイッチ」を構成する。なお、このことは、後述する第４実施形態においても同様である。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態では、図９の全体構成図に示すように、第１実施形態の電池監視装置２に対して保護回路２６を追加した例について説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。

保護回路２６は、各電池セル１０に接続された検出ライン間に印加される電圧を所定の制限電圧以下に維持する回路である。本実施形態の保護回路２６は、ツェナダイオードＺＤで構成されている。

従って、保護回路２６の制御電圧はツェナダイオードＺＤの降伏電圧となる。なお、本実施形態では、保護回路２６の制御電圧が、電池セル１０の使用電圧範囲よりも高い電圧値（本実施形態では、５．１Ｖ）となるツェナダイオードＺＤを採用している。

このツェナダイオードＺＤは、電池セル１０の両端子に接続された一対の検出ラインのうち、電池セル１０の高電位側の端子に接続された検出ラインにカソードが接続され、低電位側の端子に接続された検出ラインにアノードが接続されている。

その他の構成は、第１実施形態と同様であり、以下、本実施形態の制御装置２４が実行する異常判定処理について説明する。なお、本実施形態では、説明の便宜上、図１０に示すように、各電池セル１０における隣接するセルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１間に接続された検出ラインＬｉ＋１の異常を判定する処理について説明する。

本実施形態の異常判定処理では、まず、制御装置２４が、セルＣｂｉ＋１に対応する短絡スイッチＳＷｉ＋１をオフ、セルＣｂｉに対応する短絡スイッチＳＷｉをオンに制御した後、電圧検出回路２３によるセルＣｂｉの電圧検出値Ｖｉ＿Ｏｎを読み込み、メモリ２４１に記憶する。

この際、配線抵抗Ｒｃの増大によって電圧降下が大きくなり、保護回路２６を構成するツェナダイオードＺＤがオンすると、検出ラインＬｉ＋１、Ｌｉ＋２間の電位差が、保護回路２６にて制御電圧に制限される。例えば、図１１に示すように、各セルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のセル電圧が共に正常電圧範囲内（３．７Ｖ）となる場合に、ツェナダイオードＺＤがオンすると、Ｖｉ＋１＿Ｏｆｆが保護回路２６にて制御電圧（５．１Ｖ）に維持されると共に、Ｖｉ＿Ｏｎが低下する（２．３Ｖ）。

この際、配線抵抗Ｒｃの増大によって電圧降下が大きくなり、保護回路２６を構成するツェナダイオードＺＤがオンすると、検出ラインＬｉ、Ｌｉ＋１間の電位差が、保護回路２６にて制御電圧に制限される。例えば、図１１に示すように、各セルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のセル電圧が共に正常電圧範囲内（３．７Ｖ）となる場合に、ツェナダイオードＺＤがオンすると、Ｖｉ＿Ｏｎが保護回路２６にて制御電圧（５．１Ｖ）に維持されると共に、Ｖｉ＋１＿Ｏｆｆが低下する（２．３Ｖ）。

次に、制御装置２４は、メモリ２４１に記憶されたセルＣｂｉの各電圧検出値の差ΔＶｉを判定閾値Ｖｔｈと比較して、各電圧検出値の差ΔＶｉが判定閾値Ｖｔｈ以上となる場合に、検出ラインＬｉ＋１に異常が生じていると判定する。

この際、配線抵抗Ｒｃの増大によって電圧降下が大きくなり、保護回路２６を構成するツェナダイオードＺＤがオンした場合であっても、図１１に示すように、メモリ２４１に記憶されたセルＣｂｉの各電圧検出値の差ΔＶｉが大きくなるため、検出ラインＬｉ＋１に異常が生じていると判定することができる。

これによれば、第１実施形態の電池監視装置２に対して保護回路２６を追加した構成においても、接触不良等によって検出ラインＬ１〜Ｌｎ＋１の配線抵抗が上昇するような不具合を、検出ラインＬ１〜Ｌｎ＋１の異常として適切に検出できる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。本実施形態では、図１２の全体構成図に示すように、第２実施形態の電池監視装置２に対して保護回路２６を追加した例について説明する。なお、本実施形態では、第２、第３実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。

本実施形態の保護回路２６は、フィルタ回路２５と各電池セル１０との間に設けられ、各電池セル１０に接続された検出ライン間に印加される電圧を所定の制限電圧以下に維持する回路である。なお、本実施形態の保護回路２６は、ツェナダイオードＺＤで構成されている。

その他の構成は、第２、第３実施形態と同様であり、以下、本実施形態の制御装置２４が実行する異常判定処理について説明する。なお、説明の便宜上、本実施形態では、図１３に示すように、各電池セル１０における隣接するセルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１間に接続された検出ラインＬｉ＋１の異常を判定する処理について説明する。

本実施形態の異常判定処理では、まず、制御装置２４が、セルＣｂｉ＋１に対応する短絡スイッチＳＷｉ＋１をオフに制御した状態で、セルＣｂｉに対応する第１スイッチＳＷｉをオンに制御する。その後、制御装置２４が、短絡スイッチＳＷｉ＋１をオフに制御した状態で、短絡スイッチＳＷｉをオンからオフに制御した際、電圧検出回路２３によるセルＣｂｉの電圧検出値Ｖｉ＿Ｏｆｆ１を読み込み、メモリ２４１に記憶する。

この際、検出ラインＬｉ＋１の配線抵抗Ｒｃがゼロに近い値となる正常状態であれば、コンデンサＣｉの充放電時の時定数τが小さく、各検出ラインＬｉ〜Ｌｉ＋２間の電位差が早期にセルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のセル電圧まで復帰する。このため、Ｖｉ＿Ｏｆｆ１がセルＣｂｉのセル電圧と同等の電圧値となる。

一方、検出ラインＬｉ＋１の配線抵抗Ｒｃが上昇するような異常状態であれば、コンデンサＣｉの充放電時の時定数τが大きくなり、各検出ラインＬｉ〜Ｌｉ＋２間の電位差がセルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のセル電圧まで復帰するのに長い時間がかかる。このため、Ｖｉ＿Ｏｆｆ１がセルＣｂｉのセル電圧よりも低い電圧値となる。

ここで、各検出ラインＬｉ〜Ｌｉ＋２間の電位差がセルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のセル電圧まで復帰するのに要する時間は、保護回路２６を構成するツェナダイオードＺＤがオンしているか否かに関わらず長くなる。

このため、配線抵抗Ｒｃの増大によって電圧降下が大きくなり、保護回路２６を構成するツェナダイオードＺＤがオンしたとしても、Ｖｉ＿Ｏｆｆ１がセルＣｂｉのセル電圧よりも低い電圧値となる。例えば、各セルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のセル電圧が共に、正常電圧範囲内（３．７Ｖ）となる場合、図１４に示すように、Ｖｉ＿Ｏｆｆ１がセルＣｂｉのセル電圧（３．７Ｖ）よりも低い電圧値（２．３Ｖ）となる。この際、Ｖｉ＋１＿Ｏｆｆ１は、セルＣｂｉ＋１のセル電圧よりも高い電圧値となる。

次に、制御装置２４が、短絡スイッチＳＷｉをオフに制御した状態で、短絡スイッチＳＷｉ＋１をオンに制御する。その後、制御装置２４が、短絡スイッチＳＷｉをオフに制御した状態で、短絡スイッチＳＷｉ＋１をオンからオフに制御した際、電圧検出回路２３によるセルＣｂｉの電圧検出値Ｖｉ＿Ｏｆｆ２を読み込み、メモリ２４１に記憶する。

この際、検出ラインＬｉ＋１の配線抵抗Ｒｃがゼロに近い値となる正常状態であれば、コンデンサＣｉの充放電時の時定数τが小さく、各検出ラインＬｉ〜Ｌｉ＋２間の電位差が早期にセルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のセル電圧にまで復帰するので、Ｖｉ＿Ｏｆｆ２がセルＣｂｉのセル電圧と同等の電圧値となる。

一方、検出ラインＬｉ＋１の配線抵抗Ｒｃが上昇するような異常状態であれば、コンデンサＣｉ＋１の充放電時の時定数τが大きくなり、各検出ラインＬｉ〜Ｌｉ＋２間の電位差がセルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のセル電圧まで復帰するのに長い時間がかかるので、Ｖｉ＿Ｏｆｆ２がセルＣｂｉのセル電圧よりも高い電圧値となる。

ここで、各検出ラインＬｉ〜Ｌｉ＋２間の電位差がセルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のセル電圧まで復帰するのに要する時間は、保護回路２６を構成するツェナダイオードＺＤがオンしているか否かに関わらず長くなるので、保護回路２６を構成するツェナダイオードＺＤがオンしたとしても、Ｖｉ＿Ｏｆｆ２がセルＣｂｉのセル電圧よりも高い電圧値となる。

例えば、各セルＣｂｉ、Ｃｂｉ＋１のセル電圧が共に、正常電圧範囲内（３．７Ｖ）となる場合、図１４に示すように、Ｖｉ＿Ｏｆｆ２がセルＣｂｉのセル電圧（３．７Ｖ）よりも高い電圧値（５．１Ｖ）となる。この際、Ｖｉ＋１＿Ｏｆｆ２は、セルＣｂｉ＋１のセル電圧よりも低い電圧値となる。

この際、配線抵抗Ｒｃの増大によって電圧降下が大きくなり、保護回路２６を構成するツェナダイオードＺＤがオンした場合であっても、図１４に示すように、メモリ２４１に記憶されたセルＣｂｉの各電圧検出値の差ΔＶｉが大きくなるため、検出ラインＬｉ＋１に異常が生じていると判定することができる。

これによれば、第２実施形態の電池監視装置２に対して保護回路２６を追加した構成においても、接触不良等によって検出ラインＬ１〜Ｌｎ＋１の配線抵抗が上昇するような不具合を、検出ラインＬ１〜Ｌｎ＋１の異常として適切に検出できる。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。例えば、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の各実施形態では、異常判定処理にて、短絡スイッチＳＷｉ＋１をオフした状態で短絡スイッチＳＷｉのオンオフを制御した際の電圧を検出した後、短絡スイッチＳＷｉをオフした状態で短絡スイッチＳＷｉ＋１のオンオフを制御した際の電圧を検出する例について説明したが、これに限定されない。例えば、異常判定処理にて、短絡スイッチＳＷｉをオフした状態で短絡スイッチＳＷｉ＋１のオンオフを制御した際の電圧を検出した後、短絡スイッチＳＷｉ＋１をオフした状態で短絡スイッチＳＷｉのオンオフを制御した際の電圧を検出するようにしてもよい。

（２）上述の各実施形態の如く、異常判定処理にて、偶数セル群に対応する短絡スイッチ２１２、および奇数セル群に対応する短絡スイッチ２１２を交互に制御した際の電圧検出値の差に基づいて、各検出ラインＬ１〜Ｌｎ＋１の異常を判定することが望ましいが、これに限定されない。例えば、異常判定処理にて、各電池セル１０に対応する短絡スイッチ２１２を所定の順番で制御した際の電圧検出値の差に基づいて、各検出ラインＬ１〜Ｌｎ＋１の異常を判定するようにしてもよい。

（３）上述の実施形態では、電池監視装置２をハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される組電池１に適用する例を説明したが、車載された組電池１に限らず、据置型の組電池１等に適用してもよい。

（４）上述の各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。

１組電池
１０電池セル
２電池監視装置
２１２短絡スイッチ
２３電圧検出回路
２４２異常判定手段
２４３スイッチ制御手段
Ｌ１〜Ｌｎ検出ライン

Claims

複数の電池セル（１０）を直列接続して構成される組電池（１）を監視する電池監視装置であって、
前記複数の電池セルの両端子に接続された複数の検出ライン（Ｌ１〜Ｌｎ）と、
前記複数の検出ラインを介して前記電池セルのセル電圧を検出する電圧検出回路（２３）と、
前記複数の電池セルそれぞれに対応して設けられ、前記電池セルの両端子に接続された一対の前記検出ライン同士を短絡させる複数の短絡スイッチ（２１２）と、
前記複数の短絡スイッチのオンオフを制御するスイッチ制御手段（２４３）と、
前記検出ラインに異常が生じているか否かを判定する異常判定手段（２４２）と、
前記複数の電池セルに対応して設けられ、前記電池セルの両端子に接続された前記一対の検出ライン間に接続された複数のコンデンサ（２５２）と、を備え、
前記複数のコンデンサは、前記一対の検出ラインのうち、前記電池セルの両端子と前記一対の検出ラインにおける前記複数の短絡スイッチの接続部との間に接続されており、
隣接する前記電池セル（Ｃｂｉ、Ｃｂｉ＋１）における一方の電池セルに対応する前記短絡スイッチを第１スイッチ、前記隣接する電池セルにおける他方の電池セルに対応する前記短絡スイッチを第２スイッチとしたとき、
前記異常判定手段は、前記第２スイッチがオフに制御された状態で前記第１スイッチがオンからオフに制御された際の前記一方の電池セルにおける電圧検出値と、前記第１スイッチがオフに制御された状態で前記第２スイッチがオンからオフに制御された際の前記一方の電池セルにおける電圧検出値との差が前記判定閾値以上となる場合に、前記検出ラインに異常が生じていると判定することを特徴とする電池監視装置。
前記複数の電池セルのうち、前記複数の電池セルを接続順に数えたときに奇数番目となる電池セルを奇数セル群、偶数番目となる電池セルを偶数セル群としたとき、
前記異常判定手段は、
前記偶数セル群に対応する前記短絡スイッチ、および前記奇数セル群に対応する前記短絡スイッチを交互に制御した際に、前記電圧検出回路における電圧検出値の差に基づいて、前記検出ラインに異常が生じているか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の電池監視装置。