JP6522513B2 - 電池管理装置および電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、電池の状態を管理する電池管理装置、およびその電池管理装置を備える電源装置に関する。

近年、ハイブリッド車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）が普及してきている。これらの車にはキーデバイスとして二次電池が搭載される。車載用二次電池としては主に、ニッケル水素電池およびリチウムイオン電池が普及している。今後、エネルギー密度が高いリチウムイオン電池の普及が加速すると予想される。

リチウムイオン電池は常用領域と使用禁止領域が近接しているため、他の種類の電池より厳格な電圧管理が必要である。複数のリチウムイオン電池セルが直列に接続された組電池を使用する場合、各電池セルの電圧を検出するための電圧検出回路が設けられる。電池セルの数が多い場合、カスケード接続された複数の電圧検出回路が用いられる。検出される各電池セルの電圧は、充放電制御およびセル電圧の均等化制御などに使用される。

複数の電圧検出回路の電源は通常、組電池から供給されるように設計される。組電池以外から電源供給を受けるように設計すると回路規模が増大する。以下本明細書では、複数の電圧検出回路の電源が組電池から供給されることを前提とする。

組電池の電圧検出線の断線検出は、システムの故障検出の必須項目である。電圧検出線の内、電流が流れない電圧検出線の断線検出は難しい。複数の電圧検出回路をカスケード接続した場合、隣接する二つの電圧検出回路の高圧側の電圧検出回路のグラウンド端子と低圧側の電圧検出回路の電源端子を接続し、その共通ノードを、対応する電池セル間のノードに接続して固定する。

この場合、高圧側の電圧検出回路から低圧側の電圧検出回路に電流が流れる。この電流の値によっては、上述の電池セル間のノードに接続される電圧検出線に流れる電流が非常に少なくなる場合がある。この状態で当該電圧検出線が断線しても、検出される電圧値がほとんど変化しないため当該電圧検出線の断線を検出することは難しい。これに対して隣接する電圧検出回路間のインピーダンス比を調整することにより、当該電圧検出線の両端の電位差を大きくする手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−７６１１号公報

上述のように隣接する電圧検出回路間の電流バランスを崩せば、上述の電池セル間のノードに接続される電圧検出線の断線を検出しやすくできる。しかしながら負荷電流が大きい電圧検出回路に電源を供給している電池セルと、負荷電流が小さい電圧検出回路に電源を供給している電池セルとの間のＳＯＣ（State Of Charge）バランスが崩れやすくなる。

カスケード接続された複数の電圧検出回路の内、少なくとも一つがマイクロプロセッサ等の制御回路との通信に使用される。制御回路と通信する電圧検出回路は、制御回路と通信しない電圧検出回路より消費電流が大きくなる。これにより制御回路と通信する電圧検出回路に電源を供給している電池セルの負荷が大きくなり、電池セル間のＳＯＣバランスが崩れやすくなる。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、組電池の電池セル間のＳＯＣバランスを維持しつつ、組電池と、カスケード接続された複数の電圧検出回路に接続される電圧検出線の断線を高精度に検出する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の電池管理装置は、組電池を構成する直列接続された複数の電池セルの各電圧を、複数の電圧検出線を介して検出する、カスケード接続された複数の電圧検出用ＩＣを備える。前記複数の電圧検出用ＩＣは、前記組電池から電源供給を受けて動作し、隣接する二つの電圧検出用ＩＣの高圧側の電圧検出用ＩＣのグラウンド電位と、低圧側の電圧検出用ＩＣの電源電位を共通とし、その共通ノードと、前記電池セル間の対応するノードとが前記電圧検出線で接続される。前記複数の電圧検出用ＩＣ間は通信線で接続されており、前記複数の電圧検出用ＩＣの少なくとも一つは、通信線で、前記複数の電圧検出用ＩＣを制御する制御回路に接続されている。本電池管理装置は、前記複数の電圧検出用ＩＣの内、前記制御回路と直接通信しない電圧検出用ＩＣに接続されるダミー抵抗と、当該ダミー抵抗への電流供給をオン／オフするスイッチと、をさらに備える。前記複数の電圧検出用ＩＣの内、前記制御回路と直接通信する電圧検出用ＩＣには、ダミー抵抗と、当該ダミー抵抗への電流供給をオン／オフするスイッチが接続されない。

本発明によれば、組電池の電池セル間のＳＯＣバランスを維持しつつ、組電池と、カスケード接続された複数の電圧検出回路に接続される電圧検出線の断線を高精度に検出できる。

比較例に係る電源装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る電源装置の構成を示す図である。 実施例に係る第１スイッチ〜第３スイッチのスイッチング制御が適用された場合の、第１ＡＳＩＣ〜第４ＡＳＩＣの消費電流の推移を示す図である。 実施例に係る第１スイッチ〜第３スイッチのスイッチング制御が適用される、電源装置の回路状態を示す図である。

図１は、比較例に係る電源装置１００の構成を示す図である。電源装置１００は、複数の電池セルが直列接続されて構成される組電池、複数のＡＳＩＣ（Application SpecificIntegrated Circuit）、制御回路７を備える。以下の説明では電池セルとしてリチウムイオン電池セルを使用することを想定する。リチウムイオン電池セルの代表電圧は材料により若干異なるが、通常３．０〜５．０Ｖの範囲に設計される。本明細書ではリチウムイオン電池セルの２４直列で構成される組電池を例に説明するが、この直列数は説明の便宜のための一例である。ハイブリッド車（ＨＶ）や電気自動車（ＥＶ）に搭載される電池は２００Ｖ以上が主流であり、リチウムイオン電池セルは６０直列以上で使用されることが多い。

複数のＡＳＩＣはカスケード接続される。一つのＡＳＩＣで管理できるセル数は限られており、多数の電池セルが直列接続された組電池の場合、複数のＡＳＩＣをカスケード接続して使用する。本明細書では少なくとも６個の電池セルを管理できるＡＳＩＣを４つカスケード接続して使用する例を説明する。即ち、第１電池セルＶ１〜第６電池セルＶ６を第１ＡＳＩＣ１が管理し、第７電池セルＶ７〜第１２電池セルＶ１２を第２ＡＳＩＣ２が管理し、第１３電池セルＶ１３〜第１８電池セルＶ１８を第３ＡＳＩＣ３が管理し、第１９電池セルＶ１９〜第２４電池セルＶ２４を第４ＡＳＩＣ４が管理する。

第１ＡＳＩＣ１は第１電圧検出回路１１及び第１電源回路１２を含む。第２ＡＳＩＣ２は第２電圧検出回路２１及び第２電源回路２２を含む。第３ＡＳＩＣ３は第３電圧検出回路３１及び第３電源回路３２を含む。第４ＡＳＩＣ４は第４電圧検出回路４１及び第４電源回路４２を含む。

第１電圧検出回路１１〜第４電圧検出回路４１は、直列接続された第１電池セルＶ１〜第２４電池セルＶ２４の各電圧を、複数のワイヤーハーネス５（以下、電圧検出線という）を介して検出する。第１電圧検出回路１１は、第１電池セルＶ１の高電位側のノード、第１電池セルＶ１と第２電池セルＶ２間のノード、第２電池セルＶ２と第３電池セルＶ３間のノード、第３電池セルＶ３と第４電池セルＶ４間のノード、第４電池セルＶ４と第５電池セルＶ５間のノード、第６電池セルＶ６と第７電池セルＶ７間のノードと、それぞれ電圧検出線で接続され、それぞれのノード電位を検出する。第２電圧検出回路２１〜第４電圧検出回路４１も同様に、対応する各ノードと電圧検出線で接続され、それぞれのノード電位を検出する。

第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４は当該組電池から電源供給を受けて動作する。車載用途では補機用のバッテリ（通常、１２Ｖシステム）から電源供給を受けることもできるが、電源からの配線が長くなり損失が大きくなる。また回路規模も増大する。そこで第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４の電源は、近傍に存在する管理対象の組電池から取得する設計が一般的である。例えば、第１ＡＳＩＣ１では、第１電池セルＶ１の高電位側のノードに接続される電圧検出線を電源供給ラインとし、第６電池セルＶ６と第７電池セルＶ７間のノードに接続される電圧検出線をグラウンドラインとしている。従って、第１ＡＳＩＣ１には、電源電圧として、第１電池セルＶ１〜第６電池セルＶ６の出力電圧が供給される。第２電圧検出回路２１〜第４電圧検出回路４１も同様に、対応する電池セルから電源電圧が供給される。

第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４のカスケード接続では、隣接するＡＳＩＣを通信線Ｌ１〜Ｌ３で接続する。それと共に、隣接する二つのＡＳＩＣの高圧側のＡＳＩＣのグラウンド端子と、低圧側のＡＳＩＣの電源端子を接続する。第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４の各負荷が理想的に等しければ、各第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４に流れる電流も等しくなる。

隣接する二つのＡＳＩＣの高圧側のＡＳＩＣのグラウンド電位と、低圧側のＡＳＩＣの電源電位の共通ノードＮ２、Ｎ４、Ｎ６は、電池セル間の対応するノードＮ１、Ｎ３、Ｎ５に接続される。これにより、各ＡＳＩＣの電源電位およびグラウンド電位を安定させることができる。この構成によると、隣接するＡＳＩＣは、互いに一部配線が共通の配線として共用される。具体的には、図１に例示のように、第６電池セルＶ６と第７電池セルＶ７間のノードＮ１と、第１ＡＳＩＣ１のグラウンド電位と、第２ＡＳＩＣ２の電源電位の共通ノードＮ２を接続する配線である電圧検出線ＧＮＤ１が、二つのＡＳＩＣの共通配線となっている。

第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４内の第１電源回路１２〜第４電源回路４２は、入力される電源電圧から、設定された値（例えば、３〜５Ｖ）の定電圧を生成する。入力される電源電圧は、例えば２４Ｖである。第１電源回路１２〜第４電源回路４２には、ＤＣ−ＤＣコンバータや三端子レギュレータ等を用いることができる。第１電源回路１２〜第４電源回路４２で生成された電圧は、第１電圧検出回路１１〜第４電圧検出回路４１に供給され、第１電圧検出回路１１〜第４電圧検出回路４１の電源電圧として使用される。

第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４間（より具体的には隣接するＡＳＩＣ間）はそれぞれ通信線Ｌ１〜Ｌ３で接続され、相互に通信可能な構成である。また第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４の少なくとも一つは、絶縁インタフェース６を介して制御回路７に接続される。本明細書では第４ＡＳＩＣ４が制御回路７に接続される。

絶縁インタフェース６は、小型のトランスを含む構成であってもよい。通信信号をパルス変調方式とすることにより、当該トランスの一次側コイルと二次側コイルの間で電気的に絶縁し、レベルシフトできる。また絶縁インタフェース６はフォトカプラを含む構成であってもよい。通信信号を光信号で送受信することにより、複雑な変調方式を採用すること無く容易に電気的に絶縁できる。一方、第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４間はそれぞれ非絶縁インタフェースを介して接続される。当該非絶縁インタフェースは、それぞれレベルシフト回路を介した電気配線で構成される。

制御回路７は、第４ＡＳＩＣ４を通じて第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４により検出された第１電池セルＶ１〜第２４電池セルＶ２４の各電圧値を取得する。制御回路７は、取得した電圧値をもとに組電池の残容量（ＳＯＣ）を算出する。また制御回路７は、取得した電圧値を参照してセル電圧の均等化制御などの電池制御を行う。なお本明細書では、セル電圧の均等化に注目しないためセル電圧の均等化に関する回路構成を省略して描いている。また制御回路７は、いずれかの電池セルの異常または、いずれかの電圧検出線の断線を検出すると、故障検知信号を図示しない上位の制御装置に通知する。車載用途の場合、制御回路７はＣＡＮ(Control Area Network)−ＢＵＳを介してＥＣＵ(Electronic Control Unit)に通知する。制御回路７は、ＣＰＵもしくはロジック回路、またはそれらの組み合わせで構成される。

第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４間の内、第４ＡＳＩＣ４が制御回路７と直接通信するＡＳＩＣであり、第１ＡＳＩＣ１〜第３ＡＳＩＣ３が制御回路７と直接通信しないＡＳＩＣである。第４ＡＳＩＣ４は制御回路７と通信線Ｌ４及び絶縁インタフェース６を介して接続される。上述のように絶縁インタフェース６には、トランス又はフォトカプラ等が使用されるため、非絶縁インタフェース間の通信より消費電流が大きくなる。従って第４ＡＳＩＣ４は、第１ＡＳＩＣ１〜第３ＡＳＩＣ３より消費電流が大きくなる。

上述のように、第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４の各負荷が理想的に等しければ、各第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４に流れる電流も等しくなる。ただし、一般的には、第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４の各負荷は、等しくならないため、各ＡＳＩＣの消費電流にもバラツキが生じる。また、非絶縁インターフェイスを有しているため、第４ＡＳＩＣ４の負荷は、他のＡＳＩＣ（第１ＡＳＩＣ〜第３ＡＳＩＣ）の負荷と比べて大きい。そのため、第４ＡＳＩＣ４の消費電流が第１ＡＳＩＣ１〜第３ＡＳＩＣ３の消費電流より大きくなる。これにより、第４ＡＳＩＣ４に接続される第１９電池セルＶ１９〜第２４電池セルＶ２４の負荷が、第１ＡＳＩＣ１〜第３ＡＳＩＣ３に接続される第１電池セルＶ１〜第１８電池セルＶ１８の負荷より大きくなり、第１電池セルＶ１〜第２４電池セルＶ２４間のＳＯＣバランスを崩すことになる。

これに対して、制御回路７と直接通信しない第１ＡＳＩＣ１〜第３ＡＳＩＣ３に、絶縁インタフェース６で消費する電流に相当する電流を消費するためのダミー負荷を接続することが考えられる。図１では第１ＡＳＩＣ１〜第３ＡＳＩＣ３に、それぞれ第１ダミー抵抗Ｒ１〜第３ダミー抵抗Ｒ３を接続している。

第１ダミー抵抗Ｒ１は、第１ＡＳＩＣ１の電源端子とグラウンド端子間に接続されるのではなく、第１電源回路１２の出力端子とグラウンド端子間に接続され、第１ダミー抵抗Ｒ１には第１電源回路１２の出力電流が供給される。第１電池セルＶ１〜第２４電池セルＶ２４で構成される組電池は、モータ等の負荷に放電し、発電機や充電プラグから供給される電力や回生エネルギーを充電する。各ＡＳＩＣの電源電位およびグラウンド電位は、組電池の充放電の影響を受けて変動する。これに対して第１電源回路１２の出力電圧は定電圧であり、第１ダミー抵抗Ｒ１を、第１電源回路１２の出力端子とグラウンド端子間に接続するほうが、組電池の充放電による電圧変動を抑制できる。第２ダミー抵抗Ｒ２及び第３ダミー抵抗Ｒ３についても、第１ダミー抵抗Ｒ１と同様の理論があてはまる。

第１ＡＳＩＣ１〜第３ＡＳＩＣ３に、第１ダミー抵抗Ｒ１〜第３ダミー抵抗Ｒ３を接続することにより、第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４間の負荷がほぼ等しくなる。これにより第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４間の消費電流もほぼ等しくなり、当然のことながら、隣接する二つのＡＳＩＣの消費電流もほぼ等しくなる。

一方で、隣接する二つのＡＳＩＣの消費電流がほぼ等しくなるように構成された電源装置では、当該二つのＡＳＩＣの共通配線（例えば電圧検出線ＧＮＤ１）に、電流が流れない場合がある。第１ＡＳＩＣ１の負荷と第２ＡＳＩＣ２の負荷が等しい場合、第１電池セルＶ１〜第６電池セルＶ６に流れる電流と、第７電池セルＶ７〜第１２電池セルＶ１２に流れる電流も等しくなる。この時、第１ＡＳＩＣ１と第２ＡＳＩＣ２の共通配線（電圧検出線ＧＮＤ１）には、第１電池セルＶ１〜第６電池セルＶ６に流れる電流と、第７電池セルＶ７〜第１２電池セルＶ１２に流れる電流が流れることになる。これらの電流は、電流値がほぼ同じであるが、流れる向きが逆方向となっている。そのため、結果的には、共通配線（ここでは、第１ＡＳＩＣ１と第２ＡＳＩＣ２間の共通ノードＮ２と、第６電池セルＶ６と第７電池セルＶ７間のノードＮ１を繋ぐ電圧検出線ＧＮＤ１）に電流が流れなくなる状態となる。電圧検出線ＧＮＤ２、電圧検出線ＧＮＤ３についても、電圧検出線ＧＮＤ１と同様の理論があてはまる。

電圧検出線の断線検出は、電流が流れない状態では困難である。電流が流れていない状態で断線しても、その影響が電圧検出回路の端子から見えにくいためである。この対策として、各電池セルに接続されるリバランス用放電回路（不図示）をオン／オフして、電圧検出線（共通配線）に電流を流す状態を意図的に作り出すことが考えられる。リバランス用放電回路は、各電池セルのＳＯＣを均等化させるための回路で、電圧検出線を介して、放電電流を流すような回路構成となっている。そのため、リバランス用放電回路を動作させている状態では、電圧検出線に放電電流が流れるため、電圧検出線の断線を検出できるようになる。しかしながら当該電流を流すことにより、その分の無駄なエネルギー損失が発生する。また電流を流す検出タイミング以外では、検出できないという問題もある。

一方で、上述の通り、共通配線に電流が流れない状況というのは、隣接するＡＳＩＣの消費電流が等しいことに起因している。そのため、隣接するＡＳＩＣの消費電流にバラツキを持たせる構成とすることでも、共通配線に電流を流す状態を意図的に作り出すことができる。具体的には、第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４の消費電流にバラツキを持たせることが考えられる。第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４の消費電流にバラツキを持たせるには第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４の負荷バランスを崩せばよいが、負荷バランスを崩すと、上述のように第１電池セルＶ１〜第２４電池セルＶ２４間のＳＯＣバランスも崩すことになる。以下、この相反するＳＯＣバランスの維持と、電圧検出線の断線検出を両立させる本発明の実施の形態を説明する。

図２は、本発明の実施の形態に係る電源装置１００の構成を示す図である。図２の実施の形態に係る電源装置１００は、図１の比較例に係る電源装置１００に、第１ダミー抵抗Ｒ１〜第３ダミー抵抗Ｒ３への電流供給をオン／オフするための第１スイッチＳ１〜第３スイッチＳ３を追加した構成である。以下、具体的に説明する。

第１スイッチＳ１は第１電源回路１２の出力端子と第１ダミー抵抗Ｒ１間に挿入され、第２スイッチＳ２は第２電源回路２２の出力端子と第２ダミー抵抗Ｒ２間に挿入され、第３スイッチＳ３は第３電源回路３２の出力端子と第３ダミー抵抗Ｒ３間に挿入される。図２では第１スイッチＳ１〜第３スイッチＳ３を、第１ＡＳＩＣ１〜第３ＡＳＩＣ３の外に描いているが、小型の半導体スイッチを用いればＡＳＩＣに内蔵させることもできる。

制御回路７は、第１スイッチＳ１〜第３スイッチＳ３に切替信号を供給して、第１スイッチＳ１〜第３スイッチＳ３のそれぞれを任意のタイミングでオン／オフ制御できる。本実施の形態では制御回路７は、第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４の各時点の負荷電流が不均一になり、かつ第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４間の一定期間（例えば、１秒〜数秒）における負荷電流が平準化するよう、第１スイッチＳ１〜第３スイッチＳ３をスイッチング制御する。以下、スイッチング制御の実施例を説明する。

図３は、実施例に係る第１スイッチＳ１〜第３スイッチＳ３のスイッチング制御が適用された場合の、第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４の消費電流の推移を示す図である。本実施例では第１ダミー抵抗Ｒ１〜第３ダミー抵抗Ｒ３の各抵抗値は、第４ＡＳＩＣ４で発生する制御回路７との通信により発生する負荷電流（以下、追加負荷電流という）の、２倍の負荷電流が発生するよう設定される。第４ＡＳＩＣ４の追加負荷電流は、第４ＡＳＩＣ４のみで追加的に発生する消費電流である。

図３にて左下がり斜線の領域は、第１電圧検出回路１１〜第４電圧検出回路４１のそれぞれが動作することで定常的に発生する消費電流Ｉｃを示している。この消費電流Ｉｃは、第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４の全てにおいて基本的に同じである。第４ＡＳＩＣ４の追加の消費電流Ｉｉは、第４ＡＳＩＣ４の追加負荷電流である。

制御回路７は、第１スイッチＳ１〜第３スイッチＳ３をデューティ５０％でスイッチング制御する。デューティ５０％では各スイッチのオン時間とオフ時間が等しくなる。また制御回路７は、第１ＡＳＩＣ１〜第３ＡＳＩＣ３の内、隣接する二つのＡＳＩＣのスイッチが、１８０°の位相差でスイッチングされるよう制御する。本実施例では第１ＡＳＩＣ１の第１スイッチＳ１と、第２ＡＳＩＣ２の第２スイッチＳ２は逆位相で動作する。即ち、一方がオン状態のとき他方がオフ状態となるよう制御する。第２ＡＳＩＣ２の第２スイッチＳ２と、第３ＡＳＩＣ３の第３スイッチＳ３の関係も同様である。

図４は、実施例に係る第１スイッチＳ１〜第３スイッチＳ３のスイッチング制御が適用される、電源装置１００の回路状態を示す図である。図４に示すように第１スイッチＳ１〜第３スイッチＳ３は交互にオン／オフする。図４では第１スイッチＳ１及び第３スイッチＳ３がオン、第２スイッチＳ２がオフに制御された状態を示している。次の周期では第２スイッチＳ２がオン、第１ＡＳＩＣ１及び第３ＡＳＩＣ３がオフ状態に制御され、以下、この２つの状態が交互に切り替えられる。制御回路７は、設定期間（例えば、１秒または２秒）ごとに二つの状態を切り替える。

図３に示すようにスイッチがオンしたＡＳＩＣでは、第４ＡＳＩＣ４の追加の消費電流Ｉｉの２倍の電流がダミー抵抗で消費される。隣接するＡＳＩＣ間のオン期間が重複しないように制御されるため、第１ＡＳＩＣ１の消費電流が増加している期間は第２ＡＳＩＣ２の消費電流が増加せず、反対に第２ＡＳＩＣ２の消費電流が増加している期間は第１ＡＳＩＣ１の消費電流が増加しない。第２ＡＳＩＣ２と第３ＡＳＩＣ３の関係も同様である。

このように瞬間瞬間では、第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４の消費電流にバラツキが発生するが、一周期単位では第１ＡＳＩＣ１〜第４ＡＳＩＣ４の消費電流が等しくなる。従って第１電池セルＶ１〜第２４電池セルＶ２４間のＳＯＣバランスを維持できる。また各時刻にて隣接する二つのＡＳＩＣの消費電流が異なるため、その二つのＡＳＩＣのグラウンド端子と電源端子の共通ノードＮ２、Ｎ４、Ｎ６の電位を、対応する電池セル間のノード電位Ｎ１、Ｎ３、Ｎ５の上または下に移動させることができる。従って当該電池セル間のノードＮ１、Ｎ３、Ｎ５に接続される電圧検出線ＧＮＤ１、ＧＮＤ２、ＧＮＤ３に電流を流すことができ、その電圧検出線ＧＮＤ１、ＧＮＤ２、ＧＮＤ３の断線を高精度に検出できる。また当該電流は常時流れるため、断線の常時検出が可能となり、断線を検出できない期間を無くすことができる。

このように本実施の形態に係る電源装置によれば、電池セル間のＳＯＣバランスが崩れにくく、電圧検出線の断線検出が容易なシステムを構築できる。また、電池セル間の均等化制御でロスするエネルギーも最小限に留めることができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。こられ実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

上述の実施例ではダミー抵抗の消費電流を、制御回路７と直接通信するＡＳＩＣの追加の消費電流の２倍に設定し、第１スイッチＳ１〜第３スイッチＳ３をデューティ５０％で制御する例を説明した。この点、ダミー抵抗の消費電流を３倍に設定し、デューティ３３．３％で制御しても、上述の実施例と同様の効果を奏する。このようにダミー抵抗の抵抗値、第１スイッチＳ１〜第３スイッチＳ３のデューティ比の組み合わせには、様々な設定が可能である。ただし、第１スイッチＳ１〜第３スイッチＳ３のデューティ比は５０％以下であることが好ましい。５０％を超えると隣接する二つのＡＳＩＣ間の消費電流が等しくなる期間が発生し、その期間では電圧検出線ＧＮＤ１、ＧＮＤ２、ＧＮＤ３の断線が難しくなる。

なお、第１ダミー抵抗Ｒ１〜第３ダミー抵抗Ｒ３間の抵抗値を個別に設定する場合、デューティ比が５０％を超えても隣接する二つのＡＳＩＣ間の消費電流が等しくなる期間が発生しないようにできる。即ち、抵抗値が大きくスイッチのデューティ比が大きいＡＳＩＣと、抵抗値が小さくスイッチのデューティ比が小さいＡＳＩＣを隣り合わせに設計すればよい。

上述の実施の形態では電源装置１００の用途として主に、車載用二次電池を想定したが、車載用途に限らず、据置型の蓄電システムに使用してもよい。

１００ 電源装置、 Ｖ１ 第１電池セル、 Ｖ２ 第２電池セル、 Ｖ３ 第３電池セル、 Ｖ４ 第４電池セル、 Ｖ５ 第５電池セル、 Ｖ６ 第６電池セル、 Ｖ７ 第７電池セル、 Ｖ８ 第８電池セル、 Ｖ９ 第９電池セル、 Ｖ１０ 第１０電池セル、 Ｖ１１ 第１１電池セル、 Ｖ１２ 第１２電池セル、 Ｖ１３ 第１３電池セル、 Ｖ１４ 第１４電池セル、 Ｖ１５ 第１５電池セル、 Ｖ１６ 第１６電池セル、 Ｖ１７ 第１７電池セル、 Ｖ１８ 第１８電池セル、 Ｖ１９ 第１９電池セル、 Ｖ２０ 第２０電池セル、 Ｖ２１ 第２１電池セル、 Ｖ２２ 第２２電池セル、 Ｖ２３ 第２３電池セル、 Ｖ２４ 第２４電池セル、 １ 第１ＡＳＩＣ、 １１ 第１電圧検出回路、 １２ 第１電源回路、 Ｒ１ 第１ダミー抵抗、 Ｓ１ 第１スイッチ、 ２ 第２ＡＳＩＣ、 ２１ 第２電圧検出回路、 ２２ 第２電源回路、 Ｒ２ 第２ダミー抵抗、 Ｓ２ 第２スイッチ、 ３ 第３ＡＳＩＣ、 ３１ 第３電圧検出回路、 ３２ 第３電源回路、 Ｒ３ 第３ダミー抵抗、 Ｓ３ 第３スイッチ、 ４ 第４ＡＳＩＣ、 ４１ 第４電圧検出回路、 ４２ 第４電源回路、 Ｒ４ 第４ダミー抵抗、 Ｓ４ 第４スイッチ、 ５ ワイヤーハーネス、 ６ 絶縁インタフェース、 ７ 制御回路。

Claims (4)

1. 組電池を構成する直列接続された複数の電池セルの各電圧を、複数の電圧検出線を介して検出する、カスケード接続された複数の電圧検出用ＩＣ（Integrated Circuit)を備え、
   前記複数の電圧検出用ＩＣは、前記組電池から電源供給を受けて動作し、
   隣接する二つの電圧検出用ＩＣの高圧側の電圧検出用ＩＣのグラウンド電位と、低圧側の電圧検出用ＩＣの電源電位を共通ノードから取得し、その共通ノードと、前記電池セル間の対応するノードとが、共通配線となる前記電圧検出線で接続され、
   前記複数の電圧検出用ＩＣ間は通信線で接続されており、前記複数の電圧検出用ＩＣの少なくとも一つは、通信線で、前記複数の電圧検出用ＩＣを制御する制御回路に接続されており、
   本電池管理装置は、
   前記複数の電圧検出用ＩＣの内、前記制御回路と直接通信しない電圧検出用ＩＣに接続されるダミー抵抗と、
   当該ダミー抵抗への電流供給をオン／オフするスイッチと、をさらに備え、
   前記複数の電圧検出用ＩＣの内、前記制御回路と直接通信する電圧検出用ＩＣには、ダミー抵抗と、当該ダミー抵抗への電流供給をオン／オフするスイッチが接続されず、
   前記制御回路と直接通信しない電圧検出回路のスイッチは、前記複数の電圧検出用ＩＣ間の各時点の負荷電流が不均一になり、かつ前記複数の電圧検出用ＩＣ間の一定期間における負荷電流が平準化するようスイッチングすることで、前記隣接する二つの電圧検出用ＩＣの前記共通配線に電流が流れる状態を作り出すことを特徴とする電池管理装置。
2. 各電圧検出用ＩＣは、入力される電源電圧から、設定された値の定電圧を生成する電源回路を含み、
   前記ダミー抵抗には、前記電源回路の出力電流が供給されることを特徴とする請求項１に記載の電池管理装置。
3. 前記ダミー抵抗は、前記制御回路と直接通信する電圧検出用ＩＣで発生する前記制御回路との通信による負荷電流の２倍の負荷電流が発生するよう設定され、
   前記制御回路と直接通信しない複数の電圧検出用ＩＣの各スイッチは、デューティ５０
   ％でスイッチングし、かつ隣りの電圧検出用ＩＣのスイッチと１８０°の位相差でスイッチングすることを特徴とする請求項１または２に記載の電池管理装置。
4. 複数の電池セルが直列接続された組電池と、
   前記組電池を管理する請求項１から３のいずれかに記載の電池管理装置と、
   を備えることを特徴とする電源装置。

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