WO2012132178A1

WO2012132178A1 - バッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置

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Publication number: WO2012132178A1
Application number: PCT/JP2012/000493
Authority: WO
Inventors: 智徳國光; 計美大倉
Original assignee: 三洋電機株式会社
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2012-01-26
Publication date: 2012-10-04
Also published as: JPWO2012132178A1; JP5964814B2; US20140015454A1; US9329239B2

Abstract

　最上位の状態検出部において、信号出力回路は、異常検出部により異常が検出された場合、演算処理装置により発生された異常信号を出力し、異常が検出されない場合、演算処理装置により発生された正常信号を検出信号として出力する。最上位以外の状態検出部において、信号出力回路は、異常検出部により異常が検出された場合、演算処理装置により発生された異常信号を出力し、異常が検出されない場合、上位の状態検出部から入力された検出信号を出力する。

Description

バッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置

　本発明は、バッテリシステムならびにそれを備えた電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置に関する。

　電動自動車等の移動体の駆動源として用いられるバッテリシステムにおいては、充放電が可能な複数のバッテリモジュールが設けられる。各バッテリモジュールは、複数の電池（バッテリセル）が例えば直列に接続された構成を有する。また、バッテリシステムには、バッテリセルの過充電または過放電等の異常を検出する検出装置が設けられる。

　特許文献１に記載されている車載組電池制御装置においては、組電池を構成する複数のセルグループに対応して複数の簡易セル過充放電検出装置が設けられる。各簡易セル過充放電検出装置は、対応するセルグループのバッテリセルに過充電または過放電が発生しているか否かを判定し、その結果を電池コントローラに送信する。
特開２００３－７９０５９号公報

　特許文献１に記載された車載組電池制御装置においては、セルグループのバッテリセルの過充電または過放電が電池コントローラにより検出される。しかしながら、特組電池に含まれるセルグループの数が増加する場合、簡易セル過充放電検出装置と電池コントローラとの間の通信経路が複雑化する。

　したがって、通信経路を複雑化することなく、複数のバッテリセルの異常の検出結果を外部に送信可能な構成が望まれる。また、複数のバッテリセルの異常の検出結果を外部に迅速に送信することも望まれる。

　本発明の目的は、通信経路を複雑化することなくバッテリセル群の異常の検出結果を外部に迅速に送信することが可能なバッテリシステム、それを備えた電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置を提供することである。

　（１）本発明の一局面に従うバッテリシステムは、複数のバッテリモジュールを備え、複数のバッテリモジュールの各々は、１または複数のバッテリセルを含むバッテリセル群と、バッテリセル群に対応して設けられ、対応するバッテリセル群の状態を検出する状態検出部とを含み、各状態検出部は、対応するバッテリセル群の異常を検出する異常検出部と、対応するバッテリセル群の異常を示す異常信号を発生する異常信号発生部と、対応する異常信号発生部により発生される異常信号を出力可能な信号出力回路とを含み、複数のバッテリモジュールの状態検出部は、信号伝達に関して最上位から最下位までの関係を有し、最上位の状態検出部の信号出力回路は、対応する異常検出部により異常が検出された場合に対応する異常信号発生部により発生された異常信号を出力し、最上位以外の各状態検出部の信号出力回路は、対応する異常検出部により異常が検出された場合に対応する異常信号発生部により発生された異常信号を出力し、対応する異常検出部により異常が検出されない場合に上位の状態検出部から出力された異常信号を出力するように構成されたものである。

　このバッテリシステムにおいては、複数のバッテリモジュールの状態検出部は、信号伝達に関して最上位から最下位までの関係を有する。最上位の状態検出部の信号出力回路は、対応する異常検出部により異常が検出された場合、対応する異常信号発生部により発生された異常信号を出力する。最上位以外の各状態検出部の信号出力回路は、対応する異常検出部により異常が検出された場合、対応する異常信号発生部により発生された異常信号を出力し、対応する異常検出部により異常が検出されない場合、上位の状態検出部から出力された異常信号を出力する。

　この場合、各状態検出部の信号出力回路は、上位の状態検出部の信号出力回路から異常信号が伝達されるか否かにかかわらず、対応する異常検出部により異常が検出された場合に異常信号を出力する。これにより、バッテリセル群の異常を迅速に検出することができる。

　また、異常を検出した異常検出部のうち最も下位の異常検出部に対応する異常信号が最下位の信号出力回路から出力される。したがって、複数の状態検出部の異常検出部の検出結果を外部にそれぞれ通信経路を通して送信する必要がない。

　これらの結果、通信経路を複雑化することなく複数の異常検出部の検出結果を外部に迅速に送信することが可能となる。

　（２）各状態検出部は、対応するバッテリセル群の１または複数のバッテリセルの状態を示すパラメータを検出するパラメータ検出部と、パラメータ検出部により検出されたパラメータを外部に送信するための通信回路とをさらに含んでもよい。

　この場合、各状態検出部において、パラメータ検出部により検出されたバッテリセル群の１または複数のバッテリセルの状態を示すパラメータが、通信回路により外部に送信される。これにより、１または複数のバッテリセルの状態を示すパラメータの異常を検出することができる。その結果、バッテリシステムの信頼性が向上する。

　（３）最上位以外の各状態検出部は、対応する異常検出部により異常が検出されたか否かに基づいて、対応する異常信号発生部により発生された異常信号または上位の状態検出部から出力される異常信号のいずれか一方を選択するための選択信号を発生する選択信号発生部をさらに含み、最上位以外の各状態検出部の信号出力回路は、対応する選択信号発生部により発生される選択信号に基づいて、対応する異常信号発生部により発生された異常信号または上位の状態検出部から出力される異常信号を出力してもよい。

　この場合、最上位以外の各状態検出部の選択信号発生部は、対応する異常検出部により異常が検出されたか否かに基づいて選択信号を発生する。また、最上位以外の各状態検出部の信号出力回路は、対応する選択信号発生部により発生される選択信号に基づいて、対応する異常信号発生部により発生された異常信号または上位の状態検出部から出力される異常信号を出力する。これにより、各状態検出部の信号出力回路は、対応する異常検出部により異常が検出された場合、確実に異常信号を出力することができる。

　（４）各状態検出部の異常信号発生部および通信回路は、演算処理装置により構成されてもよい。この場合、状態検出部を小型化するとともに、状態検出部の構成を単純にすることができる。

　（５）各状態検出部の異常信号発生部、選択信号発生部および通信回路は、演算処理装置により構成されてもよい。この場合、状態検出部をより小型化するとともに、状態検出部の構成をより単純にすることができる。

　（６）複数の状態検出部の異常信号発生部は、異常信号としてそれぞれ異なるデューティ比を有するパルス信号を発生してもよい。

　この場合、最下位から出力されるパルス信号のデューティ比に基づいて、異常を検出した状態検出部のうち最も下位の状態検出部を検出することができる。

　（７）各状態検出部の異常検出部は、対応するバッテリセル群からの電力により動作し、各状態検出部の異常信号発生部および信号出力回路は、１または複数のバッテリセルとは異なる電源からの電力により動作してもよい。

　この場合、異常信号発生部および信号出力回路を異常検出部から独立に安定して動作させることができる。

　（８）本発明の他の局面に従う電動車両は、本発明の一局面に従うバッテリシステムと、バッテリシステムの電力により駆動されるモータと、モータの回転力により回転する駆動輪とを備えるものである。

　この電動車両においては、上記のバッテリシステムからの電力によりモータが駆動される。そのモータの回転力によって駆動輪が回転することにより、電動車両が移動する。

　この電動車両には、上記のバッテリシステムが用いられるので、バッテリセル群の異常を迅速に検出することができる。また、通信経路を複雑化することなく複数の異常検出部の検出結果を外部に迅速に送信することが可能となる。

　（９）本発明のさらに他の局面に従う移動体は、本発明の一局面に従うバッテリシステムと、移動本体部と、バッテリシステムからの電力を移動本体部を移動させるための動力に変換する動力源とを備えるものである。

　この移動体においては、上記のバッテリシステムからの電力が動力源により動力に変換され、その動力により移動本体部が移動する。

　この移動体には、上記のバッテリシステムが用いられるので、バッテリセル群の異常を迅速に検出することができる。また、通信経路を複雑化することなく複数の異常検出部の検出結果を外部に迅速に送信することが可能となる。

　（１０）本発明のさらに他の局面に従う電力貯蔵装置は、本発明の一局面に従うバッテリシステムと、バッテリシステムの複数のバッテリモジュールの放電または充電に関する制御を行うシステム制御部とを備えるものである。

　この電力貯蔵装置においては、システム制御部により、上記のバッテリシステムの複数のバッテリモジュールの充電または放電に関する制御が行われる。それにより、複数のバッテリモジュールの劣化、過放電および過充電を防止することができる。

　この電力貯蔵装置には、上記のバッテリシステムが用いられるので、バッテリセル群の異常を迅速に検出することができる。また、通信経路を複雑化することなく複数の異常検出部の検出結果を外部に迅速に送信することが可能となる。

　（１１）本発明のさらに他の局面に従う電源装置は、外部に接続可能な電源装置であって、本発明のさらに他の局面に従う電力貯蔵装置と、電力貯蔵装置のシステム制御部により制御され、電力貯蔵装置のバッテリシステムと外部との間で電力変換を行う電力変換装置とを備えるものである。

　この電源装置においては、バッテリシステムと外部との間で電力変換装置により電力変換が行われる。電力変換装置が電力貯蔵装置のシステム制御部により制御されることにより、複数のバッテリモジュールの充電または放電に関する制御が行われる。それにより、複数のバッテリモジュールの劣化、過放電および過充電を防止することができる。

　この電源装置には、上記のバッテリシステムが用いられるので、バッテリセル群の異常を迅速に検出することができる。また、通信経路を複雑化することなく複数の異常検出部の検出結果を外部に迅速に送信することが可能となる。

　本発明によれば、通信経路を複雑化することなくバッテリセル群の異常の検出結果を外部に迅速に送信することが可能となる。

図１は第１の実施の形態に係るバッテリシステムの構成を示すブロック図である。図２は電圧検出部、異常検出部および均等化回路の構成を示すブロック図である。図３は信号出力回路の構成を示すブロック図である。図４はプリント回路基板の一構成例を示す模式的平面図である。図５は各状態検出部の演算処理装置から出力される正常信号および異常信号の波形を示す図である。図６は各状態検出部における選択信号および検出信号の波形を示す図である。図７は地絡が発生した場合の各状態検出部における選択信号および検出信号の波形を示す図である。図８は天絡が発生した場合の各状態検出部における選択信号および検出信号の波形を示す図である。図９は第２の実施の形態における状態検出部の演算処理装置から出力される正常信号および異常信号の波形を示す図である。図１０は各状態検出部における選択信号および検出信号の波形を示す図である。図１１は第３の実施の形態に係るバッテリシステムの構成を示すブロック図である。図１２は選択信号発生部の構成を示すブロック図である。図１３はバッテリモジュールの一例を示す外観斜視図である。図１４はバッテリシステムを備える電動自動車の構成を示すブロック図である。図１５は電源装置の構成を示すブロック図である。

　［１］第１の実施の形態
　以下、第１の実施の形態に係るバッテリシステムについて図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態に係るバッテリシステムは、電力を駆動源とする電動車両（例えば電動自動車）に搭載される。バッテリシステムは、充放電が可能な複数のバッテリセルを備える蓄電装置または民生機器等に用いることもできる。

　（１）バッテリシステムの構成
　図１は、第１の実施の形態に係るバッテリシステムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、バッテリシステム５００は、複数のバッテリモジュール１００、バッテリＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）５１０、コンタクタ５２０およびＨＶ（High Voltage；高圧）コネクタ５３０を備える。本実施の形態では、バッテリシステム５００は３個のバッテリモジュール１００を含む。以下の説明において、３個のバッテリモジュール１００をそれぞれバッテリモジュール１００ａ，１００ｂ，１００ｃと呼ぶ。

　各バッテリモジュール１００ａ～１００ｃは、複数のバッテリセル１０からなるバッテリセル群ＢＬ、状態検出部ＤＴおよび均等化回路７０を含む。バッテリセル群ＢＬの複数のバッテリセル１０は直列接続されている。バッテリセル群ＢＬは、互いに隣接するように配置されるとともにバッテリブロックとして一体的に保持されている。バッテリセル群ＢＬには、温度を検出するための複数のサーミスタＴＨ（後述する図１３参照）が取り付けられる。各バッテリセル１０は、例えばリチウムイオン電池またはニッケル水素電池等の二次電池である。

　複数のバッテリモジュール１００ａ～１００ｃのバッテリセル群ＢＬは、電源線を通して直列接続されている。これにより、バッテリシステム５００においては、複数のバッテリモジュール１００ａ～１００ｃの全てのバッテリセル１０が直列接続されている。

　まず、バッテリモジュール１００ａの各部の動作について説明する。状態検出部ＤＴは、対応するバッテリセル群ＢＬの状態を検出する。この状態検出部ＤＴは、電圧検出部２０、異常検出部３０、演算処理装置４０、信号出力回路５０および通信ドライバ６０を含む。電圧検出部２０は複数のバッテリセル１０の端子電圧を検出し、検出した端子電圧の値を示す検出信号ＤＡを演算処理装置４０に与える。

　異常検出部３０は、対応するバッテリセル群ＢＬの複数のバッテリセル１０の異常の有無を検出し、その検出結果を示す検出信号ＤＢを演算処理装置４０に与える。各バッテリセル１０の過放電および過充電を防止するために、端子電圧の許容電圧範囲が定められている。本実施の形態では、異常検出部３０は、各バッテリセル１０の端子電圧が許容電圧範囲の上限値（以下、上限電圧と呼ぶ。）以上であるか否かを検出するとともに端子電圧が許容電圧範囲の下限値（以下、下限電圧と呼ぶ。）以下であるか否かを検出する。

　異常検出部３０は、対応するバッテリセル群ＢＬの少なくとも１つのバッテリセル１０の端子電圧が上限電圧以上である場合または下限電圧以下である場合（異常検出時）に第１のデューティ比（例えば７５％）を有する検出信号ＤＢを出力する。異常検出部３０は、対応するバッテリセル群ＢＬの全てのバッテリセル１０の端子電圧が許容電圧範囲内にある場合（正常検出時）に第２のデューティ比（例えば２５％）を有する検出信号ＤＢを出力する。

　演算処理装置４０は、例えばＣＰＵおよびメモリ、またはマイクロコンピュータからなる。この演算処理装置４０は、通信ドライバ６０を介して例えばＣＡＮ（Controller Area Network）通信を行う。これにより、演算処理装置４０は、電圧検出部２０から与えられた検出信号ＤＡに基づいて、複数のバッテリセル１０の端子電圧の値を通信ドライバ６０およびバスＢＳを介してバッテリＥＣＵ５１０に送信する。バスＢＳは、ＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）基板またはフラットケーブル等により構成される。

　また、演算処理装置４０は、後述する図１３のサーミスタＴＨから与えられるバッテリモジュール１００ａの温度の値を通信ドライバ６０およびバスＢＳを介してバッテリＥＣＵ５１０に送信する。さらに、演算処理装置４０は、複数のバッテリセル１０の端子電圧の値および温度の値を用いた各種演算処理および判定処理を行う。さらに、演算処理装置４０は、バッテリＥＣＵ５１０から各種指令信号をバスＢＳおよび通信ドライバ６０を介して受信する。

　また、演算処理装置４０は、正常信号ＮＭ１を発生する。正常信号ＮＭ１は、予め設定されたデューティ比（％）を有するパルス信号である。演算処理装置４０により発生された正常信号ＮＭ１は、信号線Ｐ０を通して信号出力回路５０に与えられる。ＮＯＴ回路Ｎ１は、演算処理装置４０により発生された正常信号ＮＭ１を反転することにより異常信号ＡＢ１を出力する。異常信号ＡＢ１は、１００％と正常信号ＮＭのディーティ比（％）との差に等しいディーティ比を有するパルス信号である。

　さらに、演算処理装置４０は、異常検出部３０により与えられた検出信号ＤＢに基づいて、正常信号ＮＭ１または異常信号ＡＢ１のいずれか一方を選択するための選択信号ＳＥ１を発生する。選択信号ＳＥ１は、検出信号ＤＢが第１のデューティ比を有するパルス信号である場合（異常検出時）に、例えば“Ｈ”レベルとなり、検出信号ＤＢが第２のデューティ比を有するパルス信号である場合（正常検出時）に、例えば“Ｌ”レベルとなる。

　このように、正常信号および異常信号を発生する信号発生機能、選択信号を発生する選択信号発生機能、ならびに通信機能が、演算処理装置４０により実現される。これにより、状態検出部ＤＴを小型化するとともに、状態検出部ＤＴの構成を単純にすることができる。

　信号出力回路５０は、演算処理装置４０により発生される選択信号ＳＥ１に基づいて正常信号ＮＭ１または異常信号ＡＢ１のいずれか一方を選択的に検出信号ＤＴ１として信号線Ｐ１に出力する。本例では、信号出力回路５０は、選択信号ＳＥ１が“Ｌ”レベルである場合に正常信号ＮＭ１を検出信号ＤＴ１として出力し、選択信号ＳＥ１が“Ｈ”レベルである場合に異常信号ＡＢ１を検出信号ＤＴ１として出力する。

　均等化回路７０は、演算処理装置４０の制御によりバッテリセル群ＢＬの複数のバッテリセル１０の端子電圧を均等化する均等化処理を行う。

　バッテリモジュール１００ｂ，１００ｃの構成および動作は、次の点を除いてバッテリモジュール１００ａの構成と動作と同様である。

　バッテリモジュール１００ｂの演算処理装置４０は、バッテリモジュール１００ａの正常信号ＮＭ１および選択信号ＳＥ１の代わりに正常信号ＮＭ２および選択信号ＳＥ２を発生する。バッテリモジュール１００ｂのＮＯＴ回路Ｎ１は、バッテリモジュール１００ａの異常信号ＡＢ１の代わりに異常信号ＡＢ２を出力する。また、バッテリモジュール１００ｂの演算処理装置４０は、後述する図１３のサーミスタＴＨから与えられるバッテリモジュール１００ｂの温度の値を通信ドライバ６０およびバスＢＳを介してバッテリＥＣＵ５１０に送信する。

　さらに、バッテリモジュール１００ｂの信号出力回路５０は、演算処理装置４０により発生される選択信号ＳＥ２に基づいてバッテリモジュール１００ａの信号出力回路５０から信号線Ｐ１を通して出力される検出信号ＤＴ１またはＮＯＴ回路Ｎ１から出力される異常信号ＡＢ２のいずれか一方を選択的に検出信号ＤＴ２として信号線Ｐ２に出力する。本例では、バッテリモジュール１００ｂの信号出力回路５０は、選択信号ＳＥ２が“Ｌ”レベルである場合に検出信号ＤＴ１を検出信号ＤＴ２として出力し、選択信号ＳＥ２が“Ｈ”レベルである場合に異常信号ＡＢ２を検出信号ＤＴ２として出力する。

　バッテリモジュール１００ｃの演算処理装置４０は、バッテリモジュール１００ａの正常信号ＮＭ１および選択信号ＳＥ１の代わりに正常信号ＮＭ３および選択信号ＳＥ３を発生する。バッテリモジュール１００ｃのＮＯＴ回路Ｎ１は、バッテリモジュール１００ａの異常信号ＡＢ１の代わりに異常信号ＡＢ３を出力する。また、バッテリモジュール１００ｃの演算処理装置４０は、後述する図１３のサーミスタＴＨから与えられるバッテリモジュール１００ｃの温度の値を通信ドライバ６０およびバスＢＳを介してバッテリＥＣＵ５１０に送信する。

　さらに、バッテリモジュール１００ｃの信号出力回路５０は、演算処理装置４０により発生される選択信号ＳＥ３に基づいてバッテリモジュール１００ｂの信号出力回路５０から信号線Ｐ２を通して出力される検出信号ＤＴ２またはＮＯＴ回路Ｎ１から出力される異常信号ＡＢ３のいずれか一方を選択的に検出信号ＤＴ３として信号線Ｐ３に出力する。本例では、バッテリモジュール１００ｃの信号出力回路５０は、選択信号ＳＥ３が“Ｌ”レベルである場合に検出信号ＤＴ２を検出信号ＤＴ３として出力し、選択信号ＳＥ３が“Ｈ”レベルである場合に異常信号ＡＢ３を検出信号ＤＴ３として出力する。

　バッテリモジュール１００ｃの信号出力回路５０から出力される検出信号ＤＴ３は、バッテリＥＣＵ５１０に与えられる。

　このように、バッテリモジュール１００ａ，１００ｂ，１００ｃの状態検出部ＤＴの信号出力回路５０は検出信号ＤＴ１，ＤＴ２，ＤＴ３を順次伝達する。したがって、信号伝達に関して、バッテリモジュール１００ａの状態検出部ＤＴの信号出力回路５０が最上位であり、バッテリモジュール１００ｂの状態検出部ＤＴの信号出力回路５０が中位であり、バッテリモジュール１００ｃの状態検出部ＤＴの信号出力回路５０が最下位である。

　バッテリＥＣＵ５１０は、バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの演算処理装置４０から与えられた複数のバッテリセル１０の端子電圧の値に基づいて各バッテリセル１０の充電量を算出する。また、バッテリＥＣＵ５１０は、バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの演算処理装置４０から与えられた複数のバッテリセル１０の端子電圧の値に基づいて各バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの異常の有無を判定する。バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの異常とは、例えば、バッテリセル１０の過放電、過充電または温度異常等を含む。

　さらに、バッテリＥＣＵ５１０は、バッテリモジュール１００ｃの信号出力回路５０から出力される検出信号ＤＴ３に基づいて、バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの複数のバッテリセル１０の端子電圧の異常の有無を検出する。

　バッテリモジュール１００ａの最も高電位のプラス電極に接続される電源線およびバッテリモジュール１００ｃの最も低電位のマイナス電極に接続される電源線は、コンタクタ５２０に接続される。また、コンタクタ５２０は、ＨＶコネクタ５３０を介して電動車両のモータ等の負荷に接続される。バッテリＥＣＵ５１０は、バッテリモジュール１００ａ～１００ｃに異常が発生した場合、コンタクタ５２０をオフする。これにより、異常時には、複数のバッテリセル１０に電流が流れないので、バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの異常発熱が防止される。

　バッテリＥＣＵ５１０は、バスを介して電動車両の主制御部３００（後述する図１４参照）に接続される。バッテリＥＣＵ５１０から主制御部３００に各バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの充電量（バッテリセル１０の充電量）が与えられる。主制御部３００は、その充電量に基づいて電動車両の動力（例えばモータの回転速度）を制御する。また、各バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの充電量が少なくなると、主制御部３００は、電源線に接続された図示しない発電装置を制御して各バッテリモジュール１００ａ～１００ｃを充電する。

　（２）電圧検出部および異常検出部の構成
　図２は、電圧検出部２０、異常検出部３０および均等化回路７０の構成を示すブロック図である。

　電圧検出部２０は、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：特定用途向け集積回路）からなる。電圧検出部２０は、複数の差動増幅器２１、マルチプレクサ２２、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器２３および通信回路２４を含む。

　各差動増幅器２１は２つの入力端子および出力端子を有する。各差動増幅器２１は、２つの入力端子に入力された電圧を差動増幅し、増幅された電圧を出力端子から出力する。各差動増幅器２１の２つの入力端子は、それぞれ導体線Ｗ１により対応するバッテリセル１０のプラス電極およびマイナス電極に接続される。これにより、各バッテリセル１０のプラス電極とマイナス電極との間の電圧が各差動増幅器２１により差動増幅される。各差動増幅器２１の出力電圧は各バッテリセル１０の端子電圧に相当する。複数の差動増幅器２１から出力される端子電圧はマルチプレクサ２２に与えられる。マルチプレクサ２２は、複数の差動増幅器２１から与えられる端子電圧を順次Ａ／Ｄ変換器２３に出力する。

　Ａ／Ｄ変換器２３は、マルチプレクサ２２から出力される端子電圧をデジタル値に変換する。Ａ／Ｄ変換器２３により得られたデジタル値は、端子電圧の値を示す検出信号ＤＡとして通信回路２４を介して演算処理装置４０（図１参照）に与えられる。

　異常検出部３０は、例えばＡＳＩＣからなる。異常検出部３０は、複数の差動増幅器３１、マルチプレクサ３２、スイッチ回路３３、基準電圧出力部３４，３５、コンパレータ３６、検出信号出力回路３７および通信回路３８を含む。

　各差動増幅器３１は２つの入力端子および出力端子を有する。各差動増幅器３１は、２つの入力端子に入力された電圧を差動増幅し、増幅された電圧を出力端子から出力する。各差動増幅器３１の２つの入力端子は、それぞれ導体線Ｗ１により対応するバッテリセル１０のプラス電極およびマイナス電極に接続される。これにより、各バッテリセル１０のプラス電極とマイナス電極との間の電圧が各差動増幅器３１により差動増幅される。各差動増幅器３１の出力電圧は各バッテリセル１０の端子電圧に相当する。複数の差動増幅器３１から出力される端子電圧はマルチプレクサ３２に与えられる。マルチプレクサ３２は、複数の差動増幅器３１から与えられる端子電圧を順次コンパレータ３６に出力する。

　スイッチ回路３３は、端子ＣＰ０，ＣＰ１，ＣＰ２を有する。基準電圧出力部３４は、スイッチ回路３３の端子ＣＰ１に上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏを出力する。基準電圧出力部３５は出力端子ＣＰ２に下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕを出力する。上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏは例えば４．２Ｖ（４．１９Ｖ以上４．２１Ｖ以下）に設定され、下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕは例えば約２．０Ｖ（１．９９Ｖ以上２．０１Ｖ以下）に設定される。

　コンパレータ３６は２つの入力端子および出力端子を有する。コンパレータ３６の一方の入力端子はマルチプレクサ３２に接続される。コンパレータ３６の他方の入力端子はスイッチ回路３３の端子ＣＰ０に接続される。スイッチ回路３３は、一定周期で端子ＣＰ０が複数の端子ＣＰ１，ＣＰ２に交互に接続されるように切り替わる。これにより、コンパレータ３６の一方の入力端子にはマルチプレクサ３２から出力される端子電圧が与えられるとともに、コンパレータ３６の他方の入力端子には上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏおよび下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕが交互に与えられる。この場合、コンパレータ３６は、マルチプレクサ３２から与えられるバッテリセル１０の端子電圧を上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏおよび下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕと順に比較し、比較結果を示す信号を検出信号出力回路３７に出力する。

　検出信号出力回路３７は、コンパレータ３６の出力信号に基づいて、複数のバッテリセル１０の少なくとも１つの端子電圧が上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏ以上であるか否かを判定するとともに、複数のバッテリセル１０の少なくとも１つの端子電圧が下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕ以下であるか否かを判定する。

　複数のバッテリセル１０の少なくとも１つの端子電圧が上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏ以上である場合または下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕ以下である場合、検出信号出力回路３７は、第１のデューティ比（例えば７５％）を有する検出信号ＤＢを通信回路３８を介して演算処理装置４０（図１参照）に与える。また、全てのバッテリセル１０の端子電圧が上限電圧Ｖｔｈ＿Ｏ未満でありかつ下限電圧Ｖｔｈ＿Ｕを超えている場合、検出信号出力回路３７は、第２のデューティ比（例えば２５％）を有する検出信号ＤＢを通信回路３８を介して演算処理装置４０に与える。

　均等化回路７０は、抵抗Ｒおよびスイッチング素子ＳＷからなる複数組の直列回路を含む。各バッテリセル１０のプラス電極とマイナス電極との間には、抵抗Ｒおよびスイッチング素子ＳＷからなる１組の直列回路が接続される。スイッチング素子ＳＷのオンおよびオフは、図１の演算処理装置４０を介してバッテリＥＣＵ５１０により制御される。なお、通常状態では、スイッチング素子ＳＷはオフになっている。

　（３）信号出力回路の構成
　図３は、信号出力回路５０の構成を示すブロック図である。図３では、バッテリモジュール１００ａの信号出力回路５０の構成が示される。信号出力回路５０は、ＮＯＴ回路Ｎ２、２つのＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２およびＯＲ回路Ｏ１を含む。

　正常信号ＮＭ１は、ＡＮＤ回路Ａ１の一方の入力端子に与えられる。選択信号ＳＥ１は、ＮＯＴ回路Ｎ２を介してＡＮＤ回路Ａ１の他方の入力端子に与えられる。また、選択信号ＳＥ１は、ＡＮＤ回路Ａ２の一方の入力端子に与えられる。異常信号ＡＢ１は、ＡＮＤ回路Ａ２の他方の入力端子に与えられる。ＡＮＤ回路Ａ１の出力信号はＯＲ回路Ｏ１の一方の入力端子に与えられ、ＡＮＤ回路Ａ２の出力信号はＯＲ回路Ｏ１の他方の入力端子に与えられる。ＯＲ回路Ｏ１から検出信号ＤＴ１が出力される。

　選択信号ＳＥ１が正常を示す場合（“Ｌ”レベルの場合）、ＯＲ回路Ｏ１から正常信号ＮＭ１が検出信号ＤＴ１として出力される。選択信号ＳＥ１が異常を示す場合（“Ｈ”レベルの場合）、ＯＲ回路Ｏ１から異常信号ＡＢ１が検出信号ＤＴ１として出力される。

　バッテリモジュール１００ｂ，１００ｃの信号出力回路５０の構成および動作は、正常信号ＮＭ１、異常信号ＡＢ１および選択信号ＳＥ１の代わりに検出信号ＤＴ１，ＤＴ２、異常信号ＡＢ２，ＡＢ３および選択信号ＳＥ２，ＳＥ３が与えられるとともに検出信号ＤＴ１の代わりに検出信号ＤＴ２，ＤＴ３が出力される点を除いて、図３の信号出力回路５０の構成および動作と同様である。

　（４）プリント回路基板の一構成例
　図１の状態検出部ＤＴおよび均等化回路７０は、リジッドプリント回路基板（以下、プリント回路基板と呼ぶ。）に実装される。図４は、プリント回路基板の一構成例を示す模式的平面図である。図４に示すように、プリント回路基板１１０には、電圧検出部２０、異常検出部３０、演算処理装置４０、信号出力回路５０、通信ドライバ６０および均等化回路７０に加え、コネクタＣＮａ～ＣＮｄおよび絶縁素子ＤＩａ，ＤＩｂが実装される。また、プリント回路基板１１０は、第１の実装領域ＭＴ１、第２の実装領域ＭＴ２および帯状の絶縁領域ＩＮＳを有する。

　第２の実装領域ＭＴ２は、プリント回路基板１１０の１つの角部に形成される。絶縁領域ＩＮＳは、第２の実装領域ＭＴ２に沿って延びるように形成される。第１の実装領域ＭＴ１は、プリント回路基板１１０の残りの部分に形成される。第１の実装領域ＭＴ１と第２の実装領域ＭＴ２とは絶縁領域ＩＮＳにより互いに分離される。それにより、第１の実装領域ＭＴ１と第２の実装領域ＭＴ２とは絶縁領域ＩＮＳにより電気的に絶縁される。

　第１の実装領域ＭＴ１には、電圧検出部２０、異常検出部３０および均等化回路７０が実装される。電圧検出部２０、異常検出部３０および均等化回路７０の電源として、バッテリセル群ＢＬの複数のバッテリセル１０が電圧検出部２０、異常検出部３０および均等化回路７０に接続される。

　電圧検出部２０、異常検出部３０および均等化回路７０の実装領域ならびに接続線の形成領域を除いて、第１の実装領域ＭＴ１にグランドパターンＧＮＤ１が形成される。グランドパターンＧＮＤ１は、バッテリセル群ＢＬの複数のバッテリセル１０の基準電位（グランド電位）に保持される。

　第２の実装領域ＭＴ２には、演算処理装置４０、信号出力回路５０、通信ドライバ６０、ＮＯＴ回路Ｎ１およびコネクタＣＮａ～ＣＮｄが実装される。演算処理装置４０、信号出力回路５０および通信ドライバ６０の電源として、電動車両の非動力用バッテリＢＡＴが演算処理装置４０、信号出力回路５０および通信ドライバ６０に接続される。

　演算処理装置４０、信号出力回路５０、通信ドライバ６０およびコネクタＣＮａ～ＣＮｄの実装領域ならびに複数の接続線の形成領域を除いて、第２の実装領域ＭＴ２にグランドパターンＧＮＤ２が形成される。グランドパターンＧＮＤ２は非動力用バッテリＢＡＴの基準電位（グランド電位）に保持される。

　このように、電圧検出部２０、異常検出部３０および均等化回路７０にはバッテリセル群ＢＬの複数のバッテリセル１０により電力が供給され、演算処理装置４０、信号出力回路５０および通信ドライバ６０には、非動力用バッテリＢＡＴにより電力が供給される。それにより、演算処理装置４０、信号出力回路５０および通信ドライバ６０を電圧検出部２０、異常検出部３０および均等化回路７０から独立に安定して動作させることができる。

　絶縁素子ＤＩａ，ＤＩｂは、絶縁領域ＩＮＳをまたぐように実装される。絶縁素子ＤＩａは、電圧検出部２０と演算処理装置４０とを互いに電気的に絶縁しつつ電圧検出部２０と演算処理装置４０との間で信号を伝送する。絶縁素子ＤＩｂは、異常検出部３０と演算処理装置４０とを互いに電気的に絶縁しつつ異常検出部３０と演算処理装置４０との間で信号を伝送する。絶縁素子ＤＩａ，ＤＩｂとしては、例えばデジタルアイソレータまたはフォトカプラ等を用いることができる。本実施の形態においては、絶縁素子ＤＩａ，ＤＩｂとしてデジタルアイソレータを用いる。

　第２の実装領域ＭＴ２において、演算処理装置４０とコネクタＣＮａとは、通信ドライバ６０を介して接続される。これにより、演算処理装置４０から出力される複数のバッテリセル１０の端子電圧の値およびバッテリモジュール１００ａ～１００ｃの温度の値が通信ドライバ６０を介してコネクタＣＮａに与えられる。コネクタＣＮａには、図１のバスＢＳが接続される。

　コネクタＣＮｂは、図３の信号出力回路５０のＯＲ回路Ｏ１の出力端子に接続される。また、バッテリモジュール１００ａ，１００ｂ，１００ｃのコネクタＣＮｂには、図１の信号線Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がそれぞれ接続される。コネクタＣＮｃは、図３の信号出力回路５０のＡＮＤ回路Ａ２の一方の入力端子に接続される。また、バッテリモジュール１００ａのコネクタＣＮｃには、図１の信号線Ｐ０を介してコネクタＣＮｄが接続される。バッテリモジュール１００ｂ，１００ｃのコネクタＣＮｃには、図１の信号線Ｐ１，Ｐ２がそれぞれ接続される。コネクタＣＮｄには、図１の演算処理装置４０から正常信号ＮＭ１が与えられる。

　なお、バッテリモジュール１００ｂ，１００ｃのプリント回路基板１１０においては、コネクタＣＮｄは設けられなくてもよい。

　（５）バッテリセルの端子電圧の異常検出
　以下の説明において、バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの状態検出部ＤＴをそれぞれ状態検出部ＤＴａ～ＤＴｃと呼ぶ。図５は、状態検出部ＤＴａ～ＤＴｃの演算処理装置４０から出力される正常信号ＮＭ１～ＮＭ３および異常信号ＡＢ１～ＡＢ３の波形を示す図である。

　図５に示すように、状態検出部ＤＴａの演算処理装置４０により発生される正常信号ＮＭ１はデューティ比Ｔ０を有する。また、状態検出部ＤＴａの演算処理装置４０により発生される異常信号ＡＢ１はデューティ比Ｔ１を有する。ここで、Ｔ０＜Ｔ１であり、Ｔ０［％］＝１００－Ｔ１である。すなわち、デューティ比Ｔ０，Ｔ１は互いに異なる。

　同様に、状態検出部ＤＴｂの演算処理装置４０により発生される正常信号ＮＭ２もデューティ比Ｔ０を有する。また、状態検出部ＤＴｂの演算処理装置４０により発生される異常信号ＡＢ２もデューティ比Ｔ１を有する。

　また、状態検出部ＤＴｃの演算処理装置４０により発生される正常信号ＮＭ３もデューティ比Ｔ０を有する。また、状態検出部ＤＴｃの演算処理装置４０により発生される異常信号ＡＢ３もデューティ比Ｔ１を有する。

　図６は、各状態検出部ＤＴａ～ＤＴｃにおける選択信号ＳＥ１～ＳＥ３および検出信号ＤＴ１～ＤＴ３の波形を示す図である。

　図６（ａ）は、バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの複数のバッテリセル１０の端子電圧が許容電圧範囲内である場合の選択信号ＳＥ１～ＳＥ３および検出信号ＤＴ１～ＤＴ３を示す。この場合、最上位の状態検出部ＤＴａにおいて、選択信号ＳＥ１は“Ｌ”レベルを維持する。そのため、最上位の信号出力回路５０は、正常信号ＮＭ１を検出信号ＤＴ１として出力する。中位の状態検出部ＤＴｂにおいて、選択信号ＳＥ２は“Ｌ”レベルを維持する。そのため、中位の信号出力回路５０は、最上位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ１（正常信号ＮＭ１）を検出信号ＤＴ２として出力する。最下位の状態検出部ＤＴｃにおいて、選択信号ＳＥ３は“Ｌ”レベルを維持する。そのため、最下位の信号出力回路５０は、中位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ２（正常信号ＮＭ１）を検出信号ＤＴ３として出力する。

　このように、正常信号ＮＭ１が最上位の信号出力回路５０から中位の信号出力回路５０および最下位の信号出力回路５０に順次伝達され、バッテリＥＣＵ５１０に与えられる。それにより、バッテリＥＣＵ５１０は、各バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの複数のバッテリセル１０の端子電圧が正常であることを迅速に検出することができる。

　図６（ｂ）は、時点ｔ１においてバッテリモジュール１００ａのバッテリセル１０の端子電圧が許容電圧範囲外になった場合の選択信号ＳＥ１～ＳＥ３および検出信号ＤＴ１～ＤＴ３を示す。この場合、最上位の状態検出部ＤＴａにおいて、時点ｔ１で選択信号ＳＥ１が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに立ち上がる。そのため、最上位の信号出力回路５０は、時点ｔ１で異常信号ＡＢ１を検出信号ＤＴ１として出力する。中位の状態検出部ＤＴｂにおいて、選択信号ＳＥ２は“Ｌ”レベルを維持する。そのため、中位の信号出力回路５０は、時点ｔ１で最上位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ１（異常信号ＡＢ１）を検出信号ＤＴ２として出力する。最下位の状態検出部ＤＴｃにおいて、選択信号ＳＥ３は“Ｌ”レベルを維持する。そのため、最下位の信号出力回路５０は、時点ｔ１で中位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ２（異常信号ＡＢ１）を検出信号ＤＴ３として出力する。

　このように、異常信号ＡＢ１が最上位の信号出力回路５０から中位の信号出力回路５０および最下位の信号出力回路５０に順次伝達され、バッテリＥＣＵ５１０に与えられる。それにより、バッテリＥＣＵ５１０は、バッテリモジュール１００ａ～１００ｃのいずれかのバッテリセル１０の端子電圧に異常が発生したことを迅速に検出することができる。

　図６（ｃ）は、時点ｔ２においてバッテリモジュール１００ｂのバッテリセル１０の端子電圧が許容電圧範囲外になった場合の選択信号ＳＥ１～ＳＥ３および検出信号ＤＴ１～ＤＴ３を示す。この場合、最上位の状態検出部ＤＴａにおいて、選択信号ＳＥ１は“Ｌ”レベルを維持する。そのため、最上位の信号出力回路５０は、正常信号ＮＭ１を検出信号ＤＴ１として出力する。中位の状態検出部ＤＴｂにおいて、時点ｔ２で選択信号ＳＥ２が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに立ち上がる。そのため、中位の信号出力回路５０は、時点ｔ２で異常信号ＡＢ２を検出信号ＤＴ２として出力する。最下位の状態検出部ＤＴｃにおいて、選択信号ＳＥ３は“Ｌ”レベルを維持する。そのため、最下位の信号出力回路５０は、時点ｔ２で中位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ２（異常信号ＡＢ２）を検出信号ＤＴ３として出力する。

　このように、最上位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ１が正常信号ＮＭ１であっても、異常信号ＡＢ２が中位の信号出力回路５０から最下位の信号出力回路５０に順次伝達され、バッテリＥＣＵ５１０に与えられる。それにより、バッテリＥＣＵ５１０は、バッテリモジュール１００ａ～１００ｃのいずれかのバッテリセル１０の端子電圧に異常が発生したことを迅速に検出することができる。

　図６（ｄ）は、時点ｔ３においてバッテリモジュール１００ｃのバッテリセル１０の端子電圧が許容電圧範囲外になった場合の選択信号ＳＥ１～ＳＥ３および検出信号ＤＴ１～ＤＴ３を示す。この場合、最上位の状態検出部ＤＴａにおいて、選択信号ＳＥ１は“Ｌ”レベルを維持する。そのため、最上位の信号出力回路５０は、正常信号ＮＭ１を検出信号ＤＴ１として出力する。中位の状態検出部ＤＴｂにおいて、選択信号ＳＥ２は“Ｌ”レベルを維持する。そのため、中位の信号出力回路５０は、最上位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ１（正常信号ＮＭ１）を検出信号ＤＴ２として出力する。最下位の状態検出部ＤＴｃにおいて、時点ｔ３で選択信号ＳＥ３が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに立ち上がる。そのため、最下位の信号出力回路５０は、時点ｔ３で異常信号ＡＢ３を検出信号ＤＴ３として出力する。

　このように、最上位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ１および中位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ２が正常信号ＮＭ１であっても、異常信号ＡＢ３が最下位の信号出力回路５０からバッテリＥＣＵ５１０に与えられる。それにより、バッテリＥＣＵ５１０は、バッテリモジュール１００ａ～１００ｃのいずれかのバッテリセル１０の端子電圧に異常が発生したことを迅速に検出することができる。

　（６）地絡および天絡の検出
　状態検出部ＤＴａ～ＤＴｃの信号線が断線するとともにグランド端子等に接触することによりグランド電位に保持される状態を地絡と呼ぶ。また、状態検出部ＤＴａ～ＤＴｃの信号線が断線するとともに電源端子等に接触することにより電源電位に保持される状態を天絡と呼ぶ。

　本実施の形態において、各プリント回路基板１１０のコネクタＣＮｃ（図４）に接続される信号線が断線して浮遊状態になった場合、そのプリント回路基板１１０のコネクタＣＮｃは、非動力用バッテリＢＡＴ（図４）の基準電位（グランド電位）に保持される。これにより、地絡が発生する。

　図７は、地絡が発生した場合の各状態検出部ＤＴａ～ＤＴｃにおける選択信号ＳＥ１～ＳＥ３および出力信号ＤＴ１～ＤＴ３の波形を示す図である。地絡が発生した場合には、選択信号ＳＥ１～ＳＥ３は“Ｌ”レベルを維持する。

　図７（ａ）は、時点ｔ１１においてバッテリモジュール１００ａの状態検出部ＤＴａに地絡が発生した場合の選択信号ＳＥ１～ＳＥ３および検出信号ＤＴ１～ＤＴ３を示す。時点ｔ１１で例えば信号線Ｐ０に地絡が発生した場合、最上位の信号出力回路５０は “Ｌ”レベルの検出信号ＤＴ１を出力する。それにより、中位の信号出力回路５０は、時点ｔ１１で “Ｌ”レベルの検出信号ＤＴ１を“Ｌ”レベルの検出信号ＤＴ２として出力する。また、最下位の信号出力回路５０は、時点ｔ１１で“Ｌ”レベルの検出信号ＤＴ２を“Ｌ”レベルの検出信号ＤＴ３として出力する。

　このように、“Ｌ”レベルの信号が最上位の信号出力回路５０から中位の信号出力回路５０および最下位の信号出力回路５０に順次伝達され、バッテリＥＣＵ５１０に与えられる。それにより、バッテリＥＣＵ５１０は、状態検出部ＤＴａ～ＤＴｃのいずれかにおいて地絡が発生したことを迅速に検出することができる。

　図７（ｂ）は、時点ｔ１２においてバッテリモジュール１００ｂの状態検出部ＤＴｂに地絡が発生した場合の選択信号ＳＥ１～ＳＥ３および検出信号ＤＴ１～ＤＴ３を示す。この場合、最上位の信号出力回路５０は、正常信号ＮＭ１を検出信号ＤＴ１として出力する。時点ｔ１２で例えば信号線Ｐ１に地絡が発生した場合、中位の信号出力回路５０は“Ｌ”レベルの検出信号ＤＴ２を出力する。それにより、最下位の信号出力回路５０は、時点ｔ１２で“Ｌ”レベルの検出信号ＤＴ２を“Ｌ”レベルの検出信号ＤＴ３として出力する。

　このように、最上位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ１が正常信号ＮＭ１であっても、“Ｌ”レベルの信号が中位の信号出力回路５０から最下位の信号出力回路５０に順次伝達され、バッテリＥＣＵ５１０に与えられる。それにより、バッテリＥＣＵ５１０は、状態検出部ＤＴａ～ＤＴｃのいずれかにおいて地絡が発生したことを迅速に検出することができる。

　図７（ｃ）は、時点ｔ１３においてバッテリモジュール１００ｃの状態検出部ＤＴｃに地絡が発生した場合の選択信号ＳＥ１～ＳＥ３および検出信号ＤＴ１～ＤＴ３を示す。この場合、最上位の信号出力回路５０は、正常信号ＮＭ１を検出信号ＤＴ１として出力する。また、中位の信号出力回路５０は、最上位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ１（正常信号ＮＭ１）を検出信号ＤＴ２として出力する。時点ｔ１３で例えば信号線Ｐ２に地絡が発生した場合、最下位の信号出力回路５０は“Ｌ”レベルの検出信号ＤＴ３を出力する。

　このように、最上位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ１および中位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ２が正常信号ＮＭ１であっても、最下位の信号出力回路５０から“Ｌ”レベルの信号がバッテリＥＣＵ５１０に与えられる。それにより、バッテリＥＣＵ５１０は、状態検出部ＤＴａ～ＤＴｃのいずれかにおいて地絡が発生したことを迅速に検出することができる。

　図８は、天絡が発生した場合の各状態検出部ＤＴａ～ＤＴｃにおける選択信号ＳＥ１～ＳＥ３および出力信号ＤＴ１～ＤＴ３の波形を示す図である。天絡が発生した場合には、選択信号ＳＥ１～ＳＥ３は“Ｈ”レベルを維持する。

　図８（ａ）は、時点ｔ２１においてバッテリモジュール１００ａの状態検出部ＤＴａに天絡が発生した場合の選択信号ＳＥ１～ＳＥ３および検出信号ＤＴ１～ＤＴ３を示す。時点ｔ２１で例えば信号線Ｐ０に天絡が発生した場合、最上位の信号出力回路５０は “Ｈ”レベルの検出信号ＤＴ１を出力する。それにより、中位の信号出力回路５０は、時点ｔ２１で “Ｈ”レベルの検出信号ＤＴ１を“Ｈ”レベルの検出信号ＤＴ２として出力する。また、最下位の信号出力回路５０は、時点ｔ２１で“Ｈ”レベルの検出信号ＤＴ２を“Ｈ”レベルの検出信号ＤＴ３として出力する。

　このように、“Ｈ”レベルの信号が最上位の信号出力回路５０から中位の信号出力回路５０および最下位の信号出力回路５０に順次伝達され、バッテリＥＣＵ５１０に与えられる。それにより、バッテリＥＣＵ５１０は、状態検出部ＤＴａ～ＤＴｃのいずれかにおいて天絡が発生したことを迅速に検出することができる。

　図８（ｂ）は、時点ｔ２２においてバッテリモジュール１００ｂの状態検出部ＤＴｂに天絡が発生した場合の選択信号ＳＥ１～ＳＥ３および検出信号ＤＴ１～ＤＴ３を示す。この場合、最上位の信号出力回路５０は、正常信号ＮＭ１を検出信号ＤＴ１として出力する。時点ｔ２２で例えば信号線Ｐ１に天絡が発生した場合、中位の信号出力回路５０は“Ｈ”レベルの検出信号ＤＴ２を出力する。それにより、最下位の信号出力回路５０は、時点ｔ２２で“Ｈ”レベルの検出信号ＤＴ２を“Ｈ”レベルの検出信号ＤＴ３として出力する。

　このように、最上位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ１が正常信号ＮＭ１であっても、“Ｈ”レベルの信号が中位の信号出力回路５０から最下位の信号出力回路５０に伝達され、バッテリＥＣＵ５１０に与えられる。それにより、バッテリＥＣＵ５１０は、状態検出部ＤＴａ～ＤＴｃのいずれかにおいて天絡が発生したことを迅速に検出することができる。

　図８（ｃ）は、時点ｔ２３においてバッテリモジュール１００ｃの状態検出部ＤＴｃに天絡が発生した場合の選択信号ＳＥ１～ＳＥ３および検出信号ＤＴ１～ＤＴ３を示す。この場合、最上位の信号出力回路５０は、正常信号ＮＭ１を検出信号ＤＴ１として出力する。また、中位の信号出力回路５０は、最上位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ１（正常信号ＮＭ１）を検出信号ＤＴ２として出力する。時点ｔ２３で例えば信号線Ｐ２に天絡が発生した場合、最下位の信号出力回路５０は“Ｈ”レベルの検出信号ＤＴ３を出力する。

　このように、最上位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ１および中位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ２が正常信号ＮＭ１であっても、最下位の信号出力回路５０から“Ｈ”レベルの信号がバッテリＥＣＵ５１０に与えられる。それにより、バッテリＥＣＵ５１０は、状態検出部ＤＴａ～ＤＴｃのいずれかにおいて天絡が発生したことを迅速に検出することができる。

　（７）バッテリセルの端子電圧の均等化処理
　バッテリＥＣＵ５１０は、電圧検出部２０により検出された各バッテリセル１０の端子電圧の値を演算処理装置４０を介して取得する。ここで、バッテリＥＣＵ５１０は、あるバッテリセル１０の端子電圧の値が他のバッテリセル１０の端子電圧の値よりも高いと判定した場合、そのバッテリセル１０に対応する均等化回路７０のスイッチング素子ＳＷをオンにする指令信号を演算処理装置４０に与える。それにより、そのバッテリセル１０に充電された電荷が抵抗Ｒを通して放電される。

　バッテリＥＣＵ５１０は、そのバッテリセル１０の端子電圧の値が他のバッテリセル１０の端子電圧の値と略等しくなるまで低下したと判定した場合、そのバッテリセル１０に対応する均等化回路７０のスイッチング素子ＳＷをオフにする指令信号を演算処理装置４０に与える。それにより、全てのバッテリセル１０の端子電圧の値が略均等に保たれる。これにより、一部のバッテリセル１０の過充電および過放電を防止することができる。その結果、バッテリセル１０の劣化を防止することができる。

　（８）効果
　本実施の形態に係るバッテリシステム５００においては、状態検出部ＤＴａの信号出力回路５０は、対応する演算処理装置４０により発生される選択信号ＳＥ１が“Ｈ”レベルである場合（異常検出時）に、異常信号ＡＢ１を検出信号ＤＴ１として出力する。この場合、異常信号ＡＢ１は、演算処理装置４０を経由することなく信号出力回路５０を経由してバッテリＥＣＵ５１０に伝達される。そのため、中位および最下位の演算処理装置４０において対応する異常検出部３０から与えられる検出信号ＤＢと異常信号ＡＢ１とに基づく判定が行われることなく、異常信号ＡＢ１が迅速にバッテリＥＣＵ５１０に与えられる。

　また、状態検出部ＤＴｂの信号出力回路５０は、対応する演算処理装置４０により発生される選択信号ＳＥ２が“Ｈ”レベルである場合、状態検出部ＤＴａからの検出信号ＤＴ１が正常信号ＮＭ１であるか異常信号ＡＢ１であるかにかかわらず、対応する演算処理装置４０により発生された異常信号ＡＢ２を出力する。この場合、異常信号ＡＢ２は、演算処理装置４０を経由することなく信号出力回路５０を経由してバッテリＥＣＵ５１０に伝達される。そのため、最下位の演算処理装置４０において対応する異常検出部３０から与えられる検出信号ＤＢと異常信号ＡＢ２とに基づく判定が行われることなく、異常信号ＡＢ２が迅速にバッテリＥＣＵ５１０に与えられる。

　同様に、状態検出部ＤＴｃの信号出力回路５０は、対応する演算処理装置４０により発生される選択信号ＳＥ３が“Ｈ”レベルである場合、状態検出部ＤＴｂからの検出信号ＤＴ２が正常信号ＮＭ１であるか異常信号ＡＢ１，ＡＢ２であるかにかかわらず、対応する演算処理装置４０により発生された異常信号ＡＢ３を出力する。この場合、異常信号ＡＢ３は、演算処理装置４０を経由することなく信号出力回路５０を経由してバッテリＥＣＵ５１０に伝達される。そのため、異常信号ＡＢ３が迅速にバッテリＥＣＵ５１０に与えられる。

　これにより、バッテリモジュール１００ａ～１００ｃのバッテリセル１０に異常が発生した場合、バッテリＥＣＵ５１０は迅速かつ確実に異常を検出することができる。また、バッテリＥＣＵ５１０は、“Ｌ”レベルまたは“Ｈ”レベルの信号を検出することにより、状態検出部ＤＴａ～ＤＴｃのいずれかにおいて地絡または天絡が発生したことを迅速に検出することができる。

　さらに、複数の状態検出部ＤＴａ，ＤＴｂ，ＤＴｃにおいて発生された異常信号ＡＢ１，ＡＢ２，ＡＢ３が最下位の状態検出部ＤＴｃの信号出力回路５０からバッテリＥＣＵ５１０に送信される。したがって、複数の状態検出部ＤＴａ，ＤＴｂ，ＤＴｃとバッテリＥＣＵ５１０とをそれぞれ通信経路で接続する必要がない。その結果、通信経路を複雑化することなく状態検出部ＤＴａ，ＤＴｂ，ＤＴｃにおいて発生される異常信号ＡＢ１，ＡＢ２，ＡＢ３をバッテリＥＣＵ５１０に送信することができる。

　また、各状態検出部ＤＴにおいて、対応するバッテリセル群ＢＬの複数のバッテリセル１０の端子電圧が電圧検出部２０により検出される。また、検出された端子電圧の値がバッテリＥＣＵ５１０に送信される。これにより、バッテリＥＣＵ５１０は、電圧検出部２０または異常検出部３０を介してバッテリセル１０の異常を検出した場合、コンタクタ５２０をオフすることができる。その結果、バッテリシステム５００の信頼性が向上する。

　［２］第２の実施の形態
　第２の実施の形態に係るバッテリシステム５００について、第１の実施の形態に係るバッテリシステム５００と異なる点を説明する。図９は、第２の実施の形態における状態検出部ＤＴａ～ＤＴｃの演算処理装置４０から出力される正常信号ＮＭ１および異常信号ＡＢ１～ＡＢ３の波形を示す図である。

　図９に示すように、状態検出部ＤＴａの演算処理装置４０により発生される正常信号ＮＭ１はデューティ比Ｔ０を有する。また、状態検出部ＤＴａの演算処理装置４０により発生される異常信号ＡＢ１はデューティ比Ｔ１を有する。ここで、状態検出部ＤＴｂの演算処理装置４０により発生される異常信号ＡＢ２はデューティ比Ｔ２を有する。また、状態検出部ＤＴｃの演算処理装置４０により発生される異常信号ＡＢ３はデューティ比Ｔ３を有する。デューティ比Ｔ０～Ｔ３は、それぞれ異なる。

　図１０は、各状態検出部ＤＴａ～ＤＴｃにおける選択信号ＳＥ１～ＳＥ３および検出信号ＤＴ１～ＤＴ３の波形を示す図である。

　図１０（ａ）は、バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの複数のバッテリセル１０の端子電圧が許容電圧範囲内である場合の選択信号ＳＥ１～ＳＥ３および検出信号ＤＴ１～ＤＴ３を示す。この場合、最上位の状態検出部ＤＴａにおいて、選択信号ＳＥ１は“Ｌ”レベルを維持する。そのため、最上位の信号出力回路５０は、デューティ比Ｔ０の正常信号ＮＭ１を検出信号ＤＴ１として出力する。中位の状態検出部ＤＴｂにおいて、選択信号ＳＥ２は“Ｌ”レベルを維持する。そのため、中位の信号出力回路５０は、最上位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ１（デューティ比Ｔ０の正常信号ＮＭ１）を検出信号ＤＴ２として出力する。最下位の状態検出部ＤＴｃにおいて、選択信号ＳＥ３は“Ｌ”レベルを維持する。そのため、最下位の信号出力回路５０は、中位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ２（デューティ比Ｔ０の正常信号ＮＭ１）を検出信号ＤＴ３として出力する。

　このように、デューティ比Ｔ０の正常信号ＮＭ１が最上位の信号出力回路５０から中位の信号出力回路５０および最下位の信号出力回路５０に順次伝達され、バッテリＥＣＵ５１０に与えられる。それにより、バッテリＥＣＵ５１０は、各バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの複数のバッテリセル１０の端子電圧が正常であることを迅速に検出することができる。

　図１０（ｂ）は、時点ｔ３１においてバッテリモジュール１００ａのバッテリセル１０の端子電圧が許容電圧範囲外になった場合の選択信号ＳＥ１～ＳＥ３および検出信号ＤＴ１～ＤＴ３を示す。この場合、最上位の状態検出部ＤＴａにおいて、時点ｔ３１で選択信号ＳＥ１が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに立ち上がる。そのため、最上位の信号出力回路５０は、時点ｔ３１でデューティ比Ｔ１の異常信号ＡＢ１を検出信号ＤＴ１として出力する。中位の状態検出部ＤＴｂにおいて、選択信号ＳＥ２は“Ｌ”レベルを維持する。そのため、中位の信号出力回路５０は、時点ｔ３１で最上位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ１（デューティ比Ｔ１の異常信号ＡＢ１）を検出信号ＤＴ２として出力する。最下位の状態検出部ＤＴｃにおいて、選択信号ＳＥ３は“Ｌ”レベルを維持する。そのため、最下位の信号出力回路５０は、時点ｔ３１で中位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ２（デューティ比Ｔ１の異常信号ＡＢ１）を検出信号ＤＴ３として出力する。

　このように、デューティ比Ｔ１の異常信号ＡＢ１が最上位の信号出力回路５０から中位の信号出力回路５０および最下位の信号出力回路５０に順次伝達され、バッテリＥＣＵ５１０に与えられる。それにより、バッテリＥＣＵ５１０は、異常信号のデューティ比Ｔ１に基づいて、バッテリモジュール１００ａのバッテリセル１０の端子電圧に異常が発生したことを迅速に検出することができる。

　図１０（ｃ）は、時点ｔ３２においてバッテリモジュール１００ｂのバッテリセル１０の端子電圧が許容電圧範囲外になった場合の選択信号ＳＥ１～ＳＥ３および検出信号ＤＴ１～ＤＴ３を示す。この場合、最上位の状態検出部ＤＴａにおいて、選択信号ＳＥ１は“Ｌ”レベルを維持する。そのため、最上位の信号出力回路５０は、正常信号ＮＭ１を検出信号ＤＴ１として出力する。中位の状態検出部ＤＴｂにおいて、時点ｔ３２で選択信号ＳＥ２が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに立ち上がる。そのため、中位の信号出力回路５０は、時点ｔ３２でデューティ比Ｔ２の異常信号ＡＢ２を検出信号ＤＴ２として出力する。最下位の状態検出部ＤＴｃにおいて、選択信号ＳＥ３は“Ｌ”レベルを維持する。そのため、最下位の信号出力回路５０は、時点ｔ３２で中位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ２（デューティ比Ｔ２の異常信号ＡＢ２）を検出信号ＤＴ３として出力する。

　このように、最上位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ１が正常信号ＮＭ１であっても、デューティ比Ｔ２の異常信号ＡＢ２が中位の信号出力回路５０から最下位の信号出力回路５０に順次伝達され、バッテリＥＣＵ５１０に与えられる。それにより、バッテリＥＣＵ５１０は、異常信号のデューティ比Ｔ２に基づいて、少なくともバッテリモジュール１００ｂのバッテリセル１０の端子電圧に異常が発生したことを迅速に検出することができる。

　図１０（ｄ）は、時点ｔ３３においてバッテリモジュール１００ｃのバッテリセル１０の端子電圧が許容電圧範囲外になった場合の選択信号ＳＥ１～ＳＥ３および検出信号ＤＴ１～ＤＴ３を示す。この場合、最上位の状態検出部ＤＴａにおいて、選択信号ＳＥ１は“Ｌ”レベルを維持する。そのため、最上位の信号出力回路５０は、正常信号ＮＭ１を検出信号ＤＴ１として出力する。中位の状態検出部ＤＴｂにおいて、選択信号ＳＥ２は“Ｌ”レベルを維持する。そのため、中位の信号出力回路５０は、最上位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ１（正常信号ＮＭ１）を検出信号ＤＴ２として出力する。最下位の状態検出部ＤＴｃにおいて、時点ｔ３３で選択信号ＳＥ３が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに立ち上がる。そのため、最下位の信号出力回路５０は、時点ｔ３３でデューティ比Ｔ３の異常信号ＡＢ３を検出信号ＤＴ３として出力する。

　このように、最上位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ１および中位の信号出力回路５０からの検出信号ＤＴ２が正常信号ＮＭ１であっても、デューティ比Ｔ３の異常信号ＡＢ３が最下位の信号出力回路５０からバッテリＥＣＵ５１０に与えられる。それにより、バッテリＥＣＵ５１０は、異常信号のデューティ比Ｔ３に基づいて、少なくともバッテリモジュール１００ｃのバッテリセル１０の端子電圧に異常が発生したことを迅速に検出することができる。

　［３］第３の実施の形態
　第３の実施の形態に係るバッテリシステム５００について、第１の実施の形態に係るバッテリシステム５００と異なる点を説明する。図１１は、第３の実施の形態に係るバッテリシステム５００の構成を示すブロック図である。図１１に示すように、本実施の形態における状態検出部ＤＴは、図１の演算処理装置４０に代えて、通信回路４１、選択信号発生部４２および信号発生部４３を有する。

　通信回路４１は、通信ドライバ６０を介して例えばＣＡＮ通信を行う。これにより、通信回路４１は、電圧検出部２０から与えられた検出信号ＤＡに基づいて、複数のバッテリセル１０の端子電圧の値をバスＢＳを介してバッテリＥＣＵ５１０に送信する。また、通信回路４１は、後述する図１３のサーミスタＴＨからバッテリモジュール１００ａ～１００ｃの温度の値を取得する。また、通信回路４１は、バッテリＥＣＵ５１０から各種指令信号をバスＢＳおよび通信ドライバ６０を介して受信する。

　信号発生部４３は正常信号を発生する。ＮＯＴ回路Ｎ１は、信号発生部４３により発生された正常信号を反転することにより異常信号を出力する。信号発生部４３は、正常信号に加え、異常信号を発生してもよい。この場合、ＮＯＴ回路Ｎ１は設けられない。

　選択信号発生部４２は、異常検出部３０により与えられた検出信号ＤＢに基づいて、正常信号ＮＭ１または異常信号ＡＢ１のいずれか一方を選択するための選択信号ＳＥ１を発生する。図１２は、選択信号発生部４２の構成を示すブロック図である。図１２ではバッテリモジュール１００ａの選択信号発生部４２の構成が示される。図１２に示すように、選択信号発生部４２は、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１、コンパレータｃ１および直流電源Ｅ１を含む。検出信号ＤＢは、抵抗Ｒ１を介してコンパレータｃ１の非反転入力端子に与えられる。コンパレータｃ１の非反転入力端子は、コンデンサＣ１を介して基準電位（グランド電位）に接続される。コンパレータｃ１の反転入力端子は直流電源Ｅ１に接続される。直流電源Ｅ１の電圧は、例えば２．５Ｖである。

　抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１により低域通過フィルタが構成される。第１のデューティ比（例えば７５％）を有する検出信号ＤＢは、低域通過フィルタを通過することにより、第１の電圧（例えば４．５Ｖ）を有する信号に変換される。第２のデューティ比（例えば２５％）を有する検出信号ＤＢは、低域通過フィルタを通過することにより、第２の電圧（例えば０．５Ｖ）の信号に変換される。

　直流電源Ｅ１の電圧よりも大きい第１の電圧を有する信号がコンパレータｃ１の非反転入力端子に入力されると、コンパレータｃ１から“Ｈ”レベルの選択信号ＳＥ１が出力される。直流電源Ｅ１の電圧よりも小さい第２の電圧を有する信号がコンパレータｃ１の非反転入力端子に入力されると、コンパレータｃ１から“Ｌ”レベルの選択信号ＳＥ１が出力される。バッテリモジュール１００ｂ，１００ｃの選択信号発生部４２の構成および動作は、選択信号ＳＥ１の代わりに選択信号ＳＥ２，ＳＥ３が出力される点を除いて、図１２の選択信号発生部４２の構成および動作と同様である。

　このように、本実施の形態において、状態検出部ＤＴに演算処理装置４０が設けられない。そのため、バッテリシステム５００のコストを低減することができる。

　一方、通信回路４１、選択信号発生部４２および信号発生部４３の少なくとも１つを演算処理装置４０により実現してもよい。この場合、状態検出部ＤＴを小型化するとともに、状態検出部ＤＴの構成を単純にすることができる。

　［４］バッテリモジュール
　バッテリモジュール１００の構造について説明する。図１３は、バッテリモジュール１００の一例を示す外観斜視図である。なお、図１３においては、矢印Ｘ，Ｙ，Ｚで示すように、互いに直交する三方向をＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向と定義する。なお、本例では、Ｘ方向およびＹ方向が水平面に平行な方向であり、Ｚ方向が水平面に直交する方向である。また、上方向は矢印Ｚが向く方向である。

　図１３に示すように、バッテリモジュール１００においては、扁平な略直方体形状を有する複数のバッテリセル１０がＸ方向に並ぶように配置される。略板形状を有する一対の端面枠ＥＰがＹＺ平面に平行に配置される。一対の上端枠ＦＲ１および一対の下端枠ＦＲ２は、Ｘ方向に延びるように配置される。一対の端面枠ＥＰの四隅には、一対の上端枠ＦＲ１および一対の下端枠ＦＲ２を接続するための接続部が形成される。一対の端面枠ＥＰの間に複数のバッテリセル１０が配置された状態で、一対の端面枠ＥＰの上側の接続部に一対の上端枠ＦＲ１が取り付けられ、一対の端面枠ＥＰの下側の接続部に一対の下端枠ＦＲ２が取り付けられる。これにより、複数のバッテリセル１０が、一対の端面枠ＥＰ、一対の上端枠ＦＲ１および一対の下端枠ＦＲ２により一体的に固定される。複数のバッテリセル１０、一対の端面枠ＥＰ、一対の上端枠ＦＲ１および一対の下端枠ＦＲ２により略直方体形状のバッテリブロックＢＬＫが構成される。バッテリブロックＢＬＫは図１のバッテリセル群ＢＬを含む。

　一方の端面枠ＥＰには、プリント回路基板１１０が取り付けられる。バッテリブロックＢＬＫの側面には、バッテリモジュール１００の温度を検出する複数のサーミスタＴＨが取り付けられる。

　ここで、各バッテリセル１０は、Ｙ方向に沿って並ぶようにバッテリブロックＢＬＫの上面にプラス電極１０ａおよびマイナス電極１０ｂを有する。バッテリモジュール１００において、各バッテリセル１０は、隣接するバッテリセル１０間でＹ方向におけるプラス電極１０ａおよびマイナス電極１０ｂの位置関係が互いに逆になるように配置される。また、複数のバッテリセル１０の一方の電極１０ａ，１０ｂがＸ方向に沿って一列に並び、複数のバッテリセル１０の他方の電極１０ａ，１０ｂがＸ方向に沿って一列に並ぶ。

　それにより、隣接する２個のバッテリセル１０間では、一方のバッテリセル１０のプラス電極１０ａと他方のバッテリセル１０のマイナス電極１０ｂとが近接し、一方のバッテリセル１０のマイナス電極１０ｂと他方のバッテリセル１０のプラス電極１０ａとが近接する。この状態で、近接する２個の電極１０ａ，１０ｂに、例えば銅からなるバスバーＢＢが取り付けられる。これにより、複数のバッテリセル１０が直列接続される。

　Ｙ方向における複数のバッテリセル１０の一端部側には、Ｘ方向に延びる長尺状のフレキシブルプリント回路基板（以下、ＦＰＣ基板と略記する。）１２０が複数のバスバーＢＢに共通して接続される。同様に、Ｙ方向における複数のバッテリセル１０の他端部側には、Ｘ方向に延びる長尺状のＦＰＣ基板１２０が複数のバスバーＢＢに共通して接続される。

　ＦＰＣ基板１２０は、主として絶縁層上に後述する図２の複数の導体線Ｗ１が形成された構成を有し、屈曲性および可撓性を有する。ＦＰＣ基板１２０を構成する絶縁層の材料としては例えばポリイミドが用いられ、導体線Ｗ１の材料としては例えば銅が用いられる。各ＦＰＣ基板１２０は、バッテリセル群ＢＬの一方の端面枠ＥＰの上端部分で内側に向かって直角に折り返され、さらに下方に向かって折り返され、プリント回路基板１１０に接続される。これにより、図１の電圧検出部２０、異常検出部３０および均等化回路７０がバッテリセル１０のプラス電極１０ａおよびマイナス電極１０ｂに接続される。

　［５］電動車両
　（１）構成および動作
　電動車両について説明する。電動車両は上記の実施の形態に係るバッテリシステム５００を備える。なお、以下では、電動車両の一例として電動自動車を説明する。

　図１４は、バッテリシステム５００を備える電動自動車の構成を示すブロック図である。図１４に示すように、電動自動車６００は車体６１０を備える。車体６１０に、図１のバッテリシステム５００ならびに非動力用バッテリＢＡＴ、電力変換部６０１、モータ６０２、駆動輪６０３、アクセル装置６０４、ブレーキ装置６０５、回転速度センサ６０６および主制御部３００が設けられる。モータ６０２が交流（ＡＣ）モータである場合には、電力変換部６０１はインバータ回路を含む。バッテリシステム５００には、図１のバッテリＥＣＵ５１０が含まれている。

　バッテリシステム５００は、電力変換部６０１を介してモータ６０２に接続されるとともに、主制御部３００に接続される。

　主制御部３００には、バッテリシステム５００のバッテリＥＣＵ５１０からバッテリモジュール１００（図１参照）の充電量が与えられる。また、主制御部３００には、アクセル装置６０４、ブレーキ装置６０５および回転速度センサ６０６が接続される。主制御部３００は、例えばＣＰＵおよびメモリ、またはマイクロコンピュータからなる。

　アクセル装置６０４は、電動自動車６００が備えるアクセルペダル６０４ａと、アクセルペダル６０４ａの操作量（踏み込み量）を検出するアクセル検出部６０４ｂとを含む。ユーザによりアクセルペダル６０４ａが操作されると、アクセル検出部６０４ｂは、ユーザにより操作されていない状態を基準としてアクセルペダル６０４ａの操作量を検出する。検出されたアクセルペダル６０４ａの操作量が主制御部３００に与えられる。

　ブレーキ装置６０５は、電動自動車６００が備えるブレーキペダル６０５ａと、ユーザによるブレーキペダル６０５ａの操作量（踏み込み量）を検出するブレーキ検出部６０５ｂとを含む。ユーザによりブレーキペダル６０５ａが操作されると、ブレーキ検出部６０５ｂによりその操作量が検出される。検出されたブレーキペダル６０５ａの操作量が主制御部３００に与えられる。回転速度センサ６０６は、モータ６０２の回転速度を検出する。検出された回転速度は、主制御部３００に与えられる。

　上記のように、主制御部３００には、バッテリモジュール１００の充電量、アクセルペダル６０４ａの操作量、ブレーキペダル６０５ａの操作量およびモータ６０２の回転速度が与えられる。主制御部３００は、これらの情報に基づいてバッテリモジュール１００の充放電制御および電力変換部６０１の電力変換制御を行う。例えば、アクセル操作に基づく電動自動車６００の発進時および加速時には、バッテリシステム５００から電力変換部６０１にバッテリモジュール１００の電力が供給される。

　また、主制御部３００は、与えられたアクセルペダル６０４ａの操作量に基づいて、駆動輪６０３に伝達すべき回転力（指令トルク）を算出し、その指令トルクに基づく制御信号を電力変換部６０１に与える。

　上記の制御信号を受けた電力変換部６０１は、バッテリシステム５００から供給された電力を、駆動輪６０３を駆動するために必要な電力（駆動電力）に変換する。これにより、電力変換部６０１により変換された駆動電力がモータ６０２に供給され、その駆動電力に基づくモータ６０２の回転力が駆動輪６０３に伝達される。

　一方、ブレーキ操作に基づく電動自動車６００の減速時には、モータ６０２は発電装置として機能する。この場合、電力変換部６０１は、モータ６０２により発生された回生電力を複数のバッテリセル１０の充電に適した電力に変換し、複数のバッテリセル１０に与える。それにより、複数のバッテリセル１０が充電される。

　（２）効果
　電動自動車６００においては、上記の実施の形態に係るバッテリシステム５００が設けられるので、バッテリモジュール１００のバッテリセル１０に異常が発生した場合、バッテリＥＣＵ５１０を介して主制御部３００は迅速かつ確実に異常を検出することができる。

　また、通信経路を複雑化することなく状態検出部ＤＴａ～ＤＴｃにおいて発生される異常信号ＡＢ１～ＡＢ３をバッテリＥＣＵ５１０を介して主制御部３００に送信することができる。

　なお、主制御部３００は、バッテリＥＣＵ５１０の機能を有していてもよい。この場合、主制御部３００は、各バッテリシステム５００に含まれる各バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの通信ドライバ６０（図１参照）に接続される。また、主制御部３００は、各バッテリシステム５００に含まれるバッテリモジュール１００ｃの信号出力回路５０（図１参照）にさらに接続される。なお、主制御部３００がバッテリＥＣＵ５１０の機能を有する場合には、各バッテリシステム５００には、バッテリＥＣＵ５１０が設けられなくてもよい。

　（３）他の移動体
　上記では、図１のバッテリシステム５００が電動車両に搭載される例について説明したが、バッテリシステム５００が船、航空機、エレベータまたは歩行ロボット等の他の移動体に搭載されてもよい。

　バッテリシステム５００が搭載された船は、例えば、図１４の車体６１０の代わりに船体を備え、駆動輪６０３の代わりにスクリューを備え、アクセル装置６０４の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置６０５の代わりに減速入力部を備える。運転者は、船体を加速させる際にアクセル装置６０４の代わりに加速入力部を操作し、船体を減速させる際にブレーキ装置６０５の代わりに減速入力部を操作する。この場合、船体が移動本体部に相当し、モータが動力源に相当し、スクリューが駆動部に相当する。このような構成において、モータがバッテリシステム５００からの電力を受けてその電力を動力に変換し、その動力によってスクリューが回転されることにより船体が移動する。

　同様に、バッテリシステム５００が搭載された航空機は、例えば、図１４の車体６１０の代わりに機体を備え、駆動輪６０３の代わりにプロペラを備え、アクセル装置６０４の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置６０５の代わりに減速入力部を備える。この場合、機体が移動本体部に相当し、モータが動力源に相当し、プロペラが駆動部に相当する。このような構成において、モータがバッテリシステム５００からの電力を受けてその電力を動力に変換し、その動力によってプロペラが回転されることにより機体が移動する。

　バッテリシステム５００が搭載されたエレベータは、例えば、図１４の車体６１０の代わりに籠を備え、駆動輪６０３の代わりに籠に取り付けられる昇降用ロープを備え、アクセル装置６０４の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置６０５の代わりに減速入力部を備える。この場合、籠が移動本体部に相当し、モータが動力源に相当し、昇降用ロープが駆動部に相当する。このような構成において、モータがバッテリシステム５００からの電力を受けてその電力を動力に変換し、その動力によって昇降用ロープが巻き上げられることにより籠が昇降する。

　バッテリシステム５００が搭載された歩行ロボットは、例えば、図１４の車体６１０の代わりに胴体を備え、駆動輪６０３の代わりに足を備え、アクセル装置６０４の代わりに加速入力部を備え、ブレーキ装置６０５の代わりに減速入力部を備える。この場合、胴体が移動本体部に相当し、モータが動力源に相当し、足が駆動部に相当する。このような構成において、モータがバッテリシステム５００からの電力を受けてその電力を動力に変換し、その動力によって足が駆動されることにより胴体が移動する。

　このように、バッテリシステム５００が搭載された移動体においては、動力源がバッテリシステム５００からの電力を受けてその電力を動力に変換し、駆動部が動力源により変換された動力により移動本体部を移動させる。

　［６］電源装置
　（１）構成および動作
　電源装置について説明する。図１５は、電源装置の構成を示すブロック図である。図１５に示すように、電源装置７００は、電力貯蔵装置７１０および電力変換装置７２０を備える。電力貯蔵装置７１０は、バッテリシステム群７１１およびコントローラ７１２を備える。バッテリシステム群７１１は複数のバッテリシステム５００を含む。複数のバッテリシステム５００は互いに並列に接続されてもよく、または互いに直列に接続されてもよい。

　コントローラ７１２は、例えばＣＰＵおよびメモリ、またはマイクロコンピュータからなる。コントローラ７１２は、各バッテリシステム５００に含まれるバッテリＥＣＵ５１０（図１参照）に接続される。コントローラ７１２は、各バッテリＥＣＵ５１０から与えられた各バッテリセル１０の充電量に基づいて電力変換装置７２０を制御する。コントローラ７１２は、バッテリシステム５００のバッテリモジュール１００の放電または充電に関する制御として、後述する制御を行う。

　電力変換装置７２０は、ＤＣ／ＤＣ（直流／直流）コンバータ７２１およびＤＣ／ＡＣ（直流／交流）インバータ７２２を含む。ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１は入出力端子７２１ａ，７２１ｂを有し、ＤＣ／ＡＣインバータ７２２は入出力端子７２２ａ，７２２ｂを有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１の入出力端子７２１ａは電力貯蔵装置７１０のバッテリシステム群７１１に各バッテリシステム５００のＨＶコネクタ５３０（図１参照）を介して接続される。

　ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１の入出力端子７２１ｂおよびＤＣ／ＡＣインバータ７２２の入出力端子７２２ａは互いに接続されるとともに電力出力部ＰＵ１に接続される。ＤＣ／ＡＣインバータ７２２の入出力端子７２２ｂは電力出力部ＰＵ２に接続されるとともに他の電力系統に接続される。

　電力出力部ＰＵ１，ＰＵ２は例えばコンセントを含む。電力出力部ＰＵ１，ＰＵ２には、例えば種々の負荷が接続される。他の電力系統は、例えば商用電源または太陽電池を含む。電力出力部ＰＵ１，ＰＵ２および他の電力系統が電源装置に接続される外部の例である。なお、電力系統として太陽電池を用いる場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１の入出力端子７２１ｂに太陽電池が接続される。一方、電力系統として太陽電池を含む太陽光発電システムを用いる場合、ＤＣ／ＡＣインバータ７２２の入出力端子７２２ｂに太陽光発電システムのパワーコンディショナのＡＣ出力部が接続される。

　ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１およびＤＣ／ＡＣインバータ７２２がコントローラ７１２によって制御されることにより、バッテリシステム群７１１の放電および充電が行われる。バッテリシステム群７１１の放電時には、バッテリシステム群７１１から与えられる電力がＤＣ／ＤＣコンバータ７２１によりＤＣ／ＤＣ（直流／直流）変換され、さらにＤＣ／ＡＣインバータ７２２によりＤＣ／ＡＣ（直流／交流）変換される。

　電源装置７００が直流電源として用いられる場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１によりＤＣ／ＤＣ変換された電力が電力出力部ＰＵ１に供給される。電源装置７００が交流電源として用いられる場合、ＤＣ／ＡＣインバータ７２２によりＤＣ／ＡＣ変換された電力が電力出力部ＰＵ２に供給される。また、ＤＣ／ＡＣインバータ７２２により交流に変換された電力を他の電力系統に供給することもできる。

　コントローラ７１２は、バッテリシステム群７１１のバッテリモジュール１００の放電に関する制御の一例として、次の制御を行う。バッテリシステム群７１１の放電時に、コントローラ７１２は、算出された充電量に基づいてバッテリシステム群７１１の放電を停止するか否かまたは放電電流（または放電電力）を制限するか否かを判定し、判定結果に基づいて電力変換装置７２０を制御する。具体的には、バッテリシステム群７１１に含まれる複数のバッテリセル１０（図１参照）のうちいずれかのバッテリセル１０の充電量が予め定められたしきい値よりも小さくなると、コントローラ７１２は、バッテリシステム群７１１の放電が停止されまたは放電電流（または放電電力）が制限されるようにＤＣ／ＤＣコンバータ７２１およびＤＣ／ＡＣインバータ７２２を制御する。これにより、各バッテリセル１０の過放電が防止される。

　放電電流（または放電電力）の制限は、バッテリシステム群７１１の電圧が一定の基準電圧となるように制限されることにより行われる。また、基準電圧は、バッテリセル１０の充電量に基づいて、コントローラ７１２により設定される。

　一方、バッテリシステム群７１１の充電時には、他の電力系統から与えられる交流の電力がＤＣ／ＡＣインバータ７２２によりＡＣ／ＤＣ（交流／直流）変換され、さらにＤＣ／ＤＣコンバータ７２１によりＤＣ／ＤＣ（直流／直流）変換される。ＤＣ／ＤＣコンバータ７２１からバッテリシステム群７１１に電力が与えられることにより、バッテリシステム群７１１に含まれる複数のバッテリセル１０（図１参照）が充電される。

　コントローラ７１２は、バッテリシステム群７１１のバッテリモジュール１００の充電に関する制御の一例として、次の制御を行う。バッテリシステム群７１１の充電時に、コントローラ７１２は、算出された充電量に基づいてバッテリシステム群７１１の充電を停止するか否かまたは充電電流（または充電電力）を制限するか否かを判定し、判定結果に基づいて電力変換装置７２０を制御する。具体的には、バッテリシステム群７１１に含まれる複数のバッテリセル１０（図１参照）のうちいずれかのバッテリセル１０の充電量が予め定められたしきい値よりも大きくなると、コントローラ７１２は、バッテリシステム群７１１の充電が停止されまたは充電電流（または充電電力）が制限されるようにＤＣ／ＤＣコンバータ７２１およびＤＣ／ＡＣインバータ７２２を制御する。これにより、各バッテリセル１０の過充電が防止される。

　充電電流（または充電電力）の制限は、バッテリシステム群７１１の電圧が一定の基準電圧となるように制限されることにより行われる。また、基準電圧は、バッテリセル１０の充電量に基づいて、コントローラ７１２により設定される。

　なお、電源装置７００と外部との間で互いに電力を供給可能であれば、電力変換装置７２０がＤＣ／ＤＣコンバータ７２１およびＤＣ／ＡＣインバータ７２２のうちいずれか一方のみを有してもよい。また、電源装置７００と外部との間で互いに電力を供給可能であれば、電力変換装置７２０が設けられなくてもよい。

　（２）効果
　電源装置７００においては、コントローラ７１２によりバッテリシステム群７１１と外部との間の電力の供給が制御される。それにより、バッテリシステム群７１１に含まれる各バッテリセル１０の過放電および過充電が防止される。

　電源装置７００においては、上記の実施の形態に係るバッテリシステム５００が設けられるので、バッテリモジュール１００のバッテリセル１０に異常が発生した場合、バッテリＥＣＵ５１０を介してコントローラ７１２は迅速かつ確実に異常を検出することができる。

　また、通信経路を複雑化することなく状態検出部ＤＴａ～ＤＴｃにおいて発生される異常信号ＡＢ１～ＡＢ３をバッテリＥＣＵ５１０を介してコントローラ７１２に送信することができる。

　コントローラ７１２は、バッテリセル群ＢＬの異常を検出した場合、電力変換装置７２０を制御する。そのため、各バッテリシステム５００には、図１のコンタクタ５２０が設けられなくてもよい。

　コントローラ７１２は、バッテリＥＣＵ５１０の機能を有していてもよい。この場合、コントローラ７１２は、各バッテリシステム５００に含まれる各バッテリモジュール１００ａ～１００ｃの通信ドライバ６０（図１参照）に接続される。また、コントローラ７１２は、各バッテリシステム５００に含まれるバッテリモジュール１００ｃの信号出力回路５０（図１参照）にさらに接続される。なお、コントローラ７１２がバッテリＥＣＵ５１０の機能を有する場合には、各バッテリシステム５００には、バッテリＥＣＵ５１０が設けられなくてもよい。

　［７］他の実施の形態
　（１）上記実施の形態において、バッテリモジュール１００は、バッテリセル１０の状態を示すパラメータとして、バッテリセル１０の端子電圧を検出する電圧検出部２０およびバッテリモジュール１００の温度を検出するサーミスタＴＨを有するが、これに限定されない。例えば、バッテリモジュール１００は、バッテリセル１０の状態を示すパラメータとして複数のバッテリモジュール１００に流れる電流を検出する電流検出部を有してもよい。

　（２）上記の実施の形態において、バッテリモジュール１００は複数のバッテリセル１０を含むが、これに限定されない。バッテリモジュール１００は１個のバッテリセル１０を含んでもよい。

　（３）上記の実施の形態において、状態検出部ＤＴは電圧検出部２０を含むが、これに限定されない。バッテリシステム５００の信頼性が高い場合、状態検出部ＤＴは電圧検出部２０を含まなくてもよい。また、演算処理装置４０は、通信機能を有さなくてもよい。この場合でも、状態検出部ＤＴの異常検出部３０によりバッテリセル１０の端子電圧の異常を検出することができる。

　（４）上記の実施の形態において、バッテリシステム５００は３個のバッテリモジュール１００ａ～１００ｃを含むが、これに限定されない。バッテリシステム５００は、２個のバッテリモジュール１００を含んでもよいし、４個以上のバッテリモジュール１００を含んでもよい。

　（５）上記の実施の形態において、バッテリモジュール１００は、１個の電圧検出部２０を含むが、これに限定されない。バッテリモジュール１００に含まれるバッテリセル群ＢＬのバッテリセル１０の数が多い場合、または電圧検出部２０の耐圧が小さい場合には、各バッテリモジュール１００は、複数の電圧検出部２０を含んでもよい。この場合、各電圧検出部２０は、バッテリセル群ＢＬに含まれる複数のバッテリセル１０のうち、対応するバッテリセル１０の各々の端子電圧を検出する。

　（６）上記の実施の形態において、バッテリモジュール１００は、１個の異常検出部３０を含むが、これに限定されない。バッテリモジュール１００に含まれるバッテリセル群ＢＬのバッテリセル１０の数が多い場合、または異常検出部３０の耐圧が小さい場合には、各バッテリモジュール１００は、複数の異常検出部３０を含んでもよい。この場合、各異常検出部３０は、バッテリセル群ＢＬに含まれる複数のバッテリセル１０のうち、対応するバッテリセル１０の異常の有無を検出する。

　［８］請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
　以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。

　バッテリモジュール１００がバッテリモジュールの例であり、バッテリセル１０がバッテリセルの例であり、バッテリセル群ＢＬがバッテリセル群の例である。状態検出部ＤＴが状態検出部の例であり、異常検出部３０が異常検出部の例であり、演算処理装置４０または信号発生部４３が異常信号発生部の例であり、信号出力回路５０が信号出力回路の例であり、バッテリシステム５００がバッテリシステムの例である。電圧検出部２０またはサーミスタＴＨがパラメータ検出部の例であり、演算処理装置４０または通信回路４１が通信回路の例であり、演算処理装置４０または選択信号発生部４２が選択信号発生部の例であり、演算処理装置４０が演算処理装置の例であり、非動力用バッテリＢＡＴが電源の例である。

　モータ６０２がモータの例であり、駆動輪６０３が駆動輪の例であり、電動自動車６００が電動車両の例であり、車体６１０、船の船体、航空機の機体、エレベータの籠または歩行ロボットの胴体が移動本体部の例である。モータ６０２、駆動輪６０３、スクリュー、プロペラ、昇降用ロープの巻上モータまたは歩行ロボットの足が動力源の例であり、電動自動車６００、船、航空機、エレベータまたは歩行ロボットが移動体の例である。コントローラ７１２がシステム制御部の例であり、電力貯蔵装置７１０が電力貯蔵装置の例であり、電源装置７００が電源装置の例であり、電力変換装置７２０が電力変換装置の例である。

　請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。

Claims

複数のバッテリモジュールを備え、
　前記複数のバッテリモジュールの各々は、
　１または複数のバッテリセルを含むバッテリセル群と、
　前記バッテリセル群に対応して設けられ、対応するバッテリセル群の状態を検出する状態検出部とを含み、
　各状態検出部は、
　対応するバッテリセル群の異常を検出する異常検出部と、
　対応するバッテリセル群の異常を示す異常信号を発生する異常信号発生部と、
　対応する異常信号発生部により発生される異常信号を出力可能な信号出力回路とを含み、
　前記複数のバッテリモジュールの前記状態検出部は、信号伝達に関して最上位から最下位までの関係を有し、
　最上位の前記状態検出部の前記信号出力回路は、対応する異常検出部により異常が検出された場合に対応する異常信号発生部により発生された異常信号を出力し、
　最上位以外の各状態検出部の前記信号出力回路は、対応する異常検出部により異常が検出された場合に対応する異常信号発生部により発生された異常信号を出力し、対応する異常検出部により異常が検出されない場合に上位の状態検出部から出力された異常信号を出力するように構成された、バッテリシステム。
各状態検出部は、
　対応するバッテリセル群の１または複数のバッテリセルの状態を示すパラメータを検出するパラメータ検出部と、
　前記パラメータ検出部により検出されたパラメータを外部に送信するための通信回路とをさらに含む、請求項１記載のバッテリシステム。
最上位以外の各状態検出部は、対応する異常検出部により異常が検出されたか否かに基づいて、対応する異常信号発生部により発生された異常信号または上位の状態検出部から出力される異常信号のいずれか一方を選択するための選択信号を発生する選択信号発生部をさらに含み、
　最上位以外の各状態検出部の前記信号出力回路は、対応する選択信号発生部により発生される選択信号に基づいて、対応する異常信号発生部により発生された異常信号または上位の状態検出部から出力される異常信号を出力する、請求項１または２記載のバッテリシステム。
各状態検出部の前記異常信号発生部および前記通信回路は、演算処理装置により構成される、請求項２または３記載のバッテリシステム。
各状態検出部の前記異常信号発生部、前記選択信号発生部および前記通信回路は、演算処理装置により構成される、請求項３記載のバッテリシステム。
前記複数の状態検出部の前記異常信号発生部は、前記異常信号としてそれぞれ異なるデューティ比を有するパルス信号を発生する、請求項１～５のいずれかに記載のバッテリシステム。
各状態検出部の前記異常検出部は、対応するバッテリセル群からの電力により動作し、各状態検出部の前記異常信号発生部および前記信号出力回路は、前記１または複数のバッテリセルとは異なる電源からの電力により動作する、請求項１～６のいずれかに記載のバッテリシステム。
請求項１～７のいずれかに記載のバッテリシステムと、
　前記バッテリシステムの電力により駆動されるモータと、
　前記モータの回転力により回転する駆動輪とを備える、電動車両。
請求項１～７のいずれかに記載のバッテリシステムと、
　移動本体部と、
　前記バッテリシステムからの電力を前記移動本体部を移動させるための動力に変換する動力源とを備える、移動体。
請求項１～７のいずれかに記載のバッテリシステムと、
　前記バッテリシステムの前記複数のバッテリモジュールの放電または充電に関する制御を行うシステム制御部とを備える、電力貯蔵装置。
外部に接続可能な電源装置であって、
　請求項１０記載の電力貯蔵装置と、
　前記電力貯蔵装置の前記システム制御部により制御され、前記電力貯蔵装置の前記バッテリシステムと前記外部との間で電力変換を行う電力変換装置とを備える、電源装置。