JP2000083327A - 組電池の電圧調整装置及び組電池の電圧調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各単位セルの過放電，過充電を防止すると共
に、それらの各単位セルが直列に接続されて構成される
組電池の充電容量が、各単位セル毎の容量のばらつきに
よる制限を極力受けないようにする。 【解決手段】 ３個の単位セル２１（１）〜２１（３）
を直列接続してなる組電池２２の端子電圧を、抵抗２
３，２４，２５を直列に接続してなる分圧回路２６によ
り分圧する。論理回路部３７は、コンパレータ２７Ｈ乃
至２８Ｌの出力信号に基づいて、単位セル２１（１）〜
２１（３）の内端子電圧が平均電圧よりも高いものに対
応する放電回路３３のスイッチ３５をオン状態にして自
動的に放電させることで、最終的に全ての単位セル２１
（１）〜２１（３）の端子電圧を略等しくしてばらつき
を解消する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数個の単位セル
を直列に接続してなる組電池について、各単位セル間の
端子電圧のばらつきを調整する組電池の電圧調整装置及
び組電池の電圧調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、低公害性と高い走行性能との両立
を目的として、電気自動車とガソリンエンジンとのメカ
ニズムを組み合わせたハイブリッド電気自動車（以下、
ＨＥＶと称す）が開発されている。ＨＥＶは、ガソリン
エンジンを搭載しているため、電気自動車ほど大容量の
バッテリを使用せずともガソリン車並みの走行性能が確
保できる一方、エンジンの効率が低く二酸化炭素や窒素
酸化物などの排出量が増加する低回転時にはバッテリに
よりモータを駆動して走行するため、低公害性をも達成
し得るようになっている。

【０００３】斯様なＨＥＶにおいても、発進時やフル加
速時にはバッテリから供給される電力を使用するため、
バッテリには高い出力が要求される。また、ＨＥＶは、
エンジンやモータ／ジェネレータ，バッテリなど多くの
構成部品を搭載しなければならず、自動車全体の重量が
増加することから、バッテリに対しては、電気自動車と
同様に高性能且つ軽量であることが要求されている。

【０００４】斯様な状況下で、鉛，ニッカドやニッケル
水素電池などに代わるものとして、リチウム電池が注目
されている。リチウム電池は、同容量の鉛やニッカド電
池に比して約３〜４倍もの高い重量エネルギ密度を有し
ており、小形軽量化が要求されるＨＥＶには好適である
として応用が期待されている。

【０００５】ところが、リチウム電池は、過充電や過放
電に弱く、定められた電圧範囲内で使用しないと材料が
分解して著しく容量が減少したり、異常に発熱するなど
して使用できなくなるおそれがある。そのため、リチウ
ム電池を使用する場合は、上限電圧及び下限電圧を明確
に規定して、端子電圧がその範囲内となるように充放電
制御したり、或いは、電圧範囲を制限する保護回路とセ
ットで使用するのが一般的である。

【０００６】ところで、電気自動車やＨＥＶに使用され
るバッテリは、モータを駆動するために高い電圧が要求
されるので、通常、複数個の単位セルを直列に接続して
構成されている。例えば、３００Ｖのバッテリ電圧を得
るには、単位セル当たり２Ｖの鉛電池では１５０個程度
のセルを直列接続し、単位セル当たり３．６Ｖのリチウ
ム電池では８０個程度のセルを直列接続することにな
る。

【０００７】このように多数の単位セルを直列接続して
なる組電池を充電する場合、従来は、組電池の正，負極
の端子間電圧を監視することにより充電を制御してい
た。例えば、単位セル当たりの電圧範囲が１．８〜２．
４Ｖで１５０個直列の鉛電池の場合は、組電池の電圧範
囲が２７０〜３６０Ｖの範囲となるように充放電制御し
ていた。

【０００８】この場合に問題となるのが、各単位セルの
残存容量（State Of Charge,以下、ＳＯＣと称す）に基
づく各単位セル間の端子電圧のばらつきである。直列接
続された状態では各単位セルを流れる電流値は等しい
が、各単位セル毎の残存容量には必ずばらつきがあるた
め、これに起因して各単位セルの端子電圧も異なったも
のとなる。この残存容量のばらつきは、主としてセルご
との自己放電や充放電効率の違いによって生じるもの
で、時間と共に蓄積され拡大していくものである。

【０００９】即ち、これらの総計たる組電池の端子間電
圧を監視して充電制御しても、その構成要素たる各単位
セルとしては、端子電圧が（組電池の端子間電圧）／
（単位セル個数）で得られる平均電圧よりも高く、或い
は低くなっているものが存在する。このため、上限電圧
まで充電すれば過充電となり、下限電圧まで放電すれば
過放電となる単位セルが存在することになる。

【００１０】しかし、ニッカド或いはニッケル水素電池
は、過放電や過充電となっても性能の劣化が少なく、ま
た、鉛電池は、性能が劣化しても特に安全性に問題は無
く、何れも使用不能の状態にはならないことから、組電
池の両端電圧のみを参照して制御すれば十分だが、リチ
ウム電池を多直列組電池として使用する場合は、各単位
セル夫々が過充電または過放電状態とならないように対
策することは必須である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このような対策を考慮
したものとして、例えば、実開平２−１３６４４５号公
報においては、充電時には、各単位セルの端子電圧の内
最高値を検出してその最高電圧に基づいて制御を行い、
放電時には、同最低値を検出してその最低電圧に基づい
て制御を行う技術が開示されている。この従来技術で
は、全ての単位セルを所定電圧範囲内で充放電制御する
ことは可能だが、各単位セル毎のＳＯＣがずれてしまっ
た場合は、ＳＯＣが最高，最低である単位セルで充電，
放電が制限され、ＳＯＣがずれた分だけ容量が少なくな
るという問題がある。

【００１２】このような問題を解決するものとして、例
えば、特開平６−２５３４６３号公報には、各単位セル
に抵抗及びスイッチからなる放電回路（バイパス回路）
を並列に接続し、単位セルの電圧にばらつきが生じる
と、電圧が高くなっている単位セルに対応する放電回路
のスイッチを閉じて放電させたり、或いは、充電時にお
ける充電電流を分流させる所謂バランス充放電によって
単位セル間の電圧差を縮小するという技術が開示されて
いる。

【００１３】また、特開平８−２１３０５５号公報に
は、各単位セルの充電状態を監視することで、満充電状
態に達した単位セルについてはバイパス回路に充電電流
を分流することによって全ての単位セルを満充電状態に
揃え、ばらつきを解消する技術が開示されている。

【００１４】これらの従来技術の具体構成例を図１２に
示す。組電池１は、複数（ｎ）個の単位セル２（１），
２（２），…，２（ｎ）を直列接続して構成されてお
り、それらの各単位セル２の両端には、放電用の抵抗３
ａ及びトランジスタやＦＥＴなどからなるスイッチ３ｂ
を直列に接続して構成された放電回路３並びに電圧検出
器４が夫々接続されている。電圧検出器４の出力信号
は、マルチプレクサ５及びＡ／Ｄコンバータ６を介して
ＭＰＵ７に与えられる。

【００１５】ＭＰＵ７は、一定時間毎に各単位セル２の
端子電圧を参照してメモリ８に記憶させると共に、各単
位セル２の内で端子電圧が高くなったものを放電させる
ため、或いは、充電電流をバイパスさせるために制御信
号をデコーダ９に出力する。当該制御信号は、デコーダ
９によりデコードされると、対応する単位セル２の放電
回路３のスイッチ３ｂにフォトカプラ（またはアイソレ
ーションアンプ）１０を介して出力される。すると、そ
の放電回路３のスイッチ３ｂは閉じられて、抵抗３ａを
介して単位セル２の放電或いは充電電流のバイパスが行
われるようになっている。

【００１６】このような構成では、放電回路３，電圧検
出器４やフォトカプラ１０などが単位セル２の個数分必
要となり、全体の部品数が多くなってしまうという問題
がある。加えて、実際に、１つのＭＰＵ７によって制御
することが可能な単位セル２の数は、絶縁（耐圧）性や
制御性などの制限によって１０〜２０個程度が限度であ
る。

【００１７】従って、ＨＥＶや電気自動車に適用するた
めには、図１３に示すように、組電池１全体を１０〜２
０個程度の単位セル２のグループに分けて、各グループ
の制御を図１２の構成で夫々対応するＭＰＵ７に分担さ
せるモジュール１１を構成すると共に、更にそれらモジ
ュール１１の各ＭＰＵ７を統括制御する上位ＭＰＵ７Ｈ
を配置する、という構成にする必要がある。例えば、単
位セル２に８０個のリチウム電池を用いた場合には、１
０個×８グループ，または２０個×４グループの構成と
なる。その結果、高価な部品であるＭＰＵが５個または
９個必要となり、コストアップすることが避けられな
い。

【００１８】そこで、特開平８−５５６４３号公報に
は、ＭＰＵを用いることなく、充電制御することを可能
とした技術が開示されている。これは、図１４に示すよ
うに、直列接続された２つの単位セル１２からなる組電
池１３に対して、抵抗値が等しい２つの抵抗１４ａ及び
１４ｂの直列回路を並列に接続し、コンパレータ１５に
より２つの単位セル１２の共通接続点ＶCMと２つの抵抗
１４ａ及び１４ｂの共通接続点ＶRMとの電位を比較す
る。

【００１９】コンパレータ１５の出力端子には、ベース
抵抗１６ａを介してｎｐｎ型のトランジスタ１７ａのベ
ースが接続されていると共に、ベース抵抗１６ｂを介し
てｐｎｐ型のトランジスタ１７ｂのベースが接続されて
いる。トランジスタ１７ａ，１７ｂのコレクタは、放電
用の抵抗１８ａ，１８ｂを介して組電池１３の正極，負
極に夫々接続されており、両者のエミッタは、共通接続
点ＶCMに共通に接続されている。以上が調整モジュール
１９を構成している。

【００２０】そして、単位セル１２（１），１２（２）
の端子電圧を夫々ＶC1，ＶC2とすると、ＶC1＞ＶC2であ
り電位ＶCM＜Ｖ電位RMとなると、コンパレータ１５の出
力端子がハイレベルとなりトランジスタ１７ａがオンす
るので、単位セル１２（１）は抵抗１８ａを介して放電
される。また、ＶC1＜ＶC2であり電位ＶCM＞Ｖ電位RMと
なると、コンパレータ１５の出力端子がロウレベルとな
りトランジスタ１７ｂがオンするので、単位セル１２
（２）は抵抗１８ｂを介して放電されるようになってい
る。

【００２１】しかしながら、これらの各調整モジュール
１９は、夫々に接続された２個の単位セルについて端子
電圧のばらつきを調整する構成である。従って、この調
整モジュール１９を、数１０個以上、例えばＮ（Ｎは自
然数）直列組電池に適用した場合を想定すると、それに
対応して調整モジュール１９は（Ｎ−１）個用いなけれ
ばならない。すると、各調整モジュール１９間の調整誤
差が累積されてしまうおそれがあり、全体として高精度
の制御を達成することができるという保障はない。

【００２２】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、各単位セルの過放電，過充電を防止
すると共に、それらの各単位セルが直列に接続されて構
成される組電池の充電容量が、各単位セル毎の容量のば
らつきによる制限を極力受けないようにすることができ
る組電池の電圧調整装置を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の組電池の
電圧調整装置または請求項１０記載の組電池の電圧調整
方法によれば、分圧手段は、組電池の端子電圧を単位セ
ルの個数に応じて分圧し、電位比較手段は、単位セル間
における複数の連結点の内、特定の連結点の電位と当該
連結点に対応する分圧点の電位とを比較する。そして、
放電制御手段は、電位比較手段による比較結果に基づい
て、前記特定の連結点に対応する単位セルの端子電圧が
平均電圧よりも高いと判断すると、当該単位セルを放電
させるように制御する。

【００２４】従って、特定の連結点に対応する単位セル
の端子電圧が平均電圧に等しくなるように調整して端子
電圧のばらつき、即ち、残存容量のばらつきを調整する
ことができ、過放電や過充電を防ぎながら組電池の使用
効率を向上させることができる。

【００２５】請求項２記載の組電池の電圧調整装置によ
れば、分圧手段を、組電池の両端子間に単位セルの個数
分直列接続され、且つ各抵抗値が略等しい複数の分圧抵
抗によって構成するので、これらの分圧抵抗によって、
複数の単位セルの各端子電圧に基づく平均電圧を容易に
得ることができる。

【００２６】請求項３記載の組電池の電圧調整装置また
は請求項１１記載の組電池の電圧調整方法によれば、電
位比較手段及び放電制御手段を複数の連結点に対応して
複数設けるので、複数の単位セルについて端子電圧のば
らつきを調整することができる。

【００２７】請求項４または５記載の組電池の電圧調整
装置，請求項１２または１３記載の組電池の電圧調整方
法によれば、放電制御手段は、複数の内任意の単位セル
について、当該単位セルにおける正極側及び負極側の連
結点に夫々対応する電位比較手段の比較結果に基づい
て、当該単位セルの端子電圧が平均電圧よりも高いか否
かを判断する（請求項４，１２）。

【００２８】具体的には、放電制御手段は、正極側の連
結点の電位が対応する分圧点の電位よりも高いか又は前
記分圧点の電位に略等しく且つ負極側の連結点の電位よ
りも対応する分圧点の電位が高い場合、または、正極側
の連結点の電位が対応する分圧点の電位よりも高く且つ
負極側の連結点の電位よりも対応する分圧点の電位が高
いか又は両者が略等しい場合に、前記正極側及び負極側
の連結点の間に存在する単位セルの端子電圧が平均電圧
よりも高いと判断する（請求項５，１３）。従って、単
位セルの端子電圧と平均電圧との高低を確実に判断する
ことができる。請求項６記載の組電池の電圧調整装置に
よれば、電位比較手段及び放電制御手段は、組電池から
動作用電源を得るように構成される。即ち、電位比較手
段及び放電制御手段は、消費電力の大なる電気的構成要
素を用いずとも構成することが可能であるから、組電池
から動作用電源を得ることが可能となる。

【００２９】請求項７記載の組電池の電圧調整装置によ
れば、電位差増幅手段は、連結点と分圧点との電位差を
増幅するので、電位比較手段は、前記電位差が増幅され
ることで単位セルの端子電圧と平均電圧との高低をより
確実に判定することができ、動作の安定性を向上させる
ことができる。

【００３０】請求項８記載の組電池の電圧調整装置によ
れば、高いエネルギ密度を有するが、より厳密な過充
電，過放電対策が必要とされるリチウム電池を単位セル
とする組電池に適用することによって、充放電を安全に
制御した上でリチウム電池の性能を十分に引出して活用
することができる。

【００３１】請求項９記載の組電池の電圧調整装置によ
れば、多数の単位セルが直列接続された組電池を駆動用
バッテリとする電気自動車またはハイブリッド電気自動
車に適用することで、駆動用バッテリの使用効率を十分
向上させることができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】（第１実施例）以下、本発明を、
３個の単位セルを直列接続してなる組電池に適用した場
合の第１実施例について図１乃至図６を参照して説明す
る。電気的構成を示す図１において、リチウム二次電池
で構成される３個の単位セル２１（１），２１（２），
２１（３）は、直列に接続されて組電池２２を構成して
いる。この組電池２２には、抵抗２３，２４，２５を直
列に接続してなる分圧回路（分圧手段）２６が並列に接
続されている。

【００３３】この内、抵抗２３，２４については、夫々
抵抗２３ａ及び２３ｂ，２４ａ及び２４ｂの直列回路で
構成されており、その抵抗比は、例えば４０００：１程
度に設定されている。そして、抵抗２３ａ，２４ａ及び
２５の抵抗値は、互いに等しくなるように設定されてお
り、抵抗２３ｂ，２４ｂの抵抗値は、これらの抵抗値に
比較して無視できる程小さい。従って、実質的には、組
電池２２の端子電圧を、３つの抵抗２３ａ，２４ａ及び
２５により三等分に分圧していることになる。ここで、
組電池２２の負側端子をＪc0，正側端子をＪc3として、
その間にある単位セル２１（１）及び２１（２）の連結
点をＪc1，単位セル２１（２）及び２１（３）の連結点
をＪc2とする。また、分圧回路２６の負側端子をＪr0，
正側端子をＪr3として、その間にある抵抗２３ａ及び２
３ｂ，２４ａ及び２４ｂの共通接続点を、夫々Ｊr1，Ｊ
r2とする。また、抵抗２３ｂ及び２４ａの共通接続点を
Ｊr1′，抵抗２４ｂ及び２５の共通接続点をＪr2′とす
る。以下で、上記各接続点は、端子と称する。

【００３４】コンパレータ２７Ｈの反転入力端子及びコ
ンパレータ２７Ｌの非反転入力端子は、端子Ｊc1に共通
に接続されている。また、コンパレータ２７Ｈの非反転
入力端子は、端子Ｊr1に接続され、コンパレータ２７Ｌ
の反転入力端子は、端子Ｊr1′に接続されている。ま
た、単位セル２１（２）及び抵抗２４に対して、２つの
コンパレータ２８Ｈ及び２８Ｌが同様の接続を成してい
る。尚、４つのコンパレータ２７Ｈ，２７Ｌ，２８Ｈ及
び２８Ｌは、電位比較手段を構成している。

【００３５】そして、コンパレータ２７Ｌの出力端子
は、ＩＮＶ（インバータ）ゲート２９を介してＡＮＤゲ
ート３０の一方の入力端子に接続されており、コンパレ
ータ２７Ｈの出力端子は、ＡＮＤゲート３１の一方の入
力端子に接続されている。また、コンパレータ２８Ｌの
出力端子は、ＡＮＤゲート３０の他方の入力端子に接続
されており、コンパレータ２８Ｈの出力端子は、ＩＮＶ
ゲート３２を介してＡＮＤゲート３１の他方の入力端子
に接続されている。

【００３６】放電回路３３は、放電用の抵抗３４及び常
開型のスイッチ３５を直列接続してなるものである。そ
して、３つの放電回路３３（１）〜３３（３）は、各単
位セル２１（１）〜２１（３）に対応するように直列接
続されて、組電池２２の両端に並列に接続されている。
また、放電回路３３（１）及び３３（２）の共通接続点
は、端子Ｊc1に接続されており、放電回路３３（２）及
び３３（３）の共通接続点は、端子Ｊc2に接続されてい
る。

【００３７】スイッチ３５（１）〜３５（３）は、例え
ばトランジスタやＦＥＴなどで構成されており、制御信
号端子にハイレベルの制御信号が与えられると接点を閉
じる（導通する）ようになっている。そして、スイッチ
３５（１）及び３５（３）の制御信号端子は、コンパレ
ータ２７Ｌ及び２８Ｈの出力端子に夫々接続されてい
る。また、スイッチ３５（２）の制御信号端子は、ＯＲ
ゲート３６の出力端子に接続されており、そのＯＲゲー
ト３６の２つの入力端子は、ＡＮＤゲート３０及び３１
の出力端子に夫々接続されている。

【００３８】尚、ＮＯＴゲート２９及び３２，ＡＮＤゲ
ート３０及び３１並びにＯＲゲート３６は、論理回路部
３７を構成している。また、放電回路３３及び論理回路
部３７は、放電制御手段を構成している。ところで、具
体的には図示しないが、コンパレータ２７Ｈ，２７Ｌ，
２８Ｈ及び２８Ｌ並びに論理回路部３７の動作用電源
は、組電池２２から作成されて供給されるようになって
いる。

【００３９】次に、本発明の作用について図２乃至図４
をも参照して説明する。ここで、単位セル２１（１），
２１（２），２１（３）の端子電圧を夫々Ｖ１，Ｖ２，
Ｖ３とする。また、端子Ｊc0を基準とした各端子Ｊc1，
Ｊc2，Ｊc3の電位を夫々Ｅc1，Ｅc2，Ｅc3とし、端子Ｊ
r0を基準とした各端子Ｊr1，Ｊr2，Ｊr3の電位を夫々Ｅ
r1，Ｅr2，Ｅr3とする。すると、電位Ｅc1，Ｅc2，Ｅc3
は、夫々（１）式のように表される。 Ｅc1＝Ｖ１ Ｅc2＝Ｖ１＋Ｖ２ …（１） Ｅc3＝Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＝Ｅr3

【００４０】また、抵抗２３ａ，２４ａ，２５の抵抗値
は等しく、抵抗２３ｂ及び２４ｂを無視すると、各抵抗
２３ａ，２４ａ，２５の両端には、単位セル２１
（１），２１（２），２１（３）の端子電圧の平均値が
夫々印加される。従って、電位Ｅr1，Ｅr2，Ｅr3は、夫
々（２）式のように表される。 Ｅr1＝ Ｅc3／３＝ （Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）／３ Ｅr2＝２・Ｅc3／３＝２（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）／３ …（２） Ｅr3＝３・Ｅc3／３＝ Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３

【００４１】ここで、４つのコンパレータ２７Ｈ，２７
Ｌ，２８Ｈ，２８Ｌの出力レベルが、夫々どの様な入力
条件でハイ“Ｈ”になるかを検討すると、以下のように
なる。尚、抵抗２３ｂ及び２４ｂの端子電圧をＶαとす
る。 コンパレータ２７Ｈ： Ｅr1＞Ｅc1 コンパレータ２７Ｌ： Ｅr1＋Ｖα＜Ｅc1 →Ｅr1＜Ｅc1−Ｖα コンパレータ２８Ｈ： Ｅr2＞Ｅc2 …（３） コンパレータ２８Ｌ： Ｅr2＋Ｖα＜Ｅc2 →Ｅr2＜Ｅc2−Ｖα

【００４２】即ち、コンパレータ２７Ｈは、分圧電位Ｅ
r1が、端子Ｊc1の電位Ｅc1よりも高い場合にハイレベル
となり、コンパレータ２７Ｌは、分圧電位Ｅr1が、電位
Ｅc1から微小電圧Ｖαを減じたものよりも低くなった場
合にハイレベルとなる。従って、分圧電位Ｅr1が、Ｅc1
−Ｖα≦Ｅr1≦Ｅc1，の範囲にあり電位Ｅc1にほぼ等し
いとみなされる場合には、コンパレータ２７Ｈ，２７Ｌ
は何れもロウレベルとなる。また、コンパレータ２８
Ｈ，２８Ｌについても、分圧電位Ｅr2，端子Ｊc2の電位
Ｅc2に関して同様である。

【００４３】そして、これら４つのコンパレータ２７
Ｈ，２７Ｌ，２８Ｈ，２８Ｌの出力レベルを論理合成す
ることにより、３つのスイッチ３５（１）乃至３５
（３）を夫々オン状態“１”とする条件は、図２に示す
真理値表のようになる。但し、“×”は任意のレベルを
示す。

【００４４】Ｖ３＞Ｖ２＞Ｖ１ ここで、単位セル２１（１）〜２１（３）の各端子電圧
が、Ｖ３＞Ｖ２＞Ｖ１となっている初期状態からの作用
について図３も参照して説明する。

【００４５】［期間Ａ］この場合、 Ｅr1＝（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）／３＞Ｖ１＝Ｅc1 ＞Ｅc1 Ｅr2＝２（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）／３＞Ｖ１＋Ｖ２＝Ｅc2 ＞Ｅc2 …（４） となることから、コンパレータ２７Ｈ，２８Ｈの出力信
号は何れもハイレベル“Ｈ”となる。従って、図２に示
す真理値表では、スイッチ３５（３）がオン状態“１”
となる条件が成立するので、放電回路３３（３）により
単位セル２１（３）が放電される。

【００４６】単位セル２１（３）が放電されることによ
り端子電圧Ｖ３が低下すると、組電池２２の端子電圧Ｅ
c3（＝Ｅr3）が低下し、それに応じて分圧電位Ｅr2も低
下する。そして、Ｖ３＜Ｖ２となり、Ｅr2＝Ｅc2となる
と、コンパレータ２８Ｈの出力信号はロウレベル“Ｌ”
となる。

【００４７】このとき、図３の時点Ｐに示すように、端
子電圧Ｖ３は、組電池２２の平均セル電圧となっている
が、単位セル２１（２）は放電されていないのでＶ２＞
Ｖ１の関係は維持されており、（４）式におけるＥr1＞
Ｅc1、は変わらない。従って、コンパレータ２７Ｈの出
力信号は“Ｈ”のままである。すると、図２に示す真理
値表では、スイッチ３５（２）がオン状態“１”となる
条件が成立するので、放電回路３３（２）により単位セ
ル２１（２）が放電されると同時に、放電回路３３
（３）による単位セル２１（３）の放電は停止する。

【００４８】ここで、コンパレータ２７Ｈ，２７Ｌにつ
いて、コンパレータ２７Ｈの出力信号が“Ｌ”であり、
コンパレータ２７Ｌの出力信号レベルは問わないという
条件は、少なくともＥr2よりもＥc2が高くないという条
件であり、即ち、Ｅr2がＥc2にほぼ等しいかまたはＥr2
がＥc2よりも低い、Ｅr2≦Ｅc2という条件を意味してい
る。

【００４９】［期間Ｂ］単位セル２１（２）が放電され
ることにより端子電圧Ｖ２が低下すると、電圧Ｅc2及び
Ｅr3が低下するので、それに伴って分圧電位Ｅr2も低下
する。ここで、Ｅr2とＥc2とを比較すると、（１）式及
び（２）式から、 Ｅc2＝ Ｖ１＋Ｖ２ Ｅr2＝２（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）／３ であり、端子電圧Ｖ２の低下の影響はＥc2の方が明らか
に大きい。従って、両者の大小関係は、Ｅr2＝Ｅc2から
再びＥr2＞Ｅc2となり、コンパレータ２８Ｈの出力信号
は再び“Ｈ”となる。すると、スイッチ３５（３）がオ
ン状態“１”となる条件が成立して、放電回路３３
（２）による放電は停止し、放電回路３３（３）により
単位セル２１（３）が放電される。

【００５０】即ち、この場合、単位セル２１（２）が放
電されて端子電圧Ｖ２が低下することで、単位セル２１
の平均電圧も低下することになる。すると、端子電圧Ｖ
３もまた、その電位が時点Ｐから維持されたままでは平
均電圧とのずれが生じることになるので、単位セル２１
（３）が再び放電されて、端子電圧Ｖ３が平均電圧に略
一致するように作用する。

【００５１】単位セル２１（３）が放電されることによ
り端子電圧Ｖ３が低下して、再び平均電圧に略一致する
と、前述のように分圧電位Ｅr3，Ｅr2が低下し、Ｅr2＝
Ｅc2となってコンパレータ２８Ｈの出力信号は“Ｌ”と
なる。また、単位セル２１（２）は放電されないのでＶ
２＞Ｖ１であり、Ｅr1＞Ｅc1であるから、コンパレータ
２７Ｈの出力信号は“Ｈ”のままである。すると、スイ
ッチ３５（２）がオン状態“１”となる条件が成立する
ので、単位セル２１（２）が放電されると同時に、単位
セル２１（３）の放電は停止する。

【００５２】即ち、期間Ｂにおいては、スイッチ３５
（２），３５（３）が交互にオン状態となり、単位セル
２１（２），２１（３）が交互に放電される。また、図
３においては、端子電圧Ｖ２，Ｖ３は直線状に低下する
ように図示されているが、実際には、一方の電位が低下
している場合に他方の電位は変化しないようになってお
り、その状態が短期間で交互に繰り返されるようになっ
ている。

【００５３】そして、最終的に、Ｅr1＝Ｅc1，Ｅr2＝Ｅ
c2，即ち、Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖ３になると、コンパレータ２
７Ｈ，２７Ｌ，２８Ｈ，２８Ｌの出力レベルは何れも
“Ｌ”となり、単位セル２１（１）〜２１（３）の放電
は停止する。以上で端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のばらつ
き調整作用は終了する。

【００５４】Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３ 次に、初期状態としてＶ１＞Ｖ２＞Ｖ３である場合の作
用について説明する。この場合、 Ｅr1＝ （Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）／３＜Ｖ１＝Ｅc1 ＜Ｅc1 Ｅr2＝２（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）／３＜Ｖ１＋Ｖ２＝Ｅc2 ＜Ｅc2 …（５） となることから、コンパレータ２７Ｌ，２８Ｌの出力信
号は何れも“Ｈ”となる。従って、図２に示す真理値表
では、スイッチ３５（１）がオン状態“１”となる条件
が成立するので、放電回路３３（１）により単位セル２
１（１）が放電される。

【００５５】単位セル２１（１）が放電されることによ
り端子電圧Ｖ１が低下すると、端子電圧Ｅc1が低下し、
それに応じて電圧Ｅr3，Ｅr1も低下する。ここで、Ｅr1
とＥc1とを比較すると、（１）式及び（２）式から、 Ｅc1＝ Ｖ１ Ｅr1＝（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）／３ であり、端子電圧Ｖ１の低下の影響はＥc1の方が明らか
に大きい。従って、Ｅc1はＥr1に近付いてやがてＥr1＝
Ｅc1となり、コンパレータ２７Ｌの出力信号は“Ｌ”と
なる。すると、スイッチ３５（２）がオン状態“１”と
なる条件が成立して、放電回路３３（１）による放電は
停止し、放電回路３３（２）により単位セル２１（２）
が放電される。

【００５６】単位セル２１（２）が放電されることによ
り端子電圧Ｖ２が低下すると、電圧Ｅr3，Ｅr1が低下す
る。また、単位セル２１（１）は放電されないので、Ｖ
１＝Ｅc1は低下しない。その結果、再びＥr1＜Ｅc1とな
り、コンパレータ２７Ｌの出力信号は再び“Ｈ”とな
る。すると、放電回路３３（２）による放電は停止し、
放電回路３３（１）により単位セル２１（１）が放電さ
れる。

【００５７】単位セル２１（１）が放電されることによ
り端子電圧Ｖ１が低下すると、端子電圧Ｅc1が低下し、
再びＥr1＝Ｅc1となり、放電回路３３（１）による放電
は停止し、放電回路３３（２）により単位セル２１
（２）が放電される。以降、スイッチ３５（１），３５
（２）が交互にオン状態となり、単位セル２１（１），
２１（２）が交互に放電される。そして、最終的にＥr1
＝Ｅc1，Ｅr2＝Ｅc2，即ち、Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖ３になる
と、単位セル２１（１）〜２１（３）の放電は停止し
て、端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のばらつき調整作用は終
了する。この電圧変化は、図３におけるＶ１とＶ３とを
入れ替えたものとなる。

【００５８】Ｖ２＞Ｖ３＝Ｖ１ 次に、初期状態がＶ２＞Ｖ３＝Ｖ１である場合の作用に
ついて図４をも参照して説明する。この場合、 Ｅr1＝（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）／３＞Ｖ１＝Ｅc1 ＞Ｅc1 Ｅr2＝２（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）／３＜Ｖ１＋Ｖ２＝Ｅc2 ＜Ｅc2 …（６） となることから、コンパレータ２７Ｈ，２８Ｌの出力信
号は何れも“Ｈ”となる。この時、コンパレータ２７
Ｌ，２８Ｈの出力信号は何れも“Ｌ”であり、図２に示
す真理値表では、スイッチ３５（２）がオン状態“１”
となる条件が成立するので、放電回路３３（２）により
単位セル２１（２）が放電される。

【００５９】単位セル２１（２）が放電されることによ
り端子電圧Ｖ２が低下すると、電圧Ｅc2及びＥr3が低下
するので、それに伴って分圧電位Ｅr2，Ｅr1も低下し、
Ｅr1はＥc1に近付いて行く。また、前述のように、Ｅr
2，Ｅc2間では、端子電圧Ｖ２の低下の影響はＥc2の方
が明らかに大きいので、Ｅc2はＥr2に近付いて行く。そ
して、最終的に、Ｅr1＝Ｅc1，Ｅr2＝Ｅc2，Ｖ１＝Ｖ２
＝Ｖ３になると、端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のばらつき
調整動作は終了する。

【００６０】即ち、この場合過渡状態においては、単位
セル２１の平均電圧に対して端子電圧Ｖ２のみが常に高
く、端子電圧Ｖ１及びＶ３は常に低いことから、単位セ
ル２１（２）のみが終始放電されることになる。

【００６１】以上のように本実施例によれば、３個の単
位セル２１（１）〜２１（３）を直列接続してなる組電
池２２の端子電圧を、抵抗２３，２４，２５を直列に接
続してなる分圧回路２６により分圧して、論理回路部３
７は、コンパレータ２７Ｈ乃至２８Ｌの出力信号に基づ
いて、単位セル２１（１）〜２１（３）の内端子電圧が
平均電圧よりも高いものを自動的に放電させて、最終的
に全ての単位セル２１（１）〜２１（３）の端子電圧を
略等しくしてばらつきを解消するようにした。

【００６２】そして、例えば、単位セル２１（２）につ
いては、論理回路部３７は、正極側の連結点Ｊc2の電位
Ｅc2が対応する分圧点Ｊr2の電位Ｅr2よりも高いか又は
略等しく（Ｅc2≧Ｅr2）且つ負極側の連結点Ｊc1の電位
Ｅc1よりも対応する分圧点Ｊr1の電位Ｅr1が高い場合
（Ｅc1＜Ｅr1）、または、電位Ｅc2が電位Ｅr2よりも高
く（Ｅc2＞Ｅr2）且つ電位Ｅc1よりも電位Ｅr1が高いか
又は両者が略等しい場合（Ｅc1≦Ｅr1）に、端子電圧Ｖ
２が平均電圧よりも高いと判断するようにした。

【００６３】従って、単位セル２１の端子電圧と分圧回
路２６より得られる平均電圧との高低を確実に判断し
て、各単位セル間の端子電圧、即ち、残存容量のばらつ
きを解消することができるので、過充電や過放電を防止
すると共に組電池２２の使用効率を向上させることがで
きる。

【００６４】また、本実施例によれば、高いエネルギ密
度を有するが、より厳密な過充電，過放電対策が必要と
されるリチウム電池を単位セル２１とする組電池２２に
適用することによって、充放電を安全に制御した上でリ
チウム電池の性能を十分に引出して活用することができ
る。

【００６５】ところで、従来の電圧調整装置はＭＰＵを
使用する構成であり、そのＭＰＵに対して安定したレベ
ルの動作用電源を供給する必要があった。そのため、従
来は、その動作用電源を駆動用電源のバッテリとは別個
に設けられている制御用電源（１２Ｖバッテリ，所謂ガ
ソリン自動車のバッテリに相当する）から供給するよう
にしていた。

【００６６】これに対して、本実施例によれば、コンパ
レータ２７Ｈ〜４１Ｌ及び論理回路部３７の動作用電源
を駆動用電源たる組電池２２から得るようにした。即
ち、論理回路部３７は、従来とは異なり、ＭＰＵなどを
用いることなしに論理ゲートの組合わせで構成すること
ができるので、その消費電力は、従来に比して極めて僅
かとなっている。そして、組電池２２は３直列構成であ
るから、その端子電圧は３．６×３＝１０．８（Ｖ）程
度であり、３．３〜５Ｖ程度の動作用電源の作成にも適
している。加えて、これらの回路はＭＰＵとは異なり、
電源電圧が多少低下しても動作が可能であることから、
これらの動作用電源を組電池２２から得ることができる
ようになっている。従って、前記動作用電源に対しては
相対的に容量が小さい制御用電源の電力消費を抑制する
ことができる。

【００６７】（第２実施例）図５及び図６は本発明の第
２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には
同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分につい
てのみ説明する。第２実施例では、組電池２２に単位セ
ル２１（４）を加えて、直列接続数を４とした組電池３
８に適用した構成である。

【００６８】また、分圧回路２６の抵抗２５は、抵抗２
３及び２４と同様に、抵抗比４０００：１の抵抗２５ａ
及び２５ｂで構成され、更に、単位セル２１（４）に対
応する抵抗３９を直列に加えたものが分圧回路４０を構
成している。そして、単位セル２１（３）及び２１
（４）の連結点Ｊc3と抵抗２５ｂの両端とには、コンパ
レータ４１Ｈ及び４１Ｌ（電位比較手段）が、コンパレ
ータ２８Ｈ及び２８Ｌなどと同様に接続されている。

【００６９】一方、コンパレータ２８Ｌの出力端子は、
ＮＯＴゲート４２を介してＡＮＤゲート４３の一方の入
力端子に接続されており、そのＡＮＤゲート４３の他方
の入力端子は、コンパレータ４１Ｌの出力端子に接続さ
れている。また、コンパレータ２８Ｈの出力端子は、ス
イッチ３５（３）の制御端子に代えて、ＡＮＤゲート４
４の一方の入力端子に接続されており、そのＡＮＤゲー
ト４４の他方の入力端子は、ＮＯＴゲート４５を介して
コンパレータ４１Ｈの出力端子に接続されている。

【００７０】そして、ＡＮＤゲート４３及び４４の出力
端子は、ＯＲゲート４６の入力端子に夫々接続されてお
り、そのＯＲゲート４６の出力端子は、スイッチ３５
（３）の制御端子に接続されている。また、単位セル２
１（４）に対応して設けられた放電回路３３（４）を構
成するスイッチ３５（４）の制御端子は、コンパレータ
４１Ｈの出力端子に接続されている。

【００７１】尚、論理回路部３７の構成要素に、ＮＯＴ
ゲート４２及び４５，ＡＮＤゲート４３及び４４並びに
ＯＲゲート４６を加えたものが、論理回路部４７を構成
している。また、放電回路３３に論理回路部４７を加え
たものが、放電制御手段を構成している。加えて、第１
実施例と同様に、コンパレータ２７Ｈ〜４１Ｌ並びに論
理回路部４７の動作用電源は、組電池３８から作成され
て供給されるようになっている。

【００７２】次に、第２実施例の作用について図６をも
参照して説明する。図６に示す論理回路部４７の真理値
表は、下から２〜４段目は、第１実施例の図２と同様に
コンパレータ２７Ｈ乃至２８Ｌの論理で決定される。ま
た、何れのスイッチ３５もオフ状態となる最下段につい
ても、コンパレータ４１Ｈ，４１Ｌが共にロウレベルで
ある条件が加わっただけである。

【００７３】そして、下から５，６段目のスイッチ３５
（３）がオン状態“１”となる条件は、スイッチ３５
（２）がオン状態となるコンパレータ２７Ｈ乃至２８Ｌ
の論理を、コンパレータ２８Ｈ乃至４１Ｌに対して同様
に適用したものとなっている。また、最上段のスイッチ
３５（４）がオン状態となる条件は、コンパレータ４１
Ｈがハイレベルである条件となる。

【００７４】即ち、組電池３８の内、最も負側となる単
位セル２１（１）に対応するスイッチ３５（１）のオン
条件は、正側の連結点Ｊc1の電位が分圧点Ｊr1（Ｊr
1′）の電位よりも高い時にハイレベルの信号を出力す
るコンパレータ２７Ｌの出力論理のみで決定され、最も
正側となる単位セル２１（４）に対応するスイッチ３５
（４）のオン条件は、分圧点Ｊr3の電位が、負側の連結
点Ｊc3の電位よりも高い時にハイレベルの信号を出力す
るコンパレータ４１Ｈの出力論理のみで決定される。

【００７５】また、それらの中間に配置される例えば単
位セル２１（２）に対応するスイッチ３５（２）のオン
条件は、単位セル２１（２）の正側に配置されたコンパ
レータ２８Ｈ，２８Ｌと、負側に配置されたコンパレー
タ２７Ｈ，２７Ｌとの出力論理で決定される。

【００７６】以上のように構成された第２実施例によれ
ば、４直列構成の組電池３８に適用した場合でも、第１
実施例と同様の効果を得ることができる。また、従来と
は異なり、多直列の組電池３８に適用した場合でも、誤
差が累積されることがなく、精密な電圧調整を行うこと
ができる。

【００７７】ここで、第１及び第２実施例を普遍化し
て、ｎ（ｎは自然数）直列構成の組電池に適用した場合
を図７及び図８に示す。即ち、第ｉ番目（１＜ｉ＜ｎ）
の単位セルＣi の正側，負側の連結点をＪci，Ｊci-1，
対応する分圧抵抗Ｒi ，Ｒi-1の連結点をＪri，Ｊri-1
として、図示しない端子Ｊc0を基準とする連結点Ｊci，
Ｊci-1の電位をＥci，Ｅci-1，連結点Ｊri，Ｊri-1の電
位をＥri，Ｅri-1とする。

【００７８】そして、単位セルＣi について、分圧点Ｊ
riの電位が連結点Ｊciの電位よりも高い時にハイレベル
の信号を出力するコンパレータをＣＰi Ｈ，逆に、連結
点Ｊciの電位が分圧点Ｊriの電位よりも高い時にハイレ
ベルの信号を出力するコンパレータをＣＰi Ｌとする。
また、分圧抵抗Ｒによって得られる単位セルＣの平均電
圧をＶM ，単位セルＣi の端子電圧をＶi とすると、各
値には（７）式の関係がある。 Ｖi ＝Ｅci−Ｅci-1 ＶM ＝Ｅri−Ｅri-1 …（７）

【００７９】従って、Ｖi ＞ＶM と判定するための条
件、即ち、単位セルＣi に対応する放電回路のスイッチ
ＳＷi をオン状態にする条件は、 （Ｅci≧Ｅri）・（Ｅci-1＜Ｅri-1） ＋（Ｅci＞Ｅri）・（Ｅci-1≦Ｅri-1） …（８） であり、上記（８）の条件を満たすコンパレータＣＰの
出力条件は、図８に示すように、 となる。尚、（８）式において、シンボル“・”は論理
ＡＮＤを、シンボル“＋”は論理ＯＲを示している。

【００８０】例えば、（８），（９）の第１式の対応を
見ると、少なくともコンパレータＣＰi-1 Ｈが“Ｈ”で
ある、ということは、条件（Ｅci-1＜Ｅri-1）そのもの
であり、少なくともコンパレータＣＰi Ｈが“Ｌ”であ
る、ということは、条件（Ｅci＜Ｅri）の否定であるか
ら、条件（Ｅci≧Ｅri）を意味している。尚、コンパレ
ータＣＰi Ｈ及びＣＰi Ｌが共に“Ｌ”である、という
ことは、条件（Ｅci＝Ｅri）を意味する。

【００８１】以上のように、ｎが例えば数１０個である
ような多直列構成の組電池であっても、第１番目，第ｎ
番目の単位セルＣ1 ，Ｃn については、コンパレータＣ
Ｐ1Ｌ，ＣＰn Ｈの出力レベルが夫々“Ｈ”の時に対応
する放電回路のスイッチＳＷ1 ，ＳＷn をオン状態にす
るように、また、それらの中間にある負側から第ｉ番目
の単位セルＣi については、コンパレータＣＰの出力条
件が（８）式のように成立した時に、対応する放電回路
のスイッチＳＷi をオン状態にするように論理回路部を
構成すれば良い。

【００８２】（第３実施例）図９は本発明の第３実施例
を示すものである。上述したように、本発明は、理論的
には組電池の直列数が幾つのものであっても適用するこ
とが可能である。しかしながら、実際には、使用する素
子の耐圧などの問題があるため、単位セルがセル電圧約
３．６Ｖのリチウム電池の場合には、４〜５直列程度の
組電池を１単位として構成するのが好ましいと考えられ
る。

【００８３】そこで、第３実施例は、第２実施例のよう
に４直列構成の組電池３８に、放電回路３３，分圧回路
４０及び論理回路部４７からなる電圧調整機構を加えた
ものを１つの電池モジュール４８としている。そして、
その電池モジュール４８を２０個直列に接続することに
より、リチウム電池の単位セル２１のセル電圧３．６Ｖ
×８０個で電圧約３００ＶとなるＨＥＶの駆動用バッテ
リ４９を構成した。

【００８４】そして、その駆動用バッテリ４９に対し
て、図１２に示す従来構成の電圧調整装置を適用したも
のであり、図１２における単位セル２が、電池モジュー
ル４８に置き換わっている。即ち、各電池モジュール４
８においては、内蔵された論理回路部４７の作用によ
り、４つの単位セル２１間における端子電圧のばらつき
は自動的に補正される。従って、ＭＰＵ７は、電池モジ
ュール４８を１個のセルのように扱うことが可能であ
る。

【００８５】以上のように構成された第３実施例によれ
ば、ＭＰＵ７が２０個の電池モジュール４８の端子電圧
を夫々電圧検出器４で周期的に測定し、マルチプレクサ
５及びＡ／Ｄコンバータ６を介して読み込むことによ
り、１個のＭＰＵ７により実質８０個の単位セル２１を
直列接続してなる駆動用バッテリ４９の電圧調整を行う
ことができる。従って、従来とは異なり、複数のＭＰＵ
を使用する必要がないので、装置のコストを大幅に削減
することができる。

【００８６】（第４実施例）図１０は本発明の第４実施
例を示すものであり、第２実施例と同一部分には同一符
号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ
説明する。第４実施例の分圧回路（分圧手段）４０′
は、第２実施例の分圧回路４０から小分圧抵抗２３ｂ，
２４ｂ及び２５ｂを削除した構成となっている。

【００８７】そして、差動増幅器（電位差増幅手段，電
位比較手段）５０（１）の反転及び非反転入力端子は、
端子Ｊc1及びＪr1に夫々接続されており、出力端子は、
（第２実施例の端子Ｊc1に代わって）コンパレータ２７
Ｈ及び２７Ｌの非反転及び反転入力端子に接続されてい
る。また、差動増幅器５０（１）の反転入力端子に挿入
されている抵抗５７（１）と、当該反転入力端子と出力
端子との間に接続されている抵抗５８（１）とは、差動
増幅器５０（１）の増幅率を決定するために設けられて
いる。

【００８８】また、端子Ｊc2，Ｊc0間には、抵抗５１
Ｈ，ダイオード５２Ｈ及び５２Ｌ，抵抗５１Ｌの直列回
路が接続されており、ダイオード５２Ｈのカソード及び
５２Ｌのアノード（共通接続点）は、端子Ｊc1に接続さ
れている。そして、コンパレータ２７Ｈの反転入力端子
はダイオード５２Ｈのアノードに接続され、コンパレー
タ２７Ｌの非反転入力端子はダイオード５２Ｈのカソー
ドに接続されている。

【００８９】同様にして、差動増幅器（電位差増幅手
段，電位比較手段）５０（２）が、端子Ｊc2及びＪr2と
コンパレータ２８Ｈ及び２８Ｌとの間に配置され、差動
増幅器（電位差増幅手段，電位比較手段）５０（３）
が、端子Ｊc3及びＪr3とコンパレータ４１Ｈ及び４１Ｌ
との間に配置されている。そして、端子Ｊc3，Ｊc1間に
は、抵抗５３Ｈ，ダイオード５４Ｈ及び５４Ｌ，抵抗５
３Ｌの直列回路が接続され、端子Ｊc4，Ｊc2間には、抵
抗５５Ｈ，ダイオード５６Ｈ及び５６Ｌ，抵抗５５Ｌの
直列回路が接続されている。その他の構成は第２実施例
と同様である。

【００９０】次に、第４実施例の作用について説明す
る。例えば、差動増幅器５０（１）は、端子Ｊr1におけ
る電位Ｅr1と端子Ｊc1における電位Ｅc1との電位差Ｖd1
（＝Ｅri−Ｅci）を増幅して増幅信号α・Ｖd1をコンパ
レータ２７Ｈ及び２７Ｌに出力する。コンパレータ２７
Ｈは、増幅信号α・Ｖd1のレベルが、ダイオード５２Ｈ
の順方向電圧ＶF よりも高い場合、即ち、 α・Ｖd1＞ＶF の時に“Ｈ”を出力する。

【００９１】また、コンパレータ２７Ｌは、増幅信号α
・Ｖd1のレベルが負（即ち、Ｅri＜Ｅci）の場合におい
て、その絶対値がダイオード５２Ｌの順方向電圧ＶF よ
りも高い場合、即ち、 ｜α・Ｖd1｜＞ＶF （Ｖd1＜０） の時に“Ｈ”を出力する。また、差動増幅器５０
（２）、５０（３）も夫々対応する電位について同様に
動作して、論理回路部４７（図１０では図示せず）は、
コンパレータ２７Ｈ〜４１Ｌの出力信号を第２実施例と
同様に論理合成する。

【００９２】即ち、第２実施例のように小分圧抵抗２３
ｂ，２４ｂ及び２５ｂを用いてコンパレータ２８Ｈ〜４
１Ｌが電位比較を行うと、実際には、動作環境の温度変
化などによって抵抗値が変化することなどから、比較動
作が安定し難いという問題がある。

【００９３】これに対して、第４実施例によれば、組電
池３８側の電位と分圧回路４０′側の電位との差Ｖd を
差動増幅器５０により増幅してコンパレータ２８Ｈ〜４
１Ｌに与え、コンパレータ２８Ｈ〜４１Ｌは、増幅信号
α・Ｖd のレベルを、安定性の良いダイオード５２，５
４，５６の順方向電圧ＶF を利用して作成された基準電
圧と比較するので、単位セル２１の端子電圧Ｅc と平均
電圧ＶM との高低をより確実に判定することができ、動
作の安定性を向上させることができる。

【００９４】本発明は上記し且つ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、次のような変形または
拡張が可能である。第２実施例において、２個のＮＯＴ
ゲート３２及び４２を使用する代わりに、図１１に示す
ように、負論理入力のＡＮＤゲート５９を用いて、その
ＡＮＤゲート５９の出力端子をＡＮＤゲート３１及び４
３の入力端子に共通に接続しても良い。斯様に構成した
場合、当該変形部分にかかる単位セル２１（２）の論理
条件は、正極側の端子電圧Ｅc2が分圧電位Ｅr2にほぼ等
しい（Ｅc2＝Ｅr2）という条件が成立し、且つ、負極側
の端子電圧Ｅc1よりも分圧電位Ｅr1が高い場合（Ｅc1＜
Ｅr1）に、端子電圧Ｖ２が平均電圧よりも高いと判断す
ることになる。また、単位セル２１（３）については、
負極側の端子電圧Ｅc2が分圧電位Ｅr2にほぼ等しい（Ｅ
c2＝Ｅr2）という条件が成立し、且つ、正極側の端子電
圧Ｅc3が分圧電位Ｅr3よりも高い場合（Ｅc3＞Ｅr3）
に、端子電圧Ｖ３が平均電圧よりも高いと判断すること
になる。更に、図７に示すｎ直列構成の場合のコンパレ
ータＣＰi ，ＣＰi-1 ，ＣＰi+1 などの出力信号の論理
合成についても同様である。斯様に構成すれば、特に多
直列構成で論理回路部にディスクリートの素子を使用す
る場合などには、共通化によってゲート数を削減するこ
とができる。

【００９５】単位セルは、リチウム電池に限らず、鉛電
池やニッケル系電池であっても同様に適用が可能であ
る。必ずしも組電池を構成する全ての単位セルについて
電圧調整を行う必要はなく、その内の特定の１個のみに
ついて、或いは特定の複数個について電圧調整を行って
も良い。電気自動車やＨＥＶに限ることなく、複数の単
位セルを直列に接続して構成されるバッテリを使用する
ものであれば適用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を３直列構成の組電池に適用した場合の
第１実施例を示す電気的構成図

【図２】論理回路部の真理値を示す図

【図３】単位セルの端子電圧のばらつき調整を行う場合
の、各端子電圧の変化の一例を示す図（その１）

【図４】図３相当図（その２）

【図５】本発明を４直列構成の組電池に適用した場合の
第２実施例を示す図１相当図

【図６】図２相当図

【図７】本発明をｎ直列構成の組電池に適用した場合の
図１相当図

【図８】図２相当図

【図９】本発明をハイブリッド電気自動車の駆動用バッ
テリに適用した場合の第３実施例を示す図

【図１０】本発明の第４実施例を示す図５相当図

【図１１】変形例を示す図５相当図

【図１２】従来技術を示す図９相当図

【図１３】複数個の単位セルをモジュール化した場合の
図１２相当図

【図１４】他の従来技術を示す図１相当図

【符号の説明】

２１は単位セル（リチウム電池）、２２は組電池、２
３，２４，２５は抵抗、２６は分圧回路（分圧手段）、
２７Ｈ，２７Ｌ，２８Ｈ及び２８Ｌはコンパレータ（電
位比較手段）、３３は放電回路（放電制御手段）、３７
は論理回路部（放電制御手段）、３８は組電池、３９は
抵抗、４０及び４０′は分圧回路（分圧手段）、４１Ｈ
及び４１Ｌはコンパレータ（電位比較手段）、４７は論
理回路部（放電制御手段）、４９は駆動用バッテリ、５
０は差動増幅器（電位差増幅手段，電位比較手段）、Ｊ
c1，Ｊc2，Ｊc3，Ｊci-1，Ｊciは連結点、Ｊr1，Ｊr2，
Ｊr3，Ｊci-1，Ｊciは分圧点を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 哲也 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 5G003 BA03 CA14 CC04 EA05 EA07 FA06 GA10 GC05 5H030 AA04 AA08 AA10 AS06 AS08 BB21 DD08 FF44 5H111 BB06 CC01 CC16 DD01 DD11 HA05 JJ05 JJ06

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二次電池からなる単位セルを複数個直列
   に接続して構成される組電池と、 この組電池の端子電圧を、前記単位セルの個数に応じて
   分圧する分圧手段と、 前記複数の単位セル間における連結点の内、特定の連結
   点の電位と、当該連結点に対応する前記分圧手段により
   分圧された分圧点の電位とを比較する電位比較手段と、 この電位比較手段による比較結果に基づいて、前記特定
   の連結点に対応する単位セルの端子電圧が平均電圧より
   も高いと判断すると、当該単位セルを放電させるように
   制御する放電制御手段とを備えたことを特徴とする組電
   池の電圧調整装置。
2. 【請求項２】 前記分圧手段は、前記組電池の両端子間
   に前記単位セルの個数分直列接続され、且つ各抵抗値が
   略等しい複数の分圧抵抗によって構成されていることを
   特徴とする請求項１記載の組電池の電圧調整装置。
3. 【請求項３】 前記電位比較手段及び前記放電制御手段
   は、複数の連結点に対応して複数設けられていることを
   特徴とする請求項１または２記載の組電池の電圧調整装
   置。
4. 【請求項４】 前記放電制御手段は、前記複数の内任意
   の単位セルについて、当該単位セルにおける正極側及び
   負極側の連結点に夫々対応する電位比較手段の比較結果
   に基づいて、当該単位セルの端子電圧が平均電圧よりも
   高いか否かを判断するように構成されていることを特徴
   とする請求項３記載の組電池の電圧調整装置。
5. 【請求項５】 前記放電制御手段は、前記正極側及び負
   極側の連結点に夫々対応する電位比較手段の比較結果
   が、正極側の連結点の電位が対応する分圧点の電位より
   も高いか又は前記分圧点の電位に略等しく且つ負極側の
   連結点の電位よりも対応する分圧点の電位が高い場合、
   または、正極側の連結点の電位が対応する分圧点の電位
   よりも高く且つ負極側の連結点の電位よりも対応する分
   圧点の電位が高いか又は両者が略等しい場合に、前記正
   極側及び負極側の連結点の間に存在する単位セルの端子
   電圧が平均電圧よりも高いと判断することを特徴とする
   請求項４記載の組電池の電圧調整装置。
6. 【請求項６】 前記電位比較手段及び前記放電制御手段
   は、前記組電池から動作用電源を得るように構成されて
   いることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の
   組電池の電圧調整装置。
7. 【請求項７】 前記電位比較手段は、連結点と分圧点と
   の電位差を増幅する電位差増幅手段を備えていることを
   特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の組電池の電
   圧調整装置。
8. 【請求項８】 前記単位セルは、リチウム電池であるこ
   とを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の組電池
   の電圧調整装置。
9. 【請求項９】 前記組電池は、電気自動車またはハイブ
   リッド電気自動車の駆動用バッテリとして用いられるこ
   とを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の組電池
   の電圧調整装置。
10. 【請求項１０】 二次電池からなる単位セルを複数個直
    列に接続して構成される組電池の端子電圧を、分圧手段
    により前記単位セルの個数に応じて分圧し、 前記複数の単位セル間における連結点の内、特定の連結
    点の電位と、当該連結点に対応する前記分圧手段により
    分圧された分圧点の電位とを電位比較手段によって比較
    し、 前記電位比較手段による比較結果に基づいて、放電制御
    手段が、前記特定の連結点に対応する単位セルの端子電
    圧が平均電圧よりも高いと判断すると、当該単位セルを
    放電させることを特徴とする組電池の電圧調整方法。
11. 【請求項１１】 前記電位比較手段及び前記放電制御手
    段は、複数の連結点に対応して複数設けられており、 各電位比較手段は、各連結点の電位と、当該連結点に対
    応する分圧点の電位とを夫々比較し、 各放電制御手段は、夫々対応する電位比較手段による比
    較結果に基づいて、各連結点に対応する単位セルの端子
    電圧が平均電圧よりも高いと判断すると、当該単位セル
    を放電させることを特徴とする請求項１０記載の組電池
    の電圧調整方法。
12. 【請求項１２】 前記放電制御手段は、前記複数の内任
    意の単位セルについて、当該単位セルにおける正極側及
    び負極側の連結点に夫々対応する電位比較手段の比較結
    果に基づいて、当該単位セルの端子電圧が平均電圧より
    も高いか否かを判断することを特徴とする請求項１１記
    載の組電池の電圧調整方法。
13. 【請求項１３】 前記放電制御手段は、前記正極側及び
    負極側の連結点に夫々対応する電位比較手段の比較結果
    が、正極側の連結点の電位が対応する分圧点の電位より
    も高いか又は前記分圧点の電位に略等しく且つ負極側の
    連結点の電位よりも対応する分圧点の電位が高い場合、
    または、正極側の連結点の電位が対応する分圧点の電位
    よりも高く且つ負極側の連結点の電位よりも対応する分
    圧点の電位が高いか又は当該分圧点の電位が前記連結点
    の電位に略等しい場合に、前記正極側及び負極側の連結
    点の間に存在する単位セルの端子電圧が平均電圧よりも
    高いと判断することを特徴とする請求項１２記載の組電
    池の電圧調整方法。