JP2001507854A - 蓄電池のセル反転検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 直列接続された複数の蓄電池を有するバッテリーパックをモニタする装置は、バッテリーパックのセル反転を検出する検出手段と、前記検出手段によってセル反転が検出された場合に、前記バッテリーパック内の蓄電池を保護する保護手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】 蓄電池のセル反転検出装置発明の分野 本発明は、広くは蓄電池に関し、特に蓄電池のセル反転検出装置に関する。発明の背景 蓄電池（再充電バッテリー）は、フォークリフト、ゴルフカート、無停電電源 、電気自動車など、多様な産業および商業分野で使用されている。 特に、鉛蓄電池は内燃機関の始動モータの有効な電源として、またアルカリ蓄 電池は電卓、ポータブルラジオ、携帯電話など様々な消費者製品に用いられてい る。このような蓄電池は通常、使用される製品の一部として組み込まれるように 設計された密封バッテリーパックとして構成される。アルカリ蓄電池はまた、例 えば工業用蓄電池として、あるいは航空産業、電気自動車等に使用可能な大型バ ッテリーとして設計される。このようなアルカリ蓄電池においては、軽量性およ び携帯性とともに、定期的なメンテナンスを必要としない長い操作寿命を持つこ とが重要となる。 一般にニッケルベースのアルカリ電池がよく知られている。たとえばニッケル −カドミウム(Ｎｉ-Ｃｄ)、ニッケ ル−水素化金属(Ｎｉ-ＭＨ)、ニッケル−水素、ニッケル−亜鉛、ニッケル−鉄 などの電池がある。ニッケル−カドミウム電池では、カドミウム金属は陰極の活 物質性であり、陽極は水酸化ニッケルである。陰極と陽極はアルカリ電解質で隔 てられ、電圧が印加されると、陽極では式（１）の左から右への反応が起きる。 充電 Ｃｄ(ＯＨ)₂＋２ｅ^-←→Ｃｄ＋２ＯＨ^-(1) 放電 放電時の反応は逆方向に進み、カドミウムは酸化されてＣｄ(ＯＨ)₂となり、 電子が放出される。 同様に、ニッケル−カドミウム電池の陽極（水酸化ニッケル）の反応も可逆反 応である。 充電 ２Ｎｉ(ＯＨ)₂＋２ＯＨ^-←→２ＮｉＯＯＨ＋２Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^- (2) 放電 Ｎｉ−ＭＨ電池も陽極に水酸化ニッケルを用い、アルカリ電解質を使用する。 電圧を印加すると陰極が充電され、式(3)に示すように水素結合と水酸イオンの 放出が起きる。 充電 Ｍ＋Ｈ₂Ｏ＋ｅ^-←→Ｍ-Ｈ＋ＯＨ^- (3) 放電 放電時には水素が分離して水の分子を形成し、電子を放出する。 このとき陽極（水酸化ニッケル）では、式(4)の反応が起きる。 充電 Ｎｉ(ＯＨ)₂＋ＯＨ^-←→ＮｉＯＯＨ＋Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^- (4) 放電 この反応はニッケル−カドミウム電池の陽極の反応と同一であり、他のニッケ ルベースの蓄電池でも同じ化学反応が起きる。 式(4)に示すように、ニッケルベースの蓄電池の放電時に、陽極のニッケルが 還元される。ニッケルの還元にともなって、陽極の電位（および陰極と陽極の電 位差）が減少する。 このようなニッケルベースの蓄電池を直列に接続したバッテリーパックでは、 陽極材料である水酸化ニッケルの量（すなわち蓄電容量）は個々の蓄電池によっ てばらつきがある。容量にばらつきがあると、バッテリーパックの放電時に、陽 極物質の量が最も少ない蓄電池が、それより高い容量の蓄電池によって「セル反 転」におちい る。 セル反転が起きると、セル反転された蓄電池の陽極が「過放電」して、水が水 酸イオンと水素ガスに電気分解し、やがてこの電気分解が優勢になってニッケル の還元にとってかわる。その結果、バッテリーの電圧が著しく下がる。さらに、 水素ガスの発生によって蓄電池内の圧が増大し、バッテリー孔が押し開かれて、 電池の電解質が漏洩する。 セル反転は直列接続された蓄電池から成るあらゆるタイプのバッテリーで起こ り得る。そこで、蓄電池が過放電を起こして脱水しないように適切な放電管理が 必要となる。すなわち、セル反転を検出し、検出に基づいてバッテリーパック内 の蓄電池を保護するバッテリーパックのモニタシステムが望まれることになる。発明の要旨 本発明の目的は、バッテリーパックのセル反転を検出する装置および方法を提 供することにある。また本発明の別の目的は、セル反転の検出に基づき、バッテ リーパック内の蓄電池をダメージから保護することにある。 これらの目的は、直列接続された複数の蓄電池を含むバッテリーパックをモニ タするモニタ装置であって、バッテリーパックが直列接続されるＮ段のバッテリ ーセグメント（Ｓ₁...Ｓ_N：Ｎは１以上の整数）に分割され、各バッテリーセグ メントは直列接続された２個以上の蓄 電池を含むバッテリーパックのモニタ装置によって達成される。このモニタ装置 は、バッテリーパックのセル反転を検出する検出手段を備える。前記検出手段は 、バッテリーセグメント（Ｓ₁...Ｓ_N）の各々に並列接続されるＮ個の分割回路 （Ｄ₁...Ｄ_N）であって、各分割回路が抵抗ジャンクションを介して直列接続さ れる第１および第２の分割抵抗を有するＮ個の分割回路（Ｄ₁...Ｄ_N）と、前記 各バッテリーセグメント（Ｓ₁...Ｓ_N）内で直列接続される２つの蓄電池群のジ ャンクションにそれぞれ位置するＮ個のテストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）と、前記 各テストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）の電圧を、対応する分割回路（Ｄ₁...Ｄ_N）の抵 抗ジャンクションの電圧と比較する電圧比較手段とを含む。 本発明の目的はまた、直列接続された複数の蓄電池と、陽極端および陰極端と を有するバッテリーパックのモニタ装置によって達成される。このモニタ装置は 、バッテリーパックのセル反転を検出する検出手段を備える。検出手段は、バッ テリーパック内の隣接する２つの蓄電池間のジャンクションにそれぞれ位置し、 高電位から低電位の順に配置されるＮ個のテストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）を含む 。検出手段はまた、バッテリーパックに並列接続される分割回路を含む。分割回 路は、Ｎ＋１個の直列接続された分割抵抗（ＤＲ₁...ＤＲ_N+1）と、隣接する２ つの分割抵抗間に形成されるＮ個の抵抗ジャンクション（Ｊ₁...Ｊ_N）とを有し 、の第１の分割抵抗（ＤＲ₁） は、前記バッテリーパックの陽極端子に接続され、最後の分割抵抗（ＤＲ_N+1） は前記バッテリーパックの陰極端子に接続される。検出手段はさらに、前記各テ ストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）の電圧を、対応する抵抗ジャンクション（Ｊ₁...Ｊ_N ）の電圧と比較する電圧比較手段を備える。 本発明の目的はまた、直列接続された複数の蓄電池を有するバッテリーパック のモニタ装置であって、前記バッテリーパックのセル反転を検出する検出手段と 、前記検出手段がセル反転を検出した場合に、前記バッテリーパックから引き堕 される電流量を制限する保護手段とを備えるモニタ装置によって達成される。 本発明の目的はさらに、２つ以上の直列接続された蓄電池を有するバッテリー パックのセル反転を検出方法によっても達成される。この検出方法は、バッテリ ーパックを、各段が２個以上の直列接続された蓄電池を含むＮ段の直列接続され たバッテリーセグメント（Ｓ₁...Ｓ_N：Ｎは１以上の整数）に分割するステップ と、前記バッテリーセグメント（Ｓ₁...Ｓ_N）にＮ個の分割回路（Ｄ₁..Ｄ_N）を それぞれ並列接続し、各分割回路が抵抗ジャンクションを介して直列接続される 第１および第２の分割抵抗を有しているステップと、前記各バッテリーセグメン ト（Ｓ₁...Ｓ_N）内で直列接続された２つの蓄電池間のジャンクションにそれぞ れテストポイントを設けて、トータルＮ個のテストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）を設 定す るステップと、各テストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）の電圧を、対応する分割回路（ Ｄ₁...Ｄ_N）の抵抗ジャンクションの電圧と比較するステップと、前記テストポ イント（Ｐ₁...Ｐ_N）のいずれかにおいて、そのテストポィントの電圧と対応す る分割回路の抵抗ジャンクションの電圧との差の絶対値が所定値を上回る場合に 検出信号を生成するステップとを含み、前記所定値は、公称蓄電池電圧の半分以 下であることを特徴とする。 本発明の目的は、さらに別のバッテリーパックのセル反転検出方法によって達 成される。この方法は、直列接続された複数の蓄電池を有するバッテリーパック を、各段が２個以上の直列接続された蓄電池を有するように、Ｎ段の直列接続さ れたバッテリーセグメント（Ｓ₁...Ｓ_N：Ｎは１以上の整数）に分割するステッ プと、各バッテリーセグメント（Ｓ₁...Ｓ_N）にＮ個の分割回路（Ｄ₁...Ｄ_N）の 各々を並列接続し、各分割回路が電圧降下デバイスを介して直列接続される第１ および第２の分割抵抗を有しているステップと、前記各バッテリーセグメント（ Ｓ₁...Ｓ_N）内で直列接続される２つの蓄電池間のジャンクシヨンにそれぞれテ ストポイントを設けて、トータルＮ個のテストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）を設定す るステップと、各テストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）の電圧を、前記Ｎ個の分割回路 （Ｄ₁...Ｄ_N）の各電圧降下デバイスの両端の電圧で決定される電圧ウィンドウ と比較するステップと、前記テストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）の いずれかの電圧が、対応する分割回路の電圧降下デバイスの電圧ウィンドウの外 部にある場合に検出信号を生成するステップとを含む。図面の簡単な説明 図１は、負荷と、バッテリーパックと、セル反転検出手段との関係を示すシス テムブロック図である。 図２は単一のテストポイントを含む検出手段の概略回路図である。 図３は、複数のテストポイントを含む検出手段の概略回路図である。 図４は、単一のテストポイントと、電圧降下デバイスを含む単一の分割回路と を備える検出手段の概略回路図である。 図５は、ウィンドウコンパレータをオペアンプを用いて構成した例を示す概略 回路図である。 図６は、複数のテストポイントと、各々が電圧降下デバイスを含む複数の分割 回路とを備える検出手段の概略回路図である。 図７は、バッテリーパックに並列接続される分割回路を有する検出手段の概略 回路図である。 図８は、バッテリーパックに並列接続される分割回路を有する検出手段の別の 構成例を示す概略回路図であり、分割回路に複数の電圧降下デバイスが設けられ ている。 図９Ａは、負荷、バッテリーパック、セル反転検出手 段、および保護手段の関係を示すシステムブロック図である。 図９Ｂは、電気モータを駆動するバッテリーパックのモニタに本発明を適用し た例を示すシステムブロック図である。 図１０Ａは、モータスロットルの簡易回路図である。 図１０Ｂは、モータスロットルから出力される電圧制御信号がどのように調整 されるかを示す簡易回路図である。 図１１は、電気モータを駆動するバッテリーパックを保護するためのモータ調 整手段の概略回路図である。 図１２は、２つの汎用バッテリーセグメントを有する汎用バッテリーパックを 示す図である。発明の好ましい実施形態 図１は本発明を適用したシステムのブロック図である。バッテリーパック１０ ３は負荷１０１に電気的に接続され、動力を供給する。バッテリーパック１０３ は直列接続された複数の蓄電池を含み、それらの蓄電池でセル反転が起きていな いかどうかを本発明のモニタ装置によってモニタする。モニタ装置はバッテリー パック１０３のセル反転を検出するための検出手段１０５を備える。 本明細書において、「電池(battery)」という言葉は、単一の電気化学的電池 を意味し、蓄電池の「公称電圧」は、その電池が正常な状態で動作するとみなさ れる電圧 値である。ひとつのバッテリーパック内に含まれるすべての蓄電池はほぼ同じ電 圧を持つと推定されるので、バッテリーパック内の各蓄電池の公称電圧も等しい と仮定され、この電圧を「公称蓄電池電圧」と呼ぶ。 同様に、バッテリーセグメント（以下で定義）の公称電圧は、各蓄電池の公称 電圧（すなわち公称蓄電池電圧）に各セグメントに含まれる蓄電池の数を乗算し た電圧値であり、バッテリーサブセグメント（以下で定義）の公称電圧は、各蓄 電池の公称電圧にサブセグメント内の蓄電池の数を乗算した電圧値である。同様 に、バッテリーパックの公称電圧は、各蓄電池の公称電圧にバッテリーパック内 に含まれる蓄電池の数を乗算した電圧値である。 また、（Ｘ₁...Ｘ_N）は連続するＮ個の要素の集合を表わし、（Ｘ₁...Ｘ_N）の 第１の要素はＸ₁、最後の要素はＸ_Nである。それぞれ複数の要素から成る２つの 集合（Ｘ₁...Ｘ_N）および（Ｙ₁...Ｙ_M）があり、Ｍ＞Ｎとすると、（Ｘ₁...Ｘ_N ）の要素Ｘ₁に「対応」する（Ｙ₁...Ｙ_M）の要素はＹ_iであり、「次」の要素と はＹ_i+1である。例えば（Ｘ₁...Ｘ_N）の要素Ｘ₂に対応する（Ｙ₁...Ｙ_M）の要素 はＹ₂であり、次の要素はＹ₃である。 また、下付け文字"i"は、集合（Ｘ₁...Ｘ_N）の任意の要素を表わし、「抵抗Ｘ_i が対応のダイオードＹ_iに接続される」というのは、抵抗Ｘ₁がダイオードＹ₁に 、抵抗Ｘ₂がダイオードＹ₂に接続されることを意味する。 図２は、バッテリーパック１０３のセル反転を検出す る検出手段１０５の一構成例を示す概略回路図である。バッテリーパック１０３ の陽極端子および陰極端子をそれぞれＰＯＳおよびＮＥＧで示す。 一般に、バッテリーパックは直列接続されたＮ個のバッテリーセグメントに分 割されている。ここで、Ｎは１以上の整数である。各バッテリーセグメントは、 直列接続された２以上の蓄電池を含む。各セグメントに含まれる蓄電池の数は異 なってもよい。 図２の実施形態では、バッテリーパック１０３は単一のバッテリーセグメント Ｓから成り、バッテリーセグメントＳは２個以上の電池を含む。一方、検出手段 １０５は、このバッテリーセグメントＳに並列接続される単一の分割回路Ｄを有 する。分割回路Ｄは、直列接続された第１および第２の分割抵抗ＤＲ１、ＤＲ２ を含み、これらの分割抵抗ＤＲ１とＤＲ２の間に抵抗ジャンクションＪが位置す る。検出回路１０５はまた、バッテリーセグメントＳ内の２つの蓄電池群のジャ ンクションに位置するテストポイントＰを含む。テストポイントＰによって、バ ッテリーセグメントＳは第１のサブセグメントＳＳ１と第２のサブセグメントＳ Ｓ２に分けられ、各サブセグメントが１以上の蓄電池を含む。 図２の実施形態において、分割抵抗ＤＲ１、ＤＲ２の大きさは、テストポイン トＰの公称電圧が抵抗ジャンクションＪの公称電圧とほぼ等しくなるように設定 される。分割抵抗ＤＲ１、ＤＲ２の大きさをこのように設定する ことによって、分割抵抗の比ＤＲ１：ＤＲ２がサブセグメントＳＳ１、ＳＳ２の 電圧比Ｖ_SS1：Ｖ_SS2とほぼ等しくなるように図２の回路の平衡を保つ。 （抵抗ＤＲ１）／（抵抗ＤＲ２）＝Ｖ_SS1／Ｖ_SS2(5) いずれかひとつの蓄電池でセル反転が起きた場合、セル反転の起きた蓄電池で も、その蓄電池を含むサブセグメントでも、急激に電圧が低下する。この電圧低 下は回路の不均衡を引き起こし、式(5)はもはや成立しなくなるため、テストポ イントＰの電圧は抵抗ジャンクションＪの電圧ともはやイコールではない。 検出手段１０５は電圧比較手段ＶＣも備え、テストポイントＰの電圧と抵抗ジ ャンクションＪの電圧を比較する。テストポイントＰの電圧と、抵抗ジャンクシ ョンＪの電圧の差の絶対値が所定値を上回った場合に(？Ｖ_P−Ｖ_J？＞所定値)、 電圧比較手段は検出信号を出力する。所定値は、公称蓄電池電圧とセル反転後の 蓄電池電圧との差の1/2（すなわち0.5×[(公称蓄電池電圧)−(反転後電圧)])以 下であるのが好ましい。より好ましくは、所定値は、公称蓄電池電圧の1/2以下 である。 電圧比較手段は、例えばテストポイントＰの電圧と抵抗ジャンクションＪの電 圧を比較するコンパレータＶＣである。 図３は、図２の検出手段を一般化した構成を示す。図 ３において、バッテリーパック１０３は直列接続されたＮ段のバッテリーセグメ ント（Ｓ₁...Ｓ_N）に分割され、各バッテリーセグメントは２つ以上の直列接続 された蓄電池を含む。検出手段１０５もＮ個の分割回路（Ｄ₁...Ｄ_N）を有する 。各分割回路Ｄｉは対応するバッテリーセグメントＳｉに並列接続される。（す なわち分割回路Ｄ₁はバッテリーセグメントＳ₁に並列接続され、分割回路Ｄ₂が バッテリーセグメントＳ₂に並列接続される。ここで１≦ｉ≦Ｎ。）各分割回路 Ｄｉは、それぞれ抵抗ジャンクションＪｉを介して直列接続される分割抵抗ＤＲ ＩおよびＤＲ２を有する。 図３の検出手段１０５はＮ個のテストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）を有する。各テ ストポイントＰｉはそれぞれ対応するバッテリーセグメントＳｉ内の２つの蓄電 池群の間に位置し、このバッテリーセグメントＳｉを２つのサブセグメントＳＳ １、ＳＳ２に分割する。各サブセグメントは１以上の蓄電池を含む。 各分割回路Ｄｉの分割抵抗ＤＲ１およびＤＲ２の大きさは、テストポイントＰ ｉの公称電圧が対応する抵抗ジャンクションＪｉの公称電圧とほぼ等しくなるよ うに設定される。 分割抵抗ＤＲ１、ＤＲ２の大きさをこのように設定することによって、各分割 回路Ｄｉにおいて式(5)（すなわち(抵抗ＤＲ１)／(抵抗ＤＲ２)＝Ｖ_SS1／Ｖ_SS2 ）が成立するようにし、これによって図３の回路の平衡を保つ。 分割抵抗ＤＲ１、ＤＲ２をこのように設定し、各蓄電池がほぼ公称蓄電池電圧 を有するとすると、各テストポイントＰｉの電圧が対応の抵抗ジャンクションＪ ｉの電圧とほぼ等しくなり、各分割回路Ｄｉで式(5)が成立する。しかしながら 、いずれかひとつの蓄電池でセル反転が起きると、セル反転の起きた蓄電池の電 圧が急激に低下し、結果的にこの蓄電池を含むサブセグメントおよびセグメント でも電圧が低下する。このようなセグメントでは、もはや式(5)は成立せず、セ グメント内のテストポイントＰの電圧は、このセグメントに並列接続された分割 回路の抵抗ジャンクションの電圧と大きく異なる。（セル反転が起きた蓄電池が バッテリーセグメントＳ₃に含まれる場合、テストポイントＰ₃の電圧と抵抗ジャ ンクションＪ₃の電圧は大きく異なる。） 図３に示す検出手段１０５の電圧比較手段は、各テストポイントＰｉの電圧を それぞれ対応する抵抗ジャンクションＪｉの電圧と比較する。いずれかのテスト ポイントＰｉにおいて、そのテストポイントＰｉの電圧と対応の抵抗ジャンクシ ョンＪｉの電圧の差の絶対値が所定値を上回った場合(？Ｖ_Pi−Ｖ_Ji？＞所定値 、１≦ｉ≦Ｎ)、電圧比較手段は検出信号を出力する。所定値は、公称蓄電池電 圧とセル反転後の蓄電池電圧との差の1/2（すなわち0.5×[(公称蓄電池電圧)−( 反転後電圧)]）以下であるのが好ましい。より好ましくは、所定値は、公称蓄電 池電圧の1/2以下である。 一般に電圧比較手段は、ひとつまたは複数の電圧コンパレータから成り、図３ の例ではＮ個の電圧コンパレータ（ＶＣ₁...ＶＣ_N）を備える。各電圧コンパレ ータ（ＶＣ₁...ＶＣ_N）は、１つ以上のオペアンプを用いて構成してもよいし、 または、上述した電圧比較を周期的に実行し、セル反転を検出した時点で検出信 号を出力するプロセッサによっても実現し得る。 図４は、検出手段１０５の別の実施例を示す。図４の例では、バッテリーパッ クは単一のバッテリーセグメントから成り、このセグメントが複数の蓄電池を含 む。検出手段１０５は、前記単一のバッテリーセグメントＳに並列接続された分 割回路Ｄを有する。分割回路Ｄは直列接続された分割抵抗ＤＲ１およびＤＲ２と 、これらの分割抵抗の間に直列に挿入された電圧降下デバイスＶＤを含む。電圧 降下デバイスは、たとえばモトローラ社のＬＭ２８５／ＬＭ３８５シリーズの電 圧調整ダイオードである。電圧降下デバイスＶＤは、このデバイスの両端の電位 差（電圧降下）が適切な電圧ウィンドウを形成するように選択される。好ましく は、電圧降下デバイスの電位差が、公称蓄電池電圧とセル反転後電圧の差以下と なるように電圧降下デバイスを選択する。より好ましくは、電圧降下デバイスに おける電圧降下は、公称蓄電池電圧以下である。電圧降下デバイスは抵抗性素子 であってもよい。 図４に示す検出回路１０５はまた、バッテリーパック 内の２つの蓄電池群のジャンクションに位置するテストポイントＰを含む。テス トポイントＰは、バッテリーセグメントを２つのサブセグメントＳＳ１とＳＳ２ に分割する。前記第１および第２の分割抵抗ＤＲ１、ＤＲ２の大きさは、テスト ポイントＰの公称電圧が、電圧降下デバイスＶＤの両端４１５、４１７の公称電 圧の平均値とほぼ等しくなるように設定される。先に定義したように、ノード、 端子、あるいはジャンクションでの公称電圧は、各蓄電池が公称電圧（すなわち 評定電圧）を有すると仮定した場合のノード、端子、ジャンクションでの計算さ れた電圧値である。 分割抵抗ＤＲ１、ＤＲ２の大きさをこのように設定することによって、各蓄電 池がほぼ公称電圧にある場合に、テストポイントＰの電圧が電圧降下デバイスＶ Ｄの両端子の電圧値の平均値とほぼ等しくなるように(すなわち、テストポイン トＰの電圧が電圧降下デバイスＶＤによって決定される電圧ウィンドウのほぼ中 心に位置するように)図４の回路の平衡を保つ。 このバッテリーパックのいずれかひとつの蓄電池でセル反転が起きた場合、セ ル反転の起きた蓄電池およびその蓄電池を含むサブセグメント（ＳＳ１またはＳ Ｓ２）で急激に電圧が低下する。この電圧低下は回路の不均衡を引き起こし、( 電圧降下デバイスが適切に選択されたとして)、テストポイントＰの電圧は電圧 降下デバイスで決定される電圧ウィンドウの外に移動してしまう。 図４の検出手段１０５はさらに電圧比較手段ＶＣを備え、テストポイントＰの 電圧を、電圧降下デバイスの両端子での電圧によって決定される電圧ウィンドウ と比較する。テストポイントＰの電圧が電圧ウィンドウの外部にある場合に電圧 比較手段は検出信号を出力し、セル反転が検出されたことを示す。 図４の実施形態では、電圧比較手段はウィンドウコンパレータＷＣで構成され る。ウィンドウコンパレータＷＣは、上限値入力４０５および下限値入力４０７ を有し、これらの入力はそれぞれ電圧降下デバイスの両端４１５、４１７のハイ およびローの電圧と接続される。ウィンドウコンパレータＷＣはさらに、テスト ポイントＰに接続されるテスト入力４０９と、ウィンドウ出力４１１を有する。 図４のウィンドウコンパレータＷＣは一対のオペアンプで構成することができ る。この構成例を図５に示す。第１および第２のオペアンプ５０１、５０３は、 第１のオペアンプ５０１の反転入力が第２のオペアンプ５０３の非反転入力に接 続されるように接続される。これら２つの入力の接続がウィンドウコンパレータ ＷＣのテスト入力４０９を形成する。テスト入力４０９は、電流制限抵抗５１０ を介してテストポイントＰに接続される。第１のオペアンプ５０１の非反転入力 がウィンドウコンパレータＷＣの上限値入力４０５であり、第２のオペアンプ５ ０３の反転入力が下限値入力４０７となる。第１お よび第２のオペアンプの出力は結合されて、ウィンドウ出力４１１となる。ウィ ンドウ出力４１１は電流制限抵抗４１２を介して、バッテリーパックの陽極端子 ＰＯＳに接続される。 電圧比較手段を、適切に電圧比較を行うプロセッサで構成してもよい。この場 合もテストポイントＰの電圧が電圧ウィンドウの外部にある場合に検出信号を出 力する。 図４の検出手段をより一般化したものが図６の構成である。図６において、バ ッテリーパック１０３は直列接続されたＮ段のバッテリーセグメント（Ｓ₁...Ｓ_N ）に分割される。検出手段もＮ個の分割回路（Ｄ₁...Ｄ_N）を有し、各分割回路 Ｄｉは対応するバッテリーセグメントＳｉに並列接続される。各分割回路Ｄｉは 、それぞれ電圧降下デバイスＶＤｉを介して直列接続される分割抵抗ＤＲ１およ びＤＲ２を有する。 電圧降下デバイス（ＶＤ₁...ＶＤ_N）は、各電圧降下デバイスＶＤｉで適切な 電圧ウィンドウが生成されるようなサイズに設定される。各電圧降下デバイスで の電圧降下は、公称蓄電池電圧とセル反転後電圧との差以下であるのが好ましい 。より好ましくは、電圧降下デバイス（ＶＤ₁...ＶＤ_N）は、各電圧降下デバイ スＶＤｉでの電圧降下が公称蓄電池電圧以下となるように設定される。 また、各分割回路Ｄｉの分割抵抗ＤＲ１、ＤＲ２の大きさは、各テストポイン トＰでの電圧が対応する電圧降下デバイスＶＤｉの両端の公称電圧の平均値とほ ぼ等 しくなるように設定される。 分割抵抗をこのように設定し、各蓄電池がほぼ公称電圧近傍にあると仮定する ならば、各テストポイントＰｉの電圧は、各電圧降下デバイスＶＤｉの両端子61 5i、617Iの電圧で決定される電圧ウィンドウのほぼ中心に位置する。もしいずれ かの蓄電池でセル反転が起きた場合、セル反転の起きた蓄電池と、この蓄電池を 含むバッテリーセグメントおよびサブセグメントで急激に電圧が低下する。する と、セル反転を起こした蓄電池を含むセグメント内のテストポイントＰの電圧は 、電圧降下デバイスで決定される電圧ウィンドウの外に移動してしまう。（たと えば、セル反転が起きた蓄電池がバッテリーセグメントＳ₃にある場合、テスト ポイントＰ₃の電圧が電圧降下デバイスＶＤ₃の電圧ウィンドウの外に移動する。 ） 図６の検出手段はさらに電圧比較手段ＶＣを備え、各テストポイントＰｉの電 圧を、対応する電圧降下デバイスＶＤｉの両端子の電圧によって決定される電圧 ウィンドウと比較する。いずれかのテストポイントにおいて、その電圧が対応す る電圧ウィンドウの外部にある場合は、電圧比較手段は検出信号を出力し、セル 反転が検出されたことを示す。 電圧比較手段は１以上のウィンドウコンパレータで構成され、図６の例では、 Ｎ個のウィンドウコンパレータ（ＷＣ₁...ＷＣ_N）で構成される。各ウィンドウ コンパレータＷＣｉは、上限値入力605iおよび下限値入力607i を有し、これらの端子は対応する電圧降下デバイスの両端子615i、617iとそれぞ れ電気接続される。各ウィンドウコンパレータＷＣｉはまたに、対応するテスト ポイントＰｉに接続されるテスト入力609iと、ウィンドウ出力611iを有する。各 ウィンドウコンパレータＷＣｉは一対のオペアンプで構成することができる。電 圧比較手段の別の構成例として、上述の電圧比較を行うことのできるプロセッサ で構成してもよい。 図７および８に、本発明の検出手段のさらに別の実施形態を示す。図７の実施 形態では、検出手段は、バッテリーパック内の隣接する２つの蓄電池群の間にそ れぞれ位置するＮ個のテストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）を有する。ここで、Ｎは１ 以上の整数である。テストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）は高電圧から低電圧の順に並 べられる。（ここで言う電圧とは、各テストポイントＰｉとバッテリーパックの 陰極端との電位差である。） 検出手段はさらに、直列接続されたＮ＋１個の分割抵抗（ＤＲ₁...ＤＲ_N+1） を有する分割回路Ｄを含む。分割回路Ｄは、第１の分割抵抗（ＤＲ₁）が前記バ ッテリーパックの陽極端子に接続され、最後の分割抵抗（ＤＲ_N+1）が前記バッ テリーパックの陰極端子に接続されるように、バッテリーパックに並列接続され る。隣接する２つの分割抵抗ＤｉとＤ_i+1の間には、抵抗ジャンクション（Ｊ₁.. .Ｊ_N）が形成される。分割抵抗（ＤＲ₁...ＤＲ_N+1）の大きさは、各テストポイ ントＰｉの公称電圧 が対応する抵抗ジャンクションＪｉの公称電圧とほぼ等しくなるように設定され る。 図７に示す検出手段は、各テストポイントＰｉの電圧を対応する抵抗ジャンク ションＪｉの電圧と比較する電圧比較手段を備える。電圧比較手段は１以上の電 圧コンパレータで構成され、図７の例ではＮ個の電圧コンパレータ（ＶＣ₁...Ｖ Ｃ_N）で構成される。任意のテストポイントＰｉにおいて、そのテストポイント の電圧と、対応する抵抗ジャンクションＪｉの電圧との差の絶対値が所定値を上 回った場合に、電圧比較手段は検出信号を生成する。前記所定値は、公称蓄電池 電圧とセル反転後電圧との差の１／２以下であるのが好ましい。より好ましくは 、所定値は公称蓄電池電圧の１／２以下である。 図８は本発明の検出手段のさらに別の実施形態を示す。この実施形態でも、分 割回路Ｄは直列接続されたＮ＋１個の分割抵抗（ＤＲ₁...ＤＲ_N+1）と、隣接す る２つの分割抵抗ＤＲ_iとＤＲ_I+1の間に直列に挿入されるＮ個の電圧降下デバイ ス（ＶＤ₁...ＶＤ_N）を含む。図８の例では、分割抵抗（ＤＲ₁...ＤＲ_N+1）の大 きさは、各テストポイントＰｉの公称電圧が、対応する電圧降下デバイスＶＤｉ の両端の公称電圧の平均値になるように設定される。電圧降下デバイス（ＶＤ₁. ..ＶＤ_N）は、各デバイスでの電圧降下が公称蓄電池電圧とセル反転後電圧との 差の１／２以下となるように選択するのが望ましい。さらに好ましくは、各デバ イスでの電圧降下が公称蓄電 池電圧の１／２以下となるように選択される。 図８の検出手段はさらに電圧比較手段を含み、各テストポイントＰｉの電圧を 、対応する電圧降下デバイスＶＤｉの両端子の公称電圧によって決定される電圧 ウィンドウと比較する。いずれかのテストポイントＰｉにおいて、その電圧が対 応する電圧降下デバイスＶＤｉの電圧ウィンドウの外部にある場合は、電圧比較 手段は検出信号を出力して、セル反転が検出されたことを示す。電圧比較手段は ひとつ以上のウィンドウコンパレータで構成され、図８の例ではＮ個のウィンド ウコンパレータ（ＷＣ₁...ＷＣ_N）で構成される。 図９Ａは、本発明のバッテリーパックのモニタ装置のさらに別の実施形態を示 す。この装置は保護手段９１０を備え、検出手段１０５によってセル反転が検出 された場合に、セル反転の起きた蓄電池をダメージから保護する。 セル反転の過程において、バッテリーパックに接続された負荷が高容量の蓄電 池から引き出す電流によって、セル反転が起きた蓄電池のプラス電極が過放電し 、その結果水素ガスが発生する。発生した水素ガスによってバッテリー孔が拡張 し、バッテリーの電解質が漏洩して故障する。そこで保護手段９１０は、負荷１ ０１（多種の負荷の総称）がバッテリーパック１０３から引き出す電流の量を制 限することによってバッテリーパック１０３を保護する。 図９Ｂは、負荷１０１が電気モータ９０１を含む場合に本発明を適用した例を 示すシステムブロック図である。電気モータは、電圧制御された任意のＡＣモー タ、あるいはＤＣモータである。保護手段９１０は、モータ調整手段９１５を含 み、検出手段によってセル反転が検出されたなら、電気モータ９０１がバッテリ ーパック１０３から引き出せる最大電流量を引き下げることによって、バッテリ ーパックの電流放出量を制限する。モータ調整手段９１５の動作例として、例え ば電気モータ９０１に印加される駆動電圧を制限する方法がある。電気モータに 印加される電圧を制限することによって、モータのトルクが制限され、結果的に モータが引き出す電流量が低減される。 図９Ｂのシステムブロック図では、電気モータを駆動するのに必要な電圧は、 モータ制御部９２０を介して電気モータ９０１に印加される。モータ制御部９２ ０が印加する電圧の大きさは、モータスロットル９４０から供給されるモータ制 御信号９３０によって制御される。したがって、モータスロットル９４０を調節 することによって、モータ制御信号のレベルを調整し、モータ制御部９２０を介 して電気モータ９０１に印加される電圧値を制御することができる。 アイソレータ９０５は、検出手段１０５とモータ調整手段９１５の間に直列に 挿入され、検出手段１０５とモータ調整手段９１５の間で電圧と基準値とを分離 する。 アイソレータ９０５はたとえば１以上のオプトアイソレータで実現できる。図９ Ｂの例では、モータ調整手段９１５はアイソレータ９０６を介して、検出手段１ ０５に応じて動作する。 動作の一例では、モータ調整手段９１５は、モータスロットル９４０からモー タ制御部９２０へ供給される電圧制御信号を調節する。検出手段１０５がセル反 転を検出したならば、モータ調整手段は９１５は電圧制御信号を調節して電気モ ータ９０１の駆動電圧を規制する。 図１０Ａはモータスロットルの構成例を示す。図１０Ａの例では、モータスロ ットルは抵抗Ｒ１０３０に直列接続された分圧計ＰＯＴ１を含む分割回路であり 、モータ制御信号９３０は、単純に分圧計ＰＯＴ１の両端の電位差である。分圧 計ＰＯＴ１の抵抗を減少するか、あるいは抵抗Ｒ１０３０の抵抗値を増加するこ とによって、分圧計ＰＯＴ１の電位差、すなわちモータ制御信号のレベルを低減 できる。この信号レベルの低減に応じて、モータ制御部９２０は電気モータ９０ １に印加する電圧を引き下げる。 図１０Ｂの例では、セル反転の検出があった場合に、モータ制御手段９１５は 抵抗Ｒ１０３０に少なくともひとつの追加抵抗Ｒ１０４０を直列接続して、Ｒ１ ０３０の抵抗値を効果的に増大させる。この方法によっても分圧計ＰＯＴ１の電 位を下げるという同様の機能が達せられる。結果的に、電気モータ９０１に印加 される駆動電 圧を低減できる。 図１１は、モータ調整手段９１５の概略回路図である。モータ調整手段９１５ は、抵抗Ｒ１０４０とＲ１０３０との直列接続をスイッチングするためのリレー 手段１１０３と、上記スイッチングのタイミングを制御するリレー制御手段１１ ０１とを備える。リレー手段１１０３はリレー制御手段によるタイミング制御に 応じて動作する。リレー制御手段１１０１は、アイソレータ９０５を介して検出 手段１０５に電気的に接続されている。 図１１の例では、リレー手段１１０３は、ひとつ以上のリレー１１０５と、各 リレー１１０５にスイッチングのための十分な電流を供給するための、リレーと 同数のリレー駆動部１１０６とを有する。各リレー駆動部１１０６は、たとえば ひとつ以上のトランジスタで構成できる。 リレー制御手段１１０１は、ひとつ以上の電圧比較器１１０７を含み、各電圧 比較器１１０７は可変入力１１０９、基準入力１１１１、および比較出力１１１ ３を有する。 可変入力１１０９は可変電圧源に接続される。図１１の例では、可変電圧源は 直列に接続されたタイミングレジスタＲ１１６０とタイミングキャパシタＣ１１ ７０によって実現される。各比較器１１０７の可変入力は、タイミングレジスタ Ｒ１１６０とタイミングキャパシタＣ１１７０のジャンクションに接続される。 可変入力１１ ０９の電圧は、タイミングレジスタＲ１１６０およびタイミングキャパシタＣ１ １７０の値に応じた増加率で増加する。したがってこれらの値は、リレースイッ チのタイミングを制御すべき値に設定される。 基準入力１１１１はそれぞれ基準電圧に接続される。図１１の例では、基準電 圧は分圧計ＰＯＴ２によって供給される。分圧計ＰＯＴ２の一端は電圧供給ポイ ントＶ１に接続され、他端は接地（ＧＮＤ）されている。これら比較器の比較出 力１１１３は、それぞれ対応のリレー駆動部１１０６に接続される。 図１１の例では、電圧比較器１１０７はオペアンプを用いて実現される。各オ ペアンプの反転入力および非反転入力は、それぞれ電圧比較器１１０７の可変入 力１１０９および基準入力１１１１に対応する。各オペアンプの出力は電流制限 抵抗Ｒ１１２０に接続される。 検出手段１０５は、アイソレータ９０５を介してモータ調整手段９１５に電気 接続される。アイソレータ９０５はタイミングレジスタＲ１１６０とタイミング キャパシタＣ１１７０のジャンクションに接続される。セル反転が検出されると 、タイミングキャパシタＣ１１７０が充電して可変入力１１０９の電圧が上昇す る。可変入力１１０９の電圧が基準入力１１１１の電圧以上に上昇した場合に、 比較出力１１１３はリレー駆動部１１０６をＯＮしてリレー１１０５を切り替え 、追加抵抗Ｒ１０４０を抵抗Ｒ１０３０に直列接続する。上述したように、 アイソレータ９０５はひとつまたは複数のオプトアイソレータで実現することが できる。 このように、本明細書で開示されるバッテリーパックのモニタ装置では、バッ テリーパックは直列接続された２つ以上の蓄電池から成り、モニタ装置はバッテ リーパックのセル反転を検出する検出手段と、前記検出手段によるセル反転の検 出に応じてバッテリーパックから引き出される電流量を制限する保護手段とを備 える。保護手段はたとえばモータ調整手段であり、一実施例では、検出手段によ るセル反転の検出に応じて、電気モータがバッテリーセルから引き出す電流の量 を制限する。モータ調整手段は、セル反転が検出されたときに、モータスロット ルからモータ制御部に供給される電圧制御信号を調整し、これによってモータ制 御部は電気モータに印加する駆動電圧を制限する。電圧調整手段の構成例は上述 した通りである。 本発明はまた、直列接続された複数の蓄電池を有するバッテリーパック内のセ ル反転を検出する方法を提供する。この方法は、まずバッテリーパックを直列接 続されたＮ段のバッテリーセグメント（Ｓ₁...Ｓ_N：Ｎは１以上の整数）に分割 する。各バッテリーセグメントは、直列接続された２個以上の蓄電池を含むが、 各セグメント内の蓄電池の数は異なってもよい。次いで、各バッテリーセグメン ト（Ｓ₁...Ｓ_N）に、Ｎ個の分割回路（Ｄ₁...Ｄ_N）の各々をそれぞれ並列接続す る。各分割回路 は、抵抗ジャンクションを介して直列接続される第１および第２の分割抵抗を有 する。 さらに、各バッテリーセグメント（Ｓ₁...Ｓ_N）内の直列接続された２つの蓄 電池間のジャンクションにそれぞれテストポイントを設けて、トータルＮ個のテ ストポィント（Ｐ₁...Ｐ_N）を設定する。各テストポイントＰｉは、対応のバッ テリーセグメントを第１および第２のサブセグメントに分ける。第１および第２ のサブセグメント内の蓄電池の数は同一でなくてもよい。好ましくは、各分割回 路Ｄｉの第１および第２の分割抵抗は、各テストポイントＰｉの公称電圧が対応 する分割回路Ｄｉの抵抗ジャンクションの公称電圧とほぼ等しくなるように設定 される。 各テストポイントＰｉの電圧を、対応する分割回路Ｄｉの抵抗ジャンクション の電圧と比較し、いずれかのテストポイントＰｉにおいて、その電圧と対応する 分割回路Ｄｉの抵抗ジャンクションの電圧との差の絶対値が所定値を上回る場合 に検出信号を生成する。所定値は、公称蓄電池電圧とセル反転後電圧の差の１／ ２以下であるのが好ましく、より好ましくは、所定値を公称蓄電池電圧の半分以 下とする。 本発明は、直列接続された複数の蓄電池を有するバッテリーパックのセル反転 を検出するさらに別の方法を開示する。まず、バッテリーパックを直列接続され たＮ段のバッテリーセグメント（Ｓ₁...Ｓ_N：Ｎは１以上の整 数）に分割する。各バッテリーセグメントは、直列接続された２個以上の蓄電池 を含むが、各セグメント内の蓄電池の数は同一である必要はない。 次いで、各バッテリーセグメント（Ｓ₁...Ｓ_N）に、Ｎ個の分割回路（Ｄ₁... Ｄ_N）の各々をそれぞれ並列接続する。各分割回路は、電圧降下デバイスを介し て直列接続される第１および第２の分割抵抗を有する。好ましくは、各電圧降下 デバイスは１つ以上の電圧調整ダイオードを含む。電圧調整ダイオードとしては 、たとえばモトローラのLM285／LM385シリーズを用いる。 さらに、各バッテリーセグメント（Ｓ₁...Ｓ_N）内の直列接続された２つの蓄 電池間のジャンクションにそれぞれテストポイントを設けて、トータルＮ個のテ ストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）を設定する。各テストポイントＰｉは、対応のバッ テリーセグメントを２つのサブセグメント、すなわち第１および第２のサブセグ メントに分ける。第１および第２のサブセグメント内の蓄電池の数は同一でなく てもよい。 好ましくは、各分割回路Ｄｉの第１および第２の分割抵抗は、各テストポイン トＰｉの公称電圧が、対応する分割回路Ｄｉの電圧降下デバイスの両端の公称電 圧の平均値とほぼ等しくなるように設定される。各電圧降下デバイスの電圧降下 は、公称蓄電池電圧とセル反転後電圧の差以下となるように選択される。より好 ましくは、各電圧降下デバイスの電圧降下は、公称蓄電池電圧以下で ある。 各テストポイントＰｉの電圧を、対応する分割回路Ｄｉの電圧降下デバイスの 両端の電圧で決定される電圧ウィンドウと比較し、いずれかのテストポイントＰ ｉにおいて、その電圧が対応の電圧ウィンドウの外部にある場合に検出信号を生 成する。 上述の例では、バッテリーパックは直列接続された複数の蓄電池を含む。バッ テリーパックはひとつ以上のターミナルポイントによって、複数の直列接続され るバッテリーセグメントに分割される。各バッテリーセグメントは、直列接続さ れた１以上の蓄電池を含む。 本発明は、「汎用」バッテリーパックにも適用することができる。「汎用」バ ッテリーパックとは、直列接続された１以上のバッテリーセグメント（Ｓ₁...Ｓ_N ）に代えて、「汎用」バッテリーセグメントを用いたバッテリーパックとして 定義される。「汎用」バッテリーセグメントは２以上の並列接続された標準バッ テリーセグメントから成る。（標準バッテリーセグメントは２以上の直列接続さ れた蓄電池を含むものである。） 図１２は、このような汎用バッテリーパック１２０１の一例を示すものである 。汎用バッテリーパック１２０１は２つの汎用バッテリーセグメント１２０５、 １２０７を含み、各汎用バッテリーセグメントは４つの標準バッテリーセグメン トから成る。汎用バッテリーセグメント１２０５内の標準バッテリーセグメント １２１０は、 ２つの直列接続された蓄電池群１２１４を、他方の汎用バッテリーセグメント１ ２０７内の標準バッテリーセグメント１２１２は、直列接続された蓄電池群１２ １４を３つ含む。 以上述べたように、本発明によれば、セル反転によるバッテリーの電圧低下を すみやかに検出することができる。また、セル反転以外の原因によるバッテリー の電圧低下も検出することができる。例えば（内部のオーバーヒートによって） バッテリー内の内部抵抗が増大した場合にも電圧低下が起きるが、このような電 圧低下も本発明の装置および方法によって検出することができる。 以上、本発明を特定の実施形態および手順に基づいて説明したが、本発明はこ れらの実施例に限定されるものではなく、添付の請求の範囲に定義される本発明 の趣旨および範囲内で、多様な変更、変形、均等物が可能であることは言うまで もない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リジョイ、アンドレア エル. アメリカ合衆国 48315 ミシガン州 カ ウンティ オブ メイコム シェルビー タウンシップ ウエストレイク ドライブ 47420

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．直列接続された複数の蓄電池から成るバッテリーパックをモニタする装置で あって、前記バッテリーパックは直列接続されたＮ段のバッテリーセグメント（ Ｓ₁...Ｓ_N：Ｎは１以上の整数）に分割され、各バッテリーセグメントは２個以 上の直列接続された蓄電池を含み、前記バッテリーパックのモニタ装置は、 バッテリーパックのセル反転を検出する検出手段を備え、前記検出手段は、 前記バッテリーセグメント（Ｓ₁...Ｓ_N）の各々に並列接続され、抵抗ジ ャンクションを介して直列接続される第１および第２の分割抵抗をそれぞれ有す るＮ個の分割回路（Ｄ₁...Ｄ_N）と、 前記各バッテリーセグメント（Ｓ₁...Ｓ_N）内の隣接する２つの蓄電池群 のジャンクションに位置するＮ個のテストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）と、 前記各テストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）の電圧を、対応する分割回路（Ｄ₁.. .Ｄ_N）の抵抗ジャンクションの電圧と比較する電圧比較手段と を含むことを特徴とするバッテリーパックのモニタ装置。 ２．前記電圧比較手段は、いずれかのテストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）において、 そのテストポイントの電圧と、対応する分割回路（Ｄ₁...Ｄ_N）の抵抗ジャンク ションの 電圧の差の絶対値が所定値を上回った場合に検出信号を生成し、前記所定値は、 公称蓄電池電圧の１／２以下であることを特徴とする請求項１に記載のモニタ装 置。 ３．前記各分割回路（Ｄ₁...Ｄ_N）の第１および第２の分割抵抗の大きさは、各 テストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）の公称電圧が、対応する分割回路（Ｄ₁...Ｄ_N）の 抵抗ジャンクションの公称電圧とほぼ等しくなるように設定されることを特徴と する請求項１に記載のモニタ装置。 ４．前記モニタ装置は、前記各分割回路（Ｄ₁...Ｄ_N）の第１分割抵抗と第２分 割抵抗の間に直列に挿入されるＮ個の電圧降下デバイス（ＶＤ₁...ＶＤ_N）をさ らに備え、前記電圧比較手段は、前記各テストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）の電圧を 、対応する電圧降下デバイス（ＶＤ₁...ＶＤ_N）の両端の電圧によって決定され る電圧ウィンドウと比較し、いずれかのテストポィント（Ｐ₁...Ｐ_N）において 、そのテストポイントの電圧が対応の電圧降下デバイスの電圧ウィンドウの外部 にある場合は検出信号を生成することを特徴とする請求項１に記載のモニタ装置 。 ５．前記各電圧降下デバイス（ＶＤ₁...ＶＤ_N）の電圧降下は、公称蓄電池電圧 以下であることを特徴とする請求項４に記載のモニタ装置。 ６．前記各分割回路（Ｄ₁...Ｄ_N）の第１および第２の分割抵抗の大きさは、各 テストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）の公称電圧が、対応する電圧降下デバイスの両端 の公称電圧の平均値となるように設定されることを特徴とする請求項４に記載の モニタ装置。 ７．前記電圧比較手段は、ひとつ以上のウィンドウコンパレータを含むことを特 徴とする請求項４に記載のモニタ装置。 ８．前記電圧降下デバイス（ＶＤ₁...ＶＤ_N）の各々は、ひとつ以上の電圧調整 ダイオードを有することを特徴とする請求項４に記載のモニタ装置。 ９．前記モニタ装置は、前記検出手段がセル反転を検出した場合に、この検出に 基づいて前記バッテリーパックから引き出される電流の量を制限する保護手段を さらに備えることを特徴とする請求項１に記載のモニタ装置。 １０．前記保護手段は、前記検出手段がセル反転を検出した場合に、前記検出に 基づいて、前記バッテリーパックから電流の供給を受けている電気モータの駆動 電圧を制限するモータ調整手段を含むことを特徴とする請求項９に記載のモニタ 装置。 １１．前記モータ調整手段は、モータスロットルからモータ制御部に出力される 電圧制御信号を調整し、前記検出手段がセル反転を検出した場合に、前記電圧制 御信号を調節することによって、前記モータ制御部に電気モータの駆動電圧を制 限させることを特徴とする請求項１０に記載のモニタ装置。 １２．直列接続された複数の蓄電池と、陽極端子および陰極端子とを有するバッ テリーパックをモニタする装置であって、前記モニタ装置は、 バッテリーパックのセル反転を検出する検出手段を備え、前記検出手段は、 前記バッテリーパックの隣り合う２つの蓄電池群のジャンクションにそれ ぞれ位置し、高電位から低電位の順に配置されるＮ個のテストポイント（Ｐ₁... Ｐ_N）と、 前記バッテリーパックに並列接続される分割回路であって、前記分割回路 は直列接続されたＮ＋１個の分割抵抗（ＤＲ₁...ＤＲ_N+1）と、隣接する２つの 分割抵抗間に形成されるＮ個の抵抗ジャンクション（Ｊ₁...Ｊ_N）とを含み、第 １の分割抵抗（ＤＲ₁）は前記バッテリーパックの陽極端子に接続され、最後の 分割抵抗（ＤＲ_N+1）は前記バッテリーパックの陰極端子に接続される分割回路 と、 前記各テストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）の電圧を、対応する抵抗ジャンクシ ョン（Ｊ₁...Ｊ_N）の電圧と比較する電圧比較手段と を含むことを特徴とするバッテリーパックのモニタ装置。 １３．前記電圧比較手段は、前記いずれかのテストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）にお いて、そのテストポイントの電圧と、対応する抵抗ジャンクション（Ｊ₁...Ｊ_N ）の電圧との差の絶対値が所定値を上回った場合に検出信号を生成し、前記所定 値は、公称蓄電池電圧の半分以下であることを特徴とする請求項１２に記載のモ ニタ装置。 １４．前記分割抵抗（ＤＲ₁...ＤＲ_N+1）の大きさは、各テストポイント（Ｐ₁.. .Ｐ_N）の公称電圧が、対応する抵抗ジャンクション（Ｊ₁...Ｊ_N）の公称電圧と ほぼ等しくなるように設定されることを特徴とする請求項１２に記載のモニタ装 置。 １５．前記分割回路は、各々が隣接するつの分割抵抗（ＤＲ₁...ＤＲ_N+1）間に 直列に挿入されるＮ個の電圧降下デバイス（ＶＤ₁...ＶＤ_N）をさらに含み、前 記電圧比較手段は、前記各テストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）の電圧を、対応する電 圧降下デバイス（ＶＤ₁...ＶＤ_N）の両端子の電圧によって決定される電圧ウィ ンドウと比較す ることを特徴とする請求項１２に記載のモニタ装置。 １６．前記電圧比較手段は、いずれかのテストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）において 、その電圧が対応する電圧降下デバイス（ＶＤ₁...ＶＤ_N）の電圧ウィンドウの 外部にある場合は検出信号を生成することを特徴とする請求項１５に記載のモニ タ装置。 １７．前記各電圧降下デバイス（ＶＤ₁...ＶＤ_N）の電圧降下は、公称蓄電池電 圧以下であることを特徴とする請求項１５に記載のモニタ装置。 １８．前記分割抵抗（ＤＲ₁...ＤＲ_N+1）の大きさは、前記各テストポイント（ Ｐ₁...Ｐ_N）の公称電圧が、対応する電圧降下デバイス（ＶＤ₁...ＶＤ_N）の両端 の公称電圧の平均値となるように設定されることを特徴とする請求項１５に記載 のモニタ装置。 １９．前記モニタ装置は、前記検出手段がセル反転を検出した場合に、前記検 出に基づいて、前記バッテリーパックから引き出される電流量を制限する保護手 段をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載のモニタ装置。 ２０．直列接続された複数の蓄電池を有するバッテリー パックをモニタする装置であって、 前記バッテリーパックのセル反転を検出する検出手段と、 前記検出手段がセル反転を検出した場合に、この検出に基づいて前記バッテリ ーパックから引き出される電流量を制限する保護手段と を備えることを特徴とするモニタ装置。 ２１．前記保護手段は、前記検出手段によるセル反転の検出に基づいて、前記バ ッテリーパックから電流の供給を受けている電気モータの駆動電圧を制限するモ ータ調整手段を含むことを特徴とする請求項２０に記載のモニタ手段。 ２２．前記モータ調整手段は、モータスロットルからモータ制御部に出力される 電圧制御信号を調整するように構成され、前記検出手段がセル反転を検出した場 合に前記電圧制御信号を調節して、前記モータ制御部に前記電気モータの駆動電 圧を制限させることを特徴とする請求項２１に記載のモニタ装置。 ２３．直列接続された複数の蓄電池を有するバッテリーパックのセル反転を検出 する方法であって、 バッテリーパックを、各段が直列接続された２個以上の蓄電池を含むように、 Ｎ段の直列接続されたバッテ リーセグメント（Ｓ₁...Ｓ_N：Ｎは１以上の整数）に分割するステップと、 前記各バッテリーセグメント（Ｓ₁...Ｓ_N）に、各々が抵抗ジャンクションを 介して直列接続される第１および第２の分割抵抗を有するＮ個の分割回路（Ｄ₁. ..Ｄ_N）をそれぞれ並列接続するステップと、 前記各バッテリーセグメント（Ｓ₁...Ｓ_N）内の直列接続された２つの蓄電池 群のジャンクションにそれぞれテストポイントを設けて、トータルＮ個のテスト ポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）を設定するステップと、 各テストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）の電圧を、前記Ｎ個の分割回路（Ｄ₁...Ｄ_N） の対応する抵抗ジャンクションの電圧と比較するステップと、 前記テストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）のいずれかにおいて、そのテストポイント の電圧と対応する分割回路の抵抗ジャンクションの電圧との差の絶対値が所定値 を上回る場合に検出信号を生成するステップと を含み、前記所定値は、公称蓄電池電圧の半分以下であることを特徴とするバッ テリーパックのモニタ方法。 ２４．前記各分割回路（Ｄ₁...Ｄ_N）の第１および第２の分割抵抗の大きさは、 前記各テストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）の公称電圧が対応する分割回路（Ｄ₁...Ｄ_N ）の抵抗ジャンクションの公称電圧とほぼ等しくなるように設定されることを特 徴とする請求項２３に記載の方法。 ２５．直列接続された複数の蓄電池を有するバッテリーパックのセル反転を検出 する方法であって、 前記バッテリーパックを、各段が２個以上の直列接続の蓄電池を含むように、 Ｎ段の直列接続されたバッテリーセグメント（Ｓ₁...Ｓ_N：Ｎは１以上の整数） に分割するステップと、 前記各バッテリーセグメント（Ｓ₁...Ｓ_N）に、各々が電圧降下デバイスを介 して直列接続される第１および第２の分割抵抗を有するＮ個の分割回路（Ｄ₁... Ｄ_N）をそれぞれ並列接続するステップと、 前記各バッテリーセグメント（Ｓ₁...Ｓ_N）内の直列接続された２つの蓄電池 群のジャンクションにそれぞれテストポイントを設けて、トータルＮ個のテスト ポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）を設定するステップと、 各テストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）の電圧を、対応する分割回路（Ｄ₁...Ｄ_N）の 電圧降下デバイスの両端の電圧で決定される電圧ウィンドウと比較するステップ と、 前記テストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）のいずれかにおいて、そのテストポイント の電圧が、対応する電圧降下デバイスの電圧ウィンドウの外部にある場合に検出 信号を生成するステップと を含むセル反転検出方法。 ２６．前記各分割回路（Ｄ₁...Ｄ_N）の第１および第２ の分割抵抗の大きさは、各テストポイント（Ｐ₁...Ｐ_N）の公称電圧が、対応す る分割回路の電圧降下デバイスの両端の公称電圧の平均値にほぼ等しくなるよう に設定されることを特徴とする請求項２５に記載の方法。 ２７．前記各分割回路（Ｄ₁...Ｄ_N）の電圧降下デバイスの電圧降下は公称蓄電 池電圧以下であることを特徴とする請求項２５に記載の方法。 ２８．前記各分割回路（Ｄ₁...Ｄ_N）の電圧降下デバイスは、ひとつ以上の電圧 調整ダイオードを含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。