JP2014157075A - 電池電圧検出装置、組電池管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】汎用性が高く、組電池の各電池セルの電圧を正確に検出できる電池電圧検出装置と組電池管理システムを提供する。
【解決手段】電池電圧検出装置１１〜１３は、監視部１と、監視部１に接続された複数の電圧入力端子Ｕ０〜Ｕ１２とを備える。監視部１は、組電池Ｋを構成する電池セルＣの電圧を検出する電圧検出部１ａの検出結果に基づいて、電池セルＣの電圧を監視する。電池モジュールＭ１〜Ｍ４には、当該モジュールＭ１〜Ｍ４の正極および負極、ならびに電池セルＣ同士の接続点にそれぞれ接続された電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８が設けられる。１つの電池電圧検出装置１１〜１３における電圧入力端子Ｕ０〜Ｕ１２の数は、１つまたは複数の電池モジュールＭ１〜Ｍ４における電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８の数と異なっている。電池電圧検出装置１１〜１３を複数設けて、各電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８を余すことなく、各電圧入力端子Ｕ０〜Ｕ１２に接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池セルが複数直列に接続して成る電池モジュールを、接続部材により複数直列に接続して成る組電池に対して、各電池セルの電圧を検出するための技術に関する。

たとえば、特許文献１〜３に開示されているように、電池セルを複数直列に接続して成る電池モジュールを、複数直列に接続して成る組電池がある。電池モジュール同士の接続には、特許文献１に開示されているように、バスバーやリード線などの接続部材が用いられている。また、特許文献４〜６に開示されているように、電池セルを複数直列に接続して成る組電池もある。

組電池の両極と電池セル間からは、電圧検出端子がそれぞれ延出している。各電圧検出端子の先端は、電池電圧検出装置の電圧検出部に設けられた各電圧入力端子の先端に接続されている。電圧検出部は、各電圧入力端子を介して、各電圧検出端子の電位差を測定し、該測定結果に基づいて、各電池セルの電圧を検出する。

特許文献２〜４には、組電池の各電池セルの電圧を正確に検出する電池電圧検出装置が開示されている。

特許文献２では、各電池セルの両側の電圧を、抵抗分圧回路で分圧した後、電圧検出部で検出する。また、各電池モジュールの基準電位を、抵抗分圧回路のスイッチとダイオードを通して電圧検出部に送る。さらに、抵抗分圧回路のスイッチとダイオードによる電圧降下をキャンセルする電圧を、補償回路のスイッチとダイオードにより電圧検出部に示す。

特許文献３では、電池モジュール同士をヒューズにより直列に接続している。そして、電圧検出部が、ヒューズの一端の中間基準点に対する電池セル同士の接続点の電圧と、中間基準点に対するヒューズの他端と電池モジュールとの接続点の電圧とを検出する。また、演算回路が、電圧検出部の検出結果に基づいて、１つまたは複数の電池セルの電圧とヒューズによる電圧降下を演算し、さらにヒューズによる電圧降下により電池セルの電圧を補正する。

特許文献４では、電圧測定部が、電圧検出端子を介して各電池セルの電圧を測定する。また、接触抵抗算出部が、各電圧検出端子に生じる接触抵抗を算出する。そして、電圧演算部が、電圧測定部の測定結果と接触抵抗算出部の算出結果を用いて、各電池セルの電圧を算出する。

検出された各電池セルの電圧は、特許文献５、６に開示されているように、制御手段に出力されて、充電制御や異常判定などを行うために用いられる。

特許文献５では、制御装置が、各電池セルの電圧のうち、最低の電圧と他の電圧との電圧差を算出し、各電圧差と所定値とを比較した結果に基づいて、各電池セルに対する充電を開始または停止する。

特許文献６では、各電池セルの電圧だけでなく、組電池の電圧も検出される。具体的には、組電圧検出回路が、組電池の両極に接続された電圧検出端子を介して、組電池の電圧を検出し、該検出結果を制御回路へ出力する。そして、制御回路が、各電池セルの電圧の合計を算出し、該合計と組電池の電圧を比較した結果に基づいて、異常の有無を判断する。

特開２０１０−９９９１号公報 特開２０００−１９９７７１号公報 特開２００８−７６３３９号公報 特開２０１２−２２０３４４号公報 特開平８−１９１８８号公報 特開平１１−２５２８０９号公報

多数の電池モジュールを直列に接続して、組電池を構成すると、組電池の容量が大きくなるが、電池セルや電圧検出端子の数も多くなる。また、１つの電池電圧検出装置の電圧検出部における電圧入力端子の数や電圧検出能力には、限界がある。このため、組電池を構成する電池モジュールや電池セルが多数ある場合、１つの電池電圧検出装置では各電池セルの電圧を検出できなくなる。

また、組電池を構成する電池モジュールや電池セルの数は、組電池の用途などにより様々である。このため、設計した１つまたは複数の電池モジュールにおける電圧検出端子の数と、既存の電池電圧検出装置における電圧入力端子の数とが、一致しないことがある。この場合に、１つまたは複数の電池モジュールに対して端子数が整合するように、電池電圧検出装置を開発するのでは、汎用性が低くなる。

さらに、電池モジュール同士をバスバーなどの接続部材により接続すると、接続部材に電流が流れたときに、電圧降下が生じる。このため、電圧検出部で各電池セルの電圧を正確に検出できないおそれがある。

本発明の課題は、汎用性が高く、組電池の各電池セルの電圧を正確に検出することができる電池電圧検出装置および組電池管理システムを提供することである。

本発明の電池電圧検出装置は、電池セルを複数直列に接続して成る電池モジュールを、接続部材により複数直列に接続して成る組電池の各電池セルの電圧を検出する装置であって、電池セルの電圧を検出する電圧検出部を含み、当該電圧検出部の検出結果に基づいて電池セルの電圧を監視する監視部と、この監視部に接続された複数の電圧入力端子とを備える。各電池モジュールには、当該モジュールの正極および負極、ならびに電池セル同士の接続点にそれぞれ接続された複数の電圧検出端子が設けられている。１つの当該電池電圧検出装置における電圧入力端子の数は、１つまたは複数の電池モジュールにおける電圧検出端子の数と異なっており、当該電池電圧検出装置を複数設けて、各電圧検出端子を余すことなく、各電圧入力端子に接続する。

また、本発明の組電池管理システムは、電池セルを複数直列に接続して成る電池モジュールを、接続部材により複数直列に接続して成る組電池と、電池セルの電圧を検出する電池電圧検出装置と、を備えている。電池電圧検出装置は、電池セルの電圧を検出する電圧検出部を含み、当該電圧検出部の検出結果に基づいて電池セルの電圧を監視する監視部と、この監視部に接続された複数の電圧入力端子と、を備えている。各電池モジュールには、当該モジュールの正極および負極、ならびに電池セル同士の接続点にそれぞれ接続された複数の電圧検出端子が設けられる。１つの電池電圧検出装置における電圧入力端子の数は、１つまたは複数の電池モジュールにおける電圧検出端子の数と異なっており、電池電圧検出装置を複数設けて、各電圧検出端子を余すことなく、各電圧入力端子に接続する。

上記によると、組電池の正極および負極、電池セル同士の接続点、および各電池モジュールと接続部材の接続点に、複数の電圧検出端子が設けられている。また、１つまたは複数の電池モジュールにおける電圧検出端子の数と、１つの電池電圧検出装置における電圧入力端子の数とが異なっていても、電池電圧検出装置を複数設けることで、各電圧検出端子を全て、各電圧入力端子に接続できる。このため、組電池を構成する電池モジュールや電池セルが多数あっても、複数の電池電圧検出装置の電圧検出部で、電圧入力端子および電圧検出端子を介して、接続部材による電圧降下の影響を受けずに、各電池セルの電圧を検出することができる。また、電池モジュール、電池セル、および電圧検出端子の数がいくつであっても、電池電圧検出装置を汎用的に使用することができる。よって、本発明の電池電圧検出装置および組電池管理システムは、汎用性が高く、組電池の各電池セルの電圧を正確に検出することができる。

また、本発明では、電圧検出部は、電圧入力端子に接続された電圧検出端子の電位差を測定し、該測定結果に基づいて各電池セルの電圧および接続部材による電圧降下分を検出してもよい。

また、本発明では、電池電圧検出装置は、電圧入力端子に接続された電圧検出端子のうち、最高電位にある電圧検出端子と最低電位にある電圧検出端子の電位差を測定する総電位測定部と、総電位測定部の測定結果および電圧検出部の検出結果に基づいて、異常の有無を判定する異常判定部と、をさらに備えていてもよい。

また、本発明では、異常判定部は、総電位測定部が測定した電位差から、電圧検出部が検出した接続部材による電圧降下分を減算した値と、電圧検出部が検出した各電池セルの電圧の合計値とを比較した結果に基づいて、異常の有無を判定してもよい。

さらに、本発明では、各電池電圧検出装置と接続された組電池管理装置をさらに含み、組電池管理装置は、制御部と、組電池の最高電位にある電圧検出端子と最低電位にある電圧検出端子の電位差を測定する組電位測定部とを備え、制御部は、組電池における全ての電池セルの電圧の合計値と全ての接続部材による電圧降下分の合計値とをそれぞれ算出し、該算出結果と組電位測定部の測定結果に基づいて、異常の有無を判定してもよい。

本発明によれば、汎用性が高く、組電池の各電池セルの電圧を正確に検出できる電池電圧検出装置および組電池管理システムを提供することが可能となる。

本発明の実施形態による組電池管理システムを示した図である。 図１の電池電圧検出装置の動作を示したフローチャートである。 図１の組電池管理システムの一部を示した図である。 図１の電池電圧検出装置の電圧測定結果の一例を示した図である。 図１の組電池管理装置の動作を示したフローチャートである。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。

まず、実施形態による組電池管理システム１００の構成を、図１を参照しながら説明する。

組電池管理システム１００は、たとえば電気自動車や電気二輪車などの電動車両に搭載される。電池管理システム１００には、組電池Ｋ、電池電圧検出装置１１〜１３、および組電池管理装置１０が含まれている。電池電圧検出装置１１〜１３は複数設けられ、それぞれ組電池管理装置１０と通信線３０により接続されている。

組電池Ｋは、電動車両のモータの電源である。複数の電池セルＣ（本例では８個）が直列に接続されることで、各電池モジュールＭ１〜Ｍ４が構成されている。そして、複数の電池モジュールＭ１〜Ｍ４（本例では４個）がバスバー２０により直列に接続されることで、組電池Ｋが構成されている。バスバー２０は、本発明の「接続部材」の一例である。

各電池モジュールＭ１〜Ｍ４には、複数の電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８が設けられている。詳しくは、各電池モジュールＭ１〜Ｍ４の正極および負極、ならびに電池セルＣ同士の接続点からそれぞれ導出されるように、各電池モジュールＭ１〜Ｍ４に９本の電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８が設けられている。つまり、組電池Ｋの正極および負極、電池セルＣ同士の接続点、および各電池モジュールＭ１〜Ｍ４とバスバー２０の接続点に、電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８の一端がそれぞれ接続されている。電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８の他端は、コネクタＥ２に接続されている。コネクタＥ２は、中継用のコネクタであって、電圧検出ラインＬ０〜Ｌ１２によりコネクタＥ１と接続されている。

各電池電圧検出装置１１〜１３には、監視ＩＣ１、フィルタ・バランサ回路２、総電位測定回路３、通信部４、温度測定回路５、およびコネクタＥ１が備わっている。これらの各部は、１枚の基板上に実装されている。監視ＩＣ１内には、電圧検出部１ａと異常判定部１ｂが設けられている。監視ＩＣ１は、電圧検出部１ａの検出結果や異常判定部１ｂの判定結果に基づいて、電池セルＣの電圧や異常有無を監視する。また、監視ＩＣ１は、温度測定回路５の測定結果に基づいて、電池セルＣの温度を監視する。監視ＩＣ１は、本発明の「監視部」の一例である。

各電池電圧検出装置１１〜１３のコネクタＥ１には、複数の電圧入力端子Ｕ０〜Ｕ１２が設けられている。各電圧入力端子Ｕ０〜Ｕ１２には、接続ラインＳ０〜Ｓ１２の一端が接続されている。接続ラインＳ０〜Ｓ１２の他端は、監視ＩＣ１の各端子（図示省略）に接続されている。したがって、監視ＩＣ１は、接続ラインＳ０〜Ｓ１２を介して、電圧入力端子Ｕ０〜Ｕ１２に接続されている。接続ラインＳ０を除く接続ラインＳ１〜Ｓ１２には、フィルタ・バランサ回路２が接続されている。

１つの電池電圧検出装置１１〜１３における電圧入力端子Ｕ０〜Ｕ１２の数（本例では１３個）は、１つまたは複数の電池モジュールＭ１〜Ｍ４における電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８の数（９×Ｎ個、Ｎは電池モジュール数）と異なっている。

各電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８は余ることなく、コネクタＥ２と各電圧検出ラインＬ０〜Ｌ１２を介して、コネクタＥ１の各電圧入力端子Ｕ０〜Ｕ１２に接続されている。

上記により、電池モジュールＭ１の電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８および電池モジュールＭ２の電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ３が、電池電圧検出装置１１の監視ＩＣ１と接続されている。また、電池モジュールＭ２の電圧検出端子Ｔ４〜Ｔ８および電池モジュールＭ３の電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ６が、電池電圧検出装置１２の監視ＩＣ１と接続されている。さらに、電池モジュールＭ３の電圧検出端子Ｔ７、Ｔ８および電池モジュールＭ４の電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８が、電池電圧検出装置１３の監視ＩＣ１と接続されている。

電池電圧検出装置１１の監視ＩＣ１は、接続ラインＳ０、電圧入力端子Ｕ０、電圧検出ラインＬ０、コネクタＥ２、および電池モジュールＭ１の電圧検出端子Ｔ０を介して、基準電位Ｖｓｓを取得している。

電池電圧検出装置１２の監視ＩＣ１は、接続ラインＳ０、接続ラインＬａ、電池電圧検出装置１１の電圧入力端子Ｕ１２、隣接する電圧検出ラインＬ１２、コネクタＥ２、および電池モジュールＭ２の電圧検出端子Ｔ３を介して、基準電位Ｖｓｓを取得している。

電池電圧検出装置１３の監視ＩＣ１は、接続ラインＳ０、接続ラインＬｂ、電池電圧検出装置１２の電圧入力端子Ｕ１２、隣接する電圧検出ラインＬ１２、コネクタＥ２、および電池モジュールＭ３の電圧検出端子Ｔ６を介して、基準電位Ｖｓｓを取得している。

監視ＩＣ１の電圧検出部１ａは、接続ラインＳ０〜Ｓ１２、電圧入力端子Ｕ０〜Ｕ１２、電圧検出ラインＬ０〜Ｌ１２、接続ラインＬａ、Ｌｂ、およびコネクタＥ２を介して、電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８の電位差を測定する。そして、その測定結果に基づいて、接続先にある各電池セルＣの電圧およびバスバー２０による電圧降下分をそれぞれ検出する。

フィルタ・バランサ回路２は、図示しないフィルタや放電回路などから構成され、各電池セルＣ間の電圧のばらつきを是正して、電池電圧を均等化する。放電回路は、電池セルＣのそれぞれに対応して複数設けられ、監視ＩＣ１によって制御される。監視ＩＣ１は、電圧の高い電池セルについては、放電回路を駆動して放電を優先させ、電圧の低い電池セルについては、放電回路を駆動せずに充電を優先させる。これによって、各電池セルＣの電圧が均等化される。

総電位測定回路３は、監視ＩＣ１と接続されている。また、総電位測定回路３には、測定ラインＬｃの一端が接続されている。電池電圧検出装置１１、１２では、測定ラインＬｃの他端は、電圧検出装置１１、１２の最高電位にある電圧入力端子Ｕ１２に接続されている。電池電圧検出装置１３では、測定ラインＬｃの他端は、接続ラインＬｇを介して、電池電圧検出装置１３の最高電位にある電圧入力端子Ｕ１１に接続されている。

総電位測定回路３は、監視ＩＣ１に接続された電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８のうち、最高電位にある電圧検出端子と最低電位にある電圧検出端子の電位差を測定する。総電位測定回路３は、本発明の「総電位測定部」の一例である。

具体的には、電池電圧検出装置１１の総電位測定回路３は、監視ＩＣ１に接続された電池モジュールＭ１の電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８、および電池モジュールＭ２の電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ３のうち、最高電位にある電池モジュールＭ２の電圧検出端子Ｔ３と、最低電位にある電池モジュールＭ１の電圧検出端子Ｔ０の電位差を測定する。

電池電圧検出装置１２の総電位測定回路３は、監視ＩＣ１に接続された電池モジュールＭ２の電圧検出端子Ｔ４〜Ｔ８、および電池モジュールＭ３の電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ６のうち、最高電位にある電池モジュールＭ３の電圧検出端子Ｔ６と、最低電位にある電池モジュールＭ２の電圧検出端子Ｔ４の電位差を測定する。

電池電圧検出装置１３の総電位測定回路３は、監視ＩＣ１に接続された電池モジュールＭ３の電圧検出端子Ｔ７〜Ｔ８、および電池モジュールＭ４の電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８のうち、最高電位にある電池モジュールＭ４の電圧検出端子Ｔ８と、最低電位にある電池モジュールＭ３の電圧検出端子Ｔ７の電位差を測定する。

温度測定回路５は、監視ＩＣ１と接続されている。温度測定回路５から導出される一対の測定ラインＬｄ上には、サーミスタ６がそれぞれ設けられている。各測定ラインＬｄの先端は、基準電位Ｖｓｓを取得するための接続ラインＳ０に接続されている。各サーミスタ６は、電池モジュールＭ１〜Ｍ４の近傍に配置されている。温度測定回路５は、サーミスタ６により電池モジュールＭ１〜Ｍ４の近傍の温度を測定する。

各監視ＩＣ１において、電圧検出部１ａの検出結果や、総電位測定回路３の測定結果や、温度測定回路５の測定結果は、異常判定部１ｂに入力される。異常判定部１ｂは、電圧検出部１ａの検出結果および総電位測定回路３の測定結果に基づいて、接続先の電池セルＣの異常の有無を判定する。

監視ＩＣ１は、電圧検出部１ａの検出結果、温度測定回路５の測定結果、および異常判定部１ｂの判定結果を、通信部４により通信線３０を介して、組電池管理装置１０に送信する。

組電池管理装置１０には、制御部７、組電位測定回路８、および通信部９が備わっている。制御部７は、通信部９により通信線３０を介して、各電池電圧検出装置１１〜１３から電圧検出部１ａの検出結果、温度測定回路５の測定結果、および異常判定部１ｂの判定結果を受信する。なお、監視ＩＣ１内に異常判定部１ｂを設ける代わりに、制御部７内に異常判定部１ｂを設けてもよい。

組電位測定回路８は、制御部７と接続されている。組電位測定回路８から導出される測定ラインＬｅ、Ｌｆのうち、一方の測定ラインＬｅの先端は、接続ラインＬｇを介して、電池電圧検出装置１３の電圧入力端子Ｕ１１に接続されている。他方の測定ラインＬｆの先端は、電池電圧検出装置１１の電圧入力端子Ｕ０に接続されている。

これにより、組電位測定回路８は、組電池Ｋの最高電位にある電池モジュールＭ４の電圧検出端子Ｔ８と、最低電位にある電池モジュールＭ１の電圧検出端子Ｔ０の電位差を測定する。組電位測定回路８は、本発明の「組電位測定部」の一例である。

制御部７は、各電池電圧検出装置１１〜１３から電圧検出部１ａの検出結果を受信し、組電位測定回路８から測定結果が入力されると、これらの情報に基づいて、組電池Ｋの異常の有無を判定する。

また、制御部７は、各電池電圧検出装置１１〜１３から受信した温度測定回路５の測定結果および異常判定部１ｂの判定結果、ならびに組電池Ｋの異常の判定結果に基づいて、組電池Ｋの電力の入出力などを制御する。

次に、各電池電圧検出装置１１〜１３の動作を、図１〜図４を参照しながら説明する。説明の便宜上、電池電圧検出装置１１の場合を例に挙げるが、電池電圧検出装置１２、１３の場合も同様である。

まず、各監視ＩＣ１の電圧検出部１ａが、電圧入力端子Ｕ０〜Ｕ１２に接続された電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８の電位差を測定する（図２のステップＸ１）。このとき、たとえば、基準電位Ｖｓｓとなる電圧検出端子と、他の電圧検出端子の電位差を順次測定する。

図３に示す電池電圧検出装置１１では、基準電位Ｖｓｓとなる電池モジュールＭ１の電圧検出端子Ｔ０と、これ以外の電池モジュールＭ１の電圧検出端子Ｔ１〜Ｔ８および電池モジュールＭ２の電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ３の電位差を順次測定する。

次に、電圧検出部１ａは、測定した電位差に基づいて、接続先にある各電池セルＣの電圧Ｖｉを検出し（図２のステップＸ２）、かつ、バスバー２０による電圧降下分Ｖｂを検出する（ステップＸ３）。

図３の電池電圧検出装置１１では、電池モジュールＭ１の電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８および電池モジュールＭ２の電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ３の各間にある、１１個の各電池セルＣの電圧Ｖｉ（ｉ＝１〜１１）を検出する。すなわち、電池モジュールＭ１の全８個の電池セルＣの各電圧Ｖｉ（ｉ＝１〜８）と、電池モジュールＭ２の最低電位側から３個の電池セルＣの各電圧（ｉ＝９〜１１）を検出する。

また、電池モジュールＭ１の電圧検出端子Ｔ８および電池モジュールＭ２の電圧検出端子Ｔ０の間にある、１つのバスバー２０による電圧降下分Ｖｂを検出する。

電池セルＣの電圧Ｖｉとバスバー２０による電圧降下分Ｖｂの特定は、たとえば、隣接する電圧入力端子Ｕ０〜Ｕ１２間に電池セルＣまたはバスバー２０が接続されていることを示す情報を、監視ＩＣ１に予め記憶させておき、該情報に基づいて電圧検出部１ａが行えばよい。

ところで、各電池セルＣの電圧Ｖｉと、バスバー２０による電圧降下分Ｖｂとでは、明らかな差がある。そこで、他の例として、各監視ＩＣ１の電圧検出部１ａで、各電圧入力端子Ｕ０〜Ｕ１２の間の電位差を検出し、この検出結果から、各電池セルＣの電圧Ｖｉとバスバー２０による電圧降下分Ｖｂとを抽出してもよい。

次に、総電位測定回路３が、監視ＩＣ１に電圧入力端子Ｕ０〜Ｕ１２を介して接続された電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８のうち、最高電位にある電圧検出端子と最低電位にある電圧検出端子の電位差Ｖｔを測定する（図２のステップＸ４）。

図３の電池電圧検出装置１１では、最高電位にある電池モジュールＭ２の電圧検出端子Ｔ３と最低電位にある電池モジュールＭ１の電圧検出端子Ｔ０の電位差Ｖｔを測定する。この測定値Ｖｔには、電池モジュールＭ２の電圧検出端子Ｔ３と電池モジュールＭ１の電圧検出端子Ｔ０の間にある１１個の電池セルＣの電圧Ｖ１〜Ｖ１１だけでなく、１つのバスバー２０による電圧降下Ｖｂも含まれている（図４参照）。

次に、異常判定部１ｂが、電圧検出部１ａにより検出された各電池セルＣの電圧Ｖｉの合計値Ｖｉｓを算出する（図２のステップＸ５、図４参照）。また、総電位測定回路３により測定された電位差Ｖｔから、電圧検出部１ａにより検出されたバスバー２０による電圧降下分Ｖｂを減算して、正味の総電池セル電圧Ｖｔｎを算出する（図２のステップＸ６、図４参照）。

そして、異常判定部１ｂは、正味の総電池セル電圧Ｖｔｎと合計値Ｖｉｓの差ΔＶを算出し（図２のステップＸ７）、該差ΔＶが所定の閾値Ｖｈ以上か否かを判定する（ステップＸ８）。ここで、差ΔＶが所定の閾値Ｖｈ以上であれば（ステップＸ８：ＹＥＳ）、異常判定部１ｂは異常有りと判断する（ステップＸ９）。また、差ΔＶが所定の閾値Ｖｈ未満であれば（ステップＸ８：ＮＯ）、異常判定部１ｂは異常無しと判断する（ステップＸ１０）。

この後、異常判定部１ｂは、異常の有無の判定結果を、監視ＩＣ１の内部メモリに記憶させ、かつ組電池管理装置１０へ通信部４により送信する（ステップＸ１１）。

次に、組電池管理装置１０の動作を、図５を参照しながら説明する。

まず、各電池電圧検出装置１１〜１３から、電圧検出部１ａで検出した各電池セルＣの電圧Ｖｉとバスバー２０による電圧降下分Ｖｂを示すデータを、通信部９により受信する（ステップＹ１）。すると、制御部７が、組電池Ｋにおける全ての電池セルＣの電圧Ｖｉの合計値Ｖｉａを算出する（ステップＹ２）。また、全てのバスバー２０による電圧降下分Ｖｂの合計値Ｖｂａも算出する（ステップＹ３）。

次に、組電位測定回路８が、組電池Ｋの最高電位にある電池モジュールＭ４の電圧検出端子Ｔ８と、最低電位にある電池モジュールＭ１の電圧検出端子Ｔ０の電位差Ｖｋを測定する（ステップＹ４）。そして、制御部７が、組電位測定回路８により測定された電位差Ｖｋから、バスバー２０による電圧降下分Ｖｂの合計値Ｖｂａを減算して、正味の組電池電圧Ｖｋｎを算出する（ステップＹ５）。

次に、制御部７は、正味の組電池電圧Ｖｋｎと合計値Ｖｉａの差ΔＶｄを算出し（ステップＹ６）、該差ΔＶｄが所定の閾値Ｖｈａ以上か否かを判定する（ステップＹ７）。ここで、差ΔＶｄが所定の閾値Ｖｈａ以上であれば（ステップＹ７：ＹＥＳ）、制御部７は、組電池Ｋで異常有りと判断する（ステップＹ８）。また、差ΔＶｄが所定の閾値Ｖｈａ未満であれば（ステップＹ７：ＮＯ）、制御部７は、組電池Ｋで異常無しと判断する（ステップＹ９）。

この後、制御部７は、異常の有無の判定結果を内部メモリに記憶させる（ステップＹ１０）。

上記実施形態によると、組電池Ｋの正極および負極、電池セルＣ同士の接続点、および各電池モジュールＭ１〜Ｍ４とバスバー２０の接続点に、複数の電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８が設けられている。

また、１つまたは複数の電池モジュールＭ１〜Ｍ４における電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８の数と、１つの電池電圧検出装置１１〜１３における電圧入力端子Ｕ０〜Ｕ１２の数とが異なっていても、電池電圧検出装置１１〜１３を複数設けることで、各電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８を全て、各電圧入力端子Ｕ０〜Ｕ１２に接続することができる。

このため、組電池Ｋを構成する電池モジュールＭ１〜Ｍ４や電池セルＣが多数あっても、電池電圧検出装置１１〜１３の監視ＩＣ１の電圧検出部１ａで、各端子Ｕ０〜Ｕ１２、Ｔ０〜Ｔ８を介して、各電池セルＣの電圧Ｖｉとバスバー２０による電圧降下分Ｖｂとを別々に検出することができる。

また、電池モジュールＭ１〜Ｍ４、電池セルＣ、および電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８の数がいくつであっても、電池電圧検出装置１１〜１３および監視ＩＣ１を汎用的に使用することができる。

よって、電池電圧検出装置１１〜１３および組電池管理システム１００は、汎用性が高く、組電池Ｋの各電池セルＣの電圧Ｖｉを正確に検出することができる。

また、上記実施形態では、各電池電圧検出装置１１〜１３において、最高電位にある電圧検出端子と最低電位にある電圧検出端子との電位差Ｖｔを、総電位測定回路３により測定する。そして、その電位差Ｖｔ、電圧検出部１ａにより検出した各電池セルＣの電圧Ｖｉ、およびバスバー２０による電圧降下分Ｖｂに基づいて、複数の電池セルＣの異常の有無を検出することができる。

特に、総電位測定回路３が測定した電位差Ｖｔには、バスバー２０による電圧降下分Ｖｂが含まれている。このため、その電位差Ｖｔから電圧降下分Ｖｂを減算した正味の総電池セル電圧Ｖｔｎと、各電池セルＣの電圧Ｖｉの合計Ｖｉｓとを比較することで、電池セルＣの異常の有無を精度よく検出することができる。

さらに、上記実施形態では、組電池管理装置１０において、組電池Ｋの最高電位にある電池モジュールＭ４の電圧検出端子Ｔ８と最低電位にある電池モジュールＭ１の電圧検出端子Ｔ０の電位差Ｖｋを、組電位測定回路８により測定する。そして、その電位差Ｖｋ、各電池電圧検出装置１１〜１３で検出した全電池セルＣの電圧Ｖｉの合計値Ｖｉａ、および全バスバー２０による電圧降下分Ｖｂの合計値Ｖｂａに基づいて、組電池Ｋの異常の有無を精度よく検出することができる。

本発明は、上述した以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、以上の実施形態では、各電池モジュールＭ１〜Ｍ４における電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８の数より、各電池電圧検出装置１１〜１３における電圧入力端子Ｕ０〜Ｕ１２の数が多い場合を例に示したが、本発明はこれに限るものではない。これ以外に、たとえば、１つの電池電圧検出装置における電圧入力端子の数が、１つの電池モジュールにおける電圧検出端子の数より少なくてもよいし、または、複数の電池モジュールにおける電圧検出端子の数より多くてもよい。

また、以上の実施形態では、電池モジュールＭ１〜Ｍ４同士をバスバー２０により接続した例を示したが、本発明はこれに限るものではない。これ以外に、たとえば、リード線やヒューズのような他の接続部材を用いて、電池モジュールＭ１〜Ｍ４同士を接続してもよい。

また、図２や図５の実施形態では、総電位測定回路３や組電位測定回路８で測定した電位差Ｖｔ、Ｖｋからバスバー２０による電圧降下分Ｖｂ、Ｖｂａを減算した値Ｖｔｎ、Ｖｋｎと、各電池セルＣの電圧合計値Ｖｉｓ、Ｖｉａとを比較して、異常を判定した例を示したが、本発明はこれに限るものではない。これ以外に、たとえば、各電池セルＣの電圧合計値Ｖｉｓ、Ｖｉａにバスバー２０による電圧降下分Ｖｂ、Ｖｂａを加算した値と、総電位測定回路３や組電位測定回路８で測定した電位差Ｖｔ、Ｖｋとを比較して、該比較結果から異常の有無を判定してもよい。

また、各電池電圧検出装置１１〜１３において、電圧検出部１ａで検出した各電池セルＣの電圧Ｖｉ同士を比較して、該比較結果から各電池セルＣの異常の有無を判定してもよい。

また、以上の実施形態では、電圧入力端子Ｕ０〜Ｕ１２をコネクタＥ１に設けた例を示したが、コネクタＥ１を省略して、監視ＩＣ１などが実装されている基板に、電圧入力端子Ｕ０〜Ｕ１２を直接設けてもよい。

また、以上の実施形態では、中継用のコネクタＥ２を設け、コネクタＥ１とコネクタＥ２とを電圧検出ラインＬ０〜Ｌ１２で接続した例を示したが、本発明は、これに限定されない。コネクタＥ２と電圧検出ラインＬ０〜Ｌ１２を省略し、電圧検出端子Ｔ０〜Ｔ８を、コネクタＥ１の電圧入力端子Ｕ０〜Ｕ１２に直接接続してもよい。

また、以上の実施形態では、電池電圧検出装置１１〜１３に温度測定回路５を設けた例を示したが、温度測定回路５は省略してもよい。

さらに、以上の実施形態では、電動車両に搭載される組電池管理システム１００と電池電圧検出装置１１〜１３に本発明を適用した例を挙げたが、これ以外の、たとえば電気と他の燃料により駆動するハイブリッド車両に搭載される組電池管理システムや電池電圧検出装置に対しても、本発明を適用することは可能である。また、組電池管理装置１０を含まない組電池管理システムに対しても、本発明を適用することは可能である。

１ 監視ＩＣ
１ａ 電圧検出部
１ｂ 異常判定部
３ 総電位測定回路
７ 制御部
８ 組電位測定回路
１０ 組電池管理装置
１１、１２、１３ 電池電圧検出装置
２０ バスバー
１００ 組電池管理システム
Ｃ 電池セル
Ｋ 組電池
Ｍ１〜Ｍ４ 電池モジュール
Ｔ０〜Ｔ８ 電圧検出端子
Ｕ０〜Ｕ１２ 電圧入力端子

Claims (9)

1. 電池セルを複数直列に接続して成る電池モジュールを、接続部材により複数直列に接続して成る組電池の各電池セルの電圧を検出する電池電圧検出装置において、
   前記電池セルの電圧を検出する電圧検出部を含み、当該電圧検出部の検出結果に基づいて前記電池セルの電圧を監視する監視部と、
   前記監視部に接続された複数の電圧入力端子と、を備え、
   前記各電池モジュールには、当該モジュールの正極および負極、ならびに前記電池セル同士の接続点にそれぞれ接続された複数の電圧検出端子が設けられ、
   １つの当該電池電圧検出装置における前記電圧入力端子の数が、１つまたは複数の前記電池モジュールにおける前記電圧検出端子の数と異なっており、
   当該電池電圧検出装置を複数設けて、前記各電圧検出端子を余すことなく、前記各電圧入力端子に接続する、ことを特徴とする電池電圧検出装置。
2. 請求項１に記載の電池電圧検出装置において、
   前記電圧検出部は、前記電圧入力端子に接続された前記電圧検出端子の電位差を測定し、該測定結果に基づいて前記各電池セルの電圧および前記接続部材による電圧降下分を検出する、ことを特徴とする電池電圧検出装置。
3. 請求項２に記載の電池電圧検出装置において、
   前記電圧入力端子に接続された前記電圧検出端子のうち、最高電位にある前記電圧検出端子と最低電位にある前記電圧検出端子の電位差を測定する総電位測定部と、
   前記総電位測定部の測定結果および前記電圧検出部の検出結果に基づいて、異常の有無を判定する異常判定部と、をさらに備えた、ことを特徴とする電池電圧検出装置。
4. 請求項３に記載の電池電圧検出装置において、
   前記異常判定部は、前記総電位測定部が測定した前記電位差から、前記電圧検出部が検出した前記接続部材による電圧降下分を減算した値と、前記電圧検出部が検出した前記各電池セルの電圧の合計値とを比較した結果に基づいて、異常の有無を判定する、ことを特徴とする電池電圧検出装置。
5. 電池セルを複数直列に接続して成る電池モジュールを、接続部材により複数直列に接続して成る組電池と、前記電池セルの電圧を検出する電池電圧検出装置と、を備えた組電池管理システムにおいて、
   前記電池電圧検出装置は、
   前記電池セルの電圧を検出する電圧検出部を含み、当該電圧検出部の検出結果に基づいて前記電池セルの電圧を監視する監視部と、
   前記監視部に接続された複数の電圧入力端子と、を備え、
   前記各電池モジュールには、当該モジュールの正極および負極、ならびに前記電池セル同士の接続点にそれぞれ接続された複数の電圧検出端子が設けられ、
   １つの前記電池電圧検出装置における前記電圧入力端子の数が、１つまたは複数の前記電池モジュールにおける前記電圧検出端子の数と異なっており、
   前記電池電圧検出装置を複数設けて、前記各電圧検出端子を余すことなく、前記各電圧入力端子に接続する、ことを特徴とする組電池管理システム。
6. 請求項５に記載の組電池管理システムにおいて、
   前記電圧検出部は、前記電圧入力端子に接続された前記電圧検出端子の電位差を測定し、該測定結果に基づいて前記各電池セルの電圧および前記接続部材による電圧降下分を検出する、ことを特徴とする組電池管理システム。
7. 請求項６に記載の組電池管理システムにおいて、
   前記電池電圧検出装置は、
   前記電圧入力端子に接続された前記電圧検出端子のうち、最高電位にある前記電圧検出端子と最低電位にある前記電圧検出端子の電位差を測定する総電位測定部と、
   前記総電位測定部の測定結果および前記電圧検出部の検出結果に基づいて、異常の有無を判定する異常判定部と、をさらに備えた、ことを特徴とする組電池管理システム。
8. 請求項７に記載の組電池管理システムにおいて、
   前記異常判定部は、前記総電位測定部が測定した前記電位差から、前記電圧検出部が検出した前記接続部材による電圧降下分を減算した値と、前記電圧検出部が検出した前記各電池セルの電圧の合計値とを比較した結果に基づいて、異常の有無を判定する、ことを特徴とする組電池管理システム。
9. 請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の組電池管理システムにおいて、
   前記各電池電圧検出装置と接続された組電池管理装置をさらに含み、
   前記組電池管理装置は、
   制御部と、
   前記組電池の最高電位にある前記電圧検出端子と最低電位にある前記電圧検出端子の電位差を測定する組電位測定部と、を備え、
   前記制御部は、前記組電池における全ての前記電池セルの電圧の合計値と全ての前記接続部材による電圧降下分の合計値とをそれぞれ算出し、該算出結果と前記組電位測定部の測定結果に基づいて、異常の有無を判定する、ことを特徴とする組電池管理システム。

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