(57)【要約】【課題】組電池における各セルのセル電圧を適正に検出することができる電池監視装置を提供する。【解決手段】複数のセル２７を含む複数の電池スタック２５，２６を接続部材２８により直列接続してなる組電池２１の電池監視装置４０であって、隣接するセル２７及びセル２７と接続部材２８との接続部ＳＴに接続される検出線４２と、接続部が隣同士となる検出線４２間に接続され、逆並列接続されたダイオード４４を有するスイッチ４３と、各検出線４２に設けられる抵抗体４５と、各セル２７の両端となる検出線４２間に接続される電圧検出部４７と、を備え、電圧検出部４７は、少なくとも一方の検出線４２に対しては、抵抗体４５よりもスイッチ４３側に接続され、接続部材２８の両端となる各検出線４２には、電圧検出部２８が抵抗体４５よりもスイッチ４３側に接続された検出線４２に対して当該抵抗体４５よりも接続部材２８側にバイパス経路５１が設けられている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直列接続された複数のセル（２７）を含む複数の電池スタック（２５，２６）を接続部材（２８）により直列接続してなる組電池（２１）の電池監視装置（４０）であって、
前記各電池スタックにおいて隣接する前記セルの間、及び前記セルと前記接続部材との間となる接続部（ＳＴ）にそれぞれ接続される複数の検出線（４２，４２Ｌ，４２Ｈ）と、
前記複数のセルの直列経路上で前記接続部が隣同士となる前記検出線間に接続され、各セル又は前記接続部材に対してそれぞれ並列に設けられるとともに、逆並列接続されたダイオード（４４）を有する複数のスイッチ（４３）と、
前記各検出線において、前記セル又は前記接続部材と前記スイッチとの間に設けられる複数の抵抗体（４５，４５Ｌ，４５Ｈ）と、
前記各セルの両端となる前記検出線間に接続され、前記検出線間の電圧を検出する複数の電圧検出部（４７）と、を備え、
前記電圧検出部は、前記各セルの両端となる前記検出線のうち、少なくとも一方の前記検出線に対しては、前記抵抗体よりも前記スイッチ側に接続され、
前記接続部材の両端となる前記各検出線には、前記電圧検出部が前記抵抗体よりも前記スイッチ側に接続された前記検出線に対して当該抵抗体よりも前記接続部材側に、前記検出線間を接続するバイパス経路（５１）が設けられている組電池の電池監視装置。
【請求項２】
前記電圧検出部は、前記各セルの両端となる前記各検出線のうち、高圧側の前記検出線に対しては、前記抵抗体よりも前記接続部材側に接続され、低圧側の前記検出線に対しては、前記抵抗体よりも前記スイッチ側に接続され、
前記バイパス経路は、前記接続部材の両端となる前記各検出線のうち、高圧側の前記検出線に対しては、前記抵抗体よりも前記接続部材側に接続され、低圧側の前記検出線に対しては、前記抵抗体よりも前記スイッチ側に接続されている請求項１に記載の組電池の電池監視装置。
【請求項３】
前記スイッチに逆並列接続されるダイオードは、第１ダイオード（４４）であり、
前記バイパス経路には、低圧側の前記検出線から高圧側の前記検出線に電流を流す向きが順方向となる第２ダイオード（５２）が設けられており、
前記第２ダイオードの順方向電圧は、前記第１ダイオードの順方向電圧よりも小さい請求項１または請求項２に記載の組電池の電池監視装置。
【請求項４】
前記接続部材の両端となる前記検出線間に接続され、前記スイッチに対して並列に設けられるとともに、当該スイッチに印加される電圧を制限する保護回路（５６）を備え、
前記保護回路には、低圧側の前記検出線から高圧側の前記検出線に電流を流す向きが順方向となり、前記第１ダイオード及び前記第２ダイオードとは異なる第１ツェナーダイオード（５９）と、高圧側の前記検出線から低圧側の前記検出線に電流を流す向きが順方向となり、前記第１ツェナーダイオードに直列接続された第２ツェナーダイオード（６０）と、が設けられている請求項３に記載の組電池の電池監視装置。
【請求項５】
前記バイパス経路にはコンデンサ（５３）が設けられている請求項１または請求項２に記載の組電池の電池監視装置。
【請求項６】
互いに直列接続された複数のセル（２７）を含む複数の電池スタック（２５，２６）を接続部材により直列接続してなる組電池（２１）の電池監視装置（４０）であって、
前記各電池スタックにおいて隣接する前記セルの間、及び前記セルと前記接続部材との間となる接続部（ＳＴ）にそれぞれ接続される複数の検出線（４２，４２Ｌ，４２Ｈ）と、
前記複数のセルの直列経路上で前記接続部が隣同士となる前記検出線間に接続され、各セル又は前記接続部材に対してそれぞれ並列に設けられるとともに、逆並列接続されたダイオード（４４）を有する複数のスイッチ（４３）と、
前記各検出線において、前記セル又は前記接続部材と前記スイッチとの間に設けられる複数の抵抗体（４５，４５Ｌ，４５Ｈ）と、
前記各セルの両端となる前記検出線間に接続され、前記検出線間の電圧を検出する複数の電圧検出部（４７）と、を備え、
前記電圧検出部は、前記各セルの両端となる前記各検出線のうち、高圧側の前記検出線に対しては、前記抵抗体よりも前記接続部材側に接続され、低圧側の前記検出線に対しては、前記抵抗体よりも前記スイッチ側に接続され、
前記接続部材の両端となる前記検出線のうち、低圧側の前記検出線には、前記接続部材と前記スイッチとの間に、前記抵抗体に対して直列接続されるコイル（５４）が設けられている組電池の電池監視装置。
【請求項７】
前記コイルは、低圧側の前記検出線において前記抵抗体と前記スイッチとの間に設けられている請求項６に記載の組電池の電池監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組電池の電池監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、直列接続された複数のセルを含む複数の電池スタックを、接続部材により直列接続して高電圧化した組電池が用いられている。このような組電圧では、各セルを保護するため、電池監視装置により対応する組電池に含まれる各セルの電圧が監視されている。この種の電池監視装置としては、特許文献１に見られるように、各セルの両極に接続される検出線を備え、各セルの両端となる検出線間の電圧を各セルのセル電圧として検出するものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−７３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
各セルの両端となる検出線間には、検出した各セルのセル電圧を均等化するために、例えばＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子よりなるスイッチが設けられることがある。スイッチが、各セルに並列に設けられるとともに、接続部材に並列に設けられ、かつ、接続部材に並列に設けられたスイッチが、逆並列接続されたダイオードを有している場合、電池スタック間を流れる電流の一部がダイオードを介して流れる。そのため、電池スタックに含まれる複数のセルのうち、最も高圧側のセルと最も低圧側のセルとの少なくとも一方において、セル電圧を適正に検出できないおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、組電池における各セルのセル電圧を適正に検出することができる電池監視装置を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、互いに直列接続された複数のセルを含む複数の電池スタックを接続部材により直列接続してなる組電池の電池監視装置であって、前記各電池スタックにおいて隣接する前記セルの間、及び前記セルと前記接続部材との間となる接続部にそれぞれ接続される複数の検出線と、前記複数のセルの直列経路上で前記接続部が隣同士となる前記検出線間に接続され、各セル又は前記接続部材に対してそれぞれ並列に設けられるとともに、逆並列接続されたダイオードを有する複数のスイッチと、前記各検出線において、前記セル又は前記接続部材と前記スイッチとの間に設けられる複数の抵抗体と、前記各セルの両端となる前記検出線間に接続され、前記検出線間の電圧を検出する複数の電圧検出部と、を備え、前記電圧検出部は、前記各セルの両端となる前記検出線のうち、少なくとも一方の前記検出線に対しては、前記抵抗体よりも前記スイッチ側に接続され、前記接続部材の両端となる前記各検出線には、前記電圧検出部が前記抵抗体よりも前記スイッチ側に接続された前記検出線に対して当該抵抗体よりも前記接続部材側に、前記検出線間を接続するバイパス経路が設けられている。
【０００７】
接続部材に対して並列にスイッチが設けられているとともに、そのスイッチに逆並列接続されたダイオードが設けられていると、組電池の放電時において、電池スタック間に流れる放電電流の一部がダイオードを介して流れる。この結果、セルと接続部材との間の接続部に接続される検出線に設けられた抵抗体に、放電電流による電圧変動が生じる。そのため、電圧検出部がこの抵抗体よりもスイッチ側に接続されており、各セルの両端となる検出線間の電圧検出時においてこの抵抗体を介して電圧が検出されると、放電電流による電圧変動により、電圧を適正に検出することができない。
【０００８】
本発明では、接続部材の両端となる検出線間にバイパス経路が設けられている。バイパス経路は、接続部材の両端となる一組の検出線のうち、電圧検出部が抵抗体よりもスイッチ側に接続された検出線に対しては、この抵抗体よりも接続部材側に接続される。このため、各セルの両端となる検出線間の電圧検出時に用いられる抵抗体に、放電電流による電圧変動が生じることを抑制することができる。この結果、各セルの両端となる検出線間の電圧を適正に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】回転電機の制御システムの全体構成図。
【図２】第１実施形態に係る電池監視装置を示す図。
【図３】バイパス経路が形成される前の放電電流の電流経路を示す図。
【図４】第１実施形態に係るバイパス経路が形成された場合の放電電流の電流経路を示す図。
【図５】第２実施形態に係る電池監視装置を示す図。
【図６】第２実施形態に係るバイパス経路が形成された場合の放電電流の電流経路を示す図。
【図７】第３実施形態に係る電池監視装置を示す図。
【図８】第３実施形態に係るバイパス経路が形成された場合の放電電流の電流経路を示す図。
【図９】その他の実施形態に係る電池監視装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る電池監視装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の電池監視装置は、車両に搭載されている。
【００１１】
図１に示すように、車両の制御システムは、回転電機１０と、インバータ２０と、回転電機１０を制御対象とする制御部３０と、を備えている。本実施形態において、回転電機１０は、星形結線された３相の巻線１１を備えている。回転電機１０のロータは、車両の駆動輪と動力伝達が可能なように接続されている。回転電機１０は、例えば同期機である。
【００１２】
回転電機１０は、インバータ２０を介して、直流電源２１に接続されている。本実施形態において、直流電源２１は蓄電池である。なお、直流電源２１及びインバータ２０の間には、平滑コンデンサ２２が設けられている。
【００１３】
インバータ２０は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相それぞれについて、上アームスイッチＳＷＨと下アームスイッチＳＷＬとの直列接続体を備えている。本実施形態では、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬとして、ＩＧＢＴが用いられている。上アームスイッチＳＷＨは、逆並列接続された上アームダイオードＤＨを有し、下アームスイッチＳＷＬは、逆並列接続された下アームダイオードＤＬを有している。
【００１４】
各相において、上アームスイッチＳＷＨのソースと下アームスイッチＳＷＬのドレインとの接続点には、回転電機１０の巻線１１の第１端が接続されている。各相の巻線１１の第２端は、中性点で接続されている。
【００１５】
制御システムは、相電流検出部２３と、電源電圧検出部２４と、電池監視装置４０と、を備えている。相電流検出部２３は、回転電機１０に流れる各相電流のうち、少なくとも２相分の電流を検出する。電源電圧検出部２４は、平滑コンデンサ２２の端子電圧を電源電圧ＶＨｒとして検出する。各検出部２３，２４の検出値は、制御部３０に入力される。電池監視装置４０は、外部電源４１（補機バッテリ）から電源の供給を受けて作動し、直流電源２１を監視する。
【００１６】
制御部３０は、回転電機１０の制御量をその指令値に制御すべく、インバータ２０を制御する。制御量は、例えばトルクである。制御部３０は、デッドタイムを挟みつつ上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬを交互にオン状態とすべく、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬに対応する上，下アーム駆動信号ＳＧＨ，ＳＧＬを、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬに対して個別に設けられた上，下アーム駆動回路ＤｒＨ，ＤｒＬに出力する。
【００１７】
図２に、本実施形態における直流電源２１及び電池監視装置４０の構成図を示す。直流電源２１は、複数のセル２７を直列接続して構成される組電池である。なお、本実施形態の各セル２７は、リチウムイオン二次電池により構成されている。
【００１８】
直流電源２１は、互いに直列接続された複数のセル２７を含む複数の電池スタック２５，２６を備えており、これら複数の電池スタック２５，２６が、接続部材としてのバスバー２８により直列接続されることで構成されている。バスバー２８は、複数の電池スタック２５，２６を低抵抗で接続する導体であり、直流電源２１に過電流がながれた場合に溶断する溶断機能を備える。なお、バスバー２８は、必ずしも溶断機能を備えなくてもよい。
【００１９】
電池監視装置４０は、複数のユニット構造Ｕｔを備えており、このユニット構造Ｕｔが電池監視装置４０の長手方向に一列に並んで配置されている。各ユニット構造Ｕｔは、検出線４２と、スイッチ４３と、抵抗体４５と、セル電圧検出部４７と、フィルタ回路４８と、保護回路５６とを備えている。
【００２０】
検出線４２は、各電池スタック２５，２６において隣接するセル２７の間、及びセル２７とバスバー２８との間となる接続部ＳＴにそれぞれ接続可能な電線である。本実施形態では、各電池スタック２５，２６において、最も高圧側に配置された検出線４２を、高圧側検出線４２Ｈと呼ぶ。高圧側検出線４２Ｈは、各電池スタック２５，２６の正極とバスバー２８との間の接続部ＳＴに接続されている。また、各電池スタック２５，２６において、最も低圧側に配置された検出線４２を、低圧側検出線４２Ｌと呼ぶ。低圧側検出線４２Ｌは、各電池スタック２５，２６の負極とバスバー２８との間の接続部ＳＴに接続されている。
【００２１】
スイッチ４３は、複数のセル２７の直列経路上で接続部ＳＴが隣同士となる検出線４２間に接続されている。つまり、スイッチ４３は、各セル２７又はバスバー２８の両端となる検出線４２間に接続され、対応するセル２７又はバスバー２８に対してそれぞれ並列に設けられている。スイッチ４３は、高電圧低電流に対応したスイッチであり、例えばＮチャンネルＭＯＳＦＥＴが用いられている。スイッチ４３は、ボディダイオードとしての寄生ダイオード４４を有している。なお、本実施形態において、寄生ダイオード４４が「ダイオード，第１ダイオード」に相当する。
【００２２】
各検出線４２には、抵抗体４５が設けられている。抵抗体４５は、各検出線４２において、セル２７又はバスバー２８とスイッチ４３との間に設けられている。
【００２３】
セル電圧検出部４７は、各セル２７の両端となる検出線４２間に接続されている。セル電圧検出部４７は、この検出線４２間の電圧を対応するセル２７のセル電圧として検出する。なお、本実施形態では、電池監視装置４０がユニット構造Ｕｔによりユニット化されているため、各セル２７の両端となる検出線４２間だけでなく、バスバー２８の両端となる検出線４２間にもセル電圧検出部４７が設けられている。
【００２４】
セル電圧検出部４７は、接続線４６を介して、各セル２７又はバスバー２８の両端となる各検出線４２に接続されている。具体的には、接続線４６は、高圧側の検出線４２に対しては、抵抗体４５よりもセル２７又はバスバー２８側に接続され、低圧側の検出線４２に対しては、抵抗体４５よりもスイッチ４３側に接続されている。
【００２５】
各接続線４６には、フィルタ回路４８が設けられている。フィルタ回路４８は、各接続線４６において、高圧側の検出線４２とセル電圧検出部４７との間に設けられている。フィルタ回路４８は、フィルタ用抵抗体４９と、フィルタ用コンデンサ５０とにより構成されるローパスフィルタである。フィルタ用コンデンサ５０の低電圧側端子は、低圧側の検出線４２に対して、抵抗体４５よりもセル２７又はバスバー２８側に接続されている。
【００２６】
保護回路５６は、各セル２７又はバスバー２８の両端となる検出線４２間に接続されている。つまり、保護回路５６は、各セル２７又はバスバー２８の両端となる検出線４２間に設けられた各スイッチ４３に対して並列に設けられており、このスイッチ４３の主端子間に印加される電圧を制限する。
【００２７】
具体的には、保護回路５６は、ヒューズ５７と、チップビーズ５８と、ツェナーダイオード５９とを含む。ヒューズ５７及びチップビーズ５８は、検出線４２に設けられている。ヒューズ５７及びチップビーズ５８は、各検出線４２において、セル２７又はバスバー２８と抵抗体４５との間にこの順に設けられている。チップビーズ５８は、高周波側のインダクタンスが高くなるように構成されているインダクタ素子である。そのため、チップビーズ５８によって、検出線４２を流れる電流からノイズが除去される。なお、本実施形態において、ツェナーダイオード５９は「第１ツェナーダイオード」に相当する。
【００２８】
ツェナーダイオード５９は、各セル２７又はバスバー２８の両端となる各検出線４２に接続されている。詳細には、ツェナーダイオード５９は、各検出線４２において、チップビーズ５８と抵抗体４５との間に接続されている。ツェナーダイオード５９は、各セル２７又はバスバー２８の両端となる検出線４２のうち、低圧側の検出線４２から高圧側の検出線４２に電流を流す向きが順方向となるように設けられている。そのため、過充電等により各セル２７に基準電圧よりも大きな電圧が発生した場合、各セル２７に蓄えられた電荷がツェナーダイオード５９を介して高圧側の検出線４２から低圧側の検出線４２に向かって流れ、各セル２７の電圧が所定の大きさに制限される。この結果、スイッチ４３の主端子間に印加される電圧が制限される。
【００２９】
また、ツェナーダイオード５９を介して電荷が流れることにより、ヒューズ５７の温度が所定の温度を超えると、ヒューズ５７が溶断する。これにより、各セル２７の電圧がスイッチ４３の主端子間に印加されることが抑制され、スイッチ４３の主端子間に印加される電圧が制限される。
【００３０】
バスバー２８の両端となる検出線４２間に設けられた保護回路５６では、ツェナーダイオード５９の低圧側にツェナーダイオード６０が直列接続されている。ツェナーダイオード５９は、バスバー２８の両端となる検出線４２のうち、高圧側の検出線４２から低圧側の検出線４２に電流を流す向きが順方向となるように設けられている。つまり、ツェナーダイオード５９とツェナーダイオード６０とは、電流を流す向きが互いに反対向きとなるように接続された双方向ツェナーダイオード６１を形成している。そのため、バスバー２８の両端となる検出線４２間に設けられた保護回路５６では、双方向ツェナーダイオード６１を介してバスバー２８の両端となる検出線４２間に電流が流れることが抑制されている。なお、本実施形態において、ツェナーダイオード６０は「第２ツェナーダイオード」に相当する。
【００３１】
電池監視装置４０には、この他に、セル電圧検出部４７により検出されたセル電圧に基づいて、過充電を検出する過充電検出回路や、過放電を検出する放電検出回路が設けられている。
【００３２】
制御部３０は、電池監視装置４０を用いて、セル電圧検出部４７により検出されたセル電圧により、各セル２７の残存容量を均等化する均等化処理を行う。セル電圧の検出時において、セル電圧検出部４７は、フィルタ回路４８によりノイズ成分が除去されたセル電圧を検出する。また、残存容量の均等化時において、制御部３０は、セル電圧検出部４７により検出されたセル電圧に応じて放電が必要なセル２７を選択し、選択されたセル２７に対応するスイッチ４３をオンする。これにより、選択されたセル２７が放電し、各セル２７の残存容量が均等化される。選択されたセル２７の放電時には、高圧側の検出線４２における抵抗体４５により、スイッチ４３に突入電流が流れることが抑制される。
【００３３】
ところで、電池監視装置４０では、バスバー２８に対してスイッチ４３が並列に設けられている。スイッチ４３は、逆並列接続された寄生ダイオード４４を有している。そのため、電池スタック２５，２６間には、バスバー２８と寄生ダイオード４４とが並列に設けられる。寄生ダイオード４４の順方向は、直流電源２１の放電時に放電電流が流れる方向に等しい。したがって、直流電源２１の放電時に、電池スタック２５，２６間を流れる放電電流の一部は、バスバー２８に流れるとともに、残りの一部は、寄生ダイオード４４を介して流れる。その結果、電池スタック２５，２６に含まれる複数のセル２７のうち、最も低圧側の低圧側セル２７Ｌにおいて、セル電圧を適正に検出できない問題が生じる。以下に、その原理を説明する。
【００３４】
図３には、低圧側セル２７Ｌ及びバスバー２８に対応するユニット構造Ｕｔが示されている。なお、図３では、上記ユニット構造Ｕｔとともに、低圧側セル２７Ｌに対応するユニット構造Ｕｔの高圧側に隣接するユニット構造Ｕｔにおける検出線４２及び抵抗体４５が示されている。また、図３では、低圧側セル２７Ｌに対応するユニット構造Ｕｔにおけるフィルタ回路４８及び保護回路５６、並びにバスバー２８に対応するユニット構造Ｕｔにおけるセル電圧検出部４７、フィルタ回路４８及び保護回路５６の記載が省略されている。
【００３５】
以下の説明では、バスバー２８に対応する寄生ダイオード４４をバスバー対応ダイオード４４Ｂと呼ぶ。また、低圧側検出線４２Ｌに設けられた抵抗体４５を低圧側抵抗体４５Ｌと呼び、高圧側検出線４２Ｈに設けられた抵抗体４５を高圧側抵抗体４５Ｈと呼ぶ。
【００３６】
図３に示すように、電池スタック２５，２６間には、バスバー２８とバスバー対応ダイオード４４Ｂとが並列接続されている。そのため、電池スタック２５，２６間には、バスバー２８を介して放電電流が流れる第１電流経路Ｒｔ１と、バスバー対応ダイオード４４Ｂを介して放電電流が流れる第２電流経路Ｒｔ２とが設けられている。なお、第２電流経路Ｒｔ２には、高圧側抵抗体４５Ｈ、バスバー対応ダイオード４４Ｂ及び低圧側抵抗体４５Ｌが含まれる。
【００３７】
そのため、電池スタック２５，２６間を放電電流ＨＩが流れる際に、放電電流ＨＩの一部である第１放電電流ＨＩ１が、第１電流経路Ｒｔ１を介して流れるとともに、残りの一部である第２放電電流ＨＩ２が、第２電流経路Ｒｔ２を介して流れる。この結果、第２電流経路Ｒｔ２に含まれる低圧側抵抗体４５Ｌには、第２電流経路Ｒｔ２により放電電圧降下ＨＶが生じる。
【００３８】
一方、低圧側セル２７Ｌのセル電圧の検出時には、セル電圧を検出するための検出電流ＫＩが、セル電圧検出部４７及び低圧側抵抗体４５Ｌを介して流れる。この結果、低圧側抵抗体４５Ｌには、検出電流ＫＩにより検出電圧降下ＫＶが生じる。セル電圧検出部４７は、この検出電圧降下ＫＶをセル電圧として検出する。
【００３９】
そのため、低圧側セル２７Ｌのセル電圧の検出時に放電電流ＨＩが流れていると、セル電圧検出部４７は、放電電圧降下ＨＶと検出電圧降下ＫＶとの合計をセル電圧として検出してしまい、低圧側セル２７Ｌのセル電圧を適正に検出できない。
【００４０】
低圧側セル２７Ｌのセル電圧の検出時に放電電流ＨＩが流れないようにするために、制御部３０により、インバータ２０の上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬがオン状態とされている期間と、低圧側セル２７Ｌのセル電圧を検出する期間とを異ならせることが考えられる。しかし、放電電流ＨＩが流れる期間は、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬがオン状態とされている期間に限られない。例えばインバータ２０では、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬがオフ状態とされている期間においても、平滑コンデンサ２２に電荷を蓄えるために放電電流ＨＩが流れている。そのため、制御部３０により、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬがオン状態とされている期間と、低圧側セル２７Ｌのセル電圧を検出する期間とを異ならせても、低圧側セル２７Ｌのセル電圧を適正に検出できない。
【００４１】
本実施形態の電池監視装置４０は、上記問題を解決するためにバイパス経路５１が設けられている。図２に示すように、バイパス経路５１は、保護回路５６とは別にバスバー２８の両端となる検出線４２Ｌ，４２Ｈ間に設けられる。バイパス経路５１は、これら検出線４２Ｌ，４２Ｈのうち、接続線４６が抵抗体４５よりもスイッチ４３側に接続された低圧側検出線４２Ｌに対しては、この抵抗体４５よりもバスバー２８側に接続されている。また、バイパス経路５１は、接続線４６が抵抗体４５よりもバスバー２８側に接続された高圧側検出線４２Ｈに対しては、この抵抗体４５よりもスイッチ４３側に接続されている。
【００４２】
バイパス経路５１には、高圧側検出線４２Ｈから低圧側検出線４２Ｌに電流を流す向きが順方向となるバイパスダイオード５２が、設けられている。本実施形態では、バイパスダイオード５２として、ショットキーバリアダイオードやファストリカバリーダイオードが用いられている。バイパスダイオード５２の順方向電圧は、寄生ダイオード４４の順方向電圧よりも低く設定されている。本実施形態の電池監視装置４０では、バイパス経路５１が設けられることで、低圧側セル２７Ｌのセル電圧を適正に検出することが可能である。以下に、その原理を説明する。なお、本実施形態において、バイパスダイオード５２が「第２ダイオード」に相当する。
【００４３】
図４には、図３と同様に、低圧側セル２７Ｌ及びバスバー２８に対応するユニット構造Ｕｔが示されている。図４に係るユニット構造Ｕｔは、図３に係るユニット構造Ｕｔと比べて、バスバー２８に対応するユニット構造Ｕｔにバイパス経路５１が設けられている点で異なる。
【００４４】
電池スタック２５，２６間には、バスバー２８とバスバー対応ダイオード４４Ｂとバイパスダイオード５２とが並列接続されている。つまり、電池スタック２５，２６間には、バスバー２８を介して放電電流が流れる第１電流経路Ｒｔ１と、バスバー対応ダイオード４４Ｂを介して放電電流が流れる第２電流経路Ｒｔ２（図３参照）と、バイパスダイオード５２を介して放電電流が流れる第３電流経路Ｒｔ３と、が設けられている。なお、第３電流経路Ｒｔ３には、高圧側抵抗体４５Ｈ及びバイパスダイオード５２が含まれ、低圧側抵抗体４５Ｌが含まれない。
【００４５】
上述したように、バイパスダイオード５２の順方向電圧は、寄生ダイオード４４の順方向電圧よりも低く設定されている。そのため、電池スタック２５，２６間を放電電流ＨＩが流れる際に、第２電流経路Ｒｔ２と第３電流経路Ｒｔ３とに共通する高圧側抵抗体４５Ｈを流れた第２放電電流ＨＩ２は、順方向電圧が高いバイパスダイオード５２に流れることが抑制され、第３電流経路Ｒｔ３を介して流れる（図４参照）。
【００４６】
この結果、低圧側抵抗体４５Ｌに第２放電電流ＨＩ２が流れることが抑制され、低圧側抵抗体４５Ｌに第２電流経路Ｒｔ２により放電電圧降下ＨＶが生じることが抑制される。これにより、低圧側セル２７Ｌのセル電圧の検出時に、放電電圧降下ＨＶと検出電圧降下ＫＶとの合計がセル電圧として検出されることが抑制され、低圧側セル２７Ｌのセル電圧を適正に検出することができる。
【００４７】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
【００４８】
・バスバー２８に対して並列にスイッチ４３が設けられているとともに、そのスイッチ４３に逆並列接続された寄生ダイオード４４が設けられていると、直流電源２１の放電時において、電池スタック２５，２６間に流れる放電電流ＨＩの一部である第２放電電流ＨＩ２が、寄生ダイオード４４を介して流れる。この結果、低圧側セル２７Ｌとバスバー２８との接続部ＳＴに接続される低圧側検出線４２Ｌに設けられた抵抗体４５に、第２放電電流ＨＩ２による放電電圧降下ＨＶが生じる。そのため、低圧側セル２７Ｌに対応するセル電圧検出部４７と低圧側検出線４２Ｌとを接続する接続線４６が、低圧側検出線４２Ｌに設けられた抵抗体４５よりもスイッチ４３側に接続されており、セル電圧の検出時においてこの抵抗体４５を介してセル電圧が検出されると、第２放電電流ＨＩ２による放電電圧降下ＨＶにより、低圧側セル２７Ｌのセル電圧を適正に検出することができない。
【００４９】
・本実施形態では、バスバー２８の両端となる検出線４２間にバイパス経路５１が設けられている。バイパス経路５１は、バスバー２８の両端となる一組の検出線４２のうち、接続線４６が抵抗体４５よりもスイッチ４３側に接続された低圧側検出線４２Ｌに対しては、この抵抗体４５よりもバスバー２８側に接続される。このため、低圧側セル２７Ｌのセル電圧の検出時に用いられる低圧側検出線４２Ｌの抵抗体４５に、第２放電電流ＨＩ２による放電電圧降下ＨＶが生じることを抑制することができる。この結果、低圧側セル２７Ｌのセル電圧を適正に検出することができる。
【００５０】
・本実施形態では、各ユニット構造Ｕｔにおいて、接続線４６が、高圧側の検出線４２に対しては、抵抗体４５よりもセル２７又はバスバー２８側に接続され、低圧側の検出線４２に対しては、抵抗体４５よりもスイッチ４３側に接続されている。そして、低圧側の検出線４２の抵抗体４５において、検出電流ＫＩにより生じる検出電圧降下ＫＶをセル電圧として検出する。したがって、低圧側セル２７Ｌでは、低圧側の検出線４２である低圧側検出線４２Ｌの抵抗体４５に生じる検出電圧降下ＫＶを、セル電圧として検出する。そのため、第２放電電流ＨＩ２が低圧側検出線４２Ｌの抵抗体４５に流れると、低圧側セル２７Ｌのセル電圧を適正に検出することができない。
【００５１】
・本実施形態では、バイパス経路５１は、バスバー２８の両端となる一組の検出線４２のうち、高圧側の低圧側検出線４２Ｌに対しては、抵抗体４５よりもバスバー２８側に接続され、低圧側の高圧側検出線４２Ｈに対しては、抵抗体４５よりもスイッチ４３側に接続される。第２放電電流ＨＩ２がバイパス経路５１を介して流れることにより、第２放電電流ＨＩ２が寄生ダイオード４４を介して流れることが抑制され、これにより、第２放電電流ＨＩ２が低圧側検出線４２Ｌの抵抗体４５に流れることを抑制することができる。この結果、低圧側セル２７Ｌのセル電圧を適正に検出することができる。
【００５２】
・特に本実施形態では、バイパス経路５１にバイパスダイオード５２が設けられており、このバイパスダイオード５２の順方向電圧が、寄生ダイオード４４の順方向電圧よりも低く設定されている。そのため、第２放電電流ＨＩ２は、順方向電圧の低いバイパスダイオード５２を介して流れる。この結果、第２放電電流ＨＩ２が寄生ダイオード４４を介して流れることが抑制され、これにより、低圧側セル２７Ｌのセル電圧を適正に検出することができる。
【００５３】
・特に本実施形態では、バイパスダイオード５２として、ショットキーバリアダイオードやファストリカバリーダイオードが用いられている。これらのダイオードでは、順方向に電流を流す際における電流及び電圧の安定性が、ツェナーダイオード５９よりも優れている。そのため、ツェナーダイオード５９から漏れ出た第２放電電流ＨＩ２の一部が、低圧側検出線４２Ｌの抵抗体４５を介して流れることを、確実に抑制することができる。
【００５４】
・本実施形態では、各ユニット構造Ｕｔにおいて保護回路５６が設けられており、バスバー２８の両端となる検出線４２間に設けられた保護回路５６では、ツェナーダイオード５９とツェナーダイオード６０とにより双方向ツェナーダイオード６１が形成されている。そのため、バスバー２８の両端となる検出線４２間に保護回路５６が設けられていても、その保護回路５６を介して、バスバー２８の両端となる検出線４２間に電流が流れることが抑制される。この結果、低圧側セル２７Ｌのセル電圧を適正に検出することができる。
【００５５】
（第２実施形態）
次に第２実施形態に係る電池監視装置４０について図５、図６を用いて説明する。第２実施形態に係る電池監視装置４０は、第１実施形態に係る電池監視装置４０と比べて、バイパス経路５１にバイパスダイオード５２の代わりにバイパスコンデンサ５３が設けられている点で異なる。なお図５、図６において、先の図２、図４に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付して説明を省略する。なお、本実施形態において、バイパスコンデンサ５３が「コンデンサ」に相当する。
【００５６】
本実施形態では、バイパスコンデンサ５３として、アルミニウム電解コンデンサが用いられている。そのため、バイパスコンデンサ５３は正極端子と負極端子とを有し、バイパスコンデンサ５３の正極端子が高圧側検出線４２Ｈに接続されており、バイパスコンデンサ５３の負極端子が低圧側検出線４２Ｌに接続されている。また、バイパスコンデンサ５３として、放電電流ＨＩにより電池スタック２５，２６間に生じる圧力よりも高い耐圧を有するものが用いられている。
【００５７】
上述したように、インバータ２０では、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬがオフ状態とされている期間においても、平滑コンデンサ２２に電荷を蓄えるために放電電流ＨＩが流れている。平滑コンデンサ２２に電荷を蓄えるために流れる放電電流ＨＩは、平滑コンデンサ２２が有する容量に応じて振動する。そのため、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬがオフ状態とされている期間に流れる放電電流ＨＩには、交流成分が含まれる。このように、放電電流ＨＩには、直流成分とともに交流成分が含まれることがある。
【００５８】
本実施形態の電池監視装置４０では、バイパス経路５１にバイパスコンデンサ５３が設けられている。バイパスコンデンサ５３は、放電電流ＨＩの直流成分を導通させない一方、放電電流ＨＩの交流成分を導通させる。そのため、バイパス経路５１にバイパスコンデンサ５３が設けられていると、第２放電電流ＨＩ２の交流成分ＨＩ２Ａは、第３電流経路Ｒｔ３を介して流れる（図６参照）。
【００５９】
・以上説明した本実施形態によれば、第２電流経路Ｒｔ２には、第２放電電流ＨＩ２の直流成分ＨＩ２Ｄのみが流れる。つまり、低圧側検出線４２Ｌの抵抗体４５に流れる第２放電電流ＨＩ２から、交流成分ＨＩ２Ａを除去することができる。これにより、この抵抗体４５において、第２放電電流ＨＩ２により生じる放電電圧降下ＨＶの最大値を抑制することができるとともに、その変動を抑制することができる。この結果、低圧側セル２７Ｌのセル電圧を適正に検出することができる。
【００６０】
（第３実施形態）
次に第３実施形態に係る電池監視装置４０について図７、図８を用いて説明する。第３実施形態に係る電池監視装置４０は、第１実施形態に係る電池監視装置４０と比べて、バスバー２８に対応するユニット構造Ｕｔにおいて、バイパス経路５１が設けられない点、及びコイル５４が設けられている点で異なる。なお図７、図８において、先の図２、図４に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６１】
コイル５４は、バスバー２８の両端となる一組の検出線４２のうち、低圧側の高圧側検出線４２Ｈに設けられている。コイル５４は、高圧側検出線４２Ｈにおいて、セル２７又はバスバー２８とスイッチ４３との間に設けられており、高圧側検出線４２Ｈの抵抗体４５に対して直列接続されている。具体的には、コイル５４は、高圧側検出線４２Ｈにおいて、抵抗体４５とスイッチ４３との間に設けられている。
【００６２】
本実施形態の電池監視装置４０では、高圧側検出線４２Ｈにコイル５４が設けられている。本実施形態では、コイル５４として、抵抗体４５よりもインピーダンスが低いものが用いられている。コイル５４は、放電電流ＨＩの直流成分を導通させる一方、放電電流ＨＩの交流成分を導通させない。そのため、高圧側検出線４２Ｈにコイル５４が設けられていると、第２放電電流ＨＩ２のうち、第２放電電流ＨＩ２の交流成分ＨＩ２Ａは、コイル５４より遮断される（図８参照）。
【００６３】
・以上説明した本実施形態によれば、第２電流経路Ｒｔ２には、第２放電電流ＨＩ２の直流成分ＨＩ２Ｄのみが流れる。つまり、低圧側検出線４２Ｌの抵抗体４５に流れる第２放電電流ＨＩ２から、交流成分ＨＩ２Ａを除去することができる。これにより、この抵抗体４５において、第２放電電流ＨＩ２により生じる放電電圧降下ＨＶの最大値を抑制することができるとともに、その変動を抑制することができる。この結果、低圧側セル２７Ｌのセル電圧を適正に検出することができる。
【００６４】
・特に本実施形態では、コイル５４が、高圧側検出線４２Ｈにおいて、抵抗体４５とスイッチ４３との間に設けられており、高圧側セル２７Ｈのセル電圧を検出する際に、検出電流ＫＩが流れない部分に設けられている。そのため、コイル５４が設けられたことにより、高圧側セル２７Ｈのセル電圧を適正に検出することができない事象が発生することを抑制できる。
【００６５】
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、次のように実施されてもよい。
【００６６】
・車両の制御システムとして、インバータ２０のみを備える形態に限られない。例えば、直流電源２１とインバータ２０との間に昇圧コンバータを有していてもよい。
【００６７】
・インバータ２０としては、３相のものに限らず、相数分の上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの直列接続体を備える２相のインバータ、又は４相以上のインバータであってもよい。例えば、２相の場合、互いに直列接続された１組目の上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの接続点と、互いに直列接続された２組目の上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの接続点とが、誘導性負荷（例えば巻線）を介して接続されることとなる。
【００６８】
・電池監視装置４０が備えるスイッチ４３としては、ＭＯＳＦＥＴに限らず、例えばＩＧＢＴであってもよい。
【００６９】
・スイッチに逆並列接続されたダイオードは、スイッチ４３の寄生ダイオードに限られず、スイッチ４３とは別体に設けられ、スイッチ４３に逆並列接続されたフリーホイールダイオードであってもよい。
【００７０】
・第１，第２実施形態では、接続線４６が、高圧側の検出線４２に対しては、抵抗体４５よりもセル２７又はバスバー２８側に接続され、低圧側の検出線４２に対しては、抵抗体４５よりもスイッチ４３側に接続されている形態を例示したが、これに限られない。図９に示すように、接続線４６が、高圧側の検出線４２と低圧側の検出線４２とのいずれに対しても、抵抗体４５よりもスイッチ４３側に接続されてもよい。
【００７１】
・この場合、低圧側セル２７Ｌのセル電圧の検出時において、検出電流ＫＩが低圧側抵抗体４５Ｌを介して流れる。また、電池スタック２５，２６に含まれる複数のセル２７のうち、最も高圧側の高圧側セル２７Ｈのセル電圧の検出時において、検出電流ＫＩが高圧側抵抗体４５Ｈを介して流れる。そのため、第２放電電流ＨＩ２が、高圧側抵抗体４５Ｈ及び低圧側抵抗体４５Ｌを含む第２電流経路Ｒｔ２を介して流れると、低圧側セル２７Ｌ及び高圧側抵抗体４５Ｈのセル電圧を適正に検出できない。
【００７２】
・上記の場合には、バイパス経路５１は、低圧側検出線４２Ｌと高圧側検出線４２Ｈとのいずれに対しても、抵抗体４５よりもバスバー２８側に接続されている。これにより、第２放電電流ＨＩ２が、第２放電電流ＨＩ２が、高圧側抵抗体４５Ｈ及び低圧側抵抗体４５Ｌを介して流れることが抑制される。この結果、低圧側セル２７Ｌ及び高圧側抵抗体４５Ｈのセル電圧を適正に検出することができる。
【００７３】
・バイパスダイオード５２としては、ショットキーバリアダイオードやファストリカバリーダイオードに限らず、他の種類のダイオードであってもよい。バイパスダイオード５２の順方向電圧が、寄生ダイオード４４の順方向電圧よりも低く設定されればよい。
【００７４】
・バイパスコンデンサ５３としては、アルミニウム電解コンデンサに限らず、他の種類のコンデンサであってもよい。また、バイパスコンデンサ５３として、放電電流ＨＩの交流成分の周波数に対応する容量を有するものが用いられてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
２１…直流電源、２５，２６…電池スタック、２７…セル、２８…バスバー、４０…電池監視装置、４２…検出線、４３…スイッチ、４４…寄生ダイオード、４５…抵抗体、４７…セル電圧検出部、５１…バイパス経路。
【図１】
2020072508.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020072508.tif 000008
【図７】
2020072508.tif 000009
【図８】
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【図９】
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