(57)【要約】【課題】電圧検出部の軽度の故障を正確に検出して、電圧源を適切に保護する。【解決手段】電圧検出装置１は、所定電圧範囲内に収まることが想定される電圧源２の出力電圧をＡＤ変換器１２を用いて検出する。電圧検出装置１へ向かう電圧源２からのアナログ電圧信号は分岐点２２にて２つに分岐する。一方の信号はＡＤ前段部１１を介してＡＤ変換器１２に入力され、他方の信号は電圧レベル判定部１３に入力される。電圧レベル判定部１３は、ＡＤ変換器１２とは別に電圧源２の出力電圧の電圧レベルを判定する。デジタル回路部１４は、ＡＤ変換器１２の出力及び電圧レベル判定部１３の出力に基づき、ＡＤ変換器１２からのデジタル電圧信号の電圧値が前記所定電圧範囲内に収まっている状態における電圧検出部（ＡＤ前段部１１、ＡＤ変換器１２、基準電圧発生部１５を含む）の故障を検出する。該故障が検出されたならば、電圧源２の放電及び充電を制限する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象アナログ電圧のアナログ電圧信号をデジタル電圧信号に変換して出力するＡＤ変換器を含む電圧検出部、前記アナログ電圧信号が伝播される電圧検出線に接続され、前記測定対象アナログ電圧の電圧レベルを判定して判定結果を出力する電圧レベル判定部、及び、前記ＡＤ変換器の出力及び前記電圧レベル判定部の出力に基づき、前記デジタル電圧信号の電圧値が所定電圧範囲内に収まっている状態における前記電圧検出部の故障を検出する故障検出部を備えた電圧検出装置と、
前記測定対象アナログ電圧の電圧源としての電池と、
前記故障検出部により前記故障が検出された際、前記電池の放電に制限を加える、或いは、前記電池の充電に制限を加える、或いは、前記電池の放電及び充電に制限を加える制御部と、を備えた
ことを特徴とする電池システム。
【請求項２】
前記電池は、充電及び放電の可能な電池であり、
前記制御部は、前記故障検出部により前記故障が検出された際、前記電池の充電を禁止する一方で前記電池の放電を許可する
ことを特徴とする請求項１に記載の電池システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記故障検出部により前記故障が検出された際、前記ＡＤ変換器の出力に基づく電圧値と前記電圧レベル判定部の出力に基づく電圧値の内、小さい方の電圧値を前記電池の出力電圧値として用いた上で、前記電池の放電を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の電池システム。
【請求項４】
前記電圧レベル判定部は、前記測定対象アナログ電圧を前記所定電圧範囲内の所定基準電圧と比較する比較器を含み、
前記故障検出部は、前記比較器の出力が変化するタイミングにおいて前記ＡＤ変換器の出力と前記電圧レベル判定部の出力を対比することで、前記デジタル電圧信号の電圧値が前記所定電圧範囲内に収まっている状態における前記電圧検出部の故障を検出する
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の電池システム。
【請求項５】
前記アナログ電圧信号を前記ＡＤ変換器と前記電圧レベル判定部へ個別に導くための分岐点が前記電圧検出線上に設けられ、
前記電圧検出部は、前記分岐点と前記ＡＤ変換器との間に設けられた付加回路部を含み、
前記故障検出部による前記故障の検出対象には、前記ＡＤ変換器だけでなく前記付加回路部も含まれる
ことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の電池システム。
【請求項６】
前記測定対象アナログ電圧は、複数の測定対象アナログ電圧から成り、
前記電圧検出部は、前記複数の測定対象アナログ電圧を表す複数のアナログ電圧信号を択一的に前記ＡＤ変換器に与える電圧入力切替部を更に有し、
前記ＡＤ変換器は、前記電圧入力切替部から順次与えられる各アナログ電圧信号をデジタル電圧信号に変換して出力し、
前記電圧レベル判定部は、前記複数のアナログ電圧信号が伝播される複数の電圧検出線に接続されて、前記所定電圧範囲内において各測定対象アナログ電圧の電圧レベルを判定して判定結果を出力し、
前記故障検出部は、前記ＡＤ変換器の出力及び前記電圧レベル判定部の出力に基づき、各デジタル電圧信号の電圧値が前記所定電圧範囲内に収まっている状態における前記電圧検出部の故障を検出する
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の電池システム。
【請求項７】
前記アナログ電圧信号を前記ＡＤ変換器と前記電圧レベル判定部へ個別に導くための分岐点が前記電圧検出線上に設けられ、
前記電池及び前記分岐点間の配線を通る電流の流れを抑制するための電流抑制素子を前記配線上に設けた
ことを特徴とする請求項１〜請求項４及び請求項６の何れかに記載の電池システム。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れかに記載の電池システムを搭載し、前記電池システムにおける前記電池を駆動源として走行する
ことを特徴とする電動車両。
【請求項９】
測定対象アナログ電圧のアナログ電圧信号をデジタル電圧信号に変換して出力するＡＤ変換器を含む電圧検出部、前記アナログ電圧信号が伝播される電圧検出線に接続され、前記測定対象アナログ電圧の電圧レベルを判定して判定結果を出力する電圧レベル判定部、及び、前記ＡＤ変換器の出力及び前記電圧レベル判定部の出力に基づき、前記デジタル電圧信号の電圧値が所定電圧範囲内に収まっている状態における前記電圧検出部の故障を検出する故障検出部を備えた電圧検出装置と、
前記故障検出部により前記故障が検出された際、前記測定対象アナログ電圧の電圧源としての電池の放電に制限を加える、或いは、前記電池の充電に制限を加える、或いは、前記電池の放電及び充電に制限を加える制御部と、を備えた
ことを特徴とする電池制御装置。
【請求項１０】
所定電圧範囲内に収まることが想定される測定対象アナログ電圧のアナログ電圧信号をデジタル電圧信号に変換して出力するＡＤ変換器を含む電圧検出部、前記アナログ電圧信号が伝播される電圧検出線に接続され、前記所定電圧範囲内において前記測定対象アナログ電圧の電圧レベルを判定して判定結果を出力する電圧レベル判定部、及び、前記ＡＤ変換器の出力及び前記電圧レベル判定部の出力に基づき、前記デジタル電圧信号の電圧値が前記所定電圧範囲内に収まっている状態における前記電圧検出部の故障を検出する故障検出部を備えた電圧検出装置と、
前記測定対象アナログ電圧の電圧源としての電池と、
前記故障検出部により前記故障が検出された際、前記電池の放電に制限を加える、或いは、前記電池の充電に制限を加える、或いは、前記電池の放電及び充電に制限を加える制御部と、を備えた
ことを特徴とする電池システム。
【請求項１１】
所定電圧範囲内に収まることが想定される測定対象アナログ電圧のアナログ電圧信号をデジタル電圧信号に変換して出力するＡＤ変換器を含む電圧検出部、前記アナログ電圧信号が伝播される電圧検出線に接続され、前記所定電圧範囲内において前記測定対象アナログ電圧の電圧レベルを判定して判定結果を出力する電圧レベル判定部、及び、前記ＡＤ変換器の出力及び前記電圧レベル判定部の出力に基づき、前記デジタル電圧信号の電圧値が前記所定電圧範囲内に収まっている状態における前記電圧検出部の故障を検出する故障検出部を備えた電圧検出装置と、
前記故障検出部により前記故障が検出された際、前記測定対象アナログ電圧の電圧源としての電池の放電に制限を加える、或いは、前記電池の充電に制限を加える、或いは、前記電池の放電及び充電に制限を加える制御部と、を備えた
ことを特徴とする電池制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の電圧値の検出機能を備えた電池システム及び電池制御装置に関し、特に、電圧値の検出に異常をきたす故障の検出機能を備えた電池システム及び電池制御装置に関する。また、本発明は、その電池システムを利用した電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＤ変換器を用いて測定対象のアナログ電圧を検出する電圧検出装置において、アナログ電圧信号を伝播する信号線が断線したりＡＤ変換器自体が故障したりすると、アナログ電圧の検出に異常が発生する（アナログ電圧の正確なる検出ができなくなる）。一方、このような電圧検出装置では、測定対象のアナログ電圧が通常状態において取りうる電圧範囲は予め分かっていることが多い。
【０００３】
従って、ＡＤ変換器の出力電圧値が、測定対象のアナログ電圧がとりえないような異常に高い電圧値又は異常に低い電圧値を示していたならば（即ち、上記電圧範囲内に収まっていない場合は）、容易に何らかの異常を検知することができる。しかしながら、ＡＤ変換器の出力電圧値が、上記電圧範囲内に収まっているものの期待される検出精度を満たさないような比較的軽度の故障も存在する。このような故障を、インレンジ故障と呼ぶ。
【０００４】
例えば、測定対象がリチウムイオン二次電池である場合、リチウムイオン二次電池の過充電及び過放電の目安となる電圧値として、例えば、約４．０Ｖ及び約２．０Ｖ（ボルト）が採用される。従って、ＡＤ変換器の出力電圧値が４．０Ｖを超える場合又は２．０Ｖを下回る場合は、過充電又は過放電という一種の異常を検出することができる。しかしながら、測定対象の実際の電圧値が３．６Ｖである時に、ＡＤ変換器の精度異常によってＡＤ変換器の出力電圧値が３．３Ｖを示している場合、制御系は測定対象の電圧値が３．３Ｖであると認識してしまう。３．６Ｖを３．３Ｖと誤検出させる精度異常は、インレンジ故障の一種である。
【０００５】
図１３に、このようなインレンジ故障の検出に寄与する電圧検出装置９００の全体ブロック図を示す（例えば、下記特許文献１参照）。図１４は、電圧入力切替部９１１の等価回路図を含む、電圧検出装置９００の一部ブロック図である。電圧検出装置９００では、測定対象のアナログ電圧のアナログ電圧信号が伝播される電圧検出線９１０をマルチプレクサ等から成る電圧入力切替部９１１の第１入力端子に接続する一方で、電圧入力切替部９１１の第２入力端子に既知の基準電圧値を有する基準電圧を入力する。電圧入力切替部９１１における選択動作により、測定対象のアナログ電圧と基準電圧が時分割でＡＤ変換器９１２に入力される。比較器９１３は、基準電圧をＡＤ変換器９１２に入力している時におけるＡＤ変換器９１２の出力電圧値と基準電圧値との差から、インレンジ故障の有無を検出することができる。即ち、その差の絶対値が所定の閾値（例えば、１０ｍＶ）以上であれば、インレンジ故障が発生していると判断することができる。
【０００６】
他方、ＡＤ変換器により変換された測定値と、この測定値から導入された所定信号レベルの信号とを比較し、それらの信号値の間に許容範囲以上の偏差が検出されたときに、測定値検出の範囲内のエラー状態を検出する方法も開示されている（例えば、下記特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２０９８６４号公報
【特許文献２】特開平８−３０３２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、電圧検出装置９００の回路構成では、電圧検出線９１０及びＡＤ変換器９１２間に介在する、電圧入力切替部９１１内のスイッチ部９２０に異常があった場合、それを検出することはできない。例えば、スイッチ部９２０におけるオン抵抗が異常に高い場合やスイッチ部９２０におけるリーク電流が異常に高い場合、測定対象の電圧値が真の値よりも低めに検出されてしまうが、基準電圧のＡＤ変換結果はスイッチ部９１１に関与しないため、スイッチ部９２０に関するインレンジ故障を検出することはできない。
【０００９】
また、リチウムイオン二次電池等の測定対象を短絡から保護したり、電圧検出装置をサージから保護すべく、電圧検出線９１０と測定対象との間に、保護抵抗やサージ保護素子等を含む保護回路が設けられることも多いが、電圧検出装置９００の回路構成では、その保護回路における故障（例えば、保護抵抗の抵抗値異常やサージ保護素子のリーク電流異常）を検出することもできない。
【００１０】
一方において、二次電池等が測定対象である場合において、インレンジ故障の発生が検出された場合、何らかの措置を講じることも肝要であるが、十分なインレンジ故障検出を実現しつつ、インレンジ故障の発生時において適切な措置を成しうる技術は未だ提案されていない。尚、特許文献２の方法は、自動車の加速ペダルのような機構部材の位置検出に用いられる方法であり、二次電池等が測定対象であるときに有益な技術は特許文献２に示されていない。
【００１１】
そこで本発明は、故障要因によらずインレンジ故障を検出可能であって且つインレンジ故障の検出時に適切な措置を講じうる電池システム及び電池制御装置を提供することを目的とする。また本発明は、そのような電池システムを利用した電動車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る電池システムは、測定対象アナログ電圧のアナログ電圧信号をデジタル電圧信号に変換して出力するＡＤ変換器を含む電圧検出部、前記アナログ電圧信号が伝播される電圧検出線に接続され、前記測定対象アナログ電圧の電圧レベルを判定して判定結果を出力する電圧レベル判定部、及び、前記ＡＤ変換器の出力及び前記電圧レベル判定部の出力に基づき、前記デジタル電圧信号の電圧値が所定電圧範囲内に収まっている状態における前記電圧検出部の故障を検出する故障検出部を備えた電圧検出装置と、前記測定対象アナログ電圧の電圧源としての電池と、前記故障検出部により前記故障が検出された際、前記電池の放電に制限を加える、或いは、前記電池の充電に制限を加える、或いは、前記電池の放電及び充電に制限を加える制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る他の電池システムは、所定電圧範囲内に収まることが想定される測定対象アナログ電圧のアナログ電圧信号をデジタル電圧信号に変換して出力するＡＤ変換器を含む電圧検出部、前記アナログ電圧信号が伝播される電圧検出線に接続され、前記所定電圧範囲内において前記測定対象アナログ電圧の電圧レベルを判定して判定結果を出力する電圧レベル判定部、及び、前記ＡＤ変換器の出力及び前記電圧レベル判定部の出力に基づき、前記デジタル電圧信号の電圧値が前記所定電圧範囲内に収まっている状態における前記電圧検出部の故障を検出する故障検出部を備えた電圧検出装置と、前記測定対象アナログ電圧の電圧源としての電池と、前記故障検出部により前記故障が検出された際、前記電池の放電に制限を加える、或いは、前記電池の充電に制限を加える、或いは、前記電池の放電及び充電に制限を加える制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
このように、ＡＤ変換器を含む電圧検出部とは別個に電圧レベル判定部を設けておき、ＡＤ変換器の出力と電圧レベル判定部の出力の双方を参照するようにすれば、インレンジ故障とも言うべき、前記デジタル電圧信号の電圧値が前記所定電圧範囲内に収まっている状態における前記電圧検出部の故障を、故障要因によらず正確に検出できるようになる。更に、その故障の検出時に、電池の放電に制限を加える、或いは、電池の充電に制限を加える、或いは、電池の放電及び充電に制限を加えるようにすることで、安全なシステムを形成することが可能となる。
【００１５】
具体的に例えば、前記電池は、充電及び放電の可能な電池であり、前記制御部は、前記故障検出部により前記故障が検出された際、前記電池の充電を禁止する一方で前記電池の放電を許可する。
【００１６】
電池の過充電は、安全上、回避の重要性が高い。そこで、上述の如く、故障検出部による故障の検出時には電池の充電を禁止すると良い。一方で、電池の放電は許可することで、過充電を避けつつ電圧源から電力を取り出すことが可能となる。
【００１７】
更に具体的には例えば、前記制御部は、前記故障検出部により前記故障が検出された際、前記ＡＤ変換器の出力に基づく電圧値と前記電圧レベル判定部の出力に基づく電圧値の内、小さい方の電圧値を前記電池の出力電圧値として用いた上で、前記電池の放電を制御する。
【００１８】
小さい方の電圧値を電池の出力電圧値として用いた上で電池の放電を制御することで、電池の過放電は発生しにくくなる。即ち、上記故障の検出時における放電制御を、より安全に成すことが可能となる。
【００１９】
また具体的には例えば、前記電圧レベル判定部は、前記測定対象アナログ電圧を前記所定電圧範囲内の所定基準電圧と比較する比較器を含み、前記故障検出部は、前記比較器の出力が変化するタイミングにおいて前記ＡＤ変換器の出力と前記電圧レベル判定部の出力を対比することで、前記デジタル電圧信号の電圧値が前記所定電圧範囲内に収まっている状態における前記電圧検出部の故障を検出する。
【００２０】
また具体的には例えば、前記アナログ電圧信号を前記ＡＤ変換器と前記電圧レベル判定部へ個別に導くための分岐点が前記電圧検出線上に設けられ、前記電圧検出部は、前記分岐点と前記ＡＤ変換器との間に設けられた付加回路部を含み、前記故障検出部による前記故障の検出対象には、前記ＡＤ変換器だけでなく前記付加回路部も含まれる。
【００２１】
また具体的には例えば、前記測定対象アナログ電圧は、複数の測定対象アナログ電圧から成り、前記電圧検出部は、前記複数の測定対象アナログ電圧を表す複数のアナログ電圧信号を択一的に前記ＡＤ変換器に与える電圧入力切替部を更に有し、前記ＡＤ変換器は、前記電圧入力切替部から順次与えられる各アナログ電圧信号をデジタル電圧信号に変換して出力し、前記電圧レベル判定部は、前記複数のアナログ電圧信号が伝播される複数の電圧検出線に接続されて、前記所定電圧範囲内において各測定対象アナログ電圧の電圧レベルを判定して判定結果を出力し、前記故障検出部は、前記ＡＤ変換器の出力及び前記電圧レベル判定部の出力に基づき、各デジタル電圧信号の電圧値が前記所定電圧範囲内に収まっている状態における前記電圧検出部の故障を検出する。
【００２２】
この場合例えば、前記電圧レベル判定部は、各測定対象アナログ電圧を前記所定電圧範囲内の所定基準電圧と比較する比較器を含み、前記故障検出部は、前記比較器の出力が変化するタイミングにおいて前記ＡＤ変換器の出力と前記電圧レベル判定部の出力を対比することで、各デジタル電圧信号の電圧値が前記所定電圧範囲内に収まっている状態における前記電圧検出部の故障を検出する。
【００２３】
そして例えば、前記複数のアナログ電圧信号を前記ＡＤ変換器と前記電圧レベル判定部へ個別に導くための分岐点が各電圧検出線上に設けられ、前記電圧検出部は、前記分岐点と前記ＡＤ変換器との間に設けられた付加回路部を含み、前記電圧入力切替部は、前記付加回路部に含まれ、前記故障検出部による前記故障の検出対象には、前記ＡＤ変換器だけでなく前記付加回路部も含まれる。
【００２４】
また例えば、前記アナログ電圧信号を前記ＡＤ変換器と前記電圧レベル判定部へ個別に導くための分岐点を前記電圧検出線上に設け、前記電池及び前記分岐点間の配線を通る電流の流れを抑制するための電流抑制素子を前記配線上に設けてもよい。
【００２５】
これにより、電圧検出線が短絡した場合等において、電圧源から大きな短絡電流が電圧検出線を介して流れることが抑制される。
【００２６】
本発明に係る電動車両は、前記電池システムを搭載し、前記電池システムにおける前記電池を駆動源として走行することを特徴とする。
【００２７】
尚、前記電動車両は、電池システムにおける電池のみではなく、電池以外のエネルギー源をも駆動源として用いた上で走行するものであっても良い。
【００２８】
また例えば、本発明に係る電動車両は、前記電池システム内の前記電圧検出装置を用いて当該電動車両の走行を制御する走行制御部を備えている。そして、前記走行制御部は、前記電池システム内の前記故障検出部によって前記電圧検出部の故障が検出されたとき、前記ＡＤ変換器の出力に基づく電圧値と前記電圧レベル判定部の出力に基づく電圧値の内、小さい方の電圧値を前記電池の出力電圧値として用いた上で当該電動車両の走行を制御するようにしてもよい。
【００２９】
本発明に係る電池制御装置は、測定対象アナログ電圧のアナログ電圧信号をデジタル電圧信号に変換して出力するＡＤ変換器を含む電圧検出部、前記アナログ電圧信号が伝播される電圧検出線に接続され、前記測定対象アナログ電圧の電圧レベルを判定して判定結果を出力する電圧レベル判定部、及び、前記ＡＤ変換器の出力及び前記電圧レベル判定部の出力に基づき、前記デジタル電圧信号の電圧値が所定電圧範囲内に収まっている状態における前記電圧検出部の故障を検出する故障検出部を備えた電圧検出装置と、前記故障検出部により前記故障が検出された際、前記測定対象アナログ電圧の電圧源としての電池の放電に制限を加える、或いは、前記電池の充電に制限を加える、或いは、前記電池の放電及び充電に制限を加える制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００３０】
本発明に係る他の電池制御装置は、所定電圧範囲内に収まることが想定される測定対象アナログ電圧のアナログ電圧信号をデジタル電圧信号に変換して出力するＡＤ変換器を含む電圧検出部、前記アナログ電圧信号が伝播される電圧検出線に接続され、前記所定電圧範囲内において前記測定対象アナログ電圧の電圧レベルを判定して判定結果を出力する電圧レベル判定部、及び、前記ＡＤ変換器の出力及び前記電圧レベル判定部の出力に基づき、前記デジタル電圧信号の電圧値が前記所定電圧範囲内に収まっている状態における前記電圧検出部の故障を検出する故障検出部を備えた電圧検出装置と、前記故障検出部により前記故障が検出された際、前記測定対象アナログ電圧の電圧源としての電池の放電に制限を加える、或いは、前記電池の充電に制限を加える、或いは、前記電池の放電及び充電に制限を加える制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００３１】
このように、ＡＤ変換器を含む電圧検出部とは別個に電圧レベル判定部を設けておき、ＡＤ変換器の出力と電圧レベル判定部の出力の双方を参照するようにすれば、インレンジ故障とも言うべき、前記デジタル電圧信号の電圧値が前記所定電圧範囲内に収まっている状態における前記電圧検出部の故障を、故障要因によらず正確に検出できるようになる。更に、その故障の検出時に、電池の放電に制限を加える、或いは、電池の充電に制限を加える、或いは、電池の放電及び充電に制限を加えるようにすることで、安全なシステムを形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、故障要因によらずインレンジ故障を検出可能であって且つインレンジ故障の検出時に適切な措置を講じうる電池システム、電池制御装置及び電動車両を提供することが可能となる。
【００３３】
本発明の意義ないし効果は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電圧検出装置及びそれに付随する部位のブロック図である。
【図２】図１のＡＤ前段部の内部回路の例を示す図である。
【図３】インレンジ故障の故障箇所及び故障要因を列挙した図である。
【図４】図１の電圧レベル判定部の内部回路を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る電圧検出装置及びそれに付随する部位のブロック図である。
【図６】図５の保護回路の内部回路を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る電圧検出装置及びそれに付随する部位のブロック図である。
【図８】図７の電圧レベル判定部の内部構成の第１例を示す図である。
【図９】図７の電圧レベル判定部の内部構成の第２例を示す図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係るパルス変換回路を説明するための図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る電池システムのブロック図である。
【図１２】本発明の第５実施形態に係る電動車両の構成図である。
【図１３】従来の電圧検出装置の全体ブロック図である。
【図１４】図１３の電圧入力切替部の等価回路図を含む、電圧検出装置の一部ブロック図である。
【図１５】本発明の第６実施形態に係る電池システムの動作フローチャートである。
【図１６】本発明の第６及び第７実施形態に係る電圧検出装置及びそれに付随する部位のブロック図である。
【図１７】本発明の第７実施形態に係る電池システムの動作フローチャートである。
【図１８】本発明の第８実施形態に係る電圧検出装置及びそれに付随する部位のブロック図である。
【図１９】本発明に係る構成に電池制御装置が内在している様子を示す図である。
【図２０】複数の電圧源と負荷及び充電回路との接続関係の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。以下に第１〜第８実施形態を説明するが、矛盾なき限り、或る実施形態の説明において記載した事項を他の実施形態に適用することもできる。
【００３６】
＜＜第１実施形態＞＞
本発明の第１実施形態に係る電圧検出装置を説明する。第１実施形態では、電圧の測定対象が１つであって且つ測定対象を短絡等から保護するための保護回路が電圧検出装置に設けられていないことを想定する。
【００３７】
図１に、第１実施形態に係る電圧検出装置１の内部ブロック図を示す。図１には、電圧検出装置１に接続される他の要素も示されている。電圧検出装置１は、符号１１〜１５によって参照される各部位を備える。図１において、符号２は、電圧の測定対象としての電圧源を表す。本実施形態及び後述の各実施形態においては、特に述べない限り、測定対象は充電可能なリチウムイオン二次電池（以下、ＬＩＢと表記する）であるとする。
【００３８】
符号３は、電圧源２の出力電圧にて駆動する負荷を表し、符号４は、電圧源２を充電するための充電回路を表す。符号５は、充電回路４を用いた電圧源２の充電及び負荷３に対する電圧源２の放電（即ち、電圧源２から負荷３への電力出力）を制御するための充放電制御部を表す。尚、電圧源２の出力電圧を記号Ｖｏによって表現することもある。
【００３９】
電圧源２と負荷３及び充電回路４とを接続する環状の主電力線２０から、電圧源２の正出力端子に接続された電圧検出線２１が引き出されている。電圧源２の負出力端子は基準電位点６に接続されている。符号１１〜１５によって参照される各部位は、基準電位点７における電位を基準にして動作する。
【００４０】
電圧検出装置１は、電圧検出線２１上のアナログ電圧信号から、電圧源２の正出力端子及び負出力端子間の電圧（即ち、電圧源２の出力電圧Ｖｏ）を検出する。電圧検出線２１は分岐点２２にて２つに分岐しており、一方はＡＤ前段部１１に接続され且つ他方は電圧レベル判定部１３に接続される。分岐点２２からＡＤ前段部１１に向かう電圧検出線を符号２３によって参照し、分岐点２２から電圧レベル判定部１３に向かう電圧検出線を符号２４によって参照する。従って、電圧源２の出力電圧Ｖｏを表すアナログ電圧信号は、電圧検出線２１を伝播した後、分岐点２２にて分岐し、更に電圧検出線２３及び２４上を伝播する。
【００４１】
ＡＤ前段部１１は、自身の入力端子１１INに加わったアナログ電圧をＡＤ変換器１２の入力端子１２INに伝達するためのバッファ回路であり、例えば、差動アンプや、図２に示すような回路構成を有するフライングキャパシタから構成される。ＡＤ前段部１１から伝達されて入力端子１２INに加わる電圧は基準電位点７の電位を基準とする電圧である一方、入力端子１１INに加わるアナログ電圧は基準電位点６の電位を基準とする電圧である。基準電位点６及び７の電位は一致していても不一致であっても良いが、今、説明の簡単化のため、両者の電位が同じである場合を考える。この場合、入力端子１１INに加わるアナログ電圧とは、基準電位点６及び７の電位を基準とする、電圧検出線２３上の電圧である。ＡＤ前段部１１に差動アンプやフライングキャパシタを用いれば、両者の電位の一致性は要求されない。
【００４２】
ＡＤ変換器１２は、基準電圧発生部１５より発生される基準電圧ＶｒｅｆADを基準にしつつ、周期的に入力端子１２INにおけるアナログ電圧信号をデジタル電圧信号に変換し、得られたデジタル電圧信号をデジタル回路部１４に出力する。電圧検出装置１は、基準電圧ＶｒｅｆADの電圧値を予め認識している。電圧レベル判定部１３は、電圧検出線２４におけるアナログ電圧信号に基づいて電圧源２の出力電圧Ｖｏの電圧レベルを判定する。即ち、電圧源２の出力電圧Ｖｏの電圧値が、互いに異なる複数の電圧範囲の何れに属するかを判定する（図４参照）。更に換言すれば、電圧源２の出力電圧Ｖｏを、ＡＤ変換器１２の電圧検出分解能よりも粗い分解能にて検出する。電圧レベル判定部１３の判定結果を表すデジタル信号はデジタル回路部１４に出力される。尚、電圧レベル判定部１３によって判定された電圧源２の出力電圧値を、判定電圧値とも言う。
【００４３】
デジタル回路部１４は、故障検出部としての機能を有し、ＡＤ変換器１２及び電圧レベル判定部１３の出力信号に基づいて、電圧源２としてのＬＩＢの過充電状態及び過放電状態を検出すると共にインレンジ故障の有無を検出する。
【００４４】
電圧源２（及び後述の電圧源２［１］〜２［ｎ］の夫々）の出力電圧Ｖｏに対して、予め通常電圧範囲が定められている。通常使用時において、電圧源２（及び後述の電圧源２［１］〜２［ｎ］の夫々）の出力電圧Ｖｏは、その通常電圧範囲内に収まると想定される。上述したように、今、電圧の測定対象としてＬＩＢを想定している。従って、具体的な数値例として、通常電圧範囲は２Ｖ以上であって且つ４．０Ｖ以下であることを想定する。電圧源２の出力電圧Ｖｏが２Ｖ以上であって且つ４．０Ｖ以下である状態を、通常使用状態と呼ぶ。電圧源２の出力電圧Ｖｏが通常電圧範囲の上限である４Ｖを上回っている状態は電圧源２の過充電状態であり、電圧源２の出力電圧Ｖｏが通常電圧範囲の下限である２Ｖを下回っている状態は電圧源２の過放電状態である。
【００４５】
本実施形態及び後述の各実施形態におけるインレンジ故障とは、電圧源２（又は後述の電圧源２［１］〜２［ｎ］の何れか）の出力電圧が通常電圧範囲内に収まりつつも、ＡＤ変換器１２の出力信号による電圧源２の検出電圧値Ｖｄｅｔが、期待される検出精度を満たさないような比較的軽度の故障を指す。例えば、許容される検出誤差の絶対値が１０ｍＶ以下であって且つ電圧源２の真の出力電圧Ｖｏが３．６００Ｖである場合、不等式「３．５９０≦Ｖｄｅｔ≦３．６１０」が満たされる時にはインレンジ故障は発生していないが、不等式「２．０００≦Ｖｄｅｔ＜３．５９０」又は「３．６１０＜Ｖｄｅｔ≦４．０００」が成立する場合にはインレンジ故障が発生している（上記の各不等式の単位はボルトである）。
【００４６】
図３に、インレンジ故障を招く故障箇所及び故障要因を表にして例示する。図３には、故障箇所及び故障要因として、第１〜第５の故障箇所及び故障要因を例示している。但し、図３には、本実施形態だけでなく後述の他の実施形態における故障箇所及び故障要因も列挙されており、第４及び第５の故障箇所は本実施形態には関与しない。
【００４７】
第１の故障箇所は、ＡＤ変換器１２であり、その故障要因としては、例えば、ＡＤ変換における積分非直線性誤差（ＩＮＬ）及微分非直線性誤差（ＤＮＬ）の精度異常が挙げられる。第２の故障箇所は、基準電圧発生部１５、即ちＡＤ変換用の基準電圧ＶｒｅｆADの発生部であり、その故障要因としては、例えば、基準電圧ＶｒｅｆADの精度異常が挙げられる。第３の故障箇所は、ＡＤ前段部１１であり、その故障要因としては、例えば、ＡＤ前段部１１としての差動アンプにおけるオフセット電圧の異常やリーク電流の異常（ＡＤ前段部１１への入力電流値の異常）が挙げられる。各故障要因における異常とは、或る物理量（オフセット電圧の値など）の設計値と実際の値との間の誤差が、所定の許容量よりも大きいことを指す。
【００４８】
例えば、ＡＤ変換器１２が１０ビットのＡＤ変換器であって且つＶｒｅｆADの設計電圧値が５Ｖであって且つ電圧源２の出力電圧Ｖｏが４Ｖである場合において、第２の故障要因によりＶｒｅｆADが実際には５．５Ｖであったとすると、４Ｖ÷（５．５Ｖ／１０２４）×（１０２４／５Ｖ）＝３．６４Ｖより、電圧源２の出力電圧Ｖｏは３．６４Ｖであると誤検出されてしまう。
【００４９】
また例えば、電圧源２の真の出力電圧Ｖｏが４．５Ｖである時に故障要因により検出電圧値Ｖｄｅｔが４．０Ｖになった場合、実際には電圧源２（電池）は過充電状態にあるにも拘らず、充放電制御部５は電圧源２（電池）は通常使用状態にあると判断して電圧源２の充電を許可することになり、危険が生じる。また例えば、電圧源２の真の出力電圧Ｖｏが２．５Ｖである時に故障要因により検出電圧値Ｖｄｅｔが１．９Ｖになった場合、実際には電圧源２（電池）は通常使用状態にあって電力の出力が可能であるにも拘らず、充放電制御部５は電圧源２が過放電状態にあると判断して電圧源２の放電を無意味に禁止してしまう（即ち、電池の電圧使用範囲が縮小してしまう）。このように、インレンジ故障の存在は、危険性の増大や電圧源２の電圧使用範囲の縮小等を招く。
【００５０】
図４に、電圧レベル判定部１３の内部回路図を示す。電圧レベル判定部１３は、４つの基準電圧Ｖｒｅｆ［１］〜Ｖｒｅｆ［４］を発生する基準電圧発生部６１と、電圧検出線２４及び基準電圧発生部６１に接続され、電圧源２の出力電圧と基準電圧Ｖｒｅｆ［１］〜Ｖｒｅｆ［４］を比較するコンパレータ（比較器）ＣＭＰ［１］〜ＣＭＰ［４］と、を備える。今、基準電圧Ｖｒｅｆ［１］、Ｖｒｅｆ［２］、Ｖｒｅｆ［３］及びＶｒｅｆ［４］は、夫々、４．０Ｖ、３．８Ｖ、３．５Ｖ及び２．０Ｖに設定されているものとする。基準電圧発生部６１において、基準電圧Ｖｒｅｆ［１］〜Ｖｒｅｆ［４］を個別回路にて個別に生成するようにしても良いし、半導体のバンドギャップ電圧を利用するなどして基準電圧Ｖｒｅｆ［１］を生成した後、基準電圧Ｖｒｅｆ［１］を複数の分圧抵抗（不図示）を用いて分圧することにより基準電圧Ｖｒｅｆ［２］〜Ｖｒｅｆ［４］を生成するようにしてもよい。尚、過充電過放電検出回路（不図示）を転用することにより電圧レベル判定部１３（図４）を形成することができる。過充電過放電検出回路では、過充電判定用の基準電圧及び過放電判定用の基準電圧の夫々を電圧源２の出力電圧と比較することで電圧源２の過充電又は過放電を検出する。過充電過放電検出回路では過充電判定用の基準電圧及び過放電判定用の基準電圧を夫々Ｖｒｅｆ［１］及びＶｒｅｆ［４］として用いており、電圧レベル判定部１３には、それら以外の２つの基準電圧Ｖｒｅｆ［２］及びＶｒｅｆ［３］を電圧源２の出力電圧と比較する機能が過充電過放電検出回路の機能に加えて設けられている。勿論、電圧レベル判定部１３で用いられる基準電圧の個数を４以外とすることもできる。
【００５１】
コンパレータＣＭＰ［ｉ］は、電圧検出線２４に加わる電圧と基準電圧Ｖｒｅｆ［ｉ］とを比較し、前者が後者（Ｖｒｅｆ［ｉ］）よりも高い場合に「１」のデジタル信号を出力する一方、前者が後者（Ｖｒｅｆ［ｉ］）よりも低い場合に「０」のデジタル信号を出力する。コンパレータＣＭＰ［ｉ］の出力信号はデジタル回路部１４に与えられる。ここで、ｉは、１、２、３又は４である。
【００５２】
デジタル回路部１４は、コンパレータＣＭＰ［１］〜ＣＭＰ［４］から出力されるデジタル信号が変化するタイミングにおいて、コンパレータＣＭＰ［１］〜ＣＭＰ［４］の出力信号が指し示す判定電圧値とＡＤ変換器１２の出力信号による検出電圧値Ｖｄｅｔとを比較することにより、インレンジ故障の有無を検出する。また、上記判定電圧値及び検出電圧値Ｖｄｅｔの少なくとも一方に基づいて、電圧源２の状態が過充電状態又は過放電状態であるか否かを検出することもできる。
【００５３】
例えば、電圧源２としてのＬＩＢの放電過程において、電圧源２の出力電圧Ｖｏが４．０Ｖより低いが３．８Ｖより高い状態から３．８Ｖより低いが３．５Ｖより高い状態へと遷移した場合、コンパレータＣＭＰ［１］、ＣＭＰ［３］及びＣＭＰ［４］の出力デジタル信号は「０」、「１」及び「１」に維持される一方で、コンパレータＣＭＰ［２］の出力デジタル信号は「１」から「０」へと変化する。この変化のタイミングにおいてコンパレータＣＭＰ［１］〜ＣＭＰ［４］の出力信号が指し示す判定電圧値は、コンパレータＣＭＰ［２］に対応する基準電圧値Ｖｒｅｆ［２］である。デジタル回路部１４は、この変化の直前又は直後に得られたＡＤ変換器１２の出力信号による検出電圧値Ｖｄｅｔと、コンパレータＣＭＰ［２］に対応する基準電圧値Ｖｒｅｆ［２］とを比較し、それらの差の絶対値｜Ｖｄｅｔ−Ｖｒｅｆ［２］｜が所定の故障判定閾値ＶTH（例えば、１０ｍＶ）よりも大きければインレンジ故障が発生していると判断する一方で、そうでない場合は、インレンジ故障は発生していないと判断する。
【００５４】
電圧源２の出力電圧ＶｏがＶｒｅｆ［２］を上から下へ横切る時の動作例を説明したが、電圧源２の出力電圧ＶｏがＶｒｅｆ［２］を下から上へ横切る時の動作も同様であり、電圧源２の出力電圧ＶｏがＶｒｅｆ［１］、［３］又は［４］を上から下へ又は下から上へ横切る時の動作も同様である。また、コンパレータＣＭＰ［１］〜ＣＭＰ［４］の出力信号が全て「１」の時には電圧源２が過充電状態にあると検出することができ、コンパレータＣＭＰ［１］〜ＣＭＰ［４］の出力信号が全て「０」の時には電圧源２が過放電状態にあると検出することができる。
【００５５】
充放電制御部５は、デジタル回路部１４による過充電状態及び過放電状態の検出結果並びにインレンジ故障の有無の検出結果に基づいて、電圧源２の充電及び放電を制御する。電圧源２の充電中において過充電状態又はインレンジ故障の発生が検出された場合は充電回路４による電圧源２の充電が停止されるように、且つ、電圧源２の放電中において過放電状態又はインレンジ故障の発生が検出された場合は負荷３に対する電圧源２の放電が停止されるように、充放電制御部５は、負荷３及び充電回路４を含む充放電部を制御する。尚、電圧源２の放電の停止は、電圧源２及び負荷３間に設けられた図示されないスイッチを遮断することで実現可能である。また、電圧源２が過充電状態若しくは過放電状態にあると判断された場合、又は、インレンジ故障が発生していると判断された場合、電圧検出装置１又は充放電制御部５に接続された表示部（不図示）やスピーカ（不図示）等を用いて、ユーザに対し警告報知を行うようにしてもよい。
【００５６】
本実施形態によれば、電圧源２の出力電圧Ｖｏの検出値をＡＤ変換器１２より出力させるための、分岐点２２以降の電圧検出回路部分（電圧検出部）におけるインレンジ故障の有無を、故障の程度や要因によらず高精度に検出することが可能となる。該電圧検出回路部分には、ＡＤ前段部１１、ＡＤ変換器１２及び基準電圧発生部１５並びにそれらを接続する配線が含まれる。
【００５７】
また、上述したように、図１３の電圧検出装置９００では（図１４も参照）、電圧入力切替部９１１内のスイッチ部９２０の異常によるインレンジ故障を検出することができないため、スイッチ部９２０に異常がある場合、測定対象の電圧値を誤検出し続けることになる。しかしながら、本実施形態の構成によれば、電圧入力切替部そのものが不要となるため、インレンジ故障の検出漏れがない。また仮に、分岐点２２とＡＤ前段部１１との間に電圧入力切替部を設けた場合でも、電圧入力切替部を通る経路とは異なる経路に設けられた電圧レベル判定部１３により、電圧入力切替部の異常に起因するインレンジ故障をも検出可能である。
【００５８】
また、上記の電圧検出回路部分にインレンジ故障が含まれていなかった場合において、仮に基準電圧発生部６１が発生する基準電圧Ｖｒｅｆ［ｉ］に異常があったとき、上記の差の絶対値｜Ｖｄｅｔ−Ｖｒｅｆ［ｉ］｜が異常に大きくなるため、インレンジ故障が発生していると判断される。このため、電圧検出装置１は電圧レベル判定部の異常に起因するインレンジ故障をも検出可能である、とも言える。これは、後述の電圧検出装置１ａ及び１０１（図５及び図７参照）に対しても当てはまる。
【００５９】
尚、基準電位点６及び７の電位が同じであるならば、電圧検出装置１からＡＤ前段部１１を削除することも可能である（後述の他の実施形態においても同様）。この場合、入力端子１１INに接続されていた配線を入力端子１２INに直接接続することができる。
【００６０】
電圧源２がＬＩＢであることを想定したが、電圧源２（及び後述の電圧源２［１］〜２［８］）は、ＬＩＢ以外の任意の二次電池であっても良いし、充電の不可能な電池又は充電が適さない電池であっても良いし、電池以外の電圧源であっても良い。充電の不可能な電池又は充電が適さない電池には、アルカリ電池のような一次電池、燃料電池が含まれる。
【００６１】
また、電圧源２の出力電圧の電圧レベルを４つのコンパレータを用いて判定する構成を上述したが、電圧レベルを判定するためのコンパレータの個数は４以外であっても良い（後述の他の実施例においても同様）。但し、コンパレータにて電圧源２の出力電圧と比較されるべき１又は複数の基準電圧の中に、通常電圧範囲内の電圧（本例において、例えば３．８Ｖ）を含めるべきである。
【００６２】
＜＜第２実施形態＞＞
本発明の第２実施形態に係る電圧検出装置を説明する。第２実施形態では、電圧の測定対象が１つであって且つ測定対象を短絡等から保護するための保護回路が電圧検出装置に設けられていることを想定する。
【００６３】
図５に、第２実施形態に係る電圧検出装置１ａの内部ブロック図を示す。図５には、電圧検出装置１ａに接続される他の要素も示されている。電圧検出装置１ａは、図１の電圧検出装置１に対して保護回路１６及び１７を追加したものであり、この追加を除いて、電圧検出装置１と電圧検出装置１ａは同様である。従って、以下では、保護回路１６及び１７に関する説明を行う。
【００６４】
保護回路１６は、分岐点２２及びＡＤ前段部１１間の電圧検出線２３上に直列に設けられており、保護回路１７は、分岐点２２及び電圧レベル判定部１３間の電圧検出線２４上に直列に設けられている。
【００６５】
図６に、保護回路１６の内部回路図を示す。保護回路１６は、分岐点２２とＡＤ前段部１１の入力端子１１INとの間に直列に介在する保護抵抗６２と、保護抵抗６２及び入力端子１１IN間の接続点と基準電位点６との間に直列に介在するサージ保護素子６３を備える。保護抵抗６２は、保護抵抗６２よりＡＤ前段部１１側の回路部分（配線含む）が基準電位点６等と短絡した場合に、電圧源２から保護抵抗６２を介して流れる電流を制限する。サージ保護素子６３は、ツェナーダイオード等から成り、保護抵抗６２よりＡＤ前段部１１側の回路部分（配線含む）に加わったサージ電流を基準電位点６に逃がす。
【００６６】
保護回路１７の内部回路も保護回路１６のそれと同様である。但し、保護回路１７における保護抵抗６２は、分岐点２２と電圧レベル判定部１３との間に直列に介在し、保護回路１７におけるサージ保護素子６３は、保護回路１７内の保護抵抗６２及び電圧レベル判定部１３間の接続点と基準電位点６との間に直列に介在する。
【００６７】
尚、上述の保護回路１６及び１７の回路構成は例示であり、それらの回路構成を様々に変更することができる。また、保護回路１６の回路構成と保護回路１７の回路構成を異ならせることも可能である。また、電圧検出装置１ａから保護回路１７を削除することも可能である。
【００６８】
保護回路１６を設けた場合、保護回路１６がインレンジ故障における第４の故障箇所となりうる（図３参照）。その故障要因としては、例えば、保護抵抗６２の抵抗値の異常、サージ保護素子６３のリーク電流の異常が挙げられる。
【００６９】
仮に、電圧源２からＡＤ前段部１１INへ１０μＡの電流が引き込まれる場合において、保護回路１６における保護抵抗６２の実際の抵抗値が設計値１ｋΩの１００倍である１００ｋΩとなった場合、ＡＤ変換器１２の出力信号に基づく検出電圧値Ｖｄｅｔは、実際の出力電圧Ｖｏの値よりも約１Ｖ小さくなってしまう。しかしながら、電圧検出装置１ａでは、電圧レベル判定部１３の出力を用いることで、そのようなインレンジ故障を高精度に検出することができる。
【００７０】
即ち、本実施形態によれば、電圧源２の出力電圧Ｖｏの検出値をＡＤ変換器１２より出力させるための、分岐点２２以降の電圧検出回路部分（電圧検出部）におけるインレンジ故障の有無を、故障の程度や要因によらず高精度に検出することが可能となる。該電圧検出回路部分には、保護回路１６、ＡＤ前段部１１、ＡＤ変換器１２及び基準電圧発生部１５並びにそれらを接続する配線が含まれる。
【００７１】
＜＜第３実施形態＞＞
本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態では、電圧の測定対象が複数であることを想定する。
【００７２】
図７に、第３実施形態に係る電圧検出装置１０１の内部ブロック図を示す。図７には、電圧検出装置１０１に接続される他の要素も示されている。電圧検出装置１０１は、符号１１１〜１１５及び１１８によって参照される各部位を備える。尚、矛盾なき限り、第１又は第２実施形態にて記載した事項を第３実施形態に適用することができるが、この適用の際、同一名称部位間の符号の相違（例えば、ＡＤ前段部を表す符号１１と符号１１１の相違）は、適宜、無視される。
【００７３】
電圧検出装置１０１内の各部位は、基準電位点７の電位を基準として動作する。符号２［１］〜２［８］の夫々は、電圧の測定対象としての電圧源を表し、今、各電圧源２［１］〜２［８］が電圧源２と同様の特性を有するＬＩＢである場合を考える。電圧源２［１］〜２［８］は、高電圧側から、電圧源２［１］、２［２］、２［３］、２［４］、２［５］、２［６］、２［７］及び２［８］の順番で直列接続されており、電圧源２［８］の負出力端子は基準電位点６に接続されている。
【００７４】
電圧源２［１］の正出力端子と電圧源２［８］の負出力端子との間には負荷３及び充電回路４から成る充放電部が接続されている。電圧源２［１］〜２［８］としてのＬＩＢの放電時において、負荷３は、電圧源２［１］の正出力端子と電圧源２［８］の負出力端子との間の電圧にて駆動される。電圧源２［１］〜２［８］としてのＬＩＢを充電する際には、充電回路４の働きにより、電圧源２［１］〜２［８］の充電が成される。充放電制御部１０５は、上述の充放電制御部５と同様の機能を有し、充電回路４を用いた電圧源２［１］〜２［８］の充電及び負荷３に対する電圧源２［１］〜２［８］の放電を制御する。
【００７５】
電圧源２［１］〜２［８］の出力電圧を個別に検出するために、各電圧源２［１］〜２［８］の正出力端子及び電圧源２［８］の負出力端子から電圧検出線が引き出される。電圧源２［ｊ］の正出力端子から引き出された電圧検出線を符号２１［ｊ］によって表し、電圧源２［８］の負出力端子から引き出された電圧検出線を符号２１［９］によって表す。ここで、ｊは９以下の整数である。電圧検出線２１［ｊ］上には、負荷３への電圧源２［１］〜２［８］の放電電流及び充電回路４から電圧源２［１］〜２［８］への充電電流は流れない。
【００７６】
電圧検出装置１０１は、電圧検出線２１［ｊ］及び２１［ｊ＋１］間の電圧をＡＤ変換の対象電圧として、電圧入力切替部１１８及びＡＤ前段部１１１を介してＡＤ変換器１１２に与えることで、電圧検出線２１［ｊ］及び２１［ｊ＋１］間の電圧、即ち、電圧源２［ｊ］の出力電圧をデジタル電圧信号として検出する。
【００７７】
電圧検出線２１［ｊ］は分岐点２２［ｊ］にて２つに分岐しており、一方は電圧入力切替部１１８に接続され且つ他方は電圧レベル判定部１１３に接続される。分岐点２２［ｊ］から電圧入力切替部１１８に向かう電圧検出線を符号２３［ｊ］によって参照し、分岐点２２［ｊ］から電圧レベル判定部１１３に向かう電圧検出線を符号２４［ｊ］によって参照する。電圧源２［ｊ］の出力電圧を表すアナログ電圧信号は、電圧検出線２１［ｊ＋１］の電位を基準としつつ電圧検出線２１［ｊ］を伝播した後、分岐点２２［ｊ］にて分岐し、更に電圧検出線２３［ｊ］及び２４［ｊ］上を伝播する。
【００７８】
電圧入力切替部１１８は、マルチプレクサ等から成り、電圧検出線２３［１］及び２３［２］間、２３［２］及び２３［３］間、２３［３］及び２３［４］間、２３［４］及び２３［５］間、２３［５］及び２３［６］間、２３［６］及び２３［７］間、２３［７］及び２３［８］間、２３［８］及び２３［９］間のアナログ電圧信号が順番に且つ周期的に選択されてＡＤ変換器１１２にてデジタル電圧信号に変換されるように、電圧検出線２３［１］〜２３［９］の内の２本を選択してＡＤ前段部１１１に接続する。即ち、電圧検出線２３［１］及び２３［２］と、電圧検出線２３［２］及び２３［３］と、電圧検出線２３［３］及び２３［４］と、電圧検出線２３［４］及び２３［５］と、電圧検出線２３［５］及び２３［６］と、電圧検出線２３［６］及び２３［７］と、電圧検出線２３［７］及び２３［８］と、電圧検出線２３［８］及び２３［９］とを、順番に且つ周期的に選択してＡＤ前段部１１１に接続する。
【００７９】
ＡＤ前段部１１１は、電圧入力切替部１１８にて選択された２本の電圧検出線［ｊ］及び［ｊ＋１］間の電圧を、ＡＤ変換の対象電圧として、ＡＤ変換器１１２に伝達するバッファ回路であり、例えば、差動アンプやフライングキャパシタから形成される。
【００８０】
ＡＤ変換器１１２は、基準電圧発生部１１５より発生される基準電圧ＶｒｅｆADを基準にしつつ、ＡＤ前段部１１１から伝達されたＡＤ変換の対象電圧を周期的にデジタル電圧に変換する。換言すれば、ＡＤ変換の対象電圧を表すアナログ電圧信号をデジタル電圧信号に変換する。得られたデジタル電圧信号はデジタル回路部１１４に出力される。電圧検出装置１０１は、基準電圧ＶｒｅｆADの電圧値を予め認識している。
【００８１】
電圧レベル判定部１１３は、電圧検出線２４［１］〜２４［９］上のアナログ電圧信号に基づいて電圧源２［１］〜２［８］の出力電圧の電圧レベルを個別に判定する。即ち、電圧源２［１］〜２［８］ごとに、電圧源の出力電圧の電圧値が、互いに異なる複数の電圧範囲の何れに属するかを判定する。更に換言すれば、電圧源２［１］〜２［８］ごとに、電圧源の出力電圧を、ＡＤ変換器１１２の電圧検出分解能よりも粗い分解能にて検出する。電圧レベル判定部１１３の判定結果を表すデジタル信号はデジタル回路部１１４に出力される。電圧レベル判定部１１３によって判定された各電圧源の出力電圧値を、判定電圧値とも言う。
【００８２】
デジタル回路部１１４は、故障検出部としての機能を有し、ＡＤ変換器１１２及び電圧レベル判定部１１３の出力信号に基づいて、電圧源２［１］〜２［８］としてのＬＩＢの過充電状態及び過放電状態を検出すると共にインレンジ故障の有無を検出する。
【００８３】
電圧検出装置１０１では、インレンジ故障の故障箇所に、上述の第１〜第３の故障箇所に加えて第５の故障箇所が含まれる（図３参照）。第５の故障箇所は、電圧入力切替部１１８であり、その故障要因として、例えば、マルチプレクサ内のスイッチ部におけるオン抵抗の抵抗値異常や該スイッチ部のリーク電流異常が挙げられる。例えば、電圧入力切替部１１８としてのマルチプレクサ内のスイッチ部のオン抵抗は、通常数Ω程度であることが見込まれるが、そのオン抵抗が１０ｋΩになった場合、電圧検出線２３［ｊ］を介して該スイッチ部に流れる電流と該オン抵抗（１０ｋΩ）との積の分だけ、ＡＤ変換器１１２の出力電圧に基づく検出電圧値Ｖｄｅｔが真値からずれてしまう。
【００８４】
電圧レベル判定部１１３を、第１実施形態で述べた電圧レベル判定部１３と同様の回路を８つ分設けることで構成することができる。この場合、図８に示す如く、電圧レベル判定部１１３として採用可能な電圧レベル判定部１１３ａ内に８つのレベル判定部１３０［１］〜１３０［８］を設けておき、各レベル判定部に、４つずつコンパレータを含めておく。即ち、レベル判定部１３０［ｊ］に、電圧検出線２４［ｊ］及び２４［ｊ＋１］間のアナログ電圧を基準電圧Ｖｒｅｆ［１］〜Ｖｒｅｆ［４］と比較して比較結果を出力する４つのコンパレータを含めておく。
【００８５】
そうすると、例えば、デジタル回路部１１４は、レベル判定部１３０［１］に含まれる４つのコンパレータの出力信号が変化するタイミングにおいて該４つのコンパレータの出力信号から電圧源２［１］の出力電圧を正確に検知することができる。更に、該タイミングにおいて、レベル判定部１３０［１］内の４つのコンパレータの出力信号が指し示す判定電圧値ＶＬ［１］と対応する検出電圧値Ｖｄｅｔ［１］とを比較することにより、インレンジ故障の有無を検出することができる。ここで、検出電圧値Ｖｄｅｔ［ｊ］は、ＡＤ変換の対象電圧として電圧検出線２３［ｊ］及び２３［ｊ＋１］間のアナログ電圧がＡＤ変換器１１２に入力されている時における、ＡＤ変換器１１２の出力信号に基づく検出電圧値である。
【００８６】
判定電圧値ＶＬ［１］と検出電圧値Ｖｄｅｔ［１］との比較結果に基づくインレンジ故障の有無検出方法は、第１実施形態で述べたものと同様である。即ち、より具体的には例えば、｜Ｖｄｅｔ［１］−ＶＬ［１］｜が所定の故障判定閾値ＶTH（例えば、１０ｍＶ）よりも大きければインレンジ故障が発生していると判断する一方で、そうでない場合は、インレンジ故障が発生していないと判断する。尚、電圧源２［１］に対応するレベル判定部１３０［１］について例示したが、電圧源２［２］〜２［８］に対応するレベル判定部１３０［２］〜１３０［８］についても同様である。
【００８７】
また、レベル判定部１３０［ｊ］による判定電圧値、及び、ＡＤ変換器１１２の出力信号に基づく検出電圧値Ｖｄｅｔ［ｊ］の内の、少なくとも一方に基づいて、電圧源［ｊ］の状態が過充電状態又は過放電状態であるか否かを検出することもできる。
【００８８】
また、電圧レベル判定部１１３として、図９に示す電圧レベル判定部１１３ｂを用いることもできる。図９には、電圧レベル判定部１１３ｂの内部回路が示されている。電圧レベル判定部１１３ｂは、電圧入力切替部１６０、基準電圧発生部１６１及びコンパレータＣＭＰ［１］〜ＣＭＰ［４］を備えている。
【００８９】
電圧入力切替部１６０は、電圧検出線２４［１］〜２４［９］に接続され、電圧検出線２４［１］及び２４［２］間、２４［２］及び２４［３］間、２４［３］及び２４［４］間、２４［４］及び２４［５］間、２４［５］及び２４［６］間、２４［６］及び２４［７］間、２４［７］及び２４［８］間、２４［８］及び２４［９］間のアナログ電圧信号を順番に且つ周期的に選択し、選択したアナログ電圧信号を、コンパレータＣＭＰ［１］〜ＣＭＰ［４］の非反転入力端子（＋入力端子）に与える。換言すれば、選択したアナログ電圧信号が表しているアナログ電圧を、コンパレータＣＭＰ［１］〜ＣＭＰ［４］の非反転入力端子に印加する。
【００９０】
基準電圧発生部１６１は、図４の基準電圧発生部６１と同様の部位であり、４つの基準電圧Ｖｒｅｆ［１］〜Ｖｒｅｆ［４］を発生して、基準電圧Ｖｒｅｆ［１］〜Ｖｒｅｆ［４］を、夫々、コンパレータＣＭＰ［１］〜ＣＭＰ［４］の反転入力端子（−入力端子）に与える。各コンパレータＣＭＰ［１］〜ＣＭＰ［４］において、非反転入力端子及び反転入力端子に加わるアナログ電圧及び基準電圧は、共に基準電位点７の電位を基準とする電圧である。
【００９１】
電圧検出線２４［ｊ］及び２４［ｊ＋１］間のアナログ電圧がコンパレータＣＭＰ［１］〜ＣＭＰ［４］の非反転入力端子に与えられる時において、電圧検出線２３［ｊ］及び２３［ｊ＋１］間のアナログ電圧がＡＤ変換の対象電圧としてＡＤ変換器１１２に与えられるように、電圧入力切替部１６０とＡＤ変換器側の電圧入力切替部１１８との間で同期がとられている。電圧入力切替部１６０を、電圧入力切替部１１８と同様、マルチプレクサを用いて形成することができる。電圧検出線２４［ｊ］及び２４［ｊ＋１］間のアナログ電圧を、基準電位点７の電位を基準としてコンパレータＣＭＰ［１］〜ＣＭＰ［４］の非反転入力端子に与えるために、電圧入力切替部１６０内のマルチプレクサとコンパレータＣＭＰ［１］〜ＣＭＰ［４］との間に、ＡＤ前段部１１１と同等の差動アンプやフライングキャパシタを設けるようにしてもよい。
【００９２】
電圧入力切替部１１８によって電圧検出線２３［ｊ］及び２３［ｊ＋１］間のアナログ電圧信号が選択され且つ電圧入力切替部１６０によって電圧検出線２４［ｊ］及び２４［ｊ＋１］間のアナログ電圧信号が選択されている区間を、第ｊの検出区間と呼ぶ。上述の説明から明らかなように、第ｊの検出区間では、電圧源２［ｊ］の出力電圧がＡＤ変換器１１２におけるＡＤ変換の対象電圧となる。１つの検出区間及びそれに対応する１つの電圧源にのみ注目すれば、電圧レベル判定部１１３ｂ内のコンパレータＣＭＰ［１］〜ＣＭＰ［４］の出力信号とＡＤ変換器１１２の出力信号とに基づく、インレンジ故障の有無検出方法並びに過充電状態及び過放電状態の検出方法は、第１実施形態におけるそれらと同様である。
【００９３】
例えば、第１の検出区間及び電圧源２［１］にのみ注目した場合において、電圧源２［１］の出力電圧が４．０Ｖより低いが３．８Ｖより高い状態から３．８Ｖより低いが３．５Ｖより高い状態へと遷移することを想定したならば、コンパレータＣＭＰ［２］の出力デジタル信号は「１」から「０」へと変化する。デジタル回路部１１４は、この変化の直前又は直後に得られたＡＤ変換器１１２の出力信号による検出電圧値Ｖｄｅｔ［１］と、コンパレータＣＭＰ［２］に対応する基準電圧値Ｖｒｅｆ［２］とを比較し、それらの差の絶対値｜Ｖｄｅｔ［１］−Ｖｒｅｆ［２］｜が所定の故障判定閾値ＶTH（例えば、１０ｍＶ）よりも大きければインレンジ故障が発生していると判断する一方で、そうでない場合は、インレンジ故障は発生していないと判断する。また、第１の検出区間において、コンパレータＣＭＰ［１］〜ＣＭＰ［４］の出力信号が全て「１」の時には電圧源２［１］が過充電状態にあると検出することができ、コンパレータＣＭＰ［１］〜ＣＭＰ［４］の出力信号が全て「０」の時には電圧源２［１］が過放電状態にあると検出することができる。第２〜第８の検出区間及び電圧源２［２］〜２［８］についても同様である。
【００９４】
充放電制御部１０５は、デジタル回路部１１４による過充電状態及び過放電状態の検出結果並びにインレンジ故障の有無の検出結果に基づいて、電圧源２［１］〜２［８］の充電及び放電を制御する。電圧源２［１］〜２［８］の充電中において過充電状態又はインレンジ故障の発生が検出された場合は充電回路４による電圧源２［１］〜２［８］の充電が停止されるように、且つ、電圧源２［１］〜２［８］の放電中において過放電状態又はインレンジ故障の発生が検出された場合は負荷３に対する電圧源２［１］〜２［８］の放電が停止されるように、充放電制御部１０５は、負荷３及び充電回路４を含む充放電部を制御する。尚、電圧源２［１］〜２［８］の放電の停止は、電圧源２［１］〜２［８］及び負荷３間に設けられた図示されないスイッチを遮断することで実現可能である。また、電圧源２［１］〜２［８］が過充電状態若しくは過放電状態にあると判断された場合、又は、インレンジ故障が発生していると判断された場合、電圧検出装置１０１又は充放電制御部１０５に接続された表示部（不図示）やスピーカ（不図示）等を用いて、ユーザに対し警告報知を行うようにしてもよい。
【００９５】
また、図１の電圧検出装置１を図５の電圧検出装置１ａへと変形できるように、図７の電圧検出装置１０１に保護回路を設けるようにしてもよい。例えば、分岐点２２［１］〜２２［９］及び電圧入力切替部１１８間の電圧検出線２３［１］〜２３［９］上に直列に、１つずつ、保護回路１６と同様の保護回路を挿入することができる。更に例えば、分岐点２２［１］〜２２［９］及び電圧レベル判定部１１３間の電圧検出線２４［１］〜２４［９］上に直列に、１つずつ、保護回路１７と同様の保護回路を挿入することができる。
【００９６】
また、図１０に示されるようなパルス変換回路１５０を、電圧検出装置１０１内又は電圧検出装置１０１外に更に設けるようにしても良い。パルス変換回路１５０は、図８のレベル判定部１３０［１］〜１３０［８］内の各コンパレータの出力信号、又は、図９の電圧レベル判定部１１３ｂ内の各コンパレータの出力信号を、パルス信号に変換する。このパルス信号は、電圧レベル判定部１１３による電圧源２［１］〜２［８］それぞれの判定電圧値を、パルスのデューティ比によって表現する。例えば、基準電圧Ｖｒｅｆ［１］〜Ｖｒｅｆ［４］に、夫々、８０％、６０％、４０％及び２０％のデューティ比を割り当て、電圧源２［１］の判定電圧値に対応するデューティ比のパルス、電圧源２［２］の判定電圧値に対応するデューティ比のパルス、・・・、電圧源２［８］の判定電圧値に対応するデューティ比のパルスを時間方向に結合したパルス列を、上記パルス信号として出力することができる。上記パルス信号を、主として、各電圧源の過充電状態及び過放電状態の伝達に利用することができる。
【００９７】
本実施形態によれば、電圧源２［１］〜２［８］の出力電圧の検出値をＡＤ変換器１１２より出力させるための、分岐点２２［１］〜２２［９］以降の電圧検出回路部分（電圧検出部）におけるインレンジ故障の有無を、故障の程度や要因によらず高精度に検出することが可能となる。該電圧検出回路部分には、電圧入力切替部１１８、ＡＤ前段部１１１、ＡＤ変換器１１２及び基準電圧発生部１１５並びにそれらを接続する配線が含まれる。電圧検出線２３［１］〜２３［９］上に保護回路を設けている場合は、該保護回路も上記電圧検出回路部分に含まれる。また、電圧レベル判定部１１３として図９の電圧レベル判定部１１３ｂを採用するようにすれば、図８の電圧レベル判定部１１３ａを採用する場合と比べて、基準電圧の個数やコンパレータの個数を削減することができる。
【００９８】
尚、本実施形態では、複数の電圧源から成る電圧源部として８つの電圧源が直列接続された電圧源部を例示したが、電圧源部に含まれる電圧源の個数は８以外であっても良いし、電圧源部に含まれる複数の電圧源が並列接続されていても構わない。
【００９９】
また、インレンジ故障の検出方法に特に注目して第１〜第３実施形態に係る電圧検出装置（１、１ａ又は１０１）の動作を説明したが、第１〜第３実施形態に係る電圧検出装置（１、１ａ又は１０１）の構成にて、アウトレンジ故障をも検出することが可能である。アウトレンジ故障とは、インレンジ故障に分類されない比較的重度の故障を指す。アウトレンジ故障の発生時には、インレンジ故障の発生時よりも、ＡＤ変換器（１２又は１１２）による検出電圧値Ｖｄｅｔが真の電圧値から大きくずれる。アウトレンジ故障の検出の際には、インレンジ故障検出用の上記故障判定閾値ＶTHの代わりにアウトレンジ故障検出用の故障判定閾値ＶTH’を用いればよい（但し、ＶTH’＞ＶTH）。用いる故障判定閾値が異なる点を除き、インレンジ故障の検出方法とアウトレンジ故障の検出方法は同様である。電圧レベル判定部（１３又は１１３）による判定電圧値とＡＤ変換器（１２又は１１２）による検出電圧値Ｖｄｅｔとの差を故障判定閾値ＶTH及びＶTH’の夫々と比較するようにすれば、インレンジ故障とアウトレンジ故障を区別して検出することも可能である。
【０１００】
また、電圧源の出力電圧が取り得ると想定される電圧範囲の下限値がＶａであって且つ上限値がＶｂであるとすると（０＜Ｖａ＜Ｖｂ）、Ｖａ以下又はＶｂ以上の電圧が電圧源の出力電圧として検出された場合に、アウトレンジ故障が発生していると判断するようにしてもよい。即ち、ＡＤ変換器（１２又は１１２）による検出電圧値ＶｄｅｔがＶａ以下又はＶｂ以上である場合に、アウトレンジ故障が発生していると判断するようにしてもよい。この方法を用いても、インレンジ故障とアウトレンジ故障を区別して検出することができる。但し、それらを区別して検出する必要が無いのであれば、上述してきたインレンジ故障の検出のみを実行するようにしてもよい。アウトレンジ故障の発生時には、インレンジ故障の発生時よりも検出電圧値Ｖｄｅｔが真の電圧値から大きくずれるため、インレンジ故障の検出のみを行うことで、アウトレンジ故障が発生した場合でも、故障の検知がなされるからである。
【０１０１】
＜＜第４実施形態＞＞
本発明の第４実施形態に係る電池システムを説明する。図１１は、第４実施形態に係る電池システム２００のブロック図である。
【０１０２】
電池システム２００は、電圧検出装置２０１及び電圧源部２０２を少なくとも含む。電池システム２００に、充放電部２０３若しくは充放電制御部２０４、又は、それらの双方が、更に含まれていると考えてもかまわない。また、電池システム２００に、図１０のパルス変換回路１５０を含めるようにしても良い。
【０１０３】
第１又は第２実施形態で述べた構成を電池システム２００に適用することができ、その場合、電圧検出装置２０１は電圧検出装置１又は１ａであり、電圧源部２０２は電圧源２であり、充放電部２０３は、負荷３及び充電回路４を含む充放電部であり、充放電制御部２０４は充放電制御部５である。
【０１０４】
第３実施形態で述べた構成を電池システム２００に適用することができ、その場合、電圧検出装置２０１は電圧検出装置１０１であり、電圧源部２０２は電圧源２［１］〜２［８］から構成され、充放電部２０３は負荷３及び充電回路４を含む充放電部であり、充放電制御部２０４は充放電制御部１０５である。
【０１０５】
電圧源部２０２が１又は複数の電池（例えば、ＬＩＢ）から形成されることを想定しているため、符号２００によって表されるシステムを電池システムと表現しているが、電圧源部２０２を１又は複数の電池以外の電圧源から形成することもでき、その場合、電池システムは電圧源システムと読み替えられる。
【０１０６】
＜＜第５実施形態＞＞
本発明の第５実施形態に係る電動車両を説明する。図１２は、第５実施形態に係る電動車両３００の構成図である。電動車両３００には、第４実施形態に係る電池システム２００と車両ＥＣＵ（Electrical Control Unit）２１０が搭載されており、電池システム２００と車両ＥＣＵ２１０との間で、ＣＡＮ（Controller Area Network）を介した通信が可能となっている。図１１も参照しつつ、電動車両３００の構成を説明する。
【０１０７】
電動車両３００において、充放電部２０３内における負荷は、電動車両３００を走行させるためのモータ（不図示）である。電動車両３００は、電池システム２００の電圧源部２０２の出力電圧（即ち、例えば、図７の電圧源２［１］〜２［８］の出力電圧）を駆動源として用いて走行する。
【０１０８】
電動車両３００の走行には比較的大きな電圧出力が必要となるため、本実施形態では、電池システム２００に第３実施形態で述べた構成が採用されていることを想定する。従って、電池システム２００内の電圧源部２０２には、複数の電圧源としての複数の電池（例えば、ＬＩＢ）が設けられている。以下、本実施形態で、単に電池といった場合、それは、電圧源部２０２に含まれる電圧源としての電池を指す。
【０１０９】
図１１の充放電制御部２０４が電池システム２００内に含まれていると考えることも可能であるが、第５実施形態では、充放電制御部２０４が、電池システム２００内ではなく、車両ＥＣＵ２１０内に含まれていると考える。第４実施形態で述べたように、図１１の充放電制御部２０４として図７の充放電制御部１０５を用いることができる。
【０１１０】
充放電制御部２０４を含む車両ＥＣＵ２１０には、各電池の過充電状態及び過放電状態の検出結果並びにインレンジ故障の有無の検出結果を表す異常情報が図７のデジタル回路部１１４から与えられると共に、ＡＤ変換器１１２による各電池の出力電圧の検出値を表す電池電圧情報がデジタル回路部１１４を介して与えられる。また、上記異常情報に、アウトレンジ故障の有無の検出結果を表す情報をも含めるようにしてもよい。車両ＥＣＵ２１０は、走行制御部としての機能を備え、運転手から与えられた走行に関する指示と上記の異常情報及び電池電圧情報に基づいて各電池の充放電を制御することにより電動車両３００の走行を制御する。
【０１１１】
車両ＥＣＵ２１０は、何れかの電池の状態が過充電状態又は過放電状態にあると検出された時、各電池の充放電を停止させ、その旨を、電動車両３００に搭載された表示部やスピーカを用いて運転手に報知する。電動車両３００に搭載された表示部及びスピーカとして、電動車両３００に搭載されたカーナビゲショーンシステムのそれらを利用することができる。
【０１１２】
また、車両ＥＣＵ２１０は、インレンジ故障又はアウトレンジ故障が発生していると検出された時にも、各電池の充放電を停止させることができる。そして、その旨を、上記の表示部やスピーカを用いて運転手に報知することもできる。
【０１１３】
但し、インレンジ故障は比較的軽度の故障であるため、インレンジ故障の発生検出時に、電動車両３００の走行を直ちに停止させることが最良の策であるとは必ずしも言えない。これを考慮し、インレンジ故障の発生時には、以下のような特殊制御を行うことも可能である。
【０１１４】
この特殊制御を説明する。インレンジ故障の発生が検出されると、車両ＥＣＵ２１０は、ＡＤ変換器１１２の出力信号に基づく各電池の出力電圧の検出電圧値と、電圧レベル判定部１１３による各電池の出力電圧の判定電圧値とを比較し、両電圧値の内、小さい方の電圧値を各電池の実際の出力電圧値であるとみなした上で各電池の充放電を許可する。このような充放電制御が特殊制御である。各電池の充放電が許可されている期間には、各電池の出力に基づく電動車両３００の走行が可能である。勿論、実際の出力電圧値であるとみなされた電圧値が、過充電状態又は過放電状態における電圧値である場合は、安全性を優先し、直ちに各電池の充放電を停止させる。
【０１１５】
インレンジ故障の発生時において、ＡＤ変換器１１２による各電池の検出電圧値（例えば３．０Ｖ）が実際の値（１．９Ｖ）よりも大きい場合がある。このような場合に、ＡＤ変換器１１２による検出電圧値に基づいて各電池の放電を許可すると電池の過放電の発生又は進行が引き起こされる。これを考慮し、上記の如く、検出電圧値と判定電圧値の内の小さい方の電圧値を用いた上で電動車両３００の走行を許可する（上記例では、判定電圧値の方が小さいことが見込まれる）。また仮に、インレンジ故障の発生時において、ＡＤ変換器１１２による各電池の検出電圧値（例えば１．９Ｖ）が実際の値（３．０Ｖ）よりも小さいならば、ＡＤ変換器１１２の検出電圧値が小さい方の電圧値となるため（但し、電圧レベル判定部の故障はないと仮定）、過放電の発生又は進行は防がれる。
【０１１６】
特殊制御の実行を無制限に許可することも可能であるが、特殊制御は、電池電圧を正確に検出できていない状態おいて車両走行を許可するものであるため、特殊制御の実行に一定の制限を加えた方が望ましい。例えば、インレンジ故障の発生の検出時点から起算して、一定の期間だけ或いは一定の走行距離だけ特殊制御の実行を許可するようにしてもよい。
【０１１７】
電動車両３００は、電池システム２００内の電池のみを駆動源として用いて走行する電動車両であっても良いし、電池システム２００内の電池と該電池以外のエネルギー源（例えば化石燃料）を駆動源として併用した上で走行するハイブリッド式電動車両であっても良い。また、電池システム２００内の電池として燃料電池を用いた場合、電動車両３００は燃料電池車両とも呼ばれる。また、図１２では、電動車両３００として自動車が示されているが、電動車両３００は、自動二輪車等であっても良い。
【０１１８】
＜＜第６実施形態＞＞
本発明の第６実施形態を説明する。第６実施形態及び後述の第７実施形態では、インレンジ故障の発生が検出された時における上記の特殊制御の内容を、図面を用いて説明する。第６及び第７実施形態に係る電池システムの構成は第４実施形態に係る電池システム２００（図１１参照）のそれと同様であるため、第６及び第７実施形態に係る電池システムも、符号２００によって参照する。第６及び第７実施形態に係る電池システム２００を用いて図１２の電動車両３００を形成することもできる。尚、第１〜第５実施形態とは別個に第６及び第７実施形態を設けてはいるが、第６及び第７実施形態で述べられる技術は上述の何れかの実施形態にて既に述べられている技術と言える。
【０１１９】
図１５は、インレンジ故障に特に注目した、第６実施形態に係る電池システム２００の動作フローチャートである。図１５及び図１６を参照しつつ、電池システム２００の電圧検出装置２０１、電圧源部２０２、充放電部２０３、充放電制御部２０４（図１１参照）として、夫々、電圧検出装置１０１、電圧源２［１］〜２［８］から成る電圧源部、負荷３及び充電回路４を含む充放電部、充放電制御部１０５が用いられた場合の動作を説明する。図１６は、第６及び第７実施形態に係る電圧検出装置及びそれに付随する部位のブロック図である。
【０１２０】
まず、ステップＳ１１において、電池システム２００は通常動作を実行する。通常動作とは、電圧源２［１］〜２［８］としてのＬＩＢの充電及び放電を許可した状態における動作を指す。従って、通常動作の実行時において、電圧源２［１］〜２［８］としてのＬＩＢの充電が必要な際には充電回路４による電圧源２［１］〜２［８］の充電が成され、電圧源２［１］〜２［８］としてのＬＩＢの放電が必要な際には負荷３に対する電圧源２［１］〜２［８］の放電が成される。上述したように、電圧源２［１］〜２［８］の充電及び放電の制御は、充放電制御部１０５によって成される。
【０１２１】
ステップＳ１１の通常動作の実行時において、ステップＳ１２の処理が成される。ステップＳ１２において、デジタル回路部１１４は、電圧レベル判定部１１３の判定電圧値ＶＬ［ｊ］が変化したか否かを判定する。例えば、電圧レベル判定部１１３として図８の電圧レベル判定部１１３ａを用いる場合には、レベル判定部１３０［ｊ］内の４つのコンパレータの出力信号によって判定電圧値ＶＬ［ｊ］が示されるため、レベル判定部１３０［ｊ］内のコンパレータの出力信号の何れかが変化したときに、判定電圧値ＶＬ［ｊ］が変化したと判定する。判定電圧値ＶＬ［ｊ］の変化がないと判定された場合にはステップＳ１１に戻ってステップＳ１１及びＳ１２の処理が繰り返し実行されるが、判定電圧値ＶＬ［ｊ］の変化があると判定された場合には、ステップＳ１２からステップＳ１３への遷移が発生する。ここで、判定電圧値ＶＬ［１］〜ＶＬ［８］の内、１以上の判定電圧値に変化があると判定された場合に、ステップＳ１２からステップＳ１３への遷移が実行されるものとする。以下、説明の具体化のため、判定電圧値ＶＬ［１］に変化があると判定された場合の動作を説明するが、判定電圧値ＶＬ［２］〜ＶＬ［８］の何れかに変化があると判定された場合も同様である。
【０１２２】
ステップＳ１３において、デジタル回路部１１４は、ＡＤ変換器１１２の検出電圧値Ｖｄｅｔ［１］と電圧レベル判定部１１３の判定電圧値ＶＬ［１］との差の絶対値｜Ｖｄｅｔ［１］−ＶＬ［１］｜を、所定の故障判定閾値ＶTHと比較する。故障判定閾値ＶTHの具体的数値は任意であるが、例えば、ＶTHは０．１Ｖ（ボルト）とされる。
【０１２３】
ステップＳ１３において不等式「｜Ｖｄｅｔ［１］−ＶＬ［１］｜≧ＶTH」が成立しない場合、デジタル回路部１１４によってインレンジ故障の発生はないと判定され（ステップＳ１４）、その後、ステップＳ１１に戻って通常動作が継続される。一方、ステップＳ１３において上記不等式が成立する場合、デジタル回路部１１４によってインレンジ故障が発生していると判定され（ステップＳ１５）、充放電制御部１０５によりステップＳ１６の充放電禁止処理が成される。尚、上記不等式「｜Ｖｄｅｔ［１］−ＶＬ［１］｜≧ＶTH」の不等号“≧”を“＞”に置き換えることも可能である（後述の第７実施形態においても同様）。充放電制御部１０５による充放電禁止処理は、負荷３に対する電圧源２［１］〜［８］の放電及び充電回路４による電圧源２［１］〜［８］の充電を禁止する処理（換言すれば、負荷３に対する電圧源２［１］〜［８］の放電及び充電回路４による電圧源２［１］〜［８］の充電を完全に制限する処理）である。
【０１２４】
充放電制御部１０５による充放電禁止処理を実現するために、図１６に示す如く例えば、主電力線１２０を遮断又は導通させるためのスイッチ１３１を主電力線１２０上に直列に設け、スイッチ１３１のオン／オフを充放電制御部１０５にて制御すれば良い。主電力線１２０は、電圧源２［１］〜２［８］を直列接続した回路と負荷３及び充電回路４とを接続する環状の配線である。通常動作においては、スイッチ１３１がオンとされて主電力線１２０の導通が確保されるが、充放電禁止処理の実行時には、充放電制御部１０５によりスイッチ１３１がオフとされて主電力線１２０が遮断されるため、電圧源２［１］〜２［８］の放電及び充電が禁止される。スイッチ１３１は、機械的なスイッチであっても良いし、半導体を用いたスイッチであっても良く、例えば、コンタクタと呼ばれる電磁接触器をスイッチ１３１として採用することができる。
【０１２５】
尚、インレンジ故障の程度、電圧源２［１］〜２［８］の性質などにも依存するが、充放電禁止処理において、負荷３に対する電圧源２［１］〜２［８］の放電及び充電回路４による電圧源２［１］〜２［８］の充電の内、放電のみを禁止する、或いは、充電のみを禁止するといったことも可能である。また、図１１の電圧源部２０２が電圧源２［１］〜２［８］から成る場合における図１５の動作を説明したが、図１１の電圧源部２０２が１つの電圧源２（図１又は図５参照）から成る場合におけるそれも同様である。
【０１２６】
本実施形態では、インレンジ故障の発生が検出された際、その検出と同時に或いは速やかに、電圧源の充電が禁止される、或いは、電圧源の放電が禁止される、或いは、電圧源の充電及び放電が禁止される。このため、非常に安全なシステムを形成することができる。
【０１２７】
＜＜第７実施形態＞＞
本発明の第７実施形態を説明する。図１７は、インレンジ故障に特に注目した、第７実施形態に係る電池システム２００の動作フローチャートである。図１６及び図１７を参照しつつ、電池システム２００の電圧検出装置２０１、電圧源部２０２、充放電部２０３、充放電制御部２０４（図１１参照）として、夫々、電圧検出装置１０１、電圧源２［１］〜２［８］から成る電圧源部、負荷３及び充電回路４を含む充放電部、充放電制御部１０５が用いられた場合の動作を説明する。
【０１２８】
図１７の動作フローチャートはステップＳ１１〜Ｓ１５の処理を含み、それらは、第６実施形態におけるステップＳ１１〜Ｓ１５の処理と同様である。即ち、ステップＳ１１において通常動作を実行し、ステップＳ１２において電圧レベル判定部１１３の判定電圧値ＶＬ［ｊ］が変化したと判定された場合に、ステップＳ１２からステップＳ１３に移行して、ＡＤ変換器１１２の検出電圧値Ｖｄｅｔ［ｊ］と電圧レベル判定部１１３の判定電圧値ＶＬ［ｊ］との差の絶対値｜Ｖｄｅｔ［ｊ］−ＶＬ［ｊ］｜を、所定の故障判定閾値ＶTHと比較する。第６実施形態でも述べたように、判定電圧値ＶＬ［１］〜ＶＬ［８］の内、１以上の判定電圧値に変化があると判定された場合に、ステップＳ１２からステップＳ１３への遷移が実行される。以下、説明の具体化のため、判定電圧値ＶＬ［１］に変化があると判定された場合の動作を説明するが、判定電圧値ＶＬ［２］〜ＶＬ［８］の何れかに変化があると判定された場合も同様である。
【０１２９】
判定電圧値ＶＬ［１］に変化があると判定された場合、ステップＳ１３において絶対値｜Ｖｄｅｔ［１］−ＶＬ［１］｜と故障判定閾値ＶTHとが比較される。そして、不等式「｜Ｖｄｅｔ［１］−ＶＬ［１］｜≧ＶTH」が成立しない場合、デジタル回路部１１４によってインレンジ故障の発生はないと判定されて（ステップＳ１４）、その後ステップＳ１１に戻って通常動作が継続される。一方、ステップＳ１３において不等式「｜Ｖｄｅｔ［１］−ＶＬ［１］｜≧ＶTH」が成立する場合、ステップＳ１３からステップＳ１５への遷移が発生し、ステップＳ１５においてデジタル回路部１１４によりインレンジ故障の発生はあると判定される。
【０１３０】
第７実施形態では、ステップＳ１３において不等式「｜Ｖｄｅｔ［１］−ＶＬ［１］≧ＶTH」が成立する場合、ステップＳ１３からステップＳ１５を介してステップＳ２０に移行し、ステップＳ２０及びＳ２１の処理を順次実行する。インレンジ故障の発生が検出された場合、ステップＳ２０において、充放電制御部１０５は、充電回路４を制御することにより、以後、その発生要因が排除されるまで充電回路４による電圧源２［１］〜２［８］の充電を禁止し、一方で負荷３に対する電圧源２の放電２［１］〜２［８］は許可する（尚、仮に電圧源ごとの充電制御が可能であるならば、ステップＳ２０において、電圧源２［１］〜２［８］の内、電圧源２［１］の充電のみを禁止するようにしても良い）。但し、電圧源２［１］〜２［８］の過放電を回避するべく、ステップＳ２１の分岐処理を介してステップＳ２２及びＳ２３の何れかの処理を実行する。
【０１３１】
ステップＳ２１の分岐処理では、デジタル回路部１１４又は充放電制御部１０５により、ＡＤ変換器１１２の検出電圧値Ｖｄｅｔ［１］と電圧レベル判定部１１３の判定電圧値ＶＬ［１］が比較される。そして、検出電圧値Ｖｄｅｔ［１］が判定電圧値ＶＬ［１］よりも大きい場合には、ステップＳ２１からステップＳ２２に移行し、充放電制御部１０５は判定電圧値ＶＬ［１］を電圧源２［１］の実際の出力電圧値ＶCONT［１］であるとみなした上で電圧源２［１］〜２［８］の放電制御を行う。一方、検出電圧値Ｖｄｅｔ［１］が判定電圧値ＶＬ［１］よりも大きくない場合にはステップＳ２１からステップＳ２３に移行し、充放電制御部１０５は検出電圧値Ｖｄｅｔ［１］を電圧源２［１］の実際の出力電圧値ＶCONT［１］であるとみなした上で電圧源２［１］〜２［８］の放電制御を行う。例えば、Ｖｄｅｔ［１］及びＶＬ［１］が夫々３．６Ｖ及び３．８ＶであるならばＶCONT［１］は３．６Ｖとなり、Ｖｄｅｔ［１］及びＶＬ［１］が夫々４．０Ｖ及び３．８Ｖであるならば、ＶCONT［１］は３．８Ｖとなる（但し、ＶTHが０．２Ｖ以下であると仮定）。
【０１３２】
ステップＳ２２又はＳ２３における電圧源２［１］〜２［８］の放電制御において、出力電圧値ＶCONT［１］が通常電圧範囲の下限である２Ｖを下回った場合には、電圧源２［１］において過放電が発生していると判断し、充放電制御部１０５は、負荷３に対する電圧源２［１］〜２［８］の放電をも禁止する。例えば、第６実施形態で述べたようにスイッチ１３１を主電力線１２０上に設けておき（図１６参照）、出力電圧値ＶCONT［１］が通常電圧範囲の下限である２Ｖを下回った場合には、スイッチ１３１をオフにして主電力線１２０を遮断することで、電圧源２［１］〜２［８］の放電及び充電を共に禁止すればよい。電圧源２［２］〜２［８］の検出電圧値Ｖｄｅｔ［２］〜Ｖｄｅｔ［８］にインレンジ故障による検出誤差が含まれていないと仮定した場合において、検出電圧値Ｖｄｅｔ［２］〜Ｖｄｅｔ［８］の何れかが２Ｖを下回った場合にも、同様にして、負荷３に対する電圧源２［１］〜２［８］の放電が禁止される。
【０１３３】
尚、ステップＳ２１〜Ｓ２３の処理は、第５実施形態で述べた特殊制御において実行される処理に相当する。また、図１１の電圧源部２０２が電圧源２［１］〜２［８］から成る場合における図１７の動作を説明したが、図１１の電圧源部２０２が１つの電圧源２（図１又は図５参照）から成る場合におけるそれも同様である。
【０１３４】
本実施形態によれば、インレンジ故障の発生が検出された際、その検出と同時に或いは速やかに電圧源の充電が禁止されるため、安全上、最も避けるべき過充電の発生を回避することが可能である。一方、インレンジ故障の発生が検出された際、直ちに放電を禁止するのではなく、ＡＤ変換器の検出電圧値と電圧レベル判定部の判定電圧値の内、小さい方の電圧値（即ち、安全側の電圧値）を用いて放電制御を行うことで、インレンジ故障の発生時にも、暫くの間、過放電の発生又は進行を招くことなく安全に電圧源から電力を取り出すことが可能となる。
【０１３５】
＜＜第８実施形態＞＞
本発明の第８実施形態を説明する。上述の各実施形態における電池システムにおいて電圧源と電圧検出装置とを結ぶ配線上に、大きな短絡電流の流れを抑制するための電流抑制素子を設けるようにしても良い。
【０１３６】
例えば、第２実施形態で述べた図５の構成を、図１８のように変形しても良い。図１８の構成は、図５に示される電圧検出装置１ａ、電圧源２、負荷３、充電回路４及び充放電制御部５から成る構成に電流抑制素子４１を追加した構成であり、その追加を除き、図１８の構成は図５のそれと同じである。図１８において、符号４２は、主電力線２０及び電圧検出線２１間の接続点である引き出し点を表している。電流抑制素子４１は、分岐点２２と引き出し点４２を接続する配線、即ち、電圧検出線２１上に直列に設けられる。また、引き出し点４２のなるだけ近くに電流抑制素子４１を設けると良い。
【０１３７】
電流抑制素子４１は、抵抗体であり、電圧源２から引き出し点４２及び電流抑制素子４１を介して流れようとする電流の大きさを抑制する。例えば、電圧検出線２１の内、電流抑制素子４１よりも分岐点２２側の配線が基準電位点６と短絡した場合や、電圧検出線２３及び２４が基準電位点６と短絡した場合、電流抑制素子４１がなければ非常に大きな短絡電流が電圧検出線２１を介して流れるが、電流抑制素子４１の存在により、これらの場合における短絡電流の大きさが抑制される。
【０１３８】
電流抑制素子４１として、単なる抵抗（炭素皮膜抵抗など）を用いることもできる。但し、電流抑制素子４１として単なる抵抗を用いた場合において、電圧検出装置１ａ内のどこかで大きなリーク電流が流れると（例えば、ＡＤ前段部１１の入力端子１１INを介して流れるリーク電流が比較的大きくなると）、リーク電流による電流抑制素子４１の電圧降下が大きくなって、電圧源２の電圧値検出精度が劣化する共にインレンジ故障の検出精度も劣化する。
【０１３９】
従って、ＰＴＣ（positive temperature coefficient）サーミスタを電流抑制素子４１として用いることが望ましい。ＰＴＣサーミスタは比較的大きな正の温度係数を有する抵抗体であり、自身の温度の増加に伴って自身の抵抗値が増大する。特に、通常温度範囲（例えば、０℃〜８０℃）では比較的低い抵抗値（例えば、数オーム）を持ち、自身の温度が或る温度を超えると急激に抵抗値が増大するようなＰＴＣサーミスタを用いると良い。このようなＰＴＣサーミスタを電流抑制素子４１として用いることで、短絡発生時における電流抑制効果を十分に発揮しつつ、定常状態においては抵抗値が小さくなることで電圧源２の電圧値検出精度及びインレンジ故障の検出精度の劣化を回避することが可能となる。
【０１４０】
図１８を参照して、電圧検出線２１上に電流抑制素子４１を設ける構成を説明したが、同様にして、図１の電圧検出線２１上に電流抑制素子４１を直列に設けるようにしても良い。同様に、図７又は図１６の電圧検出線２１［１］〜２１［８］上に一つずつ電流抑制素子４１を直列に設けるようにしても良い。
【０１４１】
＜＜変形等＞＞
尚、各実施形態の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。
【０１４２】
また、図１９に示すように、電圧検出装置２０１及び充放電制御部２０４から成る装置は電池制御装置２３０である、と考えることができる。電圧検出装置２０１及び充放電制御部２０４を別々に集積回路上に形成するようにしても良いし、電圧検出装置２０１及び充放電制御部２０４を１つの集積回路上に形成するようにしても良い。即ち、電池制御装置２３０は、２チップの集積回路から形成されていても良いし、１チップの集積回路から形成されていても良い。
【０１４３】
また、図１６のスイッチ１３１を限流器に置き換え、第６実施形態に係る充放電禁止処理（図１５参照）において、限流器の抵抗値を制御することで電圧源２［１］〜２［８］の充電及び放電を制限するようにしても良い。限流器の状態は、充放電制御部１０５の制御の下、低抵抗状態又は高抵抗状態になる。高抵抗状態における限流器の抵抗値（例えば数ｋΩの抵抗値）は、低抵抗状態における限流器の抵抗値（例えば１Ω以下の抵抗値）よりも随分大きい。充放電制御部１０５は、通常動作において限流器の状態が低抵抗状態となるように且つ充放電禁止処理の実行時において限流器の状態が高抵抗状態となるように、限流器の抵抗値を制御すればよい。これにより、通常動作と比べて、充放電禁止処理の実行時には電圧源２［１］〜２［８］の放電及び充電の電流値が制限されることになる。
【０１４４】
また、電圧源部２０２（図１１参照）に含まれる複数の電圧源が並列接続されている場合には、第６実施形態において以下のような充放電禁止処理を成すことも可能である。例えば、電圧源２［１］〜２［４］の直列回路と電圧源２［５］〜２［８］の直列回路を並列接続することによって電圧源部２０２が形成されている場合を考える（図２０参照）。この場合、図２０に示す如く、電圧源２［１］〜２［４］の直列回路に更に素子１４１を直列に接続すると共に電圧源２［５］〜２［８］の直列回路に更に素子１５１を直列に接続する。そして、電圧源２［１］〜２［４］及び素子１４１の直列回路と電圧源２［５］〜２［８］及び素子１５１の直列回路とを並列接続した回路を、負荷３及び充電回路４に接続する。素子１４１及び１５１の夫々は、スイッチ１３１と同じスイッチ又は上記の限流器である。尚、ここでは、並列接続されるべき直列回路（電圧源の直列回路）の個数が２である場合を例示しているが、その個数は２に限定されない。
【０１４５】
素子１４１及び１５１がスイッチである場合、通常動作においては、充放電制御部１０５により素子１４１及び１５１がオンとされて電圧源２［１］〜２［８］の放電及び充電が可能となるが、充放電禁止処理の実行時には、インレンジ故障の要因に応じ、充放電制御部１０５により素子１４１及び１５１の少なくとも一方がオフとされる。即ち例えば、ステップＳ１３において不等式「｜Ｖｄｅｔ［１］−ＶＬ［１］｜≧ＶTH」が成立することによりステップＳ１５への遷移が発生した場合、電圧源２［１］に対する電圧検出にインレンジ故障が発生していると考えられるため、ステップＳ１６の充放電禁止処理において素子１５１をオンにしつ素子１４１のみをオフにする。これにより、電圧源２［１］〜２［８］の内、電圧源２［１］〜２［４］のみの放電及び充電が禁止されることになる。
【０１４６】
素子１４１及び１５１が限流器である場合、充放電制御部１０５は、素子１４１及び１５１の抵抗値を個別に制御する。通常動作において、充放電制御部１０５は、素子１４１及び１５１としての限流器の状態が共に低抵抗状態となるように素子１４１及び１５１を制御する。そして例えば、ステップＳ１３において不等式「｜Ｖｄｅｔ［１］−ＶＬ［１］｜≧ＶTH」が成立することによりステップＳ１５への遷移が発生した場合、電圧源２［１］に対する電圧検出にインレンジ故障が発生していると考えられるため、ステップＳ１６の充放電禁止処理において、充放電制御部１０５は、素子１４１としての限流器の状態が高抵抗状態となり且つ素子１５１としての限流器の状態が低抵抗状態となるように素子１４１及び１５１を制御すればよい。素子１４１及び１５１がスイッチである場合にも限流器である場合にも、通常動作と比べて、充放電禁止処理の実行時には電圧源２［１］〜２［８］の放電及び充電の全体の電流値が制限されることになる。
【符号の説明】
【０１４７】
１、１ａ、１０１  電圧検出装置
２、２［１］〜２［８］  電圧源
３  負荷
４  充電回路
５、１０５  充放電制御部
６、７  基準電位点
１１、１１１  ＡＤ前段部
１２、１１２  ＡＤ変換器
１３、１１３  電圧レベル判定部
１４、１１４  デジタル回路部
１５、１１５  基準電圧発生部
１６、１７  保護回路
２１、２１［１］〜２１［９］  電圧検出線
２２、２２［１］〜２２［９］  分岐点
２３、２４、２３［１］〜２３［９］、２４［１］〜２４［９］  電圧検出線
３１、１３１  スイッチ
４１  電流抑制素子
ＣＭＰ［１］〜ＣＭＰ［４］  コンパレータ
２００  電池システム
２３０  電池制御装置
３００  電動車両
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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