(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルを直列接続する複数の接続部に各々設けられた端子と、
複数の前記端子のうち、個々のセルの両端の接続部に設けられた複数の端子対に各々接続され、前記複数の端子対の間の電圧を測定する電圧測定部と、
前記複数の端子対のそれぞれについて、少なくとも一方の端子の電圧を制御する端子電圧制御部と、
前記端子電圧制御部が、前記端子に前記セルが接続されているはずの状態にあるときに、前記端子の電圧を変化させた場合における、前記電圧測定部が測定した端子対の間の電圧に基づいて、前記端子と接続部との間の配線における断線の有無を判断する断線判定部と、を有し、
前記断線判定部は、前記端子電圧制御部が前記端子の電圧を変化させる際の、変化させる前と変化させた後の電圧とを比較し、電圧が異なっている場合に断線が生じていると判断することを特徴とする断線検出装置。
【請求項２】
複数のセルを直列接続する複数の接続部に各々設けられた端子と、
複数の前記端子のうち、個々のセルの両端の接続部に設けられた複数の端子対に各々接続され、前記複数の端子対の間の電圧を測定する電圧測定部と、
前記複数の端子対のそれぞれについて、少なくとも一方の端子の電圧を制御する端子電圧制御部と、
前記端子電圧制御部が、前記端子に前記セルが接続されているはずの状態にあるときに、前記端子の電圧を変化させた場合における、前記電圧測定部が測定した端子対の間の電圧に基づいて、前記端子と接続部との間の配線における断線の有無を判断する断線判定部と、を有し、
前記断線判定部は、前記端子電圧制御部が測定対象のセルの一方の端子をグランド電位に接続した際の電圧と、前記測定対象のセルの他方の端子をグランド電位に接続した際の電圧とを比較し、電圧が異なっている場合に断線が生じていると判断することを特徴とする断線検出装置。
【請求項３】
複数のセルを直列接続する複数の接続部に各々設けられた端子と、
複数の前記端子のうち、個々のセルの両端の接続部に設けられた複数の端子対に各々接続され、前記複数の端子対の間の電圧を測定する電圧測定部と、
前記複数の端子対のそれぞれについて、少なくとも一方の端子の電圧を制御する端子電圧制御部と、
前記端子電圧制御部が、前記端子に前記セルが接続されているはずの状態にあるときに、前記端子の電圧を変化させた場合における、前記電圧測定部が測定した端子対の間の電圧に基づいて、前記端子と接続部との間の配線における断線の有無を判断する断線判定部と、を有し、
前記断線判定部は、前記端子電圧制御部が前記端子にコンデンサを介してパルス電圧を印加した際の電圧を測定し、電圧に変化が生じた場合に断線が生じていると判断することを特徴とする断線検出装置。
【請求項４】
複数のセルを直列接続する複数の接続部に各々設けられた端子と、
複数の前記端子のうち、個々のセルの両端の接続部に設けられた複数の端子対に各々接続され、前記複数の端子対の間の電圧を測定するオペアンプを有する電圧測定部と、
前記オペアンプの非反転入力端子にリファレンス電圧を印加するリファレンス電圧制御部と、
前記リファレンス電圧制御部が、前記端子に前記セルが接続されているはずの状態にあるときに、前記リファレンス電圧を変化させた場合における、前記電圧測定部が測定した端子対の間の電圧に基づいて、前記端子と接続部との間の配線における断線の有無を判断する断線判定部と、
を有することを特徴とする断線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断線検出装置に関し、特に複数のセルを直列に接続した電池を構成する個々のセルとセルの電圧を測定するための電圧測定部との間の配線における断線の有無を検出する断線検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車や、ハイブリッド自動車においては、モータ駆動用の電源として、リチウムイオン電池等の２次電池からなる複数のセルを直列に接続して所望の電圧を得るように積層（スタック）したスタック型の電池が用いられている。このようなスタック型の電池においては、自動車の外部に設置した給電設備から供給された電力や、モータで回生された電力を個々のセルに貯蔵できるようになっている。また、個々のセルの電圧は、充電又は放電により変動する。
【０００３】
ここで、セルが過放電されたり過充電されたりすると、セルの特性に悪影響を及ぼし、ひいては電池がモータを駆動する能力が低下することとなる。そのため、スタック型の電池を構成する個々のセルの電圧を正確に測定し、測定したセルの電圧に応じて適切にセルの充電及び放電を行うことが重要であるが、セルと電圧測定装置との間の配線に断線が生じると、セルの電圧を正確に測定することが困難となる。そこで、セルと電圧測定装置との間の配線における断線の有無を検出する断線検出装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
図１に従来の断線検出装置の構成を示す。従来の断線検出装置によれば、電流バイパス電圧検出回路ａ1〜ａnは、各セルＣ1〜Ｃnの電圧と、バイパス作動電圧とを比較し、セル電圧がバイパス作動電圧を超えると、セルごとに設けられているＮ型ＭＯＳトランジスタＱ1〜Ｑnをオンする。異常検出回路ｂ1〜ｂnは、対応するセルの過充電状態および過放電状態を検出する。充放電制御回路１０５は、オア回路１０４を介して、所定時間内に、過充電異常検出信号および過放電異常検出信号が所定回数ずつ入力されると、組電池１０１を充電するようにし、その後、過充電異常検出信号および過放電異常検出信号が交互に入力されなくなると、検出端子ｑ1〜ｑnとセルＣ1〜Ｃnとの間の接続線に断線が生じていると判断する。このような構成により、強制的に検出端子間を１つ置きに短絡させる処理を行わずに、セルと検出端子との間の接続線の断線を確実に検出することができるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１８５６８５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術によれば、セルの接続部の電圧を測定し、測定した電圧が異常な値を示すことにより発生させる過充電異常検出信号および過放電異常検出信号の有無に基づいて、セルと検出端子との間の接続線の断線の有無を検出している。しかしながら、測定したセルの電圧が正常な範囲であってもセルと検出端子との間の配線に断線が生じている場合があり、そのような場合には断線の存在を検出することができず、セルの電圧を正確に測定することができないという問題があった。
【０００７】
図２を用いて従来の電圧測定回路を用いてスタック型の電池を構成する個々のセルと電圧測定回路との間の配線における断線の有無を検出する方法について説明する。ここでは、電圧測定回路として差動増幅回路を用いてセルの電圧を測定する場合を例にとって説明する。スタック型の電池１は、セルＣ1〜ＣNが直列接続されており、個々のセル同士はセルの両端に設けられた接続部ｊ1〜ｊN+1のうちｊ2〜ｊNにより接続されている。各接続部ｊ1〜ｊN+1には、配線Ｗ1〜ＷN+1を介して、セルの電圧Ｖ1〜ＶNを測定するためのセル側端子ｐ1〜ｐN+1が設けられている。
【０００８】
さらに、セル側端子ｐ1〜ｐN+1は、電圧測定回路４０の端子ｑ1〜ｑN+1に接続されている。n番目のセルＣnの電圧Ｖnを測定する場合には、セル側端子ｐn及びｐn+1と、電圧測定回路４０の端子ｑn及びｑn+1とを介して、セルＣnの両側の端子ｊn及びｊn+1をそれぞれ電圧測定回路４０内のオペアンプＡの反転入力端子（＋）及び非反転入力端子（−）に接続し、出力電圧Ｖoutnの値を測定する。ここで、配線ＷnまたはＷn+1の一方に、例えば図２に示すように断線箇所ＷｂnまたはＷｂn+1において断線が生じているとする。このとき、出力電圧Ｖoutnは、下記の式（１）で表される。
【０００９】
【数１】
0005843518.tif 000002
ここで、Ｒa、Ｒb、Ｒc、Ｒdは、差動増幅回路Ａに設けられた抵抗、ΣＶn-1はオフセット電圧と呼ばれ、電圧測定対象のセルＣnの下層に積層されているセルＣ1〜Ｃn-1の電圧Ｖ1〜Ｖn-1の総和である。
【００１０】
出力電圧Ｖoutnが、異常に低い値（例えば、0〜1[V]）を示す場合や、異常に高い値（例えば、4.8〜5[V]）を示す場合には、配線ＷnまたはＷn+1に断線が生じているものと判断できる。しかしながら、式（１）より、オフセット電圧ΣＶn-1の値によっては、出力電圧Ｖoutnが正常な電圧（例えば、1〜4.8[V]）を示す場合があり、このような場合においては、単にセルの電圧を測定するだけではセルと電圧測定部との間の配線に生じている断線を検出することができず、セルの電圧を正確に測定することができない場合があるという問題が生じていた。
【００１１】
そこで、本発明では、セルと電圧測定部との間の配線に断線が生じているにもかかわらず、電圧測定部がセル電圧として正常な電圧値を示すような場合であっても、セルと電圧測定部との間の配線における断線を検出することができる断線検出装置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】
本発明の断線検出装置は、複数のセルを直列接続する複数の接続部に各々設けられた端子と、複数の端子のうち、個々のセルの両端の接続部に設けられた複数の端子対に各々接続され、複数の端子対の間の電圧を測定する電圧測定部と、複数の端子対のそれぞれについて、少なくとも一方の端子の電圧を制御する端子電圧制御部と、端子電圧制御部が端子の電圧を変化させた場合における、電圧測定部が測定した端子対の間の電圧に基づいて、端子と接続部との間の配線における断線の有無を判断する断線判定部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、セルと電圧測定部とを接続する配線において断線が生じているにもかかわらず、電圧測定部がセル電圧として正常な電圧値を示すような場合であっても、セルと電圧測定部との間の配線における断線を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の断線検出装置の構成図である。
【図２】スタック型の電池を構成する個々のセルの電圧を測定するセル電圧測定回路の構成図である。
【図３】本発明の実施例１に係る断線検出装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る断線検出装置において、電圧測定部に差動増幅回路を用いた場合の断線検出装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施例１に係る断線検出装置による断線検出方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例２に係る断線検出装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施例２に係る断線検出装置において、電圧測定部に差動増幅回路を用いた場合の断線検出装置の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施例２に係る断線検出装置による断線検出方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施例３に係る断線検出装置の構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施例３に係る断線検出装置による断線検出方法を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施例３に係る断線検出装置において、断線が生じていない場合の出力電圧の波形を示す図である。
【図１２】本発明の実施例３に係る断線検出装置において、断線が生じている場合の出力電圧の波形を示す図である。
【図１３】本発明の実施例４に係る断線検出装置の構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施例４に係る断線検出装置による断線検出方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明に係る断線検出装置について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【実施例１】
【００１６】
図３に本発明の実施例１に係る断線検出装置を示す。断線検出装置２は、端子電圧入力部３と、電圧測定ユニット４と、制御部５と、記憶部６と、断線判定部７と、データ送信部８と、端子電圧制御部９と、を有する。電池１は複数のセルＣ1〜ＣNが直列に接続されて積層（スタック）されており、各セル同士は、セルの両端に設けられた接続部ｊ1〜ｊN+1のうちのｊ2〜ｊNを介して接続されている。セルの接続部ｊ1〜ｊN+1には、配線Ｗ1〜ＷN+1を介して個々のセルの電圧を測定するためのセル側端子ｐ1〜ｐN+1が設けられており、セル側端子ｐ1〜ｐN+1は、セルの接続部ｊ1〜ｊN+1に対応して設けられた、断線検出装置２の端子ｑ1〜ｑN+1にそれぞれ接続されている。このように、端子ｑ1〜ｑN+1は、複数のセルＣ1〜ＣNを直列接続する複数の接続部ｊ1〜ｊN+1に各々設けられている。
【００１７】
電圧測定ユニット４には、Ｎ個のセルの電圧をそれぞれ測定する合計Ｎ個の電圧測定部４０1〜４０Nが設けられている。電圧測定部４０1〜４０Nは、複数の端子ｑ1〜ｑN+1のうち、個々のセルＣ1〜ＣNの両端の接続部（ｊ1及びｊ2，ｊ2及びｊ3，・・・，ｊN及びｊN+1）に設けられた複数の端子対（ｑ1及びｑ2，ｑ2及びｑ3，・・・，ｑN及びｑN+1）に各々接続され、それぞれ複数の端子対の間（端子間）の電圧を測定し、測定電圧Ｖout1〜ＶoutNを出力する。ここで、i番目のセルＣiに着目すると、セル側端子ｐi及びｐi+1と、電圧測定ユニット４の端子ｑi及びｑi+1とを介して、セルＣiの両端の接続部ｊi及びｊi+1がそれぞれ電圧測定ユニット４内の電圧測定部４０iに接続されている。電圧測定部４０1〜４０Nとして、例えば図４に示すような差動増幅回路Ａiを用いることができる。
【００１８】
端子電圧入力部３は、端子ｑ1〜ｑN+1と端子電圧制御部９との間に抵抗Ｒ1〜ＲN+1とダイオードＤ1〜ＤN+1からなる保護回路を備えている。端子電圧制御部９は、複数の電圧測定部４０1〜４０Nがそれぞれ個々のセルＣ1〜ＣNの電圧を測定する際に、セルＣ1〜ＣNに接続された複数の端子対（ｑ1及びｑ2，ｑ2及びｑ3，・・・，ｑN及びｑN+1）のそれぞれについて、電圧を測定する対象のセルのみについて、少なくとも一方の端子の電圧を制御する。例えば、i番目のセルＣiの電圧Ｖiを測定する場合には、セルＣiに接続された端子ｑi及びｑi+1の電圧を変化させる。具体的には、端子電圧制御部９が、端子ｑi及びｑi+1に電圧0[V]を供給した状態で、電圧測定部４０iが出力電圧Ｖouti（＝Ｖouti(0)）を測定し、次に、端子電圧制御部９が、端子ｑi及びｑi+1に電圧5[V]を供給した状態で、電圧測定部４０iが出力電圧Ｖouti（＝Ｖouti(5)）を測定し、測定電圧Ｖouti(0)及びＶouti(5)を記憶部６に出力する。
【００１９】
制御部５は、端子電圧制御部９を制御して、端子電圧入力部３の端子の電圧を制御するとともに、電圧測定ユニット４に端子間（例えば、ｑi−ｑi+1間）の電圧Ｖout1〜ＶoutNの測定を実行させる。電圧測定ユニット４は、上記のように、セルＣ1〜ＣNの個々のセルの両端の接続部に対応して設けられた２つの端子間の電圧Ｖout1〜ＶoutNを測定する。
【００２０】
記憶部６は、電圧測定ユニット４が測定したセルＣ1〜ＣNについての測定電圧Ｖout1〜ＶoutNの値を記憶するとともに、制御部５を制御するためのプログラムを格納している。
【００２１】
断線判定部７は、記憶部６に記憶されている電圧測定ユニット４内の電圧測定部４０1〜４０Nが測定した端子対の間の測定電圧Ｖout1〜ＶoutNに基づいて、端子ｑ1〜ｑN+1と接続部ｊ1〜ｊN+1との間の配線Ｗ1〜ＷN+1における断線の有無を判断し、判断結果をデータ送信部８に送信する。
【００２２】
データ送信部８は、断線判定部７による配線Ｗ1〜ＷN+1における断線の有無に関する情報を断線検出装置２の外部の電池ＥＣＵ１０に送信し、電池ＥＣＵ１０は配線Ｗ1〜ＷN+1における断線の有無に関する情報に基づいて、断線が生じていない場合に電池１の個々のセルＣ1〜ＣNの充電及び放電の制御を行う。
【００２３】
次に、本発明の実施例１に係る断線検出装置を用いた断線検出方法について説明する。図５に断線検出方法の手順を説明するためのフローチャートを示す。ここでは、図３及び４に示すようにＮ個のセルを有する電池１のセルＣ1〜ＣNと断線検出装置２との間の配線Ｗ1〜ＷN+1における断線の有無を最下層の１番目のセルＣ1に接続された配線Ｗ1から最上位のＮ番目のセルＣNに接続された配線ＷN+1について検出する手順を示す。また、電圧測定部４０1〜４０Nとして図４に示すような差動増幅回路Ａiを用いた場合を例にとって説明する。図４において、Ｒa、Ｒb、Ｒc、Ｒdは、差動増幅回路Ａiに設けられた抵抗であり、Ｖrefはリファレンス電圧である。
【００２４】
まず、ステップＳ１０１において、ｉ番目のセルＣiに接続された配線Ｗi及びＷi+1を指定するための番号ｉの初期値を０に設定する。次に、ステップＳ１０２において、ｉを１つ増加させる（インクリメントする）。次に、ステップＳ１０３において、端子電圧制御部９が端子ｑi及び端子ｑi+1に0[V]を印加する。ここで、端子電圧制御部９から端子電圧が入力されるのは、電圧の測定を行う対象のセルの両端の端子ｑi及びｑi+1のみである。この状態で、電圧測定ユニット４内の電圧測定部４０iが端子ｑi及びｑi+1の間の電圧Ｖouti（＝Ｖouti(0)）を測定し、測定したＶouti(0)の値を記憶部６に格納する。
【００２５】
ここで、配線Ｗi、Ｗi+1に断線が生じていない場合のＶouti(0)は、下記の式（２）から算出することができる。
【００２６】
【数２】
0005843518.tif 000003
ここで、Ｖiはｉ番目のセルの電圧である。一方、配線Ｗiに断線が生じている場合のＶouti(0)は、下記の式（３）から算出することができる。
【００２７】
【数３】
0005843518.tif 000004
さらに、配線Ｗi+1に断線が生じている場合のＶouti(0)は、下記の式（４）から算出することができる。
【００２８】
【数４】
0005843518.tif 000005
【００２９】
次に、ステップＳ１０４において、端子電圧制御部９が端子ｑi及び端子ｑi+1に5[V]を印加する。ここで、端子電圧制御部９から端子電圧が入力されるのは、電圧の測定を行う対象のセルの両端の端子ｑi及びｑi+1のみである。この状態で、電圧測定ユニット４内の電圧測定部４０iが端子ｑi及びｑi+1の間の電圧Ｖouti(5)を測定し、測定したＶouti(5)の値を記憶部６に格納する。ここで、配線Ｗi、Ｗi+1に断線が生じていない場合のＶouti(5)は、下記の式（５）から算出することができる。
【００３０】
【数５】
0005843518.tif 000006
【００３１】
式（２）及び（５）を対比すると分かるように、配線Ｗi、Ｗi+1に断線が生じていない場合に端子ｑi及び端子ｑi+1に5[V]を印加した場合のＶouti(5)は、配線Ｗi、Ｗi+1に断線が生じていない場合に端子ｑi及び端子ｑi+1に0[V]を印加した場合のＶouti(0)と同じである。即ち、配線Ｗi、Ｗi+1に断線が生じていない場合は、出力電圧Ｖouti(0)＝Ｖouti(5)である。
一方、配線Ｗiに断線が生じている場合のＶouti(5)は、下記の式（６）から算出することができる。
【００３２】
【数６】
0005843518.tif 000007
さらに、配線Ｗi+1に断線が生じている場合のＶouti(5)は、下記の式（７）から算出することができる。
【００３３】
【数７】
0005843518.tif 000008
【００３４】
次に、ステップＳ１０５において、断線判定部７が、記憶部６に格納されたＶouti(0)及びＶouti(5)の値に基づいて、Ｖouti(0)＝Ｖouti(5)であるか否かを判断することにより配線における断線の有無を判断する。即ち、上述のように、式（２）、（５）より、Ｗi及びＷi+1に断線が生じていない場合はＶouti(0)＝Ｖouti(5)となるので、Ｖouti(0)＝Ｖouti(5)である場合は、ステップＳ１０６において、配線Ｗi及びＷi+1に断線が生じていないと判断する。Ｖouti(0)≠Ｖouti(5)である場合には、配線Ｗi及び配線Ｗi+1の少なくともいずれか一方に断線が生じていると判断されるため、次に、断線箇所の特定を行う。断線箇所の判断は、上下の出力電圧の変化、即ちＶouti+1とＶoutiの変化の有無により行う。
【００３５】
ステップＳ１０７において、端子ｑi及び端子ｑi+1に5[V]を印加した状態で、配線Ｗiに断線が生じている場合のＶoutiの値を式（６）に基づいて予め算出しておき、その値をＶouti(Ｗi）として記憶部６に格納しておく。さらに、端子ｑi及び端子ｑi+1に5[V]を印加した状態で、配線Ｗi+1に断線が生じている場合のＶoutiの値を式（７）に基づいて予め算出しておき、その値をＶouti(Ｗi+1）として記憶部６に格納しておく。
【００３６】
次に、ステップＳ１０８において、電圧測定部４０iが測定したＶouti(5)と、ステップＳ１０７において予め算出し、記憶部６に格納したＶouti(Ｗi）とを比較し、Ｖouti(5)≠Ｖouti(Ｗi+1）であるか否かを判断することにより、配線Ｗiの断線の有無を判断する。Ｖouti(5)≠Ｖouti(Ｗi+1）である場合には、配線Ｗi+1には断線が生じていないものと判断できるので、ステップＳ１０５での判断結果と併せて、ステップＳ１０９において、断線判定部７は、Ｗiが断線しているものと判断する。
【００３７】
ステップＳ１０８において、Ｖouti(5)＝Ｖouti(Ｗi+1）である場合は、少なくとも配線Ｗi+1は断線していると判断でき、この場合は、配線Ｗi+1のみが断線している場合と、配線Ｗiと配線Ｗi+1の両者が断線している場合が考えられるので、上記の何れであるかを判断する。ステップＳ１１０において、電圧測定部４０iが測定したＶouti(5)と、ステップＳ１０７において予め算出し、記憶部６に格納したＶouti(Ｗi）とを比較し、Ｖouti(5)≠Ｖouti(Ｗi）であるか否かを判断することにより、配線Ｗiの断線の有無を判断する。Ｖouti(5)≠Ｖouti(Ｗi）である場合には、ステップＳ１１１において、断線判定部７は、配線Ｗi+1のみが断線しているものと判断する。一方、Ｖouti(5)＝Ｖouti(Ｗi）である場合には、断線判定部７は、配線Ｗi及び配線Ｗi+1の両者が断線しているものと判断する。
【００３８】
次に、ステップＳ１１３において、ｉがＮに等しいか否かを判断することにより、Ｎ個のセル全てに接続された配線の測定が終了したか否かを判断する。ｉ＝Ｎである場合には、Ｎ個のセル全てに接続された配線の断線の検出が完了したと判断し、測定を終了する。一方、ｉ≠Ｎである場合には、ｉ＜Ｎであるので、Ｎ個のセル全てに接続された配線の断線検出は完了していないと判断し、ステップＳ１０２に戻って、次の配線の断線の検出を行い、以下、Ｎ個のセル全てに接続された配線の断線検出が完了するまでステップＳ１０２〜Ｓ１１３を繰り返す。
【００３９】
このようにして、Ｎ個のセルＣ1〜ＣNを構成する個々のセルＣiの両端の接続部ｊi、ｊi+1に対応して設けられた端子ｑi、ｑi+1に電圧を印加し、端子ｑi、ｑi+1間の電圧Ｖoutiを測定することにより、接続部ｊi、ｊi+1とｑi、ｑi+1との間の配線Ｗi、Ｗi+1の断線の有無を検出することができる。
【００４０】
以上の説明においては、Ｎ個のセルの全ての接続部ｊ1〜ｊN+1と端子ｑ1〜ｑN+1との間の配線Ｗ1〜ＷNの断線の有無を検出する手順を示したが、端子ｑi、ｑi+1間の出力電圧Ｖoutiが明らかに異常な値を示したような場合には、配線Ｗi及び配線Ｗi+1の少なくともいずれか一方の配線には断線が生じているものと判断するようにしてもよい。ただし、単に出力電圧が異常な値を示した場合に、２つの端子に接続された２つの配線の何れの配線に断線が生じたかを検出することは難しい。本発明によれば、配線の断線が生じた場合に測定される出力電圧を予め算出しておき、測定した出力電圧と比較することにより、何れの配線に断線が生じたかを検出することができる。
【実施例２】
【００４１】
図６に本発明の実施例２に係る断線検出装置を示す。実施例２に係る断線検出装置２１は、端子電圧入力部３１と、電圧測定ユニット４と、制御部５と、記憶部６と、断線判定部７１と、データ送信部８と、端子電圧制御部９１と、を有しており、端子電圧制御部９１が複数の端子対のうちの所定の端子対の一方の端子の電位をグランド電位とする点を特徴としている。電池１の構成は実施例１と同様である。
【００４２】
電圧測定ユニット４には、Ｎ個のセルの電圧をそれぞれ測定する合計Ｎ個の電圧測定部４０1〜４０Nが設けられ、それぞれ測定電圧Ｖout1〜ＶoutNを出力する。ここで、i番目のセルＣiの電圧Ｖiを測定する場合には、セル側端子ｐi及びｐi+1と、電圧測定ユニット４の端子ｑi及びｑi+1とを介して、セルＣiの両端の接続部ｊi及びｊi+1をそれぞれ電圧測定ユニット４内の電圧測定部４０iに接続する。このように、個々のセルＣ1〜ＣNの電圧Ｖ1〜ＶNを測定するように、複数の端子ｑ1〜ｑN+1のうち、個々のセルＣ1〜ＣNの両端の接続部（ｊ1及びｊ2，ｊ2及びｊ3，・・・，ｊN及びｊN+1）に対応して設けられた複数の端子対（ｑ1及びｑ2，ｑ2及びｑ3，・・・，ｑN及びｑN+1）にそれぞれ電圧測定部４０1〜４０Nが接続されている。電圧測定部４０1〜４０Nとして、例えば図７に示すような差動増幅回路Ａiを用いることができる。
【００４３】
端子電圧入力部３１は、端子ｑ1〜ｑN+1と断線検出装置２１内のグランドとの間にスイッチＳＷ1〜ＳＷN+1を設けており、端子電圧制御部９１からの制御信号により、スイッチＳＷ1〜ＳＷN+1をスイッチングすることにより、端子ｑ1〜ｑN+1のうちの任意の端子の電位をグランド電位とする。本実施例では、端子電圧入力部３１は、電池１を構成する複数のセルＣ1〜ＣNのうちの特定の１つのセルの電圧を測定する場合に、電圧を測定する対象のセルのみについて、端子の電圧をグランド電位に変化させる。即ち、端子電圧制御部９１は、複数の電圧測定部４０1〜４０Nがそれぞれ個々のセルＣ1〜ＣNの電圧を測定する際に、セルＣ1〜ＣNに接続された端子ｑ1〜ｑN+1の電圧をグランド電位に変化させる。例えば、i番目のセルＣiの電圧Ｖiを測定する場合には、セルＣiに接続された端子ｑiまたはｑi+1の何れか一方の端子に接続されたスイッチＳＷi又はＳＷi+1を導通させることにより、端子のｑiまたはｑi+1の電圧をグランド電位に変化させる。
【００４４】
本実施例では、端子電圧制御部９１からの制御信号により、スイッチＳＷiをオン状態とし、端子ｑiをグランド電位とした状態で、電圧測定部４０iが出力電圧Ｖouti（＝Ｖouti(i)）を測定し、次に、端子電圧制御部９１からの制御信号により、スイッチＳＷi+1をオン状態とし、端子ｑi+1をグランド電位とした状態で、電圧測定部４０iが出力電圧Ｖouti（＝Ｖouti(i+1)）を測定し、測定電圧Ｖouti(i)及びＶouti(i+1)を記憶部６に出力する。
【００４５】
制御部５は、端子電圧制御部９１を制御して、端子電圧入力部３１の端子の電圧を制御するとともに、電圧測定ユニット４に端子間（例えば、セルＣiの電圧Ｖoutiの場合はｑi−ｑi+1間）の電圧Ｖout1〜ＶoutNの測定を実行させる。電圧測定ユニット４は、上記のように、セルＣ1〜ＣNの個々のセルの両端の接続部に対応して設けられた２つの端子間の電圧Ｖout1〜ＶoutNを測定し、記憶部６はこれらのデータを記憶する。
【００４６】
断線判定部７１は、記憶部６に記憶されている電圧測定ユニット４が測定したＣ1〜ＣNについての測定電圧Ｖout1〜ＶoutNに基づいて、配線Ｗ1〜ＷN+1における断線の有無を判断し、判断結果をデータ送信部８に送信する。
【００４７】
記憶部６、データ送信部８、電池ＥＣＵ１０は、実施例１と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００４８】
次に、本発明の実施例２に係る断線検出装置を用いた断線検出方法について説明する。図８に断線検出方法の手順を説明するためのフローチャートを示す。ここでは、図６及び図７に示すように電池１のＮ個のセルＣ1〜ＣNと断線検出装置２１との間の配線Ｗ1〜ＷN+1における断線の有無を最下層の１番目のセルＣ1に接続された配線Ｗ1から最上位のＮ番目のセルＣNに接続された配線ＷN+1について検出する手順を示す。また、電圧測定部４０1〜４０Nとして図７に示すような差動増幅回路Ａiを用いた場合を例にとって説明する。図７において、Ｒa、Ｒb、Ｒc、Ｒdは、差動増幅回路Ａiに設けられた抵抗であり、Ｖrefはリファレンス電圧である。
【００４９】
まず、ステップＳ２０１において、ｉ番目のセルＣiに接続された配線Ｗi及びＷi+1を指定するための番号ｉの初期値を０に設定する。次に、ステップＳ２０２において、ｉを１つ増加させる。次に、ステップＳ２０３において、端子電圧制御部９１が端子電圧入力部３１のスイッチＳＷiをオン状態として、端子ｑiの電位をグランド電位とする。この状態で、電圧測定ユニット４内の電圧測定部４０iが端子ｑi及びｑi+1の間の電圧Ｖouti（＝Ｖouti(i)）を測定し、測定したＶouti(i)の値を記憶部６に格納する。
【００５０】
ここで、配線Ｗi、Ｗi+1に断線が生じていない場合のＶouti(i)は、下記の式（８）から算出することができる。
【００５１】
【数８】
0005843518.tif 000009
ここで、Ｖiはｉ番目のセルの電圧である。一方、配線Ｗiに断線が生じている場合のＶouti(i)は、下記の式（９）から算出することができる。
【００５２】
【数９】
0005843518.tif 000010
さらに、配線Ｗi+1に断線が生じている場合のＶouti(i)は、下記の式（１０）から算出することができる。
【００５３】
【数１０】
0005843518.tif 000011
【００５４】
次に、ステップＳ２０４において、端子電圧制御部９１が、端子電圧入力部３１のスイッチＳＷi+1をオン状態として、端子ｑi+1の電位をグランド電位とする。この状態で、電圧測定ユニット４内の電圧測定部４０iが端子ｑi及びｑi+1の間の電圧Ｖouti(i+1)を測定し、測定したＶouti(i+1)の値を記憶部６に格納する。ここで、配線Ｗi、Ｗi+1に断線が生じていない場合のＶouti(i+1)は、下記の式（１１）から算出することができる。
【００５５】
【数１１】
0005843518.tif 000012
【００５６】
式（８）及び（１１）を対比すると分かるように、配線Ｗi、Ｗi+1に断線が生じていない場合に端子ｑiをグランド電位とした場合のＶouti(i)は、配線Ｗi、Ｗi+1に断線が生じていない場合に端子ｑi+1をグランド電位とした場合のＶouti(i+1)と同じである。即ち、配線Ｗi、Ｗi+1に断線が生じていない場合は、出力電圧Ｖouti(i)＝Ｖouti(i+1)である。
一方、配線Ｗiに断線が生じている場合のＶouti(i+1)は、下記の式（１２）から算出することができる。
【００５７】
【数１２】
0005843518.tif 000013
さらに、配線Ｗi+1に断線が生じている場合のＶouti(i+1)は、下記の式（１３）から算出することができる。
【００５８】
【数１３】
0005843518.tif 000014
【００５９】
次に、ステップＳ２０５において、断線判定部７１が、記憶部６に格納されたＶouti(i)及びＶouti(i+1)の値に基づいて、Ｖouti(i)＝Ｖouti(i+1)であるか否かを判断することにより配線の断線の有無を判断する。即ち、上述のように、式（８）、（１１）より、配線Ｗi及び配線Ｗi+1に断線が生じていない場合はＶouti(i)＝Ｖouti(i+1)となるので、Ｖouti(i)＝Ｖouti(i+1)である場合は、ステップＳ２０６において、配線Ｗi及び配線Ｗi+1に断線が生じていないと判断する。Ｖouti(i)≠Ｖouti(i+1)である場合には、配線Ｗi及び配線Ｗi+1の少なくともいずれか一方に断線が生じていると判断されるため、次に、断線箇所の特定を行う。
【００６０】
ステップＳ２０７において、端子ｑi+1をグランド電位とした状態で、配線Ｗiに断線が生じている場合のＶoutiの値を式（１２）に基づいて予め算出しておき、その値をＶouti(Ｗi）として記憶部６に格納しておく。さらに、端子ｑi+1をグランド電位とした状態で、配線Ｗi+1に断線が生じている場合のＶoutiの値を式（１３）に基づいて予め算出しておき、その値をＶouti(Ｗi+1）として記憶部６に格納しておく。
【００６１】
次に、ステップＳ２０８において、電圧測定部４０iが測定したＶouti(i+1)と、ステップＳ２０７において予め算出し、記憶部６に格納したＶouti(Ｗi）とを比較し、Ｖouti(i+1)≠Ｖouti(Ｗi+1）であるか否かを判断することにより、配線Ｗiの断線の有無を判断する。Ｖouti(i+1)≠Ｖouti(Ｗi+1）である場合には、ステップＳ２０５での判断結果と併せて、ステップＳ２０９において、断線判定部７１は、配線Ｗiが断線しているものと判断する。
【００６２】
ステップＳ２０８において、Ｖouti(i+1)＝Ｖouti(Ｗi+1）である場合は、少なくとも配線Ｗi+1は断線していると判断でき、この場合は、配線Ｗi+1のみが断線している場合と、配線Ｗiと配線Ｗi+1の両者が断線している場合が考えられるので、上記の何れであるかを判断する。ステップＳ２１０において、電圧測定部４０iが測定したＶouti(i+1)と、ステップＳ２０７において予め算出し、記憶部６に格納したＶouti(Ｗi+1）とを比較し、Ｖouti(i+1)≠Ｖouti(Ｗi）であるか否かを判断することにより、配線Ｗiの断線の有無を判断する。Ｖouti(i+1)≠Ｖouti(Ｗi）である場合には、ステップＳ２１１において、断線判定部７１は、配線Ｗi+1のみが断線しているものと判断する。一方、Ｖouti(i+1)＝Ｖouti(Ｗi）である場合には、断線判定部７１は、配線Ｗi及び配線Ｗi+1の両者が断線しているものと判断する。
【００６３】
次に、ステップＳ２１３において、ｉがＮに等しいか否かを判断することにより、Ｎ個のセル全てに接続された配線の断線の検出が終了したか否かを判断する。ｉ＝Ｎである場合には、Ｎ個のセル全てに接続された配線の断線の検出が完了したと判断し、測定を終了する。一方、ｉ≠Ｎである場合には、ｉ＜Ｎであるので、Ｎ個のセル全てに接続された配線の断線の検出は完了していないと判断し、ステップＳ２０２に戻って、次の配線の断線の検出を行い、以下、Ｎ個のセル全てに接続された配線の断線の検出が完了するまでステップＳ２０２〜Ｓ２１３を繰り返す。
【００６４】
このようにして、Ｎ個のセルＣ1〜ＣNを構成する個々のセルＣiの両端の接続部ｊi、ｊi+1に対応して設けられた端子ｑi、ｑi+1の一方の電位をグランド電位とし、端子ｑi、ｑi+1間の電圧Ｖoutiを測定することにより、接続部ｊi、ｊi+1と端子ｑi、ｑi+1との間の配線Ｗi、Ｗi+1の断線の有無を検出することができる。
【００６５】
以上の説明においては、Ｎ個のセルの全ての接続部ｊ1〜ｊN+1と端子ｑ1〜ｑN+1との間の配線Ｗ1〜ＷN+1の断線の有無を検出する手順を示したが、端子ｑi−ｑi+1間の出力電圧Ｖoutiが明らかに異常な値を示したような場合には、配線Ｗi及び配線Ｗi+1の少なくともいずれか一方の配線には断線が生じているものと判断するようにしてもよい。ただし、単に出力電圧が異常な値を示した場合に、２つの端子に接続された２つの配線の何れの配線に断線が生じたかを検出することは難しい。本発明によれば、配線に断線が生じた場合に測定される出力電圧を予め算出しておき、測定した出力電圧と比較することにより、何れの配線に断線が生じたかを検出することができる。
【００６６】
なお、以上の説明においては、スイッチＳＷ1〜ＳＷN+1をスイッチングする例を示したが、スイッチの切り替えを最下位スイッチＳＷ1と最上位スイッチＳＷN+1において２回行うようにしてもよい。すなわち、ＳＷ1をオン状態としてＶout1〜ＶoutNを全て計測し、ＳＷN+1をオン状態としてＶout1〜ＶoutNを全て計測する。この場合、出力電圧の比較ではなく、出力電圧が測定範囲外であるか否かをチェックすることにより、上下の出力電圧、例えばＶouti及びＶouti+1に基づいて配線の断線の有無を判断することができる。
【実施例３】
【００６７】
図９に本発明の実施例３に係る断線検出装置を示す。実施例３に係る断線検出装置２２は、端子電圧入力部３２と、電圧測定ユニット４と、制御部５と、記憶部６と、断線判定部７２と、データ送信部８と、端子電圧制御部９２と、を有しており、端子ｑ1〜ｑN+1と端子電圧制御部９２との間にコンデンサCap1〜CapN+1が設けられ、断線判定部７２は、端子電圧制御部９２がコンデンサCap1〜CapN+1にパルス電圧を印加した場合における、電圧測定部が測定した端子対の間の電圧に基づいて、端子ｑ1〜ｑN+1と接続部ｊ1〜ｊN+1との間の配線Ｗ1〜ＷN+1の断線の有無を判断する点を特徴としている。電池１の構成は実施例１と同様である。
【００６８】
電圧測定ユニット４には、Ｎ個のセルの電圧をそれぞれ測定する合計Ｎ個の電圧測定部が設けられ、それぞれ測定電圧Ｖouti（i=1〜N）を出力する。ここで、i番目のセルＣiの電圧Ｖiを測定する場合には、セル側端子ｐi及びｐi+1と、電圧測定ユニット４の端子ｑi及びｑi+1とを介して、セルＣiの両端の接続部ｊi及びｊi+1をそれぞれ電圧測定ユニット４内の電圧測定部に接続する。このように、個々のセルＣ1〜ＣNの電圧Ｖ1〜ＶNを測定するように、複数の端子ｑ1〜ｑN+1のうち、個々のセルＣ1〜ＣNの両端の接続部（ｊ1及びｊ2，ｊ2及びｊ3，・・・，ｊN及びｊN+1）に対応して設けられた複数の端子対（ｑ1及びｑ2，ｑ2及びｑ3，・・・，ｑN及びｑN+1）にそれぞれ電圧測定部が接続されている。電圧測定部として、例えば図９に示すような差動増幅回路Ａiを用いることができる。
【００６９】
端子電圧入力部３２は、端子ｑ1〜ｑN+1と端子電圧制御部９２との間にコンデンサCap1〜CapN+1を備えている。端子電圧制御部９２は、電池１を構成する複数のセルＣ1〜ＣNのうちの特定の１つのセルの電圧を測定する場合に、電圧を測定する対象のセルのみについて、端子にパルス電圧を印加する。即ち、端子電圧制御部９２は、複数の電圧測定部がそれぞれ個々のセルＣ1〜ＣNの電圧を測定する際に、セルＣ1〜ＣNに接続された端子ｑ1〜ｑN+1にコンデンサCap1〜CapN+1を介してパルス電圧Ｖsig1〜ＶsigN+1を印加する。例えば、i番目のセルＣiの電圧Ｖiを測定する場合には、セルＣiに接続された端子ｑiまたはｑi+1の何れか一方の端子に接続されたコンデンサCapi又はCapi+1を介してパルス電圧ＶsigiまたはＶsigi+1を印加する。
【００７０】
本実施例では、端子電圧制御部９２からコンデンサCapiを介して端子ｑiにパルス電圧Vsigiを印加して、電圧測定部が出力電圧Ｖoutiの時間的変化を測定し、次に、端子電圧制御部９２からコンデンサCapi+1を介して端子ｑi+1にパルス電圧Vsigi+1を印加して、電圧測定部が出力電圧Ｖouti+1の時間的変化を測定する。
【００７１】
制御部５は、端子電圧制御部９２を制御して、端子電圧入力部３２の端子に印加するパルス電圧を制御するとともに、電圧測定ユニット４内の電圧測定部に端子間（例えば、ｑi−ｑi+1間）の電圧Ｖout1〜ＶoutNの測定を実行させる。電圧測定ユニット４は、上記のように、セルＣ1〜ＣNの個々のセルの両端の接続部に対応して設けられた２つの端子間の電圧Ｖout1〜ＶoutNを測定する。
【００７２】
断線判定部７２は、電圧測定ユニット４内の電圧測定部が測定したＣ1〜ＣNについての測定電圧Ｖout1〜ＶoutNに基づいて、配線Ｗ1〜ＷN+1における断線の有無を判断し、判断結果をデータ送信部８に送信する。
【００７３】
記憶部６、データ送信部８、電池ＥＣＵ１０は、実施例１と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００７４】
次に、本発明の実施例３に係る断線検出装置を用いた断線検出方法について説明する。図１０に断線検出方法の手順を説明するためのフローチャートを示す。ここでは、図９に示すようにＮ個のセルを有する電池１のセルＣ1〜ＣNと断線検出装置２２との間の配線Ｗ1〜ＷN+1における断線の有無を最下層の１番目のセルＣ1に接続された配線Ｗ1から最上位のＮ番目のセルＣNに接続された配線ＷN+1について検出する手順を示す。また、電圧測定部として図９に示すような差動増幅回路Ａiを用いた場合を例にとって説明する。図９において、Ｒa、Ｒb、Ｒc、Ｒdは、差動増幅回路Ａiに設けられた抵抗であり、Ｖrefはリファレンス電圧である。
【００７５】
まず、ステップＳ３０１において、ｉ番目のセルＣiに接続された配線Ｗi及び配線Ｗi+1を指定するための番号ｉの初期値を０に設定する。次に、ステップＳ３０２において、ｉを１つ増加させる。次に、ステップＳ３０３において、端子電圧制御部９２が端子電圧入力部３２の端子ｑiにコンデンサCapiを介してパルス電圧Ｖsigiを入力して電圧測定ユニット４内の電圧測定部が出力電圧Ｖoutiの波形をモニタする。
【００７６】
ここで、出力電圧Ｖoutiの波形は、端子ｑiとセルの接続部ｊiとの間の配線Ｗiにおける断線の有無に応じて異なった波形となる。配線Ｗiに断線が生じていない場合の出力電圧Ｖoutiの波形を図１１に示す。まず、時刻ｔ1〜ｔ2の期間に端子ｑiにコンデンサCapiを介してパルス電圧Ｖsigiを印加した場合、配線Ｗiに断線が生じていない場合には出力電圧Ｖoutiは一定の値を示し、パルス電圧Ｖsigiの入力によって変化しない。
【００７７】
一方、配線Ｗiに断線が生じている場合の出力電圧Ｖoutiの波形を図１２に示す。時刻ｔ1〜ｔ2の期間に端子ｑiにコンデンサCapiを介してパルス電圧Ｖsigiを印加した場合、配線Ｗiに断線が生じている場合には出力電圧Ｖoutiはパルス波形に応じて大きく変化する。以上のようにして、電圧測定ユニット４内の電圧測定部が端子ｑi及びｑi+1の間の電圧Ｖoutiの波形をモニタし、パルス電圧の印加に伴うＶoutiの変化の有無に関する情報を記憶部６に格納する。
【００７８】
次に、ステップＳ３０４において、断線判定部７２が、記憶部６に格納されたＶoutiの変化の有無の情報に基づいて、配線Ｗiの断線の有無を判断する。Ｖoutiに変化がない場合は、配線Ｗiには断線が生じていないものと判断し、次に他の一方の配線Ｗi+1の断線の有無を判断する。
【００７９】
ステップＳ３０５において、端子電圧制御部９２が端子電圧入力部３２の端子ｑi+1にコンデンサCapi+1を介してパルス電圧Ｖsigi+1を入力して電圧測定ユニット４内の電圧測定部４０iが出力電圧Ｖoutiの波形をモニタする。
【００８０】
ここで、出力電圧Ｖoutiの波形は、端子ｑi+1とセルの接続部ｊi+1との間の配線Ｗi+1における断線の有無に応じて異なった波形となる。配線Ｗi+1に断線が生じていない場合の出力電圧Ｖoutiの波形を図１１に示す。まず、時刻ｔ3〜ｔ4の期間に端子ｑi+1にコンデンサCapi+1を介してパルス電圧Ｖsigi+1を印加した場合、配線Ｗi+1に断線が生じていない場合には出力電圧Ｖoutiは一定の値を示し、パルス電圧Ｖsigi+1の入力によって変化しない。
【００８１】
一方、配線Ｗi+1に断線が生じている場合の出力電圧Ｖoutiの波形を図１２に示す。時刻ｔ3〜ｔ4の期間に端子ｑi+1にコンデンサCapi+1を介してパルス電圧Ｖsigi+1を印加した場合、配線Ｗi+1に断線が生じている場合には出力電圧Ｖoutiはパルス波形に応じて大きく変化する。以上のようにして、電圧測定ユニット４内の電圧測定部４０iが端子ｑi及びｑi+1の間の電圧Ｖoutiの波形をモニタし、パルス電圧の印加に伴うＶoutiの変化の有無に関する情報を記憶部６に格納する。
【００８２】
次に、ステップＳ３０6において、断線判定部７２が、記憶部６に格納されたＶoutiの変化の有無の情報に基づいて、配線Ｗi+1の断線の有無を判断する。Ｖoutiに変化がない場合は、配線Ｗi+1には断線が生じていないものと判断する。この場合は、ステップＳ３０４において、配線Ｗiには断線が生じていないものと判断しているので、ステップＳ３０７において、配線Ｗi及び配線Ｗi+1ともに断線なしと判断する。
【００８３】
一方、ステップＳ３０６において、Ｖoutiが変化している場合には、配線Ｗi+1に断線が生じていると判断する。ここで、ステップＳ３０４において、配線Ｗiには断線が生じていないものと判断しているので、ステップＳ３０８において、配線Ｗi+1のみが断線していると判断する。
【００８４】
ステップＳ３０４において、Ｖoutiに変化があった場合は、配線Ｗiは断線していると判断し、次に他の一方の配線Ｗi+1の断線の有無を判断する。
【００８５】
ステップＳ３０９において、端子電圧制御部９２が端子電圧入力部３２の端子ｑi+1にコンデンサCapi+1を介してパルス電圧Ｖsigi+1を入力して電圧測定ユニット４内の電圧測定部４０iが出力電圧Ｖoutiの波形をモニタし、パルス電圧の印加に伴うＶoutiの変化の有無に関する情報を記憶部６に格納する。
【００８６】
次に、ステップＳ３１０において、断線判定部７２が、記憶部６に格納されたＶoutiの変化の有無の情報に基づいて、配線Ｗi+1の断線の有無を判断する。Ｖoutiに変化がない場合は、配線Ｗi+1には断線が生じていないものと判断する。この場合は、ステップＳ３０４において、配線Ｗiは断線していると判断しているので、ステップＳ３１１において、配線Ｗiのみが断線していると判断する。
【００８７】
一方、ステップＳ３１０において、Ｖoutiが変化している場合には、配線Ｗi+1が断線していると判断する。ここで、ステップＳ３０４において、配線Ｗiは断線していると判断しているので、ステップＳ３１２において、配線Ｗi、Ｗi+1ともに断線していると判断する。
【００８８】
次に、ステップＳ３１３において、ｉがＮに等しいか否かを判断することにより、Ｎ個のセル全てに接続された配線の測定が終了したか否かを判断する。ｉ＝Ｎである場合には、Ｎ個のセル全てに接続された配線の断線の検出が完了したと判断し、測定を終了する。一方、ｉ≠Ｎである場合には、ｉ＜Ｎであるので、Ｎ個のセル全てに接続された配線の断線検出は完了していないと判断し、ステップＳ３０２に戻って、次の配線の断線の検出を行い、以下、Ｎ個のセル全てに接続された配線の断線検出が完了するまでステップＳ３０２〜Ｓ３１３を繰り返す。
【００８９】
このようにして、Ｎ個のセルＣ1〜ＣNを構成する個々のセルＣiの両端の接続部ｊi、ｊi+1に対応して設けられた端子ｑi、ｑi+1の一方にパルス電圧を印加し、端子ｑi、ｑi+1間の電圧Ｖoutiを測定することにより、接続部ｊi、ｊi+1と端子ｑi、ｑi+1との間の配線Ｗi、Ｗi+1の断線の有無を検出することができる。
【００９０】
以上の説明においては、Ｎ個のセルの全ての接続部ｊ1〜ｊN+1と端子ｑ1〜ｑN+1との間の配線Ｗ1〜ＷNの断線の有無を検出する手順を示したが、端子ｑi、ｑi+1間の出力電圧Ｖoutiが明らかに異常な値を示したような場合には、配線Ｗi及び配線Ｗi+1の少なくともいずれか一方の配線には断線が生じているものと判断するようにしてもよい。ただし、単に出力電圧が異常な値を示した場合に、２つの端子に接続された２つの配線の何れの配線に断線が生じたかを検出することは難しい。本発明によれば、端子にパルス電圧を印加し、配線に断線が生じた場合に測定される出力電圧の波形をモニタすることにより、何れの配線に断線が生じたかを検出することができる。
【実施例４】
【００９１】
図１３に本発明の実施例４に係る断線検出装置を示す。実施例４に係る断線検出装置２３は、制御部５と、記憶部６と、データ送信部８と、複数のセルＣ1〜ＣNを直列接続する複数の接続部ｊ1〜ｊN+1に各々設けられた端子ｑ1〜ｑN+1と、複数の端子ｑ1〜ｑN+1のうち、個々のセルの両端の接続部（ｊ1及びｊ2，ｊ2及びｊ3，・・・，ｊN及びｊN+1）に設けられた複数の端子対（ｑ1及びｑ2，ｑ2及びｑ3，・・・，ｑN及びｑN+1）に各々接続され、複数の端子対の間の電圧を測定するオペアンプＡi（i=1〜N）を有する電圧測定部を備えた電圧測定ユニット４１と、オペアンプＡiの非反転入力端子にリファレンス電圧Ｖrefiを印加するリファレンス電圧（Ｖref)制御部１１と、リファレンス電圧制御部１１がリファレンス電圧Ｖrefiを変化させた場合における、電圧測定部が測定した端子対の間の電圧に基づいて、端子と接続部との間の配線Ｗ1〜ＷN+1の断線の有無を判断する断線判定部７３と、を有することを特徴とする。電池１の構成は実施例１と同様である。
【００９２】
電圧測定ユニット４１には、Ｎ個のセルの電圧をそれぞれ測定する合計Ｎ個の電圧測定部が設けられ、それぞれ測定電圧Ｖouti(i=1〜N)を出力する。ここで、i番目のセルＣiの電圧Ｖiを測定する場合には、セル側端子ｐi及びｐi+1と、電圧測定ユニット４１の端子ｑi及びｑi+1とを介して、セルＣiの両端の接続部ｊi及びｊi+1をそれぞれ電圧測定ユニット４１内の電圧測定部に接続する。このように、個々のセルＣ1〜ＣNの電圧Ｖ1〜ＶNを測定するように、複数の端子ｑ1〜ｑN+1のうち、個々のセルＣ1〜ＣNの両端の接続部（ｊ1及びｊ2，ｊ2及びｊ3，・・・，ｊN及びｊN+1）に対応して設けられた複数の端子対（ｑ1及びｑ2，ｑ2及びｑ3，・・・，ｑN及びｑN+1）にそれぞれ電圧測定部が接続されている。電圧測定部として、例えば図１３に示すような差動増幅回路Ａiを用いることができる。
【００９３】
電圧測定ユニット４１は、複数のオペアンプＡi(i=1〜N)を備えており、各オペアンプＡiにはリファレンス電圧（Ｖref）入力端子Ｖrefiを備えている。Ｖref入力端子Ｖrefi(i=1〜N)は、Ｖref制御部１１に接続されており、Ｖref制御部１１からの制御信号により、Ｖref入力端子Ｖrefiの電圧が制御される。本実施例では、Ｖref制御部１１は、電池１を構成する複数のセルＣ1〜ＣNのうちの特定の１つのセルの電圧を測定する場合に、電圧を測定する対象のセルのみについて、Ｖref入力端子Ｖrefiの電圧を変化させる。即ち、Ｖref制御部１１は、電圧測定ユニット４１を構成する複数の電圧測定部がそれぞれ個々のセルＣ1〜ＣNの電圧を測定する際に、電圧測定部のオペアンプＡiのＶref入力端子Ｖrefiの入力電圧のみを変化させる。例えば、Ｖref制御部１１が、Ｖref入力端子Ｖrefiに電圧2[V]を供給した状態で、電圧測定部が出力電圧Ｖouti（＝Ｖouti(2)）を測定し、次に、Ｖref制御部１１が、Ｖref入力端子Ｖrefiに電圧4[V]を供給した状態で、電圧測定部が出力電圧Ｖouti（＝Ｖouti(4)）を測定し、測定電圧Ｖouti(2)及びＶouti(4)を記憶部６に出力する。
【００９４】
制御部５は、Ｖref制御部１１を制御して、Ｖref入力端子Ｖrefiの電圧を制御するとともに、電圧測定ユニット４１に端子間（例えば、ｑi−ｑi+1間）の電圧Ｖouti(i=1〜N)の測定を実行させる。電圧測定ユニット４１は、上記のように、セルＣ1〜ＣNの個々のセルの両端の接続部に対応して設けられた２つの端子間の電圧Ｖouti(i=1〜N)を測定する。
【００９５】
断線判定部７３は、記憶部６に記憶されている電圧測定ユニット４１が測定したＣ1〜ＣNについての測定電圧Ｖouti(i=1〜N)に基づいて、配線Ｗ1〜ＷN+1における断線の有無を判断し、判断結果をデータ送信部８に送信する。
【００９６】
記憶部６、データ送信部８、電池ＥＣＵ１０は、実施例１と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００９７】
次に、本発明の実施例４に係る断線検出装置を用いた断線検出方法について説明する。図１４に断線検出方法の手順を説明するためのフローチャートを示す。ここでは、図１３に示すようにＮ個のセルを有する電池１のセルＣ1〜ＣNと断線検出装置２との間の配線Ｗ1〜ＷN+1における断線の有無を最下層の１番目のセルＣ1に接続された配線Ｗ1から最上位のＮ番目のセルＣNに接続された配線ＷN+1について検出する手順を示す。また、電圧測定部として図１３に示すような差動増幅回路Ａiを用いた場合を例にとって説明する。図１３において、Ｒa、Ｒb、Ｒc、Ｒdは、差動増幅回路Ａiに設けられた抵抗であり、Ｖrefはリファレンス電圧である。
【００９８】
まず、ステップＳ４０１において、ｉ番目のセルＣiに接続された配線Ｗi及びＷi+1を指定するための番号ｉの初期値を０に設定する。次に、ステップＳ４０２において、ｉを１つ増加させる。次に、ステップＳ４０３において、Ｖref制御部１１がＶref入力端子Ｖrefiに2[V]を印加する。ここで、Ｖref制御部１１から端子電圧が入力されるのは、電圧の測定を行う電圧測定部のＶref入力端子Ｖrefiのみである。この状態で、電圧測定ユニット４１内の電圧測定部が端子ｑi及びｑi+1の間の電圧Ｖouti（＝Ｖouti(2)）を測定し、測定したＶouti(2)の値を記憶部６に格納する。
【００９９】
ここで、配線Ｗi、Ｗi+1に断線が生じていない場合のＶouti(2)は、下記の式（１４）から算出することができる。
【０１００】
【数１４】
0005843518.tif 000015
ここで、Ｖiはｉ番目のセルの電圧である。一方、配線Ｗiに断線が生じている場合のＶouti(2)は、下記の式（１５）から算出することができる。
【０１０１】
【数１５】
0005843518.tif 000016
ここで、ΣＶi-1は１番目から（ｉ−１）番目までのセルの積層電圧である。さらに、配線Ｗi+1に断線が生じている場合のＶouti(2)は、下記の式（１６）から算出することができる。
【０１０２】
【数１６】
0005843518.tif 000017
【０１０３】
次に、ステップＳ４０４において、Ｖref制御部１１がＶref入力端子Ｖrefiに4[V]を印加する。この状態で、電圧測定ユニット４１内の電圧測定部が端子ｑi及びｑi+1の間の電圧Ｖouti(4)を測定し、測定したＶouti(4)の値を記憶部６に格納する。ここで、配線Ｗi、Ｗi+1に断線が生じていない場合のＶouti(4)は、下記の式（１７）から算出することができる。
【０１０４】
【数１７】
0005843518.tif 000018
【０１０５】
式（１４）と（１７）とを対比すると分かるように、配線Ｗi、Ｗi+1に断線が生じていない場合にＶref入力端子Ｖrefiに4[V]を印加した場合のＶouti(4)は、配線Ｗi、Ｗi+1に断線が生じていない場合にＶref入力端子Ｖrefiに2[V]を印加した場合のＶouti(2)より、入力したＶref入力電圧の差分だけ異なっている。即ち、配線Ｗi、Ｗi+1に断線が生じていない場合は、出力電圧Ｖouti(4)−Ｖouti(2)＝2である。
一方、配線Ｗiに断線が生じている場合のＶouti(4)は、下記の式（１８）から算出することができる。
【０１０６】
【数１８】
0005843518.tif 000019
さらに、配線Ｗi+1に断線が生じている場合のＶouti(4)は、下記の式（１９）から算出することができる。
【０１０７】
【数１９】
0005843518.tif 000020
【０１０８】
次に、ステップＳ４０５において、断線判定部７３が、記憶部６に格納されたＶouti(2)及びＶouti(4)の値に基づいて、Ｖouti(4)−Ｖouti(2)＝2であるか否かを判断することにより断線の有無を判断する。即ち、上述のように、式（１４）、（１７）より、配線Ｗi及び配線Ｗi+1に断線が生じていない場合はＶouti(4)−Ｖouti(2)＝2となるので、Ｖouti(4)−Ｖouti(2)＝2である場合は、ステップＳ４０６において、配線Ｗi及び配線Ｗi+1に断線が生じていないと判断する。Ｖouti(4)−Ｖouti(2)≠2である場合には、配線Ｗi及び配線Ｗi+1の少なくともいずれか一方に断線が生じていると判断されるため、次に、断線箇所の特定を行う。断線箇所の判断は、上下の出力電圧の変化、即ちＶouti+1とＶoutiの変化の有無により行う。
【０１０９】
ステップＳ４０７において、Ｖref入力端子Ｖrefiに4[V]を印加した状態で、配線Ｗiに断線が生じている場合のＶoutiの値を式（１８）に基づいて予め算出しておき、その値をＶouti(Ｗi）として記憶部６に格納しておく。さらに、Ｖref入力端子Ｖrefiに4[V]を印加した状態で、配線Ｗi+1に断線が生じている場合のＶoutiの値を式（１９）に基づいて予め算出しておき、その値をＶouti(Ｗi+1）として記憶部６に格納しておく。
【０１１０】
次に、ステップＳ４０８において、電圧測定部が測定したＶouti(4)と、ステップＳ４０７において予め算出し、記憶部６に格納したＶouti(Ｗi+1）とを比較し、Ｖouti(4)≠Ｖouti(Ｗi+1）であるか否かを判断することにより、配線Ｗiの断線の有無を判断する。Ｖouti(4)≠Ｖouti(Ｗi+1）である場合には、ステップＳ４０９において、断線判定部７３は、配線Ｗiが断線しているものと判断する。
【０１１１】
ステップＳ４０８において、Ｖouti(4)＝Ｖouti(Ｗi+1）である場合は、少なくとも配線Ｗi+1は断線していると判断でき、この場合は、配線Ｗi+1のみが断線している場合と、配線Ｗiと配線Ｗi+1の両者が断線している場合が考えられるので、上記の何れであるかを判断する。ステップＳ４１０において、電圧測定部が測定したＶouti(4)と、ステップＳ４０７において予め算出し、記憶部６に格納したＶouti(Ｗi）とを比較し、Ｖouti(4)≠Ｖouti(Ｗi）であるか否かを判断することにより、配線Ｗi+1の断線の有無を判断する。Ｖouti(4)≠Ｖouti(Ｗi）である場合には、ステップＳ４１１において、断線判定部７は、配線Ｗi+1のみが断線しているものと判断する。一方、Ｖouti(4)＝Ｖouti(Ｗi）である場合には、ステップＳ４１２において、断線判定部７は、配線Ｗi及び配線Ｗi+1の両者が断線しているものと判断する。
【０１１２】
次に、ステップＳ４１３において、ｉがＮに等しいか否かを判断することにより、Ｎ個のセル全てに接続された配線の測定が終了したか否かを判断する。ｉ＝Ｎである場合には、Ｎ個のセル全てに接続された配線の断線の検出が完了したと判断し、測定を終了する。一方、ｉ≠Ｎである場合には、ｉ＜Ｎであるので、Ｎ個のセル全てに接続された配線の断線検出は完了していないと判断し、ステップＳ４０２に戻って、次の配線の断線の検出を行い、以下、Ｎ個のセル全てに接続された配線の断線検出が完了するまでステップＳ４０２〜Ｓ４１３を繰り返す。
【０１１３】
このようにして、Ｎ個のセルＣ1〜ＣNを構成する個々のセルＣiの両端の接続部ｊi、ｊi+1に対応して設けられた端子ｑi、ｑi+1に電圧を印加し、端子ｑi−ｑi+1間の電圧Ｖoutiを測定することにより、接続部ｊi、ｊi+1と端子ｑi、ｑi+1との間の配線Ｗi、Ｗi+1の断線の有無を検出することができる。
【０１１４】
以上の説明においては、Ｎ個のセルの全ての接続部ｊ1〜ｊN+1と端子ｑ1〜ｑN+1との間の配線Ｗ1〜ＷNの断線の有無を検出する手順を示したが、端子ｑi、ｑi+1間の出力電圧Ｖoutiが明らかに異常な値を示したような場合には、配線Ｗi及び配線Ｗi+1の少なくともいずれか一方の配線には断線が生じているものと判断するようにしてもよい。ただし、単に出力電圧が異常な値を示した場合に、２つの端子に接続された２つの配線の何れの配線に断線が生じたかを検出することは難しい。本発明によれば、配線に断線が生じた場合に測定される出力電圧を予め算出しておき、測定した出力電圧と比較することにより、何れの配線に断線が生じたかを検出することができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１    電池
２、２１、２２、２３    断線検出装置
３、３１、３２    端子電圧入力部
４、４１    電圧測定ユニット
５    制御部
６    記憶部
７、７１、７２、７３    断線判定部
８    データ送信部
９、９１、９２    端子電圧制御部
１０    電池ＥＣＵ
１１    Ｖref制御部
４０1〜４０N    電圧測定部
Ｃ1〜ＣN    セル
ｊ1〜ｊN+1    接続部
ｐ1〜ｐN+1    セル側端子
ｑ1〜ｑN+1    端子
【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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