(57)【要約】複数の単電池セルを直列接続したセルグループを監視する電池システム監視装置であって、単電池セルの正極に接続された電圧検出線と負極に接続された電圧検出線の間に接続された、単電池セルのバランシング放電を行うバランシングスイッチとこれに直列に接続されたバランシング抵抗とを単電池セル毎に備え、電圧検出線には、電圧入力抵抗が直列に設けられ、複数の電圧検出線の内の２つの電圧検出線の間、または電源線と複数の電圧検出線のいずれか１つの電圧検出線の間、またはグラウンド線と複数の電圧検出線のいずれか１つの電圧検出線の間でリークが発生したとしても、単電池セルが過充電とならないように、バッテリコントローラは、セルコントローラＩＣを制御して、バランシングスイッチの実効抵抗値を所定の値以上に設定する。
2013057820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単電池セルを直列接続したセルグループを監視する電池システム監視装置であって、
前記セルグループの複数の単電池セルの状態を監視し制御するセルコントローラＩＣと、
前記セルコントローラＩＣを制御するバッテリコントローラと、
前記単電池セルの端子間電圧を測定するための、前記単電池セルの正極および負極のそれぞれと前記セルコントローラＩＣの複数の電圧入力端子と一対一に接続する複数の電圧検出線と、
前記複数の単電池セルの内最高電位の単電池セルの正極と前記セルコントローラＩＣの電源端子を接続する電源線と、
前記複数の単電池セルの内最低電位の単電池セルの負極と前記セルコントローラＩＣのグラウンド端子とを接続するグラウンド線とを備え、
前記単電池セルの正極に接続された電圧検出線と負極に接続された電圧検出線の間に接続された、当該単電池セルのバランシング放電を行うバランシングスイッチとこれに直列に接続されたバランシング抵抗とを前記単電池セル毎に備え、
前記電圧検出線には、電圧入力抵抗が直列に設けられ、
前記複数の電圧検出線の内の２つの電圧検出線の間、または前記電源線と前記複数の電圧検出線のいずれか１つの電圧検出線の間、または前記グラウンド線と前記複数の電圧検出線のいずれか１つの電圧検出線の間でリークが発生したとしても、前記単電池セルが過充電とならないように、前記バッテリコントローラは、前記セルコントローラＩＣを制御して、バランシングスイッチの実効抵抗値を所定の値以上に設定する電池システム監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電池システム監視装置において、
前記バランシングスイッチの実効抵抗値の前記所定の値は、前記電圧検出線に設けられた電圧入力抵抗の抵抗値と、前記単電池セルの過充電保護電圧値と、前記単電池セルのＳＯＣが１００％の場合の電圧値とから算出される値である電池システム監視装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電池システム監視装置において、
前記バランシングスイッチの実効抵抗値は、バランシング抵抗の抵抗値とバランシングスイッチのオン・オフのデューティ比とから前記算出された値に設定される電池システム監視装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電池システム監視装置において、
前記電池システム監視装置は、複数の前記セルグループを監視するために、前記セルコントローラＩＣを複数個備える電池システム監視装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電池システム監視装置と、電池システムとを備える蓄電装置。
【請求項６】
請求項５に記載の蓄電装置を備える電動駆動装置。
【請求項７】
請求項１に記載の電池システム監視装置の前記バランシングスイッチのオン・オフのデューティ比の前記所定の値を算出する方法であって、
前記所定の値は、前記リークが発生した電圧検出線に設けられた電圧入力抵抗の抵抗値と、前記単電池セルの過充電保護電圧値と、前記単電池セルのＳＯＣが１００％の場合の電圧値とから算出される値であるバランシングスイッチのオン・オフのデューティ比の算出方法。
【請求項８】
請求項７に記載のバランシングスイッチのオン・オフのデューティ比の算出方法において、
前記バランシングスイッチの実効抵抗値は、バランシング抵抗の抵抗値とバランシングスイッチのオン・オフのデューティ比とから前記算出された値に設定されるバランシングスイッチのオン・オフのデューティ比の算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池システムの監視装置およびこれを備えた蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）などでは、所望の高電圧を確保するため、二次電池の単電池セルを複数個直列接続したセルグループを複数個直列あるいは直並列に接続して構成される組電池（電池システム）が用いられている。このような組電池においては、各単電池セルの残存容量計算や保護管理のため、セル電圧（単電池セルの端子間電圧）の計測と、充電状態（ＳＯＣ、State of Charge）すなわち残存容量の均等化（バランシング）のためのバランシング放電を行うセルコントローラを組電池の監視装置内に設けて組電池の管理を行っている（例えば特許文献１参照）。また、このセルコントローラは複数の集積回路（セルコントローラＩＣ）を備え、上記の複数個のセルグループの管理を行っている。【０００３】
各単電池セルのＳＯＣは、各単電池セルの開路電圧（ＯＣＶ）から算出される。すなわち、電池システムが無負荷の状態、すなわち電池システムからのＤＣ電力から三相ＡＣ電力を生成してＨＥＶやＥＶの駆動用モータに供給するインバータ等が接続されていない状態で測定された各単電池セルの端子間電圧から各単電池セルのＳＯＣが算出される。各単電池セルの端子間電圧は、上記のセルコントローラＩＣの電圧入力端子に各単電池セルの端子間電圧が入力されて測定される。このセルコントローラＩＣの電圧入力端子には、電池システムの充放電に伴うノイズを除去するためにＲＣフィルタが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−８９４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
セルコントローラＩＣの入力端子に設けられたＲＣフィルタのコンデンサ劣化、セルコントローラＩＣ内に設けられたＥＳＤ対策用のダイオード劣化、あるいはセルコントローラＩＣの電圧検出端子付近の絶縁不良等の種々の原因で、電圧入力端子側で電流リークが発生する可能性がある。この電流リークが発生すると、セルコントローラＩＣの各単電池セルの端子間電圧が正確に測定されず、各単電池セルのＳＯＣも正しい値が得られない。このような正しくないＳＯＣに基づいて各単電池セルのバランシング放電を行うと、過充電や過放電となる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の第１の態様によると、複数の単電池セルを直列接続したセルグループを監視する電池システム監視装置であって、このセルグループの複数の単電池セルの状態を監視し制御するセルコントローラＩＣと、セルコントローラＩＣを制御するバッテリコントローラと、単電池セルの端子間電圧を測定するための、単電池セルの正極および負極のそれぞれとセルコントローラＩＣの複数の電圧入力端子と一対一に接続する複数の電圧検出線と、複数の単電池セルの内最高電位の単電池セルの正極とセルコントローラＩＣの電源端子を接続する電源線と、複数の単電池セルの内最低電位の単電池セルの負極とセルコントローラＩＣのグラウンド端子とを接続するグラウンド線とを備え、単電池セルの正極に接続された電圧検出線と負極に接続された電圧検出線の間に接続された、単電池セルのバランシング放電を行うバランシングスイッチとこれに直列に接続されたバランシング抵抗とを単電池セル毎に備え、電圧検出線には、電圧入力抵抗が直列に設けられ、複数の電圧検出線の内の２つの電圧検出線の間、または電源線と複数の電圧検出線のいずれか１つの電圧検出線の間、またはグラウンド線と複数の電圧検出線のいずれか１つの電圧検出線の間でリークが発生したとしても、単電池セルが過充電とならないように、バッテリコントローラは、セルコントローラＩＣを制御して、バランシングスイッチの実効抵抗値を所定の値以上に設定する。
（２）本発明の第２の態様によると、第１の態様の電池システム監視装置において、バランシングスイッチの実効抵抗値の所定の値は、電圧検出線に設けられた電圧入力抵抗の抵抗値と、単電池セルの過充電保護電圧値と、単電池セルのＳＯＣが１００％の場合の電圧値とから算出される値であることが好ましい。
（３）本発明の第３の態様によると、第２の態様の電池システム監視装置において、バランシングスイッチの実効抵抗値は、バランシング抵抗の抵抗値とバランシングスイッチのオン・オフのデューティ比とから、算出された値に設定されることが好ましい。
（４）本発明の第３の態様によると、第１乃至第３の態様のいずれか１つの態様の電池システム監視装置において、電池システム監視装置は、複数のセルグループを監視するために、セルコントローラＩＣを複数個備えることが好ましい。
（５）本発明の第５の態様によると、第１乃至第４の態様のいずれか１つの態様の電池システム監視装置と、電池システムとを備える蓄電装置である。
（６）本発明の第６の態様によると、第５の態様の蓄電装置をそなえる電動駆動装置である。
（７）本発明の第７の態様によると、第１の態様の電池システム監視装置のバランシングスイッチのオン・オフのデューティ比の所定の値を算出する方法であって、この所定の値は、リークが発生した電圧検出線に設けられた電圧入力抵抗の抵抗値と、単電池セルの過充電保護電圧値と、単電池セルのＳＯＣが１００％の場合の電圧値とから算出される値である。
（８）本発明の第８の態様によると、第７の態様のバランシングスイッチのオン・オフのデューティ比の所定の値を算出する方法において、バランシングスイッチの実効抵抗値は、バランシング抵抗の抵抗値とバランシングスイッチのオン・オフのデューティ比とから前記算出された値に設定されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による電池システム監視装置を用いることにより、この電池システム監視装置を備えた蓄電装置では、確実に二次電池の過充電を避けることができ、蓄電装置ならびに蓄電装置を搭載しＨＥＶやＥＶ等の電動車両の安全性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施の形態の組電池の電池監視装置を含むハイブリッド自動車の電動駆動装置全体の構成を示す図である。
【図２】セル電圧検出のためのＲＣフィルタ回路と、バランシング回路の１つの例を示す。
【図３】セル電圧検出のためのＲＣフィルタ回路と、バランシング回路の他の例を示す。
【図４】セル電圧検出のためのＲＣフィルタ回路と、バランシング回路のさらに他の例を示す。
【図５】定電流でリチウムイオン電池を充電し、意図的に過充電状態とした場合の、ＳＯＣに対するセル電圧の変化とガス排出弁の動作を示す図である。
【図６】２つの電圧検出線間でリークが発生した場合のリーク電流を分かり易く示して、この場合のバランシング動作を説明するための図である。
【図７】セルグループの単電池セルの実電圧が揃った状態で、電圧測定のための電圧入力抵抗がある１つの値のときの、リーク抵抗（ＲＬ）の抵抗値と検出されるセル電圧の関係を示す図である。
【図８】セルグループの単電池セルの検出電圧が揃った状態で、電圧測定のための電圧入力抵抗がある１つの値のときの、リーク抵抗（ＲＬ）の抵抗値と単電池セルの実電圧の関係を示す図である。
【図９】リークが発生した場合に、高い電圧が検出されたセルのバランシング放電の様子を概略的に示す図である。
【図１０】リーク電流とバランシング電流の関係により、リークを発生しているセルの端子間電圧の実電圧がどの程度まで上昇する可能性があるかを示す図である。
【図１１】リーク発生しているセルの実電圧を、過充電保護電圧程度の電圧以下にするための制御を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図１〜図１１を参照して本発明を実施するための形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明による電池システム監視装置を備えた蓄電装置を、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）などに用いられる電池システムを備えた蓄電装置に対して適用した場合の例である。なお、本発明はＨＥＶに限らず、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）、鉄道車両などに搭載される各種蓄電装置に対して幅広く適用可能である。
【００１０】
以下の実施形態では、制御の最小単位となる蓄電・放電デバイスとして３．０〜４．２Ｖ（平均出力電圧：３．６Ｖ）の範囲に電圧を持つリチウムイオン電池を想定しているが、それ以外でもＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）の高すぎる場合（過充電）や低すぎる場合（過放電）に使用を制限するような、電気を蓄え放電可能なデバイスであれば何でもよく、ここでは、それらを総称して単電池あるいは単電池セルあるいは単にセルと呼ぶ。
【００１１】
また、以下に説明する実施形態では、単電池セルを複数個（概ね数個から十数個）直列に接続したものをセルグループと呼び、このセルグループを複数個直列に接続したものを電池モジュールと呼んでいる。更にこのセルグループあるいは電池モジュールを複数個直列または直並列に接続したものを電池システムと呼称する。セルグループ、電池モジュールおよび電池システムを総称して組電池と呼んでいる。各単電池セルのセル電圧を検出し、バランシング動作等を行いながら電池状態を監視するセルコントローラＩＣは通常セルグループ毎に設けられる。
【００１２】
図１は、本発明による電池システム監視装置を備えた蓄電装置を搭載したハイブリッド自動車用電動駆動装置の構成例を示す。ハイブリッド自動車の電動駆動装置は、車両コントローラ４００、モータコントローラ３００、バッテリコントローラ２００、複数のセルコントローラＩＣ１００、電池システム１３０、インバータ３４０、モーター３５０などを備えている。これらの内、車両コントローラ４００、モータコントローラ３００、バッテリーコントローラ２００、セルコントローラＩＣ１００およびインバータ３４０は、車両内に設置される通信回路を介して互いに情報の授受を行う。なお、電池システム１３０は、複数のセルグループ１２０を直列に接続したものであり、各セルグループ１２０はさらに、リチウムイオン電池等の二次電池の単電池セル１１０が複数個直列に接続されて構成されている。また、電池システム監視装置１０は、バッテリコントローラ２００、複数のセルコントローラＩＣ１００、セルコントローラＩＣ１００とセルグループ１２０の間に設けられた抵抗やコンデンサ等を含む接続回路を備えて構成されている。蓄電装置は、この電池システム監視装置１０と電池システム１３０から構成される。
【００１３】
バッテリコントローラ２００と複数のセルコントローラＩＣ１００との間の通信回路はループ状に接続されており、バッテリコントローラ２００から最上位のセルコントローラＩＣ１００へシグナルアイソレータ２０１を介して信号が伝送され、さらに最上位のセルコントローラＩＣ１００から最下位のセルコントローラＩＣ１００まで順に直列に信号が伝送され、最後に最下位のセルコントローラＩＣ１００からバッテリコントローラ２００へシグナルアイソレータ２０２を介して信号が伝送される。バッテリコントローラ２００は、ループ状の通信回路を介してすべてのセルコントローラＩＣ１００との間で情報の授受を行うことができる。
なお、ここではループ状の通信回路を介して信号伝送を行う例を示しているが、双方向通信回路を用いて構成することも可能であり、この場合はシグナルアイソレータ２０２は不要となる。さらに、図示はしないが、バッテリコントローラ２００からすべてのセルコントローラＩＣ１００へ並列に通信回路を接続し、パラレルに信号伝送を行うことも可能である。
【００１４】
車両コントローラ４００は、ハイブリッド自動車の運転者が操作するアクセルペダルやブレーキペダル、あるいは変速レバーなどの車両運転操作装置からの操作信号に基づいて車両の走行速度や制駆動力などを制御する。モータコントローラ３００は、車両コントローラ４００からの速度指令や制駆動力指令に基づいてバッテリコントローラ２００およびインバータ３４０を制御し、車両走行駆動用モータ３５０の回転速度およびトルクを制御する。
【００１５】
バッテリーコントローラ２００は、電圧センサ２１０、電流センサ２２０、温度センサ２３０により検出された電池システム１３０の電圧、電流、温度に基づいて電池システム１３０の充放電とＳＯＣ(State Of Charge)を制御するとともに、各セルコントローラＩＣ１００を制御して電池システム１３０を構成する複数の単電池セル（以下、単にセルという）１１０のＳＯＣを管理し、過充電状態とならないようにＳＯＣのばらつきを補正するための放電（以下、バランシング放電という）を行う。
【００１６】
なお、図１に示す一実施の形態の組電池の制御装置では、例えば４個のセル１１０が直列に接続されたセルグループ１２０が複数個直列に接続された電池システムを例示する。なお、セルグループ１２０を構成する単電池セル１１０の数は４個以上であってもよい。セルコントローラＩＣ１００はセルグループ１２０の仕様に合わせたものを使用する。
ハイブリッド自動車に搭載される電池システム１３０は多くのセルあるいはセルグループが直並列に接続され、両端電圧が数１００Ｖの高圧、高容量とした電池システムが一般的である。もちろんこのような高圧、高容量の電池システムに対しても本発明を適用することができる。
【００１７】
セルコントローラＩＣ１００は、電池システムを構成する複数のセル１１０を所定個数ごとにグループに分け、各セルグループ１２０ごとに設けられる。例えば、１００個のセル１１０が直列に接続された電池システム１３０を、セル４個ごとにグループ分けする場合には、２５組のセルコントローラＩＣ１００が用いられる。各セルコントローラＩＣ１００は、各セルグループ１２０を構成するセルそれぞれの端子間電圧を検出してバッテリコントローラ２００へ送信し、バッテリコントローラ２００からの指令にしたがってセル１１０ごとにバランシング電流の通電制御を行う。バランシング抵抗１０２は、各セルのＳＯＣのばらつきを補正するための各セルの放電（バランシング放電）の電流を制限するための抵抗であり、セル１１０ごとに設けられる。
【００１８】
電池システム１３０に充電された直流電力は正極側コンタクタ３１０、負極側コンタクタ３２０を介して平滑コンデンサ３３０およびインバータ３４０へ供給され、インバータ３４０により交流電力に変換されて交流モーター３５０に印加され、交流モーター３５０の駆動が行われる。この直流電力から交流電力への変換はインバータ３４０に備えられたスイッチング素子（不図示）のスイッチングによって行われる。一方、車両の制動時には、交流モータ３５０により発電された交流電力がインバータ３４０に備えられたダイオード素子（不図示）と平滑用コンデンサ３３０により直流電力に変換されて正極側コンタクタ３１０、負極側コンタクタ３２０を介して電池システム１３０に印加され、電池システム１３０の充電が行われる。
【００１９】
インバータ３４０の動作に伴ってリプルノイズ及びスイッチングノイズが発生する。これらのノイズは、平滑用コンデンサー３３０によって、ある程度低減されるが、完全には除去しきれず電池システム１３０に流れこみ、各セルの端子間電圧にはノイズ電流に比例したノイズ電圧が重畳する。このノイズはセル電圧の検出誤差となるため、電圧を測定する電圧測定回路（不図示）に入力される電圧信号はＲＣフィルタ等を用いて、ノイズを抑制しなければならない。なお、電圧測定回路（不図示）は、セルコントローラＩＣ１００内に設けられており詳細は省略する。
【００２０】
（ＲＣフィルタ回路及びバランシング回路の例）
図２にセルコントローラＩＣ１００を用いたセル電圧検出のためのＲＣフィルタ回路と、バランシング回路の例を示す。ここでは、図１に示す１つのセルグループ１２０で、４個の直列接続された単電池セル１１０の正負極端子が電圧検出線ＳＬ１〜５を介してセルコントローラＩＣ１００のセル電圧入力端子（ＣＶ端子）１０５に接続されている。各々の電圧検出線ＳＬ１〜５には、ＲＣフィルタを形成するセル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１が設けられている。また、各々のセルの正負極端子に接続された電圧検出線、すなわち２つの隣り合う電圧検出線の間にはコンデンサ１０３が接続され、ＲＣフィルタを形成している。
【００２１】
セルコントローラＩＣ１００はＧＮＤ端子（ＧＮＤ）１０７とＶｃｃ端子（ＶＣＣ）１０４を有している。ＧＮＤ端子は、直列接続された４個の単電池セルの内最低電位の単電池セルの負極とグラウンド線（ＧＬ）で接続されている。またＶｃｃ端子は、直列接続された４個の単電池セルの内最高電位の単電池セルの正極と電源線（ＧＬ）で接続されている。この電源線を介して供給されるセルグループの最高電位がセルコントローラＩＣ１００の動作電源Ｖｃｃとして使用される。
なお、セル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１の抵抗値とバランシング抵抗（ＢＳ抵抗、Ｒｂ）の抵抗値もそれぞれＲｃｖ、Ｒｂと表わす。
この明細書では、電圧検出線は、各単電池セルの正負極から、セルコントローラＩＣ１００内に設けられた、各単電池セルの端子間電圧を電圧測定回路（不図示）で測定するために電圧検出線を選択するマルチプレクサ（不図示）の入力までの配線を指す。
【００２２】
各セルには、バランシングスイッチ（ＢＳＷ）１０８とバランシング抵抗（ＢＳ抵抗、Ｒｂ）１０２の直列回路が各セルと並列に接続され、バランシングスイッチ１０８の制御でバランシング放電が行われる。バランシングスイッチ１０８は、セルコントローラＩＣ１００内部に設けられており、たとえばＭＯＳＦＥＴスイッチ等で構成されている。このバランシングスイッチ１０８は、バランシング端子（ＢＳ端子）１０６を介して、２本の配線（バランシング線ＢＬと呼ぶ）により、このバランシングスイッチに対応したセルの正負極端子に接続された２つの電圧検出線にそれぞれ接続されている。
【００２３】
（ＲＣフィルタ回路の変形例１）
図３はＲＣフィルタ回路の他の例であり、ＲＣフィルタのコンデンサ１０３がセルコントローラＩＣ１００のＧＮＤ端子１０７に接続されるものである。図２のＲＣフィルタの方式では、４個のコンデンサに同じ容量のものを用いた場合、接続されるセルに対応したＲＣフィルタの実効コンデンサ容量が変わるので、単電池セル毎にＲＣフィルタびカットオフ周波数特性が異なる。周波数特性を同一にするにはＲＣの定数を各セル毎に変更する必要があった。図３の方式では、ＲＣの定数は同一で良いが、コンデンサ１０３の耐圧は単電池セル４個分の電圧に耐えるように高くする必要がある。
【００２４】
（ＲＣフィルタ回路の変形例２）
図４はＲＣフィルタ回路のさらに他の例であり、コンデンサ１０３の接続点を直列電池の中点電位の電圧検出線（図４ではＳＬ３）に接続するものである。この方式でも、各セルに接続されたＲＣフィルタの定数は同一となる。また、コンデンサ５０４の耐圧が図３のＲＣフィルタ回路の半分で済む利点がある。
【００２５】
なお、図２の電圧検出線ＳＬ５とグラウンド線（ＧＬ）の間にコンデンサ１０３が接続されており、図３では電圧検出線ＳＬ１〜５の各々と、グラウンド線（ＧＬ）の間にコンデンサ１０３が接続されており、図４では電圧検出線ＳＬ３とグラウンド線（ＧＬ）の間にコンデンサ１０３が接続されている。これらの電圧検出線とグラウンド線との間にコンデンサ１０３を接続する代わりに、これらの電圧検出線と電源線（ＶＬ）との間にコンデンサ１０３を接続する回路構成も可能である。
このような回路構成の動作も図２〜４に示す回路構成と同様であり、以下の図２〜４を参照した説明から容易に分かるので、電圧検出線と電源線（ＶＬ）との間にコンデンサ１０３を接続する回路構成の図は省略する。
【００２６】
（リチウムイオン電池の特性とバランシング放電の必要性）
ここで、本発明による組電池の監視装置を備えた蓄電装置で用いる単電池セルの例としてリチウムイオン電池の特性について説明する。電池システム１３０を構成する複数の単電池セルのＳＯＣがばらつく原因としては、各セルの自己放電速度のばらつき、充放電効率のばらつき、制御回路の動作時消費電流および停止時暗電流のばらつきなどのいろいろな要素があるが、乗用車に搭載される電池は比較的、放置期間が長いため、自己放電（自然放電）のばらつきが主となる。リチウムイオン電池の場合は、システム起動時に各単電池セルのＯＣＶ（開路電圧）を測定して、これから各単電池セルのＳＯＣを算出する。ＯＣＶが高いとＳＯＣも高いので、このＯＣＶが高いセルのバランシング放電を行ってＳＯＣを低減し、電池システム１３０を構成する複数のセルのＳＯＣを揃えるようにする。
【００２７】
リチウムイオン電池は、ニッケル−水素やニッケル−カドミウム電池のように過充電状態において負極に発生した酸素を吸収する反応がないため、過充電でＳＯＣのばらつきを低減することはできない。したがって、リチウムイオン電池にとってバランシング放電機能は重要な機能であり、バランシング放電機能がないとＳＯＣのばらつきが発生するため、バッテリすなわち電池システム（組電池）として用いるとＳＯＣが高いセルとＳＯＣが低いセルとが発生してしまう。電池システムでは総電圧つまり平均のＳＯＣにより充放電を制御するため、充放電時にＳＯＣが低いセルは過放電状態になり、ＳＯＣが高いセルは過充電状態になる可能性がある。
【００２８】
リチウムイオン電池では、ＳＯＣが低いと負極の集電体である銅が溶出し、デンドライトとして析出して正極と負極との間の短絡を引き起こす可能性がある。このため、各セルが過放電の状態とならないように適宜充電が行われる。また、リチウムイオン電池では、過充電状態となると電解液の分解、正極および負極活物質の分解などの反応が起こり、その反応は不可逆反応であるばかりでなく、電池内の温度と内圧が上昇する。このような過充電状態を避けるために、リチウムイオン電池では、セルにガス排出弁を設けて安全に内圧を逃がす構造を取り入れている。
【００２９】
多くのセルを直並列に接続したバッテリーでは、バッテリーの総電圧を総電圧検出回路で検出するとともに、すべてのセルの電圧をセルコントローラＩＣ１００内の電圧測定回路で検出し、それらの検出値によりバッテリーの充放電制御を行っているので、バッテリー全体が過充電または過放電になる可能性は低い。しかし、セルコントローラＩＣ１００の電圧入力端子への電圧入力側での不具合（ＲＣフィルタのコンデンサ劣化、セルコントローラＩＣ１００内に設けられたＥＳＤ対策用のダイオード（例えば特開２０１０−１９３５８９号公報の図５参照）の劣化、あるいはセルコントローラＩＣ１００の電圧検出端子付近の絶縁不良等）で、あるセルの電圧測定が正常に行われない場合には、正常なバランシング放電が行われず、このセルが過充電となる可能性がある。例えば、セルコントローラＩＣ１００の電圧測定回路の入力側で、あるセルの電圧を低く検出するような故障が発生したとすると、当該セルの実際のＯＣＶが低くない場合であっても低い電圧が検出されるので、当該セルがバランシング放電の対象外になり、他のセルがバランシング放電の対象となる。そのため、バランシング放電終了後は、バランシング放電を行った分だけ他のセルのＳＯＣが低くなり、逆に当該セルのＳＯＣがその分だけ相対的に高くなる。見掛け上ＯＣＶの高いセルのバランシング放電を行って、ＯＣＶのばらつきを低減した状態で全セル（電池システム）の充電が行われるので、このような動作が繰り返されると、電池システムの総電圧は見かけ上、正常なままで、当該セルのみ過充電状態になる。
【００３０】
このようなセル電圧測定回路の入力側の不具合にともなう過充電状態を防止するため、および電圧測定回路自体の故障によるセル電圧の誤測定を避けるため、従来の組電池の制御装置では、すべてのセルの電圧測定回路を二重系とするように、電圧測定回路を備えたセルコントローラＩＣ１００を２系統設け、一方のセルコントローラＩＣ１００の電圧測定機能で不具合が生じても他方のセルコントローラＩＣ１００での電圧測定機能でセル電圧を確実に検出できるようにすることが行われてきた。
【００３１】
（リチウムイオン電池の過充電時の挙動）
次に、リチウムイオン電池の過充電状態における挙動例を説明する。図５は、定電流でリチウムイオン電池を充電し、意図的に過充電状態とした場合の、ＳＯＣに対するセル電圧の変化とガス排出弁の動作を示す図である。図から明らかなように、ＳＯＣの上昇にともなってセル電圧が上昇し、ＳＯＣが２８０％程度で内圧が上昇してガス排出弁が動作している。このリチウムイオン電池では、ＳＯＣが２３０％以上でガス排出弁が動作する可能性があるため、ＳＯＣ２３０％以上をガス排出弁作動領域とする。ガス排出弁作動領域の下限のＳＯＣは、リチウムイオン電池の特性に大きく依存し、正極活物質、負極活物質、電解液組成などのいろいろな条件により異なる。図５に示すガス排出弁作動領域は一例を示したものである。
【００３２】
しかし、ＳＯＣが大きくなるとセル電圧が上昇してガス排出弁作動領域に近づくという特性は、すべてのリチウムイオン電池に共通の特性である。そのため、従来の電池システムの制御装置では、過充電と判断するセル電圧を、ＳＯＣ１００％におけるセル電圧から、ガス排出弁作動領域の下限ＳＯＣにおけるセル電圧までの間のセル電圧に設定し、冗長系の過充電検出回路の検出電圧も上記ＳＯＣ範囲内のセル電圧の値に設定して、この過充電となる電圧以上に充電されないように充放電制御を行っている。
【００３３】
（リークの発生）
前述のように、リークはＲＣフィルタのコンデンサ劣化、セルコントローラＩＣ１００内に設けられたＥＳＤ対策用のダイオード劣化、あるいはセルコントローラＩＣ１００の電圧検出端子付近の絶縁不良等で発生する可能性がある。以下ではこれらの中でＲＣフィルタのコンデンサでリークが発生したとして説明する。他の原因でリークが発生した場合も全く同様に理解することができ、以下で説明する本発明による電池システムの動作を適用することができる。
また、以下では、図２に示すように、セル毎にこれらのセルの正負極に接続された２つの電圧検出線の間にＲＣフィルタのコンデンサ１０３がセルと並列に接続されている場合について説明する。なお、コンデンサ１０３にリークが発生したことにより検出電圧が低下したセルをリーク発生セルと呼ぶ。ただし、これはあくまで呼称であって、実際にこのセルがリークしていることを意味するものではない。
【００３４】
（ＲＣフィルタのコンデンサでリークが発生した場合のセル電圧測定値）
ここでは説明を簡単にするため、直列に接続された３つのセルの中央のセルの正負極に接続された２つの電圧検出線の間に接続されたコンデンサ１０３でリークが発生したとして説明する。このコンデンサ１０３のリークを、コンデンサ１０３に並列に接続されたリーク抵抗（ＲＬ）１３１で表わす。なお、図６は、見易いように、図２のセルコントローラＩＣ１００内に設けられたバランシングスイッチ１０８を外に抜き出して示し、セルコントローラＩＣ１００の記載を省略したものでる。
【００３５】
セル２の実電圧をＶｃ２とすると、セルコントローラＩＣ１００のセル２の電圧入力端子（ＣＶ端子）間の電圧Ｖ２は以下の式（１）で示される。
Ｖ２＝Ｖｃ２×ＲＬ／（２×Ｒｃｖ＋ＲＬ）                       ・・・・・（１）
セル２が接続された２つのＣＶ端子間において、リーク抵抗（ＲＬ）１３１に流れるリーク電流ＩＬは、電圧検出線ＳＬ２、ＳＬ３の電圧入力抵抗Ｒｃｖにも流れ、この２つの電圧入力抵抗による電圧降下のため、ＣＶ端子間の電圧はセル２の実電圧より低く測定される。
【００３６】
また、セル１、セル３の実電圧をそれぞれＶｃ１、Ｖｃ３とすると、セル１の検出電圧である、電圧検出線ＳＬ１とＳＬ２が接続されたＣＶ端子間の電圧Ｖ１、およびセル３の検出電圧である、電圧検出線ＳＬ３とＳＬ４が接続されたＣＶ端子間の電圧Ｖ３はそれぞれ以下の式（２）、（３）で示される。
Ｖ１＝Ｖｃ１＋Ｖｃ２×Ｒｃｖ／（２×Ｒｃｖ＋ＲＬ）              ・・・・・（２）
Ｖ３＝Ｖｃ３＋Ｖｃ２×Ｒｃｖ／（２×Ｒｃｖ＋ＲＬ）              ・・・・・（３）
式（２）、（３）に示されるように、セル２のリーク抵抗１３１で流れるリーク電流により、セル１および３のＣＶ端子間電圧は逆に上昇し、それぞれの実電圧より高い電圧値が測定される。
【００３７】
これは、電圧検出線ＳＬ２が接続されたＣＶ端子での電位が、電圧検出線ＳＬ２に設けられたセル電圧入力抵抗Ｒｃｖにより低下し、また電圧電出線ＳＬ３が接続されたＣＶ端子での電位が、電圧検出線ＳＬ３に設けられたセル電圧入力抵抗Ｒｃｖにより上昇するためである。
言い換えれば、リーク電流によりＣＶ端子での電圧降下を生じるセル電圧入力抵抗Ｒｃｖが設けられた電圧検出線の上側のセルの検出電圧は上昇し、リーク電流でＣＶ端子での電圧上昇を生じるセル電圧入力抵抗Ｒｃｖが設けられた電圧検出線の下側のセルの検出電圧とは共に上昇することになる。
【００３８】
図７は、簡単のため、たとえば、Ｖｃ１＝Ｖｃ２＝Ｖｃ３＝３．６Ｖ、Ｒｃｖ＝３０Ωとした場合に、リーク抵抗（ＲＬ）の抵抗値と検出されるセル電圧の関係を示す。図に示すように、リーク抵抗が小さくなるほど、リークが発生したセル（セル２）の検出電圧が低くなる。逆に、リークが発生したセルの上下のセル（セル１、セル３）では、セルの検出電圧は高くなる。この例では、リーク抵抗（ＲＬ）１３１の抵抗値が１００Ωまで低下した場合、３．６Ｖの実電圧はリークを発生したセルの端子間電圧の検出値は２．２５Ｖとなり、リークを発生したセル（セル２）の上下のセル（セル２、３）での端子間電圧の検出値は４．２Ｖを超える電圧として検出される。
【００３９】
後述の説明から分かるように、ＲＣフィルタのコンデンサやセルコントローラＩＣ１００内のＥＳＤ対策ダイオード等、またセルコントーラＩＣ１００のＣＶ端子付近の配線パターン等の絶縁不良は、通常徐々に進行する。何らかのノイズ等の影響で、もしもこのリークが、ある時点で突然増大した場合、セル電圧の検出値は４．２Ｖを超えて４．３５Ｖの過充電保護電圧を上回り、過充電として異常を検出される可能性がある。
【００４０】
なお、過充電保護電圧は、これ以上充電させない電圧である。また、図５で説明したように、リチウムイオン電池はある電圧以上では発熱が増加し、さらに電圧が上昇すると電極や電解液の劣化（化学変化）が起こり、不可逆的に電池が劣化し、一旦電圧は低下する。その後、さらに充電を続けると、図５で説明したように、電解液が分解してガスが発生し、ガス排出弁が作動する。
したがって、この過充電保護電圧は、発熱の問題が起きないような余裕をもった電圧に設定する。この電圧はリチウム電池の組成や構造によって異なるので、上記の４．３５Ｖはあくまであるリチウムイオン電池での例である。また同様に過放電保護電圧もあるが、ここでは説明は省略する。
【００４１】
図８は、図７とは逆に、各単電池セルで検出された端子間電圧が、Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖ３＝３．６Ｖの場合に、各々のセルの実電圧とリーク抵抗（ＲＬ）１３１の抵抗値の関係を示したものである。ここでもＲｃｖ＝３０Ωとしている。
リーク抵抗（ＲＬ）１３１の抵抗値が３００Ωの場合、端子間電圧の測定で３．６Ｖが検出されていても、リークの発生しているセルの実電圧は４．３５Ｖとなっている。さらにリーク抵抗ＲＬが１００Ωまで低下した場合には、リーク発生セルの実電圧は約５．８Ｖに達する可能性がある。
しかしながら、バランシング抵抗１０２とセル電圧入力抵抗１０１が適切な値に設定された、本発明による組電池の監視装置を用いることにより、セルの実電圧が過充電保護電圧以上とならないようにすることができる。以下、このバランシング抵抗１０２とセル電圧入力抵抗１０１の抵抗値の設定について説明する。
【００４２】
（リーク発生時のバランシング電流の計算値と実際の電流値）
図６、図７、図９を参照してリーク発生時のバランシング放電について説明する。
図７は、たとえば、図６のセル２の電圧検出線ＳＬ２、ＳＬ３が接続された、２つのセル電圧入力端子１０５の間でリークが発生し、その上下のセル１、セル３で高い電圧が検出された場合を示している。ただし、ここではセル１〜３は、全て同程度の実電圧（＝３．６Ｖ）になっているとする。またＲｃｖ＝３０Ωとして計算してある。
式（２）、（３）で説明したように、セル１、セル３では実電圧が３．６Ｖであるが、リーク抵抗（ＲＬ）１３１の抵抗値が小さくなると、検出される電圧は高くなる。またセル２の検出電圧は逆に低くなるが、セル２での検出電圧の低下の大きさはセル１、セル３での検出電圧の増加の大きさより大きい。検出電圧があまりに低い場合には、過放電状態であるとして判断されて警告が発せられ、電池システムの使用停止等の対応が行われる。しかし、過放電の場合は過充電の場合のような発熱やセル内部の圧力増大等の問題は発生しない。ここでは過充電となるような動作とこれを防ぐための本発明による電池システム監視装置の動作について説明する。
【００４３】
図７で、リーク抵抗ＲＬが３００Ωの場合を考える。リークが発生したセル２の上下のセル１、３では実電圧３．６Ｖより高い３．９Ｖがセルの端子間電圧（セル電圧）として検出される。電池システムの複数の単電池セルでこのようにセル電圧にばらつきが発生すると、高いセル電圧の単電池セルで、検出された電圧を下げる動作すなわちバランシング放電が行われる。このバランシング放電は、図６に示すように、バランシングスイッチ（ＢＳＷ）１０８をオンとして行う。これによりバランシング放電電流（ＩＢ）１３３が流れる。
バランシング放電時間は、検出されたセル電圧とバランシング抵抗で算出されるバランシング電流とこのセルのＳＯＣに基づいて算出される。なお、算出方法については種々の方法があり、ここでは説明は省略する。
バランシング放電がセルの実電圧でなく、検出された電圧に基づいて行われるので、算出されたバランシング電流は、実電圧に基づくものに比べ、約８．３％（３．９Ｖ／３．６Ｖ＝１．０８３）大きくなる。この状態で放電を行うと、予定した電流量が放電されないので、放電終了後のこのセルの電圧は当初予定した電圧まで低下せず、放電終了後に検出される電圧は、バランシング未達の状態であるやや高めの電圧となる。この高めの電圧が検出されると、再度バランシング放電が行われ、結局検出された電圧ばらつきを解消するようなバランシング放電が行われる。
【００４４】
図９は、このバランシング放電の様子を概略的に示したものである。直線Ａはセルの端子間電圧のばらつきで放電対象となるものの大きさΔＶが実電圧と検出電圧とで一致することを示し、直線Ｂは、上記の理由によってこのΔＶが解消されず実電圧が予定していた電圧まで低下しないことを示している。
当初検出されたセル電圧で１回目のバランシング放電を行っても、実電圧のΔＶは直線Ａ（ΔＶ１）から直線Ｂ（ΔＶ２）までしか低下しない。バランシング放電未達となった電圧（ΔＶ２）分は、次回のセルの端子間電圧測定時に検出され、さらにバランシング放電される（２回目のバランシング放電）。このようにして、検出電圧に基づくバランシング放電が行われ、結局検出電圧に基づくセル電圧のばらつきΔＶだけ実電圧も低下することになる。
【００４５】
このように、バランシング放電によって、複数のセルの端子間電圧のばらつきが解消されるが、この端子間電圧は実電圧にもとづくものではなく、検出電圧に基づくものである。バランシング放電によって、全てのセルの電圧は一旦低い電圧に揃えられ、さらに充電されるか、あるいは、バランシング放電と充電を交互に行ってもよい。充電後に全てのセルの検出電圧が３．６Ｖに揃えられたとすると、セルの実電圧は図８に示すグラフに基づきリーク抵抗に応じた値となる。たとえば、リーク抵抗３００Ωで、セル１、３は３．２５Ｖ、セル２は４．３５Ｖとなる。
【００４６】
なお、バランシング抵抗（Ｒｂ）１０２は、数十Ω〜数百Ωであるが、バランシングスイッチ（ＢＳＷ）１０８のオン／オフの切り替え制御（デューティ制御）により、平均電流を適宜低減できる。すなわち、ＢＳＷ１０８のデューティ制御によって、抵抗値が実効的に可変なバランシング抵抗Ｒｂｅｆとすることができる。以下の説明でも、バランシング抵抗はデューティ制御を含む実効的なバランシング抵抗Ｒｂｅｆとする。
【００４７】
（バランシング放電によるリーク発生セルの過充電）
図１０は、リーク電流とバランシング電流の関係により、リークが発生しているセルの端子間電圧の実電圧がどの程度まで上昇する可能性があるかを示している。ただし、ここでは最初全てのセルの端子間電圧が実電圧で４．１Ｖ、すなわち通常１００％のＳＯＣに対応する電圧になっているとしている。また、セル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１は、１００Ωとしている。
図６での記載に合わせて、リーク電流（ＩＬ）１３２は、以下の式（４）で算出される。
ＩＬ＝Ｖｃ２／（２×Ｒｃｖ＋ＲＬ）                                      ．．．（４）
ただし、リーク電流を算出するために、図１０の横軸は純粋なリーク抵抗ＲＬでなく、リーク放電抵抗２×Ｒｃｖ＋ＲＬとしているので、横軸が２００Ωの所で、ＲＬ＝０Ωとなり、これが最大のリーク電流となる。
【００４８】
実効バランシング抵抗Ｒｂｅｆが約５１２Ωであるとすると、上記で説明したように、バランシング電流ＩＢは実電圧で考えてよいので、ＩＢ＝４．１Ｖ／５１２Ω＝０．００８Ａとなる。
リーク電流ＩＬは、リーク抵抗ＲＬが小さいほど増加し、リーク放電抵抗２×Ｒｃｖ＋ＲＬが５１２Ωの所でバランシング電流と交差する。リーク抵抗（ＲＬ）１３１は、この交差点で約３１２Ωとなる。
【００４９】
図１０で、リーク放電抵抗が５１２Ωより大きい所ではバランシング電流の方がリーク電流より大きい。電池システムでは、バランシング放電だけでなく、全セルの充電も適宜行われる。このような状態では、リークが発生している単電池セルではバランシング放電が行われないので、このバランシング放電の分だけ充電され、その実セル電圧は増加する。このリークを起こしているセルの実電圧が図１０の「実セル電圧」の曲線として示されている。
【００５０】
上記の説明を言い換えると、実効バランシング抵抗Ｒｂｅｆとリーク放電抵抗が一致すればバランシング電流とリーク電流が一致するので、リーク発生後のバランシング放電と充電により、全セル電圧の検出電圧がＳＯＣ＝１００％の電圧に対応する電圧Ｖ（Ｆ、Ｄ）（Ｆはフル充電、Ｄは検出電圧を意味する）に揃えられた場合、リークが発生しているセルの実電圧Ｖ（Ｆ、Ｒ）（Ｆはフル充電、Ｒは実電圧を意味する）は、以下の式（５）で表わされる電圧まで上昇する可能性がある。
Ｖ（Ｆ、Ｒ）＝Ｖ（Ｆ、Ｄ）×（Ｒｂｅｆ＋Ｒｃｖ）／Ｒｂｅｆ                ．．．（５）
ここでＲｂｅｆ＝２×Ｒｃｖ＋ＲＬとなっている。
図１０および図１１に示されている、リーク発生セルの実電圧はこの式（５）で表わされるものである。
【００５１】
リークは、通常、最初わずかなリークから始まり、次第にリーク電流が増加する。すなわち、リーク発生当初はリーク抵抗は大きいが、次第にリーク抵抗が小さくなり、リーク電流が増加する。
図１０では、リーク抵抗は図右側の大きな値から始まり、左側に進んでゆくが、リーク放電抵抗が５１２Ωまでは、リークが発生しているセルの実電圧が増加する。５１２Ω以下になるとリーク電流の方が、バランシング電流より大きいので、リーク発生しているセルの実電圧は逆に低下する。
したがって最も高い実電圧が発生する可能性のある場合は、リーク抵抗が３１２Ω（リーク放電抵抗が５１２Ω）となる場合で、この場合は図１０の上側に示す電圧到達可能限界まで電圧が上昇する可能性がある。
【００５２】
図１１は、リーク発生しているセルの実電圧を、上記の過充電保護電圧程度の電圧である４．３０Ｖ以下にするための制御を説明するための図である。図１１でも図１０の場合と同様に、最初全てのセルの実電圧が４．１Ｖであったとする。
上記の説明で分かるように、リークが発生したセルの実電圧の最大到達電圧を４．３０Ｖとするには、最大到達電圧が４．３０Ｖとなるリーク放電抵抗４０００Ωでリーク電流ＩＬの直線とバランシング電流の直線が交差するようにすればよい。
バランシングスイッチ１０８に実効抵抗値Ｒｅｆが、このリーク放電抵抗４０００Ωとなるように、バランシングスイッチのデューティを制御すればよいことになる。
【００５３】
以上で説明したリーク発生時のバランシング放電において、さらに分かり易くまとめ直すと以下のようになる。
式（５）のＶ（Ｆ、Ｄ）は、単電池セルがＳＯＣ＝１００％の時の電圧になるので、これをさらにＶＦとする。またＶ（Ｆ、Ｒ）は、それ以上の電圧とならないようにするための、図１０、１１に示す到達最大電圧であり、これをＶｍａｘとする。すなわち式（５）をこれ等価な式（６）で表わす。
Ｖｍａｘ＝ＶＦ×（Ｒｂｅｆ＋Ｒｃｖ）／Ｒｂｅｆ                              ．．．（６）
ただし、ここでＶｍａｘ＝Ｖ（Ｆ、Ｒ）、ＶＦ＝Ｖ（Ｆ、Ｄ）、Ｒｂｅｆ＝実効バランシング抵抗である。
【００５４】
式（６）を変形すると、ＲｂｅｆとＲｃｖの関係が明瞭になる。
Ｒｂｅｆ＝Ｒｃｖ×ＶＦ／（Ｖｍａｘ−ＶＦ）                                  ．．．（７）
Ｖｍａｘは前述の過充電保護電圧、ＶＦはＳＯＣ１００％のセル電圧、Ｒｂｅｆは実効バランシング電圧すなわちＲｂｅｆ＝Ｒｂ×デューティ比である。
【００５５】
通常、セル電圧入力端子（ＣＶ端子）１０５に入力される各単電池セルの端子電圧に重畳するノイズを除去するために、セル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１とコンデンサ１０３とで構成されるＲＣフィルタの定数がまず設定される。
このＲｃｖの抵抗値に対応する実効バランシング抵抗をＲｂｅｆ式（７）から求められる値以上とすれば、リーク発生したセルにおける実電圧を過充電保護電圧Ｖｍａｘ以下とすることができる。
【００５６】
以上説明したように、本発明では、リーク発生時のセルバランス動作による過充電が、バランシング電流からリーク電流を減じた電流で行われることに着目し、実質的に到達する電流を電池が安全な電圧範囲になるように、バランシング電流を設定するものである。
そのためには、セルの使用上限電圧であるＳＯＣ１００％となる場合の電圧と、バランシング電流と等しいリーク電流が流れた場合の電圧検出誤差の和が、安全な電圧範囲に入る様に、すなわち過充電保護電圧以下となるように、ＲＣフィルタの抵抗値とセルの使用上限電圧と過充電保護電圧とから、バランシング抵抗の実効抵抗を決めればよい。
すなわち、上記の式（７）で設定される実効バランシング抵抗の値に設定することにより、セルコントローラＩＣの電圧測定回路の入力側のどこかでリークが発生したとしても、リーク発生時の過充電を避けることができる。
【００５７】
上記の説明では、１つのセルグループ１２０とこのセルグループ１２０を監視するセルコントローラＩＣ１００の例について本発明による組電池の監視装置の動作について説明した。また、この組電池の監視装置でのバランシング放電動作について、３つの単電池セルの中央のセルでリークが発生したとして説明した。
セルグループ１２０の複数の単電池セル１１０の最上位（高電位側）あるいは最下位（低電位側）でリークが発生した場合には、最上位のセルの隣の下位のセル、あるいは最下位のセルの隣の上位のセルに対して、上記の説明と同様な方法が適用できることは、式（２）あるいは（３）の説明で明らかである。
【００５８】
（ＲＣフィルタ回路の変形例１、２でのバランシング放電）
尚、上記の説明ではＲＣフィルタのコンデンサはセルコントローラＩＣ１００の電圧検出端子（ＣＶ端子）間に接続されると想定されているが、ＲＣフィルタのコンデンサがセルコントローラＩＣ１００のグラウンド（ＧＮＤ）に接続される場合（ＲＣフィルタ回路の変形例１、図３）、あるいはセルグループの中間電位の電圧検出線に接続される場合（ＲＣフィルタ回路の変形例２、図４）あるいは別の個所に接続される場合がある。その場合でも、コンデンサにリーク電流が流れることにより、ＲＣフィルタのＲ（Ｒｃｖ）で電圧降下が発生し、セル電圧検出値の低下は発生するので、同様に考えることができる。
【００５９】
すなわち、リーク放電電流が流れる電圧検出線をセル電圧の電圧検出線として用いているセルの検出電圧がリークによって影響を受け、上昇する。検出電圧の低下したセルがバランシング電流分過充電されるので、その過充電の到達電圧は、バランシング電流値と同一のリーク電流が流れた場合に発生する誤差と、電池の使用上限電圧の和となる。
【００６０】
これらのＲＣフィルタ回路の変形例においても、上記で説明したような、リーク放電電流とバランシング放電電流が同じ大きさとなる条件の、セル電圧入力抵抗Ｒｃｖと実効バランシング電流Ｒｂｅｆの関係を同様に求めることができる。
説明を簡単にするため、リーク発生が検出されたときの全単電池セルの実電圧は同じとなっており、充放電後の全単電池セルの検出電圧が同じになるとする。これは上記の図２のＲＣフィルタ回路での説明と同等の条件である。
図２ではＲＣフィルタ回路のコンデンサの印加電圧が、単電池セル１個分となっているが、図３、図４の場合は、図２の場合と比較して、コンデンサが接続される２つの電圧検出線の間の電池の個数分だけ印加電圧が増えることになる。
したがって、リーク放電電流も電池の個数分だけ増加する。これと同じバランシング放電電流を流すには、上記の図２のＲＣフィルタ回路での説明の場合と比較して、実効バランシング抵抗を電池の個数分だけ小さい値とすればよい。
【００６１】
たとえば、図３のＲＣフィルタ回路で、電圧検出線ＳＬ２とグラウンド線（ＧＬ）との間に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生した場合、リーク放電電流によって、電圧検出線ＳＬ２が接続されたＣＶ端子の電位が低下し、電圧検出線ＳＬ２の上側のセル（セル１）の検出電圧が上昇する。
この検出電圧の上昇の大きさは、電圧検出線ＳＬ２とＳＬ５の間に３個の単電池セルがあるので、図２の場合に比べ３倍となる。これに対応してリーク放電電流は３倍となり、またこれにバランスするための実効バランシング抵抗は１／３になる。
【００６２】
しかしながら、１つのコンデンサ１０３でリーク発生が検出された時には、他のコンデンサにおいても、劣化が始まっている可能性がある。あるいは、コンデンサ以外の部分、たとえばセルコントローラＩＣ１００のセル電圧入力端子（ＣＶ端子）１０５付近の配線パターンでも絶縁の劣化が始まっている可能性がある。安全性の観点からは、たとえば上記のように図３の電圧検出線ＳＬ２とグラウンド線（ＧＬ）の間でのリークの場合であっても、セル１のバランシングスイッチのデューティ比を１／３にせず、式（７）で算出される、セル電圧１個分の場合の実効バランシング抵抗とすることが望ましい。
【００６３】
以上の説明は、ＲＣフィルタ回路のコンデンサ１０３が図２〜４に示すように接続されている場合について説明した。前述のように、グラウンド線（ＧＬ）にコンデンサ１０３の一端を接続する回路構成の代わりに、電源線（ＶＬ）にコンデンサ１０３の一端を接続する回路構成であっても上記と同様なバランシング動作が可能であることは明白であり、この詳細な説明は省略する。ただし、この場合でも、上記の説明と同様に、リーク電流によりＣＶ端子での電圧上昇を生じるＲｃｖが設けられた電圧検出線の上側のセルの検出電圧は低下し、また、リーク電流によりＣＶ端子での電圧降下を生じるＲｃｖが設けられた電圧検出線の上側のセルの検出電圧が上昇することになる。
また、以上の説明では、リークがＲＣフィルタのコンデンサ１０３で発生するとして説明したが、これ以外の原因、たとえば電圧入力端子（ＣＶ端子間）での配線基板の絶縁不良や、セルコントローラＩＣ１００内のＥＳＤ対策用ダイオードの絶縁不良等でもリークが発生する可能性がある。しかし、これらの場合も上記のコンデンサでのリークの場合と全く同様に理解することができるので、これらの説明も省略する。
【００６４】
以上の説明は本発明の実施形態の例であり、本発明はこれらの実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の特徴を損なわずに様々な変形実施が可能である。したがって、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【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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【国際調査報告】
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