(57)【要約】【課題】組電池を構成するセルと、セルの充電状態を制御する組電池充電状態制御装置との間の断線を検出することができる組電池充電状態制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の充電状態制御装置は、セル短絡回路と、マイクロコンピュータとを備えている。隣接するセルに接続されるセル短絡回路の入力インピーダンスは、互いに異なる値に設定されている。マイクロコンピュータは、セル短絡回路が隣接するセルを交互に繰返し短絡しているとき、セルとセル短絡回路との間で断線が発生していると判定する。これにより、セルと充電状態制御装置との間の断線を確実に検出することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
組電池を構成する直列接続された複数のセルに接続され前記セルの電圧に基づいて前記セルを短絡する短絡回路を備えた組電池充電状態制御装置において、
前記短絡回路は、隣接する前記セル毎に、前記セルの接続される入力端子間の短絡前の入力インピーダンスが異なり、さらに、前記短絡回路の作動状態に基づいて前記セルと前記短絡回路との間の断線を検出する断線検出回路を有することを特徴とする組電池充電状態制御装置。
【請求項２】
前記短絡回路は、隣接する前記セル毎に、抵抗値の異なる抵抗を、前記セルの接続される入力端子間に有することを特徴とする請求項１記載の組電池充電状態制御装置。
【請求項３】
前記短絡回路は、前記セルの電圧が短絡電圧閾値より大きくなると前記セルを短絡し、
前記断線検出回路は、前記短絡回路が隣接する前記セルを交互に繰返し短絡したとき、隣接する前記セル相互の接続点と前記短絡回路との間で断線が発生していると判定することを特徴とする請求項１又は２記載の組電池充電状態制御装置。
【請求項４】
組電池を構成する直列接続された複数のセルに接続され前記セルの電圧に基づいて前記セルを短絡する短絡回路と、組電池を構成する直列接続された複数のセルに接続され前記セルの電圧に基づいて前記セルの異常を検出する異常検出回路とを備えた組電池充電状態制御装置において、
前記短絡回路及び前記異常検出回路は、隣接する前記セル毎に、前記セルの接続される入力端子間の短絡前の合成入力インピーダンスが異なり、さらに、前記異常検出回路の出力に基づいて前記セルと前記短絡回路及び前記異常検出回路との間の断線を検出する断線検出回路を有することを特徴とする組電池充電状態制御装置。
【請求項５】
前記短絡回路は、隣接する前記セル毎に、抵抗値の異なる抵抗を、前記セルに接続される入力端子間に有することを特徴とする請求項４記載の組電池充電状態制御装置。
【請求項６】
前記異常検出回路は、隣接する前記セル毎に、抵抗値の異なる抵抗を、前記セルの接続される入力端子間に有することを特徴とする請求項４記載の組電池充電状態制御装置。
【請求項７】
前記短絡回路は、前記セルの電圧が短絡電圧閾値より大きくなると前記セルを短絡し、
前記異常検出回路は、前記セルの電圧を過充電電圧閾値と比較することで前記セルの過充電状態を検出し、
前記断線検出回路は、前記異常検出回路が前記セルの過充電状態を繰返し検出したとき、前記セルと前記短絡回路及び前記異常検出回路との間で断線が発生していると判定することを特徴とする請求項４乃至６記載の組電池充電状態制御装置。
【請求項８】
前記短絡回路は、前記セルの電圧が短絡電圧閾値より大きくなると前記セルを短絡し、
前記異常検出回路は、前記セルの電圧を過放電電圧閾値と比較することで前記セルの過放電状態を検出し、
前記断線検出回路は、前記異常検出回路が前記セルの過放電状態を繰返し検出したとき、前記セルと前記短絡回路及び前記異常検出回路との間で断線が発生していると判定することを特徴とする請求項４乃至６記載の組電池充電状態制御装置。
【請求項９】
前記短絡回路は、前記セルの電圧が短絡電圧閾値より大きくなると前記セルを短絡し、
前記異常検出回路は、前記セルの電圧を過充電電圧閾値及び過放電電圧閾値と比較することで前記セルの過充電状態及び過放電状態を検出し、
前記断線検出回路は、隣接する前記セルに接続された前記異常検出回路が互いに過充電状態と過放電状態とを交互に繰返し検出したとき、隣接する前記セル相互の接続点と前記短絡回路及び前記異常検出回路との間で断線が発生していると判定することを特徴とする請求項４乃至６記載の組電池充電状態制御装置。
【請求項１０】
組電池を構成する直列接続された複数のセルに接続され前記セルの電圧に基づいて前記セルを短絡する短絡回路を備えた組電池充電状態制御装置において、
さらに、隣接する前記セルの一方を前記短絡回路で短絡させるとともに、前記短絡後の前記短絡回路の作動状態に基づいて前記セルと前記短絡回路との間の断線を検出する断線検出回路を有することを特徴とする組電池充電状態制御装置。
【請求項１１】
前記断線検出回路は、複数の前記セルを前記短絡回路でそれぞれ１つ置きに短絡させることを特徴とする請求項１０記載の組電池充電状態制御装置。
【請求項１２】
前記断線検出回路は、複数の前記セルを前記短絡回路で順次短絡させることを特徴とする請求項１１記載の組電池充電状態制御装置。
【請求項１３】
前記断線検出回路は、複数の前記セルを前記短絡回路で同時に短絡させることを特徴とする請求項１１記載の組電池充電状態制御装置。
【請求項１４】
前記短絡回路は、前記セルの電圧が短絡電圧閾値より大きくなると前記セルを短絡し、
前記断線検出回路は、隣接する前記セルに接続された前記短絡回路が隣接するセルを交互に繰返し短絡したとき、隣接する前記セル相互の接続点と前記短絡回路との間で断線が発生していると判定することを特徴とする請求項１１乃至１３記載の組電池充電状態制御装置。
【請求項１５】
車両に搭載された組電池の充電状態を制御することを特徴とする請求項１乃至１４記載の組電池充電状態制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組電池の充電状態を制御する組電池充電状態制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、組電池の充電状態を制御する組電池充電状態制御装置として、特開２００２−３２５３７０号公報に開示されているセルばらつき調整装置がある。セルばらつき調整装置は、組電池を構成するセルグループ毎に設けられ、セルグループを構成する複数の単位セルの充電状態を均等化する装置である。セルばらつき調整装置は、分圧回路と、比較回路と、論理回路と、放電回路とを備えている。
【０００３】
分圧回路は、セルグループを構成する複数の単位セルに接続されている。分圧回路は、セルグループのグループ電圧を単位セルの数に応じて均等に分圧し、単位セルのセル電圧の制御目標となる基準電圧を出力する。分圧回路の出力した基準電圧は比較回路に入力される。比較回路は、分圧回路の出力した基準電圧を対応する単位セルのセル電圧と比較し、比較結果に応じた信号を出力する。比較回路の出力した信号は論理回路に入力される。論理回路は、比較回路の出力した信号に基づいて、単位セル毎の放電の可否を判定する。論理回路の出力は放電回路に入力される。放電回路は、論理回路の出力に基づいて対応するセルを短絡して放電させ、単位セルのセル電圧を分圧回路の出力する基準電圧に制御する。
【特許文献１】特開２００２−３２５３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、セルグループを構成する複数の単位セルとセルばらつき調整装置との間で断線が発生した場合、分圧回路は、セルグループのグループ電圧に基づいた基準電圧を出力できなくなることがある。また、比較回路は、基準電圧を単位セルのセル電圧と比較することができなくなる。これにより、セルばらつき調整装置は、セルグループのグループ電圧及び単位セルのセル電圧に基づいて、複数ある単位セルの充電状態を制御することができなくなる。そのため、単位セルとセルばらつき調整装置との間の断線を確実に検出する必要がある。しかし、前述したセルばらつき調整装置では、単位セルとセルばらつき調整装置との間の断線を検出することはできない。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、組電池を構成するセルと、セルの充電状態を制御する組電池充電状態制御装置との間の断線を検出することができる組電池充電状態制御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】
【０００６】
そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、隣接するセルに接続される短絡回路の入力インピーダンスを異なる値にすることで、短絡回路の作動状態から、また、短絡回路及び異常検出回路の合成入力インピーダンスを異なる値にすることで、異常検出回路の異常検出状態から、さらに、短絡回路でセルを一時的に短絡した後の短絡回路の作動状態から、セルと短絡回路、短絡回路及び異常検出回路との間の断線を検出することができることを思いつき、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、請求項１に記載の組電池充電状態制御装置は、組電池を構成する直列接続された複数のセルに接続され前記セルの電圧に基づいて前記セルを短絡する短絡回路を備えた組電池充電状態制御装置において、前記短絡回路は、隣接する前記セル毎に、前記セルの接続される入力端子間の短絡前の入力インピーダンスが異なり、さらに、前記短絡回路の作動状態に基づいて前記セルと前記短絡回路との間の断線を検出する断線検出回路を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の組電池充電状態制御装置は、請求項１に記載の組電池充電状態制御装置において、さらに、前記短絡回路は、隣接する前記セル毎に、抵抗値の異なる抵抗を、前記セルの接続される入力端子間に有することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の組電池充電状態制御装置は、請求項１又は２に記載の組電池充電状態制御装置において、さらに、前記短絡回路は、前記セルの電圧が短絡電圧閾値より大きくなると前記セルを短絡し、前記断線検出回路は、前記短絡回路が隣接する前記セルを交互に繰返し短絡したとき、隣接する前記セル相互の接続点と前記短絡回路との間で断線が発生していると判定することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の組電池充電状態制御装置は、組電池を構成する直列接続された複数のセルに接続され前記セルの電圧に基づいて前記セルを短絡する短絡回路と、組電池を構成する直列接続された複数のセルに接続され前記セルの電圧に基づいて前記セルの異常を検出する異常検出回路とを備えた組電池充電状態制御装置において、前記短絡回路及び前記異常検出回路は、隣接する前記セル毎に、前記セルの接続される入力端子間の短絡前の合成入力インピーダンスが異なり、さらに、前記異常検出回路の出力に基づいて前記セルと前記短絡回路及び前記異常検出回路との間の断線を検出する断線検出回路を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の組電池充電状態制御装置は、請求項４に記載の組電池充電状態制御装置において、さらに、前記短絡回路は、隣接する前記セル毎に、抵抗値の異なる抵抗を、前記セルに接続される入力端子間に有することを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の組電池充電状態制御装置は、請求項４に記載の組電池充電状態制御装置において、さらに、前記異常検出回路は、隣接する前記セル毎に、抵抗値の異なる抵抗を、前記セルの接続される入力端子間に有することを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の組電池充電状態制御装置は、請求項４乃至６に記載の組電池充電状態制御装置において、さらに、前記短絡回路は、前記セルの電圧が短絡電圧閾値より大きくなると前記セルを短絡し、前記異常検出回路は、前記セルの電圧を過充電電圧閾値と比較することで前記セルの過充電状態を検出し、前記断線検出回路は、前記異常検出回路が前記セルの過充電状態を繰返し検出したとき、前記セルと前記短絡回路及び前記異常検出回路との間で断線が発生していると判定することを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の組電池充電状態制御装置は、請求項４乃至６に記載の組電池充電状態制御装置において、さらに、前記短絡回路は、前記セルの電圧が短絡電圧閾値より大きくなると前記セルを短絡し、前記異常検出回路は、前記セルの電圧を過放電電圧閾値と比較することで前記セルの過放電状態を検出し、前記断線検出回路は、前記異常検出回路が前記セルの過放電状態を繰返し検出したとき、前記セルと前記短絡回路及び前記異常検出回路との間で断線が発生していると判定することを特徴とする。
【００１５】
請求項９に記載の組電池充電状態制御装置は、請求項４乃至６に記載の組電池充電状態制御装置において、さらに、前記短絡回路は、前記セルの電圧が短絡電圧閾値より大きくなると前記セルを短絡し、前記異常検出回路は、前記セルの電圧を過充電電圧閾値及び過放電電圧閾値と比較することで前記セルの過充電状態及び過放電状態を検出し、前記断線検出回路は、隣接する前記セルに接続された前記異常検出回路が互いに過充電状態と過放電状態とを交互に繰返し検出したとき、隣接する前記セル相互の接続点と前記短絡回路及び前記異常検出回路との間で断線が発生していると判定することを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に記載の組電池充電状態制御装置は、組電池を構成する直列接続された複数のセルに接続され前記セルの電圧に基づいて前記セルを短絡する短絡回路を備えた組電池充電状態制御装置において、さらに、隣接する前記セルの一方を前記短絡回路で短絡させるとともに、前記短絡後の前記短絡回路の作動状態に基づいて前記セルと前記短絡回路との間の断線を検出する断線検出回路を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項１１に記載の組電池充電状態制御装置は、請求項１０に記載の組電池充電状態制御装置において、さらに、前記断線検出回路は、複数の前記セルを前記短絡回路でそれぞれ１つ置きに短絡させることを特徴とする。
【００１８】
請求項１２に記載の組電池充電状態制御装置は、請求項１１に記載の組電池充電状態制御装置において、さらに、前記断線検出回路は、複数の前記セルを前記短絡回路で順次短絡させることを特徴とする。
【００１９】
請求項１３に記載の組電池充電状態制御装置は、請求項１１に記載の組電池充電状態制御装置において、さらに、前記断線検出回路は、複数の前記セルを前記短絡回路で同時に短絡させることを特徴とする。
【００２０】
請求項１４に記載の組電池充電状態制御装置は、請求項１１乃至１３に記載の組電池充電状態制御装置において、さらに、前記短絡回路は、前記セルの電圧が短絡電圧閾値より大きくなると前記セルを短絡し、前記断線検出回路は、隣接する前記セルに接続された前記短絡回路が隣接するセルを交互に繰返し短絡したとき、隣接する前記セル相互の接続点と前記短絡回路との間で断線が発生していると判定することを特徴とする。
【００２１】
請求項１５に記載の組電池充電状態制御装置は、請求項１乃至１４に記載の組電池充電状態制御装置において、さらに、車両に搭載された組電池の充電状態を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載の組電池充電状態制御装置によれば、セルと短絡回路との間で発生した断線を、短絡回路の作動状態から検出することができる。そのため、組電池充電状態制御装置の信頼性を向上することができる。
【００２３】
隣接するセルとこれらのセルに接続される短絡回路との間で断線が発生すると、隣接するセルの全電圧が、これらのセルに接続されていた短絡回路の入力端子間の入力インピーダンスによって分圧される。短絡回路の短絡前、隣接するセルに接続される短絡回路の入力端子間の入力インピーダンスは、互いに異なる値に設定されている。そのため、隣接するセルに接続されていた短絡回路の入力端子間には、断線前に印加されていたセルの電圧とは異なる大きさの電圧が印加される。短絡回路は、入力端子間に印加されるセルの電圧とは異なる大きさの電圧に基づいて短絡する。
【００２４】
ところで、短絡回路は、短絡することで入力端子間の入力インピーダンスが変化し、それに伴って、入力端子間に印加される電圧も変化する。短絡回路は、短絡することでさらに変化した入力端子間に印加される電圧に基づいて短絡状態を変化させる。そのため、短絡回路の作動状態に基づいて、セルと短絡回路との間で発生した断線を検出することができる。
【００２５】
請求項２に記載の組電池充電状態制御装置によれば、隣接したセルに接続される短絡回路の入力端子間の入力インピーダンスを確実に異なる値に設定することができる。
【００２６】
請求項３に記載の組電池充電状態制御装置によれば、隣接したセルに接続された短絡回路が隣接したセルを交互に繰返し短絡することで、セルと短絡回路との間の断線の発生箇所を特定することができる。そのため、組電池充電状態制御装置の信頼性をさらに向上することができる。
【００２７】
隣接するセル相互の接続点とこれらのセルに接続される短絡回路との間で断線が発生すると、隣接するセルの全電圧が、これらのセルに接続されていた短絡回路の入力端子間の入力インピーダンスによって分圧される。短絡回路の短絡前、隣接するセルに接続される短絡回路の入力端子間の入力インピーダンスは、互いに異なる値に設定されている。そのため、一方のセルに接続されていた短絡回路の入力端子間には、短絡電圧閾値より大きい電圧が印加される。また、他方のセルに接続されていた短絡回路の入力端子間には、短絡電圧閾値より小さな電圧が印加される。
【００２８】
短絡電圧閾値より大きい電圧が印加されることで、短絡回路は、一方のセルに対応する入力端子間を短絡する。一方のセルに対応する入力端子間を短絡したことで、入力端子間の入力インピーダンスが低下する。一方のセルに接続されていた短絡回路の入力端子間には、短絡電圧閾値より小さい電圧が印加される。また、他方のセルに接続されていた短絡回路の入力端子間には、短絡電圧閾値より大きい電圧が印加される。
【００２９】
印加される電圧が短絡電圧閾値より大きい電圧から小さい電圧に変化することで、短絡回路は、一方のセルに対応する入力端子間を開放する。さらに、印加される電圧が短絡電圧閾値より小さい電圧から大きい電圧に変化することで、短絡回路は、他方のセルに対応する入力端子間を短絡する。以降、短絡回路は、隣接するセルに接続されていた短絡回路の入力端子間を交互に繰返し短絡する。そのため、短絡回路が隣接するセルを交互に繰返し短絡することで、隣接するセル相互の接続点と短絡回路との間で発生した断線を、断線箇所を特定して検出することができる。
【００３０】
請求項４に記載の組電池充電状態制御装置によれば、セルと短絡回路及び異常検出回路との間で発生した断線を、異常検出回路の異常検出状態から検出することができる。そのため、組電池充電状態検出装置の信頼性を向上することができる。
【００３１】
隣接するセルとこれらのセルに接続される短絡回路及び異常検出回路との間で断線が発生すると、隣接するセルの全電圧が、これらのセルに接続されていた短絡回路及び異常検出回路の入力端子間の合成入力インピーダンスによって分圧される。短絡回路の短絡前、隣接するセルに接続される短絡回路及び異常検出回路の入力端子間の合成入力インピーダンスは、互いに異なる値に設定されている。そのため、隣接するセルに接続される短絡回路及び異常検出回路の入力端子間には、断線前に印加されていたセルの電圧とは異なる大きさの電圧が印加される。短絡回路は、入力端子間に印加されるセルの電圧とは異なる大きさの電圧に基づいて短絡する。
【００３２】
ところで、短絡回路は、短絡することで入力端子間の入力インピーダンスが変化し、それに伴って、入力端子間に印加される電圧も変化する。そのため、入力端子間の電圧に基づいて、セルと短絡回路との間で発生した断線をセルの異常として検出することができる。
【００３３】
請求項５に記載の組電池充電状態制御装置によれば、隣接したセルに接続される短絡回路の入力インピーダンスを確実に異なる値に設定することができる。
【００３４】
請求項６に記載の組電池充電状態制御装置によれば、隣接したセルに接続される異常検出回路の入力インピーダンスを確実に異なる値に設定することができる。
【００３５】
請求項７に記載の組電池充電状態制御装置によれば、セルと短絡回路及び異常検出回路との間で発生した断線を、セルの過充電状態として検出することができる。そのため、組電池充電状態検出装置の信頼性を確実に向上することができる。
【００３６】
隣接するセル相互の接続点とこれらのセルに接続される短絡回路及び異常検出回路との間で断線が発生すると、隣接するセルの全電圧が、これらのセルに接続されていた短絡回路及び異常検出回路の入力端子間の合成入力インピーダンスによって分圧される。短絡回路の短絡前、隣接するセルに接続される短絡回路及び異常検出の入力端子間の合成入力インピーダンスは、互いに異なる値に設定されている。そのため、一方のセルに接続されていた短絡回路の入力端子間には、短絡電圧閾値より大きい電圧が印加される。また、他方のセルに接続されていた短絡回路の入力端子間には、短絡電圧閾値より小さな電圧が印加される。
【００３７】
短絡電圧閾値より大きい電圧が印加されることで、短絡回路は、一方のセルに対応する入力端子間を短絡する。一方のセルに対応する入力端子間を短絡したことで、入力端子間の合成入力インピーダンスが低下する。一方のセルに接続されていた短絡回路の入力端子間には、短絡電圧閾値より小さい電圧が印加される。また、他方のセルに接続されていた短絡回路の入力端子間には、短絡電圧閾値より大きい電圧が印加される。
【００３８】
印加される電圧が短絡電圧閾値より大きい電圧から小さい電圧に変化することで、短絡回路は、一方のセルに対応する入力端子間を開放する。さらに、印加される電圧が短絡電圧閾値より小さい電圧から大きい電圧に変化することで、短絡回路は、他方のセルに対応する入力端子間を短絡する。以降、短絡回路が隣接するセルに接続されていた短絡回路の入力端子間を交互に繰返し短絡することで、入力端子間の電圧は交互に繰返し大きく変化する。そのため、異常検出回路が入力端子間の電圧を過充電電圧閾値と比較して過充電状態を繰返し検出することで、セルと短絡回路及び異常検出回路との間で発生した断線を検出することができる。
【００３９】
請求項８に記載の組電池充電状態制御装置によれば、セルと短絡回路及び異常検出回路との間で発生した断線を、セルの過放電状態として検出することができる。そのため、組電池充電状態検出装置の信頼性を確実に向上することができる。
【００４０】
前述したように、短絡回路が隣接するセルに接続されていた短絡回路の入力端子間を交互に繰返し短絡することで、入力端子間の電圧は交互に繰返し大きく変化する。そのため、異常検出回路が入力端子間の電圧を過放電電圧閾値と比較して過放電状態を繰返し検出することで、セルと短絡回路及び異常検出回路との間で発生した断線を検出することができる。
【００４１】
請求項９に記載の組電池充電状態制御装置によれば、セルの過充電状態と過放電状態の発生状況から、隣接するセル相互の接続点と短絡回路及び異常検出回路との間の断線の発生箇所を特定することができる。そのため、組電池充電状態検出装置の信頼性をさらに向上することができる。
【００４２】
前述したように、短絡回路が隣接するセルに接続されていた短絡回路の入力端子間を交互に繰返し短絡することで、入力端子間の電圧は交互に繰返し大きく変化する。そのため、異常検出回路が入力端子間の電圧を過充電電圧閾値及び過放電電圧閾値と比較して、過充電状態と過放電状態を交互に繰返し検出することで、隣接するセルと短絡回路及び異常検出回路との間で発生した断線を、断線箇所を特定して検出することができる。
【００４３】
請求項１０に記載の組電池充電状態制御装置によれば、セルと短絡回路との間で発生した断線を、短絡回路の作動状態から検出することができる。そのため、組電池充電状態制御装置の信頼性を向上することができる。
【００４４】
隣接するセルとこれらのセルに接続される短絡回路との間で断線が発生すると、隣接するセルの全電圧が、これらのセルに接続されていた短絡回路の入力端子間の入力インピーダンスによって分圧される。
【００４５】
ところで、短絡回路は、短絡することで入力端子間の入力インピーダンスが変化し、それに伴って、入力端子間に印加される電圧も変化する。そのため、隣接するセルに接続される短絡回路の入力端子間には、短絡前に印加されていたセルの電圧とは異なる大きさの電圧が印加される。短絡回路は、入力端子間に印加されるセルの電圧とは異なる大きさの電圧に基づいて短絡状態を変化させる。そのため、短絡回路の作動状態に基づいて、セルと短絡回路との間で発生した断線を検出することができる。
【００４６】
請求項１１に記載の組電池充電状態制御装置によれば、セルと短絡回路との間で発生した断線の検出時間を短縮することができる。
【００４７】
請求項１２に記載の組電池充電状態制御装置によれば、セルと短絡回路との間で発生した断線を、確実に検出することができる。
【００４８】
請求項１３に記載の組電池充電状態制御装置によれば、セルと短絡回路との間で発生した断線の検出時間をさらに短縮することができる。
【００４９】
請求項１４に記載の組電池充電状態制御装置によれば、隣接したセルに接続された短絡回路が隣接したセルを交互に短絡することで、セルと短絡回路との間の断線の発生箇所を特定することができる。そのため、組電池充電状態制御装置の信頼性をさらに向上することができる。
【００５０】
隣接するセル相互の接続点とこれらのセルに接続される短絡回路との間で断線が発生すると、隣接するセルの全電圧が、これらのセルに接続されていた短絡回路の入力端子間の入力インピーダンスによって分圧される。
【００５１】
ところで、短絡回路が短絡すると入力端子間の入力インピーダンスが低下する。そのため、隣接するセルに接続される短絡回路が一方のセルを短絡すると、一方のセルに接続されていた短絡回路の入力端子間には、短絡電圧閾値より小さい電圧が印加される。また、他方のセルに接続されていた短絡回路の入力端子間には、短絡電圧閾値より大きい電圧が印加される。
【００５２】
短絡電圧閾値より大きい電圧が印加されることで、短絡回路は、他方のセルに対応する入力端子間を短絡する。他方のセルに対応する入力端子間を短絡したことで、入力端子間の入力インピーダンスが低下する。他方のセルに接続されていた短絡回路の入力端子間には、短絡電圧閾値より小さい電圧が印加される。また、一方のセルに接続されていた短絡回路の入力端子間には、短絡電圧閾値より大きい電圧が印加される。
【００５３】
印加される電圧が短絡電圧閾値より大きい電圧から小さい電圧に変化することで、短絡回路は他方のセルに対応する入力端子間を開放する。さらに、印加される電圧が短絡電圧閾値より小さい電圧から大きい電圧に変化することで、短絡回路は一方のセルに対応する入力端子間を短絡する。以降、短絡回路は、隣接するセルに接続されていた短絡回路の入力端子間を交互に繰返し短絡する。そのため、短絡回路が隣接するセルを交互に繰返し短絡することで、隣接するセル相互の接続点と短絡回路との間で発生した断線を、断線箇所を特定して検出することができる。
【００５４】
請求項１５に記載の組電池充電状態制御装置によれば、車両において、組電池を構成するセルと、セルの充電状態を制御する組電池充電状態制御装置との間の断線を検出することができる。そのため、車両に搭載される組電池充電状態制御装置の信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
本実施形態は、本発明に係る組電池充電状態制御装置を、ハイブリッド電気自動車の駆動用モータに電力を供給する組電池を有するとともに、組電池の状態に関するデータを出力する組電池システムに適用した例を示す。
【００５６】
（第１実施形態）
第１実施形態における組電池システムの構成図を図１に、充電状態制御装置の回路図を図２に示す。そして、図１及び図２を参照して、構成、動作、効果の順で具体的に説明する。
【００５７】
まず、組電池システムの構成について説明する。図１に示すように、組電池システム１は、組電池１０と、充電状態制御装置ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎ（組電池充電状態制御装置）と、電流センサ１１と、組電池コントローラ１２とから構成されている。組電池コントローラ１２には、ハイブリッド電気自動車コントローラ２（以下ＨＥＶコントローラという）が接続されている。さらに、ＨＥＶコントローラ２には、インバータ３を介してモータ４が接続されている。
【００５８】
組電池１０は、例えば、充放電可能な６個のセルからなるｎ組のセルグループＣＧ１〜ＣＧｎを直列接続して構成される直流電源である。組電池１０の正極端子と負極端子はそれぞれインバータ３に接続されている。
【００５９】
充電状態制御装置ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎは、それぞれ対応するセルグループＣＧ１〜ＣＧｎ毎に設けられ、セルグループＣＧ１〜ＣＧｎを構成する個々のセルの充電状態を制御する装置である。充電状態制御装置ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎの入力端子は対応するセルグループＣＧ１〜ＣＧｎを構成する個々のセルの正極端子と負極端子に、出力端子は組電池コントローラ１２にそれぞれ接続されている。
【００６０】
電流センサ１１は、組電池１０に流れる電流を検出するセンサである。電流センサ１１は、組電池１０の負極端子とインバータ３との間に配設され、電流センサ１１の出力端子は組電池コントローラ１２に接続されている。
【００６１】
組電池コントローラ１２は、セルグループＣＧ１〜ＣＧｎの電圧、充電状態制御装置ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎの出力及び組電池１０を流れる電流に基づいて、組電池１０の状態に関するデータを出力する装置である。組電池コントローラ１２の入力端子はセルグループＣＧ１〜ＣＧｎの正極端子と負極端子、充電状態制御装置ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎの出力端子及び電流センサ１１の出力端子にそれぞれ接続されている。また、出力端子はＨＥＶコントローラ２に接続されている。
【００６２】
次に、充電状態制御装置ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎの具体的構成について詳細に説明する。充電状態制御装置ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎは互いに同じ構成であるため、ここでは、充電状態制御装置ＣＥＵ１についてのみ説明する。
【００６３】
図２に示すように、充電状態制御装置ＣＥＵ１は、セル短絡回路Ｓ１１〜Ｓ１６（短絡回路）と、マイクロコンピュータＣＰＵ１０（断線検出回路）とから構成されている。充電状態制御装置ＣＥＵ１は、直列接続された６個のセルＣ１１〜Ｃ１６からなるセルグループＣＧ１に接続されている。
【００６４】
セル短絡回路Ｓ１１〜Ｓ１６は、それぞれ対応するセルＣ１１〜Ｃ１６に接続され、セルＣ１１〜Ｃ１６の電圧が、短絡電圧閾値より大きいとき、セルＣ１１〜Ｃ１６を短絡して放電させる回路である。
【００６５】
セル短絡回路Ｓ１１は、セル電圧分圧回路１１０と、短絡判定用基準電圧回路１１１と、コンパレータＣＰ１１と、トランジスタＴＲ１１と、短絡用抵抗Ｒ１１とから構成され、セルＣ１１に接続されている。
【００６６】
セル電圧分圧回路１１０はセルＣ１１の電圧を分圧して出力する回路である。セル電圧分圧回路１１０は抵抗１１０ａ、１１０ｂで構成されている。抵抗１１０ａと抵抗１１０ｂは直列接続され、抵抗１１０ａの一端はセルＣ１１の正極端子に、抵抗１１０ｂの一端はセルＣ１１の負極端子にそれぞれ接続されている。
【００６７】
短絡判定用基準電圧回路１１１は、セルＣ１１における短絡の実施可否を判定するための短絡電圧閾値に相当する基準電圧を出力する回路である。短絡判定用基準電圧回路１１１は、抵抗１１１ａと、短絡判定用基準電源１１１ｂとから構成されている。抵抗１１１ａの一端はセルＣ１１の正極端子に、他端は短絡判定用基準電源１１１ｂの正極端子にそれぞれ接続され、短絡判定用基準電源１１１ｂの負極端子はセルＣ１１の負極端子に接続されている。
【００６８】
コンパレータＣＰ１１は、セル電圧分圧回路１１０で分圧されたセルＣ１１の電圧を短絡判定用基準電圧回路１１１の出力する基準電圧と比較する素子である。コンパレータＣＰ１１は、分圧されたセルＣ１１の電圧が短絡電圧閾値に相当する基準電圧より大きいとき、ハイレベルを出力する。コンパレータＣＰ１１の非反転入力端子は抵抗１１０ａと抵抗１１０ｂの接続点に、反転入力端子は抵抗１１１ａと短絡判定用基準電源１１１ｂの接続点にそれぞれ接続されている。また、出力端子はトランジスタＴＲ１１とマイクロコンピュータＣＰＵ１０に接続されている。
【００６９】
トランジスタＴＲ１１は、セルＣ１１を短絡するためのスイッチング素子である。短絡用抵抗Ｒ１１は、トランジスタＴＲ１１がセルＣ１１を短絡したとき、セルＣ１１に流れる短絡電流を制限するための素子である。トランジスタＴＲ１１のベースはコンパレータＣＰ１１の出力端子に、コレクタは短絡用抵抗Ｒ１１を介してセルＣ１１の正極端子に、エミッタはセルＣ１１の負極端子にそれぞれ接続されている。
【００７０】
セルＣ１１に隣接するセルＣ１２には、セル短絡回路Ｓ１２が接続されている。セル短絡回路Ｓ１２は、セル電圧分圧回路１２０と、短絡判定用基準電圧回路１２１と、コンパレータＣＰ１２と、トランジスタＴＲ１２と、短絡用抵抗Ｒ１２とから構成されている。
【００７１】
セル電圧分圧回路１２０はセルＣ１２の電圧を分圧して出力する回路である。セル電圧分圧回路１２０は抵抗１２０ａ、１２０ｂで構成されている。抵抗１２０ａと抵抗１２０ｂは直列接続され、抵抗１２０ａの一端はセルＣ１２の正極端子に、抵抗１２０ｂの一端はセルＣ１２の負極端子にそれぞれ接続されている。
【００７２】
短絡判定用基準電圧回路１２１は、セルＣ１２における短絡の実施可否を判定するための短絡電圧閾値に相当する基準電圧を出力する回路である。短絡判定用基準電圧回路１２１は、抵抗１２１ａと、短絡判定用基準電源１２１ｂとから構成されている。抵抗１２１ａの一端はセルＣ１２の正極端子に、他端は短絡判定用基準電源１２１ｂの正極端子にそれぞれ接続され、短絡判定用基準電源１２１ｂの負極端子はセルＣ１２の負極端子に接続されている。
【００７３】
コンパレータＣＰ１２は、セル電圧分圧回路１２０で分圧されたセルＣ１２の電圧を短絡判定用基準電圧回路１２１の出力する基準電圧と比較する素子である。コンパレータＣＰ１２は、分圧されたセルＣ１２の電圧が短絡電圧閾値に相当する基準電圧より大きいとき、ハイレベルを出力する。コンパレータＣＰ１２の非反転入力端子は抵抗１２０ａと抵抗１２０ｂの接続点に、反転入力端子は抵抗１２１ａと短絡判定用基準電源１２１ｂの接続点にそれぞれ接続されている。また、出力端子はトランジスタＴＲ１２とマイクロコンピュータＣＰＵ１０に接続されている。
【００７４】
トランジスタＴＲ１２は、セルＣ１２を短絡するためのスイッチング素子である。短絡用抵抗Ｒ１２は、トランジスタＴＲ１２がセルＣ１２を短絡したとき、セルＣ１２に流れる短絡電流を制限するための素子である。トランジスタＴＲ１２のベースはコンパレータＣＰ１２の出力端子に、コレクタは短絡用抵抗Ｒ１２を介してセルＣ１２の正極端子に、エミッタはセルＣ１２の負極端子にそれぞれ接続されている。
【００７５】
ここで、セル短絡回路Ｓ１２のセル電圧分圧回路１２０は、その分圧比がセル短絡回路Ｓ１１のセル電圧分圧回路１１０の分圧比と等しく、かつ、その合成抵抗値がセル電圧分圧回路１１０の合成抵抗値より大きくなるように設定されている。また、セル短絡回路Ｓ１１の短絡判定用基準電圧回路１１１とセル短絡回路Ｓ１２の短絡判定用基準電源回路１２１は、抵抗１１１ａと抵抗１２１ａの抵抗値及び短絡判定用基準電源１１１ｂと短絡判定用基準電源１２１ｂの内部抵抗値がそれぞれ等しくなるように設定されている。さらに、セル短絡回路Ｓ１１のコンパレータＣＰ１１とセル短絡回路Ｓ１２のコンパレータＣＰ１２は、入力インピーダンスが互いに等しくなるように設定されている。つまり、トランジスタＴＲ１１、ＴＲ１２がオフ状態のとき、セル短絡回路Ｓ１２は、セル短絡回路Ｓ１１より入力インピーダンスが大きくなるように設定されている。
【００７６】
また、トランジスタＴＲ１１、ＴＲ１２がオン状態になると、セル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２の入力端子間に、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２が接続される。抵抗Ｒ１１、Ｒ１２は、トランジスタＴＲ１１、ＴＲ１２がオン状態のとき、セル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２の入力インピーダンスが、トランジスタＴＲ１１、ＴＲ１２がオフ状態のときより小さくなるように設定されている。
【００７７】
セルＣ１３〜Ｃ１６には、それぞれセル短絡回路Ｓ１３〜Ｓ１６が接続されている。セル短絡回路Ｓ１３、Ｓ１５はセル短絡回路Ｓ１１と、セル短絡回路Ｓ１４、Ｓ１６はセル短絡回路Ｓ１２とそれぞれ同じ回路であるので説明は省略する。
【００７８】
マイクロコンピュータＣＰＵ１０は、セル短絡回路Ｓ１１〜Ｓ１６の作動状態に基づいて、セルＣ１１〜Ｃ１６とセル短絡回路Ｓ１１〜Ｓ１６との間で発生する断線を、断線箇所を特定して検出する素子である。マイクロコンピュータＣＰＵ１０は、セルＣ１１〜Ｃ１６とセル短絡回路Ｓ１１〜Ｓ１６との間の少なくともいずれかで断線が発生したとき、断線箇所に関するデータを組電池コントローラ１２に出力する。マイクロコンピュータＣＰＵ１０の６つの入力端子はセル短絡回路Ｓ１１〜Ｓ１６のコンパレータＣＰ１１〜ＣＰ１６とトランジスタＴＲ１１〜ＴＲ１６の接続点にそれぞれ接続されている。また、出力端子は組電池コントローラ１２に接続されている。
【００７９】
次に、図１及び図２を参照して具体的動作について説明する。ハイブリッド電気自動車は、エンジンの運転効率が高い定速走行時には、エンジンの駆動力により走行する。図１に示すように、このとき、組電池１０の充電量が不足している場合、モータ４は、エンジンの駆動力によって回転することで発電機として機能し、インバータ３を介して組電池１０を充電する。これに対して、エンジンの運転効率が低い始動時及びフル加速時には、ハイブリッド電気自動車は、組電池１０からインバータ３を介して供給される電力によって発生するモータ４の駆動力を利用して走行する。
【００８０】
組電池システム１は、組電池１０から電力を供給するとともに、組電池１０を構成するセルグループＣＧ１〜ＣＧｎの電圧、充電状態制御装置ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎの出力及び組電池１０を流れる電流に基づいて、組電池１０の状態に関するデータを出力する。ＨＥＶコントローラ２は、組電池システム１の出力する組電池１０の状態に関するデータに基づき、インバータ３を介してモータ４を適切に制御する。
【００８１】
図２に示すように、例えば、セルＣ１１の電圧が短絡電圧閾値より大きくなった場合、セルＣ１１の電圧は短絡回路Ｓ１１のセル電圧分圧回路１１０で分圧される。セル電圧分圧回路１１０で分圧されたセルＣ１１の電圧は、コンパレータＣＰ１１で短絡判定用基準電圧回路１１１の出力する基準電圧と比較される。セルＣ１１の電圧は短絡電圧閾値より大きいため、コンパレータＣＰ１１はハイレベルを出力する。コンパレータＣＰ１１の出力がハイレベルになると、トランジスタＴＲ１１がオン状態となり、抵抗Ｒ１１を介してセルＣ１１を短絡して放電させる。セルＣ１１は放電することで電圧が低下する。セルＣ１１の電圧が短絡電圧閾値以下になると、トランジスタＴＲ１１はオフ状態となり、セルＣ１１の放電は停止する。
【００８２】
これに対し、例えば、隣接するセルＣ１１、Ｃ１２の接続点とセル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２との間にあるＡ点で断線が発生した場合、直列接続されたセルＣ１１、Ｃ１２の全電圧が、入力端子を直列接続されたセル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２に印加される。
【００８３】
ところで、セル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２の短絡前、セル短絡回路Ｓ１２の入力インピーダンスは、セル短絡回路Ｓ１１の入力インピーダンスより大きくなるように設定されている。そのため、セル短絡回路Ｓ１２の入力端子間には、セル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２の入力インピーダンスの比で決まるセルＣ１２の電圧より大きい電圧が印加される。セル短絡回路Ｓ１２の入力端子間の電圧は、セル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２の短絡前の入力インピーダンスを最適に設定することで、短絡電圧閾値より大きい電圧とすることができる。
【００８４】
セル短絡回路Ｓ１２の入力端子間の電圧はセル電圧分圧回路１２０で分圧される。セル電圧分圧回路１２０で分圧されたセル短絡回路Ｓ１２の入力端子間の電圧は、コンパレータＣＰ１２で短絡判定用基準電圧回路１２１の出力する基準電圧と比較される。セル短絡回路Ｓ１２の入力端子間の電圧は短絡電圧閾値より大きいため、コンパレータＣＰ１２はハイレベルを出力する。コンパレータＣＰ１２がハイレベルを出力することで、トランジスタＴＲ１２はオン状態となり、抵抗Ｒ１２を介してセル短絡回路Ｓ１２の入力端子間を短絡する。セル短絡回路Ｓ１２の入力端子間が短絡されることで、セル短絡回路Ｓ１２の入力インピーダンスは、トランジスタＴＲ１２がオフ状態のときより小さくなる。セル短絡回路Ｓ１１の短絡前の入力インピーダンスとセル短絡回路Ｓ１２の短絡後の入力インピーダンスを最適に設定することで、セル短絡回路Ｓ１２の入力端子間の電圧は、短絡電圧閾値より小さい電圧に、セル短絡回路Ｓ１１の入力端子間の電圧は、短絡電圧閾値より大きい電圧にすることができる。
【００８５】
セル短絡回路Ｓ１２の入力端子間の電圧はセル電圧分圧回路１２０で分圧される。セル電圧分圧回路１２０で分圧されたセル短絡回路Ｓ１２の入力端子間の電圧は、コンパレータＣＰ１２で短絡判定用基準電圧回路１２１の出力する基準電圧と比較される。セル短絡回路Ｓ１２の入力端子間の電圧は短絡電圧閾値より小さいため、コンパレータＣＰ１２はローレベルを出力する。コンパレータＣＰ１２がローレベルを出力することで、トランジスタＴＲ１２はオフ状態となり、セル短絡回路Ｓ１２の入力端子間の短絡が開放される。さらに、セル短絡回路Ｓ１１の入力端子間の電圧はセル電圧分圧回路１１０で分圧される。セル電圧分圧回路１１０で分圧されたセル短絡回路Ｓ１１の入力端子間の電圧は、コンパレータＣＰ１１で短絡判定用基準電圧回路１１１の出力する基準電圧と比較される。セル短絡回路Ｓ１１の入力端子間の電圧は短絡電圧閾値より大きいため、コンパレータＣＰ１１はハイレベルを出力する。コンパレータＣＰ１１がハイレベルを出力することで、トランジスタＴＲ１１はオン状態となり、抵抗Ｒ１１を介してセル短絡回路Ｓ１１の入力端子間を短絡する。
【００８６】
以降、セル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２は、隣接するセルＣ１１、Ｃ１２に接続されていた短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２の入力端子間を交互に繰返し短絡する。コンパレータＣＰ１１、ＣＰ１２の出力はマイクロコンピュータＣＰＵ１０に入力される。マイクロコンピュータＣＰＵ１０は、コンパレータＣＰ１１、ＣＰ１２の出力が、ハイレベル／ローレベルを交互に繰返しているとき、隣接するセルＣ１１、Ｃ１２相互の接続点とセル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２との間で断線が発生していると判定し、断線箇所に関するデータを組電池コントローラ１２へ出力する。同様にして、Ｃ１２〜Ｃ１６の内、隣接するセルの接続点とそれらのセルに対応するセル短絡回路との間で発生した断線を、断線箇所を特定して検出することができる。
【００８７】
最後に具体的効果について説明する。本実施形態によれば、充電状態制御装置ＣＥＵ１は、隣接したセルＣ１１、Ｃ１２に接続されたセル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２が交互に繰返し短絡することで、セルＣ１１、Ｃ１２とセル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２との間の断線の発生箇所を特定することができる。そのため、充電状態検出装置ＣＥＵ１及び同様の回路構成である充電状態検出装置ＣＥＵ２〜ＣＥＵｎの信頼性を向上することができる。
【００８８】
また、充電状態制御装置ＣＥＵ１は、セル分圧回路１１０、１２０の合成抵抗値をそれぞれ異なる値に設定することで、セル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２の入力端子間の短絡前の入力インピーダンスを確実に異なる値に設定することができる。
【００８９】
なお、上述した実施形態では、隣接するセルに接続されるセル短絡回路において、セル電圧分圧回路の合成抵抗値をそれぞれ異なる値に設定している例を挙げているが、これに限られるものではない。例えば、図３に示すように、セル短絡回路Ｓ１１の入力端子間に、セル電圧分圧回路１１０とは別に抵抗１１２を接続し、この抵抗の抵抗値を隣接するセルに接続されるセル短絡回路毎にそれぞれ異なる値に設定してもよい。この場合、全てのセル短絡回路において、セル電圧分圧回路、短絡判定用基準電圧回路及びコンパレータを共通化でき、回路を構成する部品の種類の増加を抑えることができる。
【００９０】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態における充電状態制御装置の回路図を図４に示す。ここでは、第１実施形態における組電池システム１との相違部分である充電状態制御装置ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎについて説明し、共通する部分については、必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。
【００９１】
まず、充電状態制御装置ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎの具体的構成について詳細に説明する。充電状態制御装置ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎは互いに同じ構成であるため、ここでは、充電状態制御装置ＣＥＵ２についてのみ説明する。
【００９２】
図４に示すように、充電状態制御装置ＣＥＵ２は、セル短絡回路Ｓ２（短絡回路）と、マイクロコンピュータＣＰＵ２０（断線検出回路）とから構成されている。充電状態制御装置ＣＥＵ２は、直列接続された６個のセルＣ２１〜Ｃ２６からなるセルグループＣＧ２に接続されている。
【００９３】
セル短絡回路Ｓ２は、セルグループＣＧ２に接続され、セルグループＣＧ２を構成するセルＣ２１〜Ｃ２６の電圧が短絡電圧閾値より大きいとき、セルＣ２１〜Ｃ２６を短絡して放電させる回路である。セル短絡回路Ｓ２は、グループ電圧分圧回路２０と、コンパレータＣＰ２１〜ＣＰ２５と、論理回路２１と、トランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２６と、短絡用抵抗Ｒ２１〜Ｒ２６とから構成されている。
【００９４】
グループ電圧分圧回路２０は、セルグループＣＧ２のグループ電圧をセルの数に応じて均等に分圧し、セルＣ２１〜Ｃ２６における短絡の実施可否を判定するための短絡電圧閾値に相当する基準電圧を出力する回路である。グループ電圧分圧回路２０は抵抗２０ａ〜２０ｆで構成されている。抵抗２０ａ〜２０ｆは直列接続され、抵抗２０ａの一端はセルグループＣＧ２の正極端子に、抵抗２０ｆの一端はセルグループＣＧ２の負極端子にそれぞれ接続されている。
【００９５】
コンパレータＣＰ２１〜ＣＰ２５は、セルＣ２１〜Ｃ２６の接続点の電圧を、グループ電圧分圧回路２０の出力する基準電圧と比較する素子である。コンパレータＣＰ２１〜ＣＰ２５は、セルＣ２１〜Ｃ２６の接続点の電圧が、短絡電圧閾値に相当する基準電圧より大きいとき、ローレベルを出力する。コンパレータＣＰ２１〜ＣＰ２５の非反転入力端子は抵抗２０ａ〜２０ｆの接続点に、反転入力端子はセルＣ２１〜Ｃ２６の接続点にそれぞれ接続されている。また、出力端子は論理回路２１に接続されている。
【００９６】
論理回路２１は、コンパレータＣＰ２１〜ＣＰ２５の出力に基づいて、短絡するセルを判定する回路である。論理回路２１は、短絡するセルを判定したとき、対応するセルに対してハイレベルを出力する。論理回路２１の５つの入力端子はコンパレータＣＰ２１〜ＣＰ２５の出力端子に、６つの出力端子はトランジスタ回路ＴＲ２１〜ＴＲ２６とマイクロコンピュータＣＰＵ２０にそれぞれ接続されている。
【００９７】
トランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２６は、セルＣ２１〜Ｃ２６を短絡するためのスイッチング素子である。短絡用抵抗Ｒ２１〜Ｒ２６は、トランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２６がセルＣ２１〜Ｃ２６を短絡したとき、セルＣ２１〜Ｃ２６に流れる短絡電流を制限するための素子である。トランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２６のベースは論理回路２１の出力端子に、コレクタは短絡用抵抗Ｒ２１〜Ｒ２６を介してセルＣ２１〜Ｃ２６の正極端子に、エミッタはセルＣ２１〜Ｃ２６の負極端子にそれぞれ接続されている。
【００９８】
ここで、トランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２がオフ状態のとき、セルＣ２２の接続される短絡回路Ｓ２の入力端子間の入力インピーダンスは、セルＣ２１の接続される短絡回路Ｓ２の入力端子間の入力インピーダンスより大きくなるように設定されている。また、トランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２がオン状態になると、セルＣ２１、Ｃ２２の接続される短絡回路Ｓ２の入力端子間に、抵抗Ｒ２１、Ｒ２２が接続される。抵抗Ｒ２１、Ｒ２２は、トランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２がオン状態のとき、セルＣ２１、Ｃ２２の接続される短絡回路Ｓ２の入力端子間の入力インピーダンスが、トランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２がオフ状態のときより小さくなるように設定されている。
【００９９】
セルＣ２３、Ｃ２５の接続される短絡回路Ｓ２の入力端子間の入力インピーダンスは、セルＣ２１の接続される短絡回路Ｓ２の入力端子間の入力インピーダンスと等しくなるように設定されている。また、セルＣ２４、Ｃ２５の接続される短絡回路Ｓ２の入力端子間の入力インピーダンスは、セルＣ２２の接続される短絡回路Ｓ２の入力端子間の入力インピーダンスと等しくなるように設定されている。
【０１００】
マイクロコンピュータＣＰＵ２０は、セル短絡回路Ｓ２の作動状態に基づいて、セルＣ２１〜Ｃ２６とセル短絡回路Ｓ２との間で発生する断線を、断線箇所を特定して検出する素子である。マイクロコンピュータＣＰＵ２０は、セルＣ２１〜Ｃ２６とセル短絡回路Ｓ２との間の少なくともいずれかで断線が発生したとき、断線箇所に関するデータを組電池コントローラ１２に出力する。マイクロコンピュータＣＰＵ２０の６つの入力端子はセル短絡回路Ｓ２の論理回路２１とトランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２６の接続点にそれぞれ接続されている。また、出力端子は組電池コントローラ１２に接続されている。
【０１０１】
次に、図４を参照して具体的動作について説明する。図４に示すように、例えば、セルＣ２１の電圧が他のセルＣ２２〜Ｃ２６より大きくなった場合、セルＣ２１〜Ｃ２６の接続点の電圧は、コンパレータＣＰ２１〜ＣＰ２６でグループ電圧分圧回路２０の出力する基準電圧と比較される。コンパレータＣＰ２１〜ＣＰ２６の出力は論理回路２１に入力され、セル毎に短絡の実施可否が判定される。論理回路２１は判定結果に基づいてトランジスタＴＲ２１をオン状態にする。トランジスタＴＲ２１がオン状態になると、抵抗Ｒ２１を介してセルＣ２１が短絡され放電する。セルＣ２１は放電することで電圧が低下する。セルＣ２１の電圧が他のセルＣ２２〜Ｃ２６の電圧と等しくなると、トランジスタＴＲ２１はオフ状態となり、セルＣ２１の放電は停止する。
【０１０２】
これに対し、例えば、隣接するセルＣ２１、Ｃ２２の接続点とセル短絡回路Ｓ２との間にあるＢ点で断線が発生した場合、直列接続されたセルＣ２１、Ｃ２２の全電圧が、セル短絡回路Ｓ２の対応した入力端子間に印加される。
【０１０３】
ところで、セル短絡回路Ｓ２の短絡前、セルＣ２２の接続される入力端子間の入力インピーダンスは、セルＣ２１の接続される入力端子間の入力インピーダンスより大きくなるように設定されている。そのため、セルＣ２２の接続される入力端子間には、セルＣ２１、Ｃ２２の接続される入力端子間の入力インピーダンスの比で決まるセルＣ２１の接続される入力端子間の電圧より大きい電圧が印加される。そのため、セルＣ２１、Ｃ２２の接続点の電圧は、断線前より大きな電圧となる。セルＣ２１、Ｃ２２の接続点の電圧は、セル短絡回路Ｓ２の短絡前の入力端子間の入力インピーダンスを最適に設定することで、セルＣ２２の短絡電圧閾値より大きい電圧とすることができる。
【０１０４】
セルＣ２１〜Ｃ２６の接続点の電圧は、コンパレータＣＰ２１〜ＣＰ２６でグループ電圧分圧回路２０の出力する基準電圧と比較される。セルＣ２１、Ｃ２２の接続点の電圧が短絡電圧閾値より大きいため、論理回路２１は判定結果に基づいてトランジスタＴＲ２２をオン状態にし、抵抗Ｒ２２を介してセルＣ２２の接続される入力端子間を短絡する。セルＣ２２の接続される入力端子間が短絡されることで、入力端子間の入力インピーダンスは、トランジスタＴＲ２２がオフ状態のときより小さくなる。セルＣ２１、Ｃ２２の接続点の電圧は、セル短絡回路Ｓ２の短絡前後の入力端子間の入力インピーダンスを最適に設定することで、セルＣ２１の短絡電圧閾値より大きい電圧に、セルＣ２２の短絡電圧閾値より小さい電圧にすることができる。
【０１０５】
セルＣ２１〜Ｃ２６の接続点の電圧は、コンパレータＣＰ２１〜ＣＰ２６でグループ電圧分圧回路２０の出力する基準電圧と比較される。セルＣ２１、Ｃ２２の接続点の電圧がセルＣ２２の短絡電圧閾値より小さいため、論理回路２１は判定結果に基づいてトランジスタＴＲ２２をオフ状態にし、セルＣ２２の接続される入力端子間の短絡が開放される。
さらに、セルＣ２１、Ｃ２２の接続点の電圧がセルＣ２１の短絡電圧閾値より大きいため、論理回路２１は判定結果に基づいてトランジスタＴＲ２１をオン状態にし、抵抗Ｒ２１を介してセルＣ２１の接続される入力端子間を短絡する。
【０１０６】
以降、セル短絡回路Ｓ２は、隣接するセルＣ２１、Ｃ２２の接続されていた入力端子間を交互に繰返し短絡する。論理回路２１のトランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２に対応した出力はマイクロコンピュータＣＰＵ２０に入力される。マイクロコンピュータＣＰＵ２０は、論理回路２１のトランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２に対応した出力が、ハイレベル／ローレベルを交互に繰返しているとき、隣接するセルＣ２１、Ｃ２２相互の接続点とセル短絡回路Ｓ２との間で断線が発生していると判定し、断線箇所に関するデータを組電池コントローラ１２へ出力する。同様にして、Ｃ２２〜Ｃ２６の内、隣接するセルの接続点とそれらのセルに対応するセル短絡回路との間で発生した断線を、断線箇所を特定して検出することができる。
【０１０７】
最後に具体的効果について説明する。本実施形態によれば、充電状態制御装置ＣＥＵ２は、隣接したセルＣ２１、Ｃ２２に接続されたセル短絡回路Ｓ２が交互に繰返し短絡することで、セルＣ２１、Ｃ２２とセル短絡回路Ｓ２との間の断線の発生箇所を特定することができる。そのため、充電状態検出装置ＣＥＵ２及び同様の回路構成である充電状態検出装置ＣＥＵ１、ＣＥＵ３〜ＣＥＵｎの信頼性を向上することができる。
【０１０８】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態における充電状態制御装置の回路図を図５に示す。ここでは、第１実施形態における組電池システム１との相違部分である充電状態制御装置ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎについて説明し、共通する部分については、必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。
【０１０９】
まず、充電状態制御装置ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎの具体的構成について詳細に説明する。充電状態制御装置ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎは互いに同じ構成であるため、ここでは、充電状態制御装置ＣＥＵ１についてのみ説明する。
【０１１０】
図５に示すように、充電状態制御装置ＣＥＵ１は、セル短絡回路Ｓ１１〜Ｓ１６（短絡回路）と、過充放電検出回路ＵＬ１１〜ＵＬ１６（異常検出回路）と、マイクロコンピュータＣＰＵ１１（断線検出回路）とから構成されている。第３実施形態における充電状態制御装置ＣＥＵ１は、第１実施形態における充電状態制御装置ＣＥＵ１に対して、新たに過充放電検出回路ＵＬ１１〜ＵＬ１６を追加するとともに、マイクロコンピュータＣＰＵ１０に代えて、マイクロコンピュータＣＰＵ１１を設けた構成である。
【０１１１】
過充放電検出回路ＵＬ１１〜ＵＬ１６は、それぞれ対応するセルＣ１１〜Ｃ１６に接続され、セルＣ１１〜Ｃ１６の電圧が過充電電圧閾値より大きいとき、セルＣ１１〜Ｃ１６が過充電状態であると判定してハイレベルを、過放電電圧閾値より小さいとき、セルＣ１１〜Ｃ１６が過放電状態であると判定してローレベルをそれぞれ出力する回路である。
【０１１２】
過充放電検出回路ＵＬ１１は、セル電圧分圧回路１１３と、過充電判定用基準電圧回路１１４と、コンパレータＣＰ１１１と、過放電判定用基準電圧回路１１５と、コンパレータＣＰ１１２とから構成され、セルＣ１１に接続されている。
【０１１３】
セル電圧分圧回路１１３はセルＣ１１の電圧を分圧して出力する回路である。セル電圧分圧回路１１３は抵抗１１３ａ、１１３ｂで構成されている。抵抗１１３ａと抵抗１１３ｂは直列接続され、抵抗１１３ａの一端はセルＣ１１の正極端子に、抵抗１１３ｂの一端はセルＣ１１の負極端子にそれぞれ接続されている。
【０１１４】
過充電判定用基準電圧回路１１４は、セルＣ１１における過充電状態の有無を判定するための過充電電圧閾値、例えば、セル電圧の４．２Ｖに相当する基準電圧を出力する回路である。過充電判定用基準電圧回路１１４は、抵抗１１４ａと、過充電判定用基準電源１１４ｂとから構成されている。抵抗１１４ａの一端はセルＣ１１の正極端子に、他端は過充電判定用基準電源１１４ｂの正極端子にそれぞれ接続され、過充電判定用基準電源１１４ｂの負極端子はセルＣ１１の負極端子に接続されている。
【０１１５】
コンパレータＣＰ１１１は、セル電圧分圧回路１１３で分圧されたセルＣ１１の電圧を過充電判定用基準電圧回路１１４の出力する基準電圧と比較する素子である。コンパレータＣＰ１１１は、分圧されたセルＣ１１の電圧が過充電電圧閾値に相当する基準電圧より大きいとき、ハイレベルを出力する。コンパレータＣＰ１１１の非反転入力端子は抵抗１１３ａと抵抗１１３ｂの接続点に、反転入力端子は抵抗１１４ａと過充電判定用基準電源１１４ｂの接続点にそれぞれ接続されている。また、出力端子はマイクロコンピュータＣＰＵ１１の入力端子に接続されている。
【０１１６】
過放電判定用基準電圧回路１１５は、セルＣ１１における過放電状態の有無を判定するための過放電電圧閾値、例えば、セル電圧の３．０Ｖに相当する基準電圧を出力する回路である。過放電判定用基準電圧回路１１５は、抵抗１１５ａと、過放電判定用基準電源１１５ｂとから構成されている。抵抗１１５ａの一端はセルＣ１１の正極端子に、他端は過放電判定用基準電源１１５ｂの正極端子にそれぞれ接続され、過放電判定用基準電源１１５ｂの負極端子はセルＣ１１の負極端子に接続されている。
【０１１７】
コンパレータＣＰ１１２は、セル電圧分圧回路１１３で分圧されたセルＣ１１の電圧を過放電判定用基準電圧回路１１５の出力する基準電圧と比較する素子である。コンパレータＣＰ１１２は、分圧されたセルＣ１１の電圧が過放電電圧閾値に相当する基準電圧より小さいとき、ローレベルを出力する。コンパレータＣＰ１１２の非反転入力端子は抵抗１１３ａと抵抗１１３ｂの接続点に、反転入力端子は抵抗１１５ａと過放電判定用基準電源１１５ｂの接続点にそれぞれ接続されている。また、出力端子はマイクロコンピュータＣＰＵ１１の入力端子に接続されている。
【０１１８】
セルＣ１１に隣接するセルＣ１２には、過充放電検出回路ＵＬ１２が接続されている。過充放電検出回路ＵＬ１２は、セル電圧分圧回路１２３と、過充電判定用基準電圧回路１２４と、コンパレータＣＰ１２１と、過放電判定用基準電圧回路１２５と、コンパレータＣＰ１２２とから構成されている。
【０１１９】
セル電圧分圧回路１２３はセルＣ１２の電圧を分圧して出力する回路である。セル電圧分圧回路１２３は抵抗１２３ａ、１２３ｂで構成されている。抵抗１２３ａと抵抗１２３ｂは直列接続され、抵抗１２３ａの一端はセルＣ１２の正極端子に、抵抗１２３ｂの一端はセルＣ１２の負極端子にそれぞれ接続されている。
【０１２０】
過充電判定用基準電圧回路１２４は、セルＣ１２における過充電状態の有無を判定するための過充電電圧閾値、例えば、セル電圧の４．２Ｖに相当する基準電圧を出力する回路である。過充電判定用基準電圧回路１２４は、抵抗１２４ａと、過充電判定用基準電源１２４ｂとから構成されている。抵抗１２４ａの一端はセルＣ１２の正極端子に、他端は過充電判定用基準電源１２４ｂの正極端子にそれぞれ接続され、過充電判定用基準電源１２４ｂの負極端子はセルＣ１２の負極端子に接続されている。
【０１２１】
コンパレータＣＰ１２１は、セル電圧分圧回路１２３で分圧されたセルＣ１２の電圧を過充電判定用基準電圧回路１２４の出力する基準電圧と比較する素子である。コンパレータＣＰ１２１は、分圧されたセルＣ１２の電圧が過充電電圧閾値に相当する基準電圧より大きいとき、ハイレベルを出力する。コンパレータＣＰ１２１の非反転入力端子は抵抗１２３ａと抵抗１２３ｂの接続点に、反転入力端子はの抵抗１２４ａと過充電判定用基準電源１２４ｂの接続点にそれぞれ接続されている。また、出力端子はマイクロコンピュータＣＰＵ１１の入力端子に接続されている。
【０１２２】
過放電判定用基準電圧回路１２５は、セルＣ１２における過放電状態の有無を判定するための過放電電圧閾値、例えば、セル電圧の３．０Ｖに相当する基準電圧を出力する回路である。過放電判定用基準電圧回路１２５は、抵抗１２５ａと、過放電判定用基準電源１２５ｂとから構成されている。抵抗１２５ａの一端はセルＣ１２の正極端子に、他端は過放電判定用基準電源１２５ｂの正極端子にそれぞれ接続され、過放電判定用基準電源１２５ｂの負極端子はセルＣ１２の負極端子に接続されている。
【０１２３】
コンパレータＣＰ１２２は、セル電圧分圧回路１２３で分圧されたセルＣ１２の電圧を過放電判定用基準電圧回路１２５の出力する基準電圧と比較する素子である。コンパレータＣＰ１２２は、分圧されたセルＣ１２の電圧が過放電電圧閾値に相当する基準電圧より小さいとき、ローレベルを出力する。コンパレータＣＰ１２２の非反転入力端子は抵抗１２３ａと抵抗１２３ｂの接続点に、反転入力端子は抵抗１２５ａと過放電判定用基準電源１２５ｂの接続点にそれぞれ接続されている。また、出力端子はマイクロコンピュータＣＰＵ１１の入力端子に接続されている。
【０１２４】
ここで、過充放電検出回路ＵＬ１１と過充放電検出回路ＵＬ１２は、入力インピーダンスが互いに等しくなるように設定されている。ところで、セル短絡回路Ｓ１１〜Ｓ１６は第１実施形態と同様の構成であるため、トランジスタＴＲ１１、ＴＲ１２がオフ状態のとき、セル短絡回路Ｓ１２は、セル短絡回路Ｓ１１より入力インピーダンスが大きくなるように設定されている。また、トランジスタＴＲ１１、ＴＲ１２がオン状態になると、セル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２の入力端子間に、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２が接続される。
【０１２５】
そのため、トランジスタＴＲ１１、ＴＲ１２がオフ状態のとき、短絡回路Ｓ１２及び過充放電検出回路ＵＬ１２の合成入力ンピーダンスは、短絡回路Ｓ１１及び過充放電検出回路ＵＬ１１の合成入力インピーダンスより大きくなる。また、トランジスタＴＲ１１、ＴＲ１２がオン状態のとき、短絡回路Ｓ１１及び過充放電検出回路ＵＬ１１、短絡回路Ｓ１２及び過充放電検出回路ＵＬ１２の合成入力インピーダンスは、トランジスタＴＲ１１、ＴＲ１２がオフ状態のときより小さくなる。
【０１２６】
セルＣ１３〜Ｃ１６には、それぞれセル短絡回路Ｓ１３〜Ｓ１６と過充放電検出回路ＵＬ１３〜ＵＬ１６が接続されている。過充放電検出回路ＵＬ１３〜ＵＬ１６は、過充放電検出回路ＵＬ１１、ＵＬ１２と同じ回路であるので説明は省略する。
【０１２７】
マイクロコンピュータＣＰＵ１１は、過充放電検出回路ＵＬ１１〜ＵＬ１６の出力に基づいて、セルＣ１１〜Ｃ１６の過充電状態及び過放電状態を検出するとともに、セルＣ１１〜Ｃ１６と短絡回路Ｓ１１〜Ｓ１６及び過充放電検出回路ＵＬ１１〜ＵＬ１６との間で発生する断線を、断線箇所を特定して検出する素子である。マイクロコンピュータＣＰＵ１１は、セルＣ１１〜Ｃ１６の少なくともいずれかが過充電状態又は過放電状態となったとき、過充電状態又は過放電状態となったセルに関するデータを出力する。または、セルＣ１１〜Ｃ１６と短絡回路Ｓ１１〜Ｓ１６及び過充電検出回路ＵＬ１１〜ＵＬ１６との間の少なくともいずれかで断線が発生したとき、断線箇所に関するデータを組電池コントローラ１２に出力する。マイクロコンピュータＣＰＵ１１の１２の入力端子は過充放電検出回路ＵＬ１１〜ＵＬ１６のコンパレータの出力端子にそれぞれ接続されている。また、出力端子は組電池コントローラ１２に接続されている。
【０１２８】
次に、図５を参照して具体的動作について説明する。図５に示すように、例えば、セルＣ１１の電圧が過充電電圧閾値である４．２Ｖより大きくなった場合、セルＣ１１の電圧は過充放電検出回路ＵＬ１１のセル電圧分圧回路１１３で分圧される。セル電圧分圧回路１１３で分圧されたセルＣ１１の電圧は、コンパレータＣＰ１１１で過充電判定用基準電圧回路１１４の出力する基準電圧と比較される。セルＣ１１の電圧は過充電電圧閾値より大きいため、コンパレータＣＰ１１１はハイレベルを出力する。コンパレータＣＰ１１１の出力がハイレベルとなることで、マイクロコンピュータＣＰＵ１１は、セルＣ１１が過充電状態になったことを示すデータを出力する。
【０１２９】
また、セルＣ１１の電圧が過放電電圧閾値である３．０Ｖより小さくなった場合、セルＣ１１の電圧は過充放電検出回路ＵＬ１１のセル電圧分圧回路１１３で分圧される。セル電圧分圧回路１１３で分圧されたセルＣ１１の電圧は、コンパレータＣＰ１１２で過放電判定用基準電圧回路１１５の出力する基準電圧と比較される。セルＣ１１の電圧は過放電電圧閾値より小さいため、コンパレータＣＰ１１２はローレベルを出力する。コンパレータＣＰ１１２の出力がローレベルとなることで、マイクロコンピュータＣＰＵ１１は、セルＣ１１が過放電状態になったことを示すデータを出力する。
【０１３０】
これに対し、例えば、隣接するセルＣ１１、Ｃ１２の接続点とセル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２及び過充放電検出回路ＵＬ１１、ＵＬ１２との間にあるＣ点で断線が発生した場合、第１実施形態において述べたように、セル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２が入力端子間を交互に繰返し短絡する。これにより、セル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２の入力端子間の電圧も交互に繰返し変化する。このとき、セル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２の入力端子間の電圧は、セル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２の短絡前後の入力インピーダンスを最適に設定することで、一方を過充電電圧閾値より大きい電圧に、他方を過放電電圧閾値より小さい電圧にすることができる。例えば、セル短絡回路Ｓ１１の入力端子間の電圧が過放電電圧閾値より小さい電圧に、セル短絡回路Ｓ１２の入力端子間の電圧が過充電電圧閾値より大きい電圧になると、過充放電検出回路ＵＬ１１は過放電状態を、過充放電検出回路ＵＬ１２は過充電状態をそれぞれ検出する。過充放電検出回路ＵＬ１１は過放電状態を検出したことで、コンパレータＣＰ１１１、ＣＰ１１２がローレベルを出力する。過充放電検出回路ＵＬ１２は過充電状態を検出したことで、コンパレータＣＰ１２１、ＣＰ１２２がハイレベルを出力する。
【０１３１】
これに対し、セル短絡回路Ｓ１１の入力端子間の電圧が過充電電圧閾値より大きい電圧に、セル短絡回路Ｓ１２の入力端子間の電圧が過放電電圧閾値より小さい電圧になると、過充放電検出回路ＵＬ１１は過充電状態を、過充放電検出回路ＵＬ１２は過放電状態をそれぞれ検出する。過充放電検出回路ＵＬ１１は過充電状態を検出することで、コンパレータＣＰ１１１、ＣＰ１１２がハイレベルを出力する。過充放電検出回路ＵＬ１２は過放電状態を検出し、コンパレータＣＰ１２１、ＣＰ１２２がローレベルをそれぞれ出力する。
【０１３２】
以降、過充放電検出回路ＵＬ１１、ＵＬ１２は、過充電状態と過放電状態を交互に繰返し検出する。コンパレータＣＰ１１１、ＣＰ１１２、ＣＰ１２１、ＣＰ１２２の出力はマイクロコンピュータＣＰＵ１１に入力される。マイクロコンピュータＣＰＵ１１は、コンパレータＣＰ１１１、ＣＰ１１２、ＣＰ１２１、ＣＰ１２２の出力が、ハイレベル／ローレベルを交互に繰返しているとき、隣接するセルＣ１１、Ｃ１２相互の接続点とセル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２及び過充放電検出回路ＵＬ１１、ＵＬ１２との間で断線が発生していると判定し、断線箇所に関するデータを組電池コントローラ１２へ出力する。同様にして、Ｃ１２〜Ｃ１６の内、隣接するセルの接続点とそれらのセルに対応するセル短絡回路及び過充放電検出回路との間で発生した断線を、断線箇所を特定して検出することができる。
【０１３３】
最後に具体的効果について説明する。本実施形態によれば、充電状態制御装置ＣＥＵ１は、隣接したセルＣ１１、Ｃ１２に接続された過充放電検出回路ＵＬ１１、ＵＬ１２が互いに過充電状態と過放電状態とを交互に繰返し検出しることで、セルＣ１１、Ｃ１２とセル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２及び過充放電検出回路ＵＬ１１、ＵＬ１２との間の断線の発生箇所を特定することができる。そのため、充電状態検出装置ＣＥＵ１及び同様の回路構成である充電状態検出装置ＣＥＵ２〜ＣＥＵｎの信頼性を向上することができる。
【０１３４】
また、充電状態制御装置ＣＥＵ１は、セル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２のセル分圧回路１１０、１２０の合成抵抗値をそれぞれ異なる値に設定することで、セル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２及び過充放電検出回路ＵＬ１１、ＵＬ１２の入力端子間の短絡前の入力インピーダンスを確実に異なる値に設定することができる。
【０１３５】
なお、上述した実施形態では、隣接するセルに接続されるセル短絡回路において、セル電圧分圧回路の合成抵抗値をそれぞれ異なる値に設定している例を挙げているが、これに限られるものではない。例えば、図６に示すように、セル短絡回路Ｓ１１の入力端子間に、セル電圧分圧回路１１０とは別に抵抗１１２を接続し、この抵抗の抵抗値を隣接するセルに接続されるセル短絡回路毎にそれぞれ異なる値に設定してもよい。また、図７に示すように、過充放電検出回路ＵＬ１１の入力端子間に、セル電圧分圧回路１１３とは別に抵抗１１６を接続し、この抵抗の抵抗値を隣接するセルに接続されるセル短絡回路毎にそれぞれ異なる値に設定してもよい。この場合、全てのセル短絡回路において、セル電圧分圧回路、短絡判定用基準電圧回路及びコンパレータを共通化でき、回路を構成する部品の種類の増加を抑えることができる。
【０１３６】
また、上述した実施形態では、過充放電検出回路により断線を検出する例を挙げているが、これに限られるものではない。例えば、過充電状態を検出する過充電検出回路、又は、過放電状態を検出する過放電検出回路を用いて断線を検出してもよい。
【０１３７】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態における充電状態制御装置の回路図を図８に示す。ここでは、第２実施形態における組電池システム１との相違部分である充電状態制御装置ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎについて説明し、共通する部分については、必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、第２実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。
【０１３８】
まず、充電状態制御装置ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎの具体的構成について詳細に説明する。充電状態制御装置ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎは互いに同じ構成であるため、ここでは、充電状態制御装置ＣＥＵ２についてのみ説明する。
【０１３９】
図８に示すように、充電状態制御装置ＣＥＵ２は、セル短絡回路Ｓ２（短絡回路）と、過充放電検出回路ＵＬ２１〜ＵＬ２６と、マイクロコンピュータＣＰＵ２１（断線検出回路）とから構成されている。充電状態制御装置ＣＥＵ２は、直列接続された６個のセルＣ２１〜Ｃ２６からなるセルグループＣＧ２に接続されている。第４実施形態における充電状態制御装置ＣＥＵ２は、第２実施形態における充電状態制御装置ＣＥＵ２に対して、新たに過充放電検出回路ＵＬ２１〜ＵＬ２６を追加するとともに、マイクロコンピュータＣＰＵ２０に代えて、マイクロコンピュータＣＰＵ２１を設けた構成である。
【０１４０】
過充放電検出回路ＵＬ２１〜ＵＬ１６は、それぞれ対応するセルＣ２１〜Ｃ２６に接続され、セルＣ２１〜Ｃ２６の電圧が過充電電圧閾値より大きいとき、セルＣ２１〜Ｃ２６が過充電状態であると判定してハイレベルを、過放電電圧閾値より小さいとき、セルＣ２１〜Ｃ２６が過放電状態であると判定してローレベルをそれぞれ出力する回路である。
【０１４１】
過充放電検出回路ＵＬ２１は、セル電圧分圧回路２１３と、過充電判定用基準電圧回路２１４と、コンパレータＣＰ２１１と、過放電判定用基準電圧回路２１５と、コンパレータＣＰ２１２とから構成され、セルＣ２１に接続されている。
【０１４２】
セル電圧分圧回路２１３はセルＣ２１の電圧を分圧して出力する回路である。セル電圧分圧回路２１３は抵抗２１３ａ、２１３ｂで構成されている。抵抗２１３ａと抵抗２１３ｂは直列接続され、抵抗２１３ａの一端はセルＣ２１の正極端子に、抵抗２１３ｂの一端はセルＣ２１の負極端子にそれぞれ接続されている。
【０１４３】
過充電判定用基準電圧回路２１４は、セルＣ２１における過充電状態の有無を判定するための過充電電圧閾値、例えば、セル電圧の４．２Ｖに相当する基準電圧を出力する回路である。過充電判定用基準電圧回路２１４は、抵抗２１４ａと、過充電判定用基準電源２１４ｂとから構成されている。抵抗２１４ａの一端はセルＣ２１の正極端子に、他端は過充電判定用基準電源２１４ｂの正極端子にそれぞれ接続され、過充電判定用基準電源２１４ｂの負極端子はセルＣ２１の負極端子に接続されている。
【０１４４】
コンパレータＣＰ２１１は、セル電圧分圧回路２１３で分圧されたセルＣ２１の電圧を過充電判定用基準電圧回路２１４の出力する基準電圧と比較する素子である。コンパレータＣＰ２１１は、分圧されたセルＣ２１の電圧が過充電電圧閾値に相当する基準電圧より大きいとき、ハイレベルを出力する。コンパレータＣＰ２１１の非反転入力端子は抵抗２１３ａと抵抗２１３ｂの接続点に、反転入力端子は抵抗２１４ａと過充電判定用基準電源２１４ｂの接続点にそれぞれ接続されている。また、出力端子はマイクロコンピュータＣＰＵ２１の入力端子に接続されている。
【０１４５】
過放電判定用基準電圧回路２１５は、セルＣ２１における過放電状態の有無を判定するための過放電電圧閾値、例えば、セル電圧の３．０Ｖに相当する基準電圧を出力する回路である。過放電判定用基準電圧回路２１５は、抵抗２１５ａと、過放電判定用基準電源２１５ｂとから構成されている。抵抗２１５ａの一端はセルＣ２１の正極端子に、他端は過放電判定用基準電源２１５ｂの正極端子にそれぞれ接続され、過放電判定用基準電源２１５ｂの負極端子はセルＣ２１の負極端子に接続されている。
【０１４６】
コンパレータＣＰ２１２は、セル電圧分圧回路２１３で分圧されたセルＣ２１の電圧を過放電判定用基準電圧回路２１５の出力する基準電圧と比較する素子である。コンパレータＣＰ２１２は、分圧されたセルＣ２１の電圧が過放電電圧閾値に相当する基準電圧より小さいとき、ローレベルを出力する。コンパレータＣＰ２１２の非反転入力端子は抵抗２１３ａと抵抗２１３ｂの接続点に、反転入力端子は抵抗２１５ａと過放電判定用基準電源２１５ｂの接続点にそれぞれ接続されている。また、出力端子はマイクロコンピュータＣＰＵ２１の入力端子に接続されている。
【０１４７】
セルＣ２１に隣接するセルＣ２２には、過充放電検出回路ＵＬ２２が接続されている。過充放電検出回路ＵＬ２２は、セル電圧分圧回路２２３と、過充電判定用基準電圧回路２２４と、コンパレータＣＰ２２１と、過放電判定用基準電圧回路２２５と、コンパレータＣＰ２２２とから構成されている。
【０１４８】
セル電圧分圧回路２２３はセルＣ２２の電圧を分圧して出力する回路である。セル電圧分圧回路２２３は抵抗２２３ａ、２２３ｂで構成されている。抵抗２２３ａと抵抗２２３ｂは直列接続され、抵抗２２３ａの一端はセルＣ２２の正極端子に、抵抗２２３ｂの一端はセルＣ２２の負極端子にそれぞれ接続されている。
【０１４９】
過充電判定用基準電圧回路２２４は、セルＣ２２における過充電状態の有無を判定するための過充電電圧閾値、例えば、セル電圧の４．２Ｖに相当する基準電圧を出力する回路である。過充電判定用基準電圧回路２２４は、抵抗２２４ａと、過充電判定用基準電源２２４ｂとから構成されている。抵抗２２４ａの一端はセルＣ２２の正極端子に、他端は過充電判定用基準電源２２４ｂの正極端子にそれぞれ接続され、過充電判定用基準電源２２４ｂの負極端子はセルＣ２２の負極端子に接続されている。
【０１５０】
コンパレータＣＰ２２１は、セル電圧分圧回路２２３で分圧されたセルＣ２２の電圧を過充電判定用基準電圧回路２２４の出力する基準電圧と比較する素子である。コンパレータＣＰ２２１は、分圧されたセルＣ２２の電圧が過充電電圧閾値に相当する基準電圧より大きいとき、ハイレベルを出力する。コンパレータＣＰ２２１の非反転入力端子は抵抗２２３ａと抵抗２２３ｂの接続点に、反転入力端子はの抵抗２２４ａと過充電判定用基準電源２２４ｂの接続点にそれぞれ接続されている。また、出力端子はマイクロコンピュータＣＰＵ２１の入力端子に接続されている。
【０１５１】
過放電判定用基準電圧回路２２５は、セルＣ２２における過放電状態の有無を判定するための過放電電圧閾値、例えば、セル電圧の３．０Ｖに相当する基準電圧を出力する回路である。過放電判定用基準電圧回路２２５は、抵抗２２５ａと、過放電判定用基準電源２２５ｂとから構成されている。抵抗２２５ａの一端はセルＣ２２の正極端子に、他端は過放電判定用基準電源２２５ｂの正極端子にそれぞれ接続され、過放電判定用基準電源２２５ｂの負極端子はセルＣ２２の負極端子に接続されている。
【０１５２】
コンパレータＣＰ２２２は、セル電圧分圧回路２２３で分圧されたセルＣ２２の電圧を過放電判定用基準電圧回路２２５の出力する基準電圧と比較する素子である。コンパレータＣＰ２２２は、分圧されたセルＣ２２の電圧が過放電電圧閾値に相当する基準電圧より小さいとき、ローレベルを出力する。コンパレータＣＰ２２２の非反転入力端子は抵抗２２３ａと抵抗２２３ｂの接続点に、反転入力端子は抵抗２２５ａと過放電判定用基準電源２２５ｂの接続点にそれぞれ接続されている。また、出力端子はマイクロコンピュータＣＰＵ２１の入力端子に接続されている。
【０１５３】
ここで、過充放電検出回路ＵＬ２１と過充放電検出回路ＵＬ２２は、入力インピーダンスが互いに等しくなるように設定されている。ところで、セル短絡回路Ｓ２は第２実施形態と同様の構成であるため、トランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２がオフ状態のとき、セルＣ２２の接続される短絡回路Ｓ２の入力端子間の入力インピーダンスは、セルＣ２１の接続される短絡回路Ｓ２の入力端子間の入力インピーダンスより大きくなるように設定されている。また、トランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２がオン状態になると、セルＣ２１、Ｃ２２の接続される短絡回路Ｓ２の入力端子間に、抵抗Ｒ２１、Ｒ２２が接続される。
【０１５４】
そのため、トランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２がオフ状態のとき、セルＣ２２の接続される短絡回路Ｓ２及び過充放電検出回路ＵＬ２２の合成入力ンピーダンスは、セルＣ２１の接続される短絡回路Ｓ２及び過充放電検出回路ＵＬ２１の合成入力インピーダンスより大きくなる。また、トランジスタＴＲ１１、ＴＲ１２がオン状態のとき、セルＣ２１の接続される短絡回路Ｓ２及び過充放電検出回路ＵＬ２１、セルＣ２２の接続される短絡回路Ｓ２及び過充放電検出回路ＵＬ２２の合成入力インピーダンスは、トランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２がオフ状態のときより小さくなる。
【０１５５】
セルＣ２３〜Ｃ２６には、それぞれセル短絡回路Ｓ２と過充放電検出回路ＵＬ２３〜ＵＬ２６が接続されている。過充放電検出回路ＵＬ２３〜ＵＬ２６は、過充放電検出回路ＵＬ２１、ＵＬ２２と同じ回路であるので説明は省略する。
【０１５６】
マイクロコンピュータＣＰＵ２１は、過充放電検出回路ＵＬ２１〜ＵＬ２６の出力に基づいて、セルＣ２１〜Ｃ２６の過充電状態及び過放電状態を検出するとともに、セルＣ２１〜Ｃ２６と短絡回路Ｓ２及び過充放電検出回路ＵＬ２２〜ＵＬ２６との間で発生する断線を、断線箇所を特定して検出する素子である。マイクロコンピュータＣＰＵ２１は、セルＣ２１〜Ｃ２６の少なくともいずれかが過充電状態又は過放電状態となったとき、過充電状態又は過放電状態となったセルに関するデータを出力する。または、セルＣ２１〜Ｃ２６と短絡回路Ｓ２及び過充電検出回路ＵＬ２１〜ＵＬ２６との間の少なくともいずれかで断線が発生したとき、断線箇所に関するデータを組電池コントローラ１２に出力する。マイクロコンピュータＣＰＵ２１の１２の入力端子は過充放電検出回路ＵＬ２１〜ＵＬ２１２のコンパレータの出力端子にそれぞれ接続されている。また、出力端子は組電池コントローラ１２に接続されている。
【０１５７】
次に、図８を参照して具体的動作について説明する。図８に示すように、例えば、隣接するセルＣ２１、Ｃ２２の接続点とセル短絡回路Ｓ２及び過充放電検出回路ＵＬ２１、ＵＬ２２との間にあるＤ点で断線が発生した場合、第２実施形態において述べたように、セル短絡回路Ｓ２が入力端子間を交互に繰返し短絡する。これにより、セルＣ２１、Ｃ２２の接続される入力端子間の電圧も交互に繰返し変化する。このとき、セルＣ２１、Ｃ２２の接続される入力端子間の電圧は、セル短絡回路Ｓ２の短絡前後の入力インピーダンスを最適に設定することで、一方を過充電電圧閾値より大きい電圧に、他方を過放電電圧閾値より小さい電圧にすることができる。例えば、セルＣ２１の接続される入力端子間の電圧が過放電電圧閾値より小さい電圧に、セルＣ２２の入力端子間の電圧が過充電電圧閾値より大きい電圧になると、過充放電検出回路ＵＬ２１は過放電状態を、過充放電検出回路ＵＬ２２は過充電状態をそれぞれ検出する。過充放電検出回路ＵＬ２１は過放電状態を検出したことで、コンパレータＣＰ２１１、ＣＰ２１２がローレベルを出力する。過充放電検出回路ＵＬ２２は過充電状態を検出したことで、コンパレータＣＰ２２１、ＣＰ２２２がハイレベルを出力する。
【０１５８】
これに対し、セルＣ２１の接続される入力端子間の電圧が過充電電圧閾値より大きい電圧に、セルＣ２２の接続される入力端子間の電圧が過放電電圧閾値より小さい電圧になると、過充放電検出回路ＵＬ２１は過充電状態を、過充放電検出回路ＵＬ２２は過放電状態をそれぞれ検出する。過充放電検出回路ＵＬ２１は過充電状態を検出することで、コンパレータＣＰ２１１、ＣＰ２１２がハイレベルを出力する。過充放電検出回路ＵＬ２２は過放電状態を検出し、コンパレータＣＰ２２１、ＣＰ２２２がローレベルをそれぞれ出力する。
【０１５９】
以降、過充放電検出回路ＵＬ２１、ＵＬ２２は、過充電状態と過放電状態を交互に繰返し検出する。コンパレータＣＰ２１１、ＣＰ２１２、ＣＰ２２１、ＣＰ２２２の出力はマイクロコンピュータＣＰＵ２１に入力される。マイクロコンピュータＣＰＵ２１は、コンパレータＣＰ２１１、ＣＰ２１２、ＣＰ２２１、ＣＰ２２２の出力が、ハイレベル／ローレベルを交互に繰返しているとき、隣接するセルＣ２１、Ｃ２２相互の接続点とセル短絡回路Ｓ２及び過充放電検出回路ＵＬ２１、ＵＬ２２との間で断線が発生していると判定し、断線箇所に関するデータを組電池コントローラ１２へ出力する。同様にして、Ｃ２２〜Ｃ２６の内、隣接するセルの接続点とそれらのセルに対応するセル短絡回路及び過充放電検出回路との間で発生した断線を、断線箇所を特定して検出することができる。
【０１６０】
最後に具体的効果について説明する。本実施形態によれば、充電状態制御装置ＣＥＵ２は、隣接したセルＣ２１、Ｃ２２に接続された過充放電検出回路ＵＬ２１、ＵＬ２２が互いに過充電状態と過放電状態とを交互に繰返し検出することで、セルＣ２１、Ｃ２２とセル短絡回路Ｓ２及び過充放電検出回路ＵＬ２１、ＵＬ２２との間の断線の発生箇所を特定することができる。そのため、充電状態検出装置ＣＥＵ２及び同様の回路構成である充電状態検出装置ＣＥＵ１、ＣＥＵ３〜ＣＥＵｎの信頼性を向上することができる。
【０１６１】
なお、上述した実施形態では、過充放電検出回路により断線を検出する例を挙げているが、これに限られるものではない。例えば、過充電状態を検出する過充電検出回路、又は、過放電状態を検出する過放電検出回路を用いて断線を検出してもよい。
【０１６２】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態における充電状態制御装置の回路図を図９に示す。ここでは、第１実施形態における組電池システム１との相違部分である充電状態制御装置ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎについて説明し、共通する部分については、必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。
【０１６３】
まず、充電状態制御装置ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎの具体的構成について詳細に説明する。充電状態制御装置ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎは互いに同じ構成であるため、ここでは、充電状態制御装置ＣＥＵ１についてのみ説明する。
【０１６４】
図９に示すように、充電状態制御装置ＣＥＵ１は、セル短絡回路Ｓ１１〜Ｓ１６（短絡回路）と、マイクロコンピュータＣＰＵ１２（断線検出回路）とから構成されている。第５実施形態における充電状態制御装置ＣＥＵ１は、第１実施形態における充電状態制御装置ＣＥＵ１に対して、セル短絡回路Ｓ１１〜Ｓ１６内に、新たにＯＲ回路を追加するとともに、マイクロコンピュータＣＰＵ１０に代えて、マイクロコンピュータＣＰＵ１２を設けた構成である。
【０１６５】
セル短絡回路Ｓ１１は、セル電圧分圧回路１１０と、短絡判定用基準電圧回路１１１と、コンパレータＣＰ１１と、ＯＲ回路ＯＲ１１と、トランジスタＴＲ１１と、短絡用抵抗Ｒ１１とから構成され、セルＣ１１に接続されている。
【０１６６】
ＯＲ回路ＯＲ１１は、コンパレータＣＰ１１又はマイクロコンピュータＣＰＵ１２の出力に基づいてトランジスタＴＲ１１をオン／オフする回路である。ＯＲ回路ＯＲ１１の入力端子はコンパレータＣＰ１１の出力端子に、別の入力端子はマイクロコンピュータＣＰＵ１２にそれぞれ接続されている。また、出力端子はトランジスタＴＲ１１とマイクロコンピュータＣＰＵ１２に接続されている。
【０１６７】
セルＣ１１に隣接するセルＣ１２には、セル短絡回路Ｓ１２が接続されている。セル短絡回路Ｓ１２は、セル電圧分圧回路１２０と、短絡判定用基準電圧回路１２１と、コンパレータＣＰ１２と、ＯＲ回路ＯＲ１２と、トランジスタＴＲ１２と、短絡用抵抗Ｒ１２とから構成されている。
【０１６８】
ＯＲ回路ＯＲ１２は、コンパレータＣＰ１２又はマイクロコンピュータＣＰＵ１２の出力に基づいてトランジスタＴＲ１２をオン／オフする回路である。ＯＲ回路ＯＲ１２の入力端子はコンパレータＣＰ１２の出力端子に、別の入力端子はマイクロコンピュータＣＰＵ１２にそれぞれ接続されている。また、出力端子はトランジスタＴＲ１２とマイクロコンピュータＣＰＵ１２に接続されている。
【０１６９】
ここで、トランジスタＴＲ１１、ＴＲ１２がオフ状態のとき、セル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２は、入力インピーダンスが等しくなるように設定されている。また、トランジスタＴＲ１１、ＴＲ１２がオン状態になると、セル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２の入力端子間に、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２が接続される。抵抗Ｒ１１、Ｒ１２は、トランジスタＴＲ１１、ＴＲ１２がオン状態のとき、セルＣ１１、Ｃ１２に流れる短絡電流を制限するとともに、セル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２の入力インピーダンスが、トランジスタＴＲ１１、ＴＲ１２がオフ状態のときより小さくなるように設定されている。
【０１７０】
セルＣ１３〜Ｃ１６には、それぞれセル短絡回路Ｓ１３〜Ｓ１６が接続されている。セル短絡回路Ｓ１３〜Ｓ１６はセル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２とそれぞれ同じ回路であるので説明は省略する。
【０１７１】
マイクロコンピュータＣＰＵ１２は、セルＣ１１〜Ｃ１６を短絡回路Ｓ１１〜Ｓ１６で一時的に短絡し、その後の短絡回路Ｓ１１〜Ｓ１６の作動状態から、セルＣ１１〜Ｃ１６とセル短絡回路Ｓ１１〜Ｓ１６との間で発生する断線を、断線箇所を特定して検出する素子である。マイクロコンピュータＣＰＵ１２は、セルＣ１１〜Ｃ１６とセル短絡回路Ｓ１１〜Ｓ１６との間の少なくともいずれかで断線が発生したとき、断線箇所に関するデータを組電池コントローラ１２に出力する。マイクロコンピュータＣＰＵ１２の６つの入力端子はＯＲ回路ＯＲ１１〜ＯＲ１６とトランジスタＴＲ１１〜ＴＲ１６の接続点にそれぞれ接続されている。また、６つの出力端子はＯＲ回路ＯＲ１１〜ＯＲ１６の入力端子に接続されている。
【０１７２】
次に、図９を参照して具体的動作について説明する。図９に示すように、例えば、セルＣ１１の電圧が短絡電圧閾値より大きくなった場合、セルＣ１１の電圧は短絡回路Ｓ１１のセル電圧分圧回路１１０で分圧される。セル電圧分圧回路１１０で分圧されたセルＣ１１の電圧は、コンパレータＣＰ１１で短絡判定用基準電圧回路１１１の出力する基準電圧と比較される。セルＣ１１の電圧は短絡電圧閾値より大きいため、コンパレータＣＰ１１はハイレベルを出力する。コンパレータＣＰ１１の出力がハイレベルになると、ＯＲ回路ＯＲ１１を介してトランジスタＴＲ１１がオン状態となり、抵抗Ｒ１１を介してセルＣ１１を短絡して放電させる。セルＣ１１は放電することで電圧が低下する。セルＣ１１の電圧が短絡電圧閾値以下になると、トランジスタＴＲ１１はオフ状態となり、セルＣ１１の放電は停止する。
【０１７３】
これに対し、例えば、隣接するセルＣ１１、Ｃ１２の接続点とセル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２との間にあるＥ点で断線が発生した場合、直列接続されたセルＣ１１、Ｃ１２の全電圧が、入力端子を直列接続されたセル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２に印加される。ここで、マイクロコンピュータＣＰＵ１２はＯＲ回路ＯＲ１１を介してトランジスタＴＲ１１を一時的にオン状態にし、抵抗Ｒ１１を介してセル短絡回路Ｓ１１の入力端子間を短絡する。セル短絡回路Ｓ１１の入力端子間が短絡されることで、セル短絡回路Ｓ１１の入力インピーダンスは、トランジスタＴＲ１１がオフ状態のときより小さくなる。セル短絡回路Ｓ１１の短絡後の入力インピーダンスとセル短絡回路Ｓ１２の短絡前の入力インピーダンスを最適に設定することで、セル短絡回路Ｓ１１の入力端子間の電圧は、短絡電圧閾値より小さい電圧に、セル短絡回路Ｓ１２の入力端子間の電圧は、短絡電圧閾値より大きい電圧にすることができる。
【０１７４】
セル短絡回路Ｓ１１の入力端子間の電圧はセル電圧分圧回路１１０で分圧される。セル電圧分圧回路１１０で分圧されたセル短絡回路Ｓ１１の入力端子間の電圧は、コンパレータＣＰ１１で短絡判定用基準電圧回路１１１の出力する基準電圧と比較される。セル短絡回路Ｓ１１の入力端子間の電圧は短絡電圧閾値より小さいため、コンパレータＣＰ１１はローレベルを出力する。コンパレータＣＰ１１がローレベルを出力することで、ＯＲ回路ＯＲ１１を介してトランジスタＴＲ１１はオフ状態となり、セル短絡回路Ｓ１１の入力端子間の短絡が開放される。さらに、セル短絡回路Ｓ１２の入力端子間の電圧はセル電圧分圧回路１２０で分圧される。セル電圧分圧回路１２０で分圧されたセル短絡回路Ｓ１２の入力端子間の電圧は、コンパレータＣＰ１２で短絡判定用基準電圧回路１２１の出力する基準電圧と比較される。セル短絡回路Ｓ１２の入力端子間の電圧は短絡電圧閾値より大きいため、コンパレータＣＰ１２はハイレベルを出力する。コンパレータＣＰ１２がハイレベルを出力することで、ＯＲ回路ＯＲ１２を介してトランジスタＴＲ１２はオン状態となり、抵抗Ｒ１２を介してセル短絡回路Ｓ１２の入力端子間を短絡する。
【０１７５】
以降、セル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２は、隣接するセルＣ１１、Ｃ１２に接続される短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２の入力端子間を交互に繰返し短絡する。コンパレータＣＰ１１、ＣＰ１２の出力はマイクロコンピュータＣＰＵ１２に入力される。マイクロコンピュータＣＰＵ１２は、コンパレータＣＰ１１、ＣＰ１２の出力が、ハイレベル／ローレベルを交互に繰返しているとき、隣接するセルＣ１１、Ｃ１２相互の接続点とセル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２との間で断線が発生していると判定し、断線箇所に関するデータを組電池コントローラ１２へ出力する。同様にして、Ｃ１２〜Ｃ１６の内、隣接するセルの接続点とそれらのセルに対応するセル短絡回路との間で発生した断線を、断線箇所を特定して検出することができる。
【０１７６】
なお、断線を検出するときには、全てのセルを短絡する必要はない。隣接するセルを１つ置きに短絡することで、セルとセル短絡回路との間の断線を全て検出することができる。また、セルは順次短絡してもよいし、同時に短絡してもよい。
【０１７７】
最後に具体的効果について説明する。本実施形態によれば、充電状態制御装置ＣＥＵ１は、隣接したセルＣ１１、Ｃ１２に接続されたセル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２が交互に繰返し短絡することで、セルＣ１１、Ｃ１２とセル短絡回路Ｓ１１、Ｓ１２との間の断線の発生箇所を特定することができる。そのため、充電状態検出装置ＣＥＵ１及び同様の回路構成である充電状態検出装置ＣＥＵ２〜ＣＥＵｎの信頼性を向上することができる。
【０１７８】
（第６実施形態）
次に、第６実施形態における充電状態制御装置の回路図を図１０に示す。ここでは、第２実施形態における組電池システム１との相違部分である充電状態制御装置ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎについて説明し、共通する部分については、必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、第２実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。
【０１７９】
まず、充電状態制御装置ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎの具体的構成について詳細に説明する。充電状態制御装置ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎは互いに同じ構成であるため、ここでは、充電状態制御装置ＣＥＵ２についてのみ説明する。
【０１８０】
図１０に示すように、充電状態制御装置ＣＥＵ２は、セル短絡回路Ｓ２（短絡回路）と、マイクロコンピュータＣＰＵ２２（断線検出回路）とから構成されている。第６実施形態における充電状態制御装置ＣＥＵ２は、第２実施形態における充電状態制御装置ＣＥＵ２に対して、セル短絡回路Ｓ２１〜Ｓ２６内に、新たにＯＲ回路を追加するとともに、マイクロコンピュータＣＰＵ２０に代えて、マイクロコンピュータＣＰＵ２２を設けた構成である。
【０１８１】
セル短絡回路Ｓ２は、グループ電圧分圧回路２０と、コンパレータＣＰ２１〜ＣＰ２５と、論理回路２１と、ＯＲ回路ＯＲ２１〜ＯＲ２６と、トランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２６と、短絡用抵抗Ｒ２１〜Ｒ２６とから構成され、セルグループＣＧ２に接続されている。
【０１８２】
ＯＲ回路ＯＲ２１〜ＯＲ２６は、論理回路２１又はマイクロコンピュータＣＰＵ２２の出力に基づいてトランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２６をオン／オフする回路である。ＯＲ回路ＯＲ２１〜ＯＲ２６の入力端子は論理回路２１の出力端子に、別の入力端子はマイクロコンピュータＣＰＵ２２にそれぞれ接続されている。また、出力端子はトランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２６とマイクロコンピュータＣＰＵ２２に接続されている。
【０１８３】
ここで、トランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２がオフ状態のとき、セルＣ２１の接続される短絡回路Ｓ２の入力端子間の入力インピーダンスと、セルＣ２２の接続される短絡回路Ｓ２の入力端子間の入力インピーダンスが等しくなるように設定されている。また、トランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２がオン状態になると、セルＣ２１、Ｃ２２の接続される短絡回路Ｓ２の入力端子間に、抵抗Ｒ２１、Ｒ２２が接続される。抵抗Ｒ２１、Ｒ２２は、トランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２がオン状態のとき、セルＣ２１、Ｃ２２の接続される短絡回路Ｓ２の入力端子間の入力インピーダンスが、トランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２がオフ状態のときより小さくなるように設定されている。
【０１８４】
セルＣ２３〜Ｃ２５の接続される短絡回路Ｓ２の入力端子間の入力インピーダンスは、セルＣ２１、Ｃ２２の接続される短絡回路Ｓ２の入力端子間の入力インピーダンスと等しくなるように設定されている。
【０１８５】
マイクロコンピュータＣＰＵ２２は、セルＣ２１〜Ｃ２６の接続されるセル短絡回路Ｓ２の作動状態に基づいて、セルＣ２１〜Ｃ２６とセル短絡回路Ｓ２との間で発生する断線を、断線箇所を特定して検出する素子である。マイクロコンピュータＣＰＵ２２は、セルＣ２１〜Ｃ２６とセル短絡回路Ｓ２との間の少なくともいずれかで断線が発生したとき、断線箇所に関するデータを組電池コントローラ１２に出力する。マイクロコンピュータＣＰＵ２２の６つの入力端子はＯＲ回路ＯＲ２１〜ＯＲ２６とトランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２６の接続点にそれぞれ接続されている。また、６つの出力端子はＯＲ回路ＯＲ２１〜ＯＲ２６の入力端子に、さらに、別の出力端子は組電池コントローラ１２にそれぞれ接続されている。
【０１８６】
次に、図１０を参照して具体的動作について説明する。図１０に示すように、例えば、セルＣ２１の電圧が他のセルＣ２２〜Ｃ２６より大きくなった場合、セルＣ２１〜Ｃ２６の接続点の電圧は、コンパレータＣＰ２１〜ＣＰ２６でグループ電圧分圧回路２０の出力する基準電圧と比較される。コンパレータＣＰ２１〜ＣＰ２６の出力は論理回路２１に入力され、セル毎に短絡の実施可否が判定される。論理回路２１は判定結果に基づいて、ＯＲ回路ＯＲ２１を介してトランジスタＴＲ２１をオン状態にする。トランジスタＴＲ２１がオン状態になると、抵抗Ｒ２１を介してセルＣ２１が短絡され放電する。セルＣ２１は放電することで電圧が低下する。セルＣ２１の電圧が他のセルＣ２２〜Ｃ２６の電圧と等しくなると、トランジスタＴＲ２１はオフ状態となり、セルＣ２１の放電は停止する。
【０１８７】
これに対し、例えば、隣接するセルＣ２１、Ｃ２２の接続点とセル短絡回路Ｓ２との間にあるＦ点で断線が発生した場合、直列接続されたセルＣ２１、Ｃ２２の全電圧が、セル短絡回路Ｓ２の対応した入力端子間に印加される。ここで、マイクロコンピュータＣＰＵ２２はＯＲ回路ＯＲ２１を介してトランジスタＴＲ２１を一時的にオン状態にし、抵抗Ｒ２１を介してセルＣ２１の接続される入力端子間を短絡する。セルＣ２１の接続される入力端子間が短絡されることで、入力端子間の入力インピーダンスは、トランジスタＴＲ２１がオフ状態のときより小さくなる。セルＣ２１、Ｃ２２の接続点の電圧は、セル短絡回路Ｓ２の短絡前後の入力端子間の入力インピーダンスを最適に設定することで、セルＣ２１の入力端子間の電圧は短絡電圧閾値より小さい電圧に、セルＣ２２の入力端子間の電圧は短絡電圧閾値より大きい電圧にすることができる。
【０１８８】
セルＣ２１〜Ｃ２６の接続点の電圧は、コンパレータＣＰ２１〜ＣＰ２６でグループ電圧分圧回路２０の出力する基準電圧と比較される。セルＣ２１、Ｃ２２の接続点の電圧がセルＣ２１の短絡電圧閾値より小さいため、論理回路２１は判定結果に基づいてトランジスタＴＲ２１をオフ状態にし、セルＣ２１の接続される入力端子間の短絡が開放される。さらに、セルＣ２１、Ｃ２２の接続点の電圧がセルＣ２２の短絡電圧閾値より大きいため、論理回路２１は判定結果に基づいてトランジスタＴＲ２２をオン状態にし、抵抗Ｒ２２を介してセルＣ２２の接続される入力端子間を短絡する。以降、セル短絡回路Ｓ２は、隣接するセルＣ２１、Ｃ２２の接続されていた入力端子間を交互に繰返し短絡する。
【０１８９】
論理回路２１のトランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２に対応した出力はマイクロコンピュータＣＰＵ２２に入力される。マイクロコンピュータＣＰＵ２２は、論理回路２１のトランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２に対応した出力が、ハイレベル／ローレベルを交互に繰返しているとき、隣接するセルＣ２１、Ｃ２２相互の接続点とセル短絡回路Ｓ２との間で断線が発生していると判定し、断線箇所に関するデータを組電池コントローラ１２へ出力する。同様にして、Ｃ２２〜Ｃ２６の内、隣接するセルの接続点とそれらのセルに対応するセル短絡回路との間で発生した断線を、断線箇所を特定して検出することができる。
【０１９０】
最後に具体的効果について説明する。本実施形態によれば、充電状態制御装置ＣＥＵ２は、隣接したセルＣ２１、Ｃ２２に接続されたセル短絡回路Ｓ２が交互に繰返し短絡することで、セルＣ２１、Ｃ２２とセル短絡回路Ｓ２との間の断線の発生箇所を特定することができる。そのため、充電状態検出装置ＣＥＵ２及び同様の回路構成である充電状態検出装置ＣＥＵ１、ＣＥＵ３〜ＣＥＵｎの信頼性を向上することができる。
【０１９１】
なお、断線を検出するときには、全てのセルを短絡する必要はない。隣接するセルを１つ置きに短絡することで、セルとセル短絡回路との間の断線を全て検出することができる。また、セルは順次短絡してもよいし、同時に短絡してもよい。
【０１９２】
（第７実施形態）
第７実施形態における充電状態制御装置は、第６実施形態における充電状態制御装置とほぼ同一の構成であるため、第６実施形態における図１０を参照して説明する。ここでは、第６実施形態における充電状態制御装置との相違部分である断線検出動作について説明し、共通する部分については、必要とされる箇所以外説明を省略する。
【０１９３】
次に、図１０を参照して具体的動作について説明する。図１０に示すように、例えば、隣接するセルＣ２１、Ｃ２２の接続点とセル短絡回路Ｓ２との間にあるＦ点で断線が発生した場合、直列接続されたセルＣ２１、Ｃ２２の全電圧が、セル短絡回路Ｓ２の対応した入力端子間に印加される。ここで、マイクロコンピュータＣＰＵ２２はＯＲ回路ＯＲ２１を介してトランジスタＴＲ２１を一定時間オン状態にし、抵抗Ｒ２１を介してセルＣ２１の接続される入力端子間を短絡する。セルＣ２１の接続される入力端子間が短絡されることで、入力端子間の入力インピーダンスは、トランジスタＴＲ２１がオフ状態のときより小さくなる。セルＣ２１、Ｃ２２の接続点の電圧は、セル短絡回路Ｓ２の短絡前後の入力端子間の入力インピーダンスを最適に設定することで、セルＣ２１の入力端子間の電圧は短絡電圧閾値より小さい電圧に、セルＣ２２の入力端子間の電圧は短絡電圧閾値より大きい電圧にすることができる。
【０１９４】
セルＣ２１〜Ｃ２６の接続点の電圧は、コンパレータＣＰ２１〜ＣＰ２６でグループ電圧分圧回路２０の出力する基準電圧と比較される。セルＣ２１、Ｃ２２の接続点の電圧がセルＣ２１の短絡電圧閾値より小さいため、論理回路２１は判定結果に基づいてトランジスタＴＲ２１をオフ状態にしようとする。しかし、マイクロコンピュータＣＰＵ２２は、ＯＲ回路ＯＲ２１を介してトランジスタＴＲ２１をオン状態にし、セルＣ２１の接続される入力端子間の短絡を継続する。セルＣ２１、Ｃ２２の接続点の電圧はセルＣ２２の短絡電圧閾値より大きいため、論理回路２１は、判定結果に基づいてトランジスタＴＲ２２をオン状態にし、抵抗Ｒ２２を介してセルＣ２２の接続される入力端子間を短絡する。セルＣ２１、Ｃ２２が共に短絡されることで、セルＣ２１、Ｃ２２の接続される入力端子間の入力インピーダンスはほぼ等しくなる。そのため、セルＣ２１、Ｃ２２の接続点の電圧はセルＣ２２の短絡電圧閾値より小さくなり、論理回路２１は、判定結果に基づいてトランジスタＴＲ２２をオフ状態にし、セルＣ２２の接続される入力端子間の短絡が開放される。以降、セル短絡回路Ｓ２は、セルＣ２１の接続される入力端子間が短絡されている間、セルＣ２２の接続される入力端子間を繰返し短絡する。
【０１９５】
論理回路２１のトランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２に対応した出力はマイクロコンピュータＣＰＵ２２に入力される。マイクロコンピュータＣＰＵ２２は、論理回路２１のトランジスタＴＲ２１に対応した出力がハイレベルの間、論理回路２１のトランジスタＴＲ２２に対応した出力がハイレベル／ローレベルを交互に繰返しているとき、隣接するセルＣ２１、Ｃ２２相互の接続点とセル短絡回路Ｓ２との間で断線が発生していると判定する。マイクロコンピュータＣＰＵ２２は、断線が発生している判定したとき、断線箇所に関するデータを組電池コントローラ１２へ出力する。同様にして、Ｃ２２〜Ｃ２６の内、隣接するセルの接続点とそれらのセルに対応するセル短絡回路との間で発生した断線を、断線箇所を特定して検出することができる。
【０１９６】
最後に具体的効果について説明する。本実施形態によれば、充電状態制御装置ＣＥＵ２は、隣接したセルＣ２１、Ｃ２２に接続されたセル短絡回路Ｓ２が一方の入力端子間を繰返し短絡することで、セルＣ２１、Ｃ２２とセル短絡回路Ｓ２との間の断線の発生箇所を特定することができる。そのため、充電状態検出装置ＣＥＵ２及び同様の回路構成である充電状態検出装置ＣＥＵ１、ＣＥＵ３〜ＣＥＵｎの信頼性を向上することができる。
【０１９７】
なお、断線を検出するときには、全てのセルを短絡する必要はない。隣接するセルを１つ置きに短絡することで、セルとセル短絡回路との間の断線を全て検出することができる。また、セルは順次短絡してもよいし、同時に短絡してもよい。
【０１９８】
上記実施形態において、トランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２がオン状態のとき、セルＣ２１、Ｃ２２の接続される入力端子間の入力インピーダンスが互いに異なる値になるように設定しておくことで、断線が発生したとき、トランジスタＴＲ２１がオン状態の間、トランジスタＴＲ２２をオン状態に固定させることもできる。これにより、マイクロコンピュータＣＰＵ２２はより簡単に断線を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】充電状態制御装置を用いた組電池システムの構成図を示す。
【図２】第１実施形態における充電状態制御装置の回路図を示す。
【図３】別のセル短絡回路の回路図を示す。
【図４】第２実施形態における充電状態制御装置の回路図を示す。
【図５】第３実施形態における充電状態制御装置の回路図を示す。
【図６】別のセル短絡回路の回路図を示す。
【図７】別の過充放電検出回路の回路図を示す。
【図８】第４実施形態における充電状態制御装置の回路図を示す。
【図９】第５実施形態における充電状態制御装置の回路図を示す。
【図１０】第６実施形態における充電状態制御装置の回路図を示す。
【符号の説明】
【０２００】
１・・・組電池システム、１０・・・組電池、ＣＧ１〜ＣＧｎ・・・セルグループ、Ｃ１１〜Ｃ１６、Ｃ２１〜Ｃ２６・・・セル、ＣＥＵ１〜ＣＥＵｎ・・・充電状態制御装置（組電池充電状態制御装置）、Ｓ１１〜Ｓ１６・・・セル短絡回路（短絡回路）、１１０、１２０・・・セル電圧分圧回路、１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ・・・抵抗、１１１、１２１・・・短絡判定用基準電圧回路、ＣＰ１１、ＣＰ１２・・・コンパレータ、ＴＲ１１、ＴＲ１２・・・トランジスタ、Ｒ１１、Ｒ１２・・・短絡用抵抗、ＣＰＵ１０・・・マイクロコンピュータ（断線検出回路）、１１２・・・抵抗、Ｓ２・・・セル
短絡回路（短絡回路）、２０・・・グループ電圧分圧回路、ＣＰ２１〜ＣＰ２５・・・コンパレータ、２１・・・論理回路、ＴＲ２１〜ＴＲ２６・・・トランジスタ、Ｒ２１〜Ｒ２６・・・短絡用抵抗、ＣＰＵ２０・・・マイクロコンピュータ（断線検出回路）、ＵＬ１１〜ＵＬ１６、ＵＬ２１〜ＵＬ２６・・・過充放電検出回路（異常検出回路）、１１３，１２３、２１３，２２３・・・セル分圧回路、１１３ａ、１１３ｂ、１２３ａ、１２３ｂ・・・抵抗、１１４，１２４・・・過充電判定用基準電圧回路、１１５，１２５・・・過放電判定用基準電圧回路、ＣＰＵ１１、ＣＰＵ２１・・・マイクロコンピュータ（断線検出回路）、１１６・・・抵抗、ＯＲ１１、ＯＲ１２、ＯＲ２１〜ＯＲ２６・・・ＯＲ回路、ＣＰＵ１２、ＣＰＵ２２・・・マイクロコンピュータ（断線検出回路）、１１・・・電流センサ、１２・・・組電池コントローラ、２・・・ハイブリッド電気自動車コントローラ（ＨＥＶコントローラ）、３・・・インバータ、４・・・モータ
【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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