(57)【要約】【課題】  従来技術に比較してユーザにとって使い勝手が良い組電池のための異常電圧検出機能を有する異常電圧検出装置を提供する。【解決手段】  組電池のための異常電圧検出装置は、少なくとも一つの二次電池からなる複数の電池ブロックを直列接続して構成された組電池の電圧異常を検出するために提供され、各電池ブロックの電圧又は上記各電池ブロックの電圧から降下した電圧である各電池測定電圧を、所定の基準電圧と比較することにより電圧異常の状態であるか否かを検出し、当該検出結果の情報を含む異常検出信号をそれぞれ発生し、複数の異常検出信号に基づいて、所定の時間期間に対する、組電池が電圧異常の状態である時間の時間的割合を計算し、時間的割合に基づいて組電池の電圧異常を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの二次電池からなる複数の電池ブロックを直列接続して構成された組電池の電圧異常を検出するための異常検出装置において、
上記各電池ブロックの電圧又は上記各電池ブロックの電圧から降下した電圧である各電池測定電圧を、所定の基準電圧と比較することにより電圧異常の状態であるか否かを検出し、当該検出結果の情報を含む異常検出信号をそれぞれ発生し、上記複数の異常検出信号に基づいて、所定の時間期間に対する、上記組電池が電圧異常の状態である時間の時間的割合を計算し、上記時間的割合に基づいて上記組電池の電圧異常を検出する検出手段を備えたことを特徴とする組電池のための異常電圧検出装置。
【請求項２】
上記検出手段は、上記各電池ブロックの電圧又は上記各電池ブロックの電圧から降下した電圧である各電池測定電圧を、複数の基準電圧と比較することを特徴とする請求項１記載の異常電圧検出装置。
【請求項３】
上記検出手段は、上記各電池ブロックの電圧を定電圧源により分圧して上記各電池測定電圧をそれぞれ発生することを特徴とする請求項２記載の異常電圧検出装置。
【請求項４】
上記検出手段は、上記各電池ブロックの電圧から降下した複数の電圧である各電池測定電圧を、上記基準電圧と比較することを特徴とする請求項１記載の異常電圧検出装置。
【請求項５】
上記電圧異常の状態は、少なくとも１つの上記電池ブロックの上記電池測定電圧が上記基準電圧より高い状態であり、
上記検出手段は、上記各電池測定電圧を第１の基準電圧と比較して上記組電池の電圧異常を検出したとき、上記第１の基準電圧よりも高い第２の基準電圧と比較して上記組電池の電圧異常を検出することを特徴とする請求項２又は３記載の異常電圧検出装置。
【請求項６】
上記検出手段は、上記各電池測定電圧を、上記第２の基準電圧と比較して上記組電池の電圧異常を検出したとき、上記第２の基準電圧よりも高い第３の基準電圧と比較して上記組電池の電圧異常を検出することを特徴とする請求項５記載の異常電圧検出装置。
【請求項７】
上記電圧異常の状態は、少なくとも１つの上記電池ブロックの上記電池測定電圧が上記基準電圧より低い状態であり、
上記検出手段は、上記各電池測定電圧を、第１の基準電圧と比較して上記組電池の電圧異常を検出したとき、上記第１の基準電圧よりも低い第２の基準電圧と比較して上記組電池の電圧異常を検出することを特徴とする請求項２又は３記載の異常電圧検出装置。
【請求項８】
上記検出手段は、上記各電池測定電圧を、上記第２の基準電圧と比較して上記組電池の電圧異常を検出したとき、上記第２の基準電圧よりも低い第３の基準電圧と比較して上記組電池の電圧異常を検出することを特徴とする請求項７記載の異常電圧検出装置。
【請求項９】
上記検出手段は、上記各電池ブロックの上記各電池測定電圧と上記基準電圧とのいずれか一方を相対的に変化させ、上記各電池測定電圧を上記基準電圧と比較することにより上記異常検出信号をそれぞれ発生し、上記複数の異常検出信号に基づいて、上記検出手段が正常に機能するか否かを検出することを特徴とする請求項１乃至８のうちのいずれか１つに記載の組電池のための異常電圧検出装置。
【請求項１０】
上記検出手段は、
上記各電池ブロックの上記各電池測定電圧と上記基準電圧とのいずれか一方を相対的に変化させる電圧変化回路と、
上記電圧変化回路の動作を制御するための制御信号を含むシリアル信号を発生する信号発生器と、
上記シリアル信号をパラレル信号に変換するためのシリアル／パラレル変換器と、
上記パラレル信号のうちの少なくとも１つの制御信号の電圧レベルを、トランジスタの端子間電圧差を利用して上記各電池ブロックの電圧レベルである変換電圧レベルにそれぞれ変換して上記制御信号として上記電圧変化回路に出力するレベル変換回路とをさらに備えたことを特徴とする請求項９記載の異常電圧検出装置。
【請求項１１】
上記パラレル信号の電圧レベルは上記組電池の負極端子電圧を含み、
上記レベル変換回路は、上記パラレル信号の電圧レベルを、上記電池ブロックの端子間電圧を単位電圧として、上記単位電圧ずつ段階的に昇圧して上記各変換電圧レベルにそれぞれ変換することを特徴とする請求項１０記載の異常電圧検出装置。
【請求項１２】
上記パラレル信号の電圧レベルは上記組電池の負極端子の電圧レベルを含み、
上記レベル変換回路は、
上記複数の電池ブロックのうちの第１の電池ブロックに係る上記パラレル信号の電圧レベルを、上記電池ブロックの端子間電圧を単位電圧として、上記単位電圧だけ昇圧して上記変換電圧レベルに変換する第１の昇圧回路と、
上記複数の電池ブロックのうちの第２の電池ブロックに係る上記パラレル信号の電圧レベルを、上記複数単位電圧だけ昇圧して上記変換電圧レベルに変換する第２の昇圧回路とを含むことを特徴とする請求項１０記載の異常電圧検出装置。
【請求項１３】
上記レベル変換回路は、
上記複数の電池ブロックのうちの第３の電池ブロックに係る上記パラレル信号の電圧レベルを、上記単位電圧だけ昇圧した後、上記複数単位電圧だけ昇圧して上記変換電圧レベルに変換する第３の昇圧回路をさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の組電池のための異常電圧検出装置。
【請求項１４】
上記シリアル信号は先頭にスタートビットを含み、
上記シリアル／パラレル変換器は上記スタートビットに基づいて自動的に内部発振器を起動させ、上記内部発振器が出力する所定のクロックを用いて、上記信号発生器からの上記シリアル信号を読み込むことを特徴とする請求項１０記載の異常電圧検出装置。
【請求項１５】
上記検出手段は、
上記複数の異常検出信号を電気的に絶縁された状態で伝達する第１の伝達素子と、
上記シリアル信号を電気的に絶縁された状態で上記シリアル／パラレル変換器に伝達する第２の伝達素子とをさらに備えたことを特徴とする請求項１０乃至１４のうちのいずれか１つに記載の異常電圧検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組電池のための異常電圧検出装置に関し、特に、組電池の電圧異常を検出するための異常電圧検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（ＰＥＶ：Pure Electric Vehicle）やハイブリッド車両（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）等の電動車両に、モータの動力源及び各種負荷の駆動源として、エネルギー密度、出力密度、サイクル寿命等の基本特性に優れている密閉型のニッケル−金属水素化物電池（以下、「ニッケル−水素電池」という。）が近年注目され、実用化への開発がすすんでいる。この電池を電動車両用電源として用いる場合、所定の駆動出力を得るためには１００Ｖ〜３５０Ｖ程度の総電圧が必要となる。ニッケル−水素電池は、電池を構成する最小単位である単電池（即ち、１セル）の出力電圧が１．２Ｖ程度であるため、１つのニッケル−水素電池からなるセル又は複数のセルからなる電池ブロックを、複数個直列接続した組電池によって所要の総電圧を得る。
【０００３】
組電池を構成するセルの温度は均一ではなく、特に自動車のような使用環境では、セル間の温度格差が生じやすい。また、製造工程やその後の使用状態によって、セル毎に残存容量及び充電効率（供給電気量に対して蓄電される電気量の比）が異なる。従って、組電池を構成するセルの実際の残存容量（ＳＯＣ：State of Charge）には、ばらつきがあり、組電池として使用できる容量の範囲が狭まっていく。即ち、組電池の寿命が見かけ上、大きく低下していく。組電池においては、組電池を構成するセル又は電池ブロック毎に電圧を検出し、その電圧に異常があるか否かを検出し、充放電制御を行うことが重要である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３０３６２６号公報。
【特許文献２】特開平９−１５９７０１号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に、従来例の組電池の異常検出装置が開示されている。従来例の異常検出装置は、組電池を構成する電池ブロックごとにその端子間電圧に異常（過充電又は過放電）があるか否かを検出する異常検出回路を設け、少なくとも１つの異常検出回路が異常を検出した時に、充放電制御側に異常検出信号を送信する。しかしながら、従来例の異常検出装置によれば、異常検出回路が故障し、例えば電池ブロックが過電圧になっても異常が検出できなくなった場合、異常検出回路が故障していることにユーザが気づかないまま組電池が継続して使用され、結果的にその電池ブロックが過充電されてしまう恐れがあった。
【０００６】
特許文献２に、従来例の組電池の過電圧検出装置が開示されている。従来例の過電圧検出装置は、組電池を構成するセル又は電池ブロックごとに過電圧を検出できると共に、過電圧検出機能の正常・異常を判定できる。
【０００７】
しかしながら、従来例の異常検出装置及び過電圧検出装置は、電池ブロックの異常を検出するための電圧の閾値、つまり異常か否かの境界の値が１つであった。そのため、例えば、組電池を構成する電池ブロックが電圧の閾値に近づき、過放電又は過充電間近になっていても、外部には異常検出信号が出力されず、電池ブロックの電圧が閾値を超えた又は下回った瞬間に電池が異常であることが突然表示された。
【０００８】
従来例の異常検出装置及び過電圧検出装置は、電池ブロックの電圧が時間的に変動する場合には、組電池の電圧異常の検出精度が悪く、確実に組電池の電圧異常を検出できなかった。
【０００９】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、複数の電池ブロックを直列接続して構成された組電池のための異常電圧検出装置であって、従来技術に比較して確実にかつ高い検出精度で組電池の電圧異常を検出できる異常電圧検出装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的はさらに、上記異常電圧検出機能が正常に動作しているか否かを検査できる異常電圧検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る組電池のための異常電圧検出装置は、少なくとも一つの二次電池からなる複数の電池ブロックを直列接続して構成された組電池の電圧異常を検出するための異常検出装置において、上記各電池ブロックの電圧又は上記各電池ブロックの電圧から降下した電圧である各電池測定電圧を、所定の基準電圧と比較することにより電圧異常の状態であるか否かを検出し、当該検出結果の情報を含む異常検出信号をそれぞれ発生し、上記複数の異常検出信号に基づいて、所定の時間期間に対する、上記組電池が電圧異常の状態である時間の時間的割合を計算し、上記時間的割合に基づいて上記組電池の電圧異常を検出する検出手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
上記異常電圧検出装置において、上記検出手段は、上記各電池ブロックの電圧又は上記各電池ブロックの電圧から降下した電圧である各電池測定電圧を、複数の基準電圧と比較することを特徴とする。
【００１３】
上記異常電圧検出装置において、上記検出手段は、上記各電池ブロックの電圧を定電圧源により分圧して上記各電池測定電圧をそれぞれ発生することを特徴とする。
【００１４】
上記異常電圧検出装置において、上記検出手段は、上記各電池ブロックの電圧から降下した複数の電圧である各電池測定電圧を、上記基準電圧と比較することを特徴とする。
【００１５】
上記異常電圧検出装置において、上記電圧異常の状態は、少なくとも１つの上記電池ブロックの上記電池測定電圧が上記基準電圧より高い状態であり、上記検出手段は、上記各電池測定電圧を第１の基準電圧と比較して上記組電池の電圧異常を検出したとき、上記第１の基準電圧よりも高い第２の基準電圧と比較して上記組電池の電圧異常を検出することを特徴とする。
【００１６】
上記異常電圧検出装置において、上記検出手段は、上記各電池測定電圧を、上記第２の基準電圧と比較して上記組電池の電圧異常を検出したとき、上記第２の基準電圧よりも高い第３の基準電圧と比較して上記組電池の電圧異常を検出することを特徴とする。
【００１７】
上記異常電圧検出装置において、上記電圧異常の状態は、少なくとも１つの上記電池ブロックの上記電池測定電圧が上記基準電圧より低い状態であり、上記検出手段は、上記各電池測定電圧を、第１の基準電圧と比較して上記組電池の電圧異常を検出したとき、上記第１の基準電圧よりも低い第２の基準電圧と比較して上記組電池の電圧異常を検出することを特徴とする。
【００１８】
上記異常電圧検出装置において、上記検出手段は、上記各電池測定電圧を、上記第２の基準電圧と比較して上記組電池の電圧異常を検出したとき、上記第２の基準電圧よりも低い第３の基準電圧と比較して上記組電池の電圧異常を検出することを特徴とする。
【００１９】
上記異常電圧検出装置において、上記検出手段は、上記各電池ブロックの上記各電池測定電圧と上記基準電圧とのいずれか一方を相対的に変化させ、上記各電池測定電圧を上記基準電圧と比較することにより上記異常検出信号をそれぞれ発生し、上記複数の異常検出信号に基づいて、上記検出手段が正常に機能するか否かを検出することを特徴とする。
【００２０】
上記異常電圧検出装置において、上記検出手段は、上記各電池ブロックの上記各電池測定電圧と上記基準電圧とのいずれか一方を相対的に変化させる電圧変化回路と、上記電圧変化回路の動作を制御するための制御信号を含むシリアル信号を発生する信号発生器と、上記シリアル信号をパラレル信号に変換するためのシリアル／パラレル変換器と、上記パラレル信号のうちの少なくとも１つの制御信号の電圧レベルを、トランジスタの端子間電圧差を利用して上記各電池ブロックの電圧レベルである変換電圧レベルにそれぞれ変換して上記制御信号として上記電圧変化回路に出力するレベル変換回路とをさらに備えたことを特徴とする。
【００２１】
上記異常電圧検出装置において、上記パラレル信号の電圧レベルは上記組電池の負極端子電圧を含み、上記レベル変換回路は、上記パラレル信号の電圧レベルを、上記電池ブロックの端子間電圧を単位電圧として、上記単位電圧ずつ段階的に昇圧して上記各変換電圧レベルにそれぞれ変換することを特徴とする。
【００２２】
上記異常電圧検出装置において、上記パラレル信号の電圧レベルは上記組電池の負極端子の電圧レベルを含み、上記レベル変換回路は、上記複数の電池ブロックのうちの第１の電池ブロックに係る上記パラレル信号の電圧レベルを、上記電池ブロックの端子間電圧を単位電圧として、上記単位電圧だけ昇圧して上記変換電圧レベルに変換する第１の昇圧回路と、上記複数の電池ブロックのうちの第２の電池ブロックに係る上記パラレル信号の電圧レベルを、上記複数単位電圧だけ昇圧して上記変換電圧レベルに変換する第２の昇圧回路とを含むことを特徴とする。
【００２３】
上記異常電圧検出装置において、上記レベル変換回路は、上記複数の電池ブロックのうちの第３の電池ブロックに係る上記パラレル信号の電圧レベルを、上記単位電圧だけ昇圧した後、上記複数単位電圧だけ昇圧して上記変換電圧レベルに変換する第３の昇圧回路をさらに含むことを特徴とする。
【００２４】
上記異常電圧検出装置において、上記シリアル信号は先頭にスタートビットを含み、上記シリアル／パラレル変換器は上記スタートビットに基づいて自動的に内部発振器を起動させ、上記内部発振器が出力する所定のクロックを用いて、上記信号発生器からの上記シリアル信号を読み込むことを特徴とする。
【００２５】
上記異常電圧検出装置において、上記検出手段は、上記複数の異常検出信号を電気的に絶縁された状態で伝達する第１の伝達素子と、上記シリアル信号を電気的に絶縁された状態で上記シリアル／パラレル変換器に伝達する第２の伝達素子とをさらに備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
従って、本発明に係る組電池のための異常電圧検出装置によれば、各電池ブロックが正常か否かの情報を含む異常検出信号をそれぞれ発生し、複数の異常検出信号に基づいて、所定の時間期間に対する、上記組電池が電圧異常の状態である時間の時間的割合を計算し、上記時間的割合に基づいて上記組電池の電圧異常を検出するので、従来技術に比較して確実にかつ高い検出精度で組電池の電圧異常を検出できる。さらに、本発明に係る組電池のための異常電圧検出装置によれば、各電池ブロックの各電池測定電圧と基準電圧とのいずれか一方を相対的に変化させ、各電池測定電圧を基準電圧と比較することにより上記異常検出信号をそれぞれ発生し、上記複数の異常検出信号に基づいて、異常電圧検出機能が正常に機能するか否かを検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００２８】
実施形態１．
図１〜図１０を参照し、本発明の実施形態１に係る組電池のための異常電圧検出装置１００を説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る組電池のための異常電圧検出装置１００の概略構成を示すブロック図である。図１において、１００は異常電圧検出装置、１０は組電池、１１はリレー、１２はインバータ、１３はモータジェネレータである。異常電圧検出装置１００、組電池１０、リレー１１、インバータ１２及びモータジェネレータ１３は、全て電動車両に搭載される。組電池１０の直流電力は、インバータ１２によって交流電力に変換され、モータジェネレータ１３を駆動し、電動車両を走行させる。リレー１１は、組電池１０とインバータ１２との間の電気的な接続を継断する。
【００２９】
組電池１０は、Ｎ個（Ｎは２以上の正整数）の電池ブロックＢ１〜ＢＮを直列接続したものである。図１ではＮ＝２０である。各電池ブロックＢ１〜ＢＮは更に複数の二次電池セルｂ１〜ｂＭの直列接続回路（Ｍは２以上の正整数）により構成されている。図１ではＭ＝１２である。この構成により、組電池１０は、全体として２４０セルの組電池となる。実施形態１において、各セルｂ１〜ｂＭは公称電圧１．２Ｖのニッケル−水素電池であり、各電池ブロックＢ１〜ＢＮから１４．４Ｖ、組電池１０から総公称電圧２８８Ｖが得られる。なお、本明細書では、組電池１０の高電位側を上位、低電位側を下位と呼び、最下位の電池ブロックをＢ１、最上位の電池ブロックをＢＮとする。
【００３０】
異常電圧検出装置１００は、異常電圧検出部１０１〜１０Ｎ、レベル変換回路１１１、１１２、入力端子と出力端子とが互いに電気的に絶縁されたフォトカプラＰ１〜ＰＮ、Ｐ１１、Ｐ１２、制御部１５０を有する。
【００３１】
異常電圧検出部１０Ｎは、基準電圧発生回路Ｒ１Ｎ、分圧回路ＤＮ、コンパレータＣＮを有し、電池ブロックＢＮの電圧異常を検出する。実施形態１においては、異常電圧検出部１０Ｎは電池ブロックＢＮの過充電を検出する。分圧回路ＤＮは抵抗Ｒｄ１及びＲｄ２を直列接続した回路である。分圧回路ＤＮは、電池ブロックＢＮの電圧を分圧して降下した電圧である電池測定電圧ＶｂＮをコンパレータＣＮの反転入力端子に出力する。実施形態１において分圧回路ＤＮは電池ブロックＢＮの端子間電圧を４分の１に分圧する。
【００３２】
基準電圧発生回路Ｒ１Ｎは、基準電圧源ＡＮ１、ＡＮ２及びＡＮ３、スイッチＳ１Ｎを有する。図２は、基準電圧発生回路Ｒ１Ｎの回路図である。基準電圧源ＡＮ１、ＡＮ２及びＡＮ３は、それぞれ異なるツェナー電圧を有するツェナーダイオードと抵抗と（ＺＤ１とｒｅ１、ＺＤ２とｒｅ２及びＺＤ３とｒｅ３）によりそれぞれ構成される。実施形態１において、基準電圧源ＡＮ１は、電池ブロックＢＮがやや過充電された状態での電圧（１８Ｖ）になったことを検出するための第１の基準電圧Ｖｒ１を発生する。第１の基準電圧Ｖｒ１は、電池ブロックＢＮの出力電圧１８Ｖを入力した分圧回路ＤＮが出力する電池測定電圧ＶｂＮに等しい。基準電圧源ＡＮ２は、電池ブロックＢＮがかなり過充電された状態での電圧（２０Ｖ）になったことを検出するための第２の基準電圧Ｖｒ２を発生する。第２の基準電圧Ｖｒ２は、電池ブロックＢＮの出力電圧２０Ｖを入力した分圧回路ＤＮが出力する電池測定電圧ＶｂＮに等しい。基準電圧源ＡＮ３は、電池ブロックＢＮが復帰不可能な故障を生じる程度の過充電電圧（２２Ｖ）になったことを検出するための第３の基準電圧Ｖｒ３を発生する。第３の基準電圧Ｖｒ３は、電池ブロックＢＮの出力電圧２２Ｖを入力した分圧回路ＤＮが出力する電池測定電圧ＶｂＮに等しい。実施形態１において、Ｖｒ１＜Ｖｒ２＜Ｖｒ３である。
【００３３】
スイッチＳ１Ｎは、制御部１５０からの２ビットの制御信号によって接点ａ、ｂ、ｃのいずれかに切り換えられ、基準電圧源ＡＮ１、ＡＮ２又はＡＮ３が出力する基準電圧を選択的にコンパレータＣＮの非反転入力端子に入力する。コンパレータＣＮは差動回路で構成され、電池ブロックＢＮの電圧で駆動される。コンパレータＣＮの反転入力端子には分圧回路ＤＮの出力電圧ＶｂＮが与えられる。コンパレータＣＮは、電池ブロックＢＮの電池測定電圧ＶｂＮを３つの基準電圧Ｖｒ１、Ｖｒ２、Ｖｒ３と比較し、その比較結果の情報を含む異常検出信号ｄＮを発生し、フォトカプラＰＮに出力する。フォトカプラＰＮの入力発光ダイオードのアノードは電池ブロックＢＮの正極端子に接続され、カソードはコンパレータＣＮの出力端子に接続される。
【００３４】
異常電圧検出部１０１〜１０（Ｎ−１）は、異常電圧検出部１０Ｎと同様の構成を有する。基準電圧源Ａ１１〜ＡＮ１はそれぞれ対応する電池ブロックＢ１〜ＢＮの電圧（１８Ｖ）を入力した分圧回路Ｄ１〜ＤＮの出力電圧Ｖｂ１〜ＶｂＮと等しい電圧である第１の基準電圧Ｖｒ１を発生する。基準電圧源Ａ１２〜ＡＮ２はそれぞれ対応する電池ブロックＢ１〜ＢＮの電圧（２０Ｖ）を入力した分圧回路Ｄ１〜ＤＮの出力電圧Ｖｂ１〜ＶｂＮと等しい電圧である第２の基準電圧Ｖｒ２を発生する。基準電圧源Ａ１３〜ＡＮ３はそれぞれ対応する電池ブロックＢ１〜ＢＮの電圧（２２Ｖ）を入力した分圧回路Ｄ１〜ＤＮの出力電圧Ｖｂ１〜ＶｂＮと等しい電圧である第３の基準電圧Ｖｒ３を発生する。分圧回路Ｄ１〜ＤＮは全て同じ分圧比を有する。コンパレータＣ１〜ＣＮ、基準電圧源Ａ１１〜ＡＮ１、Ａ１２〜ＡＮ２、Ａ１３〜ＡＮ３、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎはそれぞれ対応する電池ブロックＢ１〜ＢＮの電圧で駆動される。
【００３５】
スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎは、制御部１５０からの２ビットの制御信号によって同時に切り換えられる。すべてのコンパレータＣ１〜ＣＮの非反転入力端子に、第１の基準電圧Ｖｒ１、第２の基準電圧Ｖｒ２又は第３の基準電圧Ｖｒ３が、同じタイミングで与えられる。コンパレータＣ１〜ＣＮはそれぞれ、分圧回路Ｄ１〜ＤＮの出力電圧Ｖｂ１〜ＶｂＮがスイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎによって選択されている基準電圧源が発生する電圧を超えた場合はローレベルの異常検出信号ｄ１〜ｄＮをそれぞれ発生してフォトカプラＰＮに出力し、その逆の場合はハイレベルの異常検出信号ｄ１〜ｄＮをそれぞれ発生してフォトカプラＰＮに出力する。
【００３６】
異常電圧検出部１０１〜１０Ｎが出力する異常検出信号ｄ１〜ｄＮ（コンパレータＣ１〜ＣＮの出力）は、それぞれフォトカプラＰ１〜ＰＮの入力発光ダイオードに入力される。フォトカプラＰ１〜ＰＮは、異常検出信号ｄ１〜ｄＮを電気的に絶縁された状態で伝達する。実施形態１において、フォトカプラＰ１〜ＰＮの各出力フォトトランジスタはワイヤードＯＲ回路を構成し、制御部１５０に接続される。各異常検出信号ｄ１〜ｄＮは論理和演算される。少なくとも１つの電池ブロックの電池測定電圧Ｖｂ１〜ＶｂＮが、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎによって選択されている基準電圧源が発生する電圧を超えると、少なくとも１つのフォトカプラＰ１〜ＰＮの出力フォトトランジスタがオンする。
【００３７】
制御部１５０は、スイッチ制御部１５１、表示部１５２及びリレー駆動部１５３を有する。制御部１５０は、各電池ブロックＢ１〜ＢＮに係る異常検出信号ｄ１〜ｄＮの論理和である論理和信号ｄｓを入力する。論理和信号ｄｓは通常はハイレベルであり、少なくとも１つの電池ブロックの電圧が、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎによって選択されている基準電圧源が発生する電圧より高い電圧異常の状態ではローレベルとなる信号である。スイッチ制御部１５１は、フォトカプラＰ１１、Ｐ１２、レベル変換回路１１１及び１１２を介してスイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎに制御信号ＲＣ１、ＲＣ２を送信する。制御信号ＲＣ１、ＲＣ２は、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎを切り換えるための２ビットの信号の各ビットにそれぞれ対応する。表示部１５２は、組電池１０の状態を表示する。表示部１５２は、例えばＬＥＤである。リレー駆動部１５３は、リレー１１を開閉駆動する。
【００３８】
制御部１５０のハード構成（図示しない）を説明する。制御部１５０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）とメモリとＩ／Ｏポートとを有するマイクロコンピュータ及び周辺回路を有する。制御部１５０は、図示しない低電圧電源（例えば、公称電圧が１２Ｖの鉛蓄電池）によって駆動される。
【００３９】
スイッチ制御部１５１は制御信号ＲＣ１及びＲＣ２をフォトカプラＰ１１及びフォトカプラＰ１２にそれぞれ出力し、フォトカプラＰ１１、Ｐ１２の入力発光ダイオードを駆動する。フォトカプラＰ１１、Ｐ１２の出力フォトトランジスタは、それぞれレベル変換回路１１１及び１１２に制御信号ＲＣ１、ＲＣ２を伝達する。レベル変換回路１１１は、制御信号ＲＣ１の電圧レベルを異常電圧検出部１０１〜１０Ｎの電源電圧に応じた電圧レベルに変換してＮ個の制御信号を発生して異常電圧検出部１０１〜１０Ｎにそれぞれ出力する。レベル変換回路１１２は、制御信号ＲＣ２の電圧レベルを異常電圧検出部１０１〜１０Ｎの電源電圧に応じた電圧レベルに変換してＮ個の制御信号を発生して異常電圧検出部１０１〜１０Ｎにそれぞれ出力する。なお、レベル変換回路１１１及び１１２の構成は、任意である。
【００４０】
異常電圧検出部１０１〜１０Ｎはそれぞれ２ビットの制御信号をレベル変換回路１１１及び１１２から入力し、電池ブロックＢ１〜ＢＮの電圧を分圧回路Ｄ１〜ＤＮで分圧した電池測定電圧Ｖｂ１〜ＶｂＮと２ビットの制御信号によって選択された基準電圧とを比較した結果に基づいて、異常検出信号ｄ１〜ｄＮを発生してフォトカプラＰ１〜ＰＮにそれぞれ出力する。
【００４１】
制御部１５０は、Ｉ／Ｏポートを介して異常検出信号ｄ１〜ｄＮの論理和信号ｄｓを入力する。論理和信号ｄｓは、所定のサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換される。ＣＰＵは、メモリ内に記憶された異常検出用のプログラム（後述する）に基づいて、Ａ／Ｄ変換されたデータを用いて異常検出処理を実施する。そして、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎの動作及びリレー１１の開閉を制御するための制御信号を、Ｉ／Ｏポートを介して各スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎ及びリレー１１に出力する。制御部１５０は、フォトカプラＰ１〜ＰＮ、Ｐ１１、Ｐ１２によって、高電圧の組電池１０から電気的に絶縁されている。なお、実際上、制御部１５０に組電池１０の異常検出機能のみならず、充放電制御機能、電池ブロックＢ１〜ＢＮの電圧測定機能を持たせることが多い。しかし、実施形態１においては、異常検出の機能についてのみ説明する。
【００４２】
図３〜図７を参照して、異常検出の方法を説明する。図３及び図４は、本発明の実施形態１に係る組電池のための異常電圧検出装置１００が行う異常検出の方法を示すフローチャートである。図５、図６、図７はそれぞれ、図３又は図４のステップＳ１、Ｓ４、Ｓ９におけるスイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎの動作を示すタイミングチャートである。図３、４のフローチャートの異常検出処理は、運転者が電動車両のイグニションスイッチ（図示しない）をオンし、制御部１５０に低電圧電源（図示しない）から電力が供給されると開始され、走行中は常に実行され、イグニションスイッチがオフされると終了する。
【００４３】
ステップＳ１でスイッチ制御部１５１は、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎを接点ａにそれぞれ切り換えるための２ビットの制御信号ＲＣ１、ＲＣ２を発生する。図５に示すように、時間期間Ｔ１だけ、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎは接点ａにそれぞれ切り換えられる。各コンパレータＣ１〜ＣＮの非反転入力端子には第１の基準電圧Ｖｒ１が与えられる。制御部１５０は、各電池ブロックＢ１〜ＢＮに係る異常検出信号ｄ１〜ｄＮの論理和信号ｄｓを入力し、Ａ／Ｄ変換する。ステップＳ２で制御部１５０は、時間期間Ｔ１において論理和信号ｄｓがローレベルであるときの信号数ＮＳ１を計数し、その信号数ＮＳ１を時間期間Ｔ１のサンプリング数ＮＴ１で除してなる電圧異常の時間的割合ＴＲ１を計算する。論理和信号ｄｓのサンプリング周波数を十分に高い周波数に設定することにより、時間的割合ＴＲ１は、時間期間Ｔ１に対する、少なくとも一つの電池ブロックの電池測定電圧が第１の基準電圧Ｖｒ１より高い電圧異常の状態である時間期間の割合と実質的に同一となる。論理和信号ｄｓのサンプリング周波数が低い場合には、検出精度は悪くなるが、少なくとも一つの電池ブロックの電池測定電圧が第１の基準電圧Ｖｒ１より高い電圧異常の状態である時間期間の割合と概略対応する時間的割合ＴＲ１を検出できる。ステップＳ３で制御部１５０は、組電池１０が電圧異常の状態であるか否かを、ＴＲ１が所定値Ｎｔｈ１以上か否かによって判断する。ＴＲ１＜Ｎｔｈ１の場合はステップＳ２の処理を繰り返し、ＴＲ１≧Ｎｔｈ１の場合はステップＳ４に進む。実施形態１において、好ましくは、Ｔ１＝１．０秒、Ｎｔｈ１＝０．８である。
【００４４】
ステップＳ４でスイッチ制御部１５１は、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎを接点ａと接点ｂとの間で交互に切り換えるための制御信号ＲＣ１及びＲＣ２を時間期間Ｔ２だけ発生する。図６に示すように、時間期間Ｔ２の間、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎは時間期間ｔａだけ接点ａにそれぞれ切り換えられる動作と、時間期間ｔｂだけ接点ｂにそれぞれ切り換えられる動作とを繰り返す。時間期間Ｔ２において、各コンパレータＣ１〜ＣＮの非反転入力端子には第１の基準電圧Ｖｒ１と第２の基準電圧Ｖｒ２とが時間期間ｔａ及びｔｂずつ交互に与えられる。実施形態１において、好ましくは、Ｔ２＝２．０秒、ｔａ＝ｔｂ＝０．２秒である。制御部１５０は、各基準電圧Ｖｒ１、Ｖｒ２における各電池ブロックＢ１〜ＢＮの異常検出信号ｄ１〜ｄＮの論理和信号ｄｓを入力し、Ａ／Ｄ変換する。制御部１５０は、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎが接点ａに切り換えられたときの論理和信号ｄｓがローレベルであるときの信号数ＮＳ２ａを計数し、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎが接点ｂに切り換えられたときの論理和信号ｄｓがローレベルであるときの信号数ＮＳ２ｂを計数する。ステップＳ５において制御部１５０は、信号数ＮＳ２ａを時間期間Ｔ２／２のサンプリング数ＮＴ２で除算してなる電圧異常の時間的割合ＴＲ２ａを計算するとともに、信号数ＮＳ２ｂを時間期間Ｔ２／２のサンプリング数ＮＴ２で除算してなる電圧異常の時間的割合ＴＲ２ｂを計算する。
【００４５】
論理和信号ｄｓのサンプリング周波数を十分に高い周波数に設定することにより、時間的割合ＴＲ２ａは、時間期間Ｔ２／２に対する、少なくとも一つの電池ブロックの電池測定電圧が第１の基準電圧Ｖｒ１より高い電圧異常の状態である時間期間の割合と実質的に同一となる。論理和信号ｄｓのサンプリング周波数が低い場合には、検出精度は悪くなるが、少なくとも一つの電池ブロックの電池測定電圧が第１の基準電圧Ｖｒ１より高い電圧異常の状態である時間期間の割合と概略対応する時間的割合ＴＲ２ａを検出できる。論理和信号ｄｓのサンプリング周波数を十分に高い周波数に設定することにより、時間的割合ＴＲ２ｂは、時間期間Ｔ２／２に対する、少なくとも一つの電池ブロックの電池測定電圧が第２の基準電圧Ｖｒ２より高い電圧異常の状態である時間期間の割合と実質的に同一となる。論理和信号ｄｓのサンプリング周波数が低い場合には、検出精度は悪くなるが、少なくとも一つの電池ブロックの電池測定電圧が第２の基準電圧Ｖｒ２より高い電圧異常の状態である時間期間の割合と概略対応する時間的割合ＴＲ２ｂを検出できる。
【００４６】
ステップＳ６で制御部１５０は、ＴＲ２ａが所定値Ｎｔｈ２ａ以上か否か判断し、ＴＲ２ａ＜Ｎｔｈ２ａの場合はステップＳ１に戻り、ＴＲ２ａ≧Ｎｔｈ２ａの場合はステップＳ７に進む。ステップＳ７で制御部１５０は、ＴＲ２ｂが所定値Ｎｔｈ２ｂ以上か否か判断し、ＴＲ２ｂ＜Ｎｔｈ２ｂの場合はステップＳ４に戻り、ＴＲ２ｂ≧Ｎｔｈ２ｂの場合はステップＳ８に進む。実施形態１において、好ましくは、Ｎｔｈ２ａ＝Ｎｔｈ２ｂ＝０．８である。ステップＳ６及びステップＳ７において制御部１５０は、各電池測定電圧Ｖｂ１〜ＶｂＮを第１の基準電圧Ｖｒ１と比較して組電池１０の電圧異常を検出したときに、第１の基準電圧Ｖｒ１よりも高い第２の基準電圧Ｖｒ２と比較して組電池１０の電圧異常を検出している。
【００４７】
ステップＳ８で制御部１５０は、組電池１０に対する充電電力を減少させる制御をインバータ１２に対して行う。具体的には、制御部１５０は、モータジェネレータ１３が発電機として機能する減速及び制動時の、回生ブレーキを抑制する。又は、インバータ１２を、モータジェネレータ１３が電動機として機能して組電池１０の電力を消費するように制御する。更に表示部１５２は、例えば黄色のランプを点灯し、組電池１０がかなり過充電されていることを表示して、ステップＳ９（図４）に進む。
【００４８】
ステップＳ９でスイッチ制御部１５１は、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎを接点ｂと接点ｃとの間で交互に切り換えるための制御信号ＲＣ１及びＲＣ２を発生する。図７に示すように、時間期間Ｔ３の間、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎは時間期間ｔｂだけ接点ｂにそれぞれ切り換えられる動作と、時間期間ｔｃだけ接点ｃにそれぞれ切り換えられる動作とを繰り返す。時間期間Ｔ３において、各コンパレータＣ１〜ＣＮの非反転入力端子には第２の基準電圧Ｖｒ２と第３の基準電圧Ｖｒ３とが時間期間ｔｂ及びｔｃずつ交互に与えられる。実施形態１において、好ましくは、Ｔ３＝２．０秒、ｔｂ＝ｔｃ＝０．２秒である。制御部１５０は、各基準電圧Ｖｒ２、Ｖｒ３における各電池ブロックＢ１〜ＢＮの異常検出信号ｄ１〜ｄＮの論理和信号ｄｓを入力し、Ａ／Ｄ変換する。制御部１５０は、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎが接点ｂに切り換えられたときの論理和信号ｄｓがローレベルであるときの信号数ＮＳ３ｂを計数し、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎが接点ｃに切り換えられたときの論理和信号ｄｓがローレベルであるときの信号数ＮＳ３ｃを計数する。ステップＳ１０において、制御部１５０は、信号数ＮＳ３ｂを時間期間Ｔ３／２のサンプリング数ＮＴ３で除算してなる電圧異常の時間的割合ＴＲ３ｂを計算するとともに、信号数ＮＳ３ｃを時間期間Ｔ３／２のサンプリング数ＮＴ３で除算してなる電圧異常の時間的割合ＴＲ３ｃを計算する。
【００４９】
論理和信号ｄｓのサンプリング周波数を十分に高い周波数に設定することにより、時間的割合ＴＲ３ｂは、時間期間Ｔ３／２に対する、少なくとも一つの電池ブロックの電池測定電圧が第２の基準電圧Ｖｒ２より高い電圧異常の状態である時間期間の割合と実質的に同一となる。論理和信号ｄｓのサンプリング周波数が低い場合には、検出精度は悪くなるが、少なくとも一つの電池ブロックの電池測定電圧が第２の基準電圧Ｖｒ２より高い電圧異常の状態である時間期間の割合と概略対応する時間的割合ＴＲ３ｂを検出できる。
【００５０】
論理和信号ｄｓのサンプリング周波数を十分に高い周波数に設定することにより、時間的割合ＴＲ３ｃは、時間期間Ｔ３／２に対する、少なくとも一つの電池ブロックの電池測定電圧が第３の基準電圧Ｖｒ３より高い電圧異常の状態である時間期間の割合と実質的に同一となる。論理和信号ｄｓのサンプリング周波数が低い場合には、検出精度は悪くなるが、少なくとも一つの電池ブロックの電池測定電圧が第３の基準電圧Ｖｒ３より高い電圧異常の状態である時間期間の割合と概略対応する時間的割合ＴＲ３ｃを検出できる。ステップＳ１１で制御部１５０は、ＴＲ３ｂが所定値Ｎｔｈ３ｂ以上か否か判断し、ＴＲ３ｂ＜Ｎｔｈ３ｂの場合はステップＳ４（図３）に戻り、ＴＲ３ｂ≧Ｎｔｈ３ｂの場合はステップＳ１２に進む。ステップＳ１２で制御部１５０は、ＴＲ３ｃが所定値Ｎｔｈ３ｃ以上か否か判断し、ＴＲ３ｃ＜Ｎｔｈ３ｃの場合はステップＳ９に戻り、ＴＲ３ｃ≧Ｎｔｈ３ｃの場合はステップＳ１３に進む。実施形態１において、好ましくは、Ｎｔｈ３ｂ＝Ｎｔｈ３ｃ＝０．８である。ステップＳ１１及びステップＳ１２において制御部１５０は、各電池測定電圧Ｖｂ１〜ＶｂＮを第２の基準電圧Ｖｒ２と比較して組電池１０の電圧異常を検出したときに、第２の基準電圧Ｖｒ２よりも高い第３の基準電圧Ｖｒ３と比較して組電池１０の電圧異常を検出している。
【００５１】
第３の基準電圧Ｖｒ３で電圧異常が検出される場合は、組電池１０を構成する電池ブロックＢ１〜ＢＮのいずれかが、復帰不可能な故障を生じる程度の過充電状態である。ステップＳ１３でリレー駆動部１５３は、リレー１１をオフし、組電池１０からモータジェネレータ１３への電力供給を絶つ。更に表示部１５２は、例えば、赤色のランプを点灯し、組電池１０が過充電状態であることを表示する。
【００５２】
実施形態１に係る組電池のための異常電圧検出装置１００は、各電池ブロックＢ１〜ＢＮの電圧を分圧回路Ｄ１〜ＤＮでそれぞれ分圧して降下した電池測定電圧Ｖｂ１〜ＶｂＮを、３つの基準電圧Ｖｒ１、Ｖｒ２、Ｖｒ３とそれぞれ比較し、各電池ブロックＢ１〜ＢＮが電圧異常であるか否かを検出し、その検出結果の情報を含む異常検出信号ｄ１〜ｄＮをそれぞれ発生する。そして、各基準電圧Ｖｒ１、Ｖｒ２、Ｖｒ３において、異常検出信号ｄ１〜ｄＮの論理和信号ｄｓに基づいて、所定の時間期間に対する、組電池１０が電圧異常の状態である時間的割合を算出し、その時間的割合に基づいて組電池１０の電圧異常を検出する。異常電圧検出装置１００は、各基準電圧Ｖｒ１、Ｖｒ２、Ｖｒ３において、組電池１０の電圧異常を検出しそれぞれの電圧でユーザに組電池１０の状態を表示する。異常電圧検出装置１００は、基準電圧を変化させて段階的に電圧異常を検出することにより、組電池１０の電圧異常の検出精度を向上させることができる。異常電圧検出装置１００は、現在の組電池１０の状態に応じて自動的に適切な基準電圧を設定し、組電池１０の状態の変化を素早く検出できる。
【００５３】
図８は、図３のステップＳ４におけるスイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎの他の動作を示すタイミングチャートである。ステップＳ４において、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎを接点ａに時間期間ｔａａだけ切り換えた後、接点ｂに時間期間ｔｂａ（＝Ｔ２−ｔａａ）だけ切り換えてもよい。例えば、ｔａａ＝ｔｂａ＝０．６秒とする。
【００５４】
図９は、図４のステップＳ９におけるスイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎの他の動作を示すタイミングチャートである。ステップＳ９において、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎを接点ｂに時間期間ｔｂｂだけ切り換えた後、接点ｃに時間期間ｔｃｂ（＝Ｔ３−ｔbｂ）だけ切り換えてもよい。例えば、ｔｂｂ＝ｔｃｂ＝０．６秒とする。
【００５５】
実施形態１の各異常電圧検出部１０１〜１０Ｎにおいて、各コンパレータＣ１〜ＣＮの反転入力端子には、各電池ブロックＢ１〜ＢＮの電圧を分圧回路Ｄ１〜ＤＮにより分圧して降下した電池測定電圧Ｖｂ１〜ＶｂＮをそれぞれ入力した。図１０は、本発明の実施形態１の変形例に係る組電池のための異常電圧検出装置の一部を示す回路図である。図１０に示すように、各コンパレータＣ１〜ＣＮの反転入力端子に、各電池ブロックＢ１〜ＢＮの正極端子を直接接続する構成としてもよい。この場合、電池測定電圧Ｖｂ１〜ＶｂＮはそれぞれ、各電池ブロックＢ１〜ＢＮの正極端子電圧とする。
【００５６】
実施形態１の異常電圧検出装置１００は、所定の時間期間に対する、論理和信号ｄｓがローレベルであるときの信号数を計数し、その信号数を所定の時間期間のサンプリング数で除してなる電圧異常の時間的割合を計算した（図３のステップＳ２、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ９、Ｓ１０）。そして、その時間的割合を時間的割合の閾値と比較し、組電池１０が電圧異常の状態であるか否か判断した。実施形態１において「電圧異常の状態」は、少なくとも１つの電池ブロックＢ１〜ＢＮの電池測定電圧Ｖｂ１〜ＶｂＮが、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎによって切り換えられている基準電圧Ｖｒ１、Ｖｒ２又はＶｒ３より高い状態である。これに代え、所定の時間期間に対する、論理和信号ｄｓがローレベルであるときの信号数を計数し、その信号数を信号数の閾値と比較し、組電池が電圧異常の状態であるか否か判断しても良い。所定の時間期間に対する、論理和信号ｄｓがローレベルである時間期間を検出し、その時間期間を時間期間の閾値と比較し、組電池が電圧異常の状態であるか否か判断しても良い。
【００５７】
実施形態２．
図３〜図７、図１１を参照して、本発明の実施形態２に係る組電池のための異常電圧検出装置３００を説明する。図１１は、本発明の実施形態２に係る組電池のための異常電圧検出装置３００の概略構成を示すブロック図である。図１１において、図１と共通する部分には同一の符号を使用し、その説明を省略する。実施形態１に係る異常電圧検出装置１００の基準電圧発生回路Ｒ１１〜Ｒ１Ｎは、第１、第２及び第３の基準電圧Ｖｒ１、Ｖｒ２、Ｖｒ３を発生するために、それぞれ３つの基準電圧源Ａ１１〜Ａ１ｎ、Ａ１２〜ＡＮ２、Ａ１３〜ＡＮ３を備えていた。実施形態２は、各異常電圧検出装置において、第１、第２及び第３の基準電圧Ｖｒ１、Ｖｒ２、Ｖｒ３を発生する別の構成を示すものである。
【００５８】
図１１において、３００は異常電圧検出装置、１０は組電池、１１はリレー、１２はインバータ、１３はモータジェネレータである。異常電圧検出装置３００、組電池１０、リレー１１、インバータ１２及びモータジェネレータ１３は、全て電動車両に搭載される。組電池１０の直流電力は、インバータ１２によって交流電力に変換され、モータジェネレータ１３を駆動し、電動車両を走行させる。
【００５９】
異常電圧検出装置３００は、異常電圧検出部３０１〜３０Ｎ、レベル変換回路１１１、１１２、フォトカプラＰ１〜ＰＮ、Ｐ１１、Ｐ１２、制御部１５０を有する。実施形態２に係る異常電圧検出装置３００は、実施形態１に係る異常電圧検出装置１００（図１）の異常電圧検出部１０１〜１０Ｎを異常電圧検出部３０１〜３０Ｎに置き換えたものである。
【００６０】
異常電圧検出部３０１は、基準電圧発生回路Ｒ３１、分圧回路Ｄ１、コンパレータＣ１を有し、電池ブロックＢ１の電圧異常を検出する。実施形態２においては、異常電圧検出部３０１は電池ブロックＢ１の過充電を検出する。異常電圧検出部３０１は、実施形態１に係る異常電圧検出部１０１と、コンパレータＣ１の非反転入力端子に与えられる基準電圧の発生方法のみが異なる。基準電圧発生回路Ｒ３１は、基準電圧源Ａ１、スイッチＳ３１、抵抗Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３を有する。基準電圧源Ａ１は、基準電圧源Ａ１１〜ＡＮ１、Ａ１２〜ＡＮ２及びＡ１３〜ＡＮ３と同様に、ツェナーダイオードと抵抗とで構成される（図２参照）。抵抗Ｒ０の一端は基準電圧発生部Ａ１の出力端子に接続され、他端はスイッチＳ３１に接続される。抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の一端はそれぞれ電池ブロックＢ１の負極端子に接続され、他端はスイッチＳ３１の接点ａ、ｂ、ｃにそれぞれ接続される。基準電圧源Ａ１が発生した電圧は、抵抗Ｒ０とスイッチＳ３１で選択されている抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のいずれか１つの抵抗とで分圧され、コンパレータＣ１の非反転入力端子に与えられる。実施形態２において抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の抵抗値は、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３に設定されている。
【００６１】
実施形態２において、スイッチＳ３１が接点ａに切り換えられた場合、電池ブロックＢ１がやや過充電された状態での電圧（１８Ｖ）を入力した分圧回路Ｄ１の出力電圧Ｖｂ１と等しい電圧である第１の基準電圧Ｖｒ１がコンパレータＣ１の非反転入力端子に入力される。スイッチＳ３１が接点ｂに切り換えられた場合、電池ブロックＢ１がかなり過充電された状態での電圧（２０Ｖ）を入力した分圧回路Ｄ１の出力電圧Ｖｂ１と等しい電圧である第２の基準電圧Ｖｒ２がコンパレータＣ１の非反転入力端子に入力される。スイッチＳ３１が接点ｃに切り換えられた場合、電池ブロックＢ１が復帰不可能な故障を生じる程度の過充電電圧（２２Ｖ）を入力した分圧回路Ｄ１の出力電圧Ｖｂ１と等しい電圧である第３の基準電圧Ｖｒ３がコンパレータＣ１の非反転入力端子に入力される。
【００６２】
以下、異常電圧検出部３０２〜３０Ｎも、異常電圧検出部３０１と同様の構成を有する。それぞれの異常電圧検出部３０２〜３０Ｎは、基準電圧源Ａ２〜ＡＮが発生した電圧を、抵抗Ｒ０と抵抗Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のいずれか１つとで分圧し、コンパレータＣ２〜ＣＮの非反転入力端子に与える。異常電圧検出部３０２〜３０Ｎのそれぞれおいて、抵抗Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のうち１つが、スイッチＳ３２〜Ｓ３Ｎによって選択される。スイッチＳ３１〜Ｓ３Ｎは、連動する。基準電圧源Ａ１〜ＡＮはそれぞれ対応する電池ブロックの電圧で駆動される。
【００６３】
制御部１５０のスイッチ制御部１５１は、フォトカプラＰ１１、Ｐ１２及びレベル変換回路１１１及び１１２を介して、スイッチＳ３１〜Ｓ３Ｎに２ビットの制御信号ＲＣ１及びＲＣ２を送信する。制御部１５０は、第１の基準電圧Ｖｒ１、第２の基準電圧Ｖｒ２及び第３の基準電圧Ｖｒ３を実施形態１に係る異常電圧検出装置と同様に切り換えながら、組電池１０の電圧異常検出を行う（図３〜図７参照）。
【００６４】
実施形態２に係る異常電圧検出装置３００は、実施形態１に係る異常電圧検出装置１００と同様の効果を奏する。更に、それぞれの異常電圧検出部３０１〜３０Ｎは、１つの基準電圧源Ａ１〜ＡＮしか有さないので、実施形態１に係る異常電圧検出装置１００に比べて安価に実現できる。
【００６５】
実施形態３．
図３〜図７、図１２を参照して、本発明の実施形態３に係る組電池のための異常電圧検出装置４００を説明する。図１２は、本発明の実施形態３に係る組電池のための異常電圧検出装置４００の概略構成を示すブロック図である。図１２において、図１と共通する部分には同一の符号を使用し、その説明を省略する。異常電圧検出装置４００は、実施形態１に係る異常電圧検出装置１００に、正常に異常検出処理を行えるか否かを検知する機能（以下、「異常検出機能の検査機能」ともいう。）を追加したものである。
【００６６】
図１２において、４００は異常電圧検出装置、１０は組電池、１１はリレー、１２はインバータ、１３はモータジェネレータである。異常電圧検出装置４００、組電池１０、リレー１１、インバータ１２及びモータジェネレータ１３は、全て電動車両に搭載される。組電池１０の直流電力は、インバータ１２によって交流電力に変換され、モータジェネレータ１３を駆動し、電動車両を走行させる。
【００６７】
異常電圧検出装置４００は、異常電圧検出部４０１〜４０Ｎ、レベル変換回路１１１、１１２、１１３、フォトカプラＰ１〜ＰＮ、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、制御部４５０を有する。実施形態３に係る異常電圧検出装置４００は、実施形態１に係る異常電圧検出装置１００（図１）の異常電圧検出部１０１〜１０Ｎを異常電圧検出部４０１〜４０Ｎに、制御部１５０を制御部４５０に置き換え、レベル変換回路１１３及び入力端子と出力端子とが互いに電気的に絶縁されたフォトカプラＰ１３を追加したものである。
【００６８】
異常電圧検出部４０１は、実施形態１に係る異常電圧検出装置１００の異常電圧検出部１０１に電圧降下回路４１を付け加えたものである。電圧降下回路４１は、抵抗ｒ１、抵抗ｒ２及びスイッチＳ４１を有する。抵抗ｒ２とスイッチＳ４１との直列接続回路の一端は電池ブロックＢ１の負極端子に接続され、他端はコンパレータＣ１の非反転入力端子に接続される。抵抗ｒ１は、抵抗ｒ２とスイッチＳ４１との直列接続回路とコンパレータＣ１の非反転入力端子との共通接続点とスイッチＳ１１との間に接続される。スイッチＳ４１が開いている場合、異常電圧検出部４０１は異常電圧検出部１０１と同じ動作をする。スイッチＳ４１が閉じている場合、コンパレータＣ１の非反転入力端子に、第１の基準電圧Ｖｒ１、第２の基準電圧Ｖｒ２及び第３の基準電圧Ｖｒ３のうち、スイッチＳ１１で選択されている基準電圧が、抵抗ｒ１及びｒ２によって分圧され降圧されて与えられる。
【００６９】
異常電圧検出部４０２〜４０Ｎは、実施形態１に係る異常電圧検出装置１００の異常電圧検出部１０２〜１０Ｎに、電圧降下回路４２〜４Ｎをそれぞれ付け加えたものである。電圧降下回路４２〜４Ｎはそれぞれ、電圧降下回路４１と同様に、抵抗ｒ１、抵抗ｒ２及びスイッチＳ４２〜Ｓ４Ｎを有する。
【００７０】
制御部４５０は、実施形態１に係る異常電圧検出装置１００の制御部１５０に、電圧降下回路制御部４５４を付け加えたものである。電圧降下回路制御部４５４は、フォトカプラＰ１３及びレベル変換回路１１３を介して、スイッチＳ４１〜Ｓ４Ｎに１ビットの電圧降下回路制御信号ＴＣを送信する。レベル変換回路１１３は、制御信号ＴＣの電圧レベルを異常電圧検出部４０１〜４０Ｎの電源電圧に応じた電圧レベルに変換してＮ個の制御信号を発生して電圧降下回路４１〜４ｎにそれぞれ出力する。すべてのスイッチＳ４１〜Ｓ４Ｎは、連動する。
【００７１】
制御部４５０は、運転者が電動車両のイグニションスイッチ（図示しない）をオフからオンに切り換え、低電圧電源（図示しない）が制御部４５０に電力の供給を開始した時、異常電圧検出部４０１〜４０Ｎが正常に機能するか否かを検査する。異常電圧検出部４０１〜４０Ｎが正常に機能している場合には、図３及び図４のフローチャートを実行し、通常の異常検出処理を行う。図３及び図４は、本発明の実施形態３に係る組電池のための異常電圧検出装置４００が行う異常検出の方法を示すフローチャートであり、既に説明した。なお、通常の異常検出処理時は、電圧降下回路４１〜４ＮのスイッチＳ４１〜Ｓ４Ｎは全て開いている。
【００７２】
実施形態３の異常電圧検出装置４００は、各基準電圧Ｖｒ１、Ｖｒ２、Ｖｒ３を電圧降下回路４１〜４Ｎによって各電池測定電圧Ｖｂ１〜ＶｂＮに対して相対的に降下させ、各電池測定電圧Ｖｂ１〜ＶｂＮを各基準電圧Ｖｒ１、Ｖｒ２、Ｖｒ３と比較することにより異常検出信号ｄ１〜ｄＮを発生する。制御部４５０は、異常検出信号ｄ１〜ｄＮの論理和信号ｄｓに基づいて、異常電圧検出装置４００が正常に異常検出を行えるか否かを検知する。
【００７３】
異常電圧検出装置４００が正常に異常検出を行えるか否かを検知する方法を説明する。なお、以下の異常検出機能の検査処理は、全ての電池ブロックＢ１〜ＢＮが過充電に達していない状態（例えば、充電前又は電動車両の走行前）で行われる。はじめに第１の検査処理において、各異常電圧検出部４０１〜４０ＮのスイッチＳ４１〜Ｓ４Ｎを開き、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎを接点ａにそれぞれ切り換える。各基準電圧源Ａ１１〜ＡＮ１が発生した第１の基準電圧Ｖｒ１は、そのまま各コンパレータＣ１〜ＣＮの非反転入力端子にそれぞれ与えられる。電池ブロックＢ１〜ＢＮの出力電圧が正常であり、基準電圧源Ａ１１〜ＡＮ１、分圧回路Ｄ１〜ＤＮ及びコンパレータＣ１〜ＣＮの全てが正常であれば、論理和信号ｄｓはハイレベルである。
【００７４】
次に、第２の検査処理において、各スイッチＳ４１〜Ｓ４Ｎを開いたままで、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎを接点ｂにそれぞれ切り換える。電池ブロックＢ１〜ＢＮの出力電圧が正常であり、基準電圧源Ａ１２〜ＡＮ２、分圧回路Ｄ１〜ＤＮ及びコンパレータＣ１〜ＣＮが正常であれば、論理和信号ｄｓはハイレベルである。次に、第３の検査処理において、スイッチＳ４１〜Ｓ４Ｎを開いたままで、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎをそれぞれ接点ｃに切り換える。電池ブロックＢ１〜ＢＮの出力電圧が正常であり、基準電圧源Ａ１３〜ＡＮ３、分圧回路Ｄ１〜ＤＮ及びコンパレータＣ１〜ＣＮの全てが正常であれば、論理和信号ｄｓはハイレベルである。
【００７５】
次に、第４の検査処理において、各異常電圧検出部４０１〜４０ＮのスイッチＳ４１〜Ｓ４Ｎを閉じ、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎを接点ａにそれぞれ切り換える。各基準電圧源Ａ１１〜ＡＮ１が発生した第１の基準電圧Ｖｒ１は、抵抗ｒ１及びｒ２によってそれぞれ分圧され、各コンパレータＣ１〜ＣＮの非反転入力端子にそれぞれ与えられる。抵抗ｒ１及びｒ２の抵抗値は、コンパレータＣ１〜ＣＮの非反転入力端子に与えられる電圧が、反転入力端子に与えられる電圧に比べて十分小さくなる値に設定されている。従って、基準電圧源Ａ１１〜ＡＮ１、分圧回路Ｄ１〜ＤＮ及びコンパレータＣ１〜ＣＮの全てが正常であれば、論理和信号ｄｓはローレベルである。
【００７６】
次に、第５の検査処理において、スイッチＳ４１〜Ｓ４Ｎを閉じたままで、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎを接点ｂにそれぞれ切り換える。基準電圧源Ａ１２〜ＡＮ２、分圧回路Ｄ１〜ＤＮ及びコンパレータＣ１〜ＣＮの全てが正常であれば、論理和信号ｄｓはローレベルである。次に、第６の検査処理において、スイッチＳ４１〜Ｓ４Ｎを閉じたままで、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎを接点ｃにそれぞれ切り換える。基準電圧源Ａ１３〜ＡＮ３、分圧回路Ｄ１〜ＤＮ及びコンパレータＣ１〜ＣＮの全てが正常であれば、論理和信号ｄｓはローレベルである。
【００７７】
制御部４５０はスイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎ及びスイッチＳ４１〜Ｓ４Ｎを、上記第１の検査処理〜第６の検査処理のように制御し、各検査処理における論理和信号ｄｓのレベルが上記と同じ場合は異常電圧検出部４０１〜４０Ｎが正常に機能していると判断する。一方、各検査処理における論理和信号ｄｓのレベルが上記と異なる場合は、異常電圧検出部４０１〜４０Ｎの少なくとも１つが故障していると判断する。制御部４５０は、異常電圧検出部４０１〜４０Ｎの異常検出機能の検査結果を、ランプの点灯などによって表示部１５２に表示する。
【００７８】
実施形態３に係る異常電圧検出装置４００は、実施形態１に係る異常電圧検出装置１００と同様の効果を奏すると共に、異常電圧検出装置４００が正常に異常検出処理を行えるか否かを容易に検知できるという効果を奏する。なお、実施形態２に係る異常電圧検出装置３００の異常電圧検出部３０１〜３０Ｎに、電圧降下回路４１〜４Ｎを取り付け、異常検出機能の検査機能を追加しても良い。
【００７９】
上記異常電圧検出装置４００は、異常検出機能の故障の有無を検査する機能を有する。従って、異常検出機能が故障している場合に、検出手段が故障していることに気がつかないまま組電池１０の使用を継続し、結果的に電池ブロックＢ１〜ＢＮが過充電又は過放電されてしまう恐れがない。
【００８０】
実施形態３において、電圧降下回路制御部４５４が出力する電圧降下回路制御信号ＴＣは１ビットである。１ビットの制御信号ＴＣによっては、全ての異常電圧検出部４０１〜４０Ｎをまとめて検査した結果しか得られない。電圧降下回路制御部４５４が出力する電圧降下回路制御信号ＴＣをＮビットとし、全ての異常電圧検出部４０１〜４０Ｎを個別に検査することが更に好ましい。
【００８１】
実施形態４．
図１３を参照して、本発明の実施形態４に係る組電池のための異常電圧検出装置５００を説明する。図１３は、本発明の実施形態４に係る組電池のための異常電圧検出装置の概略構成を示すブロック図である。図１３において、図１２と共通する部分には同一の符号を使用し、その説明を省略する。
【００８２】
実施形態３に係る組電池のための異常電圧検出装置４００において、組電池１０を構成する最下位の電池ブロックＢ１の出力電圧レベルと、最上位の電池ブロックＢＮの出力電圧レベルとの電圧差は２７０Ｖ以上になる。従って、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎの切換を制御する制御信号ＲＣ１及びＲＣ２の電圧レベル、及び電圧降下回路４１〜４Ｎを構成するスイッチＳ４１〜Ｓ４Ｎの開閉を制御する制御信号ＴＣの電圧レベルを、各スイッチを開閉できる電圧レベルに変換するレベル変換回路１１１、１１２、１１３が必要である。実施形態３において、レベル変換回路１１１、１１２、１１３を最大で２７０Ｖ程度の耐電圧を有する高耐圧の回路素子によって構成すると、このような高耐圧の回路素子は高価であり且つ大きい故に、異常電圧検出装置の回路規模及びコストが増大するという問題が生じる。実施形態４に係る組電池のための異常電圧検出装置５００においては、レベル変換回路５１３を、安価な低耐圧の回路素子によって構成した。
【００８３】
実施形態３において、電圧降下回路制御部４５４が出力する電圧降下回路制御信号ＴＣは１ビットである。１ビットの制御信号ＴＣによっては、全ての異常電圧検出部４０１〜４０Ｎをまとめて検査した結果しか得られない。実施形態４に係る組電池のための異常電圧検出装置は、異常電圧検出部４０１〜４０Ｎをそれぞれ検査できるようにしたものである。
【００８４】
図１３において、５００は異常電圧検出装置、１０は組電池、１１はリレー、１２はインバータ、１３はモータジェネレータである。異常電圧検出装置５００、組電池１０、リレー１１、インバータ１２及びモータジェネレータ１３は、全て電動車両に搭載される。組電池１０の直流電力は、インバータ１２によって交流電力に変換され、モータジェネレータ１３を駆動し、電動車両を走行させる。
【００８５】
異常電圧検出装置５００は、異常電圧検出部４０１〜４０Ｎ、レベル変換回路５１１、５１２、５１３、シリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２、フォトカプラＰＤ、Ｐ１〜ＰＮ、制御部５５０を有する。実施形態４に係る異常電圧検出装置５００は、実施形態３に係る異常電圧検出装置４００（図１２）にシリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２を追加し、レベル変換回路１１１、１１２、１１３をレベル変換回路５１１、５１２、５１３に置き換え、制御部４５０を制御部５５０に置き換え、及びフォトカプラＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３をフォトカプラＰＤに置き換えたものである。更に、スイッチＳ４１〜Ｓ４Ｎを、ｎｐｎトランジスタでそれぞれ構成した。
【００８６】
制御部５５０は、実施形態３に係る異常電圧検出装置４００の制御部４５０にパラレル入力／シリアル出力レジスタ５５５を追加したものである。スイッチ制御部１５１は、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎを切り換えるための２ビットの制御信号ＲＣ１、ＲＣ２を発生する。電圧降下回路制御部４５４は、スイッチＳ４１〜Ｓ４Ｎをそれぞれ切り換えるための電圧降下回路制御信号ＴＣ１〜ＴＣＮを発生する。パラレル入力／シリアル出力レジスタ５５５は、そのパラレル入力端子から、制御信号ＲＣ１、ＲＣ２、ＴＣ１〜ＴＣＮを入力し、これらをデータビットとする。パラレル入力／シリアル出力レジスタ５５５は、更にデータビットの先頭にスタートビットを付加し、データビットの後にストップビットを付加する。スタートビットは、例えば１０の２ビットを有する。また、ストップビットは例えば１０の２ビットを有する。
【００８７】
ここで、１はフォトカプラＰＤの発光ダイオードが発光するレベルであり、０はフォトカプラＰＤの発光ダイオードが消灯するレベルである。パラレル入力／シリアル出力レジスタ５５５は、スタートビット、データビット及びストップビットを有するシリアルデータ信号ＳＥをフォトカプラＰＤの入力発光ダイオードに出力する。スタートビットは、受信側のシリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２を自動的に起動させるための制御ビットである。ストップビットは、受信側のシリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２を自動的に停止させるための制御ビットである。ストップビットを省略しても良い。
【００８８】
フォトカプラＰＤのフォトトランジスタは、シリアルデータ信号ＳＥをシリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２に電気的に絶縁された状態で伝達する。シリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２はシリアルデータ信号ＳＥを入力する。シリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２は、シリアルデータ信号ＳＥの先頭に付加されたスタートビットによって自動的に内蔵するクロック発振器５０３を起動させ、クロック発振器５０３が出力する所定のクロックでシリアルデータ信号ＳＥを読み込む。具体的には、フォトカプラＰＤのフォトトランジスタがオンしたことによって、シリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２は、シリアルデータ転送が開始されることを検知する。次に、フォトカプラＰＤのフォトトランジスタがオンからオフに変化したタイミングで（スタートビットが１から０に変化したタイミングで）、クロック発振器５０３はクロックの出力を開始する。クロック発振器５０３が出力するクロックは、パラレル入力／シリアル出力レジスタ５５５がシリアルデータを送出した内部クロックと同一周波数であり、同期している。
【００８９】
シリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２は制御用信号であるスタートビット及びストップビットを出力せず、シリアルデータ信号ＳＥのデータビットのみをパラレル出力端子Ｙ１〜ＹＮ、Ｙ１１、Ｙ１２からレベル変換回路５１３、５１１、５１２にそれぞれ出力する。パラレル出力端子Ｙ１〜ＹＮはそれぞれ電圧降下回路制御信号ＴＣ１〜ＴＣＮをレベル変換回路５１３に出力する。実施形態４においてはＮは２０である。パラレル出力端子Ｙ１〜ＹＮの中で、検査しようとしている異常電圧検出部に対応する電圧降下回路制御信号のみがハイレベルになる。パラレル出力端子Ｙ１１、Ｙ１２は２ビットの制御信号ＲＣ１、ＲＣ２をそれぞれレベル変換回路５１１、５１２に出力する。制御信号ＲＣ１、ＲＣ２は、それぞれレベル変換回路５１１、５１２を介して各異常電圧検出部４０１〜４０Ｎに分配される。レベル変換回路５１１、５１２の構成は、入力信号が１ビットで出力信号がＮ個であることを除いて、レベル変換回路５１３の構成（後述）に類似する。
【００９０】
制御部５５０は、フォトカプラＰＤ及びＰ１〜ＰＮによって、高電圧の組電池１０から電気的に絶縁されている。
【００９１】
以下、レベル変換回路５１３を説明する。レベル変換回路５１３は、昇圧回路Ｌ２、Ｌ３、…及びＬＮを有する。昇圧回路Ｌｎは、パラレル出力端子Ｙｎが出力した電圧降下回路制御信号ＴＣｎを最下位からｎ番目の電池ブロックに対応する電圧降下回路４ｎを制御する電圧にレベル変換する回路である。なお、図１３には昇圧回路Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４のみを示した。
【００９２】
フォトカプラＰＤを構成するフォトトランジスタのエミッタ端子、及びシリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２のグラウンド端子は、最下位の電池ブロックＢ１の負極端子に接続される。電圧降下回路制御信号ＴＣ１〜ＴＣＮの電圧レベルは、組電池１０の負極端子電圧を含む。シリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２の出力端子Ｙ１は、電圧降下回路４１の入力端子（ｎｐｎトランジスタＳ４１のベース端子）に直接接続される。
【００９３】
昇圧回路Ｌ２は、ｎｐｎトランジスタＱ２１とｐｎｐトランジスタＱ２２とを備える。ｎｐｎトランジスタＱ２１のベース端子は、シリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２の出力端子Ｙ２と接続されており、昇圧回路Ｌ２の入力端子となっている。ｎｐｎトランジスタＱ２１のエミッタ端子は電池ブロックＢ１の負極端子と接続され、コレクタ端子はｐｎｐトランジスタＱ２２のベース端子と接続される。ｐｎｐトランジスタＱ２２のエミッタ端子は電池ブロックＢ２の正極端子と接続される。ｐｎｐトランジスタＱ２２のコレクタ端子は電圧降下回路４２の入力端子（ｎｐｎトランジスタＳ４２のベース端子）と接続され、昇圧回路Ｌ２の出力端子となっている。
【００９４】
昇圧回路Ｌ３は、２組のｎｐｎトランジスタとｐｎｐトランジスタのペアＬ３−１及びＬ３−２を備える。ペアＬ３−１はｎｐｎトランジスタＱ２１とｐｎｐトランジスタＱ２２を備える。ペアＬ３−１は昇圧回路Ｌ２と同様の構成を有する。ペアＬ３−２はｎｐｎトランジスタＱ３１とｐｎｐトランジスタＱ３２を備える。ペアＬ３−１のｎｐｎトランジスタＱ２１のベース端子は、シリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２の出力端子Ｙ３と接続されており、昇圧回路Ｌ３の入力端子となっている。ペアＬ３−１のｎｐｎトランジスタＱ２１のエミッタ端子は電池ブロックＢ１の負極端子と接続され、コレクタ端子はペアＬ３−１のｐｎｐトランジスタＱ２２のベース端子と接続される。ペアＬ３−１のｐｎｐトランジスタＱ２２のエミッタ端子は電池ブロックＢ２の正極端子と接続され、コレクタ端子はｎｐｎトランジスタＱ３１のベース端子と接続される。ｎｐｎトランジスタＱ３１のエミッタ端子は電池ブロックＢ２の負極端子と接続され、コレクタ端子はｐｎｐトランジスタＱ３２のベース端子と接続される。ｐｎｐトランジスタＱ３２のエミッタ端子は電池ブロックＢ３の正極端子と接続される。ｐｎｐトランジスタＱ３２のコレクタ端子は電圧降下回路４３の入力端子（ｎｐｎトランジスタＳ４３のベース端子）と接続され、昇圧回路Ｌ３の出力端子となっている。
【００９５】
昇圧回路Ｌ４は、３組のｎｐｎトランジスタとｐｎｐトランジスタのペアＬ４−１、Ｌ４−２及びＬ４−３を備える。ペアＬ４−１はｎｐｎトランジスタＱ２１とｐｎｐトランジスタＱ２２を備える。ペアＬ４−１はペアＬ３−１と同様の構成を有する。ペアＬ４−２はｎｐｎトランジスタＱ３１とｐｎｐトランジスタＱ３２を備える。ペアＬ４−２はペアＬ３−２と同様の構成を有する。ペアＬ４−３はｎｐｎトランジスタＱ４１とｐｎｐトランジスタＱ４２を備える。ペアＬ４−１のｎｐｎトランジスタＱ２１のベース端子は、シリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２の出力端子Ｙ４と接続されており、昇圧回路Ｌ４の入力端子となっている。ペアＬ４−１のｎｐｎトランジスタＱ２１のエミッタ端子は電池ブロックＢ１の負極端子と接続され、コレクタ端子はペアＬ４−１のｐｎｐトランジスタＱ２２のベース端子と接続される。ペアＬ４−１のｐｎｐトランジスタＱ２２のエミッタ端子は電池ブロックＢ２の正極端子と接続され、コレクタ端子はペアＬ４−２のｎｐｎトランジスタＱ３１のベース端子と接続される。ペアＬ４−２のｎｐｎトランジスタＱ３１のエミッタ端子は電池ブロックＢ２の負極端子と接続され、コレクタ端子はペアＬ４−２のｐｎｐトランジスタＱ３２のベース端子と接続される。ペアＬ４−２のｐｎｐトランジスタＱ３２のエミッタ端子は電池ブロックＢ３の正極端子と接続される。ペアＬ４−２のｐｎｐトランジスタＱ３２のコレクタ端子はｎｐｎトランジスタＱ４１のベース端子と接続される。ｎｐｎトランジスタＱ４１のエミッタ端子は電池ブロックＢ３の負極端子と接続され、コレクタ端子はｐｎｐトランジスタＱ４２のベース端子と接続される。ｐｎｐトランジスタＱ４２のエミッタ端子は電池ブロックＢ４の正極端子と接続される。ｐｎｐトランジスタＱ４２のコレクタ端子は電圧降下回路４４の入力端子（ｎｐｎトランジスタＳ４４のベース端子）と接続され、昇圧回路Ｌ４の出力端子となっている。
【００９６】
以下同様に、ｎ番目の昇圧回路Ｌｎの入力端子はシリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２のｎ番目の出力端子Ｙｎに接続され、出力端子はｎ番目の電圧降下回路４ｎの入力端子（ｎｐｎトランジスタＳ４ｎのベース端子）に接続される。昇圧回路Ｌｎは、ｎ−１組のｎｐｎトランジスタとｐｎｐトランジスタとを備える。従って、レベル変換回路５１３は、Ｎ（Ｎ−１）／２個のｎｐｎトランジスタと、Ｎ（Ｎ−１）／２個のｐｎｐトランジスタとを備える。実施形態４において、レベル変換回路５１３は１９０個のｎｐｎトランジスタと１９０個のｐｎｐトランジスタとを有する。
【００９７】
昇圧回路Ｌ２の動作を説明する。昇圧回路Ｌ２の入力端子の信号がハイレベルの場合、ｎｐｎトランジスタＱ２１のベース端子にベース電流が流れるので、ｎｐｎトランジスタＱ２１はオンする。これに伴い、ｐｎｐトランジスタＱ２２のベース電流が流れて、ｐｎｐトランジスタＱ２２もオンする。昇圧回路Ｌ２の出力端子（ｐｎｐトランジスタＱ２２のコレクタ端子）電圧は、電池ブロックＢ２の正極端子電圧（２８．８Ｖ）近い電圧まで上昇する。即ち、昇圧回路Ｌ２からスイッチ４２にハイレベルが出力される状態となる。
【００９８】
昇圧回路Ｌ２の入力端子の信号がローレベルの場合、ｎｐｎトランジスタＱ２１はオンしないので、ｐｎｐトランジスタＱ２２のベース端子と電池ブロックＢ１の負極端子との間には電流が流れない。即ち、ｐｎｐトランジスタＱ２２はオフ状態であり、昇圧回路Ｌ２から電圧降下回路４２にローレベル（電池ブロックＢ２の負極端子電圧（１４．４Ｖ）近い電圧）が出力される状態となる。
以上説明したように、昇圧回路Ｌ２は、電池ブロックＢ２に係る入力信号ＴＣ２の電圧レベルを、トランジスタＱ２１、Ｑ２２の端子間電圧差を利用して、電圧降下回路４２を動作させることができる電圧レベル、即ち電池ブロックＢ２の正極端子電圧又は負極端子電圧に変換し電圧降下回路４２に出力する。昇圧回路Ｌ２は、入力信号ＴＣ２の電圧レベルを、電池ブロックＢ２の端子間電圧を単位電圧として、単位電圧だけ昇圧して電池ブロックＢ２の電圧レベルである変換電圧レベルに変換する。
【００９９】
昇圧回路Ｌ３の動作を説明する。昇圧回路Ｌ３の入力端子の信号がハイレベルの場合、ｎｐｎトランジスタＱ２１のベース端子にベース電流が流れるので、ｎｐｎトランジスタＱ２１はオンする。これに伴い、ｐｎｐトランジスタＱ２２のベース電流が流れて、ｐｎｐトランジスタＱ２２もオンする。ｎｐｎトランジスタＱ３１のベース電流が流れるので、ｎｐｎトランジスタＱ３１もオンする。これに伴い、ｐｎｐトランジスタＱ３２のベース電流が流れ、昇圧回路Ｌ３の出力端子（ｐｎｐトランジスタＱ３２のコレクタ端子）電圧は、電池ブロックＢ３の正極端子電圧（４３．２Ｖ）近い電圧まで上昇する。即ち、昇圧回路Ｌ３からスイッチＳ４３にハイレベルが出力される状態となる。
【０１００】
昇圧回路Ｌ３の入力端子の信号がローレベルの場合、ｎｐｎトランジスタＱ２１はオンしないので、ｐｎｐトランジスタＱ２２のベース端子と電池ブロックＢ１の負極端子との間には電流が流れない。即ち、ｐｎｐトランジスタＱ２２はオフ状態である。同様に、ｎｐｎトランジスタＱ３１及びｐｎｐトランジスタＱ３２もオフ状態である。即ち、昇圧回路Ｌ３から電圧降下回路４３にローレベル（電池ブロックＢ３の負極端子電圧（２８．８Ｖ）近い電圧）が出力される状態となる。
【０１０１】
以上説明したように、昇圧回路Ｌ３において、入力信号の電圧レベル（ハイレベル）はｎｐｎトランジスタＱ２１及びｐｎｐトランジスタＱ２２によって電池ブロックＢ２の正極端子電圧近くの電圧レベルに変換され、更に、ｎｐｎトランジスタＱ３１及びｐｎｐトランジスタＱ３２によって電池ブロックＢ３の正極端子電圧近くの電圧レベルに変換され、電圧降下回路４３に出力される。昇圧回路Ｌ３は、入力信号の電圧レベルを、トランジスタＱ２１、Ｑ２２、Ｑ３１、Ｑ３２の端子間電圧差を利用して、電圧降下回路４３を動作させることができる電圧レベル、即ち電池ブロックＢ３の両端電圧レベルに変換し電圧降下回路４３に出力する。
【０１０２】
以下、昇圧回路Ｌ４〜ＬＮも、昇圧回路Ｌ２、Ｌ３と同様の動作をする。即ち、昇圧回路Ｌｎにおいて、１組目のｎｐｎトランジスタとｐｎｐトランジスタによって入力信号の電圧レベルが電池ブロックＢ２の正極端子電圧レベルに上昇し、２組目〜（ｎ−１）組目のｎｐｎトランジスタとｐｎｐトランジスタによって、更に電池ブロックの端子間電圧（１４．４Ｖ）ずつ電圧レベルが上昇する。昇圧回路Ｌｎの入力信号の電圧レベルは、電池ブロックＢｎの正極端子電圧レベル又は負極端子電圧レベルに変換される。
【０１０３】
実施形態４に係る異常電圧検出装置５００においては、各電池ブロックＢ１〜ＢＮの端子間電圧を単位電圧とし、各昇圧回路Ｌ２〜ＬＮ（図１３）は、制御信号ＴＣ２〜ＴＣＮの電圧レベルを、１単位電圧ずつ段階的に昇圧し、各電池ブロックＢ２〜ＢＮの電圧レベルである変換電圧レベルにそれぞれ変換する。
【０１０４】
異常電圧検出装置５００が正常に異常検出を行えるか否かを検知する方法を説明する。なお、以下の異常検出機能の検査処理は、全ての電池ブロックＢ１〜ＢＮが過充電に達していない状態（例えば、充電前又は電動車両の走行前）で行われる。始めに、第１の検査処理において、各異常電圧検出部４０１〜４０ＮのスイッチＳ４１〜Ｓ４Ｎをそれぞれ開き、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎを接点ａにそれぞれ切り換える。各基準電圧源Ａ１１〜ＡＮ１が発生した第１の基準電圧Ｖｒ１は、そのままコンパレータＣ１〜ＣＮの非反転入力端子にそれぞれ与えられる。電池ブロックＢ１〜ＢＮの出力電圧が正常であり、基準電圧源Ａ１１〜ＡＮ１、分圧回路Ｄ１〜ＤＮ及びコンパレータＣ１〜ＣＮの全てが正常であれば、論理和信号ｄｓはハイレベルである。
【０１０５】
次に、第２の検査処理において、スイッチＳ４１〜Ｓ４Ｎを開いたままで、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎを接点ｂにそれぞれ切り換える。電池ブロックＢ１〜ＢＮの出力電圧が正常であり、基準電圧源Ａ１２〜ＡＮ２、分圧回路Ｄ１〜ＤＮ及びコンパレータＣ１〜ＣＮが正常であれば、論理和信号ｄｓはハイレベルである。次に、第３の検査処理において、スイッチＳ４１〜Ｓ４Ｎを開いたままで、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎを接点ｃにそれぞれ切り換える。電池ブロックＢ１〜ＢＮの出力電圧が正常であり、基準電圧源Ａ１３〜ＡＮ３、分圧回路Ｄ１〜ＤＮ及びコンパレータＣ１〜ＣＮの全てが正常であれば、論理和信号ｄｓはハイレベルである。
【０１０６】
次に、第４〜第６の検査処理において、異常電圧検出部４０１の異常検出機能の検査を行う。第４の検査処理において、異常電圧検出部４０１のスイッチＳ４１を閉じ、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎを接点ａにそれぞれ切り換える。各基準電圧源Ａ１１〜ＡＮ１が発生した第１の基準電圧Ｖｒ１は、抵抗ｒ１及びｒ２によってそれぞれ分圧され、各コンパレータＣ１〜ＣＮの非反転入力端子にそれぞれ与えられる。基準電圧源Ａ１１〜ＡＮ１、分圧回路Ｄ１〜ＤＮ及びコンパレータＣ１〜ＣＮの全てが正常であれば、論理和信号ｄｓはローレベルである。
【０１０７】
次に、第５の検査処理において、スイッチＳ４１を閉じたままで、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎを接点ｂにそれぞれ切り換える。基準電圧源Ａ１２〜ＡＮ２、分圧回路Ｄ１〜ＤＮ及びコンパレータＣ１〜ＣＮの全てが正常であれば、論理和信号ｄｓはローレベルである。次に、第６の検査処理において、スイッチＳ４１を閉じたままで、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎを接点ｃにそれぞれ切り換える。基準電圧源Ａ１３〜ＡＮ３、分圧回路Ｄ１〜ＤＮ及びコンパレータＣ１〜ＣＮの全てが正常であれば、論理和信号ｄｓはローレベルである。
【０１０８】
制御部４５０はスイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎ及びスイッチＳ４１〜Ｓ４Ｎを、上記第１の検査処理〜第６の検査処理のように制御し、各検査処理における論理和信号ｄｓのレベルが上記と同じ場合は異常電圧検出部４０１が正常に機能していると判断する。各検査処理における論理和信号ｄｓのレベルが上記と異なる場合は、異常電圧検出部４０１が故障していると判断する。
【０１０９】
制御部４５０は、異常検出部４０２〜４０Ｎについても上記第４〜第６の検査処理と同様に検査処理によって、異常検出部４０１と同様に、順次異常検出機能の検査を行う。制御部４５０は、異常電圧検出部４０１〜４０Ｎの異常検出機能の検査結果を、ランプの点灯などによって表示部１５２に表示する。
【０１１０】
レベル変換回路５１３を構成する各ｐｎｐトランジスタ及び各ｎｐｎトランジスタに印加される電圧は、電池ブロックの端子間電圧（１４．４Ｖ）又はその２倍（２８．８Ｖ）程度である。従って、レベル変換回路５１３は、耐圧が４０Ｖ程度の既存の低耐圧の半導体素子を用いて容易にＩＣ化可能である。実施形態４によれば、安価で小型な組電池のための異常電圧検出装置を提供することができる。更に、異常電圧検出装置５００は、制御信号ＲＣ１，ＲＣ２及びＴＣ１〜ＴＣＮを含むシリアルデータ信号ＳＥを発生するので、１つのフォトカプラＰＤを用いて、制御信号ＲＣ１，ＲＣ２及びＴＣ１〜ＴＣＮを伝達できる。実施形態４によれば、異常検出機能の検査機能を有さない異常電圧検出装置に、安価で小型な回路素子を追加するだけで、異常検出機能の検査機能を追加できる。
【０１１１】
一般に、シリアル入力／パラレル出力レジスタは、シリアルデータ信号を入力するデータ入力端子と、リセット信号を入力するリセット端子と、クロックを入力するクロック入力端子とを有する。本発明のシリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２はシリアルデータ信号ＳＥを入力するデータ入力端子ＤＡＴＡのみを有し、リセット端子と、クロック入力端子とを有していない。シリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２は、入力端子と出力端子とが互いに電気的に絶縁された１個の伝達素子ＰＤを介して、シリアルデータ信号ＳＥを入力する。実施形態４によれば、異常検出機能の検査機能を有さない異常電圧検出装置に、安価で小型な回路素子を追加するだけで、異常検出機能の検査機能を追加できる。
【０１１２】
レベル変換回路５１３及びシリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２を、実施形態２に係る異常電圧検出装置３００のスイッチＳ３１〜Ｓ３Ｎを制御するために使用しても良い。
【０１１３】
実施形態４の構成に代えて、下記の構成であっても良い。制御部５５０がリセット信号を出力する。制御部５５０が出力するリセット信号は、パラレル入力／シリアル出力レジスタ５５５と、シリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２とに送られる。制御部５５０は、フォトカプラＰＲを介してシリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２にリセット信号を送る。フォトカプラＰＲは、制御部５５０とシリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２とを互いに電気的に絶縁した状態で、リセット信号を伝達する。
【０１１４】
制御部５５０はリセット信号を出力すると、その立ち上がりエッジでパラレル入力／シリアル出力レジスタ５５５はパラレル端子に入力している２ビットの制御信号及びＮビットの検査部駆動信号をシリアル出力レジスタに自動的にロードし、パラレル入力／シリアル出力レジスタ５５５とシリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２とが内蔵するクロック発振器が同時に自動的にクロックの出力を開始する。パラレル入力／シリアル出力レジスタ５５５とシリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２とが内蔵するクロック発振器の発振クロック周波数は同一であり、両者は同期している。パラレル入力／シリアル出力レジスタ５５５はシリアルデータを出力し、シリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２は、フォトカプラＰＤを介して入力したシリアルデータを正確に読み込む。
【０１１５】
実施形態５．
図１４を参照して、本発明の実施形態５に係る組電池のための異常電圧検出装置１０００を説明する。図１４は、本発明の実施形態５に係る組電池のための異常電圧検出装置１０００の概略構成を示すブロック図である。図１４において、図１３と共通する部分には同一の符号を使用し、その説明を省略する。
【０１１６】
実施形態４に係る異常電圧検出装置５００においては、各電池ブロックＢ１〜ＢＮの端子間電圧を単位電圧とした。各昇圧回路Ｌ２〜ＬＮ（図１３）は、制御信号ＴＣ２〜ＴＣＮの電圧レベルを、１単位電圧ずつ段階的に昇圧し、各電池ブロックＢ１〜ＢＮの電圧レベルである変換電圧レベルにそれぞれ変換した。実施形態５に係る異常電圧検出装置１０００は、レベル変換回路１０１３は、制御信号ＴＣ３〜ＴＣＮの電圧レベルを、複数単位電圧ずつ段階的に昇圧し、各変換電圧レベルに変換する昇圧回路Ｌ３００〜ＬＮ００を備える。
【０１１７】
異常電圧検出装置１０００は、実施形態４に係る異常電圧検出装置５００（図１３）のレベル変換回路５１３をレベル変換回路１０１３に置き換えたものである。そのほかの構成は、実施形態４に係る異常電圧検出装置５００と同じである。
【０１１８】
レベル変換回路１０１３の構成及び動作を説明する。レベル変換回路１０１３は、昇圧回路Ｌ２、Ｌ３００、Ｌ４００、Ｌ５００、…及びＬＮ００を有する。レベル変換回路１０１３は、レベル変換回路５１３の昇圧回路Ｌ３〜ＬＮを、昇圧回路Ｌ３００〜ＬＮ００に置き換えたものである。昇圧回路Ｌｎ００は、パラレル出力端子Ｙｎが出力した電圧降下回路制御信号ＴＣｎを最下位からｎ番の電池ブロックに対応する電圧降下回路４ｎを制御する電圧にレベル変換する回路である。なお、図１４には昇圧回路Ｌ２、Ｌ３００、Ｌ４００、Ｌ５００のみを示した。以下、昇圧回路Ｌ３００〜ＬＮ００の構成及び動作を説明する。
【０１１９】
昇圧回路Ｌ３００は、ｎｐｎトランジスタＱ３３とｐｎｐトランジスタＱ３４とを備える。ｎｐｎトランジスタＱ３３のベース端子は、シリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２の出力端子Ｙ３と接続されており、昇圧回路Ｌ３００の入力端子となっている。ｎｐｎトランジスタＱ３３のエミッタ端子は電池ブロックＢ１の負極端子と接続され、コレクタ端子はｐｎｐトランジスタＱ３４のベース端子と接続される。ｐｎｐトランジスタＱ３４のエミッタ端子は電池ブロックＢ３の正極端子と接続される。ｐｎｐトランジスタＱ３４のコレクタ端子は電圧降下回路４３の入力端子（ｎｐｎトランジスタＳ４３のベース端子）と接続され、昇圧回路Ｌ３００の出力端子となっている。
【０１２０】
昇圧回路Ｌ４００は、２組のｎｐｎトランジスタとｐｎｐトランジスタのペアＬ４−４及びＬ４−５を備える。ペアＬ４−４はｎｐｎトランジスタＱ２１とｐｎｐトランジスタＱ２２を備える。ペアＬ４−４は昇圧回路Ｌ２と同様の構成を有する。ペアＬ４−５はｎｐｎトランジスタＱ４３とｐｎｐトランジスタＱ４４を備える。ペアＬ４−４のｎｐｎトランジスタＱ２１のベース端子は、シリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２の出力端子Ｙ４と接続されており、昇圧回路Ｌ４００の入力端子となっている。ペアＬ４−４のｎｐｎトランジスタＱ２１のエミッタ端子は電池ブロックＢ１の負極端子と接続され、コレクタ端子はペアＬ４−４のｐｎｐトランジスタＱ２２のベース端子と接続される。ペアＬ４−４のｐｎｐトランジスタＱ２２のエミッタ端子は電池ブロックＢ２の正極端子と接続され、コレクタ端子はｎｐｎトランジスタＱ４３のベース端子と接続される。ｎｐｎトランジスタＱ４３のエミッタ端子は電池ブロックＢ２の負極端子と接続され、コレクタ端子はｐｎｐトランジスタＱ４４のベース端子と接続される。ｐｎｐトランジスタＱ４４のエミッタ端子は電池ブロックＢ４の正極端子と接続される。ｐｎｐトランジスタＱ４４のコレクタ端子は電圧降下回路４４の入力端子（ｎｐｎトランジスタＳ４４のベース端子）と接続され、昇圧回路Ｌ４００の出力端子となっている。
【０１２１】
昇圧回路Ｌ５００は、２組のｎｐｎトランジスタとｐｎｐトランジスタのペアＬ５−１及びＬ５−２を備える。ペアＬ５−１はｎｐｎトランジスタＱ３３とｐｎｐトランジスタＱ３４を備える。ペアＬ５−１は昇圧回路Ｌ３００と同様の構成を有する。ペアＬ５−２はｎｐｎトランジスタＱ５１とｐｎｐトランジスタＱ５２を備える。ペアＬ５−１のｎｐｎトランジスタＱ３３のベース端子は、シリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２の出力端子Ｙ５と接続されており、昇圧回路Ｌ５００の入力端子となっている。ペアＬ５−１のｎｐｎトランジスタＱ３３のエミッタ端子は電池ブロックＢ１の負極端子と接続され、コレクタ端子はペアＬ５−１のｐｎｐトランジスタＱ３４のベース端子と接続される。ペアＬ５−１のｐｎｐトランジスタＱ３４のエミッタ端子は電池ブロックＢ３の正極端子と接続され、コレクタ端子はｎｐｎトランジスタＱ５１のベース端子と接続される。ｎｐｎトランジスタＱ５１のエミッタ端子は電池ブロックＢ３の負極端子と接続され、コレクタ端子はｐｎｐトランジスタＱ５２のベース端子と接続される。ｐｎｐトランジスタＱ５２のエミッタ端子は電池ブロックＢ５の正極端子と接続される。ｐｎｐトランジスタＱ５２のコレクタ端子は電圧降下回路４５の入力端子（ｎｐｎトランジスタＳ４５のベース端子）と接続され、昇圧回路Ｌ５００の出力端子となっている。
【０１２２】
以下同様に、ｎ番目の昇圧回路Ｌｎ００の入力端子はシリアル入力／パラレル出力レジスタ５０２のｎ番目の出力端子Ｙｎに接続され、出力端子はｎ番目の電圧降下回路４ｎの入力端子（ｎｐｎトランジスタＳ４ｎのベース端子）に接続される。
【０１２３】
昇圧回路Ｌ３００の動作を説明する。昇圧回路Ｌ３００の入力端子の信号がハイレベルの場合、昇圧回路Ｌ３００のｎｐｎトランジスタＱ３３のベース端子にベース電流が流れるので、ｎｐｎトランジスタＱ３３はオンする。これに伴い、昇圧回路Ｌ３００のｐｎｐトランジスタＱ３４のベース電流が流れて、ｐｎｐトランジスタＱ３４もオンする。昇圧回路Ｌ３００の出力端子（ｐｎｐトランジスタＱ３４のコレクタ端子）電圧は、電池ブロックＢ３の正極端子電圧（４３．２Ｖ）近い電圧まで上昇する。即ち、昇圧回路Ｌ３００からスイッチＳ４３にハイレベルが出力される状態となる。
【０１２４】
昇圧回路Ｌ３００の入力端子の信号がローレベルの場合、昇圧回路Ｌ３００のｎｐｎトランジスタＱ３３はオンしないので、昇圧回路Ｌ３００のｐｎｐトランジスタＱ３４のベース端子と電池ブロックＢ１の負極端子との間には電流が流れない。即ち、ｐｎｐトランジスタＱ３４はオフ状態である。即ち、昇圧回路Ｌ３００から電圧降下回路４３にローレベル（電池ブロックＢ３の負極端子電圧（２８．８Ｖ）近い電圧）が出力される状態となる。
【０１２５】
以上説明したように、昇圧回路Ｌ３００において、入力信号の電圧レベル（ハイレベル）はｎｐｎトランジスタＱ３３及びｐｎｐトランジスタＱ３４の端子間電圧差を利用して電池ブロックＢ３の正極端子電圧近くの電圧レベルに変換され、電圧降下回路４３に出力される。昇圧回路Ｌ３００は、入力信号の電圧レベルを、電圧降下回路４３を動作させることができる電圧レベル、即ち電池ブロックＢ３の両端電圧レベルに変換し電圧降下回路４３に出力する。昇圧回路Ｌ３００は、電池ブロックＢ３に係る入力信号ＴＣ３の電圧レベルを、電池ブロックＢ１〜Ｂ３の端子間電圧を単位電圧として、その単位電圧の２倍の電圧だけ昇圧して、電池ブロックＢ３の電圧レベルである変換電圧レベルに変換する。
【０１２６】
昇圧回路Ｌ４００の動作を説明する。昇圧回路Ｌ４００の入力端子の信号がハイレベルの場合、昇圧回路Ｌ４００のｎｐｎトランジスタＱ２１のベース端子にベース電流が流れるので、ｎｐｎトランジスタＱ２１はオンする。これに伴い、昇圧回路Ｌ４００のｐｎｐトランジスタＱ２２のベース電流が流れて、ｐｎｐトランジスタＱ２２もオンする。ｎｐｎトランジスタＱ４３のベース電流が流れるので、ｎｐｎトランジスタＱ４３もオンする。これに伴い、ｐｎｐトランジスタＱ４４のベース電流が流れ、昇圧回路Ｌ４００の出力端子（ｐｎｐトランジスタＱ４４のコレクタ端子）電圧は、電池ブロックＢ４の正極端子電圧（５７．６Ｖ）近い電圧まで上昇する。即ち、昇圧回路Ｌ４００からスイッチＳ４４にハイレベルが出力される状態となる。
【０１２７】
昇圧回路Ｌ４００の入力端子の信号がローレベルの場合、昇圧回路Ｌ４００のｎｐｎトランジスタＱ２１はオンしないので、昇圧回路Ｌ４００のｐｎｐトランジスタＱ２２のベース端子と電池ブロックＢ１の負極端子との間には電流が流れない。即ち、ｐｎｐトランジスタＱ２２はオフ状態である。同様に、ｎｐｎトランジスタＱ４３及びｐｎｐトランジスタＱ４４もオフ状態である。即ち、昇圧回路Ｌ４００から電圧降下回路４４にローレベル（電池ブロックＢ４の負極端子電圧（４３．２Ｖ）近い電圧）が出力される状態となる。
【０１２８】
以上説明したように、昇圧回路Ｌ４００において、入力信号の電圧レベル（ハイレベル）はペアＬ４−４によって電池ブロックＢ２の正極端子電圧近くの電圧レベルに変換され、更に、ペアＬ４−５によって電池ブロックＢ４の正極端子電圧近くの電圧レベルに変換され、電圧降下回路４４に出力される。昇圧回路Ｌ４００は、入力信号の電圧レベルを、トランジスタＱ２１、Ｑ２２、Ｑ４３、Ｑ４４の端子間電圧差を利用して、電圧降下回路４４を動作させることができる電圧レベル、即ち電池ブロックＢ４の両端電圧レベルに変換し電圧降下回路４４に出力する。昇圧回路Ｌ４００は、電池ブロックＢ４に係る入力信号ＴＣ４の電圧レベルを、電池ブロックＢ１〜Ｂ４の端子間電圧を単位電圧として、単位電圧だけ昇圧した後、単位電圧の２倍の電圧だけ昇圧して、電池ブロックＢ４の電圧レベルである変換電圧レベルに変換する。
【０１２９】
昇圧回路Ｌ５００の動作を説明する。昇圧回路Ｌ５００の入力端子の信号がハイレベルの場合、昇圧回路Ｌ５００のｎｐｎトランジスタＱ３３のベース端子にベース電流が流れるので、ｎｐｎトランジスタＱ３３はオンする。これに伴い、昇圧回路Ｌ５００のｐｎｐトランジスタＱ３４のベース電流が流れて、ｐｎｐトランジスタＱ３４もオンする。ｎｐｎトランジスタＱ５１のベース電流が流れるので、ｎｐｎトランジスタＱ５１もオンする。これに伴い、ｐｎｐトランジスタＱ５２のベース電流が流れ、昇圧回路Ｌ５００の出力端子（ｐｎｐトランジスタＱ５２のコレクタ端子）電圧は、電池ブロックＢ５の正極端子電圧（７２．０Ｖ）近い電圧まで上昇する。即ち、昇圧回路Ｌ５００からスイッチＳ４５にハイレベルが出力される状態となる。
【０１３０】
昇圧回路Ｌ５００の入力端子の信号がローレベルの場合、昇圧回路Ｌ５００のｎｐｎトランジスタＱ３３はオンしないので、昇圧回路Ｌ５００のｐｎｐトランジスタＱ３４のベース端子と電池ブロックＢ１の負極端子との間には電流が流れない。即ち、ｐｎｐトランジスタＱ３４はオフ状態である。同様に、ｎｐｎトランジスタＱ５１及びｐｎｐトランジスタＱ５２もオフ状態である。即ち、昇圧回路Ｌ５００から電圧降下回路４５にローレベル（電池ブロックＢ５の負極端子電圧（５７．６Ｖ）近い電圧）が出力される状態となる。
【０１３１】
以上説明したように、昇圧回路Ｌ５００において、入力信号の電圧レベル（ハイレベル）はペアＬ５−１によって電池ブロックＢ３の正極端子電圧近くの電圧レベルに変換され、更に、ペアＬ５−２によって電池ブロックＢ５の正極端子電圧近くの電圧レベルに変換され、電圧降下回路４５に出力される。昇圧回路Ｌ５００は、入力信号の電圧レベルを、トランジスタＱ３３、Ｑ３４、Ｑ５１、Ｑ５２の端子間電圧差を利用して、電圧降下回路４５を動作させることができる電圧レベル、即ち電池ブロックＢ５の両端電圧レベルに変換し電圧降下回路４５に出力する。
【０１３２】
以下、昇圧回路Ｌ６００〜ＬＮ００も、昇圧回路Ｌ２、Ｌ３００、Ｌ４００、Ｌ５００と同様に動作する。ｐｎｐトランジスタとｎｐｎトランジスタのペアで構成される回路は、入力される信号の電圧レベルがハイレベルの場合、その電圧レベルを電池ブロックの端子間電圧又は電池ブロックの端子間電圧の２倍だけ昇圧する。例えば、昇圧回路Ｌ２及び昇圧回路Ｌ４００のペアＬ４−４は、入力される信号の電圧レベルを、電池ブロックの端子間電圧（実施形態においては１４．４Ｖ）だけ昇圧する。昇圧回路Ｌ３００、昇圧回路Ｌ４００のペアＬ４−５、昇圧回路Ｌ５００のペアＬ５−１及びＬ５−２は、入力される信号の電圧レベルを、電池ブロックの端子間電圧の２倍（実施形態においては２８．８Ｖ）だけ昇圧する。電池ブロックＢ３よりも上位の電池ブロックのうち、奇数番目の電池ブロックＢ３、Ｂ５、Ｂ７、…に係る制御信号ＴＣ３、ＴＣ５、ＴＣ７、…は、電池ブロックの端子間電圧の２倍単位で順次昇圧され、最終的に上記電池ブロックの正極端子電圧を基準とするレベルにそれぞれ変換され、電圧降下回路４３、４５、４７、…に出力される。電池ブロックＢ４よりも上位の電池ブロックのうち、偶数番目の電池ブロックＢ４、Ｂ６、Ｂ８、…に係る制御信号ＴＣ４、ＴＣ６、ＴＣ８、…は、電池ブロックの端子間電圧の２倍単位で順次昇圧され、最後に電池ブロックの端子間電圧だけ昇圧され、最終的に上記電池ブロックの正極端子電圧を基準とするレベルにそれぞれ変換され、電圧降下回路４４、４６、４８、…に出力される。
【０１３３】
レベル変換回路１０１３を構成する各ｐｎｐトランジスタ及び各ｎｐｎトランジスタに印加される電圧は、電池ブロックの端子間電圧（１４．４Ｖ）程度、２倍（２８．８Ｖ）程度又は３倍程度（４３．２Ｖ）である。従って、レベル変換回路１０１３は、耐圧が５０Ｖ程度の既存の半導体素子を用いて容易にＩＣ化可能である。実施形態５によれば、安価で小型な組電池のための異常電圧検出装置を提供することができる。
【０１３４】
レベル変換回路１０１３の構成は、図１４に示したものに限らない。実施形態４に係るレベル降下回路Ｌｋにおいて、入力信号の電圧レベルを電池ブロックの端子間電圧（１４．４Ｖ）又はその２倍（２８．８Ｖ）ずつ上げた。これに代え、上位の電池ブロックに係るレベル降下回路では、電池ブロックの端子間電圧の３倍以上ずつ上げても良い。但し、電圧レベルの上昇幅は、昇圧回路を構成するｐｎｐトランジスタ及びｎｐｎトランジスタの耐圧レベルと電池ブロックの端子間電圧との兼ね合いで定められる。なお、レベル変換回路１０１３を構成するｐｎｐトランジスタ及びｎｐｎトランジスタを、他のスイッチ素子に置き換えても良い。
【０１３５】
実施形態６．
図１５を参照して、本発明の実施形態６に係る組電池のための異常電圧検出装置６００を説明する。実施形態６に係る組電池のための異常電圧検出装置６００は、異常電圧検出部４０１〜４０Ｎに代えて異常電圧検出部６０１〜６０Ｎを有する点で実施形態３に係る組電池のための異常電圧検出装置４００（図１２）と異なるが、それ以外の点において実施形態６に係る組電池のための異常電圧検出装置６００は、実施形態３に係る組電池のための異常電圧検出装置４００と同一である。実施形態６に係る異常電圧検出部６０１〜６０Ｎの構成のみを説明する。
【０１３６】
図１５は、実施形態６に係る異常電圧検出部６０ｎ（ｎは１≦ｎ≦Ｎを満たす任意の正整数）の概略的な構成を示す図である。異常電圧検出部６０１〜６０Ｎの構成は全て同じである。異常電圧検出部６０ｎの構成を説明する。実施形態３に係る異常電圧検出装置４００は、各異常電圧検出部４０１〜４０Ｎおいて３つの基準電圧Ｖｒ１、Ｖｒ２、Ｖｒ３をそれぞれ発生し、対応する電池ブロックＢ１〜ＢＮの電圧から降下した電池測定電圧Ｖｂ１〜ＶｂＮと比較した。これに代えて、実施形態６に係る異常電圧検出部６０１〜６０Ｎは、それぞれ対応する電池ブロックＢ１〜ＢＮの電圧を３つの異なる分圧比で分圧し、その電圧を１つの基準電圧と比較する。
【０１３７】
図１５に示す異常電圧検出部６０ｎは、基準電圧発生源Ａｎ、分圧回路Ｄ６１ｎ、ｐｎｐトランジスタ６２ｎ、コンパレータＣｎを有し、電池ブロックＢｎの電圧異常（実施形態６においては、過充電。）を検出する。基準電圧発生源Ａｎは、実施形態２に係る組電池のための異常電圧検出装置３００の基準電圧発生源Ａｎと同様、ツェナーダイオード（図示しない）と抵抗（図示しない）とで構成され、その出力端子はコンパレータＣｎの非反転入力端子に接続される。
【０１３８】
分圧回路Ｄ６１ｎの構成を説明する。電池ブロックＢｎの正極端子とコンパレータＣｎの反転入力端子との間に抵抗６１１、６１２の直列接続回路が接続されている。ｐｎｐトランジスタ６２ｎが抵抗６１１と並列に接続されている。３つの抵抗６１３、６１４、６１５の一端がコンパレータＣｎの反転入力端子に接続されている。実施形態６において、３つの抵抗６１３、６１４、６１５の抵抗値は、抵抗６１３＞抵抗６１４＞抵抗６１５に設定されている。３点切換スイッチ６３ｎの共通端子が、電池ブロックＢｎの負極端子に接続されている。３点切換スイッチの３つの端子ａ、ｂ、ｃは、それぞれ抵抗６１３、６１４、６１５の他端に接続されている。なお、スイッチ６３１〜６３Ｎは連動する。ｐｎｐトランジスタ６２１〜６２Ｎは連動する。
【０１３９】
電圧降下回路制御部４５４（図１２参照）は制御信号ＴＣに代えて、ｐｎｐトランジスタ６２ｎのオンとオフとを切り換えるための制御信号ＴＣａを発生する。制御信号ＴＣａは、フォトカプラＰ１３、レベル変換回路１１３を介してｐｎｐトランジスタ６２ｎのベースに入力される。スイッチ制御部１５１（図１２参照）は、制御信号ＲＣ１及びＲＣ２に代えて、スイッチ６３ｎを切り換えるための制御信号ＲＣ１ａ及びＲＣ２ａを発生する。制御信号ＲＣ１ａ及びＲＣ２ａは、それぞれフォトカプラＰ１１及びレベル変換回路１１１、フォトカプラＰ１２及びレベル変換回路１１２を介してスイッチ６３ｎに入力される。
【０１４０】
異常電圧検出部６０ｎの動作を説明する。通常動作において、制御信号ＴＣａはハイレベルであって、ｐｎｐトランジスタ６２ｎはオフである。この場合を説明する。スイッチ６３ｎが制御信号ＲＣ１ａ、ＲＣ２ａに応じて、抵抗６１３を接地する。抵抗６１３が接地されている場合、電池ブロックＢｎの電圧は抵抗６１１、６１２、６１３によって分圧されて、コンパレータＣｎの反転入力端子に出力される。分圧回路Ｄ６１ｎが電池ブロックＢｎがやや過充電された状態での電圧（１８Ｖ）を入力した時、コンパレータＣｎの反転入力端子に出力する電圧は、基準電圧源Ａｎが出力する基準電圧と等しい。コンパレータＣｎは、電池ブロックＢｎの電圧が１８Ｖより高い場合はローレベルの、低い場合はハイレベルの異常検出信号ｄｎを発生して出力する。
【０１４１】
スイッチ６３ｎが制御信号ＲＣ１ａ、ＲＣ２ａに応じて、抵抗６１４を接地する。ｐｎｐトランジスタ６２ｎがオフであって、抵抗６１４が接地されている場合、電池ブロックＢｎの電圧は抵抗６１１、６１２、６１４によって分圧されて、コンパレータＣｎの反転入力端子に出力される。分圧回路Ｄ６１ｎが電池ブロックＢｎがかなり過充電された状態での電圧（２０Ｖ）を入力した時、コンパレータＣｎの反転入力端子に出力する電圧は、基準電圧源Ａｎが出力する基準電圧と等しい。コンパレータＣｎは、電池ブロックＢｎの電圧が２０Ｖより高い場合はローレベルの、低い場合はハイレベルの異常検出信号ｄｎを発生してフォトカプラＰｎに出力する。
【０１４２】
スイッチ６３ｎが制御信号ＲＣ１ａ、ＲＣ２ａに応じて、抵抗６１５を接地する。ｐｎｐトランジスタ６２ｎがオフであって、抵抗６１５が接地されている場合、電池ブロックＢｎの電圧は抵抗６１１、６１２、６１５によって分圧されて、コンパレータＣｎの反転入力端子に出力される。分圧回路Ｄ６１ｎが、電池ブロックＢｎが復帰不可能な故障を生じる程度に過充電された状態での電圧（２２Ｖ）を入力した時、コンパレータＣｎの反転入力端子に出力する電圧は、基準電圧源Ａｎが出力する基準電圧と等しい。コンパレータＣｎは、電池ブロックＢｎの電圧が２０Ｖより高い場合はローレベルの、低い場合はハイレベルの異常検出信号ｄｎを発生してフォトカプラＰｎに出力する。
【０１４３】
各異常検出信号ｄ１〜ｄＮは論理和演算される。制御部４５０（図１２参照）は、各電池ブロックＢ１〜ＢＮに係る異常検出信号ｄ１〜ｄＮの論理和である論理和信号ｄｓを入力する。
【０１４４】
異常電圧検出装置６００が正常に異常検出を行えるか否かを検知する（異常検出機能の検査）方法を説明する。実施形態６の異常電圧検出装置６００は、各分圧回路Ｄ６１１〜Ｄ６１Ｎが発生した３つの電池測定電圧を、ｐｎｐトランジスタ６２１〜６２Ｎによって、基準電圧源Ａ１〜ＡＮが発生した基準電圧に対してそれぞれ相対的に変化させ、各電池測定電圧を基準電圧と比較することにより異常検出信号ｄ１〜ｄＮを発生する。制御部４５０は、異常検出信号ｄ１〜ｄＮの論理和信号ｄｓに基づいて、異常電圧検出装置６００が正常に異常検出を行えるか否かを検知する。なお、異常検出機能の検査は、各電池ブロックＢ１〜ＢＮが過充電に達していない状態、例えば充電前又は電動車両の走行前、で行われる。異常検出機能の検査時は、制御信号ＴＣａはローレベルであって、ｐｎｐトランジスタ６２１〜６２Ｎはオンである。抵抗６１１は短絡された状態となる。
【０１４５】
はじめに、第１の検査処理において、ｐｎｐトランジスタ６２１〜６２Ｎを導通させ、抵抗６１３を接地する。抵抗６１３が接地されている場合、分圧回路Ｄ６１ｎが例えば１２Ｖ（１８Ｖより低い）を入力した時、ｐｎｐトランジスタ６２ｎ、抵抗６１２、６１３が分圧してコンパレータＣｎの反転入力端子に出力する電圧は、基準電圧源Ａｎが出力する基準電圧と等しい。コンパレータＣｎは、電池ブロックＢｎの電圧が１２Ｖより高いか否かという情報をフォトカプラＰｎに出力する。電池ブロックＢｎの電圧は標準で１４．４Ｖである故に、基準電圧発生部Ａ１〜ＡＮ、分圧回路Ｄ６１１〜Ｄ６１Ｎ及びコンパレータＣ１〜ＣＮが正常であれば、異常電圧検出部６０１〜６０Ｎは、それぞれローレベルの異常検出信号ｄ１〜ｄＮを発生する。従って、論理和信号ｄｓは、ローレベルである。
【０１４６】
次に、第２の検査処理において、ｐｎｐトランジスタ６２１〜６２Ｎを導通させたままで、抵抗６１４を接地する。基準電圧発生部Ａ１〜ＡＮ、分圧回路Ｄ６１１〜Ｄ６１Ｎ及びコンパレータＣ１〜ＣＮが正常であれば、異常電圧検出部６０１〜６０Ｎは、それぞれローレベルの異常検出信号ｄ１〜ｄＮを発生する。従って、論理和信号ｄｓは、ローレベルである。次に、第３の検査処理において、ｐｎｐトランジスタ６２１〜６２Ｎを導通させたままで、抵抗６１５を接地する。基準電圧発生部Ａ１〜ＡＮ、分圧回路Ｄ６１１〜Ｄ６１Ｎ及びコンパレータＣ１〜ＣＮが正常であれば、異常電圧検出部６０１〜６０Ｎは、それぞれローレベルの異常検出信号ｄ１〜ｄＮを発生する。従って、論理和信号ｄｓは、ローレベルである。
【０１４７】
制御部４５０はスイッチ６３１〜６３Ｎ及びｐｎｐトランジスタ６２１〜６２Ｎを、上記第１の検査処理〜第３の検査処理のように制御し、各検査処理における論理和信号ｄｓのレベルが上記と同じ場合は異常電圧検出部６０１〜６０Ｎが正常に機能していると判断する。各検査処理における論理和信号ｄｓのレベルが上記と異なる場合は、異常電圧検出部６０１〜６０Ｎの少なくとも１つが故障していると判断する。制御部４５０は、異常電圧検出部６０１〜６０Ｎの異常検出機能の検査結果を、ランプの点灯などによって表示部１５２に表示する。
【０１４８】
実施形態６に係る異常電圧検出装置６００は、実施形態１に係る異常電圧検出装置１００と同様の効果を奏すると共に、異常検出機能の検査を容易に行えるという効果を奏する。実施形態６において、電圧降下回路制御部４５４が出力する制御信号ＴＣａは１ビットである。１ビットの制御信号ＴＣａによっては、全ての異常電圧検出部６０１〜６０Ｎをまとめて検査した結果しか得られない。電圧降下回路制御部４５４が発生する制御信号ＴＣａをＮビットとし、全ての異常電圧検出部６０１〜６０Ｎを個別に検査することが更に好ましい。
【０１４９】
実施形態３に係る異常電圧検出装置の異常電圧検出部４０１〜４０Ｎを、実施形態６に係る異常電圧検出部６０１〜６０Ｎに置き換えても良い。また、複数の基準電圧源を設け、スイッチ６３ｎ及びｐｎｐトランジスタ６２ｎの一方がその基準電圧発生源の出力する基準電圧を切り換え、他方が分圧回路Ｄ６１ｎの分圧比を切り換える構成としても良い。
【０１５０】
実施形態７．
図１６を参照して、本発明の実施形態７に係る組電池のための異常電圧検出装置７００を説明する。実施形態７に係る組電池のための異常電圧検出装置７００は、異常電圧検出部１０１〜１０Ｎに代えて異常電圧検出部７０１〜７０Ｎを有する点で実施形態１に係る組電池のための異常電圧検出装置１００（図１）と異なるが、それ以外の点において実施形態７に係る組電池のための異常電圧検出装置７００は、実施形態１に係る組電池のための異常電圧検出装置１００と同一である。実施形態７に係る異常電圧検出部７０１〜７０Ｎの構成のみを説明する。
【０１５１】
異常電圧検出部７０１〜７０Ｎの構成は全て同じである。図１６は、実施形態７に係る異常電圧検出装置７００の異常電圧検出部７０ｎ（ｎは１≦ｎ≦Ｎを満たす任意の正整数）の概略的な構成を示す図である。実施形態７に係る異常電圧検出部７０ｎは、分圧回路Ｄｎに代えて、分圧回路Ｄ７１ｎを有する点で、実施形態１に係る異常電圧検出部１０ｎと異なる。それ以外の点において実施形態７に係る組電池の異常電圧検出部７０ｎは、実施形態１に係る組電池の異常電圧検出部１０ｎと同一である。実施形態７に係る分圧回路Ｄ７１ｎのみを説明する。
【０１５２】
実施形態１において、分圧回路Ｄ１〜ＤＮはそれぞれ抵抗Ｒｄ１、Ｒｄ２で構成され、電池ブロックＢ１〜ＢＮの端子電圧を所定の割合で分圧した電圧をコンパレータＣ１〜ＣＮの反転入力端子に出力した。図１６に示すように、実施形態７に係る分圧回路Ｄ７１ｎ（ｎは１≦ｎ≦Ｎを満たす任意の正整数）は、電池ブロックＢｎの両端に定電圧源７２１と定電流源７２２とを直列接続した構成を有する。定電圧源７２１と定電流源７２２との接続点の電位が、コンパレータＣｎの反転入力端子に入力される。定電圧源７２１は、一定の電圧Ｖｃｏｎｓｔの電圧降下を生じる。電池ブロックＢｎの両端電圧をＶｎとすると、分圧回路Ｄ７１ｎは、電池測定電圧Ｖｂｎ＝（Ｖｎ−Ｖｃｏｎｓｔ）をコンパレータＣｎの反転入力端子に出力する。
【０１５３】
定電圧源７２１の構成は任意である。例えば、定電圧源７２１はツエナーダイオード又はバンドギャップリファレンス回路である。定電流源７２２の構成は任意である。例えば、定電流源７２２は、基準電流源に基づいて一定の電流を流すカレントミラー回路、又は簡略的には１個の抵抗である。定電圧源７２１を用いることにより、分圧回路Ｄ７１ｎは、抵抗で構成された分圧回路Ｄｎ（ｎは１≦ｎ≦Ｎを満たす任意の正整数）と比較して、消費電力を削減できる。異常電圧検出装置７００は、分圧回路Ｄ７１ｎにおいてほとんど電力を消費しない故に、組電池１０を放置した時等における組電池１０の残存容量低下を防止し、電池ブロックＢ１〜ＢＮの過放電や電力の損失を防止できる。
【０１５４】
実施形態７において、基準電圧源Ａｎ１は、電池ブロックＢｎがやや過充電された状態での電圧（１８Ｖ）になったことを検出するための第１の基準電圧Ｖｒ１を発生する。第１の基準電圧Ｖｒ１は、電池ブロックＢｎの出力電圧１８Ｖを入力した分圧回路Ｄ７１ｎが出力する電圧に等しい。基準電圧源Ａｎ２は、電池ブロックＢｎがかなり過充電された状態での電圧（２０Ｖ）になったことを検出するための第２の基準電圧Ｖｒ２を発生する。第２の基準電圧Ｖｒ２は、電池ブロックＢｎの出力電圧２０Ｖを入力した分圧回路Ｄ７１ｎが出力する電圧に等しい。基準電圧源Ａｎ３は、電池ブロックＢＮが復帰不可能な故障を生じる程度の過充電電圧（２２Ｖ）になったことを検出するための第３の基準電圧Ｖｒ３を発生する。第３の基準電圧Ｖｒ３は、電池ブロックＢｎの出力電圧２２Ｖを入力した分圧回路Ｄ７１ｎが出力する電圧に等しい。
【０１５５】
定電流源７２２を取り除き、コンパレータＣｎの反転入力端子へ流れ込むシンク電流により、分圧回路Ｄ７１ｎが、電圧（Ｖｎ−Ｖｃｏｎｓｔ）をコンパレータＣｎの非反転入力端子に出力する構成としても良い。この場合、コンパレータＣｎの入力回路が入力電流を吸い込む構成であり、且つ定電圧源７２１が微弱な電流で正常に動作する構成である必要がある。この構成によれば、無駄な電流消費を削減できる。
【０１５６】
実施形態７に係る分圧回路Ｄ７１ｎを他の実施形態２〜６の分圧回路Ｄ１〜ＤＮ、Ｄ６１１〜Ｄ６１Ｎに適用することも出来る。また、実施形態６に係る構成（図１５）に代えて、電池ブロックＢｎの両端に複数個の定電圧源と定電流源とを直列接続し、制御信号ＲＣ１ａ、ＲＣ２ａ及びＴＣａに応じて、個々の定電圧源を短絡する構成としても良い。これにより、実施形態６と同様の効果が得られる。
【０１５７】
実施形態８．
図１７〜図１９を参照して、本発明の実施形態８に係る組電池のための異常電圧検出装置１３００を説明する。実施形態１〜実施形態７に係る異常電圧検出装置は、組電池１０の過充電状態を検出した。実施形態８に係る異常電圧検出装置１３００は、組電池１０の過放電状態を検出する。図１７は、本発明の実施形態８に係る組電池のための異常電圧検出装置１３００の概略構成を示すブロック図である。図１７において、図１と共通する部分には同一の符号を使用し、その説明を省略する。
【０１５８】
異常電圧検出装置１３００は、実施形態１に係る異常電圧検出装置１００の異常電圧検出部１０１〜１０Ｎを異常電圧検出部１３０１〜１３０Ｎに置き換えたものである。それ以外の点において実施形態８に係る異常電圧検出装置１３００は実施形態１に係る異常電圧検出装置１００と同一である。
【０１５９】
異常電圧検出部１３０Ｎを説明する。異常電圧検出部１３０Ｎは、基準電圧発生回路Ｒ１Ｎ、分圧回路ＤＮ、コンパレータＣＮを有し、電池ブロックＢＮの電圧異常を検出する。実施形態８においては、異常電圧検出部１３０Ｎは電池ブロックＢＮの過放電を検出する。分圧回路ＤＮは抵抗Ｒｄ１及びＲｄ２を直列接続した回路である。分圧回路ＤＮは、電池ブロックＢＮの電圧を分圧して降下した電圧をコンパレータＣＮの非反転入力端子に出力する。実施形態８において分圧回路ＤＮは電池ブロックＢＮの端子間電圧を４分の１に分圧する。
【０１６０】
基準電圧発生回路Ｒ１Ｎは、基準電圧源ＡＮ１、ＡＮ２及びＡＮ３、スイッチＳ１Ｎを有する。実施形態８において、基準電圧源ＡＮ１は、電池ブロックＢＮがやや過放電している状態での電圧（１０Ｖ）になったことを検出するための第１の基準電圧Ｖｒ１を発生する。第１の基準電圧Ｖｒ１は、電池ブロックＢＮの出力電圧１０Ｖを入力した分圧回路ＤＮが出力する電圧に等しい。基準電圧源ＡＮ２は、電池ブロックＢＮがかなり過放電している状態での電圧（８Ｖ）になったことを検出するための第２の基準電圧Ｖｒ２を発生する。第２の基準電圧Ｖｒ２は、電池ブロックＢＮの出力電圧８Ｖを入力した分圧回路ＤＮが出力する電圧に等しい。基準電圧源ＡＮ３は、電池ブロックＢＮが復帰不可能な故障を生じる程度の過放電電圧（６Ｖ）になったことを検出するための第３の基準電圧Ｖｒ３を発生する。第３の基準電圧Ｖｒ３は、電池ブロックＢＮの出力電圧８Ｖを入力した分圧回路ＤＮが出力する電圧に等しい。実施形態８において、Ｖｒ１＞Ｖｒ２＞Ｖｒ３である。
【０１６１】
スイッチＳ１Ｎは、制御部１５０からの２ビットの制御信号によって接点ａ、ｂ、ｃのいずれかに切り換えられ、基準電圧源ＡＮ１、ＡＮ２又はＡＮ３が出力する基準電圧を選択的にコンパレータＣＮの反転入力端子に入力する。コンパレータＣＮは差動回路で構成され、電池ブロックＢＮの電圧で駆動される。コンパレータＣＮの非反転入力端子には分圧回路ＤＮの出力電圧ＶｂＮが与えられる。フォトカプラＰＮの入力発光ダイオードのアノードは電池ブロックＢＮの正極端子に接続され、カソードはコンパレータＣＮの出力端子に接続される。
【０１６２】
異常電圧検出部１３０１〜１３０（Ｎ−１）は、異常電圧検出部１３０Ｎと同様の構成を有する。基準電圧源Ａ１１〜ＡＮ１はそれぞれ対応する電池ブロックＢ１〜ＢＮの電圧（１０Ｖ）を入力した分圧回路Ｄ１〜ＤＮの出力電圧Ｖｂ１〜ＶｂＮと等しい電圧である第１の基準電圧Ｖｒ１を発生する。基準電圧源Ａ１２〜ＡＮ２はそれぞれ対応する電池ブロックＢ１〜ＢＮの電圧（８Ｖ）を入力した分圧回路Ｄ１〜ＤＮの出力電圧Ｖｂ１〜ＶｂＮと等しい電圧である第２の基準電圧Ｖｒ２を発生する。基準電圧源Ａ１３〜ＡＮ３はそれぞれ対応する電池ブロックＢ１〜ＢＮの電圧（６Ｖ）を入力した分圧回路Ｄ１〜ＤＮの出力電圧Ｖｂ１〜ＶｂＮと等しい電圧である第３の基準電圧Ｖｒ３を発生する。分圧回路Ｄ１〜ＤＮは全て同じ分圧比を有する。コンパレータＣ１〜ＣＮ、基準電圧源Ａ１１〜ＡＮ１、Ａ１２〜ＡＮ２、Ａ１３〜ＡＮ３、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎはそれぞれ対応する電池ブロックＢ１〜ＢＮの電圧で駆動される。
【０１６３】
スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎは、制御部１５０からの２ビットの制御信号によって同時に切り換えられる。すべてのコンパレータＣ１〜ＣＮの反転入力端子に、第１の基準電圧Ｖｒ１、第２の基準電圧Ｖｒ２又は第３の基準電圧Ｖｒ３が、同じタイミングで与えられる。コンパレータＣ１〜ＣＮはそれぞれ、分圧回路Ｄ１〜ＤＮの出力電圧がスイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎによって選択されている基準電圧源が発生する電圧を下回った場合はローレベルの異常検出信号ｄ１〜ｄＮをそれぞれ発生してフォトカプラＰ１〜ＰＮにそれぞれ出力し、その逆の場合はハイレベルの異常検出信号ｄ１〜ｄＮをそれぞれ発生してフォトカプラＰ１〜ＰＮにそれぞれ出力する。
【０１６４】
異常電圧検出装置１３００は、実施形態１に係る異常電圧装置１００と同様に、各異常検出信号ｄ１〜ｄＮを論理和演算し、論理和信号ｄｓを発生する。論理和信号ｄｓは通常はハイレベルであり、少なくとも１つの電池ブロックの電圧が、スイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎによって選択されている基準電圧源が発生する電圧を下回った電圧異常の状態ではローレベルとなる信号である。
【０１６５】
図１８及び図１９を参照して、異常検出の方法を説明する。図１８及び図１９は、本発明の実施形態８に係る組電池のための異常電圧検出装置１３００が行う異常検出の方法を示すフローチャートである。図１８及び図１９は、図３及び図４のＳ８及びＳ１３を、Ｓ８ａ及びＳ１３ａにそれぞれ置き換えたものである。それ以外の点において実施形態８に係る異常電圧検出装置１３００が行う異常検出の方法は、実施形態１に係る異常電圧検出装置１００が行う異常検出の方法と同一である。以下、実施形態８に係る異常電圧検出装置１３００が行う異常検出の方法のうち、実施形態１に係る異常電圧検出装置１００が行う異常検出の方法と異なる箇所だけを説明する。
【０１６６】
ステップＳ２において計算される時間的割合ＴＲ１は、時間期間Ｔ１に対する、少なくとも一つの電池ブロックの電池測定電圧が第１の基準電圧Ｖｒ１より低い電圧異常の状態である時間期間の割合と等価である。ステップＳ３で制御部１５０は、組電池１０が電圧異常の状態であるか否かを、ＴＲ１が所定値Ｎｔｈ１以上か否かによって判断する。
【０１６７】
ステップＳ５において計算される時間的割合ＴＲ２ａは、時間期間Ｔ２／２に対する、少なくとも一つの電池ブロックの電池測定電圧が第１の基準電圧Ｖｒ１より低い電圧異常の状態である時間期間の割合と等価である。ステップＳ５において計算される時間的割合ＴＲ２ｂは、時間期間Ｔ２／２に対する、少なくとも一つの電池ブロックの電池測定電圧が第２の基準電圧Ｖｒ２より低い電圧異常の状態である時間期間の割合と等価である。ステップＳ６及びステップＳ７において制御部１５０は、各電池測定電圧Ｖｂ１〜ＶｂＮを第１の基準電圧Ｖｒ１と比較して組電池１０の電圧異常を検出したときに、第１の基準電圧Ｖｒ１よりも低い第２の基準電圧Ｖｒ２と比較して組電池１０の電圧異常を検出している。
【０１６８】
制御部１５０は、ステップＳ８ａ（図１８）において組電池１０に対する充電電力を増加させる制御を行う。具体的には、インバータ１２を、モータジェネレータ１３が電動機として機能するように制御し、発生した電力で組電池１０を充電するように制御する。更に、表示部１５２は、例えば黄色のランプを点灯し、組電池１０がかなり放電していることを表示する。
【０１６９】
ステップＳ１０において計算される時間的割合ＴＲ３ｂは、時間期間Ｔ３／２に対する、少なくとも一つの電池ブロックの電池測定電圧が第２の基準電圧Ｖｒ２より低い時間期間の割合と等価である。時間的割合ＴＲ３ｃは、時間期間Ｔ３／２に対する、少なくとも一つの電池ブロックの電池測定電圧が第３の基準電圧Ｖｒ３より低い時間期間の割合と等価である。ステップＳ１１及びステップＳ１２において制御部１５０は、各電池測定電圧Ｖｂ１〜ＶｂＮを第２の基準電圧Ｖｒ２と比較して組電池１０の電圧異常を検出したときに、第２の基準電圧Ｖｒ２よりも低い第３の基準電圧Ｖｒ３と比較して組電池１０の電圧異常を検出している。
【０１７０】
ステップＳ１３ａ（図１９）でリレー駆動部１５３は、リレー１１をオフし、組電池１０からモータジェネレータ１３への電力供給を絶つ。更に表示部１５２は、例えば、赤色のランプを点灯し、組電池１０が過放電状態であることを表示する。
【０１７１】
実施形態８に係る組電池のための異常電圧検出装置１３００は、各電池ブロックＢ１〜ＢＮの電圧を分圧回路Ｄ１〜ＤＮでそれぞれ分圧して降下した電圧Ｖｂ１〜ＶｂＮを、３つの基準電圧Ｖｒ１、Ｖｒ２、Ｖｒ３とそれぞれ比較し、各電池ブロックＢ１〜ＢＮが電圧異常であるか否かを検出し、その検出結果の情報を含む異常検出信号ｄ１〜ｄＮをそれぞれ発生する。そして、各基準電圧Ｖｒ１、Ｖｒ２、Ｖｒ３において、異常検出信号ｄ１〜ｄＮの論理和信号ｄｓに基づいて、所定の時間期間に対する、組電池１０が電圧異常の状態である時間的割合を算出し、その時間的割合に基づいて組電池１０の電圧異常を検出する。異常電圧検出装置１３００は、各基準電圧Ｖｒ１、Ｖｒ２、Ｖｒ３において、組電池１０の電圧異常を検出しそれぞれの電圧でユーザに組電池１０の状態を表示する。異常電圧検出装置１３００は、基準電圧を変化させて段階的に電圧異常を検出することにより、組電池１０の電圧異常の検出精度を向上させることができる。
【０１７２】
上記の実施形態において、制御部は、各異常電圧検出部が出力する異常検出信号ｄ１〜ｄＮの論理和信号ｄｓを１個の入力端子から入力した。これに代えて、制御部は、各異常電圧検出部が出力する異常検出信号ｄ１〜ｄＮをそれぞれ別個の入力端子から入力しても良い。
【０１７３】
上記の実施形態において、ｐｎｐトランジスタ及びｎｐｎトランジスタに代えて、Ｐチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ及びＮチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタを用いても良い。
【０１７４】
上記の実施形態において、基準電圧源はツェナーダイオードで構成された。これに代え、基準電圧発生源をバンドギャップリファレンス回路を用いて構成しても良い。これにより、基準電圧源における消費電力を減らすことができる。
【０１７５】
上記の実施形態において、入力端子と出力端子とが互いに電気的に絶縁され信号を伝達する伝達素子としてフォトカプラを使用したが、その他の伝達素子であっても良い。例えば磁気を発生する回路と磁気検知素子との組み合わせ、１次巻線と２次巻線とが互いに電気的に絶縁されたトランス（トランスは直流成分を伝達できないので、例えば本来のデータと相補データとをシリーズに送る等の方法を用いる。）等を用いることができる。本発明の異常電圧検出装置が電動車両に搭載される場合、好ましくは磁気等の外乱の影響を受けないフォトカプラを使用する。さらに好ましくは、発光ダイオードとフォトトランジスタとが別個のパッケージに収納された（一体化していない）フォトカプラを使用する。
【０１７６】
組電池１０の各セルｂ１〜ｂＭを、ニッケル−水素電池以外の充放電可能な二次電池としても良い。例えば、組電池１０を、鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池又はリチウムイオン二次電池のセルから構成しても良い。
【０１７７】
上記の実施形態の組電池のための異常電圧検出装置は電動車両に搭載されたが、電動車両以外の、組電池を電源として駆動する装置に搭載されても良い。
【０１７８】
組電池の電圧異常状態の具体的内容は、電圧によって検知されるものであれば、任意である。典型的には、電池ブロックの過充電又は過放電である。電池の故障や劣化モードとしては、寿命やセルケースの欠損による内部抵抗上昇、セル短絡等も考えられるが、いずれも正常のセルより電圧が高く若しくは低くなることから、過充電若しくは過放電と同じ電圧挙動として検出可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１７９】
本発明の組電池のための異常電圧検出装置は、電気自動車（ＰＥＶ）、ハイブリッド車両（ＨＥＶ）、燃料電池と二次電池とを有するハイブリッド車両等の電動車両等の用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１８０】
【図１】本発明の実施形態１に係る組電池のための異常電圧検出装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る組電池のための異常電圧検出装置の基準電圧発生回路Ｒ１Ｎの回路図である。
【図３】本発明の実施形態１、２、３の組電池のための異常電圧検出装置によって実行される異常検出処理の第１の部分を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態１、２、３の組電池のための異常電圧検出装置によって実行される異常検出処理の第２の部分を示すフローチャートである。
【図５】図３のステップＳ１におけるスイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎの動作を示すタイミングチャートである。
【図６】図３のステップＳ４におけるスイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎの動作を示すタイミングチャートである。
【図７】図４のステップＳ９におけるスイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎの動作を示すタイミングチャートである。
【図８】図３のステップＳ４におけるスイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎの別の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】図４のステップＳ９におけるスイッチＳ１１〜Ｓ１Ｎの別の動作を示すタイミングチャートである。
【図１０】本発明の実施形態１の変形例に係る組電池のための異常電圧検出装置の一部を示す回路図である。
【図１１】本発明の実施形態２に係る組電池のための異常電圧検出装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施形態３に係る組電池のための異常電圧検出装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の実施形態４に係る組電池のための異常電圧検出装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施形態５に係る組電池のための異常電圧検出装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の実施形態６に係る異常電圧検出部の概略構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の実施形態７に係る異常電圧検出部の概略構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の実施形態８に係る組電池のための異常電圧検出装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の実施形態８の組電池のための異常電圧検出装置によって実行される異常検出処理の第１の部分を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の実施形態８の組電池のための異常電圧検出装置によって実行される異常検出処理の第２の部分を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１８１】
１０…組電池、
１１…リレー、
１２…インバータ
１３…モータジェネレータ、
４１〜４Ｎ…電圧降下回路、
１００，３００，４００，５００，１０００，１３００…異常電圧検出装置、
１０１〜１０Ｎ，３０１〜３０Ｎ，４０１〜４０Ｎ，６０ｎ，７０ｎ，１３０１〜１３０Ｎ…異常電圧検出部、
１１１，１１２，１１３，５１１，５１２，５１３，１０１３…レベル変換回路、
１５０，４５０，５５０…制御部、
１５１…スイッチ制御部、
１５２…表示部、
１５３…リレー駆動部、
４５４…電圧降下回路制御部、
５０２…シリアル入力／パラレル出力レジスタ、
５０３…クロック発振器、
Ａ１〜ＡＮ，Ａ１１〜ＡＮ１，Ａ１２〜ＡＮ２，Ａ１３〜ＡＮ３…基準電圧源、
Ｃ１〜ＣＮ…コンパレータ、
Ｄ１〜ＤＮ，Ｄ６１ｎ，Ｄ７１ｎ…分圧回路、
Ｌ２〜ＬＮ，Ｌ３００〜ＬＮ００…昇圧回路、
Ｐ１〜ＰＮ，Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，ＰＤ…フォトカプラ、
Ｒ１１〜Ｒ１Ｎ，Ｒ３１〜Ｒ３Ｎ…基準電圧発生回路、
Ｓ１１〜Ｓ１Ｎ，Ｓ３１〜Ｓ３Ｎ，Ｓ４１〜Ｓ４Ｎ，６３ｎ…スイッチ、
７２１…定電圧源、
７２２…定電流源。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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