(57)【要約】【課題】複数の電池セル１０ａ〜１０ｄの直列接続体を備える組電池１０に適用され、部品の共通化を図ることができる電圧検出装置を提供する。【解決手段】電圧検出装置は、組電池１０の状態を検出する監視部ＭＤ１〜ＭＤｎと、監視部ＭＤ１〜ＭＤｎの検出結果が入力される制御部２０とを備えている。監視部ＭＤ１〜ＭＤｎは、各電池セル１０ａ〜１０ｄの端子電圧を検出するメイン電圧検出部３０と、電池モジュールＢＭ１〜ＢＭｎの端子電圧をサブ電圧検出部とを備えている。サブ電圧検出部は、第１分圧用抵抗体４０ａ、第２分圧用抵抗体４０ｂ、コンパレータ４１及び基準電源４２を有している。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セル（１０ａ〜１０ｄ）の直列接続体を備える組電池（１０）に適用される電圧検出装置において、
前記組電池の状態を検出する監視部（ＭＤ１〜ＭＤｎ）と、
前記監視部の検出結果が入力され、該監視部とは別に設けられた制御部（２０）と、を備え、
前記組電池を構成する前記電池セルのうち少なくとも２つの前記電池セルの直列接続体が検出ブロック（ＢＭ１〜ＢＭｎ）とされており、
前記検出ブロックを構成する前記電池セルのそれぞれ、又は前記検出ブロックにおいて該検出ブロックを構成する前記電池セルの数よりも少ない数の前記電池セルの直列接続体が検出対象電池とされており、
前記監視部は、
前記組電池の状態として、前記各検出対象電池の端子電圧を検出するメイン電圧検出部（３０）と、
前記検出ブロックの正極側に電気的に接続された正極側入力部（Ｃｉ５）と、
前記検出ブロックの負極側に電気的に接続された負極側入力部（Ｃｉ１）と、
前記正極側入力部及び前記負極側入力部を介して、前記組電池の状態として、前記検出ブロックの端子電圧を検出するサブ電圧検出部（４０ａ，４０ｂ，４１，４２）と、を有している電圧検出装置。
【請求項２】
前記メイン電圧検出部は、厚さ方向に扁平な直方体状をなす集積回路である監視ＩＣ（６０）を構成しており、
前記サブ電圧検出部の少なくとも一部は、厚さ方向に扁平な直方体状をなして、かつ、前記監視ＩＣとは別の集積回路である冗長ＩＣ（７０）を構成しており、
前記監視ＩＣにおいて、その厚さ方向を法線方向とする２つの外面のうち一方の面が監視裏側面（６０ａ）とされ、他方の面が監視表側面（６０ｂ）とされており、
前記冗長ＩＣにおいて、その厚さ方向を法線方向とする２つの外面のうち一方の面が冗長裏側面（７０ａ）とされ、他方の面が冗長表側面（７０ｂ）とされており、
前記監視表側面の面積が前記冗長裏側面の面積以上の面積とされており、
前記監視ＩＣを前記監視表側面から見た場合において前記冗長ＩＣの輪郭が前記監視ＩＣの輪郭からはみださない状態で、前記冗長裏側面が前記監視表側面に機械的に接続されている請求項１に記載の電圧検出装置。
【請求項３】
前記監視ＩＣを前記監視裏側面から搭載して、かつ、周囲に複数のリード（８０ｃ１）を有するリードフレーム（８０）を備え、
前記監視表側面の面積が前記冗長裏側面の面積よりも大きくされており、
前記監視ＩＣは、該監視ＩＣを前記監視表側面から見た場合において該監視表側面のうち前記冗長ＩＣと重ならない領域に、前記監視表側面の一辺に沿って複数形成された電極パッド（６１）を有し、
前記冗長ＩＣは、前記冗長表側面の一辺に沿って該冗長表側面に複数形成された電極パッド（７１）を有し、
前記冗長ＩＣの電極パッドと前記監視ＩＣの電極パッドとが同一の方向又は略同一の方向を向いた状態で、前記冗長裏側面が前記監視表側面に機械的に接続されており、
前記冗長ＩＣの電極パッドの１つと、前記監視ＩＣの電極パッドの１つとのそれぞれは、複数の前記リードのうち、前記監視ＩＣ及び前記冗長ＩＣで共通に使用されるリードにボンディングワイア（９０，９１）によって電気的に接続されている請求項２に記載の電圧検出装置。
【請求項４】
前記メイン電圧検出部は、厚さ方向に扁平な直方体状をなす集積回路である監視ＩＣ（６０）を構成しており、
前記サブ電圧検出部の少なくとも一部は、厚さ方向に扁平な直方体状をなして、かつ、前記監視ＩＣとは別の集積回路である冗長ＩＣ（７０）を構成しており、
前記監視ＩＣ及び前記冗長ＩＣのそれぞれは、前記監視ＩＣ及び前記冗長ＩＣの平面視において並んで配置されている請求項１に記載の電圧検出装置。
【請求項５】
前記検出ブロックの数は、複数であり、
前記監視部は、前記各検出ブロックに対応して個別に設けられており、
前記サブ電圧検出部は、
前記検出ブロックの端子電圧を分圧する抵抗体である分圧用抵抗体（４０ａ，４０ｂ）と、
前記検出ブロックの充電状態を検出するための基準電圧を出力する電源である基準電源（４２）と、
反転入力端子及び非反転入力端子を含み、該反転入力端子及び該非反転入力端子のうち、一方の端子に前記分圧用抵抗体により分圧された電圧が入力され、他方の端子に前記基準電圧が入力されるコンパレータ（４１）と、を有し、
直流電源（５０）と、
前記直流電源に第１端側が接続された抵抗体（５２）と、を備え、
前記監視部は、
信号出力部（Ｃａ）と、
前記コンパレータの出力端子の出力電圧の論理に応じて閉状態又は開状態されて、かつ、前記信号出力部及びグランドを電気的に接続するスイッチである通信用スイッチ（４５）と、を有し、
前記各監視部の前記信号出力部には、前記抵抗体の第２端側が電気的に接続されており、
前記制御部は、前記抵抗体の第２端側に電気的に接続された信号入力部（Ｃｂ）を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の電圧検出装置。
【請求項６】
診断用電圧を生成して出力する電圧生成部（４６）と、
閉状態とされることにより、前記検出ブロックと前記分圧用抵抗体との間を電気的に接続し、開状態とされることにより、前記検出ブロックと前記分圧用抵抗体との間を電気的に遮断する第１スイッチ（ＳＷ１）と、
閉状態とされることにより、前記コンパレータの前記非反転入力端子及び前記反転入力端子のうち前記分圧用抵抗体により分圧された電圧が入力される方の端子である分圧入力端子と、前記電圧生成部との間を電気的に接続し、開状態とされることにより、前記分圧入力端子と前記電圧生成部との間を電気的に遮断する第２スイッチ（ＳＷ１）と、を備え、
前記制御部は、
前記第１スイッチが開状態とされて、かつ、前記第２スイッチが閉状態とされた状態で、前記基準電圧を跨ぐように前記診断用電圧を変化させるべく前記電圧生成部を操作する処理と、
前記診断用電圧が変化させられた場合に前記信号入力部の入力信号の論理が反転したと判定したとき、前記基準電源に異常が生じていない旨判定し、前記診断用電圧が変化させられた場合に前記信号入力部の入力信号の論理が反転しないと判定したとき、前記基準電源に異常が生じている旨判定する処理と、を行う請求項５に記載の電圧検出装置。
【請求項７】
診断用電圧を生成して出力する電圧生成部（４６）と、
閉状態とされることにより、前記検出ブロックと前記分圧用抵抗体との間を電気的に接続し、開状態とされることにより、前記検出ブロックと前記分圧用抵抗体との間を電気的に遮断する第１スイッチ（ＳＷ１）と、
閉状態とされることにより、前記コンパレータの前記非反転入力端子及び前記反転入力端子のうち前記分圧用抵抗体により分圧された電圧が入力される方の端子である分圧入力端子と、前記電圧生成部との間を電気的に接続し、開状態とされることにより、前記分圧入力端子と前記電圧生成部との間を電気的に遮断する第２スイッチ（ＳＷ１）と、を備え、
前記制御部は、
前記第１スイッチが開状態とされて、かつ、前記第２スイッチが閉状態とされた状態で、前記診断用電圧を前記基準電圧よりも小さくすべく又は前記診断用電圧を前記基準電圧よりも高くすべく前記電圧生成部を操作する処理と、
前記診断用電圧が前記基準電圧よりも小さくされた場合又は前記診断用電圧が前記基準電圧よりも高くされた場合における前記信号入力部の入力信号の論理に基づいて、前記コンパレータから、前記通信用スイッチ及び前記信号出力部を介して前記信号入力部までの通信系統の異常の有無を診断する処理と、を行う請求項５又は６に記載の電圧検出装置。
【請求項８】
前記電圧生成部は、前記メイン電圧検出部に設けられている請求項６又は７に記載の電圧検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池セルの直列接続体を備える組電池に適用される電圧検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記特許文献１に見られるように、組電池を構成する電池セルの端子電圧を検出する電圧検出装置が知られている。この電圧検出装置の電圧検出対象となる組電池は、少なくとも２つの電池セルの直列接続体である検出ブロックを複数備えている。
【０００３】
電圧検出装置は、組電池の状態を検出する監視部と、監視部とは別に設けられ、監視部の検出結果が入力される制御部とを備えている。監視部は、検出ブロックにおいて例えば電池セルそれぞれの端子電圧を検出するメイン電圧検出部を備えている。制御部は、入力された電圧検出結果に基づいて、電池セルの充放電制御等を行う。
【０００４】
制御部は、検出ブロックの端子電圧を検出するサブ電圧検出部をさらに備えている。サブ電圧検出部は、電圧検出装置の機能安全を図る観点から、電圧を検出する構成を冗長化するために設けられている。制御部は、サブ電圧検出部の電圧検出結果に基づいて、組電池の異常の有無等を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１０７９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記電圧検出装置は、検出ブロックの正極側及び負極側それぞれに接続された電気経路と、各電気経路に設けられたスイッチとを備えている。制御部は、複数の検出ブロックのうち、端子電圧を検出しようとする検出ブロックを選択する。制御部は、選択した検出ブロックに接続された一対の電気経路に設けられたスイッチの閉操作を指令する。そして、スイッチが閉操作された状態で、一対の電気経路を介してサブ電圧検出部が検出ブロックの端子電圧を検出する。
【０００７】
電圧検出用の一対の電気経路は、検出ブロック毎に設けられている。これら電気経路は、制御部に設けられた電圧入力部を介してサブ電圧検出部に接続されている。ここで、スイッチの操作指令を出力する主体が制御部であることを鑑みれば、スイッチが制御部に設けられる構成が考えられる。この場合、制御部に設けられる電圧入力部の数は、上記電気経路の数だけ必要となる。しかしながらこの構成では、組電池の仕様が変わることにより検出ブロックの数が変わると、電圧入力部の数も変わることとなる。その結果、制御部の形状変更が必要となる。このことは、部品の共通化を図る観点から好ましくない。
【０００８】
本発明は、組電池に適用され、部品の共通化を図ることができる電圧検出装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、複数の電池セル（１０ａ〜１０ｄ）の直列接続体を備える組電池（１０）に適用される電圧検出装置において、前記組電池の状態を検出する監視部（ＭＤ１〜ＭＤｎ）と、前記監視部の検出結果が入力され、該監視部とは別に設けられた制御部（２０）と、を備える。第１の発明では、前記組電池を構成する前記電池セルのうち少なくとも２つの前記電池セルの直列接続体が検出ブロック（ＢＭ１〜ＢＭｎ）とされており、前記検出ブロックを構成する前記電池セルのそれぞれ、又は前記検出ブロックにおいて該検出ブロックを構成する前記電池セルの数よりも少ない数の前記電池セルの直列接続体が検出対象電池とされている。前記監視部は、前記組電池の状態として、前記各検出対象電池の端子電圧を検出するメイン電圧検出部（３０）と、前記検出ブロックの正極側に電気的に接続された正極側入力部（Ｃｉ５）と、前記検出ブロックの負極側に電気的に接続された負極側入力部（Ｃｉ１）と、前記正極側入力部及び前記負極側入力部を介して、前記組電池の状態として、前記検出ブロックの端子電圧を検出するサブ電圧検出部（４０ａ，４０ｂ，４１，４２）と、を有している。
【００１０】
第１の発明では、監視部が、メイン電圧検出部と、検出ブロックの正極側に電気的に接続された正極側入力部と、検出ブロックの正極側に電気的に接続された正極側入力部とを有している。また、監視部は、正極側入力部及び負極側入力部を介して、検出ブロックの端子電圧を検出するサブ電圧検出部をさらに有している。
【００１１】
サブ電圧検出部が監視部に備えられるため、検出ブロックが複数設けられる構成において、検出ブロックと制御部とを電気的に接続するための電圧入力部を、各検出ブロックに対応した数だけ制御部に設ける必要がない。したがって、組電池の仕様が変わることにより検出ブロックの数が変わったとしても、電圧検出装置を構成する制御部の共通化を図ることができる。
【００１２】
第２の発明では、前記メイン電圧検出部は、厚さ方向に扁平な直方体状をなす集積回路である監視ＩＣ（６０）を構成しており、前記サブ電圧検出部の少なくとも一部は、厚さ方向に扁平な直方体状をなして、かつ、前記監視ＩＣとは別の集積回路である冗長ＩＣ（７０）を構成しており、前記監視ＩＣにおいて、その厚さ方向を法線方向とする２つの外面のうち一方の面が監視裏側面（６０ａ）とされ、他方の面が監視表側面（６０ｂ）とされており、前記冗長ＩＣにおいて、その厚さ方向を法線方向とする２つの外面のうち一方の面が冗長裏側面（７０ａ）とされ、他方の面が冗長表側面（７０ｂ）とされており、前記監視表側面の面積が前記冗長裏側面の面積以上の面積とされており、前記監視ＩＣを前記監視表側面から見た場合において前記冗長ＩＣの輪郭が前記監視ＩＣの輪郭からはみださない状態で、前記冗長裏側面が前記監視表側面に機械的に接続されている。
【００１３】
第２の発明では、メイン電圧検出部が、厚さ方向に扁平な直方体状をなす集積回路である監視ＩＣを構成している。また、サブ電圧検出部の少なくとも一部が、厚さ方向に扁平な直方体状をなして、かつ、監視ＩＣとは別の集積回路である冗長ＩＣを構成している。なお、各ＩＣに付された「監視」及び「冗長」という用語は、メイン電圧検出部が含まれているＩＣと、サブ電圧検出部の少なくとも一部が含まれているＩＣとを単に識別するためのものである。
【００１４】
サブ電圧検出部の電圧検出対象が検出ブロックであるのに対し、メイン電圧検出部の電圧検出対象は、検出ブロックを構成する電池セルの数よりも少ない数の電池セルである。このため、メイン電圧検出部に要求される電圧検出精度は、サブ電圧検出部に要求される電圧検出精度よりも高い。
【００１５】
ここで、メイン電圧検出部を含む監視ＩＣに応力が作用することにより、監視ＩＣが歪み得る。応力が作用する要因としては、例えば熱ストレスが挙げられる。熱ストレスとしては、例えば、監視ＩＣを監視部に取り付ける場合におけるリフロー時の熱ストレス、又は監視ＩＣの周囲環境の温度変化による熱ストレスが挙げられる。監視ＩＣが歪むと、監視ＩＣを構成するメイン電圧検出部の電圧検出精度が低下するおそれがある。
【００１６】
そこで第２の発明では、監視ＩＣの監視表側面の面積が、冗長ＩＣの冗長裏側面の面積以上の面積とされている。そして、監視ＩＣを監視表側面から見た場合において冗長ＩＣの輪郭が監視ＩＣの輪郭からはみださない状態で、冗長裏側面が監視表側面に機械的に接続されている。このため、監視ＩＣに応力が作用したとしても、冗長ＩＣによって監視ＩＣが歪むのを抑えることができる。その結果、監視ＩＣを構成するメイン電圧検出部の電圧検出精度の低下を防止することができる。
【００１７】
加えて第２の発明によれば、監視ＩＣの監視表側面に冗長ＩＣを設けるため、メイン電圧検出部及びサブ電圧検出部を監視部に備える場合に要求される各検出部の実装面積を削減できる。これにより、監視部の小型化を図ることができる。
【００１８】
なお、第２の発明に代えて、例えば第４の発明のように、前記監視ＩＣ及び前記冗長ＩＣのそれぞれが、前記監視ＩＣ及び前記冗長ＩＣの平面視において並んで配置されている構成を採用することもできる。
【００１９】
第３の発明は、前記監視ＩＣを前記監視裏側面から搭載して、かつ、周囲に複数のリード（８０ｃ１）を有するリードフレーム（８０）を備えている。第３の発明では、前記監視表側面の面積が前記冗長裏側面の面積よりも大きくされており、前記監視ＩＣは、該監視ＩＣを前記監視表側面から見た場合において該監視表側面のうち前記冗長ＩＣと重ならない領域に、前記監視表側面の一辺に沿って複数形成された電極パッド（６１）を有し、前記冗長ＩＣは、前記冗長表側面の一辺に沿って該冗長表側面に複数形成された電極パッド（７１）を有し、前記冗長ＩＣの電極パッドと前記監視ＩＣの電極パッドとが同一の方向又は略同一の方向を向いた状態で、前記冗長裏側面が前記監視表側面に機械的に接続されており、前記冗長ＩＣの電極パッドの１つと、前記監視ＩＣの電極パッドの１つとのそれぞれは、複数の前記リードのうち、前記監視ＩＣ及び前記冗長ＩＣで共通に使用されるリードにボンディングワイア（９０，９１）により電気的に接続されている。
【００２０】
冗長ＩＣの電極パッドの１つと、監視ＩＣの電極パッドの１つとのそれぞれの接続先が、複数のリードのうち、前記監視ＩＣ及び前記冗長ＩＣで共通に使用されるリードとなる構成がある。この構成において、監視ＩＣを監視表側面から見た場合に、冗長表側面の電極パッドと、共通に使用されるリードとの距離が長いとき、共通に使用されるリードと冗長表側面の電極パッドとを接続するボンディングワイアが切れるおそれがある。この問題を回避すべく、監視ＩＣの監視表側面に中継用の電極パッドを形成し、冗長表側面の電極パッドと中継用の電極パッドとをボンディングワイアにより接続するとともに、中継用の電極パッドと共通に使用されるリードとをボンディングワイアにより接続する構成を採用することも考えられる。ただし、この構成では、中継用の電極パッドを監視ＩＣに余分に形成する必要がある。また、この構成では、ボンディングワイアで接続する作業回数が増加する。
【００２１】
そこで第３の発明では、監視表側面の面積が冗長裏側面の面積よりも大きくされており、監視ＩＣを監視表側面から見た場合において監視表側面のうち冗長ＩＣと重ならない領域に、監視表側面の一辺に沿って複数の電極パッドが形成されている。また、冗長表側面の一辺に沿って冗長表側面に複数の電極パッドが形成されている。そして、冗長ＩＣの電極パッドと監視ＩＣの電極パッドとが同一の方向又は略同一の方向を向いた状態で、冗長裏側面が監視表側面に機械的に接続されている。
【００２２】
第３の発明によれば、監視ＩＣを監視表側面から見た場合に、冗長表側面の電極パッドと、共通に使用されるリードとの距離を短縮できる。このため、冗長ＩＣの電極パッドの１つと、監視ＩＣの電極パッドの１つとのそれぞれを、共通に使用されるリードにボンディングワイアにより直接接続できる。これにより、監視ＩＣに中継用の電極パッドを形成する必要がなくなり、監視ＩＣに形成される電極パッドの数を削減できる。また、ボンディングワイアで接続する作業回数の増加を防止できる。
【００２３】
第５の発明では、前記検出ブロックの数は、複数であり、前記監視部は、前記各検出ブロックに対応して個別に設けられており、前記サブ電圧検出部は、前記検出ブロックの端子電圧を分圧する抵抗体である分圧用抵抗体（４０ａ，４０ｂ）と、前記検出ブロックの充電状態を検出するための基準電圧を出力する電源である基準電源（４２）と、反転入力端子及び非反転入力端子を含み、該反転入力端子及び該非反転入力端子のうち、一方の端子に前記分圧用抵抗体により分圧された電圧が入力され、他方の端子に前記基準電圧が入力されるコンパレータ（４１）と、を有している。第５の発明は、直流電源（５０）と、前記直流電源に第１端側が接続された抵抗体（５２）と、を備えている。第５の発明では、前記監視部は、信号出力部（Ｃａ）と、前記コンパレータの出力端子の出力電圧の論理に応じて閉状態又は開状態されて、かつ、前記信号出力部及びグランドを電気的に接続するスイッチである通信用スイッチ（４５）と、を有し、前記各監視部の前記信号出力部には、前記抵抗体の第２端側が電気的に接続されており、前記制御部は、前記抵抗体の第２端側に電気的に接続された信号入力部（Ｃｂ）を有する。
【００２４】
第５の発明では、監視部が信号出力部及び通信用スイッチを有している。また第５の発明は、直流電源と、直流電源に第１端側が接続された抵抗体とを備えている。抵抗体の第２端側には、制御部が有する信号入力部が電気的に接続されている。この構成によれば、組電池の仕様が変わることにより検出ブロックの数が変わったとしても、制御部の信号入力部の数を変える必要がない。このため、組電池の仕様が変わったとしても、電圧検出装置を構成する制御部の共通化を図ることができる。
【００２５】
第５の発明において、サブ電圧検出部は、分圧用抵抗体、基準電源及びコンパレータを備えている。この構成によれば、分圧用抵抗体により分圧された電圧が、検出ブロックの充電状態を検出するための基準電圧を跨ぐことにより、コンパレータの出力端子の出力電圧の論理値が反転する。
【００２６】
コンパレータの出力端子の出力電圧の論理値が判定すると、信号出力部及びグランドを電気的に接続する通信用スイッチの操作状態が、閉状態及び開状態のうち一方の状態から他方の状態に切り替えられる。この構成によれば、各監視部のうち少なくとも１つのコンパレータの出力端子の出力電圧の論理が反転すると、抵抗体の第２端側に電気的に接続された信号入力部の入力信号の論理が反転する。したがって、制御部は、信号入力部の入力信号に基づいて、検出ブロックの充電状態を判定することができる。
【００２７】
ここで、電圧検出装置は、基準電源や、前記コンパレータから前記通信用スイッチ及び前記信号出力部を介して前記信号入力部までの通信系統の診断処理を行うことができる。具体的には例えば、第６の発明のように、診断用電圧を生成して出力する電圧生成部（４６）と、閉状態とされることにより、前記検出ブロックと前記分圧用抵抗体との間を電気的に接続し、開状態とされることにより、前記検出ブロックと前記分圧用抵抗体との間を電気的に遮断する第１スイッチ（ＳＷ１）と、閉状態とされることにより、前記コンパレータの前記非反転入力端子及び前記反転入力端子のうち前記分圧用抵抗体により分圧された電圧が入力される方の端子である分圧入力端子と、前記電圧生成部との間を電気的に接続し、開状態とされることにより、前記分圧入力端子と前記電圧生成部との間を電気的に遮断する第２スイッチ（ＳＷ１）と、を備える。第６の発明では、前記制御部は、前記第１スイッチが開状態とされて、かつ、前記第２スイッチが閉状態とされた状態で、前記基準電圧を跨ぐように前記診断用電圧を変化させるべく前記電圧生成部を操作する処理と、前記診断用電圧が変化させられた場合に前記信号入力部の入力信号の論理が反転したと判定したとき、前記基準電源に異常が生じていない旨判定し、前記診断用電圧が変化させられた場合に前記信号入力部の入力信号の論理が反転しないと判定したとき、前記基準電源に異常が生じている旨判定する処理と、を行う構成を採用することができる。
【００２８】
また、診断処理を行うための構成としては、例えば第７の発明のように、前記制御部は、前記第１スイッチが開状態とされて、かつ、前記第２スイッチが閉状態とされた状態で、前記診断用電圧を前記基準電圧よりも小さくすべく又は前記診断用電圧を前記基準電圧よりも高くすべく前記電圧生成部を操作する処理と、前記診断用電圧が前記基準電圧よりも小さくされた場合又は前記診断用電圧が前記基準電圧よりも高くされた場合における前記信号入力部の入力信号の論理に基づいて、前記通信系統の異常の有無を診断する処理と、を行う構成を採用することができる。
【００２９】
ちなみに、例えば第８の発明のように、前記電圧生成部が前記メイン電圧検出部に設けられている構成を採用することができる。この構成によれば、メイン電圧検出部に設けられる電圧生成部を基準電源や通信系統の異常診断に流用でき、診断のための回路の増大を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態に係る電源システムの全体構成図。
【図２】半導体モジュールの断面図。
【図３】半導体モジュールの一部の構成の平面図。
【図４】関連技術に係る半導体モジュールの一部の構成の平面図。
【図５】第１実施形態に係る診断処理の手順を示すフローチャート。
【図６】診断処理の手順を示すフローチャート。
【図７】第２実施形態に係る電源システムの全体構成図。
【図８】その他の実施形態に係る半導体モジュールの一部の構成の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る電圧検出装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本発明に係る電圧検出装置は、例えばハイブリッド自動車又は電気自動車に搭載される電源システムに適用される。
【００３２】
図１に示すように、電源システムは、組電池１０を備えている。組電池１０は、車両の図示しない走行用モータを含む車載電気負荷の電力供給源となる。組電池１０は、単電池としての電池セルの直列接続体を備えており、端子間電圧が例えば数百Ｖとなるものである。電池セルとしては、例えばリチウムイオン電池等の蓄電池を用いることができる。
【００３３】
本実施形態では、組電池１０を構成する電池セルのうち、少なくとも２つの電池セルの直列接続体が一体化されることにより、検出ブロックとしての電池モジュールが構成されている。本実施形態では、４つの電池セル１０ａ〜１０ｄの直列接続体が電池モジュールとして構成されている。また、ｎ個の電池モジュールの直列接続体により組電池１０が構成されている。本実施形態では、組電池１０として、ｎが３以上の整数となる構成を想定している。なお本実施形態では、組電池１０を構成する電池モジュールのうち、低電位側の電池モジュールから順に、第１電池モジュールＢＭ１、第２電池モジュールＢＭ２、…、第ｎ−１電池モジュールＢＭｎ−１、第ｎ電池モジュールＢＭｎと称すこととする。
【００３４】
電圧検出装置は、第１〜第ｎ監視部ＭＤ１〜ＭＤｎと、制御部２０とを備えている。各監視部ＭＤ１〜ＭＤｎ、各電池モジュールＢＭ１〜ＢＭｎに対応して個別に設けられている。
【００３５】
ここで、ｍを１〜ｎ−１の整数として定義する。第ｍ電池モジュールＢＭｍの正極側と、この電池モジュールＢＭｍの高電位側に隣り合う第ｍ＋１電池モジュールＢＭｍ＋１の負極側とは、第ｍ導電部材Ｗｍによって電気的に接続されている。本実施形態において、第ｍ導電部材Ｗｍは、導電部材としてのワイアである。
【００３６】
続いて、第１〜第ｎ監視部ＭＤ１〜ＭＤｎについて説明する。本実施形態において、各監視部ＭＤ１〜ＭＤｎは、互いに同一の構成である。このため、監視部の構成について、第ｎ監視部ＭＤｎを例にして説明する。また図１では、監視部を構成する各部材の符号を、便宜上、各監視部ＭＤ１〜ＭＤｎで共通の符号としている。
【００３７】
第ｎ監視部ＭＤｎは、回路基板を備え、その回路基板には、第１〜第５電池入力部Ｃｉ１〜Ｃｉ５が設けられている。第１〜第５電池入力部Ｃｉ１〜Ｃｉ５は、端子として構成されている。なお本実施形態において、第１電池入力部Ｃｉ１が「負極側入力部」に相当し、第５電池入力部Ｃｉ５が「正極側入力部」に相当する。
【００３８】
第ｎ監視部ＭＤｎは、第１端が第５電池入力部Ｃｉ５に電気的に接続された高電位電気経路ＬＨＭを備えている。また、第ｎ監視部ＭＤｎは、第１端が第１電池入力部Ｃｉ１に電気的に接続されて、かつ、第２端が高電位電気経路ＬＨＭの第２端に電気的に接続された低電位電気経路ＬＬＭを備えている。
【００３９】
第１電池入力部Ｃｉ１には、第１入力経路Ｌ１を介して第ｎ電池モジュールＢＭｎの負極側が接続され、第２電池入力部Ｃｉ２には、第２入力経路Ｌ２を介して第１電池セル１０ａの正極側及び第２電池セル１０ｂの負極側が接続されている。第３電池入力部Ｃｉ３には、第３入力経路Ｌ３を介して第２電池セル１０ｂの正極側及び第３電池セル１０ｃの負極側がそれぞれ接続され、第４電池入力部Ｃｉ４には、第４入力経路Ｌ４を介して第３電池セル１０ｃの正極側及び第４電池セル１０ｄの負極側がそれぞれ接続されている。第５電池入力部Ｃｉ５には、第５入力経路Ｌ５を介して第ｎ電池モジュールＢＭｎの正極側が接続されている。
【００４０】
なお、各入力経路Ｌ１〜Ｌ５は、互いに電気的に絶縁された状態で一体化されてハーネス部材として構成されていればよい。
【００４１】
第ｎ監視部ＭＤｎは、メイン電圧検出部３０を備えている。メイン電圧検出部３０は、第ｎ電池モジュールＢＭｎを構成する各電池セル１０ａ〜１０ｄの端子電圧を個別に検出する機能を有している。すなわち本実施形態では、各電池セルが「検出対象電池」となる。メイン電圧検出部３０は、第１入力経路Ｌ１及び第２入力経路Ｌ２を介して第１電池セル１０ａの端子電圧を検出し、第２入力経路Ｌ２及び第３入力経路Ｌ３を介して第２電池セル１０ｂの端子電圧を検出する。また、メイン電圧検出部３０は、第３入力経路Ｌ３及び第４入力経路Ｌ４を介して第３電池セル１０ｃの端子電圧を検出し、第４入力経路Ｌ４及び第５入力経路Ｌ５を介して第４電池セル１０ｄの端子電圧を検出する。メイン電圧検出部３０は、ＡＤ変換器を備え、検出した端子電圧をアナログデータからデジタルデータに変換する。
【００４２】
第ｎ監視部ＭＤｎにおいて、高電位電気経路ＬＨＭには第１スイッチＳＷ１が設けられている。本実施形態において、第１スイッチＳＷ１は、メイン電圧検出部３０により開閉操作される。本実施形態において、第１スイッチＳＷ１は、ノーマリオープン型の半導体スイッチング素子である。第１スイッチＳＷ１としては、例えばリレーを用いればよい。
【００４３】
なお、高電位電気経路ＬＨＭにおいて、第１スイッチＳＷ１よりも第５電池入力部Ｃｉ５側に、抵抗体及びコンデンサを備えるローパスフィルタが設けられていてもよい。
【００４４】
高電位電気経路ＬＨＭにおいて、第１スイッチＳＷ１を挟んで第５電池入力部Ｃｉ５とは反対側には、第１分圧用抵抗体４０ａが設けられている。低電位電気経路ＬＬには、第２分圧用抵抗体４０ｂが設けられている。第１分圧用抵抗体４０ａの一端と第２分圧用抵抗体４０ｂの一端とは、電気的に接続されている。
【００４５】
第ｎ監視部ＭＤｎは、第ｎ電池モジュールＢＭｎの充電状態を検出する機能を有している。本実施形態において、第ｎ監視部ＭＤｎは、過充電状態であるか否かを検出する機能を有している。この機能を実現するために、第ｎ監視部ＭＤｎは、コンパレータ４１と、直流電源である基準電源４２とを備えている。コンパレータ４１の非反転入力端子には、基準電源４２が接続され、コンパレータ４１の反転入力端子には、第１分圧用抵抗体４０ａ及び第２分圧用抵抗体４０ｂの接続点が接続されている。
【００４６】
基準電源４２の出力電圧である基準電圧ＶＲＥＦは、第ｎ電池モジュールＢＭｎが過充電状態であることを判別可能な値に設定されている。具体的には例えば、基準電圧ＶＲＥＦは、第ｎ電池モジュールＢＭｎの端子電圧の許容上限値に対応する値に設定されればよい。より具体的には例えば、基準電圧ＶＲＥＦは、上記許容上限値を第１，第２分圧用抵抗体４０ａ，４０ｂで分圧した値に設定されればよい。
【００４７】
なお本実施形態において、第１分圧用抵抗体４０ａ、第２分圧用抵抗体４０ｂ、コンパレータ４１及び基準電源４２が「サブ電圧検出部」を構成する。
【００４８】
第ｎ監視部ＭＤｎは、直流電源である通信用電源４３と、通信用抵抗体４４と、「通信スイッチ」としてのフォトカプラ４５とを備えている。通信用抵抗体４４の第１端には、通信用電源４３が接続され、通信用抵抗体４４の第２端には、フォトカプラ４５を構成するフォトダイオードのアノードが接続されている。フォトダイオードのカソードには、コンパレータ４１の出力端子が接続されている。
【００４９】
フォトカプラ４５を構成するフォトトランジスタのコレクタには、第ｎ監視部ＭＤｎの信号出力部Ｃａが接続され、フォトトランジスタのエミッタには、電源システムのグランドが接続されている。本実施形態において、信号出力部Ｃａは、端子として構成されている。
【００５０】
第ｎ監視部ＭＤｎは、「電圧生成部」に相当するＤＡ変換器４６と、ＤＡ変換器４６及びコンパレータ４１の反転入力端子とを接続する電気経路に設けられた第２スイッチＳＷ２とを備えている。本実施形態において、第２スイッチＳＷ２は、メイン電圧検出部３０により開閉操作される。本実施形態において、第２スイッチＳＷ２は、ノーマリオープン型の半導体スイッチング素子である。第２スイッチＳＷ２としては、例えばリレーを用いればよい。なお本実施形態において、ＤＡ変換器４６は、例えば、メイン電圧検出部３０により検出された電圧の補正に用いられる。
【００５１】
本実施形態では、メイン電圧検出部３０、第１スイッチＳＷ１、第１分圧用抵抗体４０ａ、第２分圧用抵抗体４０ｂ、ＤＡ変換器４６及び第２スイッチＳＷ２が、１つの集積回路である監視ＩＣ６０として構成されている。また本実施形態では、コンパレータ４１及び基準電源４２が、１つの集積回路である冗長ＩＣ７０として構成されている。冗長ＩＣ７０は、監視ＩＣ６０とは別のチップ上に構成されている。
【００５２】
図２及び図３を用いて、監視ＩＣ６０及び冗長ＩＣ７０について説明する。
【００５３】
図示されるように、監視ＩＣ６０及び冗長ＩＣ７０のそれぞれは、厚さ方向に扁平な直方体状をなしている。監視ＩＣ６０において、その厚さ方向を法線方向とする２つの外面のうち一方は、監視裏側面６０ａとされ、他方は、監視表側面６０ｂとされている。冗長ＩＣ７０において、その厚さ方向を法線方向とする２つの外面のうち一方は、冗長裏側面７０ａとされ、他方は、冗長表側面７０ｂとされている。
【００５４】
監視表側面６０ｂの面積は、冗長裏側面７０ａの面積よりも大きくされている。また本実施形態において、監視表側面６０ｂ及び冗長裏側面７０ａは、凹凸のない平坦面とされている。この構成において、冗長裏側面７０ａの全面を監視表側面６０ｂに当接させた状態で、冗長ＩＣ７０が監視ＩＣ６０の中央部に取り付けられている。なお、冗長裏側面７０ａと監視表側面６０ｂとの間に接着剤を塗布して冗長ＩＣ７０が監視ＩＣ６０に機械的に接続されればよい。
【００５５】
冗長裏側面７０ａの全面を監視表側面６０ｂに当接させた状態で、冗長ＩＣ７０が監視ＩＣ６０に取り付けられているのは、監視ＩＣ６０を構成するメイン電圧検出部３０の電圧検出精度の低下を防止するためである。
【００５６】
つまり、第１分圧用抵抗体４０ａ、第２分圧用抵抗体４０ｂ、コンパレータ４１及び基準電源４２を備えるサブ電圧検出部の電圧検出対象が検出ブロックであるのに対し、メイン電圧検出部３０の電圧検出対象は、各電池セル１０ａ〜１０ｄである。このため、メイン電圧検出部３０に要求される電圧検出精度は、サブ電圧検出部に要求される電圧検出精度よりも高い。ここで、監視ＩＣ６０に応力が作用することにより、監視ＩＣ６０が歪み得る。監視ＩＣ６０が歪むと、監視ＩＣ６０を構成するメイン電圧検出部３０の電圧検出精度が低下し得る。
【００５７】
そこで、冗長裏側面７０ａの全面を監視表側面６０ｂに当接させた状態で、冗長ＩＣ７０を監視ＩＣ６０に取り付ける。これにより、監視ＩＣ６０に応力が作用したとしても、冗長ＩＣ７０によって監視ＩＣ６０が歪むのを抑えることができる。その結果、監視ＩＣ６０を構成するメイン電圧検出部３０の電圧検出精度の低下を防止できる。
【００５８】
なお本実施形態では、監視表側面６０ｂ及び冗長裏側面７０ａが、凹凸のない平坦面とされていたがこれに限らない。例えば、監視表側面６０ｂにおいて冗長ＩＣ７０と重なる部分の一部、及び冗長裏側面７０ａの一部のうち、少なくとも一方に、凹凸のある部分が形成されていてもよい。この場合において、監視ＩＣ６０を監視表側面６０ｂから見た場合において冗長ＩＣ７０の輪郭が監視ＩＣ６０の輪郭からはみださない状態で、冗長裏側面７０ａが監視表側面６０ｂに接着剤等で取り付けられる構成を採用する。この構成によっても、監視ＩＣ６０の歪みを抑えることができる。
【００５９】
本実施形態において、監視ＩＣ６０及び冗長ＩＣ７０は、リードフレーム８０及びボンディングワイアとともに封止材であるモールド樹脂１００によりパッケージ化され、半導体モジュールとされている。モールド樹脂１００は、電気的絶縁性を有する合成樹脂材料にて構成されており、例えばエポキシ樹脂である。
【００６０】
リードフレーム８０は、導電性材料からなる板状の部材であり、ダイパッド８０ａ、吊りリード８０ｂ及びリード８０ｃを備えている。ダイパッド８０ａは、リードフレーム８０の中央部に位置し、矩形形状をなしている。吊りリード８０ｂは、ダイパッド８０ａからその対角線上に外側へ向かって延びている４つの部材である。リード８０ｃは、ダイパッド８０ａの中央部へ向かって延びる細長の部材であり、隣り合う吊りリード８０ｂの間に、ダイパッド８０ａの周囲に沿って複数設けられている。
【００６１】
リード８０ｃは、モールド樹脂１００内に位置するインナーリード８０ｃ１と、モールド樹脂１００から露出したアウターリード８０ｃ２とで構成されている。インナーリード８０ｃ１は、ダイパッド８０ａの延びる方向と平行な方向に延びている。アウターリード８０ｃ２は、下方へ屈曲され、その先端部がインナーリード８０ｃ１の延びる方向と平行な方向に延びている。
【００６２】
監視ＩＣ６０を監視表側面６０ｂから見た場合において、監視表側面６０ｂのうち冗長ＩＣ７０と重ならない領域には、監視表側面６０ｂの各辺に沿って複数の電極パッドが形成されている。図３には、監視表側面６０ｂの４辺のうち特定の一辺に沿って複数形成された電極パッド６１を示した。本実施形態において、この特定の一辺に沿って複数形成された電極パッド６１の中に、監視ＩＣ６０に電力を供給する給電端子が含まれている。一方、冗長ＩＣ７０の冗長表側面７０ｂには、冗長表側面７０ｂの一辺に沿って複数の電極パッド７１が形成されている。本実施形態において、この特定の一辺に沿って複数形成された電極パッド７１の中に、冗長ＩＣ７０に電力を供給する給電端子が含まれている。また本実施形態では、冗長ＩＣ７０の中央部を基準として冗長ＩＣ７０の電極パッド７１と監視ＩＣ６０の電極パッド７１とが同一の方向又は略同一の方向を向いた状態で、冗長ＩＣ７０が監視ＩＣ６０に取り付けられている。
【００６３】
本実施形態において、ダイパッド８０ａの各辺に沿って並ぶインナーリード８０ｃ１のうち、電極パッド６１，７１から臨む方向のインナーリード８０ｃ１の１つは、監視ＩＣ６０及び冗長ＩＣ７０で共通に使用され、各ＩＣ６０，７０の電力供給源となる電源端子とされている。この電源端子と、監視ＩＣ６０の電極パッド６１のうち給電端子とがボンディングワイア９０により電気的に接続されている。また、この電源端子と、冗長ＩＣ７０の電極パッド７１のうち給電端子とがボンディングワイア９１により電気的に接続されている。この構成は、監視ＩＣ６０の電極パッドの数を削減し、また、ボンディングワイアを用いた接続回数を削減する効果を奏するために採用されている。以下、この効果について、本実施形態及び関連技術を比較しつつ説明する。
【００６４】
図４に関連技術に係る半導体モジュールの一部を示す。なお図４において、先の図３に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
【００６５】
図４に示すように、関連技術では、冗長ＩＣ７０の中央部を基準として冗長ＩＣ７０の電極パッド７２と監視ＩＣ６０の電極パッド６１とが反対の方向を向いた状態で、冗長ＩＣ７０が監視ＩＣ６０に取り付けられている。図４に示す構成では、監視ＩＣ６０を監視表側面６０ｂから見た場合に、冗長表側面７０ｂの電極パッド７２と、電源端子としてのインナーリード８０ｃ１との距離が、先の図３に示した構成よりも長くなる。この場合、電源端子としてのリード８０ｃと冗長表側面７０ｂの電極パッド７２とを１つのボンディングワイアにより直接接続すると、ボンディングワイアが切れるおそれがある。ボンディングワイアの切れを防止するには、ボンディングワイアの中央部を冗長ＩＣ７０の厚さ方向に円弧状に大きく反らせた状態で、電源端子としてのリード８０ｃと冗長表側面７０ｂの電極パッド７２とを接続する必要がある。ただしこの場合、厚さ方向に大きく反ったボンディングワイアを樹脂モールドにより封止することとなり、半導体モジュールの厚さ方向の寸法が増加してしまう。
【００６６】
この問題を回避すべく、図４に示すように、監視ＩＣ６０の監視表側面６０ｂに、中継用の電極パッド６２を形成する。そして、冗長表側面７０ｂの電極パッド７２と中継用の電極パッド６２とをボンディングワイア９４により接続するとともに、中継用の電極パッド６２と電源端子としてのリード８０ｃ１とをボンディングワイア９３により接続する構成を採用することも考えられる。ただし、この構成では、中継用の電極パッド６２を監視ＩＣ６０に余分に形成する必要がある。また、この構成では、ボンディングワイアで電極パッド間を接続する作業回数が増加する。
【００６７】
そこで本実施形態では、図３に示す構成を採用した。これにより、監視ＩＣ６０を監視表側面６０ｂから見た場合に、冗長表側面７０ｂの電極パッド７１と、電源端子としてのリード８０ｃ１との距離を、図４に示した構成よりも短縮できる。このため、冗長ＩＣ７０の電極パッド７１と電源端子としてのリード８０ｃ１とを１つのボンディングワイア９１により直接接続できる。これにより、監視ＩＣ６０に中継用の電極パッド６２を形成する必要がなくなり、監視ＩＣ６０に形成される電極パッドの数を削減できる。また、ボンディングワイアで接続する作業回数の増加を防止できる。
【００６８】
なお図３において、ボンディングワイア９２は、監視ＩＣ６０を構成するＤＡ変換器４６と、冗長ＩＣ７０を構成するコンパレータ４１とを接続するワイアである。また図４において、ボンディングワイア９５は、図３のボンディングワイア９２に対応している。
【００６９】
先の図１の説明に戻り、電圧検出装置は、直流電源である共通電源５０と、共通電源５０に接続された通信線である共通通信線５１とを備えている。共通通信線５１には、抵抗体である共通抵抗体５２が設けられている。共通通信線５１において、共通抵抗体５２を挟んで共通電源５０とは反対側には、各監視部ＭＤ１〜ＭＤｎの信号出力部Ｃａに接続された個別通信線５３が接続されている。
【００７０】
制御部２０は、端子としての信号入力部Ｃｂ、第１通信接続部Ｔ１及び第２通信接続部Ｔ２を備えている。一方、第１〜第ｎ監視部ＭＤ１〜ＭＤｎは、端子としての通信入力部ＴＩ及び通信出力部ＴＯを備えている。本実施形態では、各監視部ＭＤ１〜ＭＤｎにおいて、通信入力部ＴＩ及び通信出力部ＴＯは、監視ＩＣ６０に電気的に接続されている。
【００７１】
制御部２０及び第１〜第ｎ監視部ＭＤ１〜ＭＤｎは、通信機能を有している。制御部２０の第１通信接続部Ｔ１と第ｎ監視部ＭＤｎの通信入力部ＴＩとの間、第ｍ＋１監視部ＭＤｍ＋１（ｍ＝１，２，…，ｎ−１）の通信出力部ＴＯと第ｍ監視部ＭＤｍの通信入力部ＴＩとの間、第１監視部ＭＤ１の通信出力部ＴＯと制御部２０の第２通信接続部Ｔ２との間は、それぞれ通信線ＣＣＬによって接続されている。すなわち、制御部２０及び第１〜第ｎ監視部ＭＤ１〜ＭＤｎの監視ＩＣ６０は、デイジーチェーン方式で接続されている。
【００７２】
各監視部ＭＤ１〜ＭＤｎのメイン電圧検出部３０により検出されたデジタルデータとしての各電池セルの端子電圧は、通信線ＣＣＬ及び第２通信接続部Ｔ２を介して制御部２０に入力される。
【００７３】
制御部２０は、第１〜第ｎ電池モジュールＢＭ１〜ＢＭｎの中に過充電状態となっている電池モジュールが存在するか否かを判定する充電状態判定処理を行う。以下、この処理について説明する。
【００７４】
制御部２０は、まず、第１スイッチＳＷ１を閉操作してかつ第２スイッチＳＷ２を開操作する指令を第１通信接続部Ｔ１及び通信線ＣＣＬを介して各監視部ＭＤ１〜ＭＤｎの監視ＩＣ６０に対して出力する。これにより、各監視部ＭＤ１〜ＭＤｎの第１スイッチＳＷ１が閉状態とされて、かつ、第２スイッチＳＷ２が開状態とされる。
【００７５】
そして制御部２０は、信号入力部Ｃｂの入力信号ＶＭに基づいて、第１〜第ｎ電池モジュールＢＭ１〜ＢＭｎの中に過充電状態となっている電池モジュールが存在するか否かを判定する。第ｎ監視部ＭＤｎに対応する第ｎ電池モジュールＢＭｎを例にして説明すると、第ｎ電池モジュールが過充電状態でない場合、第１分圧用抵抗体４０ａ及び第２分圧用抵抗体４０ｂにより分圧された第ｎ電池モジュールＢＭｎの端子電圧が基準電源４２から出力される基準電圧ＶＲＥＦよりも低くなる。このため、コンパレータ４１の出力信号の論理がＨとされ、通信用電源４３から通信用抵抗体４４及びフォトカプラ４５を構成するフォトダイオードを介してコンパレータ４１の出力端子側へと電流が流れない。その結果、フォトカプラ４５を構成するフォトトランジスタが開状態とされ、共通電源５０から共通通信線５１、個別通信線５３、信号出力部Ｃａ及びフォトトランジスタを介してグランドへと電流が流れない。これにより、信号入力部Ｃｂの入力信号ＶＭの論理がＨとされる。制御部２０は、信号入力部Ｃｂの入力信号ＶＭの論理がＨであると判定した場合、第１〜第ｎ電池モジュールＢＭ１〜ＢＭｎのいずれも過充電状態になっていないと判定する。
【００７６】
一方、第ｎ電池モジュールが過充電状態である場合、第１分圧用抵抗体４０ａ及び第２分圧用抵抗体４０ｂにより分圧された第ｎ電池モジュールＢＭｎの端子電圧が基準電源４２から出力される基準電圧ＶＲＥＦよりも高くなる。このため、コンパレータ４１の出力信号の論理がＬとされ、通信用電源４３から通信用抵抗体４４及びフォトカプラ４５を構成するフォトダイオードを介してコンパレータ４１の出力端子側へと電流が流れる。その結果、フォトカプラ４５を構成するフォトトランジスタが開状態から閉状態に切り替えられ、共通電源５０から共通通信線５１、個別通信線５３、信号出力部Ｃａ及びフォトトランジスタを介してグランドへと電流が流れる。これにより、信号入力部Ｃｂの入力信号ＶＭの論理がＨからＬに反転する。制御部２０は、信号入力部Ｃｂの入力信号ＶＭの論理がＬであると判定した場合、第１〜第ｎ電池モジュールＢＭ１〜ＢＭｎの少なくとも１つが過充電状態になっていると判定する。
【００７７】
続いて、制御部２０により実行される診断処理について説明する。
【００７８】
まず図５を用いて、基準電源４２の診断処理について説明する。この処理は、制御部２０により所定の診断実行条件が成立したと判定された場合に実施される。ここで診断実行条件としては、例えば、前回診断処理を実施してから所定時間経過したとの条件とすればよい。
【００７９】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、各監視部ＭＤ１〜ＭＤｎに対して、第１スイッチＳＷ１の開操作指令及び第２スイッチＳＷ２の閉操作指令を出力する。これにより、各監視部ＭＤ１〜ＭＤｎにおいて、第１スイッチＳＷ１が開状態とされ、第２スイッチＳＷ２が閉状態とされる。
【００８０】
続くステップＳ１２では、基準電圧ＶＲＥＦを下から上へと跨ぐように診断用電圧ＶＴを変化させる指令を、各監視部ＭＤ１〜ＭＤｎのＤＡ変換器４６に対して出力する。そしてステップＳ１４では、診断用電圧ＶＴを変化させる前後で、信号入力部Ｃｂの入力信号ＶＭの論理がＨからＬに反転したか否かを判定する。
【００８１】
ステップＳ１４において入力信号ＶＭの論理がＨからＬに反転したと判定した場合には、ステップＳ１６に進み、基準電源４２に異常が生じていないと判定する。一方、ステップＳ１４において入力信号ＶＭの論理がＨからＬに反転しないと判定した場合には、ステップＳ１８に進み、基準電源４２に異常が生じていると判定する。
【００８２】
なお、制御部２０は、基準電源４２に異常が生じている旨判定した場合、サブ電圧検出部による電圧検出を禁止すればよい。
【００８３】
続いて図６を用いて、コンパレータ４１から、フォトカプラ４５、信号出力部Ｃａ、個別通信線５３及び共通通信線５１を介して信号入力部Ｃｂまでの通信系統の診断処理について説明する。この処理は、制御部２０により所定の診断実行条件が成立したと判定された場合に実施される。ここで診断実行条件としては、例えば、前回診断処理を実施してから所定時間経過したとの条件とすればよい。
【００８４】
この一連の処理では、ステップＳ１０の処理の完了後、ステップＳ２０に進み、診断用電圧ＶＴを基準電圧ＶＲＥＦよりも低い電圧とする指令を、各監視部ＭＤ１〜ＭＤｎのＤＡ変換器４６に対して出力する。そしてステップＳ２２では、信号入力部Ｃｂの入力信号ＶＭの論理がＨであるか否かを判定する。
【００８５】
ステップＳ１４において入力信号ＶＭの論理がＨであると判定した場合には、ステップＳ２４に進み、上記通信系統に異常が生じていないと判定する。一方、ステップＳ２２において入力信号ＶＭの論理がＬであると判定した場合には、ステップＳ２６に進み、上記通信系統に異常が生じていると判定する。
【００８６】
なお、制御部２０は、通信系統に異常が生じている旨判定した場合、サブ電圧検出部による電圧検出を禁止すればよい。
【００８７】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００８８】
（１）各監視部ＭＤ１〜ＭＤｎが、メイン電圧検出部３０と、第１，第５電池入力部Ｃｉ１，Ｃｉ５と、第１電池入力部Ｃｉ１及び第５電池入力部Ｃｉ５を介して各電池モジュールＢＭ１〜ＢＭｎの端子電圧を検出するサブ電圧検出部とを備えている。サブ電圧検出部は、各分圧用抵抗体４０ａ，４０ｂ、コンパレータ４１及び基準電源４２を備えている。サブ電圧検出部が各監視部ＭＤ１〜ＭＤｎに備えられるため、サブ電圧検出部が制御部２０に設けられる構成とは異なり、各電池モジュールと制御部２０とを電気的に接続するための電圧入力部を、電池モジュールの数であるｎ個だけ制御部２０に設ける必要がない。したがって、組電池１０の仕様が変わることにより電池モジュールの数が変わったとしても、電圧検出装置を構成する制御部２０の共通化を図ることができる。
【００８９】
（２）監視ＩＣ６０の監視表側面６０ｂの面積が、冗長ＩＣ７０の冗長裏側面７０ａの面積よりも大きくされている。そして、冗長裏側面７０ａの全面を監視表側面６０ｂに当接させた状態で、冗長ＩＣ７０を監視ＩＣ６０に取り付けた。このため、監視ＩＣ６０が歪むのを冗長裏側面７０ａの全面で抑えることができる。これにより、メイン電圧検出部３０の電圧検出精度の低下を防止することができる。
【００９０】
さらに、監視ＩＣ６０の監視表側面６０ｂに冗長ＩＣを設けるため、メイン電圧検出部３０及びサブ電圧検出部を各監視部ＭＤ１〜ＭＤｎに備える場合に要求される各検出部の実装面積を削減できる。これにより、各監視部ＭＤ１〜ＭＤｎの小型化を図ることができ、ひいては電圧検出装置の小型化を図ることができる。
【００９１】
（３）監視表側面６０ｂの一辺に沿って複数の電極パッド６１を形成し、冗長表側面７０ｂの一辺に沿って複数の電極パッド７１を形成した。そして、冗長ＩＣ７０の電極パッド７１と監視ＩＣ６０の電極パッド６１とが同一の方向又は略同一の方向を向いた状態で、冗長ＩＣ７０を監視ＩＣ６０に取り付けた。この構成によれば、監視ＩＣ６０を監視表側面６０ｂから見た場合に、冗長表側面７０ｂの電極パッド７１と、電源端子としてのリード８０ｃ１との距離を短縮できる。このため、冗長ＩＣ７０の電極パッド７１と、監視ＩＣ６０の電極パッド６１とのそれぞれを、共通のリード８０ｃ１にボンディングワイアにより直接接続できる。これにより、監視ＩＣ６０に形成される電極パッドの数を削減でき、また、ボンディングワイアで接続する作業回数の増加を防止できる。
【００９２】
（４）各監視部ＭＤ１〜ＭＤｎが信号出力部Ｃａ及びフォトカプラ４５を備えている。また電圧検出装置が、共通電源５０及び共通抵抗体５２を備えている。そして、共通抵抗体５２の両端のうち共通電源５０とは反対側には、制御部２０の信号入力部Ｃｂが電気的に接続されている。この構成によれば、組電池１０の仕様が変わることにより電池モジュールの数が変わったとしても、制御部２０の信号入力部Ｃｂの数を変える必要がない。このため、組電池１０の仕様が変わったとしても、電圧検出装置を構成する制御部２０の共通化を図ることができる。
【００９３】
なお、この構成は、各電池モジュールが車両内の離れたスペースに搭載されている場合において、各監視部ＭＤ１〜ＭＤｎと制御部２０とを接続する通信線を削減するのに有効である。ここで、車両内の離れたスペースとは、例えば、座席の下方に位置するスペースと、車両後ろ側のトランクルームの下方に位置するスペースとを含む。
【００９４】
（５）第１，第２分圧用抵抗体４０ａ，４０ｂにより分圧された電圧が基準電圧ＶＲＥＦを下から上に跨ぐことにより、コンパレータ４１の出力信号の論理が反転するようにした。そして、各監視部ＭＤ１〜ＭＤｎのコンパレータ４１の出力信号が、フォトカプラ４５、信号出力部Ｃａ、個別通信線５３及び共通通信線５１を介して信号入力部Ｃｂに入力される構成とした。このため、各監視部ＭＤ１〜ＭＤｎのうち少なくとも１つのコンパレータ４１の出力信号の論理が反転すると、信号入力部Ｃｂの入力信号ＶＭの論理が反転する。したがって、制御部２０は、信号入力部Ｃｂの入力信号ＶＭに基づいて、電池モジュールの過充電状態を判定することができる。
【００９５】
さらに本実施形態では、第１，第２分圧用抵抗体４０ａ，４０ｂにより分圧された電圧が基準電圧ＶＲＥＦを下から上に跨ぐまでは、コンパレータ４１の出力信号の論理がＨとなるようにした。このため、いずれかの電池モジュールが過充電状態となるまでは、フォトカプラ４５のフォトダイオードに電流を流さないようにでき、電圧検出装置の消費電力を低減できる。
【００９６】
（６）制御部２０は、第１スイッチＳＷ１が開状態とされて、かつ、第２スイッチＳＷ２が閉状態とされた状態で、基準電圧ＶＲＥＦを下から上に跨ぐように診断用電圧ＶＴを変化させた。そして制御部２０は、診断用電圧ＶＴを変化させた場合に信号入力部Ｃｂの入力信号ＶＭの論理が反転しないと判定した場合、基準電源４２に異常が生じていると判定した。これにより、基準電源４２の異常の有無を適正に判定でき、基準電源４２の異常が生じた状態で電圧検出装置の使用が継続されるのを防止できる。
【００９７】
（７）制御部２０は、第１スイッチＳＷ１が開状態とされて、かつ、第２スイッチＳＷ２が閉状態とされた状態で、診断用電圧ＶＴを基準電圧ＶＲＥＦよりも低い電圧とした。そして制御部２０は、入力信号ＶＭの論理がＬであると判定した場合、通信系統に異常が生じていると判定した。これにより、通信系統の異常の有無を適正に判定でき、通信系統の異常が生じた状態で電圧検出装置の使用が継続されるのを防止できる。
【００９８】
（８）ＤＡ変換器４６が監視ＩＣ６０に設けられている構成とした。このため、診断のために冗長ＩＣ７０に別途ＤＡ変換器を備える必要がない。これにより、診断のための回路を簡素にできる。
【００９９】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、上記第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図７に示すように、メイン電圧検出部３０、ＤＡ変換器４６及び第２スイッチＳＷ２が、１つの集積回路である監視ＩＣ６０として構成されている。つまり、第１スイッチＳＷ１及び各分圧用抵抗体４０ａ，４０ｂが監視ＩＣ６０を構成していない。一方、第１スイッチＳＷ１、第１分圧用抵抗体４０ａ、第２分圧用抵抗体４０ｂ、コンパレータ４１及び基準電源４２が、１つの集積回路である冗長ＩＣ７０として構成されている。なお図７において、先の図１に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
【０１００】
ちなみに本実施形態において、第１スイッチＳＷ１は、例えば、制御部２０から指令を受けたメイン電圧検出部３０により開閉操作されればよい。
【０１０１】
以上説明した本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０２】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【０１０３】
・監視ＩＣ６０と冗長ＩＣ７０との配置手法としては、先の図２，図３に示した手法に限らない。例えば、図８に示すように、監視ＩＣ６０及び冗長ＩＣ７０のそれぞれを、監視ＩＣ６０を監視表側面６０ｂから見た場合において、ダイパッド８０ａ上に搭載して、かつ、樹脂モールド内に並べて配置する手法であってもよい。なお図８において、先の図２，図３に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
【０１０４】
・監視ＩＣ６０及び冗長ＩＣ７０としては、それぞれ別の集積回路として構成されているものに限らない。例えば、上記第１実施形態において、メイン電圧検出部３０、第１スイッチＳＷ１、第１分圧用抵抗体４０ａ、第２分圧用抵抗体４０ｂ、ＤＡ変換器４６、第２スイッチＳＷ２、コンパレータ４１及び基準電源４２を、同一の集積回路として構成する。そして、同一の集積回路において、メイン電圧検出部３０、第１スイッチＳＷ１、第１分圧用抵抗体４０ａ、第２分圧用抵抗体４０ｂ、ＤＡ変換器４６及び第２スイッチＳＷ２のグループと、コンパレータ４１及び基準電源４２のグループとを分離する。
【０１０５】
・上記第１実施形態では、コンパレータ４１の出力端子及び信号出力部Ｃａの間を電気的に絶縁しつつ、コンパレータ４１の出力端子と信号出力部Ｃａとの間の信号を伝達する絶縁素子として、光絶縁素子としてのフォトカプラ４５を用いたがこれに限らない。例えば、磁気絶縁素子としての磁気カプラ等、他の絶縁素子を用いてもよい。
【０１０６】
・制御部２０の実行する充電状態判定処理として、第１〜第ｎ電池モジュールＢＭ１〜ＢＭｎの中に過放電状態となっている電池モジュールが存在するか否かを判定する処理を行ってもよい。この場合、基準電圧ＶＲＥＦは、電池モジュールが過放電状態であることを判別可能な値に設定されればよい。具体的には例えば、基準電圧ＶＲＥＦは、電池モジュールの端子電圧の許容下限値を第１，第２分圧用抵抗体４０ａ，４０ｂで分圧した値に設定されればよい。そしてこの設定において、コンパレータ４１の反転入力端子に基準電源４２を接続し、非反転入力端子に各分圧用抵抗体４０ａ，４０ｂの接続点を接続すればよい。この構成によれば、各分圧用抵抗体４０ａ，４０ｂにより分圧された電圧が、基準電圧ＶＲＥＦを上から下に跨ぐことにより、コンパレータ４１の出力信号の論理がＨからＬに反転する。したがって、制御部２０は、過充電状態の判定と同様に、信号入力部Ｃｂの入力信号ＶＭに基づいて、少なくとも１つの電池モジュールが過放電状態であることを判定することができる。
【０１０７】
なお、この構成において、先の図５に示した診断処理を行うことができる。この場合、ステップＳ１２の処理を、基準電圧ＶＲＥＦを上から下に跨ぐように診断用電圧ＶＴを変化させる処理に変更すればよい。
【０１０８】
また、この構成において、先の図６に示した診断処理を行うことができる。この場合、ステップＳ２０の処理を、診断用電圧ＶＴを基準電圧ＶＲＥＦよりも高い電圧にする処理に変更すればよい。
【０１０９】
・上記第１実施形態において、コンパレータ４１の非反転入力端子に第１，第２分圧用抵抗体４０ａ，４０ｂの接続点及び第２スイッチＳＷ２の一端が接続され、反転入力端子に基準電源４２が接続されていてもよい。この場合、電池モジュールが過充電状態になっていない場合、コンパレータ４１の出力信号の論理がＬとなり、フォトカプラ４５のフォトダイオードが導通状態となる。
【０１１０】
・上記第１実施形態では、サブ電圧検出部を構成するコンパレータ４１の出力信号と、メイン電圧検出部３０の電圧検出値とを各別の通信系統を用いて制御部２０に伝達したがこれに限らず、同一の通信系統を用いて制御部２０に伝達する構成としてもよい。この構成としては、具体的には例えば、通信用電源４３、通信用抵抗体４４、フォトカプラ４５及び信号出力部Ｃａを各監視部ＭＤ１〜ＭＤｎから除去し、デイジーチェーン接続を構成する通信線ＣＣＬを用いてコンパレータ４１の出力信号を制御部２０に伝達すればよい。
【０１１１】
・上記第１実施形態において、制御部２０が、第１分圧用抵抗体４０ａ及び第２分圧用抵抗体４０ｂの異常を判定する処理を行ってもよい。この処理は、例えば、メイン電圧検出部３０により検出された各電池セル１０ａ〜１０ｄと合計値と、第１，第２分圧用抵抗体４０ａ，４０ｂの分圧値から換算した電池モジュールの端子電圧とがずれていると判定した場合に、第１分圧用抵抗体４０ａ及び第２分圧用抵抗体４０ｂの少なくとも一方に異常が生じている旨判定する処理とすればよい。
【０１１２】
・上記第１実施形態において、監視表側面６０ｂの面積と冗長裏側面７０ａの面積とが同じであってもよい。この場合であっても、上記第１実施形態の（２）の構成を得ることはできる。
【０１１３】
・上記第１実施形態では、冗長ＩＣ７０が監視ＩＣ６０の中央部に設けられたがこれに限らず、例えば、冗長ＩＣ７０が監視ＩＣ６０の中央部からずれた位置に設けられていてもよい。
【０１１４】
・メイン電圧検出部としては、電池モジュールを構成する電池セルそれぞれの端子電圧を個別に検出するものに限らず、電池モジュールを構成する電池セルの数よりも少ない数の電池セルの直列接続体の端子電圧を検出するものであってもよい。例えば図１において、電池モジュールにおいて２つの電池セルの直列接続体ごとの端子電圧をメイン電圧検出部により検出してもよい。
【０１１５】
・電池モジュールを構成する電池セルの数としては、４つに限らず、２つ、３つ、又は５つ以上であってもよい。また、電池モジュールを構成する電池セルの数は、各電池モジュールで等しくなくてもよい。
【０１１６】
・組電池１０を構成する電池モジュールの数としては、複数に限らず、１つであってもよい。この場合、例えば、電圧検出装置に１つの監視部が備えられればよい。
【０１１７】
・組電池としては、複数の電池セルの直列接続体を１つ備えるものに限らない。例えば、複数の電池セルの直列接続体を複数備え、各直列接続体が互いに並列接続された組電池であってもよい。
【０１１８】
・第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２としては、リレーに限らず、例えば、ソース同士が接続されたＮチャネルＭＯＳＦＥＴ、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ、アナログスイッチ又はフォトリレーであってもよい。
【０１１９】
・複数のインナーリード８０ｃ１のうち、監視ＩＣ６０及び冗長ＩＣ７０で共通に使用されるインナーリードとしては、監視ＩＣ６０及び冗長ＩＣ７０の双方の電源端子に限らず、例えば共通のグランド端子等、他の端子であってもよい。
【０１２０】
・電池セルとしては、例えばニッケル水素蓄電池であってもよい。
【符号の説明】
【０１２１】
１０…組電池、１０ａ〜１０ｄ…第１〜第４電池セル、２０…制御部、３０…メイン電圧検出部、４０ａ，４０ｂ…第１，第２分圧用抵抗体、４１…コンパレータ、４２…基準電源、ＭＤ１〜ＭＤｎ…第１〜第ｎ監視部、Ｃｉ１〜Ｃｉ５…第１〜第５電池入力部。
【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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