(57)【要約】【課題】アクティブセルバランスによる大電流を各電池セル間で流す電圧均等化回路における異常電流又は各電池セルの異常電圧を精度よく検知し、異常な電圧均等化回路を停止させる機能を、回路基板の面積の増加を伴うことなく実装可能にする。【解決手段】電池モジュール４０の各電池セルに対して、各電池セルの電圧を均等化させる電圧均等化回路に流れる電流のレベルを検出し、該電流のレベルをマイクロコントローラ１２１に送出する電流検出手段ＤＡ〜ＤＭと、電流検出手段ＤＡ〜ＤＭから送出される電流のレベル、及び各電池セルの電圧を監視する電池監視電子制御ユニット２０から入力される電圧情報を所定の閾値と比較して異常を検出し、異常を検出したとき、電圧均等化回路のオン／オフを制御するゲート信号を生成するゲート信号生成部（アナログＩＣ）に対して、電圧均等化回路の動作を停止させる停止信号を送出するマイクロコントローラ１２１を備える。【選択図】図１
2015012649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続した複数の電池セルに対して、隣接する各電池セル間で電池電圧が高い電池セルから電池電圧が低い電池セルへ電流を放電させ、各電池セルの電圧を均等化させる電圧均等化回路を、隣接する各電池セル間に備えた電池パックにおける異常検出装置であって、
前記隣接する各電池セル間で電圧均等化のために放電される電流路をオン／オフする前記各電圧均等化回路に流れる電流のレベルを検出し、該電流のレベルをマイクロコントローラに送出する電流検出手段と、
前記電流検出手段から送出される電流のレベル、及び前記各電池セルの電圧を監視する電池監視電子制御ユニットから入力される電圧情報を、所定の閾値と比較して異常を検出し、異常を検出したとき、前記電圧均等化回路の電流路のオン／オフを制御するゲート信号を生成するゲート信号生成部に対して、前記電圧均等化回路の電流路を遮断して電圧均等化の動作を停止させる停止信号を送出するマイクロコントローラと、
を備えたことを特徴とする電圧均等化回路を備えた電池パックにおける異常検出装置。
【請求項２】
前記マイクロコントローラは、前記電圧均等化回路の電流路のオン／オフを制御し、前記隣接する各電池セル間で電圧均等化の制御を行う電圧均等化マイクロコントローラであることを特徴とする請求項１記載の電圧均等化回路を備えた電池パックにおける異常検出装置。
【請求項３】
前記マイクロコントローラは、前記電流のレベルを基に、前記各電圧均等化回路のショート時の過大電流の発生を検知したとき、又は前記各電圧均等化回路のオープン時の過小電流の発生を検知したとき、前記電圧均等化回路の電流路を遮断して電圧均等化の動作を停止させる停止信号を送出するとともに、上位の電池制御電子制御ユニットに異常の発生を通知することを特徴とする請求項１又は２に記載の電圧均等化回路を備えた電池パックにおける異常検出装置。
【請求項４】
前記マイクロコントローラは、各電池セルの前記電圧情報を基に、前記各電池セルの過大電圧又は過小電圧の異常を検知したとき、前記電圧均等化回路の電流路を遮断して電圧均等化の動作を停止させる停止信号を送出するとともに、上位の電池制御電子制御ユニットに異常の発生を通知することを特徴とする請求項１又は２に記載の電圧均等化回路を備えた電池パックにおける異常検出装置。
【請求項５】
前記各電池セルの電圧異常の検出機能を、前記電池監視電子制御ユニットの電池監視マイクロコントローラ及び前記電圧均等化マイクロコントローラの両方のマイクロコントローラに実装し、該両方のマイクロコントローラの何れかが異常を検出したとき、該異常を検出したマイクロコントローラが、上位の電池制御電子制御ユニットに異常の発生を通知する構成としたことを特徴とする請求項２に記載の電圧均等化回路を備えた電池パックにおける異常検出装置。
【請求項６】
前記電圧均等化の動作を停止させる停止信号を、デイジーチェーン接続した信号線により、前記各ゲート信号生成部に送出することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の電圧均等化回路を備えた電池パックにおける異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列に接続した複数の電池セルの電圧を均等化する電圧均等化回路を備えた電池パックにおける異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の充電可能な電池セルを直列に接続して高電圧の出力を得る電池モジュールが実用化されている。この種の電池モジュールは、例えば、フォークリフト等の産業用車両や電気自動車又ハイブリッド車に実装される。多数の電池セルを直列に接続した状態で充電を行うと、各電池セルの電圧（電池の残容量）が不均一になることがある。
【０００３】
また、電池モジュールが電気自動車等に搭載される場合には、モータ駆動時の放電と減速時の回生電流による充電とが繰り返され、この充放電の繰り返しによっても各電池セルの電圧が不均一になることがある。そして、電池セルの電圧の不均一化は、一部の電池セルの劣化を促進させるおそれがあり、また、電池モジュール全体として効率の低下を引き起こす。電池セルの電圧の不均一化は、各電池セルの製造時のばらつきや、経年劣化のばらつき等により生じる。このため、複数の電池セル間の電圧を均等化する技術が要求されている。
【０００４】
複数の電池セル間の電圧を均等化する技術として、隣接する電池セル同士で、電圧の高い電池セルから電圧の低い電池セルへ電流を流して両者の電池セルの電圧を均等化するアクティブセルバランスと称される電圧均等化回路が知られている。図４は、アクティブセルバランスを行う電圧均等化回路の基本的な構成例を示す。
【０００５】
図４において、Ｃｅ１，Ｃｅ２は隣接する電池セル、Ｌはインダクタ、ＨＳｗ，ＬＳｗはスイッチ素子、ＨＤｉ，ＬＤｉはスイッチ素子ＨＳｗ，ＬＳｗのボディダイオードである。図４に示すように、直列に接続された同一容量の電池セルＣｅ１，Ｃｅ２に対して、電池セルＣｅ１，Ｃｅ２に並列にスイッチ素子ＨＳｗ，ＬＳｗを接続する。そして、インダクタＬの一端を電池セルＣｅ１，Ｃｅ２の接続点に接続し、インダクタＬの他端をスイッチ素子ＨＳｗ，ＬＳｗの接続点に接続する。
【０００６】
このような電圧均等化回路において、電池セルＣｅ１の電圧が電池セルＣｅ２の電圧より高い場合、スイッチ素子ＨＳｗをオンにするゲート信号ＨＧを与え、スイッチ素子ＬＳｗをオフにするゲート信号ＬＧを与える。すると、電池セルＣｅ１→スイッチ素子ＨＳｗ→インダクタＬ→電池セルＣｅ１の閉ループの電流路が形成され、電池セルＣｅ１からインダクタＬに電気エネルギーが移行する。
【０００７】
その後、スイッチ素子ＨＳｗをオフにし、スイッチ素子ＬＳｗをオンにすると、インダクタＬ→電池セルＣｅ２→スイッチ素子ＬＳｗ→インダクタＬの閉ループの電流路が形成され、インダクタＬに移行した電気エネルギーは、電池セルＣｅ２に移行する。このような動作により、電池セルＣｅ１から電池セルＣｅ２に電荷を移動させ、電池セルＣｅ１の電圧と電池セルＣｅ２の電圧とを均等化する。
【０００８】
逆に、電池セルＣｅ２の電圧が電池セルＣｅ１の電圧より高い場合、スイッチ素子ＬＳｗをオンにするゲート信号ＬＧを与え、スイッチ素子ＨＳｗをオフにするゲート信号ＨＧを与える。すると、電池セルＣｅ２→インダクタＬ→スイッチ素子ＬＳｗ→電池セルＣｅ２の閉ループの電流路が形成され、電池セルＣｅ２からインダクタＬに電気エネルギーが移行する。
【０００９】
その後、スイッチ素子ＬＳｗをオフにし、スイッチ素子ＨＳｗをオンにすると、インダクタＬ→スイッチ素子ＨＳｗ→電池セルＣｅ１→インダクタＬの閉ループの電流路が形成され、インダクタＬに移行した電気エネルギーは、電池セルＣｅ１に移行する。このような動作により、電池セルＣｅ２から電池セルＣｅ１に電荷を移動させ、電池セルＣｅ１の電圧と電池セルＣｅ２の電圧とを均等化する。
【００１０】
上述のアクティブセルバランスのほかに、直列に接続された各電池セル間の電圧を均等化する技術として、各電池セルに並列に抵抗による放電回路を設け、高い電圧の電池セルに対して放電回路により電荷を放電させて、各電池セルの電圧を均等化するパッシブセルバランスと称される技術が知られている。
【００１１】
パッシブセルバランスは、抵抗による放熱を伴うため、あまり大きい電流を流すことはせず、例えば１００ｍＡ程度の電流での放電が行われる。それに対して、アクティブセルバランスでは、抵抗による放熱を伴わないので、パッシブセルバランスに比べて大きな電流、例えば４Ａ程度の電流での充放電が行われる。
【００１２】
二次電池は過放電の状態に陥ったり、過大な放電電流が流れたりすると、電池性能が劣化し、電池寿命が著しく低下する。そこで、過放電防止回路や過大電流防止回路を設け、これらを二次電池と一体化した電池パック等の電池電源装置が、例えば、特許文献１等により提案されている。
【００１３】
また、パッシブセルバランスを行う電圧均等化回路において、複数の電池セルを直列に接続した電池モジュールの接続ラインの断線を検出し、また、過充放電等を検出する電池モジュール管理装置等が、例えば、特許文献２等に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００１−９５１５８号公報
【特許文献２】特開２００６−１４９０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
二次電池は過放電や過充電の状態になったり、過大な充放電電流が流れたりすると、電池性能が劣化し、電池寿命が低下する。そのため、電池モジュールの各電池セルに過大な充放電電流が流れ、又は各電池セルが過放電や過充電状態になるような異常を常に監視し、そのような異常を検出したときに、該異常発生による悪影響を最少に抑え、該異常に対して直ちに適正に対処し得るよう構成することが要求されている。
【００１６】
そこで、各電池セルの過大電流・過小電流及び過充電（過大電圧)・過放電（過小電圧)を常時監視し、それらの異常を検出するために、電圧均等化回路毎に異常電流及び異常電圧を検出し、該異常を検出したときに電圧均等化回路を停止させる機能をハードウェア回路で実現することが考えられる。
【００１７】
該機能をハードウェア回路で実現した構成例を図５に示す。図５に示すように、電圧均等化ユニット１０は、パワー部１１、デジタル制御部１２、アナログ制御部１３を備える。パワー部１１は、一例として１４個の電池セルから成る電池モジュール４０に対して、電池モジュール４０の各隣接する２つの電池セル対で電圧を均等化する１３個の電圧均等化回路を備える。
【００１８】
各電圧均等化回路は、図４を参照して説明したように、２つのスイッチ素子とインダクタＬとから構成され、２つのスイッチ素子にはそれぞれゲート信号ＨＧ，ＬＧが加えられ、該スイッチ素子のオン／オフによりインダクタＬを介して、隣接する２つの電池セル対で電荷を移動し、電圧を均等化する。図５では、１３個の電圧均等化回路におけるゲート信号ＨＧ，ＬＧ及びインダクタＬ等の各要素にそれぞれ各電圧均等化回路対応にＡ〜Ｍのサフィックスを付している。
【００１９】
各電池セルの電圧は、電池監視電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０の電池監視ＩＣ２１に入力され、アナログデジタル変換器２１１によりデジタル信号に変換され、電池監視マイクロコントローラ２２から、電圧均等化ユニット１０内のデジタル制御部１２の電圧均等化マイクロコントローラ１２１に電圧情報として送出される。
【００２０】
電圧均等化マイクロコントローラ１２１は、各電池セルの電圧情報を基に、各電圧均等化回路の２つのスイッチ素子のオン／オフを制御する制御信号Ｃ１Ａ，Ｃ２Ａ〜Ｃ１Ｍ，Ｃ２Ｍをアナログ制御部１３の各電圧均等化回路対応の各アナログＩＣに送出する。各アナログＩＣは、制御信号Ｃ１Ａ，Ｃ２Ａ〜Ｃ１Ｍ，Ｃ２Ｍに応じて、各電圧均等化回路の２つのスイッチ素子をオン／オフさせるゲート信号ＨＧＡ，ＬＧＡ〜ＨＧＭ，ＬＧＭを生成するゲート信号生成部として機能する。
【００２１】
各電圧均等化回路は、各電圧均等化回路に流れる電流を検出する電流検出部ＤＡ〜ＤＭを備え、電流検出部ＤＡ〜ＤＭで検出された電流のレベルを、各電圧均等化回路対応の異常検出／停止回路１２２Ａ〜１２２Ｍに送出する。異常検出／停止回路１２２Ａ〜１２２Ｍは、電流検出部ＤＡ〜ＤＭの検出信号（電流のレベル）、及び電池監視電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０の電池監視ＩＣ２１から出力される各電池セルの電圧を入力する。
【００２２】
異常検出／停止回路１２２Ａ〜１２２Ｍは、それらの電流及び電圧の値を基に、異常な過大電流／過小電流、及び異常な過大電圧／過小電圧を監視し、異常な電流又は電圧が検出された電圧均等化回路の動作を停止させる停止信号（スリープ信号）ＳＡ〜ＳＭを送出する。
【００２３】
停止信号ＳＡ〜ＳＭは、アナログ制御部１３の各電圧均等化回路対応のアナログＩＣ（ゲート信号生成部）に印加され、アナログＩＣ（ゲート信号生成部）は停止信号ＳＡ〜ＳＭが入力されると、電圧均等化回路の２つのスイッチ素子をオフさせるゲート信号ＨＧＡ，ＬＧＡ〜ＨＧＭ，ＬＧＭを出力し、電圧均等化回路の動作を停止させる。
【００２４】
図６は電圧均等化回路の異常検出／停止回路を実装した回路基板の例を示す。図６は、１４個の電池セルの間の電圧を均等化するために、１３個の電圧均等化回路１１２Ａ〜１１２Ｍが回路基板１００に実装される構成例を示している。各電圧均等化回路１１２Ａ〜１１２Ｍ対応に異常検出／停止回路１２２Ａ〜１２２Ｍが回路基板１００に実装される。
【００２５】
回路基板１００には、電源回路１４及び電圧均等化マイクロコントローラ１２１が実装され、さらに電池監視電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が実装されることが望ましい。電圧均等化マイクロコントローラ１２１及び電池監視電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０は、他の回路要素と絶縁されて実装される。
【００２６】
図６に示すように、異常検出／停止回路１２２Ａ〜１２２Ｍは、各電圧均等化回路１１２Ａ〜１１２Ｍ対応に搭載する必要があるため、それらの機能をハードウェア回路の追加によって実現すると、回路基板の面積を大幅に増加させなければならなくなり、コストが増加する等の課題が生じる。
【００２７】
また、アクティブセルバランスを行う電圧均等化回路は、パッシブセルバランスを行う電圧均等化回路に比べて、大きい充放電電流を流して短時間で電圧を均等化させるため、電圧の均等化のための設計範囲内の大電流と、設計範囲外の異常な大電流とを精度よく区別して、異常電流を検知する必要がある。
【００２８】
上記課題に鑑み、本発明は、アクティブセルバランスによる大電流の充放電電流を各電池セル間で流す電圧均等化回路における異常電流又は各電池セルの異常電圧を精度よく検出し、異常が発生した電圧均等化回路の電圧均等化動作を停止させる機能を、回路基板の面積の増加を伴うことなく実装することができる、電圧均等化回路を備えた電池パックにおける異常検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明に係る電圧均等化回路を備えた電池パックにおける異常検出装置は、直列に接続した複数の電池セルに対して、隣接する各電池セル間で電池電圧が高い電池セルから電池電圧が低い電池セルへ電流を放電させ、各電池セルの電圧を均等化させる電圧均等化回路を、隣接する各電池セル間に備えた電池パックにおける異常検出装置であって、前記隣接する各電池セル間で電圧均等化のために放電される電流路をオン／オフする前記各電圧均等化回路に流れる電流のレベルを検出し、該電流のレベルをマイクロコントローラに送出する電流検出手段と、前記電流検出手段から送出される電流のレベル、及び前記各電池セルの電圧を監視する電池監視電子制御ユニットから入力される電圧情報を、所定の閾値と比較して異常を検出し、異常を検出したとき、前記電圧均等化回路の電流路のオン／オフを制御するゲート信号を生成するゲート信号生成部に対して、前記電圧均等化回路の電流路を遮断して電圧均等化の動作を停止させる停止信号を送出するマイクロコントローラと、を備えたことを特徴とする。
【００３０】
また、前記マイクロコントローラは、前記電圧均等化回路の電流路のオン／オフを制御し、前記隣接する各電池セル間で電圧均等化の制御を行う電圧均等化マイクロコントローラであることを特徴とする。
【００３１】
また、前記マイクロコントローラは、前記電流のレベルを基に、前記各電圧均等化回路のショート時の過大電流の発生を検知したとき、又は前記各電圧均等化回路のオープン時の過小電流の発生を検知したとき、前記電圧均等化回路の電流路を遮断して電圧均等化の動作を停止させる停止信号を送出するとともに、上位の電池制御電子制御ユニットに異常の発生を通知することを特徴とする。
【００３２】
また、前記マイクロコントローラは、各電池セルの前記電圧情報を基に、前記各電池セルの過大電圧又は過小電圧の異常を検知したとき、前記電圧均等化回路の電流路を遮断して電圧均等化の動作を停止させる停止信号を送出するとともに、上位の電池制御電子制御ユニットに異常の発生を通知することを特徴とする。
【００３３】
また、前記各電池セルの電圧異常の検出機能を、前記電池監視電子制御ユニットの電池監視マイクロコントローラ及び前記電圧均等化マイクロコントローラの両方のマイクロコントローラに実装し、該両方のマイクロコントローラの何れかが異常を検出したとき、該異常を検出したマイクロコントローラが、上位の電池制御電子制御ユニットに異常の発生を通知する構成としたことを特徴とする。
【００３４】
また、前記電圧均等化の動作を停止させる停止信号を、デイジーチェーン接続した信号線により、前記各ゲート信号生成部に送出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、アクティブセルバランスによる大電流の充放電電流を各電池セル間で流す電圧均等化回路における異常電流又は各電池セルの異常電圧を精度よく検出し、異常が発生した電圧均等化回路の電圧均等化動作を停止させる機能を、マイクロコントローラに実装したことにより、各電圧均等化回路対応に異常を検出し動作を停止させる回路が不要となり、回路基板の面積を小型化することができコストを低減することができる。
【００３６】
また、過大電流／過小電流、過大電圧／過小電圧の閾値をソフトウェアで変更することができるため、短時間でかつ部品の変更等を行うことなく、閾値を変更することが可能となり、メンテナンスを容易に行うことが可能となる。
【００３７】
また、電圧均等化の動作を停止させる停止信号を、電圧均等化マイクロコントローラから送出することにより、ゲート信号生成部から生成される通常の電圧均等化の動作のためのゲート信号を用いて、電圧均等化の動作を停止させることが可能となる。
【００３８】
また、各電池セルの電圧異常の検出機能を、電池監視マイクロコントローラ及び電圧均等化マイクロコントローラの両方のマイクロコントローラに実装することにより、回路基板の面積及びコストを増加させることなく、二重の安全性を確保することが可能となる。
【００３９】
また、電圧均等化の動作を停止させる停止信号を、デイジーチェーン接続した信号線により、各ゲート信号生成部に送出することにより、電圧均等化回路の個数（電池セルｎ個に対してｎ−１個）分の信号線及びマイクロコントローラのピン数を備える必要が無くなり、回路基板の面積を削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による電圧均等化ユニットの構成例を示す図である。
【図２】本発明の電圧均等化回路を備えた電池パック全体の構成例を示す図である。
【図３】本発明による電圧均等化ユニットを含む回路基板の構成例を示す図である。
【図４】アクティブバランスを行う電圧均等化回路の基本的な構成例を示す図である。
【図５】電圧均等化回路毎の異常検出をハードウェア回路で行う構成例を示す図である。
【図６】異常検出をハードウェア回路で行う電圧均等化ユニットを含む回路基板の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１に本発明による電圧均等化ユニットの構成例を示す。本発明による電圧均等化ユニットの構成例は、図５に示した構成例と同様に、電圧均等化ユニット１０は、パワー部１１、デジタル制御部１２、アナログ制御部１３を備える。パワー部１１、デジタル制御部１２、及びアナログ制御部１３における電圧均等化のための構成及び動作は、図５を参照して説明した構成及び動作と同様であるので重複した説明は省略する。
【００４２】
各電圧均等化回路には、各電圧均等化回路に流れる電流を検出する電流検出部ＤＡ〜ＤＭを備え、電流検出部ＤＡ〜ＤＭの検出信号（電流のレベル）は、電圧均等化マイクロコントローラ１２１に送出される。電圧均等化マイクロコントローラ１２１は、電流検出部ＤＡ〜ＤＭの検出信号（電流のレベル）、及び電池監視電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０の電池監視ＩＣ２１により検知され、電池監視マイクロコントローラ２２によって通知される各電池セルの電圧情報を入力する。また、電圧均等化マイクロコントローラ１２１は、図示省略の温度検出部からの各電池セルの温度情報を入力する。
【００４３】
電圧均等化マイクロコントローラ１２１は、それらの電流、電圧及び温度の値を基に、異常な過大電流／過小電流、異常な過大電圧／過小電圧、及び温度上昇を監視し、異常な電流、電圧又は温度が検出された電圧均等化回路の動作を停止させる停止信号（スリープ信号）ＳＡ〜ＳＭを送出する。
【００４４】
停止信号ＳＡ〜ＳＭは、アナログ制御部１３の各電圧均等化回路対応のアナログＩＣ（ゲート信号生成部）に印加され、アナログＩＣ（ゲート信号生成部）は停止信号ＳＡ〜ＳＭが入力されると、電圧均等化回路の２つのスイッチ素子をオフさせるゲート信号ＨＧＡ，ＬＧＡ〜ＨＧＭ，ＬＧＭを出力し、電圧均等化回路の動作を停止させる。
【００４５】
電圧均等化マイクロコントローラ１２１は、（１）電圧均等化回路のショート時の過大電流発生、（２）電圧均等化回路のオープン時の過小電流発生、（３）電池セルの電圧の過大電圧（過充電）及び過小電圧（過放電）、（４）電池セルの過度な温度上昇、の異常を検出する機能を備え、それらの異常を検出したとき、電圧均等化回路を停止させるとともに、上位の電池制御電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０に通信機能により異常の発生を通知する。
【００４６】
上記（１）の電圧均等化回路のショート時の過大電流発生の検出について説明する。電圧均等化回路の例えばインダクタＬＡ〜ＬＭの両端がショートした状態になると、電圧均等化回路のスイッチ素子をオンにしたとき、設計範囲外の過大な異常電流が流れる。該異常電流は電流検出部ＤＡ〜ＤＭを介して電圧均等化マイクロコントローラ１２１によって検出される。
【００４７】
この異常発生に対して、電圧均等化回路を停止させることにより、不適正な電圧均等化の動作による過放電を防ぎ、上位の電池制御電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０に通信機能により異常の発生を通知し、電池制御電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０においてアラーム信号を発報するなどにより、異常による電池セルへの悪影響を最小化することができる。
【００４８】
上記（２）の電圧均等化回路のオープン時の過小電流発生の検出について説明する。電圧均等化回路の例えばインダクタＬＡ〜ＬＭの少なくとも一端の接続が外れて或いは断線してオープンの状態になると、電圧均等化回路のスイッチ素子をオンにしたとき、設計範囲内の充放電電流が流れず、設計範囲外の過小電流又は無電流となる。この異常電流は電流検出部ＤＡ〜ＤＭを介して電圧均等化マイクロコントローラ１２１によって検出される。
【００４９】
この異常発生に対して、電圧均等化回路を停止させるよう制御することにより、不適正な電圧均等化の動作が実行されるのを防ぎ、上位の電池制御電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０に通信機能により異常の発生を通知し、電池制御電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０においてアラーム信号を発報するなどにより、異常による電池セルへの悪影響を最小化する。
【００５０】
上記（３）の電池セルの電圧の過大電圧（過充電）及び過小電圧（過放電）の検出について説明する。各電池セルの電圧は、池監視電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０の電池監視ＩＣ２１により検知され、電池監視マイクロコントローラ２２から、電圧均等化マイクロコントローラ１２１に電圧情報として通知される。電圧均等化マイクロコントローラ１２１は、通知された電圧情報が、予め設定された過充電時の過大電圧又は過放電時の過小電圧の範囲を越えたか否かを監視して異常を検出する。
【００５１】
このように、各電池セルの過大電流／過小電流、過充電（過大電圧)／過放電（過小電圧)及び過度な温度上昇の異常を検出する機能を、電圧均等化マイクロコントローラ１２１に実装する。電圧均等化マイクロコントローラ１２１は、異常検出時に、電圧均等化回路の動作を停止させる停止信号（スリープ信号）ＳＡ〜ＳＭを、アナログ制御部１３に送出する。アナログＩＣ（ゲート信号生成部）は、停止信号ＳＡ〜ＳＭが入力されると、電圧均等化回路の２つのスイッチ素子をオフさせるゲート信号ＨＧＡ，ＬＧＡ〜ＨＧＭ，ＬＧＭを出力し、電圧均等化回路の動作を停止させる。
【００５２】
図２に、電圧均等化回路を備えた電池パック全体の構成例を示す。電池パック５０は、電池モジュール４０、電圧均等化ユニット１０、電池監視電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０、電池制御電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０を備える。電圧均等化ユニット１０は、図示省略の電圧均等化回路及び電圧均等化マイクロコントローラを備え、電池モジュール４０の各電池セル間の電圧の均等化を行う。
【００５３】
電圧均等化ユニット１０は、電池監視電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０及び電池制御電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０と通信路で接続され、電池監視電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０から各電池セルの電圧情報を取得し、電池制御電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０に対して異常電圧又は異常電流の検出及び電圧均等化の停止を通知する。
【００５４】
また、電池監視電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０と電池制御電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０との間も通信路で接続され、電池監視電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０と電池制御電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０との間で情報を通信することが可能である。
【００５５】
図３は、本発明による電圧均等化ユニットを含む回路基板の構成例を示す。図３に示す回路基板の構成例は、図６に示す回路基板の構成例から、各電圧均等化回路１１２Ａ〜１１２Ｍ対応に備えた異常検出／停止回路１２２Ａ〜１２２Ｍを除去したものである。
【００５６】
各電圧均等化回路１１２Ａ〜１１２Ｍ対応に行う電圧及び電流の異常検出並びに電圧均等化の停止の機能は、電圧均等化マイクロコントローラ１２１で実現されるため、各電圧均等化回路１１２Ａ〜１１２Ｍ対応の異常検出／停止回路１２２Ａ〜１２２Ｍの実装が不要となり、回路基板の面積を増加することなく、上述の機能を回路基板に実装することができる。そのため、電圧均等化ユニット１０と電池監視電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０とを、回路基板の面積を増加することなく、同一の回路基板上に構成（混載）することができる。
【００５７】
また、検出された各電池セルの電流、電圧及び温度が設計範囲内の値であるか設計範囲外の異常値であるかを判定する際に、検出された電流、電圧及び温度の値と所定の閾値との比較判定を、電圧均等化マイクロコントローラ１２１におけるソフトウェア処理によるデジタル数値に基づいて行うため、ハードウェアの電子回路部品を用いた異常検出／停止回路１２２Ａ〜１２２Ｍで個々に行う場合比べて、電子回路部品の特性等のばらつきによる判定のばらつきがなく、精度良く異常検出を行うことができる。
【００５８】
さらに、電圧均等化回路を停止させる停止信号を、電圧均等化マイクロコントローラ１２１からＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）通信によりデイジーチェーン接続した通信路を介して送信し、ＳＰＩ通信の１つのピン及び信号線により全電圧均等化回路を停止する停止信号を送信することにより、電圧均等化回路の個数（電池セルｎ個に対してｎ−１個）分の信号線及びマイクロコントローラのピン数を備える必要が無くなり、更なる回路基板の面積を削減することが可能となる。
【００５９】
また、各電池セルの電圧異常（過充電による過大電圧及び過放電による過小電圧）の検出機能を、電池監視マイクロコントローラ２２及び電圧均等化マイクロコントローラ１２１の両方に実装して二重化し、該両方のマイクロコントローラの何れかが異常を検出したとき、該異常を検出したマイクロコントローラが、上位の電池制御電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０に異常の発生を通知する構成とする。
【００６０】
こうすることにより、一方のマイクロコントローラが誤動作により異常を検出しなかった場合でも、もう一方のマイクロコントローラが異常を検出し、電池制御電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０に異常を通知し、回路基板の面積及びコストを増加させることなく、二重の安全性を確保することができる。
【００６１】
なお、本発明は、以上に述べた実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成又は実施形態を取ることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０    電圧均等化ユニット
１１    パワー部
１２    デジタル制御部
１２１  電圧均等化マイクロコントローラ
１３    アナログ制御部
２０    電池監視電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２１    電池監視ＩＣ
２１１  アナログデジタル変換器
２２    電池監視マイクロコントローラ
３０    電池制御電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３１    電池制御マイクロコントローラ
４０    電池モジュール
【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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