(57)【要約】【課題】安価な回路構成でセルバランス回路の異常を検出する。【解決手段】セルバランス回路１０４において、セルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴｎが各セル１０−１〜１０−ｎの両端を短絡して放電する。ＣＲ微分回路１２０−１〜１２０−ｎは、セルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴｎの電圧を基準電圧レベルに変換する。検出ＩＣ１２１は、抵抗Ｒの両端電圧を検出し、セルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴｎのＯＮ／ＯＦＦ動作を表す二値の電気信号をマイコン１０８へ出力する。【選択図】図１
2015102336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルが直列に接続された電池を監視する電池監視装置であって、
前記セルごとにスイッチおよび放電抵抗が接続され、前記スイッチが動作して、前記放電抵抗を介して前記セルを放電するセルバランス回路と、
前記スイッチと前記放電抵抗の間に設置され、前記スイッチの電圧を基準電圧レベルの微分波形に変換して出力するＣＲ微分回路を有する異常検出部と、
前記異常検出部の出力に基づいて前記セルバランス回路の異常を診断する異常診断部とを備えることを特徴とする電池監視装置。
【請求項２】
前記異常検出部は、前記ＣＲ微分回路の出力する電圧を検出して、前記スイッチのＯＮ／ＯＦＦ動作を表す二値の電気信号を出力する検出ＩＣを有することを特徴とする請求項１記載の電池監視装置。
【請求項３】
前記検出ＩＣは、前記ＣＲ微分回路の出力する電圧の立ち上がりを検出して、前記電気信号をラッチすることを特徴とする請求項２記載の電池監視装置。
【請求項４】
前記異常検出部は、前記ＣＲ微分回路の出力する電圧の変動量を測定して測定値を出力する検出ＩＣを有することを特徴とする請求項１記載の電池監視装置。
【請求項５】
前記異常検出部は、前記ＣＲ微分回路と前記検出ＩＣの間に接続された整流ダイオードを有することを特徴とする請求項２から請求項４のうちのいずれか１項記載の電池監視装置。
【請求項６】
前記異常診断部は、前記スイッチのＯＮ／ＯＦＦ動作を設定された回数繰り返して当該回数分の異常診断を実施し、正常または異常と診断した回数に応じて最終的な診断を下すことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の電池監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ；ＥＶ）およびハイブリッド電気自動車（Ｈｙｂｒｉｄ  ＥＶ；ＨＥＶ）といった電動車両を動作させる電池を監視する電池監視装置に関し、特にセルバランス回路の異常を検出するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＥＶおよびＨＥＶには、駆動用電源としてリチウムイオン電池が採用されている。リチウムイオン電池は、セルと呼ばれる４Ｖ前後の電圧を持つ電池で構成されており、セルを８〜１０個集めたものをモジュールと呼ぶ。このモジュールを１０〜２０個直列に接続して合計３００〜４００Ｖの電池を構成し、それをＥＶおよびＨＥＶの駆動用電源として使用している。
【０００３】
このリチウムイオン電池の健全性を確保するために、電池監視装置が車両に搭載されている。電池監視装置は、リチウムイオン電池の充電状態および劣化状態の算出のために重要なパラメータとなる電圧と温度の監視（計測）を行っている。
【０００４】
リチウムイオン電池は、セルの個体差および経年変化により、各セルで充電量にばらつきが生じる。この状態でリチウムイオン電池を使用すると、過充電あるいは過放電状態となり、電池の劣化および発火につながる可能性がある。これを回避するために、電池監視装置は、充電量の多いセルを放電して均等化を行うセルバランス回路を搭載している。
【０００５】
従来のセルバランス回路は、セルに接続された放電抵抗と、この放電抵抗を介してセルを短絡するＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子とから構成され、電池監視ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）がＦＥＴを制御して放電抵抗に電流を流し、セルを放電するといったセルバランス動作が一般的である（例えば、特許文献１参照）。この電池監視ＩＣの異常時、ＦＥＴの開放および短絡時には、セルバランス動作が正常に機能しないことから、セルバランス回路の異常診断が必要である。
【０００６】
モジュールは、多数のセルを直列に接続した構造であるため、高電位側セルを放電するＦＥＴには高い電圧が印加される。そのため、セルバランス回路の異常を検出するために、高電位側セルのＦＥＴのドレインを、電圧耐性が低い電圧検出用のＩＣに直接接続することはできない。
【０００７】
そこで、例えば上記特許文献１では、ＦＥＴのソース−ドレイン間の電圧とセルごとに接続した基準電圧とをコンパレータで比較し、セルバランス回路の異常原因であるＦＥＴの外部短絡、放電抵抗の短絡および開放を個別的に検出していた。
また例えば、レベルシフトおよび絶縁処理など特殊な機能を持ったＩＣを用いてセルバランス回路の異常を検出する方法もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−８５８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の方法は回路構成が複雑で部品点数が多く、高価であるという課題があった。
【００１０】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、レベルシフトおよび絶縁処理など特殊な機能を持ったＩＣを用いることなく、安価な回路構成でセルバランス回路の異常を検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る電池監視装置は、セルごとにスイッチおよび放電抵抗が接続され、スイッチが動作して、放電抵抗を介してセルを放電するセルバランス回路と、スイッチと放電抵抗の間に設置され、スイッチの電圧を基準電圧レベルの微分波形に変換して出力するＣＲ微分回路を有する異常検出部と、異常検出部の出力に基づいてセルバランス回路の異常を診断する異常診断部とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、ＣＲ微分回路（カップリングコンデンサと抵抗）を設置してスイッチの電圧を基準電圧レベルに変換するようにしたので、レベルシフトおよび絶縁処理など特殊な機能を持ったＩＣを用いることなく、安価な回路構成でセルバランス回路の異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電池監視装置のうち、セルバランス回路の周辺構造を示す回路図である。
【図２】実施の形態１に係る電池監視装置の全体構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１に係る電池監視装置を適用した電動車両駆動システムのブロック図の一例である。
【図４】実施の形態１に係る電池監視装置の各部の波形を示すグラフである。
【図５】この発明の実施の形態２に係る電池監視装置のうち、セルバランス回路の周辺構造を示す回路図である。
【図６】実施の形態２に係る電池監視装置の各部の波形を示すグラフである。
【図７】この発明の実施の形態３に係る電池監視装置のうち、セルバランス回路の周辺構造を示す回路図である。
【図８】実施の形態３に係る電池監視装置の各部の波形を示すグラフである。
【図９】この発明の実施の形態４に係る電池監視装置のうち、セルバランス回路の周辺構造を示す回路図である。
【図１０】図９のセルバランス回路の変形例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係る電池監視装置１００のうち、セルバランス回路１０４の周辺構造を示す回路図である。図２は、この電池監視装置１００の全体構成を示すブロック図である。図３は、この電池監視装置１００を適用した電動車両駆動システムのブロック図の一例である。ＥＶおよびＨＥＶなどの電動車両に搭載されたバッテリ１はリチウムイオン電池から構成されており、直列接続された８個のセル１１〜１８ごとにモジュール化され、モジュール１０ごとに電池監視装置１００が接続されている。なお、図２および図３では１個のモジュール１０を８個のセル１１〜１８で構成したが、セル数はこれに限定されるものではない。図１では、１個のモジュールをｎ個のセル１０−１〜１０−ｎ（ｎは任意の数）で構成する。
【００１５】
図２に示すように、電池監視装置１００は、バッテリ１のモジュール１０から電源供給を受ける高電圧側と、補機バッテリ（図示せず）から電源供給を受ける低電圧側とに分離されており。両エリアはアイソレータ１０９を介して電気的に接続されている。
【００１６】
電池監視装置１００の高電圧側において、高電圧側電源回路１０１は、バッテリ１のモジュール１０を電源として例えば５Ｖ電源を生成し、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０２およびマイクロコンピュータ（以下、マイコン）１０８に供給している。このＥＥＰＲＯＭ１０２は、電池監視装置１００の各種パラメータなどを記憶する記憶素子である。モジュール電圧計測回路１０３は、モジュール１０の電圧を分圧してマイコン１０８に入力する。
【００１７】
セルバランス回路１０４は、セル１１〜１８を個別に放電して充電量を均等化する。また、セルバランス回路１０４は後述する異常検出結果をマイコン１０８に出力する。電池監視ＩＣ１０５は、セル１１〜１８それぞれの電圧を測定してマイコン１０８に出力する。温度計測回路１０６は、温度センサ２０を使用してセル１１〜１８の温度を電気信号に変換し、マイコン１０８に入力する。
【００１８】
マイコン１０８は、電池監視ＩＣ１０５を制御してセル１１〜１８の電圧計測を実施したり、電池監視ＩＣ１０５を介してセルバランス回路１０４の異常検出を実施したりする。また、マイコン１０８は、モジュール電圧計測回路１０３によるモジュール１０の電圧計測結果、電池監視ＩＣ１０５によるセル１１〜１８の電圧計測結果、温度計測回路１０６による温度計測結果、およびセルバランス回路１０４による異常検出結果を、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）を経由して電池管理装置２へ送信する。ウォッチドッグ回路１０７は、マイコン１０８の暴走時にこのマイコン１０８をリセットする。
【００１９】
他方、電池監視装置１００の低電圧側において、低電圧側電源回路１１０は、補機バッテリ（図示せず）を電源として例えば５Ｖ電源を生成し、ＣＡＮ通信Ｉ／Ｆ１１１に供給している。ＣＡＮ通信Ｉ／Ｆ１１１は、ＣＡＮを経由して電池管理装置２およびその他の電池監視装置１００と通信を行う。自動付番回路１１２は、ＣＡＮに接続された複数の電池監視装置１００のうち、自機の接続順序を検出してＥＥＰＲＯＭ１０２に設定する。
【００２０】
ここで、図１を参照しながら、セルバランス回路１０４の詳細を説明する。
セルバランス回路１０４の基本構成は、セル１０−１〜１０−ｎごとに設けられたセルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴｎと放電抵抗Ｒ１〜Ｒｎである。
【００２１】
セル１０−１〜１０−ｎは、製造時のばらつき、自己放電のばらつき、および経年変化の影響により、充電量が一律とは限らず、セルによって個体差が生じる。そのため、セル１０−１〜１０−ｎのセル電圧にばらつきが発生したときに、マイコン１０８が電池監視ＩＣ１０５を介してセルバランス回路１０４を動作させて、セル１０−１〜１０−ｎを選択的に放電して、セル１０−１〜１０−ｎの充電量を最も少ないセルに合わせる。
【００２２】
図１に示すように、セル１０−１のセル電圧計測のため、セル１０−１の両極が電池監視ＩＣ１０５のセル電圧計測端子Ｃ０，Ｃ１に接続されている。セル電圧計測結果は、ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ  Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）通信などにより電池監視ＩＣ１０５からマイコン１０８へ送信される。
【００２３】
また、セル１０−１の正極（高電位Ｖ１側）には、セルバランス用スイッチＦＥＴ１のソースが接続され、セルバランス用スイッチＦＥＴ１のドレインが放電抵抗Ｒ１を介してセル１０−１の負極（低電位Ｖ０側）に接続されている。セルバランス用スイッチＦＥＴ１のゲートは、電池監視ＩＣ１０５のセルバランス制御端子Ｓ１に接続されている。セル１０−１のセルバランス動作を実施する場合、ＳＰＩ通信などにより、マイコン１０８から電池監視ＩＣ１０５へセルバランス制御信号（ＯＮ／ＯＦＦ信号）が送信される。電池監視ＩＣ１０５は、セルバランス制御信号に従ってセルバランス制御端子Ｓ１をＯＮし、セルバランス用スイッチＦＥＴ１のゲート電圧を変動する。すると、セルバランス用スイッチＦＥＴ１がＯＮ動作してセル１０−１の両端が短絡し、放電抵抗Ｒ１に電流が流れて放電が行われる。セルバランス動作を実行しない場合は、セルバランス用スイッチＦＥＴ１がＯＦＦのため放電抵抗Ｒ１に電流は流れない。
【００２４】
セル１０−２〜１０−ｎも、セル１０−１と同様に、電池監視ＩＣ１０５のセルバランス制御端子Ｓ２〜Ｓｎに接続されている。また、セルバランス動作時には、セル１０−２〜１０−ｎそれぞれに並列に接続されたセルバランス用スイッチＦＥＴ２〜ＦＥＴｎがＯＮ動作し、放電抵抗Ｒ２〜Ｒｎを介してセル１０−２〜１０−ｎが短絡し放電する。
【００２５】
モジュール１０は、多数のセル１０−１〜１０−ｎを直列に接続した構造であるため、セルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴｎに印加される電圧レベルが異なり、高電位側のセルバランス用スイッチＦＥＴｎ等には高い電圧が印加される。そのため、セルバランス回路１０４の異常を検出するために、高い電圧レベルのセルバランス用スイッチＦＥＴｎ等のドレインを、電圧耐性が低い電圧検出用のＩＣ（例えば、図１に示す検出ＩＣ１２１またはマイコン１０８）に直接接続することはできない。
【００２６】
そこで、実施の形態１では、セル１０−１のセルバランス用スイッチＦＥＴ１およびセルバランス制御端子Ｓ１の異常を検出するために、カップリングコンデンサＣと抵抗Ｒを直列に接続したＣＲ微分回路１２０−１を追加している。セル１０−２〜１０−ｎも、セル１０−１と同様に、ＣＲ微分回路１２０−２〜１２０−ｎを追加している。そして、検出ＩＣ１２１が、ＣＲ微分回路１２０−１〜１２０−ｎの各抵抗Ｒの両端電圧の変動を検出し、各セルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴｎのＯＮ／ＯＦＦ動作を表す二値（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）の電気信号に変換して、マイコン１０８へ出力する。
ＣＲ微分回路１２０−１〜１２０−ｎおよび検出ＩＣ１２１が異常検出部を構成し、電池監視ＩＣ１０５およびマイコン１０８が異常診断部を構成する。
【００２７】
以下では、ＣＲ微分回路１２０−１〜１２０−ｎを代表して、ＣＲ微分回路１２０−１を用いて説明する。
カップリングコンデンサＣは、一端が、セルバランス用スイッチＦＥＴ１と放電抵抗Ｒ１の間に接続され、他端が、抵抗Ｒと検出ＩＣ１２１にそれぞれ接続されている。抵抗Ｒは、一端が、カップリングコンデンサＣと検出ＩＣ１２１にそれぞれ接続され、他端が、基準電圧（ここでは、モジュール１０の低電位Ｖ０と同じ電位）に接続されている。
これにより、セルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴｎの電圧レベルを、ＣＲ微分回路１２０−１〜１２０−ｎで基準電圧レベルに下げて、検出ＩＣ１２１に入力することができる。
【００２８】
図４（ａ）に、セルバランス制御端子Ｓ１からセルバランス用スイッチＦＥＴ１に出力されるＯＮ／ＯＦＦ信号の波形を示し、図４（ｂ）に、ＣＲ微分回路１２０−１の抵抗Ｒの両端電圧の波形を示す。セルバランス用スイッチＦＥＴ１のＯＮ／ＯＦＦ切替時、カップリングコンデンサＣが充放電を行い、抵抗Ｒの両端電圧が変動する。検出ＩＣ１２１は、抵抗Ｒの両端電圧の正側のピークを検出した場合（または、両端電圧が正側の閾値を超えた場合など）にＨｉｇｈを出力し、それ以外はＬｏｗを出力する。
【００２９】
この回路構成において、マイコン１０８がセル１０−１のセルバランス動作をＯＦＦからＯＮに切り替えた場合、即ち、電池監視ＩＣ１０５のセルバランス制御端子Ｓ１にＯＮ信号を出力してセルバランス用スイッチＦＥＴ１をＯＮした場合、セルバランス用スイッチＦＥＴ１のＯＮ／ＯＦＦ切替時にＣＲ微分回路１２０−１の抵抗Ｒの両端電圧が変動し、検出ＩＣ１２１の出力する電気信号がＨｉｇｈになる。
一方、セルバランス動作がＯＦＦの間は、ＣＲ微分回路１２０−１の抵抗Ｒの両端電圧は変動しないので、検出ＩＣ１２１が出力する電気信号はＬｏｗのままである。
【００３０】
従って、セル１０−１用のセルバランス制御端子Ｓ１およびセルバランス用スイッチＦＥＴ１が正常の場合、セルバランス動作を実行すると検出ＩＣ１２１の電気信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化する。
これに対し、セル１０−１用のセルバランス制御端子Ｓ１およびセルバランス用スイッチＦＥＴ１のいずれか一方、または両方に異常が発生した場合、セルバランス動作を実行しても検出ＩＣ１２１の電気信号がＬｏｗのままであったり、セルバランス動作を実行していないにもかかわらず検出ＩＣ１２１の電気信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化したりする。
よって、マイコン１０８が、セルバランス制御端子Ｓ１〜ＳｎのＯＮ／ＯＦＦ信号と検出ＩＣ１２１のＨｉｇｈ／Ｌｏｗの電気信号を比較することにより、セルバランス回路１０４の異常を診断できる。
【００３１】
さらに、カップリングコンデンサＣの容量と抵抗Ｒの抵抗値の調整によって、ＣＲ微分回路１２０−１の時定数を変更し、図４（ｂ）に二点鎖線で示すように抵抗Ｒの両端電圧の変動を素早く収束させるように構成してもよい。これにより、より速い応答スピードでセルバランス回路１０４の異常診断を実施可能となる。また、応答スピードを速めることで単位時間あたりに実施可能な異常診断の回数を増やすことができるので、例えばマイコン１０８が１個のセルについてセルバランス用スイッチのＯＮ／ＯＦＦ動作を１００回繰り返して異常診断を実施し、正常と診断した回数が８０回を超えた場合に最終的な診断結果を正常と決定する等、診断精度の向上を図ることができる。
【００３２】
マイコン１０８は、セルバランス回路１０４の異常検出結果、電池監視ＩＣ１０５が計測したセル電圧の計測結果、モジュール電圧計測回路１０３が計測したモジュール電圧の計測結果、および、温度計測回路１０６が計測した温度計測結果を、自動付番回路１１２で設定した電池監視装置１００の固有番号と共に、アイソレータ１０９を介してＣＡＮ通信Ｉ／Ｆ１１１から電池管理装置２（図３に示す）へ出力する。電池管理装置２は、この計測結果を元にバッテリ１のモジュール１０の状態を確認し、その確認結果を必要に応じてＣＡＮを経由して車両制御装置３へ出力する。
【００３３】
この電池管理装置２は、バッテリ１の管理を行う所謂ＢＭＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ）であり、例えば、電池監視装置１００から通知される電圧計測結果に基づいてバッテリ１の残容量を診断する。また、電池管理装置２は、電池監視装置１００から通知される各種計測結果を車両制御装置３へ出力したり、車両制御装置３から通知を受けて電池監視装置１００の動作を制御したりする。
【００３４】
車両制御装置３は、電動車両全体を統合制御する所謂ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）であり、車両駆動用モータ４を始め、不図示の充電用コネクタ、イグニッションスイッチ、表示器などに接続している。車両制御装置３は、例えば、イグニッションスイッチのオンオフを検出してバッテリ１から車両各部への電力供給を制御したり、電池管理装置２から通知されるバッテリ１の残容量などの情報を表示器に表示させたり、充電用コネクタへの充電ガンの接続を検出して充電可能状態に移行したことを電池管理装置２へ通知したりする。
【００３５】
以上より、実施の形態１によれば、電池監視装置１００は、セル１０−１〜１０−ｎごとにセルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴｎおよび放電抵抗Ｒ１〜Ｒｎが接続され、セルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴｎが動作して、放電抵抗Ｒ１〜Ｒｎを介してセル１０−１〜１０−ｎを放電するセルバランス回路１０４と、セルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴｎと放電抵抗Ｒ１〜Ｒｎそれぞれの間に設置され、セルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴｎの電圧を基準電圧レベル（図１のＶ０）の微分波形に変換して出力するＣＲ微分回路１２０−１〜１２０−ｎを有する異常検出部と、異常検出部の出力に基づいてセルバランス回路１０４の異常を診断する異常診断部（マイコン１０８）とを備える構成にした。このため、カップリングコンデンサＣと抵抗Ｒを追加した安価な回路構成によって、セルバランス回路１０４の異常を検出することができる。また、カップリングコンデンサＣには直流電流が流れ込まないため、診断時に電流を消費せず、また、放電電流への影響がない。
【００３６】
また、実施の形態１によれば、異常検出部は、ＣＲ微分回路１２０−１〜１２０−ｎの出力する電圧を検出して、セルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴｎのＯＮ／ＯＦＦ動作を表す二値の電気信号を出力する検出ＩＣ１２１を有する構成にした。この検出ＩＣ１２１がセルバランス回路１０４のＯＮ／ＯＦＦ情報を電気信号に変換して出力するので、マイコン１０８が容易に異常診断を実施できる。
【００３７】
なお、実施の形態１では、ＣＲ微分回路１２０−１〜１２０−ｎの各抵抗Ｒの電圧変動を検出ＩＣ１２１で検出する構成にしたが、高速処理が可能なマイコン１０８を使用する場合には、検出ＩＣ１２１を省略し、マイコン１０８が各抵抗Ｒの電圧変動を検出するように構成してもよい。
【００３８】
また、実施の形態１によれば、異常診断部（マイコン１０８）は、セルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴｎのＯＮ／ＯＦＦ動作を設定された回数繰り返して当該回数分の異常診断を実施し、正常または異常と診断した回数に応じて最終的な診断を下すように構成した。このため、診断精度を高めることができる。
【００３９】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２に係る電池監視装置１００のうち、セルバランス回路１０４の周辺構造を示す回路図である。図６（ａ）は、セルバランス制御端子Ｓ１からセルバランス用スイッチＦＥＴ１に出力されるＯＮ／ＯＦＦ信号の波形を示し、図６（ｂ）は、ＣＲ微分回路１２０−１の抵抗Ｒの両端電圧の波形を示し、図６（ｃ）は、整流ダイオードＤ１の出力電圧の波形を示すグラフである。
なお、図５および図６において、図１〜図４と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
【００４０】
実施の形態２では、ＣＲ微分回路１２０−１〜１２０−ｎと検出ＩＣ１２２の間に整流ダイオードＤ１〜Ｄｎを接続して、ＣＲ微分回路１２０−１〜１２０−ｎにて生成した負の電圧を整流ダイオードＤ１〜Ｄｎで除去する。
これにより、検出ＩＣ１２２として、正電圧入力のみ扱うロジックＩＣ、マイコンなどを使用することができる。
【００４１】
以上より、実施の形態２によれば、異常検出部は、ＣＲ微分回路１２０−１〜１２０−ｎと検出ＩＣ１２２の間に接続された整流ダイオードＤ１〜Ｄｎを有する構成にした。このため、整流ダイオードＤ１〜Ｄｎが、ＣＲ微分回路１２０−１〜１２０−ｎが出力する負電圧を除去するので、正電圧入力のみ扱うロジックＩＣ、マイコンなどの安価な検出ＩＣ１２２を使用することができる。
【００４２】
実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３に係る電池監視装置１００のうち、セルバランス回路１０４の周辺構造を示す回路図である。図８（ａ）は、セルバランス制御端子Ｓ１からセルバランス用スイッチＦＥＴ１に出力されるＯＮ／ＯＦＦ信号の波形を示し、図８（ｂ）は、ＣＲ微分回路１２０−１の抵抗Ｒの両端電圧の波形を示し、図８（ｃ）は、整流ダイオードＤ１の出力電圧の波形を示し、図８（ｄ）は検出ＩＣ１２３−１の出力端子Ｑの出力波形を示し、図８（ｅ）は、検出ＩＣ１２３−１のリセット端子Ｒの入力波形（リセット信号）を示すグラフである。
なお、図７および図８において、図１〜図６と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
【００４３】
実施の形態３では、ＣＲ微分回路１２０−１〜１２０−ｎの出力電圧を検出する検出ＩＣ１２３−１〜１２３−ｎとして、ＲＳラッチなどのロジックＩＣを使用する。例えば、検出ＩＣ１２３−１は、整流ダイオードＤ１を介してセット端子Ｓに入力されるＣＲ微分回路１２０−１の抵抗Ｒの両端電圧の変動のエッジを検出すると、出力端子Ｑからマイコン１０８へ出力する電気信号をＨｉｇｈにラッチする。また、検出ＩＣ１２３−１は、マイコン１０８からリセット端子Ｒへリセット信号が入力されると、ラッチを解除して電気信号をＬｏｗにする。
【００４４】
マイコン１０８は、例えばセル１０−１〜１０−ｎのセルバランス動作をＯＦＦからＯＮに切り替えてから所定時間が経過したタイミングで、検出ＩＣ１２３−１〜１２３−ｎの電気信号を計測し、検出ＩＣ１２３−１〜１２３−ｎそれぞれへリセット信号を出力する。これにより、低速のマイコン１０８であっても、検出ＩＣ１２３−１〜１２３−ｎの電気信号を確実に計測することができる。また、マイコン１０８が、検出ＩＣ１２３−１〜１２３−ｎの電気信号出力のタイミングを個別に計時する必要がないので、マイコン１０８の負荷を軽減することができる。
【００４５】
なお、実施の形態３では、セル１０−１〜１０−ｎごとに検出ＩＣ１２３−１〜１２３ｎを設置しているので、複数のセルの異常診断を同時に実施することが可能である。
また、複数のセルの異常診断を同時に、かつ、上記実施の形態１で説明したようにＣＲ微分回路１２０−１〜１２０−ｎの時定数を変更して高速で異常診断を実施したとしても、ＣＲ微分回路１２０−１〜１２０−ｎの消費電流は極めて小さいので、放電電流への影響が少ない。
【００４６】
以上より、実施の形態３によれば、異常検出部の検出ＩＣ１２３−１〜１２３−ｎは、ＣＲ微分回路１２０−１〜１２０−ｎの出力する電圧の立ち上がりを検出して、電気信号をラッチする構成にした。このため、マイコン１０８の負荷を軽減することができ、低速のマイコン１０８を使用可能となる。
【００４７】
実施の形態４．
図９は、この発明の実施の形態４に係る電池監視装置１００のうち、セルバランス回路１０４の周辺構造を示す回路図である。なお、図９において、図１〜図８と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
実施の形態４では、ＣＲ微分回路１２０−１〜１２０−ｎの出力電圧を検出する検出ＩＣ１２４として、ＡＤ（アナログ／デジタル）コンバータを使用する。
【００４８】
また、検出ＩＣ１２４にＡＤコンバータを使用する場合に、ＣＲ微分回路１２０−１〜１２０−ｎの各抵抗Ｒの両端電圧の変動量を測定して、マイコン１０８へ出力する構成にしてもよい。その場合、抵抗Ｒの電圧変動量を精度良く測定するために、サンプルアンドホールド機能を有するＡＤコンバータを使用することが好ましい。
【００４９】
以下、セル１０−１〜１０−ｎを代表して、セル１０−１について説明する。
マイコン１０８は、予め与えられている放電抵抗Ｒ１、カップリングコンデンサＣ、および抵抗Ｒの設定値を使用して、検出ＩＣ１２４が測定した抵抗Ｒの電圧変動量からセル１０−１のセル電圧を推定する。ＣＲ微分回路１２０−１の抵抗Ｒの両端電圧はセル１０−１のセル電圧と正比例することから、抵抗Ｒの電圧変動量から推定したセル１０−１のセル電圧と、セル電圧計測端子Ｃ０，Ｃ１の電位差から算出したセル１０−１のセル電圧とを比較して、セルバランス回路１０４の異常を診断することが可能である。
【００５０】
具体的には、電池監視ＩＣ１０５およびセル電圧計測端子Ｃ０，Ｃ１等に異常が生じている場合、抵抗Ｒの電圧変動量から推定したセル１０−１のセル電圧と、セル電圧計測端子Ｃ０，Ｃ１の電位差から算出したセル１０−１のセル電圧のずれが大きくなるので、セル１０−１のセル電圧を計測する経路上の異常を発見可能である。
【００５１】
また、放電抵抗Ｒ１に異常が生じている場合、抵抗Ｒの電圧変動量から推定したセル１０−１のセル電圧が、想定されるセル１０−１のセル電圧からずれるので、放電抵抗Ｒ１の異常を発見可能である。
なお、図９の例では放電抵抗Ｒ１が１個の場合を示しているが、図１０のように、複数の放電抵抗Ｒ１を並列に接続した場合にも、いずれかの放電抵抗Ｒ１に生じた異常を発見可能である。
【００５２】
以上より、実施の形態４によれば、異常検出部は、ＣＲ微分回路１２０−１〜１２０−ｎの出力する電圧の変動量を測定し、測定値を出力する検出ＩＣ１２４を有する構成にした。ＣＲ微分回路１２０−１〜１２０−ｎの抵抗Ｒの両端電圧の変動量はセル電圧と正比例することから、検出ＩＣ１２４が測定した変動量からセル電圧が算出可能になる。従って、放電抵抗Ｒ１〜Ｒｎの断線などが診断可能になる。
【００５３】
なお、上記実施の形態１〜４では、セルバランス回路１０４のセルバランス用スイッチとしてＦＥＴを使用したが、トランジスタなどのスイッチング素子を使用してもよい。
【００５４】
上記以外にも、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１  バッテリ（電池）、２  電池管理装置、３  車両制御装置、４  車両駆動用モータ、１０  モジュール、１１〜１８，１０−１〜１０−ｎ  セル、２０  温度センサ、１００  電池監視装置、１０１  高電圧側電源回路、１０２  ＥＥＰＲＯＭ、１０３  モジュール電圧計測回路、１０４  セルバランス回路、１０５  電池監視ＩＣ（異常診断部）、１０６  温度計測回路、１０７  ウォッチドッグ回路、１０８  マイコン（異常診断部）、１０９  アイソレータ、１１０  低電圧側電源回路、１１１  ＣＡＮ通信Ｉ／Ｆ、１１２  自動付番回路、１２０−２〜１２０−ｎ  ＣＲ微分回路（異常検出部）、１２１，１２２，１２３−１〜１２３−ｎ，１２４  検出ＩＣ（異常検出部）、Ｃ  カップリングコンデンサ、Ｃ０〜Ｃｎ  セル電圧計測端子、Ｄ１〜Ｄｎ  整流ダイオード、ＦＥＴ１〜ＦＥＴｎ  セルバランス用スイッチ、Ｒ  抵抗、Ｒ１〜Ｒｎ  放電抵抗、Ｓ１〜Ｓｎ  セルバランス制御端子。
【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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