(57)【要約】【課題】組電池を構成している電池セルのいずれかに異常が発生したときに、電流もしくは抵抗検出にてそれを的確に検出できるようにすること。【解決手段】電池ブロック１０ａは、互いに並列に接続されている複数の電池セル１ａ〜１ｃと、この電池セル１ａ〜１ｃに流れる電流を検出するためにそれぞれに設けられている電流センサ７ａ〜７ｃと、これら電池セル１ａ〜１ｃ及び電流センサ７ａ〜７ｃに並列に接続されている放電回路３ａとスイッチ４ａとから構成され、電池ブロック１０ｂも同様に、複数の電池セル２ａ〜２ｃと、電流センサ８ａ〜８ｃと、放電回路３ｂとスイッチ４ｂとから構成されている。各電池セル１ａ〜１ｃ及び２ａ〜２ｃの電流値を検出し、検出された各電池セルの電流値から組電池の接続形態に応じた所定の処理によって組電池の電池セルのいずれかに異常があったことを検出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池セルを複数個用い、該電池セルを直列と並列に組み合わせて接続した組電池における異常検出方法において、
前記各電池セルの電流値を検出するステップと、検出された前記各電池セルの電流値から前記組電池の接続形態に応じた所定の処理によって前記組電池の前記電池セルのいずれかに異常があったことを検出するステップとを有することを特徴とする組電池の異常検出方法。
【請求項２】
各電池セルの電流値を検出するステップが、前記各電池セルの電流路付近に配置した磁気センサを用いて検出するステップであることを特徴とする請求項１に記載の組電池の異常検出方法。
【請求項３】
前記所定の処理が、第１閾値判定ステップと第２閾値判定ステップを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の組電池の異常検出方法。
【請求項４】
前記所定の処理が、前記第１閾値判定ステップと第２閾値判定ステップの判定結果に基づいて前記電池セル又は前記電流センサの異常を検出するステップを含むことを特徴とする請求項３に記載の組電池の異常検出方法。
【請求項５】
前記磁気センサが、前記各電池セルの電流路を囲むように発生する磁束密度を検出可能であることを特徴とする請求項２，３又は４に記載の組電池の異常検出方法。
【請求項６】
前記磁気センサが、ホール効果を利用した磁気センサであることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の組電池の異常検出方法。
【請求項７】
前記磁気センサが、磁性体を有していることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の組電池の異常検出方法。
【請求項８】
前記磁気センサが、磁気シールドを設けていることを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の組電池の異常検出方法。
【請求項９】
前記各電池セルの電流値を検出するステップが、前記各電池セルの電流路付近に配置したシャント抵抗を用いて検出するステップであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の組電池の異常検出方法。
【請求項１０】
ｍ個の電池セルを並列に接続した電池ブロックを、ｎ個直列に接続した組電池における異常検出方法において、
前記組電池の全体の電流値を検出するステップと、各電池ブロック内の任意の（ｍ−１）個の前記電池セルの電流値を検出するステップと、検出された前記各電池セルの電流値から前記組電池の接続状態に応じた所定の処理によって前記組電池の前記電池セルのいずれかに異常があったことを検出するステップとを有することを特徴とする組電池の異常検出方法。
【請求項１１】
電池セルを複数個用い、該電池セルを直列と並列に組み合わせて接続した組電池における異常検出方法において、
前記各電池セルの抵抗値を検出するステップと、検出された前記各電池セルの抵抗値から前記組電池の接続形態に応じた所定の処理によって前記組電池の前記電池セルのいずれかに異常があったことを検出するステップとを有することを特徴とする組電池の異常検出方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の組電池の異常検出方法を用いた、前記組電池の異常を検出する制御部を設けたことを特徴とする組電池の異常検出装置。
【請求項１３】
電池セルを複数個用い、該電池セルを直列と並列に組み合わせて接続した組電池の異常検出装置において、
前記各電池セルに流れる電流を検出するための電流センサを備え、
前記電池セルの電流値を検出して、検出された前記各電池セルの電流値から前記組電池の接続形態に応じた所定の処理によって前記組電池の前記電池セルのいずれかに異常があったことを検出する制御部を備えたことを特徴とする組電池の異常検出装置。
【請求項１４】
前記各電池セルの電流値の検出を、前記各電池セルの電流路付近に配置した磁気センサを用いて検出することを特徴とする請求項１３に記載の組電池の異常検出装置。
【請求項１５】
前記制御部が、第１閾値判定部と第２閾値判定部を備えていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の組電池の異常検出装置。
【請求項１６】
前記制御部が、前記第１閾値判定部と第２閾値判定部の判定結果に基づいて前記電池セル又は前記電流センサの異常を検出する異常検出部を備えていることを特徴とする請求項１５に記載の組電池の異常検出装置。
【請求項１７】
前記磁気センサが、前記各電池セルの電流路を囲むように発生する磁束密度を検出可能であることを特徴とする請求項１４，１５又は１６に記載の組電池の異常検出装置。
【請求項１８】
前記磁気センサが、ホール効果を利用した磁気センサであることを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれかに記載の組電池の異常検出装置。
【請求項１９】
前記磁気センサが、磁性体を有していることを特徴とする請求項１４乃至１８のいずれかに記載の組電池の異常検出装置。
【請求項２０】
前記磁気センサが、磁気シールドを設けていることを特徴とする請求項１４乃至１９のいずれかに記載の組電池の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組電池の異常検出方法及びその異常検出装置に関し、より詳細には、複数の電池セルを直列又は並列を組合わせて接続した組電池における異常検出方法及びその異常検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の組電池においては、複数の電池セルを直列または並列に接続して構築し、組電池に装着した各種センサからの出力信号にて組電池の温度や電圧や電流を検出し、その検出結果に応じて各種制御や異常検出を行うように構成されている。
【０００３】
図６は、従来の組電池の概略構成を示す回路構成図である。ノートパソコン等で使用される電池は、図６に示すように、電池セル３個（１１ａ〜１１ｃ、１２ａ〜１２ｃ）を並列に接続したものを２ブロック直列接続したものや、電池セル２個を並列に接続したものを３ブロック直列接続したものが利用されており、このような組電池においては、通常全電流が流れる箇所に電流センサとしてシャント抵抗１５が配設されている。なお、符号１４ａ，１４ｂはスイッチ、１６は充放電切替スイッチを示している。
【０００４】
なお、組電池システムの異常検出方法及びその異常検出装置については、例えば、特許文献１がある。この特許文献１に記載のものは、組電池システムを構成している組電池ブロックの何れかに異常が発生したときに電流検出にてそれを的確に検出できるようにしたもので、複数の単電池（電池セル）を直列接続した組電池ブロックを、複数個直列と並列とを組み合わせて接続した組電池システムにおいて、各組電池ブロックにその電流値を検出する電流センサを配設し、検出結果が入力される制御部で、組電池ブロックの接続形態に応じたアルゴリズムにて検出された各組電池ブロックの電流値を処理することで組電池ブロックの異常を検出するようにしたものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１４２１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図６に示したような組電池では、何れかの電池セルの電池抵抗が異常に上昇するなどの異常が発生した場合でも、電流センサ５にはその影響が部分的にしか現れないため的確に検出することが困難であり、検出できた場合でも、どの電池セルに不良が発生しているかが直ちには判明せず、容易に適切な対処を行うことができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、組電池を構成している電池セルの何れかに異常が発生したときに、各電池セルの電流検出もしくは抵抗検出にて、それを的確に検出できる組電池の異常検出方法及びその異常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】
【０００８】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、電池セルを複数個用い、該電池セルを直列と並列に組み合わせて接続した組電池における異常検出方法において、前記各電池セルの電流値を検出するステップと、検出された前記各電池セルの電流値から前記組電池の接続形態に応じた所定の処理によって前記組電池の前記電池セルのいずれかに異常があったことを検出するステップとを有することを特徴とする。
【０００９】
各電池セルの何れかに異常が発生したときに電流検出にてそれを的確に検出して対処することができる。さらに、異常が発生した電池セルを特定することも可能となる。
【００１０】
すなわち、複数の電池セルを並列接続したものを複数直列接続した組電池においては、並列関係にある電池セル間の電流値の差が所定の閾値を越えたときに電池異常又は電流検出手段の異常とし、直列接続した電池セル間の電流値の差が所定の閾値を越えたときに電流検出手段の異常とし、これらの異常判定から電流検出手段の異常と区別して組電池の異常の判定を行うことができる。
【００１１】
本発明の組電池の異常検出方法は、リチウムイオンなどに代表される充放電を繰り返す２次電池の異常検知に、特に好適である。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、各電池セルの電流値を検出するステップが、前記各電池セルの電流路付近に配置した磁気センサを用いて検出するステップであることを特徴とする。
【００１３】
磁気センサを用いて電流値を検出することで、電力ロスの発生しない組電池の異常検出方法を実現することが可能になる。磁気センサとしては、ホール素子や磁気抵抗効果素子、磁気インピーダンス素子など様々なセンサが適用できる。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記所定の処理が、第１閾値判定ステップと第２閾値判定ステップを含むことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記所定の処理が、前記第１閾値判定ステップと第２閾値判定ステップの判定結果に基づいて前記電池セル又は前記電流センサの異常を検出するステップを含むことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、請求項２，３又は４に記載の発明において、前記磁気センサが、前記各電池セルの電流路を囲むように発生する磁束密度を検出可能であることを特徴とする。
【００１７】
通常の磁気センサを用いた電流センサは、電流路の周辺を磁性体コアで囲み、その磁性体コア中に磁気センサを配設している。しかし、上述した電流センサを用いると、磁性体コアを含んでいるので、組電池がどうしても大型化してしまう。携帯機器などでは小型化が要求されており、組電池にも当然小型化が要求されているので、磁性体コアを用いないでも電流検知可能な小型電流センサが好ましい。
【００１８】
上述の例は、磁性体コアをフェライトで形成する一般的な電流センサについての場合である。磁性体コアをパーマロイなどの薄板で形成することでも、小型化を達成することは可能であるので、上記のような小型電流センサが好適である。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明は、請求項２乃至５のいずれかに記載の発明において、前記磁気センサが、ホール効果を利用した磁気センサであることを特徴とする。電流量に比例して磁束密度が増加するので、磁束密度に比例した出力電圧を発生するホール効果を利用したセンサが、本発明に適している。
【００２０】
また、請求項７に記載の発明は、請求項２乃至６のいずれかに記載の発明において、前記磁気センサが、磁性体を有していることを特徴とする。
【００２１】
例えば、ホール素子内部に一片の磁性体を有することで、ホール素子の検出磁界方向を９０度回転させることができる。このような構成を採用することで、小型でホール素子の配置場所に自由度の高い組電池の異常検出方法を提供することが可能になる。また、微弱な磁束密度の場合、その磁束密度を増幅することも可能であり、好適に用いられる。
【００２２】
また、請求項８に記載の発明は、請求項２乃至７のいずれかに記載の発明において、前記磁気センサが、磁気シールドを設けていることを特徴とする。
【００２３】
電池セルの電極やカバーなどは、一般的に磁性体を用いた材料で構成されることが多い。この材料が持つ残留磁束密度は、電池セルの電流検知に悪影響を及ぼす可能性があるのでその影響を排除するよう、磁気センサ部周辺に磁気シールドを設けることができる。
【００２４】
加えて、パーソナルコンピュータなどでは、電池からの放電は短い時間間隔で変化することから、定常的な磁束密度（構成体の残留磁束密度）は無視して、時間的に変化する磁束密度（電池セルの電流に比例する成分）のみを検出する方法が有効である。ハイパスフィルターのような磁気シールドが好ましい。
【００２５】
また、前記の定常的な残留磁束密度の影響を無視することができるような演算処理（アルゴリズム）が有効であることはいうまでもない。
【００２６】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記各電池セルの電流値を検出するステップが、前記各電池セルの電流路付近に配置したシャント抵抗を用いて検出するステップであることを特徴とする。低抵抗のシャント抵抗を用いることで、安価に容易な構成で組電池の異常検出を行うことが可能になる。
【００２７】
また、請求項１０に記載の発明は、ｍ個の電池セルを並列に接続した電池ブロックを、ｎ個直列に接続した組電池における異常検出方法において、前記組電池の全体の電流値を検出するステップと、各電池ブロック内の任意の（ｍ−１）個の前記電池セルの電流値を検出するステップと、検出された前記各電池セルの電流値から前記組電池の接続状態に応じた所定の処理によって前記組電池の前記電池セルのいずれかに異常があったことを検出するステップとを有することを特徴とする。
【００２８】
従来の組電池においても、組電池全体の電流値を検出するシャント抵抗を有しているものが一般的である。本発明は、そのシャント抵抗を利用することで、各電池セルに電流検知手段を設けなくても、（ｍ−１）個の電池セルの電流値を検出することで、すべての電池セルの電流値を演算により求めることが可能になる。電流検知手段の数を減少できるので、組電池の小型化などに好適である。
【００２９】
また、請求項１１に記載の発明は、電池セルを複数個用い、該電池セルを直列と並列に組み合わせて接続した組電池における異常検出方法において、前記各電池セルの抵抗値を検出するステップと、検出された前記各電池セルの抵抗値から前記組電池の接続形態に応じた所定の処理によって前記組電池の前記電池セルのいずれかに異常があったことを検出するステップとを有することを特徴とする。
【００３０】
各電池セルの何れかに異常が発生したときに抵抗検出にてそれを的確に検出して対処することができる。さらに、異常が発生した電池セルを特定することも可能となる。
【００３１】
一般的に、組電池内の各電池セルの電圧モニタが存在するので、例えば複数の電池セルを並列接続したものを複数直列接続した組電池においては、並列関係にある電池セル間の抵抗値の差が所定の閾値を越えたときに電池異常又は抵抗検出手段の異常とし、直列接続した電池セル間の抵抗値から算出される電流値の差が所定の閾値を越えたときに抵抗検出手段の異常とし、これらの異常判定から抵抗検出手段の異常と区別して組電池の異常の判定を行うことができる。
【００３２】
また、抵抗値を検出する際は、ＤＣインピーダンスで検出する方法や、充放電の際の過渡的なＡＣインピーダンスで検出する方法などが適用できる。
【００３３】
各電池セルの抵抗値を検知することでも、組み電池内のアンバランスを確認でき、異常を検出することができる。
【００３４】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１乃至１１のいずれかに記載の組電池の異常検出方法を用いた、前記組電池の異常を検出する制御部を設けた異常検出装置であることを特徴とする。
【００３５】
また、請求項１３に記載の発明は、電池セルを複数個用い、該電池セルを直列と並列に組み合わせて接続した組電池の異常検出装置において、前記各電池セルに流れる電流を検出するための電流センサを備え、前記電池セルの電流値を検出して、検出された前記各電池セルの電流値から前記組電池の接続形態に応じた所定の処理によって前記組電池の前記電池セルのいずれかに異常があったことを検出する制御部を備えたことを特徴とする。
【００３６】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の発明において、前記各電池セルの電流値の検出を、前記各電池セルの電流路付近に配置した磁気センサを用いて検出することを特徴とする。
【００３７】
また、請求項１５に記載の発明は、請求項１３又は１４に記載の発明において、前記制御部が、第１閾値判定部と第２閾値判定部を備えていることを特徴とする。
【００３８】
また、請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の発明において、前記制御部が、前記第１閾値判定部と第２閾値判定部の判定結果に基づいて前記電池セル又は前記電流センサの異常を検出する異常検出部を備えていることを特徴とする。
【００３９】
また、請求項１７に記載の発明は、請求項１４，１５又は１６に記載の発明において、前記磁気センサが、前記各電池セルの電流路を囲むように発生する磁束密度を検出可能であることを特徴とする。
【００４０】
また、請求項１８に記載の発明は、請求項１４乃至１７のいずれかに記載の発明において、前記磁気センサが、ホール効果を利用した磁気センサであることを特徴とする。
【００４１】
また、請求項１９に記載の発明は、請求項１４乃至１８のいずれかに記載の発明において、前記磁気センサが、磁性体を有していることを特徴とする。
【００４２】
また、請求項２０に記載の発明は、請求項１４乃至１９のいずれかに記載の発明において、前記磁気センサが、磁気シールドを設けていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４３】
本発明の組電池の異常検出方法及びその異常検出装置によれば、各電池セルの電流値を検出し、検出された各電池セルの電流値もしくは抵抗値から組電池の接続形態に応じた所定の処理によって組電池の電池セルのいずれかに異常があったことを検出するようにしたので、組電池の何れかに異常が発生したときに電流もしくは抵抗検出にて、それを的確に検出して対処することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【００４５】
図１は、本発明に係る組電池の異常検出装置の一実施例を説明するためのブロック構成図で、本発明の組電池の異常検出装置は、複数の電池ブロック１０ａ，１０ｂと、制御部９とから構成されており、電池ブロック１０ａ，１０ｂは、それぞれ電池セル１ａ〜１ｃ及び２ａ〜２ｃと、電流センサ７ａ〜７ｃ及び８ａ〜８ｃを備えている。また、制御部９は、第１閾値判定部９ａと第２閾値判定部９ｂと電池セル異常検出部９ｃと電流センサ異常検出部９ｄとを備えている。
【００４６】
図２は、図１に示した電池ブロックの回路構成図で、互いに直列に接続された２つの電池ブロック１０ａ，１０ｂと、この電池ブロックに接続された充放電切替スイッチ６と、この充放電切替スイッチ６に接続された電流センサとしてのシャント抵抗５とから構成されている。
【００４７】
電池ブロック１０ａは、互いに並列に接続されている複数の電池セル１ａ〜１ｃと、この電池セル１ａ〜１ｃに流れる電流を検出するために設けられている電流センサ７ａ〜７ｃと、これら電池セル１ａ〜１ｃ及び電流センサ７ａ〜７ｃのグループに並列に接続されている放電回路３ａとスイッチ４ａとから構成されている。
【００４８】
また、電池ブロック１０ｂは、互いに並列に接続されている複数の電池セル２ａ〜２ｃと、この電池セル２ａ〜２ｃに流れる電流を検出するために設けられている電流センサ８ａ〜８ｃと、これら電池セル２ａ〜２ｃ及び電流センサ８ａ〜８ｃのグループに並列に接続されている放電回路３ｂとスイッチ４ｂとから構成されている。
【００４９】
また、電流センサ７ａ〜７ｃ及び８ａ〜８ｃによる検出信号は、制御部９に入力されるように構成されている。
【００５０】
また、上述したように、各電池ブロック１０ａ，１０ｂには、放電回路３ａ，３ｂが配置されており、必要時にスイッチ４ａ，４ｂを用いて使用される。さらに、通常全電流が流れる箇所に単一の電流センサ（シャント抵抗）５が配設されている。加えて、充放電時の切り替えを行う充放電スイッチ６を用いて、電流の進行方向を適宜安全に切り替えている。
【００５１】
その他にも、組電池の温度や電池セルの電圧を検出する電圧検出部（Ｖｍｉｄ）なども設けられ、その出力信号は、制御部９に入力されるように構成されている。また、制御部９は、温度や電圧検出部ならびに電流センサの検出結果に応じて、各電池セルの異常検出を行うように構成されている。
【００５２】
なお、この実施例では、電池ブロック１０ａ及び電池ブロック１０ｂを、直列に接続した組電池で説明しているが、本発明の適用範囲は、このような組電池に限定されるものではない。
【００５３】
図３は、本発明に係る組電池の動作を説明するための概念図である。図１に示した構成における制御部９による組電池の異常検出動作について以下に説明する。なお、説明を簡単にするために、周辺回路部分は省略し、電池セル部分のみの記載としてある。
【００５４】
図３において、電池セル１ａ〜１ｃ及び２ａ〜２ｃと、その電流センサ７ａ〜７ｃ及び８ａ〜８ｃの組み合わせを例に取り上げて説明する。電流センサ７ａ〜７ｃ及び８ａ〜８ｃの検出電流が、それぞれＩ１〜Ｉ６であったとする。
【００５５】
第１閾値判定部９ａは、電流センサ７ａ〜７ｃ及び８ａ〜８ｃにより検出された電流値Ｉ１〜Ｉ６を所定の閾値ＴＨ１と比較し、例えば、│Ｉ１−Ｉ２│＞ＴＨ１、かつ、│Ｉ３−Ｉ１│＞ＴＨ１の場合に、両式に共通して存在する電池セル１ａの電池異常であるか、電流センサ７ａの異常であることを判定するものである。
【００５６】
加えて、第２閾値判定部９ｂは、例えば、│（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）−（Ｉ４＋Ｉ５＋Ｉ６）│＞ＴＨ２の場合は、電流センサ７ａ〜７ｃ及び８ａ〜８ｃのいずれかが異常であり、│（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）−（Ｉ４＋Ｉ５＋Ｉ６）│＞ＴＨ２でない場合は、電池セル１ａ〜１ｃ及び２ａ〜２ｃのいずれかが異常であることを判定するものである。
【００５７】
これら第１閾値判定部９ａと第２閾値判定部９ｂの判定結果は、例えば上記のような所定の処理に基づき、それぞれ電池セル異常検出部９ｃと電流センサ異常検出部９ｄにより異常が検出される。
【００５８】
図４は、本発明に係る組電池の異常を検出する所定の処理を説明するためのフローチャートを示す図である。まず、電流センサ７ａ〜７ｃ及び８ａ〜８ｃの検出電流Ｉ１〜Ｉ６を読み取る（ステップＳ１）。次に、（Ｉ１−Ｉ２），（Ｉ２−Ｉ３），（Ｉ３−Ｉ１），（Ｉ４−Ｉ５），（Ｉ５−Ｉ６），（Ｉ６−Ｉ４）の絶対値が、所定の閾値ＴＨ１より大きいか否かを判定する（ステップＳ２〜Ｓ７）。正常な場合は、Ｉ１とＩ２とＩ３、Ｉ４とＩ５とＩ６は余り変わらない値であり、いずれの絶対値もＴＨ１より小さな値となる。│Ｉ１−Ｉ２│＞ＴＨ１、かつ、│Ｉ３−Ｉ１│＞ＴＨ１の場合は、両式に共通して存在する電池セル１ａの電池異常であるか、電流センサ７ａの異常であることがわかる（ステップＳ２１）。
【００５９】
同様に、│Ｉ１−Ｉ２│＞ＴＨ１、かつ、│Ｉ２−Ｉ３│＞ＴＨ１の場合は、両式に共通して存在する電池セル１ｂの電池異常であるか、電流センサ７ｂの異常であることがわかる（ステップＳ３１）。
【００６０】
同様に、│Ｉ２−Ｉ３│＞ＴＨ１、かつ、│Ｉ３−Ｉ１│＞ＴＨ１の場合は、両式に共通して存在する電池セル１ｃの電池異常であるか、電流センサ７ｃの異常であることがわかる（ステップＳ４１）。
【００６１】
同様に、│Ｉ４−Ｉ５│＞ＴＨ１、かつ、│Ｉ６−Ｉ４│＞ＴＨ１の場合は、両式に共通して存在する電池セル２ａの電池異常であるか、電流センサ８ａの異常であることがわかる（ステップＳ５１）。
【００６２】
同様に、│Ｉ４−Ｉ５│＞ＴＨ１、かつ、│Ｉ５−Ｉ６│＞ＴＨ１の場合は、両式に共通して存在する電池セル２ｂの電池異常であるか、電流センサ８ｂの異常であることがわかる（ステップＳ６１）。
【００６３】
同様に、│Ｉ５−Ｉ６│＞ＴＨ１、かつ、│Ｉ６−Ｉ４│＞ＴＨ１の場合は、両式に共通して存在する電池セル２ｃの電池異常であるか、電流センサ８ｃの異常であることがわかる（ステップＳ７１）。
【００６４】
次に、（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）と（Ｉ４＋Ｉ５＋Ｉ６）の差の絶対値が所定の閾値ＴＨ２より大きいか否かを判定する（ステップＳ９）。電流センサ出力のキャリブレーションなどを行っていれば、ＴＨ２は０になる。（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）と（Ｉ４＋Ｉ５＋Ｉ６）は同じ値となる筈であり、│（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）−（Ｉ４＋Ｉ５＋Ｉ６）│＞ＴＨ２の場合は、電流センサ７ａ〜７ｃ及び８ａ〜８ｃのいずれかが異常である（ステップＳ１０）。この場合には、部品交換勧告などが行なわれる（ステップＳ１１）。
【００６５】
また、│（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）−（Ｉ４＋Ｉ５＋Ｉ６）│＞ＴＨ２でない場合は、電池セル１ａ〜１ｃ及び２ａ〜２ｃのいずれかが異常である（ステップＳ１２）。この場合には、使用停止などの対策を勧告する（ステップＳ１３）。
【００６６】
このような所定の処理を行うことにより、上述した場合のように、電池セル１ａ〜１ｃ及び２ａ〜２ｃのいずれかが異常であるか、電流センサ７ａ〜７ｃ及び８ａ〜８ｃのいずれかが異常であるかの判断をすることができる。
【００６７】
以上の所定の処理より、│Ｉ１−Ｉ２│≦ＴＨ１、│Ｉ２−Ｉ３│≦ＴＨ１、│Ｉ３−Ｉ１│≦ＴＨ１、│Ｉ４−Ｉ５│≦ＴＨ１、│Ｉ５−Ｉ６│≦ＴＨ１、│Ｉ６−Ｉ４│≦ＴＨ１で、かつ、│（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）−（Ｉ４＋Ｉ５＋Ｉ６）│≦ＴＨ２の場合は、組電池は正常であると判定することができる。
【００６８】
なお、これらすべての組み合わせについて判定を行わなくても判定可能な場合があり、また、電流値Ｉ１〜Ｉ６の値そのものを検討することによって異常判定することも可能である。例えば、電池セルの仕様から、ある値以上の電流が流れると発火などの異常が発生する確率が増加すると分かっていれば、その値以下であるかどうかを判定すればよい。
【００６９】
以上の所定の処理は、組電池を機器に組込み、その機器の使用中に、あるタイミング毎に行うことができる。また、放電時のみならず組電池の充電時にも、同様の検証を行うことができる。
【００７０】
また、充放電開始時などの電流値が急激に増減する過渡的なタイミングの電流変化波形を利用することも可能である。例えば、電流の立ち上がり時間などを測定することで、電池セルの内部インピーダンスなどを算出でき、それを利用して異常検出を行うことも可能である。
【００７１】
また、組電池には一般的にシャント抵抗５のように、組電池全体に流れる電流を検知する電流センサが設けられているので、例えば、本実施例では、並列接続されている電池セルの１つについては電流センサを設けなくても計算で電流値を求めることができる。よって、例えば、電流センサ７ｃ及び８ｃは省略することも可能である。
【００７２】
電流センサ７ａ〜７ｃ及び８ａ〜８ｃは、磁気センサを用いた電圧降下のないものが望ましい。磁気センサとしては、ホール効果を利用したものや、磁気抵抗効果を利用したもの、磁気インピーダンス効果を利用したものなど様々なものが適用可能である。
【００７３】
図５は、本発明に係る磁気センサの実装部分を示す図である。プリント基板やフレキ基板などに設けられた、電池セルの電流路に電流が流れると、磁場が発生する。その磁場を検知可能な位置に磁気センサを配置する。本実施例では、電流路を跨ぐように磁気センサを配置した。磁気センサは、基板表面と平行で電流の進行方向に垂直な磁束密度を検出可能なものである。さらに、磁気シールドを設けて外乱磁場の影響を避けることも可能である。
【００７４】
磁気センサを用いた電流センサでは、電流路を磁性体で囲む閉磁路を形成するタイプが一般的であるが、閉磁路を設けない図５に示す例は小型で、組電池に内蔵しやすい。また、ホール効果を利用した素子は、感磁部を有する半導体薄膜を貫通する磁束密度を検出するので、本発明で用いるには、図５において基板表面と平行で電流の進行方向に垂直な磁束密度を検出するようにパッケージする必要がある。旭化成エレクトロニクス（株）のＨＱ−０６１１（製品名）などが好適である。
【００７５】
また、磁性体を用いて磁場の進行方向を変換することが可能であるので、通常のホール素子に磁性体薄膜を付帯したものなども適用可能である。また、磁性体を用いることで、電流から発生する磁場を増幅することができ、微弱な電流検出の場合も、好適に使用可能である。旭化成エレクトロニクス（株）のＨＷシリーズのホール素子が使用できる。
【００７６】
磁気センサ以外の電流センサとしては、シャント抵抗を利用することが考えられる。
【００７７】
以上の実施例では、各電池セルの電流を検知することで異常検知を行う例について説明したが、電流検知以外に、各電池セルの抵抗値を検出することでも同様の効果を奏することができる。各電池セルには、一般的に電圧モニタが付加されているので、各電池セルに流れる電流値が分かれば、電池セルの抵抗値を算出することができる。この抵抗値を用いて、電流値を用いた所定の処理と同様の所定の処理で、組電池の異常検出が可能である。
【００７８】
また、本実施例は、電池セルが３個並列の電池ブロックを２個直列に接続した例について説明したが、当然この構成に限定されるものではない。例えば、電池セルが２個並列の電池ブロックを３個直列に接続した組電池においても、同様の所定の処理を用いて異常検出が可能である。本発明の要旨は、各電池セルの電流検知を行うことで異常検出を容易に行える点にある。また、上述した所定の処理で組電池の異常を検出する制御部を、組電池に内包することもできる点にある。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明に係る組電池の異常検出装置の一実施例を説明するためのブロック構成図である。
【図２】図１に示した電池ブロックの回路構成図である。
【図３】本発明に係る組電池の動作を説明するための概念図である。
【図４】本発明に係る組電池の異常を検出する所定の処理を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図５】本発明に係る磁気センサの実装部分を示す図である。
【図６】従来の組電池の概略構成を示す回路構成図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ａ〜１ｃ，２ａ〜２ｃ  電池セル
３ａ，３ｂ  放電回路
４ａ，４ｂ  スイッチ
５  シャント抵抗
６  充放電スイッチ
７ａ〜７ｃ，８ａ〜８ｃ  電流センサ
９  制御部
９ａ  第１閾値判定部
９ｂ  第２閾値判定部
９ｃ  電池セル異常検出部
９ｄ  電流センサ異常検出部
１０ａ，１０ｂ  電池ブロック
１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃ  電池セル
１３ａ，１３ｂ  放電回路
１４ａ，１４ｂ  スイッチ
１５  シャント抵抗
１６  充放電切替スイッチ
【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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