(57)【要約】【課題】セルの異常を検出する回路の故障診断を行う。【解決手段】セルｓ１〜ｓｎの端子電圧と過充電判定しきい値電圧とに基づいて、対応するセルの過充電状態を検出する過充電検出回路ｂ１〜ｂｎのしきい値電圧と、セルｓ１〜ｓｎの端子電圧と過放電判定しきい値電圧とに基づいて、対応するセルの過放電状態を検出する過放電検出回路ｃ１〜ｃｎのしきい値電圧とを故障診断時に変更する。すなわち、故障が生じていない過充電検出回路ｂ１〜ｂｎと故障が生じていない過放電検出回路ｃ１〜ｃｎで必ずＨレベルの信号、または、Ｌレベルの信号が出力されるように、しきい値電圧を変更することによって、過充電検出回路ｂ１〜ｂｎおよび過放電検出回路ｃ１〜ｃｎの故障診断を行う。【選択図】図１
2004127663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電可能な複数のセルから構成される組電池の異常検出装置において、
前記複数のセルごとに設けられ、対応するセルの端子電圧と異常判定電圧とに基づいて、前記対応するセルの異常を検出する異常検出回路と、
前記異常判定電圧の電圧値を変更する判定電圧変更回路と、
前記判定電圧変更回路にて変更された異常判定電圧に基づいて前記異常検出回路で行われた異常検出結果に基づいて、前記異常検出回路の故障診断を行う故障診断回路とを備えることを特徴とする組電池の異常検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の組電池の異常検出装置において、
前記異常検出回路は、前記対応するセルの端子電圧が第１の過充電判定電圧以上になると前記対応するセルの過充電状態を検出する過充電検出回路と、前記対応するセルの端子電圧が第１の過放電判定電圧以下になると前記対応するセルの過放電状態を検出する過放電検出回路とを備え、
前記判定電圧変更回路は、前記第１の過充電判定電圧および前記第１の過放電判定電圧の電圧値を変更し、
前記故障診断回路は、前記判定電圧変更回路にて変更された第２の過充電判定電圧に基づいて前記過充電検出回路にて行われた過充電判定結果と、前記判定電圧変更回路にて変更された第２の過放電判定電圧に基づいて前記過放電検出回路にて行われた過放電判定結果とに基づいて、前記過充電検出回路および前記過放電検出回路の故障診断を行うことを特徴とする組電池の異常検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の組電池の異常検出装置において、
前記判定電圧変更回路は、前記第２の過充電判定電圧を前記第１の過放電判定電圧より低くなるように設定することを特徴とする組電池の異常検出装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の組電池の異常検出装置において、
前記判定電圧変更回路は、前記第２の過放電判定電圧を前記第１の過充電判定電圧より高くなるように設定することを特徴とする組電池の異常検出装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の組電池の異常検出装置において、
前記複数の過充電検出回路の出力信号と前記複数の過放電検出回路の出力信号との論理和を算出する論理和算出回路と、
前記複数の過充電検出回路の出力信号と前記複数の過放電検出回路の出力信号との論理積を算出する論理積算出回路と、
前記論理和算出回路の出力と前記論理積算出回路の出力とを切り換える切り換え回路とをさらに備え、
前記切り換え回路は、前記複数のセルの過充電状態および過放電状態を検出する際には前記論理和算出回路の出力を選択し、前記過充電検出回路および前記過放電検出回路の故障診断を行う際には前記論理積算出回路の出力を選択することを特徴とする組電池の異常検出装置。
【請求項６】
請求項２に記載の組電池の異常検出装置において、
前記判定電圧変更回路は、前記第２の過充電判定電圧を前記第１の過充電判定電圧より高くなるように設定することを特徴とする組電池の異常検出装置。
【請求項７】
請求項２または６に記載の組電池の異常検出装置において、
前記判定電圧変更回路は、前記第２の過放電判定電圧を前記第１の過放電判定電圧より低くなるように設定することを特徴とする組電池の異常検出装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の組電池の異常検出装置において、
前記複数の過充電検出回路の出力信号と前記複数の過放電検出回路の出力信号との論理和を算出する論理和算出回路と、
前記複数の過充電検出回路の出力信号と前記複数の過放電検出回路の出力信号との論理積を算出する論理積算出回路と、
前記論理和算出回路の出力と前記論理積算出回路の出力とを切り換える切り換え回路とをさらに備え、
前記切り換え回路は、前記過充電検出回路および前記過放電検出回路の故障診断を行う際には前記論理和算出回路の出力を選択することを特徴とする組電池の異常検出装置。
【請求項９】
請求項５または８に記載の組電池の異常検出装置において、
前記判定電圧変更回路による判定電圧の変更と、前記切り換え回路による切り換えとを共通の信号に基づいて行うことを特徴とする組電池の異常検出装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の組電池の異常検出装置において、
前記故障診断回路による故障診断は、前記組電池の異常検出装置の始動時、前記複数のセルの異常を示す信号が出力されていない時、および、前記組電池の充放電が所定期間以上休止している時のうちのいずれかであることを特徴とする組電池の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のセルを直列に接続して構成される組電池の異常を検出する装置に関し、特に異常検出回路の故障診断機能を備えた組電池の異常検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数のセルを直列に接続して構成される組電池の過充電状態や過放電状態などの異常を検出する装置において、組電池の保護回路の故障診断を行う装置が知られている。例えば、特開平１１−２５２８０９号公報では、組電池の総電圧を検出するとともに個々のセルの電圧を検出し、全てのセル電圧の加算値と組電池の総電圧とを比較することによって、組電池の保護回路の故障診断を行っている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２５２８０９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の故障診断方法では、個々のセルの電圧を検出する装置において、ある１つの電圧検出装置がプラス側に、別の１つの電圧検出装置がマイナス側に電圧を誤検出してしまう場合では、セル電圧の加算値において誤差が相殺されて、保護回路の故障が検出されないという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、組電池の過充電状態または過放電状態を検出する装置の故障を確実に検出する組電池の異常検出装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による組電池の異常検出装置は、充電可能な複数のセルから構成される組電池の異常検出装置であって、複数のセルごとに設けられ、対応するセルの端子電圧と異常判定電圧とに基づいて、対応するセルの異常を検出する異常検出回路と、異常判定電圧の電圧値を変更する判定電圧変更回路と、判定電圧変更回路にて変更された異常判定電圧に基づいて異常検出回路で行われた異常検出結果に基づいて、異常検出回路の故障診断を行う故障診断回路とを備えることにより、上記目的を達成する。
【０００７】
【発明の効果】
本発明による組電池の異常検出装置によれば、セルの端子電圧と異常判定電圧とに基づいて対応するセルの異常を検出する異常検出回路の異常判定電圧を変更し、変更後の異常判定電圧に基づいて異常検出回路で行われた異常検出結果に基づいて、異常検出回路の故障診断を行うので、異常検出回路の故障を確実に検出することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による組電池の異常検出装置の一実施の形態の構成を示す図である。組電池１は、充放電可能なｎ個のセルｓ１〜ｓｎを直列に接続して構成される。電流バイパス回路ａ１〜ａｎ、過充電検出回路ｂ１〜ｂｎ、過放電検出回路ｃ１〜ｃｎ、オア回路ｄ１〜ｄｎ、アンド回路ｅ１〜ｅｎ、スイッチ回路ｆ１〜ｆｎは、各セルごとに設けられている。
【０００９】
電流バイパス回路ａ１〜ａｎは、対応するセルの端子電圧が第１の所定電圧Ｖ１より上昇して満充電に近い状態になったことを検出して、対応するセルｓ１〜ｓｎに流れる電流の一部をバイパスする回路である。すなわち、各セルによりＤＯＤ（放電深度）が異なるので、満充電に近い状態まで充電されたセルに接続された電流バイパス回路の電流バイパス機能を作動させて、セルに流れる充電電流を低下させるとともに、他のセルの充電を継続させることにより、各セル間の容量バラツキを抑制することができる。
【００１０】
過充電検出回路ｂ１〜ｂｎは、対応するセルｓ１〜ｓｎの端子電圧が第２の所定電圧Ｖ２０より上昇して過充電になったことを検出する。また、過放電検出回路ｃ１〜ｃｎは、対応するセルｓ１〜ｓｎの端子電圧が第３の所定電圧Ｖ３０より下降して過放電になったことを検出する。過充電検出回路ｂ１〜ｂｎおよび過放電検出回路ｃ１〜ｃｎの検出結果は、オア回路ｄ１〜ｄｎおよびアンド回路ｅ１〜ｅｎに入力される。
【００１１】
オア回路ｄ１〜ｄｎは、過充電検出回路ｂ１〜ｂｎの検出結果と過放電検出回路ｃ１〜ｃｎの検出結果との論理和を算出する。アンド回路ｅ１〜ｅｎは、過充電検出回路ｂ１〜ｂｎの検出結果と過放電検出回路ｃ１〜ｃｎの検出結果との論理積を算出する。スイッチ回路ｆ１〜ｆｎは、オア回路ｄ１〜ｄｎの出力とアンド回路ｅ１〜ｅｎの出力のうちのいずれか一方を選択する切り換え回路である。スイッチの切り換えは、後述する充放電制御回路１３からの信号に基づいて行われ、Ｌ（ロー）レベルの信号が入力された時にオア回路ｄ１〜ｄｎの出力を選択し、Ｈ（ハイ）レベルの信号が入力された時にアンド回路ｅ１〜ｅｎの出力を選択する。スイッチ回路ｆ１〜ｆｎで選択された方の論理演算結果は、オア回路１０およびアンド回路１１に入力される。
【００１２】
オア回路１０は、全てのスイッチ回路ｆ１〜ｆｎにて選択された方の論理演算結果の論理和を算出する。アンド回路は、全てのスイッチ回路ｆ１〜ｆｎにて選択された方の論理演算結果の論理積を算出する。スイッチ回路１２は、オア回路１０の出力とアンド回路１１の出力のうちのいずれか一方を選択する切り換え回路である。スイッチの切り換えは、後述する充放電制御回路１３からの信号に基づいて行われ、Ｌレベルの信号が入力された時にオア回路１０の出力を選択し、Ｈレベルの信号が入力された時にアンド回路１１の出力を選択する。スイッチ回路ｆ１〜ｆｎで選択された方の論理演算結果は、充放電制御回路１３に入力される。
【００１３】
充放電制御回路１３は、オア回路１０またはアンド回路１１からの信号に基づいて、組電池１の充放電を制御する。また、充放電制御回路１３は、過充電検出回路ｂ１〜ｂｎおよび過放電検出回路ｃ１〜ｃｎの故障診断を行うために、２つの診断信号Ａ，Ｂを出力する。
【００１４】
アンド回路１４は、診断信号Ｂをインバータ１５で反転させた信号と診断信号Ａとの論理積を算出する。従って、診断信号ＡがＨレベルであり、診断信号ＢがＬレベルの時にＨレベルの信号を出力し、診断信号Ａ，Ｂがそれ以外の組み合わせの場合にはＬレベルの信号を出力する。
【００１５】
図２は、セルｓ２に接続される電流バイパス回路ａ２、過充電検出回路ｂ２および過放電検出回路ｃ２の詳細な構成を示す図である。電流バイパス回路ａ２は、コンパレータ（電圧比較器）Ｇ１と、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３と、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ１と、インバータＩＮＶ１とを備える。コンパレータＧ１の−端子には、対応するセルｓ２の端子電圧Ｖｃが印加され、＋端子には電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ１２と抵抗Ｒ１３とで分割した電圧Ｖ１（＝Ｖｃｃ・Ｒ１３／（Ｒ１２＋Ｒ１３））が印加される。コンパレータＧ１の出力端子は、インバータＩＮＶ１を介してＭＯＳトランジスタＱ１のゲート端子と接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ１のソース端子はセルｓ２の負極と接続され、ドレイン端子は抵抗Ｒ１１を介してセルｓ２の正極と接続されている。
【００１６】
なお、コンパレータＧ１は、−端子に印加される端子電圧Ｖｃが＋端子に印加される基準となる第１の電圧Ｖ１よりも高い場合に、Ｌレベルの信号を出力する。このとき、ＭＯＳトランジスタＱ１のゲート端子には、インバータＩＮＶ１を介してＨレベルの信号が入力されるので、ＭＯＳトランジスタＱ１がオンして電流バイパス回路ａ２の電流バイパス機能が作動する。すなわち、第１の所定電圧Ｖ１は、セルｓ１に流れる充電電流をバイパスさせるためのしきい値電圧であり、予め実験等により求めておく。従って、抵抗Ｒ１２および抵抗Ｒ１３は、電圧Ｖ１を実現できるように設定する必要がある。
【００１７】
過充電検出回路ｂ２は、コンパレータＧ２と、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ２と、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ３と、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ２４と、インバータＩＮＶ２，ＩＮＶ３とを備える。セルｓ２の過充電を検出する際には、充放電制御回路１３からともにＬレベルの診断信号Ａ，Ｂが出力される。この場合、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ２のゲート端子には、インバータＩＮＶ３を介してＨレベルの信号が入力され、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ２のゲート端子にはＬレベルの信号が入力されるので、ＭＯＳトランジスタＱ２，Ｑ３は共にオフとなる。従って、コンパレータＧ２の−端子には、対応するセルｓ２の端子電圧Ｖｃが印加され、＋端子には電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ２１，２２，２３，２４で分割した電圧Ｖ２０（＝Ｖｃｃ・（Ｒ２３＋Ｒ２４）／（Ｒ２１＋Ｒ２２＋Ｒ２３＋Ｒ２４））が印加される。
【００１８】
コンパレータＧ２は、セルｓ２の端子電圧Ｖｃが過充電を検出するためのしきい値電圧Ｖ２０よりも高い場合にＬレベルの信号を出力する。コンパレータＧ２の出力は、インバータＩＮＶ２を介してオア回路ｄ２およびアンド回路ｅ２に入力される。なお、インバータＩＮＶ２を介して出力される信号が過充電検出回路ｂ２の出力となる。
【００１９】
過放電検出回路ｃ２は、コンパレータＧ３と、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ４と、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ５と、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３，Ｒ３４と、インバータＩＮＶ４とを備える。セルｓ２の過放電状態を検出する際には、充放電制御回路１３からともにＬレベルの診断信号Ａ，Ｂが出力される。この場合、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ４のゲート端子には、インバータＩＮＶ４を介してＨレベルの信号が入力され、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ５のゲート端子にはＬレベルの信号が入力されるので、ＭＯＳトランジスタＱ４，Ｑ５は共にオフとなる。従って、コンパレータＧ３の−端子には、対応するセルｓ２の端子電圧Ｖｃが印加され、＋端子には電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ３１，３２，３３，３４で分割した電圧Ｖ３０（＝Ｖｃｃ・（Ｒ３３＋Ｒ３４）／（Ｒ３１＋Ｒ３２＋Ｒ３３＋Ｒ３４））が印加される。
【００２０】
コンパレータＧ３は、セルｓ２の端子電圧Ｖｃが過放電を検出するためのしきい値電圧Ｖ３０よりも低い場合にＨレベルの信号を出力する。コンパレータＧ３から出力される信号はそのまま過放電検出回路ｃ２の出力となるので、セルｓ２の過放電状態が検出された時には、過放電検出回路ｃ２からＨレベルの信号が出力される。コンパレータＧ３の出力は、オア回路ｄ２およびアンド回路ｅ２に入力される。
【００２１】
すなわち、セルｓ２の過充電および過放電を検出する際には、充放電制御回路１３からともにＬレベルの診断信号Ａ，Ｂが出力される。このとき、アンド回路１４（図１参照）の出力はＬレベルとなるので、スイッチ回路ｆ２はオア回路ｄ２からの出力を選択する。従って、過充電検出回路ｂ２にてＨレベルの信号が出力される場合（過充電状態）、または、過放電検出回路ｃ２にてＨレベルの信号が出力される場合（過放電状態）には、オア回路ｄ２を介してＨレベルの信号が出力される。スイッチ回路１２は、アンド回路１４からのＬレベルの信号に基づいて、オア回路１０の出力を選択するので、Ｈレベルの信号が充放電制御回路１３に入力される。これにより、充放電制御回路１３は、セルｓ２の過充電または過放電などの異常を検出することができる。
【００２２】
なお、上述したしきい値電圧Ｖ１，Ｖ２０，Ｖ３０の大小関係は、Ｖ２０＞Ｖ１＞Ｖ３０となっている。
【００２３】
−過充電検出回路および過放電検出回路の故障診断−
本実施の形態における組電池の異常検出装置では、過充電検出回路ｂ１〜ｂｎの過充電判定しきい値電圧Ｖ２０、および、過放電検出回路ｃ１〜ｃｎの過放電判定しきい値電圧Ｖ３０を変更することにより、過充電検出回路ｂ１〜ｂｎと過放電検出回路ｃ１〜ｃｎの故障診断を行う。故障診断は、本実施の形態における組電池の異常検出装置の始動時（電源投入時）、セルｓ１〜ｓｎの異常（過充電または過放電）を示す信号が出力されていない時、または、組電池１の充放電がある期間以上休止している時に行われる。
【００２４】
過充電検出回路ｂ１〜ｂｎおよび過放電検出回路ｃ１〜ｃｎの故障診断を行う際には、充放電制御回路１３は、一方をＨレベル、他方をＬレベルとする診断信号Ａ，Ｂを出力する。初めに診断信号ＡをＨレベルとし、診断信号ＢをＬレベルとした場合の故障診断方法について説明する。
【００２５】
≪（Ａ，Ｂ）＝（Ｈ，Ｌ）の場合≫
充放電制御回路１３からＨレベルの診断信号Ａが出力されると、過充電検出回路ｂ２内のＮ型ＭＯＳトランジスタＱ３のゲート端子にはＨレベルの信号が入力されるので、ＭＯＳトランジスタＱ３はオンする。ただし、診断信号ＢはＬレベルであるから、ＭＯＳトランジスタＱ２はオフしたままである。この場合、ＭＯＳトランジスタＱ３がオンすることにより、コンパレータＧ２の＋端子には、電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３で分割した電圧Ｖ２１（＝Ｖｃｃ・Ｒ２３／（Ｒ２１＋Ｒ２２＋Ｒ２３））が印加される。
【００２６】
この電圧Ｖ２１が過放電検出回路ｃ２の過放電判定しきい値電圧Ｖ３０より低くなるように、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４およびＲ３１〜Ｒ３４の抵抗値を定めておく。過充電でも過放電でもない通常の状態におけるセルｓ２の電圧Ｖｃは、過充電判定しきい値電圧Ｖ２０より低く、過放電判定しきい値電圧Ｖ３０より高いので、コンパレータＧ２の−端子に印加される電圧Ｖｃは、＋端子に印加される電圧Ｖ２１より高くなる。従って、コンパレータＧ２の出力はＬレベルとなり、インバータＩＮＶ２を介して過充電検出回路ｂ２から出力される信号は、Ｈレベルとなる。
【００２７】
次に過放電検出回路ｃ２の動作について説明する。Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ４のゲート端子には、インバータＩＮＶ４を介してＬレベルの信号が入力されるので、ＭＯＳトランジスタＱ４はオンする。一方、診断信号ＢはＬレベルなので、ＭＯＳトランジスタＱ５はオフのままである。この場合、ＭＯＳトランジスタＱ４がオンすることにより、コンパレータＧ３の＋端子には、電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ３２，Ｒ３３，Ｒ３４で分割した電圧Ｖ３１（＝Ｖｃｃ・（Ｒ３３＋Ｒ３４）／（Ｒ３２＋Ｒ３３＋Ｒ３４））が印加される。
【００２８】
この電圧Ｖ３１が過充電検出回路ｂ２の過充電判定しきい値電圧Ｖ２０より高くなるように、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４およびＲ３１〜Ｒ３４の抵抗値を定めておく。上述したように、通常の状態におけるセルｓ２の電圧Ｖｃは、過充電判定しきい値電圧Ｖ２０より低く、過放電判定しきい値電圧Ｖ３０より高いので、コンパレータＧ３の−端子に印加される電圧Ｖｃは、＋端子に印加される電圧Ｖ３１より低くなる。従って、コンパレータＧ３の出力は、セルｓ２が過放電状態であることを示すＨレベルとなる。
【００２９】
診断信号ＡがＨレベル、診断信号ＢがＬレベルの時には、アンド回路１４の２つの入力端子にはともにＨレベルの信号が入力されるので、出力端子からはＨレベルの信号が出力される。従って、スイッチ回路ｆ２は、アンド回路ｅ２の出力を選択する。上述したように、過充電検出回路ｂ２および過放電検出回路ｃ２からは、共にＨレベルの信号が出力されるので、アンド回路ｅ２からはＨレベルの信号が出力される。
【００３０】
スイッチ回路１２は、アンド回路１４から出力されるＨレベルの信号に基づいて、アンド回路１１の出力を選択する。上述したように、アンド回路ｅ２からは、Ｈレベルの信号が出力されるので、アンド回路１１の複数の入力端子のうちの１つには、Ｈレベルの信号が入力される。図２では、セルｓ２に対応して設けられている過充電検出回路ｂ２および過放電検出回路ｃ２について説明したが、他の過充電検出回路ｂ１，ｂ３〜ｂｎおよび過放電検出回路ｃ１，ｃ３〜ｃｎについても同様の動作が行われる。すなわち、アンド回路１１には、アンド回路ｅ１〜ｅｎからＨレベルの信号がそれぞれ入力されるので、出力端子からはＨレベルの信号が出力されて、充放電制御回路１３に入力される。
【００３１】
このように、過充電検出回路ｂ１〜ｂｎの過充電判定しきい値電圧を、通常のセル異常検出時の過放電判定しきい値電圧Ｖ３０より低いＶ２１とすることにより、過充電検出回路ｂ１〜ｂｎからは強制的にＨレベルの信号（過充電状態）が出力される。また、過放電検出回路ｃ１〜ｃｎの過放電判定しきい値電圧を、通常のセル異常検出時の過充電判定しきい値電圧Ｖ２０より高いＶ３１とすることにより、過放電検出回路ｃ１〜ｃｎからは強制的にＨレベルの信号（過放電状態）が出力される。これにより、上述したように、充放電制御回路１３にＨレベルの信号が入力される。
【００３２】
これに対して、例えば、コンパレータＧ２の故障などにより、過充電検出回路ｂ２が故障しており、過充電検出回路ｂ２からＬレベルの信号（正常状態）が出力される場合には、アンド回路ｅ２の出力はＬレベルとなるので、アンド回路１１から充放電制御回路１３に入力される信号もＬレベルとなる。また、例えば、コンパレータＧ３の故障などにより、過放電検出回路ｃ２が故障しており、過放電検出回路ｃ２からＬレベルの信号（正常状態）が出力される場合にも、アンド回路ｅ２の出力はＬレベルとなるので、アンド回路１１から充放電制御回路１３に入力される信号もＬレベルとなる。
【００３３】
すなわち、充放電制御回路１３は、Ｈレベルの診断信号ＡとＬレベルの診断信号Ｂとを出力した際に、Ｈレベルの信号が入力されれば、過充電検出回路ｂ１〜ｂｎおよび過放電検出回路ｃ１〜ｃｎは正常であり、Ｌレベルの信号が入力された場合には、いずれかの過充電検出回路ｂ１〜ｂｎまたは過放電検出回路ｃ１〜ｃｎが故障していると判断する。
【００３４】
≪（Ａ，Ｂ）＝（Ｌ，Ｈ）の場合≫
次に、診断信号ＡをＬレベルとし、診断信号ＢをＨレベルとした場合の故障診断方法について説明する。なお、本実施の形態における組電池の異常検出装置では、初めに（Ｈ，Ｌ）の組み合わせの診断信号（Ａ，Ｂ）を出力して、過充電検出回路ｂ１〜ｂｎおよび過放電検出回路ｃ１〜ｃｎの故障診断を行った後に、後述する（Ｌ，Ｈ）の組み合わせの診断信号（Ａ，Ｂ）を出力する。
【００３５】
まず、過充電検出回路ｂ２の動作について説明する。充放電制御回路１３からＨレベルの診断信号Ｂが出力されると、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ２のゲート端子にはＬレベルの信号が入力されるので、ＭＯＳトランジスタＱ２はオンする。一方、診断信号ＡはＬレベルであるから、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ３はオフとなる。この場合、ＭＯＳトランジスタＱ２がオン、ＭＯＳトランジスタＱ３がオフすることにより、コンパレータＧ２の＋端子には、電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ２４で分割した電圧Ｖ２２（＝Ｖｃｃ・（Ｒ２３＋Ｒ２４）／（Ｒ２２＋Ｒ２３＋Ｒ２４）が印加される。
【００３６】
この電圧Ｖ２２が過充電判定しきい値電圧Ｖ２０より高くなるように、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４の抵抗値を定めておく。過充電でも過放電でもない通常の状態におけるセルｓ２の電圧Ｖｃは、過充電判定しきい値電圧Ｖ２０より低く、過放電判定しきい値電圧Ｖ３０より高いので、コンパレータＧ２の−端子に印加される電圧Ｖｃは、＋端子に印加される電圧Ｖ２２より低くなる。従って、コンパレータＧ２の出力はＨレベルとなるので、インバータＩＮＶ２を介して過充電検出回路ｂ２から出力される信号はＬレベルとなる。
【００３７】
次に過放電検出回路ｃ２の動作について説明する。Ｐ型ＭＯＳトランジスタＱ４のゲート端子には、インバータＩＮＶ４を介してＨレベルの信号が入力されるので、ＭＯＳトランジスタＱ４はオフする。一方、診断信号ＢはＨレベルなので、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ５はオンする。この場合、ＭＯＳトランジスタＱ４がオフ、Ｑ５がオンすることにより、コンパレータＧ３の＋端子には、電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３で分割した電圧Ｖ３２（＝Ｖｃｃ・Ｒ３３／（Ｒ３１＋Ｒ３２＋Ｒ３３））が印加される。
【００３８】
この電圧Ｖ３２が過放電検出回路ｃ２の過放電判定しきい値電圧Ｖ３０より低くなるように、Ｒ３１〜Ｒ３４の抵抗値を定めておく。上述したように、通常の状態におけるセルｓ２の電圧Ｖｃは、過充電判定しきい値電圧Ｖ２０より低く、過放電判定しきい値電圧Ｖ３０より高いので、コンパレータＧ３の−端子に印加される電圧Ｖｃは、＋端子に印加される電圧Ｖ３２より高くなる。従って、コンパレータＧ３、すなわち、過放電検出回路ｃ２の出力はＬレベルとなる。
【００３９】
診断信号ＡがＬレベル、診断信号ＢがＨレベルの時には、アンド回路１４の２つの入力端子にはともにＬレベルの信号が入力されるので、出力端子からはＬレベルの信号が出力される。従って、スイッチ回路ｆ２は、オア回路ｄ２の出力を選択する。上述したように、過充電検出回路ｂ２および過放電検出回路ｃ２からは共にＬレベルの信号が出力されるので、オア回路ｄ２からはＬレベルの信号が出力される。他の過充電検出回路ｂ１，ｂ３〜ｂｎ、過放電検出回路ｃ１，ｃ３〜ｃｎ、スイッチ回路ｆ１，ｆ３〜ｆｎの動作についても同じである。このとき、スイッチ回路１２は、オア回路１０からの出力を選択するので、オア回路１０は、複数の入力端子に入力されるＬレベルの信号の論理和を算出する。すなわち、オア回路１０から充放電制御回路１３には、Ｌレベルの信号が入力される。
【００４０】
このように、過充電検出回路ｂ１〜ｂｎの過充電判定しきい値電圧を、通常のセル異常検出時の過充電判定しきい値電圧Ｖ２０より高いＶ２２とすることにより、過充電検出回路ｂ１〜ｂｎからは強制的にＬレベルの信号（正常状態）が出力される。また、過放電検出回路ｃ１〜ｃｎの過放電判定しきい値電圧を、通常のセル異常検出時の過放電判定しきい値電圧Ｖ３０より低いＶ３２とすることにより、過放電検出回路ｃ１〜ｃｎからは強制的にＬレベルの信号（正常状態）が出力される。これにより、上述したように、充放電制御回路１３にＬレベルの信号が入力される。
【００４１】
これに対して、例えば、コンパレータＧ２の故障などにより、過充電検出回路ｂ２が故障しており、過充電検出回路ｂ２からＨレベルの信号（過充電状態）が出力される場合には、オア回路ｄ２の出力はＨレベルとなるので、オア回路１０から充放電制御回路１３に入力される信号もＨレベルとなる。また、例えば、コンパレータＧ３の故障などにより、過放電検出回路ｃ２が故障しており、過放電検出回路ｃ２からＨレベルの信号（過放電状態）が出力される場合にも、オア回路ｄ２の出力はＨレベルとなるので、オア回路１０から充放電制御回路１３に入力される信号もＨレベルとなる。
【００４２】
すなわち、充放電制御回路１３は、Ｌレベルの診断信号ＡとＨレベルの診断信号Ｂとを出力した際に、Ｌレベルの信号が入力されれば、過充電検出回路ｂ１〜ｂｎおよび過放電検出回路ｃ１〜ｃｎは正常であり、Ｈレベルの信号が入力された場合には、いずれかの過充電検出回路ｂ１〜ｂｎまたは過放電検出回路ｃ１〜ｃｎが故障していると判断する。
【００４３】
図３は、充放電制御回路１３から出力される診断信号Ａ，Ｂの信号レベルの組み合わせと、電流バイパス回路ａ１〜ａｎで用いられるバイパス電圧Ｖ１、過充電検出回路ｂ１〜ｂｎで用いられる過充電判定しきい値電圧Ｖ２０〜Ｖ２３、および、過放電検出回路ｃ１〜ｃｎで用いられる過放電判定しきい値電圧Ｖ３０〜Ｖ３３の関係をまとめた図である。図３には、診断信号Ａ，Ｂが共にＨレベルの場合のしきい値電圧Ｖ２３，Ｖ３３も示しているが、本実施の形態における組電池の異常検出装置では用いない。
【００４４】
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、過充電判定しきい値電圧Ｖ２０〜Ｖ２３、および、過放電判定しきい値電圧Ｖ３０〜Ｖ３３の関係を図示したものである。図４（ａ）は、通常時の過充電判定しきい値電圧Ｖ２０と過放電判定しきい値電圧Ｖ３０を、図４（ｂ）は、診断信号（Ａ，Ｂ）が（Ｈ，Ｌ）の場合の判定しきい値電圧を、図４（ｃ）は、診断信号（Ａ，Ｂ）が（Ｌ，Ｈ）の場合の判定しきい値電圧をそれぞれ示す。なお、図中の●は、各セルの電圧バラツキを示している。
【００４５】
以上、一実施の形態における組電池の異常検出装置によれば、複数のセルｓ１〜ｓｎごとに設けられた過充電検出回路ｂ１〜ｂｎで用いられる過充電判定しきい値電圧、および、過放電検出回路ｃ１〜ｃｎで用いられる過放電判定しきい値電圧を変更することにより、確実に過充電検出回路ｂ１〜ｂｎおよび過放電検出回路ｃ１〜ｃｎの故障を検出することができる。すなわち、故障診断時に、過充電判定しきい値電圧を通常の過放電判定しきい値電圧Ｖ３０より低い電圧Ｖ２１に設定するとともに、過放電判定しきい値電圧を通常の過充電判定しきい値電圧Ｖ２０より高い電圧Ｖ３１に設定することにより、過充電検出回路ｂ１〜ｂｎおよび過放電検出回路ｃ１〜ｃｎからは、必ずセルの異常（過充電状態または過放電状態）を示す信号が出力される。逆に、セルの異常を示す信号が出力されなければ、複数の過充電検出回路ｂ１〜ｂｎおよび過放電検出回路ｃ１〜ｃｎのうちのいずれかが故障していると判断することができる。
【００４６】
また、故障診断時に、過充電判定しきい値電圧を通常の過充電判定しきい値電圧Ｖ２０より高い電圧Ｖ２２に設定するとともに、過放電判定しきい値電圧を通常の過放電判定しきい値電圧Ｖ３０より低い電圧Ｖ３２に設定することにより、過充電検出回路ｂ１〜ｂｎおよび過放電検出回路ｃ１〜ｃｎからは、必ずセルの異常（過充電状態または過放電状態）を示す信号（Ｈレベル）が出力されない。逆に、セルの異常を示す信号が出力されれば、複数の過充電検出回路ｂ１〜ｂｎおよび過放電検出回路ｃ１〜ｃｎのうちのいずれかが故障していると判断することができる。
【００４７】
本実施の形態における組電池の異常検出装置では、複数の過充電検出回路ｂ１〜ｂｎの出力信号と過放電検出回路ｃ１〜ｃｎの出力信号との論理積を算出するアンド回路ｅ１〜ｅｎ，１１と、論理和を算出するオア回路ｄ１〜ｄｎ，１０とを備えている。セルの過充電状態および過放電状態を検出する際には、オア回路ｄ１〜ｄｎ，１０からの出力信号を選択しているが、過充電判定しきい値電圧をＶ２１に設定し、過放電判定しきい値電圧をＶ３１に設定した時は、スイッチ回路ｆ１〜ｆｎ，１２を用いて、アンド回路ｅ１〜ｅｎ，１１からの出力信号を選択する。これにより、いずれか１つの過充電検出回路ｂ１〜ｂｎまたは過放電検出回路ｃ１〜ｃｎからＬレベルの信号が出力された時は、アンド回路１１から充放電制御回路１３に入力される信号もＬレベルとなるので、確実に過充電検出回路ｂ１〜ｂｎまたは過放電検出回路ｃ１〜ｃｎの故障を検出することができる。
【００４８】
また、過充電判定しきい値電圧をＶ２２に設定し、過放電判定しきい値電圧をＶ３２に設定した時は、スイッチ回路ｆ１〜ｆｎ，１２を用いて、オア回路ｄ１〜ｄｎ，１０からの出力信号を選択する。これにより、いずれか１つの過充電検出回路ｂ１〜ｂｎまたは過放電検出回路ｃ１〜ｃｎからＨレベルの信号が出力された時は、オア回路１０から充放電制御回路１３に入力される信号もＨレベルとなるので、確実に過充電検出回路ｂ１〜ｂｎまたは過放電検出回路ｃ１〜ｃｎの故障を検出することができる。
【００４９】
すなわち、本実施の形態における組電池の異常検出装置によれば、過充電検出回路ｂ１〜ｂｎおよび過放電検出回路ｃ１〜ｃｎの故障診断を行うための新たな回路を追加する必要が無く、異常検出回路ｂ１〜ｂｎ，ｃ１〜ｃｎの異常判定しきい値を変更することにより、確実に故障診断を行うことができる。
【００５０】
上述した一実施の形態における組電池の異常検出装置では、（Ｈ，Ｌ）の組み合わせの診断信号（Ａ，Ｂ）を出力して、過充電検出回路ｂ１〜ｂｎおよび過放電検出回路ｃ１〜ｃｎの故障診断を行った後に、（Ｌ，Ｈ）の組み合わせの診断信号（Ａ，Ｂ）を出力して故障診断を行った。これにより、過充電検出回路ｂ１〜ｂｎまたは過放電検出回路ｃ１〜ｃｎの故障診断の精度をさらに高めることができる。
【００５１】
また、上述した過充電判定しきい値電圧Ｖ２１，Ｖ２２および過放電判定しきい値電圧Ｖ３１，Ｖ３２の変更と、アンド回路ｅ１〜ｅｎ，１１からの出力信号とオア回路ｄ１〜ｄｎ，１０からの出力信号との切り換えを、共通の診断信号Ａ，Ｂに基づいて行うので、信号線の省線化を図ることができる。
【００５２】
過充電検出回路ｂ１〜ｂｎおよび過放電検出回路ｃ１〜ｃｎの故障診断は、本実施の形態における組電池の異常検出装置の始動時（電源投入時）、セルｓ１〜ｓｎの異常（過充電または過放電）を示す信号が出力されていない時、または、組電池１の充放電がある期間以上休止している時に行われる。これにより、セルの端子電圧が安定している時に故障診断が実施されるので、さらに精度良く故障診断を行うことができる。
【００５３】
本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、上述した一実施の形態では、（Ｈ，Ｌ）の組み合わせの診断信号（Ａ，Ｂ）を出力して故障診断を行った後に、（Ｌ，Ｈ）の組み合わせの診断信号（Ａ，Ｂ）を出力したが、いずれか一方のみでも故障診断を行うことはできる。しかし、（Ｈ，Ｌ）および（Ｌ，Ｈ）の組み合わせの診断信号（Ａ，Ｂ）を出力して故障診断を行う場合に比べると、故障診断の精度は低くなる。
【００５４】
また、（Ｈ，Ｌ）の組み合わせの診断信号（Ａ，Ｂ）を出力した場合の過充電判定しきい値電圧Ｖ２１を通常の過放電判定しきい値電圧Ｖ３０より低い値とし、過放電判定しきい値電圧Ｖ３１を通常の過充電判定しきい値電圧Ｖ２０より高い値としたが、必ずしもこのような関係が保たれることは必要ではない。すなわち、故障診断時の過充電判定しきい値電圧Ｖ２１の設定により、故障が生じていない過充電検出回路ｂ１〜ｂｎで必ずＨレベルの信号（過充電状態）が出力されるとともに、故障診断時の過放電判定しきい値電圧Ｖ３１の設定により、故障が生じていない過放電検出回路ｃ１〜ｃｎで必ずＨレベルの信号（過放電状態）が出力されるように、判定しきい値電圧Ｖ２１，Ｖ３１が設定されればよい。
【００５５】
同様に、（Ｌ，Ｈ）の組み合わせの診断信号（Ａ，Ｂ）を出力した場合の過放電判定しきい値電圧Ｖ２２を通常の過充電判定しきい値電圧Ｖ２０より高い値とし、過放電判定しきい値電圧Ｖ３２を通常の過放電判定しきい値電圧Ｖ３０より低い値としたが、必ずしもこのような関係が保たれる必要はない。すなわち、故障診断時の過充電判定しきい値電圧Ｖ２２の設定により、故障が生じていない過充電検出回路ｂ１〜ｂｎで必ずＬレベルの信号（正常状態）が出力されるとともに、故障診断時の過放電判定しきい値電圧Ｖ３２の設定により、故障が生じていない過放電検出回路ｃ１〜ｃｎで必ずＬレベルの信号（正常状態）が出力されるように、判定しきい値電圧Ｖ２２，Ｖ３２が設定されればよい。
【００５６】
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、過充電検出回路ｂ１〜ｂｎおよび過放電検出回路ｃ１〜ｃｎが異常検出回路を、充放電制御回路１３が判定電圧変更回路および故障診断回路を、オア回路ｄ１〜ｄｎ，１０が論理和算出回路を、アンド回路ｅ１〜ｅｎ，１１が論理積算出回路をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における組電池の異常検出装置の構成を示す図
【図２】電流バイパス回路、過充電検出回路および過放電検出回路の詳細な構成を示す図
【図３】診断信号Ａ，Ｂと、電流バイパス回路で用いられるしきい値Ｖ電圧、過充電検出回路で用いられる過充電判定しきい値電圧、および、過放電検出回路で用いられる過放電判定しきい値電圧との関係を示す図
【図４】図４（ａ）は、通常時の過充電判定しきい値電圧Ｖ２０と過放電判定しきい値電圧Ｖ３０を、図４（ｂ）は、診断信号（Ａ，Ｂ）が（Ｈ，Ｌ）の場合の判定しきい値電圧を、図４（ｃ）は、診断信号（Ａ，Ｂ）が（Ｌ，Ｈ）の場合の判定しきい値電圧をそれぞれ示している。
【符号の説明】
１…組電池、１０…オア回路、１１…アンド回路、１２…スイッチ回路、１３…充放電制御回路、１４…アンド回路、１５…インバータ、ｓ１〜ｓｎ…セル、ａ１〜ａｎ…電流バイパス回路、ｂ１〜ｂｎ…過充電検出回路、ｃ１〜ｃｎ…過放電検出回路、ｄ１〜ｄｎ…オア回路、ｅ１〜ｅｎ…アンド回路、ｆ１〜ｆｎ…スイッチ回路、Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ２４，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３，Ｒ３４…抵抗、Ｇ１〜Ｇ３…コンパレータ、Ｑ１〜Ｑ５…ＭＯＳトランジスタ、ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４…インバータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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