(57)【要約】【課題】セルの異常検出信号が出力された場合に、各セル間の端子電圧バラツキを抑える。【解決手段】セルの正常時に、トランジスタＱ１１のベース電圧がエミッタ電圧より低くなるようにし、トランジスタＱ１のベース電圧がエミッタ電圧より高くなるように設定しておく。セルの異常を示す信号（Ｌレベル）が電池保護ＩＣ１１から出力されると、トランジスタＱ１はオンし、トランジスタＱ１１はオフする。これにより、セルの異常を示す信号が出力されるときには、全てのセルｓ１〜ｓ１２の電圧が用いられるので、各セル間で電圧差が生じるのを防ぐことができる。【選択図】図１
2004129375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルを直列に接続して構成される組電池の異常検出装置において、
所定数のセルの異常を検出する複数の異常検出回路と、
前記複数の異常検出回路ごとに設けられ、対応する前記異常検出回路から出力される信号の電圧レベルを変換する複数の電圧レベル変換回路と、
前記複数の電圧レベル変換回路をそれぞれ制御する複数の制御手段とを備え、
前記電圧レベル変換回路の各々は、制御端子が前記異常検出回路の出力端子と接続され、第１の端子が前記組電池の正極端子と接続され、第２の端子が前記組電池の負極端子と接続された第１のトランジスタを備え、
前記複数の制御手段の各々は、前記異常検出回路から対応するセルの異常を示す信号が出力された時に前記第１のトランジスタをオンさせ、前記異常を示す信号が出力されない時に前記第１のトランジスタをオフさせ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、
前記複数の制御手段の各々は、前記第１のトランジスタの前記第１の端子と前記組電池の正極端子との間に接続される第１の抵抗と、第１の端子が前記第１のトランジスタの前記第１の端子と接続され、第２の端子が前記組電池の負極端子と接続された第２のトランジスタとを備え、
前記第２のトランジスタは、前記異常検出回路から対応するセルの異常を示す信号が出力されていない時にオンし、前記異常検出回路から対応するセルの異常を示す信号が出力されて前記第１のトランジスタがオンした時にオフする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、
前記第１のトランジスタおよび前記第２のトランジスタはＰＮＰ型トランジスタであり、前記第１の端子はエミッタ端子、前記第２の端子はコレクタ端子であ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１に記載の組電池の異常検出装置において、
前記複数の制御手段の各々は、前記第１のトランジスタの前記第２の端子と前記組電池の負極端子との間に接続される第１の抵抗と、第１の端子が前記組電池の正極端子と接続され、第２の端子が前記第１のトランジスタの前記第２の端子と接続された第２のトランジスタとを備え、
前記第２のトランジスタは、前記異常検出回路から対応するセルの異常を示す信号が出力されていない時にオンし、前記第１のトランジスタがオンした時にオフ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４に記載の組電池の異常検出装置において、
前記第１のトランジスタおよび前記第２のトランジスタはＮＰＮ型トランジスタであり、前記第１の端子はコレクタ端子、前記第２の端子はエミッタ端子であ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２〜５のいずれかに記載の組電池の異常検出装置において、
前記複数の制御手段の各々は、前記異常検出回路に対応する所定数のセルのうちの最上位のセルと最下位のセルとの間に直列に接続される第２の抵抗および第３の抵抗をさらに備え、
前記第２のトランジスタの制御端子は、前記第２の抵抗および前記第３の抵抗の接続部に接続され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２〜５のいずれかに記載の組電池の異常検出装置において、
前記第２のトランジスタの制御端子には、前記組電池の電圧を分圧した電圧が印加され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が知られている（例えば、特開平１１−３３２１１６号公報）。セルの過充電状態や過放電状態を検出するために、３〜４セル用の電池保護ＩＣを用いる場合には、組電池を構成するセル数が多ければ、複数の電池保護ＩＣが用いられる。複数の電池保護ＩＣから出力される異常検出信号は、電圧レベルが異なるために、電圧レベル変換回路にて電圧のレベル合わせが行われる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３３２１１６号公報
【特許文献２】
特開平１１−１３６８７３号公報
【特許文献３】
特開平８−２９４２３８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電圧レベル変換回路に用いられる電源は、組電池を構成する一部のセルから供給されるので、異常検出信号が出力される時には、各セルに流れる電流が一様でなくなり、各セル間の端子電圧（容量）バラツキが増大するという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、セルの異常検出信号が出力された場合に、各セル間の端子電圧バラツキを抑え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、複数のセルを直列に接続して構成される組電池の異常検出装置であって、所定数のセルの異常を検出する複数の異常検出回路と、複数の異常検出回路ごとに設けられ、対応する異常検出回路から出力される信号の電圧レベルを変換する複数の電圧レベル変換回路と、電圧レベル変換回路を制御する制御手段とを備える。電圧レベル変換回路は、制御端子が異常検出回路の出力端子と接続され、第１の端子が組電池の正極端子と接続され、第２の端子が組電池の負極端子と接続された第１のトランジスタを備える。制御手段は、異常検出回路から対応するセルの異常を示す信号が出力された時に第１のトランジスタをオンさせ、異常を示す信号が出力されない時にオフさせることにより、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、電圧レベル変換回路を構成する第１のトランジスタの制御端子は異常検出回路の出力端子と接続され、第１のトランジスタの第１の端子は組電池の正極端子と接続され、第２の端子が組電池の負極端子と接続されており、制御手段は、異常検出回路から対応するセルの異常を示す信号が出力された時に第１のトランジスタをオンさせるので、異常信号出力時に、組電池を構成する各セル間に電圧差が生じるのを防ぐことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
−第１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第１の実施の形態の構成を示す図である。組電池１は、複数のセルｓ１〜ｓ１２を直列に接続して構成される。電池保護ＩＣ１１〜１３は、セルｓ１〜ｓ１２の過充電状態および過放電状態を検出する４セル用の回路である。電池保護ＩＣ１１〜１３の詳細な構成および動作について、電池保護ＩＣ１１を代表して、図２を用いて説明する。
【０００９】
図２は、電池保護ＩＣ１１の詳細な構成を示す図である。電池保護ＩＣ１１は、過充電検出回路ａ１〜ａ４と、過放電検出回路ｂ１〜ｂｎと、オア回路２１，２２，２３と、インバータＩＮＶとを備える。過充電検出回路ａ１〜ａ４は、各セルｓ１〜ｓ４ごとに設けられて、対応するセルの過充電状態を検出する。例えば、過充電検出回路ａ１は、セルｓ１の端子電圧と所定の過充電判定電圧とを比較することにより、セルｓ１の過充電状態を検出する。セルｓ１の端子電圧が所定の過充電判定電圧よりも高い場合には、過充電検出回路ａ１は、セルｓ１が過充電状態であることを示すＨレベルの信号を出力する。各過充電検出回路ａ１〜ａ４から出力される異常検出信号は、オア回路２１に入力される。
【００１０】
過放電検出回路ｂ１〜ｂ４は、各セルｓ１〜ｓ４ごとに設けられて、対応するセルの過放電状態を検出する。例えば、過放電検出回路ｂ１は、セルｓ１の端子電圧と所定の過放電判定電圧とを比較することにより、セルｓ１の過放電状態を検出する。セルｓ１の端子電圧が所定の過放電判定電圧よりも低い場合には、過放電検出回路ｂ１は、セルｓ１が過放電状態であることを示すＨレベルの信号を出力する。各過放電検出回路ｂ１〜ｂ４から出力される異常検出信号は、オア回路２２に出力される。
【００１１】
オア回路２１は、過充電検出回路ａ１〜ａ４から出力される信号の論理和を算出して、オア回路２３に出力する。従って、少なくとも１つの過充電検出回路ａ１〜ａ４から異常検出信号（Ｈレベル）が出力されると、オア回路２１からは、Ｈレベルの信号が出力される。オア回路２２は、過放電検出回路ｂ１〜ｂ４から出力される信号の論理和を算出して、オア回路２３に出力する。従って、少なくとも１つの過放電検出回路ｂ１〜ｂ４から異常検出信号（Ｈレベル）が出力されると、オア回路２２からは、Ｈレベルの信号が出力される。
【００１２】
オア回路２３は、オア回路２１とオア回路２２から出力される信号の論理和を算出する。オア回路２３で算出された論理和は、インバータＩＮＶを介して出力される。従って、少なくとも１つの過充電検出回路ａ１〜ａ４または過放電検出回路ｂ１〜ｂ４から、セルｓ１〜ｓ４の異常（過充電状態または過放電状態）を示すＨレベルの信号が出力されると、電池保護ＩＣ１１からは、インバータＩＮＶで反転されたＬレベルの信号が出力される。
【００１３】
図２では、電池保護ＩＣ１１の詳細な構成および動作について説明したが、他の電池保護ＩＣ１２，１３についても同様である。すなわち、セルｓ５〜ｓ８のうち、少なくとも１つのセルが過充電状態または過放電状態になると、電池保護ＩＣ１２からはＬレベルの信号が出力され、セルｓ９〜ｓ１２のうち、少なくとも１つのセルが過充電状態または過放電状態になると、電池保護ＩＣ１３からはＬレベルの信号が出力される。
【００１４】
図１において、ＰＮＰトランジスタＱ１のベース端子は、電池保護ＩＣ１１の出力端子と接続されている。また、ＰＮＰトランジスタＱ１のエミッタ端子は、抵抗Ｒ１１を介して、組電池１を構成する複数のセルｓ１〜ｓ１２のうちの最上位のセルｓ１２の正極端子と接続され、コレクタ端子は、抵抗Ｒ１を介して、組電池１を構成する複数のセルｓ１〜ｓ１２のうちの最下位のセルｓ１の負極端子と接続されている。電池保護ＩＣ１１から出力される異常検出信号は、後述する動作により、ＰＮＰトランジスタＱ１を介して、オア回路３に入力される。
【００１５】
同様に、ＰＮＰトランジスタＱ２のベース端子は、電池保護ＩＣ１２の出力端子と接続され、エミッタ端子は、抵抗Ｒ２１を介して、セルｓ１２の正極端子と接続され、コレクタ端子は、抵抗Ｒ２を介して、セルｓ１の負極端子と接続されている。電池保護ＩＣ１２から出力される異常検出信号は、後述する動作により、ＰＮＰトランジスタＱ２を介して、オア回路３に入力される。また、ＰＮＰトランジスタＱ３のベース端子は、電池保護ＩＣ１３の出力端子と接続され、エミッタ端子は、抵抗Ｒ３１を介して、セルｓ１２の正極端子と接続され、コレクタ端子は、抵抗Ｒ３を介して、セルｓ１の負極端子と接続されている。電池保護ＩＣ１３から出力される異常検出信号は、後述する動作により、ＰＮＰトランジスタＱ３を介して、オア回路３に入力される。
【００１６】
上述したＰＮＰトランジスタＱ１と抵抗Ｒ１、ＰＮＰトランジスタＱ２と抵抗Ｒ２、および、ＰＮＰトランジスタＱ３と抵抗Ｒ３は、それぞれ電圧レベル変換回路として機能している。すなわち、電池保護ＩＣ１１〜１３から出力される異常検出信号の電圧レベルが異なるので、オア回路３に入力する異常検出信号の電圧レベルのレベル合わせを行っている。
【００１７】
ＰＮＰトランジスタＱ１のエミッタ端子は、ＰＮＰトランジスタＱ１１のエミッタ端子とも接続されている。ＰＮＰトランジスタＱ１１のコレクタ端子は、セルｓ１の負極端子と接続され、ベース端子は、直列に接続された抵抗Ｒ１２と抵抗Ｒ１３との間に接続されている。抵抗Ｒ１２の一端はセルｓ４の正極端子と接続されており、抵抗Ｒ１３の一端はセルｓ１の負極端子と接続されているので、ＰＮＰトランジスタＱ１１のベース電圧は、セルｓ１〜ｓ４で構成される電池の電圧を抵抗Ｒ１２とＲ１３とで分圧した値と等しくなる。
【００１８】
ここで、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３の抵抗値の設定により、ＰＮＰトランジスタＱ１１のエミッタ電圧がベース電圧より高くなるように設定しておく。また、エミッタ電圧は、電池保護ＩＣ１１からセルｓ１〜ｓ４が正常であることを示すＨレベルの信号が出力されている時のトランジスタＱ１のベース電圧より低くなるように設定しておく。これにより、電池保護ＩＣ１１からＨレベルの信号が出力されている時には、ＰＮＰトランジスタＱ１のエミッタ電圧はベース電圧より低くなるので、トランジスタＱ１はオフのままである。一方、ＰＮＰトランジスタＱ１１のエミッタ電圧はベース電圧より高いので、トランジスタＱ１１はオンする。従って、セルｓ１〜ｓ４の異常が検出されていない間は、セルｓ１２の正極端子から、抵抗Ｒ１１とトランジスタＱ１１とを介して、セルｓ１の負極端子に電流が流れる。
【００１９】
これに対して、電池保護ＩＣ１１からセルｓ１〜ｓ４のうちのいずれかのセルが異常（過充電状態または過放電状態）であることを示すＬレベルの信号が出力された時には、ＰＮＰトランジスタＱ１のベース電圧がエミッタ電圧より低くなるので、トランジスタＱ１がオンするとともに、トランジスタＱ１１がオフする。これにより、セルｓ１２の正極端子から、抵抗Ｒ１１、トランジスタＱ１および抵抗Ｒ１を介して、セルｓ１の負極端子に電流が流れるので、オア回路３にＨレベルの信号が入力される。
【００２０】
すなわち、セルｓ１〜ｓ４の異常が検出されていないときは、トランジスタＱ１がオフ、トランジスタＱ１１がオンすることにより、セルｓ１２の正極端子からトランジスタＱ１１を介して、セルｓ１の負極端子に電流が流れているが、セルｓ１〜ｓ４の異常が検出された時は、トランジスタＱ１がオンし、トランジスタＱ１１がオフする。これにより、トランジスタＱ１と抵抗Ｒ１とで構成される電圧レベル変換回路の電源がセルｓ１〜ｓ１２で構成されることになるので、電池保護ＩＣ１１から異常検出信号が出力された場合でも、各セルｓ１〜ｓ１２間で電圧の差が生じることはない。
【００２１】
電池保護ＩＣ１２から異常検出信号が出力される場合のトランジスタＱ２およびトランジスタＱ２１の動作についても同様である。ＰＮＰトランジスタＱ２のエミッタ端子は、ＰＮＰトランジスタＱ２１のエミッタ端子とも接続されている。ＰＮＰトランジスタＱ２１のコレクタ端子は、セルｓ１の負極端子と接続され、ベース端子は、直列に接続された抵抗Ｒ２２と抵抗Ｒ２３との間に接続されている。抵抗Ｒ２２の一端はセルｓ８の正極端子と接続されており、抵抗Ｒ２３の一端はセルｓ５の負極端子と接続されているので、ＰＮＰトランジスタＱ２１のベース電圧は、セルｓ５〜ｓ８で構成される電池の電圧を抵抗Ｒ２２とＲ２３とで分圧した値と等しくなる。
【００２２】
上述したように、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３の抵抗値の設定により、ＰＮＰトランジスタＱ２１のエミッタ電圧がベース電圧より高くなるように設定しておく。また、エミッタ電圧は、電池保護ＩＣ１２からセルｓ５〜ｓ８が正常であることを示すＨレベルの信号が出力されている時のトランジスタＱ２のベース電圧より低くなるように設定しておく。これにより、電池保護ＩＣ１２からＨレベルの信号が出力される時には、トランジスタＱ２はオフのままであり、トランジスタＱ２１はオンする。従って、セルｓ５〜ｓ８の異常が検出されていない間は、セルｓ１２の正極端子から、抵抗Ｒ２１とトランジスタＱ２１とを介して、セルｓ１の負極端子に電流が流れる。
【００２３】
一方、電池保護ＩＣ１２からセルｓ５〜ｓ８のうちのいずれかのセルが異常（過充電状態または過放電状態）であることを示すＬレベルの信号が出力された時には、トランジスタＱ２がオンするとともに、トランジスタＱ２１がオフする。これにより、セルｓ１２の正極端子から、抵抗Ｒ２１、トランジスタＱ２および抵抗Ｒ２を介して、セルｓ１の負極端子に電流が流れるので、オア回路３にＨレベルの信号が入力される。これにより、トランジスタＱ２と抵抗Ｒ２とで構成される電圧レベル変換回路の電源がセルｓ１〜ｓ１２で構成されることになるので、電池保護ＩＣ１２から異常検出信号が出力された場合でも、各セルｓ１〜ｓ１２間で電圧の差が生じることはない。
【００２４】
電池保護ＩＣ１３から異常検出信号が出力される場合のトランジスタＱ３およびトランジスタＱ３１の動作についても同様である。トランジスタＱ３とトランジスタＱ３１の接続関係および動作特性は、上述したトランジスタＱ１とトランジスタＱ１１、および、トランジスタＱ２とトランジスタＱ２１と同様であるので、詳細な説明は省略する。この場合も、電池保護ＩＣ１３からいずれかのセルｓ９〜ｓ１２の異常を示すＬレベルの信号が出力されると、トランジスタＱ３がオンするとともに、オンしていたトランジスタＱ３１がオフする。これにより、トランジスタＱ３と抵抗Ｒ３とで構成される電圧レベル変換回路の電源がセルｓ１〜ｓ１２で構成されることになるので、電池保護ＩＣ１３から異常検出信号が出力された場合でも、各セルｓ１〜ｓ１２間で電圧の差が生じることはない。
【００２５】
電池保護ＩＣ１１〜１３から出力された異常検出信号は、電圧レベル変換回路として機能するトランジスタＱ１１と抵抗Ｒ１、トランジスタＱ２と抵抗Ｒ２、および、トランジスタＱ３と抵抗Ｒ３とにより、電圧レベルのレベル合わせが行われて、オア回路３に入力される。オア回路３は、入力された信号の論理和を算出するので、いずれか１つの電池保護ＩＣ１１〜１３からセルの異常（過充電状態または過放電状態）を示す信号が出力された時は、オア回路３から充放電制御回路４にいずれかのセルｓ１〜ｓ１２が異常であることを示すＨレベルの信号が入力される。充放電制御回路は、オア回路３からの信号に基づいて、組電池１の充放電を制御する。
【００２６】
図７は、第１の実施の形態における組電池の異常検出装置が備えているようなトランジスタＱ１１，Ｑ２１，Ｑ３１等を備えていない組電池の異常検出装置の構成を示す図である。図１に示す組電池の異常検出装置を構成する要素と同一の構成要素については、同一の符合を付して詳細な説明は省略する。
【００２７】
４セル用の電池保護ＩＣ１１により、少なくとも１つのセルｓ１〜ｓ４の過充電状態または過放電状態が検出されると、Ｌレベルの信号が出力されるので、ＰＮＰトランジスタＱ１がオンする。同様に、電池保護ＩＣ１２により、少なくとも１つのセルｓ５〜ｓ８の過充電状態または過放電状態が検出されると、Ｌレベルの信号が出力されて、ＰＮＰトランジスタＱ２がオンし、電池保護ＩＣ１３により、少なくとも１つのセルｓ９〜ｓ１２の過充電状態または過放電状態が検出されると、Ｌレベルの信号が出力されて、ＰＮＰトランジスタＱ３がオンする。
【００２８】
図１に示す組電池の異常検出装置と同様に、ＰＮＰトランジスタＱ１と抵抗Ｒ１、ＰＮＰトランジスタＱ２と抵抗Ｒ２、および、ＰＮＰトランジスタＱ３と抵抗Ｒ３は、それぞれ電圧レベル変換回路として機能している。すなわち、オア回路３に入力する異常検出信号の電圧レベルのレベル合わせを行っている。従って、例えば、電池保護ＩＣ１１から異常検出信号が出力されると、セルｓ４の正極端子からトランジスタＱ１および抵抗Ｒ１を介して、セルｓ１の負極端子に電流が流れるので、セルｓ１〜ｓ４の電圧と、電流が流れないセルｓ５〜ｓ１２の電圧との間で差が生じることになる。
【００２９】
同様に、電池保護ＩＣ１２から異常検出信号が出力されると、トランジスタＱ２がオンすることにより、セルｓ８の正極端子からトランジスタＱ２および抵抗Ｒ２を介して、セルｓ１の負極端子に電流が流れるので、セルｓ１〜ｓ８の電圧と、電流が流れないセルｓ９〜ｓ１２の電圧との間で差が生じることになる。
【００３０】
これに対して、第１の実施の形態における組電池の異常検出装置によれば、上述した方法により、異常検出信号が出力された場合でも、各セルｓ１〜ｓ１２間の電圧に差が生じることを抑制している。すなわち、電池保護ＩＣ１１〜１３から出力されるセルの異常を示す信号の電圧レベル合わせを行う電圧レベル変換回路を構成するトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３において、制御端子であるベース端子を電池保護ＩＣ１１〜１３の出力端子と接続し、第１の端子であるエミッタ端子を組電池１の正極端子と接続し、第２の端子であるコレクタ端子を組電池１の負極端子と接続した。このトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３において、電池保護ＩＣ１１〜１３から異常検出信号が出力されていない時は、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３がオフし、異常検出信号が出力された時はトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３がオンするようにした。これにより、異常検出信号が出力された時に、組電池１を構成する全てのセルｓ１〜ｓ１２が電圧レベル変換回路の電源として用いられるので、各セルｓ１〜ｓ１２の間で電圧差が生じるのを防ぐことができる。
【００３１】
電池保護ＩＣ１１〜１３から異常検出信号が出力されていない時に、トランジスタＱ１〜Ｑ３がオフし、異常検出信号が出力された時は対応するトランジスタＱ１〜Ｑ３がオンするようにするために、抵抗Ｒ１１〜Ｒ３１とトランジスタＱ１１〜Ｑ３１を設けた。すなわち、トランジスタＱ１１〜Ｑ３１のエミッタ端子はトランジスタＱ１〜Ｑ３のエミッタ端子と、コレクタ端子は組電池１の負極端子と接続し、エミッタ端子と組電池１の正極端子との間に抵抗Ｒ１１〜Ｒ３１を設けた。従って、簡易な構成により、トランジスタＱ１〜Ｑ３を制御することができる。
【００３２】
−第２の実施の形態−
図３は、第２の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である。図１に示す第１の実施の形態における組電池の異常検出装置と同一の構成要素については、同一の符合を付して詳細な説明は省略する。第２の実施の形態における組電池の異常検出装置では、トランジスタＱ１１，Ｑ２１，Ｑ３１のベース端子に電圧を印加する方法に特徴がある。すなわち、トランジスタＱ１１，Ｑ２１，Ｑ３１のベース端子には、組電池１の電圧を直列に接続された抵抗Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ３２，Ｒ３３を用いて分圧された電圧が印加される。
【００３３】
例えば、トランジスタＱ１１のベース電圧は、組電池１の電圧を直列に接続された抵抗Ｒ１２，Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ３２，Ｒ３３と、抵抗Ｒ１３とで分圧された電圧と等しくなる。また、トランジスタＱ２１のベース電圧は、組電池１の電圧を直列に接続された抵抗Ｒ２２，Ｒ３２，Ｒ３３と、直列に接続された抵抗Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ２３とで分圧された電圧と等しくなる。さらに、トランジスタＱ３１のベース電圧は、組電池１の電圧を抵抗Ｒ３２と、直列に接続された抵抗Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ３３とで分圧された電圧と等しくなる。
【００３４】
ここで、上述したように、ＰＮＰトランジスタＱ１１のエミッタ電圧がベース電圧より高くなるように設定しておき、かつ、エミッタ電圧が電池保護ＩＣ１１からセルｓ１〜ｓ４が正常であることを示すＨレベルの信号が出力されている時のトランジスタＱ１のベース電圧より低くなるように設定しておく。これにより、セルｓ１〜ｓ４の異常が検出されていないときは、トランジスタＱ１がオフ、トランジスタＱ１１がオンすることにより、セルｓ１２の正極端子からトランジスタＱ１１を介して、セルｓ１の負極端子に電流が流れているが、セルｓ１〜ｓ４の異常が検出された時は、トランジスタＱ１がオンし、トランジスタＱ１１がオフする。すなわち、第１の実施の形態における組電池の異常検出装置と同様に、トランジスタＱ１と抵抗Ｒ１とで構成される電圧レベル変換回路の電源がセルｓ１〜ｓ１２で構成されることになるので、電池保護ＩＣ１１から異常検出信号が出力された場合でも、各セルｓ１〜ｓ１２間で電圧の差が生じることはない。
【００３５】
説明は省略するが、電池保護ＩＣ１２および電池保護ＩＣ１３から異常検出信号が出力される場合の動作についても同じである。すなわち、第２の実施の形態における組電池の異常検出装置では、トランジスタＱ１１，Ｑ２１，Ｑ３１のベース端子に電圧を印加する方法が、第１の実施の形態における組電池の異常検出装置と異なるだけで、電池保護ＩＣ１１〜１３からセルの異常を示す信号が出力されたときに、各セルｓ１〜ｓ１２間で電圧差が生じるのを防ぐという効果は変わらない。
【００３６】
−第３の実施の形態−
図４は、第３の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である。図１に示す第１の実施の形態における組電池の異常検出装置と同一の構成要素については、同一の符合を付して詳細な説明は省略する。第１，第２の実施の形態における組電池の異常検出装置では、電圧レベル変換回路として、ＰＮＰトランジスタＱ１〜Ｑ３を用いたが、第３の実施の形態における組電池の異常検出装置では、ＮＰＮトランジスタＱ４〜Ｑ６を用いる。
【００３７】
図５は、電池保護ＩＣ１１ａの詳細な構成を示す図である。電池保護ＩＣ１１と異なるのは、インバータＩＮＶが設けられていない点である。すなわち、セルｓ１〜ｓ４のうち、少なくとも１つのセルが過充電状態または過放電状態になると、電池保護ＩＣ１１ａからはＨレベルの信号が出力される。同様に、セルｓ５〜ｓ８のうち、少なくとも１つのセルが過充電状態または過放電状態になると、電池保護ＩＣ１２ａからはＨレベルの信号が出力され、セルｓ９〜ｓ１２のうち、少なくとも１つのセルが過充電状態または過放電状態になると、電池保護ＩＣ１３ａからはＨレベルの信号が出力される。
【００３８】
ＮＰＮトランジスタＱ４のベース端子は、電池保護ＩＣ１３ａの出力端子と接続されている。また、ＮＰＮトランジスタＱ４のコレクタ端子は、抵抗Ｒ４を介して、組電池１を構成する複数のセルｓ１〜ｓ１２のうちの最上位のセルｓ１２の正極端子と接続され、エミッタ端子は、抵抗Ｒ４１を介して、組電池１を構成する複数のセルｓ１〜ｓ１２のうちの最下位のセルｓ１の負極端子と接続されている。電池保護ＩＣ１３ａから出力される異常検出信号は、ＮＰＮトランジスタＱ４の後述する動作により、オア回路３ａに入力される。
【００３９】
同様に、ＮＰＮトランジスタＱ５のベース端子は、電池保護ＩＣ１２ａの出力端子と接続され、コレクタ端子は、抵抗Ｒ５を介して、セルｓ１２の正極端子と接続され、エミッタ端子は、抵抗Ｒ５１を介して、セルｓ１の負極端子と接続されている。電池保護ＩＣ１２ａから出力される異常検出信号は、ＮＰＮトランジスタＱ５の後述する動作により、オア回路３ａに入力される。また、ＮＰＮトランジスタＱ６のベース端子は、電池保護ＩＣ１１ａの出力端子と接続され、コレクタ端子は、抵抗Ｒ６を介して、セルｓ１２の正極端子と接続され、エミッタ端子は、抵抗Ｒ６１を介して、セルｓ１の負極端子と接続されている。電池保護ＩＣ１１ａから出力される異常検出信号は、後述する動作により、ＮＰＮトランジスタＱ６を介して、オア回路３ａに入力される。
【００４０】
ＮＰＮトランジスタＱ４のエミッタ端子は、ＮＰＮトランジスタＱ４１のエミッタ端子とも接続されている。ＮＰＮトランジスタＱ４１のコレクタ端子は、セルｓ１２の正極端子と接続され、ベース端子は、直列に接続された抵抗Ｒ４２と抵抗Ｒ４３との間に接続されている。抵抗Ｒ４３の一端はセルｓ１２の正極端子と接続されており、抵抗Ｒ４２の一端はセルｓ９の負極端子と接続されているので、ＮＰＮトランジスタＱ４１のベース電圧は、セルｓ９〜ｓ１２で構成される電池の電圧を抵抗Ｒ４２とＲ４３とで分圧した値と等しくなる。
【００４１】
ここで、抵抗Ｒ４１，Ｒ４２，Ｒ４３の抵抗値の設定により、ＮＰＮトランジスタＱ４１のエミッタ電圧がベース電圧より低くなるように設定しておく。また、エミッタ電圧は、電池保護ＩＣ１３ａからセルｓ９〜ｓ１２が正常であることを示すＬレベルの信号が出力されている時のトランジスタＱ４のベース電圧より高くなるように設定しておく。これにより、電池保護ＩＣ１３からＬレベルの信号が出力されている時には、ＮＰＮトランジスタＱ４１のエミッタ電圧はベース電圧より低いので、トランジスタＱ４１はオンする。一方、ＮＰＮトランジスタＱ４のエミッタ電圧はベース電圧より高くなるので、トランジスタＱ４はオフのままである。従って、セルｓ９〜ｓ１２の異常が検出されていない間は、セルｓ１２の正極端子から、トランジスタＱ４１と抵抗Ｒ４１とを介して、セルｓ１の負極端子に電流が流れる。
【００４２】
これに対して、電池保護ＩＣ１３ａからセルｓ９〜ｓ１２のうちのいずれかのセルが異常（過充電状態または過放電状態）であることを示すＨレベルの信号が出力された時には、ＰＮＰトランジスタＱ４のベース電圧がエミッタ電圧より高くなるので、トランジスタＱ４がオンするとともに、トランジスタＱ４１がオフする。これにより、セルｓ１２の正極端子から、抵抗Ｒ４、トランジスタＱ４および抵抗Ｒ４１を介して、セルｓ１の負極端子に電流が流れるので、オア回路３ａにＨレベルの信号が入力される。
【００４３】
すなわち、セルｓ９〜ｓ１２の異常が検出されていないときは、トランジスタＱ４がオフ、トランジスタＱ４１がオンすることにより、セルｓ１２の正極端子からトランジスタＱ４１を介して、セルｓ１の負極端子に電流が流れているが、セルｓ９〜ｓ１２の異常が検出された時は、トランジスタＱ４がオンし、トランジスタＱ４１がオフする。これにより、トランジスタＱ４と抵抗Ｒ４とで構成される電圧レベル変換回路の電源がセルｓ１〜ｓ１２で構成されることになるので、電池保護ＩＣ１３ａから異常検出信号が出力された場合でも、各セルｓ１〜ｓ１２間で電圧の差が生じることはない。
【００４４】
トランジスタＱ５とトランジスタＱ５１の接続関係および動作特性、トランジスタＱ６とトランジスタＱ６１の接続関係および動作特性は、上述したトランジスタＱ４とトランジスタＱ４１と同様であるので、詳細な説明は省略する。この場合も、電池保護ＩＣ１２ａからいずれかのセルｓ５〜ｓ８の異常を示すＨレベルの信号が出力されると、トランジスタＱ５がオンするとともに、オンしていたトランジスタＱ５１がオフする。また、電池保護ＩＣ１１ａからいずれかのセルｓ１〜ｓ４の異常を示すＨレベルの信号が出力されると、トランジスタＱ６がオンするとともに、オンしていたトランジスタＱ６１がオフする。これにより、トランジスタＱ５と抵抗Ｒ５、および、トランジスタＱ６と抵抗Ｒ６とで構成される電圧レベル変換回路の電源がセルｓ１〜ｓ１２で構成されることになるので、電池保護ＩＣ１１ａ，１２ａから異常検出信号が出力された場合でも、各セルｓ１〜ｓ１２間で電圧の差が生じることはない。
【００４５】
第３の実施の形態における組電池の異常検出装置によれば、電圧レベル変換回路にＮＰＮトランジスタを用いる場合でも、異常検出信号が出力された時に、各セルｓ１〜ｓ１２の間で電圧差が生じるのを防ぐことができる。すなわち、電池保護ＩＣ１１ａ〜１３ａから出力されるセルの異常を示す信号の電圧レベル合わせを行う電圧レベル変換回路を構成するトランジスタＱ４，Ｑ５，Ｑ６において、制御端子であるベース端子を電池保護ＩＣ１１ａ〜１３ａの出力端子と接続し、第１の端子であるコレクタ端子を組電池１の正極端子と接続し、第２の端子であるエミッタ端子を組電池１の負極端子と接続した。このトランジスタＱ４〜Ｑ６において、電池保護ＩＣ１１ａ〜１３ａから異常検出信号が出力されていない時は、トランジスタＱ４〜Ｑ６がオフし、異常検出信号が出力された時はトランジスタＱ４〜Ｑ６がオンするようにした。これにより、異常検出信号が出力された時に、組電池１を構成する全てのセルｓ１〜ｓ１２が電圧レベル変換回路の電源として用いられるので、各セルｓ１〜ｓ１２の間で電圧差が生じるのを防ぐことができる。
【００４６】
−第４の実施の形態−
図６は、第４の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である。図４に示す第３の実施の形態における組電池の異常検出装置と同一の構成要素については、同一の符合を付して詳細な説明は省略する。第３の実施の形態における組電池の異常検出装置と第４の実施の形態における組電池の異常検出装置との関係は、第１の実施の形態における組電池の異常検出装置と第２の実施の形態における組電池の異常検出装置との関係と同様である。すなわち、第４の実施の形態における組電池の異常検出装置は、トランジスタＱ４１，Ｑ５１，Ｑ６１のベース端子に電圧を印加する方法に特徴がある。
【００４７】
トランジスタＱ４１，Ｑ５１，Ｑ６１のベース端子には、組電池１の電圧を直列に接続された抵抗Ｒ４２，Ｒ４３，Ｒ５２，Ｒ５３，Ｒ６２，Ｒ６３を用いて分圧された電圧が印加される。例えば、トランジスタＱ４１のベース電圧は、組電池１の電圧を直列に接続された抵抗Ｒ４２，Ｒ５２，Ｒ５３，Ｒ６２，Ｒ６３と、抵抗Ｒ４３とで分圧された電圧と等しくなる。また、トランジスタＱ５１のベース電圧は、組電池１の電圧を直列に接続された抵抗Ｒ５２，Ｒ６２，Ｒ６３と、直列に接続された抵抗Ｒ４２，Ｒ４３，Ｒ５３とで分圧された電圧と等しくなる。さらに、トランジスタＱ６１のベース電圧は、組電池１の電圧を抵抗Ｒ６２と、直列に接続された抵抗Ｒ４２，Ｒ４３，Ｒ５２，Ｒ５３，Ｒ６３とで分圧された電圧と等しくなる。
【００４８】
ＮＰＮトランジスタＱ４のベース電圧とエミッタ電圧との関係、および、ＮＰＮトランジスタＱ４１のベース電圧とエミッタ電圧との関係が、第３の実施の形態における組電池の異常検出装置と同じになるように、抵抗Ｒ４１〜Ｒ４３，Ｒ５１〜Ｒ５３，Ｒ６１〜Ｒ６３の抵抗値を定める。これにより、例えば、セルｓ９〜ｓ１２の異常が検出されていないときは、トランジスタＱ４がオフ、トランジスタＱ４１がオンし、セルｓ９〜ｓ１２の異常が検出された時は、トランジスタＱ４がオンし、トランジスタＱ４１がオフする。すなわち、第３の実施の形態における組電池の異常検出装置と同様に、トランジスタＱ４と抵抗Ｒ４とで構成される電圧レベル変換回路の電源がセルｓ１〜ｓ１２で構成されることになるので、電池保護ＩＣ１３ａから異常検出信号が出力された場合でも、各セルｓ１〜ｓ１２間で電圧の差が生じることはない。
【００４９】
説明は省略するが、電池保護ＩＣ１１ａおよび電池保護ＩＣ１２ａから異常検出信号が出力される場合の動作についても同じである。すなわち、第４の実施の形態における組電池の異常検出装置では、トランジスタＱ４１，Ｑ５１，Ｑ６１のベース端子に電圧を印加する方法が、第３の実施の形態における組電池の異常検出装置と異なるだけで、電池保護ＩＣ１１ａ〜１３ａからセルの異常を示す信号が出力されたときに、各セルｓ１〜ｓ１２間で電圧差が生じるのを防ぐという効果は変わらない。
【００５０】
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、電圧レベル変換回路にＰＮＰトランジスタ、または、ＮＰＮトランジスタのようなバイポーラ型トランジスタを用いたが、電界効果型トランジスタを用いることもできる。また、セルの異常検出時には、トランジスタＱ１１〜Ｑ３１，または、トランジスタＱ４１〜Ｑ６１を介して電流が流れることにより、組電池１の電力が消費されることから、流れる電流が大きい時には、消費電力を低減するようなスリープモードを設けても良い。
【００５１】
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、電池保護ＩＣ１１〜１３，１１ａ〜１３ａが異常検出回路を、トランジスタＱ１と抵抗Ｒ１、トランジスタＱ２と抵抗Ｒ２、トランジスタＱ３と抵抗Ｒ３、トランジスタＱ４と抵抗Ｒ４、トランジスタＱ５と抵抗Ｒ５、および、トランジスタＱ６と抵抗Ｒ６が電圧レベル変換回路を、トランジスタＱ１１，Ｑ２１，Ｑ３１，抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３，Ｒ２１〜Ｒ２３，Ｒ３１〜Ｒ３３が制御手段をそれぞれ構成する。また、トランジスタＱ１〜Ｑ６が第１のトランジスタを、トランジスタＱ１１，Ｑ２１，Ｑ３１，Ｑ４１，Ｑ５１，Ｑ６１が第２のトランジスタ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】本発明による組電池の異常検出装置の第１の実施の形態の構成を示す図
【図２】第１の実施の形態の電池保護ＩＣの詳細な構成を示す図
【図３】第２の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４】第３の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５】第３の実施の形態の電池保護ＩＣの詳細な構成を示す図
【図６】第４の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７】第１の実施の形態における組電池の異常検出装置の効果を説明するための図
【符号の説明】
１…組電池、３，３ａ，２１〜２３…オア回路、４…充放電制御回路、１１〜１３，１１ａ〜１３ａ…電池保護ＩＣ、ｓ１〜ｓ１２…セル、ａ１〜ａ４…過充電検出回路、ｂ１〜ｂ４…過放電検出回路、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３…ＰＮＰトランジスタ、Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６，Ｑ４１，Ｑ５１，Ｑ６１…ＮＰＮトランジスタ、Ｒ１〜Ｒ６，Ｒ４１〜Ｒ４３，Ｒ５１〜Ｒ５３，Ｒ６１〜Ｒ６３…抵抗、ＩＮＶ…インバータ
【図１】
2004129375.tif 000003
【図２】
2004129375.tif 000004
【図３】
2004129375.tif 000005
【図４】
2004129375.tif 000006
【図５】
2004129375.tif 000007
【図６】
2004129375.tif 000008
【図７】
2004129375.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成14年10月25日(2002.10.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
図２は、電池保護ＩＣ１１の詳細な構成を示す図である。電池保護ＩＣ１１は、過充電検出回路ａ１〜ａ４と、過放電検出回路ｂ１〜ｂ４と、オア回路２１，２２，２３と、インバータＩＮＶとを備える。過充電検出回路ａ１〜ａ４は、各セルｓ１〜ｓ４ごとに設けられて、対応するセルの過充電状態を検出する。例えば、過充電検出回路ａ１は、セルｓ１の端子電圧と所定の過充電判定電圧とを比較することにより、セルｓ１の過充電状態を検出する。セルｓ１の端子電圧が所定の過充電判定電圧よりも高い場合には、過充電検出回路ａ１は、セルｓ１が過充電状態であることを示すＨレベルの信号を出力する。各過充電検出回路ａ１〜ａ４から出力される異常検出信号は、オア回路２１に入力される。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
これに対して、電池保護ＩＣ１１からセルｓ１〜ｓ４のうちのいずれかのセルが異常（過充電状態または過放電状態）であることを示すＬレベルの信号が出力された時には、ＰＮＰトランジスタＱ１のベース電圧がエミッタ電圧より低くなるので、トランジスタＱ１がオンするとともに、ＰＮＰトランジスタＱ１１のエミッタ電圧がベース電圧より低くなるので、トランジスタＱ１１がオフする。これにより、セルｓ１２の正極端子から、抵抗Ｒ１１、トランジスタＱ１および抵抗Ｒ１を介して、セルｓ１の負極端子に電流が流れるので、オア回路３にＨレベルの信号が入力される。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
電池保護ＩＣ１１〜１３から出力された異常検出信号は、電圧レベル変換回路として機能するトランジスタＱ１と抵抗Ｒ１、トランジスタＱ２と抵抗Ｒ２、および、トランジスタＱ３と抵抗Ｒ３とにより、電圧レベルのレベル合わせが行われて、オア回路３に入力される。オア回路３は、入力された信号の論理和を算出するので、いずれか１つの電池保護ＩＣ１１〜１３からセルの異常（過充電状態または過放電状態）を示す信号が出力された時は、オア回路３から充放電制御回路４にいずれかのセルｓ１〜ｓ１２が異常であることを示すＨレベルの信号が入力される。充放電制御回路は、オア回路３からの信号に基づいて、組電池１の充放電を制御する。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
これに対して、電池保護ＩＣ１３ａからセルｓ９〜ｓ１２のうちのいずれかのセルが異常（過充電状態または過放電状態）であることを示すＨレベルの信号が出力された時には、ＮＰＮトランジスタＱ４のベース電圧がエミッタ電圧より高くなるので、トランジスタＱ４がオンするとともに、ＮＰＮトランジスタＱ４１のベース電圧がエミッタ電圧より低くなるので、トランジスタＱ４１がオフする。これにより、セルｓ１２の正極端子から、抵抗Ｒ４、トランジスタＱ４および抵抗Ｒ４１を介して、セルｓ１の負極端子に電流が流れるので、オア回路３ａにＨレベルの信号が入力される。