(57)【要約】  断線検出できると共に、断線が発生した場所を特定できる技術を提供するために、第１電圧検出回路（３５）は、直列接続された複数のセル（Ｓ１〜Ｓ３）の各ノードに第１電圧検出線（Ｌ１１〜Ｌ１４）で接続され、当該複数のセルのそれぞれの電圧を検出する。第２電圧検出回路（３６）は、複数のセル（Ｓ１〜Ｓ３）の各ノードに第２電圧検出線（Ｌ２１〜Ｌ２４）で接続され、当該複数のセルのそれぞれの電圧を検出する。第１容量素子（Ｃ１１〜Ｃ１３）は、各セルに接続された２本の第１電圧検出線間にそれぞれ接続される。第２容量素子（Ｃ２１〜Ｃ２３）は、各セルに接続された２本の第２電圧検出線間にそれぞれ接続される。第１電荷引き抜き回路（３７）は、複数のセル（Ｓ１〜Ｓ３）の各ノードから各第１電圧検出線（Ｌ１１〜Ｌ１４）を介して電荷を引き抜く。第２電荷引き抜き回路（３８）は、複数のセル（Ｓ１〜Ｓ３）の各ノードから各第２電圧検出線（Ｌ２１〜Ｌ２４）を介して電荷を引き抜く。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数のセルの各ノードに第１電圧検出線で接続され、当該複数のセルのそれぞれの電圧を検出する第１電圧検出回路と、
前記複数のセルの各ノードに第２電圧検出線で接続され、当該複数のセルのそれぞれの電圧を検出する第２電圧検出回路と、
各セルに接続された２本の第１電圧検出線間にそれぞれ接続された複数の第１容量素子と、
各セルに接続された２本の第２電圧検出線間にそれぞれ接続された複数の第２容量素子と、
前記複数のセルの各ノードから各第１電圧検出線を介して電荷を引き抜く第１電荷引き抜き回路と、
前記複数のセルの各ノードから各第２電圧検出線を介して電荷を引き抜く第２電荷引き抜き回路と、
を備えることを特徴とする管理装置。
【請求項２】
前記第１電荷引き抜き回路と前記第２電荷引き抜き回路に交互に電荷を引き抜かせる制御回路を備えることを特徴とする請求項１に記載の管理装置。
【請求項３】
前記制御回路は、
前記第１電荷引き抜き回路が電荷を引き抜き、前記第１電圧検出回路で検出された何れかのセルの電圧が閾値電圧以下であり、前記第２電圧検出回路で検出された各セルの電圧が前記閾値電圧より高い場合、前記第２電圧検出回路で検出された電圧を取得し、
前記第２電荷引き抜き回路が電荷を引き抜き、前記第２電圧検出回路で検出された何れかのセルの電圧が前記閾値電圧以下であり、前記第１電圧検出回路で検出された各セルの電圧が前記閾値電圧より高い場合、前記第１電圧検出回路で検出された電圧を取得することを特徴とする請求項２に記載の管理装置。
【請求項４】
前記制御回路は、前記第１電荷引き抜き回路が電荷を引き抜き、前記第１電圧検出回路で検出された何れかのセルの電圧が閾値電圧以下であり、前記第２電圧検出回路で検出された各セルの電圧が前記閾値電圧より高い場合、および、前記第２電荷引き抜き回路が電荷を引き抜き、前記第２電圧検出回路で検出された何れかのセルの電圧が前記閾値電圧以下であり、前記第１電圧検出回路で検出された各セルの電圧が前記閾値電圧より高い場合、前記第１電圧検出線または前記第２電圧検出線が断線したことを示す検出信号を出力することを特徴とする請求項２または３に記載の管理装置。
【請求項５】
前記第１電圧検出線と前記第２電圧検出線は、共通の電圧検出線を介して前記複数のセルの各ノードに接続され、
前記制御回路は、前記第１電荷引き抜き回路または前記第２電荷引き抜き回路が電荷を引き抜き、前記第１電圧検出回路で検出された何れかのセルの電圧が閾値電圧以下であり、前記第２電圧検出回路で検出された何れかのセルの電圧が前記閾値電圧以下である場合、前記共通の電圧検出線が断線したことを示す検出信号を出力することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の管理装置。
【請求項６】
前記第１電荷引き抜き回路は、
対応する第１電圧検出線に接続された一端をそれぞれ有する複数の第１スイッチ素子と、
対応する第１スイッチ素子の他端に接続された一端と、所定の固定電位に接続された他端とをそれぞれ有する複数の第１電流源と、を有し、
前記第２電荷引き抜き回路は、
対応する第２電圧検出線に接続された一端をそれぞれ有する複数の第２スイッチ素子と、
対応する第２スイッチ素子の他端に接続された一端と、前記固定電位に接続された他端とをそれぞれ有する複数の第２電流源と、を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の管理装置。
【請求項７】
前記第１電荷引き抜き回路は、
対応する第１電圧検出線に接続された一端をそれぞれ有する複数の第１スイッチ素子と、
対応する第１スイッチ素子の他端に接続された一端と、所定の固定電位に接続された他端とをそれぞれ有する複数の電流源と、を有し、
前記第２電荷引き抜き回路は、各セルに接続された２本の第２電圧検出線間にそれぞれ接続された複数の第２スイッチ素子を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の管理装置。
【請求項８】
前記第１電圧検出回路と前記第１電荷引き抜き回路は、第１の半導体集積回路として構成され、
前記第２電圧検出回路と前記第２電荷引き抜き回路は、第２の半導体集積回路として構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の管理装置。
【請求項９】
複数のセルが直列接続された蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールを管理する請求項１から８のいずれか１項に記載の管理装置と、
を備えることを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池などの蓄電モジュールの状態を管理する管理装置、および、その管理装置を備える電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）が普及してきている。これらの車にはキーデバイスとして二次電池が搭載される。車載用二次電池としては主に、ニッケル水素電池およびリチウムイオン電池が普及している。今後、エネルギー密度が高いリチウムイオン電池の普及が加速すると予想される。【０００３】
リチウムイオン電池は常用領域と使用禁止領域が近接しているため、他の種類の電池より厳格な電圧管理が必要である。複数のリチウムイオン電池セルが直列に接続された組電池を使用する場合、各電池セルの電圧を検出するための電圧検出回路が設けられる。各電池セルと電圧検出回路は、電圧検出線で接続される。検出される各電池セルの電圧は、充放電制御およびセル電圧の均等化制御などに使用される。【０００４】
電圧検出回路の故障を判定するため、冗長回路として別の電圧検出回路が設けられる技術も知られている。電圧検出回路により検出された電圧と、冗長回路により検出された電圧とに一定以上の差がある場合、故障が生じていると判定し、車両を停止させる。このような技術に関連して、特許文献１に記載の技術も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１３２１７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の技術では、故障が生じていることは判定できるが、電圧検出線が断線しているか否か判定することは困難である。【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、断線検出できると共に、断線が発生した場所を特定できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の管理装置は、直列接続された複数のセルの各ノードに第１電圧検出線で接続され、当該複数のセルのそれぞれの電圧を検出する第１電圧検出回路と、前記複数のセルの各ノードに第２電圧検出線で接続され、当該複数のセルのそれぞれの電圧を検出する第２電圧検出回路と、各セルに接続された２本の第１電圧検出線間にそれぞれ接続された複数の第１容量素子と、各セルに接続された２本の第２電圧検出線間にそれぞれ接続された複数の第２容量素子と、前記複数のセルの各ノードから各第１電圧検出線を介して電荷を引き抜く第１電荷引き抜き回路と、前記複数のセルの各ノードから各第２電圧検出線を介して電荷を引き抜く第２電荷引き抜き回路と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、断線検出できると共に、断線が発生した場所を特定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る電源装置の構成を示す回路図である。
【図２】断線が発生していない場合の図１の電源装置の動作を説明する図である。
【図３】第１電圧検出線に断線が発生した場合の図１の電源装置の動作を説明する図である。
【図４】図４（ａ）は、図３における電圧Ｖ１２の変化を示す図であり、図４（ｂ）は、図３における電圧Ｖ２２の変化を示す図である。
【図５】第２電圧検出線に断線が発生した場合の図１の電源装置の動作を説明する図である。
【図６】図６（ａ）は、図５における電圧Ｖ１２の変化を示す図であり、図６（ｂ）は、図５における電圧Ｖ２２の変化を示す図である。
【図７】共通の電圧検出線に断線が発生した場合の図１の電源装置の動作を説明する図である。
【図８】図８（ａ）は、図７における電圧Ｖ１２の変化を示す図であり、図８（ｂ）は、図７における電圧Ｖ２２の変化を示す図である
【図９】第２の実施形態に係る電源装置の構成を示す回路図である。
【図１０】第３の実施形態に係る電源装置の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電源装置１００の構成を示す回路図である。電源装置１００は、例えば、ハイブリッド車、電気自動車などの動力源として車両に搭載することができる。電源装置１００は、組電池（蓄電モジュール）１０および電池管理装置（管理装置）３０を備える。組電池１０と電池管理装置３０間はワイヤーハーネス２０により接続される。
【００１２】
組電池１０は直列接続された複数の電池セル（セル）を有する。本実施形態では、直列接続された３つの電池セルＳ１〜Ｓ３について説明し、他の電池セルは図示および説明を省略する。また電池の種別としてリチウムイオン電池を想定する。ハイブリッド車や電気自動車に搭載される組電池１０は２００Ｖ以上が主流であり、電池セルは６０直列以上で使用されることが多い。組電池１０の両端間には、図示を省略した負荷および充電回路が接続される。組電池１０は、負荷に放電し、また、充電回路によって充電される。
【００１３】
電池管理装置３０は、複数の第１容量素子Ｃ１１〜Ｃ１３と、複数の第１抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４と、複数の第２容量素子Ｃ２１〜Ｃ２３と、複数の第２抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４と、電圧検出装置３２と、制御回路３４とを備える。電池管理装置３０に関しても、電池セルＳ１〜Ｓ３に対応する構成について説明し、他の電池セルに対応する構成は図示および説明を省略する。電池管理装置３０は組電池１０を管理する。電池管理装置３０は、例えばプリント配線基板上に構成される。
【００１４】
複数の電池セルＳ１〜Ｓ３の各ノードと、電池管理装置３０内の共通ノードＮ１〜Ｎ４はそれぞれ共通の電圧検出線Ｌ１〜Ｌ４で接続される。共通ノードＮ１〜Ｎ４と、電圧検出装置３２の複数の第１電圧入力端子ＶＰ１１〜ＶＰ１４はそれぞれ第１電圧検出線Ｌ１１〜Ｌ１４で接続される。共通ノードＮ１〜Ｎ４と、電圧検出装置３２の複数の第２電圧入力端子ＶＰ２１〜ＶＰ２４はそれぞれ第２電圧検出線Ｌ２１〜Ｌ２４で接続される。このように、第１電圧検出線Ｌ１１〜Ｌ１４と第２電圧検出線Ｌ２１〜Ｌ２４は、共通の電圧検出線Ｌ１〜Ｌ４を介して複数の電池セルＳ１〜Ｓ３の各ノードに接続される。
【００１５】
共通の電圧検出線Ｌ１〜Ｌ４は、電池管理装置３０の内部ではプリント配線で構成され、電池管理装置３０の外部ではワイヤーハーネス２０で構成される。第１電圧検出線Ｌ１１〜Ｌ１４と第２電圧検出線Ｌ２１〜Ｌ２４は、プリント配線で構成される。
【００１６】
複数の第１電圧検出線Ｌ１１〜Ｌ１４には、それぞれローパスフィルタが設けられる。ローパスフィルタは、第１電圧検出線Ｌ１１〜Ｌ１４のノイズを抑制する。図１に示す例ではローパスフィルタをＲＣ回路で構成している。具体的には、複数の第１電圧検出線Ｌ１１〜Ｌ１４にそれぞれ第１抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４が直列に接続される。
【００１７】
第１抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４より電圧検出装置３２側において、複数の第１容量素子Ｃ１１〜Ｃ１３は、各電池セルＳ１〜Ｓ３に接続された２本の第１電圧検出線間にそれぞれ接続される。つまり、第１電圧検出線Ｌ１１と第１電圧検出線Ｌ１２間に第１容量素子Ｃ１１が接続され、第１電圧検出線Ｌ１２と第１電圧検出線Ｌ１３間に第１容量素子Ｃ１２が接続され、第１電圧検出線Ｌ１３と第１電圧検出線Ｌ１４間に第１容量素子Ｃ１３が接続される。このように複数の第１容量素子Ｃ１１〜Ｃ１３は、対応する電池セルの両端間にそれぞれ接続される。
【００１８】
複数の第２電圧検出線Ｌ２１〜Ｌ２４には、それぞれローパスフィルタが設けられる。ローパスフィルタは、第２電圧検出線Ｌ２１〜Ｌ２４のノイズを抑制する。具体的には、複数の第２電圧検出線Ｌ２１〜Ｌ２４にそれぞれ第２抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４が直列に接続される。
【００１９】
第２抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４より電圧検出装置３２側において、複数の第２容量素子Ｃ２１〜Ｃ２３は、各電池セルＳ１〜Ｓ３に接続された２本の第２電圧検出線間にそれぞれ接続される。つまり、第２電圧検出線Ｌ２１と第２電圧検出線Ｌ２２間に第２容量素子Ｃ２１が接続され、第２電圧検出線Ｌ２２と第２電圧検出線Ｌ２３間に第２容量素子Ｃ２２が接続され、第２電圧検出線Ｌ２３と第２電圧検出線Ｌ２４間に第２容量素子Ｃ２３が接続される。このように複数の第２容量素子Ｃ２１〜Ｃ２３は、対応する電池セルの両端間にそれぞれ接続される。
【００２０】
電圧検出装置３２は、複数の電池セルＳ１〜Ｓ３のそれぞれの電圧を検出する。検出された電池セルＳ１〜Ｓ３の各電圧は制御回路３４に伝達される。電圧検出装置３２は、専用のカスタムＩＣであるＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等により構成される。ここでは、電圧検出装置３２は１つの半導体集積回路として構成される。
【００２１】
電圧検出装置３２は、第１電圧検出回路３５と、第２電圧検出回路３６と、第１電荷引き抜き回路３７と、第２電荷引き抜き回路３８とを有する。
【００２２】
第１電圧検出回路３５は、第１電圧入力端子ＶＰ１１〜ＶＰ１４に接続される。即ち、第１電圧検出回路３５は、複数の電池セルＳ１〜Ｓ３の各ノードに共通の電圧検出線Ｌ１〜Ｌ４および第１電圧検出線Ｌ１１〜Ｌ１４で接続され、当該複数の電池セルＳ１〜Ｓ３のそれぞれの電圧を検出する。
【００２３】
第２電圧検出回路３６は、第２電圧入力端子ＶＰ２１〜ＶＰ２４に接続される。即ち、第２電圧検出回路３６は、複数の電池セルＳ１〜Ｓ３の各ノードに共通の電圧検出線Ｌ１〜Ｌ４および第２電圧検出線Ｌ２１〜Ｌ２４で接続され、当該複数の電池セルＳ１〜Ｓ３のそれぞれの電圧を検出する。
【００２４】
第１電荷引き抜き回路３７は、第１電圧入力端子ＶＰ１１〜ＶＰ１４に接続され、複数の電池セルＳ１〜Ｓ３の各ノードから各電圧検出線Ｌ１〜Ｌ４および各第１電圧検出線Ｌ１１〜Ｌ１４を介して電荷を引き抜く。
【００２５】
第１電荷引き抜き回路３７は、複数の第１スイッチ素子ＳＷ１１〜ＳＷ１４と、複数の第１電流源Ｉ１１〜Ｉ１４とを含む。複数の第１スイッチ素子ＳＷ１１〜ＳＷ１４は、それぞれ、一端が対応する第１電圧入力端子に接続される。
【００２６】
複数の第１電流源Ｉ１１〜Ｉ１４は、それぞれ、一端が対応する第１スイッチ素子の他端に接続され、他端が接地電位（所定の固定電位）に接続され、対応する第１スイッチ素子が導通している場合に、対応する第１電圧検出線から定電流を引き込む。
【００２７】
第２電荷引き抜き回路３８は、第２電圧入力端子ＶＰ２１〜ＶＰ２４に接続され、複数の電池セルＳ１〜Ｓ３の各ノードから各電圧検出線Ｌ１〜Ｌ４および各第２電圧検出線Ｌ２１〜Ｌ２４を介して電荷を引き抜く。
【００２８】
第２電荷引き抜き回路３８は、複数の第２スイッチ素子ＳＷ２１〜ＳＷ２４と、複数の第２電流源Ｉ２１〜Ｉ２４とを含む。複数の第２スイッチ素子ＳＷ２１〜ＳＷ２４は、それぞれ、一端が対応する第２電圧入力端子に接続される。
【００２９】
複数の第２電流源Ｉ２１〜Ｉ２４は、それぞれ、一端が対応する第２スイッチ素子の他端に接続され、他端が接地電位に接続され、対応する第２スイッチ素子が導通している場合に、対応する第２電圧検出線から定電流を引き込む。
【００３０】
第１電流源Ｉ１１〜Ｉ１４および第２電流源Ｉ２１〜Ｉ２４が引き込む定電流の大きさは、それぞれ実質的に等しい。第１スイッチ素子ＳＷ１１〜ＳＷ１４と第２スイッチ素子ＳＷ２１〜ＳＷ２４は、例えばＮ型ＭＯＳトランジスタである。
【００３１】
第２容量素子Ｃ２１〜Ｃ２３と、第２抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４と、第２電圧検出回路３６と、第２電荷引き抜き回路３８は、冗長回路を構成している。
【００３２】
制御回路３４は、第１電荷引き抜き回路３７と第２電荷引き抜き回路３８を制御し、断線検出を行う。断線検出の詳細については後述する。また制御回路３４は、第１電圧検出回路３５または第２電圧検出回路３６から取得した電池セルＳ１〜Ｓ３の電圧を参照してセル電圧の均等化制御（以下ではセルバランスと称す）などの電池制御を行う。また制御回路３４は、取得した電圧を図示しない上位の制御装置に通知する。上位の制御装置は、通知された電圧に基づいて組電池１０の充放電制御を行う。
【００３３】
また制御回路３４は、電池セルＳ１〜Ｓ３の各電圧の異常を検出すると、電圧の異常を示す異常検知信号を上位の制御装置に通知する。上位の制御装置は、異常検知信号が通知されると、組電池１０の充放電を停止させるなどの必要な対応を行う。具体的には制御回路３４は、複数の電池セルＳ１〜Ｓ３のいずれかの電圧が、第１検出電圧ＵＶより低い場合、および、第２検出電圧ＯＶより高い場合、異常検知信号を出力する。第２検出電圧ＯＶは、第１検出電圧ＵＶより高い。制御回路３４は、ＣＰＵもしくはロジック回路、またはそれらの組み合わせで構成される。
【００３４】
次に、電源装置１００の断線検出について説明する。制御回路３４は、第１電荷引き抜き回路３７と第２電荷引き抜き回路３８に交互に電荷を引き抜かせる。具体的には制御回路３４は、第１スイッチ素子ＳＷ１１〜ＳＷ１４を導通させて第２スイッチ素子ＳＷ２１〜ＳＷ２４を非導通にさせた状態と、第２スイッチ素子ＳＷ２１〜ＳＷ２４を導通させて第１スイッチ素子ＳＷ１１〜ＳＷ１４を非導通にさせた状態とを交互に切り替える。これにより制御回路３４は、消費電力の増加を抑制しつつ、断線が発生しているか常時判定することができる。
【００３５】
（１）第１電圧検出線Ｌ１１〜Ｌ１４、第２電圧検出線Ｌ２１〜Ｌ２４および共通の電圧検出線Ｌ１〜Ｌ４に断線が発生していない場合
図２は、断線が発生していない場合の図１の電源装置１００の動作を説明する図である。図２では、第１スイッチ素子ＳＷ１１〜ＳＷ１４が導通し、第１電荷引き抜き回路３７が電荷を引き抜いている状態を示している。第２スイッチ素子ＳＷ２１〜ＳＷ２４は非導通である。第１抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４のそれぞれには、定電流が流れ、電圧降下が発生する。第１電流源Ｉ１１〜Ｉ１４が引き込む定電流の大きさはそれぞれ実質的に等しいため、第１抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の電圧降下はそれぞれ実質的に等しい。従って、第１電圧検出回路３５が検出する各電圧は、第１抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の電圧降下の影響を受けにくく、電池セルＳ１〜Ｓ３のそれぞれの電圧と略等しい。即ち、電圧検出誤差が小さい。
【００３６】
定電流の大きさを大きくするほど、後述のように、断線が発生した場合により短時間で電圧を変化させることができる。しかし、第１抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の電圧降下が大きくなるため、電圧検出誤差がより大きくなる。ここで、各電池セルＳ１〜Ｓ３の使用電圧の上限値（例えば４．１Ｖ）はマージン電圧分だけ第２検出電圧ＯＶ（例えば４．５Ｖ）より低く、各電池セルＳ１〜Ｓ３の使用電圧の下限値（例えば３Ｖ）はマージン電圧分だけ第１検出電圧ＵＶ（例えば２Ｖ）より高い。そこで、電圧検出誤差の最大値がマージン電圧より小さくなるように定電流の大きさは設定される。これにより、第１電荷引き抜き回路３７と第２電荷引き抜き回路３８の動作によって異常検知信号が誤って出力されないようにできる。
【００３７】
第２電荷引き抜き回路３８が電荷を引き抜いている状態でも同様に動作する。第２電圧検出回路３６が検出する各電圧は、第２抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４の電圧降下の影響を受けにくい。
【００３８】
制御回路３４は、第１条件が満たされた場合、第１電圧検出回路３５で検出された電圧を取得する。第１条件は、第１電荷引き抜き回路３７または第２電荷引き抜き回路３８が電荷を引き抜き、第１電圧検出回路３５および第２電圧検出回路３６で検出された各電池セルＳ１〜Ｓ３の電圧が予め定められた閾値電圧Ｖｔｈより高いことである。第１の条件が満たされた場合、断線は発生していない。そのため制御回路３４は、取得した電圧を参照して通常の制御を行う。
【００３９】
（２）第１電圧検出線Ｌ１１〜Ｌ１４に断線が発生した場合
図３は、第１電圧検出線Ｌ１２に断線が発生した場合の図１の電源装置１００の動作を説明する図である。ここでは、第１抵抗Ｒ１２が外れたことにより、第１電圧検出線Ｌ１２が断線している一例を示す。第１容量素子Ｃ１１の両端間の電圧を電圧Ｖ１１とし、第１容量素子Ｃ１２の両端間の電圧を電圧Ｖ１２とし、第１容量素子Ｃ１３の両端間の電圧を電圧Ｖ１３とする。第２容量素子Ｃ２１の両端間の電圧を電圧Ｖ２１とし、第２容量素子Ｃ２２の両端間の電圧を電圧Ｖ２２とし、第２容量素子Ｃ２３の両端間の電圧を電圧Ｖ２３とする。
【００４０】
図４（ａ）は、図３における電圧Ｖ１２の変化を示す図であり、図４（ｂ）は、図３における電圧Ｖ２２の変化を示す図である。時刻ｔ１において第１電圧検出線Ｌ１２に断線が発生し、時刻ｔ２において第１スイッチ素子ＳＷ１１〜ＳＷ１４が導通する。第１電圧検出線Ｌ１２が断線しているため、第１電流源Ｉ１２が引き込む定電流により、第１容量素子Ｃ１２の電荷が引き抜かれる。これにより、図４（ａ）に示すように電圧Ｖ１２は低下し始める。また、図４（ｂ）に示すように電圧Ｖ２２は変化しない。図示は省略するが、他の電圧Ｖ２１，Ｖ２３も変化しない。
【００４１】
次に、時刻ｔ３において、電圧Ｖ１２は閾値電圧Ｖｔｈに達する。制御回路３４は、第２条件が満たされた場合、第２電圧検出回路３６で検出された電圧Ｖ２１〜Ｖ２３を取得すると共に、第１電圧検出線Ｌ１１〜Ｌ１４のいずれかが断線したことを示す第１検出信号を上位の制御装置に通知する。第２条件は、第１電荷引き抜き回路３７が電荷を引き抜き、第１電圧検出回路３５で検出された何れかの電池セルの電圧Ｖ１２が閾値電圧Ｖｔｈ以下であり、第２電圧検出回路３６で検出された各電池セルの電圧Ｖ２１〜Ｖ２３が閾値電圧Ｖｔｈより高いことである。どの第１電圧検出線に断線が発生したかを第１検出信号に含めてもよい。
【００４２】
第２電圧検出回路３６で検出された電圧Ｖ２１〜Ｖ２３は正しい電圧であるため、制御回路３４は、取得した電圧を参照して通常の制御を行うことができる。また、上位の制御装置は、第１検出信号に応じて、電池セルＳ１〜Ｓ３の充放電量を制限したり、ユーザに断線を通知したりするなどの必要な対応を行うことができる。
【００４３】
（３）第２電圧検出線Ｌ２１〜Ｌ２４に断線が発生した場合
図５は、第２電圧検出線Ｌ２２に断線が発生した場合の図１の電源装置１００の動作を説明する図である。ここでは、第２抵抗Ｒ２２が外れたことにより、第２電圧検出線Ｌ２２が断線している一例を示す。
【００４４】
図６（ａ）は、図５における電圧Ｖ１２の変化を示す図であり、図６（ｂ）は、図５における電圧Ｖ２２の変化を示す図である。時刻ｔ４において第２電圧検出線Ｌ２２に断線が発生し、時刻ｔ５において第２スイッチ素子ＳＷ２１〜ＳＷ２４が導通する。第２電圧検出線Ｌ２２が断線しているため、第２電流源Ｉ２２が引き込む定電流により、第２容量素子Ｃ２２の電荷が引き抜かれる。これにより、図６（ｂ）に示すように電圧Ｖ２２は低下し始める。また、図６（ａ）に示すように電圧Ｖ１２は変化しない。図示は省略するが、他の電圧Ｖ１１，Ｖ１３も変化しない。
【００４５】
次に、時刻ｔ６において、電圧Ｖ２２は閾値電圧Ｖｔｈに達する。制御回路３４は、第３条件が満たされた場合、第１電圧検出回路３５で検出された電圧Ｖ１１〜Ｖ１３を取得すると共に、第２電圧検出線Ｌ２１〜Ｌ２４のいずれかが断線したことを示す第２検出信号を上位の制御装置に通知する。第３条件は、第２電荷引き抜き回路３８が電荷を引き抜き、第２電圧検出回路３６で検出された何れかの電池セルの電圧Ｖ２２が閾値電圧Ｖｔｈ以下であり、第１電圧検出回路３５で検出された各電池セルの電圧Ｖ１１〜Ｖ１３が閾値電圧Ｖｔｈより高いことである。どの第２電圧検出線に断線が発生したかを第２検出信号に含めてもよい。
【００４６】
第１電圧検出回路３５で検出された電圧Ｖ１１〜Ｖ１３は正しい電圧であるため、制御回路３４は、取得した電圧を参照して通常の制御を行うことができる。また、上位の制御装置は、第２検出信号に応じて、前述した対応を行うことができる。
【００４７】
（４）共通の電圧検出線Ｌ１〜Ｌ４に断線が発生した場合
図７は、共通の電圧検出線Ｌ２に断線が発生した場合の図１の電源装置１００の動作を説明する図である。
図８（ａ）は、図７における電圧Ｖ１２の変化を示す図であり、図８（ｂ）は、図７における電圧Ｖ２２の変化を示す図である。時刻ｔ７において共通の電圧検出線Ｌ２に断線が発生し、時刻ｔ８において第１スイッチ素子ＳＷ１１〜ＳＷ１４が導通する。共通の電圧検出線Ｌ２が断線しているため、第１電流源Ｉ１２が引き込む定電流により、第１容量素子Ｃ１２の電荷が引き抜かれると共に、第１電圧検出線Ｌ１２および第２電圧検出線Ｌ２２を介して第２容量素子Ｃ２２の電荷も引き抜かれる。これにより、図８（ａ）に示すように電圧Ｖ１２は低下し始める。また図８（ｂ）に示すように電圧Ｖ２２も低下し始める。
【００４８】
次に、時刻ｔ９において、電圧Ｖ１２及び電圧Ｖ２２は閾値電圧Ｖｔｈに達する。制御回路３４は、第４条件が満たされた場合、共通の電圧検出線Ｌ１〜Ｌ４が断線したことを示す第３検出信号を上位の制御装置に通知する。第４条件は、第１電荷引き抜き回路３７または第２電荷引き抜き回路３８が電荷を引き抜き、第１電圧検出回路３５で検出された何れかの電池セルの電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下であり、第２電圧検出回路３６で検出された何れかの電池セルの電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下であることである。どの共通の電圧検出線に断線が発生したかを第３検出信号に含めてもよい。
【００４９】
電圧検出装置３２は、共通の電圧検出線Ｌ２に接続された電池セルＳ１，Ｓ２の電圧を検出できない。そのため、上位の制御装置は、第３検出信号に応じて、電池セルＳ１〜Ｓ３の充放電を停止すると共に、ユーザに断線を通知するなどの必要な対応を行うことができる。
【００５０】
以上で説明したように、本実施形態によれば、第１電圧検出線Ｌ１１〜Ｌ１４のいずれかが断線した場合、第１電荷引き抜き回路３７によって、断線した第１電圧検出線が高電位側に接続された第１容量素子から電荷が引き抜かれる。これにより、当該第１容量素子の両端間の電圧は低下する。よって、第１電圧検出線の断線を検出できる。
【００５１】
また、第２電圧検出線Ｌ２１〜Ｌ２４のいずれかが断線した場合、第２電荷引き抜き回路３８によって、断線した第２電圧検出線が高電位側に接続された第２容量素子から電荷が引き抜かれる。これにより、当該第２容量素子の両端間の電圧は低下する。よって、第２電圧検出線の断線を検出できる。
【００５２】
そのため、断線していない第１電圧検出線Ｌ１１〜Ｌ１４または第２電圧検出線Ｌ２１〜Ｌ２４に接続された第１電圧検出回路３５または第２電圧検出回路３６で検出された電圧を用いて、電池セルＳ１〜Ｓ３の充放電制御などを行うことができる。よって、断線が発生しても、すぐに充放電制御などを停止させないため、すぐに車両を停止させないようにできる。従って、ユーザの利便性を高めることができる。
【００５３】
さらに、共通の電圧検出線Ｌ１〜Ｌ４のいずれかが断線した場合、第２電荷引き抜き回路３８によって、断線した共通の電圧検出線が高電位側に接続された第１容量素子および第２容量素子から電荷が引き抜かれる。これにより、当該第１容量素子および第２容量素子のそれぞれの両端間の電圧は低下する。よって、共通の電圧検出線の断線を検出できる。
【００５４】
このように、断線が発生した場所を特定できる。そのため、断線が発生した場所に応じて、適切に対応することができる。
【００５５】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、第２電荷引き抜き回路はセルバランス用のスイッチ素子を用いて構成されている点において第１の実施形態と異なる。以下では、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５６】
図９は、第２の実施形態に係る電源装置１００Ａの構成を示す回路図である。第２電荷引き抜き回路３８Ａは、各電池セルＳ１〜Ｓ３に接続された２本の第２電圧検出線間にそれぞれ接続された複数の第２スイッチ素子ＳＷ３１〜ＳＷ３３を有する。具体的には、第２スイッチ素子ＳＷ３１は第２電圧入力端子ＶＰ２１と第２電圧入力端子ＶＰ２２間に接続される。第２スイッチ素子ＳＷ３２は第２電圧入力端子ＶＰ２２と第２電圧入力端子ＶＰ２３間に接続される。第２スイッチ素子ＳＷ３３は第２電圧入力端子ＶＰ２３と第２電圧入力端子ＶＰ２３間に接続される。第２スイッチ素子ＳＷ３１〜ＳＷ３３は、例えばＮ型ＭＯＳトランジスタである。
また、第２スイッチ素子ＳＷ３１〜ＳＷ３３は、セルバランス用のスイッチ素子としても用いられる。
【００５７】
制御回路３４は、断線検出時に、第２電荷引き抜き回路３８Ａの複数の第２スイッチ素子ＳＷ３１〜ＳＷ３３を導通させてから非導通にさせ、第２電圧検出回路３６で検出された何れかの電池セルの電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下か否か判定する。
【００５８】
第１の実施形態と同様に、例えば第２電圧検出線Ｌ２２が断線している場合、導通した第２スイッチ素子ＳＷ３２により、第２容量素子Ｃ２２の電荷が引き抜かれる。これにより、第２容量素子Ｃ２２の両端間の電圧は低下する。
【００５９】
制御回路３４は、１つおきの第２スイッチ素子ＳＷ３１，ＳＷ３３を導通させてから非導通にさせ、次に、残りの１つおきの第２スイッチ素子ＳＷ３２を導通させてから非導通にさせることが好ましい。
【００６０】
本実施形態によれば、セルバランス用の第２スイッチ素子ＳＷ３１〜ＳＷ３３を用いて電荷を引き抜くことができるので、第２電荷引き抜き回路３８Ａに電流源を設ける必要がない。よって、第１の実施形態と比較して電流源の数を半分に減らすことができる。これにより、電圧検出装置３２Ａを小型化することができる。
【００６１】
なお、第２電荷引き抜き回路３８Ａと同様に、第１電荷引き抜き回路３７も、電流源を用いず、各電池セルＳ１〜Ｓ３に接続された２本の第１電圧検出線間にそれぞれ接続された複数のスイッチ素子で構成してもよい。この構成では、電流源のサイズが比較的大きい場合、電圧検出装置３２Ａを小型化することができる。
【００６２】
（第３の実施形態）
第１の実施形態の電圧検出装置３２は１つの半導体集積回路として構成されるが、第２の実施形態では電圧検出装置を２つの半導体集積回路に分ける。以下では、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６３】
図１０は、第３の実施形態に係る電源装置１００Ｂの構成を示す回路図である。図１０に示すように、第１電圧検出装置３２１、即ち第１電圧検出回路３５と第１電荷引き抜き回路３７は、第１の半導体集積回路として構成される。第２電圧検出装置３２２、即ち第２電圧検出回路３６と第２電荷引き抜き回路３８は、第２の半導体集積回路として構成される。第１電圧検出装置３２１は、第２電圧検出装置３２２と同一の回路である。
【００６４】
本実施形態によれば、同一の２つの半導体集積回路を用いて電池管理装置３０Ｂを構成することができる。
【００６５】
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。これら実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００６６】
上述の実施の形態では電池管理装置３０を車載用二次電池を管理するために使用する例を説明した。この点、電池管理装置３０は据置型の蓄電システム内の蓄電モジュールを管理する用途にも適用可能である。また、複数の電池セルＳ１〜Ｓ３は、電気二重層コンデンサ等のコンデンサ（キャパシタ）であってもよい。
【００６７】
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。
【００６８】
［項目１］
直列接続された複数のセル（Ｓ１〜Ｓ３）の各ノードに第１電圧検出線（Ｌ１１〜Ｌ１４）で接続され、当該複数のセル（Ｓ１〜Ｓ３）のそれぞれの電圧を検出する第１電圧検出回路（３５）と、
前記複数のセル（Ｓ１〜Ｓ３）の各ノードに第２電圧検出線（Ｌ２１〜Ｌ２４）で接続され、当該複数のセル（Ｓ１〜Ｓ３）のそれぞれの電圧を検出する第２電圧検出回路（３６）と、
各セル（Ｓ１〜Ｓ３）に接続された２本の第１電圧検出線（Ｌ１１とＬ１２、Ｌ１２とＬ１３、Ｌ１３とＬ１４）間にそれぞれ接続された複数の第１容量素子（Ｃ１１〜Ｃ１３）と、
各セル（Ｓ１〜Ｓ３）に接続された２本の第２電圧検出線（Ｌ２１とＬ２２、Ｌ２２とＬ２３、Ｌ２３とＬ２４）間にそれぞれ接続された複数の第２容量素子（Ｃ２１〜Ｃ２３）と、
前記複数のセル（Ｓ１〜Ｓ３）の各ノードから各第１電圧検出線（Ｌ１１〜Ｌ１４）を介して電荷を引き抜く第１電荷引き抜き回路（３７）と、
前記複数のセル（Ｓ１〜Ｓ３）の各ノードから各第２電圧検出線（Ｌ２１〜Ｌ２４）を介して電荷を引き抜く第２電荷引き抜き回路（３８、３８Ａ）と、
を備えることを特徴とする管理装置（３０、３０Ａ、３０Ｂ）。
これによれば、断線検出できると共に、断線が発生した場所を特定できる。
［項目２］
前記第１電荷引き抜き回路（３７）と前記第２電荷引き抜き回路（３８，３８Ａ）に交互に電荷を引き抜かせる制御回路（３４）を備えることを特徴とする項目１に記載の管理装置（３０、３０Ａ、３０Ｂ）。
これによれば、消費電力の増加を抑制しつつ、断線が発生しているか常時判定することができる。
［項目３］
前記制御回路（３４）は、
前記第１電荷引き抜き回路（３７）が電荷を引き抜き、前記第１電圧検出回路（３５）で検出された何れかのセル（Ｓ１〜Ｓ３）の電圧が閾値電圧以下であり、前記第２電圧検出回路（３６）で検出された各セル（Ｓ１〜Ｓ３）の電圧が前記閾値電圧より高い場合、前記第２電圧検出回路（３６）で検出された電圧を取得し、
前記第２電荷引き抜き回路（３８、３８Ａ）が電荷を引き抜き、前記第２電圧検出回路（３６）で検出された何れかのセル（Ｓ１〜Ｓ３）の電圧が前記閾値電圧以下であり、前記第１電圧検出回路（３５）で検出された各セル（Ｓ１〜Ｓ３）の電圧が前記閾値電圧より高い場合、前記第１電圧検出回路（３５）で検出された電圧を取得することを特徴とする項目２に記載の管理装置（３０、３０Ａ、３０Ｂ）。
これによれば、断線していない第１電圧検出線（Ｌ１１〜Ｌ１４）または第２電圧検出線（Ｌ２１〜Ｌ２４）を介して検出された電圧を用いて、セル（Ｓ１〜Ｓ３）の充放電制御などを行うことができる。
［項目４］
前記制御回路（３４）は、前記第１電荷引き抜き回路（３７）が電荷を引き抜き、前記第１電圧検出回路（３５）で検出された何れかのセル（Ｓ１〜Ｓ３）の電圧が閾値電圧以下であり、前記第２電圧検出回路（３６）で検出された各セル（Ｓ１〜Ｓ３）の電圧が前記閾値電圧より高い場合、および、前記第２電荷引き抜き回路（３８、３８Ａ）が電荷を引き抜き、前記第２電圧検出回路（３６）で検出された何れかのセル（Ｓ１〜Ｓ３）の電圧が前記閾値電圧以下であり、前記第１電圧検出回路（３５）で検出された各セル（Ｓ１〜Ｓ３）の電圧が前記閾値電圧より高い場合、前記第１電圧検出線（Ｌ１１〜Ｌ１４）または前記第２電圧検出線（Ｌ２１〜Ｌ２４）が断線したことを示す検出信号を出力することを特徴とする項目２または３に記載の管理装置（３０、３０Ａ、３０Ｂ）。
これによれば、第１電圧検出線（Ｌ１１〜Ｌ１４）または第２電圧検出線（Ｌ２１〜Ｌ２４）が断線したことを示す検出信号が出力された場合、セル（Ｓ１〜Ｓ３）の充放電量の制限や、ユーザへの通知などの必要な対応を行うことができる。
［項目５］
前記第１電圧検出線（Ｌ１１〜Ｌ１４）と前記第２電圧検出線（Ｌ１１〜Ｌ１４）は、共通の電圧検出線（Ｌ１〜Ｌ４）を介して前記複数のセル（Ｓ１〜Ｓ３）の各ノードに接続され、
前記制御回路（３４）は、前記第１電荷引き抜き回路（３７）または前記第２電荷引き抜き回路（３８、３８Ａ）が電荷を引き抜き、前記第１電圧検出回路（３５）で検出された何れかのセル（Ｓ１〜Ｓ３）の電圧が閾値電圧以下であり、前記第２電圧検出回路（３６）で検出された何れかのセル（Ｓ１〜Ｓ３）の電圧が前記閾値電圧以下である場合、前記共通の電圧検出線（Ｌ１〜Ｌ４）が断線したことを示す検出信号を出力することを特徴とする項目２から４のいずれか１項に記載の管理装置（３０、３０Ａ、３０Ｂ）。
これによれば、共通の電圧検出線（Ｌ１〜Ｌ４）が断線したことを示す検出信号が出力された場合、セル（Ｓ１〜Ｓ３）の充放電の停止や、ユーザへの通知などの必要な対応を行うことができる。
［項目６］
前記第１電荷引き抜き回路（３７）は、
対応する第１電圧検出線（Ｌ１１〜Ｌ１４）に接続された一端をそれぞれ有する複数の第１スイッチ素子（ＳＷ１１〜ＳＷ１４）と、
対応する第１スイッチ素子（ＳＷ１１〜ＳＷ１４）の他端に接続された一端と、所定の固定電位に接続された他端とをそれぞれ有する複数の第１電流源（Ｉ１１〜Ｉ１４）と、を有し、
前記第２電荷引き抜き回路（３８）は、
対応する第２電圧検出線（Ｌ２１〜Ｌ２４）に接続された一端をそれぞれ有する複数の第２スイッチ素子（ＳＷ２１〜ＳＷ２４）と、
対応する第２スイッチ素子（ＳＷ２１〜ＳＷ２４）の他端に接続された一端と、前記固定電位に接続された他端とをそれぞれ有する複数の第２電流源（Ｉ２１〜Ｉ２４）と、を有することを特徴とする項目１から５のいずれか１項に記載の管理装置（３０、３０Ｂ）。
これによれば、簡単な構成で第１電荷引き抜き回路（３７）と第２電荷引き抜き回路（３８）を実現できる。
［項目７］
前記第１電荷引き抜き回路（３７）は、
対応する第１電圧検出線（Ｌ１１〜Ｌ１４）に接続された一端をそれぞれ有する複数の第１スイッチ素子（ＳＷ１１〜ＳＷ１４）と、
対応する第１スイッチ素子（ＳＷ１１〜ＳＷ１４）の他端に接続された一端と、所定の固定電位に接続された他端とをそれぞれ有する複数の第１電流源（Ｉ１１〜Ｉ１４）と、を有し、
前記第２電荷引き抜き回路（３８Ａ）は、各セル（Ｓ１〜Ｓ３）に接続された２本の第２電圧検出線（Ｌ２１とＬ２２、Ｌ２２とＬ２３、Ｌ２３とＬ２４）間にそれぞれ接続された複数の第２スイッチ素子（ＳＷ３１〜ＳＷ３３）を有することを特徴とする項目１から５のいずれか１項に記載の管理装置（３０Ａ）。
これによれば、セルバランス用の第２スイッチ素子（ＳＷ３１〜ＳＷ３３）を用いて電荷を引き抜くことができるので、第２電荷引き抜き回路（３７）に電荷を引き抜くための電流源を設ける必要がない。よって、電流源の数を減らすことができる。
［項目８］
前記第１電圧検出回路（３５）と前記第１電荷引き抜き回路（３７）は、第１の半導体集積回路（３２１）として構成され、
前記第２電圧検出回路（３６）と前記第２電荷引き抜き回路（３８）は、第２の半導体集積回路（３２２）として構成されていることを特徴とする項目１から６のいずれか１項に記載の管理装置（３０Ｂ）。
これによれば、同一の２つの半導体集積回路を用いて管理装置を構成できる。
［項目９］
複数のセル（Ｓ１〜Ｓ３）が直列接続された蓄電モジュール（１０）と、
前記蓄電モジュール（１０）を管理する項目１から８のいずれか１項に記載の管理装置（３０、３０Ａ、３０Ｂ）と、
を備えることを特徴とする電源装置（１００、１００Ａ、１００Ｂ）。
【符号の説明】
【００６９】
Ｓ１〜Ｓ３…電池セル、Ｌ１〜Ｌ４…共通の電圧検出線、Ｌ１１〜Ｌ１４…第１電圧検出線、Ｌ２１〜Ｌ２４…第２電圧検出線、Ｃ１１〜Ｃ１３…第１容量素子、Ｃ２１〜Ｃ２３…第２容量素子、ＳＷ１１〜ＳＷ１４…第１スイッチ素子、ＳＷ２１〜ＳＷ２４，ＳＷ３１〜ＳＷ３３…第２スイッチ素子、Ｉ１１〜Ｉ１４…第１電流源、Ｉ２１〜Ｉ２４…第２電流源、１０…組電池、３０，３０Ａ，３０Ｂ…電池管理装置、３２…電圧検出装置、３４…制御回路、３５…第１電圧検出回路、３６…第２電圧検出回路、３７…第１電荷引き抜き回路、３８，３８Ａ…第２電荷引き抜き回路、１００，１００Ａ，１００Ｂ…電源装置。
【図１】
2017159219.tif 000003
【図２】
2017159219.tif 000004
【図３】
2017159219.tif 000005
【図４】
2017159219.tif 000006
【図５】
2017159219.tif 000007
【図６】
2017159219.tif 000008
【図７】
2017159219.tif 000009
【図８】
2017159219.tif 000010
【図９】
2017159219.tif 000011
【図１０】
2017159219.tif 000012
【国際調査報告】
2017159219.tif 000013
2017159219.tif 000014