(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルから成る組電池の失活したセルを検出する電池の失活検出装置であって、
信号発生器とダイオードが直列に接続された失活検出回路を、前記各セルに並列に接続するとともに、前記ダイオードのアノードを、並列に接続されるセルの負極側に接続し、
前記信号発生器は、前記ダイオードのアノードからカソード方向に電流が流れた時に信号を発生することにより、失活したセルが存在することを報知することを特徴とする電池の失活検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電池の失活検出装置において、
前記信号発生器を発光ダイオードとしたことを特徴とする電池の失活検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電池の失活検出装置において、
前記信号発生器をフォトカップラーとしたことを特徴とする電池の失活検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの項に記載の電池の失活検出装置において、
前記ダイオードをツェナーダイオードとしたことを特徴とする電池の失活検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、組電池を構成する複数のセルの中から失活したセルを検出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
複数のセルが直並列に接続された組電池では、微少短絡などで電池セルの活性が失われても、組電池の端子電圧を監視しているだけでは失活セルの検出は困難であった。
【０００３】
各セルごとに電圧検出回路を設け、セル電圧を監視しながら充放電を行う組電池の制御装置が提案されているが、コストが高くなるという問題がある（例えば、特願平７−２３６７７２号参照）。
【０００４】
本発明の目的は、失活した電池セルを検出する安価な検出装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１）  一実施の形態の構成を示す図２に対応づけて請求項１および請求項２の発明を説明すると、請求項１の発明は、複数のセルＣ1〜Ｃnから成る組電池１５の失活したセルを検出する電池の失活検出装置であって、信号発生器Ｄ11〜Ｄn1とダイオードＤ12〜Ｄn2が直列に接続された失活検出回路を、各セルＣ1〜Ｃnに並列に接続するとともに、ダイオードＤ12〜Ｄn2のアノードを、並列に接続されるセルＣ1〜Ｃnの負極側に接続し、信号発生器Ｄ11〜Ｄn1は、ダイオードＤ12〜Ｄn2のアノードからカソード方向に電流が流れた時に信号を発生することにより、失活したセルが存在することを報知することにより、上記目的を達成する。また、請求項２の電池の失活検出装置は、信号発生器Ｄ11〜Ｄn1を発光ダイオードとしたものである。
（２）  一実施の形態の構成を示す図５に対応づけて請求項３の発明を説明すると、請求項３の電池の失活検出装置は、信号発生器をフォトカップラーＤn3（ｎ＝１，２，・・）としたものである。
（３）  一実施の形態の構成を示す図４に対応づけて請求項４の発明を説明すると、請求項４の電池の失活検出装置は、ダイオードをツェナーダイオードＺn（ｎ＝１，２，・・）としたものである。
【０００６】
上述した課題を解決するための手段の項では、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定されるものではない。
【０００７】
【発明の効果】
（１）  請求項１および請求項２の発明によれば、失活状態にあるセルを表示することができ、安価な失活検出回路を提供することができる。
（２）  請求項３の発明によれば、安価な検出回路で失活したセルを表示することができる上に、失活時に外部装置と絶縁性を保ちながらインターロックをとることができる。
（３）  請求項４の発明によれば、安価な検出回路で失活状態にあるセルを表示することができる上に、セルの過充電を防止し、各セルのセル電圧を均一にすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明をハイブリッド車両に応用した一実施の形態を説明する。図１は一実施の形態の構成を示す図である。図において、太い実線は機械力の伝達経路を示し、太い破線は電力線を示す。また、細い実線は制御線を示し、二重線は油圧系統を示す。
この車両のパワートレインは、モーター１、エンジン２、クラッチ３、モーター４、無段変速機５、減速装置６、差動装置７および駆動輪８から構成される。モーター１の出力軸、エンジン２の出力軸およびクラッチ３の入力軸は互いに連結されており、また、クラッチ３の出力軸、モーター４の出力軸および無段変速機５の入力軸は互いに連結されている。
【０００９】
クラッチ３締結時はエンジン２とモーター４が車両の推進源となり、クラッチ３解放時はモーター４のみが車両の推進源となる。エンジン２および／またはモーター４の駆動力は、無段変速機５、減速装置６および差動装置７を介して駆動輪８へ伝達される。無段変速機５には油圧装置９から圧油が供給され、ベルトのクランプと潤滑がなされる。油圧装置９のオイルポンプ（不図示）はモーター１０により駆動される。
【００１０】
モータ１，４，１０は三相同期電動機または三相誘導電動機などの交流機であり、モーター１は主としてエンジン始動と発電に用いられ、モーター４は主として車両の推進と制動に用いられる。また、モーター１０は油圧装置９のオイルポンプ駆動用である。なお、モーター１，４，１０には交流機に限らず直流電動機を用いることもできる。また、クラッチ３締結時に、モーター１を車両の推進と制動に用いることもでき、モーター４をエンジン始動や発電に用いることもできる。
【００１１】
クラッチ３はパウダークラッチであり、伝達トルクを調節することができる。なお、このクラッチ３に乾式単板クラッチや湿式多板クラッチを用いることもできる。無段変速機５はベルト式やトロイダル式などの無段変速機であり、変速比を無段階に調節することができる。
【００１２】
モーター１，４，１０はそれぞれ、インバーター１１，１２，１３により駆動される。なお、モーター１，４，１０に直流電動機を用いる場合には、インバーターの代わりにＤＣ／ＤＣコンバーターを用いる。インバーター１１〜１３は共通のＤＣリンク１４を介してメインバッテリー１５に接続されており、メインバッテリー１５の直流充電電力を交流電力に変換してモーター１，４，１０へ供給するとともに、モーター１，４の交流発電電力を直流電力に変換してメインバッテリー１５を充電する。なお、インバーター１１〜１３は互いにＤＣリンク１４を介して接続されているので、回生運転中のモーターにより発電された電力をメインバッテリー１５を介さずに直接、力行運転中のモーターへ供給することができる。メインバッテリー１５には、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、リチウムポリマー電池など、各種電池を用いることができる。
【００１３】
コントローラー１６は、マイクロコンピューターとその周辺部品や各種アクチュエータなどを備え、エンジン２の回転速度、出力およびトルク、クラッチ３の伝達トルク、モーター１，４，１０の回転速度およびトルク、無段変速機５の変速比、メインバッテリー１５の充放電などを制御する。
【００１４】
図２はメインバッテリー１５の詳細回路を示す。
メインバッテリー１５はｎ個の電池セルが直並列に接続された組電池であり、図２にはその一部を示す。各セルＣn（ｎ＝１，２，・・）にはそれぞれ並列に、発光ダイオード（ＬＥＤ）Ｄn1（ｎ＝１，２，・・）と、ダイオードＤn2（ｎ＝１，２，・・）と、抵抗器Ｒn（ｎ＝１，２，・・）とが直列に接続された失活検出回路が接続される。なお、発光ダイオードＤn1とダイオードＤn2のカソードはセルＣnの正極側に接続される。また、抵抗器Ｒnは、発光ダイオードＤn1とダイオードＤn2の最大定格電流を越える電流が流れるのを防止するための保護用抵抗器である。
【００１５】
図３は放電時のセル電圧Ｖcと放電電流との関係を示す。
複数のセルが直列に接続された組電池において、あるセルが失活しセル電圧Ｖcが０Ｖの状態で放電を行うと、そのセルの内部抵抗により転極が発生し、ダイオードＤn2が導通して放電電流が失活検出回路へ分流する。そして、失活セルの内部抵抗と放電電流との積に比例したセル電圧Ｖcが−Ｖc1以下になると、発光ダイオードＤn1が点灯し、セルが失活状態にあることを警告する。
【００１６】
このように、各セルに発光ダイオードＤn1とダイオードＤn2を有する失活検出回路を接続するだけで、失活状態にあるセルを表示することができ、安価な失活検出回路を提供することができる。
【００１７】
−発明の一実施の形態の変形例−
図４は、図１に示す失活検出回路のダイオードＤn2の代わりにツェナーダイオードＺn（ｎ＝１，２，・・）を用いた変形例である。
このツェナーダイオードＺnはカソードをセルＣnの正極側に接続する。セル放電時はツェナーダイオードＺnの順方向特性により、図１に示すダイオードＤn2と同様な機能を有する。一方、セル充電時には、セル電圧ＶcがツェナーダイオードＺnのツェナー電圧Ｖzを越えると、セルＣnに流れるべき充電電流が失活検出回路へ流れる。
【００１８】
つまり、この変形例によれば、安価な検出回路で失活状態にあるセルを表示することができる上に、セルの過充電を防止し、各セルのセル電圧を均一にすることができる。
【００１９】
−発明の一実施の形態の他の変形例−
図５は、図１に示す失活検出回路の発光ダイオードＤn1の代わりにフォトカップラーＤn3（ｎ＝１，２，・・）を用いた変形例である。
放電時にセルが失活して転極が発生すると、失活検出回路に電流が流れ、フォトカップラーＤn3の出力に信号電流が流れる。各セルＣnのフォトカップラーＤn3の出力は制御回路１７に接続され、制御回路１７は、失活セルのフォトカップラーn3からの信号を受信して失活セルの表示と警告を行う。
【００２０】
この変形例によれば、失活したセルを表示することができる上に、失活時に外部装置と絶縁性を保ちながらインターロックをとることができる。
【００２１】
なお、上述した一実施の形態ではハイブリッド車両に本発明を適用した例を説明したが、本発明は上記以外の種類のハイブリッド車両を含む各種電気自動車の組電池に適用することができる。もちろん、電気自動車以外の組電池にも適用することができる。
【００２２】
また、上述した一実施の形態では組電池内のセルごとに失活検出回路を設ける例を示したが、複数のセルが直列または直並列に接続されてモジュールを構成し、複数のモジュールが直並列に接続された組電池に対しては、各モジュールごとに失活検出回路を設置するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  発明の一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】  失活検出回路の構成を示す図である。
【図３】  放電時のセル電圧と放電電流の関係を示す図である。
【図４】  失活検出回路の変形例を示す図である。
【図５】  失活検出回路の他の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１、４、１０  モーター
２  エンジン
３  クラッチ
５  無段変速機
６  減速装置
７  差動装置
８  駆動輪
９  油圧装置
１１〜１３  インバーター
１４  ＤＣリンク
１５  メインバッテリー
１６  コントローラー
１７  制御回路
Ｃ1〜Ｃn  セル
Ｄ11〜Ｄn1  発光ダイオード
Ｄ12〜Ｄn2  ダイオード
Ｒ1〜Ｒn  抵抗器
Ｚ1〜Ｚn  ツェナーダイオード
Ｄ13〜Ｄn3  フォトカップラー
【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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