JP2001174531A - 組電池の異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 組電池の充放電制御を行う際に、組電池に発
生する異常を判定するための装置を、より低コストで構
成する。 【解決手段】 組電池１９を構成する各セルグループ１
２において、夫々のセルグループ１２を構成している単
位セル１１毎に直列回路２２及びトランジスタ２４を配
置し、何れかの単位セル１１の端子電圧が上限電圧を上
回るとトランジスタ２４にオン電圧が供給され、検出電
圧変化手段２９を介してＦＥＴ３４のゲート電圧がハイ
レベルになるとセルグループ１２の電圧出力を遮断す
る。すると、ＥＣＵ１８の電圧検出器１４に対する電源
の供給が断たれ、ＣＰＵ１７は、Ａ／Ｄコンバータ１６
を介して電圧検出器１４の出力電圧レベルを参照し、セ
ルグループ１２に異常が発生したことを判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池からなる
単位セルを複数個直列に接続してセルグループを構成
し、そのセルグループを複数直列に接続してなる組電池
について、充放電時における異常の発生を判定する異常
判定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、低公害性と高い走行性能との両立
を目的として、電気自動車とガソリンエンジンとのメカ
ニズムを組み合わせたハイブリッド電気自動車（以下、
ＨＥＶと称す）が開発されている。ＨＥＶにおいては、
発進時やフル加速時にはバッテリから供給される電力を
使用するため、バッテリには高い出力が要求される。ま
た、ＨＥＶは、エンジンやモータ／ジェネレータ，バッ
テリなど多くの構成部品を搭載しなければならず、自動
車全体の重量が増加することから、バッテリに対して
は、電気自動車と同様に高性能且つ軽量であることが要
求されている。

【０００３】斯様な状況下で、鉛，ニッカドやニッケル
水素電池などに代わるものとして、リチウム電池が注目
されている。リチウム電池は、同容量の鉛やニッカド電
池に比して約３〜４倍もの高い重量エネルギ密度を有し
ており、小形軽量化が要求されるＨＥＶには好適である
として応用が期待されている。

【０００４】ところが、リチウム電池は、過充電や過放
電に弱く、定められた電圧範囲内で使用しないと材料が
分解して著しく容量が減少したり、異常に発熱するなど
して使用できなくなるおそれがある。そのため、リチウ
ム電池を使用する場合は、上限電圧及び下限電圧を明確
に規定して、端子電圧がその範囲内となるように充放電
制御したり、或いは、電圧範囲を制限する保護回路とセ
ットで使用するのが一般的である。

【０００５】ところで、電気自動車やＨＥＶに使用され
るバッテリは、モータを駆動するために高い電圧が要求
されるので、通常、複数個の単位セルを直列に接続して
構成されている。例えば、３００Ｖのバッテリ電圧を得
るには、単位セル当たり２Ｖの鉛電池では１５０個程度
のセルを直列接続し、単位セル当たり３．６Ｖのリチウ
ム電池では８０個程度のセルを直列接続することにな
る。

【０００６】このように多数の単位セルを直列接続して
なる組電池を充放電する場合、従来は、組電池の正，負
極の端子間電圧を監視することにより充放電を制御して
いた。例えば、単位セル当たりの電圧範囲が１．８〜
２．４Ｖで１５０個直列の鉛電池の場合は、組電池の電
圧範囲が２７０〜３６０Ｖの範囲となるように充放電制
御する。

【０００７】ところが、各単位セルの残存容量には、主
として各セル毎の自己放電や充放電効率の違いによって
生じるばらつきがあるため、それに伴って各単位セル間
の端子電圧にもばらつきが生じることが避けられない。
そして、残存容量のばらつきは時間と共に蓄積され拡大
していくものであるから、これらの総計たる組電池の端
子電圧を監視して充電制御しても、各単位セルとして
は、端子電圧が（組電池の端子電圧）／（単位セル個
数）で得られる平均電圧よりも高く或いは低くなってい
るものがある。従って、上限電圧まで充電すれば過充電
となり、下限電圧まで放電すれば過放電となる単位セル
が存在することになる。

【０００８】そして、ニッカド或いはニッケル水素電池
では、過放電や過充電となっても性能の劣化が少なく、
また、鉛電池は、性能が劣化しても特に安全性に問題は
無く何れも使用不能の状態にはならないことから、組電
池の両端電圧のみを参照して制御すれば十分であった。
しかしながら、リチウム電池を多直列組電池として使用
する場合は、各単位セル夫々が過充電または過放電状態
とならないように対策すること、即ち、そのために過充
電や過放電のような異常の発生を検出，判定することは
必須である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような対策を考慮
したものとして、例えば、実開平２−１３６４４５号公
報に開示されているものがある。この従来技術では、図
１１に示すように、組電池１を構成する各単位セル２に
は、夫々の端子電圧を個別に検出する電圧検出器３が並
列に接続されている。異常判定用のＥＣＵ４を構成する
ＣＰＵ５は、各電圧検出器３の検出信号をマルチプレク
サ６，７及び８並びにＡ／Ｄコンバータ９を介して得る
ようになっている。

【００１０】そして、ＣＰＵ５は、充電時には、各単位
セル１の端子電圧の内最高値を検出してその最高電圧が
上限電圧を超えないように制御を行い、放電時には、同
最低値を検出してその最低電圧が下限電圧に達すると放
電を終了するように制御を行うようになっている。

【００１１】しかしながら、斯様な方式では、過充電や
過放電の発生を監視するために、各単位セル２毎に電圧
検出器３を配置しなければならない。そして、各電圧検
出器３が出力する多数の検出信号を処理するために、マ
ルチプレクサ５乃至８が必要となる。加えて、単位セル
２から、組電池１とは比較的離れた箇所に配置されるＥ
ＣＵ４側に内蔵されている電圧検出器３への配線数も多
くなるため、総じてコストを増大させてしまうという問
題がある。

【００１２】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、組電池の充放電制御を行う際に、組
電池に発生する異常を判定するための装置を、より低コ
ストで構成することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の組電池の
異常検出装置によれば、組電池を構成する各セルグルー
プにおいて、オン電圧供給手段は、夫々のセルグループ
を構成している単位セルの端子電圧が上限電圧を上回る
と検出用スイッチング素子に所定のオン電圧を供給し、
検出電圧変化手段は、検出用スイッチング素子がオン状
態になると検出電圧を変化させる。そして、電圧検出手
段は、検出用スイッチング素子のオンオフ状態が変化す
ることに伴う電圧の変化を検出し、異常判定手段は、電
圧検出手段により検出される電圧に基づいてセルグルー
プに異常が発生したことを判定する。

【００１４】即ち、単位セルの端子電圧が上限電圧を上
回り検出用スイッチング素子にオン電圧が供給されてオ
ン状態になれば、それに伴う電圧の変化によって当該単
位セルを含んで構成されるセルグループに異常が発生し
たことを判定できる。従って、上限電圧を、二次電池た
る単位セルが過充電状態となるしきい値電圧に等しくな
るように設定することにより、異常判定手段は、過充電
状態となった単位セルを含むセルグループを検出するこ
とができる。そして、セルグループ毎に異常を判定する
ことにより異常検出に必要な構成要素やハーネスの数を
従来よりも削減することができるので、従来よりも低コ
ストで構成することが可能となる。

【００１５】請求項２記載の組電池の異常検出装置によ
れば、組電池を構成する各セルグループにおいて、オン
電圧供給手段は、夫々のセルグループを構成している単
位セルの端子電圧が下限電圧以上であれば検出用スイッ
チング素子に所定のオン電圧を供給し、検出電圧変化手
段は、検出用スイッチング素子がオフ状態になると検出
電圧を変化させる。そして、電圧検出手段は、検出用ス
イッチング素子のオンオフ状態が変化することに伴う電
圧の変化を検出し、異常判定手段は、電圧検出手段によ
り検出される電圧に基づいてセルグループに異常が発生
したことを判定する。

【００１６】従って、下限電圧を単位セルが過放電状態
となるしきい値電圧に等しくなるように設定することに
より、異常判定手段は、過放電状態となった単位セルを
含むセルグループを検出することができるので、請求項
１と同様の効果を得ることができる。

【００１７】請求項３記載の組電池の異常検出装置によ
れば、組電池を構成する各セルグループにおいて、第１
オン電圧供給手段は、夫々のセルグループを構成してい
る単位セルの端子電圧が上限電圧を上回ると第１検出用
スイッチング素子に所定のオン電圧を供給し、第２オン
電圧供給手段は、単位セルの端子電圧が下限電圧異常で
あれば第２検出用スイッチング素子に所定のオン電圧を
供給する。第１検出電圧変化手段は、第１検出用スイッ
チング素子がオン状態になると検出電圧を変化させ、第
２検出電圧変化手段は、第２検出用スイッチング素子が
オフ状態になると検出電圧を変化させる。

【００１８】そして、電圧検出手段は、第１または第２
検出用スイッチング素子のオンオフ状態が変化すること
に伴う電圧の変化を検出し、異常判定手段は、電圧検出
手段により検出される電圧に基づいてセルグループに異
常が発生したことを判定する。従って、何れかの単位セ
ルが過充電状態になった場合と過放電状態になった場合
とを何れも検出することが可能となる。

【００１９】請求項４記載の組電池の異常検出装置によ
れば、遮断用スイッチング素子は、検出電圧変化手段に
よって検出電圧が変化した場合にセルグループの電圧出
力を遮断するように動作する。そして、電圧検出手段
は、遮断用スイッチング素子によりセルグループの電圧
出力が遮断されたことによって生じる電圧の変化を検出
する。

【００２０】従って、単位セルの端子電圧が上限電圧を
上回った場合、または、下限電圧を下回った場合は、遮
断用スイッチング素子によりセルグループの電圧出力が
遮断され、その遮断によって生じる電圧の変化が電圧検
出手段によって検出されるので、異常の検出を容易に行
うことができる。

【００２１】請求項５記載の組電池の異常検出装置によ
れば、検出用スイッチング素子とオン電圧供給手段と
を、セルグループを構成する単位セルの全てに対して配
置するので、異常の検出を一層確実に行うことができ
る。

【００２２】請求項６記載の組電池の異常検出装置によ
れば、オン電圧供給手段を、単位セルに並列接続される
抵抗と所定の基準電圧を発生する基準電圧発生手段との
直列回路によって構成し、前記抵抗の端子電圧によって
検出用スイッチング素子に所定のオン電圧を供給する。

【００２３】即ち、前記抵抗の端子電圧は、単位セルの
端子電圧と基準電圧との差電圧となるので、基準電圧と
検出用スイッチング素子のオン電圧との和が単位セルの
上限電圧または下限電圧に等しくなるように設定するこ
とで、検出用スイッチング素子を所期通りにスイッチン
グ動作させることができる。

【００２４】請求項７記載の組電池の異常検出装置によ
れば、基準電圧発生手段をツェナーダイオードで構成す
るので、そのツェナー電圧が適当な値に設定されている
素子を適宜選択することによって、様々な単位セルにつ
いて設定される上限電圧または下限電圧にも容易に対応
することができる。

【００２５】請求項８記載の組電池の異常検出装置によ
れば、基準電圧発生手段をバンドギャップリファレンス
で構成するので、バンドギャップリファレンスが発生す
る基準電圧を適宜選択することによって、請求項７と同
様に様々な単位セルについて設定される上限電圧または
下限電圧にも容易に対応することができる。加えて、基
準電圧の変動をより小さくして精度を高めることができ
ると共に、基準電圧発生手段における消費電力もより低
減することができる。

【００２６】請求項９記載の組電池の異常検出装置によ
れば、検出用スイッチング素子をバイポーラトランジス
タで構成するので、オフ状態にある場合の遮断電流を極
めて小さくすることができ、消費電力を抑制することが
可能となる。

【００２７】請求項１０記載の組電池の異常検出装置に
よれば、検出電圧変化手段を、バイポーラトランジスタ
を用いて構成するので、検出用スイッチング素子のオン
オフ状態が変化したことに応じてトランジスタのオンオ
フを制御することで、検出電圧を容易に変化させること
ができる。

【００２８】請求項１１記載の組電池の異常検出装置に
よれば、遮断用スイッチング素子を、セルグループの正
極側と電圧検出手段との間に配置されるＭＯＳＦＥＴで
構成するので、そのオンオフを電圧で制御することで駆
動電力を減少させることができる。また、オン抵抗が小
さいので電圧降下が小さくなり、電圧検出手段による電
圧の検出誤差を小さくすることもできる。

【００２９】請求項１２記載の組電池の異常検出装置に
よれば、各セルグループに夫々並列接続される放電手段
によって、各セルグループ間の端子電圧のばらつきを調
整するように放電抵抗を介して放電を行い、各セルグル
ープ間の端子電圧が常に略等しくなるように維持するこ
とで、組電池の使用効率を向上させることができる。

【００３０】請求項１３記載の組電池の異常検出装置に
よれば、遮断用スイッチング素子をＭＯＳＦＥＴで構成
し、放電制御手段は、電圧検出手段が何れかのセルグル
ープについて電圧を検出する間は、当該セルグループの
高電位側に配置されている放電手段による放電を禁止す
るように制御する。

【００３１】即ち、電圧検出手段が、遮断用スイッチン
グ素子がオフ状態となっているセルグループについて電
圧を検出しようとする場合に、そのセルグループの高電
位側に配置されているセルグループにおいて放電手段に
よる放電が行われていると、その放電電流がＭＯＳＦＥ
Ｔに形成されている寄生ダイオードを介して電圧検出対
象となっているセルグループの正極側に流れ込むことに
なる。すると、電圧検出手段は、検出用スイッチング素
子のオンオフ状態が変化することに伴い遮断用スイッチ
ング素子がオフ状態となっていることを電圧の変化によ
って検出できなくなってしまう。

【００３２】従って、放電制御手段が上記したように制
御を行うことで、高電位側のセルグループにおいて放電
が行われることと並行して、電圧検出対象たるセルグル
ープにおいて検出用スイッチング素子のオンオフ状態が
変化したことも検出することが可能である。

【００３３】請求項１４記載の組電池の異常検出装置に
よれば、遮断用スイッチング素子をＭＯＳＦＥＴで構成
し、放電経路形成手段は、何れかのセルグループに配置
されている遮断用スイッチング素子がオフ状態となった
場合で、且つ、当該セルグループの高電位側に配置され
ているセルグループにおいて放電手段により放電が行わ
れている場合には、その放電電流を、前者のセルグルー
プの負極側に導く放電経路を形成する。

【００３４】そして、その放電経路中には、前者のセル
グループとその高電位側に配置されているセルグループ
との直列端子電圧を放電手段が有する放電抵抗と共に分
圧する分圧抵抗を有するので、あるセルグループの遮断
用スイッチング素子がオフ状態になると同時にその高電
位側のセルグループにおいて放電が行われていると、分
圧抵抗には、２つのセルグループの直列端子電圧を、放
電抵抗と該分圧抵抗との抵抗比に応じた分圧電位が現れ
る。

【００３５】従って、この時、電圧検出手段は、通常の
セルグループの端子電圧に比較して大きく低下している
分圧電位を検出するので、高電位側のセルグループで放
電が行われている場合でも、セルグループに異常が発生
したことを並行して検出することが可能となる。

【００３６】請求項１５記載の組電池の異常検出装置に
よれば、遮断用スイッチング素子を、セルグループの正
極側と電圧検出手段との間において互いに逆方向に接続
される２つのＭＯＳＦＥＴで構成し、これら２つのＭＯ
ＳＦＥＴは、電圧変換手段によって変換された電圧が変
化した場合に両者が同時にオフ状態となる。

【００３７】即ち、ＭＯＳＦＥＴのソース−ドレイン間
には、逆方向に並列接続された寄生ダイオードが形成さ
れているため、１つのＭＯＳＦＥＴによってセルグルー
プの正極側と電圧検出手段との間を遮断した場合、その
高電位側に位置するセルグループにおいて放電が行われ
ると、その放電電流は、高電位側セルグループの負極側
からオフ状態であるＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを介
してセルグループの正極側に流れることになる。

【００３８】従って、この場合、ＭＯＳＦＥＴがオフ状
態になっても、当該セルグループに対応する電圧検出手
段は、その高電位側セルグループの端子電圧を検出する
ことになるので、異常判定手はＭＯＳＦＥＴがオフ状態
になったことを検出できなくなってしまう。

【００３９】そこで、セルグループの正極側と電圧検出
手段との間に、互いに逆方向に接続される２つのＭＯＳ
ＦＥＴを配置して、検出用スイッチング素子のオンオフ
状態の変化に伴い両者を同時にオフ状態とすれば、寄生
ダイオードも互いに逆方向に直列接続された状態となる
ので、高電位側の放電電流が寄生ダイオードを介してセ
ルグループの正極側に流れることを防止することがで
き、高電位側で放電が行われている場合でも、セルグル
ープに異常が発生したことを並行して検出することが可
能となる。

【００４０】請求項１６記載の組電池の異常検出装置に
よれば、検出用スイッチング素子，オン電圧供給手段，
検出電圧変化手段及び遮断用スイッチング素子を含む異
常検出ユニットを備えて、その異常検出ユニットには対
応するセルグープより動作用電源が供給されるので、別
途動作用電源を用意する必要がなく構成を簡単にするこ
とができる。

【００４１】請求項１７記載の組電池の異常検出装置に
よれば、単位セルをリチウム電池とするので、高いエネ
ルギ密度を有するが、より厳密な過充電，過放電対策が
必要とされるリチウム電池を用いた場合でも、その充放
電を安全に制御することができる。

【００４２】請求項１８記載の組電池の異常検出装置に
よれば、組電池を、電気自動車またはハイブリッド電気
自動車の駆動用バッテリとして用いるので、単位セルの
直列接続数が比較的多くなる組電池について、構成要素
の数やハーネスの数などの削減効果を極めて有効に発揮
することができる。

【００４３】

【発明の実施の形態】（第１実施例）以下、本発明の第
１実施例について図１及び図２を参照して説明する。電
気的構成の概略を示す図１において、リチウム二次電池
で構成される単位セル１１は、直列接続された４個
（Ａ）〜（Ｄ）毎にセルグループ１２を構成している。
また、単位セル１１の正極には、リチウムニッケル酸化
物が活物質として使用されている。

【００４４】そして、各セルグループ１２の正極，負極
間には、異常検出ユニット１３及び電圧検出器（電圧検
出手段）１４が並列に接続されている。各電圧検出器１
４の検出信号は、マルチプレクサ（電圧検出手段）１５
及びＡ／Ｄコンバータ（電圧検出手段）１６を介してＣ
ＰＵ（異常判定手段）１７に与えられるようになってい
る。

【００４５】ＣＰＵ１７は、各マルチプレクサ１５に切
り替え制御信号を与えて、電圧検出器１４が検出する各
セルグループ１２の端子電圧を順次参照するようになっ
ている。尚、電圧検出器１４，マルチプレクサ１５，Ａ
／Ｄコンバータ１６及びＣＰＵ１７は、異常検出用のＥ
ＣＵ(Electronic Control Unit) １８を構成している。

【００４６】セルグループ１２は、２０個が直列に接続
されて組電池１９を構成しており、（高電位側を
（１），低電位側を（２０）とする）その組電池１９
は、ＨＥＶの駆動用バッテリとして、正極１９ｐ，負極
１９ｎが主電流路Ｌ＋，Ｌ−を介して充電器やＨＥＶの
モータを駆動するインバータ（何れも図示せず）等に接
続されるようになっている。

【００４７】以下、セルグループ１２（１）に対応して
設けられている異常検出ユニット１３（１）について、
図２を参照して説明する。各単位セル１１には、抵抗２
０とツェナーダイオード（基準電圧発生手段）２１との
直列回路（オン電圧供給手段）２２が並列に接続されて
いる。ツェナーダイオード２１は、ツェナー電圧が３．
７Ｖのものが選択されている。

【００４８】抵抗２０とツェナーダイオード２１との共
通接続点には、ベース抵抗２３を介してＰＮＰ型のトラ
ンジスタ（検出用スイッチング素子）２４のベースが接
続されており、そのトランジスタ２４のエミッタは、単
位セル２１の正極端子に接続されている。また、トラン
ジスタ２４のコレクタは、ダイオード２５を介して抵抗
２６の一端側に接続されている。

【００４９】各単位セル１１に対応する４つの抵抗２６
（Ａ）〜２６（Ｄ）は直列に接続されており、２６
（Ｄ）の他端側は、抵抗２７を介してセルグループ１２
（１）の負極端子に接続されていると共に、ＮＰＮ型の
トランジスタ２８のベースに接続されている。

【００５０】トランジスタ２８のエミッタは、セルグル
ープ１２（１）の負極端子に接続されており、コレクタ
は、抵抗３０及び３１の直列回路を介してセルグループ
１２（１）の正極端子に接続されている。抵抗３０及び
３１の共通接続点は、ＰＮＰ型のトランジスタ３２のベ
ースに接続されており、そのトランジスタ３２のエミッ
タは、セルグループ１２（１）の正極端子に接続されて
いる。また、トランジスタ３２のコレクタは、抵抗３３
を介してセルグループ１２（１）の負極端子に接続され
ていると共に、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ（遮断用スイッ
チング素子，以下、単にＦＥＴと称す）３４のゲートに
接続されている。また、ＦＥＴ３４のソース−ドレイン
間には、寄生ダイオード３４ａが逆並列接続された状態
で形成されている。尚、ダイオード２５から抵抗３３に
至るまでの構成が、検出電圧変化手段３５を構成してい
る。

【００５１】ＦＥＴ３４のソースは、セルグループ１２
（１）の正極端子に接続されており、ドレインは、異常
検出ユニット１３の出力端子１３ａ（１）及びハーネス
３６（１）並びに入力端子１８ａ（１）を介して、ＥＣ
Ｕ１８内部の電圧検出器１４（１）の非反転入力端子に
接続されている。電圧検出器１４（１）は、例えば差動
増幅器として構成されており、その反転入力端子には、
入力端子１８ａ（２）及びハーネス３６（２）を介して
セルグループ１２（２）のＦＥＴ３４（２）のドレイン
に接続されている。

【００５２】また、電圧検出器１４の動作用電源は、ハ
ーネス３６を介して夫々対応するセルグループ１２より
供給されるようになっている。尚、その他の異常検出ユ
ニット１３（２）〜１３（２０）についても、同様に構
成されている。そして、異常検出ユニット１３は、各セ
ルグループ１２の近傍に配置されており、ＥＣＵ１８
は、インバータ制御用のＥＣＵ等の近傍に配置されてい
る。

【００５３】次に、本実施例の作用について説明する。
ＨＥＶは、発進時や低速運転時においてはインバータに
よりモータを駆動して走行するので組電池１９を放電さ
せる。また、高速運転時にはガソリンエンジンを駆動し
て走行すると共に、モータを発電機として回転させて組
電池１９に対する充電を行うようになっている。

【００５４】リチウム二次電池で構成される単位セル１
１が過充電状態となる上限電圧は約４．３Ｖであり、ト
ランジスタ２４のベースエミッタ間電圧は０．６Ｖ，ツ
ェナーダイオード２１のツェナー電圧は３．７Ｖである
から、両者の電圧の和が４．３Ｖの上限電圧に等しく設
定されている。そして、単位セル１１の端子電圧が４．
３Ｖ以下であれば、抵抗２０の端子電圧、即ち、トラン
ジスタ２４のベースエミッタ間電圧は０．６Ｖに達せ
ず、トランジスタ２４はオフ状態である。

【００５５】よって、例えばセルグループ１２（１）を
構成する全ての単位セル１１の端子電圧が４．３Ｖ以下
であれば、各トランジスタ２４も全てオフ状態であるか
ら、トランジスタ２８のベース電位は略０Ｖでトランジ
スタ２８もオフ状態であり、トランジスタ３２もオフ状
態である。すると、トランジスタ３２のコレクタ電位も
略０Ｖであるから、ＰチャネルのＦＥＴ３４のゲート電
位はソース電位に対して負の電位となり、ＦＥＴ３４は
オン状態となる。

【００５６】即ち、この場合、ＥＣＵ１８の電圧検出器
１４（１）には、セルグループ１２（１）よりハーネス
３６（１）を介して電源が供給されているため、電圧検
出器１４（１）は、対応するセルグループ１２（１）の
端子電圧に略相当する差電圧に応じた信号をマルチプレ
クサ１５を介してＡ／Ｄコンバータ１６に出力してい
る。従って、ＣＰＵ１７は、Ａ／Ｄコンバータ１６を介
して読み込んだ電圧レベルがセルグループ１２の端子電
圧に略相当している場合は、当該セルグループ１２
（１）は正常であると判断することができる。

【００５７】一方、セルグループ１２（１）を構成する
何れかの単位セル１１、例えば、単位セル１１（Ａ）が
過充電状態となり、その端子電圧が４．３Ｖを上回る
と、対応するトランジスタ２４（Ａ）がオン状態とな
る。すると、検出電圧変化手段３５における対応する抵
抗２６（Ａ）に電流が流れてトランジスタ２８のベース
電位が上昇するので、トランジスタ２８は、ベース電流
が流れてオン状態となる。トランジスタ２８がオンする
と、それに伴ってトランジスタ３２もオンするので、ト
ランジスタ３２のコレクタ電位が上昇し、ＦＥＴ３４の
ゲート電位は、セルグループ１２の端子電圧に略等しく
なってＦＥＴ３４はオフ状態となる。

【００５８】すると、電圧検出器１４（１）に対する動
作用電源の供給が断たれるため、その出力信号のレベル
は略０Ｖに低下する。従って、ＣＰＵ１７は、Ａ／Ｄコ
ンバータ１６を介して読み込んだ電圧検出器１４（１）
の出力信号レベルが略０Ｖになった場合は、当該セルグ
ループ１２（１）の何れかの単位セル１１に異常（過充
電状態）が発生したものと判断することができる。そし
て、ＣＰＵ１７は、組電池１９に対する充電の電力を制
御するようインバータの制御装置に信号を出力するなど
の所定の処理を行う。

【００５９】以上のように本実施例によれば、組電池１
９を構成する各セルグループ１２において、夫々のセル
グループ１２を構成している単位セル１１毎に直列回路
２２及びトランジスタ２４を配置し、何れかの単位セル
１１の端子電圧が上限電圧を上回るとトランジスタ２４
にオン電圧が供給され、検出電圧変化手段３５を介して
ＦＥＴ３４のゲート電圧がハイレベルになるとセルグル
ープ１２の電圧出力を遮断する。すると、ＥＣＵ１８の
電圧検出器１４に対する電源の供給が断たれ、ＣＰＵ１
７は、Ａ／Ｄコンバータ１６を介して電圧検出器１４の
出力電圧レベルを参照し、セルグループ１２に異常が発
生したことを判定する。

【００６０】従って、ＣＰＵ１７は、過充電状態となっ
て上限電圧を上回った単位セル１１を含むセルグループ
１２を検出することができる。そして、セルグループ１
２毎に異常を判定することによって、異常検出に必要な
構成要素やハーネスの数を従来よりも削減して従来より
も低コストで構成することが可能であり、組電池１９
を、単位セル１１の直列接続数が比較的多くなるＨＥＶ
の駆動用バッテリとして用いたことで、前記削減効果を
極めて有効に発揮することができる。更に、単位セル１
１に、高いエネルギ密度を有するが、より厳密な過充電
対策が必要とされるリチウム電池を用いた場合でも、そ
の充放電を安全に制御することができる。

【００６１】また、本実施例によれば、抵抗２０及びツ
ェナーダイオード２１の直列回路２２によってトランジ
スタ２４にオン電圧を供給する構成としたので、ツェナ
ーダイオード２１のツェナー電圧を適宜選択すること
で、上限電圧を様々な値に設定することができる。そし
て、トランジスタ２４，２８，３２を用いて構成したの
で、例えば、単位セル１１の端子電圧と上限電圧とを比
較するためにオペアンプで構成されるコンパレータを使
用した場合に比べて構成を簡単にすることができる。ま
た、トランジスタ２４，２８，３２がオフ状態の時に流
れる遮断電流はオペアンプの暗電流に比べて極めて小さ
いので、消費電力を少なくすることができる。

【００６２】加えて、ＭＯＳＦＥＴ３４を用いてセルグ
ループ１２の電圧出力を遮断するようにしたので、電圧
によりスイッチング制御することで駆動電力を減少させ
ることができる。また、オン抵抗が小さいので電圧降下
が小さくなり、セルグループ１２の出力電圧を直接検出
する場合には検出誤差を小さくすることもできる。更に
また、異常検出ユニット１３の動作用電源を対応するセ
ルグループ１２より供給するようにしたので、電源を別
途用意する必要がなく構成が簡単になる。

【００６３】（第２実施例）図３は、本発明の第２実施
例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符
号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ
説明する。第２実施例は、第１実施例と同様の構成を単
位セル１１の過放電状態の検出に適用したものであり、
図３は、セルグループ１２（１）に対応した異常検出ユ
ニット１３Ａ（１）部分のみを示す。即ち、第１実施例
のツェナーダイオード２１は、ツェナー電圧が１．９Ｖ
であるツェナーダイオード（基準電圧発生手段）３７に
置き換えられており、直列回路（オン電圧供給手段）３
８を構成している。

【００６４】また、検出電圧変化手段３５は、検出電圧
変化手段３９に置き換えられている。即ち、単位セル１
１（Ａ）に対応するトランジスタ２４（Ａ）のコレクタ
は、ＮＰＮ型のトランジスタ４０（Ａ）のベースに接続
されている。そのトランジスタ４０（Ａ）のコレクタ
は、抵抗４１（Ａ）を介してセルグループ１２の正側端
子に接続されており、エミッタは、単位セル１１（Ｂ）
に対応する抵抗４１（Ｂ）に接続されている。同様の構
成が他の単位セル１１（Ｂ）〜（Ｄ）について設けられ
ており、トランジスタ４０（Ｄ）のエミッタは、抵抗４
１（Ｅ）を介してセルグループ１２の負極端子に接続さ
れている。そして、トランジスタ４０（Ａ）のコレクタ
は、ＦＥＴ３４のゲートに接続されている。以上が検出
電圧変化手段３９を構成している。

【００６５】次に、第２実施例の作用について説明す
る。リチウム二次電池で構成される単位セル１１が過放
電状態となる下限電圧は約２．５Ｖであり、トランジス
タ２４のベースエミッタ間電圧は０．６Ｖ，ツェナーダ
イオード３７のツェナー電圧は１．９Ｖであるから、両
者の電圧の和が２．５Ｖの下限電圧に等しく設定されて
いる。そして、単位セル１１の端子電圧が２．５Ｖ以上
であれば、抵抗２０の端子電圧、即ち、トランジスタ２
４のベースエミッタ間電圧は０．６Ｖ以上でありトラン
ジスタ２４はオン状態である。

【００６６】従って、例えばセルグループ１２（１）を
構成する全ての単位セル１１の端子電圧が２．５Ｖ以上
であれば、各トランジスタ２４は全てオン状態であるか
ら、各トランジスタ４０にベース電流が供給されてトラ
ンジスタ４０もオン状態である。すると、Ｐチャネルの
ＦＥＴ３４のゲート電位はソース電位に対して負の電位
となるためＦＥＴ３４はオン状態となる。

【００６７】一方、セルグループ１２（１）を構成する
何れかの単位セル１１、例えば、単位セル１１（Ａ）が
過放電状態となり、その端子電圧が２．５Ｖを下回る
と、対応するトランジスタ２４（Ａ）がオフ状態とな
る。すると、トランジスタ４０に対するベース電流の供
給が断たれてオフとなることから、検出電圧変化手段３
９における他のトランジスタ４０（Ｂ）〜４０（Ｄ）に
対するコレクタ電流の供給が断たれるので、これらも全
てオフ状態となる。その結果、ＦＥＴ３４のゲート電位
は、セルグループ１２の端子電圧に略等しくなってＦＥ
Ｔ３４はオフ状態となる。

【００６８】すると、第１実施例と同様に、電圧検出器
１４（１）の出力信号のレベルは略０Ｖに低下するの
で、ＣＰＵ１７は、Ａ／Ｄコンバータ１６を介して読み
込んだ電圧検出器１４（１）の出力信号レベルが略０Ｖ
になった場合は、当該セルグループ１２（１）の何れか
の単位セル１１に異常（過放電状態）が発生したものと
判断することができる。

【００６９】以上のように第２実施例によれば、セルグ
ループ１２を構成している何れかの単位セル１１の端子
電圧が下限電圧を下回るとトランジスタ２４に対するオ
ン電圧の供給が停止され、トランジスタ２４及び検出電
圧変化手段３９の全てのトランジスタ４０がオフ状態と
なり、更にＦＥＴ３４がオフ状態となってセルグループ
１２の電圧出力を遮断するようにした。従って、ＣＰＵ
１７は、過放電状態となって下限電圧を下回った単位セ
ル１１を含むセルグループ１２を検出することができ、
第１実施例と同様の効果が得られる。

【００７０】（第３実施例）図４は、本発明の第３実施
例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符
号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ
説明する。第３実施例では、ＦＥＴ３４のドレインと、
異常検出ユニット１３Ｂの出力端子１３Ｂａとの間に、
もう１つのＰチャネルＭＯＳＦＥＴ（遮断用スイッチン
グ素子）４２がＦＥＴ３４と逆方向に接続されており、
そのＦＥＴ４２のゲートは、ＦＥＴ３４のゲートに共通
に接続されている。

【００７１】一方、ＥＣＵ１８Ａの内部には、常開型の
スイッチ４３及び放電抵抗４４の直列回路で構成される
放電回路（放電手段）４５が、電圧検出器１４の入力端
子間に接続されている。そして、ＣＰＵ（異常検出手
段，放電制御手段）１７Ａは、デコーダ４６を介して各
スイッチ４３に制御信号を与えてその開閉を制御するよ
うになっている。

【００７２】次に、第３実施例の作用について説明す
る。組電池１９においては、各セルグループ１２間の端
子電圧にばらつきが生じると使用効率が低下する。従っ
て、ＣＰＵ１７Ａは、その端子電圧のばらつきを極力防
止するため、電圧検出器１４，マルチプレクサ１５及び
Ａ／Ｄコンバータ１６を介して各セルグループ１２の端
子電圧を監視している。そして、何れかのセルグループ
１２の端子電圧が平均よりも高いと判断すると、デコー
ダ４６を介して当該セルグループ１２に対応して設けら
れている放電回路４５のスイッチ４３を閉じて、当該セ
ルグループ１２を放電抵抗４４に接続して放電を行わせ
て端子電圧を低下させ、各セルグループ１２間の端子電
圧の均等化を図るようになっている。

【００７３】例えば、セルグループ１２（１）において
端子電圧が平均よりも高いと判断されると、ＣＰＵ１７
Ａにより放電回路４５（１）のスイッチ４３（１）が閉
じられセルグループ１２（１）が放電されるが、その放
電電流が流れる経路は、セルグループ１２（１）の正極
端子→ＦＥＴ３４（１）及び４２（１）→放電回路４５
（１）→ＦＥＴＦＥＴ４２（２）及び３４（２）→セル
グループ１２（１）の負極端子、となる。

【００７４】次に、第３実施例の作用について説明す
る。ここで、セルグループ１２（１）について上記のよ
うに放電が行われている場合に、その負極側（低電位
側）に位置するセルグループ１２（２）を構成する何れ
かの単位セル１１が過充電状態になったとする。

【００７５】この場合、第１実施例のように、遮断用ス
イッチング素子がＦＥＴ３４の１個だけであれば、セル
グループ１２（２）のＦＥＴ３４（２）をオフ状態にし
て電圧出力を遮断しても、ＦＥＴ３４（２）に形成され
ている寄生ダイオード３４ａ（２）によって、セルグル
ープ１２（１）の正極端子→ＦＥＴ３４（１）→放電回
路４５（１）→寄生ダイオード３４ａ（２）→セルグル
ープ１２（１）の負極端子（＝セルグループ１２（２）
の正極端子）、という放電経路が形成されることにな
る。

【００７６】すると、異常検出ユニット１３（２）の出
力端子１３ａ（２）の電位は低下せず、電圧検出器１４
（２）には動作用電源が供給され続けるため、ＣＰＵ１
７Ａはセルグループ１２（２）に発生した異常を検出す
ることができなくなってしまう。

【００７７】従って、第３実施例では、遮断用スイッチ
ング素子をＦＥＴ３４とＦＥＴ４２との２つにして両者
を同時オフ状態にすることで、高電位側のセルグループ
１２（１）において放電が行われている場合の上記放電
経路を、ＦＥＴ４２の寄生ダイオード４２ａによって阻
止できるため、ＣＰＵ１７Ａは、セルグループ１２
（２）に発生した異常を検出することができる。

【００７８】以上のように第３実施例によれば、遮断用
スイッチング素子をＦＥＴ３４とＦＥＴ４２との２つに
して、何れかの単位セル１１に異常が発生すると両者を
同時にオフさせるようにしたので、あるセルグループ１
２に異常が発生したと同時にその高電位側のセルグルー
プ１２において放電回路４５による放電が行われている
場合でもＣＰＵ１７Ａは発生した異常を判定検出するこ
とが可能であり、異常の判定をより確実に行うことがで
きる。

【００７９】（第４実施例）図５は、本発明の第４実施
例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符
号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ
説明する。第４実施例における異常検出ユニット１３Ｃ
では、遮断用スイッチング素子として、ＦＥＴ３４に代
えてリレースイッチ４７を使用している。

【００８０】即ち、第１実施例の構成からは、抵抗３１
及び３３，トランジスタ３２も削除されて検出電圧変化
手段３５′をなしており、セルグループ１２の正極端子
と抵抗３０との間には、常閉型リレースイッチ４７の励
磁コイル４７ａが接続されている。そして、セルグルー
プ１２の正極端子には、リレースイッチ４７の可動接点
４７ｂが接続されており、異常検出ユニット１３Ｃの出
力端子１３Ｃａには、閉側の固定接点４７ｃが接続され
ている。そして、リレースイッチ４７の可動接点４７ｂ
は、通常は固定接点４７ｃに接続されており、励磁コイ
ル４７ａに通電されると、開側の固定接点４７ｄに接続
が切り替わるようになっている。

【００８１】次に、第４実施例の作用について説明す
る。第１実施例と同様に、何れかの単位セル１１の端子
電圧が上限電圧を上回ると、対応するトランジスタ２４
がオンして抵抗２６に電流が流れ、トランジスタ２８が
オン状態となる。すると、リレースイッチ４７の励磁コ
イル４７ａに電流が流れるので、可動接点４７ｂは、固
定接点４７ｃから固定接点４７ｄに接続が切り替わり、
セルグループ１２の電圧出力を遮断する。以上のように
構成された第４実施例によっても、第１実施例と同様の
効果が得られる。

【００８２】（第５実施例）図６は、本発明の第５実施
例を示すものであり、第３実施例と同一部分には同一符
号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ
説明する。第５実施例の異常検出ユニット１３Ｄにおい
ては、ＦＥＴ４２は削除されており、遮断用スイッチン
グ素子は第１実施例と同様にＦＥＴ３４のみとなってい
る。そして、トランジスタ３２のコレクタには、ベース
抵抗４８を介してＮＰＮ型のトランジスタ４９のベース
が接続されている。そのトランジスタ４９のコレクタ
は、抵抗５０を介してセルグループ１２の正極端子に接
続されており、エミッタは、セルグループ１２の負極端
子に接続されている。

【００８３】尚、放電回路４５の抵抗４４と抵抗４８と
の抵抗比は、例えば、５：２程度となるように設定され
ている。また、抵抗４８及び５０並びにトランジスタ４
９は、放電経路形成手段５１を構成している。

【００８４】次に、第５実施例の作用について説明す
る。第３実施例と同様に、セルグループ１２（１）につ
いて放電回路４５により放電が行われている場合、放電
電流の経路は、セルグループ１２（１）の正極端子→Ｆ
ＥＴ３４（１）→放電回路４５（１）→ＦＥＴ３４
（２）→セルグループ１２（１）の負極端子となる。

【００８５】そして、セルグループ１２（１）の負極側
に位置するセルグループ１２（２）を構成する何れかの
単位セル１１が過充電状態になり、ＦＥＴ３４（２）が
オフ状態になったとする。すると、トランジスタ３２の
コレクタ電位が上昇するため、トランジスタ４９にベー
ス電流が供給されてオン状態となる。この場合、上記放
電電流の経路は、セルグループ１２（１）の正極端子→
ＦＥＴ３４（１）→放電回路４５（１）→抵抗５０
（２）→トランジスタ４９（２）→セルグループ１２
（２）の負極端子となる。

【００８６】この時、異常検出ユニット１３Ｄの出力端
子１３Ｄａとセルグループ１２（２）の負極端子との電
位差は、セルグループ１２（１）及び１２（２）の直列
端子電圧を、放電回路４５の抵抗４４と抵抗４８とで分
圧した電位にほぼ等しくなる。例えば、セルグループ１
２（１）及び１２（２）の端子電圧が共に１８Ｖである
とすると、前記電位差は、約、（１８＋１８）×２／７
＝１０．３（Ｖ）となる。

【００８７】そして、単位セル１１の正常使用範囲の下
限を、過放電状態に至る２．５Ｖよりも若干高めに設定
し例えば３．０Ｖとすると、セルグループ１２としての
使用範囲の下限は３．０Ｖ×４＝１２．０Ｖとなる。従
って、ＣＰＵ１７Ａは、電圧検出器１４の出力信号より
得られる検出電圧が、１２．０Ｖに相当する電圧よりも
低い場合は、ＦＥＴ３４（２）がオフ状態になっており
セルグループ１２（２）に異常が発生したと判定するこ
とができる。

【００８８】以上のように第５実施例によれば、異常検
出ユニット１３Ｄに放電経路形成手段を５１を設けたの
で、あるセルグループ１２に異常が発生していると同時
に、その高電位側のセルグループ１２において放電回路
４５による放電が行われている場合でも、ＣＰＵ１７Ａ
は異常を検出することが可能となる。

【００８９】（第６実施例）図７及び図８は、本発明の
第６実施例を示すものであり、第１または第３実施例と
同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異な
る部分についてのみ説明する。第６実施例では、第１実
施例と同様の異常検出ユニット１３を使用している。そ
して、ＣＰＵ１７Ａは、ＣＰＵ（異常検出手段，放電制
御手段）１７Ｂに置き換わっており、ＥＣＵ１８Ｂを構
成している。

【００９０】次に、第６実施例の作用について図８をも
参照して説明する。図８は、ＣＰＵ１７Ｂによって実行
されるセルグループ１２の（ａ）放電制御と（ｂ）異常
判定処理との実行タイミングを示すタイミングチャート
である。第７実施例では、ＣＰＵ１７Ｂは、これらの処
理を時分割で並行して実行するようになっている。

【００９１】例えば、セルグループ１２（１）について
放電を行う場合は、図８（ａ）に示すように、時刻０か
らＴ１まで放電回路４５（１）のスイッチ４３（１）に
デコーダ４６を介して制御信号を与えて（ＯＮ）放電を
行うと、時刻Ｔ１からＴ４までは制御信号の出力を停止
して（ＯＦＦ）放電を停止（禁止）させる。そして、そ
の時刻Ｔ１〜Ｔ４間における時刻Ｔ２〜Ｔ３において、
マルチプレクサ１５によりセルグループ１２（２）に対
応する電圧検出器１４（２）を選択し、その出力電圧レ
ベルを読み込み、異常判定処理を行う。

【００９２】続く、時刻Ｔ４からＴ５までの間は、再び
放電回路４５（１）のスイッチ４３（１）に制御信号を
与えてセルグループ１２（１）の放電を行うと、時刻Ｔ
５からＴ８までは制御信号の出力を停止して、その時刻
Ｔ５〜Ｔ８間における時刻Ｔ６〜Ｔ７においてセルグル
ープ１２（３）に対応する電圧検出器１４（３）を選択
し、その出力電圧レベルを読み込む。以降、同様にし
て、セルグループ（１）の放電を続ける場合は、他のセ
ルグループ１２（４）〜１２（２０）についても、順次
同様にして異常判定処理を行う。

【００９３】以上のように第６実施例によれば、ＣＰＵ
１７Ｂは、何れかのセルグループ１２について電圧を検
出する間は、当該セルグループ１２の高電位側に配置さ
れているセルグループ１２の放電回路４５による放電を
禁止するようにした。

【００９４】即ち、第１実施例のように、異常検出用の
トランジスタ２４がオン状態となった場合にＦＥＴ３４
のみで電圧出力を遮断すると、電圧検出器１４によりそ
のセルグループの電圧を検出する場合に当該セルグルー
プ１２の高電位側のセルグループ１２で放電が行われて
いると、その放電電流が寄生ダイオード３４ａを介して
電圧検出対象たるセルグループ１２の正極側に流れ込む
ので、ＣＰＵ１７は異常を検出できなくなってしまう。

【００９５】従って、ＣＰＵ１７Ｂが上記したように制
御を行うことで、高電位側のセルグループ１２において
放電が行われることと並行して、電圧検出対象たるセル
グループ１２において異常が発生したことも検出するこ
とが可能となる。

【００９６】（第７実施例）図９及び図１０は、本発明
の第７実施例を示すものであり、第３実施例と同一部分
には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分に
ついてのみ説明する。第７実施例では、異常検出ユニッ
ト１３Ｅを用いている。図１０を参照すると、異常検出
ユニット１３Ｅにおいては、遮断用スイッチング素子た
るＦＥＴ３４及び４２は何れも削除されており、また、
検出電圧変化手段３５の抵抗３３も削除されている。

【００９７】そして、トランジスタ３２のコレクタは、
ダイオード５２及び抵抗３３の直列回路を介してセルグ
ループ１２の負極端子に接続されている。ダイオード５
２及び抵抗３３の共通接続点は、異常検出ユニット１３
Ｅの異常検出用の出力端子１３Ｅｂに接続されている。
尚、トランジスタ３２以降にダイオード５２及び抵抗５
３を加えたものが、検出電圧変化手段５４を構成してい
る。

【００９８】ここで、図９を参照すると、出力端子１３
Ｅｂは、ハーネス５５を介してＥＣＵ１８Ｃの入力端子
１８Ｃｂに接続されており、その入力端子１８Ｃｂは異
常検出専用の電圧検出器（電圧検出手段）５６の非反転
入力端子に接続されている。また、電圧検出器５６の反
転入力端子は、低電位側のセルグループ１２に対応する
入力端子１８Ｃａに接続されている。

【００９９】各電圧検出器５６の出力端子は、もう１つ
のマルチプレクサ５７の入力端子に接続されており、マ
ルチプレクサ５７は、マルチプレクサ１５と同様に、Ｃ
ＰＵ（異常検出手段，放電制御手段）１７Ｃによって選
択された入力信号をＡ／Ｄコンバータ１６に出力するよ
うになっている。

【０１００】次に、第７実施例の作用について説明す
る。ＣＰＵ１７Ｃは、電圧検出器１４を、各セルグルー
プ１２間の端子電圧を均等化するため端子電圧の監視用
としてのみ使用しており、セルグループ１２の異常判定
には電圧検出器５６を用いるようになっている。即ち、
セルグループ１２が通常の状態では、トランジスタ２
４，２８及び３２は何れもオフ状態であるから抵抗５３
の端子電圧は略０Ｖであり、ＣＰＵ１７Ｃは、マルチプ
レクサ５７及びＡ／Ｄコンバータ１６を介して読み込ん
だ電圧検出器５６の出力信号レベルが略０Ｖであれば、
対応するセルグループ１２は正常と判定する。

【０１０１】そして、例えば、第１実施例のように、セ
ルグループ１２（１）において何れかの単位セル１１が
過充電状態になると、トランジスタ２４がオン状態とな
り、トランジスタ２８及び３２も夫々オン状態となる。
すると、ダイオード５２を介して抵抗５３に電流が流れ
るのでその両端の電位差は、セルグループ１２（１）の
端子電圧とほぼ等しくなる。従って、ＣＰＵ１７Ｃは、
読み込んだ電圧検出器５６の出力信号レベルがセルグル
ープ１２（１）の端子電圧に相当するものであれる場合
には、セルグループ１２（１）に異常が発生したものと
判定する。

【０１０２】以上のように第７実施例によれば、ＣＰＵ
１７Ｃは、電圧検出器１４をセルグループ１２の端子電
圧監視用としてのみ使用し、セルグループ１２の異常判
定には専用の電圧検出器５６を用いるようにしたので、
各セルグループ１２間の端子電圧を均等化するために何
れかのセルグループ１２を放電させると同時に、何れか
のセルグループ１２において異常が発生した場合でも、
問題なく異常判定を行うことができる。

【０１０３】本発明は上記し且つ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、次のような変形または
拡張が可能である。１セルグループ当たりの単位セルの
直列接続数は、“４”に限ることはない。直列接続数が
多くなる程セルグループの総数は減るので、制御部側の
出力電圧検出数が減ることになるが、その一方で、セル
グループの出力電圧が上昇することから耐圧のより高い
部品が必要となる。従って、両者のトレードオフによっ
て定まるコストを考慮して直列接続数を適宜設定すれば
良い。例えば、特に高耐圧仕様として設計されていない
汎用の電子部品で構成することを想定すると、セルグル
ープの出力電圧は２０Ｖ程度に抑えるのが好ましい。従
って、上記実施例のように、単位セルが最高電圧４．２
Ｖ程度のリチウム電池の場合は、４〜５直列が適当であ
ると考えられる。また、セルグループの直列接続数につ
いても“２０”に限らず、組電池として必要な出力電圧
に応じて適宜設定すれば良い。

【０１０４】第１または第２実施例において、電圧検出
器１４を、異常検出ユニット１３の内部に配置して、電
圧検出器１４の出力信号をハーネス３６を介してＥＣＵ
１８に与えるようにしても良い。例えば、第１実施例に
おいて、ＦＥＴ３４を削除し、電圧検出器１４の非反転
入力端子をトランジスタ３２のコレクタに接続し、コレ
クタ電圧の変化を検出しても良い。また、検出電圧変化
手段３５のダイオード２５（Ａ）のカソードに接続して
も良い。この場合、セルグループ１２が正常であれば、
検出電圧は０Ｖであり、異常が発生した単位セル１１が
高電位側となるにつれて検出電圧は高くなる。その電圧
差に応じて何れの単位セル１１に異常が発生したかを判
定しても良い。第１実施例における単位セル１１の過充
電状態の検出に対応する構成と、第２実施例における単
位セル１１の過放電状態の検出に対応する構成とを、第
１及び第２の手段，第１及び第２の素子として並列に設
けても良く、斯様に構成すれば、何れかの単位セル１１
が過充電状態になった場合と過放電状態になった場合と
を何れも検出することができる。この場合、遮断用スイ
ッチング素子を夫々に対応して２つ設けても良いし、或
いは、例えば、夫々の電圧変換信号のＯＲ（負論理入
力）をとることで１つのＦＥＴ３４をオンオフ制御して
も良い。

【０１０５】また、第７実施例において、抵抗５３，電
圧検出器５６を異常検出ユニット１３の内部に配置して
も良い。第３実施例以降の異常検出ユニット１３Ｂ〜１
３Ｅを第２実施例の異常検出ユニット１３Ａに置き換え
て実施しても良い。遮断用スイッチング素子は、ＭＯＳ
ＦＥＴ３４，４２やリレースイッチ４７に限ることな
く、バイポーラトランジスタやその他アナログスイッチ
などを用いても良い。また、検出用スイッチング素子に
ついても、バイポーラトランジスタ２４に限らずＭＯＳ
ＦＥＴを用いても良い。基準電圧発生手段は、ツェナー
ダイオード２１で構成するものに限ることなく、例えば
バンドギャップリファレンスを用いて構成しても良い。
斯様に構成すれば、バンドギャップリファレンスが発生
する基準電圧を適宜選択することで、ツェナーダイオー
ド２１と同様に様々な単位セルについて設定される上限
電圧または下限電圧にも容易に対応することができる。
また、基準電圧の変動をより小さくして精度を高めるこ
とができると共に、基準電圧発生手段における消費電力
もより低減することができる。

【０１０６】単位セルは、リチウム電池に限らず、鉛電
池やニッケル系電池であっても同様に適用が可能であ
る。オン電圧供給手段は、セルグループ１２を構成する
少なくとも１つ以上の単位セル１１について設ければ良
い。電気自動車やＨＥＶに限ることなく、その他、ノー
ト型パーソナルコンピュータや携帯用ＶＴＲ等の小形民
生機器や電力貯蔵用の二次電池設備などのように、複数
の単位セルを直列に接続して構成されるバッテリを使用
するものであれば適用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をハイブリッド電気自動車に適用した場
合の第１実施例であり、全体の電気的構成を示す図

【図２】異常検出ユニットの詳細な電気的構成を示す図

【図３】本発明の第２実施例を示す図２相当図

【図４】本発明の第３実施例を示す図１相当図

【図５】本発明の第４実施例を示す図２相当図

【図６】本発明の第５実施例を示す図１相当図

【図７】本発明の第６実施例を示す図１相当図

【図８】ＣＰＵによって実行されるセルグループの
（ａ）放電制御と（ｂ）異常判定処理との実行タイミン
グを示すタイミングチャート

【図９】本発明の第７実施例を示す図１相当図

【図１０】図２相当図

【図１１】従来技術を示す図１相当図

【符号の説明】

１１は単位セル、１２はセルグループ、１３，１３Ａ，
１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ及び１３Ｅは異常検出ユニッ
ト、１４は電圧検出器（電圧検出手段）、１５はマルチ
プレクサ（電圧検出手段）、１６はＡ／Ｄコンバータ
（電圧検出手段）、１７はＣＰＵ（異常判定手段），１
７Ａ，１７Ｂ，１７ＣはＣＰＵ（異常判定手段，放電制
御手段）、１９は組電池、２０は抵抗、２１はツェナー
ダイオード（基準電圧発生手段）、２２は直列回路（オ
ン電圧供給手段）、２４はトランジスタ（検出用スイッ
チング素子）、３４はＰチャネルＭＯＳＦＥＴ（遮断用
スイッチング素子）、３５，３５′は検出電圧変化手
段、３７はツェナーダイオード（基準電圧発生手段）、
３８は直列回路（オン電圧供給手段）、３９は検出電圧
変化手段、４２はＰチャネルＭＯＳＦＥＴ（遮断用スイ
ッチング素子）、４４は放電抵抗、４５は放電回路（放
電手段）、４７はリレースイッチ（遮断用スイッチング
素子）、５１は放電経路形成手段、５４は検出電圧変化
手段、５６は電圧検出器（電圧検出手段）を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G016 CA03 CB12 CB31 CC01 CC04 CC16 CC27 CD04 CD06 CD09 CD14 5G003 AA07 BA03 DA07 EA08 FA04 FA06 GA01 GC05 5G053 AA09 BA04 DA03 EA01 FA05 5H030 AA09 AS08 BB01 BB26 FF43

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二次電池からなる単位セルを複数個直列
   に接続してセルグループを構成し、そのセルグループを
   複数個直列に接続して構成される組電池について使用さ
   れるものであり、 前記単位セルの端子電圧が上限電圧を上回った場合に、
   検出用スイッチング素子に所定のオン電圧を供給するよ
   うに構成されるオン電圧供給手段と、 前記検出用スイッチング素子がオン状態となった場合
   に、検出電圧を変化させる検出電圧変化手段と、 前記検出用スイッチング素子のオンオフ状態が変化する
   ことに伴う電圧の変化を検出する電圧検出手段と、 この電圧検出手段によって検出される電圧に基づいて、
   前記セルグループに異常が発生したことを検出する異常
   判定手段とを備えたことを特徴とする組電池の異常検出
   装置。
2. 【請求項２】 二次電池からなる単位セルを複数個直列
   に接続してセルグループを構成し、そのセルグループを
   複数個直列に接続して構成される組電池について使用さ
   れるものであり、 前記単位セルの端子電圧が下限電圧以上である場合に、
   検出用スイッチング素子に所定のオン電圧を供給するよ
   うに構成されるオン電圧供給手段と、 この検出用スイッチング素子がオフ状態となった場合
   に、検出電圧を変化させる検出電圧変化手段と、 前記検出用スイッチング素子のオンオフ状態が変化する
   ことに伴う電圧の変化を検出する電圧検出手段と、 この電圧検出手段によって検出される電圧に基づいて、
   前記セルグループに異常が発生したことを検出する異常
   判定手段とを備えたことを特徴とする組電池の異常検出
   装置。
3. 【請求項３】 二次電池からなる単位セルを複数個直列
   に接続してセルグループを構成し、そのセルグループを
   複数個直列に接続して構成される組電池について使用さ
   れるものであり、 前記単位セルの端子電圧が上限電圧を上回った場合に、
   第１検出用スイッチング素子に所定のオン電圧を供給す
   るように構成される第１オン電圧供給手段と、 前記単位セルの端子電圧が下限電圧以上である場合に、
   第２検出用スイッチング素子に所定のオン電圧を供給す
   るように構成される第２オン電圧供給手段と、 前記第１検出用スイッチング素子がオン状態となった場
   合に、検出電圧を変化させる第１検出電圧変化手段と、 前記第２検出用スイッチング素子がオフ状態となった場
   合に、検出電圧を変化させる第２検出電圧変化手段と、 前記第１または第２検出用スイッチング素子のオンオフ
   状態が変化することに伴う電圧の変化を検出する電圧検
   出手段と、 この電圧検出手段によって検出される電圧に基づいて、
   前記セルグループに異常が発生したことを検出する異常
   判定手段とを備えたことを特徴とする組電池の異常検出
   装置。
4. 【請求項４】 前記検出電圧変化手段によって検出電圧
   が変化した場合にセルグループの電圧出力を遮断するよ
   うに動作する遮断用スイッチング素子とを備え、 前記電圧検出手段は、前記遮断用スイッチング素子によ
   り前記セルグループの電圧出力が遮断されたことによっ
   て生じる電圧の変化を検出することを特徴とする請求項
   １乃至３の何れかに記載の組電池の異常検出装置。
5. 【請求項５】 前記検出用スイッチング素子と前記オン
   電圧供給手段とを、前記セルグループを構成する単位セ
   ルの全てに対して配置したことを特徴とする請求項１乃
   至４の何れかに記載の組電池の異常検出装置。
6. 【請求項６】 前記オン電圧供給手段は、前記単位セル
   に並列接続される抵抗と所定の基準電圧を発生する基準
   電圧発生手段との直列回路によって構成され、前記抵抗
   の端子電圧によって前記検出用スイッチング素子に所定
   のオン電圧を供給することを特徴とする請求項１乃至５
   の何れかに記載の組電池の異常検出装置。
7. 【請求項７】 前記基準電圧発生手段は、ツェナーダイ
   オードで構成されていることを特徴とする請求項６記載
   の組電池の異常検出装置。
8. 【請求項８】 前記基準電圧発生手段は、バンドギャッ
   プリファレンスで構成されていることを特徴とする請求
   項６記載の組電池の異常検出装置。
9. 【請求項９】 前記検出用スイッチング素子は、バイポ
   ーラトランジスタで構成されていることを特徴とする請
   求項１乃至８の何れかに記載の組電池の異常検出装置。
10. 【請求項１０】 前記検出電圧変化手段は、バイポーラ
    トランジスタを用いて構成されていることを特徴とする
    請求項１乃至９の何れかに記載の組電池の異常検出装
    置。
11. 【請求項１１】 前記遮断用スイッチング素子は、セル
    グループの正極側と、前記電圧検出手段との間に配置さ
    れるＭＯＳＦＥＴで構成されていることを特徴とする請
    求項１乃至１０の何れかに記載の組電池の異常検出装
    置。
12. 【請求項１２】 各セルグループに夫々並列接続され、
    各セルグループ間の端子電圧のばらつきを調整するよう
    に、放電抵抗を介して放電を行うための放電手段を備え
    たことを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の
    組電池の異常検出装置。
13. 【請求項１３】 前記遮断用スイッチング素子は、セル
    グループの正極側と、前記電圧検出手段との間に配置さ
    れるＭＯＳＦＥＴで構成されており、 前記電圧検出手段が何れかのセルグループについて電圧
    を検出する間は、当該セルグループの高電位側に配置さ
    れているセルグループの放電手段による放電を禁止する
    ように制御する放電制御手段を備えたことを特徴とする
    請求項１２記載の組電池の異常検出装置。
14. 【請求項１４】 前記遮断用スイッチング素子は、セル
    グループの正極側と、前記電圧検出手段との間に配置さ
    れるＭＯＳＦＥＴで構成されており、 前記何れかのセルグループに配置されている遮断用スイ
    ッチング素子がオフ状態となった場合で、且つ、当該セ
    ルグループの高電位側に配置されているセルグループに
    おいて放電手段により放電が行われている場合には、そ
    の放電電流を、前者のセルグループの負極側に導く放電
    経路を形成すると共に、 前者のセルグループとその高電位側に配置されているセ
    ルグループとの直列端子電圧を、前記放電手段が有する
    放電抵抗と共に分圧する分圧抵抗を前記放電経路中に有
    する放電経路形成手段を備えたことを特徴とする請求項
    １２記載の組電池の異常検出装置。
15. 【請求項１５】 前記遮断用スイッチング素子は、セル
    グループの正極側と前記電圧検出手段との間において互
    いに逆方向に接続される２つのＭＯＳＦＥＴで構成さ
    れ、前記検出電圧変化手段によって検出電圧が変化した
    場合に、両者が同時にオフ状態となるように構成されて
    いることを特徴とする請求項１２記載の組電池の異常検
    出装置。
16. 【請求項１６】 前記検出用スイッチング素子，前記オ
    ン電圧供給手段，前記検出電圧変化手段及び前記遮断用
    スイッチング素子を含む異常検出ユニットを備え、 前記異常検出ユニットは、対応するセルグープより動作
    用電源が供給されることを特徴とする請求項１乃至１５
    の何れかに記載の組電池の異常検出装置。
17. 【請求項１７】 前記単位セルは、リチウム電池である
    ことを特徴とする請求項１乃至１６の何れかに記載の組
    電池の異常検出装置。
18. 【請求項１８】 前記組電池は、電気自動車またはハイ
    ブリッド電気自動車の駆動用バッテリとして用いられる
    ことを特徴とする請求項１乃至１７の何れかに記載の組
    電池の異常検出装置。