JP5126043B2 - 組電池の監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、電池セルの直列接続体であって且つ隣接する一対の電池セル間にこれらの間を電気的に遮断するための遮断手段が介在する組電池について、その状態を監視する組電池の監視装置に関する。

内燃機関に加えてモータジェネレータを備える車両（ハイブリッド車両）が実用化されている。ハイブリッド車両は、内燃機関及びモータジェネレータの少なくとも一方の駆動力により走行し、複数の電池セルの直列接続体としての組電池（高圧バッテリ）を備えている。高圧バッテリは、車両に搭載された電気負荷（例えば、マイクロコンピュータ、ヘッドランプ、各種アクチュエータ等）に電力を供給する低圧バッテリ（鉛蓄電池）や、モータジェネレータの電力供給源となる。また、高圧バッテリには、これを構成する電池セルの間を電気的に遮断する遮断手段（ヒューズ）が接続されている。これにより、高圧バッテリに過大な電流が流れようとする際、ヒューズの溶断によって高圧バッテリが２分され、高圧バッテリを含むループ回路の電気的導通が遮断されることで、高圧バッテリを過電流から保護することができる。

ところで、過電流によるヒューズの溶断とは別に、ヒューズの劣化に起因してヒューズが切断されることで、高圧バッテリが２分される事態が生じ得る。ここで、ヒューズの劣化は、例えばヒューズに流れる電流に応じてヒューズが発熱し、熱的な歪みを受けることで生じ得る。ヒューズの切断によって高圧バッテリが２分されると、高圧バッテリが利用できなくなることで、高圧バッテリから低圧バッテリやモータジェネレータへ電力を供給することができなくなるおそれがある。この場合、低圧バッテリのバッテリ上がりが生じることで電気負荷を利用することができなくなったり、モータジェネレータを始動させることができないことで内燃機関を始動できなくなったりするおそれがある。

そこで従来は、下記特許文献１に見られるように、ヒューズの寿命を検出し、ヒューズが劣化して切断される前にあらかじめこれを交換することができるようにする技術も提示されている。
特開２００８−１９３７７６号公報

但し、ヒューズが切断される要因としては、上記劣化に限らず、上述したように高圧バッテリに過大な電流が流れることによるものもある。この場合、ヒューズが切断されることで、電気負荷を利用したり内燃機関を始動したりすることができなくなる等、様々な不都合が生じるおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、遮断手段によって組電池を構成する電池セルの間が電気的に遮断されたことによる不都合を極力抑制する組電池の監視装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、電池セルの直列接続体であって且つ隣接する一対の電池セル間にこれらの間を電気的に遮断するための遮断手段が介在する組電池について、その状態を監視する組電池の監視装置において、前記組電池を構成する単一の電池セル及び隣接する複数の電池セルのいずれかである単位電池について、該単位電池のそれぞれの両電極間の電圧を検出する電圧検出手段と、前記単位電池のそれぞれの両電極を前記電圧検出手段の入力側に接続する電気経路と、該電気経路を開閉する開閉器と、前記遮断手段により前記隣接する一対の電池セル同士が電気的に遮断されたことを検出する遮断検出手段と、前記遮断検出手段により前記電気的な遮断が検出された場合、前記遮断手段により２分された１又は複数の単位電池同士のうち、一方の単位電池の電極のいずれか１つと、他方の単位電池の電極のいずれか１つとが導通するように前記開閉器を操作する遮断時操作手段とを備えることを特徴とする。

遮断手段によって上記隣接する一対の電池セル同士が電気的に遮断されると、組電池の充電又は放電ができなくなるおそれがある。この点、上記発明では、遮断時操作手段を備えることで、開閉器を操作し、遮断手段を迂回する経路を形成することが可能となる。これにより、遮断手段によって組電池を構成する電池セルの間が電気的に遮断されたことによる不都合を極力抑制することができる。

なお、上記遮断手段は、この遮断手段に流れる電流が所定以上となる場合に、上記隣接する一対の電池セルの間を電気的に遮断するもの（例えば、ヒューズ）であることが望ましい。

また、上記遮断検出手段は、上記遮断手段に隣接する少なくとも１つ以上の単位電池及び上記遮断手段の直列接続体の両端の電圧に基づき、上記電気的な遮断を検出するのが望ましい。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記隣接する一対の電池セルの電極のうち前記遮断手段側の電極のそれぞれは、前記電気経路を介して短絡可能なものであり、前記遮断時操作手段は、前記遮断手段側の電極同士が導通するように前記開閉器を操作することを特徴とする。

上記発明では、遮断手段によって上記隣接する一対の電池セル同士が電気的に遮断された場合、組電池を構成する全ての単位電池の合計電圧を前記組電池の両端子の電極として出力可能なように、遮断手段を迂回する経路に上記全ての単位電池を接続することが可能となる。このため、上記隣接する一対の電池セル同士が電気的に遮断された状況下において組電池を利用するに際し、組電池の電圧を最も大きくすることができる。

なお、これに代えて、上記単位電池のそれぞれの異常の有無を判断する異常判断手段を更に備え、上記遮断時操作手段は、上記異常判断手段により異常と判断された単位電池以外の少なくとも１つ以上の単位電池の電圧を前記組電池の両端子の電極として出力可能なように上記開閉器を操作するようにしてもよい。この場合、上記電圧検出手段により検出された単位電池の両電極間の電圧に基づき単位電池の異常の有無を判断するのが望ましい。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記電気経路のうち前記一方の単位電池の電極のいずれか１つと他方の単位電池の電極のいずれか１つとを導通させる電気経路は、それ以外の電気経路よりも電流容量が大きく構成されてなることを特徴とする。

単位電池の両電極を電圧検出手段の入力側に接続する電気経路は、単位電池の両電極間の電圧を検出するための電気経路であるため、単位電池同士を接続する電気経路よりも電流容量が小さい経路とされる傾向がある。この点、上記発明では、電気経路のうち遮断手段を迂回する経路の電流容量を、それ以外の電気経路の電流容量よりも大きくすることで、遮断手段を迂回する経路により大きな電流を流すことができる。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記組電池には、電力変換回路が接続され、前記遮断時操作手段により前記一方の単位電池の電極のいずれか１つと他方の単位電池の電極のいずれか１つとが導通される場合、前記組電池を流れる電流を制限するように前記電力変換回路を操作する手段を更に備えることを特徴とする。

上記発明では、電力変換回路（例えば、インバータや降圧コンバータ）が操作されることで、組電池に流れる電流を制限することができる。このため、遮断時操作手段により上記一方の単位電池の電極のいずれか１つと他方の単位電池の電極のいずれか１つとが導通された状況下において、組電池に過大な電流が流れるのを回避することができる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記組電池は、該組電池の電圧を降圧して低圧用蓄電池に印加する降圧コンバータが接続されるものであることを特徴とする。

降圧コンバータを介して組電池からの電力の供給を受ける低圧用蓄電池を備えるシステムでは、遮断手段によって上記隣接する一対の電池セル同士が電気的に遮断された場合、低圧用蓄電池を充電することができなくなるおそれがある。この場合、低圧用蓄電池の蓄電量が減少することで、低圧用蓄電池が利用できなくなり、例えば低圧用蓄電池から電力の供給を受ける車載電気負荷（例えば、マイクロコンピュータ、ヘッドランプ、各種アクチュエータ等）を利用することができなくなるおそれがある。この点、上記発明では、遮断時操作手段を備えることで、上記電気的に遮断された状況下においても、低圧用蓄電池を充電することができる。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記組電池には、電力変換回路を介して回転機が接続され、前記回転機と接続される電力変換回路と前記組電池とを電気的に導通又は遮断する導通遮断手段と、前記遮断時操作手段により前記一方の単位電池の電極のいずれか１つと他方の単位電池の電極のいずれか１つとが導通される場合、前記回転機の発電に起因して前記組電池に流れる電流が所定以上になることに基づき、前記回転機と接続される電力変換回路と前記組電池とが電気的に遮断されるように前記導通遮断手段を操作する手段とを更に備えることを特徴とする。

回転機の発電量が過度に大きくなる場合、組電池に流れる電流が過度に大きくなるおそれがある。この点、上記発明では、回転機の発電に起因して組電池に流れる電流が所定以上になることに基づき、回転機と接続される電力変換回路と組電池とを電気的に遮断することができる。これにより、遮断時操作手段により上記一方の単位電池の電極のいずれか１つと他方の単位電池の電極のいずれか１つとが導通された状況下において、回転機の発電に起因して組電池に過大な電流が流れるのを回避することができる。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記電圧検出手段は、フライングキャパシタと、該フライングキャパシタの両端の電圧を検出する電圧検出回路とを備えて構成されてなることを特徴とする。

上記発明では、フライングキャパシタとこのフライングキャパシタの両端の電圧を検出する電圧検出回路とを備えて構成されてなる電圧検出手段を有する組電池の監視装置において、遮断手段を迂回する経路を形成すべくこの装置に備えられる電気経路を利用することができる。

請求項８記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記電圧検出手段は、前記単位電池のそれぞれの電圧を分圧する抵抗分圧回路を備えて構成されてなることを特徴とする。

上記発明では、単位電池のそれぞれの電圧を分圧する抵抗分圧回路を備えて構成されてなる電圧検出手段を有する組電池の監視装置において、遮断手段を迂回する経路を形成すべくこの装置に備えられる電気経路を利用することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる組電池の監視装置をハイブリッド車両に搭載された高圧バッテリを備えるシステムに適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。

図示されるように、高圧バッテリ１０は、例えばニッケル水素２次電池等の電池セルの直列接続体として構成される組電池である。上記電池セルは、互いに隣接するＮ（≧２）個ずつの電池セルを単位とする８個のブロックＶ１〜Ｖ８に分割されている。

高圧バッテリ１０を構成するこれら各ブロックＶ１〜Ｖ８の両電極間の電圧は、検出ユニット２０によって検出される。

検出ユニット２０は、コネクタＣｉ（ｉ＝１〜１０）を備え、ブロックＶ１〜Ｖ８のそれぞれの電圧を取り込む。詳しくは、コネクタＣｉ（ｉ＝１〜４）によって、ブロックＶｉ（ｉ＝１〜４）の負極の電圧を取り込むとともに、コネクタＣ（ｉ＋１）によって各ブロックＶｉの正極の電圧を取り込む。一方、コネクタＣ（ｉ＋１）（ｉ＝５〜８）によって、各ブロックＶｉ（ｉ＝５〜８）の負極の電圧を取り込むとともに、コネクタＣ（ｉ＋２）によって各ブロックＶｉの正極の電圧を取り込む。

コネクタＣ１〜Ｃ１０のそれぞれは、１０本のラインＬ１〜Ｌ１０にそれぞれ電気的に接続されている。１０本のラインＬ１〜Ｌ１０のそれぞれには、抵抗体Ｒ１〜Ｒ１０がそれぞれ設けられている。

これら１０本のラインＬ１〜Ｌ１０は、マルチプレクサ４２を介して３本の入力ラインＩＮ１〜ＩＮ３に割り振られている。詳しくは、マルチプレクサ４２は、各ラインＬ１〜Ｌ１０に対応した例えばＳＳＲ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｒｅｌａｙ）等からなる１０個の入力スイッチＳ１〜Ｓ１０を備えている。そして、１０本のラインＬ１〜Ｌ１０は、入力スイッチＳ１〜Ｓ１０を介して、入力ラインＩＮ１〜ＩＮ３に割り振られている。ここで、入力ラインＩＮ１には、ラインＬ１、Ｌ５、Ｌ６及びラインＬ１０が接続され、入力ラインＩＮ２には、ラインＬ２、Ｌ４、Ｌ７及びラインＬ９が接続されている。また、入力ラインＩＮ３には、ラインＬ３及びラインＬ８が接続されている。

入力ラインＩＮ１〜ＩＮ３には、検出回路ＤＣが接続されている。詳しくは、入力ラインＩＮ１及び入力ラインＩＮ２間とラインＩＮ２及びラインＩＮ３間とには、検出回路ＤＣの備えるフライングキャパシタ４４、４６がそれぞれ接続されている。

上記フライングキャパシタ４４、４６の両電極は、例えばＳＳＲ等からなる出力スイッチＳａ〜Ｓｃを介して差動増幅回路Ａ，Ｂの入力端子Ｔ１〜Ｔ４と接続されている。すなわち、フライングキャパシタ４４の入力ラインＩＮ１側の電極は、出力スイッチＳａを介して差動増幅回路Ａの入力端子Ｔ１と接続されており、フライングキャパシタ４４、４６の入力ラインＩＮ２側の電極は、出力スイッチＳｂを介して差動増幅回路Ａの入力端子Ｔ２及び差動増幅回路Ｂの入力端子Ｔ３と接続されている。また、フライングキャパシタ４６の入力ラインＩＮ３側の電極は、出力スイッチＳｃを介して差動増幅回路Ｂの入力端子Ｔ４と接続されている。ここで、差動増幅回路Ａの入力端子Ｔ２と差動増幅回路Ｂの入力端子Ｔ３とは短絡されている。

差動増幅回路Ａ，Ｂの出力は、Ａ／Ｄ変換器４０に取り込まれる。Ａ／Ｄ変換器４０は、差動増幅回路Ａ，Ｂの出力するアナログデータをディジタルデータに変換し、このデータをマイクロコンピュータ（以下、マイコン３０）に出力する。

マイコン３０は、上記入力スイッチＳＷ１〜ＳＷ１０や出力スイッチＳａ〜Ｓｃを操作することで、差動増幅回路Ａ，Ｂを介して高圧バッテリ１０を構成するブロックＶ１〜Ｖ８のそれぞれの両電極間の電圧を検出する。詳しくは、まず、検出対象となる互いに隣接する２つのブロックについて、これらのブロックの両電極にそれぞれ接続されるラインに対応した入力スイッチをオン操作することで、上記互いに隣接する２つのブロックにてフライングキャパシタ４４，４６を充電する。次に、上記入力スイッチをオフ操作して、出力スイッチＳａ〜Ｓｃをオン操作することで、差動増幅回路Ａ，Ｂによって電圧を検出する。例えば、ブロックＶ１、Ｖ２の電圧を検出する場合、まず、入力スイッチＳ１〜Ｓ３をオン操作することで、ブロックＶ１にてフライングキャパシタ４４を充電し，ブロックＶ２にてフライングキャパシタ４６を充電する。次に、上記入力スイッチＳ１〜Ｓ３をオフ操作して、出力スイッチＳａ〜Ｓｃをオン操作することで、ブロックＶ１、Ｖ２のそれぞれの電圧を差動増幅回路Ａ，Ｂのそれぞれによって検出する。

マイコン３０は、更に、高圧バッテリ１０を流れる電流を検出する電流センサ４８の検出値を取り込むことで、その充電電流や放電電流を把握する。

高圧バッテリ１０には、このバッテリの両電極側にそれぞれ設けられるシステムメインリレー５０ａ、５０ｂを介してＤＣ−ＤＣコンバータ５２やインバータ５４が接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ５２は、高圧バッテリ１０の電圧（例えば「２８８Ｖ」）を降圧することで得られる低電圧（例えば「１２Ｖ」）の出力電圧を低圧バッテリ５６に印加することで、このバッテリを充電するものである。低圧バッテリ５６は、例えば鉛蓄電池等の２次電池であり、接地電位を基準としつつ、例えば、車両が故障した旨を通報する緊急通報システムや、図示しないヘッドランプ及び各種アクチュエータ等の電気負荷５８、マイコン３０等の電力供給源となるものである。

上記インバータ５４は、モータジェネレータ６０に接続され、モータジェネレータ６０と高圧バッテリ１０との間の電力の授受を仲介する。モータジェネレータ６０は、インバータ５４を介して高圧バッテリ１０から電力が供給されると電動機として機能することで車両の駆動力を発生する。一方、車両の減速時や制動時には、発電機として機能することで車両の制動エネルギを電力に変換するいわゆる回生を行う。そして、この電力が高圧バッテリ１０に供給されることで、高圧バッテリ１０が充電される。

高圧バッテリ１０において、その中央部であるブロックＶ４の正極側とブロックＶ５の負極側との間には、ヒューズ６２とサービスプラグ６４とが直列に接続されている。ここで、ヒューズ６２は、高圧バッテリ１０を過電流から保護するために設けられるものである。すなわち、高圧バッテリ１０に過大な電流が流れようとする際、ヒューズ６２の切断によって高圧バッテリ１０が２分される。また、サービスプラグ６４は、これに隣接するブロックＶ４とブロックＶ５との間を導通又は遮断状態とする機能を有するプラグである。ちなみに、サービスプラグ６４は、これを開状態とすることで、高圧バッテリ１０を２分することができ、例えばメンテナンス時等において作業の安全性を高めるために設けられるものである。

ところで、ヒューズ６２が劣化したり、高圧バッテリ１０に過大な電流が流れたりすることで、ヒューズ６２が切断される事態が生じ得る。ここで、過大な電流が流れる場合としては、例えば、インバータ５４内において直列接続された一対のスイッチング素子のいずれか一方が短絡故障して且つ他方が閉状態とされることで、高圧バッテリ１０の正極と負極とが一時的に短絡される場合が考えられる。また、例えば、車両の減速時や制動時において、モータジェネレータ６０の回転速度が一時的に上昇することで発電量が過度に大きくなる場合も考えられる。

このようにヒューズ６２が切断されると、様々な不都合が生じるおそれがある。すなわち、ヒューズ６２の切断によって高圧バッテリ１０が２分されると、高圧バッテリ１０が利用できなくなることで、高圧バッテリ１０から低圧バッテリ５６やモータジェネレータ６０へ電力を供給できなくなるおそれがある。この場合、低圧バッテリ５６のバッテリ上がりが生じることで、マイコン３０や電気負荷５８を利用することなどができなくなるおそれがある。

そこで、本実施形態では、ヒューズ６２の切断が生じた場合であっても、検出ユニット２０内に備えられる電気経路を利用し、ヒューズ６２を迂回する電気経路（迂回経路）を形成することで、高圧バッテリ１０及びＤＣ−ＤＣコンバータ５２を含む閉ループ回路を形成し、高圧バッテリ１０を極力利用可能な状態にする。

図２に、本実施形態にかかる迂回経路の形成処理の手順を示す。この処理は、マイコン３０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、ヒューズ６２の切断を検出する処理を行う。ここで、本実施形態では、高圧バッテリ１０を構成する各ブロックＶ１〜Ｖ８のうち、ヒューズ６２及びこれに隣接する１つのブロックの直列接続体の両端の電圧を検出ユニット２０によって検出し、検出された電圧に基づいてヒューズ６２の切断を検出する。これは、ヒューズ６２が切断されている場合、ヒューズ６２とこれに隣接する１つのブロックとの間には電流が流れず、上記検出された電圧が上記隣接するブロックの電圧として想定される電圧から大きくずれることに基づくものである。具体的には例えば、先の図１において、ブロックＶ４の正極側とブロックＶ５の正極側との間の電圧に基づいてヒューズ６２の切断を検出すればよい。

続くステップＳ１２では、ヒューズ６２の切断が検出されたか否かを判断する。ステップＳ１２においてヒューズ６２の切断が検出されたと判断された場合には、ステップＳ１４に進み、迂回経路の形成処理を行う。詳しくは、ヒューズ６２の切断によってブロックＶ４とブロックＶ５との間が遮断された場合、図３に示す態様にて、検出ユニット２０内の電気経路を利用して迂回経路を形成すべくマルチプレクサ４２を操作する。すなわち、ブロックＶ４の正極側とブロックＶ５の負極側とを短絡させることで迂回経路を形成すべく、入力スイッチＳ５、Ｓ６をオン操作し、これ以外の入力スイッチをオフ操作する。これにより、検出ユニット２０内の電気経路であるラインＬ５、Ｌ６、入力スイッチＳ５、Ｓ６及び抵抗体Ｒ５、Ｒ６を介してブロックＶ４の正極側とブロックＶ５の負極側とが短絡される。この結果、高圧バッテリ１０及びＤＣ−ＤＣコンバータ５２を含むループ回路が閉ループ化されることで、高圧バッテリ１０を利用することができ、ひいては低圧バッテリ５６を充電することでマイコン３０や電気負荷５８を利用することなどができる。

特に、本実施形態では、上記ループ回路に高圧バッテリ１０を構成する全てのブロックＶ１〜Ｖ８を含ませることができるため、高圧バッテリ１０の電圧や容量を最大にすることができる。このため、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ５２を介して低圧バッテリ５６に供給する電流をより大きなものにしたり、この電流の供給時間をより長くしたりすることができる。

図２の説明に戻り、続くステップＳ１６では、高圧バッテリ１０及びＤＣ−ＤＣコンバータ５２を含むループ回路に流れる電流を制限する処理を行う。この処理は、迂回経路としての検出ユニット２０内の電気経路に過大な電流が流れるのを回避するためのものである。すなわち、検出ユニット２０内の電気経路は、高圧バッテリ１０を構成する各ブロックＶ１〜Ｖ８の電圧を検出するための経路であるため、各ブロックＶ１〜Ｖ８同士を接続する電気経路と比較すると、その電気経路の断面積が小さい等、電流容量が小さいものとなっている。このため、通常時と同様の電流を流したのでは、この電気経路が損傷するおそれがある。そこで、ＤＣ−ＤＣコンバータ５２を操作することで、上記電気経路に流れる電流を通常時よりも制限する。なお、検出ユニット２０内の電気経路に流れる電流を制限する上限値は、検出ユニット２０内の電気経路の電流容量等に基づいてあらかじめ設定される。

続くステップＳ１８〜Ｓ２２では、モータジェネレータ６０の発電に起因して迂回経路に流れる電流が過度に大きくなる場合、システムメインリレー５０ａ、５０ｂを開状態とする処理を行う。この処理は、モータジェネレータ６０の回生時において、モータジェネレータ６０の回転速度が上昇することで発電量が過度に大きくなり、迂回経路に過大な電流が流れることによってこの迂回経路が損傷するのを回避するためのものである。詳しくは、ステップＳ１８において、電流センサ４８の検出値が所定の閾値α以上であるか否かを判断する。ここで、所定の閾値αは、検出ユニット２０内の電気経路の電流容量等に基づいてあらかじめ設定される。ステップＳ１８において、電流センサ４８の検出値が所定の閾値α以上であると判断された場合には、ステップＳ２０に進み、システムメインリレー５０ａ、５０ｂを開状態とする。一方、上記ステップＳ１８において否定判断された場合には、システムメインリレー５０ａ、５０ｂを閉状態とする。

なお、上記ステップＳ１２で否定判断された場合や、ステップＳ２０、Ｓ２２の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）ヒューズ６２の切断が検出された場合、ブロックＶ４の正極側とブロックＶ５の負極側とを短絡させるようにマルチプレクサ４２を操作することで、検出ユニット２０内の電気経路を利用して迂回経路を形成した。これにより、ヒューズ６２が切断された場合であっても、高圧バッテリ１０の電圧やバッテリ容量を最大にして利用することができ、ひいては低圧バッテリ５６を充電させることでマイコン３０や電気負荷５８を利用したりすることなどができる。

（２）検出ユニット２０内にあらかじめ備えられる電気経路であるラインＬ５、Ｌ６、入力スイッチＳ５、Ｓ６及び抵抗体Ｒ５、Ｒ６を利用して迂回経路を形成した。これにより、部品点数を増大させることなくヒューズ６２切断時における迂回経路を形成することができ、ひいてはコストの増大を抑制することができる。

（３）ヒューズ６２の切断が検出された場合、検出ユニット２０内の迂回経路に流れる電流を通常時よりも制限するようにＤＣ−ＤＣコンバータ５２を操作した。これにより、迂回経路に過大な電流が流れるのを回避することができ、ひいては検出ユニット２０を保護することができる。

（４）電流センサ４８の検出値が所定の閾値α以上であると判断された場合、システムメインリレー５０ａ、５０ｂを開状態とした。これにより、回生エネルギをＤＣ−ＤＣコンバータ５２に供給しつつも迂回経路に過大な電流が流れるのを回避することができ、ひいては検出ユニット２０を保護することができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

上記第１の実施形態では、ヒューズ６２が切断された状況下において迂回経路を形成する場合、ブロックＶ４の正極側とブロックＶ５の負極側とを短絡させた。これは、上述したように、利用可能な高圧バッテリ１０の電圧や容量を最大にすることができるというメリットがある。しかし、ヒューズ６２が切断されるとともに、何らかの原因で高圧バッテリ１０を構成する各ブロックＶ１〜Ｖ８のいずれかに異常が生じた場合は、ブロックＶ４の正極側とブロックＶ５の負極側とを短絡させても、高圧バッテリ１０が２分されたままでこれを利用することができなくなるおそれがある。

そこで、本実施形態では、ヒューズ６２が切断されるとともに高圧バッテリ１０を構成する各ブロックＶ１〜Ｖ８のいずれかに異常が生じた場合、異常が生じたブロックを含まないように検出ユニット２０内の電気経路を利用して迂回経路を形成する。

図４に、本実施形態にかかる検出ユニット２０内の電気経路を利用した迂回経路を示す。なお、図４において、先の図１に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を示している。

図４には、何らかの原因でブロックＶ７に異常が生じた場合を例示している。ここで、各ブロックの異常の有無は、検出ユニット２０によって検出される各ブロックの両電極間の電圧に基づいて判断すればよい。

ブロックＶ７の異常が検出された場合、ヒューズ６２及びブロックＶ７を迂回する電気経路であって且つフライングキャパシタ４４、４６を介在させない電気経路を形成する。これは、マルチプレクサ４２を操作し、ブロックＶ４の正極側とブロックＶ８の負極側とを短絡させることで実現することができる。詳しくは、検出ユニット２０内の電気経路としてのラインＬ５、Ｌ１０、入力スイッチＳ５、Ｓ１０及び抵抗体Ｒ５、Ｒ１０を利用し、ブロックＶ４の正極側とブロックＶ８の負極側とを短絡させることで実現することができる。

このように、本実施形態では、ヒューズ６２が切断された状況下、高圧バッテリ１０を利用可能な状態とすべく形成される迂回経路の選択の自由度を高めることができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図５に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図５において、先の図１に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を示している。

図示されるように、本実施形態にかかる検出回路ＤＣは、入力ラインＩＮＡに対する入力ラインＩＮＢ〜ＩＮＥの電位差のアナログ値をディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器４０を備え、Ａ／Ｄ変換器４０の入力可能電圧よりも大きい電圧値を有する高圧バッテリ１０の電圧を検出すべく、抵抗分圧を行う抵抗分圧回路である。

すなわち、検出ユニット２０内のラインＬ２〜Ｌ５の電圧は、入力スイッチＳ２〜Ｓ５がオン操作されることで抵抗体Ｒ２〜Ｒ５及び抵抗体ｒ１〜ｒ４によって分圧され、入力ラインＩＮＢ〜ＩＮＥに印加される。また、ラインＬ７〜Ｌ１０の電圧は、入力スイッチＳ７〜Ｓ１０がオン操作されることで抵抗体Ｒ７〜Ｒ１０及び抵抗体ｒ１〜ｒ４によって分圧され、入力ラインＩＮＢ〜ＩＮＥに印加される。これら入力ラインＩＮＢ〜ＩＮＥの電圧の検出値は、Ａ／Ｄ変換器４０にてディジタルデータに変換された後、フォトカプラ等から構成される絶縁手段６６を介してマイコン３０に出力される。マイコン３０では、これらディジタル化された分圧値に基づいてラインＬ２〜Ｌ５、Ｌ６〜Ｌ１０の電圧を算出し、これら電圧のうち隣接する一対の値同士の差をとることで、各ブロックＶ１〜Ｖ８の電圧を算出する。

このような検出ユニット２０を備えるシステムにおいて、ヒューズ６２の切断が生じた場合、この検出ユニット２０内の電気経路を利用して迂回経路を形成する。ちなみに、ヒューズ６２の切断の検出は、上記第１の実施形態と同様に、高圧バッテリ１０を構成する各ブロックＶ１〜Ｖ８のうち、ヒューズ６２及びこれに隣接する１つのブロックの直列接続体の両端の電圧を検出ユニット２０によって検出し、検出された電圧が上記隣接するブロックの電圧として想定される電圧から大きくずれることに基づいてヒューズ６２の切断を検出すればよい。具体的には例えば、ブロックＶ４の正極側とブロックＶ５の正極側との間の電圧に基づいてヒューズ６２の切断を検出すればよい。

図６に、本実施形態にかかる検出ユニット２０内の電気経路を利用した迂回経路を示す。なお、図６において、先の図５に示した部材と同一の部材については、便宜上同一の符号を示している。

ヒューズ６２の切断が検出された場合、ヒューズ６２を迂回する電気経路であって且つ迂回経路での電力損失を極力抑制すべく抵抗体を極力介在させない電気経路を形成する。こうした経路として図６では、ブロックＶ４の正極側とブロックＶ１０の正極側とを短絡させる例を示した。詳しくは、入力スイッチＳ５、Ｓ１０をオン操作し、これ以外の入力スイッチをオフ操作することで、検出ユニット２０内の電気経路としてのラインＬ５、Ｌ１０、入力スイッチＳ５、Ｓ１０及び抵抗体Ｒ５、Ｒ１０を利用し、ブロックＶ４の正極側とブロックＶ１０の負極側とを短絡させることで、迂回経路を形成する。

このように、本実施形態では、抵抗分圧回路を有する検出ユニット２０について、ヒューズ６２が切断された場合であっても、この検出ユニット２０内にあらかじめ備えられた電気経路を利用することで迂回経路を形成することができ、ひいては高圧バッテリ１０を利用可能な状態にすることができる。

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図７に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図７において、先の図１に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を示している。

本実施形態では、先の図１に示した構成において、検出ユニット２０内の電気経路のうち、迂回経路として利用する電気経路の電流容量を、それ以外の電気経路の電流容量よりも大きくする。

図中、太線で示す検出ユニット２０内の電気経路としてのラインＬ５、Ｌ６、入力スイッチＳ５、Ｓ６及び抵抗体Ｒ５、Ｒ６の電流容量を、それ以外の電気経路としてのライン、入力スイッチ及び抵抗体の電流容量よりも大きくしている。これにより、本実施形態では、ヒューズ６２が切断された場合に形成される迂回経路により大きな電流を流すことができる。

特に上記電流容量の設定によっては、車載補機類の電源である低圧バッテリ５６への電力供給のためのみならず、主機であるモータジェネレータ６０を駆動することも可能となる。このため、例えば本実施形態のハイブリッド車を、パラレルハイブリッド車やパラレルシリーズハイブリッド車とする場合、モータジェネレータ６０及び内燃機関が停止した状態にあっても、モータジェネレータ６０によって内燃機関を始動させることができるため、車両を走行させることが可能となり、退避走行が可能となる。

なお、この場合であっても、迂回経路の電流容量が、高圧バッテリ１０及びインバータ５４間を接続する電気経路の電流容量よりも小さいときには、モータジェネレータ６０を駆動するに際し、迂回経路に流れる電流を通常時よりも制限するようにインバータ５４を操作するのが望ましい。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・第１の実施形態では、モータジェネレータ６０の発電量が過度に大きくなる場合、システムメインリレー５０ａ、５０ｂを開状態とすることで、迂回経路に過大な電流が流れるのを回避したがこれに限らない。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ５２とインバータ５４との間にこれらの間の電気的な接続を導通又は遮断する開閉器（リレー）を設け、開閉器を開状態とすることで、迂回経路に過大な電流が流れるのを回避してもよい。

・第３の実施形態では、入力スイッチＳ５、Ｓ１０をオン操作し、これ以外の入力スイッチをオフ操作することで、検出ユニット２０内の電気経路としてのラインＬ５、Ｌ１０、入力スイッチＳ５、Ｓ１０及び抵抗体Ｒ５、Ｒ１０を利用し、ブロックＶ４の正極側とブロックＶ１０の正極側とを短絡させることで迂回経路を形成したがこれに限らない。例えば、入力スイッチＳ５、Ｓ６をオン操作し、これ以外の入力スイッチをオフ操作することで、検出ユニット２０内の電気経路としてのラインＬ５、Ｌ６、入力スイッチＳ５、Ｓ６、抵抗体Ｒ５、Ｒ１６及びラインＩＮＡや分圧抵抗体ｒ４を利用し、ブロックＶ４の正極側とブロックＶ５の負極側とを短絡させることで迂回経路を形成してもよい。

・第４の実施形態では、検出ユニット２０内の電気経路としてのラインＬ５、Ｌ６、入力スイッチＳ５、Ｓ６及び抵抗体Ｒ５、Ｒ６の電流容量を、それ以外の電気経路としてのライン、入力スイッチ及び抵抗体の電流容量よりも大きくしたがこれに限らない。例えば複数の電気経路の電流容量を大きくしてもよい。

・ヒューズ６２の切断を検出する手法としては、上記各実施形態に示したものに限らず、例えば、システムメインリレー５０ａ、５０ｂが開状態とされている場合においては、ブロックＶ４の正極側とブロックＶ５の正極側との間の電圧がブロックＶ５の電圧として想定し得ない低電圧（略０）であることに基づいて検出してもよい。

・上記各実施形態において、高圧バッテリ１０を構成する各ブロックのうちブロックＶ４とブロックＶ５との間を電気的に遮断するための遮断手段としてヒューズ６２を用いたがこれに限らない。例えば、リレーを用いてもよい。この場合、電流センサ４８で検出される電流が所定以上となるときに、電子制御によりリレーが開状態とされるのが望ましい。

・車両としてはハイブリッド車に限らず、電気自動車であってもよい。この場合であっても、車載制御装置や補機類からなる車載制御システムの電源である低圧バッテリ５６の電力供給源は、高圧バッテリ１０である。このため、ヒューズ６２が切断された状況下、高圧バッテリ１０が利用できなくなることによって上述した不都合が生じる事情は電気自動車においても同様であることから、本発明の適用は有効である。特に、ハイブリッド車においては、内燃機関が駆動しているときにヒューズ６２の切断が生じる場合、内燃機関の動力によって走行したり、この動力によってモータジェネレータ６０に発電させることで電気負荷５８へ電力を供給したりし得る一方、電気自動車においては、内燃機関のような動力供給源が存在しない。このため、電気自動車においては、本発明の適用が特に有効である。

第１の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかるヒューズ切断時における処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる迂回経路を示す図。 第２の実施形態にかかる迂回経路を示す図。 第３の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかる迂回経路を示す図。 第４の実施形態にかかるシステム構成図。

符号の説明

１０…高圧バッテリ、３０…マイコン（組電池の監視装置の一実施形態）、４２…マルチプレクサ、４４、４６…フライングキャパシタ、５２…ＤＣ−ＤＣコンバータ、５４…インバータ、５６…低圧バッテリ、６０…モータジェネレータ、６２…ヒューズ、Ｖ１〜Ｖ８…ブロック、ＤＣ…検出回路、Ｌ１〜Ｌ１０…ライン、Ｒ１〜Ｒ１０…抵抗体、ｒ１〜ｒ４…抵抗体、ＩＮ１〜ＩＮ３…ライン、ＩＮＡ〜ＩＮＥ…ライン。

Claims (8)

1. 電池セルの直列接続体であって且つ隣接する一対の電池セル間にこれらの間を電気的に遮断するための遮断手段が介在する組電池について、その状態を監視する組電池の監視装置において、
   前記組電池を構成する単一の電池セル及び隣接する複数の電池セルのいずれかである単位電池について、該単位電池のそれぞれの両電極間の電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記単位電池のそれぞれの両電極を前記電圧検出手段の入力側に接続する電気経路と、
   該電気経路を開閉する開閉器と、
   前記遮断手段により前記隣接する一対の電池セル同士が電気的に遮断されたことを検出する遮断検出手段と、
   前記遮断検出手段により前記電気的な遮断が検出された場合、前記遮断手段により２分された１又は複数の単位電池同士のうち、一方の単位電池の電極のいずれか１つと、他方の単位電池の電極のいずれか１つとが導通するように前記開閉器を操作する遮断時操作手段とを備えることを特徴とする組電池の監視装置。
2. 前記隣接する一対の電池セルの電極のうち前記遮断手段側の電極のそれぞれは、前記電気経路を介して短絡可能なものであり、
   前記遮断時操作手段は、前記遮断手段側の電極同士が導通するように前記開閉器を操作することを特徴とする請求項１記載の組電池の監視装置。
3. 前記電気経路のうち前記一方の単位電池の電極のいずれか１つと他方の単位電池の電極のいずれか１つとを導通させる電気経路は、それ以外の電気経路よりも電流容量が大きく構成されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の組電池の監視装置。
4. 前記組電池には、電力変換回路が接続され、
   前記遮断時操作手段により前記一方の単位電池の電極のいずれか１つと他方の単位電池の電極のいずれか１つとが導通される場合、前記組電池を流れる電流を制限するように前記電力変換回路を操作する手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の組電池の監視装置。
5. 前記組電池は、該組電池の電圧を降圧して低圧用蓄電池に印加する降圧コンバータが接続されるものであることを特徴とする請求項１〜４記載の組電池の監視装置。
6. 前記組電池には、電力変換回路を介して回転機が接続され、
   前記回転機と接続される電力変換回路と前記組電池とを電気的に導通又は遮断する導通遮断手段と、
   前記遮断時操作手段により前記一方の単位電池の電極のいずれか１つと他方の単位電池の電極のいずれか１つとが導通される場合、前記回転機の発電に起因して前記組電池に流れる電流が所定以上になることに基づき、前記回転機と接続される電力変換回路と前記組電池とが電気的に遮断されるように前記導通遮断手段を操作する手段とを更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の組電池の監視装置。
7. 前記電圧検出手段は、フライングキャパシタと、該フライングキャパシタの両端の電圧を検出する電圧検出回路とを備えて構成されてなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の組電池の監視装置。
8. 前記電圧検出手段は、前記単位電池のそれぞれの電圧を分圧する抵抗分圧回路を備えて構成されてなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の組電池の監視装置。

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