特許 5670212 電池ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5670212

(24)【登録日】2014年12月26日

(45)【発行日】2015年2月18日

(54)【発明の名称】電池ユニット

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20150129BHJP

   H01M 10/42 20060101ALI20150129BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20150129BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20150129BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/00 S

   H02J7/00 Y

   H01M10/42 P

   H01M10/44 P

   H01M10/48 P

   H02J7/00 302C

【請求項の数】5

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2011-16460(P2011-16460)

(22)【出願日】2011年1月28日

(65)【公開番号】特開2012-157217(P2012-157217A)

(43)【公開日】2012年8月16日

【審査請求日】2013年10月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005810

【氏名又は名称】日立マクセル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104444

【弁理士】

【氏名又は名称】上羽 秀敏

(74)【代理人】

【識別番号】100112715

【弁理士】

【氏名又は名称】松山 隆夫

(74)【代理人】

【識別番号】100125704

【弁理士】

【氏名又は名称】坂根 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100123906

【弁理士】

【氏名又は名称】竹添 忠

(72)【発明者】

【氏名】松尾 雄三

(72)【発明者】

【氏名】長井 龍

(72)【発明者】

【氏名】梶山 洸一

【審査官】 宮本 秀一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３６９３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１１８１１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−１０３４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０６５９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１８２７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０８８２０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０８１７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／００８０２６（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 特開２０００−３５７５４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ３１／３２７−３１／３６、

Ｈ０１Ｍ １０／４２−１０／４８、

Ｈ０２Ｊ ７／００− ７／１２、 ７／３４− ７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

二次電池セルとヒューズとを直列に接続した電池モジュールを含む電池サブユニットと、
前記電池サブユニットの両端の電圧を監視する電圧監視回路と、
前記電池サブユニットと負荷との間に接続されたスイッチとを備え、
前記電池サブユニットは、１又は並列に接続された複数の前記電池モジュールを含み、
前記電圧監視回路は、前記電池サブユニットが１個の前記電池モジュールを含む場合、前記電池モジュール内の前記ヒューズが溶断されたことを確認したとき、前記スイッチをオフし、前記電池サブユニットが複数の前記電池モジュールを含む場合、前記電圧に基づいて、前記電池サブユニットが、負荷に対して供給すべき電流を流すことができないとき、前記スイッチをオフする、電池ユニット。

【請求項2】

二次電池セルとヒューズとを直列に接続した電池モジュールを含み、直列に複数個接続された電池サブユニットと、
前記複数の電池サブユニットの各々の両端の電圧を監視する電圧監視回路と、
前記電池サブユニットと負荷との間に接続されたスイッチとを備え、
前記電圧監視回路は、前記複数の電池サブユニットの各々が１個の前記電池モジュールを含む場合、前記電池モジュール内の前記ヒューズが溶断されたことを確認したとき、前記スイッチをオフし、前記複数の電池サブユニットの各々が複数の前記電池モジュールを含む場合、前記電圧に基づいて、前記複数の電池サブユニットのうちいずれかが、負荷に対して供給すべき電流を流すことができないとき、前記スイッチをオフする、電池ユニット。

【請求項3】

二次電池セルとヒューズとを直列に接続した電池モジュールを含む電池サブユニットと、
前記電池サブユニットの両端の電圧を監視する電圧監視回路と、
前記電池サブユニットと負荷との間に接続されたスイッチとを備え、
前記電圧監視回路は、前記電池サブユニットが１個の前記電池モジュールを含む場合、前記電池モジュール内の前記ヒューズが溶断されたことを確認したとき、前記スイッチをオフし、前記電池サブユニットが複数の前記電池モジュールを含む場合、前記電圧に基づいて、正常である１個の電池モジュールに流れる電流が前記二次電池セルの許容電流を超えたとき、前記スイッチをオフする、電池ユニット。

【請求項4】

二次電池セルとヒューズとを直列に接続した電池モジュールを含み、直列に複数個接続された電池サブユニットと、
前記複数の電池サブユニットの各々の両端の電圧を監視する電圧監視回路と、
前記電池サブユニットと負荷との間に接続されたスイッチとを備え、
前記電圧監視回路は、前記複数の電池サブユニットの各々が１個の前記電池モジュールを含む場合、前記電池モジュール内の前記ヒューズが溶断されたことを確認したとき、前記スイッチをオフし、前記複数の電池サブユニットの各々が複数の前記電池モジュールを含む場合、前記電圧に基づいて、正常である１個の電池モジュールに流れる電流が前記二次電池セルの許容電流を超えたとき、前記スイッチをオフする、電池ユニット。

【請求項5】

請求項４に記載の電池ユニットであって、
前記電圧監視回路は、前記複数の電池サブユニットの各々が前記複数の電池モジュールを含む場合、前記電圧に基づいて正常である電池モジュールの個数を算出し、電池サブユニットに流れる電流を前記個数で割ることにより前記正常である１個の電池モジュールに流れる電流を算出する、電池ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１０−６７５３６号公報（特許文献１）には、１以上の電池セルとヒューズとを直列に接続した電池アームを複数並列に接続し、複数の電池アームの各々が有する電池セルの各々の電圧を測定し、その電圧に基づいて、ヒューズの溶断を検知する電池パックが記載されている（［００１３］及び［００１６］参照）。

【0003】

特開２０１０−３６１９号公報（特許文献２）には、制御回路が電池セルの正極から送られてくる電圧を検出し、検出した電圧が所定範囲内であるかを判定することにより、電池サブユニットの異常を判定することが記載されている（［００４７］及び［００４９］参照）。

【0004】

特開２００４−１０３４８３号公報（特許文献３）には、二次電池セルとヒューズとを直列に接続した電池サブユニットを複数個並列に接続し、各電池サブユニットのヒューズにかかる電圧を検出し、その電圧に基づいて、電池サブユニットのヒューズの溶断を検知することが記載されている（［００１３］及び［００１５］参照）。

【0005】

特開平６−２２３８１５号公報（特許文献４）には、単数又は複数に接続した複数の単電池を接続手段に介在させて並列に接続してなる電池群を更に直列に接続してなる集合電池において、接続手段を挟んだ両側に各単電池に接続するヒューズを配設し、一側のヒューズと、他側のヒューズとの定格電流を異なるものとすることが記載されている（［０００９］及び図１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０−６７５３６号公報

【特許文献2】特開２０１０−３６１９号公報

【特許文献3】特開２００４−１０３４８３号公報

【特許文献4】特開平６−２２３８１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に記載の発明は、複数の二次電池セルの両端の電圧を監視する。また、特許文献２に記載の発明は、電池セルの正極から送られてくる電圧を監視するさらに、特許文献３に記載の発明は、電池サブユニットのヒューズにかかる電圧を監視する。したがって、特許文献１〜４に記載の電池ユニットは、回路構成が複雑になってしまう。また、特許文献４には、電圧を監視することが記載されていない。

【0008】

また、電池ユニットの特性劣化防止、安全性を確保するために、二次電池セルの異常を正確に検出する必要がある。このため、従来の電池ユニットは、二次電池セルの両端の電圧を監視していた。つまり、上記の電池ユニットでは、接続される電圧監視回路の数が多くなってしまう。したがって、従来の電池ユニットの回路構成は、複雑になってしまっていた。

【0009】

本発明の目的は、回路構成を簡単にしながら、二次電池セルの異常を検出する電池ユニットを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

この発明の実施の形態による電池ユニットは、電池サブユニットと、電圧監視回路とを備える。電池サブユニットは、二次電池セルとヒューズとを直列に接続した電池モジュールを含む。電圧監視回路は、電池サブユニットの両端の電圧を監視する。電池サブユニットは、１又は並列に接続された複数の電池モジュールを含む。

【0011】

この発明の実施の形態による電池サブユニットは、直列に複数個接続される。電圧監視回路は、複数の電池サブユニットの各々の両端の電圧を監視する。

【発明の効果】

【0012】

この発明の実施の形態による電池ユニットにおいては、電池サブユニットが二次電池セルとヒューズとを直列に接続した電池モジュールを含み、電圧監視回路が電池サブユニットの両端の電圧を監視する。ヒューズ内に定格電流の範囲内の電流が流れている場合、ヒューズにおける電圧降下は、数ｍＶ程度である。したがって、電池サブユニットの両端の電圧を監視することにより、二次電池セル自体が異常であるか否かを判定することができる。また、この発明の実施の形態による電池ユニットは、二次電池セルの両端の電圧を監視するのと同等の精度で二次電池セルの異常を検出することができる。

【0013】

さらに、電圧監視回路は、監視している電圧に基づいて、電池サブユニットの異常を判定することができる。

【0014】

さらに、この発明の実施の形態による電池ユニットは、電圧監視回路が二次電池セルとヒューズとを直列に接続した電池サブユニットの両端の電圧を監視する。したがって、この発明の実施の形態による電池ユニットは、各二次電池セルの両端を監視するときに比べて電圧検出部の個数を減らすことができるので、回路構成を簡単にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、第１の実施の形態による電池ユニットの回路構成を示す回路図である。

【図2】図２は、図１中の電池サブユニット１１の拡大図である。

【図3】図３は、二次電池セルが供給する電流と電圧検出部が検出する電圧との関係を示す図である。

【図4】図４は、第１の実施の形態における第１の異常判定処理の動作を説明するためのフローチャートである。

【図5】図５は、第１の実施の形態における第１のスイッチ制御処理の動作を説明するためのフローチャートである。

【図6】図６は、第２の実施の形態による電池ユニットの回路構成を示す回路図である。

【図7】図７は、第２の実施の形態における第２の異常判定処理の動作を説明するためのフローチャートである。

【図8】図８は、第２の実施の形態における第２のスイッチ制御処理の動作を説明するためのフローチャートである。

【図9】図９は、第３の実施の形態による電池ユニットの回路構成を示す回路図である。

【図10】図１０は、第３の実施の形態における第３のスイッチ制御処理の動作を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0017】

［第１の実施の形態］
図１〜５を参照して、第１の実施の形態における電池ユニット１を説明する。図１は、第１の実施の形態による電池ユニット１の回路構成を示す回路図である。

【0018】

電池ユニット１は、電池サブユニット１１，１２，１３と、スイッチ２０と、電圧検出部３１１，３２１，３３１と、電圧監視回路３０とを備える。識別情報ＩＤ１１，ＩＤ１２，ＩＤ１３は、それぞれ、電池サブユニット１１，１２，１３に付与されている。識別情報ＩＤ１１，ＩＤ１２，ＩＤ１３は、それぞれ、電池サブユニット１１，１２，１３を識別するための情報である。

【0019】

電池サブユニット１１，１２，１３は、プラス端子４０と、マイナス端子５０との間に直列に接続される。電池サブユニット１１は、３個の電池モジュール１１０を含む。３個の電池モジュール１１０は、スイッチ２０と、電池サブユニット１２との間に並列に接続される。各電池モジュール１１０は、二次電池セル１１１と、ヒューズ１１２とを含む。二次電池セル１１１と、ヒューズ１１２とは、直列に接続される。

【0020】

電池サブユニット１２は、３個の電池モジュール１２０を含む。３個の電池モジュール１２０は、電池サブユニット１１と、電池サブユニット１３との間に並列に接続される。各電池モジュール１２０は、二次電池セル１２１と、ヒューズ１２２とを含む。二次電池セル１２１と、ヒューズ１２２とは、直列に接続される。

【0021】

電池サブユニット１３は、３個の電池モジュール１３０を含む。３個の電池モジュール１３０は、電池サブユニット１２と、マイナス端子５０との間に並列に接続される。各電池モジュール１３０は、二次電池セル１３１と、ヒューズ１３２とを含む。二次電池セル１３１と、ヒューズ１３２とは、直列に接続される。

【0022】

二次電池セル１１１，１２１，１３１の各々は、充放電可能なセルであり、例えば、リチウムイオン二次電池およびニッケル水素二次電池等からなる。ヒューズ１１２，１２２，１３２の各々は、定格以上の電流が流れると、溶断する。

【0023】

スイッチ２０は、電池サブユニット１１の正極側の端子と、負荷との間に接続される。具体的には、電池サブユニット１１の正極側の端子と、プラス端子４０との間に接続される。スイッチ２０は、例えば、電界効果トランジスタからなる。

【0024】

電圧検出部３１１は、電池サブユニット１１の両端に接続される。電圧検出部３２１は、電池サブユニット１２の両端に接続される。電圧検出部３３１は、電池サブユニット１３の両端に接続される。

【0025】

電圧検出部３１１は、電池サブユニット１１の両端の電圧Ｖ１１を検出し、その検出した電圧Ｖ１１を電圧監視回路３０へ出力する。

【0026】

電圧検出部３２１は、電池サブユニット１２の両端の電圧Ｖ１２を検出し、その検出した電圧Ｖ１２を電圧監視回路３０へ出力する。

【0027】

電圧検出部３３１は、電池サブユニット１３の両端の電圧Ｖ１３を検出し、その検出した電圧Ｖ１３を電圧監視回路３０へ出力する。

【0028】

電圧監視回路３０は、各二次電池セル１１１，１２１，１３１の両端の電圧を監視するのではなく、電池サブユニット１１，１２，１３の両端の電圧Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を監視する。そして、ヒューズ１１２，１２２，１３２の定格電流は、二次電池セル１１１，１２１，１３１の許容電流よりも大きく設定される。ヒューズ１１２，１２２，１３２は、二次電池セル１１１，１２１，１３１の許容電流以下の電流（つまり、定格電流の範囲内の電流）が流れたとき、電圧降下は、数ｍＶ程度である。また、ヒューズ１１２，１２２，１３２は、許容電流より大きく、定格電流以上の電流が流れたとき、抵抗が急激に大きくなり、溶断する。したがって、二次電池セルが正常である場合、ヒューズ１１２，１２２，１３２における電圧降下は、数ｍＶ程度であり、電圧監視回路３０は、電池サブユニット１１，１２，１３の両端の電圧Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を監視することによって二次電池セル１１１，１２１，１３１自体を監視することができる。

【0029】

電圧監視回路３０は、各二次電池セル１１１，１２１，１３１内の内部抵抗（図示せず）の抵抗値ｒを保持している。また、電圧監視回路３０は、各二次電池セル１１１，１２１，１３１の許容電流の電流値を保持している。

【0030】

電圧監視回路３０は、複数の電池サブユニット１１，１２，１３の両端の電圧Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を監視する。具体的には、電圧監視回路３０は、電圧検出部３１１，３２１，３３１からそれぞれ電圧Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を受ける。

【0031】

そして、電圧監視回路３０は、電池サブユニット１１，１２，１３のいずれが異常であるか否かを判定する。具体的には、電池サブユニット１１が異常であるか否かを判定するとき、電圧監視回路３０は、電圧検出部３２１，３３１から受けた電圧Ｖ１２，Ｖ１３の平均電圧Ｖａｖｅを算出する。そして、電圧監視回路３０は、後述する方法により、電池サブユニット１１が異常であるか否かを判定する。電圧監視回路３０は、電池サブユニット１１が異常であると判定した場合、電池サブユニット１１の識別情報ＩＤ１１を記憶する。

【0032】

電圧監視回路３０は、同様にして、電池サブユニット１２，１３の各々が異常であるか否かを判定する。

【0033】

そして、電圧監視回路３０は、電池サブユニット１１，１２，１３のいずれかが異常であると判定したとき、さらに、スイッチ２０をオフするか否かを判定する。具体的には、電池サブユニット１１が異常であると判定されたとき、電圧監視回路３０は、後述する方法により、電池サブユニット１１に含まれる３個の電池モジュール１１０のうち、正常である電池モジュール１１０の個数Ｎを算出する。電圧監視回路３０は、電池サブユニット１１に流れる電流を、算出した個数（正常である電池モジュール１１０の個数）Ｎで割ることにより、正常である１個の二次電池セル１１１に流れる電流Ｉ１を算出する。電圧監視回路３０は、電流Ｉ１が正常である電池モジュール１１０に含まれる二次電池セル１１１の許容電流を超えたとき、スイッチ２０をオフする。これにより、電池ユニット１は、負荷に対する電力の供給を停止する。

【0034】

電圧監視回路３０は、電池サブユニット１２，１３が異常であると判定されたときも、同様にして、スイッチ２０をオフするか否かを判定する。

【0035】

次に、二次電池セル１１１，１２１，１３１に異常が生じたとき、二次電池セル１１１，１２１，１３１に直列に接続されているヒューズ１１２，１２２，１３２が溶断される様子を説明する。図２は、図１中の電池サブユニット１１の拡大図である。

【0036】

二次電池セル１１１Ａに異常が生じると、正常である二次電池セル１１１Ｂ，１１１Ｃから二次電池セル１１１Ａに過電流が流れる。この過電流がヒューズ１１２Ａ内を流れることにより、ヒューズ１１２Ａの定格電流よりも大きい電流が流れるので、ヒューズ１１２Ａが溶断する。

【0037】

また、二次電池セル１１１Ｂ，１１１Ｃに異常が生じた場合も、同様にして、異常が生じた二次電池セルに直列に接続されているヒューズが溶断する。さらに、電池サブユニット１２，１３内の二次電池セル１２１，１３１に異常が生じた場合も、同様にして、異常が生じた二次電池セルに直列に接続されているヒューズが溶断する。

【0038】

図３は、各二次電池セル１１１が供給する電流と電圧検出部３１１が検出する電圧Ｖ１１との関係を示す図である。１個の二次電池セル１１１が供給する電流の増加に伴い、電池サブユニット１１の両端の電圧Ｖ１１が減少する。これは、電池サブユニット１１において、異常である電池モジュール１１０の個数が増えれば、電池サブユニット１１の両端の電圧Ｖ１１が低下することを意味する。したがって、電圧監視回路３０が、電池サブユニット１１の両端の電圧Ｖ１１を監視することによって、電池サブユニット１１が異常であるか否かを判定することができる。

【0039】

そこで、第１の実施の形態では、以下に示すような方法によって、電池サブユニット１１の異常判定を実行する。

【0040】

電圧監視回路３０は、異常判定の対象でない電池サブユニット１２，１３の両端の電圧Ｖ１２,Ｖ１３の平均電圧Ｖａｖｅと異常判定の対象である電池サブユニット１１の両端の電圧Ｖ１１との差が閾値以上であるとき、電池サブユニット１１が異常であると判定する。そして、本例では、閾値がｒＩ／６に設定される。以下に、閾値がｒＩ／６に設定される理由を説明する。

【0041】

電池サブユニット１１内の全ての電池モジュール１１０が正常である場合、電池サブユニット１１内の３個の二次電池セル１１１の内部抵抗の合成抵抗は、ｒ／３となる。そして、電池サブユニット１１に電流Ｉが流れる場合、内部抵抗によりｒＩ／３の電圧が低下する。したがって、二次電池セル１１１の出力電圧がＶ０である場合、電圧検出部３１１は、電圧Ｖ１１Ａ（＝Ｖ０−ｒＩ／３）を検出する。つまり、電池サブユニット１１内の全ての電池モジュール１１０が正常である場合、電圧監視回路３０は、電圧検出部３１１から電圧Ｖ１１Ａ（＝Ｖ０−ｒＩ／３）を受ける。

【0042】

電池サブユニット１１内の３個の電池モジュール１１０のうち２個の電池モジュール１１０が正常である場合（１個の電池モジュール１１０が異常である場合）、電池サブユニット１１内の２個の二次電池セル１１１の内部抵抗の合成抵抗は、ｒ／２となる。そして、電池サブユニット１１に電流Ｉが流れる場合、内部抵抗によりｒＩ／２の電圧が低下する。したがって、電圧検出部３１１は、電圧Ｖ１１Ｂ（＝Ｖ０−ｒＩ／２）を検出する。つまり、電池サブユニット１１内の１個の電池モジュール１１０が異常である場合、電圧監視回路３０は、電圧検出部３１１から電圧Ｖ１１Ｂ（＝Ｖ０−ｒＩ／２）を受ける。

【0043】

電池サブユニット１１内の３個の電池モジュール１１０のうち１個の電池モジュール１１０が正常である場合（２個の電池モジュール１１０が異常である場合）、電池サブユニット１１内の二次電池セル１１１の内部抵抗の合成抵抗は、ｒとなる。そして、電池サブユニット１１に電流Ｉが流れる場合、内部抵抗によりｒＩの電圧が低下する。したがって、電圧検出部３１１は、電圧Ｖ１１Ｃ（＝Ｖ０−ｒＩ）を検出する。つまり、電池サブユニット１１内の２個の電池モジュール１１０が異常である場合、電圧監視回路３０は、電圧検出部３１１から電圧Ｖ１１Ｃ（＝Ｖ０−ｒＩ）を受ける。

【0044】

上記より、電池サブユニット１１内の正常である電池モジュール１１０の個数によって、電圧監視回路３０は、異なる値の電圧Ｖ１１Ａ〜Ｖ１１Ｃを受ける。そして、全ての電池モジュール１１０が正常である電池サブユニット１１の両端の電圧Ｖ１１Ａと１個の電池モジュール１１０が異常である電池サブユニット１１の両端の電圧Ｖ１１Ｂとの差は、ｒＩ／６（＝（Ｖ０−ｒＩ／３）−（Ｖ０−ｒＩ／２））となる。また、電圧Ｖ１１Ａと２個の電池モジュール１１０が異常である電池サブユニット１１の両端の電圧Ｖ１１Ｃとの差は、２ｒＩ／３（＝（Ｖ０−ｒＩ／３）−（Ｖ０−ｒＩ））となる。

【0045】

本実施の形態では、平均電圧Ｖａｖｅと異常判定の対象である電池サブユニット１１の両端の電圧Ｖ１１との差がｒＩ／６（＝（Ｖ０−ｒＩ／３）−（Ｖ０−ｒＩ／２））である場合、電圧監視回路３０は、１個の電池モジュール１１０が異常であると判定することができる。また、平均電圧Ｖａｖｅと電池サブユニット１１の両端の電圧Ｖ１１との差Ｖａｖｅ−Ｖ１１が、２ｒＩ／３（＝（Ｖ０−ｒＩ／３）−（Ｖ０−ｒＩ））である場合、電圧監視回路３０は、２個の電池モジュール１１０が異常であると判定することができる。

【0046】

つまり、電圧監視回路３０は、平均電圧Ｖａｖｅと異常判定の対象である電池サブユニット１１の両端の電圧Ｖ１１との差がｒＩ／６以上である場合、１個以上の電池モジュール１１０が異常であると判定することができる。したがって、電圧監視回路３０は、電池サブユニット１１の両端の電圧Ｖ１１を監視することにより、電池サブユニット１１が異常であるか否かを判定することができる。

【0047】

なお、電池サブユニット１１内の全ての電池モジュール１１０が異常である場合、電圧監視回路３０は、電圧検出部３１１から電圧Ｖ１１（＝―（Ｖ１２＋Ｖ１３））を受ける。このとき、電圧監視回路３０は、電池サブユニット１１が異常であると判定する。

【0048】

次に、図４及び図５を参照して、第１の実施の形態における電池ユニット１の動作を説明する。第１の実施の形態における電池ユニット１の動作は、図４に示す第１の異常判定処理と、図５に示す第１のスイッチ制御処理とを含む。まず、図４を参照して、第１の異常判定処理を説明する。第１の異常判定処理は、一定時間毎に実行される。

【0049】

第１の異常判定処理の動作が開始されると、電池サブユニット１１，１２，１３の両端の電圧Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３が検出される（ステップＳ１１）。具体的には、電圧検出部３１１，３２１，３３１は、それぞれ電池サブユニット１１，１２，１３の両端の電圧Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を検出し、その検出した電圧Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を電圧監視回路３０へ出力する。

【0050】

ステップＳ１１の処理の後、異常判定の対象となる電池サブユニットが決定される（ステップＳ１２）。具体的には、電圧監視回路３０は、電池サブユニット１１，１２，１３のうち、任意の１つの電池サブユニットを異常判定の対象となる電池サブユニットとして決定する。例えば、電圧監視回路３０は、電池サブユニット１１を異常判定の対象となる電池サブユニットとして決定する。

【0051】

ステップＳ１２の処理の後、異常判定の対象でない電池サブユニットの平均電圧Ｖａｖｅが算出される（ステップＳ１３）。具体的には、電圧監視回路３０は、ステップＳ１２の処理において異常判定の対象となっていない電池サブユニット１２，１３の両端の電圧Ｖ１２，Ｖ１３の平均を算出することにより、平均電圧Ｖａｖｅを算出する。

【0052】

ステップＳ１３の処理の後、電圧監視回路３０は、平均電圧Ｖａｖｅと異常判定の対象である電池サブユニット１１の両端の電圧Ｖ１１との差がｒＩ／６以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。このことより、電圧監視回路３０は、電池サブユニット１１が異常であるか否かを判定することができる。

【0053】

平均電圧Ｖａｖｅと電圧Ｖ１１との差がｒＩ／６以上である場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、電圧監視回路３０は、電池サブユニット１１が異常であると判定し、異常判定の対象である電池サブユニット１１の識別情報ＩＤ１１を記憶する（ステップＳ１５）。その後、ステップＳ１６の処理に進む。

【0054】

平均電圧Ｖａｖｅと電圧Ｖ１１との差がｒＩ／６以上でない場合（ステップＳ１４でＮＯ）、電池サブユニット１１が正常であると判定し、ステップＳ１６の処理に進む。

【0055】

ステップＳ１５の処理の後あるいはステップＳ１４の処理でＮＯと判定された場合、全ての電池サブユニット１１，１２，１３が、第１の異常判定の対象となったか否かを判定する（ステップＳ１６）。

【0056】

全ての電池サブユニット１１，１２，１３が、第１の異常判定の対象となっていないと判定された場合（ステップＳ１６でＮＯ）、電圧監視回路３０は、次の判定対象を決定する（ステップＳ１７）。具体的には、電圧監視回路３０は、既に異常であるか否かが判定された電池サブユニット以外の電池サブユニットから任意の１つの電池サブユニットを選択することによって次の判定対象を決定する。

【0057】

その後、一連の動作は、ステップＳ１３の処理へ移行し、ステップＳ１６において、全ての電池サブユニット１１，１２，１３が、第１の異常判定の対象となったと判定されるまで、上述したステップＳ１３〜ステップＳ１７の処理が繰返し実行される。

【0058】

そして、ステップＳ１６において、全ての電池サブユニット１１，１２，１３が、第１の異常判定の対象となったと判定された場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、第１の異常判定処理は、終了する。

【0059】

上述した第１の異常判定処理を実行することにより、電圧監視回路３０は、各電池サブユニット１１，１２，１３の両端の電圧Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３に基づいて、電池サブユニット１１，１２，１３が異常であるか否かを判定することができる。

【0060】

次に、図５を参照して、第１のスイッチ制御処理を説明する。第１のスイッチ制御処理は、電圧監視回路３０が識別情報を記憶しているときに定期的に実行される。

【0061】

まず、異常と判定された電池サブユニットが選択される（ステップＳ２１）。具体的には、電圧監視回路３０は、ステップＳ１５において記憶した識別情報に対応する電池サブユニットを選択する。本例では、電池サブユニット１１が選択されたものとする。

【0062】

ステップＳ２１の処理の後、選択された電池サブユニット１１内において異常である電池モジュール１１０の個数Ｍが算出される（ステップＳ２２）。具体的には、電圧監視回路３０は、平均電圧ＶａｖｅとステップＳ２１において選択された電池サブユニット１１の両端の電圧Ｖ１１との差Ｖａｖｅ−Ｖ１１を算出する。そして、電圧監視回路３０は、平均電圧Ｖａｖｅと電池サブユニット１１の両端の電圧Ｖ１１との差Ｖａｖｅ−Ｖ１１に基づいて、異常である電池モジュール１１０の個数Ｍを算出する。

【0063】

上述したように、平均電圧Ｖａｖｅと電圧Ｖ１１との差Ｖａｖｅ−Ｖ１１が、ｒＩ／６（＝（Ｖ０−ｒＩ／３）−（Ｖ０−ｒＩ／２））である場合、電圧監視回路３０は、異常である電池モジュール１１０の個数Ｍを、１とする。また、平均電圧Ｖａｖｅと異常である電池サブユニット１１の両端の電圧Ｖ１１との差Ｖａｖｅ−Ｖ１１が、２ｒＩ／３（＝（Ｖ０−ｒＩ／３）−（Ｖ０−ｒＩ））である場合、電圧監視回路３０は、異常である電池モジュール１１０の個数Ｍを、２とする。

【0064】

ステップＳ２２の処理の後、電池サブユニット１１に含まれる電池モジュール１１０のうち、正常である電池モジュール１１０の個数Ｎが決定される（ステップＳ２３）。具体的には、電圧監視回路３０は、電池サブユニット１１に含まれる電池モジュール１１０の総個数とステップＳ２２において算出された個数Ｍとの差を算出することにより、電池サブユニット１１に含まれる電池モジュール１１０のうち正常である電池モジュール１１０の個数Ｎを算出する。

【0065】

ステップＳ２３の処理の後、電流Ｉ１が算出される（ステップＳ２４）。具体的には、電圧監視回路３０は、電池サブユニット１１に流れる電流を、正常である電池モジュール１１０の個数Ｎで割ることにより、正常である１個の電池モジュール１１０に流れる電流Ｉ１を算出する。

【0066】

ステップＳ２４の処理の後、電圧監視回路３０は、電流Ｉ１が二次電池セル１１１の許容電流を超えているか否かを判定する（ステップＳ２５）。

【0067】

電流Ｉ１が二次電池セル１１１の許容電流を超えていない場合（ステップＳ２５でＮＯ）、識別情報が記憶されている全ての電池サブユニットが選択されたか否かを判定する（ステップＳ２６）。

【0068】

識別情報が記憶されている全ての電池サブユニットが選択されていない場合（ステップＳ２６でＮＯ）、ステップＳ２１の処理に戻り、異常であると判定された電池サブユニットを選択する。具体的には、電圧監視回路３０は、識別情報が記憶されている全ての電池サブユニットのうち、まだ選択されていない電池サブユニットを選択する。

【0069】

識別情報が記憶されている全ての電池サブユニットが選択されている場合（ステップＳ２６でＹＥＳ）、スイッチ２０をオンしたまま、第１のスイッチ制御処理は、終了する。

【0070】

電流Ｉ１が二次電池セル１１１の許容電流を超えている場合（ステップＳ２５でＹＥＳ）、電圧監視回路３０は、スイッチ２０をオフする（ステップＳ２６）。このことより、電池ユニット１は、負荷に対する電力供給を停止する。ステップＳ２６の処理が実行されると、第１のスイッチ制御処理は、終了する。

【0071】

なお、上記の説明では、省略しているが、電池サブユニット１１内の全ての電池モジュール１１０が異常であると判定した場合（つまり、電圧監視回路３０が電圧検出部３１１から電圧Ｖ１１（＝―（Ｖ１２＋Ｖ１３））を受けた場合）、電圧監視回路３０は、スイッチ２０をオフする。

【0072】

上述した第１のスイッチ制御処理を実行することにより、電池サブユニット１１が異常であったとしても、二次電池セル１１１に流れる電流が許容電流の範囲内であれば、電圧監視回路３０は、スイッチ２０をオフしない。つまり、電池ユニット１は、負荷に対して電力を供給し続けることができる。

【0073】

［第１の実施の形態の効果］
第１の実施の形態による電池ユニット１は、電池サブユニット１１，１２，１３が二次電池セル１１１，１２１，１３１とヒューズ１１２，１２２，１３２とを直列に接続した電池モジュール１１０，１２０，１３０を含み、電圧監視回路３０が電池サブユニット１１，１２，１３の両端の電圧Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を監視する。ヒューズ１１２，１２２，１３２内に定格電流の範囲内の電流が流れている場合、ヒューズ１１２，１２２，１３２における電圧降下は、数ｍＶ程度である。したがって、電池サブユニット１１，１２，１３の両端の電圧Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を監視することにより、二次電池セル１１１，１２１，１３１自体が異常であるか否かを判定することができる。また、第１の実施の形態における電池ユニット１は、二次電池セル１１１，１２１，１３１の両端の電圧を監視するのと同等の精度で二次電池セル１１１，１２１，１３１の異常を検出することができる。

【0074】

さらに、電圧監視回路３０は、監視している電圧Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３に基づいて、電池サブユニット１１，１２，１３の異常を判定することができる。

【0075】

さらに、第１の実施の形態による電池ユニット１は、電圧監視回路３０が二次電池セル１１１，１２１，１３１とヒューズ１１２，１２２，１３２とを直列に接続した電池サブユニット１１，１２，１３の両端の電圧Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を監視する。したがって、第１の実施の形態による電池ユニット１は、各二次電池セル１１１，１２１，１３１の両端を監視するときに比べて電圧検出部の個数を減らすことができるので、回路構成を簡単にすることができる。

【0076】

［第１の実施の形態の変形例］
第１の実施の形態では、電池モジュール１１０，１２０，１３０は、１個の二次電池セル１１１，１２１，１３１を含んでいるが、これに限定されない。例えば、電池モジュール１１０，１２０，１３０は、直列に接続された複数の二次電池セル１１１，１２１，１３１を含んでいてもよい。

【0077】

また、第１の実施の形態では、電池サブユニット１１，１２，１３が、それぞれ同じ個数の電池モジュール１１０、１２０，１３０を含んでいるが、これに限定されない。例えば、電池サブユニット毎に、電池モジュールの個数を変えてもよい。

【0078】

また、第１の実施の形態では、ステップＳ１４において、平均電圧Ｖａｖｅと異常判定の対象である電池サブユニットの電圧との差がｒＩ／６以上であるか否かを判定しているが、これに限定されない。例えば、電圧監視回路３０が、経験則により、電池サブユニット１１，１２，１３が正常であるときの電池サブユニット１１，１２，１３の両端の電圧を保持しており、ステップＳ１４における平均電圧Ｖａｖｅの代わりに電池サブユニット１１，１２，１３が正常であるときの電池サブユニット１１，１２，１３の両端の電圧を用いてもよい。

【0079】

また、上記においては、スイッチ２０が電池サブユニット１１の正極側の端子と負荷との間に接続されていると説明したが、これに限定されない。スイッチ２０が電池サブユニット１３の負極側の端子と負荷との間に接続されていてもよい。

【0080】

［第２の実施の形態］
次に、図６〜８を参照して、第２の実施の形態における電池ユニット１Ｘを説明する。図６は、第２の実施の形態による電池ユニット１Ｘの回路構成を示す回路図である。

【0081】

第２の実施の形態による電池ユニット１Ｘは、図１に示す電池ユニット１の電圧監視回路３０を電圧監視回路３０Ｘに変え、電池サブユニット１２，１３と電圧検出部３２１，３３１とを省略したものであり、その他は、電池ユニット１と同じである。つまり、第１の実施の形態における電池ユニット１が電池サブユニット１１，１２，１３を含んでいるのに対し、第２の実施の形態における電池ユニット１Ｘは、電池サブユニット１１を含んでいる。

【0082】

電圧監視回路３０Ｘは、経験則により、電池サブユニット１１が正常であるときの電池サブユニット１１の両端の電圧ＶＸを保持している。電圧監視回路３０Ｘのその他の構成は、第１の実施の形態における電圧監視回路３０と同じである。

【0083】

電圧検出回路３０Ｘは、電池サブユニット１１の両端の電圧Ｖ１１を監視する。具体的には、電圧監視回路３０Ｘは、電圧検出部３１１から電圧Ｖ１１を受ける。

【0084】

そして、電圧監視回路３０Ｘは、後述する方法により、電池サブユニット１１が異常であるか否かを判定する。電圧監視回路３０Ｘは、電池サブユニット１１が異常であると判定した場合、さらに、スイッチ２０をオフするか否かを判定する。具体的には、図５のステップＳ２２〜Ｓ２３の処理と同様の処理を実行することにより、電池サブユニット１１に含まれる３個の電池モジュール１１０のうち、正常である電池モジュール１１０の個数Ｎを算出する。電圧監視回路３０Ｘは、個数Ｎと１個の二次電池セル１１１の許容電流との積を算出することにより、電池ユニット１Ｘが負荷に対して供給することができる供給電流Ｉ２を算出する。電圧監視回路３０Ｘは、供給電流Ｉ２が負荷に対して供給すべき電流よりも小さくなったとき、スイッチ２０をオフする。これにより、電池ユニット１Ｘは、負荷に対する電力の供給を停止する。

【0085】

次に、図７及び図８を参照して、第２の実施の形態における電池ユニット１Ｘの動作を説明する。図７を参照して、第２の異常判定処理を説明する。第２の異常判定処理は、一定時間毎に実行される。

【0086】

第２の異常判定処理の動作が開始されると、電池サブユニット１１の両端の電圧Ｖ１１が検出される（ステップＳ３１）。具体的には、電圧検出部３１１は、電圧Ｖ１１を検出し、その検出した電圧Ｖ１１を電圧監視回路３０Ｘへ出力する。

【0087】

ステップＳ３１の処理の後、電圧監視回路３０Ｘは、電池サブユニット１１が正常であるときの電池サブユニット１１の両端の電圧ＶＸと電圧検出部３１１から受けた電圧Ｖ１１との差がｒＩ／６以上であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。本例では、第１の異常判定処理（図３）のステップＳ１４の処理と同様の理由で、閾値がｒＩ／６に設定される。

【0088】

電圧ＶＸと電圧検出部３１１から受けた電圧Ｖ１１との差がｒＩ／６以上である場合（ステップＳ３２でＹＥＳ）、電圧監視回路３０Ｘは、電池サブユニット１１が異常であると判定する（ステップＳ３３）。これにより、第２の異常判定処理は、終了する。

【0089】

電圧ＶＸと電圧検出部３１１から受けた電圧Ｖ１１との差がｒＩ／６以上でない場合（ステップＳ３２でＮＯ）、第２の異常判定処理は、終了する。

【0090】

上述した第２の異常判定処理を実行することにより、電圧監視回路３０Ｘは、電池サブユニット１１の両端の電圧Ｖ１１に基づいて、電池サブユニット１１が異常であるか否かを判定することができる。

【0091】

次に、図８を参照して、第２のスイッチ制御処理を説明する。第２のスイッチ制御処理は、電圧監視回路３０Ｘにおいて、電池サブユニット１１が異常であると判定されたときに実行される。

【0092】

まず、異常である電池モジュール１１０の個数Ｍが算出される（ステップＳ４１）。具体的には、電圧監視回路３０Ｘは、第１のスイッチ制御処理（図４）のステップＳ２２の処理と同様にして、電圧ＶＸと電池サブユニット１１の両端の電圧Ｖ１１との差ＶＸ−Ｖ１１に基づいて、異常である電池モジュール１１０の個数Ｍを算出する。

【0093】

ステップＳ４１の処理の後、電池サブユニット１１に含まれる電池モジュール１１０のうち、正常である電池モジュール１１０の個数Ｎが決定される（ステップＳ４２）。具体的には、電圧監視回路３０Ｘは、第１のスイッチ制御処理（図４）のステップＳ２３の処置と同様にして、電池サブユニット１１に含まれる電池モジュール１１０のうち正常である電池モジュール１１０の個数Ｎを算出する。

【0094】

ステップＳ４２の処理の後、供給電流Ｉ２が算出される（ステップＳ４３）。具体的には、電圧監視回路３０Ｘは、正常である電池モジュール１１０の個数Ｎと１個の二次電池セル１１１の許容電流の電流値との積を算出することにより、供給電流Ｉ２を算出する。つまり、供給電流Ｉ２は、電池ユニット１が負荷に対して供給することができる電流である。

【0095】

ステップＳ４３の処理の後、供給電流Ｉ２が負荷に対して供給すべき電流よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ４４）。

【0096】

供給電流Ｉ２が負荷に対して供給すべき電流よりも小さい場合（ステップＳ４４でＹＥＳ）、スイッチをオフする（ステップＳ４５）。このことより、電池ユニット１Ｘは、負荷に対する電力供給を停止する。ステップＳ４５の処理が実行されると、第２のスイッチ制御処理は、終了する。

【0097】

供給電流Ｉ２が負荷に対して供給すべき電流よりも小さくない場合（ステップＳ４４でＮＯ）、スイッチ２０をオンしたまま、第２のスイッチ制御処理は、終了する。

【0098】

上述した第２のスイッチ制御処理を実行することにより、電池サブユニット１１が異常であったとしても電池サブユニット１１が負荷に対して供給すべき電流を供給することができるのであれば、電圧監視回路３０Ｘは、スイッチ２０をオフしない。つまり、電池ユニット１Ｘは、負荷に対して電力を供給し続けることができる。

【0099】

第２の実施の形態のその他の説明は、第１の実施の形態の説明と同じである。

【0100】

［第２の実施の形態の変形例］
第２の実施の形態では、電池モジュール１１０は、１個の二次電池セル１１１を含んでいるが、これに限定されない。例えば、電池モジュール１１０が、複数の二次電池セル１１１を直列に接続してもよい。

【0101】

また、上記においては、スイッチ２０が電池サブユニット１１の正極側の端子と負荷との間に接続されていると説明したが、これに限定されない。スイッチ２０が電池サブユニット１１の負極側の端子と負荷との間に接続されていてもよい。

【0102】

［第３の実施の形態］
次に、図９及び図１０を参照して、第３の実施の形態における電池ユニット１Ｙを説明する。図９は、第３の実施の形態による電池ユニット１Ｙの回路構成を示す回路図である。

【0103】

第３の実施の形態による電池ユニット１Ｙは、図１に示す電池ユニット１の電池サブユニット１１を電池サブユニット１１Ｙに変え、電圧監視回路３０を電圧監視回路３０Ｙに変え、電圧検出部３１１を電圧検出部３２１Ｙに変え、電池サブユニット１２，１３と電圧検出部３２１，３３１とを省略したものであり、その他は、電池ユニット１と同じである。

【0104】

第３の実施の形態による電池サブユニット１１Ｙは、図１中の電池モジュール１１０を１個含む。電池サブユニット１１Ｙは、プラス端子４０と、マイナス端子５０との間に接続される。

【0105】

電圧検出部３１１Ｙは電池サブユニット１１Ｙの両端に接続される。電圧検出部３１１Ｙは、電池サブユニット１１Ｙの両端の電圧Ｖ１１Ｙを検出し、その検出した電圧Ｖ１１Ｙを電圧監視回路３０Ｙへ出力する。

【0106】

電圧監視回路３０Ｙは、電池サブユニット１１Ｙの両端の電圧Ｖ１１Ｙを監視する。具体的には、電圧監視回路３０Ｙは、電圧検出部３１１Ｙから電圧Ｖ１１Ｙを受ける。

【0107】

そして、電圧検出部３１１Ｙから受けた電圧Ｖ１１Ｙが０である場合、電圧監視回路３０は、電池サブユニット１１Ｙが異常であると判定する。電圧監視回路３０Ｙは、電池サブユニット１１Ｙが異常であると判定した場合、スイッチ２０をオフする。このことより、電池ユニット１Ｙは、負荷に対する電力の供給を停止する。

【0108】

次に、図１０を参照して、第３の実施の形態における電池ユニット１Ｙの動作を説明する。第３のスイッチ制御処理は、一定時間毎に実行される。

【0109】

第３のスイッチ制御処理の動作が開始されると、電池サブユニット１１Ｙの両端の電圧Ｖ１１Ｙが検出される（ステップＳ５１）。具体的には、電圧検出部３１１Ｙは、電圧Ｖ１１Ｙを検出し、その検出した電圧Ｖ１１Ｙを電圧監視回路３０Ｙへ出力する。

【0110】

ステップＳ５１の処理の後、電圧監視回路３０Ｙは、電圧検出部３１１Ｙから受けた電圧Ｖ１１Ｙが０となっているか否かを判定する（ステップＳ５２）。

【0111】

電圧検出部３１１Ｙから受けた電圧Ｖ１１Ｙが０となっている場合（ステップＳ５２でＹＥＳ）、電圧監視回路３０Ｙは、ヒューズ１１２が溶断されていると判定し、スイッチ２０をオフする（ステップＳ５３）。このことより、電池ユニット１Ｙは、負荷に対する電力の供給を停止する。ステップＳ５３の処理が実行されると、第３のスイッチ制御判定処理は、終了する。

【0112】

電圧検出部３１１Ｙから受けた電圧Ｖ１１Ｙが０となっていない場合（ステップＳ５２でＮＯ）、電圧監視回路３０Ｙは、ヒューズ１１２が溶断されていないと判定し、第３のスイッチ制御処理は、終了する。

【0113】

上述した第３のスイッチ制御処理を実行することにより、電圧監視回路３０Ｙは、電池サブユニット１１Ｙの両端の電圧Ｖ１１Ｙに基づいて、電池サブユニット１１Ｙが異常であるか否かを判定することができる。

【0114】

第３の実施の形態のその他の説明は、第１の実施の形態の説明と同じである。

【0115】

［第３の実施の形態の変形例］
第３の実施の形態では、電池モジュール１１０は、１個の二次電池セル１１１を含んでいるが、これに限定されない。例えば、電池モジュール１１０が、複数の二次電池セル１１１を直列に接続してもよい。

【0116】

また、上記においては、スイッチ２０が電池サブユニット１１Ｙの正極側の端子と負荷との間に接続されていると説明したが、これに限定されない。スイッチ２０が電池サブユニット１１Ｙの負極側の端子と負荷との間に接続されていてもよい。

【0117】

また、上記においては、電圧検出部３１１Ｙから受けた電圧Ｖ１１Ｙが０となっている場合、電圧監視回路３０Ｙは、スイッチ２０をオフすると説明したが（ステップＳ５３）、これに限定されない。第３のスイッチ制御処理（図１０）のステップＳ５３の処理が省略されてもよい。これは、ヒューズ１１２が溶断された時点で、電池ユニット１Ｙは、負荷に対して電力供給することができなくなるためである。

【0118】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

【符号の説明】

【0119】

１，１Ｘ，１Ｙ 電池ユニット
１１，１２，１３，１１Ｙ 電池サブユニット
２０ スイッチ
３０，３０Ｘ，３０Ｙ 電圧監視回路
１１１，１２１，１３１、１１１Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｃ 二次電池セル
１１２，１２２，１３２、１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ ヒューズ
１１０，１２０，１３０、１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ 電池モジュール
３１１，３２１，３３１，３１１Ｙ 電圧検出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】