特許 6040916 断線検出装置

(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】6040916

(24)【登録日】2016年11月18日

(45)【発行日】2016年12月7日

(54)【発明の名称】断線検出装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20161128BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20161128BHJP

   G01R 31/02 20060101ALI20161128BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20161128BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/00 Y

   H02J7/02 H

   G01R31/02

   H01M10/48 P

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-238940(P2013-238940)

(22)【出願日】2013年11月19日

(65)【公開番号】特開2015-100199(P2015-100199A)

(43)【公開日】2015年5月28日

【審査請求日】2016年1月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(72)【発明者】

【氏名】溝口 朝道

(72)【発明者】

【氏名】三浦 亮太郎

【審査官】 早川 卓哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−００７６１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０８９４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１１６７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０２５９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０１１７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０８４４４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ７／００−７／１２

Ｈ０２Ｊ７／３４−７／３６

Ｈ０１Ｍ１０／４２−１０／４８

Ｇ０１Ｒ１９／００−１９／３２

Ｇ０１Ｒ３１／０２−３１／０６

Ｇ０１Ｒ３１／３２−３１／３６

Ｂ６０Ｌ１１／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

組電池（１０）に含まれる互いに直列接続された複数の電池セル（１１ａ〜ｂ，１１，１１’）のうちの隣接する前記電池セルの接続点及び前記組電池の端部にそれぞれ接続可能な検出線（４１，４２，４３，４３’）と、
隣接する前記検出線間の単位電圧を、対応する前記電池セルのセル電圧として検出する電圧検出回路（５０）と、
前記検出線のうち前記組電池の上端部に接続される上端線（４１，４３’）と、前記上端線とは異なる前記検出線との間に接続されたコンデンサ（２１）と、
前記上端線及び下位側で前記上端線に隣接する検出線に両端がそれぞれ接続され、前記上端線と前記隣接する検出線とを短絡させるセル間スイッチ（３１ａ，３１’）と、
複数の前記電池セルを跨ぐように、最上位の前記検出線である最上位線と所定の前記検出線との間に接続された反転用スイッチ（３５，３５ａ，３５ｃ）と、を備え、
前記セル間スイッチを所定期間オンにしてからオフにした後、前記反転用スイッチをオンにした際に、前記電圧検出回路により検出される最上位の前記セル電圧の極性に基づいて、前記上端線の断線を判定することを特徴とする断線検出装置。

【請求項2】

組電池（１０）に含まれる互いに直列接続された複数の電池セル（１１ａ〜ｂ，１１，１１’）のうちの隣接する前記電池セルの接続点及び前記組電池の端部にそれぞれ接続可能な検出線（４１，４２，４３，４３’）と、
隣接する前記検出線間の単位電圧を、対応する前記電池セルのセル電圧として検出する電圧検出回路（５０）と、
前記検出線のうち前記組電池の下端部に接続される下端線（４２）と、前記下端線とは異なる前記検出線との間に接続されたコンデンサ（２１）と、
前記下端線及び上位側で前記下端線に隣接する前記検出線に両端がそれぞれ接続され、前記下端線と前記隣接する検出線とを短絡させるセル間スイッチ（３１ｂ）と、
複数の前記電池セルを跨ぐように、最下位の前記検出線である最下位線と所定の前記検出線との間に接続された反転用スイッチ（３５，３５ｂ，３５ｄ）と、を備え、
前記セル間スイッチを所定期間オンにしてからオフにした後、前記反転用スイッチをオンにした際に、前記電圧検出回路により検出される最下位の前記セル電圧の極性に基づいて、前記下端線の断線を判定することを特徴とする断線検出装置。

【請求項3】

前記セル間スイッチ（３１ａ，３１）は、前記最上位線と前記最上位線に隣接する前記検出線との検出線間、及びその検出線間に隣接する所定数の検出線間のそれぞれに対して設置され、
各セル間スイッチと並列に、下位の前記検出線から上位の前記検出線へ電流を流す一方向導通素子（３２ａ，３２）及びコンデンサ（２１）が、それぞれ接続された請求項１に記載の断線検出装置。

【請求項4】

前記セル間スイッチ（３１ｂ，３１）は、前記最下位線と前記最下位線に隣接する前記検出線との検出線間、及びその検出線間に隣接する所定数の検出線間のそれぞれに対して設置され、
各セル間スイッチと並列に、下位の前記検出線から上位の前記検出線へ電流を流す一方向導通素子（３２ｂ，３２）及びコンデンサ（２１）が、それぞれ接続された請求項２に記載の断線検出装置。

【請求項5】

前記反転用スイッチは、最上位の前記検出線である最上位線及び最下位の前記検出線である最下位線に両端がそれぞれ接続されている請求項１〜４のいずれかに記載の断線検出装置。

【請求項6】

前記セル間スイッチは、隣接する前記検出線の検出線間のそれぞれに対して設置され、
各セル間スイッチと並列に、下位の前記検出線から上位の前記検出線へ電流を流す一方向導通素子及びコンデンサ（２１）がそれぞれ接続された請求項５に記載の断線検出装置。

【請求項7】

前記反転用スイッチは、直列接続された複数の部分反転用スイッチ（３５ｃ，３５ｄ）から構成され、
前記反転用スイッチとして、前記複数の部分反転用スイッチのうち、断線判定の対象である前記検出線が電極に接続される前記電池セル及びその電池セルと隣接する前記電池セルを跨ぐ前記部分反転用スイッチをオンにする請求項６に記載の断線検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のセル電池から構成された組電池の端部に接続される検出線の断線を検出する断線検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、複数の電池セルを直列接続して高電圧化した組電池が用いられている。このような組電圧では、各電池セルを保護するため、監視ＩＣにより対応する組電池に含まれる各電池セルの電圧が監視されている。監視ＩＣは、各電池セルの両極に接続される検出線を備え、隣接する検出線間の電圧を各電池セルの電圧を検出する。

【0003】

上記監視ＩＣにおいて、組電池の端部に接続される検出線が断線すると、組電池の最上位電池セルや最下位電池セルの電圧を検出できなくなる。そこで、組電池の端部に接続される検出線の断線を検出する異常検出装置が提案されている。

【0004】

例えば、特許文献１の異常検出装置は、組電池の最上位電池セルの正極及び最下位電池セルの負極に接続される検出線の断線を、それぞれ、その検出線と隣接する検出線との間の電圧極性が正常時と反転することから検出している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４７６６１０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

一般的に、上記異常検出装置と組電池との間には、ノイズ除去用等のコンデンサが外付けされる。外付けされたコンデンサの容量が大きい場合、コンデンサの電荷を放電し終えるまでに長い時間がかかる。その結果、組電池の端部に接続される検出線が断線している場合でも、電圧の極性が反転して断線を検出できるまでに長い時間がかかる。特に、組電池以外の外部電源から異常検出装置に電源を供給する場合は、コンデンサから異常検出装置へ流れて消費される電流が小さくなり、断線を検出するまでに長い時間がかかる。

【0007】

本発明は、上記実情に鑑み、短時間で組電池の端部に接続される検出線の断線を検出可能な断線検出装置を提供することを主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するため、請求項１に記載の断線検出装置は、組電池に含まれる互いに直列接続された複数の電池セルのうちの隣接する前記電池セルの接続点及び前記組電池の端部にそれぞれ接続可能な検出線と、隣接する前記検出線間の単位電圧を、対応する前記電池セルのセル電圧として検出する電圧検出回路と、前記検出線のうち前記組電池の上端部に接続される上端線と、前記上端線とは異なる前記検出線との間に接続されたコンデンサと、前記上端線及び下位側で前記上端線に隣接する検出線に両端がそれぞれ接続され、前記上端線と前記隣接する検出線とを短絡させるセル間スイッチと、複数の前記電池セルを跨ぐように、最上位の検出線である最上位線と所定の前記検出線との間に接続された反転用スイッチと、を備え、前記セル間スイッチを所定期間オンにしてからオフにした後、前記反転用スイッチをオンにした際に、前記電圧検出回路により検出される最上位の前記セル電圧の極性に基づいて、前記上端線の断線を判定する。

【0009】

請求項１に記載の発明によれば、組電池の上端部に上端線を接続するとともに、各検出線を電池セルの接続点に接続すると、隣接する検出線間の単位電圧が、対応する電池セルのセル電圧として検出される。上端線にはノイズ除去用のコンデンサが接続されているため、組電池の上端部に接続された上端線が断線した場合でも、コンデンサの電荷が放電されるまでは、最上位のセル電圧の極性は正常時と同じになる。

【0010】

そこで、セル間スイッチをオンにして、上端線と隣接する検出線とを短絡させる。これにより、コンデンサから急速に電荷が放電される。セル間スイッチを所定期間オンにすることにより、最上位のセル電圧が０Ｖ近くになるまで電荷が放電される。セル間スイッチをオフにした後、複数の電池セルを跨ぐように最上位の検出線と所定の検出線との間に接続された反転用スイッチをオンにする。これにより、検出される最上位の電池セルの電圧は、電池セルの極性とは逆向きの極性になるため、最上位のセル電圧の極性に基づいて上端線の断線を判定できる。したがって、コンデンサの電荷を急速に放電させることにより、短時間で組電池の上端部に接続される検出線の断線を検出できる。

【0011】

なお、組電池の上端部に最上位の検出線を接続する場合は、上端線と最上位線とが同じ検出線になる。

【0012】

また、請求項２に記載の断線検出装置は、組電池に含まれる互いに直列接続された複数の電池セルのうちの隣接する前記電池セルの接続点及び前記組電池の端部にそれぞれ接続可能な検出線と、隣接する前記検出線間の単位電圧を、対応する前記電池セルのセル電圧として検出する電圧検出回路と、前記検出線のうち前記組電池の下端部に接続される下端線と、前記下端線とは異なる前記検出線との間に接続されたコンデンサと、前記下端線及び上位側で前記下端線に隣接する前記検出線に両端がそれぞれ接続され、前記下端線と前記隣接する検出線とを短絡させるセル間スイッチと、複数の前記電池セルを跨ぐように、最下位の検出線である最下位線と所定の前記検出線との間に接続された反転用スイッチと、を備え、前記セル間スイッチを所定期間オンにしてからオフにした後、前記反転用スイッチをオンにした際に、前記電圧検出回路により検出される最下位の前記セル電圧の極性に基づいて、前記下端線の断線を判定する。

【0013】

請求項２に記載の発明によれば、組電池の下端部に下端線を接続するとともに、各検出線を電池セルの接続点に接続すると、隣接する検出線間の単位電圧が、対応する電池セルのセル電圧として検出される。下端線にはノイズ除去用のコンデンサが接続されているため、組電池の下端部に接続された下端線が断線した場合でも、コンデンサの電荷が放電されるまでは、最下位のセル電圧の極性は正常時と同じになる。

【0014】

そこで、セル間スイッチをオンにして、下端線と隣接する検出線とを短絡させる。これにより、コンデンサから急速に電荷が放電される。セル間スイッチを所定期間オンにすることにより、最下位のセル電圧が０Ｖ近くになるまで電荷を放電される。セル間スイッチをオフにした後、複数の電池セルを跨ぐように最下位の検出線と所定の検出線との間に接続された反転用スイッチをオンにする。これにより、検出される最下位の電池セルの電圧は、最下位の電池セルの電圧極性に基づいて下端線の断線を判定できる。したがって、コンデンサの電荷を急速に放電させることにより、短時間で組電池の下端部に接続される検出線の断線を検出できる。

【0015】

なお、組電池の下端部に最下位の検出線を接続する場合は、下端線と最下位線とが同じ検出線になる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施形態に係る断線検出装置の構成を示す図。

【図2】組電池の上端部に接続された検出線の断線を判定する過程を示す図。

【図3】セル電圧の変化を示すタイムチャート。

【図4】組電池の下端部に接続された検出線の断線を判定する過程を示す図。

【図5】第２実施形態に係る断線検出装置の構成を示す図。示す図。

【図6】第３実施形態に係る断線検出装置の構成を示す図。

【図7】他の実施形態に係る断線検出装置の構成を示す図。

【図8】他の実施形態に係る断線検出装置の構成を示す図。

【図9】他の実施形態に係る断線検出装置の構成を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、断線検出装置をハイブリッド車両に適用した各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。ハイブリッド車両は、モータに電力を供給する主機バッテリ、及び車両の電装品に電力を供給する補機バッテリを備える。以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

【0018】

（第１実施形態）
図１に、本実施形態に係る断線検出装置の構成図を示す。本実施形態に係る断線検出装置４０は、外部電源６０（補機バッテリ）から電源の供給を受けて作動し、組電池１０（主機バッテリ）の状態を検出する。組電池１０は、複数の電池セル１１ａ〜ｂ，１１が互いに直列接続されて構成された、例えばリチウムイオン蓄電池である。なお、本実施形態では、最上位の電池セル１１ａ及び最下位の電池セル１１ｂを含む５個の電池セル１１ａ〜ｂ，１１から組電池１０が構成されているが、車両の要求に応じて電池セルの数を増減してもよい。

【0019】

断線検出装置４０は、電圧検出回路５０、その他回路５２、検出線４１，４２，４３、ダイオード３２ａ〜ｂ，３３、セル間スイッチ３１ａ〜ｂ，３１、反転用スイッチ３５、ＲＣフィルタ回路２０、バイパスコンデンサ２３を備えている。

【0020】

検出線４１，４２，４３は、隣接する電池セルの接続点及び組電池１０の端部にそれぞれ接続可能な電線である。本実施形態では、検出線４１（上端線、最上位線）は、最上位の検出線であり、組電池１０の上端部、すなわち電池セル１１ａの正極と電圧検出回路５０とに接続されている。検出線４２（下端線、最下位線）は、最下位の検出線であり、組電池１０の下端部、すなわち電池セル１１ｂの負極と電圧検出回路５０とに接続されている。検出線４３は、それぞれ、電池セル１１の接続点と電圧検出回路５０とに接続されている。検出線４１，４２，４３は、それぞれコネクタＣを含み、コネクタＣよりも組電池１０側のハーネス等と、コネクタＣよりも電圧検出回路５０側の配線とから構成されている。検出線４１，４２の断線は、主として、コネクタＣよりも組電池１０側のハーネス等の断線を想定している。

【0021】

検出線４１，４２，４３は、コネクタＣよりも電圧検出回路５０側で、それぞれ抵抗２２ａ及び抵抗２２ｂを介して、検出線４１ａと４１ｂ，４２ａと４２ｂ，４３ａと４３ｂに分岐して、電圧検出回路５０に接続されている。隣接する検出線のうちの下位の検出線に接続された抵抗２２ｂと、上位の検出線に接続された抵抗２２ａとは、コンデンサ２１を介して直列に接続されている。抵抗２２ａ〜ｂ及びコンデンサ２１からノイズ除去用のＲＣフィルタ回路２０が構成されている。また、最上位の検出線４１ｂと最下位の検出線４２ａとには、バイパスコンデンサ２３の両端がそれぞれ接続されている。さらに、検出線４１ｂと検出線４２ａとの間には、スイッチ２４が接続されている。スイッチ２４は、高電圧低電流に対応したスイッチで、例えば、ｎ型ＭＯＳＦＥＴと内部抵抗から構成されている。セル電圧を検出しないときにスイッチ２４をオンにして、コンデンサ２１及びバイパスコンデンサ２３の電荷を放電させる。

【0022】

セル間スイッチ３１は、隣接する検出線のうち上位側の検出線４３ａ及び下位側の検出線４３ｂに両端がそれぞれ接続され、検出線４３ａと隣接する検出線４３ｂとを短絡させるスイッチである。最上位のセル間スイッチ３１ａは、検出線４１ａ及び下位側で検出線４１ａと隣接する検出線４３ｂに両端がそれぞれ接続され、検出線４１ａと隣接する検出線４３ｂとを短絡させるスイッチである。最下位のセル間スイッチ３１ｂは、検出線４２ｂ及び上位側で検出線４２ｂに隣接する検出線４３ａに両端がそれぞれ接続され、検出線４２ｂと隣接する検出線４３ａとを短絡させるスイッチである。

【0023】

セル間スイッチ３１ａ〜ｂ，３１は、電池セル１１ａ〜ｂ，１１の均等化に用いる均等化スイッチである。残存容量に応じて放電が必要な電池セルが選択され、選択された電池セルに対応するセル間スイッチがオンにされる。これにより、選択された電池セルの放電が行われて、電池セル１１ａ〜ｂ，１１の均等化が行われる。セル間スイッチ３１ａ〜ｂ，３１は、低電圧高電流に対応したスイッチで、例えば、ｐ型ＭＯＳＦＥＴから構成されている。ダイオード３２ａ〜ｂ，３２（一方向導通素子）及びコンデンサ２１は、それぞれ、セル間スイッチ３１ａ〜ｂ，３１に並列に接続されている。

【0024】

ダイオード３２ａ〜ｂ，３２は、下位の検出線４２ｂ，４３ｂにアノードが接続され、上位の検出線４１ａ，４３ａにカソードが接続されており、下位の検出線から上位の検出線の向きに電流を流す素子である。また、ダイオード３３は、抵抗２２ａ，２２ｂを介して枝分かれした２本の検出線４２ａと４２ｂ，４３ａと４３ｂとに接続された一方向導通素子である。ダイオード３３のアノードは下位のダイオード３２のカソードと接続され、ダイオード３３のカソードは上位のダイオード３２のアノードと接続されている。ダイオード３２ａ〜ｂ、３２，３３により、検出線間に印可される電圧が制限され、電圧検出回路５０やその他回路５２等が保護される。

【0025】

反転用スイッチ３５は、最上位の検出線４１ａ及び最下位の検出線４２ｂに、両端がそれぞれ接続されたスイッチである。反転用スイッチ３５は、高電圧低電流に対応したスイッチで、例えば、ｐ型ＭＯＳＦＥＴと内部抵抗から構成される。

【0026】

電圧検出回路５０は、選択スイッチ群であるマルチプレクサ５１を備え、隣接する検出線間の単位電圧を、対応する電池セル１１のセル電圧として検出する。詳しくは、マルチプレクサ５１により隣接する２本の検出線を選択し、選択した２本の検出線の間の単位電圧を、対応する電池セル１１ａ〜ｂ，１１のセル電圧として検出する。マルチプレクサ５１は、負極側の検出線として、４２ｂ，４３ｂのうちのいずれかを選択し、正極側の検出線として４１ａ，４３ａのうちのいずれかを選択する。なお、ここでは、組電池の異なる箇所に接続される検出線と検出線との間を検出線間という。

【0027】

その他回路５２は、例えば、電圧検出回路５０により検出されたセル電圧に基づいて、過充電を検出する過充電検出回路や、過放電を検出するか放電検出回路である。

【0028】

電圧検出回路５０、その他の回路５２、ダイオード３２ａ〜ｂ，３２，３３、セル間スイッチ３１ａ〜ｂ，３１、反転用スイッチ３５、スイッチ２４、コネクタＣよりも電圧検出回路５０側の検出線４１ａ〜ｂ，４２ａ〜ｂ，４３ａ〜ｂは、半導体基板３０に搭載されている。

【0029】

次に、組電池１０の上端部に接続される検出線４１の断線を判定する方法について、図２及び図３を参照して説明する。図２は、検出線４１の断線を判定する過程を示した図である。図２（ａ）は、セル間スイッチ３１ａをオンにしたときの電流の流れを示す図であり、図２（ｂ）は、反転用スイッチ３５をオンにしたときの電流の流れを示す図である。図３は、セル間スイッチ３１ａのオンオフ状態、反転用スイッチ３５のオンオフ状態、及び最上位のセル電圧の変化を示すタイムチャートである。

【0030】

まず、時点ｔ１で、最上位の電池セル１１ａに対応する最上位のセル間スイッチ３１ａをオンにする。これにより、検出線４１ａと隣接する検出線４３ｂが短絡され、図２（ａ）の矢印で示す経路で、セル間スイッチ３１ａに並列に接続されたコンデンサ２１、及びバイパスコンデンサ２３から電荷が急速に放電される。セル間スイッチ３１ａを期間Ｔ（所定期間）オンにした後、時点ｔ２で、セル間スイッチ３１ａをオフにする。期間Ｔにおいて、最上位のセル電圧は、コンデンサ２１及びバイパスコンデンサ２３からの電荷の放電に伴い、電圧Ｖから急速に低下して０Ｖ近くになる。期間Ｔは、コンデンサ２１及びバイパスコンデンサ２３の容量等に応じて設定する。

【0031】

次に、時点ｔ３で、反転用スイッチ３５をオンにし、時点ｔ４でオフにする。検出線４１が断線している場合、反転用スイッチ３５をオンにすると、ダイオード３２ａがオンになり、図２（ｂ）の矢印で示す経路を通って電流が流れる。詳しくは、電池セル１１ａの負極、すなわち電池セル１１ａに隣接する電池セル１１の正極から、抵抗２２ｂ、検出線４３ｂ、ダイオード３２ａ、及び検出線４１ａを経て、反転用スイッチ３５へ電流が流れる。正常時のセル電圧の極性を正、ダイオード３２ａの降下電圧をＶｆとすると、反転用スイッチ３５をオンにしたことにより、最上位のセル電圧は−Ｖｆに収束する。

【0032】

一方、検出線４１が断線していない場合、セル間スイッチ３１ａをオフにすると、セル間スイッチ３１ａに並列に接続されたコンデンサ２１へ電流が流れる。反転用スイッチ３５をオンにした後も、最上位のセル電圧が収束するまで、セル間スイッチ３１ａに並列に接続されたコンデンサ２１へ電流が流れ続ける。これにより、セル間スイッチ３１ａをオフにした後、最上位のセル電圧は、電圧Ｖから抵抗２２ａ〜ｂの電圧降下分を差し引いた正の電圧に収束する。

【0033】

よって、反転用スイッチ３５をオンにした際に、最上位のセル電圧の極性が反転したか否かに基づいて、検出線４１の断線を判定できる。検出線４１の断線の判定は、時点ｔ３以降に行えばよい。

【0034】

次に、組電池１０の下端部に接続される検出線４２の断線を検出する方法について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は、セル間スイッチ３１ｂをオンにしたときの電流の流れを示す図であり、図４（ｂ）は、反転用スイッチ３５をオンにしたときの電流の流れを示す図である。セル間スイッチ３１ｂのオンオフ状態、反転用スイッチ３５のオンオフ状態、及び最下位のセル電圧の変化を示すタイムチャートは、図３と同様になる。

【0035】

まず、時点ｔ１で、最下位の電池セル１１ｂに対応する最下位のセル間スイッチ３１ｂをオンにする。これにより、検出線４２ｂと隣接する検出線４３ａが短絡され、図４（ａ）の矢印で示す経路で、セル間スイッチ３１ｂに並列に接続されたコンデンサ２１から電荷が急速に放電される。セル間スイッチ３１ｂを期間Ｔ（所定期間）オンにした後、時点ｔ２で、セル間スイッチ３１ｂをオフにする。期間Ｔにおいて、最下位のセル電圧は急速に低下して０Ｖ近くになる。

【0036】

次に、時点ｔ３で、反転用スイッチ３５をオンにし、時点ｔ４でオフにする。検出線４２が断線している場合、反転用スイッチ３５をオンにすると、ダイオード３２ｂがオンになり、図３（ｂ）の矢印で示す経路を通って電流が流れる。詳しくは、電池セル１１ａの正極から、反転用スイッチ３５、及び検出線４２ｂを経て、ダイオード３２ｂへ電流が流れ、最下位のセル電圧は−Ｖｆに収束する。一方、検出線４２が断線していない場合は、セル間スイッチ３１ｂをオフにした後、最下位のセル電圧は正の電圧に収束する。

【0037】

よって、反転用スイッチ３５をオンにした際に、最下位のセル電圧の極性が反転したか否かに基づいて、検出線４２の断線を判定できる。検出線４２の断線の判定は、時点ｔ３以降に行えばよい。

【0038】

検出線４１の断線を判定する方法、及び検出線４２の断線を判定する方法をそれぞれ説明したが、検出線４１及び検出線４２の断線を同時に判定してもよい。具体的には、セル間スイッチ３１ａ及びセル間スイッチ３１ｂを同時に所定期間オンにしてからオフした後、反転用スイッチ３５をオンにする。反転用スイッチ３５をオンにした際に、最上位のセル電圧及び最下位のセル電圧の極性に基づいて、検出線４１及び検出線４２の断線をそれぞれ判定する。

【0039】

以上説明した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。

【0040】

・セル間スイッチ３１ａ〜ｂをオンにして、コンデンサ２１及びバイパスコンデンサ２３の電荷を急速に放電させることにより、短時間で組電池１０の上端部及び下端部に接続される検出線４１，４２の断線を検出できる。

【0041】

・セル間スイッチ３１ａ〜ｂには、低耐圧高電流スイッチを採用でき、反転用スイッチ３５には、高耐圧低電流スイッチを採用できる。そのため、高耐圧高電流スイッチを用いる場合と比べて、コスト及び半導体基板３０上のスイッチ搭載面積を抑制できる。

【0042】

（第１実施形態の変形例）
・セル間スイッチ３１ａ〜ｂ，３１は均等化用のスイッチを兼用しなくてもよい。この場合、少なくともセル間スイッチ３１ａ及びセル間スイッチ３１ｂを設置すればよい。

【0043】

・ダイオード３２ａ〜ｂ，３２，３３は保護ダイオードを兼用しなくてもよい。また、ダイオード３２ａ〜ｂ，３２は、セル間スイッチ３１ａ〜ｂ，３１の寄生ダイオードでもよい。また、少なくともダイオード３２ａ及びダイオード３２ｂを設置すればよい。ダイオード３３は設置しなくてもよい。

【0044】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る断線検出装置４０について、図５を参照して第１実施形態と異なる点を説明する。第２実施形態では、組電池１０が４個の電池セルから構成されている。検出線間の数よりも電池セルの数の方が少ないため、最上位の検出線４１（最上位線）は、組電池１０に接続されず、上から２番目の検出線４３’（上端線）が組電池１０の上端部に接続される。検出線４２，４３，４３’は、コネクタＣよりも組電池１０側のハーネス等と、電圧検出回路５０に接続された配線とから構成されている。一方、検出線４１ａ〜ｂは、コネクタＣよりも電圧検出回路５０に接続された配線から構成されている。

【0045】

次に、本実施形態において、組電池１０の上端部に接続される検出線４３’の断線を判定する方法について説明する。まず、検出線４３ａ’及び検出線４３ａ’に下位側で隣接する検出線４３ｂに、両端がそれぞれ接続されたセル間スイッチ３１’をオンにする。セル間スイッチ３１’は、本実施形態において最上位の電池セル１１’に対応するセル間スイッチである。セル間スイッチ３１’をオンにすると、セル間スイッチ３１’に並列に接続されたコンデンサ２１、それよりも上位側のコンデンサ２１、及びバイパスコンデンサ２３から電荷が急速に放電される。

【0046】

セル間スイッチ３１’を所定期間オンにして、最上位のセル電圧を０Ｖ近くにした後、セル間スイッチ３１’をオフにする。その後、反転用スイッチ３５をオンにすると、検出線４３’が断線している場合、セル間スイッチ３１’に並列に接続されたダイオード３２’、ダイオード３２’の上位側に接続されたダイオード３３及びダイオード３２ａがオンになり、図７の矢印で示す経路を通って電流が流れる。詳しくは、電池セル１１’に隣接する電池セル１１の正極から、抵抗２２ｂ、ダイオード３２’に電流が流れる。そして、ダイオード３３及びダイオード３２ａを通って、検出線４３ａ’から検出線４１ａへ電流が流れ、反転用スイッチ３５へ電流が流れる。これにより、最上位のセル電圧は−Ｖｆに収束する。一方、検出線４３’が断線していない場合は、セル間スイッチ３１’をオフにした後、最上位のセル電圧は正の電圧に収束する。よって、反転用スイッチ３５をオンにした際に、最上位のセル電圧の極性が反転したか否かに基づいて、検出線４３’の断線を判定できる。

【0047】

同様にして、最下位の検出線４２が組電池１０に接続されていない場合でも、組電池１０の下端部に接続される検出線４３の断線を判定できる。例えば、最下位の検出線４２（最下位線）が組電池１０に接続されず、下から２番目の検出線４３（下端線）が組電池１０の下端部に接続される場合は、反転用スイッチ３５から、検出線４２ｂ、ダイオード３２ｂ、ダイオード３２ｂの上位側に接続されたダイオード３３及びダイオード３２を通って電流が流れる。これにより、最下位のセル電圧は−Ｖｆに収束する。

【0048】

以上説明した第２実施形態によれば、以下の効果を奏する。

【0049】

・電圧検出回路５０に接続された検出線を全て使用しない場合でも、組電池１０の端部に接続される検出線の断線を、短時間で検出できる。

【0050】

・反転用スイッチ３５の両端を、最上位の検出線４１ａ及び最下位の検出線４２ｂにそれぞれ接続することにより、検出線と組電池１０との接続の仕方に関わらず、反転用スイッチ３５の接続を変える必要がない。

【0051】

・全ての検出線間のそれぞれにセル間スイッチ３１ａ，３１’，３１，３１ｂが接続されているとともに、セル間スイッチ３１ａ，３１’，３１，３１ｂに並列に、ダイオード３２ａ，３２’，３２，３２ｂがそれぞれ接続されている。そのため、検出線と組電池１０との接続の仕方に関わらず、短時間で最上位及び最下位のセル電圧を０Ｖ近くに低下させ、さらに極性を反転させることができる。よって、検出線と組電池１０との接続の仕方に関わらず、組電池１０の上端部に接続された検出線及び組電池１０の下端部に接続された検出線の断線を検出できる。

【0052】

・上端線から最上位線までの電流経路、及び下端線から最下位線までの電流経路をダイオードで形成したことにより、０Ｖ近くまで低下したセル電圧の極性が反転するまでの時間を、より短くすることができる。

【0053】

（第２実施形態の変形例）
・セル間スイッチ３１ａ，３１及びセル間スイッチ３１ａ，３１に、並列に接続されるダイオード３２ａ，３２は、少なくとも、最上位の検出線４１ａと隣接する検出線４３ｂ’との検出線間、及びその検出線間に隣接する所定数の検出線間に接続されていればよい。このようにすれば、上側の所定数分の検出線間を電池セルの電圧検出に使用しない場合でも、組電池１０の上端部に接続される検出線の断線を検出できる。なお、上端線と最上位線が同じ検出線の場合は、所定数が０でもよい。すなわち、セル間スイッチ３１ａ及びダイオード３２ａのみでもよい。

【0054】

・セル間スイッチ３１ｂ，３１及びセル間スイッチ３１ｂ，３１に、並列に接続されるダイオード３２ｂ，３２は、少なくとも、最下位の検出線４２ｂと隣接する検出線４３ａとの検出線間、及びその検出線間に隣接する所定数の検出線間に接続されていればよい。このようにすれば、下側の所定数分の検出線間を電池セルの電圧検出に使用しない場合でも、組電池１０の下端部に接続される検出線の断線を判定できる。なお、下端線と最下位線が同じ検出線の場合は、所定数が０でもよい。すなわち、セル間スイッチ３１ｂ及びダイオード３２ｂのみでもよい。

【0055】

・ダイオード３３は設置しなくてもよい。ダイオード３３を設置した場合よりもセル電圧の極性が反転するまでの時間は長くなるが、ダイオード３３を設置しなくても、抵抗２２ａ〜ｂを通る電流経路が形成される。

【0056】

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る断線検出装置４０について、図６を参照して第１実施形態と異なる点を説明する。第３実施形態に係る断線検出装置４０は、均等化用スイッチとは別のセル間スイッチ３１ａ及びセル間スイッチ３１ｂを備え、ダイオード３２ａ〜ｂ，３２，３３を備えない。セル間スイッチ３１ａ及びセル間スイッチ３１ｂは、高電圧高電流に対応したスイッチである。

【0057】

次に、本実施形態において、組電池１０の上端部に接続される検出線４１の断線を判定する方法について説明する。まず、セル間スイッチ３１ａを所定期間オンにして、最上位のセル電圧を０Ｖ近くにした後、セル間スイッチ３１ａをオフにする。その後、反転用スイッチ３５をオンにすると、検出線４１が断線している場合、検出線４１ａの電位は、反転用スイッチ３５の下端の電位すなわち検出線４２の電位と等しくなる。そのため、最上位のセル電圧は、負の極性で、最上位の電池セル１１ａを除いた４個の電池セル１１，１１ｂ分の電圧に収束する。よって、反転用スイッチ３５をオンにした際に、最上位のセル電圧の極性が反転したか否かに基づいて、検出線４１の断線を判定できる。極性の反転の有無は、最上位のセル電圧が収束する途中でも判定できるため、短時間で検出線４１の断線を検出できる。

【0058】

次に、組電池１０の下端部に接続される検出線４２の断線を判定する方法について説明する。まず、セル間スイッチ３１ｂを所定期間オンにして、最下位のセル電圧を０Ｖ近くにした後、セル間スイッチ３１ｂをオフにする。その後、反転用スイッチ３５をオンにすると、検出線４２が断線している場合、検出線４２ｂの電位は、反転用スイッチ３５の上端の電位すなわち検出線４１の電位と等しくなる。そのため、最下位のセル電圧は、負の極性で、最下位の電池セル１１ｂを除いた４個の電池セル１１ａ，１１分の電圧に収束する。よって、反転用スイッチ３５をオンにした際に、最下位のセル電圧の極性が反転したか否かに基づいて、検出線４２の断線を判定できる。極性の反転の有無は、最下位のセル電圧が収束する途中でも判定できるため、短時間で検出線４２の断線を検出できる。

【0059】

なお、本実施形態では、検出線４１及び検出線４２が同時に断線している場合は断線を検出できないが、検出線４１及び検出線４２の一方が断線している場合は断線を検出できる。

【0060】

以上説明した第３実施形態によれば、以下の効果を奏する。

【0061】

・最上位及び最下位のセル電圧の極性に基づいて、組電池１０の上端部及び下端部に接続される検出線４１，４２の断線をそれぞれ判定できる。また、最上位及び最下位のセル電圧の極性は、セル電圧が収束する途中でも判定できるため、短時間で組電池１０の上端部又は下端部に接続される検出線４１，４２の断線をそれぞれ検出できる。

【0062】

（第３実施形態の変形例）
・図５に示したように、最上位の検出線４１が組電池１０に接続されていなくてもよい。このような場合でも、少なくとも、組電池１０の上端部に接続される上端線及び下位側で上端線に隣接する検出線に両端がそれぞれ接続されたセル間スイッチ３１’があれば、同様にして上端線の断線を検出できる。詳しくは、反転用スイッチ３５をオンにすると、上端線が断線している場合、上端線の電位は検出線４２の電位と等しくなり、最上位のセル電圧は、負の電圧に収束する。

【0063】

・また、最下位の検出線４２が組電池１０に接続されていなくてもよい。このような場合でも、少なくとも、組電池１０の下端部に接続される下端線及び上位側で下端線に隣接する検出線に両端がそれぞれ接続されたセル間スイッチ３１があれば、同様にして、下端線の断線を検出できる。詳しくは、反転用スイッチ３５をオンにすると、下端線が断線している場合、下端線の電位は検出線４１の電位と等しくなり、最下位のセル電圧は、負の電圧に収束する。

【0064】

（他の実施形態）
・反転用スイッチ３５は、全ての電池セルを跨いでいなくてもよい。図７に示すように、反転用スイッチ３５ａと、反転用スイッチ３５ｂとから構成されていてもよい。反転用スイッチ３５ａは、少なくとも２つの電池セルを跨ぐように、検出線４１ａ及び検出線４３ａに接続されている。反転用スイッチ３５ｂは、少なくとも２つの電池セルを跨ぐように、検出線４２ｂ及び検出線４３ａに接続されている。検出線４１の断線を判定する場合は、反転用スイッチ３５ａをオンにし、検出線４２の断線を判定する場合は、反転用スイッチ３５ｂをオンにする。反転用スイッチ３５ａ，３５ｂは、反転用スイッチ３５よりも低耐圧のスイッチを用いることができる。

【0065】

・反転用スイッチ３５は、図８に示すように、直列接続された複数の反転用スイッチ３５ｃ，３５ｄ（部分反転用スイッチ）から構成されていてもよい。反転用スイッチ３５ｃ，３５ｄは、それぞれ少なくとも２つの検出線間を跨ぐ。この場合、断線判定の対象である検出線が電極に接続される電池セル、及びその電池セルと隣接する電池セルを跨ぐ反転用スイッチをオンにする。検出線４１の断線を判定する場合は、電池セル１１ａ及び上から２番目の電池セル１１を跨ぐ反転用スイッチ３５ｃをオンにする。また、検出線４２の断線を判定する場合は、電池セル１１ｂ及び下から２番目の電池セル１１を跨ぐ反転用スイッチ３５ｄをオンにする。これにより、断線判定の対象である検出線と対応する反転用スイッチのみをオンにして、断線を判定できる。また、反転用スイッチ３５ｃ，３５ｄは、反転用スイッチ３５よりも低耐圧のスイッチを用いることができる。

【0066】

・図９に示すように、反転用スイッチ３５は、最上位の検出線４１及び最下位の検出線４２に電気的に接続されていれば、どこに接続されていてもよい。なお、図９では、コンデンサ２１等は省略されている。

【0067】

・セル間スイッチ３１ａを備え、組電池１０の上端部に接続される検出線４１の断線のみを検出できる構成でもよい。また、セル間スイッチ３１ｂを備え、組電池１０の下端部に接続される検出線４２の断線のみを検出できる構成でもよい。

【0068】

・検出線４１，４２，４３は、抵抗２２ａ，２２ｂを介して枝分かれしていなくてもよい。すなわち、検出線４１ａと４１ｂ，４２ａと４２ｂ，４３ａと４３ｂは１本の検出線４１，４２，４３であってもよい。

【0069】

・組電池１０から断線検出装置４０へ電力を供給するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0070】

１０…組電池、１１ａ，１１ｂ，１１，１１’…電池セル、２１…コンデンサ、３１ａ，３１ｂ，３１，３１’…セル間スイッチ、３２ａ，３２ｂ，３２，３２’…ダイオード、３５，３５ａ〜ｄ…反転用スイッチ、４１ａ〜ｂ，４２ａ〜ｂ，４３ａ〜ｂ，４３’ａ〜ｂ…検出線。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】