特許 7562289 オープンセル検出システムおよび方法

(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】

(24)【登録日】2024-09-27

(45)【発行日】2024-10-07

(54)【発明の名称】オープンセル検出システムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/02 20160101AFI20240930BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240930BHJP

   H02H 7/18 20060101ALI20240930BHJP

【ＦＩ】

H02J7/02 H

H02J7/00 Y

H02H7/18

【請求項の数】 20

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2020088165

(22)【出願日】2020-05-20

(65)【公開番号】P2020195277

(43)【公開日】2020-12-03

【審査請求日】2023-04-03

(31)【優先権主張番号】201910439990.1

(32)【優先日】2019-05-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】500521843

【氏名又は名称】オーツー マイクロ， インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ヤン・リー

(72)【発明者】

【氏名】ウェイドン・シュエ

【審査官】後澤 瑞征

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－０１１７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２１９０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０１１５９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０５９７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２２３００４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００２５８３５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／０２

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０２Ｈ ７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

オープンセル検出システムにおけるバッテリマネジメントシステムであって、
第１のフィルタコンデンサを介して複数のバッテリユニットのうちの第１のバッテリユニットに結合され、前記第１のフィルタコンデンサは前記第１のバッテリユニットと並列に結合される、平衡ユニットおよび不足電圧比較ユニットと、
第２のフィルタコンデンサを介して前記複数のバッテリユニットのうちの第２のバッテリユニットに結合される、第１の過電圧比較ユニットであって、前記第１のバッテリユニットは前記第２のバッテリユニットに隣接し、前記第２のフィルタコンデンサは前記第２のバッテリユニットと並列に結合される、第１の過電圧比較ユニットと、
前記平衡ユニット、前記不足電圧比較ユニット、および前記第１の過電圧比較ユニットに結合され、オープンセル検出信号を伝送し、第１の時間期間において前記平衡ユニットを有効化し、次いで第２の時間期間において前記平衡ユニットを無効化し、第３の時間期間において前記不足電圧比較ユニットおよび前記第１の過電圧比較ユニットを有効化するように動作可能である、制御ユニットであって、
前記不足電圧比較ユニットは、前記第１のフィルタコンデンサから受け取った電圧を第１のオープンセル閾値と比較し、前記第３の時間期間内に第１の比較結果を出力するように動作可能であり、前記第１の過電圧比較ユニットは、前記第２のフィルタコンデンサから受け取った、電圧を第２のオープンセル閾値と比較し、前記第３の時間期間内に第２の比較結果を出力するように動作可能であり、前記第２のオープンセル閾値は、前記第１のオープンセル閾値よりも大きい、制御ユニットと、
前記制御ユニットに結合され、前記第１の比較結果および前記第２の比較結果に基づき前記第１のバッテリユニットと前記バッテリマネジメントシステムとの間の接続が動作不能であるかどうかを決定するように動作可能である、判定ユニットとを備え、
前記判定ユニットは、前記第１のフィルタコンデンサから受け取った前記電圧が前記第１のオープンセル閾値よりも小さい場合に前記接続が動作不能であると決定し、前記第２のフィルタコンデンサから受け取った電圧が前記第２のオープンセル閾値よりも大きい場合に前記接続が動作不能であると決定する、
バッテリマネジメントシステム。

【請求項2】

前記第２のバッテリユニットに結合されている保護ユニットをさらに備え、前記保護ユニットは前記第２のバッテリユニットによって供給される電圧をプリセットされた値の範囲内にクランプするように動作可能である、請求項１に記載のバッテリマネジメントシステム。

【請求項3】

前記第２のオープンセル閾値は、前記プリセットされた値および前記第２のバッテリユニットの最高動作電圧に基づいている、請求項２に記載のバッテリマネジメントシステム。

【請求項4】

前記第１のバッテリユニットに結合されている第１のフィルタユニットをさらに備え、前記第１のフィルタユニットは第１の監視抵抗器と前記第１のフィルタコンデンサとを備えている、請求項１に記載のバッテリマネジメントシステム。

【請求項5】

前記平衡ユニットは、平衡抵抗器と平衡スイッチとを備え、前記オープンセル検出信号に基づき、前記平衡スイッチは前記第１の時間期間においてオンにされ、次いで、前記第２の時間期間においてオフにされる、請求項４に記載のバッテリマネジメントシステム。

【請求項6】

前記第１の時間期間は、時定数の３倍から５倍の間であり、前記時定数は、前記第１のフィルタコンデンサの容量値と前記平衡抵抗器の抵抗値との積である、請求項５に記載のバッテリマネジメントシステム。

【請求項7】

前記第２のバッテリユニットに結合されている第２のフィルタユニットをさらに備え、前記第２のフィルタユニットは第２の監視抵抗器と前記第２のフィルタコンデンサとを備え、前記第２の時間期間は、時定数の３倍から５倍の間であり、前記時定数は、前記第１のフィルタコンデンサの容量値と、前記第１の監視抵抗器と前記第２の監視抵抗器の抵抗値の和との積である、請求項５に記載のバッテリマネジメントシステム。

【請求項8】

前記第１のオープンセル閾値は、前記第１のバッテリユニットの最低動作電圧に基づいている、請求項１に記載のバッテリマネジメントシステム。

【請求項9】

前記不足電圧比較ユニットは、不足電圧比較器と第１のスイッチとを備え、前記不足電圧比較器の非反転入力端子は前記第１のスイッチに結合され、反転入力端子は前記第１のバッテリユニットに結合され、前記第１のオープンセル閾値は前記第１のスイッチが配置されているブランチ上で設定され、出力端子は前記判定ユニットに結合され、前記第１のスイッチは前記オープンセル検出信号に基づきオンにされ、およびオフにされ、前記第１のスイッチがオンにされたときに、前記不足電圧比較器は前記反転入力端子で受け取った電圧を前記第１のオープンセル閾値と比較し、前記第１の比較結果を出力する、請求項１に記載のバッテリマネジメントシステム。

【請求項10】

前記不足電圧比較ユニットは第２のスイッチをさらに備え、不足電圧閾値は前記第２のスイッチが配置されているブランチ上で設定され、出力端子は前記制御ユニットに結合され、前記第２のスイッチは不足電圧検出信号に基づきオンにされ、およびオフにされ、前記第２のスイッチがオンにされたときに、前記不足電圧比較器は前記反転入力端子で受け取った電圧を前記不足電圧閾値と比較し、第３の比較結果を出力し、前記制御ユニットは前記第３の比較結果に基づき前記第１のバッテリユニットに対して不足電圧保護動作を実行し、前記不足電圧検出信号は、前記第２の時間期間が終了した後に前記制御ユニットによって伝送される、請求項９に記載のバッテリマネジメントシステム。

【請求項11】

前記平衡ユニットに結合されている第２の過電圧比較ユニットをさらに備え、前記第２の過電圧比較ユニットは電圧を過電圧閾値と比較し、過電圧検出信号に基づき第３の比較結果を出力し、前記制御ユニットは前記第３の比較結果に基づき前記第１のバッテリユニットに対して過電圧保護動作を実行し、前記過電圧検出信号は、前記第２の時間期間が終了した後に前記制御ユニットによって伝送される、請求項１に記載のバッテリマネジメントシステム。

【請求項12】

前記第１の過電圧比較ユニットは、過電圧比較器とスイッチとを備え、前記過電圧比較器の反転入力端子は前記スイッチに結合され、非反転入力端子は前記第２のバッテリユニットに結合され、前記第２のオープンセル閾値は前記スイッチが配置されているブランチ上で設定され、出力端子は前記判定ユニットに結合され、前記スイッチは前記オープンセル検出信号に基づきオンにされ、およびオフにされ、前記スイッチがオンにされたときに、前記過電圧比較器は前記非反転入力端子で受け取った電圧を前記第２のオープンセル閾値と比較し、前記第２の比較結果を出力する、請求項１に記載のバッテリマネジメントシステム。

【請求項13】

バッテリマネジメントシステムであって、
第１のフィルタコンデンサを介して複数のバッテリユニットのうちの第１のバッテリユニットに結合され、前記第１のフィルタコンデンサは前記第１のバッテリユニットと並列に結合される、平衡ユニットおよび不足電圧比較ユニットと、
第２のフィルタコンデンサを介して前記複数のバッテリユニットのうちの第２のバッテリユニットに結合される、第１の過電圧比較ユニットであって、前記第１のバッテリユニットは前記第２のバッテリユニットに隣接し、前記第２のフィルタコンデンサは前記第２のバッテリユニットと並列に結合される、第１の過電圧比較ユニットと、
前記平衡ユニット、前記不足電圧比較ユニット、および前記第１の過電圧比較ユニットに結合される、制御ユニットと、
前記制御ユニットに結合される、判定ユニットとを備え、
前記バッテリマネジメントシステムはオープンセル検出方法を実行するように動作可能であり、オープンセル検出方法は
前記制御ユニットから、オープンセル検出信号を伝送するステップと、
前記オープンセル検出信号に基づき第１の時間期間において前記平衡ユニットを有効化し、第２の時間期間において前記平衡ユニットを無効化するステップと、
前記第２の時間期間が終了した後に前記オープンセル検出信号に基づき第３の時間期間において前記不足電圧比較ユニットと前記第１の過電圧比較ユニットとを有効化するステップと、
前記不足電圧比較ユニットを使用して、前記第１のフィルタコンデンサから受け取った電圧を第１のオープンセル閾値と比較し、前記第３の時間期間内に第１の比較結果を出力するステップと、
前記第２のフィルタコンデンサから前記第１の過電圧比較ユニットを使用して、前記第１の過電圧比較ユニットで受け取った電圧を第２のオープンセル閾値と比較し、前記第３の時間期間内に第２の比較結果を出力するステップであって、前記第２のオープンセル閾値は、前記第１のオープンセル閾値よりも大きい、ステップと、
前記判定ユニットを使用して、前記第１の比較結果および前記第２の比較結果に基づき前記第１のバッテリユニットと前記バッテリマネジメントシステムとの間の接続が動作不能であるかどうかを決定し、前記判定ユニットは、前記第１のフィルタコンデンサから受け取った電圧が前記第１のオープンセル閾値よりも小さい場合に前記接続が動作不能であると決定し、前記判定ユニットは、前記第２のフィルタコンデンサから受け取った電圧が前記第２のオープンセル閾値よりも大きい場合に前記接続が動作不能であると決定するステップとを含む、バッテリマネジメントシステム。

【請求項14】

前記第２のバッテリユニットに結合されている保護ユニットをさらに備え、前記方法は、前記保護ユニットを使用して、前記第２のバッテリユニットによって供給される電圧をプリセットされた値の範囲内にクランプするステップをさらに含む、請求項１３に記載のバッテリマネジメントシステム。

【請求項15】

前記第２のオープンセル閾値は、前記プリセットされた値および前記第２のバッテリユニットの最高動作電圧に基づいている、請求項１４に記載のバッテリマネジメントシステム。

【請求項16】

前記第１のバッテリユニットに結合されているフィルタユニットをさらに備え、前記フィルタユニットは監視抵抗器と前記第１のフィルタコンデンサとを備え、前記平衡ユニットは平衡抵抗器と平衡スイッチとを備え、前記第１の時間期間は、時定数の３倍から５倍の間であり、前記時定数は、前記第１のフィルタコンデンサの容量値と前記平衡抵抗器の抵抗値との積である、請求項１３に記載のバッテリマネジメントシステム。

【請求項17】

前記第１のバッテリユニットに結合されている第１のフィルタユニットと、前記第２のバッテリユニットに結合されている第２のフィルタユニットとをさらに備え、前記第１のフィルタユニットは第１の監視抵抗器と前記第１のフィルタコンデンサとを備え、前記平衡ユニットは平衡抵抗器と平衡スイッチとを備え、前記第２のフィルタユニットは第２の監視抵抗器と前記第２のフィルタコンデンサとを備え、前記第２の時間期間は、時定数の３倍から５倍の間であり、前記時定数は、前記第１のフィルタコンデンサの容量値と、前記第１の監視抵抗器と前記第２の監視抵抗器の抵抗値の和との積である、請求項１３に記載のバッテリマネジメントシステム。

【請求項18】

前記第１のオープンセル閾値は、前記第１のバッテリユニットの最低動作電圧に基づいている、請求項１３に記載のバッテリマネジメントシステム。

【請求項19】

前記方法は、
前記制御ユニットを使用して、前記第２の時間期間が終了した後に不足電圧検出信号を伝送するステップと、
前記不足電圧比較ユニット内のスイッチをオンにし、前記不足電圧比較ユニット内の不足電圧比較器を使用して、前記不足電圧比較器で受け取った電圧をプリセットされた不足電圧閾値と比較し、第３の比較結果を出力するステップと、
前記制御ユニットを使用して、前記第３の比較結果に基づき前記第１のバッテリユニットに対して不足電圧保護動作を実行するステップとをさらに含む、請求項１３に記載のバッテリマネジメントシステム。

【請求項20】

前記平衡ユニットに結合されている第２の過電圧比較ユニットをさらに備え、前記方法は、
前記制御ユニットを使用して、前記第２の時間期間が終了した後に過電圧検出信号を伝送するステップと、
前記第２の過電圧比較ユニットを使用して、前記第２の過電圧比較ユニットで受け取った電圧をプリセットされた過電圧閾値と比較し、第３の比較結果を出力するステップと、
前記制御ユニットを使用して、前記第３の比較結果に基づき前記第１のバッテリユニットに対して過電圧保護動作を実行するステップとをさらに含む、請求項１３に記載のバッテリマネジメントシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願
本出願は、２０１９年５月２４日に中華人民共和国知識産権局（ＣＮＩＰＡ）に出願された中国特許出願第２０１９１０４３９９９０．１号、名称「Ｏｐｅｎ Ｃｅｌｌ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」の優先権を主張するものである。

【背景技術】

【0002】

セル電圧測定の精度は、バッテリ管理システム（ＢＭＳ）とセルとの間の接続がロバストであるかどうかに依存する。通常、接続にはニッケルストラップまたは電線が使用される。セル側では、ニッケルストラップまたは電線はセルタップにハンダ付けされる。ＢＭＳ側では、ニッケルストラップはプリント基板（ＰＣＢ）に直接ハンダ付けされ、電線はコネクタを介してＰＣＢに接続される。しかしながら、ときには、ＢＭＳとセルとの間の接続は劣化したり、または断線したりすることがあり、これはオープンセル障害（ｏｐｅｎ ｃｅｌｌ ｆａｉｌｕｒｅ）（Ｃｅｌｌ Ｔａｐ Ｏｐｅｎ、ＣＴＯ）を引き起こし得る。オープンセル障害が発生した後、セル電圧測定は不正確なものとなる。したがって、正確なバッテリマネジメント機能をタイミングよく遂行することは可能でない。たとえば、１つのシナリオにおいて、セルの電圧が過電圧（ＯＶ）閾値より大きいときに、ＢＭＳはＯＶ保護動作を実行すべきである。しかしながら、ＢＭＳにオープンセル障害が発生していることでＯＶの状況を検出できないと、ＯＶ保護動作は実行されない。たとえば、別のシナリオでは、すべてのセル電圧はノーマルであるが、ＢＭＳにおけるオープンセル障害のせいで、ＢＭＳは、ＯＶまたは不足電圧（ＵＶ）保護動作を不適切に、また不必要に実行する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明による実施形態で、オープンセル検出に関連する方法およびシステムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

実施形態において、オープンセル検出システムは、バッテリユニットに結合されたバッテリマネジメントシステムを含む。バッテリマネジメントシステムは、第１のバッテリユニットに結合される、平衡ユニットおよび不足電圧比較ユニットと、第２のバッテリユニットに結合される、過電圧比較ユニットと、オープンセル検出信号を伝送し、第１の時間期間において平衡ユニットを有効化し、次いで第２の時間期間において平衡ユニットを無効化し、第３の時間期間において不足電圧比較ユニットと過電圧比較ユニットとを有効化する、ように動作可能である制御ユニットとを備える。不足電圧比較ユニットは、不足電圧比較ユニットが受け取った電圧と第１のオープンセル閾値とを比較し、第３の時間期間内に第１の比較結果を出力するように動作可能である。過電圧比較ユニットは、過電圧比較ユニットが受け取った電圧と第２のオープンセル閾値とを比較し、第３の時間期間内に第２の比較結果を出力するように動作可能である。第２のオープンセル閾値は、第１のオープンセル閾値よりも大きい。バッテリマネジメントシステムは、第１の比較結果および第２の比較結果に基づき第１のバッテリユニットとバッテリマネジメントシステムとの間の接続が動作不能であるかどうかを決定するように動作可能である判定ユニットも備える。

【0005】

実施形態において、オープンセル検出方法は、バッテリマネジメントシステムの制御ユニットを使用して、オープンセル検出信号を伝送することと、オープンセル検出信号に基づき第１の時間期間において平衡ユニットを有効化し、第２の時間期間において平衡ユニットを無効化することと、第２の時間期間が終了した後にオープンセル検出信号に基づき第３の時間期間において不足電圧比較ユニットと過電圧比較ユニットとを有効化することと、不足電圧比較ユニットを使用して、不足電圧比較ユニットが受け取った電圧と第１のオープンセル閾値とを比較し、第３の時間期間内に第１の比較結果を出力することと、過電圧比較ユニットを使用して、過電圧比較ユニットが受け取った電圧と第２のオープンセル閾値とを比較し、第３の時間期間内に第２の比較結果を出力することと、判定ユニットを使用して、第１の比較結果および第２の比較結果に基づき第１のバッテリユニットとバッテリマネジメントシステムとの間の接続が動作不能であるかどうかを決定することとを含む。

【0006】

本発明の実施形態の特徴および利点は、次の詳細な説明が進むにつれ、また図面を参照することで、明らかになり、類似の番号は類似の部分を示す。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の実施形態による、オープンセル検出システムを例示するブロック図である。

【図2】本発明の実施形態による、オープンセル検出システムを例示する回路図である。

【図3】本発明の実施形態による、オープンセル検出システムの動作を例示する図である。

【図4】本発明の実施形態による、セルに対するオープンセル検出を例示する回路図である。

【図5A】本発明の実施形態による、バッテリマネジメントシステムにおけるオープンセル検出方法のフローチャートを示す図である。

【図5B】本発明の実施形態による、バッテリマネジメントシステムにおけるオープンセル検出方法のフローチャートを示す図である。

【図5C】本発明の実施形態による、バッテリマネジメントシステムにおけるオープンセル検出方法のフローチャートを示す図である。

【図6】本発明の実施形態による、オープンセル検出方法のフローチャートを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

次に、本発明の実施形態を詳細に参照することにする。本発明は、これらの実施形態と組み合わせて説明されるが、本発明をこれらの実施形態に制限することを意図していないことは理解されるであろう。反対に、本発明は、付属の請求項において定義されているように本発明の精神と範囲内に収まり得るような代替的形態、修正形態、および等価形態を対象とすることが意図されている。

【0009】

さらに、本発明の以下の詳細な説明では、本発明を完全に理解できるように、多数の具体的詳細が述べられている。しかし、当業者であれば、これらの具体的詳細がなくても本発明を実施できることを理解するであろう。他の場合には、よく知られている方法、手順、コンポーネント、および回路については、本発明の態様をいたずらにわかりにくくしないために、細部にわたって説明することはしていない。

【0010】

以下の詳細な説明のいくつかの部分は、コンピュータメモリ内のデータビットに対する演算のプロシージャ、論理ブロック、処理、および他の記号表現に関して提示されている。これらの説明および表現は、作業の内容を当業者に最も効果的に伝えるためにデータ処理の技術者によって使用される手段である。本出願では、プロシージャ、論理ブロック、プロセス、または同様のものは、所望の結果をもたらすステップまたは命令の首尾一貫したシーケンスであることが企図されている。これらのステップは、物理的量の物理的操作を利用するステップである。通常、必ずというわけではないが、これらの量は、コンピューティングシステムに記憶され、転送され、組み合わされ、比較され、および他の何らかの方法で操作されることが可能な電気的および磁気的信号の形態をとる。主に共通使用上の理由から、これらの信号をトランザクション、ビット、値、要素、記号、文字、サンプル、ピクセル、または同様のものとして参照することがときには都合がよいことが実証されている。

【0011】

しかしながら、これらおよび類似の語のすべては、適切な物理的量と関連付けられるべきであり、これらの量に付けられた都合のよいラベルにすぎないことを覚えておくべきである。以下の説明から明らかなように特に断りのない限り、本開示全体を通して、「計算する」、「記録する」、「読み取る」、「取得する」、「選択する」、「決定する」、「伝送する」、「有効化する」、「比較する」、「実行する」、「オンにする」、もしくは「オフにする」、または同様の言い回しを利用する説明は、コンピューティングシステムまたは類似の電子コンピューティングデバイスもしくはプロセッサのアクションおよびプロセスを指すことは理解される。コンピューティングシステムまたは類似の電子コンピューティングデバイスは、コンピューティングシステムのメモリ、レジスタ、または他のそのような情報記憶、伝送、もしくは表示デバイス内の物理的（電子的）量として表現されるデータを操作し、変換する。

【0012】

図１は、本発明の実施形態による、オープンセル検出システム１００を例示するブロック図を示している。オープンセル検出システム１００は、複数のバッテリユニット１１０に結合されているバッテリマネジメントシステム１２０を含む。

【0013】

バッテリユニット１１０は、バッテリユニット１１０とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作不能である（たとえば、断線しているかまたは劣化しているかまたは満足に動作していない）かどうかを検出するために電圧をバッテリマネジメントシステム１２０に供給するように動作可能である。バッテリユニット１１０は、第１のバッテリユニット１１０＿１、第２のバッテリユニット１１０＿２、．．．、第Ｎのバッテリユニット１１０＿Ｎを備える。第１のバッテリユニット１１０＿１、第２のバッテリユニット１１０＿２、．．．、第Ｎのバッテリユニット１１０＿Ｎは直列に接続される。第ｎのバッテリユニット１１０＿ｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）の２つの端子は、各々、バッテリマネジメントシステム１２０に結合される。第ｎのバッテリユニット１１０＿ｎの２つの端子が適切に（たとえば、動作可能に）バッテリマネジメントシステム１２０に接続されている場合、第ｎのバッテリユニット１１０＿ｎとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続は、本明細書ではノーマル接続と称される。第ｎのバッテリユニット１１０＿ｎの２つの端子が適切にバッテリマネジメントシステム１２０に接続されていない場合、第ｎのバッテリユニット１１０＿ｎとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続は、本明細書ではオープンセル障害（Ｃｅｌｌ Ｔａｐ Ｏｐｅｎ、ＣＴＯ）と称される。

【0014】

バッテリマネジメントシステム１２０は、複数のフィルタユニット１２１と、複数の平衡ユニット１２２と、複数の保護ユニット１２３と、複数の不足電圧比較ユニット１２４と、複数の過電圧比較ユニット１２５とを備える。バッテリユニット１１０＿ｎは、たとえば、それぞれのフィルタユニット１２１＿ｎ、平衡ユニット１２２＿ｎ、保護ユニット１２３＿ｎ、不足電圧比較ユニット１２４＿ｎ、および過電圧比較ユニット１２５＿ｎに対応する。バッテリマネジメントシステム１２０は、判定ユニット１２６と制御ユニット１２７とをさらに備える。不足電圧比較ユニット１２４の各々および過電圧比較ユニット１２５の各々の出力端子は、判定ユニット１２６に結合される。

【0015】

以下でさらに説明されるように、制御ユニット１２７は、バッテリユニット１１０の各々でオープンセル検出を実行するためのオープンセル検出信号ＥＮを伝送するように動作可能である。制御ユニット１２７は、バッテリユニット１１０の各々で不足電圧検出を実行するための不足電圧検出信号ＥＮＡを伝送するように動作可能でもある。制御ユニット１２７は、バッテリユニット１１０の各々で過電圧検出を実行するための過電圧検出信号ＥＮＢを伝送するように動作可能でもある。また、制御ユニット１２７は、不足電圧比較ユニット１２４の各々および過電圧比較ユニット１２５の各々によって出力される比較結果に従って不足電圧／過電圧保護動作を実行する。

【0016】

フィルタユニット１２１は、第１のフィルタユニット１２１＿１、第２のフィルタユニット１２１＿２、．．．、第Ｎのフィルタユニット１２１＿Ｎを含む。フィルタユニット１２１は、バッテリユニット１１０と並列に結合される。フィルタユニット１２１の各々は、バッテリユニット１１０のうちのそれぞれのバッテリユニットによって供給される電圧の高周波成分をフィルタリングして、望ましくない雑音成分を除去するように動作可能である。たとえば、第ｎのフィルタユニット１２１＿ｎは、第ｎのバッテリユニット１１０＿ｎ、ｎ＝１、２、．．．、Ｎによって供給される電圧の高周波成分をフィルタリングするように動作可能である。

【0017】

平衡ユニット１２２は、第１の平衡ユニット１２２＿１、第２の平衡ユニット１２２＿２、．．．、第Ｎの平衡ユニット１２２＿Ｎを含む。平衡ユニット１２２は、フィルタユニット１２１と並列に結合される。第ｎの平衡ユニット１２２＿ｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）は、制御ユニット１２７によって伝送されたオープンセル検出信号ＥＮに従って、第１の時間期間Ｔ１において有効化され、次いで、第２の時間期間Ｔ２において無効化される。有効化／無効化プロシージャは、以下でさらに詳しく説明される。

【0018】

保護ユニット１２３は、第１の保護ユニット１２３＿１、第２の保護ユニット１２３＿２、．．．、第Ｎの保護ユニット１２３＿Ｎを含む。保護ユニット１２３は、平衡ユニット１２２と並列に結合される。保護ユニット１２３の各々は、バッテリユニット１１０のうちのそれぞれのバッテリユニットによって供給される電圧をクランプするように動作可能である。たとえば、第ｎの保護ユニット１２３＿ｎは、バッテリマネジメントシステム１２０のバーンアウトを回避するために、第ｎのバッテリユニット１１０＿ｎ、ｎ＝１、２、．．．、Ｎによって供給される電圧をプリセット値Ｖ_ＳＥＴの範囲内にクランプするように動作可能である。

【0019】

不足電圧比較ユニット１２４は、第１の不足電圧比較ユニット１２４＿１、第２の不足電圧比較ユニット１２４＿２、．．．、第Ｎの不足電圧比較ユニット１２４＿Ｎを含む。不足電圧比較ユニット１２４は、保護ユニット１２３に結合される。第２の時間期間Ｔ２の終わりに、第ｎの不足電圧比較ユニット１２４＿ｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）は、制御ユニット１２７によって伝送されるオープンセル検出信号ＥＮに従って、第３の時間期間Ｔ３において有効化される。第３の時間期間Ｔ３において、第ｎの不足電圧比較ユニット１２４＿ｎは、受け取った電圧を第１のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ１と比較し、第１の比較結果を出力する。この手順は、以下でさらに詳しく説明される。

【0020】

また、第３の時間期間Ｔ３の終わりに、第ｎの不足電圧比較ユニット１２４＿ｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）は、制御ユニット１２７によって伝送される不足電圧検出信号ＥＮＡに従って、第４の時間期間Ｔ４において有効化される。第４の時間期間Ｔ４において、第ｎの不足電圧比較ユニット１２４＿ｎは、受け取った電圧を不足電圧閾値Ｖｕｖと比較し、比較結果を出力する。制御ユニット１２７は、比較結果に従って第ｎのバッテリユニット１１０＿ｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）上で不足電圧保護動作を実行する。この手順は、以下でさらに詳しく説明される。

【0021】

過電圧比較ユニット１２５は、第１の過電圧比較ユニット１２５＿１、第２の過電圧比較ユニット１２５＿２、．．．、第Ｎの過電圧比較ユニット１２５＿Ｎを含む。過電圧比較ユニット１２５は、不足電圧比較ユニット１２４に結合される。第２の時間期間Ｔ２の終わりに、第ｍの過電圧比較ユニット１２５＿ｍ（ｍ＝２、３、．．．、Ｎ）は、制御ユニット１２７によって伝送されるオープンセル検出信号ＥＮに従って、第３の時間期間Ｔ３において有効化される。第３の時間期間Ｔ３において、第ｍの過電圧比較ユニット１２５＿ｍは、受け取った電圧を第２のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ２と比較し、第２の比較結果を出力する。この手順は、以下でさらに詳しく説明される。

【0022】

また、第４の時間期間Ｔ４の終わりに、第ｎの過電圧比較ユニット１２５＿ｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）は、制御ユニット１２７によって伝送される過電圧検出信号ＥＮＢに従って、第５の時間期間Ｔ５において有効化される。第５の時間期間Ｔ５において、第ｎの過電圧比較ユニット１２５＿ｎは、受け取った電圧を過電圧閾値Ｖ_ＯＶと比較し、比較結果を出力する。制御ユニット１２７は、比較結果に基づき第ｎのバッテリユニット１１０＿ｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）上で過電圧保護動作を実行する。この手順は、以下でさらに詳しく説明される。

【0023】

判定ユニット１２６は、不足電圧比較ユニット１２４の出力端子に結合され、過電圧比較ユニット１２５＿１を除く過電圧比較ユニット１２５の出力端子にも結合される。判定ユニット１２６は、以下で説明されているように、第１の比較結果および第２の比較結果に従って第ｎのバッテリユニット１１０＿ｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作しているか動作不能であるかを決定するように動作可能である。

【0024】

一実施形態において、判定ユニット１２６は、不足電圧比較ユニット１２４のすべてによって出力される第１の比較結果および第１の過電圧比較ユニット１２５＿１を除く過電圧比較ユニット１２５のすべてによって出力される第２の比較結果に対してＯＲ演算を実行し、演算結果を出力する。演算結果は、バッテリユニット１１０とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続のどれかが断線しているか、または他の何らかの形で動作不能であるかを決定するために使用され得る。

【0025】

別の実施形態において、判定ユニット１２６は、第１の不足電圧比較ユニット１２４＿１によって出力される第１の比較結果および第２の過電圧比較ユニット１２５＿２によって出力される第２の比較結果に対してＯＲ演算を実行し、演算結果を出力する。その演算結果は、第１のバッテリユニット１１０＿１とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が断線しているか、または他の何らかの形で動作不能であるかを決定するために使用され得る。次に、判定ユニット１２６は、第２の不足電圧比較ユニット１２４＿２によって出力される第１の比較結果および第３の過電圧比較ユニット１２５＿３によって出力される第２の比較結果に対してＯＲ演算を実行し、演算結果を出力し、これは、第２のバッテリユニット１１０＿２とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が断線しているか、または他の何らかの形で動作不能であるかを決定するために使用できる。試験は、この方式で、判定ユニット１２６が各不足電圧比較ユニット１２４＿（ｎ－１）および過電圧比較ユニット１２５＿ｎ（ｎ＝２、．．．、Ｎ）によって出力される第１の比較結果に対してＯＲ演算を実行し、演算結果を出力するまで、続く。この方式で試験することによって、バッテリユニット１１０のうちのどのバッテリユニットがバッテリマネジメントシステム１２０から切断されているか、または適切に接続されていないを決定することができ、これはオープンセル障害を迅速に識別し、取り除くか、または是正することを円滑にする。

【0026】

図２は、本発明の実施形態による、オープンセル検出システム２００を例示する回路図を示している。図２は、図１と併せて説明されている。一実施形態において、各バッテリユニット１１０＿ｎは単一のセルＣＥＬＬｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）を含む。セルＣＥＬＬ１、セルＣＥＬＬ２、．．．、セルＣＥＬＬｎは直列に結合されている。セルＣＥＬＬｎの正および負の電極は、各々、バッテリマネジメントシステム１２０に接続されている。セルＣＥＬＬｎの正および負の電極が適切に（たとえば、動作可能に）バッテリマネジメントシステム１２０に接続されている場合、セルＣＥＬＬｎとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続は、本明細書ではノーマル接続と称される。セルＣＥＬＬｎの正および負の電極がバッテリマネジメントシステム１２０から切断されているか、または適切に接続されていない場合、セルＣＥＬＬｎとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続は、本明細書ではオープンセル障害（Ｃｅｌｌ Ｔａｐ Ｏｐｅｎ、ＣＴＯ）と称される。他の実施形態では、各バッテリユニット１１０＿ｎは複数の個別のセルを含む。

【0027】

一実施形態において、セルＣＥＬＬｎによって供給される電圧は１．８Ｖから４．６Ｖの間である。セルＣＥＬＬｎの寿命および安全性を保護するために、そのセルの動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬｎ}は２Ｖ～４．２Ｖの間に設定される。充電器または負荷（図には示されていない）は、セルＣＥＬＬ１の負電極とセルＣＥＬＬＮの正電極との間に結合される。

【0028】

第ｎのフィルタユニット１２１＿ｎは、監視抵抗器ＲＦｎとフィルタコンデンサＣＦｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）とを備える。監視抵抗器ＲＦｎはフィルタコンデンサＣＦｎと直列に結合され、セルＣＥＬＬｎはフィルタコンデンサＣＦｎと並列に結合される。監視抵抗器ＲＦｎは、セルＣＥＬＬｎによって供給される電流を制限し、高ピーク電流がバッテリマネジメントシステム１２０をバーンアウトするのを防ぐ働きをする。フィルタコンデンサＣＦｎは充電または放電する。監視抵抗器ＲＦｎおよびフィルタコンデンサＣＦｎは両方とも、対応するセルＣＥＬＬｎによって提供される電圧内の高周波成分をフィルタリングするように動作可能であり、それにより、望ましくない雑音成分を除去する。

【0029】

一実施形態において、監視抵抗器ＲＦｎの抵抗値は１００Ω～１０ｋΩの間であり、フィルタコンデンサＣＦｎの容量値は１０ｎＦ～１μＦの間である。監視抵抗器ＲＦｎの抵抗値は、セルＣＥＬＬｎの動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬｎ}と負荷の条件（たとえば、サイズ）の両方に依存する。雑音の量が多く、高信頼性が必要な場合、監視抵抗器ＲＦｎの抵抗値は、セルＣＥＬＬｎによって生成されるピーク電流を制限するように１０ｋΩとして選択することができ、したがってバッテリマネジメントシステム１２０は損傷しない。

【0030】

第ｎの平衡ユニット１２２＿ｎは、平衡スイッチＳＷｎと平衡抵抗器ＲＢｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）とを備える。平衡スイッチＳＷｎは、平衡抵抗器ＲＢｎと直列に結合され、フィルタコンデンサＣＦｎは平衡抵抗器ＲＢｎと並列に結合される。２つの隣接するセルの間の電圧差がプリセットされた平衡値を超えたときに、制御ユニット１２７は平衡信号を伝送する。平衡信号に従って、平衡スイッチＳＷｎがオンまたはオフにされ、これにより２つの隣接するセルの間の電圧差を平衡させ、電圧差がプリセットされた平衡値を超えなくなるようにする。一実施形態において、平衡抵抗器ＲＢｎは１０ｋΩである。

【0031】

たとえば、セルＣＥＬＬ１の動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬ１}が２．２Ｖであり、セルＣＥＬＬ２の動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬ２}が３．８Ｖであり、プリセットされた平衡値が０．４Ｖである場合、セルＣＥＬＬ１とセルＣＥＬＬ２との間の電圧差は１．６Ｖであり、これはプリセットされた平衡値を超えている。その結果、セルＣＥＬＬ１の動作電圧はセルＣＥＬＬ２の動作電圧と平衡しない。したがって、制御ユニット１２７は平衡動作を実行する。すなわち、制御ユニット１２７の制御の下で、平衡スイッチＳＷ１はオフにされ、平衡スイッチＳＷ２はオンにされる。また、制御ユニット１２７は、セルＣＥＬＬ１とセルＣＥＬＬ２との間の電圧差がプリセットされた平衡値の範囲内になるまで平衡抵抗器ＲＢ２を通してセルＣＥＬＬ１およびセルＣＥＬＬ２の動作電圧を調整し、それにより電圧平衡を達成する。

【0032】

第ｎの保護ユニット１２３＿ｎはツェナーダイオードＤｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）を備える。平衡スイッチＳＷｎは、平衡抵抗器ＲＢｎと直列に結合され、ツェナーダイオードＤｎは平衡抵抗器ＲＢｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）と並列に結合される。ツェナーダイオードＤｎは、対応するセルＣＥＬＬｎによって供給される電圧をプリセットされた値Ｖ_ＳＥＴ（たとえば、６Ｖ）の範囲内にクランプし、バッテリマネジメントシステム１２０を保護する。特に、バッテリマネジメントシステム１２０は、一般的に、コストパフォーマンス比が高い低電圧プロセス（たとえば、５Ｖ～６Ｖの低電圧プロセス）を採用する。セルＣＥＬＬｎによって供給される電圧は、一般的に４．５Ｖ以下であるけれども、セルＣＥＬＬｎによって供給される電圧にはいくつかの高ピーク電圧（７Ｖなど）があり得る。ツェナーダイオードＤｎは、任意の高ピーク電圧をプリセットされた値Ｖ_ＳＥＴ（たとえば、６Ｖ）の範囲内にクランプし、バッテリマネジメントシステム１２０を保護する働きをする。

【0033】

第ｎの不足電圧比較ユニット１２４＿ｎは、不足電圧比較器ＵＶｎと第１のスイッチＫｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）とを備える。不足電圧比較器ＵＶｎの非反転入力端子「＋」は第１のスイッチＫｎと直列に結合され、反転入力端子「－」はツェナーダイオードＤｎの負電極に結合され、出力端子は判定ユニット１２６に結合され、第１のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ１は第１のスイッチＫｎが配置されているブランチ上で設定される。第１のスイッチＫｎは、オープンセル検出信号ＥＮに従ってオンにされるか、またはオフにされる。不足電圧比較器ＵＶｎは、反転入力端子「－」で受け取った電圧Ｖ_Ｔｎ（Ｖ_Ｔｎ＝Ｖ_ＢＡＴｎ－Ｖ_{ＢＡＴ（ｎ－１）}）を第１のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ１と比較し、比較結果を判定ユニット１２６に出力する。ＢＡＴｎは平衡スイッチＳＷｎと監視抵抗器ＲＦｎとの間のノードを表し、Ｖ_ＢＡＴｎはグランドに関するノードＢＡＴｎの電圧値を表す。ＢＡＴ（ｎ－１）は平衡スイッチＳＷ（ｎ－１）と監視抵抗器ＲＦ（ｎ－１）との間のノードを表し、Ｖ_{ＢＡＴ（ｎ－１）}はグランドに関するノードＢＡＴ（ｎ－１）の電圧値を表す（ｎ＝２、．．．、Ｎ）。ｎ＝１であるときに、不足電圧比較器ＵＶｎの反転入力端子「－」は電圧Ｖ_Ｔ１＝Ｖ_ＢＡＴ１を受け取り、ここで、Ｖ_ＢＡＴ１はグランドに関するノードＢＡＴ１の電圧値を表す。

【0034】

また、第ｎの不足電圧比較ユニット１２４＿ｎは第２のスイッチＫＲｎを備える。第２のスイッチＫＲｎは第１のスイッチＫｎと並列に結合される。不足電圧閾値Ｖ_ＵＶは、第２のスイッチＫＲｎが配置されているブランチ上で設定され、出力端子は、制御ユニット１２７に結合される。第２の時間期間Ｔ２が終了した後、第２のスイッチＫＲｎは、制御ユニット１２７によって伝送された不足電圧検出信号ＥＮＡに従ってオンにされるか、またはオフにされる。不足電圧比較器ＵＶｎは、反転入力端子「－」で受け取った電圧Ｖ_Ｔｎを不足電圧閾値Ｖ_ＵＶと比較し、比較結果を出力する。

【0035】

バッテリマネジメントシステム１２０はＯＲゲートＯＲ３を備える。ＯＲゲートＯＲ３は、すべての不足電圧比較器ＵＶｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）の出力端子に結合される。ＯＲゲートＯＲ３は、各不足電圧比較器によって出力される比較結果に対してＯＲ演算を実行し、演算結果を制御ユニット１２７に出力する。制御ユニット１２７は、演算結果に従って不足電圧保護動作を実行する。

【0036】

一実施形態において、すべての不足電圧比較器の反転入力端子「－」で受け取った電圧Ｖ_Ｔｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）がすべて不足電圧閾値Ｖ_ＵＶより大きいときに、すべての不足電圧比較器は低レベル「０」をＯＲゲートＯＲ３に出力する。ＯＲゲートＯＲ３はＯＲ演算を実行して、低レベル「０」を出力し、この場合、制御ユニット１２７は、各セルの動作電圧がノーマル状態にあると決定し、上で説明されている演算のうちのどれも実行しない。すなわち、バッテリユニット１１０と負荷との間の接続は動作している。不足電圧比較器のうちのどれかの反転入力端子「－」で受け取った電圧Ｖ_Ｔｎが不足電圧閾値Ｖ_ＵＶ以下であるときに、不足電圧比較器は、高レベル「１」をＯＲゲートＯＲ３に出力する。ＯＲゲートＯＲ３はＯＲ演算を実行して、高レベル「１」を出力し、この場合、制御ユニット１２７は、セルの動作電圧が低すぎると決定し、不足電圧保護動作を実行する。すなわち、過電圧保護動作では、バッテリユニット１１０と負荷との間の接続を動作不能にする。

【0037】

別の実施形態では、ＯＲゲートＯＲ３は、不足電圧比較器ＵＶ１によって出力された比較結果に対してＯＲ演算を実行し、セルＣＥＬＬ１の動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬ１}が不足電圧かどうかを決定する。次に、ＯＲゲートＯＲ３は、不足電圧比較器ＵＶ２によって出力された比較結果に対してＯＲ演算を実行し、セルＣＥＬＬ２の動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬ２}が不足電圧かどうかを決定する。このプロセスは、ＯＲゲートＯＲ３が、不足電圧比較器ＵＶｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）の各々によって出力された比較結果に対してＯＲ演算を実行し、任意のセルＣＥＬＬｎの動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬｎ}が不足電圧かどうかを決定する。この方式で、どのセルの動作電圧（もしあれば）が不足電圧かを決定することがき、これは不足電圧障害の発生源を迅速に識別し、取り除くか、または是正することを可能にする。任意のセルの動作電圧が不足電圧でない場合、制御ユニット１２７は、上で説明されている動作のうちのどれも実行しない。すなわち、バッテリユニット１１０と負荷との間の接続は動作している。セルの動作電圧が不足電圧である場合、バッテリユニット１１０と負荷との間の接続は動作不能であり、したがって制御ユニット１２７は不足電圧保護動作を実行する。

【0038】

第ｍの過電圧ユニット１２５＿ｍは、過電圧比較器ＯＶｍと第３のスイッチＳｍ（ｍ＝２、３、．．．、Ｎ）とを備える。過電圧比較器ＯＶｍの反転入力端子「－」は第３のスイッチＳｍと直列に結合され、非反転入力端子「＋」はセルＣＥＬＬｍ（ｍ＝２、３、．．．、Ｎ）の正電極に結合され、出力端子は判定ユニット１２６に結合され、第２のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ２は第３のスイッチＳｍが配置されているブランチ上で設定される。第３のスイッチＳｍは、オープンセル検出信号ＥＮに従ってオンにされるか、またはオフにされる。過電圧比較器ＯＶｍは、非反転入力端子「＋」で受け取った電圧Ｖ_Ｔｍを第２のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ２と比較し、比較結果を判定ユニット１２６に出力する。

【0039】

それに加えて、第ｍの過電圧比較ユニット１２５＿ｍは、第４のスイッチＳＲｍ（ｍ＝２、３、．．．、Ｎ）を備える。第４のスイッチＳＲｍは第３のスイッチＳｍと並列に結合され、過電圧閾値Ｖ_ＯＶは、第４のスイッチＳＲｍが配置されているブランチ上で設定され、出力端子は制御ユニット１２７に結合される。第１の過電圧比較ユニット１２５＿１は過電圧比較器ＯＶ１を備える。過電圧比較器ＯＶ１、および過電圧比較器ＯＶｍ内の第４のスイッチＳＲｍ（ｍ＝２、３、．．．、Ｎ）は、制御ユニット１２７によって伝送される過電圧検出信号ＥＮＢに従ってオンにされるか、またはオフにされる。過電圧比較器ＯＶｎは、非反転入力端子「＋」で受け取った電圧Ｖ_Ｔｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）を過電圧閾値Ｖ_ＯＶと比較し、比較結果を出力する。

【0040】

バッテリマネジメントシステム１２０はＯＲゲートＯＲ４を備える。ＯＲゲートＯＲ４は、過電圧比較器ＯＶｎのうちのすべての過電圧比較器の出力端子に結合される。ＯＲゲートＯＲ４は、各過電圧比較器ＯＶｎによって出力される比較結果に対してＯＲ演算を実行し、演算結果を制御ユニット１２７に出力する。制御ユニット１２７は、演算結果に従って過電圧保護動作を実行する。

【0041】

一実施形態において、すべての過電圧比較器ＯＶｎの非反転入力端子「＋」で受け取った電圧Ｖ_Ｔｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）が過電圧閾値Ｖ_ＯＶ以下であるときに、各過電圧比較器は低レベル「０」をＯＲゲートＯＲ４に出力する。ＯＲゲートＯＲ４はＯＲ演算を実行して、低レベル「０」を制御ユニット１２７に出力する。制御ユニット１２７は、各セルＣＥＬＬｎの動作電圧がノーマル状態にあると決定し、上で説明されている動作のうちのどれも実行しない。すなわち、バッテリユニット１１０と充電器との間の接続は動作している。過電圧比較器ＯＶｎのうちのどれかの非反転入力端子「＋」で受け取った電圧Ｖ_Ｔｎが過電圧閾値Ｖ_ＯＶより大きいときに、過電圧比較器ＯＶｎは、高レベル「１」をＯＲゲートＯＲ４に出力する。ＯＲゲートＯＲ４はＯＲ演算を実行して、高レベル「１」を制御ユニット１２７に出力し、この場合、制御ユニット１２７は、セルの動作電圧が高すぎると決定し、過電圧保護動作を実行する。すなわち、過電圧保護動作では、バッテリユニット１１０と充電器との間の接続を動作不能にする。

【0042】

別の実施形態では、ＯＲゲートＯＲ４は、過電圧比較器ＯＶ１によって出力された比較結果に対してＯＲ演算を実行し、セルＣＥＬＬ１の動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬ１}が過電圧かどうかを決定する。次に、ＯＲゲートＯＲ４は、過電圧比較器ＯＶ２によって出力された比較結果に対してＯＲ演算を実行し、セルＣＥＬＬ２の動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬ２}が過電圧かどうかを決定する。このプロセスは、ＯＲゲートＯＲ４が、過電圧比較器ＯＶｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）の各々によって出力された比較結果に対してＯＲ演算を実行し、任意のセルＣＥＬＬｎの動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬｎ}が過電圧かどうかを決定するまで続く。この方式で、どのセルの動作電圧（もしあれば）が過電圧かを決定することがき、これは過電圧障害の発生源を迅速に識別し、取り除くか、または是正することを可能にする。任意のセルの動作電圧が過電圧でない場合、制御ユニット１２７は、上で説明されている動作のうちのどれも実行しない。すなわち、バッテリユニット１１０と充電器との間の接続は動作している。セルＣＥＬＬｎの動作電圧が過電圧である場合、制御ユニット１２７は、過電圧保護動作を実行する。すなわち、過電圧保護動作では、バッテリユニット１１０と充電器との間の接続を動作不能にすることを可能にする。

【0043】

判定ユニット１２６も、１つのＯＲゲートまたは複数のＯＲゲートを備えることができる。実施形態において、判定ユニット１２６は、ＯＲゲートＯＲ１とＯＲゲートＯＲ２とを備える。ＯＲゲートＯＲ１はＯＲゲートＯＲ２と直列に結合される。不足電圧比較器ＵＶｎの出力端子は、ＯＲゲートＯＲ１またはＯＲゲートＯＲ２（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）に接続される。過電圧比較器ＯＶｍの出力端子は、ＯＲゲートＯＲ１またはＯＲゲートＯＲ２（ｍ＝２、３、．．．、Ｎ）に接続される。したがって、不足電圧比較器ＵＶｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）のどれかまたは過電圧比較器ＯＶｍ（ｍ＝２、３、．．．、Ｎ）のどれかのいずれかが高レベル「１」を出力することができる。ＯＲゲートＯＲ１またはＯＲゲートＯＲ２は、次いで、高レベル「１」に対してＯＲ演算を実行し、高レベル「１」を出力する。その結果、バッテリユニット１１０とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続は動作不能であると決定することができる。

【0044】

一実施形態において、ＯＲゲートＯＲ１およびＯＲゲートＯＲ２は、すべての不足電圧比較器および過電圧比較器ＯＶ１を除くすべての過電圧比較器によって出力された比較結果に対してＯＲ演算を実行し、演算結果を出力する。演算結果が高レベル「１」である場合、バッテリユニット１１０とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続は動作不能であると決定することができる。演算結果が低レベル「０」である場合、バッテリユニット１１０とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続は動作していると決定することができる。

【0045】

別の実施形態において、ＯＲゲートＯＲ１およびＯＲゲートＯＲ２は、不足電圧比較器ＵＶ１および過電圧比較器ＯＶ２によって出力された比較結果に対してＯＲ演算を実行し、演算結果を出力する。演算結果が高レベル「１」である場合、セルＣＥＬＬ１とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続は動作不能であると決定することができる。次に、ＯＲゲートＯＲ１およびＯＲゲートＯＲ２は、不足電圧比較器ＵＶ２および過電圧比較器ＯＶ３によって出力された比較結果に対してＯＲ演算を実行し、演算結果を出力する。その演算結果が高レベル「１」である場合、セルＣＥＬＬ２とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続は動作不能であると決定することができる。このプロセスは、ＯＲゲートＯＲ１およびＯＲゲートＯＲ２が、不足電圧比較器ＵＶｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）および過電圧比較器ＯＶｎ（ｎ＝２、．．．、Ｎ）の各々によって出力された比較結果に対してＯＲ演算を実行し、対応する演算結果を出力するまで繰り返される。演算結果が高レベル「１」である場合、セルＣＥＬＬｎとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続は動作不能であると決定することができる。この方式で、どのセルがバッテリマネジメントシステム１２０に適切に接続されていないかを決定することができ、これによりオープンセル障害を迅速に検出し是正することができる。

【0046】

オープンセル検出と同様に、本発明の実施形態は、不足電圧検出、過電圧検出、およびより少ないコンポーネントとの平衡を調整する動作も実行し、それによりバッテリマネジメントシステム１２０のコストを下げることができる。

【0047】

図３は、本発明の実施形態による、オープンセル検出システム２００の動作を例示する図である。図３は、図２と併せて説明されている。これらの実施形態において、オープンセル検出、不足電圧検出、および過電圧検出は、セルＣＥＬＬ１、セルＣＥＬＬ２、．．．、セルＣＥＬＬｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）に対して順に実行される。

【0048】

時刻ｔ１において、制御ユニット１２７は、オープンセル検出信号ＥＮを伝送する。オープンセル検出信号ＥＮに応答して、平衡スイッチＳＷ１は第１の時間期間Ｔ１においてオンにされ、次いで、第２の時間期間Ｔ２においてオフにされる。第１のスイッチＫ１および第３のスイッチＳ２は両方とも、第３の時間期間Ｔ３において同時にオンにされる。第３の時間期間Ｔ３において、不足電圧比較器ＵＶ１は、受け取った電圧差Ｖ_Ｔ１を第１のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ１と比較し、比較結果をＯＲゲートＯＲ１またはＯＲゲートＯＲ２に出力する。過電圧比較器ＯＶ２は、受け取った電圧差Ｖ_Ｔ２を第２のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ２と比較し、比較結果をＯＲゲートＯＲ１またはＯＲゲートＯＲ２に出力する。これで、セルＣＥＬＬ１に対するオープンセル検出動作が完了する。

【0049】

第３の時間期間Ｔ３が終了した後、制御ユニット１２７は、不足電圧検出信号ＥＮＡを伝送する。不足電圧検出信号ＥＮＡに応答して、第２のスイッチＫＲ１は、第４の時間期間Ｔ４においてオンにされる。不足電圧比較器ＵＶ１は、受け取った電圧差Ｖ_Ｔ１を不足電圧閾値Ｖ_ＵＶと比較し、比較結果をＯＲゲートＯＲ３に出力する。これで、セルＣＥＬＬ１に対する不足電圧検出動作が完了する。

【0050】

第４の時間期間Ｔ４が終了した後、制御ユニット１２７は、過電圧検出信号ＥＮＢを伝送する。過電圧比較器ＯＶ１は、過電圧検出信号ＥＮＢに応答して第５の時間期間Ｔ５においてオンにされる。過電圧比較器ＯＶ１は、受け取った電圧差Ｖ_Ｔ１を過電圧閾値Ｖ_ＯＶと比較し、比較結果をＯＲゲートＯＲ４に出力する。これで、セルＣＥＬＬ１に対する過電圧検出動作が完了する。

【0051】

次に、オープンセル検出信号ＥＮに応答して、平衡スイッチＳＷ２は別の第１の時間期間Ｔ１においてオンにされ、次いで、別の第２の時間期間Ｔ２においてオフにされる。第１のスイッチＫ２および第３のスイッチＳ３は、次いで、別の第３の時間期間Ｔ３において同時にオンにされる。不足電圧比較器ＵＶ２は、受け取った電圧差Ｖ_Ｔ２を第１のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ１と比較し、比較結果をＯＲゲートＯＲ１またはＯＲゲートＯＲ２に出力する。過電圧比較器ＯＶ３は、受け取った電圧差Ｖ_Ｔ３を第２のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ２と比較し、比較結果をＯＲゲートＯＲ１またはＯＲゲートＯＲ２に出力する。これで、セルＣＥＬＬ２に対するオープンセル検出動作が完了する。

【0052】

第３の時間期間Ｔ３の２回目が終了した後、第２のスイッチＫＲ２は、不足電圧検出信号ＥＮＡに応答して別の第４の時間期間Ｔ４においてオンにされる。不足電圧比較器ＵＶ２は、受け取った電圧差Ｖ_Ｔ２を不足電圧閾値Ｖ_ＵＶと比較し、比較結果をＯＲゲートＯＲ３に出力する。これで、セルＣＥＬＬ２に対する不足電圧検出動作が完了する。

【0053】

第４の時間期間Ｔ４の２回目が終了した後、第４のスイッチＳＲ２は、過電圧検出信号ＥＮＢに応答して別の第５の時間期間Ｔ５においてオンにされる。過電圧比較器ＯＶ２は、受け取った電圧差Ｖ_Ｔ２を過電圧閾値Ｖ_ＯＶと比較し、比較結果をＯＲゲートＯＲ４に出力する。これで、セルＣＥＬＬ２の過電圧検出動作が完了する。

【0054】

上で説明されている動作は、ｎ＝３、ｎ＝４などについて、順に、平衡スイッチＳＷｎが、オープンセル検出信号ＥＮに応答して、別の第１の時間期間Ｔ１においてオンにされ、次いで、別の第２の時間期間Ｔ２においてオフにされるまで続く。第１のスイッチＫｎは、別の第３の時間期間Ｔ３においてオンにされる。現在の第３の時間期間Ｔ３の間、不足電圧比較器ＵＶｎは、受け取った電圧差Ｖ_Ｔｎを第１のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ１と比較し、比較結果をＯＲゲートＯＲ１またはＯＲゲートＯＲ２に出力する。これで、セルＣＥＬＬｎに対するオープンセル検出動作が完了する。

【0055】

現在の第３の時間期間Ｔ３が終了した後、第２のスイッチＫＲｎは、不足電圧検出信号ＥＮＡに応答して別の第４の時間期間Ｔ４においてオンにされる。不足電圧比較器ＵＶｎは、受け取った電圧差Ｖ_Ｔｎを不足電圧閾値Ｖ_ＵＶと比較し、比較結果をＯＲゲートＯＲ３に出力する。これで、セルＣＥＬＬｎに対する不足電圧検出動作が完了する。

【0056】

現在の第４の時間期間Ｔ４が終了した後、第４のスイッチＳＲｎは、過電圧検出信号ＥＮＢに応答して別の第５の時間期間Ｔ５においてオンにされる。過電圧比較器ＯＶｎは、受け取った電圧差Ｖ_Ｔｎを過電圧閾値Ｖ_ＯＶと比較し、比較結果をＯＲゲートＯＲ４に出力する。これで、セルＣＥＬＬｎに対する過電圧検出動作が完了する。

【0057】

ＯＲゲートＯＲ１、ＯＲゲートＯＲ２、ＯＲゲートＯＲ３、およびＯＲゲートＯＲ４は、受け取った比較結果に対してＯＲ演算を実行する。一実施形態において、オープンセル検出の優先度は、不足電圧検出および過電圧検出の優先度より高い。言い換えると、一実施形態において、オープンセル検出は、不足電圧検出および過電圧検出の動作が開始する前に完了している。オープンセル検出において、ＯＲゲートＯＲ１およびＯＲゲートＯＲ２の演算結果が高レベル「１」である場合、セルＣＥＬＬｎとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続は動作不能であると決定することができ、ＯＲゲートＯＲ１およびＯＲゲートＯＲ２の演算結果が低レベル「０」である場合、ＯＲゲートＯＲ３またはＯＲゲートＯＲ４の演算結果は、考慮される。これは、オープンセル障害により不足電圧検出および過電圧検出の動作が潜在的に不正確になることを回避し、したがって、不足電圧保護動作および過電圧保護動作などの動作を不必要に実行することを回避する。

【0058】

図４は、本発明の実施形態による、セルＣＥＬＬｍに対するオープンセル検出を例示する回路図４００であり、ＣＥＬＬｍは１つのバッテリユニット１１０内の１つのセルである（図１）。図４は、図３と併せて説明されている。セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続を一例として使用して、ノーマル接続およびオープンセル障害（Ｃｅｌｌ Ｔａｐ Ｏｐｅｎ、ＣＴＯ）のケースが詳細に説明される。セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作している場合、これは本明細書においてノーマル接続と称される。バッテリマネジメントシステム１２０は、セルＣＥＬＬｍの動作電圧を正確に検出することができる。セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作不能である場合、これは本明細書においてＣＴＯ（図３において「Ｘ」として示されている）と称され、バッテリマネジメントシステム１２０によって検出されるセルＣＥＬＬｍの動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬｍ}は不正確である。

【0059】

一実施形態において、第１の時間期間Ｔ１の長さは、セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作不能であるときに、フィルタコンデンサＣＦｍは完全に放電することができ、したがってノードＢＡＴｍとノードＢＡＴ（ｍ－１）との間の電圧差Ｖ_Ｔｍはプリセットされた電圧値（たとえば、０Ｖ）まで下がることができる（ｍ＝２、３、，．．．，Ｎについて）ように十分に長く設定される。特に、抵抗－コンデンサ（ＲＣ）の放電回路の特性によれば、コンデンサの放電時間が時定数の３から５倍であるときに、コンデンサの蓄積エネルギーは、完全に放電される。したがって、第１の時間期間Ｔ１は、第１の時定数τ_１の３から５倍になるように設定される。第１の時定数τ_１は、フィルタコンデンサＣＦｍの容量値Ｃ_ＣＦｍと平衡抵抗ＲＢｍの抵抗値Ｒ_ＲＢｍとの積である、すなわち、Ｔ１＝（３～５）τ_１＝（３～５）（Ｃ_ＣＦｍ×Ｒ_ＲＢｍ）である。

【0060】

セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が、平衡スイッチＳＷｍがオンにされたときに動作不能である場合に、平衡スイッチＳＷｍ、平衡抵抗器ＲＢｍおよびフィルタコンデンサＣＦｍは放電回路を形成する。第１の時間期間Ｔ１が終了した後、ノードＢＡＴｍとノードＢＡＴ（ｍ－１）との間の電圧差Ｖ_Ｔｍは、０Ｖまで減少するか、または０Ｖに近づくものとしてよい（ｍ＝２、３、．．．、Ｎについて）。ｍ＝１について、Ｖ_Ｔ１はグランドに関するノードＢＡＴ１の電圧値Ｖ_ＢＡＴ１を表す。

【0061】

一実施形態において、第２の時間期間Ｔ２の長さは、セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作しているときに、フィルタコンデンサＣＦｍは第２の時間期間Ｔ２において完全に充電することができ、したがってノードＢＡＴｍとノードＢＡＴ（ｍ－１）との間の電圧差Ｖ_ＴｍはセルＣＥＬＬｍの動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬｍ}に戻ることができるように十分に長く設定される。特に、抵抗－コンデンサ（ＲＣ）の放電回路の特性によれば、コンデンサの充電時間が時定数の３から５倍であるときに、コンデンサは、完全に充電される。したがって、第２の時間期間Ｔ２は、第２の時定数τ_２の３から５倍になるように設定される。第２の時定数τ_２は、フィルタコンデンサＣＦｍの容量値Ｃ_ＣＦｍと、監視抵抗ＲＦｍの抵抗値Ｒ_ＲＦｍと監視抵抗ＲＦ（ｍ－１）の抵抗値Ｒ_{ＲＦ（ｍ－１）}との和との積である。すなわち、Ｔ２＝（３～５）τ_２＝（３～５）（Ｃ_ＣＦｍ×（Ｒ_ＲＦｍ＋Ｒ_{ＲＦ（ｍ－１）}））、ここでｍ＝２、３、．．．、Ｎ、である。

【0062】

セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が、平衡スイッチＳＷｍがオフにされたときに動作している場合に、セルＣＥＬＬｍ、フィルタコンデンサＣＦｍ、監視抵抗器ＲＦｍ、および監視抵抗器ＲＦ（ｍ－１）は充電回路を形成する。セルＣＥＬＬｍは、フィルタコンデンサＣＦｍを充電する。第２の時間期間Ｔ２が終了した後、ノードＢＡＴｍとノードＢＡＴ（ｍ－１）との間の電圧差Ｖ_Ｔｍは、セルＣＥＬＬｍの動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬｍ}に回復することができる（ｍ＝２、３、．．．、Ｎについて）。

【0063】

ｍ＝１のときに、セルＣＥＬＬ１とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が、平衡スイッチＳＷ１がオフにされたときに動作している場合、セルＣＥＬＬ１、フィルタコンデンサＣＦ１、および監視抵抗器ＲＦ１は充電回路を形成する。セルＣＥＬＬ１は、フィルタコンデンサＣＦ１を充電する。第２の時間期間Ｔ２が終了した後、ノードＢＡＴ１とグランドとの間の電圧差Ｖ_Ｔ１は、セルＣＥＬＬ１の動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬ１}に回復することができる。

【0064】

セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作不能である場合、セルＣＥＬＬｍおよびフィルタコンデンサＣＦｍは、充電回路を形成し得ない。したがって、ノードＢＡＴｍとノードＢＡＴ（ｍ－１）との間の電圧差Ｖ_Ｔｍは、第１の時間期間Ｔ１の終わりに、プリセットされた電圧値（たとえば、０Ｖ）に維持することができる。

【0065】

第１のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ１は、各バッテリユニットの最低動作電圧に従って設定される。上で説明されているように、セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が、第２の時間期間Ｔ２の終わりに動作不能である場合、ノードＢＡＴｍとノードＢＡＴ（ｍ－１）との間の電圧差Ｖ_Ｔｍはプリセットされた電圧値（たとえば、０Ｖ）であるか、またはそれに近い。セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が、第２の時間期間Ｔ２の終わりに動作している場合、ノードＢＡＴｍとノードＢＡＴ（ｍ－１）との間の電圧差Ｖ_ＴｍはセルＣＥＬＬｍの動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬｍ}である。したがって、セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が、第３の時間期間Ｔ３において動作不能であるかどうかを正確に決定するために、第１のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ１は、プリセットされた電圧値より高く、セルＣＥＬＬｍの動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬｍ}より低く設定される。正確さを確実にするために、セルＣＥＬＬｍの動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬｍ}は、セルの最低動作電圧である。すなわち、第１のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ１は、それがプリセットされた電圧値とセルＣＥＬＬｍの最低動作電圧との間（たとえば、０Ｖと２Ｖとの間）であるように選択される。一実施形態において、第１のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ１は１Ｖである。

【0066】

第２のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ２は、セルＣＥＬＬ（ｍ＋１）の最高動作電圧およびツェナーダイオードＤ（ｍ＋１）によってクランプされるプリセットされた値Ｖ_ＳＥＴに従って設定される。セルＣＥＬＬ（ｍ＋１）とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が、第２の時間期間Ｔ２の終わりに動作している場合、ノードＢＡＴ（ｍ＋１）とノードＢＡＴｍとの間の電圧差Ｖ_{Ｔ（ｍ＋１）}はセルＣＥＬＬ（ｍ＋１）の動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬ（ｍ＋１）}である。すなわち、Ｖ_{Ｔ（ｍ＋１）}＝Ｖ_{ＣＥＬＬ（ｍ＋１）}である。Ｖ_{ＣＥＬＬ（ｍ＋１）}＜Ｖ_ＳＥＴなので、ツェナーダイオードＤ（ｍ＋１）は降伏しない。セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が、第２の時間期間Ｔ２の終わりに動作不能である場合、ノードＢＡＴ（ｍ＋１）とノードＢＡＴｍとの間の電圧差Ｖ_{Ｔ（ｍ＋１）}はＶ_{ＣＥＬＬｍ}＋Ｖ_{ＣＥＬＬ（ｍ＋１）}に変化する。Ｖ_{ＣＥＬＬｍ}＋Ｖ_{ＣＥＬＬ（ｍ＋１）}はプリセットされた値Ｖ_ＳＥＴより大きい場合があるので、ツェナーダイオードＤ（ｍ＋１）は降伏し得る。ツェナーダイオードＤ（ｍ＋１）が降伏した場合、Ｖ_{Ｔ（ｍ＋１）}＝Ｖ_ＳＥＴである。ツェナーダイオードＤ（ｍ＋１）が降伏しない場合、Ｖ_{Ｔ（ｍ＋１）}＝Ｖ _{ＣＥＬＬｍ} ＋Ｖ _{ＣＥＬＬ（ｍ＋１）} Ｖである。したがって、セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作不能であるかどうかを正確に決定するために、ツェナーダイオードＤ（ｍ＋１）が降伏しているかどうかを決定する必要がある。第２のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ２は、セルＣＥＬＬ（ｍ＋１）の動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬ（ｍ＋１）}とツェナーダイオードＤ（ｍ＋１）によってクランプされるプリセットされた値Ｖ_ＳＥＴとの間に設定される。正確さを確実にするために、セルＣＥＬＬ（ｍ＋１）の動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬ（ｍ＋１）}は、セルの最高動作電圧である。すなわち、第２のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ２は、それがプリセットされた値Ｖ_ＳＥＴとセルＣＥＬＬ（ｍ＋１）の最高動作電圧との間（たとえば、４．２Ｖと６Ｖとの間）であるように選択される。一実施形態において、第２のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ２は４．８Ｖである。

【0067】

それに加えて、上で説明されているように、第１のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ１の最大値は、セルＣＥＬＬｍの最低動作電圧とすることができ、第２のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ２の最小値は、セルＣＥＬＬ（ｍ＋１）の最高動作電圧とすることができる。セルＣＥＬＬｍの動作電圧はセルＣＥＬＬ（ｍ＋１）の動作電圧に等しいので、第２のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ２は第１のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ１より大きい。

【0068】

引き続き図４を参照し、次に、セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作しているときの動作を説明することにするが、この場合には、ノードＢＡＴｍとノードＢＡＴ（ｍ－１）との間の電圧差Ｖ_Ｔｍは、制御ユニット１２７がオープンセル検出信号ＥＮを伝送する前のセルＣＥＬＬｍの動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬｍ}に近い。

【0069】

平衡スイッチＳＷｍは、制御ユニット１２７によって伝送されるオープンセル検出信号ＥＮに従ってオンにされ、平衡スイッチＳＷｍ、平衡抵抗器ＲＢｍ、およびフィルタコンデンサＣＦｍは、放電回路を形成する。フィルタコンデンサＣＦｍは放電を開始し、ノードＢＡＴｍとノードＢＡＴ（ｍ－１）との間の電圧差Ｖ_ＴｍはＶ_{ＣＥＬＬｍ}の値から徐々に減少して行く。平衡スイッチＳＷｍが、第１の時間期間Ｔ１においてオンにされた後、フィルタコンデンサＣＦｍはもはや放電せず、安定状態に入る。すなわち、電圧差Ｖ_Ｔｍが特定の値（たとえば、Ｒ_ＲＢｍ×Ｖ_{ＣＥＬＬｍ}／（Ｒ_{ＲＦ（ｍ－１）}＋Ｒ_ＲＦｍ＋Ｒ_ＲＢｍ））まで減少するときに、これは変化しないままである。Ｒ_ＲＢｍは、平衡抵抗器ＲＢｍの抵抗値を表し、Ｖ_{ＣＥＬＬｍ}はセルＣＥＬＬｍの動作電圧を表し、Ｒ_{ＲＦ（ｍ－１）}は監視抵抗器ＲＦ（ｍ－１）の抵抗値を表し、Ｒ_ＲＦｍは監視抵抗器ＲＦｍ、ｍ＝２、３、．．．、Ｎの抵抗値を表す。ｍ＝１の場合、電圧差Ｖ_Ｔ１がＶ_Ｔ１＝Ｒ_ＲＢ１×Ｖ_{ＣＥＬＬ１}／（Ｒ_ＲＦ１＋Ｒ_ＲＢ１）に減少しても、変化しないままである。Ｒ_ＲＢ１は、平衡抵抗器ＲＢ１の抵抗値を表し、Ｖ_{ＣＥＬＬ１}はセルＣＥＬＬ１の動作電圧を表し、Ｒ_ＲＦ１は監視抵抗器ＲＦ１の抵抗値を表す。

【0070】

第１の時間期間Ｔ１の終わりに、平衡スイッチＳＷｍはオフにされる。この例では、セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続は動作しており、したがってセルＣＥＬＬｍ、フィルタコンデンサＣＦｍ、監視抵抗器ＲＦｍ、および監視抵抗器ＲＦ（ｍ－１）は充電回路を形成する。セルＣＥＬＬｍは、フィルタコンデンサＣＦｍの充電を開始し、電圧差Ｖ_Ｔｍが徐々に増大する。平衡スイッチＳＷｍが、第２の時間期間Ｔ２においてオフにされた後、電圧差Ｖ_Ｔｍは、セルＣＥＬＬｍの動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬｍ}に戻る。

【0071】

第２の時間期間Ｔ２の終わりに、第１のスイッチＫｍおよび第３のスイッチＳ（ｍ＋１）は、同時にオンにされる。不足電圧比較器ＵＶｍは、受け取った電圧差Ｖ_Ｔｍを第１のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ１と比較する。Ｖ_Ｔｍ＝Ｖ_{ＣＥＬＬｍ}であるので、Ｖ_Ｔｍ＞Ｖ_ＣＴＯ１であり、不足電圧比較器ＵＶｍは低レベル「０」を出力する。その一方で、過電圧比較器ＯＶ（ｍ＋１）は、受け取った電圧差Ｖ_{Ｔ（ｍ＋１）}を第２のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ２と比較する。セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続は動作しているので、Ｖ_{Ｔ（ｍ＋１）}＝Ｖ_{ＣＥＬＬ（ｍ＋１）}である。しかしながら、Ｖ_{ＣＥＬＬ（ｍ＋１）}＜Ｖ_ＣＴＯ２であり、したがって、過電圧比較器ＯＶ（ｍ＋１）は低レベル「０」を出力する。ＯＲゲートＯＲ１およびＯＲゲートＯＲ２は、不足電圧比較器ＵＶｍおよび過電圧比較器ＯＶ（ｍ＋１）によって出力された低レベル「０」を受け取り、またＯＲ演算の後に低レベル「０」を出力する。すなわち、セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続は、動作していると決定される。

【0072】

セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作不能であるときの動作を説明することにするが、ノードＢＡＴｍとノードＢＡＴ（ｍ－１）との間の電圧差Ｖ_Ｔｍは、制御ユニット１２７がオープンセル検出信号ＥＮを伝送する前のセルＣＥＬＬｍの動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬｍ}であると仮定する。

【0073】

平衡スイッチＳＷｍは、制御ユニット１２７によって伝送されるオープンセル検出信号ＥＮに従ってオンにされ、平衡スイッチＳＷｍ、平衡抵抗器ＲＢｍ、およびフィルタコンデンサＣＦｍは、放電回路を形成する。フィルタコンデンサＣＦｍは放電を開始し、ノードＢＡＴｍとノードＢＡＴ（ｍ－１）との間の電圧差Ｖ_ＴｍはＶ_{ＣＥＬＬｍ}の値から徐々に減少して行く。平衡スイッチＳＷｍが、第１の時間期間Ｔ１においてオンにされた後、電圧差Ｖ_Ｔｍはプリセットされた電圧値（たとえば、０Ｖ）に減少する。

【0074】

第１の時間期間Ｔ１の終わりに、平衡スイッチＳＷｍはオフにされる。セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作不能であるので、セルＣＥＬＬｍはフィルタコンデンサＣＦｍを充電せず、電圧差Ｖ_Ｔｍは０Ｖから増大し得ない。平衡スイッチＳＷｍが、第２の時間期間Ｔ２においてオフにされた後、電圧差Ｖ_Ｔｍは、こうして、プリセットされた電圧値（たとえば、０Ｖ）にとどまる。

【0075】

第２の時間期間Ｔ２の終わりに、第１のスイッチＫｍはオンにされる。不足電圧比較器ＵＶｍは、受け取った電圧差Ｖ_Ｔｍを第１のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ１と比較する。電圧差Ｖ_Ｔｍはプリセットされた電圧値（たとえば、０Ｖ）であるので、Ｖ_Ｔｍ＜Ｖ_ＣＴＯ１であり、不足電圧比較器ＵＶｍは高レベル「１」を出力する。

【0076】

セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続は動作不能であるので、ノードＢＡＴ（ｍ＋１）とノードＢＡＴｍとの間の電圧差Ｖ_{Ｔ（ｍ＋１）}はＶ_{ＣＥＬＬｍ}＋Ｖ_{ＣＥＬＬ（ｍ＋１）}に変化する。Ｖ_{ＣＥＬＬｍ}＋Ｖ_{ＣＥＬＬ（ｍ＋１）}はプリセットされた値Ｖ_ＳＥＴより大きい場合があるので、ツェナーダイオードＤ（ｍ＋１）は降伏し得る。ツェナーダイオードＤ（ｍ＋１）が降伏する場合、Ｖ_{Ｔ（ｍ＋１）}＝Ｖ_ＳＥＴであり、電流がツェナーダイオードＤ（ｍ＋１）の負電極からツェナーダイオードＤ（ｍ＋１）の正電極に流れ、次いでノードＢＡＴｍに流れ、これはノードＢＡＴｍにおける電圧Ｖ_ＢＡＴｍをプルアップする。Ｖ_Ｔｍ＝Ｖ_ＢＡＴｍ－Ｖ_{ＢＡＴ（ｍ－１）}なので、電圧差Ｖ_Ｔｍもプルアップされる。第２の時間期間Ｔ２の終わりに、電圧差Ｖ_Ｔｍは第１のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ１より大きくなる可能性があり、これにより、セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続のステータスを間違って決定することが生じ得る。

【0077】

それを回避するために、第３のスイッチＳ（ｍ＋１）および第１のスイッチＫｍは、同時にオンにされる。過電圧比較器ＯＶ（ｍ＋１）は、受け取った電圧差Ｖ_{Ｔ（ｍ＋１）}を第２のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ２と比較する。ツェナーダイオードＤ（ｍ＋１）が降伏しない場合、電圧差Ｖ_{Ｔ（ｍ＋１）}はＶ _{ＣＥＬＬｍ} ＋Ｖ _{ＣＥＬＬ（ｍ＋１）} Ｖ（ＣＴＯ）またはＶ_{ＣＥＬＬ（ｍ＋１）}（ノーマル接続）である。Ｖ _{ＣＥＬＬ（ｍ＋１）} は第２のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ２より低いので、過電圧比較器ＯＶ（ｍ＋１）はノーマル接続状態で低レベル「０」を出力する。ツェナーダイオードＤ（ｍ＋１）が降伏する場合、電圧差Ｖ_{Ｔ（ｍ＋１）}＝Ｖ_ＳＥＴ＞Ｖ_ＣＴＯ２であり、過電圧比較器ＯＶ（ｍ＋１）はＣＴＯ状態で高レベル「１」を出力する。すなわち、ノードＢＡＴｍにおける電圧Ｖ_ＢＡＴｍはプルアップされ、電圧差Ｖ_Ｔｍもプルアップされる。本発明では、ツェナーダイオードＤ（ｍ＋１）の降伏によって誤差が生じる潜在的可能性をなくす。すなわち、ツェナーダイオードＤ（ｍ＋１）が、セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作不能であるときに降伏する場合であっても、電圧差Ｖ_Ｔｍはプルアップされる。プルアップされた後の電圧差Ｖ_Ｔｍは、第１のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ１より大きい場合があり、考慮されなければ不足電圧比較器ＵＶｍから間違った出力が得られる可能性がある。それを回避するために、過電圧比較器ＯＶ（ｍ＋１）の比較の後に、過電圧比較器ＯＶ（ｍ＋１）は、高レベル「１」を判定ユニット１２６に出力する。判定ユニット１２６は、また、ＯＲ演算の後に高レベル「１」を出力する。したがって、セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作不能であると正しく決定することができる。

【0078】

上の例において、ＯＲゲートＯＲ１およびＯＲゲートＯＲ２は両方とも、不足電圧比較器ＵＶｍによって出力されたレベルおよび過電圧比較器ＯＶ（ｍ＋１）によって出力された高レベル「１」に対してＯＲ演算を実行し、高レベル「１」を出力する。したがって、セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作不能であると正しく決定することができる。

【0079】

第１の時間期間Ｔ１、第２の時間期間Ｔ２、第１のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ１、および第２のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ２に対する値は十分であり、これはセルＣＥＬＬ１を例として使用して示すことができる。ＣＥＬＬ１に対して、Ｒ_ＲＦ１＝１０ｋΩ、Ｃ_ＣＦ１＝０．１μＦ、Ｒ_ＲＢ１＝１００Ω、Ｖ_ＯＶ＝４．２Ｖ、Ｖ_ＵＶ＝２Ｖ、Ｖ_ＳＥＴ＝６Ｖ、Ｖ_ＣＴＯ１＝１Ｖ、およびＶ_ＣＴＯ２＝４．８Ｖである。Ｒ_ＲＦ１は監視抵抗器の抵抗値Ｒ_ＲＦ１を表し、Ｃ_ＣＦ１はフィルタコンデンサの容量値Ｃ_ＣＦ１を表し、Ｒ_ＲＢ１は平衡抵抗器の抵抗値Ｒ_ＲＢ１を表し、Ｖ_ＯＶは過電圧閾値を表し、Ｖ_ＵＶは不足電圧閾値を表し、Ｖ_ＳＥＴはプリセットされた値を表し、Ｖ_ＣＴＯ１は第１のオープンセル閾値を表し、Ｖ_ＣＴＯ２は第２のオープンセル閾値を表す。

【0080】

第１の時間期間Ｔ１＝（３～５）τ_１＝（３～５）（Ｃ_ＣＦ１×Ｒ_ＲＢ１）である。その式に上記の値を代入することで、第１の時間期間Ｔ１は３０μｓから５０μｓの間であると決定される。一実施形態において、第１の時間期間Ｔ１は、５０μｓとなるように選択される。第１の時間期間Ｔ１は、フィルタコンデンサＣＦ１が十分な放電時間を有することを確実にする。また、セルＣＥＬＬ１とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作不能である場合、ノードＢＡＴ１とグランドとの間の電圧差Ｖ_Ｔ１は、第１の時間期間Ｔ１の終わりに０Ｖである。

【0081】

第２の時間期間Ｔ２＝（３～５）τ_２＝（３～５）（Ｃ_ＣＦ１×Ｒ_ＲＦ１）である。その式に上記の値を代入することで、第２の時間期間Ｔ２は６ｍｓから１０ｍｓの間であると決定される。一実施形態において、第２の時間期間Ｔ２は、１０ｍｓとなるように選択される。第２の時間期間Ｔ２は、フィルタコンデンサＣＦ１が十分な充電時間を有することを確実にする。また、セルＣＥＬＬ１とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作している場合、ノードＢＡＴ１とグランドとの間の電圧差Ｖ_Ｔ１は、第２の時間期間Ｔ２の終わりにセルＣＥＬＬ１の動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬ１}である。

【0082】

一実施形態において、セルＣＥＬＬ１の動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬ１}は２Ｖ（セルＣＥＬＬ１の最低動作電圧）である。セルＣＥＬＬ１とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作不能である場合、Ｖ_{ＣＥＬＬ１}＋Ｖ_{ＣＥＬＬ２}＝４Ｖ＜Ｖ_ＳＥＴであり、ツェナーダイオードＤ２は降伏しない。第２の時間期間Ｔ２の終わりに、Ｖ_Ｔ１＝０Ｖ、およびＶ_Ｔ２＝４Ｖである。したがって、Ｖ_Ｔ１＝０Ｖ＜Ｖ_ＣＴＯ１＝１Ｖ、およびＶ_Ｔ２＝４Ｖ＜Ｖ_ＣＴＯ２＝４．８Ｖである。不足電圧比較器ＵＶ１は高レベル「１」を判定ユニット１２６に出力し、過電圧比較器ＯＶ２は低レベル「０」を判定ユニット１２６に出力する。判定ユニット１２６はＯＲ演算を実行し、高レベル「１」を出力する。したがって、セルＣＥＬＬ１とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作不能であると決定することができる。

【0083】

セルＣＥＬＬ１とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作している場合、第２の時間期間Ｔ２の終わりに、Ｖ_Ｔ１＝２Ｖ、およびＶ_Ｔ２＝２Ｖである。したがって、Ｖ_Ｔ１＝２Ｖ＞Ｖ_ＣＴＯ１＝１Ｖ、およびＶ_Ｔ２＝２Ｖ＜Ｖ_ＣＴＯ２＝４．８Ｖである。したがって、不足電圧比較器ＵＶ１および過電圧比較器ＯＶ２は両方とも、低レベル「０」を判定ユニット１２６に出力する。判定ユニット１２６はＯＲ演算を実行し、低レベル「０」を出力する。したがって、セルＣＥＬＬ１とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作していると決定することができる。

【0084】

一実施形態において、セルＣＥＬＬ１の動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬ１}は４．２Ｖ（セルＣＥＬＬ１の最高動作電圧）である。セルＣＥＬＬ１とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作不能である場合、Ｖ_{ＣＥＬＬ１}＋Ｖ_{ＣＥＬＬ２}＝８．４Ｖ＞Ｖ_ＳＥＴであり、ツェナーダイオードＤ２は降伏し得る。ツェナーダイオードＤ２が降伏する場合、第２の時間期間Ｔ２の終わりに、Ｖ_Ｔ１＝４．２Ｖ＋４．２Ｖ－６Ｖ＝２．４Ｖ、およびＶ_Ｔ２＝６Ｖである。したがって、Ｖ_Ｔ１＝２．４Ｖ＞Ｖ_ＣＴＯ１＝１Ｖ、およびＶ_Ｔ２＝６Ｖ＞Ｖ_ＣＴＯ２＝４．８Ｖである。不足電圧比較器ＵＶ１は低レベル「０」を判定ユニット１２６に出力し、過電圧比較器ＯＶ２は高レベル「１」を判定ユニット１２６に出力する。判定ユニット１２６はＯＲ演算を実行し、高レベル「１」を出力する。したがって、セルＣＥＬＬ１とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作不能であると決定することができる。他方で、ツェナーダイオードＤ２が降伏しない場合、第２の時間期間Ｔ２の終わりに、Ｖ_Ｔ１＝０Ｖ、およびＶ_Ｔ２＝８．４Ｖである。したがって、Ｖ_Ｔ１＝０Ｖ＜Ｖ_ＣＴＯ１＝１Ｖ、およびＶ_Ｔ２＝８．４Ｖ＞Ｖ _ＣＴＯ２ ＝４．８Ｖである。不足電圧比較器ＵＶ１は高レベル「１」を判定ユニット１２６に出力し、過電圧比較器ＯＶ２は高レベル「１」を判定ユニット１２６に出力する。判定ユニット１２６はＯＲ演算を実行し、高レベル「１」を出力する。したがって、セルＣＥＬＬ１とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作不能であると決定することができる。

【0085】

セルＣＥＬＬ１とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作している場合、第２の時間期間Ｔ２の終わりに、Ｖ_Ｔ１＝４．２Ｖ、およびＶ_Ｔ２＝４．２Ｖである。したがって、Ｖ_Ｔ１＝４．２Ｖ＞Ｖ_ＣＴＯ１、およびＶ_Ｔ２＝４．２Ｖ＜Ｖ_ＣＴＯ２である。したがって、不足電圧比較器ＵＶ１および過電圧比較器ＯＶ２は両方とも、低レベル「０」を判定ユニット１２６に出力する。判定ユニット１２６はＯＲ演算を実行し、低レベル「０」を出力する。したがって、セルＣＥＬＬ１とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作していると決定することができる。

【0086】

図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃは、本発明の実施形態による、バッテリマネジメントシステム１２０におけるオープンセル検出方法５００のフローチャートを示す。図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃは、図２および図３と併せて説明される。

【0087】

一実施形態において、オープンセル検出、不足電圧検出、および過電圧検出の動作の第１のサイクルが、セルＣＥＬＬ１、セルＣＥＬＬ２、．．．、セルＣＥＬＬＮに対してこの順序で次々に実行される。プリセットされたアイドル時間期間Ｔ_ＩＤＬＥの後に、オープンセル検出、不足電圧検出、および過電圧検出の動作の第２のサイクルか開始される。その一方で、制御ユニット１２７は検出信号を伝送して、アイドル時間期間Ｔ_ＩＤＬＥにおいてプリセットされた時間間隔毎に不足電圧検出および過電圧検出の動作を実行する。したがって、制御ユニット１２７は、アイドル時間期間Ｔ_ＩＤＬＥにおいて複数回の不足電圧または過電圧検出動作を実行することができる。各不足電圧または過電圧検出動作は、不足電圧または過電圧障害が生じているかどうかを決定することができる。不足電圧障害の数Ｎ_ＵＶまたは過電圧障害の数Ｎ_ＯＶがプリセットされた数Ｎ_ＳＥＴより大きい場合、オープンセル検出、不足電圧検出、および過電圧検出の動作は再び実行され、それにより、オープンセル障害（Ｃｅｌｌ Ｔａｐ Ｏｐｅｎ、ＣＴＯ）によって引き起こされる不正確な不足電圧（ＵＶ）および過電圧（ＯＶ）結果を回避することができる。別の実施形態において、オープンセル検出動作は、第３の時間期間Ｔ３内に実行されてよく、過電圧検出動作は、第４の時間期間Ｔ４内に実行されてよく、不足電圧検出動作は、第５の時間期間Ｔ５内に実行されてよい。

【0088】

ステップ５０１において、バッテリマネジメントシステム１２０が起動される。

【0089】

ステップ５０２において、時刻ｔ１で、制御ユニット１２７は、オープンセル検出信号ＥＮを伝送する。オープンセル検出信号ＥＮは、オープンセル検出動作を実行する順序を示す。一実施形態において、オープンセル検出は、セルＣＥＬＬ１、セルＣＥＬＬ２、．．．、セルＣＥＬＬＮの順序で実行される。

【0090】

ステップ５０３において、オープンセル検出信号ＥＮによって指定された順序に従って、平衡スイッチＳＷｍは第１の時間期間Ｔ１においてオンにされ、次いで、第２の時間期間Ｔ２においてオフにされる。

【0091】

ステップ５０４において、第２の時間期間Ｔ２の終わりに、第１のスイッチＫｍおよび第３のスイッチＳ（ｍ＋１）は、オープンセル検出信号ＥＮによって示される順序に従って同時にオンにされる。

【0092】

ステップ５０５において、不足電圧比較器ＵＶｍの反転入力端子「－」は、ノードＢＡＴｍとノードＢＡＴ（ｍ－１）との間の電圧差Ｖ_Ｔｍを受け取る。不足電圧比較器ＵＶｍは、電圧差Ｖ_Ｔｍを第１のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ１と比較し、第３の時間期間Ｔ３内に比較結果を出力する。電圧差Ｖ_Ｔｍが第１のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ１以上であるときに、不足電圧比較器ＵＶｍは低レベル「０」を出力し、ステップ５０５の後にステップ５０６が続く。そうでなければ、ステップ５０５の後にステップ５０７が続く。

【0093】

ステップ５０６において、過電圧比較器ＯＶ（ｍ＋１）の非反転入力端子「＋」は、ノードＢＡＴ（ｍ＋１）とノードＢＡＴｍとの間の電圧差Ｖ_{Ｔ（ｍ＋１）}を受け取る。過電圧比較器ＯＶ（ｍ＋１）は、電圧差Ｖ_{Ｔ（ｍ＋１）}を第２のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ２と比較し、第３の時間期間Ｔ３内に比較結果を出力する。電圧差Ｖ_{Ｔ（ｍ＋１）}が第２のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ２より大きいときに、過電圧比較器ＯＶ（ｍ＋１）は高レベル「１」を出力し、ステップ５０６の後にステップ５０７が続く。そうでなければ、ステップ５０６の後にステップ５０８が続く。

【0094】

ステップ５０７において、判定ユニット１２６（たとえば、ＯＲゲートＯＲ１およびＯＲゲートＯＲ２）は、不足電圧比較器ＵＶｍによって出力された高レベル「１」に対してＯＲ演算を実行し、高レベル「１」を出力する。代替的に、判定ユニット１２６は、不足電圧比較器ＵＶｍによって出力された低レベル「０」および過電圧比較器ＯＶ（ｍ＋１）によって出力された高レベル「１」に対してＯＲ演算を実行し、高レベル「１」を出力する。判定ユニット１２６によって出力された高レベル「１」は、セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作不能であることを示す。すなわち、ＣＴＯがセルＣＥＬＬｍ内にある。次いで、ステップ５０７の後にステップ５０９が続く。

【0095】

ステップ５０８において、判定ユニット１２６（たとえば、ＯＲゲートＯＲ１およびＯＲゲートＯＲ２）は、第３の時間期間Ｔ３内に不足電圧比較器ＵＶｍによって出力された低レベル「０」および第３の時間期間Ｔ３内に過電圧比較器ＯＶ（ｍ＋１）によって出力された低レベル「０」に対してＯＲ演算を実行し、低レベル「０」を出力する。判定ユニット１２６によって出力された低レベル「０」は、セルＣＥＬＬｍとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作していることを示す。次いで、ステップ５０８の後にステップ５０９が続く。

【0096】

ステップ５０９において、第１のスイッチＫｍおよび第３のスイッチＳ（ｍ＋１）のターンオン時間の長さＴ_ＯＮ１が第３の時間期間Ｔ３より長くなった後、制御ユニット１２７は不足電圧検出信号ＥＮＡを伝送する。不足電圧検出信号ＥＮＡによって示される順序に従って不足電圧検出動作中にセルのすべてがチェックされる。

【0097】

ステップ５１０において、第２のスイッチＫＲｍは不足電圧検出信号ＥＮＡに応答してオンにされる。

【0098】

ステップ５１１において、不足電圧比較器ＵＶｍの反転入力端子「－」は、ノードＢＡＴｍとノードＢＡＴ（ｍ－１）との間の電圧差Ｖ_Ｔｍを受け取る。不足電圧比較器ＵＶｍは、電圧差Ｖ_Ｔｍを不足電圧閾値Ｖ_ＵＶと比較し、第４の時間期間Ｔ４内に比較結果を出力する。電圧差Ｖ_Ｔｍが不足電圧閾値Ｖ_ＵＶ以上であるときに、不足電圧比較器ＵＶｍは低レベル「０」を出力し、ステップ５１１の後にステップ５１２が続く。そうでなければ、ステップ５１１の後にステップ５１３が続く。

【0099】

ステップ５１２において、ＯＲゲートＯＲ３は第４の時間期間Ｔ４内に不足電圧比較器ＵＶｍから出力された低レベル「０」を受け取る。これは、セルＣＥＬＬｍの動作電圧がノーマル状態にあることを示す。次いで、ステップ５１２は、ステップ５１４に進む。

【0100】

ステップ５１３において、ＯＲゲートＯＲ３は第４の時間期間Ｔ４内に不足電圧比較器ＵＶｍから出力された高レベル「１」を受け取る。これは、セルＣＥＬＬｍの動作電圧が不足電圧状態にあることを示す。すなわち、不足電圧障害がセルＣＥＬＬｍ内に発生している。次いで、ステップ５１３は、ステップ５１４に進む。

【0101】

ステップ５１４において、第２のスイッチＫＲｍのターンオン時間の長さＴ_ＯＮ２が第４の時間期間Ｔ４より長くなった後、制御ユニット１２７は過電圧検出信号ＥＮＢを伝送する。過電圧検出信号ＥＮＢによって示される順序に従って過電圧検出動作中にセルのすべてがチェックされる。

【0102】

ステップ５１５において、過電圧比較器ＯＶｍは、過電圧検出信号ＥＮＢに応答して有効化される。

【0103】

ステップ５１６において、過電圧比較器ＯＶｍの反転入力端子「－」は、ノードＢＡＴｍとノードＢＡＴ（ｍ－１）との間の電圧差Ｖ_Ｔｍを受け取る。過電圧比較器ＯＶｍは電圧差Ｖ_Ｔｍを過電圧閾値Ｖ_ＯＶと比較し、比較結果を出力する。電圧差Ｖ_Ｔｍが過電圧閾値Ｖ_ＯＶ以下であるときに、過電圧比較器ＯＶｍは低レベル「０」を出力し、ステップ５１６の後にステップ５１７が続く。そうでなければ、ステップ５１６の後にステップ５１８が続く。

【0104】

ステップ５１７において、ＯＲゲートＯＲ４は第５の時間期間Ｔ５内に過電圧比較器ＯＶｍから出力された低レベル「０」を受け取る。これは、セルＣＥＬＬｍの動作電圧がノーマル状態にあることを示す。次いで、ステップ５１７は、ステップ５１９に進む。

【0105】

ステップ５１８において、ＯＲゲートＯＲ４は第５の時間期間Ｔ５内に過電圧比較器ＯＶｍから出力された高レベル「１」を受け取る。これは、セルＣＥＬＬｍの動作電圧が過電圧状態にあることを示す。すなわち、過電圧障害がセルＣＥＬＬｍ内に発生している。次いで、ステップ５１８は、ステップ５１９に進む。

【0106】

ステップ５１９において、ｍがＮに等しいかどうかを決定するための演算が実行される。等しくない場合、ステップ５１９の後にステップ５２０が続く。そうでなければ、ステップ５１９の後にステップ５２１が続く。

【0107】

ステップ５２０において、次のセルが選択され、この方法はステップ５０３に戻る。

【0108】

ステップ５２１において、オープンセル検出の優先度は、不足電圧検出および過電圧検出の優先度より高いので、判定ユニット１２６（ＯＲゲートＯＲ１およびＯＲゲートＯＲ２）は、第３の時間期間Ｔ３内に不足電圧比較器ＵＶｍ（ｍ＝１，２，．．．，Ｎ）および過電圧比較器ＯＶｍ（ｍ＝２，３，．．．，Ｎ）によって出力される信号（高レベル「１」または低レベル「０」）に対してＯＲ演算を実行する。演算結果が高レベル「１」である場合、これは、セルとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作不能であることを示す。すなわち、ＣＴＯがセルに生じている。次いで、ステップ５２１は、ステップ５２２に進む。演算結果が低レベル「０」である場合、これは、バッテリユニット１１０内のセルとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作していることを示し、次いでステップ５２１はステップ５２３に進む。

【0109】

ステップ５２２において、制御ユニット１２７は高レベル「１」を受け取り、オープンセルアラームを伝送する。それと同時に、制御ユニット１２７はセルを負荷および充電器から切断する。次いで、ステップ５２２はステップ５２８に進む。

【0110】

ステップ５２３において、制御ユニット１２７は低レベル「０」を受け取るが、これはバッテリユニット１１０内のセルとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作していることを示す。それと同時に、ＯＲゲートＯＲ３は、第４の時間期間Ｔ４内に不足電圧比較器ＵＶｍから受け取った信号（高レベル「１」または低レベル「０」）に対してＯＲ演算を実行する。演算結果が高レベル「１」である場合、これは、セルの動作電圧が不足電圧状態にあることを示す。すなわち、不足電圧障害がバッテリユニット１１０内のセルに発生している。次いで、ステップ５２３は、ステップ５２４に進む。演算結果が低レベル「０」である場合、これは、バッテリユニット１１０内のセルの動作電圧がノーマル状態にあることを示し、ステップ５２３はステップ５２５に進む。

【0111】

ステップ５２４において、制御ユニット１２７は高レベル「１」を受け取り、不足電圧アラームを伝送する。それと同時に、制御ユニット１２７は、不足電圧保護動作を実行する。すなわち、制御ユニット１２７は、バッテリユニット１１０内のセルを負荷から切断する。次いで、ステップ５２４はステップ５２８に進む。

【0112】

ステップ５２５において、ＯＲゲートＯＲ４は、第５の時間期間Ｔ５内に過電圧比較器ＯＶｍから受け取った信号（高レベル「１」または低レベル「０」）に対してＯＲ演算を実行する。演算結果が高レベル「１」である場合、これは、バッテリユニット１１０内のセルの動作電圧が過電圧状態にあることを示す。すなわち、過電圧障害がセル内に発生している。次いで、ステップ５２５は、ステップ５２６に進む。演算結果が低レベル「０」である場合、これは、バッテリユニット１１０内のセルの動作電圧がノーマル状態にあることを示し、ステップ５２５はステップ５２７に進む。

【0113】

ステップ５２６において、制御ユニット１２７は高レベル「１」を受け取り、過電圧アラームを伝送する。それと同時に、制御ユニット１２７は、過電圧保護動作を実行する。すなわち、制御ユニット１２７は、バッテリユニット１１０内のセルを充電器から切断する。次いで、ステップ５２６はステップ５２８に進む。

【0114】

ステップ５２７において、判定ユニット１２６（ＯＲゲートＯＲ１およびＯＲゲートＯＲ２）、ＯＲゲートＯＲ３およびＯＲゲートＯＲ４の演算結果は、高レベル「１」である。制御ユニット１２７は、バッテリユニット１１０内のセルの動作電圧がノーマル状態にあると決定する。すなわち、バッテリユニット１１０内のセルとバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続は動作しており、セルの動作電圧はノーマル状態にある。次いで、ステップ５２７は、ステップ５２８に進む。

【0115】

ステップ５２８において、オープンセル検出、不足電圧検出、および過電圧検出の第１のサイクルが完了した後、プリセットされたアイドル時間期間Ｔ_ＩＤＬＥに入る。制御ユニット１２６は、アイドル時間期間Ｔ_ＩＤＬＥ内のプリセットされた時間間隔（たとえば、２５６ｍｓ）毎に不足電圧検出信号ＥＮＡを伝送する。

【0116】

ステップ５２９において、第２のスイッチＫＲｍは各不足電圧検出信号ＥＮＡに応答してオンにされる。

【0117】

ステップ５３０において、不足電圧比較器ＵＶｍの反転入力端子「－」は、ノードＢＡＴｍとノードＢＡＴ（ｍ－１）との間の電圧差Ｖ_Ｔｍを受け取る。不足電圧比較器ＵＶｍは、電圧差Ｖ_Ｔｍを不足電圧閾値Ｖ_ＵＶと比較し、第６の時間期間Ｔ６内に比較結果を出力する（図３には示されていない。第６の時間期間Ｔ６は電圧差Ｖ_Ｔｍと不足電圧閾値Ｖ_ＵＶとの間の比較を完了し、比較結果を出力するように各不足電圧比較器ＵＶｍを有効化するための期間である）。電圧差Ｖ_Ｔｍが不足電圧閾値Ｖ_ＵＶ以上であるときに、不足電圧比較器ＵＶｍは低レベル「０」を出力し、ステップ５３０の後にステップ５３１が続く。そうでなければ、ステップ５３０の後にステップ５３２が続く。

【0118】

ステップ５３１において、ＯＲゲートＯＲ３は第６の時間期間Ｔ６内に不足電圧比較器ＵＶｍによって出力された低レベル「０」を受け取る。これは、セルＣＥＬＬｍの動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬｍ}がノーマル状態にあることを示す。次いで、ステップ５３１は、ステップ５３３に進む。

【0119】

ステップ５３２において、ＯＲゲートＯＲ３は第６の時間期間Ｔ６内に不足電圧比較器ＵＶｍによって出力された高レベル「１」を受け取る。これは、セルＣＥＬＬｍの動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬｍ}が不足電圧状態にあることを示す。すなわち、不足電圧障害がセルＣＥＬＬｍ内に発生している。次いで、ステップ５３２は、ステップ５３３に進む。

【0120】

ステップ５３３において、第２のスイッチＫＲｍのターンオン時間の長さＴ_ＯＮ３が第６の時間期間Ｔ６より長くなった後、制御ユニット１２７は過電圧検出信号ＥＮＢを伝送する。過電圧検出信号ＥＮＢによって示される順序に従って過電圧検出動作中にセルのすべてがチェックされる。

【0121】

ステップ５３４において、過電圧比較器ＯＶｍは、過電圧検出信号ＥＮＢに応答して有効化される。

【0122】

ステップ５３５において、過電圧比較器ＯＶｍ（ｍ＝２，３，．．．，Ｎ）の反転入力端子「－」は、ノードＢＡＴｍとノードＢＡＴ（ｍ－１）との間の電圧差Ｖ_Ｔｍを受け取る。第７の時間期間Ｔ７において、過電圧比較器ＯＶｍは電圧差Ｖ_Ｔｍを過電圧閾値Ｖ_ＯＶと比較し、比較結果を出力する。第７の時間期間Ｔ７（図３には示されていない）は電圧差Ｖ_Ｔｍと過電圧閾値Ｖ_ＯＶとの間の比較を完了し、比較結果を出力するように各過電圧比較器ＯＶｍ（ｍ＝１，２，．．．，Ｎ）を有効化するための期間である。電圧差Ｖ_Ｔｍが過電圧閾値Ｖ_ＯＶ以下であるときに、過電圧比較器ＯＶｍは低レベル「０」を出力し、ステップ５３５の後にステップ５３６が続く。そうでなければ、ステップ５３５の後にステップ５３７が続く。

【0123】

ステップ５３６において、ＯＲゲートＯＲ４は第７の時間期間Ｔ７内に過電圧比較器ＯＶｍから出力された低レベル「０」を受け取る。これは、セルＣＥＬＬｍの動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬｍ}がノーマル状態にあることを示す。次いで、ステップ５３６は、ステップ５３８に進む。

【0124】

ステップ５３７において、ＯＲゲートＯＲ４は第７の時間期間Ｔ７内に過電圧比較器ＯＶｍから出力された高レベル「１」を受け取る。これは、セルＣＥＬＬｍの動作電圧Ｖ_{ＣＥＬＬｍ}が過電圧状態にあることを示す。すなわち、過電圧障害がセルＣＥＬＬｍ内に発生している。次いで、ステップ５３７は、ステップ５３８に進む。

【0125】

ステップ５３８において、ｍがＮに等しいかどうかを決定するための演算が実行される。等しくなければ、ステップ５３８は、ステップ５３９に進む。そうでなければ、ステップ５３８はステップ５４０に進む。

【0126】

ステップ５３９において、バッテリユニット１１０内の次のセルが選択され、方法５００はステップ５２９に戻る。

【0127】

ステップ５４０において、ＯＲゲートＯＲ３は第６の時間期間Ｔ６内に不足電圧比較器のすべてによって出力された信号（高レベル「１」または低レベル「０」）を受け取り、ＯＲ演算を実行する。演算結果が高レベル「１」である場合、これは、バッテリユニット１１０内のセルの動作電圧が不足電圧状態にあることを示す。すなわち、不足電圧障害がバッテリユニット１１０内のセルに発生している。次いで、ステップ５４０は、ステップ５４１に進む。演算結果が低レベル「０」である場合、これは、バッテリユニット１１０内のセルの動作電圧がノーマル状態にあることを示し、ステップ５４０はステップ５４２に進む。

【0128】

ステップ５４１において、不足電圧障害の数Ｎ_ＵＶは１つ増やされ、不足電圧障害の更新された数Ｎ_ＵＶ’が得られる。次いで、ステップ５４１は、ステップ５４５に進む。

【0129】

ステップ５４２において、ＯＲゲートＯＲ４は第７の時間期間Ｔ７内に過電圧比較器のすべてから出力された信号（高レベル「１」または低レベル「０」）を受け取り、ＯＲ演算を実行する。演算結果が高レベル「１」である場合、これは、バッテリユニット１１０内のセルの動作電圧が過電圧状態にあることを示す。すなわち、過電圧障害がバッテリユニット１１０内のセルに発生している。次いで、ステップ５４２は、ステップ５４３に進む。演算結果が低レベル「０」である場合、これは、バッテリユニット１１０内のセルの動作電圧がノーマル状態にあることを示し、ステップ５４２はステップ５４４に進む。

【0130】

ステップ５４３において、過電圧障害の数Ｎ_ＯＶは１つ増やされ、過電圧障害の更新された数Ｎ_ＯＶ’が得られる。次いで、ステップ５４３は、ステップ５４５に進む。

【0131】

ステップ５４４において、ＯＲゲートＯＲ３およびＯＲゲートＯＲ４の演算結果は、低レベル「０」である。これは、バッテリユニット１１０内のセルの動作電圧がノーマル状態にあることを示す。次いで、ステップ５４４は、ステップ５４５に進む。

【0132】

ステップ５４５において、アイドル時間期間Ｔ_ＩＤＬＥに入ってからの時間の長さＴ_ＯＮ４はアイドル時間期間Ｔ_ＩＤＬＥより長いかどうかが決定される。そうであれば、ステップ５４５の後にステップ５４７が続く。そうでなければ、ステップ５４５の後にステップ５４６が続く。

【0133】

ステップ５４６において、不足電圧障害の数Ｎ_ＵＶ’または過電圧障害の数Ｎ_ＯＶ’がプリセットされた数Ｎ_ＳＥＴより大きいかどうかを決定するための演算が実行される。大きければ、ステップ５４６の後にステップ５４７が続く。そうでなければ、ステップ５４６の後にステップ５４８が続く。

【0134】

ステップ５４７において、方法５００はステップ５０２に戻り、オープンセル検出、不足電圧検出、および過電圧検出の次のサイクルが開始する。

【0135】

ステップ５４８において、最後の不足電圧検出信号ＥＮＡが伝送された後の時間の長さがプリセットされた時間間隔を超えているかどうかが決定される。そうであれば、ステップ５４８の後にステップ５４９が続く。そうでなければ、プリセットされた時間間隔（２５６ｍｓ）を超えるまで時間は測定され続け、記録される。

【0136】

ステップ５４９において、方法５００はステップ５２８に戻る。すなわち、不足電圧検出および過電圧検出の次のサイクルが開始する。

【0137】

図６は、本発明の実施形態による、オープンセル検出方法６００のフローチャートを示す。図６は、図１と併せて説明されている。

【0138】

ステップ６０１において、制御ユニット１２７は、オープンセル検出信号ＥＮを伝送する。

【0139】

ステップ６０２において、オープンセル検出信号ＥＮに従って第１の平衡ユニット１２２＿１が第１の時間期間Ｔ１において有効化され、次いで、第２の時間期間Ｔ２において無効化される。

【0140】

ステップ６０３において、第２の時間期間Ｔ２の終わりに、第１の不足電圧比較ユニット１２４＿１および第２の過電圧比較ユニット１２５＿２は、オープンセル検出信号ＥＮに従って第３の時間期間Ｔ３において同時に有効化される。

【0141】

ステップ６０４において、第３の時間期間Ｔ３に、第１の不足電圧比較ユニット１２４＿１は、受け取った電圧を第１のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ１と比較し、第１の比較結果を出力する。

【0142】

ステップ６０５において、第３の時間期間Ｔ３に、第２の過電圧比較ユニット１２５＿２は、受け取った電圧を第２のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ２と比較し、第２の比較結果を出力する。第２のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ２は、第１のオープンセル閾値Ｖ_ＣＴＯ１よりも大きい。

【0143】

ステップ６０６において、判定ユニット１２６は、第１の比較結果および第２の比較結果に基づき第１のバッテリユニット１１０＿１とバッテリマネジメントシステム１２０との間の接続が動作不能であるかどうかを決定する。

【0144】

前記の説明および図面は、本発明の実施形態を表しているが、付属の請求項において定められているような本発明の原理の精神および範囲から逸脱することなく様々な追加、修正、および置換を行えることは理解されるであろう。当業者であれば、本発明は、本発明の原理から逸脱することなく特定の環境および動作要件に特に適合される、本発明を実施する際に使用される形態、構造、配置構成、割合、材料、要素、およびコンポーネントの多くの修正、および他のものとともに使用され得ることを理解するであろう。したがって、本発明で開示されている実施形態は、すべての点において例示的および非制限的であると考えるべきであり、本発明の範囲は付属の請求項およびそれ法的に同等であるものにより示され、前記の説明に限定されない。

【符号の説明】

【0145】

１００ オープンセル検出システム
１１０ バッテリユニット
１１０＿ｎ 第ｎのバッテリユニット
１１０＿１ 第１のバッテリユニット
１１０＿２ 第２のバッテリユニット
１１０＿Ｎ 第Ｎのバッテリユニット
１２０ バッテリマネジメントシステム
１２１ フィルタユニット
１２１＿１ 第１のフィルタユニット
１２１＿２ 第２のフィルタユニット
１２１＿Ｎ 第Ｎのフィルタユニット
１２１＿ｎ フィルタユニット
１２２ 平衡ユニット
１２２＿１ 第１の平衡ユニット
１２２＿２ 第２の平衡ユニット
１２２＿Ｎ 第Ｎの平衡ユニット
１２２＿ｎ 平衡ユニット
１２３ 保護ユニット
１２３＿１ 保護ユニット
１２３＿２ 保護ユニット
１２３＿Ｎ 保護ユニット
１２３＿ｎ 保護ユニット
１２４ 不足電圧比較ユニット
１２４＿１ 第１の不足電圧比較ユニット
１２４＿２ 第２の不足電圧比較ユニット
１２４＿Ｎ 第Ｎの不足電圧比較ユニット
１２４＿ｎ 不足電圧比較ユニット
１２５ 過電圧比較ユニット
１２５＿ｍ 第ｍの過電圧比較ユニット
１２５＿ｎ 過電圧比較ユニット
１２６ 判定ユニット
１２７ 制御ユニット
４ オープンセル検出システム
４００ 回路図
５００ オープンセル検出方法
６００ オープンセル検出方法

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】