バッテリセルと外部回路とを接続するワイヤの断線の検出
【課題】断線を検出するために電圧差に頼るのは、不正確であったり、または信頼できなかったりすることがある。また、ワイヤに印加されている電圧を複数回測定する必要があるので、効率も悪い。
【解決手段】バッテリに接続されたワイヤの断線を検出するデバイスであって、第１のピンおよび第２のピンを有する。第１のピンは、接続回路を通してバッテリセルの正端子に接続される。第２のピンは、接続回路を通してバッテリセルの負端子に接続される。接続回路とバッテリセルとの間のワイヤが断線すると、接続回路を通る電流の経路が変化し、第１のピンと第２のピンとの間の検出電圧が変化して、経路が変化していることを示す。
【解決手段】バッテリに接続されたワイヤの断線を検出するデバイスであって、第１のピンおよび第２のピンを有する。第１のピンは、接続回路を通してバッテリセルの正端子に接続される。第２のピンは、接続回路を通してバッテリセルの負端子に接続される。接続回路とバッテリセルとの間のワイヤが断線すると、接続回路を通る電流の経路が変化し、第１のピンと第２のピンとの間の検出電圧が変化して、経路が変化していることを示す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、バッテリセルと外部回路とを接続するワイヤの断線の検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池や鉛酸バッテリなどの各種のバッテリがある。１つのバッテリは、複数のバッテリセルを有することができる。各バッテリセルは、通常、充電、放電またはバランシングなどの目的のために外部回路に接続される。バッテリセルと外部回路とを接続するワイヤは、充電、放電またはバランシング中に、偶然断線することがあり、バッテリの不均衡状態をもたらして、バッテリ全体を損傷することがある。このようなことから、断線を検出することは重要である。
【０００３】
断線を検出する従来の解決手段は、複数回の電圧測定から得られる電圧差に頼っている。例えば、バッテリセルＢＡＴ１に接続されたワイヤＬ１に印加されている電圧が、１回目にＶ１、２回目にＶ２と測定され、電圧Ｖ１とＶ２との電圧差ΔＶが２００ｍＶなどの閾値を超える場合、ワイヤＬ１は断線していると見なされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、測定される電圧差は、例えば雑音または振動などの外部環境からの干渉／影響にさらされている。それ故、断線を検出するために電圧差に頼るのは、不正確であったり、または信頼できなかったりすることがある。また、ワイヤに印加されている電圧を複数回測定する必要があるので、効率も悪い。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態におけるバッテリに接続されたワイヤの断線を検出するデバイスは、第１のピンおよび第２のピンを有する。第１のピンは、接続回路を通してバッテリセルの正端子に接続される。第２のピンは、接続回路を通してバッテリセルの負端子に接続される。接続回路とバッテリセルとの間のワイヤが断線すると、接続回路を通る電流の経路が変化し、第１のピンと第２のピンとの間の検出電圧が変化して、経路の変化を示す。
【０００６】
特許請求の範囲に記載する発明に関する実施形態の特徴および利点は、図面を参照した以下の詳細説明が進むに連れて、明らかになるであろう。すべての図面において、同じ符号は、同じ要素を表している。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態による断線検出チップを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による断線検出回路を示す図である。
【図３】本発明の別の実施形態による断線検出回路を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による断線検出システムを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による、バッテリの断線検出方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。本発明について、これらの実施形態に関して説明するが、本発明をこれらの実施形態に限定するつもりはないことが理解されるであろう。それどころか、本発明は、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の精神および範囲内に含みうる代替形態、変更形態、および均等物を包含することを意図している。
【０００９】
本発明による実施形態は、断線検出のためのデバイス、回路および方法を提供する。一実施形態では、バッテリに接続されたワイヤの断線を検出するデバイスは、第１のピンおよび第２のピンを有する。第１のピンは、接続回路を通してバッテリセルの正端子に接続される。第２のピンは、接続回路を通してバッテリセルの負端子に接続される。接続回路とバッテリセルとの間のワイヤが断線すると、接続回路を通る電流の経路が変化し、第１のピンと第２のピンとの間の検出電圧が変化して、経路の変化を示す。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態による断線検出チップ１００を示す。図１の例では、チップ１００は、接続回路１２０を通してバッテリ１１０に接続されている。接続回路１２０は、複数のワイヤを介してバッテリ１１０内の複数のバッテリセルに接続されている。バッテリ１１０は、リチウムイオン電池または鉛酸バッテリでもよいが、これらに限定されない。一実施形態では、チップ１００は、１つを超えるピンを有し、それらのピンの中のチップ１００の第１のピンは、接続回路１２０を通してバッテリ１１０内の１つのバッテリセルの正端子に接続され、第２のピンは、接続回路１２０を通してバッテリ１１０内のそのバッテリセルの負端子に接続される。一実施形態では、チップ１００は、セレクタ１３０、断線検出モジュール１４０、増幅器１５０、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ１６０、およびマイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）１７０を有する。
【００１１】
セレクタ１３０は、接続回路１２０に接続されており、断線検出のために１つのバッテリセルを選択する。断線検出モジュール１４０は、セレクタ１３０に接続されており、指定の時間長、接続回路１２０を通してほぼ一定の電流を生成する。（以下、ほぼ一定の電流については、単に定電流と呼ぶこともある。「ほぼ一定の電流」という表現を使用しているのは、断線でないときに断線と誤って示すほど変化が大きくない限り、電流のある程度の変化は許容されることを意味している）。本発明の実施形態によれば、接続回路１２０の状態が変化すると、接続回路１２０を通る定電流の電流経路が変化する。具体的には、接続回路１２０のワイヤが万一にも断線（例えば、切断または損傷）したら、電流経路が変化する。定電流の電流経路の変化は、選択されたバッテリセルに接続されたピンとピンの間で測定される検出電圧に変化をもたらす。以下でさらに説明するように、選択されたバッテリセルに接続されたワイヤが断線しているか否かを判定するために、検出電圧の測定を１回行うだけでよい。このように、従来技術とは対照的に、複数回の測定は必要ない。
【００１２】
増幅器１５０は、セレクタ１３０に接続されており、検出電圧を増幅する。Ａ／Ｄコンバータ１６０は、増幅器１５０に接続されており、増幅された検出電圧をアナログからデジタル電圧読み取り値に変換する。ＭＣＵ１７０は、セレクタ１３０と、断線検出モジュール１４０と、Ａ／Ｄコンバータ１６０に接続されており、デジタル電圧読み取り値を指定の範囲と比較する。電圧読み取り値が指定範囲外の場合、接続回路１２０の中に断線状態が存在する。一実施形態では、各バッテリセルの動作電圧範囲に応じて、範囲が指定される。一実施形態では、ＭＣＵ１７０は、電圧読み取り値を格納するためのメモリ１７１をさらに有する。一実施形態では、メモリ１７１は、接続回路１２０の状態情報を示す状態フラグを格納するためのフラグレジスタ１７２をさらに有する。一実施形態では、フラグレジスタ１７２は、複数のビットを有し、フラグレジスタ１７２の各ビットは、接続回路１２０の１本のワイヤに対応し、それぞれのワイヤの状態を表す。あるワイヤに対応するビットがある値の場合、そのワイヤは断線していると見なされ、そうでない場合、ワイヤは十分に機能していると見なされる。
【００１３】
有利なことに、チップ１００は、たった１回の測定によって、接続回路１２０のワイヤのそれぞれの状態を判定するので、従来の検出方法より効率的に動作する。また、断線を判定するために、比較的広い範囲を指定して、適用することができる。それ故、従来の技術に比べて、チップ１００は、より正確に断線を検出でき、外部環境から従来技術ほど強い影響を受けない。それ故、チップ１００の方が、バッテリ１１０を損傷からうまく保護する。
【００１４】
図２は、本発明の一実施形態による断線検出回路２００を示す。図１と同じ符号の要素は、同様の機能を有する。図２の例では、チップ１００は、複数のピンＰ２０〜Ｐ２５を有する。バッテリ１１０は、直列に接続されたバッテリセル２１１〜２１５を有する。一実施形態では、各バッテリセルの動作電圧範囲は、約０〜約５Ｖである。接続回路１２０は、バッテリセル２１１〜２１５にそれぞれワイヤＬ０〜Ｌ５を介して並列に接続されたコンデンサＣ１〜Ｃ５を有する。ワイヤＬ０〜Ｌ５のそれぞれは、例えば抵抗Ｒ０〜Ｒ５などの抵抗にそれぞれ接続されている。一実施形態では、コンデンサＣ１〜Ｃ５のそれぞれの容量は、約０．１μである。
【００１５】
セレクタ１３０は、接続回路１２０に接続されている。図２の例では、セレクタ１３０は、第１のスイッチＳＰ１〜ＳＰ５および第２のスイッチＳＮ１〜ＳＮ５を有する。第１のスイッチＳＰ１〜ＳＰ５の各第１の端子は、接続回路１２０を介して、バッテリセル２１１〜２１５のそれぞれの正端子に接続されている。第１のスイッチＳＰ１〜ＳＰ５の各第２の端子は、増幅器１５０に接続されている。第２のスイッチＳＮ１〜ＳＮ５の各第１の端子は、接続回路１２０を介してバッテリセル２１１〜２１５のそれぞれの負端子に接続されている。第２のスイッチＳＮ１〜ＳＮ５の各第２の端子は、増幅器１５０に接続されている。図２の例では、第１のスイッチＳＰ１〜ＳＰ５の第２の端子と増幅器１５０との結合ノードを、第１のノードＢＡＴＰと呼び、第２のスイッチＳＮ１〜ＳＮ５の各第２の端子と増幅器１５０との結合ノードを、第２のノードＢＡＴＮと呼んでいる。
【００１６】
断線検出モジュール１４０は、おのおのがそれぞれのソース電流を生成する２つの電流ソース２４１Ｐ、２４１Ｎと、おのおのがそれぞれのシンク電流を生成する２つの電流シンク２４２Ｐ、２４２Ｎとを有する。一実施形態では、ソース電流およびシンク電流は、それぞれ約５００μＡである。電流ソース２４１Ｐ、２４１Ｎの電力端子は、電源装置ＶＣＣに接続されている。電流ソース２４１Ｐ、２４１Ｎの制御端子は、ＡＮＤゲートＧ２１を通して、第１の制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ１および第２の制御信号ＳＮＩ＿Ｍ１を受け取る。電流シンク２４２Ｐ、２４２Ｎのグランド端子は、接地されている。電流シンク２４２Ｐ、２４２Ｎの制御端子は、ＡＮＤゲートＧ２２を通して、第１の制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ１を受け取り、反転ゲートＧ２３およびＡＮＤゲートＧ２２を通して、第２の制御信号ＳＮＩ＿Ｍ１を受け取る。電流ソース２４１Ｐと電流シンク２４２Ｐの出力端子は、第１のノードＢＡＴＰに接続されている。電流ソース２４１Ｎと電流シンク２４２Ｎの出力端子は、第２のノードＢＡＴＮに接続されている。
【００１７】
増幅器１５０は、セレクタ１３０に接続されている。一実施形態では、増幅器１５０は、第１の演算増幅器２５１および第２の演算増幅器２５２を有する。第１の演算増幅器２５１の非反転入力端子は、抵抗Ｒ７を通して第１のノードＢＡＴＰに接続されている。第１の演算増幅器２５１の反転入力端子は、抵抗Ｒ８を通して第２のノードＢＡＴＮに接続されるとともに、抵抗Ｒ９を通して第１の演算増幅器２５１の出力端子にも接続されていて、負帰還を提供する。第２の演算増幅器２５２の非反転入力端子は、電圧信号ＶＲ＿０３Ｖを受け取る。一実施形態では、電圧信号ＶＲ＿０３Ｖは、約０．３Ｖの電圧を有する。第２の演算増幅器２５２の反転入力端子は、抵抗Ｒ１０を通して第１の演算増幅器２５１の非反転入力端子に接続されるとともに、第２の演算増幅器２５２の出力端子にも接続されていて、負帰還を提供する。図２の例の場合、抵抗Ｒ７とＲ８の電気抵抗は、互いに等しく、抵抗Ｒ９とＲ１０の電気抵抗も、互いに等しい。抵抗Ｒ８の電気抵抗と抵抗Ｒ９の電気抵抗の比は、約２：１である。第１の演算増幅器２５１と第２の演算増幅器２５２の出力端子は、Ａ／Ｄコンバータ１６０に接続されている。Ａ／Ｄコンバータ１６０は、ＭＣＵ１７０にも接続されている。
【００１８】
図１に関して述べたように、セレクタ１３０は、バッテリセル２１１〜２１５の中から１つのターゲットバッテリセルを選択する。断線検出モジュール１４０は、定電流を生成する。接続回路１２０は、ターゲットバッテリセルに接続された接続回路１２０の状態に基づいて、異なる電流経路を定電流に提供する。接続回路１２０は、さらに検出電圧を生成する。この検出電圧は、定電流の電流経路に基づいて決まる。増幅器１５０は、検出電圧を処理する。Ａ／Ｄコンバータ１６０は、検出電圧に基づいて電圧読み取り値を出力する。ＭＣＵ１７０は、電圧読み取り値を例えば電圧０〜５Ｖなどの範囲と比較し、それによって接続回路１２０の状態を判定する。より具体的には、ターゲットバッテリセルに関する検出電圧が指定範囲外の場合は、断線状態を示している。逆に、検出電圧が指定範囲内の場合は、接続状態を示している。従って、検出電圧が指定範囲内の値から指定範囲外の値に変化したら、断線状態を示すであろう。一実施形態では、ＭＣＵ１７０は、フラグレジスタ１７２に状態フラグ（例えば、対応するビット）をさらに設定して、接続回路１２０の状態を表す。一実施形態では、フラグレジスタ１７２の各ビットは、ワイヤが接続されていることを表すデフォルト値ゼロ（０）に設定される。ターゲットバッテリセルに関して、Ａ／Ｄコンバータ１６０から出力される電圧読み取り値が指定範囲外で、接続回路１２０のワイヤが断線していることを示している場合、そのワイヤに対応する状態フラグは、値イチ（１）に再設定され、そのワイヤが断線状態であることを示す。そうでない場合、状態フラグは、デフォルト値から変更されない。
【００１９】
より具体的には、一実施形態では、バッテリセル２１１〜２１５は、バッテリの一端から他端まで（例えば、図２の方向で下から上へ）続けて、断線検出のために選択される。図２の例では、断線検出プロセスの最初の段階において、ワイヤＬ０、Ｌ１の状態を検出するために、セレクタ１３０によって、第１のスイッチＳＰ１および第２のスイッチＳＮ１のスイッチが入れられると、バッテリセル２１１が選択される。従って、ピンＰ２１は、前述の第１のピンの役割を果たし、ピンＰ２０は、前述の第２のピンの役割を果たす。電流ソース２４１Ｐ、２４１Ｎは、第１の制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ１と第２の制御信号ＳＮＩ＿Ｍ１の両方とも指定の電圧レベル（例えば、高い電圧レベル）に設定されると、例えばそれぞれ約５００μＡなどのソース電流をそれぞれ供給する。
【００２０】
ワイヤＬ０とＬ１の両方ともバッテリセル２１１に接続されていると仮定すると、電流ソース２４１Ｐ、２４１Ｎから供給されるソース電流は、抵抗Ｒ０およびＲ１をそれぞれ通って流れる。それ故、ソース電流のソース前にバッテリセル２１１のセル電圧に等しかったコンデンサＣ１の電圧は、ソース後も変化しないであろう。従って、ピンＰ２０とピンＰ２１との間の検出電圧も変化しない。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）内である。従って、ＭＣＵ１７０は、フラグレジスタ１７２のワイヤＬ０、Ｌ１に対応する状態フラグを再設定しない。
【００２１】
ワイヤＬ０が断線していて、ワイヤＬ１はバッテリセル２１１に接続されていると仮定すると、電流ソース２４１Ｎからのソース電流は、コンデンサＣ１を流れ、コンデンサＣ１を放電する。コンデンサＣ１の放電の結果として、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、それ相応に変化する。例えば、ソース電流が５００μＡ、コンデンサＣ１の容量が０．１μ、バッテリセル２１１のセル電圧が４Ｖの場合、コンデンサＣ１の両端間の電圧は、２ｍｓ間の放電後、約４Ｖから約−６Ｖに変化することになる。その結果として、第２のノードＢＡＴＮの電圧レベルは、第１のノードＢＡＴＰの電圧レベルより高くなるであろう。第２の演算増幅器２５２の非反転入力端子の電圧信号ＶＲ＿０３Ｖに起因して、第１の演算増幅器２５１と第２の演算増幅器２５２の出力端子間の電圧差は、約−０．３Ｖになる。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、約−０．６Ｖになる。ＭＣＵ１７０は、電圧読み取り値を指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）と比較する。Ａ／Ｄコンバータ１６０の出力はその範囲外なので、フラグレジスタ１７２のワイヤＬ０に対応する状態フラグは１に設定され、ワイヤＬ０が断線していることを表す一方で、ワイヤＬ１に対応する状態フラグは、そのデフォルト値に設定されたままである。
【００２２】
ワイヤＬ１が断線していて、ワイヤＬ０はバッテリセル２１１に接続されていると仮定すると、電流ソース２４１Ｐから供給されるソース電流は、コンデンサＣ１を充電する一方で、コンデンサＣ２を放電する。コンデンサＣ１の充電の結果として、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、それ相応に変化する。例えば、ソース電流が５００μＡ、コンデンサＣ１の容量が０．１μ、バッテリセル２１１のセル電圧が１Ｖの場合、コンデンサＣ１の両端間の電圧は、２ｍｓ間の充電後、約１Ｖから約６Ｖに変化することになる。それ故、第１の演算増幅器２５１と第２の演算増幅器２５２の出力端子間の電圧差は、約３Ｖになる。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、約６Ｖになる。ＭＣＵ１７０は、電圧読み取り値を指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）と比較する。電圧読み取り値はその範囲外なので、フラグレジスタ１７２のワイヤＬ１に対応する状態フラグは１に設定され、ワイヤＬ１が断線していることを表す一方で、ワイヤＬ０に対応する状態フラグは、そのデフォルト値に設定されたままである。
【００２３】
ワイヤＬ０、Ｌ１の両方とも断線していると仮定すると、ソース電流は、コンデンサＣ１を流れない。それ故、コンデンサＣ１の電圧は変化しない。従って、ピンＰ２０とピンＰ２１との間の検出電圧も変化しない。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）内にある。従って、ＭＣＵ１７０は、フラグレジスタの１７２のワイヤＬ０、Ｌ１に対応する状態フラグを再設定しない。チップ１００が、ワイヤＬ０、Ｌ１の断線状態を検出し損なったように見えるかもしれないが、そんなことはない。ワイヤＬ０、Ｌ１の断線状態は、以下に述べる、断線検出プロセスの次の段階で検出されることになる。
【００２４】
断線検出プロセスの次の段階において、ワイヤＬ１、Ｌ２の状態を検出するために、セレクタ１３０によって、第１のスイッチＳＰ２および第２のスイッチＳＮ２がスイッチを入れられると、バッテリセル２１２が選択される。従って、ピンＰ２２は、前述の第１のピンの役割を果たし、ピンＰ２１は前述の第２のピンの役割を果たす。電流シンク２４２Ｐ、２４２Ｎは、第１の制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ１が第１の指定（高い）電圧レベルに設定され、第２の制御信号ＳＮＩ＿Ｍ１が第２の指定（第１より低い）電圧レベルに設定されると、例えばそれぞれ約５００μＡなどのそれぞれのシンク電流を供給する。
【００２５】
ワイヤＬ１とＬ２の両方ともバッテリセル２１２に接続されていると仮定すると、電流シンク２４２Ｐ、２４２Ｎから供給されるシンク電流は、抵抗Ｒ２およびＲ１をそれぞれ通って流れる。それ故、シンク電流のシンク前にバッテリセル２１２のセル電圧に等しかったコンデンサＣ２の電圧は、シンク後も変化しないであろう。従って、ピンＰ２２とピンＰ２１との間の検出電圧も変化しない。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）内である。従って、ＭＣＵ１７０は、フラグレジスタ１７２のワイヤＬ１、Ｌ２に対応する状態フラグを再設定しない。
【００２６】
ワイヤＬ０はバッテリセル２１１に接続され、ワイヤＬ１が断線、ワイヤＬ２はバッテリセル２１２に接続されていると仮定すると、電流シンク２４２Ｎから供給されるシンク電流は、コンデンサＣ１、Ｃ２を流れ、コンデンサＣ１を放電する一方で、コンデンサＣ２を充電する。上述のように、検出のためにバッテリセル２１１が選択された前段階の断線検出プロセスにおいて、コンデンサＣ２は放電されている。バッテリセル２１２が選択されると、前段階の検出プロセス中の放電から生じたコンデンサＣ２の電圧変化は、現段階のプロセス中の充電によって補償されるであろう。すなわち、コンデンサＣ２の両端間の電圧は、正常に戻り、シンク電流のシンク前のバッテリセル２１１の電圧に等しい。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）内である。従って、ＭＣＵ１７０は、フラグレジスタ１７２のワイヤＬ１、Ｌ２に対応する状態フラグを再設定しない。ワイヤＬ１の断線状態は、バッテリセル２１２が選択される時には検出されないであろうが、前段階の断線検出プロセスでバッテリセル２１１が選択された時に、検出されているであろう。ワイヤＬ１に対応する状態フラグは、１に設定されて断線状態を表しており、再設定されない。
【００２７】
ワイヤＬ０とＬ１の両方とも断線しており、ワイヤＬ２はバッテリセル２１２に接続されていると仮定すると、シンクソース２４２ＮがコンデンサＣ２を充電するであろう。ワイヤＬ０とＬ１の両方とも断線していると、上述のように、バッテリセル２１１が選択されている時、この状態は検出されない。しかし、ワイヤＬ１の状態は、バッテリセル２１２が選択されている時、首尾よく検出される。より具体的には、コンデンサＣ２の充電の結果として、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、それ相応に変化する。例えば、シンク電流が５００μＡ、コンデンサＣ２の容量が０．１μ、バッテリセル２１２のセル電圧が約１Ｖの場合、コンデンサＣ２の両端間の電圧は、２ｍｓ間の充電後、約１Ｖから約６Ｖに変化することになる。それ故、第１の演算増幅器２５１と第２の演算増幅器２５２の出力端子間の電圧差は、約３Ｖになる。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、約６Ｖになる。ＭＣＵ１７０は、電圧読み取り値を指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）と比較する。Ａ／Ｄコンバータ１６０からの出力がその範囲外なので、フラグレジスタ１７２の適切な状態フラグを１に再設定し、ワイヤＬ１が断線していることを表す。ワイヤＬ１の状態検出後、ワイヤＬ０の状態をそれに応じて判定することができる。
【００２８】
ワイヤＬ０、Ｌ１は、バッテリセル２１１に接続されており、ワイヤＬ２が、断線していると仮定すると、電流シンク２４２Ｐからのシンク電流がコンデンサＣ２、Ｃ３に流れ、コンデンサＣ２を放電する一方で、コンデンサＣ３を充電するであろう。コンデンサＣ２の放電の結果として、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、それ相応に変化する。例えば、シンク電流が５００μＡ、コンデンサＣ２の容量が０．１μ、バッテリセル２１２のセル電圧が４Ｖの場合、コンデンサＣ２の両端間の電圧は、２ｍｓ間の放電後、約４Ｖから約−６Ｖに変化することになる。その結果として、第２のノードＢＡＴＮの電圧レベルは、第１のノードＢＡＴＰの電圧レベルより高くなるであろう。第２の演算増幅器２５２の非反転入力端子における電圧信号ＶＲ＿０３Ｖに起因して、第１の演算増幅器２５１と第２の演算増幅器２５２の出力端子間の電圧差は、約−０．３Ｖになる。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、約−０．６Ｖになる。ＭＣＵ１７０は、電圧読み取り値を指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）と比較する。Ａ／Ｄコンバータ１６０の出力がその範囲外なので、フラグレジスタ１７２の適切な状態フラグを１に再設定し、ワイヤＬ２が断線していることを表す。
【００２９】
同様に、適切な第１のスイッチＳＰ３、ＳＰ４またはＳＰ５と、適切な第２のスイッチＳＮ３、ＳＮ４またはＳＮ５のスイッチを入れることによって、断線検出のために、バッテリセル２１３〜２１５が個別に選択される。例えば、ピンＰ２３とピンＰ２２との間の検出電圧に基づく電圧読み取り値が指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）の下限より小さいとき、ＭＣＵ１７０は、フラグレジスタ１７２の対応する状態フラグを１に再設定し、ワイヤＬ３が断線していることを表す。ピンＰ２３とピンＰ２２との間の検出電圧に基づく電圧読み取り値が指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）の上限より大きいとき、ＭＣＵ１７０は、フラグレジスタ１７２の対応する状態フラグを１に再設定し、ワイヤＬ２が断線していることを表す。
【００３０】
一実施形態では、各バッテリセルの動作電圧範囲がそれぞれ約０．５〜約４．５Ｖまたは約２〜約４．５Ｖのとき、断線を検出するために適用される範囲は、約０．５〜約４．５Ｖまたは約２〜約４．５Ｖに変更されてもよい。それ故、範囲の下限が０Ｖより高いので、電圧信号ＶＲ＿０３Ｖが不要になり、第２の演算増幅器２５２が除かれて、コストが節約される。例えば、ワイヤＬ３が断線のとき、第２のノードＢＡＴＮの電圧レベルは、第１のノードＢＡＴＰの電圧レベルより高いであろう。それ故、Ａ／Ｄコンバータ１６０から出力される電圧読み取り値は０Ｖであり、この電圧は、指定範囲（例えば、０．５〜４．５Ｖまたは２〜４．５Ｖ）の下限より小さい。
【００３１】
上述のように、回路２００は、選択されたバッテリセルに接続された２本のワイヤの接続状態を同時に検出できる。一実施形態では、バッテリセル２１１〜２１５は、ワイヤＬ０〜Ｌ５の状態を検出するために、下から上に順々に選択される。別の実施形態では、制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ１およびＳＮ１＿Ｍ１によって電流ソース２４１Ｐ、２４１Ｎおよび電流シンク２４２Ｐ、２４２Ｎの作動シーケンスを変更することによって、バッテリセル２１１〜２１５は、ワイヤＬ０〜Ｌ５の状態を検出するために、上から下に順々に選択される。また別の実施形態では、バッテリセル２１１〜２１５は、選択されたバッテリセルに接続されたワイヤの状態を検出するために、任意の順序で選択されてもよい。別の実施形態では、バッテリセル２１１〜２１５は、ランダムに選択され、バッテリセルの中には選択されないものもあろう。例えば、あるテストサイクル中に、バッテリセル２１３が選択されてもよく、次のテストサイクル中に、バッテリセル２１２および２１４が選択される。最上部のワイヤ（例えば、ワイヤＬ５）は、最上部のバッテリセル（例えば、バッテリセル２１５）を電流シンク２４２Ｐおよび２４２Ｎでシンクすることによって検出され、最下部のワイヤ（例えば、ワイヤＬ０）は、最下部のバッテリセル（例えば、バッテリセル２１１）を電流ソース２４１Ｐおよび２４１Ｎでソースすることによって検出される。
【００３２】
有利なことに、回路２００は、セル当たりたった１回の測定に基づいて、第１のピンと第２のピンとの間の検出電圧に基づく電圧読み取り値を所定の範囲と比較することによって、接続回路１２０のワイヤがバッテリセルに接続されているか否かを検出する。それ故、回路２００は、断線状態を確実かつ効率的に検出できる。
【００３３】
図３は、本発明の一実施形態による断線検出回路３００を示す。図１および図２と同じ符号の要素は、記述することを除いて、類似の機能および構成を有する。図２の例とは異なり、図３の例の断線検出モジュール１４０は、例えば約５００μＡなどのソース電流を生成する電流ソース３４１と、例えば約５００μＡなどのシンク電流を生成する電流シンク３４２とを有する。電流ソース３４１の電力端子は、電源装置ＶＣＣに接続されている。電流ソース３４１の出力端子は、第２のノードＢＡＴＮに接続されている。電流ソース３４１の制御端子は、第１のＡＮＤゲートＧ３１を通して、第１の制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ２および第２の制御信号ＳＮ１＿Ｍ２を受け取る。電流シンク３４２のグランド端子は、接地されている。電流シンク３４２の出力端子は、第１のノードＢＡＴＰに接続されている。電流シンク３４２の制御端子は、第２のＡＮＤゲートＧ３２を通して、第１の制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ２を受け取り、第２の制御信号ＳＮ１＿Ｍ２を反転ゲートＧ３３および第２のＡＮＤゲートＧ３２を順に通して受け取る。
【００３４】
より具体的には、一実施形態では、バッテリセル２１１〜２１５は、バッテリ１１０の一端から他端まで（例えば、図３の方向を考慮して上から下へ）セレクタ１３０によって選択される。図３の例では、ワイヤＬ５の状態を検出するために、第１のスイッチＳＰ５と第２のスイッチＳＮ５のスイッチが入れられると、バッテリセル２１５がまず選択される。それ故、ピンＰ２５は、上述の第１のピンの役割を果たし、ピンＰ２４は、上述の第２のピンの役割を果たす。電流シンク３４２は、第１の制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ２が第１の電圧レベルに設定され、第２の制御信号ＳＮＩ＿Ｍ２がより低い第２の電圧レベルに設定されると、シンク電流を供給する。
【００３５】
ワイヤＬ５がバッテリセル２１５に接続されていると仮定すると、電流シンク３４２から供給されるシンク電流が、抵抗Ｒ５を流れる。それ故、シンク電流のシンク前にバッテリセル２１５のセル電圧に等しかったコンデンサＣ５の電圧は、シンク後も変化しないであろう。従って、ピンＰ２５とピンＰ２４との間の検出電圧も変化しない。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）内である。従って、ＭＣＵ１７０は、フラグレジスタ１７２のワイヤＬ５に対応するビットフラグを再設定しない。
【００３６】
ワイヤＬ５が断線していると仮定すると、電流シンク３４２によって生成されたシンク電流は、コンデンサＣ５に流れ、コンデンサＣ５を放電する。コンデンサＣ５の放電の結果として、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、それ相応に変化する。例えば、シンク電流が５００μＡ、コンデンサＣ５の容量が０．１μ、バッテリセル２１５のセル電圧が４Ｖの場合、コンデンサＣ５の両端間の電圧は、２ｍｓ間の放電後、約４Ｖから約−６Ｖに変化することになる。その結果として、第２のノードＢＡＴＮの電圧レベルは、第１のノードＢＡＴＰの電圧レベルより高くなるであろう。第２の演算増幅器２５２の非反転入力端子の電圧信号ＶＲ＿０３Ｖに起因して、第１の演算増幅器２５１と第２の演算増幅器２５２の出力端子間の電圧差は、約−０．３Ｖになる。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、約−０．６Ｖになる。ＭＣＵ１７０は、電圧読み取り値を指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）と比較し、その電圧読み取り値がその範囲外なので、フラグレジスタ１７２のワイヤＬ５に対応する状態フラグを１に設定し、ワイヤＬ５が断線していることを表す。
【００３７】
次に、ワイヤＬ４の状態を検出するために、第１のスイッチＳＰ４と第２のスイッチＳＮ４のスイッチが入れられると、バッテリセル２１４が選択される。それ故、ピンＰ２４は、上述の第１のピンの役割を果たし、ピンＰ２３は、上述の第２のピンの役割を果たす。電流シンク３４２は、制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ２が第１の電圧レベルに設定され、制御信号ＳＮＩ＿Ｍ２がより低い第２の電圧レベルに設定されると、例えば約５００μＡなどのシンク電流を供給する。
【００３８】
ワイヤＬ４がバッテリセル２１４に接続されていると仮定すると、電流シンク３４２が供給するシンク電流は、抵抗Ｒ４を流れる。それ故、シンク電流のシンク前にバッテリセル２１４のセル電圧に等しかったコンデンサＣ４の電圧は、シンク後も変化しないであろう。従って、ピンP２４とピンＰ２３との間の検出電圧も変化しない。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）内である。それ故、ＭＣＵ１７０は、フラグレジスタ１７２のワイヤＬ４に対応する状態フラグを再設定しない。
【００３９】
ワイヤＬ４が断線していると仮定すると、シンク電流は、コンデンサＣ４、Ｃ５に流れ、コンデンサＣ５を充電する一方で、コンデンサＣ４を放電する。コンデンサＣ４の放電の結果として、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、それ相応に変化する。例えば、シンク電流が５００μＡ、コンデンサＣ４の容量が０．１μ、バッテリセル２１４のセル電圧が４Ｖの場合、コンデンサＣ４の両端間の電圧は、２ｍｓ間の放電後、約４Ｖから約−６Ｖに変化することになる。その結果として、第２のノードＢＡＴＮの電圧レベルは、第１のノードＢＡＴＰの電圧レベルより高くなるであろう。第２の演算増幅器２５２の非反転入力端子の電圧信号ＶＲ＿０３Ｖに起因して、第１の演算増幅器２５１と第２の演算増幅器２５２の出力端子間の電圧差は、約−０．３Ｖになる。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、約−０．６Ｖになる。ＭＣＵ１７０は、電圧読み取り値を指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）と比較する。電圧読み取り値はその範囲外なので、フラグレジスタ１７２のワイヤＬ４に対応する状態フラグは１に再設定され、ワイヤＬ４が断線していることを表す。
【００４０】
同様に、適切な第１のスイッチＳＰ１、ＳＰ２またはＳＰ３と、適切な第２のスイッチＳＮ１、ＳＮ２またはＳＮ３のスイッチを入れることによって、断線検出のためにバッテリセル２１１〜２１３のそれぞれが順々に選択され、ワイヤＬ１〜Ｌ３の状態を検出するために、電流シンク３４２は、シンク電流を供給できるようになる。
【００４１】
次いで、ワイヤＬ０の状態検出のために、第１のスイッチＳＰ１と第２のスイッチＳＮ１のスイッチを入れることによって、バッテリセル２１１は、２度目の選択をされる。それ故、ピンＰ２１は、今までどおり前述の第１のピンの役割を果たし、ピンＰ２０は、今までどおり前述の第２のピンの役割を果たす。電流ソース３４１は、制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ２および制御信号ＳＮＩ＿Ｍ２が指定の電圧レベル（例えば、高い電圧レベル）に設定されると、例えば約５００μＡなどのソース電流を供給する。
【００４２】
ワイヤＬ０がバッテリセル２１１に接続されていると仮定すると、電流ソース３４１から供給されるソース電流は、抵抗Ｒ０を流れる。それ故、コンデンサＣ１の電圧は、変化しないであろう。それ故、ソース電流をソースする前にバッテリセル２１１のセル電圧に等しかったコンデンサＣ１の電圧は、ソース後に変化しない。従って、ピンＰ２０とピンＰ２１との間の検出電圧も、変化しない。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）内である。従って、ＭＣＵ１７０は、フラグレジスタ１７２のワイヤＬ０に対応する状態フラグを再設定しない。
【００４３】
ワイヤＬ０が断線していると仮定すると、電流ソース３４１から供給されるソース電流は、コンデンサＣ１に流れ、コンデンサＣ１を放電する。コンデンサＣ１の放電の結果として、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、それ相応に変化する。例えば、ソース電流が５００μＡ、コンデンサＣ１の容量が０．１μ、バッテリセル２１１のセル電圧が４Ｖの場合、コンデンサＣ１の両端間の電圧は、２ｍｓ間の放電後、約４Ｖから約−６Ｖに変化することになる。その結果として、第２のノードＢＡＴＮの電圧レベルは、第１のノードＢＡＴＰの電圧レベルより高くなるであろう。第２の演算増幅器２５２の非反転入力端子の電圧信号ＶＲ＿０３Ｖに起因して、第１の演算増幅器２５１と第２の演算増幅器２５２の出力端子間の電圧差は、約−０．３Ｖになる。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、約−０．６Ｖになる。ＭＣＵ１７０は、電圧読み取り値を指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）と比較する。電圧読み取り値はその範囲外なので、フラグレジスタ１７２の状態フラグは１に再設定され、ワイヤＬ０が断線していることを表す。
【００４４】
一実施形態では、各バッテリセルの動作電圧がそれぞれ約０．５〜約４．５Ｖまたは約２〜約４．５Ｖのとき、断線状態を検出するために使用される範囲は、約０．５〜約４．５Ｖまたは約２〜約４．５Ｖに変更されてもよい。それ故、範囲の下限が０Ｖより高いので、電圧信号ＶＲ＿０３Ｖは不要であり、第２の演算増幅器２５２は除かれ、コストが節約される。例えば、ワイヤＬ３が断線のとき、第２のノードＢＡＴＮの電圧レベルは、第１のノードＢＡＴＰの電圧レベルより高いであろう。従って、Ａ／Ｄコンバータ１６０から出力される電圧読み取り値は、０Ｖであり、指定範囲（例えば、０．５〜４．５Ｖまたは２〜４．５Ｖ）の下限より小さい。
【００４５】
上述のように、回路３００は、ワイヤＬ０〜Ｌ５の状態を１本ずつ検出する。一実施形態では、バッテリセル２１１〜２１５は、ワイヤＬ０〜Ｌ５の状態を検出するために、上から下に順々に選択される。別の実施形態では、制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ２およびＳＮ１＿Ｍ２によって電流ソース３４１および電流シンク３４２の作動シーケンスを変更することによって、バッテリセル２１１〜２１５は、ワイヤＬ０〜Ｌ５の状態を検出するために、下から上に順々に選択される。また別の実施形態では、バッテリセル２１１〜２１５は、選択されたバッテリセルに接続されたワイヤの状態を検出するために、任意の順序で選択されてもよい。最上部のワイヤ（例えば、ワイヤＬ５）は、最上部のバッテリセル（例えば、バッテリセル２１５）を電流シンク３４２でシンクすることによって検出され、最下部のワイヤ（例えば、ワイヤＬ０）は、最下部のバッテリセル（例えば、バッテリセル２１１）を電流ソース３４１でソースすることによって検出される。
【００４６】
有利なことに、回路３００は、セル当たりたった１回の測定に基づいて、第１のピンと第２のピンとの間の検出電圧を指定の範囲と比較することによって、ワイヤがバッテリセルに接続されているかどうかを検出する。それ故、回路３００は、断線状態を確実かつ効率的に検出できる。
【００４７】
図４は、本発明の一実施形態による断線検出システム４００を示す。図１、２、３と同じ符号の要素は、類似の機能を有する。システム４００は、放電スイッチ４１０を有する。放電スイッチ４１０は、バッテリ１１０に接続され、負荷４２０が、放電スイッチ４１０とバッテリ１１０との間に接続されている。放電スイッチ４１０は、ＭＣＵ１７０の制御のもとでバッテリ１１０の放電を制御する。一実施形態では、放電スイッチ４１０は、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。一実施形態では、充電器４３０が、バッテリ１１０に接続されている。充電器４３０は、ＭＣＵ１７０の制御のもとでバッテリ１１０を充電する。
【００４８】
図１、２、３に関して述べたように、ＭＣＵ１７０は、ワイヤとバッテリ１１０内のバッテリセルとの接続が断線しているか否かを判定する。断線状態が存在することを検出したら、ＭＣＵ１７０は、保護動作を行う。例えば、断線状態が充電、放電またはバランシング中に確認されると、システム４００は、充電、放電またはバランシングに関係する回路を切り離し、バッテリ１１０の損傷を防ぐ。
【００４９】
図５は、本発明の一実施形態による断線検出方法のフロー図５００を示す。一実施形態では、フロー図５００に示される動作は、チップ１００が行う。図５について、図１、２、３と一緒に述べる。図５には具体的なステップを明示しているが、これらのステップは例である。すなわち、本発明は、種々の他のステップまたは図５に挙げるステップの変形のステップを行うのにも適している。
【００５０】
ブロック５０２において、セレクタが、断線検出のために、バッテリ内の１つのバッテリセル（例えば、バッテリセル２１３）を選択する。一実施形態では、セレクタ１３０の第１のスイッチＳＰ３と第２のスイッチＳＮ３のスイッチが入れられる。それ故、ピンＰ２３は、上述の第１のピンの役割を果たし、ピンＰ２２は、上述の第２のピンの役割を果たす。その結果、バッテリセル２１３が、断線検出のために選択される。
【００５１】
ブロック５０４において、断線検出モジュールが、定電流を生成する。指定の期間中、定電流が、バッテリセルに接続された接続回路に流れる。一実施形態では、断線検出モジュール１４０の電流シンク２４２Ｐ、２４２Ｎは、第１の制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ１が第１の電圧レベルに設定され、第２の制御信号ＳＮ１＿Ｍ１がより低い第２の電圧レベルに設定されると、例えば接続回路１２０に流れるそれぞれ約５００μＡなどの、それぞれのシンク電流を生成できる。
【００５２】
ブロック５０６において、定電流がバッテリセルに接続された接続回路に流れると、検出電圧が測定される。一実施形態では、シンク電流がバッテリセル２１３に接続された接続回路１２０に流れると、ピンＰ２３とピンＰ２２との間に検出電圧が生成される。
【００５３】
ブロック５０８において、検出電圧値の変化が、ワイヤがバッテリセルに適切に接続されているか否かを示す。一実施形態では、ワイヤＬ１がバッテリセル２１２に接続され、ワイヤＬ２が断線、ワイヤＬ３がバッテリセル２１３に接続されているとき、電流シンク２４２Ｎから供給される定シンク電流は、コンデンサＣ２、Ｃ３を流れ、コンデンサＣ２を放電する一方で、コンデンサＣ３を充電する。コンデンサＣ３の充電の結果として、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、それ相応に変化する。例えば、シンク電流が５００μＡ、コンデンサＣ３の容量が０．１μ、バッテリセル２１３のセル電圧が１Ｖの場合、コンデンサＣ３の両端間の電圧は、２ｍｓ間の充電後、約１Ｖから約６Ｖに変化することになる。それ故、第１の演算増幅器２５１と第２の演算増幅器２５２の出力端子間の電圧差は、約３Ｖになる。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、約６Ｖになる。ワイヤＬ１、Ｌ２がバッテリセル２１２に接続されていて、ワイヤＬ３が断線しているとき、電流シンク２４２Ｐから供給されるシンク電流は、コンデンサＣ３、Ｃ４を流れ、コンデンサＣ３を放電する一方で、コンデンサＣ４を充電する。コンデンサＣ３の放電の結果として、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、それ相応に変化する。例えば、シンク電流が５００μＡ、コンデンサＣ３の容量が０．１μ、バッテリセル２１３のセル電圧が４Ｖの場合、コンデンサＣ３の両端間の電圧は、２ｍｓ間の放電後、約４Ｖから約−６Ｖに変化することになる。その結果、第２のノードＢＡＴＮの電圧レベルは、第１のノードＢＡＴＰの電圧レベルより高くなるであろう。第２の演算増幅器２５２の非反転入力端子の電圧信号ＶＲ＿０３Ｖに起因して、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、約−０．６Ｖになる。
【００５４】
ブロック５１０において、ＭＣＵが、バッテリセルに接続された接続回路の状態を判定する。一実施形態では、ＭＣＵ１７０は、Ａ／Ｄコンバータ１６０から出力された電圧読み取り値を指定の範囲と比較する。電圧読み取り値がその範囲外の場合、フラグレジスタ１７２の断線しているワイヤに対する状態フラグは１に再設定され、ワイヤが断線していることを表す。一実施形態では、ＭＣＵ１７０はまた、メモリ１７１の中に電圧読み取り値を格納する。一実施形態では、フラグレジスタ１７２は、１ワイヤ当たり１ビットの複数のビットを有し、ワイヤのそれぞれの状態を示す。
【００５５】
これまでの説明および図面は本発明の実施形態を表しているが、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の原理の精神および範囲から逸脱することなく、これらの実施形態に種々の追加、変更および代替を行いうることが理解されるであろう。本発明の原理から逸脱することなしに特定の環境および動作要件に具体的に適合される、本発明の実践において使用される形態、構造、配置、割合、材料、要素、コンポーネントやその他の多くの変更を行って、本発明を使用しうることを、当業者は理解するであろう。従って、ここに開示する実施形態は、すべての面において説明であり、限定ではないと見なされるものである。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその法的均等物に示されており、これまでの説明に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５６】
１００ 断線検出チップ
１１０ バッテリ
１２０ 接続回路
１３０ セレクタ
１４０ 断線検出モジュール
１５０ 増幅器
１６０ Ａ／Ｄコンバータ
１７０ ＭＣＵ
１７１ メモリ
１７２ フラグレジスタ
２００、３００ 断線検出回路
２１１〜２１５ バッテリセル
２４１Ｐ、２４１Ｎ、３４１ 電流ソース
２４２Ｐ、２４２Ｎ、３４２ 電流シンク
２５１ 第１の演算増幅器
２５２ 第２の演算増幅器
４００ 断線検出システム
４１０ 放電スイッチ
４２０ 負荷
４３０ 充電器
５００ 断線検出方法のフロー図
ＢＡＴＰ 第１のノード
ＢＡＴＮ 第２のノード
Ｃ１〜Ｃ５ コンデンサ
ＤＩＳ＿ＣＫ１、ＤＩＳ＿ＣＫ２ 第１の制御信号
ＳＮＩ＿Ｍ１、ＳＮＩ＿Ｍ２ 第２の制御信号
Ｇ２１、Ｇ２２ ＡＮＤゲート
Ｇ２３、Ｇ３３ 反転ゲート
Ｇ３１ 第１のＡＮＤゲート
Ｇ３２ 第２のＡＮＤゲート
Ｐ２０〜Ｐ２５ ピン
Ｌ０〜Ｌ５ ワイヤ
Ｒ０〜Ｒ５、Ｒ７〜Ｒ９ 抵抗
ＳＮ１〜ＳＮ５ 第２のスイッチ
ＳＰ１〜ＳＰ５ 第１のスイッチ
ＶＣＣ 電源装置
ＶＲ＿０３Ｖ 電圧信号
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、バッテリセルと外部回路とを接続するワイヤの断線の検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池や鉛酸バッテリなどの各種のバッテリがある。１つのバッテリは、複数のバッテリセルを有することができる。各バッテリセルは、通常、充電、放電またはバランシングなどの目的のために外部回路に接続される。バッテリセルと外部回路とを接続するワイヤは、充電、放電またはバランシング中に、偶然断線することがあり、バッテリの不均衡状態をもたらして、バッテリ全体を損傷することがある。このようなことから、断線を検出することは重要である。
【０００３】
断線を検出する従来の解決手段は、複数回の電圧測定から得られる電圧差に頼っている。例えば、バッテリセルＢＡＴ１に接続されたワイヤＬ１に印加されている電圧が、１回目にＶ１、２回目にＶ２と測定され、電圧Ｖ１とＶ２との電圧差ΔＶが２００ｍＶなどの閾値を超える場合、ワイヤＬ１は断線していると見なされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、測定される電圧差は、例えば雑音または振動などの外部環境からの干渉／影響にさらされている。それ故、断線を検出するために電圧差に頼るのは、不正確であったり、または信頼できなかったりすることがある。また、ワイヤに印加されている電圧を複数回測定する必要があるので、効率も悪い。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態におけるバッテリに接続されたワイヤの断線を検出するデバイスは、第１のピンおよび第２のピンを有する。第１のピンは、接続回路を通してバッテリセルの正端子に接続される。第２のピンは、接続回路を通してバッテリセルの負端子に接続される。接続回路とバッテリセルとの間のワイヤが断線すると、接続回路を通る電流の経路が変化し、第１のピンと第２のピンとの間の検出電圧が変化して、経路の変化を示す。
【０００６】
特許請求の範囲に記載する発明に関する実施形態の特徴および利点は、図面を参照した以下の詳細説明が進むに連れて、明らかになるであろう。すべての図面において、同じ符号は、同じ要素を表している。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態による断線検出チップを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による断線検出回路を示す図である。
【図３】本発明の別の実施形態による断線検出回路を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による断線検出システムを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による、バッテリの断線検出方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。本発明について、これらの実施形態に関して説明するが、本発明をこれらの実施形態に限定するつもりはないことが理解されるであろう。それどころか、本発明は、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の精神および範囲内に含みうる代替形態、変更形態、および均等物を包含することを意図している。
【０００９】
本発明による実施形態は、断線検出のためのデバイス、回路および方法を提供する。一実施形態では、バッテリに接続されたワイヤの断線を検出するデバイスは、第１のピンおよび第２のピンを有する。第１のピンは、接続回路を通してバッテリセルの正端子に接続される。第２のピンは、接続回路を通してバッテリセルの負端子に接続される。接続回路とバッテリセルとの間のワイヤが断線すると、接続回路を通る電流の経路が変化し、第１のピンと第２のピンとの間の検出電圧が変化して、経路の変化を示す。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態による断線検出チップ１００を示す。図１の例では、チップ１００は、接続回路１２０を通してバッテリ１１０に接続されている。接続回路１２０は、複数のワイヤを介してバッテリ１１０内の複数のバッテリセルに接続されている。バッテリ１１０は、リチウムイオン電池または鉛酸バッテリでもよいが、これらに限定されない。一実施形態では、チップ１００は、１つを超えるピンを有し、それらのピンの中のチップ１００の第１のピンは、接続回路１２０を通してバッテリ１１０内の１つのバッテリセルの正端子に接続され、第２のピンは、接続回路１２０を通してバッテリ１１０内のそのバッテリセルの負端子に接続される。一実施形態では、チップ１００は、セレクタ１３０、断線検出モジュール１４０、増幅器１５０、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ１６０、およびマイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）１７０を有する。
【００１１】
セレクタ１３０は、接続回路１２０に接続されており、断線検出のために１つのバッテリセルを選択する。断線検出モジュール１４０は、セレクタ１３０に接続されており、指定の時間長、接続回路１２０を通してほぼ一定の電流を生成する。（以下、ほぼ一定の電流については、単に定電流と呼ぶこともある。「ほぼ一定の電流」という表現を使用しているのは、断線でないときに断線と誤って示すほど変化が大きくない限り、電流のある程度の変化は許容されることを意味している）。本発明の実施形態によれば、接続回路１２０の状態が変化すると、接続回路１２０を通る定電流の電流経路が変化する。具体的には、接続回路１２０のワイヤが万一にも断線（例えば、切断または損傷）したら、電流経路が変化する。定電流の電流経路の変化は、選択されたバッテリセルに接続されたピンとピンの間で測定される検出電圧に変化をもたらす。以下でさらに説明するように、選択されたバッテリセルに接続されたワイヤが断線しているか否かを判定するために、検出電圧の測定を１回行うだけでよい。このように、従来技術とは対照的に、複数回の測定は必要ない。
【００１２】
増幅器１５０は、セレクタ１３０に接続されており、検出電圧を増幅する。Ａ／Ｄコンバータ１６０は、増幅器１５０に接続されており、増幅された検出電圧をアナログからデジタル電圧読み取り値に変換する。ＭＣＵ１７０は、セレクタ１３０と、断線検出モジュール１４０と、Ａ／Ｄコンバータ１６０に接続されており、デジタル電圧読み取り値を指定の範囲と比較する。電圧読み取り値が指定範囲外の場合、接続回路１２０の中に断線状態が存在する。一実施形態では、各バッテリセルの動作電圧範囲に応じて、範囲が指定される。一実施形態では、ＭＣＵ１７０は、電圧読み取り値を格納するためのメモリ１７１をさらに有する。一実施形態では、メモリ１７１は、接続回路１２０の状態情報を示す状態フラグを格納するためのフラグレジスタ１７２をさらに有する。一実施形態では、フラグレジスタ１７２は、複数のビットを有し、フラグレジスタ１７２の各ビットは、接続回路１２０の１本のワイヤに対応し、それぞれのワイヤの状態を表す。あるワイヤに対応するビットがある値の場合、そのワイヤは断線していると見なされ、そうでない場合、ワイヤは十分に機能していると見なされる。
【００１３】
有利なことに、チップ１００は、たった１回の測定によって、接続回路１２０のワイヤのそれぞれの状態を判定するので、従来の検出方法より効率的に動作する。また、断線を判定するために、比較的広い範囲を指定して、適用することができる。それ故、従来の技術に比べて、チップ１００は、より正確に断線を検出でき、外部環境から従来技術ほど強い影響を受けない。それ故、チップ１００の方が、バッテリ１１０を損傷からうまく保護する。
【００１４】
図２は、本発明の一実施形態による断線検出回路２００を示す。図１と同じ符号の要素は、同様の機能を有する。図２の例では、チップ１００は、複数のピンＰ２０〜Ｐ２５を有する。バッテリ１１０は、直列に接続されたバッテリセル２１１〜２１５を有する。一実施形態では、各バッテリセルの動作電圧範囲は、約０〜約５Ｖである。接続回路１２０は、バッテリセル２１１〜２１５にそれぞれワイヤＬ０〜Ｌ５を介して並列に接続されたコンデンサＣ１〜Ｃ５を有する。ワイヤＬ０〜Ｌ５のそれぞれは、例えば抵抗Ｒ０〜Ｒ５などの抵抗にそれぞれ接続されている。一実施形態では、コンデンサＣ１〜Ｃ５のそれぞれの容量は、約０．１μである。
【００１５】
セレクタ１３０は、接続回路１２０に接続されている。図２の例では、セレクタ１３０は、第１のスイッチＳＰ１〜ＳＰ５および第２のスイッチＳＮ１〜ＳＮ５を有する。第１のスイッチＳＰ１〜ＳＰ５の各第１の端子は、接続回路１２０を介して、バッテリセル２１１〜２１５のそれぞれの正端子に接続されている。第１のスイッチＳＰ１〜ＳＰ５の各第２の端子は、増幅器１５０に接続されている。第２のスイッチＳＮ１〜ＳＮ５の各第１の端子は、接続回路１２０を介してバッテリセル２１１〜２１５のそれぞれの負端子に接続されている。第２のスイッチＳＮ１〜ＳＮ５の各第２の端子は、増幅器１５０に接続されている。図２の例では、第１のスイッチＳＰ１〜ＳＰ５の第２の端子と増幅器１５０との結合ノードを、第１のノードＢＡＴＰと呼び、第２のスイッチＳＮ１〜ＳＮ５の各第２の端子と増幅器１５０との結合ノードを、第２のノードＢＡＴＮと呼んでいる。
【００１６】
断線検出モジュール１４０は、おのおのがそれぞれのソース電流を生成する２つの電流ソース２４１Ｐ、２４１Ｎと、おのおのがそれぞれのシンク電流を生成する２つの電流シンク２４２Ｐ、２４２Ｎとを有する。一実施形態では、ソース電流およびシンク電流は、それぞれ約５００μＡである。電流ソース２４１Ｐ、２４１Ｎの電力端子は、電源装置ＶＣＣに接続されている。電流ソース２４１Ｐ、２４１Ｎの制御端子は、ＡＮＤゲートＧ２１を通して、第１の制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ１および第２の制御信号ＳＮＩ＿Ｍ１を受け取る。電流シンク２４２Ｐ、２４２Ｎのグランド端子は、接地されている。電流シンク２４２Ｐ、２４２Ｎの制御端子は、ＡＮＤゲートＧ２２を通して、第１の制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ１を受け取り、反転ゲートＧ２３およびＡＮＤゲートＧ２２を通して、第２の制御信号ＳＮＩ＿Ｍ１を受け取る。電流ソース２４１Ｐと電流シンク２４２Ｐの出力端子は、第１のノードＢＡＴＰに接続されている。電流ソース２４１Ｎと電流シンク２４２Ｎの出力端子は、第２のノードＢＡＴＮに接続されている。
【００１７】
増幅器１５０は、セレクタ１３０に接続されている。一実施形態では、増幅器１５０は、第１の演算増幅器２５１および第２の演算増幅器２５２を有する。第１の演算増幅器２５１の非反転入力端子は、抵抗Ｒ７を通して第１のノードＢＡＴＰに接続されている。第１の演算増幅器２５１の反転入力端子は、抵抗Ｒ８を通して第２のノードＢＡＴＮに接続されるとともに、抵抗Ｒ９を通して第１の演算増幅器２５１の出力端子にも接続されていて、負帰還を提供する。第２の演算増幅器２５２の非反転入力端子は、電圧信号ＶＲ＿０３Ｖを受け取る。一実施形態では、電圧信号ＶＲ＿０３Ｖは、約０．３Ｖの電圧を有する。第２の演算増幅器２５２の反転入力端子は、抵抗Ｒ１０を通して第１の演算増幅器２５１の非反転入力端子に接続されるとともに、第２の演算増幅器２５２の出力端子にも接続されていて、負帰還を提供する。図２の例の場合、抵抗Ｒ７とＲ８の電気抵抗は、互いに等しく、抵抗Ｒ９とＲ１０の電気抵抗も、互いに等しい。抵抗Ｒ８の電気抵抗と抵抗Ｒ９の電気抵抗の比は、約２：１である。第１の演算増幅器２５１と第２の演算増幅器２５２の出力端子は、Ａ／Ｄコンバータ１６０に接続されている。Ａ／Ｄコンバータ１６０は、ＭＣＵ１７０にも接続されている。
【００１８】
図１に関して述べたように、セレクタ１３０は、バッテリセル２１１〜２１５の中から１つのターゲットバッテリセルを選択する。断線検出モジュール１４０は、定電流を生成する。接続回路１２０は、ターゲットバッテリセルに接続された接続回路１２０の状態に基づいて、異なる電流経路を定電流に提供する。接続回路１２０は、さらに検出電圧を生成する。この検出電圧は、定電流の電流経路に基づいて決まる。増幅器１５０は、検出電圧を処理する。Ａ／Ｄコンバータ１６０は、検出電圧に基づいて電圧読み取り値を出力する。ＭＣＵ１７０は、電圧読み取り値を例えば電圧０〜５Ｖなどの範囲と比較し、それによって接続回路１２０の状態を判定する。より具体的には、ターゲットバッテリセルに関する検出電圧が指定範囲外の場合は、断線状態を示している。逆に、検出電圧が指定範囲内の場合は、接続状態を示している。従って、検出電圧が指定範囲内の値から指定範囲外の値に変化したら、断線状態を示すであろう。一実施形態では、ＭＣＵ１７０は、フラグレジスタ１７２に状態フラグ（例えば、対応するビット）をさらに設定して、接続回路１２０の状態を表す。一実施形態では、フラグレジスタ１７２の各ビットは、ワイヤが接続されていることを表すデフォルト値ゼロ（０）に設定される。ターゲットバッテリセルに関して、Ａ／Ｄコンバータ１６０から出力される電圧読み取り値が指定範囲外で、接続回路１２０のワイヤが断線していることを示している場合、そのワイヤに対応する状態フラグは、値イチ（１）に再設定され、そのワイヤが断線状態であることを示す。そうでない場合、状態フラグは、デフォルト値から変更されない。
【００１９】
より具体的には、一実施形態では、バッテリセル２１１〜２１５は、バッテリの一端から他端まで（例えば、図２の方向で下から上へ）続けて、断線検出のために選択される。図２の例では、断線検出プロセスの最初の段階において、ワイヤＬ０、Ｌ１の状態を検出するために、セレクタ１３０によって、第１のスイッチＳＰ１および第２のスイッチＳＮ１のスイッチが入れられると、バッテリセル２１１が選択される。従って、ピンＰ２１は、前述の第１のピンの役割を果たし、ピンＰ２０は、前述の第２のピンの役割を果たす。電流ソース２４１Ｐ、２４１Ｎは、第１の制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ１と第２の制御信号ＳＮＩ＿Ｍ１の両方とも指定の電圧レベル（例えば、高い電圧レベル）に設定されると、例えばそれぞれ約５００μＡなどのソース電流をそれぞれ供給する。
【００２０】
ワイヤＬ０とＬ１の両方ともバッテリセル２１１に接続されていると仮定すると、電流ソース２４１Ｐ、２４１Ｎから供給されるソース電流は、抵抗Ｒ０およびＲ１をそれぞれ通って流れる。それ故、ソース電流のソース前にバッテリセル２１１のセル電圧に等しかったコンデンサＣ１の電圧は、ソース後も変化しないであろう。従って、ピンＰ２０とピンＰ２１との間の検出電圧も変化しない。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）内である。従って、ＭＣＵ１７０は、フラグレジスタ１７２のワイヤＬ０、Ｌ１に対応する状態フラグを再設定しない。
【００２１】
ワイヤＬ０が断線していて、ワイヤＬ１はバッテリセル２１１に接続されていると仮定すると、電流ソース２４１Ｎからのソース電流は、コンデンサＣ１を流れ、コンデンサＣ１を放電する。コンデンサＣ１の放電の結果として、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、それ相応に変化する。例えば、ソース電流が５００μＡ、コンデンサＣ１の容量が０．１μ、バッテリセル２１１のセル電圧が４Ｖの場合、コンデンサＣ１の両端間の電圧は、２ｍｓ間の放電後、約４Ｖから約−６Ｖに変化することになる。その結果として、第２のノードＢＡＴＮの電圧レベルは、第１のノードＢＡＴＰの電圧レベルより高くなるであろう。第２の演算増幅器２５２の非反転入力端子の電圧信号ＶＲ＿０３Ｖに起因して、第１の演算増幅器２５１と第２の演算増幅器２５２の出力端子間の電圧差は、約−０．３Ｖになる。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、約−０．６Ｖになる。ＭＣＵ１７０は、電圧読み取り値を指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）と比較する。Ａ／Ｄコンバータ１６０の出力はその範囲外なので、フラグレジスタ１７２のワイヤＬ０に対応する状態フラグは１に設定され、ワイヤＬ０が断線していることを表す一方で、ワイヤＬ１に対応する状態フラグは、そのデフォルト値に設定されたままである。
【００２２】
ワイヤＬ１が断線していて、ワイヤＬ０はバッテリセル２１１に接続されていると仮定すると、電流ソース２４１Ｐから供給されるソース電流は、コンデンサＣ１を充電する一方で、コンデンサＣ２を放電する。コンデンサＣ１の充電の結果として、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、それ相応に変化する。例えば、ソース電流が５００μＡ、コンデンサＣ１の容量が０．１μ、バッテリセル２１１のセル電圧が１Ｖの場合、コンデンサＣ１の両端間の電圧は、２ｍｓ間の充電後、約１Ｖから約６Ｖに変化することになる。それ故、第１の演算増幅器２５１と第２の演算増幅器２５２の出力端子間の電圧差は、約３Ｖになる。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、約６Ｖになる。ＭＣＵ１７０は、電圧読み取り値を指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）と比較する。電圧読み取り値はその範囲外なので、フラグレジスタ１７２のワイヤＬ１に対応する状態フラグは１に設定され、ワイヤＬ１が断線していることを表す一方で、ワイヤＬ０に対応する状態フラグは、そのデフォルト値に設定されたままである。
【００２３】
ワイヤＬ０、Ｌ１の両方とも断線していると仮定すると、ソース電流は、コンデンサＣ１を流れない。それ故、コンデンサＣ１の電圧は変化しない。従って、ピンＰ２０とピンＰ２１との間の検出電圧も変化しない。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）内にある。従って、ＭＣＵ１７０は、フラグレジスタの１７２のワイヤＬ０、Ｌ１に対応する状態フラグを再設定しない。チップ１００が、ワイヤＬ０、Ｌ１の断線状態を検出し損なったように見えるかもしれないが、そんなことはない。ワイヤＬ０、Ｌ１の断線状態は、以下に述べる、断線検出プロセスの次の段階で検出されることになる。
【００２４】
断線検出プロセスの次の段階において、ワイヤＬ１、Ｌ２の状態を検出するために、セレクタ１３０によって、第１のスイッチＳＰ２および第２のスイッチＳＮ２がスイッチを入れられると、バッテリセル２１２が選択される。従って、ピンＰ２２は、前述の第１のピンの役割を果たし、ピンＰ２１は前述の第２のピンの役割を果たす。電流シンク２４２Ｐ、２４２Ｎは、第１の制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ１が第１の指定（高い）電圧レベルに設定され、第２の制御信号ＳＮＩ＿Ｍ１が第２の指定（第１より低い）電圧レベルに設定されると、例えばそれぞれ約５００μＡなどのそれぞれのシンク電流を供給する。
【００２５】
ワイヤＬ１とＬ２の両方ともバッテリセル２１２に接続されていると仮定すると、電流シンク２４２Ｐ、２４２Ｎから供給されるシンク電流は、抵抗Ｒ２およびＲ１をそれぞれ通って流れる。それ故、シンク電流のシンク前にバッテリセル２１２のセル電圧に等しかったコンデンサＣ２の電圧は、シンク後も変化しないであろう。従って、ピンＰ２２とピンＰ２１との間の検出電圧も変化しない。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）内である。従って、ＭＣＵ１７０は、フラグレジスタ１７２のワイヤＬ１、Ｌ２に対応する状態フラグを再設定しない。
【００２６】
ワイヤＬ０はバッテリセル２１１に接続され、ワイヤＬ１が断線、ワイヤＬ２はバッテリセル２１２に接続されていると仮定すると、電流シンク２４２Ｎから供給されるシンク電流は、コンデンサＣ１、Ｃ２を流れ、コンデンサＣ１を放電する一方で、コンデンサＣ２を充電する。上述のように、検出のためにバッテリセル２１１が選択された前段階の断線検出プロセスにおいて、コンデンサＣ２は放電されている。バッテリセル２１２が選択されると、前段階の検出プロセス中の放電から生じたコンデンサＣ２の電圧変化は、現段階のプロセス中の充電によって補償されるであろう。すなわち、コンデンサＣ２の両端間の電圧は、正常に戻り、シンク電流のシンク前のバッテリセル２１１の電圧に等しい。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）内である。従って、ＭＣＵ１７０は、フラグレジスタ１７２のワイヤＬ１、Ｌ２に対応する状態フラグを再設定しない。ワイヤＬ１の断線状態は、バッテリセル２１２が選択される時には検出されないであろうが、前段階の断線検出プロセスでバッテリセル２１１が選択された時に、検出されているであろう。ワイヤＬ１に対応する状態フラグは、１に設定されて断線状態を表しており、再設定されない。
【００２７】
ワイヤＬ０とＬ１の両方とも断線しており、ワイヤＬ２はバッテリセル２１２に接続されていると仮定すると、シンクソース２４２ＮがコンデンサＣ２を充電するであろう。ワイヤＬ０とＬ１の両方とも断線していると、上述のように、バッテリセル２１１が選択されている時、この状態は検出されない。しかし、ワイヤＬ１の状態は、バッテリセル２１２が選択されている時、首尾よく検出される。より具体的には、コンデンサＣ２の充電の結果として、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、それ相応に変化する。例えば、シンク電流が５００μＡ、コンデンサＣ２の容量が０．１μ、バッテリセル２１２のセル電圧が約１Ｖの場合、コンデンサＣ２の両端間の電圧は、２ｍｓ間の充電後、約１Ｖから約６Ｖに変化することになる。それ故、第１の演算増幅器２５１と第２の演算増幅器２５２の出力端子間の電圧差は、約３Ｖになる。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、約６Ｖになる。ＭＣＵ１７０は、電圧読み取り値を指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）と比較する。Ａ／Ｄコンバータ１６０からの出力がその範囲外なので、フラグレジスタ１７２の適切な状態フラグを１に再設定し、ワイヤＬ１が断線していることを表す。ワイヤＬ１の状態検出後、ワイヤＬ０の状態をそれに応じて判定することができる。
【００２８】
ワイヤＬ０、Ｌ１は、バッテリセル２１１に接続されており、ワイヤＬ２が、断線していると仮定すると、電流シンク２４２Ｐからのシンク電流がコンデンサＣ２、Ｃ３に流れ、コンデンサＣ２を放電する一方で、コンデンサＣ３を充電するであろう。コンデンサＣ２の放電の結果として、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、それ相応に変化する。例えば、シンク電流が５００μＡ、コンデンサＣ２の容量が０．１μ、バッテリセル２１２のセル電圧が４Ｖの場合、コンデンサＣ２の両端間の電圧は、２ｍｓ間の放電後、約４Ｖから約−６Ｖに変化することになる。その結果として、第２のノードＢＡＴＮの電圧レベルは、第１のノードＢＡＴＰの電圧レベルより高くなるであろう。第２の演算増幅器２５２の非反転入力端子における電圧信号ＶＲ＿０３Ｖに起因して、第１の演算増幅器２５１と第２の演算増幅器２５２の出力端子間の電圧差は、約−０．３Ｖになる。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、約−０．６Ｖになる。ＭＣＵ１７０は、電圧読み取り値を指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）と比較する。Ａ／Ｄコンバータ１６０の出力がその範囲外なので、フラグレジスタ１７２の適切な状態フラグを１に再設定し、ワイヤＬ２が断線していることを表す。
【００２９】
同様に、適切な第１のスイッチＳＰ３、ＳＰ４またはＳＰ５と、適切な第２のスイッチＳＮ３、ＳＮ４またはＳＮ５のスイッチを入れることによって、断線検出のために、バッテリセル２１３〜２１５が個別に選択される。例えば、ピンＰ２３とピンＰ２２との間の検出電圧に基づく電圧読み取り値が指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）の下限より小さいとき、ＭＣＵ１７０は、フラグレジスタ１７２の対応する状態フラグを１に再設定し、ワイヤＬ３が断線していることを表す。ピンＰ２３とピンＰ２２との間の検出電圧に基づく電圧読み取り値が指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）の上限より大きいとき、ＭＣＵ１７０は、フラグレジスタ１７２の対応する状態フラグを１に再設定し、ワイヤＬ２が断線していることを表す。
【００３０】
一実施形態では、各バッテリセルの動作電圧範囲がそれぞれ約０．５〜約４．５Ｖまたは約２〜約４．５Ｖのとき、断線を検出するために適用される範囲は、約０．５〜約４．５Ｖまたは約２〜約４．５Ｖに変更されてもよい。それ故、範囲の下限が０Ｖより高いので、電圧信号ＶＲ＿０３Ｖが不要になり、第２の演算増幅器２５２が除かれて、コストが節約される。例えば、ワイヤＬ３が断線のとき、第２のノードＢＡＴＮの電圧レベルは、第１のノードＢＡＴＰの電圧レベルより高いであろう。それ故、Ａ／Ｄコンバータ１６０から出力される電圧読み取り値は０Ｖであり、この電圧は、指定範囲（例えば、０．５〜４．５Ｖまたは２〜４．５Ｖ）の下限より小さい。
【００３１】
上述のように、回路２００は、選択されたバッテリセルに接続された２本のワイヤの接続状態を同時に検出できる。一実施形態では、バッテリセル２１１〜２１５は、ワイヤＬ０〜Ｌ５の状態を検出するために、下から上に順々に選択される。別の実施形態では、制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ１およびＳＮ１＿Ｍ１によって電流ソース２４１Ｐ、２４１Ｎおよび電流シンク２４２Ｐ、２４２Ｎの作動シーケンスを変更することによって、バッテリセル２１１〜２１５は、ワイヤＬ０〜Ｌ５の状態を検出するために、上から下に順々に選択される。また別の実施形態では、バッテリセル２１１〜２１５は、選択されたバッテリセルに接続されたワイヤの状態を検出するために、任意の順序で選択されてもよい。別の実施形態では、バッテリセル２１１〜２１５は、ランダムに選択され、バッテリセルの中には選択されないものもあろう。例えば、あるテストサイクル中に、バッテリセル２１３が選択されてもよく、次のテストサイクル中に、バッテリセル２１２および２１４が選択される。最上部のワイヤ（例えば、ワイヤＬ５）は、最上部のバッテリセル（例えば、バッテリセル２１５）を電流シンク２４２Ｐおよび２４２Ｎでシンクすることによって検出され、最下部のワイヤ（例えば、ワイヤＬ０）は、最下部のバッテリセル（例えば、バッテリセル２１１）を電流ソース２４１Ｐおよび２４１Ｎでソースすることによって検出される。
【００３２】
有利なことに、回路２００は、セル当たりたった１回の測定に基づいて、第１のピンと第２のピンとの間の検出電圧に基づく電圧読み取り値を所定の範囲と比較することによって、接続回路１２０のワイヤがバッテリセルに接続されているか否かを検出する。それ故、回路２００は、断線状態を確実かつ効率的に検出できる。
【００３３】
図３は、本発明の一実施形態による断線検出回路３００を示す。図１および図２と同じ符号の要素は、記述することを除いて、類似の機能および構成を有する。図２の例とは異なり、図３の例の断線検出モジュール１４０は、例えば約５００μＡなどのソース電流を生成する電流ソース３４１と、例えば約５００μＡなどのシンク電流を生成する電流シンク３４２とを有する。電流ソース３４１の電力端子は、電源装置ＶＣＣに接続されている。電流ソース３４１の出力端子は、第２のノードＢＡＴＮに接続されている。電流ソース３４１の制御端子は、第１のＡＮＤゲートＧ３１を通して、第１の制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ２および第２の制御信号ＳＮ１＿Ｍ２を受け取る。電流シンク３４２のグランド端子は、接地されている。電流シンク３４２の出力端子は、第１のノードＢＡＴＰに接続されている。電流シンク３４２の制御端子は、第２のＡＮＤゲートＧ３２を通して、第１の制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ２を受け取り、第２の制御信号ＳＮ１＿Ｍ２を反転ゲートＧ３３および第２のＡＮＤゲートＧ３２を順に通して受け取る。
【００３４】
より具体的には、一実施形態では、バッテリセル２１１〜２１５は、バッテリ１１０の一端から他端まで（例えば、図３の方向を考慮して上から下へ）セレクタ１３０によって選択される。図３の例では、ワイヤＬ５の状態を検出するために、第１のスイッチＳＰ５と第２のスイッチＳＮ５のスイッチが入れられると、バッテリセル２１５がまず選択される。それ故、ピンＰ２５は、上述の第１のピンの役割を果たし、ピンＰ２４は、上述の第２のピンの役割を果たす。電流シンク３４２は、第１の制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ２が第１の電圧レベルに設定され、第２の制御信号ＳＮＩ＿Ｍ２がより低い第２の電圧レベルに設定されると、シンク電流を供給する。
【００３５】
ワイヤＬ５がバッテリセル２１５に接続されていると仮定すると、電流シンク３４２から供給されるシンク電流が、抵抗Ｒ５を流れる。それ故、シンク電流のシンク前にバッテリセル２１５のセル電圧に等しかったコンデンサＣ５の電圧は、シンク後も変化しないであろう。従って、ピンＰ２５とピンＰ２４との間の検出電圧も変化しない。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）内である。従って、ＭＣＵ１７０は、フラグレジスタ１７２のワイヤＬ５に対応するビットフラグを再設定しない。
【００３６】
ワイヤＬ５が断線していると仮定すると、電流シンク３４２によって生成されたシンク電流は、コンデンサＣ５に流れ、コンデンサＣ５を放電する。コンデンサＣ５の放電の結果として、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、それ相応に変化する。例えば、シンク電流が５００μＡ、コンデンサＣ５の容量が０．１μ、バッテリセル２１５のセル電圧が４Ｖの場合、コンデンサＣ５の両端間の電圧は、２ｍｓ間の放電後、約４Ｖから約−６Ｖに変化することになる。その結果として、第２のノードＢＡＴＮの電圧レベルは、第１のノードＢＡＴＰの電圧レベルより高くなるであろう。第２の演算増幅器２５２の非反転入力端子の電圧信号ＶＲ＿０３Ｖに起因して、第１の演算増幅器２５１と第２の演算増幅器２５２の出力端子間の電圧差は、約−０．３Ｖになる。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、約−０．６Ｖになる。ＭＣＵ１７０は、電圧読み取り値を指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）と比較し、その電圧読み取り値がその範囲外なので、フラグレジスタ１７２のワイヤＬ５に対応する状態フラグを１に設定し、ワイヤＬ５が断線していることを表す。
【００３７】
次に、ワイヤＬ４の状態を検出するために、第１のスイッチＳＰ４と第２のスイッチＳＮ４のスイッチが入れられると、バッテリセル２１４が選択される。それ故、ピンＰ２４は、上述の第１のピンの役割を果たし、ピンＰ２３は、上述の第２のピンの役割を果たす。電流シンク３４２は、制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ２が第１の電圧レベルに設定され、制御信号ＳＮＩ＿Ｍ２がより低い第２の電圧レベルに設定されると、例えば約５００μＡなどのシンク電流を供給する。
【００３８】
ワイヤＬ４がバッテリセル２１４に接続されていると仮定すると、電流シンク３４２が供給するシンク電流は、抵抗Ｒ４を流れる。それ故、シンク電流のシンク前にバッテリセル２１４のセル電圧に等しかったコンデンサＣ４の電圧は、シンク後も変化しないであろう。従って、ピンP２４とピンＰ２３との間の検出電圧も変化しない。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）内である。それ故、ＭＣＵ１７０は、フラグレジスタ１７２のワイヤＬ４に対応する状態フラグを再設定しない。
【００３９】
ワイヤＬ４が断線していると仮定すると、シンク電流は、コンデンサＣ４、Ｃ５に流れ、コンデンサＣ５を充電する一方で、コンデンサＣ４を放電する。コンデンサＣ４の放電の結果として、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、それ相応に変化する。例えば、シンク電流が５００μＡ、コンデンサＣ４の容量が０．１μ、バッテリセル２１４のセル電圧が４Ｖの場合、コンデンサＣ４の両端間の電圧は、２ｍｓ間の放電後、約４Ｖから約−６Ｖに変化することになる。その結果として、第２のノードＢＡＴＮの電圧レベルは、第１のノードＢＡＴＰの電圧レベルより高くなるであろう。第２の演算増幅器２５２の非反転入力端子の電圧信号ＶＲ＿０３Ｖに起因して、第１の演算増幅器２５１と第２の演算増幅器２５２の出力端子間の電圧差は、約−０．３Ｖになる。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、約−０．６Ｖになる。ＭＣＵ１７０は、電圧読み取り値を指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）と比較する。電圧読み取り値はその範囲外なので、フラグレジスタ１７２のワイヤＬ４に対応する状態フラグは１に再設定され、ワイヤＬ４が断線していることを表す。
【００４０】
同様に、適切な第１のスイッチＳＰ１、ＳＰ２またはＳＰ３と、適切な第２のスイッチＳＮ１、ＳＮ２またはＳＮ３のスイッチを入れることによって、断線検出のためにバッテリセル２１１〜２１３のそれぞれが順々に選択され、ワイヤＬ１〜Ｌ３の状態を検出するために、電流シンク３４２は、シンク電流を供給できるようになる。
【００４１】
次いで、ワイヤＬ０の状態検出のために、第１のスイッチＳＰ１と第２のスイッチＳＮ１のスイッチを入れることによって、バッテリセル２１１は、２度目の選択をされる。それ故、ピンＰ２１は、今までどおり前述の第１のピンの役割を果たし、ピンＰ２０は、今までどおり前述の第２のピンの役割を果たす。電流ソース３４１は、制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ２および制御信号ＳＮＩ＿Ｍ２が指定の電圧レベル（例えば、高い電圧レベル）に設定されると、例えば約５００μＡなどのソース電流を供給する。
【００４２】
ワイヤＬ０がバッテリセル２１１に接続されていると仮定すると、電流ソース３４１から供給されるソース電流は、抵抗Ｒ０を流れる。それ故、コンデンサＣ１の電圧は、変化しないであろう。それ故、ソース電流をソースする前にバッテリセル２１１のセル電圧に等しかったコンデンサＣ１の電圧は、ソース後に変化しない。従って、ピンＰ２０とピンＰ２１との間の検出電圧も、変化しない。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）内である。従って、ＭＣＵ１７０は、フラグレジスタ１７２のワイヤＬ０に対応する状態フラグを再設定しない。
【００４３】
ワイヤＬ０が断線していると仮定すると、電流ソース３４１から供給されるソース電流は、コンデンサＣ１に流れ、コンデンサＣ１を放電する。コンデンサＣ１の放電の結果として、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、それ相応に変化する。例えば、ソース電流が５００μＡ、コンデンサＣ１の容量が０．１μ、バッテリセル２１１のセル電圧が４Ｖの場合、コンデンサＣ１の両端間の電圧は、２ｍｓ間の放電後、約４Ｖから約−６Ｖに変化することになる。その結果として、第２のノードＢＡＴＮの電圧レベルは、第１のノードＢＡＴＰの電圧レベルより高くなるであろう。第２の演算増幅器２５２の非反転入力端子の電圧信号ＶＲ＿０３Ｖに起因して、第１の演算増幅器２５１と第２の演算増幅器２５２の出力端子間の電圧差は、約−０．３Ｖになる。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、約−０．６Ｖになる。ＭＣＵ１７０は、電圧読み取り値を指定範囲（例えば、０〜５Ｖ）と比較する。電圧読み取り値はその範囲外なので、フラグレジスタ１７２の状態フラグは１に再設定され、ワイヤＬ０が断線していることを表す。
【００４４】
一実施形態では、各バッテリセルの動作電圧がそれぞれ約０．５〜約４．５Ｖまたは約２〜約４．５Ｖのとき、断線状態を検出するために使用される範囲は、約０．５〜約４．５Ｖまたは約２〜約４．５Ｖに変更されてもよい。それ故、範囲の下限が０Ｖより高いので、電圧信号ＶＲ＿０３Ｖは不要であり、第２の演算増幅器２５２は除かれ、コストが節約される。例えば、ワイヤＬ３が断線のとき、第２のノードＢＡＴＮの電圧レベルは、第１のノードＢＡＴＰの電圧レベルより高いであろう。従って、Ａ／Ｄコンバータ１６０から出力される電圧読み取り値は、０Ｖであり、指定範囲（例えば、０．５〜４．５Ｖまたは２〜４．５Ｖ）の下限より小さい。
【００４５】
上述のように、回路３００は、ワイヤＬ０〜Ｌ５の状態を１本ずつ検出する。一実施形態では、バッテリセル２１１〜２１５は、ワイヤＬ０〜Ｌ５の状態を検出するために、上から下に順々に選択される。別の実施形態では、制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ２およびＳＮ１＿Ｍ２によって電流ソース３４１および電流シンク３４２の作動シーケンスを変更することによって、バッテリセル２１１〜２１５は、ワイヤＬ０〜Ｌ５の状態を検出するために、下から上に順々に選択される。また別の実施形態では、バッテリセル２１１〜２１５は、選択されたバッテリセルに接続されたワイヤの状態を検出するために、任意の順序で選択されてもよい。最上部のワイヤ（例えば、ワイヤＬ５）は、最上部のバッテリセル（例えば、バッテリセル２１５）を電流シンク３４２でシンクすることによって検出され、最下部のワイヤ（例えば、ワイヤＬ０）は、最下部のバッテリセル（例えば、バッテリセル２１１）を電流ソース３４１でソースすることによって検出される。
【００４６】
有利なことに、回路３００は、セル当たりたった１回の測定に基づいて、第１のピンと第２のピンとの間の検出電圧を指定の範囲と比較することによって、ワイヤがバッテリセルに接続されているかどうかを検出する。それ故、回路３００は、断線状態を確実かつ効率的に検出できる。
【００４７】
図４は、本発明の一実施形態による断線検出システム４００を示す。図１、２、３と同じ符号の要素は、類似の機能を有する。システム４００は、放電スイッチ４１０を有する。放電スイッチ４１０は、バッテリ１１０に接続され、負荷４２０が、放電スイッチ４１０とバッテリ１１０との間に接続されている。放電スイッチ４１０は、ＭＣＵ１７０の制御のもとでバッテリ１１０の放電を制御する。一実施形態では、放電スイッチ４１０は、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。一実施形態では、充電器４３０が、バッテリ１１０に接続されている。充電器４３０は、ＭＣＵ１７０の制御のもとでバッテリ１１０を充電する。
【００４８】
図１、２、３に関して述べたように、ＭＣＵ１７０は、ワイヤとバッテリ１１０内のバッテリセルとの接続が断線しているか否かを判定する。断線状態が存在することを検出したら、ＭＣＵ１７０は、保護動作を行う。例えば、断線状態が充電、放電またはバランシング中に確認されると、システム４００は、充電、放電またはバランシングに関係する回路を切り離し、バッテリ１１０の損傷を防ぐ。
【００４９】
図５は、本発明の一実施形態による断線検出方法のフロー図５００を示す。一実施形態では、フロー図５００に示される動作は、チップ１００が行う。図５について、図１、２、３と一緒に述べる。図５には具体的なステップを明示しているが、これらのステップは例である。すなわち、本発明は、種々の他のステップまたは図５に挙げるステップの変形のステップを行うのにも適している。
【００５０】
ブロック５０２において、セレクタが、断線検出のために、バッテリ内の１つのバッテリセル（例えば、バッテリセル２１３）を選択する。一実施形態では、セレクタ１３０の第１のスイッチＳＰ３と第２のスイッチＳＮ３のスイッチが入れられる。それ故、ピンＰ２３は、上述の第１のピンの役割を果たし、ピンＰ２２は、上述の第２のピンの役割を果たす。その結果、バッテリセル２１３が、断線検出のために選択される。
【００５１】
ブロック５０４において、断線検出モジュールが、定電流を生成する。指定の期間中、定電流が、バッテリセルに接続された接続回路に流れる。一実施形態では、断線検出モジュール１４０の電流シンク２４２Ｐ、２４２Ｎは、第１の制御信号ＤＩＳ＿ＣＫ１が第１の電圧レベルに設定され、第２の制御信号ＳＮ１＿Ｍ１がより低い第２の電圧レベルに設定されると、例えば接続回路１２０に流れるそれぞれ約５００μＡなどの、それぞれのシンク電流を生成できる。
【００５２】
ブロック５０６において、定電流がバッテリセルに接続された接続回路に流れると、検出電圧が測定される。一実施形態では、シンク電流がバッテリセル２１３に接続された接続回路１２０に流れると、ピンＰ２３とピンＰ２２との間に検出電圧が生成される。
【００５３】
ブロック５０８において、検出電圧値の変化が、ワイヤがバッテリセルに適切に接続されているか否かを示す。一実施形態では、ワイヤＬ１がバッテリセル２１２に接続され、ワイヤＬ２が断線、ワイヤＬ３がバッテリセル２１３に接続されているとき、電流シンク２４２Ｎから供給される定シンク電流は、コンデンサＣ２、Ｃ３を流れ、コンデンサＣ２を放電する一方で、コンデンサＣ３を充電する。コンデンサＣ３の充電の結果として、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、それ相応に変化する。例えば、シンク電流が５００μＡ、コンデンサＣ３の容量が０．１μ、バッテリセル２１３のセル電圧が１Ｖの場合、コンデンサＣ３の両端間の電圧は、２ｍｓ間の充電後、約１Ｖから約６Ｖに変化することになる。それ故、第１の演算増幅器２５１と第２の演算増幅器２５２の出力端子間の電圧差は、約３Ｖになる。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、約６Ｖになる。ワイヤＬ１、Ｌ２がバッテリセル２１２に接続されていて、ワイヤＬ３が断線しているとき、電流シンク２４２Ｐから供給されるシンク電流は、コンデンサＣ３、Ｃ４を流れ、コンデンサＣ３を放電する一方で、コンデンサＣ４を充電する。コンデンサＣ３の放電の結果として、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、それ相応に変化する。例えば、シンク電流が５００μＡ、コンデンサＣ３の容量が０．１μ、バッテリセル２１３のセル電圧が４Ｖの場合、コンデンサＣ３の両端間の電圧は、２ｍｓ間の放電後、約４Ｖから約−６Ｖに変化することになる。その結果、第２のノードＢＡＴＮの電圧レベルは、第１のノードＢＡＴＰの電圧レベルより高くなるであろう。第２の演算増幅器２５２の非反転入力端子の電圧信号ＶＲ＿０３Ｖに起因して、Ａ／Ｄコンバータ１６０からの電圧読み取り値は、約−０．６Ｖになる。
【００５４】
ブロック５１０において、ＭＣＵが、バッテリセルに接続された接続回路の状態を判定する。一実施形態では、ＭＣＵ１７０は、Ａ／Ｄコンバータ１６０から出力された電圧読み取り値を指定の範囲と比較する。電圧読み取り値がその範囲外の場合、フラグレジスタ１７２の断線しているワイヤに対する状態フラグは１に再設定され、ワイヤが断線していることを表す。一実施形態では、ＭＣＵ１７０はまた、メモリ１７１の中に電圧読み取り値を格納する。一実施形態では、フラグレジスタ１７２は、１ワイヤ当たり１ビットの複数のビットを有し、ワイヤのそれぞれの状態を示す。
【００５５】
これまでの説明および図面は本発明の実施形態を表しているが、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の原理の精神および範囲から逸脱することなく、これらの実施形態に種々の追加、変更および代替を行いうることが理解されるであろう。本発明の原理から逸脱することなしに特定の環境および動作要件に具体的に適合される、本発明の実践において使用される形態、構造、配置、割合、材料、要素、コンポーネントやその他の多くの変更を行って、本発明を使用しうることを、当業者は理解するであろう。従って、ここに開示する実施形態は、すべての面において説明であり、限定ではないと見なされるものである。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその法的均等物に示されており、これまでの説明に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５６】
１００ 断線検出チップ
１１０ バッテリ
１２０ 接続回路
１３０ セレクタ
１４０ 断線検出モジュール
１５０ 増幅器
１６０ Ａ／Ｄコンバータ
１７０ ＭＣＵ
１７１ メモリ
１７２ フラグレジスタ
２００、３００ 断線検出回路
２１１〜２１５ バッテリセル
２４１Ｐ、２４１Ｎ、３４１ 電流ソース
２４２Ｐ、２４２Ｎ、３４２ 電流シンク
２５１ 第１の演算増幅器
２５２ 第２の演算増幅器
４００ 断線検出システム
４１０ 放電スイッチ
４２０ 負荷
４３０ 充電器
５００ 断線検出方法のフロー図
ＢＡＴＰ 第１のノード
ＢＡＴＮ 第２のノード
Ｃ１〜Ｃ５ コンデンサ
ＤＩＳ＿ＣＫ１、ＤＩＳ＿ＣＫ２ 第１の制御信号
ＳＮＩ＿Ｍ１、ＳＮＩ＿Ｍ２ 第２の制御信号
Ｇ２１、Ｇ２２ ＡＮＤゲート
Ｇ２３、Ｇ３３ 反転ゲート
Ｇ３１ 第１のＡＮＤゲート
Ｇ３２ 第２のＡＮＤゲート
Ｐ２０〜Ｐ２５ ピン
Ｌ０〜Ｌ５ ワイヤ
Ｒ０〜Ｒ５、Ｒ７〜Ｒ９ 抵抗
ＳＮ１〜ＳＮ５ 第２のスイッチ
ＳＰ１〜ＳＰ５ 第１のスイッチ
ＶＣＣ 電源装置
ＶＲ＿０３Ｖ 電圧信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリに接続されたワイヤの断線を検出するデバイスであって、
接続回路を通してバッテリセルの正端子に接続される第１のピンと、
前記接続回路を通して前記バッテリセルの負端子に接続される第２のピンと
を備え、
前記接続回路と前記バッテリセルとの間のワイヤが断線すると、前記接続回路を通る電流の経路が変化し、前記第１のピンと前記第２のピンとの間の検出電圧が変化して、前記経路の変化を示すデバイス。
【請求項２】
前記接続回路が、前記バッテリセルに並列に接続されるコンデンサを備える、請求項１のデバイス。
【請求項３】
前記第１のピンおよび前記第２のピンを通って前記接続回路に接続されたセレクタをさらに備え、前記セレクタは、前記バッテリの中の複数のバッテリセルの中から前記バッテリセルを選択する、請求項１のデバイス。
【請求項４】
前記セレクタに接続され、前記検出電圧を増幅する増幅器をさらに備える、請求項１のデバイス。
【請求項５】
前記接続回路に接続され、前記検出電圧に基づく電圧読み取り値を出力するとともに、前記電圧読み取り値をアナログからデジタルに変換するＡ／Ｄコンバータをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記検出電圧を範囲と比較するマイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）をさらに備え、前記検出電圧が前記範囲外の場合、前記ワイヤを断線と示す、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記検出電圧に基づく電圧読み取り値を格納するメモリをさらに備え、前記メモリは、前記ワイヤが断線しているかどうかを示す状態フラグを格納するフラグレジスタをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記接続回路に接続され、前記電流を生成できる断線検出モジュールをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
複数のバッテリセルに接続される断線検出回路であって、
前記複数のバッテリセルに接続され、前記複数のバッテリセルの中から１つのターゲットバッテリセルを選択できるセレクタと、
前記セレクタに接続され、電流を生成できる断線検出モジュールと、
前記複数のバッテリセルと前記セレクタとの間に接続される複数のワイヤを有し、前記複数のワイヤの状態に基づいて前記電流に複数の経路を提供する接続回路と、
前記断線検出モジュールおよび前記セレクタに接続され、前記検出電圧に基づいてワイヤの状態を検出できるマイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）と
を備え、
前記接続回路が、前記接続回路を通る前記電流の経路に基づく検出電圧をさらに生成する断線検出回路。
【請求項１０】
前記接続回路が、前記バッテリセルに並列に接続されるコンデンサを備える、請求項９に記載の断線検出回路。
【請求項１１】
前記セレクタが、複数の第１のスイッチおよび複数の第２のスイッチを備える、請求項９に記載の断線検出回路。
【請求項１２】
前記セレクタに接続され、前記検出電圧を増幅する増幅器をさらに備える、請求項９に記載の断線検出回路。
【請求項１３】
前記増幅器に接続され、前記検出電圧に基づいて電圧読み取り値を出力するとともに、前記電圧読み取り値をアナログからデジタルに変換するＡ／Ｄコンバータをさらに備える、請求項１２に記載の断線検出回路。
【請求項１４】
前記ＭＣＵが、前記検出電圧に基づく電圧読み取り値を格納するメモリをさらに備える、請求項９に記載の断線検出回路。
【請求項１５】
前記ＭＣＵが、前記複数のワイヤの状態を示す状態フラグを格納するフラグレジスタを備える、請求項９に記載の断線検出回路。
【請求項１６】
前記断線検出モジュールが、電流ソースおよび電流シンクを備える、請求項９に記載の断線検出回路。
【請求項１７】
複数のバッテリセルに接続されたワイヤの断線を検出する方法であって、
前記複数のバッテリセルの中から１つのターゲットバッテリを選択するステップと、
前記ターゲットバッテリセルに接続された接続回路を通る電流を生成するステップと、
前記接続回路を通る前記電流の経路に基づく検出電圧を測定するステップと、
前記検出電圧の変化を検出することによって、前記経路の変化を示すステップと、
検出電圧の前記変化に基づいて、前記接続回路のワイヤが断線しているかどうかを判定するステップと
を備える方法。
【請求項１８】
電圧読み取り値を出力するために、前記検出電圧を処理するステップと、
前記ワイヤが断線しているかどうかを判定するために、前記電圧読み取り値を電圧範囲と比較するステップと
をさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
アナログの前記検出値をデジタルの前記電圧読み取り値に変換するステップをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記ワイヤが断線しているかどうかを示す状態フラグを格納するステップをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１】
バッテリに接続されたワイヤの断線を検出するデバイスであって、
接続回路を通してバッテリセルの正端子に接続される第１のピンと、
前記接続回路を通して前記バッテリセルの負端子に接続される第２のピンと
を備え、
前記接続回路と前記バッテリセルとの間のワイヤが断線すると、前記接続回路を通る電流の経路が変化し、前記第１のピンと前記第２のピンとの間の検出電圧が変化して、前記経路の変化を示すデバイス。
【請求項２】
前記接続回路が、前記バッテリセルに並列に接続されるコンデンサを備える、請求項１のデバイス。
【請求項３】
前記第１のピンおよび前記第２のピンを通って前記接続回路に接続されたセレクタをさらに備え、前記セレクタは、前記バッテリの中の複数のバッテリセルの中から前記バッテリセルを選択する、請求項１のデバイス。
【請求項４】
前記セレクタに接続され、前記検出電圧を増幅する増幅器をさらに備える、請求項１のデバイス。
【請求項５】
前記接続回路に接続され、前記検出電圧に基づく電圧読み取り値を出力するとともに、前記電圧読み取り値をアナログからデジタルに変換するＡ／Ｄコンバータをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記検出電圧を範囲と比較するマイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）をさらに備え、前記検出電圧が前記範囲外の場合、前記ワイヤを断線と示す、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記検出電圧に基づく電圧読み取り値を格納するメモリをさらに備え、前記メモリは、前記ワイヤが断線しているかどうかを示す状態フラグを格納するフラグレジスタをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記接続回路に接続され、前記電流を生成できる断線検出モジュールをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
複数のバッテリセルに接続される断線検出回路であって、
前記複数のバッテリセルに接続され、前記複数のバッテリセルの中から１つのターゲットバッテリセルを選択できるセレクタと、
前記セレクタに接続され、電流を生成できる断線検出モジュールと、
前記複数のバッテリセルと前記セレクタとの間に接続される複数のワイヤを有し、前記複数のワイヤの状態に基づいて前記電流に複数の経路を提供する接続回路と、
前記断線検出モジュールおよび前記セレクタに接続され、前記検出電圧に基づいてワイヤの状態を検出できるマイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）と
を備え、
前記接続回路が、前記接続回路を通る前記電流の経路に基づく検出電圧をさらに生成する断線検出回路。
【請求項１０】
前記接続回路が、前記バッテリセルに並列に接続されるコンデンサを備える、請求項９に記載の断線検出回路。
【請求項１１】
前記セレクタが、複数の第１のスイッチおよび複数の第２のスイッチを備える、請求項９に記載の断線検出回路。
【請求項１２】
前記セレクタに接続され、前記検出電圧を増幅する増幅器をさらに備える、請求項９に記載の断線検出回路。
【請求項１３】
前記増幅器に接続され、前記検出電圧に基づいて電圧読み取り値を出力するとともに、前記電圧読み取り値をアナログからデジタルに変換するＡ／Ｄコンバータをさらに備える、請求項１２に記載の断線検出回路。
【請求項１４】
前記ＭＣＵが、前記検出電圧に基づく電圧読み取り値を格納するメモリをさらに備える、請求項９に記載の断線検出回路。
【請求項１５】
前記ＭＣＵが、前記複数のワイヤの状態を示す状態フラグを格納するフラグレジスタを備える、請求項９に記載の断線検出回路。
【請求項１６】
前記断線検出モジュールが、電流ソースおよび電流シンクを備える、請求項９に記載の断線検出回路。
【請求項１７】
複数のバッテリセルに接続されたワイヤの断線を検出する方法であって、
前記複数のバッテリセルの中から１つのターゲットバッテリを選択するステップと、
前記ターゲットバッテリセルに接続された接続回路を通る電流を生成するステップと、
前記接続回路を通る前記電流の経路に基づく検出電圧を測定するステップと、
前記検出電圧の変化を検出することによって、前記経路の変化を示すステップと、
検出電圧の前記変化に基づいて、前記接続回路のワイヤが断線しているかどうかを判定するステップと
を備える方法。
【請求項１８】
電圧読み取り値を出力するために、前記検出電圧を処理するステップと、
前記ワイヤが断線しているかどうかを判定するために、前記電圧読み取り値を電圧範囲と比較するステップと
をさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
アナログの前記検出値をデジタルの前記電圧読み取り値に変換するステップをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記ワイヤが断線しているかどうかを示す状態フラグを格納するステップをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−３６９７５（Ｐ２０１３−３６９７５Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−７９４２１（Ｐ２０１２−７９４２１）
【出願日】平成２４年３月３０日（２０１２．３．３０）
【出願人】（５００５２１８４３）オーツー マイクロ， インコーポレーテッド (138)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月３０日（２０１２．３．３０）
【出願人】（５００５２１８４３）オーツー マイクロ， インコーポレーテッド (138)
【Ｆターム（参考）】
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