電池システム監視装置およびこれを備えた蓄電装置
【課題】電圧入力側の電流リークを検出できる電池システム監視装置を提供するとともに、電流リークが発生した時の電圧補正を可能とし、また単電池セルの過充電の回避を可能とする。
【解決手段】複数の単電池セル１１０を直列接続したセルグループ１２０を制御するセルコントローラＩＣ１００が、単電池セル１００のバランシング放電を行うバランシングスイッチ１０８を単電池セル毎に備え、単電池セル１１０の端子間電圧を測定する電圧検出線ＳＬ１〜５には電圧入力抵抗１０１が直列に設けられ、バランシングスイッチ１０８とこれに直列に接続されたバランシング抵抗１０２とで構成されるバランシング放電回路が単電池セル１００の正極に接続された電圧検出線と負極に接続された電圧検出線の間に接続され、その接続点は、それぞれ電圧入力抵抗１０１よりセルグループ１２０側に設けられ、セルコントローラＩＣ１００はリーク検出スイッチ１０９をさらに備える。
【解決手段】複数の単電池セル１１０を直列接続したセルグループ１２０を制御するセルコントローラＩＣ１００が、単電池セル１００のバランシング放電を行うバランシングスイッチ１０８を単電池セル毎に備え、単電池セル１１０の端子間電圧を測定する電圧検出線ＳＬ１〜５には電圧入力抵抗１０１が直列に設けられ、バランシングスイッチ１０８とこれに直列に接続されたバランシング抵抗１０２とで構成されるバランシング放電回路が単電池セル１００の正極に接続された電圧検出線と負極に接続された電圧検出線の間に接続され、その接続点は、それぞれ電圧入力抵抗１０１よりセルグループ１２０側に設けられ、セルコントローラＩＣ１００はリーク検出スイッチ１０９をさらに備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池システム監視装置およびこれを備えた蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）などでは、所望の高電圧を確保するため、二次電池の単電池セルを複数個直列接続したセルグループを複数個直列あるいは直並列に接続して構成される組電池（電池システム）が用いられている。このような組電池においては、各単電池セルの残存容量計算や保護管理のため、セル電圧（単電池セルの端子間電圧）の計測と、充電状態（ＳＯＣ、State of Charge）すなわち残存容量の均等化（バランシング）のためのバランシング放電を行うセルコントローラを組電池の監視装置内に設けて組電池の管理を行っている。（例えば特許文献１参照）。また、このセルコントローラは複数の集積回路（セルコントローラＩＣ）を備え、上記の複数個のセルグループの管理を行っている。
【０００３】
各単電池セルのＳＯＣは、各単電池セルの開路電圧（ＯＣＶ）から算出される。すなわち、電池システムが無負荷の状態（電池システムからのＤＣ電力から三相ＡＣ電力を生成してＨＥＶやＥＶの駆動用モータに供給するインバータ等が接続されていない状態）で測定された各単電池セルの端子間電圧から各単電池セルのＳＯＣが算出される。各単電池セルの端子間電圧は、上記のセルコントローラＩＣの電圧入力端子に各単電池セルの端子間電圧が入力されて測定される。このセルコントローラＩＣの電圧入力端子には、電池システムの充放電に伴うノイズを除去するためにＲＣフィルタが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−８９４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
セルコントローラＩＣの入力端子に設けられたＲＣフィルタのコンデンサ劣化、セルコントローラＩＣ内に設けられたＥＳＤ対策用のダイオード劣化、あるいはセルコントローラＩＣの電圧検出端子付近の絶縁不良等の種々の原因で、電圧入力端子側で電流リークが発生する可能性がある。この電流リークが発生すると、セルコントローラＩＣの各単電池セルの端子間電圧が正確に測定されず、各単電池セルのＳＯＣも正しい値が得られない。このような正しくないＳＯＣに基づいて各単電池セルのバランシング放電を行うと、過充電や過放電となる可能性がある。
しかしながら、従来のセルコントローラＩＣを備えた電池システム監視装置では、電流リークが発生したことを検出できなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）請求項１の記載の発明は、複数の単電池セルを直列接続したセルグループを備えた電池システムを監視する電池システム監視装置であって、セルグループを制御するセルコントローラＩＣと、単電池セルの端子間電圧を測定するための、電池セルの正極および負極のそれぞれとセルコントローラＩＣとを接続する複数の電圧検出線とを備え、セルコントローラＩＣは、単電池セルの正極に接続された電圧検出線と負極に接続された電圧検出線との間に接続された、当該単電池セルのバランシング放電を行うバランシングスイッチを単電池セル毎に備え、電圧検出線には、電圧入力抵抗が直列に設けられ、バランシングスイッチと当該バランシングスイッチに直列に接続されたバランシング抵抗とで構成されるバランシング放電回路が単電池セルの正極に接続された電圧検出線と負極に接続された電圧検出線の間に接続され、バランシング放電回路と単電池セルの正極に接続された電圧検出線との接続点および、バランシング放電回路と単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点は、それぞれ電圧入力抵抗よりセルグループ側に設けられ、セルコントローラＩＣは、バランシングスイッチの正極側と、単電池セルの正極に接続された電圧検出線との間に接続されるリーク検出スイッチをさらに備えることを特徴とする電池システム監視装置である。
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電池システム監視装置において、電池システム監視装置は、単電池セルの端子間電圧に重畳するノイズを除去するためのコンデンサを単電池セル毎にさらに備え、コンデンサは、複数の電圧検出線の内の２つの電圧検出線の間、または電源線と複数の電圧検出線のいずれか１つの電圧検出線の間、またはグラウンド線と複数の電圧検出線のいずれか１つの電圧検出線の間に接続されることを特徴とする。
（３）請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の電池システム監視装置において、バランシング抵抗は、バランシングスイッチの正極側と、単電池セルの正極に接続された電圧検出線との接続点との間に接続されることを特徴とする。
（４）請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の電池システム監視装置において、バランシング抵抗は、バランシングスイッチの負極側と、単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点との間に接続されることを特徴とする。
（５）請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の電池システム監視装置において、バランシング抵抗は、バランシングスイッチの負極側と、単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点との間、およびバランシングスイッチの負極側と、単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点との間にそれぞれ接続されることを特徴とする。
（６）請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電池システム監視装置において、電池システム監視装置は、複数のセルグループと、この複数のセルグループを制御する複数のセルコントローラＩＣと、この複数のセルコントローラＩＣを制御するバッテリコントローラとを備えることを特徴とする。
（７）請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の電池システム監視装置において、セルコントローラＩＣは、バッテリコントローラの指令により、リーク検出スイッチをオフとした時の単電池セルの端子間電圧である第１のセル電圧および、リーク検出スイッチをオンとした時の単電池セルの端子間電圧である第２のセル電圧を各単電池セルについて測定するリーク検出用の電圧測定を行い、バッテリコントローラは、第１のセル電圧と第２のセル電圧の差が所定の値以上であれば、電池システムにリークが発生していると判断することを特徴とする。
（８）請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の電池システム監視装置において、セルコントローラＩＣは、バッテリコントローラの指令により、セルグループの全ての単電池セルのリーク検出用の電圧測定を行い、バッテリコントローラは、２つの隣り合って接続された単電池セルにおいて、上位の単電池セルでの第１のセル電圧が第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上大きく、下位の単電池セルでの第１のセル電圧が第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上小さい場合は、下位の単電池セルはリークが発生しているリーク発生セルであると判断するリーク判定部を備えることを特徴とする。
（９）請求項９に記載の発明は、請求項６に記載の電池システム監視装置において、セルコントローラＩＣは、バッテリコントローラの指令により、セルグループの全ての単電池セルのリーク検出用の電圧測定を行い、バッテリコントローラは、２つの隣り合って接続された単電池セルにおいて、上位の単電池セルでの第１のセル電圧が第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上小さく、下位の単電池セルでの第１のセル電圧が第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上大きい場合は、上位の単電池セルはリークが発生しているリーク発生セルであると判断するリーク判定部を備えることを特徴とする。
（１０）請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の電池システム監視装置において、バッテリコントローラは、車両始動時に測定された単電池セルの第１のセル電圧と第２のセル電圧を用いて、車両稼働時に測定されるリーク発生セルと当該リーク発生セルに隣合って接続された上位の単電池セルのそれぞれの第１のセル電圧から、リーク発生セルと当該リーク発生セルに隣合って接続された上位の単電池セルのそれぞれの実電圧を算出する電圧補正部を備えることを特徴とする。
（１１）請求項１１に記載の発明は、請求項９に記載の電池システム監視装置において、バッテリコントローラは、車両始動時に測定された単電池セルの第１のセル電圧と第２のセル電圧を用いて、車両稼働時に測定されるリーク発生セルと当該リーク発生セルに隣合って接続された下位の単電池セルのそれぞれの第１のセル電圧から、リーク発生セルと当該リーク発生セルに隣合って接続された下位の単電池セルのそれぞれの実電圧を算出する電圧補正部を備えることを特徴とする。
（１２）請求項１２に記載の発明は、請求項７に記載の電池システム監視装置において、リークが発生したと判断された場合に、バッテリコントローラは、セルコントローラＩＣを制御して、バランシングスイッチのデューティ比を所定の値以下に設定することを特徴とする。
（１３）請求項１３に記載の発明は、請求項８に記載の電池システム監視装置において、バッテリコントローラは、セルコントローラＩＣを制御して、リーク発生セルに隣り合って接続された上位の単電池セルのバランシングスイッチのデューティ比を所定の値以下に設定することを特徴とする。
（１４）請求項１４に記載の発明は、請求項９に記載の電池システム監視装置において、バッテリコントローラは、セルコントローラＩＣを制御して、リーク発生セルに隣り合って接続された下位の単電池セルのバランシングスイッチのデューティ比を所定の値以下に設定することを特徴とする。
（１５）請求項１５に記載の発明は、請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の電池システム監視装置において、バランシングスイッチのデューティ比の所定の値は、電圧検出線に設けられた電圧入力抵抗の抵抗値と、単電池セルの過充電保護電圧値と、単電池セルのＳＯＣが１００％の場合の電圧値とから算出される値であることを特徴とする。
（１６）請求項１６に記載の発明は、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の電池システム監視装置と、電池システムとを備えることを特徴とする蓄電装置である。
（１７）請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の蓄電装置を備えることを特徴とする電動駆動装置である。
（１８）請求項１８に記載の発明は、請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の電池システム監視装置において、リークが発生したと判断された場合のバランシングスイッチのデューティ比の所定の値を算出する方法であって、この所定の値は、電圧検出線に設けられた電圧入力抵抗の抵抗値と、単電池セルの過充電保護電圧値と、単電池セルのＳＯＣが１００％の場合の電圧値とから算出される値であることを特徴とするバランシングスイッチの実効抵抗値の算出方法である。
（１９）請求項１９に記載の発明は、電池システムを構成する複数の単電池セルの端子間電圧であるセル電圧をそれぞれ測定するための電圧測定部と、この電圧測定部にセル電圧を入力するための電圧入力抵抗と、当該電圧入力抵抗と共にＲＣフィルタを構成するコンデンサと、当該電圧入力抵抗をバイパスするリーク検出スイッチとを各単電池毎に備えた電池システム監視装置の監視方法において、リーク検出スイッチをオフとした時のセル電圧である第１のセル電圧とオフとした時のセル電圧である第２のセル電圧とを測定し、第１のセル電圧と第２のセル電圧の差を検出して、コンデンサのリークの有無を判定することを特徴とする電池システム監視方法である。
（２０）請求項２０に記載の発明は、請求項１９に記載の電池システム監視方法において、コンデンサにリークがあると判定された場合に、電池システム監視装置を備えた車両の始動時に測定した第１のセル電圧および第２のセル電圧を用いて、電池システム監視装置を備えた車両の稼働時に当該コンデンサに対応する単電池セルの第１のセル電圧を補正することを特徴とする。
（２１）請求項２１に記載の発明は、請求項１９または２０に記載の電池システム監視方法において、電池システム監視装置は、バランシング放電抵抗と、バランシング放電電流のオンオフを制御するスイッチング素子とを備えた、複数の単電池セルの充電状態を揃えるためのバランシング放電を行うバランシング放電回路を備え、コンデンサにリークがあると判定された場合に、電池システム監視装置を備えた車両の始動時に測定した第１のセル電圧および第２のセル電圧に基づいて、バランシング放電回路の実効抵抗値を制御するようにスイッチング素子を制御することを特徴とする。
（２２）請求項２２に記載の発明は、請求項１９または２０に記載の電池システム監視方法において、コンデンサにリークがあると判定された場合に、電池システムと直流電力の授受を行うインバータとの接続を遮断することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による電池システム監視装置を用いることにより、この電池システム監視装置を備えた蓄電装置では、セルコントローラＩＣのセル電圧入力端子に設けられたＲＣフィルタのコンデンサ劣化、セルコントローラＩＣ内に設けられたＥＳＤ対策用のダイオード劣化、あるいはセルコントローラＩＣの電圧検出端子付近の絶縁不良等の種々の原因によるリークを検出することができる。また、このリークにより誤検出されるセル電圧を補正することができる。さらにリークにより発生する単電池セルの過充電を避けることができる。これらの動作により、本発明による蓄電装置ならびに蓄電装置を搭載しＨＥＶやＥＶ等の電動車両の安全性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施の形態の組電池の電池監視装置を含むハイブリッド自動車の電動駆動装置全体の構成を示す図である。
【図２】セル電圧検出のためのＲＣフィルタ回路と、バランシング回路の１つの例であり、２つの隣り合う電圧検出線の間にＲＣフィルタのコンデンサ１０３が接続されている構成の回路を示す図である。
【図３】セル電圧検出のためのＲＣフィルタ回路と、バランシング回路の他のの例であり、ＲＣフィルタのコンデンサ１０３が電圧検出線とグランド線の間に接続されている構成の回路を示す図である。
【図４】セル電圧検出のためのＲＣフィルタ回路と、バランシング回路のさらに他の１つの例であり、ＲＣフィルタのコンデンサ１０３の一端が電池システムの中間電位の電圧検出線に接続されている構成の回路を示す図である。
【図５】定電流でリチウムイオン電池を充電し、意図的に過充電状態とした場合の、ＳＯＣに対するセル電圧の変化とガス排出弁の動作を示す図である。
【図６】図３に示すＲＣフィルタ回路で、電圧検出線ＳＬ２に接続されたコンデンサ１０３でリークが発生した場合のリーク電流を分かり易く示して、この場合のバランシング動作を説明するための図である。
【図７】１２個の単電池セルを直列接続したセルグループで、図３に示す用に接続されたＲＣフィルタのコンデンサ１０３の内最上位のセル（セル１）のコンデンサにリークが発生した場合のリーク電流を示す図である。
【図８】図７に示すＲＣフィルタの構成で、最下位のセル（セル１２）、最下位のセルから６番目のセル（セル７）、最上位のセル（セル１）でそれぞれリークが発生した場合に検出されるセル電圧とリーク抵抗の関係を示す図である。
【図９】本発明による電池システム監視装置における、リーク検出を行うための回路構成を示す図であり、図３に示す回路で、セルコントローラＩＣ内にリーク検出スイッチが設けられている。
【図１０】図８で示す３つの曲線（セル１２、セル７、セル１）で、リークによる電圧降下分をリーク抵抗ＲＬに対してプロットした図である。
【図１１】本発明による電池システム監視装置における、リーク検出を行うための回路構成を説明する図であり、図２に示す回路で、セルコントローラＩＣ内にリーク検出スイッチが設けられている。
【図１２】２つの電圧検出線間に接続されたコンデンサでリークが発生した場合のリーク電流を分かり易く示して、この場合のバランシング動作を説明するための図である。
【図１３】図３に示す回路で、バランシング抵抗がバランシングスイッチの正電位側に配置される構成の回路を示す図である。
【図１４】図３に示す回路で、バランシング抵抗がバランシングスイッチの正電位側と負電位側の両側に分割して配置される構成の回路を示す図である。
【図１５】セルグループの単電池セルの実電圧が揃った状態で、電圧測定のための電圧入力抵抗がある１つの値のときの、リーク抵抗（ＲＬ）の抵抗値と検出されるセル電圧の関係を示す図である。
【図１６】セルグループの単電池セルの検出電圧が揃った状態で、電圧測定のための電圧入力抵抗がある１つの値のときの、リーク抵抗（ＲＬ）の抵抗値と単電池セルの実電圧の関係を示す図である。
【図１７】リークが発生した場合に、高い電圧が検出されたセルのバランシング放電の様子を概略的に示す図である。
【図１８】リーク電流とバランシング電流の関係により、リークを発生しているセルの端子間電圧の実電圧がどの程度まで上昇する可能性があるかを示素図である。
【図１９】リーク発生しているセルの実電圧を、過充電保護電圧程度の電圧以下にするための制御を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図１〜図１９を参照して本発明を実施するための形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明による電池システム監視装置を備えた蓄電装置を、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）などに用いられる電池システムを備えた蓄電装置に対して適用した場合の例である。なお、本発明はＨＥＶに限らず、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）、鉄道車両などに搭載される各種蓄電装置に対して幅広く適用可能である。
【００１０】
以下の実施形態では、制御の最小単位となる蓄電・放電デバイスとして３．０〜４．２Ｖ（平均出力電圧：３．６Ｖ）の範囲に電圧を持つリチウムイオン電池を想定しているが、それ以外でもＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）の高すぎる場合（過充電）や低すぎる場合（過放電）に使用を制限するような、電気を蓄え放電可能なデバイスであれば何でもよく、ここでは、それらを総称して単電池あるいは単電池セルあるいは単にセルと呼ぶ。
【００１１】
また、以下に説明する実施形態では、単電池セルを複数個（概ね数個から十数個）直列に接続したものをセルグループと呼び、このセルグループを複数個直列に接続したものを電池モジュールと呼んでいる。更にこのセルグループあるいは電池モジュールを複数個直列または直並列に接続したものを電池システムと呼称する。セルグループ、電池モジュールおよび電池システムを総称して組電池と呼んでいる。各単電池セルのセル電圧を検出し、バランシング動作等を行いながら電池状態を監視するセルコントローラＩＣはセルグループ毎に設けられる。
【００１２】
図１は、本発明による電池システム監視装置を備えた蓄電装置を搭載したハイブリッド自動車用電動駆動装置の構成例を示す。 ハイブリッド自動車の電動駆動装置は、車両コントローラ４００、モータコントローラ３００、バッテリコントローラ２００、複数のセルコントローラＩＣ１００、電池システム１３０、インバータ３４０、モーター３５０などを備えている。これらの内、車両コントローラ４００、モータコントローラ３００、バッテリーコントローラ２００、セルコントローラＩＣ１００およびインバータ３４０は、車両内に設置される通信回路を介して互いに情報の授受を行う。なお、電池システム１３０は、複数のセルグループ１２０を直列に接続したものであり、各セルグループ１２０はさらに、リチウムイオン電池等の二次電池の単電池セル１１０が複数個直列に接続されて構成されている。また、電池システム監視装置１０は、バッテリコントローラ２００、セルコントローラＩＣ１００、セルコントローラＩＣ１００とセルグループ１２０の間に設けられた抵抗やコンデンサ等を含む接続回路を備えて構成されている。蓄電装置は、この電池システム監視装置１０と電池システム１３０から構成される。
【００１３】
バッテリコントローラ２００と複数のセルコントローラＩＣ１００との間の通信回路はループ状に接続されており、バッテリコントローラ２００から最上位のセルコントローラＩＣ１００へシグナルアイソレータ２０１を介して信号が伝送され、さらに最上位のセルコントローラＩＣ１００から最下位のセルコントローラＩＣ１００まで順に直列に信号が伝送され、最後に最下位のセルコントローラＩＣ１００からバッテリコントローラ２００へシグナルアイソレータ２０２を介して信号が伝送される。バッテリコントローラ２００は、ループ状の通信回路を介してすべてのセルコントローラＩＣ１００との間で情報の授受を行うことができる。
なお、ここではループ状の通信回路を介して信号伝送を行う例を示しているが、双方向通信回路を用いて構成することも可能であり、この場合はシグナルアイソレータ２０２は不要となる。さらに、図示はしないが、バッテリコントローラ２００からすべてのセルコントローラＩＣ１００へ並列に通信回路を接続し、パラレルに信号伝送を行うことも可能である。
【００１４】
車両コントローラ４００は、ハイブリッド自動車の運転者が操作するアクセルペダルやブレーキペダル、あるいは変速レバーなどの車両運転操作装置からの操作信号に基づいて車両の走行速度や制駆動力などを制御する。モータコントローラ３００は、車両コントローラ４００からの速度指令や制駆動力指令に基づいてバッテリコントローラ２００およびインバータ３４０を制御し、車両走行駆動用モータ３５０の回転速度およびトルクを制御する。
【００１５】
バッテリーコントローラ２００は、電圧センサ２１０、電流センサ２２０、温度センサ２３０により検出された電池システム１３０の電圧、電流、温度に基づいて電池システム１３０の充放電とＳＯＣ(State Of Charge)を制御するとともに、セルコントローラＩＣ１００を制御して電池システム１３０を構成する複数の単電池セル（以下、単にセルという）１１０のＳＯＣを管理し、過充電状態とならないようにＳＯＣのばらつきを補正するための放電（以下、バランシング放電という）を行う。
【００１６】
なお、図１に示す一実施の形態の組電池の制御装置では、例えば４個のセル１１０が直列に接続されたセルグループ１２０が複数個直列に接続された電池システムを例示する。なお、セルグループ１２０を構成する単電池セル１１０の数は４個以上であってもよい。セルコントローラＩＣ１００はセルグループ１２０の仕様に合わせたものを使用する。
ハイブリッド自動車に搭載される電池システム１３０は多くのセルあるいはセルグループが直並列に接続され、両端電圧が数１００Ｖの高圧、高容量とした電池システムが一般的である。もちろんこのような高圧、高容量の電池システムに対しても本発明を適用することができる。
【００１７】
セルコントローラＩＣ１００は、電池システムを構成する複数のセル１１０を所定個数ごとにグループに分け、各セルグループ１２０ごとに設けられる。例えば、１００個のセル１１０が直列に接続された電池システム１３０を、セル４個ごとにグループ分けする場合には、２５組のセルコントローラＩＣ１００が用いられる。各セルコントローラＩＣ１００は、各セルグループ１２０を構成するセルそれぞれの端子間電圧を検出してバッテリコントローラ２００へ送信し、バッテリコントローラ２００からの指令にしたがってセル１１０ごとにバランシング電流の通電制御を行う。バランシング抵抗１０２（図１参照）は、各セルのＳＯＣのばらつきを補正するための各セルの放電（バランシング放電）の電流を制限するための抵抗であり、セル１１０ごとに設けられる。
【００１８】
電池システム１３０に充電された直流電力は正極側コンタクタ３１０、負極側コンタクタ３２０を介して平滑コンデンサ３３０およびインバータ３４０へ供給され、インバータ３４０により交流電力に変換されて交流モーター３５０に印加され、交流モーター３５０の駆動が行われる。この直流電力から交流電力への変換はインバータ３４０に備えられたスイッチング素子（不図示）のスイッチングによって行われる。一方、車両の制動時には、交流モータ３５０により発電された交流電力がインバータ３４０に備えられたダイオード素子（不図示）と平滑用コンデンサ３３０により直流電力に変換されて正極側コンタクタ３１０、負極側コンタクタ３２０を介して電池システム１３０に印加され、電池システム１３０の充電が行われる。すなわち、電池システム１３０とインバータ３４０との間で直流電力の授受が行われる。
【００１９】
インバータ３４０の動作に伴ってリプルノイズ及びスイッチングノイズが発生する。これらのノイズは、平滑用コンデンサー３３０によって、ある程度低減されるが、完全には除去しきれず電池システム１３０に流れこみ、各セルの端子間電圧にはノイズ電流に比例したノイズ電圧が重畳する。このノイズはセル電圧の検出誤差となるため、電圧を測定する電圧測定回路（不図示）に入力される電圧信号はＲＣフィルタ等を用いて、ノイズを抑制しなければならない。なお、電圧測定回路（不図示）は、セルコントローラＩＣ１００内に設けられており詳細は省略する。
【００２０】
（ＲＣフィルタ回路及びバランシング回路の例）
図２にセルコントローラＩＣ１００を用いたセル電圧検出のためのＲＣフィルタ回路と、バランシング回路の例を示す。ここでは、図１に示す１つのセルグループ１２０で、４個の直列接続されたの単電池セル１１０の正負極端子が電圧検出線ＳＬ１〜５を介してセルコントローラＩＣ１００のセル電圧入力端子（ＣＶ端子）１０５に接続されている。各々の電圧検出線ＳＬ１〜５には、ＲＣフィルタを形成するセル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１が設けられている。また、各々のセルの正負極端子に接続された電圧検出線、すなわち２つの隣り合う電圧検出線の間にはコンデンサ１０３が接続され、ＲＣフィルタを形成している。
【００２１】
セルコントローラＩＣ１００はＧＮＤ端子（ＧＮＤ）１０７とＶｃｃ端子（ＶＣＣ）１０４を有している。ＧＮＤ端子は、直列接続された４個の単電池セルの内最低電位の単電池セルの負極とグラウンド線（ＧＬ）で接続されている。またＶｃｃ端子は、直列接続された４個の単電池セルの内最高電位の単電池セルの正極と電源線（ＶＬ）で接続されている。この電源線を介して供給されるセルグループの最高電位がセルコントローラＩＣ１００の動作電源Ｖｃｃとして使用される。
なお、セル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１の抵抗値とバランシング抵抗（ＢＳ抵抗、Ｒｂ）の抵抗値もそれぞれＲｃｖ、Ｒｂと表わす。
この明細書では、電圧検出線は、各単電池セルの正負極から、セルコントローラＩＣ１００内に設けられた、各単電池セルの端子間電圧を電圧測定回路（不図示）で測定するために電圧検出線を選択するマルチプレクサ（不図示）の入力までの配線を指す。
【００２２】
各セルには、バランシングスイッチ（ＢＳＷ）１０８とバランシング抵抗（ＢＳ抵抗、Ｒｂ）１０２の直列回路が各セルと並列に接続され、バランシングスイッチ１０８の制御でバランシング放電が行われる。バランシングスイッチ１０８は、セルコントローラＩＣ１００内部に設けられており、たとえばＭＯＳＦＥＴスイッチ等で構成されている。このバランシングスイッチ１０８は、バランシング端子（ＢＳ端子）１０６を介して、２本の配線（バランシング線ＢＬと呼ぶ）により、このバランシングスイッチに対応したセルの正負極端子に接続された２つの電圧検出線にそれぞれ接続されている。
【００２３】
＜ＲＣフィルタ回路の変形例１＞
図３はＲＣフィルタ回路の他の例であり、ＲＣフィルタのコンデンサ１０３がセルコントローラＩＣ１００のＧＮＤ端子１０７に接続されるものである。図２のＲＣフィルタの方式では、４個のコンデンサに同じ容量のものを用いた場合、接続されるセルに対応したＲＣフィルタの実効コンデンサ容量が変わるので、単電池セル毎にＲＣフィルタびカットオフ周波数特性が異なる。周波数特性を同一にするにはＲＣの定数を各セル毎に変更する必要があった。図３の方式では、ＲＣの定数は同一で良いが、コンデンサ１０３の耐圧は単電池セル４個分の電圧に耐えるように高くする必要がある。
【００２４】
＜ＲＣフィルタ回路の変形例２＞
図４はＲＣフィルタ回路のさらに他の例であり、コンデンサ１０３の接続点を直列電池の中点電位の電圧検出線（図４ではＳＬ３）に接続するものである。この方式でも、各セルに接続されたＲＣフィルタの定数は同一となる。また、コンデンサ５０４の耐圧が図３のＲＣフィルタ回路の半分で済む利点がある。
【００２５】
なお、図２の電圧検出線ＳＬ５とグラウンド線（ＧＬ）の間にコンデンサ１０３が接続されており、図３では電圧検出線ＳＬ１〜５の各々と、グラウンド線（ＧＬ）の間にコンデンサ１０３が接続されており、図４では電圧検出線ＳＬ３とグラウンド線（ＧＬ）の間にコンデンサ１０３が接続されている。これらの電圧検出線とグラウンド線との間にコンデンサ１０３を接続する代わりに、これらの電圧検出線と電源線（ＶＬ）との間にコンデンサ１０３を接続する回路構成も可能である。
このような回路構成の動作も図２〜４に示す回路構成と同様であり、以下の図２〜４を参照した説明から容易に分かるので、電圧検出線と電源線（ＶＬ）との間にコンデンサ１０３を接続する回路構成の図は省略する。
【００２６】
＜リチウムイオン電池の特性とバランシング放電の必要性＞
ここで、本発明による電池システム監視装置を備えた蓄電装置で用いる単電池セルの例としてリチウムイオン電池の特性について説明する。電池システム１３０を構成する複数の単電池セルのＳＯＣがばらつく原因としては、各セルの自己放電速度のばらつき、充放電効率のばらつき、制御回路の動作時消費電流および停止時暗電流のばらつきなどのいろいろな要素があるが、乗用車に搭載される電池は比較的、放置期間が長いため、自己放電（自然放電）のばらつきが主となる。リチウムイオン電池の場合は、システム起動時に各単電池セルのＯＣＶ（開路電圧）を測定して、これから各単電池セルのＳＯＣを算出する。ＯＣＶが高いとＳＯＣも高いので、このＯＣＶが高いセルのバランシング放電を行ってＳＯＣを低減し、電池システム１３０を構成する複数のセルのＳＯＣを揃えるようにする。
【００２７】
リチウムイオン電池は、ニッケル−水素やニッケル−カドミウム電池のように過充電状態において負極に発生した酸素を吸収する反応がないため、過充電でＳＯＣのばらつきを低減することはできない。したがって、リチウムイオン電池にとってバランシング放電機能は重要な機能であり、バランシング放電機能がないとＳＯＣのばらつきが発生するため、バッテリすなわち電池システム（組電池）として用いるとＳＯＣが高いセルとＳＯＣが低いセルとが発生してしまう。電池システムでは総電圧つまり平均のＳＯＣにより充放電を制御するため、充放電時にＳＯＣが低いセルは過放電状態になり、ＳＯＣが高いセルは過充電状態になる可能性がある。
【００２８】
リチウムイオン電池では、ＳＯＣが低いと負極の集電体である銅が溶出し、デンドライトとして析出して正極と負極との間の短絡を引き起こす可能性がある。このため、各セルが過放電の状態とならないように適宜充電が行われる。また、リチウムイオン電池では、過充電状態となると電解液の分解、正極および負極活物質の分解などの反応が起こり、その反応は不可逆反応であるばかりでなく、電池内の温度と内圧が上昇する。このような過充電状態を避けるために、リチウムイオン電池では、セルにガス排出弁を設けて安全に内圧を逃がす構造を取り入れている。
【００２９】
多くのセルを直並列に接続したバッテリーでは、バッテリーの総電圧を総電圧検出回路で検出するとともに、すべてのセルの電圧をセルコントローラＩＣ１００内の電圧検出回路で検出し、それらの検出値によりバッテリーの充放電制御を行っているので、バッテリー全体が過充電または過放電になる可能性は低い。しかし、セルコントローラＩＣ１００の電圧入力端子への電圧入力側での不具合（ＲＣフィルタのコンデンサ劣化、セルコントローラ内に設けられたＥＳＤ対策用のダイオード（例えば特開２０１０−１９３５８９号公報の図５参照）の劣化、あるいはセルコントローラの電圧検出端子付近の絶縁不良等で、あるセルの電圧測定が正常に行われない場合には、正常なバランシング放電が行われず、このセルが過充電となる可能性がある。
【００３０】
後述するように、例えば、セルコントローラの電圧検出回路の入力側で、あるセルの電圧を低く検出するような故障が発生したとすると、当該セルの実際のＯＣＶが低くない場合であっても低い電圧が検出されるので、当該セルがバランシング放電の対象外になり、他のセルがバランシング放電の対象となる。そのため、バランシング放電終了後は、バランシング放電を行った分だけ他のセルのＳＯＣが低くなり、逆に当該セルのＳＯＣがその分だけ相対的に高くなる。見掛け上ＯＣＶの高いセルのバランシング放電を行って、ＯＣＶのばらつきを低減した状態で全セル（電池システム）の充電が行われるので、このような動作が繰り返されると、電池システムの総電圧は見かけ上、正常なままで、当該セルのみ過充電状態になる。
【００３１】
このようなセル電圧測定回路の入力側の不具合にともなう過充電状態を防止するため、および電圧測定回路自体の故障によるセル電圧の誤測定を避けるため、従来の組電池の制御装置では、すべてのセルの電圧測定回路を二重系とするように、電圧測定回路を備えたセルコントローラＩＣ１００を２系統設け、一方のセルコントローラＩＣ１００の電圧測定機能で不具合が生じても他方のセルコントローラＩＣ１００での電圧測定機能でセル電圧を確実に検出できるようにすることが行われてきた。
【００３２】
＜リチウムイオン電池の過充電時の挙動＞
次に、リチウムイオン電池の過充電状態における挙動例を説明する。図５は、定電流でリチウムイオン電池を充電し、意図的に過充電状態とした場合の、ＳＯＣに対するセル電圧の変化とガス排出弁の動作を示す図である。図から明らかなように、ＳＯＣの上昇にともなってセル電圧が上昇し、ＳＯＣが２８０％程度で内圧が上昇してガス排出弁が動作している。このリチウムイオン電池では、ＳＯＣが２３０％以上でガス排出弁が動作する可能性があるため、ＳＯＣ２３０％以上をガス排出弁作動領域とする。ガス排出弁作動領域の下限のＳＯＣは、リチウムイオン電池の特性に大きく依存し、正極活物質、負極活物質、電解液組成などのいろいろな条件により異なる。図５に示すガス排出弁作動領域は一例を示したものである。
【００３３】
しかし、ＳＯＣが大きくなるとセル電圧が上昇してガス排出弁作動領域に近づくという特性は、すべてのリチウムイオン電池に共通の特性である。そのため、従来の電池システムの制御装置では、過充電と判断するセル電圧を、ＳＯＣ１００％におけるセル電圧から、ガス排出弁作動領域の下限ＳＯＣにおけるセル電圧までの間のセル電圧に設定し、冗長系の過充電検出回路の検出電圧も上記ＳＯＣ範囲内のセル電圧の値に設定して、この過充電となる電圧以上に充電されないように充放電制御を行っている。
【００３４】
＜リークの発生＞
前述のように、リークはＲＣフィルタのコンデンサ劣化、セルコントローラＩＣ１００内に設けられたＥＳＤ対策用のダイオード劣化、あるいはセルコントローラＩＣ１００の電圧検出端子付近の絶縁不良等で発生する可能性がある。以下ではこれらの中でＲＣフィルタのコンデンサでリークが発生したとして説明する。他の原因でリークが発生した場合も全く同様に理解することができ、以下で説明する本発明による電池システムの動作を適用することができる。
また、以下の説明では、図３に示すように、各電圧検出線ＳＬ１〜５とグラウンド線（ＧＬ）の間にＲＣフィルタのコンデンサ１０３がセルと並列に接続されている場合について説明する。なお、コンデンサ１０３にリークが発生したことにより検出電圧が低下したセルをリーク発生セルと呼ぶ。ただし、これはあくまで呼称であって、実際にこのセルがリークしていることを意味するものではない。
【００３５】
＜ＲＣフィルタのコンデンサでリークが発生した場合のセル電圧測定値＞
図６では説明を簡単にするため、直列に接続された４つの単電池セル（セル１〜セル４）でセル２正極に接続された電圧検出線（図６の例ではＳＬ２）とグラウンド配線ＧＬとの間に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生したとする。これをコンデンサ１０３に並列に接続されたリーク抵抗（ＲＬ）１３１で表わす。なお、図６は、見易いように、図３のセルコントローラＩＣ１００内に設けられたバランシングスイッチ１０８を外に抜き出して示し、セルコントローラの記載を省略したものでる。
【００３６】
セル２の実電圧をＶｃ２とすると、セルコントローラＩＣ１００のセル２の検出電圧である、電圧検出線ＳＬ２とＳＬ３が接続された電圧入力端子（ＣＶ端子）間の電圧Ｖ２は以下の式（１）で示される。
Ｖ２＝Ｖｃ２−（Ｖｃ２＋Ｖｃ３＋Ｖｃ４）×Ｒｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（１）
リーク抵抗（ＲＬ）１３１に流れるリーク電流ＩＬは、電圧検出線ＳＬ２の電圧入力抵抗Ｒｃｖにも流れ、この電圧入力抵抗Ｒｃｖによる電圧降下のため、電圧検出線ＳＬ２が接続されたＣＶ端子の電位が低下し、電圧検出線ＳＬ２が接続されたＣＶ端子間の電圧はセル２の実電圧より低く測定される。このため、セル２が接続された２つのＣＶ端子間の検出電圧Ｖ２は低下する。
【００３７】
また、セル１の実電圧をＶｃ１とすると、セル１の検出電圧である電圧検出線ＳＬ１とＳＬ２が接続されたＣＶ端子間の電圧をＶ１とするとＶ１は以下の式（２）で表わされる。
Ｖ１＝Ｖｃ１＋（Ｖｃ２＋Ｖｃ３＋Ｖｃ４）×Ｒｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（２）
式（２）に示されるように、セル２の正極に接続された電圧検出線ＳＬ２とグラウンド線ＧＬとの間のリーク抵抗（ＲＬ）１３１で流れるリーク電流により、セル１のＣＶ端子間電圧Ｖ１は逆に上昇し、実電圧Ｖｃ１より高い電圧値が測定される。
【００３８】
これは、電圧検出線ＳＬ２が接続されたＣＶ端子での電位が、電圧検出線ＳＬ２に設けられたセル電圧入力抵抗Ｒｃｖにより低下するためである。
言い換えれば、リーク電流によりＣＶ端子での電圧降下を生じるセル電圧入力抵抗Ｒｃｖが設けられた電圧検出線の上側のセルの検出電圧は上昇し、また、この電圧検出線の下側のセルの検出電圧が上昇することになる。
【００３９】
高い電圧が検出された単電池セルはこの電圧に対応して残存容量（ＳＯＣ）が高くなっているので、通常、バランシングスイッチ１０８を閉じてバランシング放電が行われ、全てのセルのセル電圧を揃えるバランシング放電が行われる。したがって、セル１の検出電圧Ｖ１が上記のように上昇すると、セル１に対してバランシング放電が行われる。これが、図６中にバランシング放電電流（ＩＢ）１３３として示されている。ただし、この詳細な説明は後述するバランシング放電制御で行う。
【００４０】
図８は、図７に示すような１２個の単電池セル（セル１〜１２とする）を直列接続したセルグループで、図３あるいは図６のように、各セルの正極に接続された電圧検出線とグラウンド線との間にＲＣフィルタのコンデンサ１０３が接続された場合で、これらのセルの実電圧が全て３．６Ｖの時に、コンデンサ１０３でリーク電流が流れたと仮定した場合の、このコンデンサ１０３のリーク抵抗と検出されるセル電圧の関係を示す図である。
ここでは説明を簡単にするため、例として、最低電位のセル（セル１２）、またはこの最低電位のセルから６番目のセル（セル７）、または最高電位のセル（セル１）のいずれかがリークを発生しているとしている。すなわち、最低電位のセル（セル１２）と、この最低電位のセルから６番目のセル（セル７）と、最高電位すなわち最低電位のセル１２番目のセル（セル１）の、いずれかの正極に接続された電圧検出線とグラウンド線との間に接続されたコンデンサ１０３でリークが発生した場合の、それぞれのセルの検出電圧をコンデンサ１０３のリーク抵抗（ＲＬ）１３１に対して示している。なお、図８ではＲｃｖ＝３３ｋΩとして計算している。
【００４１】
それぞれのセルの正極に接続された電圧検出線とグラウンド線との間の単電池セルの個数が増えるほど、上記の式（１）、（２）で説明したように、それぞれの電圧検出線に接続されたコンデンサへの印加電圧が増加し、リーク電流が増加する。この単電池セルの個数に比例したリーク電流の増加に伴い、図８に示されるように、高電位のセルに接続された電圧検出線に接続されたコンデンサでのリーク電流は大きくなる。したがって、高電位側のセルほど、リークを発生した場合の電圧降下が大きくなり、検出電圧が低下する。
図８のセル１２の曲線は単電池セル１個分（３．６Ｖ）の電圧に対して、検出されるセル電圧がリーク抵抗ＲＬに対してどのように変化するか示している。すなわち、この場合は式（１）で、Ｖ３＝Ｖ４＝０とした場合の、Ｖ２を示している。
また、セル７（不図示）の曲線は単電池セル６個分の電圧（３．６×６＝２１．６Ｖ）に対するリーク電流による電圧降下の様子を示している。さらに、セル１の曲線は、セル１の正極に接続された電圧検出線（ＳＬ１）とグラウンド線（ＧＬ）との間の１２個分のセルの電圧（３．６×１２＝４３．２Ｖ）に対するリーク電流による電圧降下の様子を示している。
【００４２】
中間の６番目のセル（セル７、不図示）の例では、リーク抵抗が約３００ｋΩを下回るような値まで下がると、３．６Ｖの実電圧は２Ｖ以下の電圧として検出される。
もしもこのリークが、ある時点で突然発生した場合、セル電圧の検出値は２Ｖ以下となって２Ｖの過放電検出電圧を下回り、過放電として異常を検出される可能性がある。リークが発生して電圧が低く検出されたセルの一つ上位のセルは、逆に電圧が高く検出されるので、ある時点で突然リーク発生した場合、過充電としても異常が検出される可能性がある。
【００４３】
＜リーク検出用回路とリーク検出動作＞
図９は、本発明による電池システム監視装置でリーク検出を行うための回路構成を示す図である。ここでも簡単のため、４個の単電池セルからなるセルグループの場合を例として示す。図３の回路との違いは、セルコントローラＩＣ１００内に、セル電圧入力用ＲＣフィルタの抵抗であるセル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１をバイパスするリーク検出スイッチ１０９が内蔵されている点である。このリーク検出スイッチ１０９はセルコントローラＩＣ１００内で、バランシング電流を通電制御するバランシングスイッチ１０８に接続されている２つのバランシング線（ＢＬ）の内、このバランシングスイッチ１０８に対応したセルの正極側に接続されたバランシング線に接続されている。
【００４４】
このリーク検出スイッチ１０９をオンとしてセル電圧を測定するとＲＣフィルタの抵抗Ｒｃｖが短絡された状態でセル電圧が測定され、リーク検出スイッチ１０９をオフとしてセル電圧を測定すると、ＲＣフィルタがセルの正極とセル電圧入力端子との間の電圧検出線に挿入された状態でセル電圧が測定される。したがって、このＲＣフィルタのコンデンサ１０３にリークが発生していてリーク電流が流れていれば、図８で説明したように、リーク検出スイッチ１０９をオフとして測定したセル電圧は、リーク電流がセル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１に流れて発生する電圧降下分小さくなる。
【００４５】
これに対し、リーク検出スイッチ１０９をオンとしてセル電圧を測定すると、リーク電流による電圧降下はほぼ全てリーク抵抗１３１（ＲＬ）で発生するので、リークが無い状態での正常なセル電圧（実電圧）にほぼ等しい電圧が検出される。これは、リークは少しずつ進行するが、そのリーク抵抗が全く０になることはないからである。もしリーク抵抗がほぼ０になったとしても、検出されるセル電圧はほぼ０Ｖとなるので、このような状態になる前にすでに２Ｖ以下のセル電圧が検出され、過放電状態として検出される。これは前述の式（１）、（２）でＲｃｖ＝０とすると、Ｖ２＝Ｖｃ２、Ｖ１＝Ｖｃ１となることから分かる。
また、コンデンサ１０３に全くリークがない状態、すなわちコンデンサの絶縁抵抗がほぼ無限大の場合には、リーク検出スイッチ１０９がオン・オフの場合のどちらでもリークが無い状態での正常なセル電圧（＝実電圧）が検出される。これは前述の式（１）、（２）で、ＲＬ≫Ｒｃｖとすれば、それぞれＶ２＝Ｖｃ２、Ｖ１＝Ｖｃ１となることから明らかである。
したがって、リーク検出スイッチ１０９のオンの時のセル電圧とオフの時のセル電圧の差（＝検出電圧差）を検出することにより、リークが発生しているかどうかを判定することができる。
【００４６】
図１０は、この検出電圧差が、リーク抵抗ＲＬに依存してどのように変化するか示したものである。この図は、図８で示す３つの曲線（セル１２、セル７、セル１）で、それぞれ、リーク電流による実電圧３．６Ｖからの電圧降下分をリーク抵抗ＲＬに対してプロットしたものである。すなわち、図１０に示す各セルの検出電圧差は、リーク検出スイッチ１０９がオンの場合の検出電圧とオフの場合の検出電圧の差を示している。
【００４７】
図１０に示す検出電圧差は、リーク抵抗ＲＬの抵抗値が、セル電圧入力抵抗Ｒｃｖに比べて充分大きい時には、すなわちＲＬ≫Ｒｃｖの時には、リーク抵抗ＲＬの抵抗値に反比例する。リーク抵抗ＲＬが０に近づくと、検出電圧も０に近づくので、検出電圧差は単電池セルの実電圧３．６Ｖに近づくことになるが、これがセル１２の曲線の左側に直線からの曲がりとして顕著に示されている。
【００４８】
以上の説明で明らかなように、この検出電圧差はリーク抵抗ＲＬの抵抗値に依存するので、この検出電圧差から、式（１）を利用して、逆にリーク抵抗ＲＬを求めることができる。さらに、この検出電圧差は、セル電圧入力抵抗Ｒｃｖに流れるリーク電流ＩＬにより生じているので、このリーク電流を算出することも可能である。
【００４９】
尚、以上で説明した本発明による電池システム監視装置においては、リーク検出スイッチ１０９をオンとオフでセル電圧を測定するが、このセルの実電圧はこのセル電圧の測定の間、リーク検出スイッチ１０９がオンとオフとで同一でなければならない。つまり、電池システム１３０にインバータ３４０などの負荷が接続されて、電池システムの充放電電流が流れ、電池システムならびに各単電池セルの電圧が変動している間は、リーク検出スイッチ１０９をオンとオフの状態で測定したセル電圧検出値は共に変動しているので、電池システム１３０の充放電電流が流れていない、電圧が安定した状態で測定する必要がある。したがって通常、本発明による電池システム監視装置を搭載した車両の起動時、あるいは車両の停止時で、電池システム１３０にインバータ３４０等の負荷が接続されていない状態で行なわれることになる。
なお、セル電圧の測定はセルコントローラＩＣ１００で行われるが、このセル電圧の測定結果は上位のコントローラであるバッテリコントローラ２００に送信され、検出電圧差の算出や、この検出電圧差に基づくリーク有無の判定、さらにはリーク抵抗やリーク電流の算出等はこのバッテリコントローラで行われる。
【００５０】
＜リーク検出箇所の特定＞
以上で本発明による電池システム監視装置を用いたリーク検出の方法について説明した。このリーク検出の方法を用いてリークが発生したコンデンサ１０３を特定することができる。あるいは、既に説明したように、リーク発生はコンデンサ１０３に限らず、セルコントローラＩＣ１００内に設けられた、各単電池セルの端子間電圧を測定するために電圧検出線を選択するマルチプレクサ（不図示）の入力端子まで配線やＥＳＤ対策用ダイオード等でリークが発生した場合にも同様に検出することができる。
以下では例として、図９に示すように、ＲＣフィルタのコンデンサ１０３が電圧検出線（ＳＬ１〜ＳＬ５）とグラウンド線（ＧＬ）との間に接続されている場合と、図１１に示すように、単電池セルの正負極にそれぞれ接続された２つの隣り合う電圧検出線の間に、ＲＣフィルタのコンデンサ１０３が接続されている場合について説明する。なお、図９に示す回路は、図３に示す回路にリーク検出スイッチ１０９を追加した構成であり、図１１に示す回路は、図２に示す回路にリーク検出スイッチ１０９を追加した構成となっている。また、以下の説明では簡単のため、図９および図１１に示すように、４個の単電池セルが直列に接続されたセルグループの構成の例で説明する。５個以上の単電池セルで構成されたセルグループ、たとえば図８で説明したような１２個の単電池セルのセルグループであっても以下で説明するリーク検出方法は同様に適用できる。
【００５１】
＜電圧検出線とグラウンド線との間にコンデンサが接続されている図９の場合のリーク検出＞
図６で説明したように、リーク電流により電圧降下を生じるセル電圧入力抵抗Ｒｃｖが設けられた電圧検出線の上側のセルの検出電圧は上昇し、また、この電圧検出線の下側のセルの検出電圧が上昇する。
セル電圧の検出では、マルチプレクサ（不図示）を駆動して電圧を検出するセルの正負極に接続された２つの電圧検出線を選択し、この２つの電圧検出線の電位がマルチプレクサから電圧測定回路（不図示）に送られて電圧が測定される。このセル電圧の測定の際、リーク検出スイッチ１０９をオフにした電圧測定とオンにした電圧測定の両方を行う。この電圧測定動作をセル１〜セル４に対して行う。
【００５２】
たとえば、図６のように、セル２の正極に接続された電圧検出線とグラウンド線との間に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生したとする。このリーク発生はリーク抵抗ＲＬとして図示されている。なお、各セルのセル電圧Ｖ１〜Ｖ４の測定において、それぞれリーク検出スイッチ１０９をオフまたはオンとしたセル電圧が測定されるが、リーク検出スイッチ１０９がオフの場合のセル電圧をＶ１ｏｆｆ〜Ｖ４ｏｆｆとし、リーク検出スイッチ１０９がオンの場合のセル電圧をＶ１ｏｎ〜Ｖ４ｏｎとする。また、セル１〜４の実電圧をＶｃ１〜４とする。
なお、コンデンサ１０３にリークがない場合、すなわち電池システムが正常な場合は、Ｖ１ｏｆｆ〜Ｖ４ｏｆｆはそれぞれＶ１ｏｎ〜Ｖ４ｏｎと等しく、それぞれセルの実電圧Ｖｃ１〜４が検出される。
実電圧は、電池システムあるいは単電池セルが通常の状態では、たとえば３．０〜４．２Ｖ（平均出力電圧：３．６Ｖ）の範囲となるように、各単電池セルは充放電されて、これらの残存容量（ＳＯＣ）が管理される。したがって、検出電圧が、たとえば３．０〜４．２Ｖの範囲に入っていれば、正常であると判断される。
なお、リーク検出スイッチは通常の電池システムの動作状態ではオフとされている。
【００５３】
１）セル１のセル電圧を測定した場合：
Ｖ１ｏｆｆ＝Ｖｃ１＋（Ｖｃ２＋Ｖｃ３＋Ｖｃ４）×Ｒｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（３）
Ｖ１ｏｎ＝Ｖｃ１ ．．．（４）
となる。
セル２のコンデンサ１０３すなわち電圧検出線ＳＬ２とグラウンド線ＧＬとの間に接続されたコンデンサ１０３のリークによって、電圧検出線ＳＬ２に設けられたセル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１に流れるリーク電流により、電圧検出線ＳＬ２に接続された電圧入力端子（ＣＶ端子）の電位が降下している。したがって、Ｖ１ｏｆｆはセル１の実電圧Ｖｃ１より高い電圧が検出されることになる。
リークによる電圧降下がそれほど大きくなく、Ｖ１ｏｆｆが正常電圧範囲にある場合は、Ｖ１ｏｆｆだけでは、この検出電圧が正常かどうかの判断はできないが、Ｖ１ｏｎ＝Ｖｃ１となり、Ｖ１ｏｆｆがＶ１ｏｎより大きい電圧となることから、セル２のコンデンサ１０３でリークが発生していると判断できる。
【００５４】
２）セル２のセル電圧を測定した場合：
Ｖ２ｏｆｆ＝Ｖｃ２−（Ｖｃ２＋Ｖｃ３＋Ｖｃ４）×Ｒｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（５）
Ｖ２ｏｎ＝Ｖｃ２ ．．．（６）
となる。
セル２のコンデンサ１０３のリークにより、電圧検出線ＳＬ２のセル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１で電圧降下が発生し、セル２の検出電圧は実電圧Ｖｃ２より低くなる。
リークによる電圧降下がそれほど大きくなく、Ｖ２ｏｆｆが正常電圧範囲にある場合は、Ｖ２ｏｆｆだけでは、セル１の場合（上記１））と同様に、この検出電圧が正常化どうかの判断はできないが、Ｖ２ｏｎ＝Ｖｃ２となり、Ｖ２ｏｆｆがＶ２ｏｎより小さい電圧となることから、セル２のコンデンサ１０３でリークが発生していると判断できる。
【００５５】
３）セル３、セル４のセル電圧を測定した場合：
Ｖ３ｏｆｆ＝Ｖ３ｏｎ＝Ｖｃ３ ．．．（７）
Ｖ４ｏｆｆ＝Ｖ４ｏｎ＝Ｖｃ４ ．．．（８）
となる。
これらのセル３、セル４のセル電圧の検出には、セル２のコンデンサ１０３のリークは影響しない。すなわち、コンデンサ１０３にリークが無い場合は、これらのセルの実電圧が、リーク検出スイッチオフまたはオンで検出される。
【００５６】
以上の説明で分かるように、図９に示す構成のリーク検出スイッチを設けた回路を用いてセル電圧を測定することによって、リークが発生したコンデンサ１０３を、以下のような方法で判別することができる。
ａ）すなわち、あるセルでリーク検出スイッチをオフにした時の検出電圧Ｖｏｆｆあるいはリーク検出スイッチをオンとしたときのセルの検出電圧Ｖｏｎが正常電圧であっても、Ｖｏｆｆ＞Ｖｏｎである場合は、このセルの下位のセルの電圧検出用ＲＣフィルタのコンデンサにリークが発生していると判断される。
ｂ）あるいは、ＶｏｆｆあるいはＶｏｎが正常電圧であっても、Ｖｏｆｆ＜Ｖｏｎである場合は、このセルの電圧検出用ＲＣフィルタのコンデンサにリークが発生していると判断される。
ｃ）言い換えれば、セル１〜４のセル電圧を上記のように連続して検出すると、あるセルでＶｏｆｆ＜Ｖｏｎとなり、このセルの次のセルでＶｏｆｆ＞Ｖｏｎとなる場合は、この２つの連続したセルの間の電圧検出線に接続されたコンデンサにリークが発生していると判断される。
【００５７】
また、ＶｏｆｆとＶｏｎが共に正常電圧であり、かつ等しい電圧が検出された場合、このセルの電圧検出用ＲＣフィルタのコンデンサは正常であり、リークは発生していないと判断できる。
【００５８】
なお、上記で既に説明したように、リークの発生はＲＣフィルタのコンデンサだけでなく、電圧検出線などの配線の絶縁不良や、セルコントローラＩＣ１００内のＥＳＤ対策用のダイオードの劣化などによっても発生する。これらの場合も上記と同様に検出できるが、ここでは説明のため、コンデンサのリークをこれらのリーク発生の原因として代表させている。
【００５９】
＜２つの隣り合う電圧検出線の間にコンデンサが接続されている図１１の場合のリーク検出＞
たとえば、図１１のように、セル２の正負極それぞれに接続された２つの隣り合う電圧検出線の間に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生したとする。図９の場合と同様に、このリーク発生はリーク抵抗ＲＬとして図示されている。また、図９の場合と同様に、各セルのセル電圧Ｖ１〜Ｖ４の測定において、それぞれリーク検出スイッチ１０９をオフまたはオンとしたセル電圧が測定されるが、リーク検出スイッチ１０９がオフの場合のセル電圧をＶ１ｏｆｆ〜Ｖ４ｏｆｆとし、リーク検出スイッチ１０９がオンの場合のセル電圧をＶ１ｏｎ〜Ｖ４ｏｎとする。また、セル１〜４の実電圧をＶｃ１〜４とする。
なお、セル２のコンデンサ１０３にリークがない場合、すなわち電池システムが正常な場合は、上記で説明した図９の場合と同様に、Ｖ１ｏｆｆ〜Ｖ４ｏｆｆはそれぞれＶ１ｏｎ〜Ｖ４ｏｎと等しく、それぞれセルの実電圧Ｖｃ１〜４が検出される。
【００６０】
図１１に示すような構成の回路で、電圧検出線ＳＬ２とＳＬ３の間に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生した場合、リーク検出スイッチ１０９がオフの時のセル２の検出電圧Ｖｏｆｆは低下し、セル２の上下のセル（セル１、セル３）ではＶｏｆｆが上昇する。
【００６１】
この理由を図１２を参照して説明する。
図１２は、図１１のセル１〜３の部分のみを抜き出して簡略化して示したものである。また、リーク検出スイッチは省略されており（すなわちＶ１ｏｆｆ〜Ｖ３ｏｆｆのみ測定する構成となっている）、また、見易いように、図６、図８と同様に、バランシングスイッチ（ＢＳＷ）１０８は、セルコントローラＩＣ１００から外部に引き出した状態で示してある。
【００６２】
電圧検出線ＳＬ２が接続されたＣＶ端子での電位が、電圧検出線ＳＬ２に設けられたセル電圧入力抵抗Ｒｃｖにより低下し、また電圧電出線ＳＬ３が接続されたＣＶ端子での電位が、電圧検出線ＳＬ３に設けられたセル電圧入力抵抗Ｒｃｖにより上昇する。
言い換えれば、リーク電流によりＣＶ端子での電圧降下を生じるセル電圧入力抵抗Ｒｃｖが設けられた電圧検出線の上側のセルの検出電圧は上昇し、リーク電流でＣＶ端子での電圧上昇を生じるセル電圧入力抵抗Ｒｃｖが設けられた電圧検出線の下側のセルの検出電圧とは共に上昇することになる。
【００６３】
この結果、図１１に示す構成の回路でのセル電圧の検出結果は以下のようになる。
１）セル１のセル電圧を測定した場合：
Ｖ１ｏｆｆ＝Ｖｃ１＋Ｖｃ２×Ｒｃｖ／（２×Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（９）
Ｖ１ｏｎ＝Ｖｃ１ ．．．（１０）
すなわち、Ｖ１ｏｆｆ＞Ｖ１ｏｎとなる。
２）セル２のセル電圧を測定した場合：
Ｖ２ｏｆｆ＝Ｖｃ２×ＲＬ／（２×Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（１１）
Ｖ２ｏｎ＝Ｖｃ２ ．．．（１２）
すなわち、Ｖ２ｏｆｆ＜Ｖ２ｏｎとなる。
３）セル３のセル電圧を測定した場合：
Ｖ３ｏｆｆ＝Ｖｃ３＋Ｖｃ２×Ｒｃｖ／（２×Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（１３）
Ｖ３ｏｎ＝Ｖｃ３ ．．．（１４）
すなわち、Ｖ３ｏｆｆ＞Ｖ３ｏｎとなる。
４）セル４のセル電圧を測定した場合：
Ｖ４ｏｆｆ＝Ｖ４ｏｎ＝Ｖｃ４ ．．．（１５）
となる。
【００６４】
リークによる電圧降下や電圧上昇がそれほど大きくなく、Ｖ１ｏｆｆ、Ｖ２ｏｆｆ、Ｖ３ｏｆｆがそれぞれ正常電圧範囲にある場合は、これらだけでは、検出電圧が正常化どうかの判断はできない。しかし、Ｖ１ｏｎ、Ｖ２ｏｎ、Ｖ３ｏｎと比較して、上記のような電圧差が検出された場合は、セル２のコンデンサ１０３でリークが発生していると判断できる。この判断は以下のいずれか方法で行うことができる。
ａ）ある２つの連続して接続されたセルの内の上位のセルで、リーク検出スイッチをオフにした時の検出電圧Ｖｏｆｆあるいはリーク検出スイッチをオンとしたときのセルの検出電圧Ｖｏｎが正常電圧であっても、Ｖｏｎ＞Ｖｏｆｆであり、このセルの下位のセルでＶｏｎ＜Ｖｏｆｆである場合は、下位のセルの電圧検出用ＲＣフィルタのコンデンサにリークが発生していると判断される。
ｂ）ある２つの連続して接続されたセルの内の上位のセルで、リーク検出スイッチをオフにした時の検出電圧Ｖｏｆｆあるいはリーク検出スイッチをオンとしたときのセルの検出電圧Ｖｏｎが正常電圧であっても、Ｖｏｎ＜Ｖｏｆｆであり、このセルの下位のセルでＶｏｎ＞Ｖｏｆｆである場合は、上位のセルの電圧検出用ＲＣフィルタのコンデンサにリークが発生していると判断される。
ｂ）ある３つの連続して接続されたセルの内の最上位および最下位のセルで、リーク検出スイッチをオフにした時の検出電圧Ｖｏｆｆあるいはリーク検出スイッチをオンとしたときのセルの検出電圧Ｖｏｎが正常電圧であっても、それぞれＶｏｎ＞Ｖｏｆｆであり、また、中央のセルでＶｏｎ＜Ｖｏｆｆである場合は、中央のセルの電圧検出用ＲＣフィルタのコンデンサにリークが発生していると判断される。
【００６５】
なお、ＶｏｆｆとＶｏｎの差の検出は、これらの電圧差が所定の大きさ以上であった場合に検出電圧差があると判断される。
この所定の大きさは、電圧測定回路の測定分解能、測定電圧に重畳しているノイズの大きさ、および、このノイズを除去するＲＣフィルタのフィルタ定数、さらには電圧測定回路でもノイズ除去を行う場合はこのフィルタ定数等によって決定されるが、詳細は省略する。
【００６６】
以上説明したように、本発明による電池システム監視装置を用いて、リーク検出スイッチ１０９をオフまたはオンにした時のセル電圧を、２つあるいは３つ連続したセルで測定して比較することにより、コンデンサ１０３のリークを検出することができるだけでなく、どのコンデンサ１０３でリークが発生しているか判定することができる。
【００６７】
なお、ＲＣフィルタのコンデンサ１０３が、図４に示すように接続されている場合も、上記と同様にリーク検出およびリーク箇所の特定を行うことができるが、説明は省略する。さらに、図３、図４でコンデンサ１０３の一方の接続先がグラウンド線（ＧＬ）となっているものを電源線（ＶＬ）に接続した回路の場合であっても、上記と同様にリーク検出およびリーク箇所の特定を行うことができるが、説明は省略する。
なお、上記で説明したリーク検出およびリーク箇所の特定は、セルコントローラＩＣ１００で測定された、リーク検出スイッチのオフ／オンでのセル電圧の測定結果に基づき、バッテリコントローラで行われる。
【００６８】
さらに、以上で説明したリーク検出スイッチ１０９のオフ／オンでの検出電圧差を用いて、車両が稼働中においても検出電圧を補正して実電圧を算出することができる。
後述するが、単電池セル１１０の端子間電圧が正確に測定されないと、電池システムの充放電や各単電池セルのバランシング放電が正常に行われず、電池システムの複数の単電池セルの残存容量（ＳＯＣ）のばらつきが解消されないだけでなく、単電池セルの過充電や過放電が発生する可能性がある。したがって、前述のように、電池システムを効率良く充放電することができないだけでなく、過充電の場合には単電池セルの発熱等を発生する可能性がある。
【００６９】
以下では特に過充電を避ける方法について説明するが、まずその１つとして、上記で説明したリーク検出スイッチを利用した、車両の稼働中における単電池セルの端子間電圧（セル電圧）を補正する方法を説明する。セル電圧は、車両の稼働中でも適宜測定され、バランシング電流の算出およびこのバランシング電流の積算によるＳＯＣの算出に用いられるだけなく、電池システムおよび電池監視装置を含む蓄電装置が正常に動作しているかどうかの各種診断で用いられるので、できるかぎり正確な電圧であることが必要である。
【００７０】
このリーク検出スイッチ１０９のオフ／オンでの検出電圧差を用いた実電圧の算出は、リークが徐々に進行するということを利用している。本発明による電池システム監視装置を搭載した車両の起動時に、電池システム１３０にインバータ３４０等の負荷が接続されていない状態で測定された上記の検出電圧差を利用して、その後の車両の稼働中に測定された単電池セルの端子間電圧（セル電圧）を補正して、実際のセル電圧（実電圧）とするものである。車両の稼働中では、リーク検出スイッチはオフとされるため、このような補正によりセルの実電圧を算出することは有用である。
ここでも、電圧検出線とグラウンド線との間にコンデンサが接続されている場合と、２つの隣り合う電圧検出線の間にコンデンサが接続されている場合のちらでも実電圧の算出が可能である。
なお、このようなセル電圧の補正は、あくまでもリークが徐々に進行する場合であるので、上記のリーク検出によって、リークが発生していると判断される場合は、アラーム等を発生して車両の運転者に通知することや、後述するリークによる過充電対策など、あるいはリークが大きい場合は、正極側コンタクタ３１０および負極側コンタクタ３２０（図１参照）をオフとして、電池システムとインバータとの接続を遮断する等の保護動作を行う。ただし、これらの説明はここでは省略する。
【００７１】
＜電圧検出線とグラウンド線との間にコンデンサが接続されている図９の場合の検出電圧差を用いた実電圧の算出方法＞
この方法は、上記の式（３）〜（８）を用いて、車両の稼働中での、たとえばリークが発生したコンデンサ１０３のリーク電流によってセルの検出電圧と実電圧に差が生じるセルでの実電圧の算出を行うものである。ここでも図６、図９で説明したように、電圧検出線ＳＬ２とグラウンド線（ＧＬ）の間に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生しているとして説明する。この場合、このコンデンサ１０３のリークによって検出電圧と実電圧とで差が生じるセルはセル１とセル２である。これ以外のセルは、リーク検出スイッチのオフ／オンに拘わらず、検出電圧と実電圧は等しくなる。
したがって、以下ではセル１およびセル２の実電圧を算出する方法を説明する。まず、リークが発生しているコンデンサ１０３に対応したセル２（リーク発生セル）の実電圧を算出し、この結果を用いてセル１の実電圧を算出する。
【００７２】
式（５）、（６）で車両の始動時に、電池システムとインバータが接続されていない状態で測定されたセル電圧Ｖ２ｏｆｆ、Ｖ２ｏｎ、Ｖｃ２、Ｖｃ３、Ｖｃ４の右肩に（０）を付けて表わす。
Ｖ２ｏｆｆ（０）＝Ｖｃ２（０）−
（Ｖｃ２（０）＋Ｖｃ３（０）＋Ｖｃ４（０））×Ｒｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（１６）
Ｖ２ｏｎ（０）＝Ｖｃ２（０） ．．．（１７）
Ｖ３ｏｆｆ（０）＝Ｖ３ｏｎ（０）＝Ｖｃ３（０） ．．．（１８）
Ｖ４ｏｆｆ（０）＝Ｖ４ｏｎ（０）＝Ｖｃ４（０） ．．．（１９）
なお、上記で説明したように、リークは急激に進行しないので、リーク抵抗ＲＬはここで一定としている。
【００７３】
式（１６）〜（１９）の各セル電圧は、それぞれ測定された値であるので、上記式（１６）、（１７）からＲｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ）を算出することができる。なお、簡単のため、ＲＦ＝Ｒｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ）として表わす。
ＲＦ＝（Ｖ２ｏｎ（０）−Ｖ２ｏｆｆ（０））
／（Ｖ２ｏｎ（０）＋Ｖ３ｏｎ（０）＋Ｖ４ｏｎ（０）） ．．．（２０）
ＲＦ＝Ｒｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（２１）
【００７４】
なお、式（２０）、（２１）を用いてリーク抵抗ＲＬを算出することができる。またリーク電流ＩＬは、式（１６）から以下のように求めることができる。
ＩＬ＝（Ｖｃ２（０）＋Ｖｃ３（０）＋Ｖｃ４（０））／（Ｒｃｖ＋ＲＬ）
＝（Ｖ２ｏｎ（０）−Ｖ２ｏｆｆ（０））／Ｒｃｖ ．．．（２２）
【００７５】
（車両稼働中のセル２の実電圧の算出）
電池システムにインバータ等の負荷が接続された、車両の稼働状態では、リーク検出スイッチ１０９はオフとされるので、式（５）に対応する電圧測定のみ行われる。この車両が稼働状態で算出されるセル電圧Ｖ２ｏｆｆ、Ｖｃ２、Ｖｃ３、Ｖｃ４の右肩に（ｔ）を付けて表わす。
Ｖ２ｏｆｆ（ｔ）＝Ｖｃ２（ｔ）−
（Ｖｃ２（ｔ）＋Ｖｃ３（ｔ）＋Ｖｃ４（ｔ））×ＲＦ ．．．（２３）
【００７６】
上記の説明で分かるように、コンデンサ１０３にリークが発生していない場合は、リーク検出スイッチ１０９がオフまたはオンのどちらでも、セルの実電圧と検出電圧は等しくなるので、Ｖｃ３（ｔ）、Ｖｃ４（ｔ）はそれぞれＶ３（ｔ）、Ｖ４（ｔ）と記し、さらに、電圧検出が全てリーク検出スイッチオフで行われるので、添字ｏｆｆを省略する。
Ｖ２（ｔ）＝Ｖｃ２（ｔ）−
（Ｖｃ２（ｔ）＋Ｖ３（ｔ）＋Ｖ４（ｔ））×ＲＦ ．．．（２４）
すなわち、式（２４）でＶ２（ｔ）、Ｖ３（ｔ）、Ｖ４（ｔ）は、リーク検出スイッチ１０９がオフの状態で測定される実測値であり、Ｖｃ２（ｔ）はＶ２（ｔ）に対応するセル２の実電圧である。この式（２４）から、セル２の実電圧Ｖｃ２（ｔ）は以下の式（２５）で求められる。
Ｖｃ２（ｔ）＝（Ｖ２（ｔ）＋（Ｖ３（ｔ）＋Ｖ４（ｔ））×ＲＦ）／（１−ＲＦ）
．．．（２５）
【００７７】
（車両稼働中のセル１の実電圧の算出）
セル１の検出電圧Ｖ１（ｔ）と実電圧Ｖｃ１（ｔ）はの関係は、式（３）、（４）から上記と同様に、式（２６）で表わされる。
Ｖ１（ｔ）＝Ｖｃ１（ｔ）＋（Ｖｃ２（ｔ）＋Ｖ３（ｔ）＋Ｖ４（ｔ））×ＲＦ
．．．（２６）
これを変形した式（２７）で、実電圧Ｖｃ１（ｔ）を算出することができる。
Ｖｃ１（ｔ）＝Ｖ１（ｔ）−（Ｖｃ２（ｔ）＋Ｖ３（ｔ）＋Ｖ４（ｔ））×ＲＦ
．．．（２７）
式（２７）ではＶ１（ｔ）、Ｖ３（ｔ）、Ｖ４（ｔ）が測定値（セル電圧の検出値）であり、Ｖｃ２（ｔ）は上記の式（２５）で求められる値であるので、これらによりセル１の実電圧Ｖｃ１（ｔ）が求められる。
【００７８】
＜２つの隣り合う電圧検出線の間にコンデンサが接続されている場合の検出電圧差を用いた実電圧の算出方法＞
この方法も、上記の電圧検出線とグラウンド線との間にコンデンサが接続されている図１１の場合と同様に、車両の稼働中でのセル１〜３の実電圧を算出するものである。ここでも、図１１、図１２で説明したように、電圧検出線ＳＬ２とＳＬ３の間に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生しているとして説明する。この場合に検出電圧が実電圧と異なるのは、この２つの電圧検出線ＳＬ２とＳＬ３を電圧検出線として用いているセル１〜セル３であり、これ以外のセルの検出電圧は、リーク検出スイッチのオフ／オンに関係無く実電圧と等しくなる。
まず、リークが発生しているコンデンサ１０３に対応したセル２（リーク発生セル）の実電圧を算出し、この結果を用いてセル１の実電圧を算出する。
【００７９】
式（１１）、（１２）で、車両の始動時に、電池システムとインバータが接続されていない状態で測定されたセル電圧Ｖ２ｏｆｆ、Ｖ２ｏｎ、Ｖｃ２の右肩に（０）を付けて表わす。
Ｖ２ｏｆｆ（０）＝Ｖｃ２（０）×ＲＬ／（２×Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（２８）
Ｖ２ｏｎ（０）＝Ｖｃ２（０） ．．．（２９）
ここでＲＦ＝Ｒｃｖ／ＲＬ（上記の式（２１）とは異なる）とすると、式（２８）は、
Ｖ２ｏｆｆ（０）＝Ｖ２ｏｎ（０）／（２×ＲＦ＋１） ．．．（３０）
ＲＦ＝Ｒｃｖ／ＲＬ ．．．（３１）
となり、式（３０）から、
ＲＦ＝（Ｖ２ｏｎ（０）−Ｖ２ｏｆｆ（０））／Ｖ２ｏｆｆ（０） ．．．（３２）
としてＲＦが求められる。
【００８０】
なお、式（３０）、（３１）を用いてリーク抵抗ＲＬを算出することができる。またリーク電流ＩＬは、式（２８）から以下のように求めることができる。
ＩＬ＝Ｖｃ２（０）／（２×Ｒｃｖ＋ＲＬ）
＝Ｖ２ｏｆｆ／ＲＬ ．．．（３３）
【００８１】
（車両稼働中のセル２の実電圧の算出）
電池システムにインバータ等の負荷が接続された、車両の稼働状態では、リーク検出スイッチ１０９はオフとされるので、式（１１）に対応する電圧測定のみ行われる。この車両が稼働状態でのセル電圧Ｖ２ｏｆｆ、Ｖｃ２を右肩に（ｔ）を付けて表わし、式（３１）のＲＦを代入すると、
Ｖ２ｏｆｆ（ｔ）＝Ｖｃ２（ｔ）／（２×ＲＦ＋１） ．．．（３４）
したがって、
さらに、電圧検出が全てリーク検出スイッチオフで行われるので、添字ｏｆｆを省略して、
Ｖ２（ｔ）＝Ｖｃ２（ｔ）／（２×ＲＦ＋１） ．．．（３５）
となるので、セル２の実電圧Ｖｃ２（ｔ）は
Ｖｃ２（ｔ）＝Ｖ２（ｔ）×（２×ＲＦ＋１） ．．．（３６）
として求められる。
【００８２】
（車両稼働中のセル１の実電圧の算出）
セル１の検出電圧Ｖ１（ｔ）と実電圧Ｖｃ１（ｔ）の関係は、式（９）、（１０）から上記と同様に、式（３１）のＲＦを用いて、以下の式（３７）で表わされる。
Ｖ１（ｔ）＝Ｖｃ１（ｔ）＋Ｖｃ２（ｔ）×ＲＦ／（２×ＲＦ＋１） ．．．（３７）
これを変形した式（３８）により、セル１の実電圧Ｖｃ１（ｔ）を算出することができる。
Ｖｃ１（ｔ）＝Ｖ１（ｔ）−Ｖｃ２（ｔ）×ＲＦ／（２×ＲＦ＋１） ．．．（３８）
なお、Ｖｃ２（ｔ）は式（３６）で算出されている。
【００８３】
（車両稼働中のセル３の実電圧の算出）
式（９）、（１０）と式（１３）、（１４）は実質的に同等であるので、セル３の実電圧Ｖｃ１（ｔ）も、式（３８）と同等の式（３９）で算出できる。
Ｖｃ３（ｔ）＝Ｖ３（ｔ）−Ｖｃ２（ｔ）×ＲＦ／（２×ＲＦ＋１） ．．．（３９）
なお、セル１の場合と同様に、Ｖｃ２（ｔ）は式（３６）で算出されている。
【００８４】
なお、ＲＣフィルタのコンデンサ１０３が、図４に示すように接続されている場合も、上記と同様にリークによる実電圧からの検出電圧のずれを補正することができるが、説明は省略する。さらに、図３、図４でコンデンサ１０３の一方の接続先がグラウンド線（ＧＬ）となっているものを電源線（ＶＬ）に接続した回路の場合であっても、上記と同様にリークによる実電圧からの検出電圧のずれを補正することができるが、説明は省略する。
また、以上で説明したリーク検出スイッチ１０９のオフ／オンでの検出電圧差を用いて、車両が稼働中における検出電圧を補正して実電圧を算出する動作は、バッテリコントローラ２００で行われる。
【００８５】
＜その他のバランシング抵抗の設置例＞
また、実際の回路では、図１３に示されるような、バランシング抵抗１０２がバランシングスイッチ１０８の正電位側に配置される場合、あるいは、図１４に示されるような、バランシング抵抗１０２がバランシングスイッチ１０８の正電位側と負電位側の両側に分割して配置される場合も考えられる。
通常、バランシング抵抗１０２は最大で数〜数十ｍＡオーダーの電流を流すために、数十Ωオーダーの抵抗値が用いられる。また、１０ｋＨｚオーダーのインバーターノイズを充分に減衰させるため、セル電圧入力用のＲＣフィルタのカットオフ周波数は１００Ｈｚ以下に設定される。ＲＣフィルタのコンデンサの容量を大きくすると、コストが高くなり面積も増えるので、ＲＣフィルタの抵抗値は一般的にｋΩオーダーの値が設定される。従って、バランシング抵抗１０２はＲＣフィルタの抵抗（Ｒｃｖ）１０１に比べて十分小さい。よって、リーク検出スイッチ１０９をオフとして測定したセル電圧測定値と、リーク検出スイッチ１０９をオンとして測定したセル電圧測定値の差が、リーク電流により発生する電圧検出誤差と見てもかまわない。
したがって、図１３あるいは図１４のような回路の場合でも、電圧検出誤差を発生させるレベルのリーク電流が流れているかどうか、リーク検出スイッチ１０９をオンとオフの状態で測定したセル電圧値から判断する事ができる。
【００８６】
＜リーク発生によるセルの過充電とこの過充電を避けるためのバランシング放電制御＞
上記で説明したように、セルコントローラＩＣ１００のセル電圧入力端子に設けられたＲＣフィルタのコンデンサ劣化、セルコントローラＩＣ１００内に設けられたＥＳＤ対策用のダイオード劣化、あるいはセルコントローラＩＣ１００の電圧検出端子付近の絶縁不良等の種々の原因によるリークが発生すると、セル電圧は実電圧からずれた電圧値がセル電圧としてセルコントローラＩＣ１００の電圧測定回路（不図示）で検出される。すなわちセル電圧の誤検出が発生する。
上記では、図３あるいは図２に示すＲＣフィルタ回路を備えた構成の電池システム監視装置に対し、図９および図１１に示す構成を備えた本発明による電池システム監視装置のように、さらにリーク検出スイッチ１０９をセルコントローラＩＣ１００内に設けることにより、このセル電圧が誤検出されていること、すなわちリークが発生していることを検出することが可能な電池システム監視装置について説明した。また、このリーク検出が可能な本発明による電池システム監視装置を用いて、車両稼働中の誤検出されたセル電圧の補正方法について説明した。
【００８７】
−他の実施形態−
リークが発生すると、セル電圧の誤検出だけでなく、この誤検出されたセル電圧を上記で説明したように補正を行わないと、単電池セルが過充電となる可能性がある。特に、たとえば、リークは進行してくると、そのリーク抵抗の低下速度は大きくなることがあり、また環境温度によっても低下することがある。このような場合、車両の始動時でのリーク抵抗から車両の稼働中のリーク抵抗が低下する可能性がある。
この場合は、車両の始動時でのリーク検出スイッチ１０９のオフ／オンでの検出電圧差を用いたセル電圧の補正量が不足する可能性がある。セル電圧の補正量が不足すると、検出されるセル電圧は実電圧より高くなるので、この検出されたセル電圧に基づくバランシング放電量が不足する。このバランシング放電電流の不足分は検出されないので、電池システムの充放電動作が行われると過充電となる可能性がある。
【００８８】
この過充電を避けるために、単電池セルのバランシング放電でのバランシング抵抗の実効抵抗値を制御する方法がある。本発明による電池監視装置のリーク検出機能を利用して、このバランシング抵抗の実効抵抗値の制御を切り替えることにより、効率よく単電池セルの過充電を避ける電池監視装置とすることができる。
以下では、図２に示す回路構成を備えた電池監視装置に、さらにリーク検出スイッチを設けた構成（図１１）を備えた本発明による電池監視装置を例にして、本発明による電池監視装置を用いたバランシング放電制御について説明する。
なお、上記の説明で分かるように、この方法は、前述のセル電圧の補正を行わない場合や、セル電圧の補正が不足すると思われる場合に適用すると、過充電を避ける有効な方法となる。以下では、前述のセル電圧の補正を行わないことを前提に説明する。
【００８９】
（リーク発生によるセル電圧の誤検出）
図１２は、図２に示す回路構成の一部を分かり易く示したものである。バランシングスイッチ（ＢＳＷ）は、見易いようにセルコントローラＩＣ１００から引き出されて示してある。
図１５は、簡単のため、たとえば、Ｖｃ１＝Ｖｃ２＝Ｖｃ３＝３．６Ｖ、Ｒｃｖ＝３０ｋΩとした場合に、リーク抵抗（ＲＬ）の抵抗値と検出されるセル電圧の関係を示す。図１５に示すように、リーク抵抗が小さくなるほど、リークが発生したセル（セル２）の検出電圧が低くなる。逆に、リークが発生したセルの上下のセル（セル１、セル３）では、セルの検出電圧は高くなる。この例では、リーク抵抗（ＲＬ）１３１の抵抗値が１００ｋΩまで低下した場合、３．６Ｖの実電圧はリークを発生したセルの端子間電圧の検出値は２．２５Ｖとなり、リークを発生したセル（セル２）の上下のセル（セル２、３）での端子間電圧の検出値は４．２Ｖを超える電圧として検出される。
【００９０】
後述の説明から分かるように、ＲＣフィルタのコンデンサやセルコントローラＩＣ１００内のＥＳＤ対策ダイオード等、またセルコントーラＩＣ１００のＣＶ端子付近の配線パターン等の絶縁不良は、通常徐々に進行する。何らかのノイズ等の影響で、もしもこのリークが、ある時点で突然増大した場合、セル電圧の検出値は４．２Ｖを超えて４．３５Ｖの過充電保護電圧を上回り、過充電として異常を検出される可能性がある。
【００９１】
なお、過充電保護電圧は、これ以上充電させない電圧である。また、図５で説明したように、リチウムイオン電池はある電圧以上では発熱が増加し、さらに電圧が上昇すると電極や電解液の劣化（化学変化）が起こり、不可逆的に電池が劣化し、一旦電圧は低下する。その後、さらに充電を続けると、図５で説明したように、電解液が分解してガスが発生し、ガス排出弁が作動する。
したがって、この過充電保護電圧は、発熱の問題が起きないような余裕をもった電圧に設定する。この電圧はリチウム電池の組成や構造によって異なるので、上記の４．３５Ｖはあくまであるリチウムイオン電池での例である。また同様に過放電保護電圧もあるが、ここでは説明は省略する。
【００９２】
図１６は、図１５とは逆に、各単電池セルで検出された端子間電圧が、Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖ３＝３．６Ｖの場合に、各々のセルの実電圧とリーク抵抗（ＲＬ）１３１の抵抗値の関係を示したものである。ここでもＲｃｖ＝３０ｋΩとしている。
リーク抵抗（ＲＬ）１３１の抵抗値が３００ｋΩの場合、端子間電圧の測定で３．６Ｖが検出されていても、リークの発生しているセルの実電圧は４．３５Ｖとなっている。さらにリーク抵抗ＲＬが１００ｋΩまで低下した場合には、リーク発生セルの実電圧は約５．８Ｖに達する可能性がある。
しかしながら、バランシング抵抗１０２とセル電圧入力抵抗１０１が適切な値に設定された、本発明による組電池の監視装置を用いることにより、セルの実電圧が過充電保護電圧以上とならないようにすることができる。以下、このバランシング抵抗１０２とセル電圧入力抵抗１０１の抵抗値の設定について説明する。
【００９３】
（リーク発生時のバランシング電流の計算値と実際の電流値）
図１２、図１５、図１７を参照してリーク発生時のバランシング放電について説明する。
図１５は、たとえば、図１２のセル２の電圧検出線ＳＬ２、ＳＬ３が接続された、２つのセル電圧入力端子１０５の間でリークが発生し、その上下のセル１、セル３で高い電圧が検出された場合を示している。ただし、ここではセル１〜３は、全て同程度の実電圧（＝３．６Ｖ）になっているとする。またＲｃｖ＝３０ｋΩとして計算してある。
式（２）、（３）で説明したように、セル１、セル３では実電圧が３．６Ｖであるが、リーク抵抗（ＲＬ）１３１の抵抗値が小さくなると、検出される電圧は高くなる。またセル２の検出電圧は逆に低くなるが、セル２での検出電圧の低下の大きさはセル１、セル３での検出電圧の増加の大きさより大きい。検出電圧があまりに低い場合には、過放電状態であるとして判断されて警告が発せられ、電池システムの使用停止等の対応が行われる。しかし、過放電の場合は過充電の場合のような発熱やセル内部の圧力増大等の問題は発生しない。ここでは過充電となるような動作とこれを防ぐための本発明による電池システム監視装置の動作について説明する。
【００９４】
図１５で、リーク抵抗ＲＬが３００ｋΩの場合を考える。リークが発生したセル２の上下のセル１、３では実電圧３．６Ｖより高い３．９Ｖがセルの端子間電圧（セル電圧）として検出される。電池システムの複数の単電池セルでこのようにセル電圧にばらつきが発生すると、高いセル電圧の単電池セルで、検出された電圧を下げる動作すなわちバランシング放電が行われる。このバランシング放電は、図１２に示すように、バランシングスイッチ（ＢＳＷ）１０８をオンとして行う。これによりバランシング放電電流（ＩＢ）１３３が流れる。
バランシング放電時間は、検出されたセル電圧とバランシング抵抗で算出されるバランシング電流とこのセルのＳＯＣに基づいて算出される。なお、算出方法については種々の方法があるが、ここでは説明は省略する。ただし、上記で簡単に説明したバランシング電流を積算するような方法のように、端子間電圧は正確に求める必要がある。
バランシング放電がセルの実電圧でなく、検出された電圧に基づいて行われるので、算出されたバランシング電流は、実電圧に基づくものに比べ、約８．３％（３．９Ｖ／３．６Ｖ＝１．０８３）大きくなる。この状態で放電を行うと、予定した電流量が放電されないので、放電終了後のこのセルの電圧は当初予定した電圧まで低下せず、放電終了後に検出される電圧は、バランシング未達の状態であるやや高めの電圧となる。この高めの電圧が検出されると、再度バランシング放電が行われ、結局検出された電圧ばらつきを解消するようなバランシング放電が行われる。
【００９５】
図１７は、このバランシング放電の様子を概略的に示したものである。直線Ａはセルの端子間電圧のばらつきで放電対象となるものの大きさΔＶが実電圧と検出電圧とで一致することを示し、直線Ｂは、上記の理由によってこのΔＶが解消されず実電圧が予定していた電圧まで低下しないことを示している。
当初検出されたセル電圧で１回目のバランシング放電を行っても、実電圧のΔＶは直線Ａ（ΔＶ１）から直線Ｂ（ΔＶ２）までしか低下しない。バランシング放電未達となった電圧（ΔＶ２）分は、次回のセルの端子間電圧測定時に検出され、さらにバランシング放電される（２回目のバランシング放電）。このようにして、検出電圧に基づくバランシング放電が行われ、結局検出電圧に基づくセル電圧のばらつきΔＶだけ実電圧も低下することになる。
【００９６】
このように、バランシング放電によって、複数のセルの端子間電圧のばらつきが解消されるが、この端子間電圧は実電圧にもとづくものではなく、検出電圧に基づくものである。バランシング放電によって、全てのセルの電圧は一旦低い電圧に揃えられ、さらに充電されるか、あるいは、バランシング放電と充電を交互に行ってもよい。充電後に全てのセルの検出電圧が３．６Ｖに揃えられたとすると、セルの実電圧は図１６に示すグラフに基づきリーク抵抗に応じた値となる。たとえば、リーク抵抗３００ｋΩで、セル１、３は３．２５Ｖ、セル２は４．３５Ｖとなる。
【００９７】
なお、前述のように、バランシング抵抗（Ｒｂ）１０２は、数十Ω〜数百Ωであるが、バランシングスイッチ（ＢＳＷ）１０８のオン／オフの切り替え制御（デューティ制御）により、平均電流を適宜低減できる。すなわち、ＢＳＷ１０８のデューティ制御によって、抵抗値が実効的に可変なバランシング抵抗Ｒｂｅｆとすることができる。以下の説明でも、バランシング抵抗はデューティ制御を含む実効的なバランシング抵抗Ｒｂｅｆとする。
【００９８】
（バランシング放電によるリーク発生セルの過充電）
図１８は、リーク電流とバランシング電流の関係により、リークが発生しているセルの端子間電圧の実電圧がどの程度まで上昇する可能性があるかを示している。ただし、ここでは最初全てのセルの端子間電圧が実電圧で４．１Ｖ、すなわち通常１００％のＳＯＣに対応する電圧になっているとしている。また、セル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１は、１００ｋΩとしている。
図１２での記載に合わせて、リーク電流（ＩＬ）１３２は、以下の式（４０）で算出される。
ＩＬ＝Ｖｃ２／（２×Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（４０）
なお、これは、上記の式（３３）と等価であり、式（３３）の添え字（０）とｏｆｆを省略したものである。
ただし、リーク電流を算出するために、図１８の横軸は純粋なリーク抵抗ＲＬでなく、リーク放電抵抗２×Ｒｃｖ＋ＲＬとしているので、横軸が２００ｋΩの所で、ＲＬ＝０Ωとなり、これが最大のリーク電流となる。
【００９９】
実効バランシング抵抗Ｒｂｅｆが約５１２ｋΩであるとすると、上記で説明したように、バランシング電流ＩＢは実電圧で考えてよいので、ＩＢ＝４．１Ｖ／５１２ｋΩ＝０．００８ｍＡとなる。
リーク電流ＩＬは、リーク抵抗ＲＬが小さいほど増加し、リーク放電抵抗２×Ｒｃｖ＋ＲＬが５１２ｋΩの所でバランシング電流と交差する。リーク抵抗（ＲＬ）１３１は、この交差点で約３１２ｋΩとなる。
【０１００】
図１８で、リーク放電抵抗が５１２ｋΩより大きい所ではバランシング電流の方がリーク電流より大きい。電池システムでは、バランシング放電だけでなく、全セルの充電も適宜行われる。このような状態では、リークが発生している単電池セルではバランシング放電が行われないので、このバランシング放電の分だけ充電され、その実セル電圧は増加する。このリークを起こしているセルの実電圧が図１８の「実セル電圧」の曲線として示されている。
【０１０１】
上記の説明を言い換えると、実効バランシング抵抗Ｒｂｅｆとリーク放電抵抗が一致すればバランシング電流とリーク電流が一致するので、リーク発生後のバランシング放電と充電により、全セル電圧の検出電圧がＳＯＣ＝１００％の電圧に対応する電圧Ｖ（Ｆ、Ｄ）（Ｆはフル充電、Ｄは検出電圧を意味する）に揃えられた場合、リークが発生しているセルの実電圧Ｖ（Ｆ、Ｒ）（Ｆはフル充電、Ｒは実電圧を意味する）は、以下の式（４１）で表わされる電圧まで上昇する可能性がある。
Ｖ（Ｆ、Ｒ）＝Ｖ（Ｆ、Ｄ）×（Ｒｂｅｆ＋Ｒｃｖ）／Ｒｂｅｆ ．．．（４１）
ここでＲｂｅｆ＝２×Ｒｃｖ＋ＲＬとなっている。
図１８および図１９に示されている、リーク発生セルの実電圧はこの式（３９）で表わされるものである。
【０１０２】
リークは、通常、最初わずかなリークから始まり、次第にリーク電流が増加する。すなわち、リーク発生当初はリーク抵抗は大きいが、次第にリーク抵抗が小さくなり、リーク電流が増加する。
図１８では、リーク抵抗は図右側の大きな値から始まり、左側に進んでゆくが、リーク放電抵抗が５１２ｋΩまでは、リークが発生しているセルの実電圧が増加する。５１２ｋΩ以下になるとリーク電流の方が、バランシング電流より大きいので、リーク発生しているセルの実電圧は逆に低下する。
したがって最も高い実電圧が発生する可能性のある場合は、リーク抵抗が３１２ｋΩ（リーク放電抵抗が５１２ｋΩ）となる場合で、この場合は図１８の上側に示す電圧到達可能限界まで電圧が上昇する可能性がある。
【０１０３】
図１９は、リーク発生しているセルの実電圧を、上記の過充電保護電圧程度の電圧である４．３０Ｖ以下にするための制御を説明するための図である。図１１でも図１８の場合と同様に、最初全てのセルの実電圧が４．１Ｖであったとする。
上記の説明で分かるように、リークが発生したセルの実電圧の最大到達電圧を４．３０Ｖとするには、最大到達電圧が４．３０Ｖとなるリーク放電抵抗４０００ｋΩでリーク電流ＩＬの直線とバランシング電流の直線が交差するようにすればよい。
バランシングスイッチ１０８に実効抵抗値Ｒｅｆが、このリーク放電抵抗４０００ｋΩとなるように、バランシングスイッチのデューティを制御すればよいことになる。
【０１０４】
以上で説明したリーク発生時のバランシング放電において、さらに分かり易くまとめ直すと以下のようになる。
式（４１）のＶ（Ｆ、Ｄ）は、単電池セルがＳＯＣ＝１００％の時の電圧になるので、これをさらにＶＦとする。またＶ（Ｆ、Ｒ）は、それ以上の電圧とならないようにするための、図１８、１９に示す到達最大電圧であり、これをＶｍａｘとする。すなわち式（４１）をこれ等価な式（４２）で表わす。
Ｖｍａｘ＝ＶＦ×（Ｒｂｅｆ＋Ｒｃｖ）／Ｒｂｅｆ ．．．（４２）
ただし、ここでＶｍａｘ＝Ｖ（Ｆ、Ｒ）、ＶＦ＝Ｖ（Ｆ、Ｄ）、Ｒｂｅｆ＝実効バランシング抵抗である。
【０１０５】
式（４２）を変形すると、ＲｂｅｆとＲｃｖの関係が明瞭になる。
Ｒｂｅｆ＝Ｒｃｖ×ＶＦ／（Ｖｍａｘ−ＶＦ） ．．．（４３）
Ｖｍａｘは前述の過充電保護電圧、ＶＦはＳＯＣ１００％のセル電圧、Ｒｂｅｆは実効バランシング電圧すなわちＲｂｅｆ＝Ｒｂ×デューティ比である。
【０１０６】
通常、セル電圧入力端子（ＣＶ端子）１０５に入力される各単電池セルの端子電圧に重畳するノイズを除去するために、セル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１とコンデンサ１０３とで構成されるＲＣフィルタの定数がまず設定される。
このＲｃｖの抵抗値に対応する実効バランシング抵抗をＲｂｅｆ式（４３）から求められる値以上とすれば、リーク発生したセルにおける実電圧を過充電保護電圧Ｖｍａｘ以下とすることができる。
【０１０７】
（リーク発生時の実効バランシング抵抗の切り替え）
また、通常、バランシング抵抗は、電池システムを構成する複数の単電池セルの端子間電圧のばらつきを速やかに揃えられるようにできる限り大きなバランシング電流となるように設定される。また、同時にこのバランシング電流によるバランシング抵抗やバランシングスイッチでの発熱によるセルコントローラＣ１００の温度上昇が所定の温度以下となるように設定される。さらに、環境温度も考慮して、バランシングスイッチのオン／オフのデューティ比を変更し実効バランシング抵抗Ｒｂｅｆを可変とすることも可能である。
ここで、上記で説明したように、セルコントローラＩＣ１００の電圧測定回路の入力側のどこかでリークが発生した場合、高い端子間電圧が検出されたセルのデューティ比を上記で説明したように変更して、上記の式（４３）で設定される実効バランシング抵抗の値に設定することにより、リーク発生時の過充電を避けることができる。
すなわち、リーク発生がない場合のバランシングスイッチのデューティ制御と、リーク発生した場合のバランシングスイッチのデューティ制御を切り替えることで、単電池セルの過充電を避け、電池システムの安全かつ安定した稼働を実現することができる。
【０１０８】
上記の説明では、１つのセルグループ１２０とこのセルグループ１２０を監視するセルコントローラＩＣ１００の例について本発明による組電池の監視装置の動作について説明した。また、この組電池の監視装置でのバランシング放電動作について、３つの単電池セルの中央のセルでリークが発生したとして説明した。
セルグループ１２０の複数の単電池セル１１０の最上位（高電位側）あるいは最下位（低電位側）でリークが発生した場合には、最上位のセルの隣の下位のセル、あるいは最下位のセルの隣の上位のセルに対して、上記の説明と同様な方法が適用できることは、式（２）あるいは（３）の説明で明らかである。
【０１０９】
（ＲＣフィルタ回路の変形例１、２でのバランシング放電）
尚、上記のバランシング放電の説明では、ＲＣフィルタのコンデンサは図２に示すようにセルコントローラＩＣ１００の電圧検出端子（ＣＶ端子）間に接続されると想定されているが、ＲＣフィルタのコンデンサがセルコントローラＩＣ１００のグラウンド（ＧＮＤ）に接続される場合（ＲＣフィルタ回路の変形例１、図３）、あるいはセルグループの中間電位の電圧検出線に接続される場合（ＲＣフィルタ回路の変形例２、図４）あるいは別の個所に接続される場合がある。その場合でも、コンデンサにリーク電流が流れることにより、ＲＣフィルタのＲ（Ｒｃｖ）で電圧降下が発生し、セル電圧検出値の低下は発生するので、同様に考えることができる。
【０１１０】
すなわち、リーク放電電流が流れる電圧検出線をセル電圧の電圧検出線として用いているセルの検出電圧がリークによって影響を受け、上昇する。検出電圧の低下したセルがバランシング電流分過充電されるので、その過充電の到達電圧は、バランシング電流値と同一のリーク電流が流れた場合に発生する誤差と、電池の使用上限電圧の和となる。
【０１１１】
これらのＲＣフィルタ回路の変形例においても、上記で説明したような、リーク放電電流とバランシング放電電流が同じ大きさとなる条件の、セル電圧入力抵抗Ｒｃｖと実効バランシング電流Ｒｂｅｆの関係を同様に求めることができる。
説明を簡単にするため、リーク発生が検出されたときの全単電池セルの実電圧は同じとなっており、充放電後の全単電池セルの検出電圧が同じになるとする。これは上記の図２のＲＣフィルタ回路での説明と同等の条件である。
図２ではＲＣフィルタ回路のコンデンサの印加電圧が、単電池セル１個分となっているが、図３、図４の場合は、図２の場合と比較して、コンデンサが接続される２つの電圧検出線の間の電池の個数分だけ印加電圧が増えることになる。
したがって、リーク放電電流も電池の個数分だけ増加する。これと同じバランシング放電電流を流すには、上記の図２のＲＣフィルタ回路での説明の場合と比較して、実効バランシング抵抗を電池の個数分だけ小さい値とすればよい。
【０１１２】
たとえば、図３のＲＣフィルタ回路で、電圧検出線ＳＬ２とグラウンド線（ＧＬ）との間に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生した場合（図９参照）、リーク放電電流によって、電圧検出線ＳＬ２が接続されたＣＶ端子の電位が低下し、電圧検出線ＳＬ２の上側のセル（セル１）の検出電圧が上昇する。
この検出電圧の上昇の大きさは、電圧検出線ＳＬ２とＳＬ５の間に３個の単電池セルがあるので、図２の場合に比べ３倍となる。これに対応してリーク放電電流は３倍となり、またこれにバランスするための実効バランシング抵抗は１／３になる。
【０１１３】
また、前述のように、リーク検出スイッチのオフ／オンでのセル電圧の検出電圧差から、リーク抵抗を算出できるので、これを考慮して式（４１）から、Ｒｂｅｆを可変に調整することも可能である。
通常リークの進行は遅いので、このようにＲｂｅｆを可変に調整してバランシング放電を行うことで効率よく安全に充放電制御を行うことができる。
なお、以上で説明したバランシング放電でのバランシングスイッチのデューティ制御では、実効バランシング抵抗はバッテリコントローラ２００で算出され、この実効バランシング抵抗となるようなバランシングスイッチ制御指令がバッテリコントローラ２００からセルコントローラＩＣ１００に送信され、セルコントローラＩＣ１００でバランシングスイッチのオンオフのデューティ制御が行われる。
【０１１４】
しかしながら、リークの進行が早い場合は、電池システムの使用停止や、メンテナンスを早急に行う必要がある。したがって、リークが発生した時には、アラームを発生して速やかに運転者に通報することが必要である。さらに、リーク抵抗の抵抗値を適宜モニターし、たとえばそのリーク電流の増大が顕著になった場合はこれを運転者に通報することも可能である。
また、１つのコンデンサ１０３でリーク発生が検出された時には、他のコンデンサにおいても、劣化が始まっている可能性がある。あるいは、コンデンサ以外の部分、たとえばセルコントローラＩＣ１００のセル電圧入力端子（ＣＶ端子）１０５付近の配線パターンでも絶縁の劣化が始まっている可能性がある。安全性の観点からは、たとえば上記のようにの電圧検出線ＳＬ２とグラウンド線（ＧＬ）の間でのリークの場合であっても（図６参照）、セル１のバランシングスイッチのデューティ比を１／３にせず、たとえば式（４３）で算出される、セル電圧１個分の場合の実効バランシング抵抗として車両の稼働を継続するが、早急にメンテナンス等の対策を行うことが望ましい。
【０１１５】
なお、上記で説明した他の実施形態（リーク発生時のバランシング放電でのデューティ比制御）は、セル電圧入力抵抗Ｒｃｖを低めの値、たとえば３００Ω程度とする構成の電池システム監視装置で特に有効な過充電回避の方法となる。セル電圧入力抵抗Ｒｃｖを小さめにするとＲＣフィルタとしてのカットオフ周波数が高くなるので、このような構成ではセルコントローラＩＣ１００の電圧測定回路（不図示）に二重積分型のノイズに強いＡＤ変換回路が用いられる。
セル電圧入力抵抗が小さいと、リーク検出スイッチのオフ／オンでリークが検出された時のリーク抵抗も上記の値より小さくなる。これは、リーク検出スイッチのオフ／オンでのセル電圧の検出値ＶｏｆｆとＶｏｎの差が検出できる所定の大きさ以上となるリーク抵抗も小さくなるためである。詳細な説明は省略するが、リーク抵抗はある程度小さくなると進行が早くなるので、測定されたセル電圧の補正を行うより、このようなバランシング放電でのデューティ比制御を行った方が有効な場合がある。
【０１１６】
さらに、リークが発生した場合は、電池システムを用いないで車両を稼働することも考えられる。このような場合は、リークが検出された時に、バッテリコントローラ２００が正極側コンタクタ３１０および負極側コンタクタ３２０をオフとして、インバータ３４０と電池システム１３０の接続を切り離すことが可能である。あるいは、リークの発生を運転者に通知して、運転者の指示によりインバータ３４０と電池システム１３０の接続を切り離すことも可能である。
【０１１７】
以上の説明は、ＲＣフィルタ回路のコンデンサ１０３が図２〜４に示すように接続されている場合について説明した。前述のように、グラウンド線（ＧＬ）にコンデンサ１０３の一端を接続する回路構成の代わりに、電源線（ＶＬ）にコンデンサ１０３の一端を接続する回路構成であっても上記と同様なバランシング動作が可能であることは明白であり、この詳細な説明は省略する。ただし、この場合でも、上記の説明と同様に、リーク電流によりＣＶ端子での電圧上昇を生じるＲｃｖが設けられた電圧検出線の上側のセルの検出電圧は低下し、また、リーク電流によりＣＶ端子での電圧降下を生じるＲｃｖが設けられた電圧検出線の上側のセルの検出電圧が上昇することになる。
【０１１８】
なお、図３あるいは図７に示すように、コンデンサ１０３の一端がグラウンド線（ＧＬ）に接続されている場合で、最上位電位のセルであるセル１のＲＣフィルタのコンデンサ１０３にリークが発生した場合は、電圧降下はセル１の端子間電圧でのみ発生し、他のセルでは発生しない。
このような場合は、セル１以外のセルでリーク検出スイッチがオフとオンでの検出電圧差がないことを確認して、電圧検出線ＳＬ１に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生していると判断する。
なお、この際の検出電圧補正の方法は、上記の式（２０）、（２１）で説明した補正方法で同様に補正できる。
ただし、図３の場合は以下の式（４４）、図７の場合は以下の式（４５）となる。
Ｖｃ１（ｔ）＝（Ｖ１（ｔ）＋（Ｖ１（ｔ）＋・・・＋Ｖ４（ｔ））×ＲＦ）
／（１−ＲＦ） ．．．（４４）
Ｖｃ１（ｔ）＝（Ｖ１（ｔ）＋（Ｖ１（ｔ）＋・・・＋Ｖ１２（ｔ））×ＲＦ）
／（１−ＲＦ） ．．．（４５）
ただしＲＦは、式（２１）で示すものである。
【０１１９】
また、図３あるいは図７に示す回路とは逆に、コンデンサ１０３の一端が電源線（ＶＬ）に接続されている場合（不図示）で、最下位電位のセル（図３のセル４または図７のセル１２）のＲＣフィルタのコンデンサ１０３にリークが発生した場合は、電圧降下はこの最下位電位のセルの端子間電圧でのみ発生し、他のセルでは発生しない。
このような場合は、この最下位電位のセル以外のセルでリーク検出スイッチがオフとオンでの検出電圧差がないことを確認して、この最下位電位のセルの負極側に接続された電圧検出線（図３のＳＬ５または図７のＳＬ１３）に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生していると判断する。
なお、この際の検出電圧補正の方法は、上記の式（２５）で説明した補正方法で同様に補正でき、その補正式は上記の式（４４）あるいは（４５）と同じである。
【０１２０】
以上の説明では、リークがＲＣフィルタのコンデンサ１０３で発生するとして説明したが、これ以外の原因、たとえば電圧入力端子（ＣＶ端子間）での配線基板の絶縁不良や、セルコントローラＩＣ１００内のＥＳＤ対策用ダイオードの絶縁不良等でもリークが発生する可能性がある。しかし、これらの場合も上記のコンデンサでのリークの場合と全く同様に理解することができるので、これらの説明も省略する。
【０１２１】
以上での説明を簡単にまとめると、本発明による電池システム監視装置は、以下のような特徴を有する。
（１）本発明による電池システム監視装置は、複数の単電池セルを有する電池システムを監視し、 単電池セルの端子間電圧であるセル電圧を測定するための電圧測定部と、この電圧測定部にセル電圧を入力するための電圧入力抵抗と、当該電圧入力抵抗と共にＲＣフィルタを構成するコンデンサと、当該電圧入力抵抗をバイパスするリーク検出スイッチとを各単電池毎に備え、リーク検出スイッチをオフとした時のセル電圧である第１のセル電圧とオフとした時のセル電圧である第２のセル電圧とを測定し、第１のセル電圧と第２のセル電圧の差を検出して、コンデンサのリークの有無を判定することが可能である。
（２）また本発明による電池システム監視装置は、コンデンサにリークがあると判定された場合に、この電池システム監視装置を備えた車両の始動時に測定した上記の第１のセル電圧および第２のセル電圧を用いて、電池システム監視装置を備えた車両の稼働時に当該コンデンサに対応する単電池セルの第１のセル電圧を補正することが可能である。この第１のセル電圧を補正することにより、単電池セルの過充電を回避することができるとともに、第１のセル電圧を用いた、電池システムおよび電池監視装置を含む蓄電装置の種々の診断を正確に行うことができる。
（３）また本発明による電池システム監視装置は、バランシング放電抵抗と、バランシング放電電流のオンオフを制御するスイッチング素子とを備えた、複数の単電池セルの充電状態を揃えるためのバランシング放電を行うバランシング放電回路を更に備え、コンデンサにリークがあると判定された場合に、この電池システム監視装置を備えた車両の始動時に測定した第１のセル電圧および第２のセル電圧に基づいて、バランシング放電回路の実効抵抗値を制御するように当該スイッチング素子を制御することが可能である。これにより単電池セルの過充電を回避することができる。
（４）さらに 本発明による電池システム監視装置を用いて、コンデンサにリークがあると判定された場合に、電池システムと直流電力の授受を行うインバータとの接続を遮断することが可能である。
【０１２２】
以上の説明は本発明の実施形態の例であり、本発明はこれらの実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の特徴を損なわずに様々な変形実施が可能である。したがって、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【０１２３】
１０：電池システム監視装置
１００：セルコントローラＩＣ
１０１：セル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）
１０２：バランシング抵抗（Ｒｂ）
１０３：コンデンサ
１０４：Ｖｃｃ端子（ＶＣＣ）
１０５：電圧入力端子（ＣＶ）
１０６： バランシング端子（ＢＳ端子）
１０７：グラウンド端子（ＧＮＤ端子）
１０８：バランシングスイッチ（ＢＳＷ）
１０９：リーク検出スイッチ
１１０：単電池セル
１２０：セルグループ
１３０：電池システム
１３１：リーク抵抗（ＲＬ）
１３２：リーク放電電流（ＩＬ）
２００：バッテリコントローラ
２０１、２０２：シグナルアイソレータ
２１０：電圧センサ
２２０：電流センサ
３００：モータコントローラ
３１０：正極側コンタクタ
３２０：負極側コンタクタ
３３０：平滑コンデンサ
３４０：インバータ
３５０：モータ
４００：車両コントローラ
ＳＬ１〜５：電圧検出線
ＢＬ：バランシング線
ＧＬ：グラウンド線
ＶＬ：電源線
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池システム監視装置およびこれを備えた蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）などでは、所望の高電圧を確保するため、二次電池の単電池セルを複数個直列接続したセルグループを複数個直列あるいは直並列に接続して構成される組電池（電池システム）が用いられている。このような組電池においては、各単電池セルの残存容量計算や保護管理のため、セル電圧（単電池セルの端子間電圧）の計測と、充電状態（ＳＯＣ、State of Charge）すなわち残存容量の均等化（バランシング）のためのバランシング放電を行うセルコントローラを組電池の監視装置内に設けて組電池の管理を行っている。（例えば特許文献１参照）。また、このセルコントローラは複数の集積回路（セルコントローラＩＣ）を備え、上記の複数個のセルグループの管理を行っている。
【０００３】
各単電池セルのＳＯＣは、各単電池セルの開路電圧（ＯＣＶ）から算出される。すなわち、電池システムが無負荷の状態（電池システムからのＤＣ電力から三相ＡＣ電力を生成してＨＥＶやＥＶの駆動用モータに供給するインバータ等が接続されていない状態）で測定された各単電池セルの端子間電圧から各単電池セルのＳＯＣが算出される。各単電池セルの端子間電圧は、上記のセルコントローラＩＣの電圧入力端子に各単電池セルの端子間電圧が入力されて測定される。このセルコントローラＩＣの電圧入力端子には、電池システムの充放電に伴うノイズを除去するためにＲＣフィルタが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−８９４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
セルコントローラＩＣの入力端子に設けられたＲＣフィルタのコンデンサ劣化、セルコントローラＩＣ内に設けられたＥＳＤ対策用のダイオード劣化、あるいはセルコントローラＩＣの電圧検出端子付近の絶縁不良等の種々の原因で、電圧入力端子側で電流リークが発生する可能性がある。この電流リークが発生すると、セルコントローラＩＣの各単電池セルの端子間電圧が正確に測定されず、各単電池セルのＳＯＣも正しい値が得られない。このような正しくないＳＯＣに基づいて各単電池セルのバランシング放電を行うと、過充電や過放電となる可能性がある。
しかしながら、従来のセルコントローラＩＣを備えた電池システム監視装置では、電流リークが発生したことを検出できなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）請求項１の記載の発明は、複数の単電池セルを直列接続したセルグループを備えた電池システムを監視する電池システム監視装置であって、セルグループを制御するセルコントローラＩＣと、単電池セルの端子間電圧を測定するための、電池セルの正極および負極のそれぞれとセルコントローラＩＣとを接続する複数の電圧検出線とを備え、セルコントローラＩＣは、単電池セルの正極に接続された電圧検出線と負極に接続された電圧検出線との間に接続された、当該単電池セルのバランシング放電を行うバランシングスイッチを単電池セル毎に備え、電圧検出線には、電圧入力抵抗が直列に設けられ、バランシングスイッチと当該バランシングスイッチに直列に接続されたバランシング抵抗とで構成されるバランシング放電回路が単電池セルの正極に接続された電圧検出線と負極に接続された電圧検出線の間に接続され、バランシング放電回路と単電池セルの正極に接続された電圧検出線との接続点および、バランシング放電回路と単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点は、それぞれ電圧入力抵抗よりセルグループ側に設けられ、セルコントローラＩＣは、バランシングスイッチの正極側と、単電池セルの正極に接続された電圧検出線との間に接続されるリーク検出スイッチをさらに備えることを特徴とする電池システム監視装置である。
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電池システム監視装置において、電池システム監視装置は、単電池セルの端子間電圧に重畳するノイズを除去するためのコンデンサを単電池セル毎にさらに備え、コンデンサは、複数の電圧検出線の内の２つの電圧検出線の間、または電源線と複数の電圧検出線のいずれか１つの電圧検出線の間、またはグラウンド線と複数の電圧検出線のいずれか１つの電圧検出線の間に接続されることを特徴とする。
（３）請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の電池システム監視装置において、バランシング抵抗は、バランシングスイッチの正極側と、単電池セルの正極に接続された電圧検出線との接続点との間に接続されることを特徴とする。
（４）請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の電池システム監視装置において、バランシング抵抗は、バランシングスイッチの負極側と、単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点との間に接続されることを特徴とする。
（５）請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の電池システム監視装置において、バランシング抵抗は、バランシングスイッチの負極側と、単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点との間、およびバランシングスイッチの負極側と、単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点との間にそれぞれ接続されることを特徴とする。
（６）請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電池システム監視装置において、電池システム監視装置は、複数のセルグループと、この複数のセルグループを制御する複数のセルコントローラＩＣと、この複数のセルコントローラＩＣを制御するバッテリコントローラとを備えることを特徴とする。
（７）請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の電池システム監視装置において、セルコントローラＩＣは、バッテリコントローラの指令により、リーク検出スイッチをオフとした時の単電池セルの端子間電圧である第１のセル電圧および、リーク検出スイッチをオンとした時の単電池セルの端子間電圧である第２のセル電圧を各単電池セルについて測定するリーク検出用の電圧測定を行い、バッテリコントローラは、第１のセル電圧と第２のセル電圧の差が所定の値以上であれば、電池システムにリークが発生していると判断することを特徴とする。
（８）請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の電池システム監視装置において、セルコントローラＩＣは、バッテリコントローラの指令により、セルグループの全ての単電池セルのリーク検出用の電圧測定を行い、バッテリコントローラは、２つの隣り合って接続された単電池セルにおいて、上位の単電池セルでの第１のセル電圧が第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上大きく、下位の単電池セルでの第１のセル電圧が第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上小さい場合は、下位の単電池セルはリークが発生しているリーク発生セルであると判断するリーク判定部を備えることを特徴とする。
（９）請求項９に記載の発明は、請求項６に記載の電池システム監視装置において、セルコントローラＩＣは、バッテリコントローラの指令により、セルグループの全ての単電池セルのリーク検出用の電圧測定を行い、バッテリコントローラは、２つの隣り合って接続された単電池セルにおいて、上位の単電池セルでの第１のセル電圧が第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上小さく、下位の単電池セルでの第１のセル電圧が第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上大きい場合は、上位の単電池セルはリークが発生しているリーク発生セルであると判断するリーク判定部を備えることを特徴とする。
（１０）請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の電池システム監視装置において、バッテリコントローラは、車両始動時に測定された単電池セルの第１のセル電圧と第２のセル電圧を用いて、車両稼働時に測定されるリーク発生セルと当該リーク発生セルに隣合って接続された上位の単電池セルのそれぞれの第１のセル電圧から、リーク発生セルと当該リーク発生セルに隣合って接続された上位の単電池セルのそれぞれの実電圧を算出する電圧補正部を備えることを特徴とする。
（１１）請求項１１に記載の発明は、請求項９に記載の電池システム監視装置において、バッテリコントローラは、車両始動時に測定された単電池セルの第１のセル電圧と第２のセル電圧を用いて、車両稼働時に測定されるリーク発生セルと当該リーク発生セルに隣合って接続された下位の単電池セルのそれぞれの第１のセル電圧から、リーク発生セルと当該リーク発生セルに隣合って接続された下位の単電池セルのそれぞれの実電圧を算出する電圧補正部を備えることを特徴とする。
（１２）請求項１２に記載の発明は、請求項７に記載の電池システム監視装置において、リークが発生したと判断された場合に、バッテリコントローラは、セルコントローラＩＣを制御して、バランシングスイッチのデューティ比を所定の値以下に設定することを特徴とする。
（１３）請求項１３に記載の発明は、請求項８に記載の電池システム監視装置において、バッテリコントローラは、セルコントローラＩＣを制御して、リーク発生セルに隣り合って接続された上位の単電池セルのバランシングスイッチのデューティ比を所定の値以下に設定することを特徴とする。
（１４）請求項１４に記載の発明は、請求項９に記載の電池システム監視装置において、バッテリコントローラは、セルコントローラＩＣを制御して、リーク発生セルに隣り合って接続された下位の単電池セルのバランシングスイッチのデューティ比を所定の値以下に設定することを特徴とする。
（１５）請求項１５に記載の発明は、請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の電池システム監視装置において、バランシングスイッチのデューティ比の所定の値は、電圧検出線に設けられた電圧入力抵抗の抵抗値と、単電池セルの過充電保護電圧値と、単電池セルのＳＯＣが１００％の場合の電圧値とから算出される値であることを特徴とする。
（１６）請求項１６に記載の発明は、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の電池システム監視装置と、電池システムとを備えることを特徴とする蓄電装置である。
（１７）請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の蓄電装置を備えることを特徴とする電動駆動装置である。
（１８）請求項１８に記載の発明は、請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の電池システム監視装置において、リークが発生したと判断された場合のバランシングスイッチのデューティ比の所定の値を算出する方法であって、この所定の値は、電圧検出線に設けられた電圧入力抵抗の抵抗値と、単電池セルの過充電保護電圧値と、単電池セルのＳＯＣが１００％の場合の電圧値とから算出される値であることを特徴とするバランシングスイッチの実効抵抗値の算出方法である。
（１９）請求項１９に記載の発明は、電池システムを構成する複数の単電池セルの端子間電圧であるセル電圧をそれぞれ測定するための電圧測定部と、この電圧測定部にセル電圧を入力するための電圧入力抵抗と、当該電圧入力抵抗と共にＲＣフィルタを構成するコンデンサと、当該電圧入力抵抗をバイパスするリーク検出スイッチとを各単電池毎に備えた電池システム監視装置の監視方法において、リーク検出スイッチをオフとした時のセル電圧である第１のセル電圧とオフとした時のセル電圧である第２のセル電圧とを測定し、第１のセル電圧と第２のセル電圧の差を検出して、コンデンサのリークの有無を判定することを特徴とする電池システム監視方法である。
（２０）請求項２０に記載の発明は、請求項１９に記載の電池システム監視方法において、コンデンサにリークがあると判定された場合に、電池システム監視装置を備えた車両の始動時に測定した第１のセル電圧および第２のセル電圧を用いて、電池システム監視装置を備えた車両の稼働時に当該コンデンサに対応する単電池セルの第１のセル電圧を補正することを特徴とする。
（２１）請求項２１に記載の発明は、請求項１９または２０に記載の電池システム監視方法において、電池システム監視装置は、バランシング放電抵抗と、バランシング放電電流のオンオフを制御するスイッチング素子とを備えた、複数の単電池セルの充電状態を揃えるためのバランシング放電を行うバランシング放電回路を備え、コンデンサにリークがあると判定された場合に、電池システム監視装置を備えた車両の始動時に測定した第１のセル電圧および第２のセル電圧に基づいて、バランシング放電回路の実効抵抗値を制御するようにスイッチング素子を制御することを特徴とする。
（２２）請求項２２に記載の発明は、請求項１９または２０に記載の電池システム監視方法において、コンデンサにリークがあると判定された場合に、電池システムと直流電力の授受を行うインバータとの接続を遮断することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による電池システム監視装置を用いることにより、この電池システム監視装置を備えた蓄電装置では、セルコントローラＩＣのセル電圧入力端子に設けられたＲＣフィルタのコンデンサ劣化、セルコントローラＩＣ内に設けられたＥＳＤ対策用のダイオード劣化、あるいはセルコントローラＩＣの電圧検出端子付近の絶縁不良等の種々の原因によるリークを検出することができる。また、このリークにより誤検出されるセル電圧を補正することができる。さらにリークにより発生する単電池セルの過充電を避けることができる。これらの動作により、本発明による蓄電装置ならびに蓄電装置を搭載しＨＥＶやＥＶ等の電動車両の安全性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施の形態の組電池の電池監視装置を含むハイブリッド自動車の電動駆動装置全体の構成を示す図である。
【図２】セル電圧検出のためのＲＣフィルタ回路と、バランシング回路の１つの例であり、２つの隣り合う電圧検出線の間にＲＣフィルタのコンデンサ１０３が接続されている構成の回路を示す図である。
【図３】セル電圧検出のためのＲＣフィルタ回路と、バランシング回路の他のの例であり、ＲＣフィルタのコンデンサ１０３が電圧検出線とグランド線の間に接続されている構成の回路を示す図である。
【図４】セル電圧検出のためのＲＣフィルタ回路と、バランシング回路のさらに他の１つの例であり、ＲＣフィルタのコンデンサ１０３の一端が電池システムの中間電位の電圧検出線に接続されている構成の回路を示す図である。
【図５】定電流でリチウムイオン電池を充電し、意図的に過充電状態とした場合の、ＳＯＣに対するセル電圧の変化とガス排出弁の動作を示す図である。
【図６】図３に示すＲＣフィルタ回路で、電圧検出線ＳＬ２に接続されたコンデンサ１０３でリークが発生した場合のリーク電流を分かり易く示して、この場合のバランシング動作を説明するための図である。
【図７】１２個の単電池セルを直列接続したセルグループで、図３に示す用に接続されたＲＣフィルタのコンデンサ１０３の内最上位のセル（セル１）のコンデンサにリークが発生した場合のリーク電流を示す図である。
【図８】図７に示すＲＣフィルタの構成で、最下位のセル（セル１２）、最下位のセルから６番目のセル（セル７）、最上位のセル（セル１）でそれぞれリークが発生した場合に検出されるセル電圧とリーク抵抗の関係を示す図である。
【図９】本発明による電池システム監視装置における、リーク検出を行うための回路構成を示す図であり、図３に示す回路で、セルコントローラＩＣ内にリーク検出スイッチが設けられている。
【図１０】図８で示す３つの曲線（セル１２、セル７、セル１）で、リークによる電圧降下分をリーク抵抗ＲＬに対してプロットした図である。
【図１１】本発明による電池システム監視装置における、リーク検出を行うための回路構成を説明する図であり、図２に示す回路で、セルコントローラＩＣ内にリーク検出スイッチが設けられている。
【図１２】２つの電圧検出線間に接続されたコンデンサでリークが発生した場合のリーク電流を分かり易く示して、この場合のバランシング動作を説明するための図である。
【図１３】図３に示す回路で、バランシング抵抗がバランシングスイッチの正電位側に配置される構成の回路を示す図である。
【図１４】図３に示す回路で、バランシング抵抗がバランシングスイッチの正電位側と負電位側の両側に分割して配置される構成の回路を示す図である。
【図１５】セルグループの単電池セルの実電圧が揃った状態で、電圧測定のための電圧入力抵抗がある１つの値のときの、リーク抵抗（ＲＬ）の抵抗値と検出されるセル電圧の関係を示す図である。
【図１６】セルグループの単電池セルの検出電圧が揃った状態で、電圧測定のための電圧入力抵抗がある１つの値のときの、リーク抵抗（ＲＬ）の抵抗値と単電池セルの実電圧の関係を示す図である。
【図１７】リークが発生した場合に、高い電圧が検出されたセルのバランシング放電の様子を概略的に示す図である。
【図１８】リーク電流とバランシング電流の関係により、リークを発生しているセルの端子間電圧の実電圧がどの程度まで上昇する可能性があるかを示素図である。
【図１９】リーク発生しているセルの実電圧を、過充電保護電圧程度の電圧以下にするための制御を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図１〜図１９を参照して本発明を実施するための形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明による電池システム監視装置を備えた蓄電装置を、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）などに用いられる電池システムを備えた蓄電装置に対して適用した場合の例である。なお、本発明はＨＥＶに限らず、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）、鉄道車両などに搭載される各種蓄電装置に対して幅広く適用可能である。
【００１０】
以下の実施形態では、制御の最小単位となる蓄電・放電デバイスとして３．０〜４．２Ｖ（平均出力電圧：３．６Ｖ）の範囲に電圧を持つリチウムイオン電池を想定しているが、それ以外でもＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）の高すぎる場合（過充電）や低すぎる場合（過放電）に使用を制限するような、電気を蓄え放電可能なデバイスであれば何でもよく、ここでは、それらを総称して単電池あるいは単電池セルあるいは単にセルと呼ぶ。
【００１１】
また、以下に説明する実施形態では、単電池セルを複数個（概ね数個から十数個）直列に接続したものをセルグループと呼び、このセルグループを複数個直列に接続したものを電池モジュールと呼んでいる。更にこのセルグループあるいは電池モジュールを複数個直列または直並列に接続したものを電池システムと呼称する。セルグループ、電池モジュールおよび電池システムを総称して組電池と呼んでいる。各単電池セルのセル電圧を検出し、バランシング動作等を行いながら電池状態を監視するセルコントローラＩＣはセルグループ毎に設けられる。
【００１２】
図１は、本発明による電池システム監視装置を備えた蓄電装置を搭載したハイブリッド自動車用電動駆動装置の構成例を示す。 ハイブリッド自動車の電動駆動装置は、車両コントローラ４００、モータコントローラ３００、バッテリコントローラ２００、複数のセルコントローラＩＣ１００、電池システム１３０、インバータ３４０、モーター３５０などを備えている。これらの内、車両コントローラ４００、モータコントローラ３００、バッテリーコントローラ２００、セルコントローラＩＣ１００およびインバータ３４０は、車両内に設置される通信回路を介して互いに情報の授受を行う。なお、電池システム１３０は、複数のセルグループ１２０を直列に接続したものであり、各セルグループ１２０はさらに、リチウムイオン電池等の二次電池の単電池セル１１０が複数個直列に接続されて構成されている。また、電池システム監視装置１０は、バッテリコントローラ２００、セルコントローラＩＣ１００、セルコントローラＩＣ１００とセルグループ１２０の間に設けられた抵抗やコンデンサ等を含む接続回路を備えて構成されている。蓄電装置は、この電池システム監視装置１０と電池システム１３０から構成される。
【００１３】
バッテリコントローラ２００と複数のセルコントローラＩＣ１００との間の通信回路はループ状に接続されており、バッテリコントローラ２００から最上位のセルコントローラＩＣ１００へシグナルアイソレータ２０１を介して信号が伝送され、さらに最上位のセルコントローラＩＣ１００から最下位のセルコントローラＩＣ１００まで順に直列に信号が伝送され、最後に最下位のセルコントローラＩＣ１００からバッテリコントローラ２００へシグナルアイソレータ２０２を介して信号が伝送される。バッテリコントローラ２００は、ループ状の通信回路を介してすべてのセルコントローラＩＣ１００との間で情報の授受を行うことができる。
なお、ここではループ状の通信回路を介して信号伝送を行う例を示しているが、双方向通信回路を用いて構成することも可能であり、この場合はシグナルアイソレータ２０２は不要となる。さらに、図示はしないが、バッテリコントローラ２００からすべてのセルコントローラＩＣ１００へ並列に通信回路を接続し、パラレルに信号伝送を行うことも可能である。
【００１４】
車両コントローラ４００は、ハイブリッド自動車の運転者が操作するアクセルペダルやブレーキペダル、あるいは変速レバーなどの車両運転操作装置からの操作信号に基づいて車両の走行速度や制駆動力などを制御する。モータコントローラ３００は、車両コントローラ４００からの速度指令や制駆動力指令に基づいてバッテリコントローラ２００およびインバータ３４０を制御し、車両走行駆動用モータ３５０の回転速度およびトルクを制御する。
【００１５】
バッテリーコントローラ２００は、電圧センサ２１０、電流センサ２２０、温度センサ２３０により検出された電池システム１３０の電圧、電流、温度に基づいて電池システム１３０の充放電とＳＯＣ(State Of Charge)を制御するとともに、セルコントローラＩＣ１００を制御して電池システム１３０を構成する複数の単電池セル（以下、単にセルという）１１０のＳＯＣを管理し、過充電状態とならないようにＳＯＣのばらつきを補正するための放電（以下、バランシング放電という）を行う。
【００１６】
なお、図１に示す一実施の形態の組電池の制御装置では、例えば４個のセル１１０が直列に接続されたセルグループ１２０が複数個直列に接続された電池システムを例示する。なお、セルグループ１２０を構成する単電池セル１１０の数は４個以上であってもよい。セルコントローラＩＣ１００はセルグループ１２０の仕様に合わせたものを使用する。
ハイブリッド自動車に搭載される電池システム１３０は多くのセルあるいはセルグループが直並列に接続され、両端電圧が数１００Ｖの高圧、高容量とした電池システムが一般的である。もちろんこのような高圧、高容量の電池システムに対しても本発明を適用することができる。
【００１７】
セルコントローラＩＣ１００は、電池システムを構成する複数のセル１１０を所定個数ごとにグループに分け、各セルグループ１２０ごとに設けられる。例えば、１００個のセル１１０が直列に接続された電池システム１３０を、セル４個ごとにグループ分けする場合には、２５組のセルコントローラＩＣ１００が用いられる。各セルコントローラＩＣ１００は、各セルグループ１２０を構成するセルそれぞれの端子間電圧を検出してバッテリコントローラ２００へ送信し、バッテリコントローラ２００からの指令にしたがってセル１１０ごとにバランシング電流の通電制御を行う。バランシング抵抗１０２（図１参照）は、各セルのＳＯＣのばらつきを補正するための各セルの放電（バランシング放電）の電流を制限するための抵抗であり、セル１１０ごとに設けられる。
【００１８】
電池システム１３０に充電された直流電力は正極側コンタクタ３１０、負極側コンタクタ３２０を介して平滑コンデンサ３３０およびインバータ３４０へ供給され、インバータ３４０により交流電力に変換されて交流モーター３５０に印加され、交流モーター３５０の駆動が行われる。この直流電力から交流電力への変換はインバータ３４０に備えられたスイッチング素子（不図示）のスイッチングによって行われる。一方、車両の制動時には、交流モータ３５０により発電された交流電力がインバータ３４０に備えられたダイオード素子（不図示）と平滑用コンデンサ３３０により直流電力に変換されて正極側コンタクタ３１０、負極側コンタクタ３２０を介して電池システム１３０に印加され、電池システム１３０の充電が行われる。すなわち、電池システム１３０とインバータ３４０との間で直流電力の授受が行われる。
【００１９】
インバータ３４０の動作に伴ってリプルノイズ及びスイッチングノイズが発生する。これらのノイズは、平滑用コンデンサー３３０によって、ある程度低減されるが、完全には除去しきれず電池システム１３０に流れこみ、各セルの端子間電圧にはノイズ電流に比例したノイズ電圧が重畳する。このノイズはセル電圧の検出誤差となるため、電圧を測定する電圧測定回路（不図示）に入力される電圧信号はＲＣフィルタ等を用いて、ノイズを抑制しなければならない。なお、電圧測定回路（不図示）は、セルコントローラＩＣ１００内に設けられており詳細は省略する。
【００２０】
（ＲＣフィルタ回路及びバランシング回路の例）
図２にセルコントローラＩＣ１００を用いたセル電圧検出のためのＲＣフィルタ回路と、バランシング回路の例を示す。ここでは、図１に示す１つのセルグループ１２０で、４個の直列接続されたの単電池セル１１０の正負極端子が電圧検出線ＳＬ１〜５を介してセルコントローラＩＣ１００のセル電圧入力端子（ＣＶ端子）１０５に接続されている。各々の電圧検出線ＳＬ１〜５には、ＲＣフィルタを形成するセル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１が設けられている。また、各々のセルの正負極端子に接続された電圧検出線、すなわち２つの隣り合う電圧検出線の間にはコンデンサ１０３が接続され、ＲＣフィルタを形成している。
【００２１】
セルコントローラＩＣ１００はＧＮＤ端子（ＧＮＤ）１０７とＶｃｃ端子（ＶＣＣ）１０４を有している。ＧＮＤ端子は、直列接続された４個の単電池セルの内最低電位の単電池セルの負極とグラウンド線（ＧＬ）で接続されている。またＶｃｃ端子は、直列接続された４個の単電池セルの内最高電位の単電池セルの正極と電源線（ＶＬ）で接続されている。この電源線を介して供給されるセルグループの最高電位がセルコントローラＩＣ１００の動作電源Ｖｃｃとして使用される。
なお、セル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１の抵抗値とバランシング抵抗（ＢＳ抵抗、Ｒｂ）の抵抗値もそれぞれＲｃｖ、Ｒｂと表わす。
この明細書では、電圧検出線は、各単電池セルの正負極から、セルコントローラＩＣ１００内に設けられた、各単電池セルの端子間電圧を電圧測定回路（不図示）で測定するために電圧検出線を選択するマルチプレクサ（不図示）の入力までの配線を指す。
【００２２】
各セルには、バランシングスイッチ（ＢＳＷ）１０８とバランシング抵抗（ＢＳ抵抗、Ｒｂ）１０２の直列回路が各セルと並列に接続され、バランシングスイッチ１０８の制御でバランシング放電が行われる。バランシングスイッチ１０８は、セルコントローラＩＣ１００内部に設けられており、たとえばＭＯＳＦＥＴスイッチ等で構成されている。このバランシングスイッチ１０８は、バランシング端子（ＢＳ端子）１０６を介して、２本の配線（バランシング線ＢＬと呼ぶ）により、このバランシングスイッチに対応したセルの正負極端子に接続された２つの電圧検出線にそれぞれ接続されている。
【００２３】
＜ＲＣフィルタ回路の変形例１＞
図３はＲＣフィルタ回路の他の例であり、ＲＣフィルタのコンデンサ１０３がセルコントローラＩＣ１００のＧＮＤ端子１０７に接続されるものである。図２のＲＣフィルタの方式では、４個のコンデンサに同じ容量のものを用いた場合、接続されるセルに対応したＲＣフィルタの実効コンデンサ容量が変わるので、単電池セル毎にＲＣフィルタびカットオフ周波数特性が異なる。周波数特性を同一にするにはＲＣの定数を各セル毎に変更する必要があった。図３の方式では、ＲＣの定数は同一で良いが、コンデンサ１０３の耐圧は単電池セル４個分の電圧に耐えるように高くする必要がある。
【００２４】
＜ＲＣフィルタ回路の変形例２＞
図４はＲＣフィルタ回路のさらに他の例であり、コンデンサ１０３の接続点を直列電池の中点電位の電圧検出線（図４ではＳＬ３）に接続するものである。この方式でも、各セルに接続されたＲＣフィルタの定数は同一となる。また、コンデンサ５０４の耐圧が図３のＲＣフィルタ回路の半分で済む利点がある。
【００２５】
なお、図２の電圧検出線ＳＬ５とグラウンド線（ＧＬ）の間にコンデンサ１０３が接続されており、図３では電圧検出線ＳＬ１〜５の各々と、グラウンド線（ＧＬ）の間にコンデンサ１０３が接続されており、図４では電圧検出線ＳＬ３とグラウンド線（ＧＬ）の間にコンデンサ１０３が接続されている。これらの電圧検出線とグラウンド線との間にコンデンサ１０３を接続する代わりに、これらの電圧検出線と電源線（ＶＬ）との間にコンデンサ１０３を接続する回路構成も可能である。
このような回路構成の動作も図２〜４に示す回路構成と同様であり、以下の図２〜４を参照した説明から容易に分かるので、電圧検出線と電源線（ＶＬ）との間にコンデンサ１０３を接続する回路構成の図は省略する。
【００２６】
＜リチウムイオン電池の特性とバランシング放電の必要性＞
ここで、本発明による電池システム監視装置を備えた蓄電装置で用いる単電池セルの例としてリチウムイオン電池の特性について説明する。電池システム１３０を構成する複数の単電池セルのＳＯＣがばらつく原因としては、各セルの自己放電速度のばらつき、充放電効率のばらつき、制御回路の動作時消費電流および停止時暗電流のばらつきなどのいろいろな要素があるが、乗用車に搭載される電池は比較的、放置期間が長いため、自己放電（自然放電）のばらつきが主となる。リチウムイオン電池の場合は、システム起動時に各単電池セルのＯＣＶ（開路電圧）を測定して、これから各単電池セルのＳＯＣを算出する。ＯＣＶが高いとＳＯＣも高いので、このＯＣＶが高いセルのバランシング放電を行ってＳＯＣを低減し、電池システム１３０を構成する複数のセルのＳＯＣを揃えるようにする。
【００２７】
リチウムイオン電池は、ニッケル−水素やニッケル−カドミウム電池のように過充電状態において負極に発生した酸素を吸収する反応がないため、過充電でＳＯＣのばらつきを低減することはできない。したがって、リチウムイオン電池にとってバランシング放電機能は重要な機能であり、バランシング放電機能がないとＳＯＣのばらつきが発生するため、バッテリすなわち電池システム（組電池）として用いるとＳＯＣが高いセルとＳＯＣが低いセルとが発生してしまう。電池システムでは総電圧つまり平均のＳＯＣにより充放電を制御するため、充放電時にＳＯＣが低いセルは過放電状態になり、ＳＯＣが高いセルは過充電状態になる可能性がある。
【００２８】
リチウムイオン電池では、ＳＯＣが低いと負極の集電体である銅が溶出し、デンドライトとして析出して正極と負極との間の短絡を引き起こす可能性がある。このため、各セルが過放電の状態とならないように適宜充電が行われる。また、リチウムイオン電池では、過充電状態となると電解液の分解、正極および負極活物質の分解などの反応が起こり、その反応は不可逆反応であるばかりでなく、電池内の温度と内圧が上昇する。このような過充電状態を避けるために、リチウムイオン電池では、セルにガス排出弁を設けて安全に内圧を逃がす構造を取り入れている。
【００２９】
多くのセルを直並列に接続したバッテリーでは、バッテリーの総電圧を総電圧検出回路で検出するとともに、すべてのセルの電圧をセルコントローラＩＣ１００内の電圧検出回路で検出し、それらの検出値によりバッテリーの充放電制御を行っているので、バッテリー全体が過充電または過放電になる可能性は低い。しかし、セルコントローラＩＣ１００の電圧入力端子への電圧入力側での不具合（ＲＣフィルタのコンデンサ劣化、セルコントローラ内に設けられたＥＳＤ対策用のダイオード（例えば特開２０１０−１９３５８９号公報の図５参照）の劣化、あるいはセルコントローラの電圧検出端子付近の絶縁不良等で、あるセルの電圧測定が正常に行われない場合には、正常なバランシング放電が行われず、このセルが過充電となる可能性がある。
【００３０】
後述するように、例えば、セルコントローラの電圧検出回路の入力側で、あるセルの電圧を低く検出するような故障が発生したとすると、当該セルの実際のＯＣＶが低くない場合であっても低い電圧が検出されるので、当該セルがバランシング放電の対象外になり、他のセルがバランシング放電の対象となる。そのため、バランシング放電終了後は、バランシング放電を行った分だけ他のセルのＳＯＣが低くなり、逆に当該セルのＳＯＣがその分だけ相対的に高くなる。見掛け上ＯＣＶの高いセルのバランシング放電を行って、ＯＣＶのばらつきを低減した状態で全セル（電池システム）の充電が行われるので、このような動作が繰り返されると、電池システムの総電圧は見かけ上、正常なままで、当該セルのみ過充電状態になる。
【００３１】
このようなセル電圧測定回路の入力側の不具合にともなう過充電状態を防止するため、および電圧測定回路自体の故障によるセル電圧の誤測定を避けるため、従来の組電池の制御装置では、すべてのセルの電圧測定回路を二重系とするように、電圧測定回路を備えたセルコントローラＩＣ１００を２系統設け、一方のセルコントローラＩＣ１００の電圧測定機能で不具合が生じても他方のセルコントローラＩＣ１００での電圧測定機能でセル電圧を確実に検出できるようにすることが行われてきた。
【００３２】
＜リチウムイオン電池の過充電時の挙動＞
次に、リチウムイオン電池の過充電状態における挙動例を説明する。図５は、定電流でリチウムイオン電池を充電し、意図的に過充電状態とした場合の、ＳＯＣに対するセル電圧の変化とガス排出弁の動作を示す図である。図から明らかなように、ＳＯＣの上昇にともなってセル電圧が上昇し、ＳＯＣが２８０％程度で内圧が上昇してガス排出弁が動作している。このリチウムイオン電池では、ＳＯＣが２３０％以上でガス排出弁が動作する可能性があるため、ＳＯＣ２３０％以上をガス排出弁作動領域とする。ガス排出弁作動領域の下限のＳＯＣは、リチウムイオン電池の特性に大きく依存し、正極活物質、負極活物質、電解液組成などのいろいろな条件により異なる。図５に示すガス排出弁作動領域は一例を示したものである。
【００３３】
しかし、ＳＯＣが大きくなるとセル電圧が上昇してガス排出弁作動領域に近づくという特性は、すべてのリチウムイオン電池に共通の特性である。そのため、従来の電池システムの制御装置では、過充電と判断するセル電圧を、ＳＯＣ１００％におけるセル電圧から、ガス排出弁作動領域の下限ＳＯＣにおけるセル電圧までの間のセル電圧に設定し、冗長系の過充電検出回路の検出電圧も上記ＳＯＣ範囲内のセル電圧の値に設定して、この過充電となる電圧以上に充電されないように充放電制御を行っている。
【００３４】
＜リークの発生＞
前述のように、リークはＲＣフィルタのコンデンサ劣化、セルコントローラＩＣ１００内に設けられたＥＳＤ対策用のダイオード劣化、あるいはセルコントローラＩＣ１００の電圧検出端子付近の絶縁不良等で発生する可能性がある。以下ではこれらの中でＲＣフィルタのコンデンサでリークが発生したとして説明する。他の原因でリークが発生した場合も全く同様に理解することができ、以下で説明する本発明による電池システムの動作を適用することができる。
また、以下の説明では、図３に示すように、各電圧検出線ＳＬ１〜５とグラウンド線（ＧＬ）の間にＲＣフィルタのコンデンサ１０３がセルと並列に接続されている場合について説明する。なお、コンデンサ１０３にリークが発生したことにより検出電圧が低下したセルをリーク発生セルと呼ぶ。ただし、これはあくまで呼称であって、実際にこのセルがリークしていることを意味するものではない。
【００３５】
＜ＲＣフィルタのコンデンサでリークが発生した場合のセル電圧測定値＞
図６では説明を簡単にするため、直列に接続された４つの単電池セル（セル１〜セル４）でセル２正極に接続された電圧検出線（図６の例ではＳＬ２）とグラウンド配線ＧＬとの間に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生したとする。これをコンデンサ１０３に並列に接続されたリーク抵抗（ＲＬ）１３１で表わす。なお、図６は、見易いように、図３のセルコントローラＩＣ１００内に設けられたバランシングスイッチ１０８を外に抜き出して示し、セルコントローラの記載を省略したものでる。
【００３６】
セル２の実電圧をＶｃ２とすると、セルコントローラＩＣ１００のセル２の検出電圧である、電圧検出線ＳＬ２とＳＬ３が接続された電圧入力端子（ＣＶ端子）間の電圧Ｖ２は以下の式（１）で示される。
Ｖ２＝Ｖｃ２−（Ｖｃ２＋Ｖｃ３＋Ｖｃ４）×Ｒｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（１）
リーク抵抗（ＲＬ）１３１に流れるリーク電流ＩＬは、電圧検出線ＳＬ２の電圧入力抵抗Ｒｃｖにも流れ、この電圧入力抵抗Ｒｃｖによる電圧降下のため、電圧検出線ＳＬ２が接続されたＣＶ端子の電位が低下し、電圧検出線ＳＬ２が接続されたＣＶ端子間の電圧はセル２の実電圧より低く測定される。このため、セル２が接続された２つのＣＶ端子間の検出電圧Ｖ２は低下する。
【００３７】
また、セル１の実電圧をＶｃ１とすると、セル１の検出電圧である電圧検出線ＳＬ１とＳＬ２が接続されたＣＶ端子間の電圧をＶ１とするとＶ１は以下の式（２）で表わされる。
Ｖ１＝Ｖｃ１＋（Ｖｃ２＋Ｖｃ３＋Ｖｃ４）×Ｒｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（２）
式（２）に示されるように、セル２の正極に接続された電圧検出線ＳＬ２とグラウンド線ＧＬとの間のリーク抵抗（ＲＬ）１３１で流れるリーク電流により、セル１のＣＶ端子間電圧Ｖ１は逆に上昇し、実電圧Ｖｃ１より高い電圧値が測定される。
【００３８】
これは、電圧検出線ＳＬ２が接続されたＣＶ端子での電位が、電圧検出線ＳＬ２に設けられたセル電圧入力抵抗Ｒｃｖにより低下するためである。
言い換えれば、リーク電流によりＣＶ端子での電圧降下を生じるセル電圧入力抵抗Ｒｃｖが設けられた電圧検出線の上側のセルの検出電圧は上昇し、また、この電圧検出線の下側のセルの検出電圧が上昇することになる。
【００３９】
高い電圧が検出された単電池セルはこの電圧に対応して残存容量（ＳＯＣ）が高くなっているので、通常、バランシングスイッチ１０８を閉じてバランシング放電が行われ、全てのセルのセル電圧を揃えるバランシング放電が行われる。したがって、セル１の検出電圧Ｖ１が上記のように上昇すると、セル１に対してバランシング放電が行われる。これが、図６中にバランシング放電電流（ＩＢ）１３３として示されている。ただし、この詳細な説明は後述するバランシング放電制御で行う。
【００４０】
図８は、図７に示すような１２個の単電池セル（セル１〜１２とする）を直列接続したセルグループで、図３あるいは図６のように、各セルの正極に接続された電圧検出線とグラウンド線との間にＲＣフィルタのコンデンサ１０３が接続された場合で、これらのセルの実電圧が全て３．６Ｖの時に、コンデンサ１０３でリーク電流が流れたと仮定した場合の、このコンデンサ１０３のリーク抵抗と検出されるセル電圧の関係を示す図である。
ここでは説明を簡単にするため、例として、最低電位のセル（セル１２）、またはこの最低電位のセルから６番目のセル（セル７）、または最高電位のセル（セル１）のいずれかがリークを発生しているとしている。すなわち、最低電位のセル（セル１２）と、この最低電位のセルから６番目のセル（セル７）と、最高電位すなわち最低電位のセル１２番目のセル（セル１）の、いずれかの正極に接続された電圧検出線とグラウンド線との間に接続されたコンデンサ１０３でリークが発生した場合の、それぞれのセルの検出電圧をコンデンサ１０３のリーク抵抗（ＲＬ）１３１に対して示している。なお、図８ではＲｃｖ＝３３ｋΩとして計算している。
【００４１】
それぞれのセルの正極に接続された電圧検出線とグラウンド線との間の単電池セルの個数が増えるほど、上記の式（１）、（２）で説明したように、それぞれの電圧検出線に接続されたコンデンサへの印加電圧が増加し、リーク電流が増加する。この単電池セルの個数に比例したリーク電流の増加に伴い、図８に示されるように、高電位のセルに接続された電圧検出線に接続されたコンデンサでのリーク電流は大きくなる。したがって、高電位側のセルほど、リークを発生した場合の電圧降下が大きくなり、検出電圧が低下する。
図８のセル１２の曲線は単電池セル１個分（３．６Ｖ）の電圧に対して、検出されるセル電圧がリーク抵抗ＲＬに対してどのように変化するか示している。すなわち、この場合は式（１）で、Ｖ３＝Ｖ４＝０とした場合の、Ｖ２を示している。
また、セル７（不図示）の曲線は単電池セル６個分の電圧（３．６×６＝２１．６Ｖ）に対するリーク電流による電圧降下の様子を示している。さらに、セル１の曲線は、セル１の正極に接続された電圧検出線（ＳＬ１）とグラウンド線（ＧＬ）との間の１２個分のセルの電圧（３．６×１２＝４３．２Ｖ）に対するリーク電流による電圧降下の様子を示している。
【００４２】
中間の６番目のセル（セル７、不図示）の例では、リーク抵抗が約３００ｋΩを下回るような値まで下がると、３．６Ｖの実電圧は２Ｖ以下の電圧として検出される。
もしもこのリークが、ある時点で突然発生した場合、セル電圧の検出値は２Ｖ以下となって２Ｖの過放電検出電圧を下回り、過放電として異常を検出される可能性がある。リークが発生して電圧が低く検出されたセルの一つ上位のセルは、逆に電圧が高く検出されるので、ある時点で突然リーク発生した場合、過充電としても異常が検出される可能性がある。
【００４３】
＜リーク検出用回路とリーク検出動作＞
図９は、本発明による電池システム監視装置でリーク検出を行うための回路構成を示す図である。ここでも簡単のため、４個の単電池セルからなるセルグループの場合を例として示す。図３の回路との違いは、セルコントローラＩＣ１００内に、セル電圧入力用ＲＣフィルタの抵抗であるセル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１をバイパスするリーク検出スイッチ１０９が内蔵されている点である。このリーク検出スイッチ１０９はセルコントローラＩＣ１００内で、バランシング電流を通電制御するバランシングスイッチ１０８に接続されている２つのバランシング線（ＢＬ）の内、このバランシングスイッチ１０８に対応したセルの正極側に接続されたバランシング線に接続されている。
【００４４】
このリーク検出スイッチ１０９をオンとしてセル電圧を測定するとＲＣフィルタの抵抗Ｒｃｖが短絡された状態でセル電圧が測定され、リーク検出スイッチ１０９をオフとしてセル電圧を測定すると、ＲＣフィルタがセルの正極とセル電圧入力端子との間の電圧検出線に挿入された状態でセル電圧が測定される。したがって、このＲＣフィルタのコンデンサ１０３にリークが発生していてリーク電流が流れていれば、図８で説明したように、リーク検出スイッチ１０９をオフとして測定したセル電圧は、リーク電流がセル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１に流れて発生する電圧降下分小さくなる。
【００４５】
これに対し、リーク検出スイッチ１０９をオンとしてセル電圧を測定すると、リーク電流による電圧降下はほぼ全てリーク抵抗１３１（ＲＬ）で発生するので、リークが無い状態での正常なセル電圧（実電圧）にほぼ等しい電圧が検出される。これは、リークは少しずつ進行するが、そのリーク抵抗が全く０になることはないからである。もしリーク抵抗がほぼ０になったとしても、検出されるセル電圧はほぼ０Ｖとなるので、このような状態になる前にすでに２Ｖ以下のセル電圧が検出され、過放電状態として検出される。これは前述の式（１）、（２）でＲｃｖ＝０とすると、Ｖ２＝Ｖｃ２、Ｖ１＝Ｖｃ１となることから分かる。
また、コンデンサ１０３に全くリークがない状態、すなわちコンデンサの絶縁抵抗がほぼ無限大の場合には、リーク検出スイッチ１０９がオン・オフの場合のどちらでもリークが無い状態での正常なセル電圧（＝実電圧）が検出される。これは前述の式（１）、（２）で、ＲＬ≫Ｒｃｖとすれば、それぞれＶ２＝Ｖｃ２、Ｖ１＝Ｖｃ１となることから明らかである。
したがって、リーク検出スイッチ１０９のオンの時のセル電圧とオフの時のセル電圧の差（＝検出電圧差）を検出することにより、リークが発生しているかどうかを判定することができる。
【００４６】
図１０は、この検出電圧差が、リーク抵抗ＲＬに依存してどのように変化するか示したものである。この図は、図８で示す３つの曲線（セル１２、セル７、セル１）で、それぞれ、リーク電流による実電圧３．６Ｖからの電圧降下分をリーク抵抗ＲＬに対してプロットしたものである。すなわち、図１０に示す各セルの検出電圧差は、リーク検出スイッチ１０９がオンの場合の検出電圧とオフの場合の検出電圧の差を示している。
【００４７】
図１０に示す検出電圧差は、リーク抵抗ＲＬの抵抗値が、セル電圧入力抵抗Ｒｃｖに比べて充分大きい時には、すなわちＲＬ≫Ｒｃｖの時には、リーク抵抗ＲＬの抵抗値に反比例する。リーク抵抗ＲＬが０に近づくと、検出電圧も０に近づくので、検出電圧差は単電池セルの実電圧３．６Ｖに近づくことになるが、これがセル１２の曲線の左側に直線からの曲がりとして顕著に示されている。
【００４８】
以上の説明で明らかなように、この検出電圧差はリーク抵抗ＲＬの抵抗値に依存するので、この検出電圧差から、式（１）を利用して、逆にリーク抵抗ＲＬを求めることができる。さらに、この検出電圧差は、セル電圧入力抵抗Ｒｃｖに流れるリーク電流ＩＬにより生じているので、このリーク電流を算出することも可能である。
【００４９】
尚、以上で説明した本発明による電池システム監視装置においては、リーク検出スイッチ１０９をオンとオフでセル電圧を測定するが、このセルの実電圧はこのセル電圧の測定の間、リーク検出スイッチ１０９がオンとオフとで同一でなければならない。つまり、電池システム１３０にインバータ３４０などの負荷が接続されて、電池システムの充放電電流が流れ、電池システムならびに各単電池セルの電圧が変動している間は、リーク検出スイッチ１０９をオンとオフの状態で測定したセル電圧検出値は共に変動しているので、電池システム１３０の充放電電流が流れていない、電圧が安定した状態で測定する必要がある。したがって通常、本発明による電池システム監視装置を搭載した車両の起動時、あるいは車両の停止時で、電池システム１３０にインバータ３４０等の負荷が接続されていない状態で行なわれることになる。
なお、セル電圧の測定はセルコントローラＩＣ１００で行われるが、このセル電圧の測定結果は上位のコントローラであるバッテリコントローラ２００に送信され、検出電圧差の算出や、この検出電圧差に基づくリーク有無の判定、さらにはリーク抵抗やリーク電流の算出等はこのバッテリコントローラで行われる。
【００５０】
＜リーク検出箇所の特定＞
以上で本発明による電池システム監視装置を用いたリーク検出の方法について説明した。このリーク検出の方法を用いてリークが発生したコンデンサ１０３を特定することができる。あるいは、既に説明したように、リーク発生はコンデンサ１０３に限らず、セルコントローラＩＣ１００内に設けられた、各単電池セルの端子間電圧を測定するために電圧検出線を選択するマルチプレクサ（不図示）の入力端子まで配線やＥＳＤ対策用ダイオード等でリークが発生した場合にも同様に検出することができる。
以下では例として、図９に示すように、ＲＣフィルタのコンデンサ１０３が電圧検出線（ＳＬ１〜ＳＬ５）とグラウンド線（ＧＬ）との間に接続されている場合と、図１１に示すように、単電池セルの正負極にそれぞれ接続された２つの隣り合う電圧検出線の間に、ＲＣフィルタのコンデンサ１０３が接続されている場合について説明する。なお、図９に示す回路は、図３に示す回路にリーク検出スイッチ１０９を追加した構成であり、図１１に示す回路は、図２に示す回路にリーク検出スイッチ１０９を追加した構成となっている。また、以下の説明では簡単のため、図９および図１１に示すように、４個の単電池セルが直列に接続されたセルグループの構成の例で説明する。５個以上の単電池セルで構成されたセルグループ、たとえば図８で説明したような１２個の単電池セルのセルグループであっても以下で説明するリーク検出方法は同様に適用できる。
【００５１】
＜電圧検出線とグラウンド線との間にコンデンサが接続されている図９の場合のリーク検出＞
図６で説明したように、リーク電流により電圧降下を生じるセル電圧入力抵抗Ｒｃｖが設けられた電圧検出線の上側のセルの検出電圧は上昇し、また、この電圧検出線の下側のセルの検出電圧が上昇する。
セル電圧の検出では、マルチプレクサ（不図示）を駆動して電圧を検出するセルの正負極に接続された２つの電圧検出線を選択し、この２つの電圧検出線の電位がマルチプレクサから電圧測定回路（不図示）に送られて電圧が測定される。このセル電圧の測定の際、リーク検出スイッチ１０９をオフにした電圧測定とオンにした電圧測定の両方を行う。この電圧測定動作をセル１〜セル４に対して行う。
【００５２】
たとえば、図６のように、セル２の正極に接続された電圧検出線とグラウンド線との間に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生したとする。このリーク発生はリーク抵抗ＲＬとして図示されている。なお、各セルのセル電圧Ｖ１〜Ｖ４の測定において、それぞれリーク検出スイッチ１０９をオフまたはオンとしたセル電圧が測定されるが、リーク検出スイッチ１０９がオフの場合のセル電圧をＶ１ｏｆｆ〜Ｖ４ｏｆｆとし、リーク検出スイッチ１０９がオンの場合のセル電圧をＶ１ｏｎ〜Ｖ４ｏｎとする。また、セル１〜４の実電圧をＶｃ１〜４とする。
なお、コンデンサ１０３にリークがない場合、すなわち電池システムが正常な場合は、Ｖ１ｏｆｆ〜Ｖ４ｏｆｆはそれぞれＶ１ｏｎ〜Ｖ４ｏｎと等しく、それぞれセルの実電圧Ｖｃ１〜４が検出される。
実電圧は、電池システムあるいは単電池セルが通常の状態では、たとえば３．０〜４．２Ｖ（平均出力電圧：３．６Ｖ）の範囲となるように、各単電池セルは充放電されて、これらの残存容量（ＳＯＣ）が管理される。したがって、検出電圧が、たとえば３．０〜４．２Ｖの範囲に入っていれば、正常であると判断される。
なお、リーク検出スイッチは通常の電池システムの動作状態ではオフとされている。
【００５３】
１）セル１のセル電圧を測定した場合：
Ｖ１ｏｆｆ＝Ｖｃ１＋（Ｖｃ２＋Ｖｃ３＋Ｖｃ４）×Ｒｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（３）
Ｖ１ｏｎ＝Ｖｃ１ ．．．（４）
となる。
セル２のコンデンサ１０３すなわち電圧検出線ＳＬ２とグラウンド線ＧＬとの間に接続されたコンデンサ１０３のリークによって、電圧検出線ＳＬ２に設けられたセル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１に流れるリーク電流により、電圧検出線ＳＬ２に接続された電圧入力端子（ＣＶ端子）の電位が降下している。したがって、Ｖ１ｏｆｆはセル１の実電圧Ｖｃ１より高い電圧が検出されることになる。
リークによる電圧降下がそれほど大きくなく、Ｖ１ｏｆｆが正常電圧範囲にある場合は、Ｖ１ｏｆｆだけでは、この検出電圧が正常かどうかの判断はできないが、Ｖ１ｏｎ＝Ｖｃ１となり、Ｖ１ｏｆｆがＶ１ｏｎより大きい電圧となることから、セル２のコンデンサ１０３でリークが発生していると判断できる。
【００５４】
２）セル２のセル電圧を測定した場合：
Ｖ２ｏｆｆ＝Ｖｃ２−（Ｖｃ２＋Ｖｃ３＋Ｖｃ４）×Ｒｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（５）
Ｖ２ｏｎ＝Ｖｃ２ ．．．（６）
となる。
セル２のコンデンサ１０３のリークにより、電圧検出線ＳＬ２のセル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１で電圧降下が発生し、セル２の検出電圧は実電圧Ｖｃ２より低くなる。
リークによる電圧降下がそれほど大きくなく、Ｖ２ｏｆｆが正常電圧範囲にある場合は、Ｖ２ｏｆｆだけでは、セル１の場合（上記１））と同様に、この検出電圧が正常化どうかの判断はできないが、Ｖ２ｏｎ＝Ｖｃ２となり、Ｖ２ｏｆｆがＶ２ｏｎより小さい電圧となることから、セル２のコンデンサ１０３でリークが発生していると判断できる。
【００５５】
３）セル３、セル４のセル電圧を測定した場合：
Ｖ３ｏｆｆ＝Ｖ３ｏｎ＝Ｖｃ３ ．．．（７）
Ｖ４ｏｆｆ＝Ｖ４ｏｎ＝Ｖｃ４ ．．．（８）
となる。
これらのセル３、セル４のセル電圧の検出には、セル２のコンデンサ１０３のリークは影響しない。すなわち、コンデンサ１０３にリークが無い場合は、これらのセルの実電圧が、リーク検出スイッチオフまたはオンで検出される。
【００５６】
以上の説明で分かるように、図９に示す構成のリーク検出スイッチを設けた回路を用いてセル電圧を測定することによって、リークが発生したコンデンサ１０３を、以下のような方法で判別することができる。
ａ）すなわち、あるセルでリーク検出スイッチをオフにした時の検出電圧Ｖｏｆｆあるいはリーク検出スイッチをオンとしたときのセルの検出電圧Ｖｏｎが正常電圧であっても、Ｖｏｆｆ＞Ｖｏｎである場合は、このセルの下位のセルの電圧検出用ＲＣフィルタのコンデンサにリークが発生していると判断される。
ｂ）あるいは、ＶｏｆｆあるいはＶｏｎが正常電圧であっても、Ｖｏｆｆ＜Ｖｏｎである場合は、このセルの電圧検出用ＲＣフィルタのコンデンサにリークが発生していると判断される。
ｃ）言い換えれば、セル１〜４のセル電圧を上記のように連続して検出すると、あるセルでＶｏｆｆ＜Ｖｏｎとなり、このセルの次のセルでＶｏｆｆ＞Ｖｏｎとなる場合は、この２つの連続したセルの間の電圧検出線に接続されたコンデンサにリークが発生していると判断される。
【００５７】
また、ＶｏｆｆとＶｏｎが共に正常電圧であり、かつ等しい電圧が検出された場合、このセルの電圧検出用ＲＣフィルタのコンデンサは正常であり、リークは発生していないと判断できる。
【００５８】
なお、上記で既に説明したように、リークの発生はＲＣフィルタのコンデンサだけでなく、電圧検出線などの配線の絶縁不良や、セルコントローラＩＣ１００内のＥＳＤ対策用のダイオードの劣化などによっても発生する。これらの場合も上記と同様に検出できるが、ここでは説明のため、コンデンサのリークをこれらのリーク発生の原因として代表させている。
【００５９】
＜２つの隣り合う電圧検出線の間にコンデンサが接続されている図１１の場合のリーク検出＞
たとえば、図１１のように、セル２の正負極それぞれに接続された２つの隣り合う電圧検出線の間に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生したとする。図９の場合と同様に、このリーク発生はリーク抵抗ＲＬとして図示されている。また、図９の場合と同様に、各セルのセル電圧Ｖ１〜Ｖ４の測定において、それぞれリーク検出スイッチ１０９をオフまたはオンとしたセル電圧が測定されるが、リーク検出スイッチ１０９がオフの場合のセル電圧をＶ１ｏｆｆ〜Ｖ４ｏｆｆとし、リーク検出スイッチ１０９がオンの場合のセル電圧をＶ１ｏｎ〜Ｖ４ｏｎとする。また、セル１〜４の実電圧をＶｃ１〜４とする。
なお、セル２のコンデンサ１０３にリークがない場合、すなわち電池システムが正常な場合は、上記で説明した図９の場合と同様に、Ｖ１ｏｆｆ〜Ｖ４ｏｆｆはそれぞれＶ１ｏｎ〜Ｖ４ｏｎと等しく、それぞれセルの実電圧Ｖｃ１〜４が検出される。
【００６０】
図１１に示すような構成の回路で、電圧検出線ＳＬ２とＳＬ３の間に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生した場合、リーク検出スイッチ１０９がオフの時のセル２の検出電圧Ｖｏｆｆは低下し、セル２の上下のセル（セル１、セル３）ではＶｏｆｆが上昇する。
【００６１】
この理由を図１２を参照して説明する。
図１２は、図１１のセル１〜３の部分のみを抜き出して簡略化して示したものである。また、リーク検出スイッチは省略されており（すなわちＶ１ｏｆｆ〜Ｖ３ｏｆｆのみ測定する構成となっている）、また、見易いように、図６、図８と同様に、バランシングスイッチ（ＢＳＷ）１０８は、セルコントローラＩＣ１００から外部に引き出した状態で示してある。
【００６２】
電圧検出線ＳＬ２が接続されたＣＶ端子での電位が、電圧検出線ＳＬ２に設けられたセル電圧入力抵抗Ｒｃｖにより低下し、また電圧電出線ＳＬ３が接続されたＣＶ端子での電位が、電圧検出線ＳＬ３に設けられたセル電圧入力抵抗Ｒｃｖにより上昇する。
言い換えれば、リーク電流によりＣＶ端子での電圧降下を生じるセル電圧入力抵抗Ｒｃｖが設けられた電圧検出線の上側のセルの検出電圧は上昇し、リーク電流でＣＶ端子での電圧上昇を生じるセル電圧入力抵抗Ｒｃｖが設けられた電圧検出線の下側のセルの検出電圧とは共に上昇することになる。
【００６３】
この結果、図１１に示す構成の回路でのセル電圧の検出結果は以下のようになる。
１）セル１のセル電圧を測定した場合：
Ｖ１ｏｆｆ＝Ｖｃ１＋Ｖｃ２×Ｒｃｖ／（２×Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（９）
Ｖ１ｏｎ＝Ｖｃ１ ．．．（１０）
すなわち、Ｖ１ｏｆｆ＞Ｖ１ｏｎとなる。
２）セル２のセル電圧を測定した場合：
Ｖ２ｏｆｆ＝Ｖｃ２×ＲＬ／（２×Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（１１）
Ｖ２ｏｎ＝Ｖｃ２ ．．．（１２）
すなわち、Ｖ２ｏｆｆ＜Ｖ２ｏｎとなる。
３）セル３のセル電圧を測定した場合：
Ｖ３ｏｆｆ＝Ｖｃ３＋Ｖｃ２×Ｒｃｖ／（２×Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（１３）
Ｖ３ｏｎ＝Ｖｃ３ ．．．（１４）
すなわち、Ｖ３ｏｆｆ＞Ｖ３ｏｎとなる。
４）セル４のセル電圧を測定した場合：
Ｖ４ｏｆｆ＝Ｖ４ｏｎ＝Ｖｃ４ ．．．（１５）
となる。
【００６４】
リークによる電圧降下や電圧上昇がそれほど大きくなく、Ｖ１ｏｆｆ、Ｖ２ｏｆｆ、Ｖ３ｏｆｆがそれぞれ正常電圧範囲にある場合は、これらだけでは、検出電圧が正常化どうかの判断はできない。しかし、Ｖ１ｏｎ、Ｖ２ｏｎ、Ｖ３ｏｎと比較して、上記のような電圧差が検出された場合は、セル２のコンデンサ１０３でリークが発生していると判断できる。この判断は以下のいずれか方法で行うことができる。
ａ）ある２つの連続して接続されたセルの内の上位のセルで、リーク検出スイッチをオフにした時の検出電圧Ｖｏｆｆあるいはリーク検出スイッチをオンとしたときのセルの検出電圧Ｖｏｎが正常電圧であっても、Ｖｏｎ＞Ｖｏｆｆであり、このセルの下位のセルでＶｏｎ＜Ｖｏｆｆである場合は、下位のセルの電圧検出用ＲＣフィルタのコンデンサにリークが発生していると判断される。
ｂ）ある２つの連続して接続されたセルの内の上位のセルで、リーク検出スイッチをオフにした時の検出電圧Ｖｏｆｆあるいはリーク検出スイッチをオンとしたときのセルの検出電圧Ｖｏｎが正常電圧であっても、Ｖｏｎ＜Ｖｏｆｆであり、このセルの下位のセルでＶｏｎ＞Ｖｏｆｆである場合は、上位のセルの電圧検出用ＲＣフィルタのコンデンサにリークが発生していると判断される。
ｂ）ある３つの連続して接続されたセルの内の最上位および最下位のセルで、リーク検出スイッチをオフにした時の検出電圧Ｖｏｆｆあるいはリーク検出スイッチをオンとしたときのセルの検出電圧Ｖｏｎが正常電圧であっても、それぞれＶｏｎ＞Ｖｏｆｆであり、また、中央のセルでＶｏｎ＜Ｖｏｆｆである場合は、中央のセルの電圧検出用ＲＣフィルタのコンデンサにリークが発生していると判断される。
【００６５】
なお、ＶｏｆｆとＶｏｎの差の検出は、これらの電圧差が所定の大きさ以上であった場合に検出電圧差があると判断される。
この所定の大きさは、電圧測定回路の測定分解能、測定電圧に重畳しているノイズの大きさ、および、このノイズを除去するＲＣフィルタのフィルタ定数、さらには電圧測定回路でもノイズ除去を行う場合はこのフィルタ定数等によって決定されるが、詳細は省略する。
【００６６】
以上説明したように、本発明による電池システム監視装置を用いて、リーク検出スイッチ１０９をオフまたはオンにした時のセル電圧を、２つあるいは３つ連続したセルで測定して比較することにより、コンデンサ１０３のリークを検出することができるだけでなく、どのコンデンサ１０３でリークが発生しているか判定することができる。
【００６７】
なお、ＲＣフィルタのコンデンサ１０３が、図４に示すように接続されている場合も、上記と同様にリーク検出およびリーク箇所の特定を行うことができるが、説明は省略する。さらに、図３、図４でコンデンサ１０３の一方の接続先がグラウンド線（ＧＬ）となっているものを電源線（ＶＬ）に接続した回路の場合であっても、上記と同様にリーク検出およびリーク箇所の特定を行うことができるが、説明は省略する。
なお、上記で説明したリーク検出およびリーク箇所の特定は、セルコントローラＩＣ１００で測定された、リーク検出スイッチのオフ／オンでのセル電圧の測定結果に基づき、バッテリコントローラで行われる。
【００６８】
さらに、以上で説明したリーク検出スイッチ１０９のオフ／オンでの検出電圧差を用いて、車両が稼働中においても検出電圧を補正して実電圧を算出することができる。
後述するが、単電池セル１１０の端子間電圧が正確に測定されないと、電池システムの充放電や各単電池セルのバランシング放電が正常に行われず、電池システムの複数の単電池セルの残存容量（ＳＯＣ）のばらつきが解消されないだけでなく、単電池セルの過充電や過放電が発生する可能性がある。したがって、前述のように、電池システムを効率良く充放電することができないだけでなく、過充電の場合には単電池セルの発熱等を発生する可能性がある。
【００６９】
以下では特に過充電を避ける方法について説明するが、まずその１つとして、上記で説明したリーク検出スイッチを利用した、車両の稼働中における単電池セルの端子間電圧（セル電圧）を補正する方法を説明する。セル電圧は、車両の稼働中でも適宜測定され、バランシング電流の算出およびこのバランシング電流の積算によるＳＯＣの算出に用いられるだけなく、電池システムおよび電池監視装置を含む蓄電装置が正常に動作しているかどうかの各種診断で用いられるので、できるかぎり正確な電圧であることが必要である。
【００７０】
このリーク検出スイッチ１０９のオフ／オンでの検出電圧差を用いた実電圧の算出は、リークが徐々に進行するということを利用している。本発明による電池システム監視装置を搭載した車両の起動時に、電池システム１３０にインバータ３４０等の負荷が接続されていない状態で測定された上記の検出電圧差を利用して、その後の車両の稼働中に測定された単電池セルの端子間電圧（セル電圧）を補正して、実際のセル電圧（実電圧）とするものである。車両の稼働中では、リーク検出スイッチはオフとされるため、このような補正によりセルの実電圧を算出することは有用である。
ここでも、電圧検出線とグラウンド線との間にコンデンサが接続されている場合と、２つの隣り合う電圧検出線の間にコンデンサが接続されている場合のちらでも実電圧の算出が可能である。
なお、このようなセル電圧の補正は、あくまでもリークが徐々に進行する場合であるので、上記のリーク検出によって、リークが発生していると判断される場合は、アラーム等を発生して車両の運転者に通知することや、後述するリークによる過充電対策など、あるいはリークが大きい場合は、正極側コンタクタ３１０および負極側コンタクタ３２０（図１参照）をオフとして、電池システムとインバータとの接続を遮断する等の保護動作を行う。ただし、これらの説明はここでは省略する。
【００７１】
＜電圧検出線とグラウンド線との間にコンデンサが接続されている図９の場合の検出電圧差を用いた実電圧の算出方法＞
この方法は、上記の式（３）〜（８）を用いて、車両の稼働中での、たとえばリークが発生したコンデンサ１０３のリーク電流によってセルの検出電圧と実電圧に差が生じるセルでの実電圧の算出を行うものである。ここでも図６、図９で説明したように、電圧検出線ＳＬ２とグラウンド線（ＧＬ）の間に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生しているとして説明する。この場合、このコンデンサ１０３のリークによって検出電圧と実電圧とで差が生じるセルはセル１とセル２である。これ以外のセルは、リーク検出スイッチのオフ／オンに拘わらず、検出電圧と実電圧は等しくなる。
したがって、以下ではセル１およびセル２の実電圧を算出する方法を説明する。まず、リークが発生しているコンデンサ１０３に対応したセル２（リーク発生セル）の実電圧を算出し、この結果を用いてセル１の実電圧を算出する。
【００７２】
式（５）、（６）で車両の始動時に、電池システムとインバータが接続されていない状態で測定されたセル電圧Ｖ２ｏｆｆ、Ｖ２ｏｎ、Ｖｃ２、Ｖｃ３、Ｖｃ４の右肩に（０）を付けて表わす。
Ｖ２ｏｆｆ（０）＝Ｖｃ２（０）−
（Ｖｃ２（０）＋Ｖｃ３（０）＋Ｖｃ４（０））×Ｒｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（１６）
Ｖ２ｏｎ（０）＝Ｖｃ２（０） ．．．（１７）
Ｖ３ｏｆｆ（０）＝Ｖ３ｏｎ（０）＝Ｖｃ３（０） ．．．（１８）
Ｖ４ｏｆｆ（０）＝Ｖ４ｏｎ（０）＝Ｖｃ４（０） ．．．（１９）
なお、上記で説明したように、リークは急激に進行しないので、リーク抵抗ＲＬはここで一定としている。
【００７３】
式（１６）〜（１９）の各セル電圧は、それぞれ測定された値であるので、上記式（１６）、（１７）からＲｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ）を算出することができる。なお、簡単のため、ＲＦ＝Ｒｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ）として表わす。
ＲＦ＝（Ｖ２ｏｎ（０）−Ｖ２ｏｆｆ（０））
／（Ｖ２ｏｎ（０）＋Ｖ３ｏｎ（０）＋Ｖ４ｏｎ（０）） ．．．（２０）
ＲＦ＝Ｒｃｖ／（Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（２１）
【００７４】
なお、式（２０）、（２１）を用いてリーク抵抗ＲＬを算出することができる。またリーク電流ＩＬは、式（１６）から以下のように求めることができる。
ＩＬ＝（Ｖｃ２（０）＋Ｖｃ３（０）＋Ｖｃ４（０））／（Ｒｃｖ＋ＲＬ）
＝（Ｖ２ｏｎ（０）−Ｖ２ｏｆｆ（０））／Ｒｃｖ ．．．（２２）
【００７５】
（車両稼働中のセル２の実電圧の算出）
電池システムにインバータ等の負荷が接続された、車両の稼働状態では、リーク検出スイッチ１０９はオフとされるので、式（５）に対応する電圧測定のみ行われる。この車両が稼働状態で算出されるセル電圧Ｖ２ｏｆｆ、Ｖｃ２、Ｖｃ３、Ｖｃ４の右肩に（ｔ）を付けて表わす。
Ｖ２ｏｆｆ（ｔ）＝Ｖｃ２（ｔ）−
（Ｖｃ２（ｔ）＋Ｖｃ３（ｔ）＋Ｖｃ４（ｔ））×ＲＦ ．．．（２３）
【００７６】
上記の説明で分かるように、コンデンサ１０３にリークが発生していない場合は、リーク検出スイッチ１０９がオフまたはオンのどちらでも、セルの実電圧と検出電圧は等しくなるので、Ｖｃ３（ｔ）、Ｖｃ４（ｔ）はそれぞれＶ３（ｔ）、Ｖ４（ｔ）と記し、さらに、電圧検出が全てリーク検出スイッチオフで行われるので、添字ｏｆｆを省略する。
Ｖ２（ｔ）＝Ｖｃ２（ｔ）−
（Ｖｃ２（ｔ）＋Ｖ３（ｔ）＋Ｖ４（ｔ））×ＲＦ ．．．（２４）
すなわち、式（２４）でＶ２（ｔ）、Ｖ３（ｔ）、Ｖ４（ｔ）は、リーク検出スイッチ１０９がオフの状態で測定される実測値であり、Ｖｃ２（ｔ）はＶ２（ｔ）に対応するセル２の実電圧である。この式（２４）から、セル２の実電圧Ｖｃ２（ｔ）は以下の式（２５）で求められる。
Ｖｃ２（ｔ）＝（Ｖ２（ｔ）＋（Ｖ３（ｔ）＋Ｖ４（ｔ））×ＲＦ）／（１−ＲＦ）
．．．（２５）
【００７７】
（車両稼働中のセル１の実電圧の算出）
セル１の検出電圧Ｖ１（ｔ）と実電圧Ｖｃ１（ｔ）はの関係は、式（３）、（４）から上記と同様に、式（２６）で表わされる。
Ｖ１（ｔ）＝Ｖｃ１（ｔ）＋（Ｖｃ２（ｔ）＋Ｖ３（ｔ）＋Ｖ４（ｔ））×ＲＦ
．．．（２６）
これを変形した式（２７）で、実電圧Ｖｃ１（ｔ）を算出することができる。
Ｖｃ１（ｔ）＝Ｖ１（ｔ）−（Ｖｃ２（ｔ）＋Ｖ３（ｔ）＋Ｖ４（ｔ））×ＲＦ
．．．（２７）
式（２７）ではＶ１（ｔ）、Ｖ３（ｔ）、Ｖ４（ｔ）が測定値（セル電圧の検出値）であり、Ｖｃ２（ｔ）は上記の式（２５）で求められる値であるので、これらによりセル１の実電圧Ｖｃ１（ｔ）が求められる。
【００７８】
＜２つの隣り合う電圧検出線の間にコンデンサが接続されている場合の検出電圧差を用いた実電圧の算出方法＞
この方法も、上記の電圧検出線とグラウンド線との間にコンデンサが接続されている図１１の場合と同様に、車両の稼働中でのセル１〜３の実電圧を算出するものである。ここでも、図１１、図１２で説明したように、電圧検出線ＳＬ２とＳＬ３の間に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生しているとして説明する。この場合に検出電圧が実電圧と異なるのは、この２つの電圧検出線ＳＬ２とＳＬ３を電圧検出線として用いているセル１〜セル３であり、これ以外のセルの検出電圧は、リーク検出スイッチのオフ／オンに関係無く実電圧と等しくなる。
まず、リークが発生しているコンデンサ１０３に対応したセル２（リーク発生セル）の実電圧を算出し、この結果を用いてセル１の実電圧を算出する。
【００７９】
式（１１）、（１２）で、車両の始動時に、電池システムとインバータが接続されていない状態で測定されたセル電圧Ｖ２ｏｆｆ、Ｖ２ｏｎ、Ｖｃ２の右肩に（０）を付けて表わす。
Ｖ２ｏｆｆ（０）＝Ｖｃ２（０）×ＲＬ／（２×Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（２８）
Ｖ２ｏｎ（０）＝Ｖｃ２（０） ．．．（２９）
ここでＲＦ＝Ｒｃｖ／ＲＬ（上記の式（２１）とは異なる）とすると、式（２８）は、
Ｖ２ｏｆｆ（０）＝Ｖ２ｏｎ（０）／（２×ＲＦ＋１） ．．．（３０）
ＲＦ＝Ｒｃｖ／ＲＬ ．．．（３１）
となり、式（３０）から、
ＲＦ＝（Ｖ２ｏｎ（０）−Ｖ２ｏｆｆ（０））／Ｖ２ｏｆｆ（０） ．．．（３２）
としてＲＦが求められる。
【００８０】
なお、式（３０）、（３１）を用いてリーク抵抗ＲＬを算出することができる。またリーク電流ＩＬは、式（２８）から以下のように求めることができる。
ＩＬ＝Ｖｃ２（０）／（２×Ｒｃｖ＋ＲＬ）
＝Ｖ２ｏｆｆ／ＲＬ ．．．（３３）
【００８１】
（車両稼働中のセル２の実電圧の算出）
電池システムにインバータ等の負荷が接続された、車両の稼働状態では、リーク検出スイッチ１０９はオフとされるので、式（１１）に対応する電圧測定のみ行われる。この車両が稼働状態でのセル電圧Ｖ２ｏｆｆ、Ｖｃ２を右肩に（ｔ）を付けて表わし、式（３１）のＲＦを代入すると、
Ｖ２ｏｆｆ（ｔ）＝Ｖｃ２（ｔ）／（２×ＲＦ＋１） ．．．（３４）
したがって、
さらに、電圧検出が全てリーク検出スイッチオフで行われるので、添字ｏｆｆを省略して、
Ｖ２（ｔ）＝Ｖｃ２（ｔ）／（２×ＲＦ＋１） ．．．（３５）
となるので、セル２の実電圧Ｖｃ２（ｔ）は
Ｖｃ２（ｔ）＝Ｖ２（ｔ）×（２×ＲＦ＋１） ．．．（３６）
として求められる。
【００８２】
（車両稼働中のセル１の実電圧の算出）
セル１の検出電圧Ｖ１（ｔ）と実電圧Ｖｃ１（ｔ）の関係は、式（９）、（１０）から上記と同様に、式（３１）のＲＦを用いて、以下の式（３７）で表わされる。
Ｖ１（ｔ）＝Ｖｃ１（ｔ）＋Ｖｃ２（ｔ）×ＲＦ／（２×ＲＦ＋１） ．．．（３７）
これを変形した式（３８）により、セル１の実電圧Ｖｃ１（ｔ）を算出することができる。
Ｖｃ１（ｔ）＝Ｖ１（ｔ）−Ｖｃ２（ｔ）×ＲＦ／（２×ＲＦ＋１） ．．．（３８）
なお、Ｖｃ２（ｔ）は式（３６）で算出されている。
【００８３】
（車両稼働中のセル３の実電圧の算出）
式（９）、（１０）と式（１３）、（１４）は実質的に同等であるので、セル３の実電圧Ｖｃ１（ｔ）も、式（３８）と同等の式（３９）で算出できる。
Ｖｃ３（ｔ）＝Ｖ３（ｔ）−Ｖｃ２（ｔ）×ＲＦ／（２×ＲＦ＋１） ．．．（３９）
なお、セル１の場合と同様に、Ｖｃ２（ｔ）は式（３６）で算出されている。
【００８４】
なお、ＲＣフィルタのコンデンサ１０３が、図４に示すように接続されている場合も、上記と同様にリークによる実電圧からの検出電圧のずれを補正することができるが、説明は省略する。さらに、図３、図４でコンデンサ１０３の一方の接続先がグラウンド線（ＧＬ）となっているものを電源線（ＶＬ）に接続した回路の場合であっても、上記と同様にリークによる実電圧からの検出電圧のずれを補正することができるが、説明は省略する。
また、以上で説明したリーク検出スイッチ１０９のオフ／オンでの検出電圧差を用いて、車両が稼働中における検出電圧を補正して実電圧を算出する動作は、バッテリコントローラ２００で行われる。
【００８５】
＜その他のバランシング抵抗の設置例＞
また、実際の回路では、図１３に示されるような、バランシング抵抗１０２がバランシングスイッチ１０８の正電位側に配置される場合、あるいは、図１４に示されるような、バランシング抵抗１０２がバランシングスイッチ１０８の正電位側と負電位側の両側に分割して配置される場合も考えられる。
通常、バランシング抵抗１０２は最大で数〜数十ｍＡオーダーの電流を流すために、数十Ωオーダーの抵抗値が用いられる。また、１０ｋＨｚオーダーのインバーターノイズを充分に減衰させるため、セル電圧入力用のＲＣフィルタのカットオフ周波数は１００Ｈｚ以下に設定される。ＲＣフィルタのコンデンサの容量を大きくすると、コストが高くなり面積も増えるので、ＲＣフィルタの抵抗値は一般的にｋΩオーダーの値が設定される。従って、バランシング抵抗１０２はＲＣフィルタの抵抗（Ｒｃｖ）１０１に比べて十分小さい。よって、リーク検出スイッチ１０９をオフとして測定したセル電圧測定値と、リーク検出スイッチ１０９をオンとして測定したセル電圧測定値の差が、リーク電流により発生する電圧検出誤差と見てもかまわない。
したがって、図１３あるいは図１４のような回路の場合でも、電圧検出誤差を発生させるレベルのリーク電流が流れているかどうか、リーク検出スイッチ１０９をオンとオフの状態で測定したセル電圧値から判断する事ができる。
【００８６】
＜リーク発生によるセルの過充電とこの過充電を避けるためのバランシング放電制御＞
上記で説明したように、セルコントローラＩＣ１００のセル電圧入力端子に設けられたＲＣフィルタのコンデンサ劣化、セルコントローラＩＣ１００内に設けられたＥＳＤ対策用のダイオード劣化、あるいはセルコントローラＩＣ１００の電圧検出端子付近の絶縁不良等の種々の原因によるリークが発生すると、セル電圧は実電圧からずれた電圧値がセル電圧としてセルコントローラＩＣ１００の電圧測定回路（不図示）で検出される。すなわちセル電圧の誤検出が発生する。
上記では、図３あるいは図２に示すＲＣフィルタ回路を備えた構成の電池システム監視装置に対し、図９および図１１に示す構成を備えた本発明による電池システム監視装置のように、さらにリーク検出スイッチ１０９をセルコントローラＩＣ１００内に設けることにより、このセル電圧が誤検出されていること、すなわちリークが発生していることを検出することが可能な電池システム監視装置について説明した。また、このリーク検出が可能な本発明による電池システム監視装置を用いて、車両稼働中の誤検出されたセル電圧の補正方法について説明した。
【００８７】
−他の実施形態−
リークが発生すると、セル電圧の誤検出だけでなく、この誤検出されたセル電圧を上記で説明したように補正を行わないと、単電池セルが過充電となる可能性がある。特に、たとえば、リークは進行してくると、そのリーク抵抗の低下速度は大きくなることがあり、また環境温度によっても低下することがある。このような場合、車両の始動時でのリーク抵抗から車両の稼働中のリーク抵抗が低下する可能性がある。
この場合は、車両の始動時でのリーク検出スイッチ１０９のオフ／オンでの検出電圧差を用いたセル電圧の補正量が不足する可能性がある。セル電圧の補正量が不足すると、検出されるセル電圧は実電圧より高くなるので、この検出されたセル電圧に基づくバランシング放電量が不足する。このバランシング放電電流の不足分は検出されないので、電池システムの充放電動作が行われると過充電となる可能性がある。
【００８８】
この過充電を避けるために、単電池セルのバランシング放電でのバランシング抵抗の実効抵抗値を制御する方法がある。本発明による電池監視装置のリーク検出機能を利用して、このバランシング抵抗の実効抵抗値の制御を切り替えることにより、効率よく単電池セルの過充電を避ける電池監視装置とすることができる。
以下では、図２に示す回路構成を備えた電池監視装置に、さらにリーク検出スイッチを設けた構成（図１１）を備えた本発明による電池監視装置を例にして、本発明による電池監視装置を用いたバランシング放電制御について説明する。
なお、上記の説明で分かるように、この方法は、前述のセル電圧の補正を行わない場合や、セル電圧の補正が不足すると思われる場合に適用すると、過充電を避ける有効な方法となる。以下では、前述のセル電圧の補正を行わないことを前提に説明する。
【００８９】
（リーク発生によるセル電圧の誤検出）
図１２は、図２に示す回路構成の一部を分かり易く示したものである。バランシングスイッチ（ＢＳＷ）は、見易いようにセルコントローラＩＣ１００から引き出されて示してある。
図１５は、簡単のため、たとえば、Ｖｃ１＝Ｖｃ２＝Ｖｃ３＝３．６Ｖ、Ｒｃｖ＝３０ｋΩとした場合に、リーク抵抗（ＲＬ）の抵抗値と検出されるセル電圧の関係を示す。図１５に示すように、リーク抵抗が小さくなるほど、リークが発生したセル（セル２）の検出電圧が低くなる。逆に、リークが発生したセルの上下のセル（セル１、セル３）では、セルの検出電圧は高くなる。この例では、リーク抵抗（ＲＬ）１３１の抵抗値が１００ｋΩまで低下した場合、３．６Ｖの実電圧はリークを発生したセルの端子間電圧の検出値は２．２５Ｖとなり、リークを発生したセル（セル２）の上下のセル（セル２、３）での端子間電圧の検出値は４．２Ｖを超える電圧として検出される。
【００９０】
後述の説明から分かるように、ＲＣフィルタのコンデンサやセルコントローラＩＣ１００内のＥＳＤ対策ダイオード等、またセルコントーラＩＣ１００のＣＶ端子付近の配線パターン等の絶縁不良は、通常徐々に進行する。何らかのノイズ等の影響で、もしもこのリークが、ある時点で突然増大した場合、セル電圧の検出値は４．２Ｖを超えて４．３５Ｖの過充電保護電圧を上回り、過充電として異常を検出される可能性がある。
【００９１】
なお、過充電保護電圧は、これ以上充電させない電圧である。また、図５で説明したように、リチウムイオン電池はある電圧以上では発熱が増加し、さらに電圧が上昇すると電極や電解液の劣化（化学変化）が起こり、不可逆的に電池が劣化し、一旦電圧は低下する。その後、さらに充電を続けると、図５で説明したように、電解液が分解してガスが発生し、ガス排出弁が作動する。
したがって、この過充電保護電圧は、発熱の問題が起きないような余裕をもった電圧に設定する。この電圧はリチウム電池の組成や構造によって異なるので、上記の４．３５Ｖはあくまであるリチウムイオン電池での例である。また同様に過放電保護電圧もあるが、ここでは説明は省略する。
【００９２】
図１６は、図１５とは逆に、各単電池セルで検出された端子間電圧が、Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖ３＝３．６Ｖの場合に、各々のセルの実電圧とリーク抵抗（ＲＬ）１３１の抵抗値の関係を示したものである。ここでもＲｃｖ＝３０ｋΩとしている。
リーク抵抗（ＲＬ）１３１の抵抗値が３００ｋΩの場合、端子間電圧の測定で３．６Ｖが検出されていても、リークの発生しているセルの実電圧は４．３５Ｖとなっている。さらにリーク抵抗ＲＬが１００ｋΩまで低下した場合には、リーク発生セルの実電圧は約５．８Ｖに達する可能性がある。
しかしながら、バランシング抵抗１０２とセル電圧入力抵抗１０１が適切な値に設定された、本発明による組電池の監視装置を用いることにより、セルの実電圧が過充電保護電圧以上とならないようにすることができる。以下、このバランシング抵抗１０２とセル電圧入力抵抗１０１の抵抗値の設定について説明する。
【００９３】
（リーク発生時のバランシング電流の計算値と実際の電流値）
図１２、図１５、図１７を参照してリーク発生時のバランシング放電について説明する。
図１５は、たとえば、図１２のセル２の電圧検出線ＳＬ２、ＳＬ３が接続された、２つのセル電圧入力端子１０５の間でリークが発生し、その上下のセル１、セル３で高い電圧が検出された場合を示している。ただし、ここではセル１〜３は、全て同程度の実電圧（＝３．６Ｖ）になっているとする。またＲｃｖ＝３０ｋΩとして計算してある。
式（２）、（３）で説明したように、セル１、セル３では実電圧が３．６Ｖであるが、リーク抵抗（ＲＬ）１３１の抵抗値が小さくなると、検出される電圧は高くなる。またセル２の検出電圧は逆に低くなるが、セル２での検出電圧の低下の大きさはセル１、セル３での検出電圧の増加の大きさより大きい。検出電圧があまりに低い場合には、過放電状態であるとして判断されて警告が発せられ、電池システムの使用停止等の対応が行われる。しかし、過放電の場合は過充電の場合のような発熱やセル内部の圧力増大等の問題は発生しない。ここでは過充電となるような動作とこれを防ぐための本発明による電池システム監視装置の動作について説明する。
【００９４】
図１５で、リーク抵抗ＲＬが３００ｋΩの場合を考える。リークが発生したセル２の上下のセル１、３では実電圧３．６Ｖより高い３．９Ｖがセルの端子間電圧（セル電圧）として検出される。電池システムの複数の単電池セルでこのようにセル電圧にばらつきが発生すると、高いセル電圧の単電池セルで、検出された電圧を下げる動作すなわちバランシング放電が行われる。このバランシング放電は、図１２に示すように、バランシングスイッチ（ＢＳＷ）１０８をオンとして行う。これによりバランシング放電電流（ＩＢ）１３３が流れる。
バランシング放電時間は、検出されたセル電圧とバランシング抵抗で算出されるバランシング電流とこのセルのＳＯＣに基づいて算出される。なお、算出方法については種々の方法があるが、ここでは説明は省略する。ただし、上記で簡単に説明したバランシング電流を積算するような方法のように、端子間電圧は正確に求める必要がある。
バランシング放電がセルの実電圧でなく、検出された電圧に基づいて行われるので、算出されたバランシング電流は、実電圧に基づくものに比べ、約８．３％（３．９Ｖ／３．６Ｖ＝１．０８３）大きくなる。この状態で放電を行うと、予定した電流量が放電されないので、放電終了後のこのセルの電圧は当初予定した電圧まで低下せず、放電終了後に検出される電圧は、バランシング未達の状態であるやや高めの電圧となる。この高めの電圧が検出されると、再度バランシング放電が行われ、結局検出された電圧ばらつきを解消するようなバランシング放電が行われる。
【００９５】
図１７は、このバランシング放電の様子を概略的に示したものである。直線Ａはセルの端子間電圧のばらつきで放電対象となるものの大きさΔＶが実電圧と検出電圧とで一致することを示し、直線Ｂは、上記の理由によってこのΔＶが解消されず実電圧が予定していた電圧まで低下しないことを示している。
当初検出されたセル電圧で１回目のバランシング放電を行っても、実電圧のΔＶは直線Ａ（ΔＶ１）から直線Ｂ（ΔＶ２）までしか低下しない。バランシング放電未達となった電圧（ΔＶ２）分は、次回のセルの端子間電圧測定時に検出され、さらにバランシング放電される（２回目のバランシング放電）。このようにして、検出電圧に基づくバランシング放電が行われ、結局検出電圧に基づくセル電圧のばらつきΔＶだけ実電圧も低下することになる。
【００９６】
このように、バランシング放電によって、複数のセルの端子間電圧のばらつきが解消されるが、この端子間電圧は実電圧にもとづくものではなく、検出電圧に基づくものである。バランシング放電によって、全てのセルの電圧は一旦低い電圧に揃えられ、さらに充電されるか、あるいは、バランシング放電と充電を交互に行ってもよい。充電後に全てのセルの検出電圧が３．６Ｖに揃えられたとすると、セルの実電圧は図１６に示すグラフに基づきリーク抵抗に応じた値となる。たとえば、リーク抵抗３００ｋΩで、セル１、３は３．２５Ｖ、セル２は４．３５Ｖとなる。
【００９７】
なお、前述のように、バランシング抵抗（Ｒｂ）１０２は、数十Ω〜数百Ωであるが、バランシングスイッチ（ＢＳＷ）１０８のオン／オフの切り替え制御（デューティ制御）により、平均電流を適宜低減できる。すなわち、ＢＳＷ１０８のデューティ制御によって、抵抗値が実効的に可変なバランシング抵抗Ｒｂｅｆとすることができる。以下の説明でも、バランシング抵抗はデューティ制御を含む実効的なバランシング抵抗Ｒｂｅｆとする。
【００９８】
（バランシング放電によるリーク発生セルの過充電）
図１８は、リーク電流とバランシング電流の関係により、リークが発生しているセルの端子間電圧の実電圧がどの程度まで上昇する可能性があるかを示している。ただし、ここでは最初全てのセルの端子間電圧が実電圧で４．１Ｖ、すなわち通常１００％のＳＯＣに対応する電圧になっているとしている。また、セル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１は、１００ｋΩとしている。
図１２での記載に合わせて、リーク電流（ＩＬ）１３２は、以下の式（４０）で算出される。
ＩＬ＝Ｖｃ２／（２×Ｒｃｖ＋ＲＬ） ．．．（４０）
なお、これは、上記の式（３３）と等価であり、式（３３）の添え字（０）とｏｆｆを省略したものである。
ただし、リーク電流を算出するために、図１８の横軸は純粋なリーク抵抗ＲＬでなく、リーク放電抵抗２×Ｒｃｖ＋ＲＬとしているので、横軸が２００ｋΩの所で、ＲＬ＝０Ωとなり、これが最大のリーク電流となる。
【００９９】
実効バランシング抵抗Ｒｂｅｆが約５１２ｋΩであるとすると、上記で説明したように、バランシング電流ＩＢは実電圧で考えてよいので、ＩＢ＝４．１Ｖ／５１２ｋΩ＝０．００８ｍＡとなる。
リーク電流ＩＬは、リーク抵抗ＲＬが小さいほど増加し、リーク放電抵抗２×Ｒｃｖ＋ＲＬが５１２ｋΩの所でバランシング電流と交差する。リーク抵抗（ＲＬ）１３１は、この交差点で約３１２ｋΩとなる。
【０１００】
図１８で、リーク放電抵抗が５１２ｋΩより大きい所ではバランシング電流の方がリーク電流より大きい。電池システムでは、バランシング放電だけでなく、全セルの充電も適宜行われる。このような状態では、リークが発生している単電池セルではバランシング放電が行われないので、このバランシング放電の分だけ充電され、その実セル電圧は増加する。このリークを起こしているセルの実電圧が図１８の「実セル電圧」の曲線として示されている。
【０１０１】
上記の説明を言い換えると、実効バランシング抵抗Ｒｂｅｆとリーク放電抵抗が一致すればバランシング電流とリーク電流が一致するので、リーク発生後のバランシング放電と充電により、全セル電圧の検出電圧がＳＯＣ＝１００％の電圧に対応する電圧Ｖ（Ｆ、Ｄ）（Ｆはフル充電、Ｄは検出電圧を意味する）に揃えられた場合、リークが発生しているセルの実電圧Ｖ（Ｆ、Ｒ）（Ｆはフル充電、Ｒは実電圧を意味する）は、以下の式（４１）で表わされる電圧まで上昇する可能性がある。
Ｖ（Ｆ、Ｒ）＝Ｖ（Ｆ、Ｄ）×（Ｒｂｅｆ＋Ｒｃｖ）／Ｒｂｅｆ ．．．（４１）
ここでＲｂｅｆ＝２×Ｒｃｖ＋ＲＬとなっている。
図１８および図１９に示されている、リーク発生セルの実電圧はこの式（３９）で表わされるものである。
【０１０２】
リークは、通常、最初わずかなリークから始まり、次第にリーク電流が増加する。すなわち、リーク発生当初はリーク抵抗は大きいが、次第にリーク抵抗が小さくなり、リーク電流が増加する。
図１８では、リーク抵抗は図右側の大きな値から始まり、左側に進んでゆくが、リーク放電抵抗が５１２ｋΩまでは、リークが発生しているセルの実電圧が増加する。５１２ｋΩ以下になるとリーク電流の方が、バランシング電流より大きいので、リーク発生しているセルの実電圧は逆に低下する。
したがって最も高い実電圧が発生する可能性のある場合は、リーク抵抗が３１２ｋΩ（リーク放電抵抗が５１２ｋΩ）となる場合で、この場合は図１８の上側に示す電圧到達可能限界まで電圧が上昇する可能性がある。
【０１０３】
図１９は、リーク発生しているセルの実電圧を、上記の過充電保護電圧程度の電圧である４．３０Ｖ以下にするための制御を説明するための図である。図１１でも図１８の場合と同様に、最初全てのセルの実電圧が４．１Ｖであったとする。
上記の説明で分かるように、リークが発生したセルの実電圧の最大到達電圧を４．３０Ｖとするには、最大到達電圧が４．３０Ｖとなるリーク放電抵抗４０００ｋΩでリーク電流ＩＬの直線とバランシング電流の直線が交差するようにすればよい。
バランシングスイッチ１０８に実効抵抗値Ｒｅｆが、このリーク放電抵抗４０００ｋΩとなるように、バランシングスイッチのデューティを制御すればよいことになる。
【０１０４】
以上で説明したリーク発生時のバランシング放電において、さらに分かり易くまとめ直すと以下のようになる。
式（４１）のＶ（Ｆ、Ｄ）は、単電池セルがＳＯＣ＝１００％の時の電圧になるので、これをさらにＶＦとする。またＶ（Ｆ、Ｒ）は、それ以上の電圧とならないようにするための、図１８、１９に示す到達最大電圧であり、これをＶｍａｘとする。すなわち式（４１）をこれ等価な式（４２）で表わす。
Ｖｍａｘ＝ＶＦ×（Ｒｂｅｆ＋Ｒｃｖ）／Ｒｂｅｆ ．．．（４２）
ただし、ここでＶｍａｘ＝Ｖ（Ｆ、Ｒ）、ＶＦ＝Ｖ（Ｆ、Ｄ）、Ｒｂｅｆ＝実効バランシング抵抗である。
【０１０５】
式（４２）を変形すると、ＲｂｅｆとＲｃｖの関係が明瞭になる。
Ｒｂｅｆ＝Ｒｃｖ×ＶＦ／（Ｖｍａｘ−ＶＦ） ．．．（４３）
Ｖｍａｘは前述の過充電保護電圧、ＶＦはＳＯＣ１００％のセル電圧、Ｒｂｅｆは実効バランシング電圧すなわちＲｂｅｆ＝Ｒｂ×デューティ比である。
【０１０６】
通常、セル電圧入力端子（ＣＶ端子）１０５に入力される各単電池セルの端子電圧に重畳するノイズを除去するために、セル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）１０１とコンデンサ１０３とで構成されるＲＣフィルタの定数がまず設定される。
このＲｃｖの抵抗値に対応する実効バランシング抵抗をＲｂｅｆ式（４３）から求められる値以上とすれば、リーク発生したセルにおける実電圧を過充電保護電圧Ｖｍａｘ以下とすることができる。
【０１０７】
（リーク発生時の実効バランシング抵抗の切り替え）
また、通常、バランシング抵抗は、電池システムを構成する複数の単電池セルの端子間電圧のばらつきを速やかに揃えられるようにできる限り大きなバランシング電流となるように設定される。また、同時にこのバランシング電流によるバランシング抵抗やバランシングスイッチでの発熱によるセルコントローラＣ１００の温度上昇が所定の温度以下となるように設定される。さらに、環境温度も考慮して、バランシングスイッチのオン／オフのデューティ比を変更し実効バランシング抵抗Ｒｂｅｆを可変とすることも可能である。
ここで、上記で説明したように、セルコントローラＩＣ１００の電圧測定回路の入力側のどこかでリークが発生した場合、高い端子間電圧が検出されたセルのデューティ比を上記で説明したように変更して、上記の式（４３）で設定される実効バランシング抵抗の値に設定することにより、リーク発生時の過充電を避けることができる。
すなわち、リーク発生がない場合のバランシングスイッチのデューティ制御と、リーク発生した場合のバランシングスイッチのデューティ制御を切り替えることで、単電池セルの過充電を避け、電池システムの安全かつ安定した稼働を実現することができる。
【０１０８】
上記の説明では、１つのセルグループ１２０とこのセルグループ１２０を監視するセルコントローラＩＣ１００の例について本発明による組電池の監視装置の動作について説明した。また、この組電池の監視装置でのバランシング放電動作について、３つの単電池セルの中央のセルでリークが発生したとして説明した。
セルグループ１２０の複数の単電池セル１１０の最上位（高電位側）あるいは最下位（低電位側）でリークが発生した場合には、最上位のセルの隣の下位のセル、あるいは最下位のセルの隣の上位のセルに対して、上記の説明と同様な方法が適用できることは、式（２）あるいは（３）の説明で明らかである。
【０１０９】
（ＲＣフィルタ回路の変形例１、２でのバランシング放電）
尚、上記のバランシング放電の説明では、ＲＣフィルタのコンデンサは図２に示すようにセルコントローラＩＣ１００の電圧検出端子（ＣＶ端子）間に接続されると想定されているが、ＲＣフィルタのコンデンサがセルコントローラＩＣ１００のグラウンド（ＧＮＤ）に接続される場合（ＲＣフィルタ回路の変形例１、図３）、あるいはセルグループの中間電位の電圧検出線に接続される場合（ＲＣフィルタ回路の変形例２、図４）あるいは別の個所に接続される場合がある。その場合でも、コンデンサにリーク電流が流れることにより、ＲＣフィルタのＲ（Ｒｃｖ）で電圧降下が発生し、セル電圧検出値の低下は発生するので、同様に考えることができる。
【０１１０】
すなわち、リーク放電電流が流れる電圧検出線をセル電圧の電圧検出線として用いているセルの検出電圧がリークによって影響を受け、上昇する。検出電圧の低下したセルがバランシング電流分過充電されるので、その過充電の到達電圧は、バランシング電流値と同一のリーク電流が流れた場合に発生する誤差と、電池の使用上限電圧の和となる。
【０１１１】
これらのＲＣフィルタ回路の変形例においても、上記で説明したような、リーク放電電流とバランシング放電電流が同じ大きさとなる条件の、セル電圧入力抵抗Ｒｃｖと実効バランシング電流Ｒｂｅｆの関係を同様に求めることができる。
説明を簡単にするため、リーク発生が検出されたときの全単電池セルの実電圧は同じとなっており、充放電後の全単電池セルの検出電圧が同じになるとする。これは上記の図２のＲＣフィルタ回路での説明と同等の条件である。
図２ではＲＣフィルタ回路のコンデンサの印加電圧が、単電池セル１個分となっているが、図３、図４の場合は、図２の場合と比較して、コンデンサが接続される２つの電圧検出線の間の電池の個数分だけ印加電圧が増えることになる。
したがって、リーク放電電流も電池の個数分だけ増加する。これと同じバランシング放電電流を流すには、上記の図２のＲＣフィルタ回路での説明の場合と比較して、実効バランシング抵抗を電池の個数分だけ小さい値とすればよい。
【０１１２】
たとえば、図３のＲＣフィルタ回路で、電圧検出線ＳＬ２とグラウンド線（ＧＬ）との間に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生した場合（図９参照）、リーク放電電流によって、電圧検出線ＳＬ２が接続されたＣＶ端子の電位が低下し、電圧検出線ＳＬ２の上側のセル（セル１）の検出電圧が上昇する。
この検出電圧の上昇の大きさは、電圧検出線ＳＬ２とＳＬ５の間に３個の単電池セルがあるので、図２の場合に比べ３倍となる。これに対応してリーク放電電流は３倍となり、またこれにバランスするための実効バランシング抵抗は１／３になる。
【０１１３】
また、前述のように、リーク検出スイッチのオフ／オンでのセル電圧の検出電圧差から、リーク抵抗を算出できるので、これを考慮して式（４１）から、Ｒｂｅｆを可変に調整することも可能である。
通常リークの進行は遅いので、このようにＲｂｅｆを可変に調整してバランシング放電を行うことで効率よく安全に充放電制御を行うことができる。
なお、以上で説明したバランシング放電でのバランシングスイッチのデューティ制御では、実効バランシング抵抗はバッテリコントローラ２００で算出され、この実効バランシング抵抗となるようなバランシングスイッチ制御指令がバッテリコントローラ２００からセルコントローラＩＣ１００に送信され、セルコントローラＩＣ１００でバランシングスイッチのオンオフのデューティ制御が行われる。
【０１１４】
しかしながら、リークの進行が早い場合は、電池システムの使用停止や、メンテナンスを早急に行う必要がある。したがって、リークが発生した時には、アラームを発生して速やかに運転者に通報することが必要である。さらに、リーク抵抗の抵抗値を適宜モニターし、たとえばそのリーク電流の増大が顕著になった場合はこれを運転者に通報することも可能である。
また、１つのコンデンサ１０３でリーク発生が検出された時には、他のコンデンサにおいても、劣化が始まっている可能性がある。あるいは、コンデンサ以外の部分、たとえばセルコントローラＩＣ１００のセル電圧入力端子（ＣＶ端子）１０５付近の配線パターンでも絶縁の劣化が始まっている可能性がある。安全性の観点からは、たとえば上記のようにの電圧検出線ＳＬ２とグラウンド線（ＧＬ）の間でのリークの場合であっても（図６参照）、セル１のバランシングスイッチのデューティ比を１／３にせず、たとえば式（４３）で算出される、セル電圧１個分の場合の実効バランシング抵抗として車両の稼働を継続するが、早急にメンテナンス等の対策を行うことが望ましい。
【０１１５】
なお、上記で説明した他の実施形態（リーク発生時のバランシング放電でのデューティ比制御）は、セル電圧入力抵抗Ｒｃｖを低めの値、たとえば３００Ω程度とする構成の電池システム監視装置で特に有効な過充電回避の方法となる。セル電圧入力抵抗Ｒｃｖを小さめにするとＲＣフィルタとしてのカットオフ周波数が高くなるので、このような構成ではセルコントローラＩＣ１００の電圧測定回路（不図示）に二重積分型のノイズに強いＡＤ変換回路が用いられる。
セル電圧入力抵抗が小さいと、リーク検出スイッチのオフ／オンでリークが検出された時のリーク抵抗も上記の値より小さくなる。これは、リーク検出スイッチのオフ／オンでのセル電圧の検出値ＶｏｆｆとＶｏｎの差が検出できる所定の大きさ以上となるリーク抵抗も小さくなるためである。詳細な説明は省略するが、リーク抵抗はある程度小さくなると進行が早くなるので、測定されたセル電圧の補正を行うより、このようなバランシング放電でのデューティ比制御を行った方が有効な場合がある。
【０１１６】
さらに、リークが発生した場合は、電池システムを用いないで車両を稼働することも考えられる。このような場合は、リークが検出された時に、バッテリコントローラ２００が正極側コンタクタ３１０および負極側コンタクタ３２０をオフとして、インバータ３４０と電池システム１３０の接続を切り離すことが可能である。あるいは、リークの発生を運転者に通知して、運転者の指示によりインバータ３４０と電池システム１３０の接続を切り離すことも可能である。
【０１１７】
以上の説明は、ＲＣフィルタ回路のコンデンサ１０３が図２〜４に示すように接続されている場合について説明した。前述のように、グラウンド線（ＧＬ）にコンデンサ１０３の一端を接続する回路構成の代わりに、電源線（ＶＬ）にコンデンサ１０３の一端を接続する回路構成であっても上記と同様なバランシング動作が可能であることは明白であり、この詳細な説明は省略する。ただし、この場合でも、上記の説明と同様に、リーク電流によりＣＶ端子での電圧上昇を生じるＲｃｖが設けられた電圧検出線の上側のセルの検出電圧は低下し、また、リーク電流によりＣＶ端子での電圧降下を生じるＲｃｖが設けられた電圧検出線の上側のセルの検出電圧が上昇することになる。
【０１１８】
なお、図３あるいは図７に示すように、コンデンサ１０３の一端がグラウンド線（ＧＬ）に接続されている場合で、最上位電位のセルであるセル１のＲＣフィルタのコンデンサ１０３にリークが発生した場合は、電圧降下はセル１の端子間電圧でのみ発生し、他のセルでは発生しない。
このような場合は、セル１以外のセルでリーク検出スイッチがオフとオンでの検出電圧差がないことを確認して、電圧検出線ＳＬ１に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生していると判断する。
なお、この際の検出電圧補正の方法は、上記の式（２０）、（２１）で説明した補正方法で同様に補正できる。
ただし、図３の場合は以下の式（４４）、図７の場合は以下の式（４５）となる。
Ｖｃ１（ｔ）＝（Ｖ１（ｔ）＋（Ｖ１（ｔ）＋・・・＋Ｖ４（ｔ））×ＲＦ）
／（１−ＲＦ） ．．．（４４）
Ｖｃ１（ｔ）＝（Ｖ１（ｔ）＋（Ｖ１（ｔ）＋・・・＋Ｖ１２（ｔ））×ＲＦ）
／（１−ＲＦ） ．．．（４５）
ただしＲＦは、式（２１）で示すものである。
【０１１９】
また、図３あるいは図７に示す回路とは逆に、コンデンサ１０３の一端が電源線（ＶＬ）に接続されている場合（不図示）で、最下位電位のセル（図３のセル４または図７のセル１２）のＲＣフィルタのコンデンサ１０３にリークが発生した場合は、電圧降下はこの最下位電位のセルの端子間電圧でのみ発生し、他のセルでは発生しない。
このような場合は、この最下位電位のセル以外のセルでリーク検出スイッチがオフとオンでの検出電圧差がないことを確認して、この最下位電位のセルの負極側に接続された電圧検出線（図３のＳＬ５または図７のＳＬ１３）に接続されたコンデンサ１０３にリークが発生していると判断する。
なお、この際の検出電圧補正の方法は、上記の式（２５）で説明した補正方法で同様に補正でき、その補正式は上記の式（４４）あるいは（４５）と同じである。
【０１２０】
以上の説明では、リークがＲＣフィルタのコンデンサ１０３で発生するとして説明したが、これ以外の原因、たとえば電圧入力端子（ＣＶ端子間）での配線基板の絶縁不良や、セルコントローラＩＣ１００内のＥＳＤ対策用ダイオードの絶縁不良等でもリークが発生する可能性がある。しかし、これらの場合も上記のコンデンサでのリークの場合と全く同様に理解することができるので、これらの説明も省略する。
【０１２１】
以上での説明を簡単にまとめると、本発明による電池システム監視装置は、以下のような特徴を有する。
（１）本発明による電池システム監視装置は、複数の単電池セルを有する電池システムを監視し、 単電池セルの端子間電圧であるセル電圧を測定するための電圧測定部と、この電圧測定部にセル電圧を入力するための電圧入力抵抗と、当該電圧入力抵抗と共にＲＣフィルタを構成するコンデンサと、当該電圧入力抵抗をバイパスするリーク検出スイッチとを各単電池毎に備え、リーク検出スイッチをオフとした時のセル電圧である第１のセル電圧とオフとした時のセル電圧である第２のセル電圧とを測定し、第１のセル電圧と第２のセル電圧の差を検出して、コンデンサのリークの有無を判定することが可能である。
（２）また本発明による電池システム監視装置は、コンデンサにリークがあると判定された場合に、この電池システム監視装置を備えた車両の始動時に測定した上記の第１のセル電圧および第２のセル電圧を用いて、電池システム監視装置を備えた車両の稼働時に当該コンデンサに対応する単電池セルの第１のセル電圧を補正することが可能である。この第１のセル電圧を補正することにより、単電池セルの過充電を回避することができるとともに、第１のセル電圧を用いた、電池システムおよび電池監視装置を含む蓄電装置の種々の診断を正確に行うことができる。
（３）また本発明による電池システム監視装置は、バランシング放電抵抗と、バランシング放電電流のオンオフを制御するスイッチング素子とを備えた、複数の単電池セルの充電状態を揃えるためのバランシング放電を行うバランシング放電回路を更に備え、コンデンサにリークがあると判定された場合に、この電池システム監視装置を備えた車両の始動時に測定した第１のセル電圧および第２のセル電圧に基づいて、バランシング放電回路の実効抵抗値を制御するように当該スイッチング素子を制御することが可能である。これにより単電池セルの過充電を回避することができる。
（４）さらに 本発明による電池システム監視装置を用いて、コンデンサにリークがあると判定された場合に、電池システムと直流電力の授受を行うインバータとの接続を遮断することが可能である。
【０１２２】
以上の説明は本発明の実施形態の例であり、本発明はこれらの実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の特徴を損なわずに様々な変形実施が可能である。したがって、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【０１２３】
１０：電池システム監視装置
１００：セルコントローラＩＣ
１０１：セル電圧入力抵抗（Ｒｃｖ）
１０２：バランシング抵抗（Ｒｂ）
１０３：コンデンサ
１０４：Ｖｃｃ端子（ＶＣＣ）
１０５：電圧入力端子（ＣＶ）
１０６： バランシング端子（ＢＳ端子）
１０７：グラウンド端子（ＧＮＤ端子）
１０８：バランシングスイッチ（ＢＳＷ）
１０９：リーク検出スイッチ
１１０：単電池セル
１２０：セルグループ
１３０：電池システム
１３１：リーク抵抗（ＲＬ）
１３２：リーク放電電流（ＩＬ）
２００：バッテリコントローラ
２０１、２０２：シグナルアイソレータ
２１０：電圧センサ
２２０：電流センサ
３００：モータコントローラ
３１０：正極側コンタクタ
３２０：負極側コンタクタ
３３０：平滑コンデンサ
３４０：インバータ
３５０：モータ
４００：車両コントローラ
ＳＬ１〜５：電圧検出線
ＢＬ：バランシング線
ＧＬ：グラウンド線
ＶＬ：電源線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単電池セルを直列接続したセルグループを備えた電池システムを監視する電池システム監視装置であって、
前記セルグループを制御するセルコントローラＩＣと、
前記単電池セルの端子間電圧を測定するための、前記単電池セルの正極および負極のそれぞれと前記セルコントローラＩＣとを接続する複数の電圧検出線とを備え、
前記セルコントローラＩＣは、前記単電池セルの正極に接続された電圧検出線と負極に接続された電圧検出線との間に接続された、当該単電池セルのバランシング放電を行うバランシングスイッチを前記単電池セル毎に備え、
前記電圧検出線には、電圧入力抵抗が直列に設けられ、
前記バランシングスイッチと当該バランシングスイッチに直列に接続されたバランシング抵抗とで構成されるバランシング放電回路が前記単電池セルの正極に接続された電圧検出線と負極に接続された電圧検出線の間に接続され、
前記バランシング放電回路と前記単電池セルの正極に接続された電圧検出線との接続点および、前記バランシング放電回路と前記単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点は、それぞれ前記電圧入力抵抗より前記セルグループ側に設けられ、
前記セルコントローラＩＣは、前記バランシングスイッチの正極側と、前記単電池セルの正極に接続された電圧検出線との間に接続されるリーク検出スイッチをさらに備えることを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電池システム監視装置において、
前記電池システム監視装置は、前記単電池セルの端子間電圧に重畳するノイズを除去するためのコンデンサを前記単電池セル毎にさらに備え、
前記コンデンサは、前記複数の電圧検出線の内の２つの電圧検出線の間、または前記電源線と前記複数の電圧検出線のいずれか１つの電圧検出線の間、または前記グラウンド線と前記複数の電圧検出線のいずれか１つの電圧検出線の間に接続されることを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電池システム監視装置において、
前記バランシング抵抗は、前記バランシングスイッチの正極側と、前記単電池セルの正極に接続された電圧検出線との接続点との間に接続されることを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電池システム監視装置において、
前記バランシング抵抗は、前記バランシングスイッチの負極側と、前記単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点との間に接続されることを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電池システム監視装置において、
前記バランシング抵抗は、前記バランシングスイッチの負極側と、前記単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点との間、および前記バランシングスイッチの負極側と、前記単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点との間にそれぞれ接続されることを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電池システム監視装置において、
前記電池システム監視装置は、複数の前記セルグループと、当該複数の前記セルグループを制御する複数の前記セルコントローラＩＣと、当該複数のセルコントローラＩＣを制御するバッテリコントローラとを備えることを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電池システム監視装置において、
前記セルコントローラＩＣは、前記バッテリコントローラの指令により、前記リーク検出スイッチをオフとした時の前記単電池セルの端子間電圧である第１のセル電圧および、前記リーク検出スイッチをオンとした時の前記単電池セルの端子間電圧である第２のセル電圧を各単電池セルについて測定するリーク検出用の電圧測定を行い、
前記バッテリコントローラは、前記第１のセル電圧と前記第２のセル電圧の差が所定の値以上であれば、前記電池システムにリークが発生していると判断することを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項８】
請求項６に記載の電池システム監視装置において、
前記セルコントローラＩＣは、前記バッテリコントローラの指令により、前記セルグループの全ての単電池セルの前記リーク検出用の電圧測定を行い、
前記バッテリコントローラは、２つの隣り合って接続された単電池セルにおいて、上位の単電池セルでの前記第１のセル電圧が前記第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上大きく、下位の単電池セルでの前記第１のセル電圧が前記第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上小さい場合は、前記下位の単電池セルはリークが発生しているリーク発生セルであると判断するリーク判定部を備えることを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項９】
請求項６に記載の電池システム監視装置において、
前記セルコントローラＩＣは、前記バッテリコントローラの指令により、前記セルグループの全ての単電池セルの前記リーク検出用の電圧測定を行い、
前記バッテリコントローラは、２つの隣り合って接続された単電池セルにおいて、上位の単電池セルでの前記第１のセル電圧が前記第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上小さく、下位の単電池セルでの前記第１のセル電圧が前記第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上大きい場合は、前記上位の単電池セルはリークが発生しているリーク発生セルであると判断するリーク判定部を備えることを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の電池システム監視装置において、
前記バッテリコントローラは、車両始動時に測定された前記単電池セルの前記第１のセル電圧と前記第２のセル電圧を用いて、車両稼働時に測定される前記リーク発生セルと当該リーク発生セルに隣合って接続された上位の単電池セルのそれぞれの前記第１のセル電圧から、前記リーク発生セルと当該リーク発生セルに隣合って接続された上位の単電池セルのそれぞれの実電圧を算出する電圧補正部を備えることを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の電池システム監視装置において、
前記バッテリコントローラは、車両始動時に測定された前記単電池セルの前記第１のセル電圧と前記第２のセル電圧を用いて、車両稼働時に測定される前記リーク発生セルと当該リーク発生セルに隣合って接続された下位の単電池セルのそれぞれの前記第１のセル電圧から、前記リーク発生セルと当該リーク発生セルに隣合って接続された下位の単電池セルのそれぞれの実電圧を算出する電圧補正部を備えることを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項１２】
請求項７に記載の電池システム監視装置において、
リークが発生したと判断された場合に、前記バッテリコントローラは、前記セルコントローラＩＣを制御して、バランシングスイッチのデューティ比を所定の値以下に設定することを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項１３】
請求項８に記載の電池システム監視装置において、
前記バッテリコントローラは、前記セルコントローラＩＣを制御して、前記リーク発生セルに隣り合って接続された上位の単電池セルのバランシングスイッチのデューティ比を所定の値以下に設定することを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項１４】
請求項９に記載の電池システム監視装置において、
前記バッテリコントローラは、前記セルコントローラＩＣを制御して、前記リーク発生セルに隣り合って接続された下位の単電池セルのバランシングスイッチのデューティ比を所定の値以下に設定することを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項１５】
請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の電池システム監視装置において、
前記バランシングスイッチのデューティ比の前記所定の値は、電圧検出線に設けられた電圧入力抵抗の抵抗値と、前記単電池セルの過充電保護電圧値と、前記単電池セルのＳＯＣが１００％の場合の電圧値とから算出される値であることを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の電池システム監視装置と、電池システムとを備えることを特徴とする蓄電装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の蓄電装置を備えることを特徴とする電動駆動装置。
【請求項１８】
請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の電池システム監視装置において、
リークが発生したと判断された場合のバランシングスイッチのデューティ比の前記所定の値を算出する方法であって、
前記所定の値は、電圧検出線に設けられた電圧入力抵抗の抵抗値と、前記単電池セルの過充電保護電圧値と、前記単電池セルのＳＯＣが１００％の場合の電圧値とから算出される値であることを特徴とするバランシングスイッチの実効抵抗値の算出方法。
【請求項１９】
電池システムを構成する複数の単電池セルの端子間電圧であるセル電圧をそれぞれ測定するための電圧測定部と、この電圧測定部に前記セル電圧を入力するための電圧入力抵抗と、当該電圧入力抵抗と共にＲＣフィルタを構成するコンデンサと、当該電圧入力抵抗をバイパスするリーク検出スイッチとを各単電池毎に備えた電池システム監視装置の監視方法において、
前記リーク検出スイッチをオフとした時のセル電圧である第１のセル電圧とオフとした時のセル電圧である第２のセル電圧とを測定し、
前記第１のセル電圧と前記第２のセル電圧の差を検出して、前記コンデンサのリークの有無を判定することを特徴とする電池システム監視方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の電池システム監視方法において、
前記コンデンサにリークがあると判定された場合に、前記電池システム監視装置を備えた車両の始動時に測定した第１のセル電圧および第２のセル電圧を用いて、前記電池システム監視装置を備えた車両の稼働時に当該コンデンサに対応する単電池セルの第１のセル電圧を補正することを特徴とする電池システム監視方法。
【請求項２１】
請求項１９または２０に記載の電池システム監視方法において、
前記電池システム監視装置は、バランシング放電抵抗と、バランシング放電電流のオンオフを制御するスイッチング素子とを備えた、前記複数の単電池セルの充電状態を揃えるためのバランシング放電を行うバランシング放電回路を備え、
前記コンデンサにリークがあると判定された場合に、前記電池システム監視装置を備えた車両の始動時に測定した第１のセル電圧および第２のセル電圧に基づいて、バランシング放電回路の実効抵抗値を制御するように前記スイッチング素子を制御することを特徴とする電池監視方法。
【請求項２２】
請求項１９または２０に記載の電池システム監視方法において、
前記コンデンサにリークがあると判定された場合に、前記電池システムと直流電力の授受を行うインバータとの接続を遮断することを特徴とする電池システム監視方法。
【請求項１】
複数の単電池セルを直列接続したセルグループを備えた電池システムを監視する電池システム監視装置であって、
前記セルグループを制御するセルコントローラＩＣと、
前記単電池セルの端子間電圧を測定するための、前記単電池セルの正極および負極のそれぞれと前記セルコントローラＩＣとを接続する複数の電圧検出線とを備え、
前記セルコントローラＩＣは、前記単電池セルの正極に接続された電圧検出線と負極に接続された電圧検出線との間に接続された、当該単電池セルのバランシング放電を行うバランシングスイッチを前記単電池セル毎に備え、
前記電圧検出線には、電圧入力抵抗が直列に設けられ、
前記バランシングスイッチと当該バランシングスイッチに直列に接続されたバランシング抵抗とで構成されるバランシング放電回路が前記単電池セルの正極に接続された電圧検出線と負極に接続された電圧検出線の間に接続され、
前記バランシング放電回路と前記単電池セルの正極に接続された電圧検出線との接続点および、前記バランシング放電回路と前記単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点は、それぞれ前記電圧入力抵抗より前記セルグループ側に設けられ、
前記セルコントローラＩＣは、前記バランシングスイッチの正極側と、前記単電池セルの正極に接続された電圧検出線との間に接続されるリーク検出スイッチをさらに備えることを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電池システム監視装置において、
前記電池システム監視装置は、前記単電池セルの端子間電圧に重畳するノイズを除去するためのコンデンサを前記単電池セル毎にさらに備え、
前記コンデンサは、前記複数の電圧検出線の内の２つの電圧検出線の間、または前記電源線と前記複数の電圧検出線のいずれか１つの電圧検出線の間、または前記グラウンド線と前記複数の電圧検出線のいずれか１つの電圧検出線の間に接続されることを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電池システム監視装置において、
前記バランシング抵抗は、前記バランシングスイッチの正極側と、前記単電池セルの正極に接続された電圧検出線との接続点との間に接続されることを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電池システム監視装置において、
前記バランシング抵抗は、前記バランシングスイッチの負極側と、前記単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点との間に接続されることを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電池システム監視装置において、
前記バランシング抵抗は、前記バランシングスイッチの負極側と、前記単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点との間、および前記バランシングスイッチの負極側と、前記単電池セルの負極に接続された電圧検出線との接続点との間にそれぞれ接続されることを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電池システム監視装置において、
前記電池システム監視装置は、複数の前記セルグループと、当該複数の前記セルグループを制御する複数の前記セルコントローラＩＣと、当該複数のセルコントローラＩＣを制御するバッテリコントローラとを備えることを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電池システム監視装置において、
前記セルコントローラＩＣは、前記バッテリコントローラの指令により、前記リーク検出スイッチをオフとした時の前記単電池セルの端子間電圧である第１のセル電圧および、前記リーク検出スイッチをオンとした時の前記単電池セルの端子間電圧である第２のセル電圧を各単電池セルについて測定するリーク検出用の電圧測定を行い、
前記バッテリコントローラは、前記第１のセル電圧と前記第２のセル電圧の差が所定の値以上であれば、前記電池システムにリークが発生していると判断することを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項８】
請求項６に記載の電池システム監視装置において、
前記セルコントローラＩＣは、前記バッテリコントローラの指令により、前記セルグループの全ての単電池セルの前記リーク検出用の電圧測定を行い、
前記バッテリコントローラは、２つの隣り合って接続された単電池セルにおいて、上位の単電池セルでの前記第１のセル電圧が前記第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上大きく、下位の単電池セルでの前記第１のセル電圧が前記第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上小さい場合は、前記下位の単電池セルはリークが発生しているリーク発生セルであると判断するリーク判定部を備えることを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項９】
請求項６に記載の電池システム監視装置において、
前記セルコントローラＩＣは、前記バッテリコントローラの指令により、前記セルグループの全ての単電池セルの前記リーク検出用の電圧測定を行い、
前記バッテリコントローラは、２つの隣り合って接続された単電池セルにおいて、上位の単電池セルでの前記第１のセル電圧が前記第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上小さく、下位の単電池セルでの前記第１のセル電圧が前記第２のセル電圧より所定の値（＞０）以上大きい場合は、前記上位の単電池セルはリークが発生しているリーク発生セルであると判断するリーク判定部を備えることを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の電池システム監視装置において、
前記バッテリコントローラは、車両始動時に測定された前記単電池セルの前記第１のセル電圧と前記第２のセル電圧を用いて、車両稼働時に測定される前記リーク発生セルと当該リーク発生セルに隣合って接続された上位の単電池セルのそれぞれの前記第１のセル電圧から、前記リーク発生セルと当該リーク発生セルに隣合って接続された上位の単電池セルのそれぞれの実電圧を算出する電圧補正部を備えることを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の電池システム監視装置において、
前記バッテリコントローラは、車両始動時に測定された前記単電池セルの前記第１のセル電圧と前記第２のセル電圧を用いて、車両稼働時に測定される前記リーク発生セルと当該リーク発生セルに隣合って接続された下位の単電池セルのそれぞれの前記第１のセル電圧から、前記リーク発生セルと当該リーク発生セルに隣合って接続された下位の単電池セルのそれぞれの実電圧を算出する電圧補正部を備えることを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項１２】
請求項７に記載の電池システム監視装置において、
リークが発生したと判断された場合に、前記バッテリコントローラは、前記セルコントローラＩＣを制御して、バランシングスイッチのデューティ比を所定の値以下に設定することを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項１３】
請求項８に記載の電池システム監視装置において、
前記バッテリコントローラは、前記セルコントローラＩＣを制御して、前記リーク発生セルに隣り合って接続された上位の単電池セルのバランシングスイッチのデューティ比を所定の値以下に設定することを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項１４】
請求項９に記載の電池システム監視装置において、
前記バッテリコントローラは、前記セルコントローラＩＣを制御して、前記リーク発生セルに隣り合って接続された下位の単電池セルのバランシングスイッチのデューティ比を所定の値以下に設定することを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項１５】
請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の電池システム監視装置において、
前記バランシングスイッチのデューティ比の前記所定の値は、電圧検出線に設けられた電圧入力抵抗の抵抗値と、前記単電池セルの過充電保護電圧値と、前記単電池セルのＳＯＣが１００％の場合の電圧値とから算出される値であることを特徴とする電池システム監視装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の電池システム監視装置と、電池システムとを備えることを特徴とする蓄電装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の蓄電装置を備えることを特徴とする電動駆動装置。
【請求項１８】
請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の電池システム監視装置において、
リークが発生したと判断された場合のバランシングスイッチのデューティ比の前記所定の値を算出する方法であって、
前記所定の値は、電圧検出線に設けられた電圧入力抵抗の抵抗値と、前記単電池セルの過充電保護電圧値と、前記単電池セルのＳＯＣが１００％の場合の電圧値とから算出される値であることを特徴とするバランシングスイッチの実効抵抗値の算出方法。
【請求項１９】
電池システムを構成する複数の単電池セルの端子間電圧であるセル電圧をそれぞれ測定するための電圧測定部と、この電圧測定部に前記セル電圧を入力するための電圧入力抵抗と、当該電圧入力抵抗と共にＲＣフィルタを構成するコンデンサと、当該電圧入力抵抗をバイパスするリーク検出スイッチとを各単電池毎に備えた電池システム監視装置の監視方法において、
前記リーク検出スイッチをオフとした時のセル電圧である第１のセル電圧とオフとした時のセル電圧である第２のセル電圧とを測定し、
前記第１のセル電圧と前記第２のセル電圧の差を検出して、前記コンデンサのリークの有無を判定することを特徴とする電池システム監視方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の電池システム監視方法において、
前記コンデンサにリークがあると判定された場合に、前記電池システム監視装置を備えた車両の始動時に測定した第１のセル電圧および第２のセル電圧を用いて、前記電池システム監視装置を備えた車両の稼働時に当該コンデンサに対応する単電池セルの第１のセル電圧を補正することを特徴とする電池システム監視方法。
【請求項２１】
請求項１９または２０に記載の電池システム監視方法において、
前記電池システム監視装置は、バランシング放電抵抗と、バランシング放電電流のオンオフを制御するスイッチング素子とを備えた、前記複数の単電池セルの充電状態を揃えるためのバランシング放電を行うバランシング放電回路を備え、
前記コンデンサにリークがあると判定された場合に、前記電池システム監視装置を備えた車両の始動時に測定した第１のセル電圧および第２のセル電圧に基づいて、バランシング放電回路の実効抵抗値を制御するように前記スイッチング素子を制御することを特徴とする電池監視方法。
【請求項２２】
請求項１９または２０に記載の電池システム監視方法において、
前記コンデンサにリークがあると判定された場合に、前記電池システムと直流電力の授受を行うインバータとの接続を遮断することを特徴とする電池システム監視方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１３−９４０３２（Ｐ２０１３−９４０３２Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３６１３６（Ｐ２０１１−２３６１３６）
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（５０５０８３９９９）日立ビークルエナジー株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（５０５０８３９９９）日立ビークルエナジー株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
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