電池セル状態検出装置、電池モジュール、および電池セルの状態検出方法
【課題】電池セルのセル温度およびセル電圧の検出構成を簡易化する技術を提供すること。
【解決手段】電池セル状態検出装置１０は、直列回路ＳＣ１〜ＳＣ３、センサＴｈ１〜Ｔｈ３、および温度検出回路３０を備える。各直列回路は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３と分圧抵抗Ｒ１〜Ｒ３との直列回路であって、電圧検出回路２０と各電池セルＣＬの正極とを接続する第１ライン（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）と、電圧検出回路と各電池セルの負極とを接続する第２ライン（Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２）とに接続されるとともに、電池セルＣＬと並列に接続される。温度検出回路３０は、電池セルの温度を検出する際に、各直列回路のスイッチＳＷをオフさせてセル電圧ＶＣを取得し、検出電池セルに対応する直列回路のスイッチＳＷをオンさせて、分圧抵抗による分圧電圧ＶＲを取得し、セル電圧ＶＣおよび分圧電圧ＶＲに基づいて電池セルのセル温度を検出する。
【解決手段】電池セル状態検出装置１０は、直列回路ＳＣ１〜ＳＣ３、センサＴｈ１〜Ｔｈ３、および温度検出回路３０を備える。各直列回路は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３と分圧抵抗Ｒ１〜Ｒ３との直列回路であって、電圧検出回路２０と各電池セルＣＬの正極とを接続する第１ライン（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）と、電圧検出回路と各電池セルの負極とを接続する第２ライン（Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２）とに接続されるとともに、電池セルＣＬと並列に接続される。温度検出回路３０は、電池セルの温度を検出する際に、各直列回路のスイッチＳＷをオフさせてセル電圧ＶＣを取得し、検出電池セルに対応する直列回路のスイッチＳＷをオンさせて、分圧抵抗による分圧電圧ＶＲを取得し、セル電圧ＶＣおよび分圧電圧ＶＲに基づいて電池セルのセル温度を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池セル状態検出装置、電池モジュール、および電池セルの状態検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の単位電池（セル）を直列的に接続して、所定の高電圧を得るようにした組電池が広く知られている。この種の組電池では、例えば下記特許文献１にもあるように、通常、各セルの状態を把握するために、各セルの電圧および温度が検出されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３６７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１においては、組電池（燃料電池スタック）における温度検出は、電圧検出とは別途の配線を用いて個別に行われる。そのため、検出のために多数の配線が必要とされたり、あるいは検出のための回路構成が複雑になったりするという不都合があった。すなわち、組電池あるいは電池セルのセル温度検出をセル電圧検出と個別に行おうとすると検出に係る構成が複雑化するという不都合があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電池セルのセル温度およびセル電圧の検出に係る構成を簡易化する技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書によって開示される電池セル状態検出装置は、少なくとも一個の電池セルを有する電池に対して、前記電池セルの状態を検出する電池セル状態検出装置であって、電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路と電池セルの正極とを接続する第１ラインと、前記電圧検出回路と電池セルの負極とを接続する第２ラインと、スイッチと分圧抵抗との直列回路であって、前記第１ラインと前記第２ラインとに接続されるとともに、前記電池セルと並列に接続される少なくとも一個の直列回路と、前記電池セルの近傍の前記第１ライン上において、前記直列回路と前記第１ラインとの接続点と、前記電池セルの正極との間に設けられる少なくとも一個のセンサと、前記各電池セルの温度を検出する際に、前記各直列回路のスイッチをオフさせて温度を検出する検出電池セルのセル電圧を前記電圧検出回路から取得し、前記検出電池セルに対応する直列回路のスイッチをオンさせて、前記分圧抵抗による電圧降下である分圧電圧を前記電圧検出回路から取得し、前記セル電圧および前記分圧電圧に基づいて前記検出電池セルのセル温度を検出する温度検出回路とを備える。
【０００６】
本構成によれば、センサと直列回路との配置構成によって、電圧検出回路によるセル電圧と分圧電圧の電圧検知のみによって、セル電圧の計測ができるとともにセル温度の計測もできる。すなわち、セル温度の計測において、例えば、分圧電圧からセル電流およびセンサの電圧降下が算出でき、センサの電圧降下とセル電流からセンサの抵抗値が算出できる。また、センサの抵抗値からセル温度が検出できる。そのため、セル電圧計測およびセル温度計測のために、個別の配線および検出回路が不要となる。その結果、セル電圧検出およびセル温度検出のための検出装置の構成を簡略化でき、それによって検出装置のコストを低減することができる。
【０００７】
また、上記電池セル状態検出装置において、前記温度検出回路は、前記セル温度を検出する際に、前記電池セルに対応する前記センサの電圧降下と前記センサに流れるセンサ電流とを算出し、前記電圧降下と前記センサ電流とから前記センサの抵抗値を算出するようにしてもよい。
この場合、センサの抵抗値を算出することによって、センサの抵抗値と温度との関係からセル温度を検出することができる。
【０００８】
また、上記電池セル状態検出装置において、前記センサの抵抗値と前記セル温度との関係を示すセンサ特性テーブルを格納するメモリを備え、前記温度検出回路は、前記センサ特性テーブルを参照して、前記セル温度を検出するようにしてもよい。この場合、センサ特性テーブルを参照することによって、セル温度の検出を迅速に行える。
また、上記電池セル状態検出装置において、前記センサは温度センサとしてもよい。
【０００９】
また、少なくとも一個の電池セルと、上記いずれかの電池セル状態検出装置とを備えた電池モジュールを構成してもよい。
【００１０】
また、本明細書によって開示される電池モジュールは、少なくとも一個の電池セルと、前記少なくとも一個の電池セルを有する電池に対して、各電池セルの状態を検出する電池セル状態検出装置とを備えた電池モジュールであって、前記電池セル状態検出装置は、電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路と各電池セルの正極とを接続する第１ラインと、前記電圧検出回路と各電池セルの負極とを接続する第２ラインと、スイッチと分圧抵抗との直列回路であって、前記第１ラインと前記第２ラインとに接続されるとともに、前記電池セルと並列に接続される少なくとも一個の直列回路と、前記電池セルの近傍の前記第１ライン上において、前記直列回路と前記第１ラインとの接続点と、前記電池セルの正極との間に設けられる少なくとも一個のセンサと、前記各電池セルの温度を検出する際に、前記各直列回路のスイッチをオフさせて温度を検出する検出電池セルのセル電圧を前記電圧検出回路から取得し、前記検出電池セルに対応する直列回路のスイッチをオンさせて、前記分圧抵抗による電圧降下である分圧電圧を前記電圧検出回路から取得し、前記セル電圧および前記分圧電圧に基づいて前記検出電池セルのセル温度を検出する温度検出回路とを含む。
【００１１】
また、本明細書によって開示される電池セルの状態検出方法は、少なくとも一個の電池セルを有する電池に対して、前記電池セルの状態を検出する電池セルの状態検出方法であって、前記電池は、電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路と電池セルの正極とを接続する第１ラインと、前記電圧検出回路と電池セルの負極とを接続する第２ラインと、スイッチと分圧抵抗との直列回路であって、前記第１ラインと前記第２ラインとに接続されるとともに、前記電池セルと並列に接続される直列回路と、前記電池セルの近傍の前記第１ライン上において、前記直列回路と前記第１ラインとの接続点と、前記電池セルの正極との間に設けられるセンサとを備え、該電池セルの状態検出方法は、前記直列回路のスイッチをオフさせて前記電圧検出回路によって前記電池セルのセル電圧を取得するセル電圧取得ステップと、前記直列回路のスイッチをオンさせて、前記分圧抵抗による電圧降下である分圧電圧を前記電圧検出回路によって取得する分圧取得ステップと、前記セル電圧および前記分圧電圧に基づいて前記センサの電圧降下と前記センサに流れるセンサ電流とを算出し、前記電圧降下と前記センサ電流とから前記センサの抵抗値を算出する算出ステップと、前記センサの抵抗値と前記電池セルのセル温度との関係を示すセンサ特性テーブルを参照して、前記電池セルのセル温度を検出するセル温度検出ステップとを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、スイッチと分圧抵抗との直列回路が、第１ライン（電池セルの正極に接続されるライン）と第２ライン（電池セルの負極に接続されるライン）とに接続されるとともに、電池セルと並列に接続される。また、センサが、電池セルの近傍の第１ライン上において、直列回路と第１ラインとの接続点と、電池セルの正極との間に接続される。このような、直列回路とセンサとの配置によって、単に電圧検出回路による電圧検出に基づいて、電池セルのセル温度およびセル電圧の検出を行うことができる。したがって、電池セルのセル温度を検出するために個別の配線および回路を設ける必要がなく、電池セルのセル温度およびセル電圧の検出に係る構成を簡易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係る電池モジュールの電気的構成を概略的に示すブロック図
【図２】セル状態検出処理を概略的に示すフローチャート
【図３】セル状態検出装置のスイッチの状態を示す説明図
【図４】セル状態検出装置のスイッチの状態を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜実施形態＞
図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態に係る電池モジュールを説明する。図１は、電池モジュール１の電気的構成を概略的に示すブロック図である。
電池モジュール１は、少なくとも一個の電池セルを有する電池としての組電池Ｂａと、電池セル状態検出装置としての組電池のセル状態検出装置（以下、単に「セル状態検出装置」という）１０とを含む。セル状態検出装置１０は、複数（本実施形態では３個）の電池セル（以下、単に「セル」と記す）ＣＬが直列に接続されて構成される組電池Ｂａに対して各セルＣＬ１〜ＣＬ３の温度ＴＣおよびセル電圧ＶＣを検出する。
【００１５】
二次電池、例えば、リチウム電池であるバッテリＢａは本発明に係る電池に相当するものである。なお、図１にはバッテリＢａが、３つの単位電池であるセルＣＬ１〜ＣＬ３を直列的に接続された組電池として示されるが、バッテリＢａのセルＣＬの直列数は任意である。また、電池は二次電池に限られず、例えば、燃料電池であってもよい。
【００１６】
１．セル状態検出装置の構成
セル状態検出装置１０は、図１に示されるように、電圧検出回路２０、ＣＰＵ３０、メモリ４０、グラウンドラインＬ０、電圧検出ラインＬ１〜Ｌ３、直列回路ＳＣ１〜ＳＣ３、およびサーミスタＴｈ１〜Ｔｈ３を含む。
【００１７】
電圧検出回路２０は、セルＣＬの直列接続段数に応じた段数、すなわち３段の入力端子（入力部に相当）Ａ１〜Ａ３とグラウンド端子Ｇ、および３つの出力端子Ｂ１〜Ｂ３を備える。各出力端子Ｂ１〜Ｂ３がそれぞれ、ＣＰＵ３０のＡ／Ｄ変換ポートＡＤ１〜ＡＤ３に１対１の対応関係で接続されている。
【００１８】
電圧検出回路２０は、各端子Ａ１〜Ａ３、Ｇに入力される入力電圧Ｅ１〜Ｅ３から電圧差Ｖ１〜Ｖ３を検出し、電圧差Ｖ１〜Ｖ３を各出力端子Ｂ１〜Ｂ３を通じてＣＰＵ３０に出力する。電圧検出回路２０は、例えば、複数個の差動アンプ（図略）等を含む。
【００１９】
電圧検出ラインＬ１〜Ｌ３は、電圧検出回路２０の各端子Ａ１〜Ａ３と各セルＣＬ１〜ＣＬ３の正極とを１対１の対応関係で接続する。すなわち、一段目のセルＣＬ１の正極と第１入力端子Ａ１とが、第１電圧検出ラインＬ１により接続され、二段目のセルＣＬ２の正極と第２入力端子Ａ２とが第２電圧検出ラインＬ２により接続され、三段目のセルＣＬ３と第３入力端子Ａ３とが第３電圧検出ラインＬ３により接続されている。そして、一段目のセルＣＬ１の負極と、グラウンド端子Ｇとの間がグラウンドラインＬ０により接続されている。
【００２０】
この構成により、第１電圧検出ラインＬ１を通じて第１入力端子Ａ１に印加された第１入力電圧（グラウンドを基準とした電位）Ｅ１（Ｖ１）が、出力端子Ｂ１を通じてＣＰＵ３０のＡＤ１に入力される。なお、第１入力電圧Ｅ１は、第１入力電圧Ｅ１とグラウンド電圧の差分に相当する第１電圧Ｖ１と等しい。
【００２１】
また、第２電圧検出ラインＬ２を通じて第２入力端子Ａ２に印加された第２入力電圧Ｅ２（グラウンドを基準とした電位）と第１入力電圧Ｅ１との差分に相当する第２電圧Ｖ２が、出力端子Ｂ２を通じてＣＰＵ３０のＡＤ２に入力される。
【００２２】
さらに、第３電圧検出ラインＬ３を通じて第３入力端子Ａ３に印加された第３入力電圧Ｅ３（グラウンドを基準とした電位）と第１入力電圧Ｅ２の差分に相当する第３電圧Ｖ３が出力端子Ｂ３を通じてＣＰＵ３０のＡＤ３に出力される。
【００２３】
各直列回路ＳＣ１〜ＳＣ３は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３と分圧抵抗Ｒ１〜Ｒ３との直列回路である。第１直列回路ＳＣ１は第１電圧検出ライン（初段の電圧検出ライン）Ｌ１とグラウンドＧＮＤとの間において、第１セルＣＬ１と並列に接続される。第２直列回路ＳＣ２は、第１電圧検出ラインＬ１と第２電圧検出ラインＬ２との間において、第２セルＣＬ２と並列に接続される。また、第３直列回路ＳＣ３は、第２電圧検出ラインＬ２と第３電圧検出ラインＬ３との間において、第３セルＣＬ３と並列に接続される。各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、例えば、ＦＥＴ等の半導体スイッチで構成される。
【００２４】
ここで、電圧差である第１〜第３電圧Ｖ１〜Ｖ３は、各直列回路ＳＣ１〜ＳＣ３のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３がオフの場合は、セル電圧ＶＣ１〜ＶＣ２に相当する。また、電圧差Ｖ１〜Ｖ３は、直列回路ＳＣ１〜ＳＣ３のいずれかのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３がオンの場合は、オンされた直列回路の分圧抵抗Ｒ１〜Ｒ３による電圧降下（分圧電圧）ＶＲ１〜ＶＲ３に相当する。
【００２５】
各サーミスタ（センサおよび温度センサの一例）Ｔｈ１〜Ｔｈ３は、各セルＣＬ１〜ＣＬ３の近傍の各電圧検出ラインＬ１〜Ｌ３上において、各直列回路ＳＣ１〜ＳＣ３と各電圧検出ラインＬ１〜Ｌ３との接続点Ｎｄ１〜Ｎｄ３と、各セルＣＬ１〜ＣＬ３の正極との間に設けられる。なお、温度センサはサーミスタに限られず、検出温度とセンサ抵抗との間に相関関係のある温度センサであればよい。
【００２６】
具体的には、第１サーミスタＴｈ１は、第１セルＣＬ１の近傍の第１電圧検出ラインＬ１上において、第１直列回路ＳＣ１と第１電圧検出ラインＬ１との接続点Ｎｄ１と、第１セルＣＬ１の正極との間に設けられる。また、第２サーミスタＴｈ２は、第２セルＣＬ２の近傍の第２電圧検出ラインＬ２上において、第２直列回路ＳＣ２と第２電圧検出ラインＬ２との接続点Ｎｄ２と、第２セルＣＬ２の正極との間に設けられる。また、第３サーミスタＴｈ３は、第３セルＣＬ３の近傍の第３電圧検出ラインＬ３上において、第３直列回路ＳＣ３と第３電圧検出ラインＬ３との接続点Ｎｄ３と、第３セルＣＬ３の正極との間に設けられる。
【００２７】
ＣＰＵ（温度検出回路の一例）２０は、３つのＡ／Ｄ変換ポートＡＤ１〜ＡＤ３を備える。ＣＰＵ３０は、各セルＣＬ１〜ＣＬ３の温度ＴＣ１〜ＴＣ３を検出する際に、対応する直列回路ＳＣのスイッチＳＷをオフさせて温度ＴＣを検出する検出セルＣＬのセル電圧ＶＣを電圧検出回路２０から取得する。そして、ＣＰＵ３０は、検出セルＣＬに対応する直列回路ＳＣのスイッチＳＷをオンさせて、分圧抵抗Ｒによる電圧降下である分圧電圧ＶＲを電圧検出回路２０から取得し、セル電圧ＶＣおよび分圧電圧ＶＲに基づいて検出セルＣＬのセル温度ＴＣを検出する。
【００２８】
また、ＣＰＵ３０は、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオン・オフを個別に制御するスイッチ信号Ｓｓｗ１〜Ｓｓｗ３を生成し、各スイッチ信号Ｓｓｗ１〜Ｓｓｗ３によって各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオン・オフを個別に制御する。なお、図１には、便宜上、各スイッチ信号Ｓｓｗ１〜Ｓｓｗ３の経路は、単一の破線で示される。
【００２９】
なお、本実施形態では、第１セルＣＬ１に対しては、第１電圧検出ラインＬ１が本発明における「第１ライン」に相当し、グラウンドラインＬ０が本発明における「第２ライン」に相当する。また、第２セルＣＬ２に対しては、第２電圧検出ラインＬ２が「第１ライン」に相当し、第１電圧検出ラインＬ１が「第２ライン」に相当する。また、第３セルＣＬ３に対しては、第３電圧検出ラインＬ３が「第１ライン」に相当し、第２電圧検出ラインＬ２が「第２ライン」に相当する。「第１ライン」は、電圧検出回路２０と各セルＣＬ１〜ＣＬ３の正極とを接続するラインを意味し、「第２ライン」は、電圧検出回路２０と各セルの負極とを接続するラインを意味する。そのため、各電圧検出ラインＬ１〜Ｌ３は、「第１ライン」と「第２ライン」の機能を兼ねる。
【００３０】
２．セル温度検出処理
次に、図２〜図４を参照して、本実施形態におけるセル温度検出処理を説明する。図２は、セル温度検出処理の各処理を概略的に示すフローチャートであり、図３および図４はセル温度検出処理における各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の状態を示す説明図である。セル温度検出処理は、例えば、メモリ４０に格納されたプログラムにしたがってＣＰＵ３０によって、所定時間毎、あるいは処理指示にしたがって適時、実行される。
【００３１】
まず、ＣＰＵ３０は、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３をオフした状態で第１電圧Ｖ１、第２電圧Ｖ２および第３電圧Ｖ３を電圧検出回路２０から取得する（ステップＳ１０）。この時の取得電圧値をそれぞれＶＭ１１、ＶＭ１２、ＶＭ１３とすると、電圧値ＶＭ１１は第１セルＣＬ１のセル電圧ＶＣ１に相当し、電圧値ＶＭ１２は第２セルＣＬ２のセル電圧ＶＣ２に相当し、電圧値ＶＭ１３は第３セルＣＬ３のセル電圧ＶＣ３に相当する。
【００３２】
次いで、ＣＰＵ３０は、第１セルＣＬ１のセル温度ＴＣ１を検出するために、第１スイッチＳＷ１のみをオンし（図３参照）、第１スイッチＳＷ１をオンした状態で第１電圧Ｖ１を電圧検出回路２０から取得する（ステップＳ１２）。この時の取得電圧値をＶＭ２１とすると、取得電圧値ＶＭ２１は第１分圧抵抗Ｒ１の分圧電圧ＶＲ１に相当する。すなわち、取得電圧値ＶＭ２１は、第１セル電圧ＶＣ１を第１サーミスタＴｈ１の抵抗Ｒｔｈ１と第１分圧抵抗Ｒ１とで分圧した値となる。そして、ＣＰＵ３０は、第１サーミスタの抵抗Ｒｔｈ１を、下式１によって算出する（ステップＳ１４）。
【００３３】
Ｒｔｈ１＝サーミスタの電圧降下Ｖｔ１／サーミスタ電流Ｉｔ１
＝（ＶＭ１１−ＶＭ２１）／（ＶＭ２１／Ｒ１）…… 式１
次いで、ＣＰＵ３０は、例えば、メモリ４０に格納された第１サーミスタの抵抗Ｒｔｈ１と温度Ｔとの関係を示すセンサ特性テーブルから第１セルＣＬ１のセル温度ＴＣ１を検出する（ステップＳ１６）。
【００３４】
続いて、ＣＰＵ３０は、第２セルＣＬ１のセル温度ＴＣ２を検出するために、第２スイッチＳＷ２のみをオンし（図４参照）、第２スイッチＳＷ２をオンした状態で第２電圧Ｖ２を電圧検出回路２０から取得する（ステップＳ２２）。この時の取得電圧値をＶＭ２２とすると、取得電圧値ＶＭ２２は第２分圧抵抗Ｒ２の分圧電圧（電圧降下）ＶＲ２に相当する。すなわち、取得電圧値ＶＭ２２は、第２セル電圧ＶＣ２を、第１サーミスタＴｈ１の抵抗Ｒｔｈ１、第２サーミスタＴｈ２の抵抗Ｒｔｈ２および第２分圧抵抗Ｒ２とで分圧した際の、第２分圧抵抗Ｒ２の分圧電圧ＶＲ２に相当する値となる。そして、ＣＰＵ３０は、第２サーミスタの抵抗Ｒｔｈ２を、下式２によって算出する（ステップＳ２４）。
【００３５】
Ｒｔｈ２＝サーミスタの電圧降下Ｖｔ２／サーミスタ電流Ｉｔ２
＝（ＶＭ１２−（Ｒｔｈ１＊ＶＭ２２／Ｒ２＋ＶＭ２２））／（ＶＭ２２／Ｒ２）…… 式２
そして、ＣＰＵ３０は、例えば、メモリ４０に格納された第２サーミスタの抵抗Ｒｔｈ２と温度Ｔとの関係を示すセンサ特性テーブルから第２セルＣＬ２のセル温度ＴＣ２を検出する（ステップＳ２６）。
【００３６】
続いて、ＣＰＵ３０は、第３セルＣＬ３のセル温度ＴＣ３を検出するために、セル温度ＴＣ２の場合と同様に、第３スイッチＳＷ３のみをオンし、第３スイッチＳＷ３をオンした状態で第３電圧Ｖ３を電圧検出回路２０から取得する（ステップＳ３２）。この時の取得電圧値をＶＭ２３とすると、取得電圧値ＶＭ２３は第３分圧抵抗Ｒ３の分圧電圧（電圧降下）ＶＲ３に相当する。すなわち、取得電圧値ＶＭ２３は、第３セル電圧ＶＣ３を、第２サーミスタＴｈ２の抵抗Ｒｔｈ２、第３サーミスタＴｈ３の抵抗Ｒｔｈ３および第３分圧抵抗Ｒ３とで分圧した際の、第３分圧抵抗Ｒ３の分圧電圧ＶＲ３に相当する値となる。そして、ＣＰＵ３０は、第３サーミスタの抵抗Ｒｔｈ３を、式２と同様な下式３によって算出する（ステップＳ３４）。
【００３７】
Ｒｔｈ３＝サーミスタの電圧降下Ｖｔ３／サーミスタ電流Ｉｔ３
＝（ＶＭ１３−（Ｒｔｈ２＊ＶＭ２３／Ｒ３＋ＶＭ２３））／（ＶＭ２３／Ｒ３）…… 式３
そして、ＣＰＵ３０は、例えば、メモリ４０に格納された第３サーミスタの抵抗Ｒｔｈ３と温度Ｔとの関係を示すセンサ特性テーブルから第３セルＣＬ３のセル温度ＴＣ３を検出する（ステップＳ３６）。
【００３８】
３．実施形態の効果
上記したように、本実施形態においては、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３と分圧抵抗Ｒ１〜Ｒ３との直列回路ＳＣ１〜ＳＣ３が、第１ライン（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）と第２ライン（Ｌ０，Ｌ１，Ｌ３）とに接続されるとともに、セルＣＬ１〜〜ＣＬ３と並列に接続される。また、サーミスタＴｈ１〜Ｔｈ３が、各セルの近傍の第１ライン（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）上において、直列回路ＳＣ１〜ＳＣ３と第１ラインとの接続点Ｎｄ１〜Ｎｄ３と、各セルの正極との間に設けられる。
言いかえれば、直列回路ＳＣ１〜ＳＣ３は、初段の電圧検出ラインＬ１とグラウンドＧＮＤとの間、および各電圧検出ライン間（Ｌ１−Ｌ２，Ｌ２−Ｌ３）においてセルＣＬ１〜ＣＬ３と並列に接続される。また、サーミスタＴｈ１〜Ｔｈ３が、各セルの近傍の各電圧検出ライン上において、各直列回路ＳＣ１〜ＳＣ３と各電圧検出ラインとの接続点と、各セルの正極との間に接続される。
このような、直列回路ＳＣ１〜ＳＣ３とサーミスタＴｈ１〜Ｔｈ３との配置によって、単に電圧検出回路２０による電圧検出に基づいて、電池セルＣＬ１〜ＣＬ３のセル温度ＴＣ１〜ＴＣ３およびセル電圧ＶＣ１〜ＶＣ３の検出を行うことができる。したがって、セルＣＬのセル温度ＴＣおよびセル電圧ＶＣを検出するために個別の配線および回路を設ける必要がなく、セルＣＬのセル温度およびセル電圧の検出、すなわち、セル状態検出に係る構成を簡易化することができる。それは、セル状態検出装置１０の低コスト化につながる。
【００３９】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４０】
（１）上記実施形態では、組電池として３つのセル（単位電池）ＣＬ１〜ＣＬ３を直列接続してなる構成のものを例示したが、セルの接続段数は三段に限定されるものでなく四段、五段あるいはそれ以上であってもよい。あるいは、セルの接続段数は一段であってもよい、すなわち、電池は組電池に限られない。
【００４１】
（２）上記実施形態では、温度検出回路をＣＰＵ３０で構成する例を示したがこれに限られない。温度検出回路は例えば、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって構成してもよい。また、上記実施形態では電圧検出回路２０と温度検出回路３０とを個別に構成する例を示したが、これに限られず、電圧検出回路が温度検出回路を兼ねる構成としてもよい。例えば、電圧検出回路と温度検出回路とを一つのＡＳＩＣで構成してもよい。その際、ＡＳＩＣは、電池の他の制御を兼ねるものであってもよい。
【００４２】
（３）上記実施形態では、サーミスタの抵抗Ｒｔｈからセル温度ＴＣを検出する際にセンサ特性テーブルを参照する例を示したが、これに限られない。例えば、サーミスタの抵抗Ｒｔｈと温度Ｔとの関係を示す式からセル温度ＴＣを算出するようにしてもよい。また、センサ（温度センサ）としてサーミスタに限られない。センサとしては、センサの抵抗値と電池セル温度とに所定の相関関係を有するセンサであればよい。
【符号の説明】
【００４３】
１…電池モジュール
１０…セル状態検出装置
２０…電圧検出回路
３０…ＣＰＵ（温度検出回路）
Ｌ１〜Ｌ３…電圧検出ライン
ＳＣ１〜ＳＣ３…直列回路
Ｒ１〜Ｒ３…分圧抵抗
ＳＷ１〜ＳＷ３…スイッチ
Ｔｈ１〜Ｔｈ３…サーミスタ（温度センサ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池セル状態検出装置、電池モジュール、および電池セルの状態検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の単位電池（セル）を直列的に接続して、所定の高電圧を得るようにした組電池が広く知られている。この種の組電池では、例えば下記特許文献１にもあるように、通常、各セルの状態を把握するために、各セルの電圧および温度が検出されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３６７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１においては、組電池（燃料電池スタック）における温度検出は、電圧検出とは別途の配線を用いて個別に行われる。そのため、検出のために多数の配線が必要とされたり、あるいは検出のための回路構成が複雑になったりするという不都合があった。すなわち、組電池あるいは電池セルのセル温度検出をセル電圧検出と個別に行おうとすると検出に係る構成が複雑化するという不都合があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電池セルのセル温度およびセル電圧の検出に係る構成を簡易化する技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書によって開示される電池セル状態検出装置は、少なくとも一個の電池セルを有する電池に対して、前記電池セルの状態を検出する電池セル状態検出装置であって、電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路と電池セルの正極とを接続する第１ラインと、前記電圧検出回路と電池セルの負極とを接続する第２ラインと、スイッチと分圧抵抗との直列回路であって、前記第１ラインと前記第２ラインとに接続されるとともに、前記電池セルと並列に接続される少なくとも一個の直列回路と、前記電池セルの近傍の前記第１ライン上において、前記直列回路と前記第１ラインとの接続点と、前記電池セルの正極との間に設けられる少なくとも一個のセンサと、前記各電池セルの温度を検出する際に、前記各直列回路のスイッチをオフさせて温度を検出する検出電池セルのセル電圧を前記電圧検出回路から取得し、前記検出電池セルに対応する直列回路のスイッチをオンさせて、前記分圧抵抗による電圧降下である分圧電圧を前記電圧検出回路から取得し、前記セル電圧および前記分圧電圧に基づいて前記検出電池セルのセル温度を検出する温度検出回路とを備える。
【０００６】
本構成によれば、センサと直列回路との配置構成によって、電圧検出回路によるセル電圧と分圧電圧の電圧検知のみによって、セル電圧の計測ができるとともにセル温度の計測もできる。すなわち、セル温度の計測において、例えば、分圧電圧からセル電流およびセンサの電圧降下が算出でき、センサの電圧降下とセル電流からセンサの抵抗値が算出できる。また、センサの抵抗値からセル温度が検出できる。そのため、セル電圧計測およびセル温度計測のために、個別の配線および検出回路が不要となる。その結果、セル電圧検出およびセル温度検出のための検出装置の構成を簡略化でき、それによって検出装置のコストを低減することができる。
【０００７】
また、上記電池セル状態検出装置において、前記温度検出回路は、前記セル温度を検出する際に、前記電池セルに対応する前記センサの電圧降下と前記センサに流れるセンサ電流とを算出し、前記電圧降下と前記センサ電流とから前記センサの抵抗値を算出するようにしてもよい。
この場合、センサの抵抗値を算出することによって、センサの抵抗値と温度との関係からセル温度を検出することができる。
【０００８】
また、上記電池セル状態検出装置において、前記センサの抵抗値と前記セル温度との関係を示すセンサ特性テーブルを格納するメモリを備え、前記温度検出回路は、前記センサ特性テーブルを参照して、前記セル温度を検出するようにしてもよい。この場合、センサ特性テーブルを参照することによって、セル温度の検出を迅速に行える。
また、上記電池セル状態検出装置において、前記センサは温度センサとしてもよい。
【０００９】
また、少なくとも一個の電池セルと、上記いずれかの電池セル状態検出装置とを備えた電池モジュールを構成してもよい。
【００１０】
また、本明細書によって開示される電池モジュールは、少なくとも一個の電池セルと、前記少なくとも一個の電池セルを有する電池に対して、各電池セルの状態を検出する電池セル状態検出装置とを備えた電池モジュールであって、前記電池セル状態検出装置は、電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路と各電池セルの正極とを接続する第１ラインと、前記電圧検出回路と各電池セルの負極とを接続する第２ラインと、スイッチと分圧抵抗との直列回路であって、前記第１ラインと前記第２ラインとに接続されるとともに、前記電池セルと並列に接続される少なくとも一個の直列回路と、前記電池セルの近傍の前記第１ライン上において、前記直列回路と前記第１ラインとの接続点と、前記電池セルの正極との間に設けられる少なくとも一個のセンサと、前記各電池セルの温度を検出する際に、前記各直列回路のスイッチをオフさせて温度を検出する検出電池セルのセル電圧を前記電圧検出回路から取得し、前記検出電池セルに対応する直列回路のスイッチをオンさせて、前記分圧抵抗による電圧降下である分圧電圧を前記電圧検出回路から取得し、前記セル電圧および前記分圧電圧に基づいて前記検出電池セルのセル温度を検出する温度検出回路とを含む。
【００１１】
また、本明細書によって開示される電池セルの状態検出方法は、少なくとも一個の電池セルを有する電池に対して、前記電池セルの状態を検出する電池セルの状態検出方法であって、前記電池は、電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路と電池セルの正極とを接続する第１ラインと、前記電圧検出回路と電池セルの負極とを接続する第２ラインと、スイッチと分圧抵抗との直列回路であって、前記第１ラインと前記第２ラインとに接続されるとともに、前記電池セルと並列に接続される直列回路と、前記電池セルの近傍の前記第１ライン上において、前記直列回路と前記第１ラインとの接続点と、前記電池セルの正極との間に設けられるセンサとを備え、該電池セルの状態検出方法は、前記直列回路のスイッチをオフさせて前記電圧検出回路によって前記電池セルのセル電圧を取得するセル電圧取得ステップと、前記直列回路のスイッチをオンさせて、前記分圧抵抗による電圧降下である分圧電圧を前記電圧検出回路によって取得する分圧取得ステップと、前記セル電圧および前記分圧電圧に基づいて前記センサの電圧降下と前記センサに流れるセンサ電流とを算出し、前記電圧降下と前記センサ電流とから前記センサの抵抗値を算出する算出ステップと、前記センサの抵抗値と前記電池セルのセル温度との関係を示すセンサ特性テーブルを参照して、前記電池セルのセル温度を検出するセル温度検出ステップとを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、スイッチと分圧抵抗との直列回路が、第１ライン（電池セルの正極に接続されるライン）と第２ライン（電池セルの負極に接続されるライン）とに接続されるとともに、電池セルと並列に接続される。また、センサが、電池セルの近傍の第１ライン上において、直列回路と第１ラインとの接続点と、電池セルの正極との間に接続される。このような、直列回路とセンサとの配置によって、単に電圧検出回路による電圧検出に基づいて、電池セルのセル温度およびセル電圧の検出を行うことができる。したがって、電池セルのセル温度を検出するために個別の配線および回路を設ける必要がなく、電池セルのセル温度およびセル電圧の検出に係る構成を簡易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係る電池モジュールの電気的構成を概略的に示すブロック図
【図２】セル状態検出処理を概略的に示すフローチャート
【図３】セル状態検出装置のスイッチの状態を示す説明図
【図４】セル状態検出装置のスイッチの状態を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜実施形態＞
図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態に係る電池モジュールを説明する。図１は、電池モジュール１の電気的構成を概略的に示すブロック図である。
電池モジュール１は、少なくとも一個の電池セルを有する電池としての組電池Ｂａと、電池セル状態検出装置としての組電池のセル状態検出装置（以下、単に「セル状態検出装置」という）１０とを含む。セル状態検出装置１０は、複数（本実施形態では３個）の電池セル（以下、単に「セル」と記す）ＣＬが直列に接続されて構成される組電池Ｂａに対して各セルＣＬ１〜ＣＬ３の温度ＴＣおよびセル電圧ＶＣを検出する。
【００１５】
二次電池、例えば、リチウム電池であるバッテリＢａは本発明に係る電池に相当するものである。なお、図１にはバッテリＢａが、３つの単位電池であるセルＣＬ１〜ＣＬ３を直列的に接続された組電池として示されるが、バッテリＢａのセルＣＬの直列数は任意である。また、電池は二次電池に限られず、例えば、燃料電池であってもよい。
【００１６】
１．セル状態検出装置の構成
セル状態検出装置１０は、図１に示されるように、電圧検出回路２０、ＣＰＵ３０、メモリ４０、グラウンドラインＬ０、電圧検出ラインＬ１〜Ｌ３、直列回路ＳＣ１〜ＳＣ３、およびサーミスタＴｈ１〜Ｔｈ３を含む。
【００１７】
電圧検出回路２０は、セルＣＬの直列接続段数に応じた段数、すなわち３段の入力端子（入力部に相当）Ａ１〜Ａ３とグラウンド端子Ｇ、および３つの出力端子Ｂ１〜Ｂ３を備える。各出力端子Ｂ１〜Ｂ３がそれぞれ、ＣＰＵ３０のＡ／Ｄ変換ポートＡＤ１〜ＡＤ３に１対１の対応関係で接続されている。
【００１８】
電圧検出回路２０は、各端子Ａ１〜Ａ３、Ｇに入力される入力電圧Ｅ１〜Ｅ３から電圧差Ｖ１〜Ｖ３を検出し、電圧差Ｖ１〜Ｖ３を各出力端子Ｂ１〜Ｂ３を通じてＣＰＵ３０に出力する。電圧検出回路２０は、例えば、複数個の差動アンプ（図略）等を含む。
【００１９】
電圧検出ラインＬ１〜Ｌ３は、電圧検出回路２０の各端子Ａ１〜Ａ３と各セルＣＬ１〜ＣＬ３の正極とを１対１の対応関係で接続する。すなわち、一段目のセルＣＬ１の正極と第１入力端子Ａ１とが、第１電圧検出ラインＬ１により接続され、二段目のセルＣＬ２の正極と第２入力端子Ａ２とが第２電圧検出ラインＬ２により接続され、三段目のセルＣＬ３と第３入力端子Ａ３とが第３電圧検出ラインＬ３により接続されている。そして、一段目のセルＣＬ１の負極と、グラウンド端子Ｇとの間がグラウンドラインＬ０により接続されている。
【００２０】
この構成により、第１電圧検出ラインＬ１を通じて第１入力端子Ａ１に印加された第１入力電圧（グラウンドを基準とした電位）Ｅ１（Ｖ１）が、出力端子Ｂ１を通じてＣＰＵ３０のＡＤ１に入力される。なお、第１入力電圧Ｅ１は、第１入力電圧Ｅ１とグラウンド電圧の差分に相当する第１電圧Ｖ１と等しい。
【００２１】
また、第２電圧検出ラインＬ２を通じて第２入力端子Ａ２に印加された第２入力電圧Ｅ２（グラウンドを基準とした電位）と第１入力電圧Ｅ１との差分に相当する第２電圧Ｖ２が、出力端子Ｂ２を通じてＣＰＵ３０のＡＤ２に入力される。
【００２２】
さらに、第３電圧検出ラインＬ３を通じて第３入力端子Ａ３に印加された第３入力電圧Ｅ３（グラウンドを基準とした電位）と第１入力電圧Ｅ２の差分に相当する第３電圧Ｖ３が出力端子Ｂ３を通じてＣＰＵ３０のＡＤ３に出力される。
【００２３】
各直列回路ＳＣ１〜ＳＣ３は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３と分圧抵抗Ｒ１〜Ｒ３との直列回路である。第１直列回路ＳＣ１は第１電圧検出ライン（初段の電圧検出ライン）Ｌ１とグラウンドＧＮＤとの間において、第１セルＣＬ１と並列に接続される。第２直列回路ＳＣ２は、第１電圧検出ラインＬ１と第２電圧検出ラインＬ２との間において、第２セルＣＬ２と並列に接続される。また、第３直列回路ＳＣ３は、第２電圧検出ラインＬ２と第３電圧検出ラインＬ３との間において、第３セルＣＬ３と並列に接続される。各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、例えば、ＦＥＴ等の半導体スイッチで構成される。
【００２４】
ここで、電圧差である第１〜第３電圧Ｖ１〜Ｖ３は、各直列回路ＳＣ１〜ＳＣ３のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３がオフの場合は、セル電圧ＶＣ１〜ＶＣ２に相当する。また、電圧差Ｖ１〜Ｖ３は、直列回路ＳＣ１〜ＳＣ３のいずれかのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３がオンの場合は、オンされた直列回路の分圧抵抗Ｒ１〜Ｒ３による電圧降下（分圧電圧）ＶＲ１〜ＶＲ３に相当する。
【００２５】
各サーミスタ（センサおよび温度センサの一例）Ｔｈ１〜Ｔｈ３は、各セルＣＬ１〜ＣＬ３の近傍の各電圧検出ラインＬ１〜Ｌ３上において、各直列回路ＳＣ１〜ＳＣ３と各電圧検出ラインＬ１〜Ｌ３との接続点Ｎｄ１〜Ｎｄ３と、各セルＣＬ１〜ＣＬ３の正極との間に設けられる。なお、温度センサはサーミスタに限られず、検出温度とセンサ抵抗との間に相関関係のある温度センサであればよい。
【００２６】
具体的には、第１サーミスタＴｈ１は、第１セルＣＬ１の近傍の第１電圧検出ラインＬ１上において、第１直列回路ＳＣ１と第１電圧検出ラインＬ１との接続点Ｎｄ１と、第１セルＣＬ１の正極との間に設けられる。また、第２サーミスタＴｈ２は、第２セルＣＬ２の近傍の第２電圧検出ラインＬ２上において、第２直列回路ＳＣ２と第２電圧検出ラインＬ２との接続点Ｎｄ２と、第２セルＣＬ２の正極との間に設けられる。また、第３サーミスタＴｈ３は、第３セルＣＬ３の近傍の第３電圧検出ラインＬ３上において、第３直列回路ＳＣ３と第３電圧検出ラインＬ３との接続点Ｎｄ３と、第３セルＣＬ３の正極との間に設けられる。
【００２７】
ＣＰＵ（温度検出回路の一例）２０は、３つのＡ／Ｄ変換ポートＡＤ１〜ＡＤ３を備える。ＣＰＵ３０は、各セルＣＬ１〜ＣＬ３の温度ＴＣ１〜ＴＣ３を検出する際に、対応する直列回路ＳＣのスイッチＳＷをオフさせて温度ＴＣを検出する検出セルＣＬのセル電圧ＶＣを電圧検出回路２０から取得する。そして、ＣＰＵ３０は、検出セルＣＬに対応する直列回路ＳＣのスイッチＳＷをオンさせて、分圧抵抗Ｒによる電圧降下である分圧電圧ＶＲを電圧検出回路２０から取得し、セル電圧ＶＣおよび分圧電圧ＶＲに基づいて検出セルＣＬのセル温度ＴＣを検出する。
【００２８】
また、ＣＰＵ３０は、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオン・オフを個別に制御するスイッチ信号Ｓｓｗ１〜Ｓｓｗ３を生成し、各スイッチ信号Ｓｓｗ１〜Ｓｓｗ３によって各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオン・オフを個別に制御する。なお、図１には、便宜上、各スイッチ信号Ｓｓｗ１〜Ｓｓｗ３の経路は、単一の破線で示される。
【００２９】
なお、本実施形態では、第１セルＣＬ１に対しては、第１電圧検出ラインＬ１が本発明における「第１ライン」に相当し、グラウンドラインＬ０が本発明における「第２ライン」に相当する。また、第２セルＣＬ２に対しては、第２電圧検出ラインＬ２が「第１ライン」に相当し、第１電圧検出ラインＬ１が「第２ライン」に相当する。また、第３セルＣＬ３に対しては、第３電圧検出ラインＬ３が「第１ライン」に相当し、第２電圧検出ラインＬ２が「第２ライン」に相当する。「第１ライン」は、電圧検出回路２０と各セルＣＬ１〜ＣＬ３の正極とを接続するラインを意味し、「第２ライン」は、電圧検出回路２０と各セルの負極とを接続するラインを意味する。そのため、各電圧検出ラインＬ１〜Ｌ３は、「第１ライン」と「第２ライン」の機能を兼ねる。
【００３０】
２．セル温度検出処理
次に、図２〜図４を参照して、本実施形態におけるセル温度検出処理を説明する。図２は、セル温度検出処理の各処理を概略的に示すフローチャートであり、図３および図４はセル温度検出処理における各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の状態を示す説明図である。セル温度検出処理は、例えば、メモリ４０に格納されたプログラムにしたがってＣＰＵ３０によって、所定時間毎、あるいは処理指示にしたがって適時、実行される。
【００３１】
まず、ＣＰＵ３０は、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３をオフした状態で第１電圧Ｖ１、第２電圧Ｖ２および第３電圧Ｖ３を電圧検出回路２０から取得する（ステップＳ１０）。この時の取得電圧値をそれぞれＶＭ１１、ＶＭ１２、ＶＭ１３とすると、電圧値ＶＭ１１は第１セルＣＬ１のセル電圧ＶＣ１に相当し、電圧値ＶＭ１２は第２セルＣＬ２のセル電圧ＶＣ２に相当し、電圧値ＶＭ１３は第３セルＣＬ３のセル電圧ＶＣ３に相当する。
【００３２】
次いで、ＣＰＵ３０は、第１セルＣＬ１のセル温度ＴＣ１を検出するために、第１スイッチＳＷ１のみをオンし（図３参照）、第１スイッチＳＷ１をオンした状態で第１電圧Ｖ１を電圧検出回路２０から取得する（ステップＳ１２）。この時の取得電圧値をＶＭ２１とすると、取得電圧値ＶＭ２１は第１分圧抵抗Ｒ１の分圧電圧ＶＲ１に相当する。すなわち、取得電圧値ＶＭ２１は、第１セル電圧ＶＣ１を第１サーミスタＴｈ１の抵抗Ｒｔｈ１と第１分圧抵抗Ｒ１とで分圧した値となる。そして、ＣＰＵ３０は、第１サーミスタの抵抗Ｒｔｈ１を、下式１によって算出する（ステップＳ１４）。
【００３３】
Ｒｔｈ１＝サーミスタの電圧降下Ｖｔ１／サーミスタ電流Ｉｔ１
＝（ＶＭ１１−ＶＭ２１）／（ＶＭ２１／Ｒ１）…… 式１
次いで、ＣＰＵ３０は、例えば、メモリ４０に格納された第１サーミスタの抵抗Ｒｔｈ１と温度Ｔとの関係を示すセンサ特性テーブルから第１セルＣＬ１のセル温度ＴＣ１を検出する（ステップＳ１６）。
【００３４】
続いて、ＣＰＵ３０は、第２セルＣＬ１のセル温度ＴＣ２を検出するために、第２スイッチＳＷ２のみをオンし（図４参照）、第２スイッチＳＷ２をオンした状態で第２電圧Ｖ２を電圧検出回路２０から取得する（ステップＳ２２）。この時の取得電圧値をＶＭ２２とすると、取得電圧値ＶＭ２２は第２分圧抵抗Ｒ２の分圧電圧（電圧降下）ＶＲ２に相当する。すなわち、取得電圧値ＶＭ２２は、第２セル電圧ＶＣ２を、第１サーミスタＴｈ１の抵抗Ｒｔｈ１、第２サーミスタＴｈ２の抵抗Ｒｔｈ２および第２分圧抵抗Ｒ２とで分圧した際の、第２分圧抵抗Ｒ２の分圧電圧ＶＲ２に相当する値となる。そして、ＣＰＵ３０は、第２サーミスタの抵抗Ｒｔｈ２を、下式２によって算出する（ステップＳ２４）。
【００３５】
Ｒｔｈ２＝サーミスタの電圧降下Ｖｔ２／サーミスタ電流Ｉｔ２
＝（ＶＭ１２−（Ｒｔｈ１＊ＶＭ２２／Ｒ２＋ＶＭ２２））／（ＶＭ２２／Ｒ２）…… 式２
そして、ＣＰＵ３０は、例えば、メモリ４０に格納された第２サーミスタの抵抗Ｒｔｈ２と温度Ｔとの関係を示すセンサ特性テーブルから第２セルＣＬ２のセル温度ＴＣ２を検出する（ステップＳ２６）。
【００３６】
続いて、ＣＰＵ３０は、第３セルＣＬ３のセル温度ＴＣ３を検出するために、セル温度ＴＣ２の場合と同様に、第３スイッチＳＷ３のみをオンし、第３スイッチＳＷ３をオンした状態で第３電圧Ｖ３を電圧検出回路２０から取得する（ステップＳ３２）。この時の取得電圧値をＶＭ２３とすると、取得電圧値ＶＭ２３は第３分圧抵抗Ｒ３の分圧電圧（電圧降下）ＶＲ３に相当する。すなわち、取得電圧値ＶＭ２３は、第３セル電圧ＶＣ３を、第２サーミスタＴｈ２の抵抗Ｒｔｈ２、第３サーミスタＴｈ３の抵抗Ｒｔｈ３および第３分圧抵抗Ｒ３とで分圧した際の、第３分圧抵抗Ｒ３の分圧電圧ＶＲ３に相当する値となる。そして、ＣＰＵ３０は、第３サーミスタの抵抗Ｒｔｈ３を、式２と同様な下式３によって算出する（ステップＳ３４）。
【００３７】
Ｒｔｈ３＝サーミスタの電圧降下Ｖｔ３／サーミスタ電流Ｉｔ３
＝（ＶＭ１３−（Ｒｔｈ２＊ＶＭ２３／Ｒ３＋ＶＭ２３））／（ＶＭ２３／Ｒ３）…… 式３
そして、ＣＰＵ３０は、例えば、メモリ４０に格納された第３サーミスタの抵抗Ｒｔｈ３と温度Ｔとの関係を示すセンサ特性テーブルから第３セルＣＬ３のセル温度ＴＣ３を検出する（ステップＳ３６）。
【００３８】
３．実施形態の効果
上記したように、本実施形態においては、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３と分圧抵抗Ｒ１〜Ｒ３との直列回路ＳＣ１〜ＳＣ３が、第１ライン（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）と第２ライン（Ｌ０，Ｌ１，Ｌ３）とに接続されるとともに、セルＣＬ１〜〜ＣＬ３と並列に接続される。また、サーミスタＴｈ１〜Ｔｈ３が、各セルの近傍の第１ライン（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）上において、直列回路ＳＣ１〜ＳＣ３と第１ラインとの接続点Ｎｄ１〜Ｎｄ３と、各セルの正極との間に設けられる。
言いかえれば、直列回路ＳＣ１〜ＳＣ３は、初段の電圧検出ラインＬ１とグラウンドＧＮＤとの間、および各電圧検出ライン間（Ｌ１−Ｌ２，Ｌ２−Ｌ３）においてセルＣＬ１〜ＣＬ３と並列に接続される。また、サーミスタＴｈ１〜Ｔｈ３が、各セルの近傍の各電圧検出ライン上において、各直列回路ＳＣ１〜ＳＣ３と各電圧検出ラインとの接続点と、各セルの正極との間に接続される。
このような、直列回路ＳＣ１〜ＳＣ３とサーミスタＴｈ１〜Ｔｈ３との配置によって、単に電圧検出回路２０による電圧検出に基づいて、電池セルＣＬ１〜ＣＬ３のセル温度ＴＣ１〜ＴＣ３およびセル電圧ＶＣ１〜ＶＣ３の検出を行うことができる。したがって、セルＣＬのセル温度ＴＣおよびセル電圧ＶＣを検出するために個別の配線および回路を設ける必要がなく、セルＣＬのセル温度およびセル電圧の検出、すなわち、セル状態検出に係る構成を簡易化することができる。それは、セル状態検出装置１０の低コスト化につながる。
【００３９】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４０】
（１）上記実施形態では、組電池として３つのセル（単位電池）ＣＬ１〜ＣＬ３を直列接続してなる構成のものを例示したが、セルの接続段数は三段に限定されるものでなく四段、五段あるいはそれ以上であってもよい。あるいは、セルの接続段数は一段であってもよい、すなわち、電池は組電池に限られない。
【００４１】
（２）上記実施形態では、温度検出回路をＣＰＵ３０で構成する例を示したがこれに限られない。温度検出回路は例えば、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって構成してもよい。また、上記実施形態では電圧検出回路２０と温度検出回路３０とを個別に構成する例を示したが、これに限られず、電圧検出回路が温度検出回路を兼ねる構成としてもよい。例えば、電圧検出回路と温度検出回路とを一つのＡＳＩＣで構成してもよい。その際、ＡＳＩＣは、電池の他の制御を兼ねるものであってもよい。
【００４２】
（３）上記実施形態では、サーミスタの抵抗Ｒｔｈからセル温度ＴＣを検出する際にセンサ特性テーブルを参照する例を示したが、これに限られない。例えば、サーミスタの抵抗Ｒｔｈと温度Ｔとの関係を示す式からセル温度ＴＣを算出するようにしてもよい。また、センサ（温度センサ）としてサーミスタに限られない。センサとしては、センサの抵抗値と電池セル温度とに所定の相関関係を有するセンサであればよい。
【符号の説明】
【００４３】
１…電池モジュール
１０…セル状態検出装置
２０…電圧検出回路
３０…ＣＰＵ（温度検出回路）
Ｌ１〜Ｌ３…電圧検出ライン
ＳＣ１〜ＳＣ３…直列回路
Ｒ１〜Ｒ３…分圧抵抗
ＳＷ１〜ＳＷ３…スイッチ
Ｔｈ１〜Ｔｈ３…サーミスタ（温度センサ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一個の電池セルを有する電池に対して各電池セルの状態を検出する電池セル状態検出装置であって、
電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路と各電池セルの正極とを接続する第１ラインと、
前記電圧検出回路と各電池セルの負極とを接続する第２ラインと、
スイッチと分圧抵抗との直列回路であって、前記第１ラインと前記第２ラインとに接続されるとともに、前記電池セルと並列に接続される少なくとも一個の直列回路と、
前記電池セルの近傍の前記第１ライン上において、前記直列回路と前記第１ラインとの接続点と、前記電池セルの正極との間に設けられる少なくとも一個のセンサと、
前記各電池セルの温度を検出する際に、前記各直列回路のスイッチをオフさせて温度を検出する検出電池セルのセル電圧を前記電圧検出回路から取得し、前記検出電池セルに対応する直列回路のスイッチをオンさせて、前記分圧抵抗による電圧降下である分圧電圧を前記電圧検出回路から取得し、前記セル電圧および前記分圧電圧に基づいて前記検出電池セルのセル温度を検出する温度検出回路と、
を備える電池セル状態検出装置。
【請求項２】
前記温度検出回路は、前記セル温度を検出する際に、前記電池セルに対応する前記センサの電圧降下と前記センサに流れるセンサ電流とを算出し、前記電圧降下と前記センサ電流とから前記センサの抵抗値を算出する、請求項１に記載の電池セル状態検出装置。
【請求項３】
前記センサの抵抗値と前記セル温度との関係を示すセンサ特性テーブルを格納するメモリを備え、
前記温度検出回路は、前記センサ特性テーブルを参照して、前記セル温度を検出する、請求項２に記載の電池セル状態検出装置。
【請求項４】
前記センサは温度センサである、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電池セル状態検出装置。
【請求項５】
少なくとも一個の電池セルと、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電池セル状態検出装置と、
を備えた電池モジュール。
【請求項６】
少なくとも一個の電池セルと、
前記少なくとも一個の電池セルを有する電池に対して、各電池セルの状態を検出する電池セル状態検出装置とを備えた電池モジュールであって、
前記電池セル状態検出装置は、
電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路と各電池セルの正極とを接続する第１ラインと、
前記電圧検出回路と各電池セルの負極とを接続する第２ラインと、
スイッチと分圧抵抗との直列回路であって、前記第１ラインと前記第２ラインとに接続されるとともに、前記電池セルと並列に接続される少なくとも一個の直列回路と、
前記電池セルの近傍の前記第１ライン上において、前記直列回路と前記第１ラインとの接続点と、前記電池セルの正極との間に設けられる少なくとも一個のセンサと、
前記各電池セルの温度を検出する際に、前記各直列回路のスイッチをオフさせて温度を検出する検出電池セルのセル電圧を前記電圧検出回路から取得し、前記検出電池セルに対応する直列回路のスイッチをオンさせて、前記分圧抵抗による電圧降下である分圧電圧を前記電圧検出回路から取得し、前記セル電圧および前記分圧電圧に基づいて前記検出電池セルのセル温度を検出する温度検出回路とを含む、電池モジュール。
【請求項７】
少なくとも一個の電池セルを有する電池に対して、前記電池セルの状態を検出する電池セルの状態検出方法であって、
前記電池は、電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路と電池セルの正極とを接続する第１ラインと、前記電圧検出回路と電池セルの負極とを接続する第２ラインと、スイッチと分圧抵抗との直列回路であって、前記第１ラインと前記第２ラインとに接続されるとともに、前記電池セルと並列に接続される直列回路と、前記電池セルの近傍の前記第１ライン上において、前記直列回路と前記第１ラインとの接続点と、前記電池セルの正極との間に設けられるセンサとを備え、該電池セルの状態検出方法は、
前記直列回路のスイッチをオフさせて前記電圧検出回路によって前記電池セルのセル電圧を取得するセル電圧取得ステップと、
前記直列回路のスイッチをオンさせて、前記分圧抵抗による電圧降下である分圧電圧を前記電圧検出回路によって取得する分圧取得ステップと、
前記セル電圧および前記分圧電圧に基づいて前記センサの電圧降下と前記センサに流れるセンサ電流とを算出し、前記電圧降下と前記センサ電流とから前記センサの抵抗値を算出する算出ステップと、
前記センサの抵抗値と前記電池セルのセル温度との関係を示すセンサ特性テーブルを参照して、前記電池セルのセル温度を検出するセル温度検出ステップと、
を含む、電池セルの状態検出方法。
【請求項１】
少なくとも一個の電池セルを有する電池に対して各電池セルの状態を検出する電池セル状態検出装置であって、
電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路と各電池セルの正極とを接続する第１ラインと、
前記電圧検出回路と各電池セルの負極とを接続する第２ラインと、
スイッチと分圧抵抗との直列回路であって、前記第１ラインと前記第２ラインとに接続されるとともに、前記電池セルと並列に接続される少なくとも一個の直列回路と、
前記電池セルの近傍の前記第１ライン上において、前記直列回路と前記第１ラインとの接続点と、前記電池セルの正極との間に設けられる少なくとも一個のセンサと、
前記各電池セルの温度を検出する際に、前記各直列回路のスイッチをオフさせて温度を検出する検出電池セルのセル電圧を前記電圧検出回路から取得し、前記検出電池セルに対応する直列回路のスイッチをオンさせて、前記分圧抵抗による電圧降下である分圧電圧を前記電圧検出回路から取得し、前記セル電圧および前記分圧電圧に基づいて前記検出電池セルのセル温度を検出する温度検出回路と、
を備える電池セル状態検出装置。
【請求項２】
前記温度検出回路は、前記セル温度を検出する際に、前記電池セルに対応する前記センサの電圧降下と前記センサに流れるセンサ電流とを算出し、前記電圧降下と前記センサ電流とから前記センサの抵抗値を算出する、請求項１に記載の電池セル状態検出装置。
【請求項３】
前記センサの抵抗値と前記セル温度との関係を示すセンサ特性テーブルを格納するメモリを備え、
前記温度検出回路は、前記センサ特性テーブルを参照して、前記セル温度を検出する、請求項２に記載の電池セル状態検出装置。
【請求項４】
前記センサは温度センサである、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電池セル状態検出装置。
【請求項５】
少なくとも一個の電池セルと、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電池セル状態検出装置と、
を備えた電池モジュール。
【請求項６】
少なくとも一個の電池セルと、
前記少なくとも一個の電池セルを有する電池に対して、各電池セルの状態を検出する電池セル状態検出装置とを備えた電池モジュールであって、
前記電池セル状態検出装置は、
電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路と各電池セルの正極とを接続する第１ラインと、
前記電圧検出回路と各電池セルの負極とを接続する第２ラインと、
スイッチと分圧抵抗との直列回路であって、前記第１ラインと前記第２ラインとに接続されるとともに、前記電池セルと並列に接続される少なくとも一個の直列回路と、
前記電池セルの近傍の前記第１ライン上において、前記直列回路と前記第１ラインとの接続点と、前記電池セルの正極との間に設けられる少なくとも一個のセンサと、
前記各電池セルの温度を検出する際に、前記各直列回路のスイッチをオフさせて温度を検出する検出電池セルのセル電圧を前記電圧検出回路から取得し、前記検出電池セルに対応する直列回路のスイッチをオンさせて、前記分圧抵抗による電圧降下である分圧電圧を前記電圧検出回路から取得し、前記セル電圧および前記分圧電圧に基づいて前記検出電池セルのセル温度を検出する温度検出回路とを含む、電池モジュール。
【請求項７】
少なくとも一個の電池セルを有する電池に対して、前記電池セルの状態を検出する電池セルの状態検出方法であって、
前記電池は、電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路と電池セルの正極とを接続する第１ラインと、前記電圧検出回路と電池セルの負極とを接続する第２ラインと、スイッチと分圧抵抗との直列回路であって、前記第１ラインと前記第２ラインとに接続されるとともに、前記電池セルと並列に接続される直列回路と、前記電池セルの近傍の前記第１ライン上において、前記直列回路と前記第１ラインとの接続点と、前記電池セルの正極との間に設けられるセンサとを備え、該電池セルの状態検出方法は、
前記直列回路のスイッチをオフさせて前記電圧検出回路によって前記電池セルのセル電圧を取得するセル電圧取得ステップと、
前記直列回路のスイッチをオンさせて、前記分圧抵抗による電圧降下である分圧電圧を前記電圧検出回路によって取得する分圧取得ステップと、
前記セル電圧および前記分圧電圧に基づいて前記センサの電圧降下と前記センサに流れるセンサ電流とを算出し、前記電圧降下と前記センサ電流とから前記センサの抵抗値を算出する算出ステップと、
前記センサの抵抗値と前記電池セルのセル温度との関係を示すセンサ特性テーブルを参照して、前記電池セルのセル温度を検出するセル温度検出ステップと、
を含む、電池セルの状態検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−６８５３３（Ｐ２０１３−６８５３３Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０７５３４（Ｐ２０１１−２０７５３４）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（５０７１５１５２６）株式会社ＧＳユアサ (375)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（５０７１５１５２６）株式会社ＧＳユアサ (375)
【Ｆターム（参考）】
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