JP5932488B2 - 電圧監視モジュール及び電圧監視システム - Google Patents

Description

本発明は電圧監視モジュール及び電圧監視システムに関し、例えば組電池の電圧監視モジュール及び電圧監視システムに関する。

近年、ハイブリッドカーや電気自動車の普及が進み、電力から動力を得るために電池を搭載した車両が増えている。このような車両では、高電圧を得るために、多数の電池セルが直列接続されて構成された組電池が一般的に用いられる。組電池の電池セルの電圧は、ガソリン車のガソリンと同様に、車両の使用状況に応じて上下する。そのため、電池セルの状態をモニタリングするために、電圧を監視するシステムが必須である。

電池セルの電圧を監視する電圧監視モジュールが既に提案されている（特許文献１）。この電圧監視モジュールでは、断線発生時に保護ダイオードに流れる電流によって生じる電圧降下を利用して、断線を検出する機能を有する。このような一般的な電圧監視モジュールでは、直列接続された電池セルのそれぞれと電圧監視モジュールとの間の断線を、電池セルごとに逐次検査する。電圧監視モジュールの構成及び断線検出方法については、後に詳述する。

特開２００９−２５７９２３号公報

上述のような電圧監視モジュールでは、直列接続された電池セルのそれぞれと電圧監視モジュールとの間の断線を、電池セルごとに逐次検査する。そのため、断線検出動作を電池セルの個数分だけ繰り返す必要がある。そのため、直列接続される電池セルの個数が多い場合には、断線検出に要する時間が延伸してしまい、電池セルの電圧測定頻度が減少してしまう。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

一実施の形態では、電圧監視モジュールは、直列接続されたｍ（ｍは２以上の整数）個の電池セルの高電位側端子と接続されるｍ個の入力端子と、前記ｍ個の電池セルのうちで最下位の電池セルの低電位側端子の電圧が入力されるグランド端子と、隣接する２個の前記入力端子間に接続され、高電位側から数えてｋ番目（ｋは２以上ｍ以下の整数）の前記入力端子の電圧が高電位側から数えて（ｋ−１）番目の前記入力端子の電圧よりも大きくなった場合に電流を流し、所定の電圧降下を発生させる（ｍ−１）個の電圧制御回路と、前記ｍ個の電池セルの高電位側端子と前記ｍ個の入力端子のそれぞれの間の断線を検出する断線検出回路と、を備え、前記断線検出回路は、前記ｍ個の入力端子と前記グランド端子との間に挿入され、前記ｍ個の入力端子のそれぞれと前記グランド端子との間に流れるｍ本の電流の流れを制御する活性化回路と、第１の端子が高電位側から数えて２番目からｍ番目の前記入力端子のそれぞれと接続され、第２の端子から信号を出力し、制御端子が高電位側から数えて１番目から（ｍ−１）番目の前記入力端子のそれぞれと接続され、前記制御端子に印加される電圧が所定の値よりも小さい場合にオンとなる（ｍ−１）個の第１のスイッチと、前記（ｍ−１）個の第１のスイッチの前記第２の端子のそれぞれと接続される記憶部と、を備える。

一実施の形態によれば、短時間で断線検出を行うことができる電圧監視モジュール及び電圧監視システムを提供することができる。

電気自動車などに電源を供給する組電池の出力電圧を監視する電圧監視システムＶＭＳの構成を示すブロック図である。 電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎ及びセルモニタ部ＣＭＵの接続関係を示す電圧監視システムＶＭＳの要部のブロック図である。 電圧監視モジュールＶＭＭ１の構成を示すブロック図である。 断線Ｂ１が発生していない場合の断線検出動作における電圧監視モジュール５００の電流の流れを示す回路図である。 断線Ｂ１が発生している場合の断線検出動作における電圧監視モジュール５００の電流の流れを示す回路図である。 実施の形態１にかかる電圧監視モジュール１００の要部の構成を示す回路図である。 電圧監視モジュール１００の断線検出動作を示すフローチャートである。 断線Ｂ１が発生している状態で断線検出回路１０がオンとなった場合の電圧監視モジュール１００の電流の流れを示す回路図である。 断線Ｂ１が発生している状態で断線検出回路１０がオンとなった場合の電圧監視モジュール１００の断線検出動作を示すタイミングチャートである。 断線Ｂ１が発生していない状態で断線検出回路１０がオンとなった場合の電圧監視モジュール１００の電流の流れを示す回路図である。 断線Ｂ１が発生していない状態で断線検出回路１０がオンとなった場合の電圧監視モジュール１００の断線検出動作を示すタイミングチャートである。 実施の形態１にかかる電圧監視モジュール１００の断線検出動作時間を模式的に示す図である。 一般的な電圧監視モジュール５００の断線検出動作時間を模式的に示す図である。 実施の形態２にかかる電圧監視モジュール２００の要部の構成を示す回路図である。 電圧監視モジュール２００の断線検出動作を示すフローチャートである。 断線Ｂｍが発生している状態で断線検出回路２０がオンとなった場合の電圧監視モジュール２００の電流の流れを示す回路図である。 断線Ｂｍが発生している状態で断線検出回路２０がオンとなった場合の電圧監視モジュール２００の断線検出動作を示すタイミングチャートである。 断線Ｂｍが発生していない状態で断線検出回路２０がオンとなった場合の電圧監視モジュール２００の電流の流れを示す回路図である。 断線Ｂｍが発生していない状態で断線検出回路２０がオンとなった場合の電圧監視モジュール２００の断線検出動作を示すタイミングチャートである。 実施の形態３にかかる電圧監視モジュール３００の要部の構成を示す回路図である。 電圧監視モジュール３００の自己診断動作を示すフローチャートである。 断線検出回路にリーク故障Ｌ１が発生している場合の電圧監視モジュール３００の回路図である。 実施の形態４にかかる電圧監視モジュール４００の要部の構成を示す回路図である。 電圧監視モジュール４００の自己診断動作を示すフローチャートである。 断線検出回路４０にオープン故障ＯＰが発生している場合の電圧監視モジュール４００の回路図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。

まず、実施の形態を理解するための前提として、電気自動車などに電源を供給する組電池の出力電圧を監視する電圧監視システムについて説明する。まず、図１を参照して、電気自動車などに電源を供給する組電池の出力電圧を監視する電圧監視システムＶＭＳの構成の概要について説明する。図１は、電気自動車などに電源を供給する組電池の出力電圧を監視する電圧監視システムＶＭＳの構成を示すブロック図である。電圧監視システムＶＭＳは、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎ（ｎは、２以上の整数）、絶縁素子ＩＮＳ１及びＩＮＳ２、セルモニタ部（Cell Monitoring Unit）ＣＭＵ及び電池管理部（Battery Management Unit）ＢＭＵを有する。セルモニタ部ＣＭＵ及び電池管理部ＢＭＵは、例えばマイクロコンピュータ（以下、ＭＣＵ：Micro Computing Unit）で構成される。

電圧監視システムＶＭＳは、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎにより、組電池ａｓｓｙの電圧を監視する。組電池ａｓｓｙは、直列接続されたｎ個の電池モジュールＥＭ１〜ＥＭｎを有する。電池モジュールＥＭ１〜ＥＭｎのそれぞれは、直列接続されたｍ個（ｍは、２以上の整数）の電池セルを有する。すなわち、組電池ａｓｓｙでは、（ｍ×ｎ）個の電池セルが直列に接続される。これにより、組電池ａｓｓｙは高い出力電圧を得ることができる。

セルモニタ部ＣＭＵは、絶縁素子ＩＮＳ２を介して電圧監視モジュールＶＭＭｎの通信入力端子と接続され、絶縁素子ＩＮＳ１を介して電圧監視モジュールＶＭＭ１の通信出力端子と接続される。絶縁素子ＩＮＳ１及びＩＮＳ２は、例えばフォトカプラなどが用いられ、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎとセルモニタ部ＣＭＵとを電気的に分離する。これにより、故障などの際に組電池ａｓｓｙからセルモニタ部ＣＭＵへ高電圧が印加されることによる、セルモニタ部ＣＭＵの破損を防止することができる。

セルモニタ部ＣＭＵは電池管理部ＢＭＵと更に接続される。セルモニタ部ＣＭＵは、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎによる電圧監視結果から各電池セルの出力電圧を算出し、電池管理部ＢＭＵに通知する。また、セルモニタ部ＣＭＵは、電池管理部ＢＭＵからの指令に応じ、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの動作を制御する。電池管理部ＢＭＵは、エンジンコントロール部（Engine Control Unit）ＥＣＵと更に接続される。電池管理部ＢＭＵは、セルモニタ部ＣＭＵから通知された各電池セルの出力電圧及びエンジンコントロール部ＥＣＵからの指令に応じて、電圧監視システムＶＭＳの動作を制御する。また、電池管理部ＢＭＵは、電圧監視システムＶＭＳや組電池ａｓｓｙの状態に関する情報などを、エンジンコントロール部ＥＣＵへ通知する。セルモニタ部ＣＭＵ及び電池管理部ＢＭＵの動作については、後述の電圧監視システムＶＭＳの動作の説明において詳述する。

次いで、図２を参照して、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎ及びセルモニタ部ＣＭＵの接続関係について説明する。図２は、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎ及びセルモニタ部ＣＭＵの接続関係を示す電圧監視システムＶＭＳの要部のブロック図である。電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎは、それぞれ電池モジュールＥＭ１〜ＥＭｎと接続され、電池モジュールＥＭ１〜ＥＭｎから受ける電圧を監視する。電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎはデイジーチェーンとして構成され、電圧監視モジュールＶＭＭ２〜ＶＭＭｎの通信回路の出力が、それぞれ電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭ（ｎ−１）の通信回路の入力と接続される。

セルモニタ部ＣＭＵは、絶縁素子ＩＮＳ２を介して、電圧監視モジュールＶＭＭｎに制御信号を出力する。なお、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭ（ｎ−１）に対する制御信号は、デイジーチェーン構成を利用して、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭ（ｎ−１）に伝達される。これにより、セルモニタ部ＣＭＵは、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの動作を制御する。電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎは、セルモニタ部ＣＭＵからの制御信号に応じ、絶縁素子ＩＮＳ１を介して、監視結果をセルモニタ部ＣＭＵへ出力する。なお、電圧監視モジュールＶＭＭ２〜ＶＭＭｎからの監視結果は、デイジーチェーン構成を利用して、セルモニタ部ＣＭＵに伝達される。

次いで、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎのそれぞれの構成について説明する。なお、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎは、それぞれ同様の構成を有する。よって、代表例として、電圧監視モジュールＶＭＭ１の構成について、図３を参照して説明する。図３は、電圧監視モジュールＶＭＭ１の構成を示すブロック図である。電圧監視モジュールＶＭＭ１は、電源回路ＶＭＭ＿Ｓ、通信回路ＶＭＭ＿Ｃ、電圧測定回路ＶＭＣ、セルバランス回路ＣＢ１〜ＣＢｍ（ｍは２以上の整数）、電源端子ＶＣＣ、入力端子Ｖ＿１〜Ｖ＿（ｍ＋１）、セルバランス入力端子ＶＢ１〜ＶＢｍ、通信入力端子Ｔｉｎ及び通信出力端子Ｔｏｕｔを有する。

電池モジュールＥＭ１は、高電圧側から順に、電池セルＥＣ１〜ＥＣｍが直列接続されている。電圧監視モジュールＶＭＭ１は、電源端子ＶＣＣが電池セルＥＣ１の高電圧側と接続される。電池セルＥＣｍの低電圧側は、入力端子Ｖ＿（ｍ＋１）と接続される。入力端子の電圧は、電圧監視モジュールＶＭＭ１内で分岐され、電圧測定回路ＶＭＣ及び通信回路ＶＭＭ＿Ｃにグランド電圧として供給される。これにより、電圧監視モジュールＶＭＭ１には、電池モジュールＥＭ１の出力電圧が電源電圧として供給される。電源回路ＶＭＭ＿Ｓは、電源端子ＶＣＣを介して、電池セルＥＣ１からの電源供給を受ける。電源回路ＶＭＭ＿Ｓは、通信回路ＶＭＭ＿Ｃ及び電圧測定回路ＶＭＣに電源を供給する。

電圧測定回路ＶＭＣは、選択回路ＶＭＣ＿ＳＥＬ、Ａ／Ｄコンバータ（Analog to Digital Converter：ＡＤＣ）ＶＭＣ＿ＡＤＣ、レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧ及び制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮを有する。選択回路ＶＭＣ＿ＳＥＬは、スイッチＳＷａ＿１〜ＳＷａ＿ｍ及びＳＷｂ＿１〜ＳＷｂ＿ｍを有する。スイッチＳＷａ＿１〜ＳＷａ＿ｍ及びＳＷｂ＿１〜ＳＷｂ＿ｍは、制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮからの制御信号によりオン／オフする。ｊを１〜ｍの整数とすると、電池セルＥＣｊの電圧を測定する場合には、スイッチＳＷａ＿ｊ及びＳＷｂ＿ｊが同時にオンとなる。これにより、電池セルＥＣｊの高電位側端子からの電圧が、入力端子Ｖ＿ｊを介して、高電位側電圧ＶＨとしてＡ／ＤコンバータＶＭＣ＿ＡＤＣに供給される。同様に、電池セルＥＣｊの低電位側端子からの電圧が、入力端子Ｖ＿（ｊ＋１）を介して、低電位側電圧ＶＬとしてＡ／ＤコンバータＶＭＣ＿ＡＤＣに供給される。

Ａ／ＤコンバータＶＭＣ＿ＡＤＣは、高電位側電圧ＶＨと低電位側電圧ＶＬの値をデジタル値である電圧値に変換する。そして、デジタル値である電圧値をレジスタＶＭＣ＿ＲＥＧに出力する。レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧは、Ａ／ＤコンバータＶＭＣ＿ＡＤＣから出力された電圧値を記憶する。制御回路は、スイッチＳＷａ＿１〜ＳＷａ＿ｍ及びＳＷｂ＿１〜ＳＷｂ＿ｍを順にオンにする動作を、所定の時間（例えば１０ｍｓｅｃ）ごとに繰り返す。これにより、レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧには、所定の時間ごとに、入力端子Ｖ＿ｊ及びＶ＿（ｊ＋１）に供給される電圧の値が上書きされる。

通信回路ＶＭＭ＿Ｃは、通信入力端子Ｔｉｎを介して、セルモニタ部ＣＭＵからの指令及び他の電圧監視モジュールＶＭＭ２〜ＶＭＭｎからの出力を受ける。そして、通信回路ＶＭＭ＿Ｃは、セルモニタ部ＣＭＵからの指令を、制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮに転送する。なお、通信回路ＶＭＭ＿Ｃは、電圧監視モジュールＶＭＭ２〜ＶＭＭｎからの出力を、セルモニタ部ＣＭＵにそのまま転送する。

セルバランス回路ＣＢｊと外付け抵抗Ｒ＿ｊとは、セルバランス入力端子ＶＢｊを介して、それぞれ入力端子Ｖ＿ｊと入力端子Ｖ＿（ｊ＋１）との間に接続される。セルバランス回路ＣＢｊがオンとなることにより、入力端子Ｖ＿ｊと入力端子Ｖ＿（ｊ＋１）との間が導通する。制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮがセルバランス回路ＣＢ１〜ＣＢｍのオン／オフを制御することにより、電池セルＥＣ１〜ＥＣｍのそれぞれを選択的に放電させる。

続いて、図１を参照して、電圧監視システムＶＭＳの動作について説明する。まず、電池セルの出力電圧監視動作について説明する。電圧監視システムＶＭＳは、セルモニタ部ＣＭＵからの電圧監視動作開始指令に応じ、電池セルの出力電圧監視動作を開始する。例えば、エンジンコントロール部ＥＣＵは電気自動車のパワーオンを検出し、電池管理部ＢＭＵへ電圧監視システムＶＭＳの起動指令を発する。電池管理部ＢＭＵは、電圧監視システムＶＭＳの起動指令に応じ、セルモニタ部ＣＭＵに電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの起動指令を発する。セルモニタ部ＣＭＵは、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの起動指令に応じ、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎへ電圧監視動作開始指令を発する。

図３を参照して、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの動作について説明する。 電圧監視動作開始指令を受けた電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎはそれぞれ同様の動作を行うので、以下では、電圧監視モジュールＶＭＭ１の動作を代表例として説明する。電圧監視モジュールＶＭＭ１は、セルモニタ部ＣＭＵからの電圧監視動作開始指令に応じ、電圧監視動作を開始する。具体的には、通信回路ＶＭＭ＿Ｃは、セルモニタ部ＣＭＵからの電圧監視動作開始指令を、電圧測定回路ＶＭＣの制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮに転送する。制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、電圧監視動作開始指令に応じ、スイッチＳＷａ＿ｊ及びＳＷｂ＿ｊをオンにする。これにより、入力端子Ｖ＿ｊ及びＶ＿（ｊ＋１）は、それぞれＡ／ＤコンバータＶＭＣ＿ＡＤＣと接続される。Ａ／ＤコンバータＶＭＣ＿ＡＤＣは、接続された入力端子Ｖ＿ｊ及びＶ＿（ｊ＋１）に供給される電圧の大きさを、デジタル値である電圧値に変換し、電圧値をレジスタＶＭＣ＿ＲＥＧに書き込む。

この例では、制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、所定の時間内にスイッチＳＷａ＿１〜ＳＷａ＿ｍ及びＳＷｂ＿１〜ＳＷｂ＿ｍを順にオンにする。すなわち、所定時間内に、ｍ回のスイッチング動作を繰り返す。所定の時間は、例えば１０ｍｓｅｃである。この場合、電圧監視モジュールＶＭＭ１は、所定の時間（１０ｍｓｅｃ）ごとに、入力端子Ｖ＿ｊ及びＶ＿（ｊ＋１）のそれぞれに供給される電圧の値を測定し、レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧに逐次上書きすることとなる。電圧監視モジュールＶＭＭ１は、セルモニタ部ＣＭＵからの指令がない限り、上述の電圧監視動作を継続して行う。

電気自動車の制御を行うために電池セルの出力電圧の値を参照する場合には、セルモニタ部ＣＭＵは、電池管理部ＢＭＵからの指令に応じ、電圧値出力指令を電圧監視モジュールＶＭＭ１に発する。電圧監視モジュールＶＭＭ１は、電圧値出力指令に応じ、指定された入力端子の電圧値を、セルモニタ部ＣＭＵに出力する。具体的には、通信回路ＶＭＭ＿Ｃは、セルモニタ部ＣＭＵからの電圧値出力指令を、電圧測定回路ＶＭＣの制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮに転送する。制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、電圧値出力指令に応じ、レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧに出力指令を発する。この際、制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧに対し、いずれの入力端子の電圧値を出力するかを指定する。レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧは、制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮからの出力指令に応じ、出力指令を受けた時点における指定された入力端子の電圧値を、通信回路ＶＭＭ＿Ｃを介して、セルモニタ部ＣＭＵに出力する。

セルモニタ部ＣＭＵは、電圧監視モジュールＶＭＭ１から受け取った入力端子Ｖ＿ｊ及びＶ＿（ｊ＋１）の電圧値から、電池セルＥＣｊの出力電圧を算出する。例えば、セルモニタ部ＣＭＵは、入力端子Ｖ＿１と入力端子Ｖ＿２との間の電圧の差から、電池セルＥＣ１の出力電圧を算出することができる。その後、セルモニタ部ＣＭＵは、電池管理部ＢＭＵの求めに応じて、算出した電池セルの出力電圧を、電池管理部ＢＭＵに通知する。

なお、電気自動車がパワーオフとなる場合には、エンジンコントロール部ＥＣＵは電気自動車のパワーオフを検出し、電池管理部ＢＭＵへ電圧監視システムＶＭＳの停止指令を発する。電池管理部ＢＭＵは、電圧監視システムＶＭＳの停止指令に応じ、セルモニタ部ＣＭＵに電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの停止指令を発する。セルモニタ部ＣＭＵは、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの停止指令に応じ、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎへ電圧監視動作停止指令を発する。電圧監視モジュールＶＭＭ１は、セルモニタ部ＣＭＵからの電圧監視動作停止指令に応じ、電圧監視動作を停止する。具体的には、通信回路ＶＭＭ＿Ｃは、セルモニタ部ＣＭＵからの電圧監視動作停止指令を、電圧測定回路ＶＭＣの制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮに転送する。制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、電圧監視動作停止指令に応じ、スイッチＳＷａ＿１〜ＳＷａ＿ｍ及びＳＷｂ＿１〜ＳＷｂ＿ｍを全てオフにする。これにより、電圧監視動作が停止する。

以上では、電池セルの電圧監視動作について説明した。しかし、電圧監視システムＶＭＳは、例えば電気自動車などに搭載されるので、電気自動車の使用状況などに応じた動作を行う必要がある。よって、以下では、電気自動車の使用状況に応じた電圧監視システムＶＭＳの動作を説明する。

電気自動車を継続的に使用するためには、電気スタンドなどにおいて組電池ａｓｓｙの充電を行う必要がある。組電池ａｓｓｙを充電する場合は、エンジンコントロール部ＥＣＵが、例えば充電プラグの接続などの運転者の操作を検知し、組電池ａｓｓｙを充電するための充電指令を電池管理部ＢＭＵに発する。電池管理部ＢＭＵは、エンジンコントロール部ＥＣＵからの充電指令に応じ、リレーＲＥＬ１及びＲＥＬ２を開ける。これにより、組電池ａｓｓｙとインバータＩＮＶとは、電気的に切断される。この状態で、例えば充電プラグを介して組電池ａｓｓｙに外部充電電圧ＣＨＡＲＧＥが供給されることにより、組電池ａｓｓｙが充電される。

一般に、電池セルなどの二次電池が過充電又は過放電されると、電池セルの寿命が短くなることが知られている。また、組電池ａｓｓｙのように複数の電池セルが直列接続された構成では、電池セルの製造ばらつきなどにより、同様の充放電動作を行わせても電圧のばらつきなどが生じる。このようなばらつきが生じたまま、組電池ａｓｓｙの充放電動作を繰り返すと、特定の電池セルのみの劣化、過充電又は過放電が発生する。その結果、組電池ａｓｓｙ全体の短寿命化及び故障発生の原因となる。このため、直列接続された電池セルを用いる場合には、各電池セルの電圧のバランス（いわゆるセルバランス）を維持する必要がある。

以下では、電気スタンドなどにおける充電時の電圧監視システムＶＭＳの電池セルの動作について説明する。なお、電池セルの出力電圧監視動作及び電池セルの出力電圧の算出方法については、上述と同様であるので、適宜説明を省略する。

まず、電池管理部ＢＭＵは、エンジンコントロール部ＥＣＵからの充電指令に応じ、セルモニタ部ＣＭＵに出力電圧測定指令を発する。セルモニタ部ＣＭＵは、電池管理部ＢＭＵからの出力電圧測定指令に応じ、組電池ａｓｓｙを構成する全ての電池セルの出力電圧を算出し、電池管理部ＢＭＵに通知する。電池管理部ＢＭＵは、組電池ａｓｓｙの中で最も出力電圧が低い電池セルを特定する。ここでは、説明を簡略化するため、電池モジュールＥＭ１の電池セルＥＣ１が、組電池ａｓｓｙの中で最も出力電圧が低い電池セルであるとする。

その後、電池管理部ＢＭＵは、セルバランス動作指令をセルモニタ部ＣＭＵに発する。セルモニタ部ＣＭＵは、セルバランス動作指令に応じて、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎに放電指令を発する。以下では、電圧監視モジュールＶＭＭ１の動作を代表例として説明する。電圧監視モジュールＶＭＭ１では、電圧測定回路ＶＭＣの制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮが、通信回路ＶＭＭ＿Ｃを介して、放電指令を受ける。制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、放電指令に応じ、セルバランス回路ＣＢ２〜ＣＢｍをオンにする。これにより、電池セルＥＣ２〜ＥＣｍが放電される。

セルモニタ部ＣＭＵは、放電中の電池セルＥＣ２〜ＥＣｍの出力電圧値を逐次算出する。そして、各電池セルの出力電圧が電池セルＥＣ１の出力電圧まで降下した場合に、該当する電池セルの放電動作を停止させる放電停止指令を発する。以下では、放電により、電池セルＥＣ２の出力電圧が電池セルＥＣ１の出力電圧まで降下した場合について説明する。まず、セルモニタ部ＣＭＵは、電池セルＥＣ２の出力電圧が電池セルＥＣ１の出力電圧まで降下したことを検出する。そして、電圧監視モジュールＶＭＭ１に電池セルＥＣ２の放電停止指令を発する。

電圧監視モジュールＶＭＭ１の制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、通信回路ＶＭＭ＿Ｃを介して、電池セルＥＣ２の放電停止指令を受ける。制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、電池セルＥＣ２の放電停止指令に応じて、セルバランス回路ＣＢ２をオフにする。これにより、電池セルＥＣ２の放電は停止し、電池セルＥＣ２の出力電圧は電池セルＥＣ１の出力電圧と同じになる。セルモニタ部ＣＭＵが同様の動作を行うことにより、電池モジュールＥＭ１の電池セルＥＣ３〜ＥＣｍ及び電池モジュールＥＭ２〜ＥＭｎの各電池セルの出力電圧も、電池セルＥＣ１の出力電圧と同じになる。これにより、電池モジュールＥＭ２〜ＥＭｎの各電池セルの出力電圧が均一化され、セルモニタ部ＣＭＵはセルバランス動作を終了する。セルモニタ部ＣＭＵは、セルバランス動作終了を、電池管理部ＢＭＵに通知する。

電池管理部ＢＭＵは、セルバランス動作終了の通知に応じ、充電プラグと接続される受電部（不図示）に、充電開始の指令を発する。これにより、組電池ａｓｓｙに外部充電電圧ＣＨＡＲＧＥが供給され、組電池ａｓｓｙの充電が開始する。

セルモニタ部ＣＭＵは、充電中の各電池セルの出力電圧を監視する。そして、いずれかの電池セルの出力電圧が充電上限電圧に到達したならば、過充電警報を電池管理部ＢＭＵに通知する。電池管理部ＢＭＵは、過充電警報の通知に応じ、受電部に充電停止の指令を発する。これにより、外部充電電圧ＣＨＡＲＧＥの供給が遮断され、充電は停止する。充電上限電圧は、電池セルの過充電の発生を確実に防止するため、過充電時の電圧レベルから十分なマージンを有する、過充電時の閾値電圧レベルよりも小さい電圧値を設定することが望ましい。

なお、電池モジュールＥＭ１〜ＥＭｎの各電池セルの充電特性には、ばらつきがある。このため、充電後の各電池セルの電圧値には、ばらつきが生じる。よって、各電池セルの電圧値のばらつきを把握するため、セルモニタ部ＣＭＵは各電池セルの出力電圧を測定する。そして、各電池セルの出力電圧のばらつきが、規定範囲内に収まっているか否かを判定する。そして、判定結果を電池管理部ＢＭＵに通知する。

各電池セルの出力電圧のばらつきが規定範囲内に収まっていない場合には、電池管理部ＢＭＵは、セルバランス動作の開始をセルモニタ部ＣＭＵに指令する。そしてセルバランス動作終了後、電池管理部ＢＭＵは、充電開始を受電部に指令する。一方、各電池セルの出力電圧のばらつきが規定範囲内に収まっている場合には、電池管理部ＢＭＵは、エンジンコントロール部ＥＣＵに充電完了を通知する。エンジンコントロール部ＥＣＵは、運転席に設けられた表示装置などに、組電池ａｓｓｙの充電が完了したことを表示する。以上のように、電圧監視システムＶＭＳが電池セルの出力電圧を監視することにより、過充電を防止し、かつ良好なセルバランスを維持した状態で、組電池ａｓｓｙをフル充電状態まで充電することができる。

次いで、電気自動車を加速させる場合について説明する。電気自動車を加速させる場合には、エンジンコントロール部ＥＣＵが、例えばアクセルペダルの踏みこみなどの運転者の操作を検知して、電気自動車を加速させるための加速指令をインバータＩＮＶ及び電池管理部ＢＭＵに発する。インバータＩＮＶは、エンジンコントロール部ＥＣＵからの加速指令に応じ、動作モードが直流→交流変換モードに切り替わる。電池管理部ＢＭＵは、エンジンコントロール部ＥＣＵからの加速指令に応じ、リレーＲＥＬ１及びＲＥＬ２を閉じる。これにより、組電池ａｓｓｙからインバータＩＮＶに直流電圧が供給される。インバータＩＮＶは、直流電圧を交流電圧に変換し、モータジェネレータＭＧに供給する。モータジェネレータＭＧは、交流電圧の供給を受けることにより、駆動力を発生させる。モータジェネレータＭＧで発生した駆動力が、ドライブシャフトなどを介して駆動輪に伝達されることにより、電気自動車は加速する。

電気自動車が加速する場合には、電池セルに蓄えられた電力が消費され、電池セルの出力電圧は降下してゆく。従って、電池セルの過放電を防止する措置が必要である。そのため、電圧監視システムＶＭＳは、走行時の各電池セルの出力電圧を常時監視する。そして、例えばいずれかの電池セルの電圧が警告レベル電圧を下回った場合には、セルモニタ部ＣＭＵは電池管理部ＢＭＵに電圧降下警報を発する。電池管理部ＢＭＵは、電圧降下警報に応じて、組電池ａｓｓｙの充電残量低下警報をエンジンコントロール部ＥＣＵに発する。エンジンコントロール部ＥＣＵは、運転席に設けられた表示装置などに、組電池ａｓｓｙの充電残量低下警報を表示し、運転者に電池セルの過放電が生じる恐れがあることを報知する。これにより、電圧監視システムＶＭＳは、走行停止などの過放電防止措置を取ることを、運転者に促すことができる。

なお、組電池ａｓｓｙの充電残量低下警報が放置され、その後も走行が続けられた場合には、電池セルの出力電圧はさらに低下する。よって、電池セルの過放電を防止するため、各電池セルの放電を停止する必要がある。例えばいずれかの電池セルの電圧が緊急停止レベル電圧を下回った場合には、セルモニタ部ＣＭＵは電池管理部ＢＭＵに緊急停止警報を発する。緊急停止レベル電圧は、電池セルの過放電の発生を確実に防止するため、過放電時の電圧レベルから十分なマージンを有する、過放電の閾値電圧レベルよりも大きい電圧値を設定することが望ましい。

電池管理部ＢＭＵは、セルモニタ部ＣＭＵからの緊急停止警報に応じ、緊急停止動作を発動する。具体的には、電池管理部ＢＭＵは、リレーＲＥＬ１及びＲＥＬ２を開け、組電池ａｓｓｙからインバータＩＮＶへの電源供給を遮断する。これにより、電池セルの出力電圧降下が停止する。また、電池管理部ＢＭＵは、エンジンコントロール部ＥＣＵに、緊急停止動作の実行を通知する。エンジンコントロール部ＥＣＵは、運転席に設けられた表示装置などに、緊急停止動作が発動されたことを表示する。これにより、電池セルの過放電の発生を確実に防止することができる。

次いで、電気自動車を減速させる場合について説明する。電気自動車を減速させる場合には、エンジンコントロール部ＥＣＵが、例えばブレーキペダルの踏みこみなどの運転者の操作を検知し、電気自動車を減速させるための減速指令をインバータＩＮＶ及び電池管理部ＢＭＵに発する。インバータＩＮＶは、エンジンコントロール部ＥＣＵからの減速指令に応じ、動作モードが交流→直流変換モードに切り替わる。電池管理部ＢＭＵは、エンジンコントロール部ＥＣＵからの減速指令に応じ、リレーＲＥＬ１及びＲＥＬ２を閉じる。モータジェネレータＭＧは、ドライブシャフトなどを介して伝達されるタイヤの回転力により、発電を行う。発電により生じる回転抵抗は、ドライブシャフトなどを介して、制動力として駆動輪に伝達される。これにより、電気自動車は減速する。この制動手法は、一般に回生ブレーキ動作と称される。回生ブレーキ動作により生じた交流電圧は、インバータＩＮＶに供給される。インバータＩＮＶは、モータジェネレータＭＧからの交流電圧を直流電圧に変換し、組電池ａｓｓｙに供給する。これにより、組電池ａｓｓｙは、回生ブレーキ動作で回収された電圧により充電される。

回生ブレーキ動作時には組電池ａｓｓｙが充電されるので、各電池セルの出力電圧は上昇する。よって、電池セルの過充電を防止する措置が必要である。そのため、電圧監視システムＶＭＳは、走行時の各電池セルの出力電圧を常時監視する。セルモニタ部ＣＭＵは、回生ブレーキ動作開始時の各電池セルの出力電圧が充電上限電圧以下であるか否かを判定する。充電上限電圧よりも大きな出力電圧を有する電池セルが存在する場合には、セルモニタ部ＣＭＵは過充電警報を電池管理部ＢＭＵに発する。電池管理部ＢＭＵは、過充電警報に応じてリレーＲＥＬ１及びＲＥＬ２を開け、組電池ａｓｓｙが充電されることを防止する。

また、回生ブレーキ動作による充電中においても、セルモニタ部ＣＭＵは、電池セルの出力電圧の監視を継続する。そして、出力電圧が充電上限電圧に到達した電池セルが発見された場合には、セルモニタ部ＣＭＵは過充電警報を電池管理部ＢＭＵに発する。電池管理部ＢＭＵは、過充電警報に応じてリレーＲＥＬ１及びＲＥＬ２を開け、組電池ａｓｓｙが充電されることを防止する。これにより、組電池ａｓｓｙの過充電を防止できる。

上述では、電池セルの電圧が正常に検出できることを前提として、電圧監視システムＶＭＳの動作を説明したが、実際には電池セルの出力電圧を正常に検出できない場合が有る。例えば、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎと組電池ａｓｓｙとの間の配線が断線してしまうと、断線箇所の電圧が異常降下又は異常上昇してしまい、セルモニタ部ＣＭＵは正常な電圧算出ができなくなる。このような断線が発生した場合には、電圧監視システムＶＭＳの目的である電池セルの出力電圧の監視ができなくなるため、断線故障を検出することが求められる。

そのため、セルモニタ部ＣＭＵには、出力電圧の値の適正範囲が予め記憶されている。算出した電池セルの出力電圧値が適正範囲から逸脱している場合には、セルモニタ部ＣＭＵは断線故障が発生したものと判定する。そして、セルモニタ部ＣＭＵは、断線故障の発生を電池管理部ＢＭＵに通知する。電池管理部ＢＭＵは、断線故障発生の通知に応じ、リレーＲＥＬ１及びＲＥＬ２開けて、インバータＩＮＶと組電池ａｓｓｙの接続を切断する。これにより、システムに更なる障害が発生することを防止する。また、電池管理部ＢＭＵは、断線故障の発生をエンジンコントロール部ＥＣＵに通知する。エンジンコントロール部ＥＣＵは、運転席に設けられた表示装置などに断線故障の発生を表示し、運転者に故障発生を報知する。以上のように、電圧監視システムＶＭＳは、断線故障の発生を検出することも可能である。

なお、電圧監視システムＶＭＳの構成及び動作は例示に過ぎない。従って、例えば、セルモニタ部ＣＭＵ及び電池管理部ＢＭＵは、１つの回路ブロックに統合することが可能である。また、セルモニタ部ＣＭＵと電池管理部ＢＭＵが分担する機能の全部又は一部を相互に代替することが可能である。さらに、セルモニタ部ＣＭＵ、電池管理部ＢＭＵ及びエンジンコントロール部ＥＣＵは、１つの回路ブロックに統合することが可能である。また、エンジンコントロール部ＥＣＵは、セルモニタ部ＣＭＵ及び電池管理部ＢＭＵの機能の全部又は一部を代替することが可能である。

上述の断線による問題を回避するため、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎでは、断線の発生の有無を検出する機能が求められる。ここで、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの変形例である電圧監視モジュール５００の断線検出動作について説明する。

以下、電圧監視モジュール５００の断線検出動作を、電池セルＥＣ１の高電位側端子と入力端子Ｖ＿１との間に断線Ｂ１が発生している場合と、断線Ｂ１が発生していない場合と、に分けて説明する。初めに、電池セルＥＣ１の高電位側端子と入力端子Ｖ＿１との間で断線が発生していない場合について説明する。図４は、断線が発生していない場合の断線検出動作における電圧監視モジュール５００の電流の流れを示す回路図である。電圧監視モジュール５００は、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの変形例であり、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎに保護ダイオードＤ１〜Ｄｍ、断線検出用の電流源５０１及び５０２、スイッチＳＷ５１及びＳＷ５２を追加した構成を有する。図４の電圧測定回路ＶＭＣ５は、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの電圧測定回路ＶＭＣに相当する。なお、図４では、説明の簡略化のため、電圧監視モジュール５００の構成及び動作を理解するために必要な構成を表示している。具体的には、図４では電源回路ＶＭＭ＿Ｓを省略し、入力端子Ｖ＿１〜Ｖ＿３、保護ダイオードＤ１及びＤ２、セルバランス入力端子ＶＢ１及びＶＢ２に関わる回路素子、回路ブロックのみを表示している。また、制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮから選択回路ＶＭＣ＿ＳＥＬ及びセルバランス回路への制御信号の表示を省略している。

まず、制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、スイッチＳＷ５１及びＳＷ５２、選択回路ＶＭＣ＿ＳＥＬのスイッチＳＷａ＿１及びＳＷｂ＿１をオンにし、その他のスイッチをオフにする。電池セルＥＣ１の高電位側端子と入力端子Ｖ＿１との間には、断線Ｂ１が発生していないので、入力端子Ｖ＿１の電圧は入力端子Ｖ＿２よりも高い。よって、Ａ／ＤコンバータＶＭＣ＿ＡＤＣの高電位側電圧ＶＨ（入力端子Ｖ１の電圧）は、低電位側電圧ＶＬよりも高くなる（入力端子Ｖ２の電圧）。ＶＨ＞ＶＬならば電池セルＥＣ１の電圧を正しく検出できているので、この場合は、断線は発生していないものとして判定できる。

続いて、電池セルＥＣ１の高電位側端子と入力端子Ｖ＿１との間で断線Ｂ１が発生している場合について説明する。図５は、断線が発生している場合の断線検出動作における電圧監視モジュール５００の電流の流れを示す回路図である。なお、図５は、図４と同様に簡略化されている。

電池セルＥＣ１の高電位側端子と入力端子Ｖ＿１との間には、断線Ｂ１が発生している。そのため、入力端子Ｖ＿１の電圧が、入力端子Ｖ＿２よりも低下してしまう。すると、保護ダイオードＤ１に電流が流れ始める。この際、保護ダイオードＤ１では、電圧降下ＶＦが生じる。よって、Ａ／ＤコンバータＶＭＣ＿ＡＤＣの高電位側電圧ＶＨ（入力端子Ｖ１の電圧）は、入力端子Ｖ＿２の電圧から電圧降下ＶＦを減じた電圧となる。そのため、断線が無い場合と比べて、高電位側電圧ＶＨと低電位側電圧ＶＬとの間の大小関係が逆転する（ＶＨ＜ＶＬ）。この場合は、電池セルＥＣ１の電圧を正しく検出できず、断線Ｂ１が生じているものとして判定できる。

電圧監視モジュール５００は、以上のように、断線Ｂ１を検出することが可能である。同様に、選択回路ＶＭＣ＿ＳＥＬのスイッチＳＷａ＿２及びＳＷｂ＿２をオンにし、その他のスイッチをオフにすることで、電池セルＥＣ２の高電位側端子と入力端子Ｖ＿２との間の断線Ｂ２の有無を検出することができる。つまり、オンにするスイッチを順次変えることで、電池セルＥＣ１〜ＥＣｍと入力端子Ｖ＿１〜Ｖ＿ｍとの間の断線Ｂ１〜Ｂｍの有無を、それぞれ検出することができる。

つまり、電圧監視モジュール５００では、断線Ｂ１〜Ｂｍの有無を全て判定しようとすると、ｍ回スイッチを切り替えて、ｍ回の検出動作を行う必要がある。このため、断線検出に多大な時間を要する。そのため、断線検出動作と電池セルの電圧測定とを繰り返し行う場合などは、断線動作検出のために、電池セルの電圧測定が行えない期間が長くなってしまう。

実施の形態１
以下、実施の形態１にかかる電圧監視モジュール１００について説明する。電圧監視モジュール１００は、図１〜３に示す電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎのそれぞれに相当する。図６は、実施の形態１にかかる電圧監視モジュール１００の要部の構成を示す回路図である。電圧監視モジュール１００では、電圧測定回路ＶＭＣ１が電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの電圧測定回路ＶＭＣに相当する。なお、図６では、説明の簡略化のため、電圧監視モジュール１００の構成及び動作を理解するために必要な構成を表示している。

電圧監視モジュール１００は、図３に示す電圧監視モジュールＶＭＭ１と比べ、電圧測定回路ＶＭＣ１に保護ダイオードＤ１〜Ｄｍ及び断線検出回路１０が追加された構成を有する。なお、図６では、レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧ、通信回路ＶＭＭ＿Ｃ、制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮについては、表示を省略している。

図６では、説明の簡略化のため、保護ダイオードＤ１〜Ｄ３のみを表示している。保護ダイオードＤ１〜Ｄｍのアノードは、それぞれ入力端子Ｖ＿２〜Ｖ＿ｍ＋１と接続される。保護ダイオードＤ１〜Ｄｍのカソードは、それぞれ入力端子Ｖ＿１〜Ｖ＿ｍと接続される。これにより、入力端子Ｖ＿１〜Ｖ＿ｍに過電圧が印加された場合、保護ダイオードＤ１〜Ｄｍが降伏することで、電圧監視モジュール１００への過電圧の印加を防止する。

断線検出回路１０は、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿１〜Ｐ＿ｍ−１、抵抗Ｒａ＿１〜Ｒａ＿ｍ−１、検出制御回路１１、レジスタ１２、活性化回路１３を有する。図６では、説明の簡略化のため、ＮＭＯＳトランジスタＮ＿１及びＮ＿２、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿１及びＰ＿２、抵抗Ｒａ＿１及びＲａ＿２、検出制御回路１１、活性化回路１３、レジスタ１２のみを表示している。

ＰＭＯＳトランジスタＰ＿１〜Ｐ＿ｍ−１のソースは、それぞれ入力端子Ｖ＿２〜Ｖ＿ｍと接続される。ＰＭＯＳトランジスタＰ＿１〜Ｐ＿ｍ−１のドレインは、それぞれ抵抗Ｒａ＿１〜Ｒａ＿ｍ−１を介して、グランド端子ＶＳＳと接続される。また、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿１〜Ｐ＿ｍ−１のドレイン（ノードＯＵＴ＿１〜ＯＵＴ＿ｍ−１）は、レジスタ１２と接続される。ＰＭＯＳトランジスタＰ＿１〜Ｐ＿ｍ−１のゲートは、それぞれＮＭＯＳトランジスタＮ＿１〜Ｎ＿ｍ−１のドレインと接続される。以下、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿１〜Ｐ＿ｍ−１のゲートに印加される電圧をＶｇ＿１〜Ｖｇ＿ｍ−１とする。

活性化回路１３は、ＮＭＯＳトランジスタＮ＿１〜Ｎ＿ｍ−１、ＮＭＯＳトランジスタＮ＿a及びＮ＿ｂ、電流源１４を有する。ＮＭＯＳトランジスタＮ＿１〜Ｎ＿ｍ−１のドレインは、それぞれ入力端子Ｖ＿１〜Ｖ＿ｍ−１と接続される。ＮＭＯＳトランジスタＮ＿１〜Ｎ＿ｍ−１のソースは、それぞれグランド端子ＶＳＳと接続される。電流源１４は、電源回路ＶＭＭ１とＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｂのドレインとの間に接続され、電流Ｉを出力する。ＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｂのドレインは、ＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｂのゲート及びＮＭＯＳトランジスタＮ＿１〜Ｎ＿ｍ−１のゲートと接続される。ＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｂのソースは、グランド端子ＶＳＳと接続される。すなわち、ＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｂ及びＮＭＯＳトランジスタＮ＿１〜Ｎ＿ｍ−１は、カレントミラー回路を構成する。ＮＭＯＳトランジスタＮ＿ａのドレインは、ＮＭＯＳトランジスタＮ＿１〜Ｎ＿ｍ−１及びＮ＿ｂのゲートと接続される。ＮＭＯＳトランジスタＮ＿ａのソースは、グランド端子ＶＳＳと接続される。

検出制御回路１１は、制御信号Ｓ１により、活性化回路１３のオン／オフを制御する。ＮＭＯＳトランジスタＮ＿ａのゲートには、検出制御回路１１から制御信号Ｓ１が印加される。レジスタ１２は、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿１〜Ｐ＿ｍ−１と抵抗Ｒａ＿１〜Ｒａ＿ｍ−１との間のそれぞれの接続ノード（ノードＯＵＴ＿１〜ＯＵＴ＿ｍ−１）から出力される信号のレベルを記憶する。電圧監視モジュール１００のその他の構成は、図１〜３に示す電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎと同様であるので、説明を省略する。

なお、電圧監視モジュール１００と電池モジュールＥＣ１との間には、抵抗Ｒｆ１〜Ｒｆｍ、容量Ｃ１〜Ｃｍからなるフィルタ回路ＦＩＬが挿入される。

続いて、電圧監視モジュール１００の断線検出動作について説明する。図７は、電圧監視モジュール１００の断線検出動作を示すフローチャートである。まず、検出制御回路１１は、制御信号Ｓ１のレベルをハイからローに切り替える（図７のステップＳ１１）。これにより、活性化回路１３のＮＭＯＳトランジスタＮ＿１〜Ｎ＿ｍ−１がオンとなる（図７のステップＳ１２）。具体的には、制御信号Ｓ１がハイからローに切り替わることにより、ＮＭＯＳトランジスタＮ＿ａはオフとなる。そのため、ＮＭＯＳトランジスタＮ＿１〜Ｎ＿ｍ−１のゲートはハイとなり、ＮＭＯＳトランジスタＮ＿１〜Ｎ＿ｍ−１はオンとなる。

以下では、電圧監視モジュール１００の断線検出動作を、断線Ｂ１が発生している場合と、断線Ｂ１が発生していない場合と、に分けて説明する。初めに、電池セルＥＣ１の高電位側端子と入力端子Ｖ＿１との間で断線Ｂ１が発生した場合について説明する。図８は、断線Ｂ１が発生している状態で断線検出回路１０がオンとなった場合の電圧監視モジュール１００の電流の流れを示す回路図である。図９は、断線Ｂ１が発生している状態で断線検出回路１０がオンとなった場合の電圧監視モジュール１００の断線検出動作を示すタイミングチャートである。

電池セルＥＣ１の高電位側端子と入力端子Ｖ＿１との間には、断線Ｂ１が発生している。そのため、入力端子Ｖ＿１の電圧が、入力端子Ｖ＿２よりも低下してしまう。すると、保護ダイオードＤ１に電流が流れ始める。ＮＭＯＳトランジスタＮ＿１は、ＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｂとカレントミラーを構成しているので、保護ダイオードＤ１及びＮＭＯＳトランジスタＮ＿１には、電流Ｉが流れる。

このとき、保護ダイオードＤ１では、入力端子Ｖ＿２の電圧に対して、電圧降下ＶＦが生じる。つまり、保護ダイオードＤ１は、電圧制御回路として機能する。よって、入力端子Ｖ＿２の電圧をＶ２とすると、電圧（Ｖ２−ＶＦ）が、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿１のゲートに印加される。ここで、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿１の閾値電圧Ｖｔｈが、Ｖｔｈ＞（Ｖ２−ＶＦ）となるように、保護ダイオードＤ１及びＮＭＯＳトランジスタＮ＿１のオン抵抗が、予め設定される。これにより、断線Ｂ１が生じた場合には、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿１はオンとなり、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿１及び抵抗Ｒａ＿１に電流が流れる。よって、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿１と抵抗Ｒａ＿１との間の接続ノード（ノードＯＵＴ＿１）のレベルはハイとなる（図７のステップＳ１３）。従って、断線Ｂ１が発生している場合には、レジスタ１２にはハイ、すなわち「１」が書き込まれる（図７のステップＳ１４）。

続いて、電池セルＥＣ１の高電位側端子と入力端子Ｖ＿１との間で断線が発生していない場合について説明する。図１０は、断線Ｂ１が発生していない状態で断線検出回路１０がオンとなった場合の電圧監視モジュール１００の電流の流れを示す回路図である。図１１は、断線Ｂ１が発生していない状態で断線検出回路１０がオンとなった場合の電圧監視モジュール１００の断線検出動作を示すタイミングチャートである。

電池セルＥＣ１の高電位側端子と入力端子Ｖ＿１との間には、断線Ｂ１が発生していない。この場合、入力端子Ｖ＿１の電圧は入力端子Ｖ＿２よりも高いので、保護ダイオードＤ１には電流は流れない。ＮＭＯＳトランジスタＮ＿１はＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｂとカレントミラーを構成しているので、入力端子Ｖ＿１からＮＭＯＳトランジスタＮ＿１へ向けて、電流Ｉが流れる。

このとき、入力端子Ｖ＿１の電圧をＶ１とすると、電圧Ｖ１がＰＭＯＳトランジスタＰ＿１のゲートに印加される。ここで、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿１の閾値電圧Ｖｔｈが、Ｖｔｈ＜Ｖ１となるように、保護ダイオードＤ１及びＮＭＯＳトランジスタＮ＿１のオン抵抗が、予め設定される。これにより、断線Ｂ１が生じていない場合には、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿１はオフとなり、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿１及び抵抗Ｒａ＿１に電流は流れない。よって、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿１と抵抗Ｒａ＿１との間の接続ノード（ノードＯＵＴ＿１）のレベルはプルダウンされ、ローとなる（図７のステップＳ１３）。従って、断線Ｂ１が発生していない場合には、レジスタ１２にはロー、すなわち「０」が書き込まれる（図７のステップＳ１５）。

以上のように、電池セルＥＣ１の高電位側端子と入力端子Ｖ＿１との間の断線Ｂ１の発生の有無を、レジスタに書き込まれる値で判定することができる。

同様に、電池セルＥＣ２〜ＥＣｍ−１の高電位側端子と入力端子Ｖ＿２〜Ｖ＿ｍ−１との間の断線Ｂ２〜Ｂｍ−１が発生している場合には、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿２〜Ｐ＿ｍ−１と抵抗Ｒａ＿１〜Ｒａ＿ｍ−１との間の接続ノードのそれぞれのレベルがハイとなる。従って、断線Ｂ２〜Ｂｍ−１が発生している場合には、レジスタ１２にはハイ、すなわち「１」が書き込まれる。

断線Ｂ２〜Ｂｍ−１が発生していない場合には、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿２〜Ｐ＿ｍ−１と抵抗Ｒａ＿１〜Ｒａ＿ｍ−１との間の接続ノードのそれぞれのレベルがローとなる。従って、断線Ｂ２〜Ｂｍ−１が発生していない場合には、レジスタ１２にはロー、すなわち「０」が書き込まれる。

つまり、断線検出回路１０をオンにすることで、電池セルＥＣ１〜ＥＣｍ−１の高電位側端子と入力端子Ｖ＿１〜Ｖ＿ｍ−１との間の断線Ｂ１〜Ｂｍ−１の発生の有無を、同時に判定することが可能となる。

図１２Ａは、実施の形態１にかかる電圧監視モジュール１００の断線検出動作時間を模式的に示す図である。電圧監視モジュール１００では、電池セルＥＣ１〜ＥＣｍの電圧測定期間１１１に対し、断線検出動作期間１１２で断線Ｂ１〜Ｂｍ−１の有無を同時に判定する。そのため、電池セルＥＣ１〜ＥＣｍの電圧測定期間１１１に比べて、断線検出動作期間１１２を大幅に短縮することができる。

また、図１２Ｂは、上述の一般的な電圧監視モジュール５００の断線検出動作時間を模式的に示す図である。電圧監視モジュール５００は、電池セルＥＣ１〜ＥＣｍの電圧測定期間１１３に対し、断線検出動作期間１１４で断線Ｂ１〜Ｂｍの有無を順に判定する。そのため、電池セルＥＣ１〜ＥＣｍの電圧測定期間１１３と同程度の長さの断線検出動作期間１１４が必要となる。

よって、電圧監視モジュール１００は、断線検出動作期間１１２で断線Ｂ１〜Ｂｍ−１の有無を同時に判定するため、一般的な電圧監視モジュール５００に比べて、断線検出動作期間を大幅に削減することが可能となる。

実施の形態２
次に、実施の形態２にかかる電圧監視モジュール２００について説明する。電圧監視モジュール２００は、実施の形態１にかかる電圧監視モジュール１００の変形例である。図１３は、実施の形態２にかかる電圧監視モジュール２００の要部の構成を示す回路図である。電圧監視モジュール２００では、電圧測定回路ＶＭＣ２が電圧監視モジュール１００の電圧測定回路ＶＭＣ１に相当する。なお、図１３では、説明の簡略化のため、電圧監視モジュール２００の構成及び動作を理解するために必要な構成を表示している。具体的には、図１３では、入力端子Ｖ＿ｍ〜Ｖ＿ｍ＋１にかかわる回路素子、回路ブロックのみを表示している。

電圧監視モジュール２００は、電圧監視モジュールの断線検出回路１０を断線検出回路２０に置換した構成を有する。断線検出回路２０は、断線検出回路１０に、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿ｍ、Ｐｂ＿１及びＰｂ＿２、抵抗Ｒａ＿ｍ、インバータＩＮＶ１を追加し、活性化回路１３を活性化回路２３に置換した構成を有する。活性化回路２３は、活性化回路１３にＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｍを追加した構成を有する。

ＰＭＯＳトランジスタＰｂ＿１のソースは、入力端子Ｖ＿ｍと接続される。ＰＭＯＳトランジスタＰｂ＿１のドレインは、活性化回路２３のＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｍのドレインと接続される。ＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｍのソースは、グランド端子ＶＳＳと接続される。ＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｍのゲートは、活性化回路２３のＮＭＯＳトランジスタＮ＿ａのドレインと接続される。

ＰＭＯＳトランジスタＰｂ＿２のソースは、入力端子Ｖ＿ｍと接続される。ＰＭＯＳトランジスタＰｂ＿２のソースはグランド端子ＶＳＳと接続される。ＰＭＯＳトランジスタＰｂ＿１及びＰｂ＿２のゲートは、ＰＭＯＳトランジスタＰｂ＿２のソースと接続され、カレントミラーを構成する。

ＰＭＯＳトランジスタＰ＿ｍのソースは、入力端子Ｖ＿ｍと接続される。ＰＭＯＳトランジスタＰ＿ｍのドレインは、抵抗Ｒａ＿ｍを介して、グランド端子ＶＳＳと接続される。また、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿ｍのドレインは、インバータＩＮＶ１を介して、レジスタ１２と接続される。以下、インバータＩＮＶ１の出力電圧をＯＵＴ＿ｍとする。ＰＭＯＳトランジスタＰ＿ｍのゲートは、ＰＭＯＳトランジスタＰｂ＿２のドレインと接続される。以下、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿ｍのゲートに印加される電圧をＶｇ＿ｍとする。

断線検出回路２０のその他の構成は、断線検出回路１０と同様であるので、説明を省略する。

続いて、電圧監視モジュール２００の動作について説明する。図１４は、電圧監視モジュール２００の断線検出動作を示すフローチャートである。まず、制御回路２０は、ステップＳ１１と同様に、制御信号Ｓ１のレベルをハイからローに切り替える（図１４のステップＳ２１）。これにより、活性化回路２３のＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｍがオンとなる（図１４のステップＳ２２）。具体的には、制御信号Ｓ１がハイからローに切り替わることにより、ＮＭＯＳトランジスタＮ＿ａはオフとなる。そのため、ＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｍのゲートはハイとなり、ＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｍはオンとなる。

以下では、電圧監視モジュール２００の断線検出動作を、断線Ｂｍが発生している場合と、断線Ｂｍが発生していない場合と、に分けて説明する。初めに、電池セルＥＣｍの高電位側端子と入力端子Ｖ＿ｍとの間で断線が発生した場合について説明する。図１５は、断線Ｂｍが発生している状態で断線検出回路２０がオンとなった場合の電圧監視モジュール２００の電流の流れを示す回路図である。図１６は、断線Ｂｍが発生している状態で断線検出回路２０がオンとなった場合の電圧監視モジュール２００の断線検出動作を示すタイミングチャートである。

電池セルＥＣｍの高電位側端子と入力端子Ｖ＿ｍとの間には、断線Ｂｍが発生している。そのため、断線検出回路２０は、全体にわたって電池セルＥＣｍの低電位側端子、すなわち、グランド端子ＶＳＳと同電位となる。そのため、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿ｍと抵抗Ｒａ＿ｍとの間の接続ノードのレベルはローとなる（図１４のステップＳ２３）。よって、レジスタ１２には、インバータＩＮＶ１を介してハイ、すなわち「１」が書き込まれる。（図１４のステップＳ２４）

続いて、電池セルＥＣｍの高電位側端子と入力端子Ｖ＿ｍとの間で断線が発生していない場合について説明する。図１７は、断線が発生していない状態で断線検出回路２０がオンとなった場合の電圧監視モジュール２００の電流の流れを示す回路図である。図１８は、断線が発生していない状態で断線検出回路２０がオンとなった場合の電圧監視モジュール２００の断線検出動作を示すタイミングチャートである。

電池セルＥＣｍの高電位側端子と入力端子Ｖ＿ｍとの間には、断線Ｂｍが発生していない。この場合、入力端子Ｖ＿ｍの電圧は入力端子Ｖ＿ｍ＋１よりも高い。ＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｍはＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｂとカレントミラーを構成しているので、入力端子Ｖ＿ｍからＰＭＯＳトランジスタＰｂ＿２へ向けて、電流Ｉが流れる。

このとき、入力端子Ｖ＿ｍの電圧をＶｍとすると、電圧ＶｍがＰＭＯＳトランジスタＰ＿ｍのゲートに印加される。ここで、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿ｍの閾値電圧Ｖｔｈは、Ｖｔｈ＜Ｖｍである。これにより、断線Ｂｍが生じていない場合には、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿ｍはオンとなり、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿ｍ及び抵抗Ｒａ＿ｍに電流が流れる。よって、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿ｍと抵抗Ｒａ＿ｍとの間の接続ノードのレベルはハイとなる（図１４のステップＳ２３）。よって、レジスタ１２には、インバータＩＮＶ１を介してロー、すなわち「０」が書き込まれる（図１４のステップＳ２５）。

以上のように、電池セルＥＣｍの高電位側端子と入力端子Ｖ＿ｍとの間の断線Ｂｍの発生の有無を、レジスタ１２に書き込まれる値で判定することができる。

つまり、断線検出回路２０をオンにすることで、断線Ｂ１〜Ｂｍ−１だけでなく、電池セルＥＣｍの高電位側端子と入力端子Ｖ＿ｍとの間の断線Ｂｍの発生の有無を、同時に判定することが可能となる。

よって、電圧監視モジュール２００は、断線検出動作期間１１２で断線Ｂ１〜Ｂｍの有無を同時に判定するため、一般的な電圧監視モジュール５００に比べて、断線検出動作期間を大幅に削減することが可能となる。さらに、電圧監視モジュール２００は、断線Ｂｍの検出が可能であるので、電圧監視モジュール１００に比べてより広範囲の断線検出を行うことが可能である。

実施の形態３
次に、実施の形態３にかかる電圧監視モジュール３００について説明する。電圧監視モジュール３００は、実施の形態１にかかる電圧監視モジュール１００の変形例である。電圧監視モジュール３００は、電圧監視モジュール１００に比べて、断線検出回路の自己診断機能を有する点で相違する。

図１９は、実施の形態３にかかる電圧監視モジュール３００の要部の構成を示す回路図である。なお、図１９では、説明の簡略化のため、電圧監視モジュール３００の構成及び動作を理解するために必要な構成を表示している。具体的には、図１９では、入力端子Ｖ＿１〜Ｖ＿３にかかわる回路素子、回路ブロックのみを表示している。電圧監視モジュール３００では、電圧測定回路ＶＭＣ３が電圧監視モジュール１００の電圧測定回路ＶＭＣ１に相当する。

電圧監視モジュール３００は、電圧監視モジュールの断線検出回路１０を断線検出回路３０に置換した構成を有する。断線検出回路３０は、断線検出回路１０の検出制御回路１１及び活性化回路１３をそれぞれ検出制御回路３１及び活性化回路３３に置換した構成を有する。活性化回路３３は、スイッチＳＷ及び電流源１５を追加した構成を有する。

スイッチＳＷは、ＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｂのドレインと電流源１４及び１５との間に挿入される。スイッチＳＷは、検出制御回路３１からの制御信号Ｓ２に応じて、電流源１４又は１５を、ＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｂのドレインと接続する。電流源１５は、電流源１４と比べて、大きな値の電流を出力する。例えば、電流源１４の電流値は０．１ｍＡであり、電流源１５の電流値は１ｍＡである。以降では、電流源１４に流れる電流をＩ１とし、電流源１５に流れる電流をＩ２（Ｉ２＞Ｉ１）とする。

続いて、電圧監視モジュール３００の動作について説明する。電圧監視モジュール３００の電流源１４を用いて断線検出動作を行う。まず、検出制御回路３１は、制御信号Ｓ１のレベルをハイからローに切り替える。これにより、電圧監視モジュール１００と同様に、活性化回路３３のＮＭＯＳトランジスタＮ＿１〜Ｎ＿ｍ−１がオンになる。また、検出制御回路３１は、制御信号Ｓ２により、電流源１４をＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｂのドレインと接続する。この場合、電圧監視モジュール３００は、電圧監視モジュール１００と同様の断線検出動作を行う。すなわち、断線が検出された場合にはレジスタ１２にハイが入力され、断線が検出されない場合にはレジスタ１２にローが入力される。電圧監視モジュール２００の断線検出動作は、電圧監視モジュール１００と同様であるので説明を省略する。

電圧監視モジュール３００は、断線検出動作に加えて、断線検出回路３０の自己診断動作を行う。図２０は、電圧監視モジュール３００の自己診断動作を示すフローチャートである。具体的には、制御信号Ｓ１のレベルがロー、すなわち活性化回路３３のＮＭＯＳトランジスタＮ＿１〜Ｎ＿ｍ−１がオンの状態（図２０のステップＳ３１）で、検出制御回路３１は、制御信号Ｓ２により、電流源１５をＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｂのドレインと接続する（図２０のステップＳ３２）。検出制御回路３１は、例えば制御信号Ｓ２をＬＯＷからＨＩＧＨに切り替えることにより、電流源１５をＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｂのドレインと接続する。

電流源１５の電流値Ｉ２は、断線Ｂ１〜Ｂｍ−１が発生していない場合でも、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿１〜Ｐｍ−１をオンにすることができる値に設定されている。従って、断線検出回路３０に故障が無い限り、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿１〜Ｐｍ−１はオンとなり、レジスタ１２にはハイ、すなわち「１」が書き込まれる。

ところが、断線検出回路３０に故障が生じている場合には、レジスタ１２にロー、すなわち「０」が書き込まれる事態が生じる。図２１は、断線検出回路にリーク故障Ｌ１が発生している場合の電圧監視モジュール３００の回路図である。この場合、リーク故障Ｌ１により、抵抗Ｒａ＿１の両端子間が短絡し、レジスタ１２には、ＯＵＴ＿１としてローが入力されてしまう。すなわち、リーク故障Ｌ１が存在することにより、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿１がオンとなっても、レジスタ１２には、ＯＵＴ＿１としてローが入力されてしまう（図２０のステップＳ３３、Ｓ３４）。

この場合、断線検出動作において断線Ｂ１が存在し、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿１がオンとなっても、レジスタ１２にはＯＵＴ＿１としてローが入力される。その結果、リーク故障Ｌ１が存在する場合には、断線Ｂ１の存在を検出することができない。同様に、抵抗Ｒａ＿１の両端子間を短絡させるリーク故障Ｌ１〜Ｌｍ−１が存在する場合には、それぞれ断線Ｂ２〜Ｂｍ−１を検出することができない。

一方、レジスタ１２にローが入力されない場合には、リーク故障Ｌ１〜Ｌｍ−１が無く、断線検出回路３０は正常であると判定可能である（図２０のステップＳ３３、Ｓ３５）。

以上のように、自己診断動作において、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿１〜Ｐ＿ｍ−１が本来オンとなる電流を供給した場合に、レジスタ１２に入力する信号のレベルがローになるものが有るか否かを検出することで、リーク故障の有無を検出できる。

よって、電圧監視モジュール３００によれば、断線検出回路３０の故障発生の有無を更に検出することが可能となり、より優れた不具合検出能力を有する電圧監視モジュールを提供することができる。

実施の形態４
次に、実施の形態４にかかる電圧監視モジュール４００について説明する。電圧監視モジュール４００は、実施の形態２にかかる電圧監視モジュール２００の変形例である。電圧監視モジュール４００は、電圧監視モジュール２００に比べて、断線検出回路の自己診断機能を有する点で相違する。

図２２は、実施の形態４にかかる電圧監視モジュール４００の要部の構成を示す回路図である。なお、図２２では、説明の簡略化のため、電圧監視モジュール４００の構成及び動作を理解するために必要な構成を表示している。具体的には、図２２では、入力端子Ｖ＿ｍ〜Ｖ＿ｍ＋１、セルバランス入力端子ＶＢｍにかかわる回路素子、回路ブロックのみを表示している。電圧監視モジュール４００では、電圧測定回路ＶＭＣ４が電圧監視モジュール１００の電圧測定回路ＶＭＣ１に相当する。

電圧監視モジュール４００は、電圧監視モジュールの断線検出回路２０を断線検出回路４０に置換した構成を有する。断線検出回路４０は、断線検出回路２０の検出制御回路１１及び活性化回路２３を、それぞれ検出制御回路４１及び活性化回路４３に置換した構成を有する。

活性化回路４３は、活性化回路２３にスイッチＳＷ及び電流源１５を追加した構成を有する。スイッチＳＷは、実施の形態３にかかる活性化回路３３と同様に、ＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｂのドレインと電流源１４及び１５との間に挿入される。スイッチＳＷは、検出制御回路４１からの制御信号Ｓ２に応じて、電流源１４又は１５を、ＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｂのドレインと接続する。電流源１５は、実施の形態３にかかる活性化回路３３と同様に、電流源１４と比べて、大きな値の電流を出力する。例えば、電流源１４の電流値は０．１ｍＡであり、電流源１５の電流値は１ｍＡである。以降では、電流源１４に流れる電流をＩ１とし、電流源１５に流れる電流をＩ２（Ｉ２＞Ｉ１）とする。

続いて、電圧監視モジュール４００の動作について説明する。電圧監視モジュール４００の電流源１４を用いて断線検出動作を行う。まず、検出制御回路４１は、制御信号Ｓ１のレベルをハイからローに切り替える。これにより、電圧監視モジュール１００と同様に、活性化回路４３のＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｍがオンになる。また、検出制御回路４１は、制御信号Ｓ２により、電流源１４をＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｂのドレインと接続する。この場合、電圧監視モジュール４００は、電圧監視モジュール２００と同様の断線検出動作を行う。すなわち、断線が検出された場合にはレジスタ１２にハイが入力され、断線が検出されない場合にはレジスタ１２にローが入力される。電圧監視モジュール４００の断線検出動作は、電圧監視モジュール２００と同様であるので説明を省略する。

電圧監視モジュール４００は、断線検出動作に加えて、断線検出回路４０の自己診断動作を行う。断線検出回路４０の自己診断動作について、以下ではＰＭＯＳトランジスタＰｂ＿２のオープン故障ＯＰを例に説明する。図２３は、電圧監視モジュール４００の自己診断動作を示すフローチャートである。具体的には、制御信号Ｓ１のレベルがロー、すなわちＮＭＯＳトランジスタＮ＿１〜Ｎ＿ｍがオンの状態（図２３のステップＳ４１）で、検出制御回路４１は、制御信号Ｓ２により、電流源１５をＮＭＯＳトランジスタＮ＿ｂのドレインと接続する（図２３のステップＳ４２）。

電流源１５の電流値Ｉ２は、断線Ｂ１〜Ｂｍが発生していない場合でも、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿１〜Ｐｍをオンにすることができる値に設定されている。従って、断線検出回路４０に故障が無い限り、ＰＭＯＳトランジスタＰｍはオンとなり、レジスタ１２にはハイ、すなわち「１」が書き込まれる。

ところが、ＰＭＯＳトランジスタＰｂ＿２のオープン故障ＯＰが生じている場合には、レジスタ１２にロー、すなわち「０」が書き込まれる事態が生じる。図２４は、断線検出回路４０にオープン故障ＯＰが発生している場合の電圧監視モジュール４００の回路図である。この場合、ＰＭＯＳトランジスタＰｂ＿２のオープン故障ＯＰにより、ＰＭＯＳトランジスタＰ＿ｍのゲート電圧（Ｖｇ＿ｍ）がＬＯＷとなってしまい、レジスタ１２にはローが入力されてしまう。すなわち、ＰＭＯＳトランジスタＰｂ＿２のオープン故障ＯＰが存在することにより、レジスタ１２にはＯＵＴ＿ｍとしてローが入力されてしまう。

この場合、断線検出動作において断線Ｂｍが存在したとしても、ＰＭＯＳトランジスタＰｂ＿２のオープン故障ＯＰのために、レジスタ１２にはＯＵＴ＿ｍとしてローが入力される（図２３のステップＳ４３、Ｓ４４）。その結果、ＰＭＯＳトランジスタＰｂ＿２のオープン故障ＯＰが存在する場合には、断線Ｂｍの存在を検出することができない。

一方、レジスタ１２にローが入力されない場合には、ＰＭＯＳトランジスタＰｂ＿２のオープン故障ＯＰが無く、断線検出回路４０は正常であると判定可能である（図２３のステップＳ４３、Ｓ４５）。

以上のように、自己診断動作において、ＰＭＯＳトランジスタＰｂ＿２のオープン故障ＯＰの有無を更に検出することが可能となる。

よって、電圧監視モジュール４００によれば、断線検出回路４０において、リーク故障Ｌ１〜Ｌｍ−１のみならず、ＰＭＯＳトランジスタＰｂ＿２のオープン故障ＯＰを更に検出することが可能となり、より優れた故障検出能力を有する電圧監視モジュールを提供することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の断線検出回路ではＭＯＳトランジスタも用いる例について説明したが、適宜他のトランジスタを用いることも可能である。

また、検出制御回路の動作は、電圧監視モジュール外部のセルモニタ部ＣＭＵからの信号により制御することが可能である。例えば、セルモニタ部ＣＭＵは、検出制御回路に対して、電線検出動作及び自己診断動作の両方又は一方の実行を指令することが可能である。

また、電圧監視モジュールで断線が検出された場合には、断線検出結果を、セルモニタ部ＣＭＵを経由して、電池管理部ＢＭＵ及びエンジンコントロール部ＥＣＵに通知することが可能である。この際、断線により電池セルの電圧がモニタできなくなるので、電池管理部ＢＭＵ又はエンジンコントロール部ＥＣＵは、リレーＲＥＬ１及び２又はインバータＩＮＶを制御することにより、電池セルの充電を停止することも可能である。

上記の実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。

（付記１）直列接続されたｍ（ｍは２以上の整数）個の電池セルの高電位側端子と接続されるｍ個の入力端子と、前記ｍ個の電池セルのうちで最下位の電池セルの低電位側端子の電圧が入力されるグランド端子と、前記ｍ個の入力端子のうちで隣接する２個の前記入力端子間に接続され、高電位側から数えてｋ番目（ｋは２以上ｍ以下の整数）の前記入力端子の電圧が高電位側から数えて（ｋ−１）番目の前記入力端子の電圧よりも大きくなった場合に電流を流し、所定の電圧降下を発生させる（ｍ−１）個の電圧制御回路と、前記直列接続されたｍ個の電池セルの高電位側端子と前記ｍ個の入力端子のそれぞれの間の断線を検出する断線検出回路と、を備え、前記断線検出回路は、前記ｍ個の入力端子と前記グランド端子との間に挿入され、前記ｍ個の入力端子のそれぞれと前記グランド端子との間に流れるｍ本の電流の流れを制御する活性化回路と、第１の端子が高電位側から数えて２番目からｍ番目の前記入力端子のそれぞれと接続され、第２の端子から信号を出力し、制御端子が高電位側から数えて１番目から（ｍ−１）番目の前記入力端子のそれぞれと接続され、前記制御端子に印加される電圧が所定の値よりも小さい場合にオンとなる（ｍ−１）個の第１のスイッチと、前記ｍ個の第１のスイッチの前記第２の端子のそれぞれと接続される記憶部と、を備える、電圧監視モジュール。

（付記２）前記活性化回路は、前記ｍ個の入力端子のそれぞれと前記グランド端子との間に流れるｍ本の電流を一括して流し、又は遮断する、付記１に記載の電圧監視モジュール。

（付記３）前記電圧制御回路は、アノードが高電位側から数えてｋ番目の前記入力端子と接続され、カソードが高電位側から数えて（ｋ−１）番目の前記入力端子と接続されるダイオードである、付記１に記載の電圧監視モジュール。

（付記４）前記第１のスイッチは、前記第１の端子が高電位側から数えてｋ番目の前記入力端子のそれぞれと接続され、前記第２の端子が前記記憶部と接続され、前記制御端子に印加される電圧が閾値電圧よりも小さい場合に電流が流れるトランジスタである、付記１に記載の電圧監視モジュール。

（付記５）前記（ｍ−１）個の前記第１のスイッチのそれぞれと前記グランド端子との間に接続される（ｍ−１）個の第１の抵抗を更に備える、付記４に記載の電圧監視モジュール。

（付記６）前記第１のスイッチの前記第２の端子は、前記（ｍ−１）個の第１の抵抗のいずれかを介して前記グランド端子と接続される、付記５に記載の電圧監視モジュール。

（付記７）前記断線検出回路は、前記活性化回路の前記ｍ本の電流の流れの制御動作を制御する検出制御回路を更に備える、付記１に記載の電圧監視モジュール。

（付記８）前記活性化回路は、高電位側から数えて１番目から（ｍ−１）番目の前記入力端子のそれぞれと前記グランド端子との間に接続され、同論理でオン／オフする（ｍ−１）個の第２のスイッチを備える、付記７に記載の電圧監視モジュール。

（付記９）前記第２のスイッチは、一端が高電位側から数えて１番目から（ｍ−１）番目の前記入力端子のそれぞれと接続され、他端が前記グランド端子と接続され、制御端子に印加される電圧に応じて電流が流れるトランジスタである、付記８に記載の電圧監視モジュール。

（付記１０）前記活性化回路は、第１の電流源と、前記第１の電流源と縦列接続され、前記（ｍ−１）個の第２のスイッチを構成するトランジスタと同論理で動作する第１のトランジスタと、前記（ｍ−１）個の第２のスイッチを構成するトランジスタの前記制御端子及び前記第１のトランジスタの制御端子と、前記グランド端子と、の間に接続される第２のトランジスタと、を更に備える、付記９に記載の電圧監視モジュール。

（付記１１）前記検出制御回路は、前記活性化回路の前記ｍ本の電流の流れの制御動作を制御する第１の制御信号を前記活性化回路に出力する、付記１０に記載の電圧監視モジュール。

（付記１２）前記第１の制御信号は、前記第２のトランジスタの制御端子に印加される、付記１１に記載の電圧監視モジュール。

（付記１３）一端が高電位側から数えてｍ番目の前記入力端子と接続された第３のスイッチと、前記第３のスイッチの他端と前記グランド端子との間に接続された第２の抵抗と、一端が高電位側から数えてｍ番目の前記入力端子と接続された第３のトランジスタと、高電位側から数えてｍ番目の前記入力端子とグランド端子との間に接続される第４のトランジスタと、入力が前記第３のスイッチと前記第２の抵抗の間のノードと接続され、出力が前記記憶部と接続されるインバータと、を備え、前記活性化回路は、一端が前記第３のトランジスタの他端と前記第３及び第４のトランジスタの前記制御端子と接続され、他端が前記グランド端子と接続され、前記第２のスイッチと同論理でオン／オフする第４のスイッチを更に備える、付記１２に記載の電圧監視モジュール。

（付記１４）前記第４のスイッチは、一端が前記第３のトランジスタの他端と前記第３及び第４のトランジスタの前記制御端子と接続され、他端が前記グランド端子と接続され、制御端子が前記第１のトランジスタの前記制御端子と接続されるトランジスタである、付記１３に記載の電圧監視モジュール。

（付記１５）前記活性化回路は、第２の電流源と、前記検出制御回路からの第２の制御信号に応じて、前記第１のトランジスタに前記第１の電流源又は前記第２の電流源を接続する第５のスイッチと、を更に備える、付記１に記載の電圧監視モジュール。

（付記１６）前記第２の電流源は、前記第２の電流源が前記第１のトランジスタと接続されたときに、高電位側から数えて１番目から（ｍ−１）番目の前記電池セルの前記高電位側端子と高電位側から数えて１番目から（ｍ−１）番目の前記入力端子とのそれぞれの間に断線が無い場合に、前記第１のスイッチをオンにする電流を出力する、付記１５に記載の電圧監視モジュール。

（付記１７）前記検出制御回路は、前記第２のトランジスタをオフにした状態で、前記第２の電流源と前記第１のトランジスタとを接続し、前記断線検出回路は、前記（ｍ−１）個の第１のスイッチの前記第２の端子から前記記憶部に入力される信号の中でローのものが有る場合に、当該断線検出回路の故障を検出することを特徴とする、付記１６に記載の電圧監視モジュール。

（付記１８）前記活性化回路は、第２の電流源と、前記検出制御回路からの第２の制御信号に応じて、前記第１のトランジスタに前記第１の電流源又は前記第２の電流源を接続する第５のスイッチと、を更に備える、付記１３に記載の電圧監視モジュール。

（付記１９）前記第２の電流源は、前記第２の電流源が前記第１のトランジスタと接続されたときに、前記ｍ個の電池セルの前記高電位側端子と前記ｍ個の入力端子とのそれぞれの間に断線が無い場合に、前記第１のスイッチ及び前記第３のスイッチをオンにする電流を出力する、付記１８に記載の電圧監視モジュール。

（付記２０）前記検出制御回路は、前記第２のトランジスタをオフにした状態で、前記第２の電流源と前記第１のトランジスタとを接続し、前記断線検出回路は、前記（ｍ−１）個の第１のスイッチの前記第２の端子から前記記憶部に入力される信号と前記第３のスイッチと前記第２の抵抗の間のノードから前記インバータを介して前記記憶部に入力される信号との中で、ローのものが有る場合に、当該断線検出回路の故障を検出することを特徴とする、付記１９に記載の電圧監視モジュール。

（付記２１）付記１２に記載の電圧監視モジュールと、電圧監視モジュールを制御するセルモニタ部と、を備え、前記セルモニタ部は、前記検出制御回路に前記第２のトランジスタをオフにすることにより、高電位側から数えて１番目から（ｍ−１）番目の前記電池セルの前記高電位側端子と高電位側から数えて１番目から（ｍ−１）番目の前記入力端子とのそれぞれの間の断線の有無を検出させる、電圧監視システム。

（付記２２）付記１３に記載の電圧監視モジュールと、電圧監視モジュールを制御するセルモニタ部と、を備え、前記セルモニタ部は、前記検出制御回路に前記第２のトランジスタをオフにすることにより、前記ｍ個の電池セルの前記高電位側端子と前記ｍ個の入力端子とのそれぞれの間の断線の有無を検出させる、電圧監視システム。

（付記２３）付記１８に記載の電圧監視モジュールと、電圧監視モジュールを制御するセルモニタ部と、を備え、前記セルモニタ部は、前記検出制御回路に前記第２のトランジスタをオフにすることにより、前記ｍ個の電池セルの前記高電位側端子と前記ｍ個の入力端子とのそれぞれの間の断線の有無を検出させる、電圧監視システム。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

１０、２０、３０、４０ 断線検出回路
１１、３１、４１ 検出制御回路
１２ レジスタ
１３、３３、４３ 活性化回路
１４、１５ 電流源
１００、２００、３００、４００ 電圧監視モジュール
１１１、１１３ 電圧測定期間
１１２、１１４ 断線検出動作期間
５０１、５０２ 電流源
ａｓｓｙ 組電池
ＢＭＵ 電池管理部
ＣＢ１〜ＣＢｍ セルバランス回路
ＣＨＡＲＧＥ 外部充電電圧
ＣＭＵ セルモニタ部
Ｄ１〜Ｄｍ 保護ダイオード
ＥＣ１〜ＥＣｍ 電池セル
ＥＣＵ エンジンコントロール部
ＥＭ１〜ＥＭｎ 電池モジュール
ＩＮＳ１、ＩＮＳ２ 絶縁素子
ＩＮＶ、ＩＮＶ１ インバータ
ＭＧ モータジェネレータ
Ｎ＿１〜Ｎ＿ｍ、Ｎ＿ａ、Ｎ＿ｂ ＮＭＯＳトランジスタ
Ｐ＿１〜Ｐ＿ｍ、Ｐｂ＿１、Ｐｂ＿２ ＰＭＯＳトランジスタ
Ｒａ＿１〜Ｒａ＿ｍ 抵抗
ＲＥＬ１、ＲＥＬ２ リレー
Ｓ１、Ｓ２ 制御信号
ＳＷ、ＳＷ５１、ＳＷ５２ スイッチ
ＳＷａ＿１〜ＳＷａ＿ｍ、ＳＷｂ＿１〜ＳＷｂ＿ｍ スイッチ
Ｔｉｎ 通信入力端子
Ｔｏｕｔ 通信出力端子
Ｖ＿１〜Ｖ＿ｍ＋１ 入力端子
ＶＢ１〜ＶＢｍ セルバランス入力端子
ＶＣＣ 電源端子
ＶＦ 電圧降下
ＶＨ 高電位側電圧
ＶＬ 低電位側電圧
ＶＭＣ、ＶＭＣ１〜ＶＭＣ４ 電圧測定回路
ＶＭＣ＿ＡＤＣ Ａ／Ｄコンバータ
ＶＭＣ＿ＣＯＮ 制御回路
ＶＭＣ＿ＲＥＧ レジスタ
ＶＭＣ＿ＳＥＬ 選択回路
ＶＭＭ＿Ｃ 通信回路
ＶＭＭ＿Ｓ 電源回路
ＶＭＭ１〜ＶＭＭｎ 電圧監視モジュール
ＶＭＳ 電圧監視システム
ＶＳＳ グランド端子

Claims (18)

1. 直列接続されたｍ（ｍは２以上の整数）個の電池セルの高電位側端子と接続されるｍ個の入力端子と、
   前記ｍ個の電池セルのうちで最下位の電池セルの低電位側端子の電圧が入力されるグランド端子と、
   前記ｍ個の入力端子のうちで隣接する２個の前記入力端子間に接続され、高電位側から数えてｋ番目（ｋは２以上ｍ以下の整数）の前記入力端子の電圧が高電位側から数えて（ｋ−１）番目の前記入力端子の電圧よりも大きくなった場合に電流を流し、所定の電圧降下を発生させる（ｍ−１）個の電圧制御回路と、
   前記直列接続されたｍ個の電池セルの高電位側端子と前記ｍ個の入力端子のそれぞれの間の断線を検出する断線検出回路と、を備え、
   前記断線検出回路は、
   前記ｍ個の入力端子と前記グランド端子との間に挿入され、前記ｍ個の入力端子のそれぞれと前記グランド端子との間に流れるｍ本の電流の流れを制御する活性化回路と、
   第１の端子が高電位側から数えて２番目からｍ番目の前記入力端子のそれぞれと接続され、第２の端子から信号を出力し、制御端子が高電位側から数えて１番目から（ｍ−１）番目の前記入力端子のそれぞれと接続され、前記制御端子に印加される電圧が所定の値よりも小さい場合にオンとなる（ｍ−１）個の第１のスイッチと、
   前記（ｍ−１）個の第１のスイッチの前記第２の端子のそれぞれと接続される記憶部と、
   前記活性化回路の前記ｍ本の電流の流れの制御動作を制御する検出制御回路と、を備え、
   前記活性化回路は、高電位側から数えて１番目から（ｍ−１）番目の前記入力端子のそれぞれと前記グランド端子との間に接続され、同論理でオン／オフする（ｍ−１）個の第２のスイッチを備える、
   電圧監視モジュール。
2. 前記活性化回路は、前記ｍ個の入力端子のそれぞれと前記グランド端子との間に流れるｍ本の電流を一括して流し、又は遮断する、
   請求項１に記載の電圧監視モジュール。
3. 前記電圧制御回路は、アノードが高電位側から数えてｋ番目の前記入力端子と接続され、カソードが高電位側から数えて（ｋ−１）番目の前記入力端子と接続されるダイオードである、
   請求項１に記載の電圧監視モジュール。
4. 前記第１のスイッチは、前記第１の端子が高電位側から数えてｋ番目の前記入力端子のそれぞれと接続され、前記第２の端子が前記記憶部と接続され、前記制御端子に印加される電圧が閾値電圧よりも小さい場合に電流が流れるトランジスタである、
   請求項１に記載の電圧監視モジュール。
5. 前記断線検出回路は、前記（ｍ−１）個の前記第１のスイッチのそれぞれと前記グランド端子との間に接続される（ｍ−１）個の第１の抵抗を更に備える、
   請求項４に記載の電圧監視モジュール。
6. 前記第１のスイッチの前記第２の端子は、前記（ｍ−１）個の第１の抵抗のいずれかを介して前記グランド端子と接続される、
   請求項５に記載の電圧監視モジュール。
7. 前記第２のスイッチは、
   一端が高電位側から数えて１番目から（ｍ−１）番目の前記入力端子のそれぞれと接続され、他端が前記グランド端子と接続され、制御端子に印加される電圧に応じて電流が流れるトランジスタである、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電圧監視モジュール。
8. 前記活性化回路は、
   第１の電流源と、
   前記第１の電流源と縦列接続され、前記（ｍ−１）個の第２のスイッチを構成するトランジスタと同論理で動作する第１のトランジスタと、
   前記（ｍ−１）個の第２のスイッチを構成するトランジスタの前記制御端子及び前記第１のトランジスタの制御端子と、前記グランド端子と、の間に接続される第２のトランジスタと、を更に備える、
   請求項７に記載の電圧監視モジュール。
9. 前記検出制御回路は、前記活性化回路の前記ｍ本の電流の流れの制御動作を制御する第１の制御信号を前記活性化回路に出力する、
   請求項８に記載の電圧監視モジュール。
10. 前記第１の制御信号は、前記第２のトランジスタの制御端子に印加される、
    請求項９に記載の電圧監視モジュール。
11. 前記断線検出回路は、
    一端が高電位側から数えてｍ番目の前記入力端子と接続された第３のスイッチと、
    前記第３のスイッチの他端と前記グランド端子との間に接続された第２の抵抗と、
    一端が高電位側から数えてｍ番目の前記入力端子と接続された第３のトランジスタと、
    高電位側から数えてｍ番目の前記入力端子と前記グランド端子との間に接続される第４のトランジスタと、
    入力が前記第３のスイッチと前記第２の抵抗の間のノードと接続され、出力が前記記憶部と接続されるインバータと、を更に備え、
    前記活性化回路は、
    一端が前記第３のトランジスタの他端と前記第３及び第４のトランジスタの前記制御端子と接続され、他端が前記グランド端子と接続され、前記第２のスイッチと同論理でオン／オフする第４のスイッチを更に備える、
    請求項１０に記載の電圧監視モジュール。
12. 前記第４のスイッチは、一端が前記第３のトランジスタの他端と前記第３及び第４のトランジスタの前記制御端子と接続され、他端が前記グランド端子と接続され、制御端子が前記第１のトランジスタの前記制御端子と接続されるトランジスタである、
    請求項１１に記載の電圧監視モジュール。
13. 前記活性化回路は、
    第２の電流源と、
    前記検出制御回路からの第２の制御信号に応じて、前記第１のトランジスタに前記第１の電流源又は前記第２の電流源を接続する第５のスイッチと、を更に備える、
    請求項１２に記載の電圧監視モジュール。
14. 前記第２の電流源は、前記第２の電流源が前記第１のトランジスタと接続されたときに、高電位側から数えて１番目から（ｍ−１）番目の前記電池セルの前記高電位側端子と高電位側から数えて１番目から（ｍ−１）番目の前記入力端子とのそれぞれの間に断線が無い場合に、前記第１のスイッチをオンにする電流を出力する、
    請求項１３に記載の電圧監視モジュール。
15. 前記検出制御回路は、
    前記第２のトランジスタをオフにした状態で、前記第２の電流源と前記第１のトランジスタとを接続し、
    前記断線検出回路は、前記（ｍ−１）個の第１のスイッチの前記第２の端子から前記記憶部に入力される信号の中でローのものが有る場合に、当該断線検出回路の故障を検出することを特徴とする、
    請求項１４に記載の電圧監視モジュール。
16. 前記活性化回路は、
    第２の電流源と、
    前記検出制御回路からの第２の制御信号に応じて、前記第１のトランジスタに前記第１の電流源又は前記第２の電流源を接続する第５のスイッチと、を更に備える、
    請求項１１に記載の電圧監視モジュール。
17. 前記第２の電流源は、前記第２の電流源が前記第１のトランジスタと接続されたときに、前記ｍ個の電池セルの前記高電位側端子と前記ｍ個の入力端子とのそれぞれの間に断線が無い場合に、前記第１のスイッチ及び前記第３のスイッチをオンにする電流を出力する、
    請求項１６に記載の電圧監視モジュール。
18. 請求項１０に記載の電圧監視モジュールと、
    電圧監視モジュールを制御するセルモニタ部と、を備え、
    前記セルモニタ部は、前記検出制御回路に前記第２のトランジスタをオフにすることにより、高電位側から数えて１番目から（ｍ−１）番目の前記電池セルの前記高電位側端子と高電位側から数えて１番目から（ｍ−１）番目の前記入力端子とのそれぞれの間の断線の有無を検出させる、
    電圧監視システム。

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