(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単位電池で構成される組電池を電源として負荷を駆動する組電池の電圧検出装置において、
前記単位電池ごとに設けられて単位電池の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路および前記単位電池間の接続をオン／オフする第１のスイッチ回路と、
所定の電圧を発生する電圧発生回路と、
前記電圧発生回路および前記電圧検出回路間の接続をオン／オフする第２のスイッチ回路と、
前記第１のスイッチ回路がオンされるとともに前記第２のスイッチ回路がオフされているとき、前記電圧検出回路で検出される電圧に応じて前記単位電池の充電状態を検出する一方、前記第１のスイッチ回路がオフされるとともに前記第２のスイッチ回路がオンされているとき、前記電圧検出回路で検出される電圧に応じて前記電圧検出回路の故障診断を行う診断装置と、
前記診断装置で前記単位電池の充電状態が検出されているとき、前記電圧検出回路で検出された電池電圧を用いて前記単位電池の充放電制御値を決定し、前記診断装置で前記故障診断が行われているとき、前記故障診断前に前記電圧検出回路で検出された電池電圧を用いて前記単位電池の充放電制御値を決定する充放電制御回路とを備えることを特徴とする組電池の電圧検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の組電池の電圧検出装置において、
前記診断装置は、前記故障診断を行うとき、前記複数の単位電池のうち少なくとも１つの単位電池に対応する電圧検出回路を故障診断する一方で、前記故障診断中の電圧検出回路と異なる電圧検出回路に対応する単位電池の充電状態をさらに検出することを特徴とする組電池の電圧検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の組電池の電圧検出装置において、
前記充放電制御回路は、前記診断装置で前記故障診断が行われているとき、前記故障診断前に前記電圧検出回路で検出された複数の単位電池電圧の分布を演算し、この演算結果および前記故障診断中の電圧検出回路と異なる電圧検出回路で検出された電池電圧をそれぞれ用いて前記故障診断中の電圧検出回路に対応する単位電池電圧を推定することを特徴とする組電池の電圧検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の組電池の電圧検出装置において、
前記充放電制御回路は、前記推定された電池電圧と前記故障診断中の電圧検出回路と異なる電圧検出回路で検出された電池電圧とを用いて前記充放電制御値を決定することを特徴とする組電池の電圧検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の組電池の電圧検出装置において、
前記第１のスイッチ回路がオンされて所定時間が経過するまでの間、前記電圧検出回路によって複数回検出された電圧値を加重平均処理する平均処理回路をさらに備え、
前記充放電制御回路は、前記所定時間が経過するまでの間、前記平均処理回路による加重平均値を用いて前記単位電池の充放電制御値を決定することを特徴とする組電池の電圧検出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の組電池の電圧検出装置において、
前記充放電制御回路は、前記診断装置で前記故障診断が行われているとき、前記単位電池の充放電制御値を所定の値で制限することを特徴とする組電池の電圧検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、組電池の電圧検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の単位電池（以下ではセルと呼ぶ）から構成される組電池を電源として、負荷を駆動する技術が知られている。一般に、組電池は当該組電池を構成するセルの端子電圧をそれぞれモニターすることにより、セル異常の有無が判定される。このような組電池の端子電圧をモニターする装置において、電圧検出系（電圧検出回路自身、セルおよび電圧検出回路間を接続する接続ラインなど）の故障診断を行うものがある。たとえば、特開２０００−１３９１７号公報には、電池の所定電流以上の放電時における所定期間中のセルの端子電圧低下率が所定値未満の場合、もしくは、セル端子電圧の値が所定範囲外に逸脱した場合に、電圧検出系の異常とみなす組電池の制御装置が開示されている。この装置では、電圧検出系の異常有無の判定が一定周期で繰り返され、電圧検出系の異常が判定されると、あらかじめ記憶されていたデータに基づいて端子電圧の推定が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
セルの端子電圧は、負荷の状態やセルの劣化状態によって刻々と変化する。従来技術のように、電圧検出系の異常判定に用いるセルの端子電圧を放電中に検出すると、異常判定や端子電圧の推定に誤差が生じるおそれがある。
【０００４】
本発明の目的は、負荷の状態などに起因する誤差を抑えるようにした組電池の電圧検出装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１に記載の発明は、複数の単位電池で構成される組電池を電源として負荷を駆動する組電池の電圧検出装置に適用され、単位電池ごとに設けられて単位電池の電圧を検出する電圧検出回路と、電圧検出回路および単位電池間の接続をオン／オフする第１のスイッチ回路と、所定の電圧を発生する電圧発生回路と、電圧発生回路および電圧検出回路間の接続をオン／オフする第２のスイッチ回路と、第１のスイッチ回路がオンされるとともに第２のスイッチ回路がオフされているとき、電圧検出回路で検出される電圧に応じて単位電池の充電状態を検出する一方、第１のスイッチ回路がオフされるとともに第２のスイッチ回路がオンされているとき、電圧検出回路で検出される電圧に応じて電圧検出回路の故障診断を行う診断装置と、診断装置で単位電池の充電状態が検出されているとき、電圧検出回路で検出された電池電圧を用いて単位電池の充放電制御値を決定し、診断装置で故障診断が行われているとき、故障診断前に電圧検出回路で検出された電池電圧を用いて単位電池の充放電制御値を決定する充放電制御回路とを備えることにより、上述した目的を達成する。
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の組電池の電圧検出装置において、診断装置は、故障診断を行うとき、複数の単位電池のうち少なくとも１つの単位電池に対応する電圧検出回路を故障診断する一方で、故障診断中の電圧検出回路と異なる電圧検出回路に対応する単位電池の充電状態をさらに検出することを特徴とする。
（３）請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の組電池の電圧検出装置において、充放電制御回路は、診断装置で故障診断が行われているとき、故障診断前に電圧検出回路で検出された複数の単位電池電圧の分布を演算し、この演算結果および故障診断中の電圧検出回路と異なる電圧検出回路で検出された電池電圧をそれぞれ用いて故障診断中の電圧検出回路に対応する単位電池電圧を推定することを特徴とする。
（４）請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の組電池の電圧検出装置において、充放電制御回路は、推定された電池電圧と故障診断中の電圧検出回路と異なる電圧検出回路で検出された電池電圧とを用いて充放電制御値を決定することを特徴とする。
（５）請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の組電池の電圧検出装置において、第１のスイッチ回路がオンされて所定時間が経過するまでの間、電圧検出回路によって複数回検出された電圧値を加重平均処理する平均処理回路をさらに備え、充放電制御回路は、所定時間が経過するまでの間、平均処理回路による加重平均値を用いて単位電池の充放電制御値を決定することを特徴とする。
（６）請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の組電池の電圧検出装置において、充放電制御回路は、診断装置で故障診断が行われているとき、単位電池の充放電制御値を所定の値で制限することを特徴とする。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、電圧検出回路と単位電池との間をオフして電圧検出回路の故障を診断するとともに、当該単位電池に関して故障診断前に検出された電池電圧を用いて充放電制御値を決定するようにしたので、負荷の状態などに起因する電池電圧の変動による診断誤差および充放電制御誤差を抑えることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施の形態による組電池の電圧検出装置を搭載した車両の全体構成図である。なお、以下の実施の形態では、組電池を電気自動車の電源として適用した例を説明する。図１において、組電池は４０個のセルＣ１〜Ｃ４０が直列に接続されたものであり、セルＣ１〜Ｃ４０は８個ずつまとめられて５つのモジュール電池Ｍ１〜Ｍ５を構成している。なお、組電池および各モジュール電池を構成するセルの数は、本説明による数量に限定されるものではない。５つのモジュール電池Ｍ１〜Ｍ５には、それぞれセルコントローラＣ／Ｃ１、Ｃ／Ｃ２、…、Ｃ／Ｃ５が接続されている。５つのセルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５は、それぞれＣＰＵ、メモリおよびタイマ回路を有し、モジュール電池Ｍｎごとにモジュール電池Ｍｎ内の８個のセルを管理する。ここで、ｎは１〜５の整数である。
【０００８】
セルコントローラＣ／Ｃｎは後述する電圧検出回路を備え、
▲１▼セル電圧検出時に電圧検出回路で各モジュール電池Ｍｎ内の８個のセルのそれぞれの単セル電圧を検出するとともに、
▲２▼故障診断時に電圧検出回路で診断用基準電圧を検出する。
さらに、セルコントローラＣ／Ｃｎは、
▲３▼各モジュール電池Ｍｎ内の８個のセルのそれぞれを容量調整するための信号を出力し、
▲４▼故障診断時に後述するスイッチでモジュール電池Ｍ１〜Ｍ５を電圧検出回路から切り離す一方、基準電圧源を電圧検出回路に接続する。
【０００９】
電圧検出回路で検出された電圧データは、各セルコントローラＣ／Ｃｎ内のメモリに一旦記憶され、バッテリコントローラＢ／Ｃへ適宜送信される。なお、セルの容量調整については後述する。
【００１０】
セルコントローラＣ／Ｃｎ内のタイマ回路は、後述するスイッチでモジュール電池Ｍ１〜Ｍ５を電圧検出回路に接続する際に、サージおよびチャタリングの影響を排除するために用いられる。具体的には、このタイマ回路によってスイッチオン後所定時間（たとえば、５秒）を計時する。セルコントローラＣ／Ｃｎは、スイッチオン後５秒が経過するまでは電圧検出回路で複数回検出した電圧値を加重平均した値を電圧検出値とする。スイッチオン後５秒が経過した後は、電圧検出回路で１回検出した電圧値を電圧検出値とする。
【００１１】
５つのセルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５は、バッテリコントローラＢ／Ｃによって管理される。バッテリコントローラＢ／Ｃは、ＣＰＵ、メモリ、通信インターフェイス回路（不図示）、およびタイマ回路を備えている。通信インターフェイス回路は、シリアル通信により各セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５と通信を行う。バッテリコントローラＢ／Ｃは、シリアル通信によってセルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５に故障診断指示などを送信するとともに、シリアル通信によって各セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５から送信される電圧データを受信し、受信したデータに基づいて組電池を管理する。
【００１２】
バッテリコントローラＢ／ＣのＣＰＵは、通常、セルコントローラＣ／Ｃｎにセル電圧の検出を行わせ、バッテリコントローラＢ／Ｃ内のタイマ回路で所定時間（たとえば、１０分）が計時されるごとにセルコントローラＣ／Ｃｎに診断用基準電圧の検出、すなわち、故障診断を行わせる。バッテリコントローラＢ／Ｃのメモリには、各セルコントローラＣ／Ｃｎから受信した電圧検出データが逐次記憶される。バッテリコントローラＢ／Ｃは、メモリに記憶された電圧検出データを用いてバッテリ情報を演算し、演算結果を車両コントローラＨＣＭへ送信する。バッテリ情報には、出力／回生制限要求が含まれる。セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５からバッテリコントローラＢ／Ｃへ異常データが送られると、バッテリコントローラＢ／Ｃは出力／回生制限などのフェイルセーフ動作を行う。
【００１３】
車両コントローラＨＣＭは、アクセル操作量センサ、ブレーキ操作量センサ、および車速センサによる各検出値、ならびにバッテリコントローラＢ／Ｃから送信されたバッテリ情報を用いて車両の走行制御を行い、モータコントローラＭ／Ｃにトルク指令値を送信する。バッテリコントローラＢ／Ｃからセル異常を示すバッテリ情報が送られると、車両コントローラＨＣＭはインジケータＩＤに警告表示等を行わせて運転者に異常を報知する。
【００１４】
モータコントローラＭ／Ｃは、トルク指令値に基づいてインバータＩＮＶおよびモータＭの出力を制御することにより、車両を駆動制御する。
【００１５】
本発明は、セルコントローラＣ／Ｃｎによるセル電圧検出時に、バッテリコントローラＢ／Ｃが最新のセル電圧検出データを用いてバッテリ情報を演算し、セルコントローラＣ／Ｃｎによる診断用基準電圧検出（故障診断）時に、セルコントローラＣ／Ｃｎが電圧検出回路からセルを切り離すとともに、バッテリコントローラＢ／Ｃがセルの切り離し前に検出された電圧検出データに基づく推定値を用いてバッテリ情報を演算することに特徴を有する。
【００１６】
電圧検出回路について説明する。ここでは、セルコントローラＣ／Ｃ１に接続されている回路を例に上げて説明するが、他のセルコントローラＣ／Ｃ２〜Ｃ／Ｃ５についても、セルコントローラＣ／Ｃ１と同様の回路がそれぞれ接続されている。図１において、セルコントローラＣ／Ｃ１は、８つのセルＣ１〜Ｃ８が直列に接続されているモジュール電池Ｍ１を管理する。セルＣ１〜Ｃ８およびセルコントローラＣ／Ｃ１間には、９つのセルスイッチＳＷａ１〜ＳＷａ８およびＳＷａ４１と、８つの差動増幅部Ｄ１〜Ｄ８と、８つの容量調整回路Ｅ１〜Ｅ８と、基準電圧源スイッチＳＷｃ１と、基準電圧源Ｖ１とがそれぞれ接続されている。容量調整回路Ｅ１〜Ｅ８は、それぞれ容量調整回路スイッチＳＷｂ１〜ＳＷｂ８と、抵抗器Ｒ１〜Ｒ８とで構成される。基準電圧源Ｖ１は、基準電圧源スイッチＳＷｃ１を介してセルスイッチＳＷａ１の作動増幅部Ｄ１側の端子と接続され、当該端子とセルスイッチＳＷａ４１の作動増幅部Ｄ８側の端子との間に所定の電圧を印加するように構成されている。つまり、基準電圧源Ｖ１は、容量調整回路Ｅ１〜Ｅ８と並列に接続される。
【００１７】
セルスイッチＳＷａ１〜ＳＷａ８およびＳＷａ４１、容量調整回路スイッチＳＷｂ１〜ＳＷｂ８、ならびに基準電圧源スイッチＳＷｃ１は、それぞれセルコントローラＣ／Ｃ１によって開閉制御される。セルスイッチＳＷａ１〜ＳＷａ８およびＳＷａ４１は、セル電圧検出時にオンされ、故障診断時（診断用基準電圧検出時）にオフされる。容量調整回路スイッチＳＷｂ１〜ＳＷｂ８は、容量調整時および故障診断時（診断用基準電圧検出時）にオンされ、セル電圧検出時であって容量調整しない場合にオフされる。基準電圧源スイッチＳＷｃ１は、セル電圧検出時にオフされ、故障診断時（診断用基準電圧検出時）にオンされる。
【００１８】
電圧検出回路は、８つの差動増幅部Ｄ１〜Ｄ８によって構成される。作動増幅部Ｄ１〜Ｄ８はセル電圧検出時に、セルＣ１〜Ｃ８の単セル端子電圧を個別に検出し、検出電圧をそれぞれ出力する。一方、作動増幅部Ｄ１〜Ｄ８は故障診断時に、基準電圧源Ｖ１が抵抗器Ｒ１〜Ｒ８によって分圧された電圧を個別に検出し、検出電圧をそれぞれ出力する。セルコントローラＣ／Ｃ１のＣＰＵには不図示のＡ／Ｄ変換回路が内蔵されており、差動増幅部Ｄ１〜Ｄ８から出力された検出電圧をそれぞれデジタル値に変換する。セルコントローラＣ／Ｃ１のＣＰＵは、デジタル変換後の電圧データに基づいて、セルＣ１〜Ｃ８の管理と電圧検出回路の故障診断とを行う。
【００１９】
容量調整回路Ｅ１〜Ｅ８は、セルＣ１〜Ｃ８をそれぞれ放電させる。容量調整回路スイッチＳＷｂ１〜ＳＷｂ８がオンされると、対応する抵抗器Ｒ１〜Ｒ８を介してセルＣ１〜Ｃ８が放電される。セルコントローラＣ／Ｃ１のＣＰＵは、上述したセル電圧検出データから単セルの容量のばらつき(詳しくは単セルＣ１〜Ｃ８の単セル電圧最低値より高い電圧を示す)を判断したセルに対し、このセルに対応する容量調整回路スイッチをオンして放電させる。容量調整は、バッテリコントローラＢ／ＣからセルコントローラＣ／Ｃ１に容量調整指示が送信されると行う。
【００２０】
上述したバッテリコントローラＢ／ＣのＣＰＵで行われる処理について説明する。図２は、バッテリコントローラＢ／ＣのＣＰＵで実行される処理の流れを説明するフローチャートである。図２のステップＳ１０において、ＣＰＵは、車両の不図示のイグニション（ＩＧＮ）スイッチがオンされたか否かを判定する。ＣＰＵは、ＩＧＮオンの場合にステップＳ１０を肯定判定してステップＳ２０へ進み、ＩＧＮオフの場合にステップＳ１０を否定判定して判定処理を繰り返す。
【００２１】
ステップＳ２０において、ＣＰＵは、バッテリコントローラＢ／Ｃ内のタイマ回路に計時をスタートさせてステップＳ３０へ進む。ここで、計時のために設定するタイムカウント値Ａは、たとえば、１０minとする。ステップＳ３０において、ＣＰＵは、カウント値が１０minか否かを判定する。ＣＰＵは、カウント値が１０minの場合にステップＳ３０を肯定判定してステップＳ４０へ進み、カウント値が１０minでない場合にステップＳ３０を否定判定して判定処理を繰り返す。
【００２２】
ステップＳ４０において、ＣＰＵは、セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ８に故障診断開始を指示する信号をそれぞれ送信してステップＳ５０へ進む。故障診断開始信号は、セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ８で故障診断が順番に行われるように出力する。たとえば、ＣＰＵがセルコントローラＣ／Ｃ１に診断開始信号を送り、セルコントローラＣ／Ｃ１から診断終了を示す信号を受診するとセルコントローラＣ／Ｃ２に診断開始信号を送る。このように、１つのセルコントローラで診断が終了してから他のセルコントローラに対して診断開始を指示する。
【００２３】
ステップＳ５０において、ＣＰＵは、車両コントローラＨＣＭに出力／回生制限を要求してステップＳ６０へ進む。制限要求は、車両コントローラＨＣＭが演算したトルク指令値に対し、たとえば、演算値の８０％をモータコントローラＭ／Ｃへ出力するように要求するものである。制限要求を受けた車両コントローラＨＣＭは、モータＭで５ＫＷの出力が必要と演算した場合に、演算値の８０％である４ＫＷの仕事をするようにトルク指令値を出力する。制限要求する理由は、故障診断時におけるセルの過放電／過充電を回避するためである。
【００２４】
ステップＳ６０において、ＣＰＵは、セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ８からそれぞれ送信された各単セルの電圧検出データを受信してバッテリコントローラＢ／Ｃ内のメモリに記憶し、ステップＳ７０へ進む。これらの電圧データは、故障診断開始前に検出された電圧データである。ステップＳ７０において、ＣＰＵは、バッテリコントローラＢ／Ｃ内のメモリに記憶した全セルＣ１〜Ｃ４０の電圧値の分布を演算し、演算結果をバッテリコントローラＢ／Ｃ内のメモリに記憶してステップＳ８０へ進む。
【００２５】
ステップＳ８０において、ＣＰＵは、全ての電圧検出回路の診断が終了したか否かを判定する。ＣＰＵは、全セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ８から診断終了を示す信号を受信すると、ステップＳ８０を肯定判定してステップＳ１３０へ進み、全セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ８から診断終了を示す信号を受信していない場合に、ステップＳ８０を否定判定してステップＳ９０へ進む。
【００２６】
ステップＳ９０へ進む場合はいずれかのセルコントローラＣ／Ｃｎで故障診断中の場合である。ｎの値は、本例の場合１〜５のいずれかである。ステップＳ９０において、ＣＰＵは、故障診断を行っていないセルコントローラＣ／Ｃｎから送信されたセル電圧検出データを受信してバッテリコントローラＢ／Ｃ内のメモリに記憶し、ステップＳ１００へ進む。これらの電圧データは、最新の単セル検出電圧である。ＣＰＵはメモリに電圧データを記憶するとき、前回記憶したセルの電圧データを当該セルの最新の電圧データで更新する。
【００２７】
ステップＳ１００において、ＣＰＵは、故障診断していないセルコントローラＣ／Ｃｎから送信された単セルの電圧検出データを受信し、受信した各単セルの電圧検出値と上述した電圧値の分布演算結果とを用いて故障診断中のセルコントローラＣ／Ｃｎで管理される８つの単セルの電圧値を推定する。ＣＰＵは、単セル電圧の推定値をバッテリコントローラＢ／Ｃ内のメモリにそれぞれ記憶すると、ステップＳ１０５へ進む。
【００２８】
ステップＳ１０５において、ＣＰＵは、故障診断が終了したセルコントローラＣ／Ｃｎから診断（判定）結果を受信してバッテリコントローラＢ／Ｃ内のメモリに記憶し、ステップＳ１１０へ進む。このときＣＰＵは、ステップＳ９０による処理でメモリに記憶した最新の単セル検出電圧と、ステップＳ１００による処理でメモリに記憶した単セル電圧の推定値との総和、すなわち、総電圧を算出し、この総電圧値をバッテリ情報に含めて車両コントローラＨＣＭへ送信する。車両コントローラＨＣＭでは、この総電圧値を用いて車両の制御を行う。
【００２９】
ステップＳ１１０において、ＣＰＵは、過放電および過充電の有無を判定する。ＣＰＵは、ステップＳ９０による処理でメモリに記憶した最新の単セル検出電圧、およびステップＳ１００による処理でメモリに記憶した単セル電圧の推定値について、あらかじめ定められている過放電電圧を下回ったり、あらかじめ定められている過充電電圧を上回ったりする場合に、ステップＳ１１０を肯定判定してステップＳ１２０へ進む。一方、ＣＰＵは、上記最新の単セル検出電圧および上記単セル電圧の推定値が上記過放電電圧値以上かつ上記過充電電圧以下である場合に、ステップＳ１１０を否定判定してステップＳ８０へ戻る。
【００３０】
ステップＳ１２０において、ＣＰＵは、車両コントローラＨＣＭにさらなる出力／回生制限を要求してステップＳ８０へ戻る。この場合の制限要求は、車両コントローラＨＣＭが演算したトルク指令値に対し、たとえば、演算値の５０％をモータコントローラＭ／Ｃへ出力するように要求するものである。
【００３１】
上記ステップＳ８０を肯定判定して進むステップＳ１３０において、ＣＰＵは、全セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５から送信された単セルの電圧検出データを受信してバッテリコントローラＢ／Ｃ内のメモリにそれぞれ記憶し、ステップＳ１４０へ進む。これらの電圧データは、故障診断終了後の最新の単セル検出電圧である。ステップＳ１４０において、ＣＰＵは、過放電および過充電の有無を判定する。ＣＰＵは、ステップＳ１３０による処理でメモリに記憶した最新の単セルの検出電圧について、あらかじめ定められている過放電電圧を下回ったり、あらかじめ定められている過充電電圧を上回ったりする場合に、ステップＳ１４０を肯定判定してステップＳ１５０へ進む。一方、ＣＰＵは、上記最新の単セルの検出電圧が上記過放電電圧値以上かつ上記過充電電圧以下である場合に、ステップＳ１４０を否定判定してステップＳ１６０へ進む。なお、ＣＰＵは、上記ステップＳ１０５による処理でメモリに記憶した診断結果に異常が含まれる場合にもステップＳ１５０へ進む。
【００３２】
ステップＳ１５０において、ＣＰＵは、車両コントローラＨＣＭに現在の出力／回生制限を継続するように要求してステップＳ１７０へ進む。ステップＳ１７０において、ＣＰＵは、タイマ回路をリセットしてステップＳ１８０へ進む。ステップＳ１８０において、ＣＰＵは、車両の不図示のイグニション（ＩＧＮ）スイッチがオフされたか否かを判定する。ＣＰＵは、ＩＧＮオフの場合にステップＳ１８０を肯定判定して図２による処理を終了する。ＣＰＵは、ＩＧＮオンの場合にステップＳ１８０を否定判定し、ステップＳ２０へ戻る。
【００３３】
ステップＳ１６０において、ＣＰＵは、車両コントローラＨＣＭに現在の出力／回生制限を解除するように要求してステップＳ１７０へ進む。
【００３４】
上記セルコントローラＣ／ＣｎのＣＰＵで行われる処理について説明する。図３は、セルコントローラＣ／Ｃ１のＣＰＵで実行される処理の流れを説明するフローチャートである。ここでは、セルコントローラＣ／Ｃ１を例に上げて説明するが、他のセルコントローラＣ／Ｃ２〜Ｃ／Ｃ５についても同様である。図３のステップＳ２００において、ＣＰＵは、車両の不図示のイグニション（ＩＧＮ）スイッチがオンか否かを判定する。ＣＰＵは、ＩＧＮオンの場合にステップＳ２００を肯定判定してステップＳ２１０へ進み、ＩＧＮオフの場合にステップＳ２００を否定判定して判定処理を繰り返す。
【００３５】
ステップＳ２１０において、ＣＰＵは、故障診断開始が指示されたか否かを判定する。ＣＰＵは、バッテリコントローラＢ／Ｃから故障診断開始を指示する信号を受信した場合にステップＳ２１０を肯定判定してステップＳ２２０へ進み、故障診断開始の指示信号を受信していない場合にステップＳ２１０を否定判定してステップＳ３２０へ進む。
【００３６】
ステップＳ２２０において、ＣＰＵは、当該セルコントローラＣ／Ｃｎで管理する８つのセルについて、単セルの端子電圧の検出を行う。ＣＰＵは、セルスイッチＳＷａ１〜ＳＷａ８およびＳＷａ４１をオン、容量調整回路スイッチＳＷｂ１〜ＳＷｂ８をオフ、基準電圧源スイッチＳＷｃ１をオフした状態で、差動増幅部Ｄ１〜Ｄ８による検出電圧をそれぞれ入力し、ステップＳ２３０へ進む。この場合の検出電圧は、単セルの端子電圧である。
【００３７】
ステップＳ２３０において、ＣＰＵは、８つの単セルの電圧検出データをバッテリコントローラＢ／Ｃへ送信してステップＳ２３５へ進む。ステップＳ２３５において、ＣＰＵは、セルスイッチＳＷａ１〜ＳＷａ８およびＳＷａ４１をオフ、容量調整回路スイッチＳＷｂ１〜ＳＷｂ８をオン、基準電圧源スイッチＳＷｃ１をオンさせてステップＳ２４０へ進む。
【００３８】
ステップＳ２４０において、ＣＰＵは、差動増幅部Ｄ１〜Ｄ８による検出電圧をそれぞれ入力し、ステップＳ２５０へ進む。この場合の検出電圧は、基準電圧源Ｖ１による電圧が抵抗器Ｒ１〜Ｒ８によってそれぞれ分圧されたものである。ここで、各抵抗器Ｒ１〜Ｒ８の抵抗値を同じにすれば、差動増幅部Ｄ１〜Ｄ８のそれぞれに、基準電圧源Ｖ１による電圧の１／８がそれぞれ印加される。なお、セルＣ１〜Ｃ８は作動増幅部Ｄ１〜Ｄ８と切り離されているので、セル電圧に変動が生じても差動増幅部Ｄ１〜Ｄ８による検出電圧に影響がおよぶことがない。
【００３９】
ステップＳ２５０において、ＣＰＵは、差動増幅部Ｄ１〜Ｄ８が正常であるか故障であるかを判定する。ＣＰＵは、差動増幅部によって検出される基準電圧値が、基準電圧源Ｖ１による電圧の１／８に対して所定値未満の差異で検出される場合にその差動増幅部が正常であると診断し、所定値以上の差異で検出される場合にその差動増幅部に故障が生じていると診断する。差動増幅部によって検出されるべき電圧値は、ＣＰＵにあらかじめ与えられている。ＣＰＵは、故障診断結果をセルコントローラＣ／Ｃ１内のメモリに記憶し、ステップＳ２６０へ進む。
【００４０】
ステップＳ２６０において、ＣＰＵは、診断（判定）結果をバッテリコントローラＢ／Ｃへ送信してステップＳ２７０へ進む。ステップＳ２７０において、ＣＰＵは、セルコントローラＣ／Ｃ１の全ての差動増幅部Ｄ１〜Ｄ８について故障診断が終了したか否かを判定する。ＣＰＵは、故障診断が終了した場合にステップＳ２７０を肯定判定してステップＳ２８０へ進み、故障診断が終了していない場合にステップＳ２７０を否定判定してステップＳ２４０へ戻って診断処理を繰り返す。ステップＳ２８０へ進む場合は、ＣＰＵからバッテリコントローラＢ／Ｃへ故障診断終了を示す信号を送信する。
【００４１】
ステップＳ２８０において、ＣＰＵは、セルスイッチＳＷａ１〜ＳＷａ８およびＳＷａ４１をオン、容量調整回路スイッチＳＷｂ１〜ＳＷｂ８をオフ、基準電圧源スイッチＳＷｃ１をオフさせてステップＳ２９０へ進む。ステップＳ２９０において、ＣＰＵは、セルコントローラＣ／Ｃ１内のタイマ回路に計時をスタートさせてステップＳ３００へ進む。ここで、計時のために設定するタイムカウント値Ｂを、たとえば、５secとおく。ステップＳ３００において、ＣＰＵは、カウント値が５secか否かを判定する。ＣＰＵは、カウント値が５secの場合にステップＳ３００を肯定判定してステップＳ３２０へ進み、カウント値が５secでない場合にステップＳ３００を否定判定してステップＳ３１０へ進む。
【００４２】
ステップＳ３１０において、ＣＰＵは、当該セルコントローラＣ／Ｃｎで管理する８つのセルについて、単セルの端子電圧の検出を行う。ＣＰＵは、作動増幅部Ｄ１〜Ｄ８によってそれぞれ複数回電圧を検出し、これら複数の電圧検出値を加重平均処理して電圧検出値とする。ＣＰＵは、電圧検出値をバッテリコントローラＢ／Ｃへ送信するとステップＳ３００へ戻る。
【００４３】
ステップＳ３２０において、ＣＰＵは、当該セルコントローラＣ／Ｃｎで管理する８つのセルについて、単セルの端子電圧の検出を行う。ＣＰＵは、作動増幅部Ｄ１〜Ｄ８によってそれぞれ電圧を１回検出し、この電圧検出値をバッテリコントローラＢ／Ｃへ送信する。なお、上述したステップＳ２２０およびステップＳ２４０における電圧検出は、本ステップと同様に１回の検出でよい。ＣＰＵはさらに、車両の不図示のイグニション（ＩＧＮ）スイッチがオフされたか否かを判定する。ＣＰＵは、ＩＧＮオフの場合にステップＳ３２０を肯定判定して図３による処理を終了する。ＣＰＵは、ＩＧＮオンの場合にステップＳ３２０を否定判定し、ステップＳ２１０へ戻る。
【００４４】
以上説明した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）セルコントローラＣ／Ｃ１における単セルの電圧検出時に、セルＣ１〜Ｃ８と差動増幅部Ｄ１〜Ｄ８との間のセルスイッチＳＷａ１〜ＳＷａ８およびＳＷａ４１をオンし、差動増幅部Ｄ１〜Ｄ８でセルＣ１〜Ｃ８の端子電圧をそれぞれ検出するようにした。１つのセルの電圧を１つの差動増幅部で検出するので、複数の差動増幅部で検出する場合に比べてコストを低減することができる。
（２）セルコントローラＣ／Ｃ１における作動増幅部Ｄ１〜Ｄ８の故障診断時に、セルスイッチＳＷａ１〜ＳＷａ８およびＳＷａ４１をオフするとともに、セル基準電圧源スイッチＳＷｃ１、ならびに容量調整回路スイッチＳＷｂ１〜ＳＷｂ８をオン(ステップＳ２３５)して基準電圧源Ｖ１から出力される電圧を容量調整回路Ｅ１〜Ｅ８に印加する。このとき、差動増幅部Ｄ１〜Ｄ８のそれぞれで基準電圧源Ｖ１による電圧の１／８を検出し(ステップＳ２４０)、あらかじめ記憶されている値に対して所定値未満の差異で検出された場合にその差動増幅部が正常であると診断し、所定値以上の差異で検出された場合にその差動増幅部に故障が生じていると診断するようにした。これにより、どの差動増幅部に故障が生じているかがすぐわかる上に、故障診断中にセルＣ１〜Ｃ８が作動増幅部Ｄ１〜Ｄ８と切り離されているので、車両の運転状態によってセル電圧に変動が生じても検出される電圧に影響がおよぶことがないから、電圧検出回路（作動増幅部Ｄ１〜Ｄ８）の故障診断を正確に行うことができる。
（３）上記(２)の故障診断時に、容量調整回路Ｅ１〜Ｅ８を用いて基準電圧源Ｖ１による電圧を分圧し、分圧後の電圧を差動増幅部Ｄ１〜Ｄ８のそれぞれに印加するようにしたので、故障診断時の基準電圧印加のために新たな回路を追加する必要がないので、コストの増加を抑えることができる。
（４）セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５の各ＣＰＵは、故障診断前に、全セルＣ１〜Ｃ４０の単セル電圧検出データをバッテリコントローラＢ／Ｃに送信する（ステップＳ２３０）。バッテリコントローラＢ／Ｃ内のＣＰＵは、全セルＣ１〜Ｃ４０の電圧分布を演算し、演算結果をバッテリコントローラＢ／Ｃ内のメモリに記憶しておく（ステップＳ７０）。セルコントローラＣ／Ｃ１で故障診断が行われているとき、バッテリコントローラＢ／ＣのＣＰＵは、故障診断していないセルコントローラＣ／Ｃ２〜Ｃ／Ｃ５から送信された単セルＣ９〜Ｃ４０の電圧検出データをそれぞれ受信し（ステップＳ９０）、受信した単セルＣ９〜Ｃ４０の電圧検出値と上記分布演算結果とを用いて、作動増幅部Ｄ１〜Ｄ８と切り離されているセルＣ１〜Ｃ８のセル電圧値を推定する（ステップＳ１００）。バッテリコントローラＢ／ＣのＣＰＵは、ステップＳ９０の処理による単セルＣ９〜Ｃ４０の最新の端子電圧、およびステップＳ１００の処理による単セルＣ１〜Ｃ９の端子電圧の推定値から総電圧を算出し、この総電圧値をバッテリ情報に含めて車両コントローラＨＣＭへ送信するようにした。これにより、故障診断中のため現在の単セル電圧が検出されないセルが存在する場合でも、当該セルの最新の電圧を推定することができる。また、車両コントローラＨＣＭが上記電圧推定値を用いて算出した総電圧値によって車両の制御を行うので、故障診断をしていないときと同様に車両の駆動制御を行うことができる。さらに、故障診断のために作動増幅部と切り離すセルを全セルの一部（上記の例ではＣ１〜Ｃ８）としたので、電圧値を推定するセルの数を少なく抑えることができるから、車両の駆動制御への影響が最小限にとどめられる。
（５）セルコントローラＣ／Ｃ１における故障診断時に、バッテリコントローラＢ／ＣのＣＰＵが車両コントローラＨＣＭに出力／回生制限要求を出力する（ステップＳ５０）ようにしたので、セルの過充電および過放電を回避することができる。
（６）セルコントローラＣ／Ｃ１のＣＰＵは、セルスイッチＳＷａ１〜ＳＷａ８およびＳＷａ４１をオン（ステップＳ２８０）して所定時間（上記の例では５sec）が経過するまでの間（ステップＳ３００を否定判定）、作動増幅部Ｄ１〜Ｄ８によってそれぞれ複数回電圧を検出し、これら複数の電圧検出値を加重平均処理して電圧検出値とする（ステップＳ３１０）ようにした。この結果、故障診断中（セルスイッチＳＷａ１〜ＳＷａ８およびＳＷａ４１がオフ時）にセル電圧に急激な変動が生じた場合に、この電圧変動の影響を平均処理で緩和できるから、セルスイッチＳＷａ１〜ＳＷａ８およびＳＷａ４１のオン直後の車両の駆動制御への影響を最小限にとどめることができる。
【００４５】
以上の説明では、電気自動車を例にあげて説明したが、エンジンとモータとを搭載したハイブリッド車両(ＨＥＶ)など組電池を有するものであれば、本発明を提供することができる。
【００４６】
また、車両以外でも負荷を駆動する電源に組電池を用いるものであれば、本発明を適用することができる。
【００４７】
特許請求の範囲における各構成要素と、発明の実施の形態における各構成要素との対応について説明する。単位電値は、たとえば、セルＣ１〜４０によって構成される。電圧検出回路は、たとえば、差動増幅部Ｄ１〜Ｄ４０によって構成される。第１のスイッチは、たとえば、セルスイッチＳＷａ１〜ＳＷａ４５によって構成される。電圧発生回路は、たとえば、基準電圧源Ｖ１〜Ｖ５によって構成される。第２のスイッチは、たとえば、基準電圧源スイッチＳＷｃ１〜ＳＷｃ５によって構成される。充電状態は、たとえば、過充電が対応する。診断装置は、たとえば、セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５のＣＰＵによって構成される。充放電制御回路は、たとえば、バッテリコントローラＢ／ＣのＣＰＵによって構成される。充放電制御値は、たとえば、出力／回生制限値が対応する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による組電池の電圧検出装置を搭載した車両の全体構成図である。
【図２】バッテリコントローラのＣＰＵで実行される処理の流れを説明するフローチャートである。
【図３】セルコントローラのＣＰＵで実行される処理の流れを説明するフローチャートである。
【符号の説明】
Ｂ／Ｃ…バッテリコントローラ、    Ｃ１〜Ｃ４０…セル、
Ｃ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５…セルコントローラ、
Ｄ１〜Ｄ４０…差動増幅部、        Ｅ１〜Ｅ４０…容量調整回路、
ＨＣＭ…車両コントローラ、        Ｍ１〜Ｍ５…モジュール電池、
Ｒ１〜Ｒ４０…抵抗器、            ＳＷａ１〜ＳＷａ４５…セルスイッチ、
ＳＷｂ１〜ＳＷｂ４０…容量調整回路スイッチ、
ＳＷｃ１〜ＳＷｃ５…基準電圧源スイッチ、
Ｖ１〜Ｖ５…基準電圧源
【図１】
0003702861.tif 000002
【図２】
0003702861.tif 000003
【図３】
0003702861.tif 000004