(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単電池を直列に接続し、
各単電池の極間でかつ隣合う単電池間で共有化状態に接続されるセル電圧計測線と、
抵抗とスイッチを直列に接続したことよりなる放電回路を各単電池に並列に接続し、スイッチをオンにすることにより単電池の容量の調整を行う容量調整回路と、
前記セル電圧計測線により各単電池の電圧を測定する一方、前記スイッチをオン・オフ制御する制御部とを備え、
当該制御部には、
少なくとも一方の隣合う組電池の容量調整回路が同時に駆動しないように、所定数毎に組電池の容量調整回路のスイッチを駆動し、その後、駆動しなかった容量調整回路のスイッチを所定数毎に駆動するスイッチ駆動部と、
容量調整回路のスイッチの駆動時に、各単電池の電圧を測定し、記憶する記憶部と、
無負荷時に測定された各単電池の開放電圧（Ｖ０ｉｊ）をそれぞれ記憶し、
前記記憶部に記憶された容量調整回路のスイッチの駆動時に測定された各単電池の電圧と各単電池の開放電圧（Ｖ０ｉｊ）とを比較し異常かどうかを判断する電圧比較部とを、
有することを特徴とする組電池の診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の組電池の診断装置において、容量調整回路のスイッチを駆動する所定数は１である事を特徴とする組電池の診断装置。
【請求項３】
請求項１に記載の組電池の診断装置において、さらに、制御部には、
異常と判断した回路部分を記憶し、複数の異常回路部分が認識された場合に、異常が互いに隣合うかどうかを判断し、異常回路部分の箇所が互いに隣合うと判断された場合に、その間のセル電圧計測線の共有部分に故障があると判断し、異常回路部分の箇所が互いに隣合っていない場合には、誤診断の可能性があることを判断する判断部を有することを特徴とする組電池の診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、組電池の診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
まず、図４を用いて組電池の構成を説明する。組電池Ａはm×ｎ個の単電池Ｃｉｊ（ｉ＝1〜ｍ、ｊ=1〜ｎ）が直列に接続される。単電池Ｃｉｊはｎ個ずつにまとめられ、電池パックＭｉ（ｉ＝1〜ｍ）を構成する。セルコントローラＣＣｉ（ｉ＝1〜ｍ）は、電池パック単位に単電池の電圧測定、容量調整を行う。例えば、セルコントローラＣＣ１は電池パックＭ１に含まれるｎ個の単電池Ｃ１１〜Ｃ１ｎの充放電を制御する。１つのセルコントローラＣＣｉとそのセルコントローラに制御される電池パックＭｉとを合わせてモジュールと呼ぶ。バッテリーコントローラＢＣは、各セルコントローラＣＣｉを制御し、組電池全体の充放電を制御する。
【０００３】
次に図５を用いて、セルコントローラＣＣｉの詳細回路図を説明する。図５において、Ｃｉｊは単電池、Ｒｉｊ（ｉ＝1〜ｍ、ｊ=1〜ｎ）は抵抗、Ｔｉｊ（ｉ＝1〜ｍ、ｊ=1〜ｎ）はトランジスタ、一点鎖線で囲まれた部分ＣＣｉはモジュール内の各単電池を制御するセルコントローラ、 ＢＣは組電池全体を制御するバッテリコントローラ、１は入力された各種信号に応じた演算を行なって制御信号を出力する制御部、２はモジュール内の各単電池へ接続されるセル電圧計測線、３はモジュール内の各トランジスタヘの信号線、４はバッテリコントローラと各セルコントローラとの通信線、一点鎖線で囲まれた部分５は容量調整回路、６は容量調整回路５を流れる電流を検出するための診断電圧計測線である。
【０００４】
組電池は各単電池の容量を調整することによりその能力を最大限に発揮する。そこで、各単電池の充電率が均一になるように調整する容量調整回路５を有している。容量調整の為には、セル電圧計測線２により各単電池の開放電圧を計測し、次に計測された単電池の開放電圧に基づいて制御部１が、各単電池Ｃｉｊの放電量を決定する。制御部１は放電量に応じて、トランジスタＴｉｊの閉路時間を決定し、抵抗器Ｒｉｊを介して単電池Ｃｉｊの充電電荷を放電する。
【０００５】
例えば、トランジスタＴ１１が閉じられると、単電池Ｃ１1が抵抗器Ｒ１1を通して放電する。他の単電池も同様である。なお、各抵抗器Ｒｉｊの抵抗値は同一であり、調整容量はトランジスタTｉｊを閉路する時間によって、制御される。
【０００６】
容量調整回路５が故障すると組電池Ａの能力が十分に発揮できないので、診断電圧計測線６により容量調整回路５を診断する。
【０００７】
容量調整回路５の故障診断は、組電池Ａの無負荷時に全容量調整回路を一斉にオンあるいはオフして診断電圧計測線６の電圧を計測することにより調整回路部の診断を行なっていた。
【０００８】
まずトランジスタＴｉｊをオフ にする信号を信号線３より送り、診断電圧計測線６の検出電圧が単電池の高電位側と同じとなることを判定することにより、トランジスタＴｉｊがオフになっていることを確認する。その後、トランジスタＴｉｊをオンにする信号を送り、診断電圧計測線６の検出電圧が単電池の低電位側とほぼ同じになることを判定することにより、トランジスタＴｉｊがオンになっていることを確認すればよい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述の診断方法の問題点を図６を用いて説明する。従来の容量調整回路５の診断では、全単電池の単電池電圧がおおよそ同じ値になっているので、全トランジスタＴｉｊをオンにした場合には、隣り合う単電池間で共有されているセル電圧計測線７にはＩｄ１１，Ｉｄ１２の様な電流が流れようとするが、Ｉｄ１１とＩｄ１２は逆向きのほぼ同じ大きさであるために、互いに打ち消し合ってしまう。その結果、セル電圧計測線においては、容量調整電流Idは図６のように、全単電池の容量調整回路５にのみ流れるという構成になっている。このため、容量調整回路５についての故障診断はできているが、単電池と単電池のセル電圧計測線２ならびに容量調整回路５の隣り合う電池間で共有化されている接続部７の不良によりインピーダンス成分ｒが存在していたとき、その異常を検出することが出来ないという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、単電池とセル電圧計測線２ならびに容量調整回路５の隣り合う電池間で共有化されている接続部７の不良によりインピーダンス成分ｒが存在していたときにも、その異常を検出することを可能とする組電池の診断装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明においては複数の単電池を直列に接続し、各単電池の極間でかつ隣り合う単電池間で共有化状態に接続されるセル電圧計測線と、抵抗とスイッチを直列に接続したことよりなる放電回路を各単電池に並列に接続し、スイッチをオンにすることにより単電池の容量の調整を行う容量調整回路と、前記セル電圧計測線により各単電池の電圧を測定する一方、前記スイッチをオン・オフ制御する制御部とを備え、当該制御部には少なくとも一方の隣合う組電池の容量調整回路が同時に駆動しないように、所定数毎に組電池の容量調整回路のスイッチを駆動し、その後、駆動しなかった容量調整回路のスイッチを所定数毎に駆動するスイッチ駆動部と、容量調整回路のスイッチの駆動時に、各単電池の電圧を測定し、記憶する記憶部と、無負荷時に測定された各単電池の開放電圧（Ｖ０ｉｊ）をそれぞれ記憶し、前記記憶部に記憶された容量調整回路のスイッチの駆動時に測定された各単電池の電圧と各単電池の開放電圧（Ｖ０ｉｊ）とを比較し異常かどうかを判断する電圧比較部とを、有することを特徴としている。
【００１２】
請求項２の発明においては、請求項１に記載の組電池の診断装置において、容量調整回路のスイッチを駆動する所定数は１である事を特徴としている。
【００１３】
請求項３の発明においては、請求項１に記載の組電池の診断装置において、さらに、制御部には、異常と判断した回路部分を記憶し、複数の異常回路部分が認識された場合に、異常が互いに隣合うかどうかを判断し、異常回路部分の箇所が互いに隣合うと判断された場合に、その間のセル電圧計測線の共有部分に故障があると判断し、異常回路部分の箇所が互いに隣合っていない場合には、誤診断の可能性があることを判断する判断部を有することを特徴としている。
【００１４】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、各単電池とセル電圧計測線及び容量調整回路の接続部についても故障診断、例えば、接続部の接続不良によるインピーダンス成分の発生が検出可能になる。
【００１５】
請求項2に記載の発明によれば、請求項1の発明の効果に加え、単電池の奇数段と偶数段との2回の診断で故障箇所を特定出来るので故障診断にかかる時間を抑えることが可能である。
【００１６】
請求項3に記載の発明によれば、請求項1の発明の効果に加え、隣り合う単電池の診断結果を比較することにより、それぞれの診断結果が誤診断していないか確認することができると共に、不具合個所の特定が可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１を用いて、実施の形態を説明するが、本実施の形態と従来例を説明した図５との違いは、制御部１００と制御部１の違いのみであるので、制御部１００の処理フローについて図２を用いて説明し、他の構成については、図５と同じ符号を付して、その説明は省略する。
【００１８】
ここでは一つ置きに容量調整回路５を駆動する例を述べる。
【００１９】
バッテリーコントローラBCに電源が投入されるとステップ１１０の容量調整回路５の診断が開始され、図４のスイッチＳＷ１をオフとして無負荷状態とする。また、回路の異常があった場合に1にセットされるＮＧフラグを初期化し０とする。ステップ１２０で 全単電池の容量調整回路５のトランジスタＴｉｊをオフにする。次にステップ１３０において、セル電圧計測線２の高電位側と診断電圧計測線６の電位差すなわち、抵抗器Ｒｉｊの電圧降下が所定の範囲内であれば容量調整回路５のトランジスタＴｉｊのオフが確認出来る。ここで、所定の範囲内にならない個所があれば容量調整回路５に漏れ電流がある事になる(ステップ２９０)。
【００２０】
次にステップ１４０で、各単電池の開放電圧Ｖ０ｉj（ｉ＝1〜ｍ、ｊ=1〜ｎ）を検出する。各単電池Ｃｉｊの開放電圧Ｖ０ｉｊは、セルコントローラＣＣｉにより計測され、制御部１００の電圧比較部に記憶される。
【００２１】
ステップ１５０において、制御部１００のスイッチ駆動部は、奇数段(ｊ＝１、３、５、・・・)の容量調整回路５のトランジスタＴｉｊをオンにする。ステップ１６０において奇数段の容量調整回路５がオンになった事を診断電圧計測線６の電圧とセル電圧計測線２の低電位側の電圧との差すなわちＴｉｊのエミッタ、コレクタ間電圧が所定の範囲内であることで確認する。オンにならないトランジスタが存在する場合には容量調整回路系の異常である(ステップ２９０)。
【００２２】
次にステップ１７０において、制御部１００の記憶部は、奇数段の容量調整回路５のトランジスタＴｉｊを有する容量調整回路の端子間電圧すなわち当該単電池の端子間電圧Ｖｉｊｏｄｄを検出し記憶する。
【００２３】
そして、ステップ１８０において、電圧比較部は、ステップ１４０で記憶した開放電圧Ｖ０ｉｊのうちの奇数段の単電池の開放電圧とステップ１７０で記憶した容量調整回路５のトランジスタＴｉｊをオンにした際の当該単電池の端子間電圧Ｖｉｊｏｄｄを比較する。各単電池のセル電圧計測線２並びに容量調整回路５との接続部７の不良により微少なインピーダンスの影響があると開放電圧Ｖ０ｉｊとの差が増大するので、異常を認識することが可能となる。この様子を図３を用いて説明する。
【００２４】
図３において、容量調整電流Id11、Id13は単電池Ｃ11、Ｃ13に対応する容量調整回路を流れる電流であり、奇数段の容量調整回路のトランジスタＴｉｊをオンにした際に発生する。インピーダンスの異常ｒがあるとセル電圧計測線２により計測されるＣ１３ の電圧はｒ×Ｉｄ１３分だけ電圧の降下が発生する。この電圧低下量により開放電圧Ｖ０１３との差が所定の低下量Ｖｒを超えるので、異常として検出される。
【００２５】
このようにして異常を検出したならば、制御部１００の判断部は、異常の発生している単電池のＮｏ．をメモリに記憶すると同時に、ＮＧフラグに1をセットする。
【００２６】
なお、ステップ１９０で奇数段の容量調整回路のトランジスタＴｉｊをオフした後、ステップ２００〜２５０において、上述したステップ１５０〜１９０と同様の処理を偶数段の容量調整回路５について行う。
【００２７】
図３において、容量調整電流Ｉｄ１２、Ｉｄ１４は単電池Ｃ１２、Ｃ１４に対応する容量調整回路を流れる電流であり、偶数段をオンにした際に発生する。図３に見られる微少なインピーダンスｒはＣ１２の容量調整回路５の診断によって検出される。
【００２８】
ステップ２５５において、ＮＧフラグが１の場合、すなわちステップ１８０またはステップ２４０で、 異常が発見され、ＮＧフラグに１が記憶されている場合には、ステップ２７０が実行される。
【００２９】
ＮＧフラグが０の場合には、ステップ２６０に進み、回路の異常がないことが確認される。
【００３０】
ステップ２７０において、制御部１００の判断部は、奇数段と偶数段における異常の発生場所が隣りあっているかを確認する。異常の発生している箇所が隣りあっていれば、おのおのの単電池の共有回路すなわち単電池Ｃｉｊとセル電圧計測線２並びに容量調整回路５との接続部７に異常がある事がわかる。これは、図３に見られるように、微少なインピーダンスの影響は、回路を共有している隣り合う単電池で検出されるからである。
【００３１】
隣合う単電池でない場合には、ステップ280に進み、診断機能そのものに異常が発生している可能性が高いと判断される。
【００３２】
尚、異常と判断された場合は、図示しない表示部や警報部によって、異常があることや、異常の該当箇所等が報知される。
【００３３】
第２の実施の形態
次に２つ置きに診断を行う実施の形態を説明する。
【００３４】
第２の実施の形態と第１の実施の形態の違いは、処理のフローだけであるのでその点を説明する。
【００３５】
第２の実施の形態においても、全単電池の開放電圧を測定することは、第１の実施の形態のステップ１１０〜１４０と同じである。
【００３６】
次に容量調整回路を２つ置きに診断する。トランジスタＴｉｊのうちｊ=３ｋ＋１（但ｋ＝０〜（ｎ―１）/３）、すなわちT１１，T１４，T１７・・・を駆動し、これにより、容量調整回路５を２つ置きに診断することが出来る。これは、第１の実施の形態のステップ１５０〜１９０において、奇数段のトランジスタＴｉｊの替わりにトランジスタＴｉｊのうちｊ=３ｋ＋１のトランジスタＴｉｊを駆動することに相当する。
【００３７】
次に前記のトランジスタＴｉｊの次のトランジスタＴｉｊ＋１を同様に駆動する。すなわちＴ１２，Ｔ１５，Ｔ１８・・・である。これにより、前記の隣の容量調整回路５を２つ置きに診断することが出来る。
【００３８】
最後に、さらに隣のトランジスタＴｉｊ＋２を駆動する。すなわちＴ１３，Ｔ１６，Ｔ１９・・・である。これにより、さらに隣の容量調整回路５を２つ置きに診断することが出来る。
【００３９】
以上の３つのグループに分けてトランジスタＴｉｊを操作することにより総てのトランジスタＴｉｊを駆動したことになり、総ての容量調整回路５の診断が実行される。
【００４０】
各容量調整回路の診断結果は第１の実施の形態のステップ２６０〜２９０と同様である。
【００４１】
第２の実施の形態においても容量調整電流は、単電池と電圧計測回路並びに容量調整回路との接続部７を流れる事になるので、この部分の異常を発見することが可能である。
【００４２】
上述の実施の形態においては、一つ置き及び２つ置きに容量調整回路５の診断をおこなっているが、本発明は、この例に限定されるものでは無く、少なくとも一方が隣合わない様に、所定数毎に容量調整回路５を診断すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】セルコントローラの回路図である。
【図２】本発明の容量調整回路診断フローである。
【図３】容量調整回路診断の模式図である。
【図４】一実施の形態の構成を示す図である。
【図５】従来例のセルコントローラの回路図である。
【図６】従来例の容量調整回路診断の模式図である。
【符号の説明】
Ｃｉj：単電池、Ｒｉj：抵抗、Ｔｉj：トランジスタ
ＣＣｉ：セルコントローラ
ＢＣ：バッテリコントローラ
Ｉｄｉｊ；診断時に流れる電流
ｒ：インピーダンス
１００：制御部
２：セル電圧計測線
３：信号線
４：通信線
５：容量調整回路
６：診断電圧計測線
７：単電池Ｃｉｊとセル電圧計測線２並びに容量調整回路５との接続部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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