(57)【要約】【課題】リファレンス電源を備えることなく、計測回路の計測精度の故障を高精度に検出する電池監視装置および故障診断方法を提供する。【解決手段】マイコン４０は、モジュール２の電池セル２１について、計測回路１４が計測したセル電圧Ｖ１＿４と計測回路２４が計測したセル電圧Ｖ２＿１の差分が閾値より大きい場合、計測回路１４，２４のいずれか一方、または両方が故障と判断する。モジュール３の電池セル３１について、計測回路２４が計測したセル電圧Ｖ２＿４と計測回路３４が計測したセル電圧Ｖ３＿１の差分が閾値より大きい場合、計測回路２４，３４のいずれか一方、または両方が故障と判断する。これら判断結果を組み合わせて、故障している計測回路を特定する。【選択図】図１
2014009946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数の電池セルを当該接続順に所定数毎にモジュール化した電池を監視する電池監視装置であって、
複数の前記モジュールにそれぞれ対応して設けられ、対応するモジュール内の前記所定数の電池セルの各セル電圧を計測すると共に、当該モジュールより１つ上位側のモジュール内の最下位電位の電池セルのセル電圧または当該モジュールより１つ下位側のモジュール内の最上位電位の電池セルのセル電圧を計測する、複数の計測回路と、
隣り合った前記モジュール間の前記計測回路でそれぞれ計測した同一電池セルのセル電圧の差分を演算し、当該差分が所定の閾値より大きい場合に電池監視装置が故障していると診断するマイクロコンピュータとを備えることを特徴とする電池監視装置。
【請求項２】
前記複数の電池セルのうち、１個の計測回路によりセル電圧を計測される電池セルを選択的に放電して電力を熱消費する放電回路を備え、
前記マイクロコンピュータは、電池監視装置の動作時間を計時して、当該動作時間が所定の基準動作時間を経過する毎に所定の放電時間、前記放電回路を動作させ、前記複数の電池セルのセル電圧を均等化することを特徴とする請求項１記載の電池監視装置。
【請求項３】
前記マイクロコンピュータは、隣り合った前記モジュール間の前記計測回路でそれぞれ計測した同一電池セルのセル電圧の差分を演算し、当該差分が前記閾値より大きい場合に前記隣り合ったモジュール間の計測回路のいずれか一方、または両方が故障していると判断し、前記複数の計測回路全てに対して行った判断結果を組み合わせて故障している計測回路を特定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電池監視装置。
【請求項４】
直列接続された複数の電池セルを当該接続順に所定数毎にモジュール化した電池を監視する電池監視装置の故障診断方法であって、
複数の前記モジュールにそれぞれ対応して設けられた複数の計測回路が、対応するモジュール内の前記所定数の電池セルの各セル電圧を計測すると共に、当該モジュールより１つ上位側のモジュール内の最下位電位の電池セルのセル電圧または当該モジュールより１つ下位側のモジュール内の最上位電位の電池セルのセル電圧を計測して、マイクロコンピュータに出力するセル電圧計測ステップと、
前記マイクロコンピュータが、隣り合った前記モジュール間の前記計測回路でそれぞれ計測した同一電池セルのセル電圧の差分を演算し、当該差分が所定の閾値より大きい場合に前記隣り合ったモジュール間の計測回路のいずれか一方、または両方が故障していると判断する故障有無判断ステップと、
前記マイクロコンピュータが、前記複数の計測回路全てに対して行った前記故障有無判断ステップの判断結果を組み合わせて、故障している計測回路を特定する故障診断ステップとを備えることを特徴とする電池監視装置の故障診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ；ＥＶ）およびハイブリッド車（Ｈｙｂｒｉｄ  ＥＶ；ＨＥＶ）といった電動車両を動作させる電池を監視する電池監視装置、およびこの電池監視装置の故障診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動車両を動作させる二次電池としてリチウムイオン電池が利用されている。このリチウムイオン電池は、電池電圧の常用領域と危険領域とが非常に接近しているので、充電時および放電時は注意が必要である。
【０００３】
例えば、電池を満充電状態にした場合、急激な劣化が進むため、充電容量の大幅な減少の要因となる。また、製造時のばらつき、自己放電のばらつき、および経年変化の影響により、電池セルの充電量は一律とは限らず、電池セルによって個体差が生じる。
このような状態でリチウムイオン電池を使用していると、特定の電池セルが過充電または過放電になってしまい、激しい発熱が生じ、最悪の場合は発火または破裂に繋がる可能性がある。このため、最適な充放電制御が必要となるが、そのためには電池電圧を高精度に監視する電池監視装置が必要であった。また、電池監視装置の故障を高精度に検出する、信頼性の高い故障診断を行う必要もあった。
【０００４】
従来の電池監視装置は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）化した計測回路とこの計測回路に基準電圧を与えるリファレンス電源とを備え、直列接続された複数の電池セルの各セル電圧を計測する。また、この計測回路の計測精度の低下および故障を検出するために、計測回路にてリファレンス電源の出力電圧を計測し、その計測値が予め設定した範囲を外れる場合に、電源監視装置が故障したと判定していた（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００５】
図９に、従来の電池監視装置の構成例を示す。直列接続された複数の電池セル１１〜１３，２１〜２３，３１〜３３を３個１組でモジュール化し、モジュール毎に、電池セルのセル電圧を計測する計測回路（監視ＩＣ）１４，２４，３４を接続している。マイクロコンピュータ（以下、マイコン）４０は、直列接続されたモジュール１〜３のうち、最下位のモジュール１の計測回路１４に対して、周期的にＳＰＩ（Ｓｉｒｉａｌ  Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）通信などを介して計測開始の命令を伝達する。この命令は、計測回路１４から上位の計測回路２４へ、および計測回路２４から最上位の計測回路３４へ、それぞれＩＣ間通信を介して伝達される。計測回路１４は、計測開始の命令が伝達されると、電池セル１１〜１３のセル電圧Ｖ１＿１〜Ｖ１＿３を計測する。同様に、計測回路２４は電池セル２１〜２３のセル電圧Ｖ２＿１〜Ｖ２＿３を、計測回路３４は電池セル３１〜３３のセル電圧Ｖ３＿１〜Ｖ３＿３を、それぞれ計測する。
【０００６】
マイコン４０は、計測回路１４，２４，３４の計測終了を待って、これら計測回路１４，２４，３４からＩＣ間通信およびＳＰＩ通信を介してセル電圧およびリファレンス電圧の計測結果を取得する。マイコン４０は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信インタフェース（以下、Ｉ／Ｆ）４１を介して不図示の上位装置へ、取得したセル電圧計測結果を通知する。また、マイコン４０は、取得したリファレンス電圧計測結果を予め設定された閾値と比較し、閾値範囲外となる場合に異常と判断する。異常と判断した場合、マイコン４０から通信Ｉ／Ｆ４１を介して、上位装置にその旨を通知する。ここで、リファレンス電源１５，２５，３５の電圧出力精度は、高精度に計測回路１４，２４，３４の故障を検出するという観点から、可能な限り高精度であることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２３２１７１号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４９７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の電池監視装置は以上のように構成されているので、故障診断用に、リファレンス電圧を出力するリファレンス電源が必要であった。そのため、部品の追加が必要になることによりコストが高くなるという課題があった。また、回路構成が複雑になることにより信頼性が低下するという課題もあった。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、リファレンス電源を備えることなく、計測回路の計測精度の故障を高精度に検出する電池監視装置および故障診断方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る電池監視装置は、直列接続された複数の電池セルを当該接続順に所定数毎にモジュール化した電池を監視する電池監視装置であって、複数のモジュールにそれぞれ対応して設けられ、対応するモジュール内の所定数の電池セルの各セル電圧を計測すると共に、当該モジュールより１つ上位側のモジュール内の最下位電位の電池セルのセル電圧または当該モジュールより１つ下位側のモジュール内の最上位電位の電池セルのセル電圧を計測する、複数の計測回路と、隣り合ったモジュール間の計測回路でそれぞれ計測した同一電池セルのセル電圧の差分を演算し、当該差分が所定の閾値より大きい場合に電池監視装置が故障していると診断するマイクロコンピュータとを備えるものである。
【００１１】
この発明に係る電池監視装置の故障診断方法は、複数のモジュールにそれぞれ対応して設けられた複数の計測回路が、対応するモジュール内の所定数の電池セルの各セル電圧を計測すると共に、当該モジュールより１つ上位側のモジュール内の最下位電位の電池セルのセル電圧または当該モジュールより１つ下位側のモジュール内の最上位電位の電池セルのセル電圧を計測して、マイクロコンピュータに出力するセル電圧計測ステップと、マイクロコンピュータが、隣り合ったモジュール間の計測回路でそれぞれ計測した同一電池セルのセル電圧の差分を演算し、当該差分が所定の閾値より大きい場合に隣り合ったモジュール間の計測回路のいずれか一方、または両方が故障していると判断する故障有無判断ステップと、マイクロコンピュータが、複数の計測回路全てに対して行った故障有無判断ステップの判断結果を組み合わせて、故障している計測回路を特定する故障診断ステップとを備えるものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、隣り合ったモジュール間の計測回路でそれぞれ計測した同一電池セルのセル電圧の差分が閾値より大きい場合に故障と診断するようにしたので、リファレンス電源を備えることなく、計測回路の計測精度の故障を高精度に検出できる電池監視装置を提供することができる。
【００１３】
この発明によれば、隣り合ったモジュール間の計測回路でそれぞれ計測した同一電池セルのセル電圧の差分が閾値より大きい場合に、当該隣り合ったモジュール間の計測回路のいずれか一方、または両方が故障していると判断し、複数の計測回路全てに対して行った判断結果を組み合わせて故障している計測回路を特定するようにしたので、リファレンス電源を備えることなく、計測回路の計測精度の故障を高精度に検出できると共に、故障した計測回路を特定できる故障診断方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電池監視装置の構成を示す回路図である。
【図２】実施の形態１に係る電池監視装置の故障診断動作を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態２に係る電池監視装置の構成を示す回路図である。
【図４】実施の形態２に係る電池監視装置の故障診断動作を示すフローチャートである。
【図５】この発明に係る電池監視装置の変形例を示す回路図である。
【図６】この発明に係る電池監視装置の変形例を示す回路図であり、４個のモジュールに対応する構成である。
【図７】図６に示す電池監視装置の故障診断方法（方法１）を示すフローチャートである。
【図８】図６に示す電池監視装置の故障診断方法（方法２）を説明する図である。
【図９】従来の電池監視装置の構成例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１に示すように、本実施の形態１に係る電池監視装置は、直列接続された複数の電池セル１１〜１３，２１〜２３，３１〜３３から構成される二次電池を監視するものである。この二次電池は、ＥＶおよびＨＥＶなどの電動車両に搭載され、この電動車両を動作させる。図１の例では、直列接続された９個の電池セルを接続順に３個毎にモジュール化し、最下位電位の電池セル１１を含む電池セル１１〜１３をモジュール１とし、電池セル２１〜２３をモジュール２とし、最上位電位の電池セル３３を含む電池セル３１〜３３をモジュール３とする。なお、図１において、先立って説明した図９と同一または相当の部分については同一の符号を付す。
【００１６】
電池監視装置には、３個のモジュール１〜３と同数の、３個の計測回路１４，２４，３４が直列に接続されている。最下位の計測回路１４は、最下位のモジュール１の電池セル１１〜１３のセル電圧Ｖ１＿１〜Ｖ１＿３と、１つ上位側のモジュール２のうちの最下位電位の電池セル２１のセル電圧Ｖ１＿４（Ｖ２＿１）を計測する。計測回路２４は、モジュール２の電池セル２１〜２３のセル電圧Ｖ２＿１〜Ｖ２＿３と、１つ上位側のモジュール３のうちの最下位電位の電池セル３１のセル電圧Ｖ３＿１（Ｖ２＿４）を計測する。最上位の計測回路３４は、最上位のモジュール３の電池セル３１〜３３のセル電圧Ｖ３＿１〜Ｖ３＿３のみを計測する。
【００１７】
これら計測回路１４，２４，３４はそれぞれＩＣで構成され、直接接続されたＩＣ同士の間でＩＣ間通信を行う。一般的なＩＣは、６〜１４個の電池セルのセル電圧を計測可能であり、このようなＩＣを本実施の形態１に用いる場合、モジュール化される電池セルの個数が、計測可能な電池セル数（６〜１４個）より少ない個数である必要がある。例えば、計測回路１４が６個の電池セルのセル電圧を計測可能なＩＣである場合、最大５個の電池セルでモジュール化し、残り１個分は上位側のモジュール２のうちの最下位電位の電池セル２１のセル電圧計測用にする。
【００１８】
マイコン４０は、最下位のモジュール１に接続され、このモジュール１に対して、ＳＰＩ通信を介して周期的に計測開始の命令を伝達する。この命令は、計測回路１４から上位の計測回路２４へ、および計測回路２４から最上位の計測回路３４へ、それぞれＩＣ間通信を介して伝達される。計測回路１４は、計測開始の命令が伝達されると、電池セル１１〜１３，２１のセル電圧Ｖ１＿１〜Ｖ１＿４を計測する。計測回路２４は、計測開始の命令が伝達されると、電池セル２１〜２３，３１のセル電圧Ｖ２＿１〜Ｖ２＿４を計測する。計測回路３４は、計測開始の命令が伝達されると、電池セル３１〜３３のセル電圧Ｖ３＿１〜Ｖ３＿３を計測する。
【００１９】
ここで、各計測回路が同期的に計測を行うために、計測回路１４，２４は、計測回路３４に計測開始の命令が伝達されるまでの時間、つまり計測回路３４が計測を開始するまでの時間を待った後、計測を開始することで、各計測回路が同時に計測を開始する。
【００２０】
マイコン４０は、計測回路１４，２４，３４の計測に必要な時間が経過した後、計測回路１４，２４，３４からＩＣ間通信およびＳＰＩ通信を介して、セル電圧Ｖ１＿１〜Ｖ１−４，Ｖ２＿１〜Ｖ２＿４，Ｖ３＿１〜Ｖ３＿３の計測結果を取得する。そして、マイコン４０は、取得したセル電圧Ｖ１＿１〜Ｖ１−４，Ｖ２＿１〜Ｖ２＿４，Ｖ３＿１〜Ｖ３＿３に基づいて、電池監視装置の故障診断を行う。このマイコン４０には、予め所定の閾値Ｖｔｈが設定されており、直接接続された２つの計測回路で計測された同一電池セルのセル電圧の差分が閾値Ｖｔｈより小さければ、２つの計測回路が正常と診断する。差分が閾値Ｖｔｈ以上であれば、２つの計測回路のいずれか一方、または両方が故障している（即ち、電池監視装置が故障している）と診断する。故障している計測回路を特定する故障診断方法の詳細は後述する。
【００２１】
通信Ｉ／Ｆ４１は、ＣＡＮ等の車両ネットワークに接続するための通信インタフェースであり、電池監視装置は通信Ｉ／Ｆ４１を介し、ＣＡＮ等を通じて、上位装置である電池管理装置５０に接続している。この電池管理装置５０は、ＣＡＮ等を通じて車両制御装置５１に接続している。
【００２２】
電池管理装置５０は、電池の管理を行う所謂ＢＭＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ）であり、例えば、電池監視装置から通知されるセル電圧の計測結果に基づいて電池の残容量を判定する。また、電池管理装置５０は、電池監視装置から通知される故障診断結果の情報を車両制御装置５１へ出力したり、車両制御装置５１から通知を受けて電池監視装置の動作を制御したりする。
なお、電池管理装置５０の機能は、電池監視装置に取り込むことができる。
【００２３】
車両制御装置５１は、電動車両全体を統合制御する所謂ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）であり、ＣＡＮ等を通じて不図示の充電用コネクタ、イグニッションスイッチ、車両駆動用モータ、表示器などに接続している。車両制御装置５１は、例えば、イグニッションスイッチのオンオフを検出して電池から車両各部への電力供給を制御したり、電池管理装置５０から通知される電池の残容量および故障診断結果の情報を表示器に表示させたり、充電用コネクタへの充電ガンの接続を検出して充電可能状態に移行したことを電池管理装置５０へ通知したりする。
【００２４】
次に、図２に示すフローチャートを用いて、マイコン４０による故障診断方法を説明する。図２のフローチャートを開始する前に、既に、計測回路１４，２４，３４からマイコン４０へ、セル電圧Ｖ１＿１〜Ｖ１−４，Ｖ２＿１〜Ｖ２＿４，Ｖ３＿１〜Ｖ３＿３の計測結果が通知されているものとする（セル電圧計測ステップ）。
【００２５】
ステップＳＴ１（故障有無判断ステップ）において、マイコン４０は、モジュール２の最下位電池セル２１について、計測回路１４が計測したセル電圧Ｖ１＿４と計測回路２４が計測したセル電圧Ｖ２＿１の差分を演算し、その差分と閾値Ｖｔｈを比較する。
【００２６】
電池セル２１のセル電圧Ｖ１＿４，Ｖ２＿１の差分が閾値Ｖｔｈより小さい場合（ステップＳＴ１“ＹＥＳ”）、マイコン４０は、計測回路１４および計測回路２４が正常にセル電圧を計測できたと判断する。続けてステップＳＴ２において、マイコン４０は、モジュール３の最下位電池セル３１について、計測回路２４が計測したセル電圧Ｖ２＿４と計測回路３４が計測したセル電圧Ｖ３＿１の差分を演算し、その差分と閾値Ｖｔｈを比較する。
【００２７】
電池セル３１のセル電圧Ｖ２＿４，Ｖ３＿１の差分が閾値Ｖｔｈより小さい場合（ステップＳＴ２“ＹＥＳ”）、マイコン４０は、計測回路２４および計測回路３４が正常にセル電圧を計測できたと判断する。よって、ステップＳＴ３（故障診断ステップ）において、マイコン４０は全てのモジュール１〜３の計測回路１４，２４，３４が正常であると診断する。
一方、セル電圧Ｖ２＿４，Ｖ３＿１の差分が閾値Ｖｔｈ以上の場合（ステップＳＴ２“ＮＯ”）、計測回路２４および計測回路３４のいずれか一方、または両方が正しく計測できなかったことになる。この段階では先のステップＳＴ１で計測回路２４が正常であることが判明しているので、蓋然的に、異常が発生しているのはモジュール３の計測回路３４であると診断する（ステップＳＴ４；故障診断ステップ）。
【００２８】
他方、電池セル２１のセル電圧Ｖ１＿４，Ｖ２＿１の差分が閾値Ｖｔｈ以上の場合（ステップＳＴ１“ＮＯ”）、マイコン４０は、計測回路１４および計測回路２４のいずれか一方、または両方が正しく計測できなかったと判断する。そのため、続くステップＳＴ５（故障有無判断ステップ）において、計測回路１４と計測回路２４のどちらに異常が発生しているかを特定する。このステップＳＴ５において、マイコン４０は、モジュール３の最下位電池セル３１について、計測回路２４が計測したセル電圧Ｖ２＿４と計測回路３４が計測したセル電圧Ｖ３＿１の差分を演算し、その差分と閾値Ｖｔｈを比較する。
【００２９】
電池セル３１のセル電圧Ｖ２＿４，Ｖ３＿１の差分が閾値Ｖｔｈより小さい場合（ステップＳＴ５“ＹＥＳ”）、計測回路２４および計測回路３４が正常にセル電圧を計測できたと判断する。よって、マイコン４０は、蓋然的に、異常が発生しているのはモジュール１の計測回路１４であると診断する（ステップＳＴ６；故障診断ステップ）。
一方、セル電圧Ｖ２＿４，Ｖ３＿１の差分が閾値Ｖｔｈ以上の場合（ステップＳＴ５“ＮＯ”）、計測回路２４および計測回路３４のいずれか一方、または両方が正しく計測できなかったことになる。このステップＳＴ５は、計測回路１４と計測回路２４のどちらに異常が発生しているかを特定する処理であるので、マイコン４０は蓋然的に、モジュール２の計測回路２４に異常が発生していると診断する（ステップＳＴ７；故障診断ステップ）。
【００３０】
以上の故障診断を行った後、マイコン４０は、セル電圧Ｖ１＿１〜Ｖ１−３，Ｖ２＿１〜Ｖ２＿３，Ｖ３＿１〜Ｖ３＿３の計測結果と、上記故障診断の結果とを、通信Ｉ／Ｆ４１を介して電池管理装置５０へ通知する。
【００３１】
なお、故障診断を行うタイミングは任意でよいが、充放電制御中はセル電圧が変動しやすいため、誤診断を避ける目的で充放電制御中以外の期間に故障診断を行うことが望ましい。例えば、車両制御装置５１が、充電用コネクタに充電ガンが接続されていない状態、かつ、電動車両の停車（イグニッションスイッチのオフ）を検出すると、電池管理装置５０を経由して電池監視装置へ、故障診断の開始命令を通知する。
【００３２】
以上より、実施の形態１によれば、電池監視装置は、直列接続された複数の電池セル１１〜１３，２１〜２３，３１〜３３を当該接続順に所定数毎にモジュール化した電池を監視する装置であって、複数のモジュール１〜３にそれぞれ対応して設けられ、対応するモジュール内の所定数の電池セルの各セル電圧を計測すると共に、当該モジュールより１つ上位側のモジュール内の最下位電位の電池セルのセル電圧を計測する複数の計測回路１４，２４，３４と、隣り合ったモジュール間の計測回路でそれぞれ計測した同一電池セルのセル電圧の差分を演算し、当該差分が所定の閾値Ｖｔｈより大きい場合に電池監視装置が故障していると診断するマイコン４０とを備える構成にした。このため、従来のような既知の高精度なリファレンス電源を備えることなく、計測回路の故障を高精度に診断することができる。よって、部品の追加が不要となり、コスト低減が可能となる。また、回路構成が複雑化せず、信頼性の向上が可能となる。
【００３３】
また、実施の形態１によれば、マイコン４０は、複数の計測回路１４，２４，３４のうち、隣り合ったモジュール間の計測回路がそれぞれ計測した同一電池セルのセル電圧の差分を演算し、当該差分が閾値Ｖｔｈより大きい場合に当該隣り合ったモジュール間の計測回路のいずれか一方、または両方が故障していると判断し、複数の計測回路１４，２４，３４全てに対して行った判断結果を組み合わせて故障している計測回路を特定するように構成した。このため、従来のようなリファレンス電源を備えることなく、故障している計測回路を特定することができる。
【００３４】
実施の形態２．
図３は、本実施の形態２に係る電池監視装置の構成を示す回路図である。この図３において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。モジュール１において、直列に接続された放電回路スイッチＳＷ１１および抵抗Ｒ１１から成る放電回路が、電池セル１１と並列に設けられている。同様に、直列に接続された放電回路スイッチＳＷ１２および抵抗Ｒ１２が電池セル１２と並列に設けられ、直列に接続された放電回路スイッチＳＷ１３および抵抗Ｒ１３が電池セル１３と並列に設けられている。モジュール２，３も同様に、直列に接続された放電回路スイッチおよび抵抗が、各電池セルと並列に設けられている。
【００３５】
電池セル１１〜１３，２１〜２３，３１〜３３は、製造時のばらつき、自己放電のばらつき、および経年変化の影響により、充電量が一律とは限らず、電池セルによって個体差が生じる。そのため、各電池セル１１〜１３，２１〜２３，３１〜３３のセル電圧にばらつきが発生したときに、放電回路を選択的に動作させてセル電圧の高い電池セルを放電させ、電池セル間のセル電圧を均等化する。放電回路を用いて電池セル間のセル電圧を均等化する方法は、公知の技術であるため、詳細な説明を省略する。
【００３６】
他方、電池監視装置は、計測回路１４，２４，３４を動作させるための電力を、モジュール化された電池セルから供給している。モジュール２の最下位電位の電池セル２１は、モジュール２の計測回路２４だけでなく、１つ下位のモジュール１の計測回路１４にも接続されており、２個の計測回路１４，２４に電力を供給している。そのため、電池セル２１は、消費する電力が他の電池セル２２，２３と比べて２倍になる。その結果、最下位の電池セル２１とその他の電池セル２２，２３との間にセル電圧のばらつきが発生し易くなる。同様の理由により、モジュール３においても、最下位の電池セル３１とその他の電池セル３２，３３との間にセル電圧のばらつきが発生し易くなる。
【００３７】
そこで、本実施の形態２に係る電池監視装置では、モジュール２，３の最下位電位の電池セル２１，３１以外の放電回路を選択的に動作させることによって、各電池セル１１〜１３，２１〜２３，３１〜３３のセル電圧を均等化する。
【００３８】
マイコン４０は、この電池監視装置の動作時間を計算するための動作時間計算回路４２を備える。また、計算した動作時間を記憶する記憶回路４３がマイコン４０に接続されている。予め、各電池セル１１〜１３，２１〜２３，３１〜３３が消費する電力に基づいて計算された所定の基準動作時間および放電時間が、動作時間計算回路４２に設定されている。基準動作時間は、例えば、最下位電位の電池セル２１，３１とその他の電池セル１１〜１３，２２，２３，３２，３３の間のセル電圧のばらつきが許容範囲を超えると推定される時間長とする。放電時間は、例えば、最下位電位の電池セル２１，３１とその他の電池セル１１〜１３，２２，２３，３２，３３の間のセル電圧のばらつきを均等化するために要する時間長とする。
【００３９】
次に、図４に示すフローチャートを用いて、マイコン４０によるセル電圧均等化方法を説明する。
車両が始動して電池監視装置が起動すると、ステップＳＴ１１において動作時間計算回路４２が、前回の動作終了時に記憶回路４３に記憶しておいた動作時間を取得し、取得した動作時間に今回起動時に計時する動作時間を累積していく。
【００４０】
動作時間計算回路４２は、動作時間が基準動作時間を経過すると（ステップＳＴ１２“ＹＥＳ”）、モジュール２，３の最下位電池セル２１，３１を除く電池セルの放電回路スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３，ＳＷ２２，ＳＷ２３，ＳＷ３２，ＳＷ３３をオンする命令を、ＳＰＩ通信を介してモジュール１に伝達する。この命令は、ＳＰＩ通信およびＩＣ間通信を介して、計測回路１４，２４，３４へ伝達される。ステップＳＴ１３において、計測回路１４は放電回路スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３をオンして、電池セル１１〜１３の電力を抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３で熱消費させる。一方、計測回路２４は、放電回路スイッチＳＷ２２，ＳＷ２３をオンして、最下位電池セル２１を除く電池セル２２，２３の電力を抵抗Ｒ２２，Ｒ２３で熱消費させる。同様に、計測回路３４は、放電回路スイッチＳＷ３２，ＳＷ３３をオンして、最下位電池セル３１を除く電池セル３２，３３の電力を抵抗Ｒ３２，Ｒ３３で熱消費させる。
【００４１】
動作時間計算回路４２は、放電回路スイッチのオン時間が放電時間を経過すると（ステップＳＴ１４“ＹＥＳ”）、全ての電池セルの放電回路スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３，ＳＷ２１〜２３，ＳＷ３１〜３３をオフする命令を伝達する。この命令は、ＳＰＩ通信およびＩＣ間通信を介して、計測回路１４，２４，３４へ伝達される。ステップＳＴ１５において、計測回路１４，２４，３４は放電回路スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３，ＳＷ２１〜２３，ＳＷ３１〜３３をオフする。続くステップＳＴ１６において、動作時間計算回路４２は動作時間をリセットし、新しく動作時間の計時を開始する。
【００４２】
以上の処理を繰り返すことにより、基準動作時間が経過する毎に、所定の放電時間だけ放電回路が動作し、各電池セル１１〜１３，２１〜２３，３１〜３３のセル電圧が均等化される。なお、電池監視装置が動作を終了するときには、そのときの動作時間を動作時間計算回路４２から記憶回路４３に出力し、記憶回路４３に記憶しておく。
【００４３】
なお、図３の構成例では、電池セル毎に放電回路を設ける構成にしたが、これに限定されるものではなく、モジュール２，３の最下位電池セル２１，３１に対する放電回路は省略可能である。
【００４４】
以上より、実施の形態２によれば、電池監視装置は、複数の電池セル１１〜１３，２１〜２３，３１〜３３のうち、１個の計測回路によりセル電圧を計測される電池セル１１〜１３，２２，２３，３２，３３を選択的に放電して電力を熱消費する放電回路を備え、マイコン４０の動作時間計算回路４２が、電池監視装置の動作時間を計時して、当該動作時間が所定の基準動作時間を経過する毎に所定の放電時間、放電回路を動作させ、複数の電池セル１１〜１３，２１〜２３，３１〜３３のセル電圧を均等化するように構成した。このため、１つの計測回路に電力供給している電池セル１１〜１３，２２，２３，３２，３３と、２つの計測回路に電力供給している電池セル２１，３１との間のセル電圧のばらつきを均等化することができる。
【００４５】
なお、上記実施の形態１，２では、任意モジュールの最下位電池セルのセル電圧を、この任意モジュールの計測回路と１つ下位側のモジュールの計測回路がそれぞれ計測し、計測値の差分を閾値と比較して故障を診断する構成にしたが、これに限定されるものではなく、任意モジュールの最上位電池セルのセル電圧を、この任意モジュールの計測回路と１つ上位側のモジュールの計測回路がそれぞれ計測し、計測値の差分を閾値と比較して故障を診断する構成にしてもよい。具体例を図５に示す。
【００４６】
図５に示す電池監視装置において、最下位の計測回路１４が、最下位のモジュール１の電池セル１１〜１３のセル電圧Ｖ１＿１〜Ｖ１＿３を計測する。計測回路２４は、モジュール２の電池セル２１〜２３のセル電圧Ｖ２＿２〜Ｖ２＿４と、１つ下位側のモジュール１のうちの最上位電位の電池セル１３のセル電圧Ｖ２＿１を計測する。最上位の計測回路３４は、最上位のモジュール３の電池セル３１〜３３のセル電圧Ｖ３＿２〜Ｖ３＿４と、１つ下位側のモジュール２のうちの最上位電位の電池セル２３のセル電圧Ｖ３＿１を計測する。マイコン４０は、直接接続された２つの計測回路（例えば、計測回路１４，２４）で計測された同一電池セルのセル電圧の差分（電池セル１３のセル電圧Ｖ１＿３，Ｖ２＿１の差分）が閾値Ｖｔｈより小さければ、２つの計測回路が正常と診断し、一方、差分が閾値Ｖｔｈ以上であれば、２つの計測回路のいずれか一方、または両方が故障していると診断する。また、マイコン４０は、図２に示したフローチャートと同じような手順（ただし、閾値比較するセル電圧の番号は異なる）で、故障している計測回路を特定すればよい。
【００４７】
また、電池監視装置を適用する電池は、図示例の構成に限定されるものではなく、電池セルの個数およびモジュール数は任意でよい。電池監視装置の計測回路数は、電池側のモジュール数に合わせて決定すればよい。計測回路数が増加した場合、例えば、直列に接続された計測回路３個を１組として図２に示すフローチャートを繰り返し行い、故障している計測回路を特定してもよいし、以下に説明する方法１または方法２により故障している計測回路を特定してもよい。
【００４８】
ここでは、図６に示すように、４個のモジュール１〜４に対応する構成の電池監視装置を例に説明する。この電池監視装置は、図１に示したモジュール１〜３に対応する計測回路１４，２４，３４に加え、モジュール４に対応する計測回路４４を備える。この計測回路４４は、モジュール４の電池セル４１〜４３のセル電圧Ｖ４＿１〜Ｖ４＿３を計測し、計測回路３４は、モジュール３の電池セル３１〜３３のセル電圧Ｖ３＿１〜Ｖ３＿３と、１つ上位側のモジュール４のうちの最下位電位の電池セル４１のセル電圧Ｖ３＿４（Ｖ４＿１）を計測する。
【００４９】
（方法１）
図７に、図６の電池監視装置による故障診断方法（方法１）のフローチャートを示す。この方法１では、増加したモジュール数に応じて故障有無判断ステップを追加することとし、図７では、図２に示したフローチャートに、新たに、モジュール４の故障有無を判断するステップＳＴ２１を追加している。先のステップＳＴ１，ＳＴ２で計測回路１４，２４，３４が正常であることが判明しているので、ステップＳＴ２１において、電池セル４１のセル電圧Ｖ３＿４，Ｖ４＿１の差分が閾値Ｖｔｈ以上であれば（ステップＳＴ２１“ＮＯ”）、蓋然的に、モジュール４の計測回路４４に異常が発生していると診断できる（ステップＳＴ２２）。一方、差分が閾値Ｖｔｈより小さい場合（ステップＳＴ２１“ＹＥＳ”）、全ての計測回路１４，２４，３４，４４が正常であると診断できる（ステップＳＴ３）。
【００５０】
（方法２）
図８は、図６の電池監視装置による故障診断方法（方法２）を説明する表である。マイコン４０は、セル電圧の計測結果を取得し、図７に示したステップＳＴ１と、ステップＳＴ２，ＳＴ５と、ステップＳＴ２１の処理を行い、計測回路２個１組で故障有無を判断する。続いて、マイコン４０は、各組の故障有無の判断結果を図８（ａ）の表に当てはめて数字（０〜７）を計算し、計算した数字をもとに図８（ｂ）の表にマッピングすることで、故障している計測回路を特定できる。
【００５１】
上記以外にも、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１〜４  モジュール、１１〜１３，２１〜２３，３１〜３３，４１〜４３  電池セル、１４，２４，３４，４４  計測回路、１５，２５，３５  リファレンス電源、４０  マイコン、４１  通信Ｉ／Ｆ、４２  動作時間計算回路、４３  記憶回路、５０  電池管理装置、５１  車両制御装置。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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