(57)【要約】【課題】長期的に信頼性が確保できる電圧監視システム、電圧監視装置、及び電圧監視方法を提供する。【解決手段】第１基準電圧生成部は第１の基準電圧を生成し、第２基準電圧生成部は前記第１基準基準電圧生成部とは異なる環境に設置され第２の基準電圧を生成し、計測部は少なくとも１個の電池セルの電圧を前記第１の基準電圧及び前記第２の基準電圧に基づいて、それぞれ第１の電圧及び第２の電圧として計測し、状態判定部は前記計測部が計測した第１の電圧と第２の電圧との比較結果に基づいて、前記少なくとも１個の電池セルの計測精度の状態を判定する。【選択図】図１
2014106139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基準電圧を生成する第１基準電圧生成部と、
前記第１基準電圧生成部と異なる環境に設置され、第２の基準電圧を生成する第２基準電圧生成部と、
少なくとも１個の電池セルの電圧を前記第１の基準電圧及び前記第２の基準電圧に基づいて、それぞれ第１の電圧及び第２の電圧として計測する計測部と、
前記計測部が計測した第１の電圧と第２の電圧との比較結果に基づいて、前記少なくとも１個の電池セルの計測精度の状態を判定する状態判定部と
を備えることを特徴とする電圧監視システム。
【請求項２】
前記第２基準電圧生成部は、前記第２の基準電圧について自部から前記計測部までの電圧降下を補正することを特徴とする請求項１に記載の電圧監視システム。
【請求項３】
前記第２基準電圧生成部は、前記第１基準電圧生成部よりも環境の変化が少ない場所に設置されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電圧監視システム。
【請求項４】
温度範囲と前記第２基準電圧生成部の耐用期間との関係を示す判定式に基づいて、少なくとも所望の耐用期間が与えられる温度範囲の環境が前記第２基準電圧生成部を設置する環境として定められていることを特徴とする請求項３に記載の電圧監視システム。
【請求項５】
第１の基準電圧を生成する第１基準電圧生成部と、
少なくとも１個の電池セルの電圧を前記第１の基準電圧及び前記第１基準電圧生成部と異なる環境に設置された第２基準電圧生成部が生成した第２の基準電圧に基づいて、それぞれ第１の電圧及び第２の電圧として計測する計測部と、
前記計測部が計測した第１の電圧と第２の電圧との比較結果に基づいて、前記少なくとも１個の電池セルの計測精度の状態を判定する状態判定部と
を備えることを特徴とする電圧監視装置。
【請求項６】
第１の基準電圧を生成する第１基準電圧生成部と、前記第１基準電圧生成部と異なる環境に設置され、第２の基準電圧を生成する第２基準電圧生成部と、計測部及び状態判定部とを備えた電圧監視装置における電圧監視方法において、
前記計測部が、少なくとも１個の電池セルの電圧を前記第１の基準電圧又は前記第２の基準電圧に基づいて、それぞれ第１の電圧及び第２の電圧として計測する計測過程、
前記状態判定部が、前記計測過程で計測した第１の電圧と第２の電圧との比較結果に基づいて、前記少なくとも１個の電池セルの計測精度の状態を判定する状態判定過程、
を有することを特徴とする電圧監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧監視システム、電圧監視装置、及び電圧監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車載用電源等に用いられる電池が発生する電圧を監視する電圧監視装置が提案されている。電圧監視装置には、例えば、基準電圧回路が生成した基準電圧を基準として電池等の電圧を監視するものがある。電圧監視装置は継続的に正確な電圧を監視することが要求される反面、基準電圧発生回路の経年変化等に起因して計測誤差が増大することがある。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の電圧監視装置は、第１の基準電圧回路の第１の分圧電圧を出力する分圧電圧出力部とＡＤ変換部とを接続し、第１の基準電圧を利用して第１の分圧電圧のＡＤ変換値を得、比較部でこのＡＤ変換値と、ＡＤ変換器が正常な場合に第１の分圧電圧を第１の基準電圧を利用して得られるＡＤ変換値と比較し、第１の基準電圧回路の診断を行う場合には、第２の基準電圧回路の第２の基準電圧の第２の分圧電圧のＡＤ変換値を得、比較器は、第１の分圧電圧を第１の基準電圧を利用して得られるＡＤ変換値との比較を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１６２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の電圧監視装置には、例えば、電気自動車等に搭載される電池パックのように比較的過酷な温度環境や機械的環境にさらされ、複数の基準電圧発生回路を備えるものがある。これら複数の基準電圧発生回路は、それぞれ概ね等しい温度環境や機械的環境にさらされるため同様な確率で故障が発生することがある。従って、これら複数の基準電圧発生回路を用いた計測値の比較による正常／異常判定は、長期的にみて信頼性に乏しくなる。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、長期的に信頼性が確保できる電圧監視装置及び電圧監視方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、第１の基準電圧を生成する第１基準電圧生成部と、前記第１基準電圧生成部と異なる環境に設置され、第２の基準電圧を生成する第２基準電圧生成部と、少なくとも１個の電池セルの電圧を前記第１の基準電圧及び前記第２の基準電圧に基づいて、それぞれ第１の電圧及び第２の電圧として計測する計測部と、前記計測部が計測した第１の電圧と第２の電圧との比較結果に基づいて、前記少なくとも１個の電池セルの計測精度の状態を判定する状態判定部とを備えることを特徴とする電圧監視システムである。
【０００８】
（２）本発明のその他の態様は、上述の電圧監視システムであって、前記第２基準電圧生成部は、前記第２の基準電圧について自部から前記計測部までの電圧降下を補正することを特徴とする。
【０００９】
（３）本発明のその他の態様は、上述の電圧監視システムであって、前記第２基準電圧生成部は、前記第１基準電圧生成部よりも環境の変化が少ない場所に設置されていることを特徴とする。
【００１０】
（４）本発明のその他の態様は、上述の電圧監視システムであって、温度範囲と前記第２基準電圧生成部の耐用期間との関係を示す判定式に基づいて、少なくとも所望の耐用期間が与えられる温度範囲の環境が前記第２基準電圧生成部を設置する環境として定められていることを特徴とする。
【００１１】
（５）本発明のその他の態様は、第１の基準電圧を生成する第１基準電圧生成部と、前記第１基準電圧生成部と異なる環境に設置され、少なくとも１個の電池セルの電圧を前記第１の基準電圧及び前記第１基準電圧生成部と異なる環境に設置された第２基準電圧生成部が生成した第２の基準電圧に基づいて、それぞれ第１の電圧及び第２の電圧として計測する計測部と、前記計測部が計測した第１の電圧と第２の電圧との比較結果に基づいて、前記少なくとも１個の電池セルの計測精度の状態を判定する状態判定部とを備えることを特徴とする電圧監視装置である。
【００１２】
（６）本発明のその他の態様は、第１の基準電圧を生成する第１基準電圧生成部と、前記第１基準電圧生成部と異なる環境に設置され、第２の基準電圧を生成する第２基準電圧生成部と、計測部及び状態判定部とを備えた電圧監視装置における電圧監視方法において、前記計測部が、少なくとも１個の電池セルの電圧を前記第１の基準電圧又は前記第２の基準電圧に基づいて、それぞれ第１の電圧及び第２の電圧として計測する計測過程、前記状態判定部が、前記計測過程で計測した第１の電圧と第２の電圧との比較結果に基づいて、前記少なくとも１個の電池セルの計測精度の状態を判定する状態判定過程、を有することを特徴とする電圧監視方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、長期的に信頼性が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電池システムの全体構成を示す概略ブロック図である。
【図２】本実施形態に係る電池システムの一部の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】本実施形態に係る電圧監視処理を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態に係る判定情報の例を示す表である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る電池システムの全体構成を示す概略ブロック図である。
【図６】校正用基準電圧データの例を示す表である。
【図７】基準電圧補正データの例を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る電池システム１の全体構成を示す概略ブロック図である。
電池システム（電圧監視システム）１は、Ｍ個（Ｍは、１以上の整数、図１に示す例では２）の電池ユニット１１−１〜１１−Ｍ、電流センサ１３、受電端スイッチ１４、電力変換器１５、電池制御回路１６、及び表示部１７を含んで構成される。
以下の説明では、Ｍ個の電池ユニット１１−１〜１１−Ｍを、電池ユニット１１−１等、と呼ぶことがある。また、特定のＭ個の電池ユニット１１−１〜１１−Ｍを指す場合には、単に電池ユニット１１と呼ぶことがある。電池ユニット１１以外の複数個存在する構成、例えば、後述する組電池列１１１についても、同様に呼称する。電池ユニット１１−２〜１１−Ｍは、特に断らない限り電池ユニット１１−１と同様な構成を備える。以下、主に電池ユニット１１−１について説明する。
【００１６】
電池ユニット１１−１は、電池監視回路１１２−１を含んで構成され、組電池列１１１−１を着脱可能に固定する。電池ユニット１１−１は、例えば、電池パックである。組電池列１１１−１等がＭ個の電池ユニット１１−１のそれぞれに固定されている状態では、組電池列１１１−１〜１１１−Ｍは、Ｍ個の電池ユニット１１−１〜１１−Ｍ間で互いに直列に接続される。
電池監視回路（電圧監視装置）１１２−１は、組電池列１１１−１の状態、例えば、電圧や温度を検出（監視）し、検出した状態を示す電池状態信号を電池制御回路１６に出力する。電池監視回路１１２−１は、電池制御回路１６から入力された電池制御信号に基づいて動作する。電池監視回路１１２−１の構成については後述する。
【００１７】
電流センサ１３の一端は、組電池列１１１−１の一端である正極端子と接続され、電流センサ１３の他端は、受電端スイッチ１４の一端に接続されている。電流センサ１３は、組電池列１１１−１と受電端スイッチ１４との間を流れる電流を計測し、計測した電流値を示す電流計測信号を電池制御回路１６に出力する。
受電端スイッチ１４の一端は、電流センサ１３の他端に接続され、受電端スイッチ１４の他端は電力変換器１５の一端に接続されている。受電端スイッチ１４は、その一端と他端との間が開いている状態（開状態、ＯＦＦ）又は閉じている状態（閉状態、ＯＮ）のうちいずれかの状態をとる。開状態は、その一端及び他端との間で電流が流れずに遮断されている状態である。閉状態は、その一端及び他端との間で電流が流れ、導通している状態である。受電端スイッチ１４は、電池制御回路１６から入力された受電端スイッチ制御信号に基づいて自部の状態を開状態又は閉状態に切り替える。
【００１８】
電力変換器１５の一端は受電端スイッチ１４の他端に接続され、電力変換器１５の他端は負荷部（図示せず）に接続されている。負荷部は、供給される電力を消費する構成である。例えば、電気自動車等の車両における動力源となる電動機（モータ）、車両の走行その他の処理を制御する制御系、照明装置、空調機、等である。
電力変換器１５は、受電端スイッチ１４の他端から供給された電力を、負荷部で要求されている仕様（例えば、定格電圧、定格電流、交流又は直流の区別）に適合するように変換する。電力変換器１５は、例えば、受電端スイッチ１４の他端から供給された直流電力を交流電力に変換する直流交流変換器（ＤＣ−ＡＣコンバータ）である。
電力変換器１５の他端には、電力を供給する電源（図示せず）が接続されていてもよい。電源は、例えば、発電機、燃料電池等である。電源が接続されている場合には、電力変換器１５は、電源から供給された電力を所定の電圧値及び電流値を有する直流電力に変換し、変換した直流電力を受電端スイッチ１４の他端に出力してもよい。出力された直流電力によって、組電池列１１１−１等が充電される。
【００１９】
電池制御回路１６は、電池監視回路１１２−１等、その他、電池システム１の各構成部の動作を制御する。ここで、電池制御回路１６は、電池監視回路１１２−１等からそれぞれ入力された電池状態信号が示す状態に応じて電池制御信号を生成する。電池制御回路１６は、生成した電池制御信号を電池監視回路１１２−１等に出力する。
電池制御回路１６は、電池監視回路１１２−１等から異常検出信号が入力された場合には、入力された異常検出信号を表示部１７に出力する。異常検出信号は、組電池列１１１−１等のいずれかに異常が検出されたことを示す信号である。
【００２０】
電池制御回路１６は、負荷部への電力の供給を行うことを示す操作入力を受け付けた場合には、受電端スイッチ１４を閉状態に切り替えることを示す受電端スイッチ制御信号を生成し、生成した信号を受電端スイッチ１４に出力する。これにより、受電端スイッチ１４の状態を閉状態に切り替えて、負荷部への電力の供給を開始する。
電池制御回路１６は、負荷部への電力の供給を停止することを示す操作入力を受け付けた場合には、受電端スイッチ１４を開状態に切り替えることを示す受電端スイッチ制御信号を生成し、生成した信号を受電端スイッチ１４に出力する。これにより、受電端スイッチ１４の状態を開状態に切り替えて、負荷部への電力の供給を停止する。
【００２１】
電池制御回路１６は、組電池列１１１−１等の状態を示す電池状態信号を要求することを示す電池状態要求信号を生成し、生成した電池状態要求信号を電池監視回路１１２−１等に出力する。
電池状態要求信号を出力する契機は、例えば、他の構成部（電池システム１には限らない）からその動作を停止したことを示す停止信号が電池制御回路１６に入力されたときである。他の構成部は、例えば、内燃機関に供給された燃料を点火させる点火装置（イグニッションシステム）、車両の動力源であるモータ、等である。
その他、電池状態要求信号を出力する契機は、組電池列１１１−１等の温度が所定の温度閾値（例えば、５０°Ｃ）を超えたときでもよい。組電池列１１１−１等の温度として、電池制御回路１６は、該組電池列１１１−１等に対応する電池監視回路１１２−１等から入力された電池状態信号が示す情報を用いることができる。
【００２２】
また、電池状態要求信号を出力する契機は、組電池列１１１−１等が電力を供給している稼働時間において、所定の時間間隔（例えば、１日）が経過する毎であってもよい。電池制御回路１６は、例えば、所定の周期でクロックパルスを発生する発振器を備えて時間を計測するタイマ部（図示せず）を備える。電池制御回路１６は、電流センサ１３から入力された電流計測信号が示す電流値が０よりも有意に大きい値であるか否かを判断し、電流値が０よりも有意に大きい値である期間内に発生したクロックパルスの数を計数する。電池制御回路１６は、新たに増加したクロックパルスの数が、所定のカウント値に達する毎に電池状態要求信号を出力し、そのクロックパルスの数を０にリセットするという処理を繰り返す。この所定のカウント値は、所定の時間間隔内に発生するクロックパルスの数（例えば、クロックパルス周波数が３２，７６８Ｈｚの場合、１日当たり２，８３１，１５５，２００個）に相当する。
【００２３】
表示部１７は、電池制御回路１６から異常検出信号が入力されたとき、該異常検出信号に係る組電池列１１１−１等のいずれかに異常が検出されたことを示す異常検出情報を表示する。異常検出情報を表示する形態は、利用者が認識できる形態であれば、いかなる形態であってもよい。例えば、表示部１７は、電球、発光ダイオード等の発光器を備え、異常検出信号が入力されたとき、所定の色（例えば、赤色）及び光量で該発光器を点灯するものであってもよい。これにより、組電池列１１１−１等のいずれかに電圧の計測精度について異常が発生したことが利用者に通知される。
【００２４】
図２は、本実施形態に係る電池システム１の一部の構成を示す概略ブロック図である。
電池システム１は、電池ユニット１１−１等のそれぞれについてＮ個の電池ユニット対応スイッチ１２−１−１〜１２−１−Ｎ等及び校正用基準電圧発生回路（第２基準電圧生成部）１８を、さらに備える。Ｎは、１以上の整数、例えば、４であり、後述する組電池列１１１−１等に含まれる電池セルの数に相当する。図２では、電流センサ１３、受電端スイッチ１４及び電力変換器１５の図示が省略されているが、これらが電池システム１において省略して構成されていることを意味するものではない。
【００２５】
次に、電池ユニット１１−１の構成について説明する。電池ユニット１１−２〜１１−Ｍは、特に断らない限り電池ユニット１１−１と同様な構成を有する。
組電池列１１１−１は、Ｎ個の電池セルを含んで構成される。電池セルの数が複数である場合には、複数の電池セルが互いに直列に接続されて形成される。ここでは、組電池列１１１−１を構成するＮ個の電池セルを、電池セル１１１−１−１〜１１１−１−Ｎ、又は１１１−１−１等と示すことによって区別する。電池セル１１１−１−１等以外の、それぞれＮ個存在する構成についても、同様に呼称する。
電池セル１１１−１−１等のそれぞれは、各１個の正極端子と負極端子の対を備え、その対が電解質を挟む電池の構成単位である。電池セルは、セル電池、又は単にセルと呼ばれることがある。本実施形態では、電池セルは、充電と放電を繰り返し行うことができる二次電池である。組電池列１１１−１もしくは電池セルに蓄積されている電荷が大きくなるほど、一般に両極端子間の電圧が大きくなるため、その電圧は蓄積されている電荷の容量の目安となる。その電圧は起電力と呼ばれることもある。
【００２６】
電池監視回路１１２−１は、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ、アナログ・ディジタル）変換器（計測部）１１３−１、基準電圧発生回路（第１基準電圧生成部）１１４−１、Ｎ個の基準電源スイッチ１１５−１−１〜１１５−１−Ｎ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：中央処理装置、状態判定部）１１６−１、及びトランシーバ１１７−１を含んで構成される。
【００２７】
Ａ／Ｄ変換器１１３−１は、電池セル１１１−１−１〜１１１−１−Ｎのそれぞれのアナログの電圧値を、Ｎ個の基準電源スイッチ１１５−１−１〜１１５−１−Ｎからそれぞれ入力された基準電圧信号に基づいてディジタル値に量子化する。Ａ／Ｄ変換器１１３−１等は、量子化された電圧値を示すセル電圧信号をＣＰＵ１１６−１に出力する。
ここで、Ａ／Ｄ変換器１１３−１は、各基準電圧信号が示す電圧値（基準電圧）を最大値として所定のビット数（量子化精度）で対応する電池セルのアナログの電圧値を量子化する。例えば、基準電圧が４．０Ｖ、電池セルの電圧値が３．８Ｖである場合、電池セルの基準電圧に対する比は０．９５となる。所定のビット数が８ビットである場合、４Ｖについて、その最大値を二進表示した値１１１１１１１１（十進表示で２８−１）が対応付けられる。従って、電池セルの電圧値は、０．９５×（２８−１）の小数点以下を四捨五入した整数値２４２を二進表示して、１１１１００１０と量子化される。つまり、Ａ／Ｄ変換器１１３−１は、所定のビット数に係る精度で電池セルの電圧値を、基準電圧信号が示す基準電圧で正規化した値を計測する。
なお、電池セルの電圧値が基準電圧を超える場合には、Ａ／Ｄ変換器１１３−１は、量子化したディジタル値として、例えばその最大値を与える。所定のビット数が８ビットである場合には、最大値１１１１１１１１が与えられる。
【００２８】
基準電圧発生回路１１４−１は、Ｎ個の基準電源スイッチ１１５−１−１〜１１５−１−Ｎのそれぞれの一端に接続されている。
基準電圧発生回路１１４−１は、所定の基準電圧を有する基準電圧信号を生成し、生成した基準電圧信号をＮ個の基準電源スイッチ１１５−１−１〜１１５−１−Ｎのそれぞれの一端に出力する。所定の基準電圧は、例えば、対応する各電池セルの定格電圧又は該定格電圧よりも予め定めた電圧マージンだけ高い電圧値である。
基準電圧発生回路１１４−１は、例えば、ツェナーダイオードを含んで構成される。ツェナーダイオードは、その両端に印加された電圧が、ある一定の電圧である基準電圧に等しくなるように電流が流れる特性（ツェナー効果）を有する回路素子である。基準電圧発生回路１１４−１による基準電圧は、一般に時間経過に伴って徐々に低下する。また、基準電圧の低下は、温度変化や振動等の環境変化によって助長されることがある。
【００２９】
基準電源スイッチ１１５−１−１〜１１５−１−Ｎは、それぞれ２個の入力端と１個の出力端を備える。各２個の入力端の一方には基準電圧発生回路１１４−１から基準電圧信号が入力され、各２個の入力端の他方には電池ユニット対応スイッチ１２−１−１〜１２−１−Ｎの他端から基準電圧信号がそれぞれ入力される。
基準電源スイッチ１１５−１−１〜１１５−１−Ｎは、ＣＰＵ１１６−１から入力された基準電源選択信号に基づいて、出力端と接続する入力端を、各２個の入力端の一方にするか他方にするかを切り替える。これにより、出力端からＡ／Ｄ変換器１１３−１に出力する基準電圧信号として、基準電圧発生回路１１４−１から入力された基準電圧信号を出力するか、電池ユニット対応スイッチ１２−１−１〜１２−１−Ｎからそれぞれ入力された基準電圧信号を出力するかが選択される。つまり、基準電源スイッチ１１５−１−１〜１１５−１−Ｎは、基準電源の切り替え用のスイッチである。
以下の説明では、基準電圧発生回路１１４−１から入力された基準電圧信号を基準電圧信号１と呼び、電池ユニット対応スイッチ１２−１−１〜１２−１−Ｎからそれぞれ入力された基準電圧信号を基準電圧信号２と呼んで両者を区別する。
【００３０】
ＣＰＵ１１６−１は、電池制御回路１６からトランシーバ１１７−１を介して電池状態要求信号が入力されたとき、Ａ／Ｄ変換器１１３−１から入力されたセル電圧信号に基づいて電圧の計測精度に異常が発生したか否かを判定する。異常が発生したか否かの判定に係る処理（異常判定処理）を含む電圧監視処理については、後述する。
ＣＰＵ１１６−１は、電圧の計測精度に異常が発生したと判定した場合には、異常が検出されたことを示す異常検出信号を生成し、生成した異常検出信号を、トランシーバ１１７−１を介して電池制御回路１６に出力する。
【００３１】
ＣＰＵ１１６−１には、組電池列１１１−１の近傍に設置された温度センサ（図示せず）から検出された温度を示す温度信号が入力される。温度センサとして、例えば、熱電対やサーミスタ等を用いることができる。ＣＰＵ１１６−１は、入力された温度信号を、電池状態信号としてトランシーバ１１７−１を介して電池制御回路１６に出力する。
【００３２】
トランシーバ１１７−１は、ＣＰＵ１１６−１から入力された信号を、通信ネットワークを介して電池制御回路１６に送信する。トランシーバ１１７−１は、電池制御回路１６から該通信ネットワークを介して受信した受信信号をＣＰＵ１１６−１へ出力する送受信器である。通信ネットワークは、有線であっても無線であってもよい。
【００３３】
電池ユニット対応スイッチ１２−１−１〜１２−１−Ｎの一端は、校正用基準電圧発生回路１８に接続され、電池ユニット対応スイッチ１２−１−１〜１２−１−Ｎの他端は、基準電源スイッチ１１５−１−１〜１１５−１−Ｎが備える各２個の入力端の他方にそれぞれ接続されている。電池ユニット対応スイッチ１２−１−１〜１２−１−Ｎのそれぞれは、その一端と他端との間が開状態又は閉状態のうちいずれかの状態をとる。電池ユニット対応スイッチ１２−１等は、ＣＰＵ１１６−１から入力された電池ユニット対応スイッチ制御信号に基づいて自部の状態を開状態又は閉状態に切り替える。
【００３４】
校正用基準電圧発生回路１８は、基準電圧発生回路１１４−１等と同様な構成を有する基準電圧発生回路である。校正用基準電圧発生回路１８は、電池ユニット対応スイッチ１２−１−１〜１２−１−Ｎの一端に接続されている。
校正用基準電圧発生回路１８は、所定の基準電圧を有する基準電圧信号２を生成し、生成した基準電圧信号２をＮ個の基準電源スイッチ１１５−１−１〜１１５−１−Ｎが備える各２個の入力端の他方に出力する。
【００３５】
ところで、基準電圧信号２が示す基準電圧２は、時間経過に伴って、その初期値から次第に低下する。また、環境、例えば温度や振動の有無、そのレベル、又はそのレベルの変動が著しいほど基準電圧の低下が著しくなる傾向がある。かかる現象は、基準電圧信号１が示す基準電圧１についても該当する。そこで、校正用基準電圧発生回路１８は、基準電圧発生回路１１４−１等をそれぞれ備える電池ユニット１１−１等とは異なる環境として温度変化及び振動の一方又は両方がより緩やかな環境が得られる場所に設置されるようにする。例えば、電池ユニット１１−１等は車体（ボディ）の底面に設置され、校正用基準電圧発生回路１８は、車両における乗員ルーム内に設置されるようにする。本実施形態では、基準電圧１と基準電圧２に差異が生じることに着目して、各々の計測結果の差異に基づき計測精度に異常が生じているか否かを判定する。
【００３６】
（電圧監視処理）
次に、本実施形態に係る電圧監視処理について説明する。
図３は、本実施形態に係る電圧監視処理を示すフローチャートである。
（ステップＳ１０１）電池制御回路１６は、組電池列１１１−１等の電圧を示す電池状態要求信号を生成し、生成した電池状態要求信号をＣＰＵ１１６−１等に出力する（電圧情報要求）。その後、ステップＳ１０２に進む。
【００３７】
（ステップＳ１０２）基準電圧発生回路１１４−１等は、基準電圧信号１を生成し、生成した基準電圧信号１を基準電源スイッチ１１５−１−１等のそれぞれの一端に出力する（基準電圧供給）。その後、ステップＳ１０３に進む。
（ステップＳ１０３）ＣＰＵ１１６−１等は、基準電圧信号１を選択することを示す基準電源選択信号を生成し、生成した基準電源選択信号を基準電源スイッチ１１５−１−１等にそれぞれ出力する。基準電源スイッチ１１５−１−１等は、ＣＰＵ１１６−１等から基準電圧信号１を選択する基準電源選択信号が入力されたとき、基準電圧信号１を選択し、選択した基準電圧信号１をＡ／Ｄ変換器１１３−１等に出力する。Ａ／Ｄ変換器１１３−１等は、電池セル１１１−１−１等のそれぞれのアナログの電圧値から、Ｎ個の基準電源スイッチ１１５−１−１等からそれぞれ入力された基準電圧信号１に基づいてディジタル値に量子化する。これにより、電池セル１１１−１−１等のそれぞれの電圧（セル電圧１）を計測する。Ａ／Ｄ変換器１１３−１等は、セル電圧１を示すセル電圧信号をＣＰＵ１１６−１等に出力する。その後、ステップＳ１０４に進む。
【００３８】
（ステップＳ１０４）ＣＰＵ１１６−１等は、閉状態に切り替えることを示す電池ユニット対応スイッチ制御信号を生成し、生成した電池ユニット対応スイッチ制御信号を電池ユニット対応スイッチ１２−１−１等にそれぞれ出力する。電池ユニット対応スイッチ１２−１−１等は、ＣＰＵ１１６−１から電池ユニット対応スイッチ制御信号が入力されたとき閉状態に切り替える。電池ユニット対応スイッチ１２−１−１等は、初期状態では開状態をとる、少なくとも次にステップＳ１０２に進むまでには開状態に切り替えられる。校正用基準電圧発生回路１８は、基準電圧信号２を生成し、生成した基準電圧信号２を基準電源スイッチ１１５−１−１等のそれぞれの他端に出力する（校正用基準電源供給）。その後、ステップＳ１０５に進む。
【００３９】
（ステップＳ１０５）ＣＰＵ１１６−１等は、基準電圧信号２を選択することを示す基準電源選択信号を生成し、生成した基準電源選択信号を基準電源スイッチ１１５−１−１等にそれぞれ出力する。基準電源スイッチ１１５−１−１等は、ＣＰＵ１１６−１等から基準電圧信号２を選択する基準電源選択信号が入力されたとき、基準電圧信号２を選択し、選択した基準電圧信号２をＡ／Ｄ変換器１１３−１等に出力する。Ａ／Ｄ変換器１１３−１等は、電池セル１１１−１−１等のそれぞれのアナログの電圧値から、Ｎ個の基準電源スイッチ１１５−１−１等からそれぞれ入力された基準電圧信号２に基づいてディジタル値に量子化する。これにより、電池セル１１１−１−１等のそれぞれの電圧（セル電圧２）を計測する。Ａ／Ｄ変換器１１３−１等は、セル電圧２を示すセル電圧信号をＣＰＵ１１６に出力する。その後、ステップＳ１０６に進む。
【００４０】
（ステップＳ１０６）ＣＰＵ１１６−１等は、セル電圧１、即ち、基準電圧信号１に基づいて量子化した電池セル１１１−１−１等のそれぞれのディジタル電圧値と所定の電圧値との差分値が予め定めた許容範囲内であるか否かを判定する。所定の電圧値とは、例えば、基準電圧のディジタル信号値である。ＣＰＵ１１６−１等は、その判定結果を示す判定情報１を生成する。判定情報１は、例えば、電池セルそれぞれについて、その差分値が予め定めた許容範囲内である場合の値が１であり、その差分値が予め定めた許容範囲内ではない場合の値が０であるセル別判定値を要素として含む情報である。
【００４１】
ＣＰＵ１１６−１等は、セル電圧２、即ち、基準電圧信号２に基づいて量子化した電池セル１１１−１−１等のそれぞれのディジタル電圧値と所定の電圧値との差分値が予め定めた許容範囲内であるか否かを判定する。ＣＰＵ１１６−１等は、その判定結果を示す判定情報２を生成する。セル電圧２に基づいて判定情報２を生成する処理は、セル電圧１に基づいて判定情報１を生成する処理と同様であってもよい。従って、判定情報２は、例えば、電池セルそれぞれについて、その差分値が予め定めた許容範囲内である場合の値が１であり、その差分値が予め定めた許容範囲内ではない場合の値が０であるセル別判定値を要素として含む情報である。
【００４２】
ＣＰＵ１１６−１等は、判定情報１と判定情報２とが合致する度合いを示す指標値を算出して、セル電圧の計測精度を判定する。ＣＰＵ１１６−１等は、その指標値として、例えば、判定情報１に含まれるセル別判定値と、判定情報２に含まれるセル別判定値とが異なる電池セルの数を計数する。
ＣＰＵ１１６−１等は、算出した指標値に基づいてセル電圧の計測精度に異常が発生したか否かを判定する。ＣＰＵ１１６−１等は、例えば、その算出した電池セル数が、予め定めた電池セル数の閾値（例えば、１個）よりも大きい場合、その電池ユニット１１−１等においてセル電圧の計測精度に異常が検出されたと判定する。ＣＰＵ１１６−１等は、その算出した電池セル数が、その電池セル数の閾値以下の場合、その電池ユニット１１−１等においてセル電圧の計測精度が正常であると判定する。
【００４３】
なお、電池ユニット１１−１等の数Ｍが１よりも多い場合、ＣＰＵ１１６−１等は、電池システム１全体におけるセル電圧の計測精度について次のように判定を行ってもよい。ここで、ＣＰＵ１１６−１等は、計測精度に異常が検出されたと判定された組電池列の数が予め定めた電池ユニット数の閾値（例えば、１個）よりも多い場合、電池システム１全体におけるセル電圧の計測精度に異常が検出されたと判定してもよい。ＣＰＵ１１６−１等は、その算出した電池セル数が、予め定めた電池ユニット数の閾値以下の場合、電池システム１全体におけるセル電圧の計測精度が正常であると判定してもよい。
その後、ステップＳ１０７に進む。
【００４４】
（ステップＳ１０７）セル電圧の計測精度に異常が検出されたと判定された場合（ステップＳ１０７  ＹＥＳ）、ステップＳ１０８に進む。セル電圧の計測精度が正常であると判定された場合（ステップＳ１０７  ＮＯ）、処理を終了する。
（ステップＳ１０８）ＣＰＵ１１６−１等は、異常検出信号を生成し、生成した異常検出信号を、電池制御回路１６に出力する。表示部１７は、電池制御回路１６から異常検出信号が入力されたとき、異常検出情報を表示する（異常通知）。その後、処理を終了する。
【００４５】
（判定情報の例）
次に、ステップＳ１０６（図３）において得られた判定情報の例について説明する。
図４は、判定情報の例を示す表である。
図４（ａ）、（ｂ）には、電池セル１１１−１−１〜１１１−１−４のセル電圧について得られた判定情報１及び判定情報２の例をそれぞれ示す。セル電圧１、２は、それぞれ判定情報１、２に必ずしも含まれなくてもよいが、説明の都合上、図４（ａ）、（ｂ）に示されている。この例では、セル電圧１、２を、８ビットの二進数で示す。基準電圧の値が二進表示の最大値１１１１１１１１であって、許容範囲が二進表示で００００００００から０００００１００までの間であることを前提とする。
【００４６】
図４（ａ）は、最左列から右側へ順に、電池セル、セル電圧１、セル別判定値を示す。
例えば、図４（ａ）の上から２行目は、電池セル１１１−１−１についてのセル電圧１の二進表示が１１１１１１１０であることを示す。基準電圧との差分値は、二進表示で０００００００１である。この差分値は、許容範囲内であるため、セル別判定値として１が得られている。
例えば、図４（ａ）の上から４行目は、電池セル１１１−１−３についてのセル電圧１の二進表示が１１１１１００１であることを示す。基準電圧との差分値は、二進表示で０００００１１０である。この差分値は、許容範囲外であるため、セル別判定値として０が得られている。
【００４７】
図４（ｂ）は、最左列から右側へ順に、電池セル、セル電圧２、セル別判定値を示す。
例えば、図４（ｂ）の上から３行目は、電池セル１１１−１−２についてのセル電圧２の二進表示が１１１１００１０であることを示す。基準電圧との差分値は、二進表示で００００１１０１である。この差分値は、許容範囲外であるため、セル別判定値として０が得られている。
例えば、図４（ｂ）の上から４行目は、電池セル１１１−１−４についてのセル電圧２の二進表示が１１１１０１０１であることを示す。基準電圧との差分値は、二進表示で００００１０１０である。この差分値は、許容範囲外であるため、セル別判定値として０が得られている。
【００４８】
図４（ａ）より、判定情報１は１、１、０、１となる。図４（ｂ）より、判定情報２は１、０、０、０となる。判定情報１、２間でセル別判定値が合致する電池セルの数は、２となる。検出閾値が１個である場合、その電池ユニット１１−１においてセル電圧の計測精度が異常であると判定される。
【００４９】
このように、本実施形態では、第１の基準電圧を生成する第１基準電圧生成部（基準電圧発生回路）と、前記第１基準電圧生成部と異なる環境に設置され、第２の基準電圧を生成する第２基準電圧生成部（校正用基準電圧発生回路）を備える。本実施形態では、少なくとも１個の電池セルの電圧を前記第１の基準電圧及び前記第２の基準電圧に基づいて、それぞれ第１の電圧及び第２の電圧として計測する。また、本実施形態では、計測した第１の電圧と第２の電圧との比較結果に基づいて、少なくとも１個の電池セルの計測精度の状態を判定する。これにより、第１基準電圧生成部の状態に基づいて、利用者が第１基準電圧生成部を交換するか否かを判断する手掛かりが得られるため、電池システムにおいて長期的な信頼性を確保することができる。
【００５０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態において、第１の実施形態と同一の構成について同一の符号を付して第１の実施形態における説明を援用する。
図５は、本実施形態に係る電池システム２の全体構成を示す概略ブロック図である。
電池システム２は、電池システム１（図２）に記憶部２０が加えられた構成に相当する。
記憶部２０には、校正用基準電圧値（校正用電圧出力値）を示す校正用基準電圧データを各電池ユニット１１−１等と対応付けて予め記憶させておく。校正用基準電圧値とは、校正用基準電圧発生回路１８から電池ユニット１１−１等、例えばＡ／Ｄ変換器１１３−１等のそれぞれまでの間で生じる基準電圧の電圧降下を補償して、その電池ユニット１１−１等において所定の基準電圧２を得るために、所定の基準電圧２を昇圧した電圧である。
【００５１】
校正用基準電圧発生回路１８は、各電池ユニット１１−１等について校正用基準電圧データを記憶部２０から読み出し、読み出した校正用基準電圧データが示す校正用基準電圧値を有する基準電圧信号２を、その電池ユニット１１−１等が備える基準電源スイッチ１１５−１−１〜１１５−１−Ｎに出力する。
校正用基準電圧値は、電池ユニット１１−１等毎に異なりうるため、校正用基準電圧発生回路１８から電池ユニット１１−１等までの配線をそれぞれ別個にする。また、校正用基準電圧発生回路１８は、電池ユニット１１−１等毎に、校正用基準電圧値を有する基準電圧信号２を生成する基準電圧発生回路を備える。
これにより、各電池ユニット１１−１等では、所定の基準電圧２の値を有する基準電圧信号２がそれぞれ得られるため、電圧降下によるセル電圧の精度の劣化を補正することができる。
【００５２】
また、記憶部２０には、校正用基準電圧値の代わりに電圧補正値を示す基準電圧補正データを電池ユニット１１−１等とそれぞれ対応付けて予め記憶させておいてもよい。電圧補正値とは、校正用基準電圧発生回路１８から電池ユニット１１−１等、例えばＡ／Ｄ変換器１１３−１等のそれぞれまでの間で生じる基準電圧の電圧降下を補償して、その電池ユニット１１−１等において所定の基準電圧２を得るために、所定の基準電圧２を昇圧する電圧値の補正量である。
この場合には、校正用基準電圧発生回路１８は、各電池ユニット１１−１等について基準電圧補正データを記憶部２０から読み出し、読み出した基準電圧補正データが示す電圧値を所定の基準電圧２に加算して校正用基準電圧値を算出する。そして、算出した校正用基準電圧値を有する基準電圧信号２を、その電池ユニット１１−１等が備える基準電源スイッチ１１５−１−１〜１１５−１−Ｎ等に出力する。
【００５３】
次に、校正用基準電圧データの例について説明する。
図６は、校正用基準電圧データの例を示す表である。
図６において、左列は電池ユニットを示し、右列は校正用基準電圧値を示す。また、所定の基準電圧２は３．６Ｖである。
図６の上から２行目は、電池ユニット１１−１についての校正用基準電圧値は、３．８５Ｖであることを示す。図６の上から３行目は、電池ユニット１１−２についての校正用基準電圧値は、３．７２５Ｖであることを示す。いずれも、基準電圧２の３．６Ｖよりも高い。
【００５４】
次に、基準電圧補正データの例について説明する。
図７は、基準電圧補正データの例を示す表である。
図７において、左列は電池ユニットを示し、右列は電圧補正値を示す。また、所定の基準電圧２は３．６Ｖである。
図７の上から２行目は、電池ユニット１１−１についての電圧補正値は、０．２５Ｖであることを示す。図７の上から３行目は、電池ユニット１１−２についての電圧補正値は、０．１２５Ｖであることを示す。いずれも、校正用基準電圧から基準電圧２の差分値である。
【００５５】
このように、本実施形態によれば、第２基準電圧生成部（校正用基準電圧発生回路）は、前記第２の基準電圧について自部から計測部（Ａ／Ｄ変換器）までの電圧降下を補正することを特徴とする。これにより、第１基準電圧との比較対象となる第２基準電圧の値が補償されるため、第１基準電圧生成部の状態を的確に判定することができる。
【００５６】
なお、上述した実施形態では、校正用基準電圧発生回路１８を、基準電圧発生回路１１４−１等をそれぞれ備える電池ユニット１１−１等とは異なる環境として温度変化がより緩やかな環境に設置される場合を例にとって説明した。ここで、校正用基準電圧発生回路１８が設置される環境における温度範囲を、定格温度範囲に基づいて、温度範囲と製品寿命との関係を示す判定式を用いて定めてもよい。
【００５７】
製品寿命（耐用期間）とは、基準電圧発生回路１１４−１等の製造時から基準電圧が初期値から予め定めた電圧だけ低下するまでの期間である。ここで、基準電圧発生回路１１４−１等製品寿命Ｌｂは、式（１）に示されるように温度範囲ΔＴが１０°Ｃ少なくなると２倍（劣化速度が１／２）になるという関係がある。
Ｌｂ＝Ｌ０・２｛−（ΔＴ−ΔＴ０）／１０｝  …  （１）
定格製品寿命Ｌ０は、定格温度範囲における製品寿命である。例えば、５年である。Ｔ０は、定格温度範囲、例えば、最適動作温度２５°Ｃを中心とした上下５°Ｃの範囲である。
例えば、基準電圧発生回路１１４−１等について所望の電池寿命として少なくとも１年以上の期間を確保するには、使用される温度範囲が最適動作温度２５°Ｃであればよい。
【００５８】
なお、校正用基準電圧発生回路１８は、例えば、発泡ウレタンのように断熱特性の優れた断熱材から構成された断熱箱の内部や、内部の温度が一定に保たれるように加熱部や冷却部を備えた恒温槽の内部に収納されていてもよい。また、該断熱箱や恒温槽の内部には、校正用基準電圧発生回路１８をばね等の弾性部材で支持し、その周囲を防振材、例えば、ポリウレタンエラストマーやウレタンゲルのように防振特性の優れた部材を充填させて覆うようにしてもよい。
【００５９】
上述した実施形態では、電池ユニット対応スイッチ１２−１−１等は省略されていてもよい。その場合、ＣＰＵ１１６−１等は、閉状態に切り替えることを示す電池ユニット対応スイッチ制御信号を生成する処理や、電池ユニット対応スイッチ１２−１−１等へ出力する処理を省略してもよい。
また、上述した実施形態では、電流センサ１３、受電端スイッチ１４及び電力変換器１５のうちの全部又は一部が、省略されていてもよい。
また、上述した実施形態では、校正用基準電圧発生回路１８は、通信ネットワークに接続されていなくてもよい。
【００６０】
なお、上述した実施形態における電池システム１の一部、例えば、電池ユニット１１−１等が備えるＣＰＵ１１６−１等や電池制御回路１６をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、電池ユニット１１−１等又は電池制御回路１６に内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
また、上述した実施形態における電池ユニット１１−１等及び電池制御回路１６の一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現しても良い。電池ユニット１１−１等及び電池制御回路１６の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。
【００６１】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１、２…電池システム、
１１（１１−１〜１１−Ｍ）…電池ユニット、
１１１（１１１−１〜１１１−Ｍ）…組電池列、
１１１−１−１〜１１１−Ｍ−Ｎ…電池セル、
１１２（１１２−１〜１１２−Ｍ）…電池監視回路、
１１３（１１３−１〜１１３−Ｍ）…Ａ／Ｄ変換器、
１１４（１１４−１〜１１４−Ｍ）…基準電圧発生回路、
１１５（１１５−１−１〜１１５−Ｍ−Ｎ）…基準電源スイッチ、
１１６（１１６−１〜１１６−Ｍ）…ＣＰＵ、
１１７（１１７−１〜１１７−Ｍ）…トランシーバ、
１２（１２−１−１〜１２−Ｍ−Ｎ）…電池ユニット対応スイッチ、
１３…電流センサ、１４…受電端スイッチ、１５…電力変換器、
１６…電池制御回路、１７…表示部、１８…校正用基準電圧発生回路、
２０…記憶部
【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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【図７】
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