(57)【要約】【課題】放電能力の低下を抑制しつつ、放電抵抗の故障を診断する。【解決手段】蓄電素子３１を放電する放電回路６０の故障診断装置であって、前記放電回路６０は、並列に接続された複数の抵抗ブロックＢからなる抵抗回路６１を含み、前記抵抗ブロックＢは、直列に接続された複数の放電抵抗Ｒａ、Ｒｂからなり、前記故障診断装置は、前記蓄電素子３１の放電中において、前記放電抵抗Ｒａ、Ｒｂの接続点Ｐの電圧又は、電流に基づいて、前記抵抗回路６１の故障を診断する。
2018235774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電素子を放電する放電回路の故障診断装置であって、
前記放電回路は、並列に接続された複数の抵抗ブロックからなる抵抗回路を含み、
前記抵抗ブロックは、直列に接続された複数の放電抵抗からなり、
前記故障診断装置は、前記蓄電素子の放電中において、
前記放電抵抗の接続点の電圧電流に基づいて、前記抵抗回路の故障を診断する、故障診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の故障診断装置であって、
前記放電抵抗の接続点の抵抗ブロック間の電圧差を検出して、検出信号を出力する検出素子と、
前記検出素子の出力する検出信号に基づいて、前記抵抗回路の故障の有無を判定する判定部と、を備える、故障診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の故障診断装置であって、
複数の前記抵抗ブロックに対応して複数の前記検出素子を有し、
複数の前記検出素子は、前記判定部に対して共通接続されている、故障診断装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の故障診断装置であって、
前記検出素子は、前記抵抗回路から絶縁した状態で、前記検出信号を前記判定部に対して伝達する光絶縁素子である、故障診断装置。
【請求項５】
請求項４に記載の故障診断装置であって、
前記蓄電素子は４８Ｖ系のバッテリ用である、故障診断装置。
【請求項６】
請求項２〜請求項５のうちいずれか一項に記載の故障診断装置であって、
前記放電回路は、前記抵抗回路に対して直列に接続された直列スイッチを含み、
前記判定部は、前記放電抵抗の接続点の電圧に基づいて、前記直列スイッチの故障の有無を判定する、故障診断装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の故障診断装置であって、
前記蓄電素子は、直列に複数設けられ、
前記放電回路は、複数の前記蓄電素子に対応してそれぞれ設けられ、複数の前記蓄電素子の電圧を均等化するバランサ回路である、故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電抵抗の故障を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池を直列に接続したバッテリは、それぞれ二次電池間の残存容量を均一化するためバランサ機能を有している。一般に、バランサ回路の抵抗は、放熱性や電力定格の都合上、複数の放電抵抗を、直並列接続した構成となっている。バランサ回路において、放電抵抗がショートモードで故障した場合、ショートした抵抗と直列に接続された抵抗での電力損失が大きくなる。そのため、ショートした状態で、バランサ回路を動作させてしまうと、発熱により故障を引き起こす場合がある。また、放電抵抗がオープンモードで故障した場合、バランサ回路の放電能力が小さくなってしまうため、各二次電池の電圧がバランスできない問題が生じる。【０００３】
下記特許文献１では、放電抵抗１１Ａと並列に抵抗分圧回路４Ａ、４Ｂを設けており、放電抵抗１１Ａ、１１Ｂの故障を、スイッチ１２をオンした場合と、オフした場合の電圧を比較して判断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２０１４／０４５５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の方法は、故障検出時にスイッチをオフすることから、放電が一時的に停止する。そのため、放電回路の使用可能な期間が制限されることになり、放電能力が低下するという問題がある。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、放電能力の低下を抑制しつつ、放電抵抗の故障を診断することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
蓄電素子を放電する放電回路の故障診断装置であって、前記放電回路は、並列に接続された複数の抵抗ブロックからなる抵抗回路を含み、前記抵抗ブロックは、直列に接続された複数の放電抵抗からなり、前記故障診断装置は、前記蓄電素子の放電中において、前記放電抵抗の接続点の電圧又は、電流に基づいて、前記抵抗回路の故障を診断する。
【発明の効果】
【０００７】
本構成では、放電回路の動作中に抵抗回路の故障を検出することが出来る。そのため、故障検出中も、放電回路を停止する必要がないことから、放電回路による放電能力の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態１における自動車の側面図
【図２】バッテリの斜視図
【図３】バッテリの分解斜視図
【図４】バッテリの電気的構成を示すブロック図
【図５】放電回路の回路図
【図６】放電抵抗の状態ごとにＢＭへの入力電圧をまとめた図表
【図７】実施形態２における放電回路の回路図
【図８】トランジスタＱ４の状態ごとにＢＭへの入力電圧Ｖｉｎをまとめた図表
【図９】実施形態３における放電回路の回路図
【図１０】他の実施形態における放電回路の回路図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
蓄電素子を放電する放電回路の故障診断装置であって、前記放電回路は、並列に接続された複数の抵抗ブロックからなる抵抗回路を含み、前記抵抗ブロックは、直列に接続された複数の放電抵抗からなり、前記故障診断装置は、前記蓄電素子の放電中において、前記放電抵抗の接続点の電圧又は、電流に基づいて、前記抵抗回路の故障を診断する。本構成では、放電回路の動作中に、抵抗回路の故障を診断できる。そのため、故障診断のため、放電回路を停止する必要がないことから、放電回路による放電能力の低下を抑制できる。
【００１０】
故障診断装置は、前記放電抵抗の接続点の抵抗ブロック間の電圧差を検出して、検出信号を出力する検出素子と、前記検出素子の出力する検出信号に基づいて、前記抵抗回路の故障の有無を判定する判定部と、を備えるとよい。本構成では、判定部は、検出素子から出力される検出信号の有無のみを監視することで、抵抗回路の故障を診断できる。そのため、判定部に高度な演算機能を持つ必要がなく、安価な構成で抵抗回路の故障診断を行うことが出来る。
【００１１】
複数の前記抵抗ブロックに対応して複数の前記検出素子を有し、複数の前記検出素子は、前記判定部に対して共通接続されているとよい。本構成では、判定部と各検出素子とを接続する検出ラインが１本で済むので、回路構成がシンプルである。また、判定部は、抵抗回路の故障の有無を判定するにあたり、１つの入力のみ監視していればよく、監視負担が小さい。
【００１２】
前記検出素子は、前記抵抗回路から絶縁した状態で、前記検出信号を前記判定部に対して伝達する光絶縁素子である。本構成では、判定部を過電圧から保護することが可能である。また、判定部に故障が起き難くなることから、抵抗回路の故障診断の信頼性が高い。
【００１３】
前記蓄電素子は４８Ｖ系のバッテリ用である。４８Ｖ系のバッテリでは、１２Ｖ系に比べて電圧が４倍であり、判定部が故障し易い。本術を適用することで、判定部を過電圧から効果的に保護することが可能であり、また、判定部に故障が起き難くなることから、抵抗回路の故障診断の信頼性が高い。
【００１４】
前記放電回路は、前記抵抗回路に対して直列に接続された直列スイッチを含み、前記判定部は、前記放電抵抗の接続点の電圧値に基づいて、前記直列スイッチの故障の有無を判定するとよい。本構成では、抵抗回路の故障だけでなく、直列スイッチの故障を検出することが出来る。
【００１５】
前記放電回路は、前記蓄電素子は、直列に複数設けられ、前記放電回路は、複数の前記蓄電素子に対応してそれぞれ設けられ、複数の前記蓄電素子の電圧を均等化するバランサ回路であることが好ましい。本構成では、故障診断のため、放電回路を停止する必要がないことから、バランサ回路（放電回路）のバランシング能力が高くなる。
【００１６】
＜実施形態１＞
１．バッテリの説明
図１は自動車の側面図、図２はバッテリの斜視図、図３はバッテリの分解斜視図、図４はバッテリの電気的構成を示すブロック図である。
【００１７】
自動車１は、図１に示すように、バッテリ（蓄電装置）２０を備えている。バッテリ２０は、図２に示すように、ブロック状の電池ケース２１を有しており、電池ケース２１内には、複数の二次電池３１からなる組電池３０や制御基板２８が収容されている。以下の説明において、図２および図３を参照する場合、電池ケース２１が設置面に対して傾きなく水平に置かれた時の電池ケース２１の上下方向をＹ方向とし、電池ケース２１の長辺方向に沿う方向をＸ方向とし、電池ケース２１の奥行き方向をＺ方向をとして説明する。
【００１８】
電池ケース２１は、図３に示すように、上方に開口する箱型のケース本体２３と、複数の二次電池３１を位置決めする位置決め部材２４と、ケース本体２３の上部に装着される中蓋２５と、中蓋２５の上部に装着される上蓋２６とを備えて構成されている。ケース本体２３内には、図３に示すように、各二次電池３１が個別に収容される複数のセル室２３ＡがＸ方向に並んで設けられている。
【００１９】
位置決め部材２４は、図３に示すように、複数のバスバー２７が上面に配置されており、位置決め部材２４がケース本体２３内に配置された複数の二次電池３１の上部に配置されることで、複数の二次電池３１が、位置決めされると共に複数のバスバー２７によって直列に接続されるようになっている。
【００２０】
中蓋２５は、図２に示すように、平面視略矩形状をなし、Ｙ方向に高低差を付けた形状とされている。中蓋２５のＸ方向両端部には、図示しないハーネス端子が接続される一対の端子部２２Ｐ、２２Ｎが設けられている。一対の端子部２２Ｐ、２２Ｎは、例えば鉛合金等の金属からなり、２２Ｐが正極側端子部、２２Ｎが負極側端子部である。
【００２１】
中蓋２５は、図３に示すように、制御基板２８が内部に収容されており、中蓋２５がケース本体２３に装着されることで、二次電池３１と制御基板２８とが接続されるようになっている。
【００２２】
図４を参照して、バッテリ２０の電気的構成を説明する。バッテリ２０は、組電池３０と、電流センサ４１と、電流遮断装置３７と、組電池３０を管理する電池管理装置（以下、ＢＭ）５０とを有する。
【００２３】
図４を参照して、バッテリ２０の電気的構成を説明する。バッテリ２０は、組電池３０と、電流遮断装置３７と、電流センサ４１と、電圧検出部４５と、温度センサ４７と、放電回路６０と、組電池３０を管理する電池管理装置（以下、ＢＭ）５０とを有する。
【００２４】
組電池３０は、直列接続された複数の二次電池（例えば、リチウムイオン二次電池）３１から構成されている。組電池３０、電流センサ４１、電流遮断装置３７は、通電路３５を介して、直列に接続されている。電流センサ４１を負極側、電流遮断装置３７を正極側に配置しており、電流センサ４１は負極側端子部２２Ｎ、電流遮断装置３７は、正極側端子部２２Ｐにそれぞれ接続されている。
【００２５】
二次電池３１の電池電圧Ｅは約３．５[Ｖ]、組電池３０の総電圧は約１４Ｖであり、バッテリ２０の電圧階級は１２Ｖ系である。バッテリ２０はエンジン始動用である。図４に示すように、バッテリ２０には、自動車１に搭載されたエンジンを始動するためのセルモータ１５が接続されており、セルモータ１５はバッテリ２０から電力の供給を受けて駆動する。バッテリ２０には、セルモータ１５の他に、電装品などの車両負荷（図略）やオルタネータ１７が接続されている。オルタネータ１７の発電量が車両負荷の電力消費より大きい場合、バッテリ２０はオルタネータ１７による充電される。また、オルタネータ１７の発電量が車両負荷の電力消費より小さい場合、バッテリ２０は、その不足分を補うため、放電する。
【００２６】
電流センサ４１は、電池ケース２１の内部に設けられており、二次電池３１に流れる電流を検出する。電流センサ４１は、信号線によってＢＭ５０に電気的に接続されており、電流センサ４１の出力は、ＢＭ５０に取り込まれる。
【００２７】
電圧検出部４５は、電池ケース２１の内部に設けられており、各二次電池３１の電圧及び組電池３０の総電圧を検出する。電圧検出部４５は、信号線によってＢＭ５０に電気的に接続されており、電圧検出部４５の出力は、ＢＭ５０に取り込まれる。
【００２８】
温度センサ４７は、電池ケース２１の内部に設けられており、二次電池３１の温度を検出する。温度センサ４７は、信号線によってＢＭ５０に電気的に接続されており、温度センサ４７の出力は、ＢＭ５０に取り込まれる。
【００２９】
電流遮断装置３７は、リレーなどの有接点スイッチ（機械式）やＦＥＴやトランジスタなどの半導体スイッチにより構成することが出来る。電流遮断装置３７は、組電池３０の通電路３５上に配置されており、二次電池３１の通電路３５を開閉する。
【００３０】
ＢＭ５０は、演算機能を有するＣＰＵ５１、各種情報を記憶したメモリ５３、通信部５５など備えており、制御基板２８上に設けられている。通信部５５には、自動車１に搭載された車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が接続されており、ＢＭ５０は、エンジンの動作状態など車両に関する情報を、車両ＥＣＵ１００から受信できるようになっている。
【００３１】
ＢＭ５０は、電流センサ４１の出力に基づいて、二次電池３１の電流を監視する。電圧検出部４５の出力に基づいて、各二次電池３１の電圧や組電池３０の総電圧を監視する。温度センサ４７の出力に基づいて、二次電池３１の温度を監視する。
【００３２】
ＢＭ５０は、二次電池３１の電圧、電流、温度に異常がある場合、電流遮断装置３７に指令を送って、電流を遮断することにより、バッテリ２０を保護する。
【００３３】
また、ＢＭ５０は、下記の（２）式で示すように、電流センサ４１により検出される電流Ｉの時間に対する積分値に基づいて、バッテリ２０のＳＯＣ（state of charge：充電状態）を推定する。尚、電流の符号を、充電時はプラス、放電はマイナスとする。（１）式はＳＯＣの定義を示す。
【００３４】
ＳＯＣ＝Ｃｒ／Ｃｏ×１００・・・・・・・・・・（１）
Ｃｏは二次電池の満充電容量、Ｃｒは二次電池の残存容量である。
【００３５】
ＳＯＣ＝ＳＯＣｏ＋１００×∫Ｉｄｔ／Ｃｏ・・・（２）
ＳＯＣｏは、ＳＯＣの初期値、Ｉは電流である。
【００３６】
２．放電回路６０と故障診断
放電回路６０は、各二次電池３１に対して個別に設けられている。放電回路６０は、図５に示すように、抵抗回路６１と、第４トランジスタＱ４と、から構成されている。
【００３７】
抵抗回路６１は、並列に接続された複数の抵抗ブロックＢ１〜Ｂ３からなる。図５では、３つの抵抗ブロックＢ１〜Ｂ３を並列に接続した構成になっている。各抵抗ブロックＢ１〜Ｂ３は、直列に接続された２つの放電抵抗Ｒａ、Ｒｂから構成されている。２つの放電抵抗Ｒａ、Ｒｂの抵抗値は、等しい。
【００３８】
抵抗回路６１を、直並列接続された複数の抵抗Ｒａ、Ｒｂから構成する理由は、抵抗回路６１の放電容量を大きくするためである。
【００３９】
第４トランンジスタＱ４は、ＮＰＮトランジスタである。第４トランジスタＱ４は、コレクタを抵抗回路６１に接続し、エミッタを二次電池３１の負極に接続している。第４トランジスタＱ４のベースには、信号線を介して、ＢＭ５０に接続されている。
【００４０】
第４トランンジスタＱ４のベースに動作信号を与えて、第４トランジスタＱ４をオンすると、抵抗回路６１に電流が流れ、二次電池３１を放電させることが出来る。第４トランジスタＱ４は、本発明の「直列スイッチ」の一例である。
【００４１】
ＢＭ５０は、電圧検出部４５の出力に基づいて、組電池３０を構成する各二次電池３１の電圧を監視する。二次電池３１の電圧差（例えば、最高電圧と最低電圧の差）が閾値を超えると、電圧の高い二次電池３１を、放電回路６０を用いて放電させることで、組電池３０を構成する二次電池３１の電圧を均等化する。このように、放電回路６０は、二次電池３１の電圧を均等化するバランサ回路である。
【００４２】
図５に示すように、バッテリ２０は、３つの抵抗ブロックＢ１〜Ｂ３に対応して、３つのトランジスタＱ１〜Ｑ３を備えている。第１トランジスタＱ１は、ＰＮＰトランジスタであり、エミッタを、抵抗ブロックＢ１の２つの放電抵抗ＲａとＲｂの接続点Ｐ１に接続し、ベースを、抵抗ブロックＢ２の２つの放電抵抗ＲａとＲｂの接続点Ｐ２に接続している。
【００４３】
第２トランジスタＱ２は、ＰＮＰトランジスタであり、エミッタを、抵抗ブロックＢ２の２つの放電抵抗ＲａとＲｂの接続点Ｐ２に接続し、ベースを、抵抗ブロックＢ３の２つの放電抵抗ＲａとＲｂの接続点Ｐ３に接続している。また、第３トランジスタＱ３は、ＰＮＰトランジスタであり、エミッタを、抵抗ブロックＢ３の２つの放電抵抗ＲａとＲｂの接続点Ｐ３に接続し、ベースを、抵抗ブロックＢ１の２つの放電抵抗ＲａとＲｂの接続点Ｐ１に接続している。
【００４４】
第１トランジスタＱ１のコレクタ、第２トランジスタＱ２のコレクタ、第３トランジスタＱ３のコレクタは、検出ラインＬｏに対して、共通接続されている。
【００４５】
第１トランジスタＱ１〜第３トランジスタＱ３は、エミッタとベース間の電圧差が、動作電圧（一例として、０．６Ｖ）よりも高くなると、オンする。第１トランジスタＱ１〜第３トランジスタＱ３は、本発明の「検出素子」の一例である。
【００４６】
ＢＭ５０は、抵抗回路６１による二次電池３１の放電中に、検出ラインＬｏからの入力電圧Ｖｉｎを監視することで、抵抗回路６１の故障を診断する。ＢＭ５０は、本発明の「判定部」の一例である。
【００４７】
以下、抵抗回路６１の故障診断方法を具体的に説明する。
第４トランジスタＱ４をオンすると、二次電池３１から、抵抗回路６１に放電電流が流れる。二次電池３１の電圧をＥ[Ｖ]とすると、放電回路６１が正常な場合、各抵抗ブロックＢ１〜Ｂ３の接続点Ｐ１〜Ｐ３の電圧は、全てＥ／２[Ｖ]となる。
【００４８】
そのため、図６に示すように、各トランジスタＱ１〜Ｑ３は全てオフし、ＢＭ５０への入力電圧Ｖｉｎはゼロ[Ｖ]になる。  
【００４９】
次に、抵抗ブロックＢ１の放電抵抗Ｒａが、断線等によりオープン故障している場合、抵抗ブロックＢ１の接続点Ｐ１の電圧は０[Ｖ]、抵抗ブロックＢ２、Ｂ３の接続点Ｐ２、Ｐ３の電圧はＥ／２[Ｖ]となる。これにより、第３トランジスタＱ３のエミッタとベース間に、トランジスタＱの動作電圧よりも高い、正の電圧差が生じる。そのため、トランジスタＱ１〜Ｑ３のうち、第３トランジスタＱ３がオンし、ＢＭ５０への入力電圧ＶｉｎはＥ／２[Ｖ]となる。すなわち、第３トランジスタＱ３から、ＢＭ５０に対してＥ／２[Ｖ]の検出信号が入力される。
【００５０】
抵抗ブロックＢ１の放電抵抗Ｒａがショート故障している場合、抵抗ブロックＢ１の接続点Ｐ１の電圧はＥ[Ｖ]、抵抗ブロックＢ２、Ｂ３の接続点Ｐ２、Ｐ３の電圧はＥ／２[Ｖ]となる。これにより、第１トランジスタＱ１のエミッタとベース間に、トランジスタＱの動作電圧よりも高い、正の電圧差が生じる。そのため、トランジスタＱ１〜Ｑ３のうち、第１トランジスタＱ１がオンし、ＢＭ５０への入力電圧ＶｉｎはＥ[Ｖ]となる。すなわち、第１トランジスタＱ１から、ＢＭ５０に対してＥ[Ｖ]の検出信号が入力される。
【００５１】
次に、抵抗ブロックＢ１の放電抵抗Ｒｂが、断線等によりオープン故障している場合、抵抗ブロックＢ１の接続点Ｐ１の電圧はＥ[Ｖ]、抵抗ブロックＢ２、Ｂ３の接続点Ｐ２、Ｐ３の電圧はＥ／２[Ｖ]となる。これにより、第１トランジスタＱ１のエミッタとベース間に、トランジスタＱの動作電圧よりも高い、正の電圧差が生じる。そのため、トランジスタＱ１〜Ｑ３のうち、第１トランジスタＱ１がオンし、ＢＭ５０への入力電圧ＶｉｎはＥ[Ｖ]となる。すなわち、第１トランジスタＱ１からＢＭ５０に対してＥ[Ｖ]の検出信号が入力される。
【００５２】
抵抗ブロックＢ１の放電抵抗Ｒｂがショート故障している場合、抵抗ブロックＢ１の接続点Ｐ１の電圧は０[Ｖ]、抵抗ブロックＢ２、Ｂ３の接続点Ｐ２、Ｐ３の電圧はＥ／２[Ｖ]となる。これにより、第３トランジスタＱ３のエミッタとベース間に、トランジスタＱの動作電圧よりも高い、正の電圧差が生じる。そのため、トランジスタＱ１〜Ｑ３のうち、第３トランジスタＱ３がオンし、ＢＭ５０への入力電圧ＶｉｎはＥ／２[Ｖ]となる。すなわち、第３トランジスタＱ３からＢＭ５０に対してＥ／２[Ｖ]の検出信号が入力される。
【００５３】
抵抗ブロックＢ２の放電抵抗Ｒａ、Ｒｂのどちらかが故障している場合、第１トランジスタＱ１、第２トランジスタＱ２のいずれかがオンし、ＢＭ５０への入力電圧ＶｉｎはＥ[Ｖ]、またはＥ／２[Ｖ]になる。すなわち、第１トランジスタＱ１、第２トランジスタＱ２のいずれかから、ＢＭ５０に対して、Ｅ[Ｖ]又はＥ／２[Ｖ]の検出信号が入力される。
【００５４】
抵抗ブロックＢ３の放電抵抗Ｒａ、Ｒｂのどちらかが故障している場合、第２トランジスタＱ２、第３トランジスタＱ３のいずれかがオンし、ＢＭ５０への入力電圧ＶｉｎはＥ[Ｖ]、またはＥ／２[Ｖ]になる。すなわち、第２トランジスタＱ２、第３トランジスタＱ３のいずれかから、ＢＭ５０に対して、Ｅ[Ｖ]又はＥ／２[Ｖ]の検出信号が入力される。
【００５５】
以上のことから、ＢＭ５０は、放電回路６０による二次電池６１の放電中に、入力電圧Ｖｉｎを監視することで、放電抵抗Ｒａ、Ｒｂの故障を診断することが出来る。
【００５６】
具体的には、入力電圧Ｖｉｎがゼロ[Ｖ]の場合、抵抗回路６１は正常、すなわち、抵抗回路６１を構成する放電抵抗Ｒａ、Ｒｂは全て正常と判定できる。一方、入力電圧Ｖｉｎが、Ｅ[Ｖ]またはＥ／２[Ｖ]の場合、抵抗回路６１は故障していると判定できる。すなわち、抵抗回路６１を構成する各放電ブロックＢ１〜Ｂ３の放電抵抗Ｒａ、Ｒｂのいずれかが故障していると判定できる。
【００５７】
本構成では、第１トランジスタＱ１〜第３トランンジスタＱ３から出力される検出信号（Ｅ[Ｖ]又はＥ／２[Ｖ]のＨレベルの電圧信号）に基づいてＢＭ５０が、抵抗回路６１の故障診断を行う。３つのトランジスタＱ１〜Ｑ３とＢＭ５０は、抵抗回路６１の故障診断を行う故障診断装置を構成している。
【００５８】
３．効果説明
本構成では、放電回路６０の動作中に、抵抗回路６１の故障を診断することが出来る。そのため、故障診断中も、放電回路６０を停止する必要がないことから、放電回路６０による放電能力の低下を抑制できる。
【００５９】
本構成では、ＢＭ５０は、入力電圧Ｖｉｎのみを監視することで、放電回路６１の故障を診断できる。そのため、ＢＭ５０に高度な演算機能を持つ必要がなく、安価な構成で、抵抗回路６１の故障診断を行うことが出来る。
【００６０】
本構成では、ＢＭ５０と各トランジスタＱ１〜Ｑ３を接続する検出ラインＬｏが１本で済むので、回路構成がシンプルである。また、ＢＭ５０は、抵抗回路６１の故障の有無を判定するにあたり、１つの入力電圧Ｖｉｎのみ監視していればよく、監視負担が小さい。
【００６１】
本構成では、放電回路６０の放電能力が高いことから、例えば、急速充電器による充電時など、比較的高い電流により充電が行われ、過充電になり易い状態で、バッテリ２０が使用される場合に有効である。すなわち、放電回路６０が高い放電能力を有していることで、二次電池３１の電圧を短時間で下げることが可能となり、二次電池３１が過充電になることを抑制できる。
【００６２】
＜実施形態２＞
実施形態２は、図７に示すように、実施形態１の回路構成に対して、第５トランジスタＱ５を追加した構成となっている。第５トランジスタＱ５は、抵抗回路６１ごとに、設けられている。第５トランジスタＱ５は、ＮＰＮトランジスタであり、エミッタを、二次電池３１の負極に接続し、コレクタを、第３トランジスタＱ３のベースに接続している。ベースは、信号線を介して、ＢＭ５０に接続されている。
【００６３】
ＢＭ５０から、第５トランジスタＱ５のベースに動作信号を入力すると、第５トランジスタＱ５がオンして第３トランジスタＱ３のベース電圧が下がる。これにより、第３トランジスタＱ３がオフからオンに切り換わることから、抵抗ブロックＢ３の接続点Ｐ３の電圧が、第３トランジスタＱ３を介して、ＢＭ５０に対して入力される。
【００６４】
ＢＭ５０は、第４トランジスタＱ４をオンした時とオフした時の、接続点Ｐ３の電圧に基づいて、第４トランジスタＱ４の故障の有無を判定する。具体的には、ＢＭ５０から第４トランジスタＱ４に対してオフの動作信号を与え、第５トランジスタＱ５に対してオンの動作信号を与えた場合、図８に示すように、第４トランジスタＱ４が正常動作している場合（オフしている場合）、ＢＭ５０への入力電圧Ｖｉｎは、Ｅ[Ｖ]になる。一方、第４トランジスタＱ４がショート故障している場合、ＢＭ５０への入力電圧Ｖｉｎは、Ｅ／２[Ｖ]になる。従って、ＢＭ５０は、入力電圧Ｖｉｎの値から第４トランジスタＱ４のショート故障を判定できる。
【００６５】
ＢＭ５０から第４トランジスタＱ４に対してオンの動作信号を与え、第５トランジスタＱ５に対してオンの動作信号を与えた場合、図８に示すように、第４トランジスタＱ４が正常動作している場合（オンしている場合）、ＢＭ５０への入力電圧Ｖｉｎは、Ｅ／２[Ｖ]になる。一方、第４トランジスタＱ４がオープン故障している場合、ＢＭ５０への入力電圧Ｖｉｎは、Ｅ[Ｖ]になる。従って、ＢＭ５０は、入力電圧Ｖｉｎの値から第４トランジスタＱ４のオープン故障を判定できる。
【００６６】
実施形態３では、抵抗回路６１の故障だけでなく、直列スイッチである第４トランジスタＱ４の故障を判定出来る。
【００６７】
＜実施形態３＞
実施形態１のバッテリ２０はエンジン始動用で、電圧階級は１２Ｖ系であった。実施形態３のバッテリ２０は、電動エアコンやパワーステアリングなどの電装品の駆動用であり、電圧階級は４８Ｖ系（組電池の総電圧が約４８Ｖ）である。
【００６８】
実施形態３では、図９に示すように、実施形態１の回路構成に対して、第１トランジスタＱ１〜第４トランジスタＱ４を、第１フォトカプラＰＣ１〜第４フォトカプラＰＣ４に置き換えた構成となっている。第１フォトカプラＰＣ１〜第４フォトカプラＰＣ４は、本発明の「光絶縁素子」の一例である。
【００６９】
フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３は、発光ダイオードＤ１〜Ｄ３と、フォトトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３から構成されている。各発光ダイオードＤ１〜Ｄ３は、２つの接続点Ｐ１〜Ｐ３の間にそれぞれ接続されている。また、各フォトトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３は、コレクタを電源Ｖｃｃに共通接続し、エミッタをＢＭ５０に共通接続している。
【００７０】
フォトカプラＰＣ４は、発光ダイオードＤ４と、フォトトランジスタＴｒ４から構成されている。発光ダイオードＤ４はアノードをＢＭ５０に接続し、カソードをグランドに接続している。フォトトランジスタＴｒ４は、コレクタを抵抗回路６１に接続し、エミッタを二次電池３１の負極に接続している。ＢＭ５０から発光ダイオードＤ４に動作信号を入力すると、フォトカプラＰＣ４はオンすることから、放電回路６１に電流が流れ、二次電池３１を放電する。
【００７１】
抵抗回路６１による二次電池３１の放電中、各抵抗ブロックＢ１〜Ｂ３の放電抵抗Ｒａ、Ｒｂに故障がない場合、各接続点Ｐ１〜Ｐ３の電圧はＥ／２[Ｖ]で、等しくなる。そのため、各フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３はいずれもオフし、ＢＭ５０の入力電圧Ｖｉｎはゼロ[Ｖ]となる。
【００７２】
一方、抵抗ブロックＢ１〜Ｂ３のいずれかに放電抵抗Ｒａ、Ｒｂの故障がある場合、いずれかのフォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３がオンし、ＢＭ５０の入力電圧ＶｉｎはＶｃｃ[Ｖ]となる。例えば、抵抗ブロックＢ１の放電抵抗Ｒｂがオープン故障した場合、接続点Ｐ１と接続点Ｐ２の電圧差がＥ／２[Ｖ]になる。これにより、フォトカプラＰＣ１がオンすることから、ＢＭ５０の入力電圧ＶｉｎはＶｃｃ[Ｖ]となる。
【００７３】
以上のことから、ＢＭ５０は、実施形態１と同様に、抵抗回路６１による二次電池３１の放電中において、入力電圧Ｖｉｎを監視することで、放電抵抗Ｒａ、Ｒｂの故障を診断できる。
【００７４】
実施形態３では、第１トランジスタＱ１〜第４トランジスタＱ４を、第１フォトカプラＰＣ１〜第４フォトカプラＰＣ４に置き換えている。そのため、二次電池３１や抵抗回路６１など高圧側の回路から、ＢＭ５０を絶縁できる。従って、ＢＭ５０を過電圧から保護することが出来る。ＢＭ５０に故障が起き難くなることから、抵抗回路６１の故障診断について信頼性が高く、放電回路６０によるバランサ能力も維持できる。
【００７５】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７６】
（１）実施形態１〜３では、蓄電素子の一例に、二次電池を例示した。蓄電素子は、二次電池に限定されるものではなく、電気二重層コンデンサなどもよい。また、バッテリ２０の用途は車両に限定されるものではなく、ＵＰＳや、太陽光発電システムの蓄電部などの他の用途でもよい。
【００７７】
（２）実施形態１〜３では、放電抵抗Ｒａ、Ｒｂの直列数を「２」とした。放電抵抗Ｒａ、Ｒｂの直列数は「２」に限定されるものではなく、「３」など「２」以上でもよい。また、抵抗ブロックＢの並列数も「３」に限定されず、「２」や「４」などでもよい。また、放電抵抗Ｒａ、Ｒｂの抵抗値は、必ずしも、同じ値でなくてもよい。２つの放電抵抗Ｒ、Ｒｂは、抵抗ブロックＢ１〜Ｂ３間で抵抗比が等しい関係になっていれば、抵抗値が異なっていてもよい。
【００７８】
（３）実施形態１では、検出素子の一例に、第１トランジスタＱ１〜第３トランジスタＱ３を用いた。検出素子は、電圧差を検出して検出信号を出力する素子であれば適用でき、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）などを使用することが出来る。
【００７９】
（４）実施形態１では、各抵抗ブロックＢ１〜Ｂ３の放電抵抗Ｒａ、Ｒｂの接続点Ｐ１〜Ｐ３の電圧差に基づいて、放電回路６１の故障を診断した。これ以外に、各抵抗ブロックＢ１〜Ｂ３間の電流差に基づいて、放電回路６１の故障の診断するようにしてもよい。二次電池３１の放電中に、各抵抗ブロックＢ１〜Ｂ３に流れる電流Ｉ１〜Ｉ３を求め、それらの電流差から放電回路６１の故障を診断してもよい。また、各抵抗ブロックＢ１〜Ｂ３に流れる電流は、電流センサを専用に設けて計測してもいいし、各接続点Ｐ１〜Ｐ３の電圧と放電抵抗Ｒｂの値から算出してもよい。
【００８０】
（５）実施形態１では、抵抗ブロックＢ１〜Ｂ３の放電抵抗Ｒａ、Ｒｂの接続点Ｐ１〜Ｐ３の電圧差を検出するため、第１トランジスタＱ１〜第３トランジスタＱ３を設けた。第１トランジスタＱ１〜第３トランジスタＱ３とは別の方法で、電位差を検出してもよい。
例えば、図１０に示すように、ＢＭ５０と各接続点Ｐ１〜Ｐ３とを信号線でそれぞれ接続し、ＢＭ５０にて抵抗ブロックＢ１〜Ｂ３の各接続点Ｐ１〜Ｐ３の電圧をそれぞれ監視する。ＢＭ５０は抵抗回路６１による二次電池３１の放電中、各接続点Ｐ１〜Ｐ３の電圧から、抵抗ブロック間の接続点Ｐ１〜Ｐ３の電圧差を検出する。そして、検出した電位差に基づいて、放電回路６１の故障を診断する。すなわち、放電ブロックＢ１〜Ｂ３の各接続点Ｐ１〜Ｐ３の電圧が等しい場合、放電回路６１は正常と判定する。一方、放電ブロックＢ１〜Ｂ３間で、接続点Ｐ１〜Ｐ３に閾値以上の電圧差が発生している場合、放電回路６１は故障していると判定する。この構成は、第１トランジスタＱ１〜第３トランジスタＱ３を廃止できるというメリットがある。
【００８１】
（６）実施形態３では、４８系のバッテリ２０において、光絶縁素子である第１フォトカプラＰＣ１〜第４フォトカプラＰＣ４を用いて、二次電池３１や抵抗回路６１など高圧側の回路からＢＭ５０を絶縁した例を示した。バッテリ２０の電圧階級は、４８Ｖ系に限定されない。例えば、１２Ｖ系のバッテリに、本技術を適用して、二次電池３１や抵抗回路６１など高圧側の回路からＢＭ５０を絶縁してもよい。
【００８２】
（７）本発明は、４輪車両（自動車等）のエンジン始動用に限定されない。４輪車両の補器用や、２輪車両のエンジン始動用でもよい。ＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｇｕｉｄｅｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）駆動用の電池の管理装置に搭載されている放電抵抗に本発明が適用されてもよい。ＵＰＳ（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ  Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）に搭載されている電池の管理装置の放電抵抗に本発明が適用されてもよい。ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）やＰＨＶ（Ｐｌｕｇ-ｉｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）の駆動用の電池の管理装置に搭載されている放電抵抗に本発明が適用されてもよい。ＥＶやＰＨＶを駆動する電池は容量が大きい。そのため、放電抵抗に流れる電流も大きく、放電抵抗に発生する熱も大きい。発生する熱が大きいと、放電抵抗は熱膨張と収縮を繰り返すことにより不具合が出る場合がある。例えば、放電抵抗の接触不良（半田クラック）がある。よって、本発明をＥＶやＰＨＶに用いると、放電回路を停止せず故障検知ができるため、特に有用である。その他、上記に限らず、放電抵抗を有する蓄電装置であれば、用途は問わない。
【符号の説明】
【００８３】
２０...バッテリ  ３０...組電池
３１...二次電池
５０...ＢＭ（本発明の「判定部」に相当）
６０...放電回路
６１...抵抗回路
Ｂ１〜Ｂ３...抵抗ブロック
Ｐ１〜Ｐ３...接続点
Ｑ１〜Ｑ３...トランジスタ（本発明の「検出素子」に相当）
Ｑ４...トランジスタ（本発明の「直列スイッチ」に相当）
Ｒａ、Ｒｂ...放電抵抗
【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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【図１０】
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【国際調査報告】
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