(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電素子の充電電流及び放電電流が流れる電流経路に設けられるスイッチ素子と、
前記スイッチ素子に並列接続または寄生され、前記充電電流が流れる方向を順方向とする整流素子と、
前記スイッチ素子の入出力間電圧を検出するスイッチ電圧検出部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記蓄電素子が充電状態であるかどうかを判断する状態判断処理と、
前記状態判断処理で前記充電状態であると判断した場合に、前記スイッチ素子にオフ指令信号を与えるスイッチオフ処理と、
前記スイッチオフ処理により前記スイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された前記入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧が、第１基準値より小さい場合に、前記スイッチ素子をオフにすることができないオフ不可故障であると診断するスイッチ故障診断処理と、を実行する構成を有するスイッチ故障診断装置。
【請求項２】
蓄電素子の充電電流及び放電電流が流れる電流経路に設けられる第１スイッチ素子および第２スイッチ素子と、
前記第１スイッチ素子に並列接続または寄生され、前記放電電流が流れる方向を順方向とする第１整流素子と、
前記第２スイッチ素子に並列接続または寄生され、前記充電電流が流れる方向を順方向とする第２整流素子と、
前記第１スイッチ素子および前記第２スイッチ素子の入出力間電圧[g1]を検出するスイッチ電圧検出部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記蓄電素子が放電状態であるか充電状態であるかを判断する状態判断処理と、
前記状態判断処理で前記放電状態であると判断した場合に、前記第１スイッチ素子にオフ指令信号を与え、前記第２スイッチ素子にオン指令信号を与え、前記充電状態であると判断した場合に、前記第２スイッチ素子にオフ指令信号を与え、前記第１スイッチ素子にオン指令信号を与えるスイッチオフ処理と、
前記スイッチオフ処理により前記第１スイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された前記第１スイッチ素子および前記第２スイッチ素子の前記入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧が、第１基準値より小さい場合に、前記第１スイッチ素子をオフにすることができないオフ不可故障であると診断し、前記スイッチオフ処理により前記第２スイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された前記第１スイッチ素子および前記第２スイッチ素子の前記入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧が、前記第１基準値より小さい場合に、前記第２スイッチ素子を前記オフ不可故障であると診断するスイッチ故障診断処理と、を実行する構成を有する構成を有するスイッチ故障診断装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のスイッチ故障診断装置であって、
前記制御部は、
前記スイッチ故障診断処理において、その診断対象のスイッチ素子にオン指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された前記入出力間電圧であるオン電圧と、前記診断対象のスイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された前記入出力間電圧であるオフ電圧との差が、前記第１基準値よりも小さい場合に、前記オフ不可故障であると診断する、スイッチ故障診断装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のスイッチ故障診断装置であって、
前記制御部は、
前記スイッチ故障診断処理の診断対象のスイッチ素子に前記オン指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された前記入出力間電圧であるオン電圧が第２基準値より小さい場合、前記スイッチ故障診断処理を実行し、前記オン電圧が前記第２基準値以上である場合、前記スイッチ故障診断処理を実行しない、スイッチ故障診断装置。
【請求項５】
蓄電素子と、
請求項１から４のいずれか一項に記載のスイッチ故障診断装置と、を備える電池パック。
【請求項６】
蓄電素子の充電電流及び放電電流が流れる電流経路に設けられるスイッチ素子と、前記スイッチ素子に並列接続または寄生され、前記充電電流が流れる方向を順方向とする整流素子と、前記スイッチ素子の入出力間電圧を検出するスイッチ電圧検出部と、を備える電池保護装置が有するコンピュータに、
前記蓄電素子が充電状態であるかどうかを判断する状態判断処理と、
前記状態判断処理で前記充電状態であると判断した場合に、前記スイッチ素子にオフ指令信号を与えるスイッチオフ処理と、
前記スイッチオフ処理により前記スイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された前記入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧が、第１基準値より小さい場合に、前記スイッチ素子をオフにすることができないオフ不可故障であると診断するスイッチ故障診断処理と、を実行させるスイッチ故障診断プログラム。
【請求項７】
蓄電素子の充電電流及び放電電流が流れる電流経路に設けられる第１スイッチ素子および第２スイッチ素子と、前記第１スイッチ素子に並列接続または寄生され、前記放電電流が流れる方向を順方向とする第１整流素子と、前記第２スイッチ素子に並列接続または寄生され、前記充電電流が流れる方向を順方向とする第２整流素子と、前記第１スイッチ素子および前記第２スイッチ素子それぞれの入出力間電圧を検出するスイッチ電圧検出部と、を備える電池保護装置が有するコンピュータに、
前記蓄電素子が放電状態であるか充電状態であるかを判断する状態判断処理と、
前記状態判断処理で前記放電状態であると判断した場合に、前記第１スイッチ素子にオフ指令信号を与え、前記第２スイッチ素子にオン指令信号を与え、前記充電状態であると判断した場合に、前記第２スイッチ素子にオフ指令信号を与え、前記第１スイッチ素子にオン指令信号を与えるスイッチオフ処理と、
前記スイッチオフ処理により前記第１スイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された前記第１スイッチ素子および前記第２スイッチ素子の前記入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧が、第１基準値より小さい場合に、前記第１スイッチ素子をオフにすることができないオフ不可故障であると診断し、前記スイッチオフ処理により前記第２スイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された前記第１スイッチ素子および前記第２スイッチ素子の前記入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧が、前記第１基準値より小さい場合に、前記第２スイッチ素子を前記オフ不可故障であると診断するスイッチ故障診断処理と、を実行させるスイッチ故障診断プログラム。
【請求項８】
蓄電素子の充電電流及び放電電流が流れる電流経路に設けられるスイッチ素子と、前記スイッチ素子に並列接続または寄生され、前記充電電流が流れる方向を順方向とする整流素子と、を備える電池保護装置におけるスイッチ故障診断方法であって、
前記蓄電素子が充電状態であるときに、前記スイッチ素子にオフ指令信号を与えるスイッチオフステップと、
前記スイッチオフステップにより前記スイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記スイッチ素子の入出力間電圧を検出し、その入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧が、第１基準値より小さい場合に、前記スイッチ素子をオフにすることができないオフ不可故障であると診断するスイッチ故障診断ステップと、を含むスイッチ故障診断方法。
【請求項９】
蓄電素子の充電電流及び放電電流が流れる電流経路に設けられる第１スイッチ素子および第２スイッチ素子と、前記第１スイッチ素子に並列接続または寄生され、前記放電電流が流れる方向を順方向とする第１整流素子と、前記第２スイッチ素子に並列接続または寄生され、前記充電電流が流れる方向を順方向とする第２整流素子と、を備える電池保護装置におけるスイッチ故障診断方法であって、
前記蓄電素子が放電状態であるときに、前記第１スイッチ素子にオフ指令信号を与え、前記第２スイッチ素子にオン指令信号を与え、前記蓄電素子が充電状態であるときに、前記第２スイッチ素子にオフ指令信号を与え、前記第１スイッチ素子にオン指令信号を与えるスイッチオフステップと、
前記スイッチオフステップにより前記第１スイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記第１スイッチ素子および前記第２スイッチ素子の前記入出力間電圧を検出し、その入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧が、第１基準値より小さい場合に、前記第１スイッチ素子をオフにすることができないオフ不可故障であると診断し、前記スイッチオフステップにより前記第２スイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記第１スイッチ素子および前記第２スイッチ素子の前記入出力間電圧を検出し、その入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧が、前記第１基準値より小さい場合に、前記第２スイッチ素子を前記オフ不可故障であると診断するスイッチ故障診断ステップと、を含むスイッチ故障診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書によって開示される発明は、充電電流または放電電流を遮断するためのスイッチ素子の故障診断に関する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池などの蓄電素子は、その蓄電素子を構成するセル間の容量バラツキや、充電器や負荷等の周辺装置の故障等により、過充電状態や過放電状態になるおそれがある。そこで、従来から、過充電状態や過放電状態になることを防ぐための保護機能を有する電池パックがある。この電池パックは、充電電流及び放電電流が流れる電流経路中に設けられるＦＥＴ等のスイッチ素子と、蓄電素子の端子電圧を測定する監視装置とを備え、監視装置は、例えば蓄電素子の充電中に、蓄電素子の端子電圧が規定電圧に達した場合、スイッチ素子をオフにして充電電流を遮断し、蓄電素子が過充電状態になることを防止する。
【０００３】
また、従来の保護機能を有する電池パックには、充電中において、スイッチ素子の入出力間電圧、換言すれば電圧降下が異常に大きい場合、スイッチ素子が例えば故障等してオン抵抗が非常に大きくなる異常状態であると判定し、スイッチ素子をオフにして電池の使用を禁止する構成を有するものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５１１０４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、例えばスイッチ素子の入出力間が短絡しているなど、スイッチ素子をオフにすることができないオフ不可故障が生じた場合、上記保護機能が働かず、蓄電素子が過充電状態や過放電状態になることを抑制できない。また、上記従来の電池パックでは、仮にスイッチ素子の上記異常状態を検出できたとしても、スイッチ素子をオフにすることができないため、電池の使用を禁止することができない。
【０００６】
そこで、スイッチ素子をオンからオフにすることを試みることで、予めオフ不可故障を診断することが考えられる。しかし、放電遮断用のスイッチ素子についてオフ不可故障の診断を放電中に行うと、負荷への電力供給が停止されてしまうという問題がある。もしくは、充電遮断用のスイッチ素子についてオフ不可故障の診断を充電中に行うと、蓄電素子への電力供給が停止されてしまうという問題がある。
【０００７】
本明細書では、充電または放電を継続しつつ、スイッチ素子のオフ不可故障を診断することが可能な技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書によって開示されるスイッチ故障診断装置は、蓄電素子の充電電流及び放電電流が流れる電流経路に設けられるスイッチ素子と、前記スイッチ素子に並列接続または寄生され、前記放電電流が流れる方向を順方向とする整流素子と、前記スイッチ素子の入出力間電圧を検出するスイッチ電圧検出部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記蓄電素子が放電状態であるかどうかを判断する状態判断処理と、前記状態判断処理で前記放電状態であると判断した場合に、前記スイッチ素子にオフ指令信号を与えるスイッチオフ処理と、前記スイッチオフ処理により前記スイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された前記入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧が、第１基準値より小さい場合に、前記スイッチ素子をオフにすることができないオフ不可故障であると診断するスイッチ故障診断処理と、を実行する構成を有する。
【０００９】
この構成によれば、蓄電素子が放電状態のときに、上記スイッチ素子にオフ指令信号が与えられ、そのときに検出されたスイッチ素子の入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧が、第１基準値よりも小さい場合に、オフ不可故障が発生していると診断される。ここで、スイッチ素子がオフされても、蓄電素子からの放電電流は整流素子を介して負荷側に流れる。このため、負荷への充電を継続しつつ、過充電抑制等に利用されるスイッチ素子のオフ不可故障を診断することができる。
【００１０】
また、本明細書によって開示されるスイッチ故障診断装置は、蓄電素子の充電電流及び放電電流が流れる電流経路に設けられるスイッチ素子と、前記スイッチ素子に並列接続または寄生され、前記充電電流が流れる方向を順方向とする整流素子と、前記スイッチ素子の入出力間電圧を検出するスイッチ電圧検出部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記蓄電素子が充電状態であるかどうかを判断する状態判断処理と、前記状態判断処理で前記充電状態であると判断した場合に、前記スイッチ素子にオフ指令信号を与えるスイッチオフ処理と、前記スイッチオフ処理により前記スイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された前記入出力間電圧が、第１基準値より小さい場合に、前記スイッチ素子をオフにすることができないオフ不可故障であると診断するスイッチ故障診断処理と、を実行する構成を有する。
【００１１】
この構成によれば、蓄電素子が充電状態のときに、上記スイッチ素子にオフ指令信号が与えられ、そのときに検出されたスイッチ素子の入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧が、第１基準値よりも小さい場合に、オフ不可故障が発生していると診断される。ここで、スイッチ素子がオフされても、充電器からの充電電流は整流素子を介して蓄電素子側に流れる。このため、充電器による充電を継続しつつ、過放電抑制等に利用されるスイッチ素子のオフ不可故障を診断することができる。
【００１２】
スイッチ故障診断装置は、蓄電素子の充電電流及び放電電流が流れる電流経路に設けられる第１スイッチ素子および第２スイッチ素子と、前記第１スイッチ素子に並列接続または寄生され、前記放電電流が流れる方向を順方向とする第１整流素子と、前記第２スイッチ素子に並列接続または寄生され、前記充電電流が流れる方向を順方向とする第２整流素子と、前記第１スイッチ素子および前記第２スイッチ素子の入出力間電圧を検出するスイッチ電圧検出部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記蓄電素子が放電状態であるか充電状態であるかを判断する状態判断処理と、前記状態判断処理で前記放電状態であると判断した場合に、前記第１スイッチ素子にオフ指令信号を与え、前記第２スイッチ素子にオン指令信号を与え、前記充電状態であると判断した場合に、前記第２スイッチ素子にオフ指令信号を与え、前記第１スイッチ素子にオン指令信号を与えるスイッチオフ処理と、前記スイッチオフ処理により前記第１スイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された前記第１スイッチ素子および前記第２スイッチ素子の前記入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧が、第１基準値より小さい場合に、前記第１スイッチ素子をオフにすることができないオフ不可故障であると診断し、前記スイッチオフ処理により前記第２スイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された前記第１スイッチ素子および前記第２スイッチ素子の前記入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧が、前記第１基準値より小さい場合に、前記第２スイッチ素子を前記オフ不可故障であると診断するスイッチ故障診断処理と、を実行する構成を有する構成を有する。
【００１３】
この構成によれば、充電状態、放電状態のいずれの状態であっても、各スイッチをオンオフ制御することで、スイッチ故障診断処理を実行可能であり、各スイッチを互いに別の経路に設けた場合と比較して、配線の削減や監視装置の削減など、簡易な構成にすることが可能である。
【００１４】
上記スイッチ故障診断装置では、前記制御部は、前記スイッチ故障診断処理において、その診断対象のスイッチ素子にオン指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された入出力間電圧であるオン電圧と、前記診断対象のスイッチ素子にオフ指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された入出力間電圧であるオフ電圧との差が、前記第１基準値よりも小さい場合に、前記オフ不可故障であると診断してもよい。
【００１５】
この構成によれば、診断対象のスイッチ素子にオン指令信号を与えているときに検出されたスイッチ素子の入出力間電圧であるオン電圧と、診断対象のスイッチ素子にオフ指令信号を与えているときに検出された入出力間電圧であるオフ電圧との差が、第１基準値よりも小さい場合に、オフ不可故障であると診断される。このため、単にオフ電圧が第１基準値よりも小さい場合にオフ不可故障であると診断する構成に比べて、例えばスイッチ素子の故障によりスイッチ素子のオン抵抗が変動しても、オフ不可故障の診断精度が低下することを抑制することができる。
【００１６】
上記スイッチ故障診断装置では、前記制御部は、前記スイッチ故障診断処理の診断対象のスイッチ素子にオン指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された入出力間電圧であるオン電圧が第２基準値より小さい場合、前記スイッチ故障診断処理を実行し、前記オン電圧が前記第２基準値以上である場合、前記スイッチ故障診断処理を実行しない。
【００１７】
例えばスイッチ故障診断処理の診断対象のスイッチ素子が故障してオン抵抗が大きくなったり、スイッチ電圧検出部が故障したりすると、オフ不可故障を正常に診断できなくなるおそれがある。そこで、この構成によれば、通常の電池使用時には診断対象のスイッチ素子にオン指令信号を与えているときの入出力間電圧であるオン電圧が、第２基準値より小さいことを条件に、スイッチ故障診断処理が実行される。このため、オフ不可故障を正常に診断できない状態でスイッチ故障診断処理が実行されることを抑制することができる。
【００１８】
また、蓄電素子と、上記スイッチ故障診断装置と、を備える電池パックでもよい。
この構成によれば、充電または放電を継続しつつ、スイッチ素子のオフ不可故障を診断することが可能な電池パックを提供することができる。
【００１９】
なお、この発明は、スイッチ故障診断装置、スイッチ故障診断方法の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の種々の態様で実現することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、充電または放電を継続しつつ、スイッチ素子のオフ不可故障を診断することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施形態に係る電池パックの電気的構成を示す図
【図２】電池保護処理を示すフローチャート
【図３】故障診断処理を示すフローチャート
【図４】電池パックの電気的構成を示す図（充電遮断用ＦＥＴのオフ時）
【発明を実施するための形態】
【００２２】
一実施形態について図１〜図４を参照しつつ説明する。
本実施形態の電池パック１は、二次電池２、および、電池保護装置３を備える。なお、電池パック１は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車に搭載され、車内の各種機器に電力を供給する。二次電池２は、蓄電素子の一例であり、キャパシタなどでもよい。また、電池保護装置３は、スイッチ故障診断装置の一例である。
【００２３】
（電池パックの電気的構成）
二次電池２は、リチウムイオン電池であり、４つの電池セル２Ａが直列接続された組電池である。なお、二次電池２は、１つの電池セル２Ａのみを有する構成や、２つ、３つ、或いは５つ以上の電池セル２２Ａが直列接続された構成でもよい。
【００２４】
電池保護装置３は、接続端子Ｔ１〜Ｔ４、充電遮断用ＦＥＴ３１、放電遮断用ＦＥＴ３２、および、電池監視ユニット３３を備える。一対の接続端子Ｔ１、Ｔ２の間には二次電池２が接続され、一対の接続端子Ｔ３、Ｔ４の間には、切替スイッチ７を介して、充電器５や負荷６などの外部機器が選択的に接続される。
【００２５】
充電遮断用ＦＥＴ３１および放電遮断用ＦＥＴ３２は、例えばＮチャネルのＭＯＳＦＥＴであり、それぞれ寄生ダイオードＤ１、Ｄ２を有する。なお、充電遮断用ＦＥＴ３１および放電遮断用ＦＥＴ３２は、スイッチ素子および整流素子の一例である。また、充電遮断用ＦＥＴ３１、および、放電遮断用ＦＥＴ３２は、ドレイン同士が互いに共通接続、いわゆるバック・ツー・バック接続されている。充電遮断用ＦＥＴ３１は、ソースが接続端子Ｔ３に接続され、ゲートが電池監視ユニット３３に接続されている。放電遮断用ＦＥＴ３２は、ソースが接続端子Ｔ１に接続され、ゲートが電池監視ユニット３３に接続されている。
【００２６】
電池監視ユニット３３は、制御部３４、第１電圧検出回路３５および第２電圧検出回路３６を有する。制御部３４は、中央処理装置（以下、ＣＰＵ）３４Ａ及びメモリ３４Ｂを有する。メモリ３４Ｂには、電池監視ユニット３３の動作を制御するための各種のプログラムが記憶されており、ＣＰＵ３４Ａは、メモリ３４Ｂから読み出したプログラムに従って、電池監視ユニット３３の各部を制御する。メモリ３４Ｂは、ＲＡＭやＲＯＭを有する。なお、上記各種のプログラムが記憶される媒体は、ＲＡＭ等以外に、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク装置、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリでもよい。
【００２７】
第１電圧検出回路３５は、接続端子Ｔ１と接続端子Ｔ２との間の第１電圧Ｖ１に応じた検出信号を制御部３４に出力する。なお、第１電圧Ｖ１は、二次電池２の端子電圧に比例した電圧である。第２電圧検出回路３６は、接続端子Ｔ３と接続端子Ｔ４との間の第２電圧Ｖ２に応じた検出信号を制御部３４に出力する。なお、第２電圧Ｖ２は、充電器５の出力電圧または負荷６の電圧に比例した電圧である。
【００２８】
（電池監視ユニットの制御）
電池保護装置３の電源がオンされると、ＣＰＵ３４Ａは、充電遮断用ＦＥＴ３１および放電遮断用ＦＥＴ３２の両方をオンさせる。これにより、接続端子Ｔ３が切替スイッチ７により充電器５側に接続されると、充電器５からの電力供給により二次電池２が充電され、接続端子Ｔ３が切替スイッチ７により負荷６側に接続されると、二次電池２が放電して負荷６に電力供給される（図１参照）。また、ＣＰＵ３４Ａは、メモリ３４Ｂから上記プログラムを読み出して、図２に示す電池保護処理、および、図３に示す故障診断処理を実行する。
【００２９】
（１）電池保護処理
電池保護処理では、ＣＰＵ３４Ａは、常時或いは定期的に、例えば第１電圧検出回路３５からの検出信号に基づき第１電圧Ｖ１を検出し（Ｓ１）、当該第１電圧Ｖ１を、過充電閾値および過放電閾値と比較する。第１電圧検出回路３５は、電池電圧検出部の一例であり、第１電圧Ｖ１は、蓄電素子の端子電圧の一例である。過充電閾値は、二次電池２が過充電状態になったときの第１電圧Ｖ１の値よりやや小さい値が好ましく、過放電閾値は、二次電池２が過放電状態になったときの第１電圧Ｖ１の値よりもやや大きい値が好ましい。なお、過充電閾値および過放電閾値は、例えば予め、二次電池２を過充電状態や過放電状態にして第１電圧Ｖを検出する実験によって求めることができる。
【００３０】
ＣＰＵ３４Ａは、第１電圧Ｖ１が過充電閾値を上回ったと判断した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、二次電池２が過充電状態になるおそれがあるとして、充電遮断用ＦＥＴ３１にオフ指令信号を与える過充電抑制処理を実行する（Ｓ３）。これにより、充電遮断用ＦＥＴ３１はオフ状態、換言すれば開状態になり、また、充電器５からの充電電流は、寄生ダイオードＤ１によって遮断されるため、二次電池２の充電が停止され、二次電池２が過充電状態になることを抑制することができる。ＣＰＵ３４Ａは、過充電抑制処理の実行後、Ｓ１に戻る。
【００３１】
一方、ＣＰＵ３４Ａは、第１電圧Ｖ１が過放電閾値を下回ったと判断した場合（Ｓ２：ＮＯ、且つ、Ｓ４：ＹＥＳ）、二次電池２が過放電状態になるおそれがあるとして、放電遮断用ＦＥＴ３２にオフ指令信号を与える過放電抑制処理を実行する（Ｓ５）。これにより、放電遮断用ＦＥＴ３２はオフ状態になり、また、二次電池２からの放電電流Ｉは、寄生ダイオードＤ２によって遮断されるため、二次電池２の放電が停止され、二次電池２が過放電状態になることを抑制することができる。ＣＰＵ３４Ａは、過放電抑制処理の実行後、Ｓ１に戻る。
【００３２】
また、ＣＰＵ３４Ａは、第１電圧Ｖ１が過放電閾値以上であって過充電閾値以下であると判断した場合（Ｓ２：ＮＯ、且つ、Ｓ４：ＮＯ）、充電遮断用ＦＥＴ３１および放電遮断用ＦＥＴ３２にオン指令信号を与えたままＳ３に戻る。なお、オン指令信号は、充電遮断用ＦＥＴ３１および放電遮断用ＦＥＴ３２をオン状態、換言すれば閉状態にするための信号である。
【００３３】
（２）故障診断処理
ＣＰＵ３４Ａは、充電遮断用ＦＥＴ３１および放電遮断用ＦＥＴ３２の両方にオン指令信号を与えており、且つ、所定の条件を満たした場合に、図３に示す故障診断処理を実行する。所定の条件の例は、車両の電源がオンされたことや、前回の故障診断処理の実行時から所定時間経過したこと等である。なお、スイッチ故障診断処理を実行するためのプログラムは、スイッチ故障診断プログラムの一例である。
【００３４】
ＣＰＵ３４Ａは、まず、二次電池２が放電状態であるかどうかを判断する状態判断処理を実行する（Ｓ１１）。この状態判断処理の例としては、ＣＰＵ３４Ａが、例えば車両に搭載された図示しないエンジンコントロールユニット（以下、単にＥＣＵ）や充電器５からの指示信号に基づき判断する処理等がある。なお、放電状態には、負荷６が停止し、暗電流等の微少電流が流れている状態も含まれる。また、電池保護装置３が、充放電電流を検出する電流センサを有する構成である場合、この電流センサの検出結果、即ち、電流の流れる向きから、放電状態であるかどうかを判断することができる。
【００３５】
（２−１）充電遮断用ＦＥＴに対するスイッチ故障診断処理
ＣＰＵ３４Ａは、放電状態であると判断した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、接続端子Ｔ１と接続端子Ｔ３との間のオン電圧Ｖｏｎ１を検出する（Ｓ１２）。このオン電圧Ｖｏｎ１は、端子電圧の一例であり、充電遮断用ＦＥＴ３１および放電遮断用ＦＥＴ３２の両方にオン指令信号を与えているときにおける、両ＦＥＴ３１，３２の電圧降下分の電圧である。本実施形態では、第１電圧検出回路３５および第２電圧検出回路３６からの検出信号に基づき、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との電圧差を、オン電圧Ｖｏｎ１として算出する。
【００３６】
ＣＰＵ３４Ａは、オン電圧Ｖｏｎ１を検出すると、そのオン電圧Ｖｏｎ１が閾値ＴＨ１より小さいかどうかに基づき、充電遮断用ＦＥＴ３１に対するスイッチ故障診断処理の実行の可否を判断する診断可否判断処理を実行する（Ｓ１３）。閾値ＴＨ１は、第２基準値の一例であり、電圧検出回路３５，３６、および、ＦＥＴ３１，３２がいずれも故障しておらず正常に動作可能であるときに予め検出されたオン電圧Ｖｏｎ１よりやや大きい値に設定されることが好ましい。
【００３７】
ＣＰＵ３４Ａは、オン電圧Ｖｏｎ１が閾値ＴＨ１より小さいと判断した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、電圧検出回路３５，３６およびＦＥＴ３１，３２はいずれも正常に動作可能であり、スイッチ故障診断処理を実行可能であるとして、充電遮断用ＦＥＴ３１にオフ指令信号を与えるスイッチオフ処理を実行する（Ｓ１４）。ここで、図４に示すように、寄生ダイオードＤ１の順方向は、放電電流Ｉの流れ方向と一致する。このため、充電遮断用ＦＥＴ３１をオフにしても、その寄生ダイオードＤ１を介して、放電電流Ｉを負荷６に継続して流すことができる。
【００３８】
ＣＰＵ３４Ａは、充電遮断用ＦＥＴ３１にオフ指令信号を与えると、接続端子Ｔ１と接続端子Ｔ３との間のオフ電圧Ｖｏｆｆ１を検出する（Ｓ１５）。このオフ電圧Ｖｏｆｆ１は、スイッチ素子の入出力間電圧の一例であり、充電遮断用ＦＥＴ３１にオフ指令信号を与え、放電遮断用ＦＥＴ３２にオン指令信号を与えているときにおける、両ＦＥＴ３１，３２の電圧降下分の電圧である。本実施形態では、第１電圧検出回路３５および第２電圧検出回路３６からの検出信号に基づき、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との電圧差を、オフ電圧Ｖｏｆｆ１として算出する。第１電圧検出回路３５および第２電圧検出回路は、スイッチ電圧検出部の一例である。
【００３９】
ＣＰＵ３４Ａは、オン電圧Ｖｏｆｆ１を検出すると、充電遮断用ＦＥＴ３１にオン指令信号を与えて再びオンにする（Ｓ１６）。ここで、充電遮断用ＦＥＴ３１にオフ指令信号を与えている期間は、例えば数ｍｓなど、極力短い方が好ましい。これにより、充電遮断用ＦＥＴ３１をオフにすることにより負荷６への電力供給が不安定になることを抑制することができる。
【００４０】
ＣＰＵ３４Ａは、充電遮断用ＦＥＴ３１に再びオン指令信号を与えると、オンオフ電圧差ΔＶ１が閾値ＴＨ２より小さいかどうかを判断するスイッチ故障診断処理を実行する（Ｓ１７）。オンオフ電圧差ΔＶ１は、入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧の一例であり、上記オン電圧Ｖｏｎ１とオフ電圧Ｖｏｆｆ１との差である。閾値ＴＨ２は、第１基準値の一例であり、ＦＥＴ３１，３２がいずれも故障しておらず正常に動作可能であるときに予め検出されたオン電圧Ｖｏｎ１とオフ電圧Ｖｏｆｆ１との差よりやや小さい値に設定されることが好ましい。
【００４１】
ＣＰＵ３４Ａは、オンオフ電圧差ΔＶ１が閾値ＴＨ２よりも小さいと判断した場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、充電遮断用ＦＥＴ３１は、その入出力間が短絡している等してオフにすることができない、オフ不可故障が発生しているとみなし、第１エラー処理を実行する（Ｓ１８）。第１エラー処理では、ＣＰＵ３４Ａは、例えば、充電遮断用ＦＥＴ３１がオフ不可故障していることをＥＣＵ等の外部機器に報知する。ＣＰＵ３４Ａは、第２エラー処理を実行すると、本故障診断処理を終了する。これに対し、ＣＰＵ３４Ａは、オンオフ電圧差ΔＶ１が閾値ＴＨ２以上であると判断した場合（Ｓ１７：ＮＯ）、第１エラー処理を実行せずに本故障診断処理を終了する。
【００４２】
一方、ＣＰＵ３４Ａは、Ｓ１３において、オン電圧Ｖｏｎ１が閾値ＴＨ１以上であると判断した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、第１電圧検出回路３５および第２電圧検出回路３６の少なくとも一方が故障しているか、充電遮断用ＦＥＴ３１および放電遮断用ＦＥＴ３２の少なくとも一方が故障してオン抵抗が大きくなっているため、スイッチ故障診断処理を正常に実行することができない可能性がある。そこで、ＣＰＵ３４Ａは、スイッチ故障診断処理を実行不可であるとして、第２エラー処理を実行する（Ｓ１９）。第２エラー処理では、ＣＰＵ３４Ａは、例えば電圧検出回路３５，３６やＦＥＴ３１，３２が故障していることをＥＣＵに報知する。ＣＰＵ３４Ａは、第２エラー処理を実行すると、本故障診断処理を終了する。
【００４３】
（２−２）放電遮断用ＦＥＴに対するスイッチ故障診断処理
ＣＰＵ３４Ａは、充電状態であると判断した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、接続端子Ｔ１と接続端子Ｔ３との間のオン電圧Ｖｏｎ２を検出する（Ｓ２０）。このオン電圧Ｖｏｎ２は、端子電圧の一例であり、充電遮断用ＦＥＴ３１および放電遮断用ＦＥＴ３２の両方にオン指令信号を与えているときにおける、両ＦＥＴ３１，３２の電圧降下分の電圧である。本実施形態では、第１電圧検出回路３５および第２電圧検出回路３６からの検出信号に基づき、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との電圧差を、オン電圧Ｖｏｎ２として算出する。
【００４４】
ＣＰＵ３４Ａは、オン電圧Ｖｏｎ２を検出すると、そのオン電圧Ｖｏｎ２が閾値ＴＨ３より小さいかどうかに基づき、放電遮断用ＦＥＴ３２に対するスイッチ故障診断処理の実行の可否を判断する診断可否判断処理を実行する（Ｓ２１）。閾値ＴＨ３は、第２基準値の一例であり、電圧検出回路３５，３６、および、ＦＥＴ３１，３２がいずれも故障しておらず正常に動作可能であるときに予め検出されたオン電圧Ｖｏｎ２よりやや大きい値に設定されることが好ましい。
【００４５】
ＣＰＵ３４Ａは、オン電圧Ｖｏｎ２が閾値ＴＨ３より小さいと判断した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、スイッチ故障診断処理を実行可能であるとして、放電遮断用ＦＥＴ３２にオフ指令信号を与えるスイッチオフ処理を実行する（Ｓ２２）。ここで、寄生ダイオードＤ２の順方向は、充電電流の流れ方向と一致する。このため、放電遮断用ＦＥＴ３２をオフにしても、その寄生ダイオードＤ２を介して、充電電流を二次電池２に継続して流すことができる。
【００４６】
ＣＰＵ３４Ａは、放電遮断用ＦＥＴ３２にオフ指令信号を与えると、接続端子Ｔ１と接続端子Ｔ３との間のオフ電圧Ｖｏｆｆ２を検出する（Ｓ２３）。このオフ電圧Ｖｏｆｆ２は、スイッチ素子の入出力間電圧の一例であり、充電遮断用ＦＥＴ３１にオン指令信号を与え、放電遮断用ＦＥＴ３２にオフ指令信号を与えているときにおける、両ＦＥＴ３１，３２の電圧降下分の電圧である。本実施形態では、第１電圧検出回路３５および第２電圧検出回路３６からの検出信号に基づき、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との電圧差を、オフ電圧Ｖｏｆｆ２として算出する。
【００４７】
ＣＰＵ３４Ａは、オン電圧Ｖｏｆｆ２を検出すると、放電遮断用ＦＥＴ３２にオン指令信号を与えて再びオンにする（Ｓ２４）。ここで、放電遮断用ＦＥＴ３２にオフ指令信号を与えている期間は、例えば数ｍｓなど、極力短い方が好ましい。これにより、放電遮断用ＦＥＴ３２をオフにすることにより二次電池２の充電が不安定になることを抑制することができる。
【００４８】
ＣＰＵ３４Ａは、放電遮断用ＦＥＴ３２に再びオン指令信号を与えると、オンオフ電圧差ΔＶ２が閾値ＴＨ４より小さいかどうかを判断するスイッチ故障診断処理を実行する（Ｓ２５）。オンオフ電圧差ΔＶ２は、入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧の一例であり、上記オン電圧Ｖｏｎ２とオフ電圧Ｖｏｆｆ２との差である。閾値ＴＨ４は、第１基準値の一例であり、ＦＥＴ３１，３２がいずれも故障しておらず正常に動作可能であるときに予め検出されたオン電圧Ｖｏｎ２とオフ電圧Ｖｏｆｆ２との差よりやや小さい値に設定されることが好ましい。
【００４９】
ＣＰＵ３４Ａは、オンオフ電圧差ΔＶ２が閾値ＴＨ４よりも小さいと判断した場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、放電遮断用ＦＥＴ３２は、オフ不可故障が発生しているとみなし、第３エラー処理を実行する（Ｓ２６）。第３エラー処理では、ＣＰＵ３４Ａは、例えば、放電遮断用ＦＥＴ３２がオフ不可故障していることをＥＣＵ等の外部機器に報知する。ＣＰＵ３４Ａは、第２エラー処理を実行すると、本故障診断処理を終了する。これに対し、ＣＰＵ３４Ａは、オンオフ電圧差ΔＶ２が閾値ＴＨ４以上であると判断した場合（Ｓ２５：ＮＯ）、第３エラー処理を実行せずに本故障診断処理を終了する。
【００５０】
一方、ＣＰＵ３４Ａは、Ｓ２１において、オン電圧Ｖｏｎ２が閾値ＴＨ３以上であると判断した場合（Ｓ２１：ＮＯ）、スイッチ故障診断処理を実行不可であるとして、上記第２エラー処理を実行し（Ｓ１９）、本故障診断処理を終了する。
【００５１】
（本実施形態の効果）
本実施形態によれば、二次電池２が放電状態のときに、充電遮断用ＦＥＴ３１にオフ指令信号が与えられ、そのときに検出された充電遮断用ＦＥＴ３１のオンオフ電圧差ΔＶ１が、閾値ＴＨ２よりも小さい場合に、オフ不可故障が発生していると診断される。ここで、充電遮断用ＦＥＴ３１がオフされても、二次電池２からの放電電流Ｉは寄生ダイオードＤ１を介して負荷６側に流れる。このため、負荷６への充電を継続しつつ、充電遮断用ＦＥＴ３１のオフ不可故障を診断することができる。
【００５２】
また、二次電池２が充電状態のときに、放電遮断用ＦＥＴ３２にオフ指令信号が与えられ、そのときに検出された放電遮断用ＦＥＴ３２のオンオフ電圧差ΔＶ２が、閾値ＴＨ４よりも小さい場合に、オフ不可故障が発生していると診断される。ここで、放電遮断用ＦＥＴ３２がオフされても、充電器５からの充電電流は寄生ダイオードＤ２を介して二次電池２側に流れる。このため、充電器５による充電を継続しつつ、放電遮断用ＦＥＴ３２のオフ不可故障を診断することができる。また、充電状態、放電状態のいずれの状態であっても、各スイッチ３１，３２をオンオフ制御することで、スイッチ故障診断処理を実行可能であり、各スイッチ３１，３２を互いに別の経路に設けた場合と比較して、配線の削減や監視装置の削減など、簡易な構成にすることが可能である。
【００５３】
また、オンオフ電圧差ΔＶ１、ΔＶ２が、閾値ＴＨ２、ＴＨ４よりも小さい場合に、オフ不可故障であると診断される。このため、単にオフ電圧Ｖｏｆｆ１、Ｖｏｆｆ２が所定の閾値よりも小さい場合にオフ不可故障であると診断する構成に比べて、例えばＦＥＴ３１，３２の故障によりＦＥＴ３１，３２のオン抵抗が変動しても、オフ不可故障の診断精度が低下することを抑制することができる。
【００５４】
また、例えばＦＥＴ３１，３２が故障してオン抵抗が大きくなったり、電圧検出回路３５，３６が故障したりすると、オフ不可故障を正常に診断できなくなるおそれがある。そこで、本実施形態によれば、オン電圧Ｖｏｎ１、Ｖｏｎ２が、閾値ＴＨ１，３より小さいことを条件に、スイッチ故障診断処理が実行される。このため、オフ不可故障を正常に診断できない状態でスイッチ故障診断処理が実行されることを抑制することができる。
【００５５】
＜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、例えば次のような種々の態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００５６】
上記実施形態では、制御部３４は、１つのＣＰＵとメモリを有する構成であった。しかし、制御部は、これに限らず、複数のＣＰＵを備える構成や、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハード回路を備える構成や、ハード回路及びＣＰＵの両方を備える構成でもよい。例えば上記過充電抑制処理、過放電抑制処理、状態判断処理、スイッチオフ処理、診断可否判断処理、スイッチ故障診断処理の少なくとも２つを、別々のＣＰＵやハード回路で実行する構成でもよい。また、これらの処理の順序は、適宜変更してもよい。
【００５７】
上記実施形態では、スイッチ素子および整流素子の例として、ＦＥＴ３１，３２を例に挙げた。しかし、これに限らず、スイッチ素子が、例えばバイポーラトランジスタなど、寄生ダイオードを有しないスイッチ素子であり、整流素子が、ダイオードや、入力側と出力側が短絡接続、いわゆるダイオード接続されたトランジスタである構成などでもよい。但し、上記実施形態の構成であれば、部品を追加することなく、既存の構成を利用してスイッチ故障診断処理を実行することができる。
【００５８】
上記実施形態では、制御部３４は、過充電抑制処理や過放電抑制処理において、二次電池２の全体の電圧である第１電圧Ｖ１に基づきスイッチ故障診断処理の実行の可否を判断する構成であった。しかし、これに限らず、制御部３４は、二次電池２を構成する１または複数の電池セルの各セル電圧に基づいてスイッチ故障診断処理の実行の可否を判断する構成でもよい。
【００５９】
上記実施形態では、制御部３４は、故障診断処理で充電遮断用ＦＥＴ３１および放電遮断用ＦＥＴ３２の両方についてスイッチ故障診断処理を実行する構成であった。しかし、これに限らず、制御部３４は、故障診断処理で充電遮断用ＦＥＴ３１および放電遮断用ＦＥＴ３２のいずれか一方のみについてスイッチ故障診断処理を実行する構成でもよい。
【００６０】
上記実施形態では、スイッチ素子の入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧の一例として、オンオフ電圧差ΔＶ１、ΔＶ２を例に挙げた。しかし、これに限らず、スイッチ素子の入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧は、オフ電圧Ｖｏｆｆ１或いはオフ電圧Ｖｏｆｆ２でもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１：電池パック  ２：二次電池  ３：電池保護装置  ３１：充電遮断用ＦＥＴ  ３２：放電遮断用ＦＥＴ  ３４：制御部  ３５：第１電圧検出回路  ３６：第２電圧検出回路  Ｄ１、Ｄ２：寄生ダイオード  Ｉ：放電電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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