(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
診断対象機器の状態を測定する測定部と、
上記測定部の測定結果に基づいて、上記診断対象機器の異常を判定する第１異常判定部と、
上記測定部の測定結果に基づいて、上記診断対象機器の異常を判定する第２異常判定部と、
上記測定部と上記第１異常判定部とが設けられる第１基板と、
上記第２異常判定部が設けられる第２基板と、
を有する異常診断装置。
【請求項２】
複数の上記第１基板と、上記第２基板と、が通信可能に直列に接続されている、
請求項１に記載の異常診断装置。
【請求項３】
複数の上記第１基板と、上記第２基板と、がそれぞれ通信可能に並列に接続されている、
請求項１に記載の異常診断装置。
【請求項４】
上記第１基板は、異なる二つの電源系に接続されている、
請求項１〜３のいずれかに記載の異常診断装置。
【請求項５】
上記第２基板には、互いに診断命令に応じて自己診断を行う自己診断機能を有する主演算器と副演算器とが設けられている、
請求項１〜４のいずれかに記載の異常診断装置。
【請求項６】
上記主演算器と副演算器とは、それぞれ異なる通信インターフェースを介して制御部と通信可能に接続されている、
請求項５に記載の異常診断装置。
【請求項７】
上記主演算器は、
上記第２異常判定部を含み、
上記副演算器からの診断命令に応じて自己診断を行い、
上記副演算器の自己診断の診断結果を監視し、
上記第２異常判定部による判定結果及び上記診断結果を上記制御部に送信する、
請求項６に記載の異常診断装置。
【請求項８】
上記副演算器は、
上記第１異常判定部の判定結果を受信し、
上記主演算器からの診断命令に応じて自己診断を行い、
上記主演算器の自己診断の診断結果を監視し、
これらの判定結果と診断結果を上記制御部に送信する、
請求項６又は７に記載の異常診断装置。
【請求項９】
上記診断対象機器が、電気自動車のバッテリセルであり、
上記第１，第２異常判定部が、上記バッテリセルの過電圧及び過放電を判定もしくは検出する、
請求項１〜８のいずれかに記載の異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電機自動車用のバッテリセル等の診断対象機器の異常を診断する異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＯ２排出問題に対応した二次電池を動力源とする電気自動車の普及が進んでいる。これらの二次電池の充放電を制御する電池管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ；以下、単に「ＢＭＳ」と記す）は、バッテリ全体の残量や劣化度等の状態を測定する機能に加え、バッテリセルの異常な状態を未然に防ぐための異常診断機能が設けられている。とりわけ、リチウムイオン型のバッテリセルの過電圧状態や過放電状態のように発熱等の危険性のある状態からドライバーを守るためにも、過電圧・過放電状態からの保護機能の信頼性や故障時の機能安全性をＢＭＳにて確保しなければならない。【０００３】
このようなＢＭＳによる異常診断は、例えば、セル状態測定部において全セルの電圧を定期的に測定し、測定した電圧を所定の閾値と比較して過電圧・過充電を判定し、過電圧・過充電の場合には、充放電を制御してバッテリセルを過電圧・過充電から保護するようになっている。【０００４】
また、一般的な異常診断の技術としては、例えば特許文献１に記載のように、それぞれが自己診断機能を備えた複数の制御装置を併用する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−２０４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような異常診断装置における信頼性および機能安全性を向上するために、診断対象機器の測定結果を二系統以上に分けて異常診断を行う、いわゆる二重化・冗長化の設計を行うことが考えられる。但し、共通故障因子である同一の基板上に設けられた複数の演算器（ＣＰＵ，ＭＰＵ等）で二重化・冗長化を行うと、基板自体の故障に対応できず、故障率を十分に低減することができない。【０００７】
そこで本発明では、異常診断を二重化・冗長化することによって信頼性・安全性の向上を図りつつ、共通故障因子（基板）による故障率を低減することによって、信頼性及び機能安全性の更なる向上を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る異常診断装置は、診断対象機器の状態を測定する測定部と、上記測定部の測定結果に基づいて、上記診断対象機器の異常を判定する第１異常判定部と、上記測定部の測定結果に基づいて、上記診断対象機器の異常を判定する第２異常判定部と、を有する。そして、上記測定部と上記第１異常判定部とを第１基板に設ける一方、上記第２異常判定部を、第１基板とは異なる第２基板に設ける構成とした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、２つの異常判定部を設けることで異常診断を二重化し、信頼性及び機能安全性の向上を図りつつ、これら２つの異常判定部を別々の基板に設けて二重化することによって、共通故障因子（基板）による故障率を大幅に低減し、信頼性及び安全性を更に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施例に係る異常診断装置としての電気自動車の電池管理システムを示す構成図。
【図２】上記第１実施例の電池管理システムの接続形態を示す説明図。
【図３】本発明の第２実施例に係る異常診断装置としての電気自動車の電池管理システムの接続状態を示す説明図。
【図４】本発明の第３実施例に係る異常診断装置としての電気自動車の電池管理システムを示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図示実施例により本発明を説明する。図１及び図２は、本発明の第１実施例に係る異常診断装置としての電池管理システム（以下、「ＢＭＳ」とも記す）１００を示している。この電池管理システム１００は、電気自動車の二次電池であるバッテリパック１０を動力源とする電気自動車に搭載されるものである。バッテリパック１０には、複数のバッテリモジュール１１が設けられ、各バッテリモジュール１１には、診断対象機器としての１又は複数のバッテリセルが設けられている。
【００１２】
各バッテリモジュール１１には、バッテリセルの電圧等の状態を測定するセル状態測定部１０１がそれぞれ電気的に接続されている。また、測定結果に応じて各種の演算処理を実行するセル状態演算部１０２が設けられている。各セル状態測定部１０１は、第１基板に実装されるものであり、セル状態演算部１０２は、上記第１基板とは異なる第２基板に実装されている。
【００１３】
これら複数のセル状態測定部（第１基板）１０１とセル状態演算部（第２基板）１０２とは、この実施例では、図２に示すようにシリアルバス１０５等を用いたデイジーチェーン接続によって直列に双方向通信可能に接続されている。
【００１４】
図１は、電池管理システム１００を示す構成図である。なお、図１では一つのセル状態測定部１０１のみを示しているが、実際には図２に示すように複数のセル状態測定部１０１が一つのセル状態演算部１０２と接続されている。
【００１５】
第１基板のセル状態測定部１０１には、各バッテリモジュール１１のバッテリセルの電圧を測定する測定部としてのセル電圧測定部２０２と、このセル電圧測定部２０２の測定結果に基づいて、診断対象機器であるバッテリセルの異常を判定する第１異常判定部としての過電圧・過放電判定部２０３と、が設けられている。過電圧・過放電判定部２０３は、例えば測定された電圧を過電圧用閾値及び過放電用閾値と比較し、測定電圧が過電圧用閾値を超えている場合には過電圧（異常）と判定し、測定電圧が過放電用閾値を下回る場合には過放電（異常）と判定し、それ以外の場合には正常と判定する。異常時には後述する副演算器３０２へ警告信号（副ＯＶ警告）を送信する。セル電圧測定部２０２は、例えばＡＤ変換器により構成される。過電圧・過放電判定部２０３は、例えば比較器により構成される。つまり、各バッテリモジュール１１に接続される複数のセル状態測定部１０１は、ＣＰＵ，ＭＰＵ等の制御器や演算器を有していない簡易な構成とされており、低コスト化が図られている。
【００１６】
また、この実施例では、セル電圧測定部２０２にも自己診断機能２０１を持たせている。但し、より簡易的に、自己診断機能２０１を省略し、演算機能を有するセル状態演算部１０２の主演算器３０１がセル電圧測定部２０２の異常を監視するように構成しても良い。
【００１７】
第２基板のセル状態演算部１０２には、自己診断機能を有する主演算器３０１と副演算器３０２の２つの演算器が実装されている。これら主演算器３０１と副演算器３０２とは、中央処理装置（ＣＰＵ）に比して小型で低コストな超小型演算処理ユニット（ＭＰＵ）が用いられており、それぞれ独立した別個のインターフェース（通信線）３０１Ａ，３０２Ａを介して、制御部としての上位ＥＣＵ１０３と双方向通信可能に接続されている。上位ＥＣＵ１０３には、各種の制御処理を記憶及び実行可能な中央演算処理装置（ＣＰＵ）が用いられている。
【００１８】
主演算器３０１は、セル電圧測定部２０２の測定結果に基づいて、バッテリセルの異常を判定する第２異常判定部としての過電圧・過放電検出部を含んでいる。また、副演算器３０２からの診断命令に応じて自己診断を行う機能を有しており、その診断結果を副演算器３０２及び上位ＥＣＵ１０３へと送信する。異常時には警告信号（主ＯＶ警告）を上位ＥＣＵ１０３へ送信する。また、主演算器３０１は、副演算器３０２の自己診断の診断結果を監視し、その診断結果を上位ＥＣＵ１０３に送信する。
【００１９】
副演算器３０２は、セル状態測定部１０１から過電圧・過放電判定部２０３の判定結果を受信し、これを上位ＥＣＵ１０３へ送信する。また副演算器３０２は、主演算器３０１からの診断命令に応じて自己診断を行い、その診断結果を主演算器３０１及び上位ＥＣＵ１０３へと送信する。異常時には警告信号（副ＯＶ警告）を上位ＥＣＵ１０３へ送信する。更に、副演算器３０２は、主演算器３０１の自己診断の診断結果を監視し、その診断結果を上位ＥＣＵ１０３に送信する。
【００２０】
充放電制御装置１０４は、上位ＥＣＵ１０３からの指令信号に応じて、バッテリパック１０の充放電制御を行う。
【００２１】
このように本実施例では、２つの異常判定部である過電圧・過放電判定部２０３と第２過電圧過放電検出部（主演算器３０１）と、を設けることで異常診断を二重化・冗長化し、信頼性・安全性の向上を図りつつ、両者を別々の基板に設けて二重化することによって、一つの基板（共通故障因子）上に両者を設ける場合に比して、共通故障因子による故障率を低減し、信頼性と異常診断率を更に高めることができる。
【００２２】
また、第２基板に設けられるセル状態演算部１０２に主演算器３０１と副演算器３０２の２つの演算器を実装して二重化することによって、更に信頼性を向上して故障率を低減することができる。
【００２３】
更に、主演算器３０１と副演算器３０２とを制御機能を有しない簡素な超小型演算処理ユニット（ＭＰＵ）により構成することで、各種の制御処理を記憶及び実行可能なＣＰＵを用いる場合に比して低コスト化を図りつつ、互いに診断命令に応じて自己診断を行う構成とすることで、自己診断機能を実現することができる。そして、これら主演算器３０１と副演算器３０２を相互に異常監視する構成とすることで、信頼性及び機能安全性を更に向上することができる。
【００２４】
また、主演算器３０１と副演算器３０２とは、それぞれ異なる通信インターフェース３０１Ａ，３０２Ａを介して上位ＥＣＵ１０３と通信可能に接続されており、このようにインターフェース３０１Ａ，３０２Ａも二重化することで、更に信頼性及び機能安全性を高めることができる。
【００２５】
また、この第１実施例においては、複数のセル状態測定部１０１と単一のセル状態演算部１０２とをデイジーチェーン接続により直列に接続しているために、通信線の短縮化・簡素化を図ることができる。
【００２６】
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、以下の実施例で例示するように、種々の変形・変更を含むものである。なお、以下の実施例では、既述した実施例と異なる部分について主に説明し、同じ構成要素には同じ参照符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【００２７】
図３は本発明の第２実施例に係る電池管理システムの接続状態を示している。この第２実施例では、複数のセル状態測定部１０１とセル状態演算部１０２とが公知のＣＡＮ通信等により共通の通信線であるデータバス１０６を介して双方向通信可能に並列に接続されている。このような接続態様であっても、上記第１実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００２８】
図４は本発明の第３実施例に係る電池管理システムを示している。この第３実施例では、図１に示す第１実施例の構成に加えて、セル電圧測定部２０２へ電力を供給する電源系統を二重化した二重系電源１０７が設けられている。具体的には、車両駆動用の大容量のバッテリパック１０の他に、１２Ｖバッテリのような予備の小容量のバッテリからもセル電圧測定部２０２へ電力を供給可能な構成としている。この第３実施例のように、電源系をも二重化することで、信頼性及び機能安全性の更なる向上を図ることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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