(57)【要約】【課題】異常検出の誤判定を抑制する異常検出装置、および組電池システムを提供する。【解決手段】複数の電池セルが直列接続された組電池を有する組電池システムの異常を検知する異常検出装置であって、第１電圧検出部と、スイッチと、第２電圧検出部と、異常検出部とを備える。第１電圧検出部は、電池セルの両端子に接続された第１経路の第１電圧を検出する。スイッチは、電池セルの両端子に接続された第２経路に配置される。第２電圧検出部は、第２経路の第２電圧を検出する。異常検出部は、スイッチがＯＮにされた場合の、第１電圧、および第２電圧と、スイッチがＯＦＦにされた場合の、第１電圧、および第２電圧とに基づいて、組電池システムの異常を検出する。【選択図】図１
2018004406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルが直列接続された組電池を有する組電池システムの異常を検知する異常検出装置であって、
前記電池セルの両端子に接続された第１経路の第１電圧を検出する第１電圧検出部と、
前記電池セルの両端子に接続された第２経路に配置されたスイッチと、
前記第２経路の第２電圧を検出する第２電圧検出部と、
前記スイッチがＯＮにされた場合の、前記第１電圧、および前記第２電圧と、前記スイッチがＯＦＦにされた場合の、前記第１電圧、および前記第２電圧とに基づいて、前記組電池システムの異常を検出する異常検出部と
を備えることを特徴とする異常検出装置。
【請求項２】
前記異常検出部は、
前記スイッチがＯＮにされた場合の、前記第１電圧、および前記第２電圧と、
前記スイッチがＯＦＦにされた場合の、前記第１電圧、および前記第２電圧と、
前記スイッチがＯＦＦにされ、前記スイッチに隣接するスイッチがＯＮにされた場合の、前記第２電圧とに基づいて、前記組電池システムの異常を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の異常検出装置。
【請求項３】
前記第１経路に配置され、前記電池セルに電気的に並列に接続する第１キャパシタと、
前記第２経路に配置され、前記電池セルに電気的に並列に接続する第２キャパシタと
を備え、
前記スイッチは、前記第２キャパシタに電気的に並列に接続し、
前記第１電圧検出部は、前記第１キャパシタの両端の電圧を検出し、
前記第２電圧検出部は、前記第２キャパシタの両端の電圧を検出する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の異常検出装置。
【請求項４】
前記異常検出部は、前記第１電圧が、第１所定電圧よりも低い場合に、前記組電池システムが異常であると判定する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の異常検出装置。
【請求項５】
前記異常検出部は、前記スイッチがＯＮにされ、前記第２電圧が第２所定電圧以上の場合に、前記組電池システムが異常であると判定する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の異常検出装置。
【請求項６】
前記異常検出部は、前記スイッチがＯＦＦにされ、前記第２電圧が第２所定電圧よりも低い場合に、前記組電池システムが異常であると判定する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の異常検出装置。
【請求項７】
複数の電池セルが直列接続された組電池を有する組電池システムであって、
前記電池セルの両端子に接続された第１経路を介して、前記電池セルの第１電圧を検出する第１電圧検出部と、
前記電池セルの両端子に接続された第２経路に配置されたスイッチと、
前記第２経路を介して、前記電池セルの電圧である第２電圧を検出する第２電圧検出部と、
前記スイッチがＯＮにされた場合の、前記第１電圧、および前記第２電圧と、前記スイッチがＯＦＦにされた場合の、前記第１電圧、および前記第２電圧とに基づいて、前記組電池システムの異常を検出する異常検出部と
を備えることを特徴とする組電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常検出装置、および組電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、組電池システムの異常検出装置として、電池セルの電圧を検出し、電圧が許容電圧範囲外となる場合に、組電池システムが異常であると判定するものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１１２０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような異常検出装置では、例えば、電池セルの電圧を検出部によって検出し、検出した電圧が所定電圧よりも低く、電圧が許容電圧範囲外となる場合に、組電池システムが異常であると判定する。
【０００５】
検出部によって検出される電圧の低下は、断線や、スイッチの固着などの他に、電池セルの過放電によっても生じ得る。
【０００６】
しかしながら、従来の異常検出装置では、このような点が考慮されておらず、電池セルの過放電により電圧が低下した場合に、例えば、断線が発生していると誤判定されるおそれがある。
【０００７】
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、異常検出の誤判定を抑制する異常検出装置、および組電池システム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】
【０００８】
実施形態の一態様は、複数の電池セルが直列接続された組電池を有する組電池システムの異常を検知する異常検出装置であって、第１電圧検出部と、スイッチと、第２電圧検出部と、異常検出部とを備える。第１電圧検出部は、電池セルの両端子に接続された第１経路の第１電圧を検出する。スイッチは、電池セルの両端子に接続された第２経路に配置される。第２電圧検出部は、第２経路の第２電圧を検出する。異常検出部は、スイッチがＯＮにされた場合の、第１電圧、および第２電圧と、スイッチがＯＦＦにされた場合の、第１電圧、および第２電圧とに基づいて、組電池システムの異常を検出する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、異常検出の誤判定を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態に係る組電池システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、計測側Ａ／Ｄによって断線検出を行う回路を示す図である。
【図３】図３は、計測側Ａ／Ｄによって検出される電圧の変化を示す図である。
【図４】図４は、監視側Ａ／Ｄによって断線検出を行う回路を示す図である。
【図５】図５は、監視側Ａ／Ｄによって検出される電圧の変化を示す図である。
【図６】図６は、接続ラインの断線検出、およびＦＥＴ固着検出についてまとめたテーブルである。
【図７】図７は、計測側Ａ／Ｄ、および監視側Ａ／Ｄによる電圧検出スケジュールを示す図である。
【図８】図８は、異常検出処理を説明するフローチャートである。
【図９】図９は、充放電システムの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本願の開示する異常判定装置、および組電池システムの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
＜組電池システムの構成＞
図１は、実施形態に係る組電池システム１００の構成例を示す図である。図１に示す組電池システム１００は、組電池１と、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）１０とを備える。
【００１３】
組電池１は、複数の電池スタック２を直列に接続して構成される。各電池スタック２は、複数の電池セル３を直列に接続して構成される。図１の例では、１つの電池スタック２は、４つの電池セル３を直列に接続して構成されているが、これに限られることはない。
【００１４】
組電池１としては、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などを用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００１５】
ＥＣＵ１０は、監視ＩＣ（Integrated  Circuit）２０と、制御部３０と、電圧検出回路部４０とを備える。
【００１６】
電圧検出回路部４０は、第１ラインＬ１と、第２ラインＬ２とを有する。
【００１７】
第１ラインＬ１の一方の端部は、接続ラインＬ３を介して電池セル３の端子に接続される。第１ラインＬ１のもう一方の端部は、第１内部ラインＬ４を介して監視ＩＣ２０の計測側Ａ／Ｄ２１に接続される。接続ラインＬ３は、例えば、電池セル３と、ＥＣＵ１０とを接続する配線である。電池セル３の正極端子に接続する第１ラインＬ１と、電池セル３の負極端子に接続する第１ラインＬ１との間には、直列に接続された２つの第１キャパシタＣ１が電池セル３に並列接続するように配置される。なお、図１の例では、第１ラインＬ１には、２つの第１キャパシタＣ１が直列に接続されているが、これに限定されるものではなく、１つのキャパシタであってもよい。また、第１ラインＬ１には、電池セル３と、第１キャパシタＣ１との間に、抵抗Ｒ１が配置される。
【００１８】
接続ラインＬ３、第１ラインＬ１、および第１内部ラインＬ４により、電池セル３の電圧を、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出可能とする第１経路ＣＨ１が形成される。第１経路ＣＨ１は、電池セル３の電圧を、フライングキャパシタ方式により計測側Ａ／Ｄ２１で検出するように形成される。
【００１９】
隣接する電池セル３において、基準電位が低い電池セル３の正極端子と、基準電位が高い電池セル３の負極端子とには、１本の接続ラインＬ３を介して、１本の第１ラインＬ１が接続される。すなわち、隣接する電池セル３では、基準電位が低い電池セル３の電圧、および基準電位が高い電池セル３の電圧は、共通の、第１ラインＬ１を用いて検出される。
【００２０】
第２ラインＬ２の一方の端部は、抵抗Ｒ１と接続ラインＬ３との間の第１ラインＬ１に接続される。なお、第２ラインＬ２の一方の端部は、接続ラインＬ３と第１ラインＬ１との接続箇所に接続されてもよい。第２ラインＬ２のもう一方の端部は、第２内部ラインＬ５を介して監視ＩＣ２０の監視側Ａ／Ｄ２２に接続される。電池セル３の正極端子に接続する第２ラインＬ２と、電池セル３の負極端子に接続する第２ラインＬ２との間には、直列に接続された２つの第２キャパシタＣ２が電池セル３に電気的に並列接続するように配置される。なお、図１の例では、第２ラインＬ２には、２つの第２キャパシタＣ２が直列に接続されているが、これに限定されるものではなく、１つのキャパシタであってもよい。また、第２ラインＬ２には、第１ラインＬ１との接続箇所と、第２キャパシタＣ２との間に、抵抗Ｒ２が配置される。
【００２１】
接続ラインＬ３、第１ラインＬ１の一部、第２ラインＬ２、および第２内部ラインＬ５により、電池セル３の電圧を、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出可能とする第２経路ＣＨ２が形成される。第２ラインＬ２は、電池セル３の電圧を、フライングキャパシタ方式により監視側Ａ／Ｄ２２で検出するように形成される。
【００２２】
第１ラインＬ１と同様に、隣接する電池セル３の電圧を、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出する場合、共通の第２ラインＬ２が用いられる。
【００２３】
監視ＩＣ２０は、計測側Ａ／Ｄ２１と、監視側Ａ／Ｄ２２と、ＦＥＴ（Field  Effect  Transistor）２３とを備える。監視ＩＣ２０は、電池スタック２ごとに設けられる。
【００２４】
計測側Ａ／Ｄ２１は、第１経路ＣＨ１の電圧を検出することで、電池セル３の電圧を検出する。具体的には、計測側Ａ／Ｄ２１は、直列に接続された第１キャパシタＣ１の両端の電圧（第１電圧）を、第１経路ＣＨ１を介して検出することで、電池セル３の電圧を検出する。計測側Ａ／Ｄ２１は、検出した電圧を示すアナログ値をデジタル値へ変換し、変換したデジタル値を制御部３０へ出力する。なお、計測側Ａ／Ｄ２１は、電池スタック２の電圧も検出可能である。以降において、直列に接続された第１キャパシタＣ１の両端の電圧を検出することを、第１キャパシタＣ１の電圧を検出する、という。
【００２５】
監視側Ａ／Ｄ２２は、第２経路ＣＨ２の電圧を検出することで、電池セル３の電圧を検出する。具体的には、監視側Ａ／Ｄ２２は、直列に接続された第２キャパシタＣ２の両端の電圧（第２電圧）を、第２経路ＣＨ２を介して検出することで、電池セル３の電圧を検出する。監視側Ａ／Ｄ２２は、検出した電圧を示すアナログ値をデジタル値へ変換し、変換したデジタル値を制御部３０へ出力する。なお、監視側Ａ／Ｄ２２は、電池スタック２の電圧も検出可能である。以降において、直列に接続された第２キャパシタＣ２の両端の電圧を検出することを、第２キャパシタＣ２の電圧を検出する、という。
【００２６】
ＦＥＴ２３は、２つの第２ラインＬ２間を接続する第２内部ラインＬ５に配置される。すなわち、ＦＥＴ２３は、電池セル３、および第２キャパシタＣ２に電気的に並列接続するように配置される。ＦＥＴ２３は、各電池セル３の電圧を均等化する場合や、組電池システム１００の異常を検出する場合などに、ＯＮ状態、またはＯＦＦ状態に切り替えられる。ＦＥＴ２３がＯＮ状態になると、第２内部ラインＬ５は、電気的に接続された状態となる。また、ＦＥＴ２３がＯＦＦ状態になると、第２内部ラインＬ５は、電気的に遮断された状態となる。
【００２７】
制御部３０は、出力部３１と、判定部３２と、警告部３３と、記憶部３４とを備える。
【００２８】
出力部３１は、ＦＥＴ２３を、ＯＮ状態、またはＯＦＦ状態に切り替える制御信号を出力する。
【００２９】
判定部３２は、計測側Ａ／Ｄ２１から出力された電圧に関する信号、および監視側Ａ／Ｄ２２から出力された電圧に関する信号を受信する。判定部３２は、ＦＥＴ２３がＯＮにされた場合の、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出した電圧、および監視側Ａ／Ｄ２２によって検出した電圧と、ＦＥＴ２３がＯＦＦにされた場合の、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出した電圧、および監視側Ａ／Ｄ２２によって検出した電圧とに基づいて、組電池システム１００に異常が発生しているかどうかを判定する。具体的には、判定部３２は、接続ラインＬ３の断線、ＦＥＴ２３のＯＮ固着、またはＦＥＴ２３のＯＦＦ固着を判定する。これらの判定方法については、後述する。
【００３０】
なお、ＦＥＴ２３がＯＮにされた場合とは、ＦＥＴ２３がＯＮ状態となるように、出力部３１によって制御信号が出力された状態をいう。また、ＦＥＴ２３がＯＦＦにされた場合とは、ＦＥＴ２３がＯＦＦ状態となるように、出力部３１によって制御信号が出力された状態をいう。
【００３１】
警告部３３は、組電池システム１００に異常が発生している場合に、例えば、警告灯などを点灯させ、組電池システム１００の異常を報知する。また、警告部３３は、例えば、フェールセーフ機能を実行する。
【００３２】
記憶部３４は、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出した電圧、および監視側Ａ／Ｄ２２によって検出した電圧を記憶する。
【００３３】
なお、制御部３０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）などによって構成され、記憶されたコンピュータプログラムをＣＰＵが読み出すことで、制御部３０の各機能が発揮される。また、制御部３０は、複数の制御部によって構成されてもよい。
【００３４】
以降では、図１の例の４つのＦＥＴ２３について、ＦＥＴ２３ａ、ＦＥＴ２３ｂ、ＦＥＴ２３ｃ、ＦＥＴ２４ｄと区別して説明する。また、図１などにおいて、図の上側に位置する電池セル３の基準電位が高いものとする。
【００３５】
＜計測側Ａ／Ｄ２１における断線検出＞
次に、計測側Ａ／Ｄ２１における断線検出について、図２を用いて説明する。図２は、計測側Ａ／Ｄ２１によって断線検出を行う回路を示す図である。図２では、断線が発生した箇所をバツ印で示す。
【００３６】
第２ラインＬ２を介して、断線が発生した接続ラインＬ３に接続する第２内部ラインＬ５に配置されたＦＥＴ２３ａ、２３ｂのうち、一方のＦＥＴ２３ａをＯＮ状態にし、もう一方のＦＥＴ２３ｂをＯＦＦ状態にすると、図２において太線で示す回路が形成される。この回路では、第１キャパシタＣ１が放電し、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、ＦＥＴ２３ａ、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ１を通るように電流が流れる。
【００３７】
この回路における、第１キャパシタＣ１の電圧を計測側Ａ／Ｄ２１によって検出すると、検出された電圧は、図３に示すように変化する。図３は、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出される電圧の変化を示す図である。図３では、時間ｔ０において、ＦＥＴ２３ａがＯＮ状態になり、第１キャパシタＣ１が放電するので、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出される電圧が低下する。
【００３８】
なお、時間ｔ１において、ＦＥＴ２３ａがＯＦＦ状態になると、断線が発生した接続ラインＬ３を挟んで直列に接続された電池セル３によって、第１キャパシタＣ１が充電される。そのため、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出される電圧が高くなる。
【００３９】
これに対し、ＦＥＴ２３ａ、２３ｂをＯＦＦ状態にすると、図２に示す回路は形成されず、第１キャパシタＣ１は放電しない。そのため、断線の有無に関わらず、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出される電圧は、ほぼ一定となる。
【００４０】
なお、ＦＥＴ２３ｂをＯＮ状態にし、ＦＥＴ２３ａ、およびＦＥＴ２３ｃをＯＦＦ状態にしても、同様に、接続ラインＬ３の断線を検出することができる。このように、隣接する、ＦＥＴ２３のうち、一方のＦＥＴ２３をＯＮ状態にし、もう一方のＦＥＴ２３をＯＦＦ状態にすることで、接続ラインＬ３の断線を検出することができる。
【００４１】
このように、例えば、ＦＥＴ２３ａをＯＮ状態し、ＦＥＴ２３ｂをＯＦＦ状態にした場合に、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出した電圧が、第１所定電圧よりも低くなった場合には、接続ラインＬ３が断線し、組電池システム１００に異常が発生していると判定することができる。第１所定電圧は、予め設定された値である。
【００４２】
＜監視側Ａ／Ｄ２２における断線検出＞
次に、監視側Ａ／Ｄ２２における断線検出について、図４を用いて説明する。図４は、監視側Ａ／Ｄ２２によって断線検出を行う回路を示す図である。図４では、断線が発生した箇所をバツ印で示す。
【００４３】
第２ラインＬ２を介して、断線が発生した接続ラインＬ３に接続する第２内部ラインＬ５に配置されたＦＥＴ２３ａ、２３ｂのうち、一方のＦＥＴ２３ａをＯＮ状態にし、もう一方のＦＥＴ２３ｂをＯＦＦ状態にすると、図４において太線で示す回路が形成される。
【００４４】
ＦＥＴ２３ａがＯＮ状態になると、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出される電圧が、図５に示すように変化する。図５は、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出される電圧の変化を示す図である。図５では、時間ｔ０において、ＦＥＴ２３ａがＯＮ状態に変更され、ＦＥＴ２３ｂがＯＦＦ状態に維持されている。ＦＥＴ２３ａがＯＮ状態に変更されると、ＯＮ状態となったＦＥＴ２３ａの両端の電圧は、低くなる（図５中、実線）。一方、ＯＦＦ状態のＦＥＴ２３ｂの両端には２つの電池セル３の電圧がかかるので、ＦＥＴ２３ｂの両端の電圧は、高くなる（図５中、破線）。以降において、ＦＥＴ２３の両端の電圧を、ＦＥＴ２３の電圧という。
【００４５】
なお、時間ｔ１において、ＦＥＴ２３ａがＯＦＦ状態に変更されると、各電圧は、元の電圧に戻る。
【００４６】
これに対し、ＦＥＴ２３ａ、およびＦＥＴ２３ｂをともにＯＦＦ状態にすると、監視側Ａ／Ｄ２２では、各ＦＥＴ２３ａ、２３ｂの電圧として、２つの電池セル３を加算した電圧の半分の電圧が検出される。そのため、断線の有無に関わらず、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出される電圧は、ほぼ一定となる。
【００４７】
また、ＦＥＴ２３ｂをＯＮ状態にし、ＦＥＴ２３ａをＯＦＦ状態にすると、ＦＥＴ２３ｂの電圧が低くなり、ＦＥＴ２３ａの電圧が高くなる。すなわち、断線が発生した接続ラインＬ３に接続する第２内部ラインＬ５に配置されたＦＥＴ２３のうち、一方のＦＥＴ２３をＯＮ状態にし、もう一方のＦＥＴ２３をＯＦＦ状態にすると、ＯＮ状態にしたＦＥＴ２３の電圧が低くなり、ＯＦＦ状態にしたＦＥＴ２３の電圧が高くなる。
【００４８】
このように、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出した電圧のうち、ＯＮ状態にしたＦＥＴ２３の電圧が、例えば、第２所定電圧よりも低くなった場合には、接続ラインＬ３が断線し、組電池システム１００に異常が発生していると判定することができる。第２所定電圧は、予め設定された値である。第２所定電圧は、第１所定電圧と同じ電圧であってもよい。
【００４９】
＜ＦＥＴ２３固着＞
次に、ＦＥＴ２３が固着した場合の固着検出について説明する。
【００５０】
ＦＥＴ２３がＯＦＦ状態になると、第２内部ラインＬ５は、電気的に遮断された状態となる。そのため、ＯＦＦ状態としたＦＥＴ２３の電圧を、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出すると、検出された電圧は、電池セル３の電圧に応じた電圧となり、例えば、第２所定電圧以上となる。
【００５１】
一方、ＦＥＴ２３がＯＮ状態になると、第２内部ラインＬ５は、電気的に接続された状態となる。そのため、ＯＮ状態になったＦＥＴ２３の電圧を、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出すると、検出された電圧は、ＯＦＦ状態のＦＥＴ２３の電圧よりも低くなり、例えば、第２所定電圧よりも低くなる。
【００５２】
そのため、ＦＥＴ２３に出力された制御信号と、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出したＦＥＴ２３の電圧とを比較することで、ＦＥＴ２３が固着しているかどうか判定することができる。
【００５３】
具体的には、ＦＥＴ２３に出力した制御信号がＦＥＴ２３をＯＦＦにする信号であり、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出した電圧が第２所定電圧よりも低い場合、ＦＥＴ２３がＯＮ固着し、組電池システム１００に異常が発生している、と判定することができる。
【００５４】
また、ＦＥＴ２３に出力した制御信号がＦＥＴ２３をＯＮにする信号であり、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出した電圧が第２所定電圧以上である場合、ＦＥＴ２３がＯＦＦ固着し、組電池システム１００に異常が発生している、と判定することができる。
【００５５】
なお、ＦＥＴ２３の固着の有無に関わらず、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出される電圧は、電池セル３の電圧に応じた電圧となり、例えば、第１所定電圧以上となる。
【００５６】
＜異常検出＞
次に、接続ラインＬ３の断線検出、およびＦＥＴ固着検出について、図６のテーブルを用いて説明する。図６は、接続ラインＬ３の断線検出、およびＦＥＴ固着検出についてまとめたテーブルである。図６では、ＦＥＴ２３がＯＮにされた場合、すなわちＦＥＴ２３がＯＮ状態となるように制御信号が出力された場合を「ＦＥＴ−ＯＮ」とする。また、ＦＥＴ２３がＯＦＦにされた場合、すなわちＦＥＴ２３がＯＦＦ状態となるように制御信号が出力された場合を「ＦＥＴ−ＯＦＦ」とする。また、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出した電圧が、第１所定電圧以上である場合を「ＵＰＰＥＲ」とし、第１所定電圧よりも低い場合を「ＬＯＷＥＲ」とする。また、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出した電圧が、第２所定電圧以上である場合を「ＵＰＰＥＲ」とし、第２所定電圧よりも低い場合を「ＬＯＷＥＲ」とする。
【００５７】
また、ここでは、第２ラインＬ２などを介して、ＦＥＴ２３ａが接続する接続ラインＬ３の断線、またはＦＥＴ２３ａの固着を検出する場合を一例として説明する。計測側Ａ／Ｄ２１によって検出される電圧は、第１キャパシタＣ１の電圧である。また、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出される電圧は、ＦＥＴ２３ａの電圧、すなわち第２キャパシタＣ２の電圧である。また、ＦＥＴ２３ａがＯＮにされる場合、ＦＥＴ２３ｂはＯＦＦにされている。また、言及する場合を除き、ＦＥＴ２３ａがＯＦＦにされた場合、ＦＥＴ２３ｂもＯＦＦにされている。
【００５８】
なお、本実施形態では、接続ラインＬ３の断線、またはＦＥＴ２３の固着が発生した場合、これらの発生を素早く検出することを目的としている。接続ラインＬ３の断線、およびＦＥＴ２３の固着については、発生原因の関連性が低いため、ここでは、同時には発生しないものとする。
【００５９】
接続ラインＬ３が断線しておらず、かつＦＥＴ２３ａが固着していない正常時には、ＦＥＴ２３ａがＯＦＦにされると、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出した電圧は、第１所定電圧以上となり、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出した電圧は、第２所定電圧以上となる。また、ＦＥＴ２３ａがＯＮにされると、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出した電圧は、第１所定電圧以上となり、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出した電圧は、第２所定電圧よりも低くなる。
【００６０】
そのため、これらの条件を満たす場合、判定部３２は、接続ラインＬ３が断線しておらず、かつＦＥＴ２３ａが固着していない、即ち正常と判定する。
【００６１】
接続ラインＬ３が断線した場合に、ＦＥＴ２３ａがＯＮにされると、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出される電圧は、図２、および図３を用いて説明したように、第１所定電圧よりも低くなる。また、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出される電圧は、図４、および図５を用いて説明したように、第２所定電圧よりも低くなる。
【００６２】
また、接続ラインＬ３が断線した場合に、ＦＥＴ２３ａがＯＦＦにされると、計測側Ａ／Ｄ２１では、第１キャパシタＣ１の電圧が検出される。そのため、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出される電圧は、第１所定電圧以上となる。また、監視側Ａ／Ｄ２２では、第２キャパシタＣ２の電圧が検出される。そのため、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出される電圧は、第２所定電圧以上となる。
【００６３】
そのため、これらの条件を満たす場合、判定部３２は、接続ラインＬ３が断線していると判定し、接続ラインＬ３の断線が検出される。
【００６４】
なお、ＦＥＴ２３ａがＯＦＦにされた場合でも、その直前のＦＥＴ２３ａの操作、例えば、電池セル３の電圧を均等にするためのＦＥＴ２３ａの操作状況によっては、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出される電圧が第１所定電圧よりも低くなり、かつ監視側Ａ／Ｄ２２によって検出される電圧が第２所定電圧よりも低くなることがある（図６中、白抜き領域）。電池セル３が過放電された場合にも、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出される電圧が、第１所定電圧よりも低くなり、かつ監視側Ａ／Ｄ２２によって検出される電圧が第２所定電圧よりも低くなることがある。そのため、ＦＥＴ２３ａがＯＦＦにされた場合に検出された各電圧が、第１所定電圧、または第２所定電圧よりも低くなった原因が、過放電に起因するものか、接続ラインＬ３の断線に起因するものか判定することができない。
【００６５】
そこで、本実施形態では、このような場合に、隣接するＦＥＴ２３ｂがＯＮにされた場合に、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出したＦＥＴ２３ａの電圧に基づいて、接続ラインＬ３の断線を検出する。
【００６６】
接続ラインＬ３に断線が発生し、ＦＥＴ２３ｂがＯＮにされ、ＦＥＴ２３ａがＯＦＦにされた場合に、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出するＦＥＴ２３ａの電圧は、例えば、図５において破線で示すように高くなる。一方、過放電の場合には、ＦＥＴ２３ｂがＯＮにされた場合でも、ＦＥＴ２３ａの電圧は、高くならない。
【００６７】
そのため、ＦＥＴ２３ｂをＯＮにし、ＦＥＴ２３ａをＯＦＦにして、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出したＦＥＴ２３ａの電圧が高くなった場合には、接続ラインＬ３が断線していると判定することができる。
【００６８】
このように、ＦＥＴ２３ａがＯＮ、およびＯＦＦにされた場合に、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出した電圧が第１所定電圧よりも低く、かつ監視側Ａ／Ｄ２２によって検出した電圧が第２所定電圧よりも低い場合には、判定部３２は、ＦＥＴ２３ｂがＯＮにされ、かつＦＥＴ２３ａがＯＦＦにされた場合に、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出したＦＥＴ２３ａの電圧に基づいて、接続ラインＬ３の断線を判定する。
【００６９】
なお、ここで用いられるＦＥＴ２３ａの電圧は、ＦＥＴ２３ｂが接続する接続ラインＬ３の断線、またはＦＥＴ２３ｂの固着を検出する際に検出され、記憶部３４に記憶されている。
【００７０】
ＦＥＴ２３ａがＯＮ固着した場合に、ＦＥＴ２３ａがＯＮにされると、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出される電圧は、第１所定電圧以上となり、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出される電圧は、第２所定電圧よりも低くなる。
【００７１】
また、ＦＥＴ２３ａがＯＮ固着した場合に、ＦＥＴ２３ａがＯＦＦにされても、ＦＥＴ２３ａはＯＮ状態になるので、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出される電圧は、第１所定電圧以上となり、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出される電圧は、第２所定電圧よりも低くなる。
【００７２】
そのため、これらの条件を満たす場合、判定部３２は、ＦＥＴ２３ａがＯＮ固着していると判定し、ＦＥＴ２３ａのＯＮ固着が検出される。
【００７３】
ＦＥＴ２３ａがＯＦＦ固着した場合に、ＦＥＴ２３ａがＯＦＦにされると、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出される電圧は、第１所定電圧以上となり、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出される電圧は、第２所定電圧以上となる。
【００７４】
また、ＦＥＴ２３ａがＯＦＦ固着した場合に、ＦＥＴ２３ａがＯＮにされても、ＦＥＴ２３ａは、ＯＦＦ状態になるので、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出される電圧は、第１所定電圧以上となり、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出される電圧は、第２所定電圧以上となる。
【００７５】
そのため、これらの条件を満たす場合、判定部３２は、ＦＥＴ２３ａがＯＦＦ固着していると判定し、ＦＥＴ２３ａのＯＦＦ固着が検出される。
【００７６】
なお、図６のハッチング領域では、組電池システム１００で異常が発生している可能性があるが、その原因は、接続ラインＬ３の断線、またはＦＥＴ２３ａの固着ではないため、説明は省略する。また、図６の黒の塗りつぶし領域では、接続ラインＬ３の断線、およびＦＥＴ２３ａの固着が発生している可能性があるが、接続ラインＬ３の断線、およびＦＥＴ２３ａの固着については、発生原因の関連性が低いため、説明は省略する。
【００７７】
＜電圧検出スケジュール＞
次に、計測側Ａ／Ｄ２１、および監視側Ａ／Ｄ２２による電圧検出スケジュールについて、図７を用いて説明する。図７は、計測側Ａ／Ｄ２１、および監視側Ａ／Ｄ２２による電圧検出スケジュールを示す図である。
【００７８】
電圧検出スケジュールは、第１フェーズ、第２フェーズ、第３フェーズ、第４フェーズの順に繰り返し行われる。すなわち、各フェーズが周期的に実行される。なお、組電池システム１００の異常を判定するための電圧検出スケジュールは、既存の電池制御、例えば、計測側Ａ／Ｄ２１による電池セル３の電圧検出や、各電池セル３の電圧を均等化するためのＦＥＴ２３の接続制御におけるスケジュールに組み込まれている。なお、各フェーズの順番を入れ替えてもよい。
【００７９】
第１フェーズでは、時間ｔ０で、全てのＦＥＴ２３がＯＦＦにされ、計測側Ａ／Ｄ２１によって第１キャパシタＣ１の電圧、即ち各電池セル３の電圧が検出され、監視側Ａ／Ｄ２２によって第２キャパシタＣ２の電圧、すなわちＦＥＴ２３の電圧が検出される。時間ｔ１、および時間ｔ２では、全てのＦＥＴ２３がＯＦＦにされ、計測側Ａ／Ｄ２１によって、第１キャパシタＣ１の電圧が検出される。
【００８０】
時間ｔ３では、奇数番のＦＥＴ２３がＯＮにされ、かつ偶数番のＦＥＴ２３がＯＦＦにされる。奇数番のＦＥＴ２３とは、直列に接続された電池セル３のうち、奇数番の電池セル３の両端子に第２ラインＬ２などを介して接続された第２内部ラインＬ５に配置されたＦＥＴ２３である。偶数番のＦＥＴ２３とは、直列に接続された電池セル３のうち、偶数番の電池セル３の両端子に第２ラインＬ２など介して接続された第２内部ラインＬ５に配置されたＦＥＴ２３である。例えば、図１の例では、奇数番のＦＥＴ２３は、ＦＥＴ２３ａ、およびＦＥＴ２３ｃであり、偶数番のＦＥＴ２３は、ＦＥＴ２３ｂ、およびＦＥＴ２３ｄである。そして、計測側Ａ／Ｄ２１によって第１キャパシタＣ１の電圧が検出される。例えば、図１の例では、ＦＥＴ２３ａ、およびＦＥＴ２３ｃがＯＮにされ、ＦＥＴ２３ｂ、およびＦＥＴ２３ｄがＯＦＦにされ、計測側Ａ／Ｄ２１によって第１キャパシタＣ１の各電圧が検出される。検出された電圧は、記憶部３４に記憶される。
【００８１】
第２フェーズでは、時間ｔ４〜時間ｔ６で、時間ｔ０〜時間ｔ２と同様に、電圧が検出される。時間ｔ７では、奇数番のＦＥＴ２３がＯＦＦにされ、偶数番のＦＥＴ２３がＯＮにされ、計測側Ａ／Ｄ２１によって第１キャパシタＣ１の各電圧が検出される。検出された電圧は、記憶部３４に記憶される。
【００８２】
第３フェーズでは、時間ｔ８〜時間ｔ１０で、時間ｔ０〜時間ｔ２と同様に、電圧が検出される。時間ｔ１１では、奇数番のＦＥＴ２３がＯＮにされ、偶数番のＦＥＴ２３がＯＦＦにされ、監視側Ａ／Ｄ２２によって第２キャパシタＣ２の電圧（ＦＥＴ２３の電圧）が検出される。検出された電圧は、記憶部３４に記憶される。
【００８３】
第４フェーズでは、時間ｔ１２〜時間ｔ１４で、時間ｔ０〜時間ｔ２と同様に、電圧が検出される。時間ｔ１５では、偶数番のＦＥＴ２３がＯＮにされ、奇数番のＦＥＴ２３がＯＦＦにされ、監視側Ａ／Ｄ２２によって第２キャパシタＣ２の電圧（ＦＥＴ２３の電圧）が検出される。検出した電圧は、記憶部３４に記憶される。
【００８４】
なお、異常検出時に使用する、ＦＥＴ２３がＯＦＦにされて、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出した電圧は、例えば、時間ｔ０における電圧でも、時間ｔ１における電圧であってもよい。また、異常検出時に使用する、ＦＥＴ２３をＯＦＦにして、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出した電圧は、例えば、時間ｔ０における電圧でも、時間ｔ４における電圧であってもよい。
【００８５】
＜異常検出処理＞
次に、異常検出処理について、図８を用いて説明する。図８は、異常検出処理を説明するフローチャートである。
【００８６】
ステップＳ１０において、監視ＩＣ２０、および制御部３０は、第１フェーズ処理を実行する。例えば、出力部３１は、図７に示す時間ｔ０〜ｔ２のタイミングで全てのＦＥＴ２３をＯＦＦにする制御信号を出力する。計測側Ａ／Ｄ２１、および監視側Ａ／Ｄ２２は、各キャパシタＣ１、Ｃ２の電圧を検出する。記憶部３４は、検出した電圧を記憶する。また、出力部３１は、図７に示す時間ｔ３のタイミングで奇数番のＦＥＴ２３をＯＮにし、偶数番のＦＥＴ２３をＯＦＦにする。計測側Ａ／Ｄ２１は、各第１キャパシタＣ１の電圧を検出する。記憶部３４は、検出した電圧を記憶する。
【００８７】
ステップＳ１１において、監視ＩＣ２０、および制御部３０は、第２フェーズ処理を実行する。例えば、出力部３１は、図７に示す時間ｔ４〜ｔ６のタイミングで全てのＦＥＴ２３をＯＦＦにする制御信号を出力し、計測側Ａ／Ｄ２１、および監視側Ａ／Ｄ２２は、各キャパシタＣ１、Ｃ２の電圧を検出する。記憶部３４は、検出した電圧を記憶する。また、出力部３１は、図７に示す時間ｔ７のタイミングで偶数番のＦＥＴ２３をＯＮにし、奇数番のＦＥＴ２３をＯＦＦにする。計測側Ａ／Ｄ２１は、各第１キャパシタＣ１の電圧を検出する。記憶部３４は、検出した電圧を記憶する。
【００８８】
ステップＳ１２において、監視ＩＣ２０、および制御部３０は、第３フェーズ処理を実行する。例えば、出力部３１は、図７に示す時間ｔ８〜ｔ１０のタイミングで全てのＦＥＴ２３をＯＦＦにする制御信号を出力する。計測側Ａ／Ｄ２１、および監視側Ａ／Ｄ２２は、各キャパシタＣ１、Ｃ２の電圧を検出する。記憶部３４は、検出した電圧を記憶する。また、出力部３１は、図７に示す時間ｔ１１のタイミングで奇数番のＦＥＴ２３をＯＮにし、偶数番のＦＥＴ２３をＯＦＦにする。監視側Ａ／Ｄ２２は、各第２キャパシタＣ２の電圧（ＦＥＴ２３の電圧）を検出する。記憶部３４は、検出した電圧を記憶する。
【００８９】
ステップＳ１３において、監視ＩＣ２０、および制御部３０は、第４フェーズ処理を実行する。例えば、図７に示す時間ｔ１２〜ｔ１４のタイミングで出力部３１は、全てのＦＥＴ２３をＯＦＦにする制御信号を出力する。計測側Ａ／Ｄ２１、および監視側Ａ／Ｄ２２は、各キャパシタＣ１、Ｃ２の電圧を検出する。記憶部３４は、検出した電圧を記憶する。また、出力部３１は、図７に示す時間ｔ１５のタイミングで偶数番のＦＥＴ２３をＯＮにし、奇数番のＦＥＴ２３をＯＦＦにする。監視側Ａ／Ｄ２２は、各第２キャパシタＣ２の電圧（ＦＥＴ２３の電圧）を検出する。記憶部３４は、検出した電圧を記憶する。
【００９０】
なお、記憶部３４は、全てのＦＥＴ２３をＯＦＦにする制御信号が出力され、計測側Ａ／Ｄ２１、および監視側Ａ／Ｄ２２によって検出した電圧を、検出のたびに更新してもよい。また、記憶部３４は、第１フェーズ処理から第４フェーズ処理の中の、１つのフェーズ処理で検出した電圧を、全てのＦＥＴ２３がＯＦＦにされたときの電圧として記憶してもよい。
【００９１】
ステップＳ１４において、判定部３２は、記憶された各電圧に基づいて、図６に示した判定用テーブルに従い接続ラインＬ３の断線、およびＦＥＴ固着を判定する。接続ラインＬ３の断線、またはＦＥＴ固着が発生している場合には、処理はステップＳ１５に移行する。接続ラインＬ３の断線、およびＦＥＴ固着が発生していない場合には、今回の処理は終了する。
【００９２】
ステップＳ１５において、警告部３３は、接続ラインＬ３が断線している旨、またはＦＥＴ２３が固着している旨を、例えば、警告灯を点灯させて、警告する。また、警告部３３は、組電池１の充放電を規制するなどのフェールセーフ機能を実行する。
【００９３】
＜実施形態の効果＞
例えば、ＦＥＴ２３ａがＯＮにされた場合の、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出した電圧、および監視側Ａ／Ｄ２２によって検出した電圧と、ＦＥＴ２３ａがＯＦＦにされた場合の、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出した電圧、および監視側Ａ／Ｄ２２によって検出した電圧とに基づいて、接続ラインＬ３の断線、またはＦＥＴ２３ａの固着を検出する。例えば、ＦＥＴ２３ａがＯＮ／ＯＦＦされた場合に検出された電圧の組み合わせから、接続ラインＬ３の断線、またはＦＥＴ２３ａの固着を判定することで、接続ラインＬ３の断線、またはＦＥＴ２３ａの固着を正確に検出することができる。
【００９４】
また、例えば、ＦＥＴ２３ａによって、接続ラインＬ３の断線を検出する場合に、さらに、ＦＥＴ２３ａに隣接するＦＥＴ２３ｂがＯＮにされ、ＦＥＴ２３ａがＯＦＦにされた場合の、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出したＦＥＴ２３ａの電圧に基づいて、接続ラインＬ３の断線を判定する。これにより、接続ラインＬ３の断線を、さらに正確に検出することができる。
【００９５】
＜充放電システムへの適用例＞
次に、図１に示す組電池システム１００を充放電システムＳＴ１に適用した場合について図９を用いて説明する。図９は、充放電システムＳＴ１の構成例を示すブロック図である。充放電システムＳＴ１は、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ：Hybrid  Electric  Vehicle）、電気自動車（ＥＶ：Electric  Vehicle）、および、燃料電池自動車（ＦＣＶ：Fuel  Cell  Vehicle）等の車両駆動用電源として用いられる。
【００９６】
充放電システムＳＴ１は、組電池１と、電池監視システムＷＳ１と、車両制御装置２００と、モータ３００と、電圧変換器４００と、リレー５００とを含むシステムである。また、電池監視システムＷＳ１は、モニタＩＣ８０等を備えた複数のサテライト基板６０と、監視装置７０とを含むシステムである。また、充放電システムＳＴ１に含まれる電池監視システムＷＳ１が図１に示すＥＣＵ１０に相当する。
【００９７】
図９の組電池１は、車体と絶縁された電池であり、複数の電池スタック２により構成されている。１つの電池スタック２では複数の電池セル３が互いに直列に接続され、各電池セル３が１つのサテライト基板６０に設けられたモニタＩＣ８０と電気的に接続されている。そのため、１つの電池スタック２の各電池セル３の電圧は、１つのサテライト基板６０に設けられたモニタＩＣ８０により計測される。
【００９８】
なお、１つのサテライト基板６０には第１モニタＩＣ８０ａと、第２モニタＩＣ８０ｂとの２つのモニタＩＣが設けられており、第１モニタＩＣ８０ａ、および第２モニタＩＣ８０ｂが、１つの電池スタック２の電池セル３を二分して、１つのグループとして受け持つようになっている。なお、モニタＩＣ８０が、図１に示す監視ＩＣ２０に相当する。
【００９９】
監視装置７０は、モニタＩＣ８０によって検出した電圧に基づいて、電池セル３と電池監視システムＷＳ１とを接続するライン（図示せず）の断線や、モニタＩＣ８０に設けられたスイッチ（図示せず）の固着など、組電池システム１００の異常発生を検出する。監視装置７０が、図１に示す制御部３０に相当する。
【０１００】
また、監視装置７０は、モニタＩＣ８０が正常に動作しているか否かを判定する機能も有していることが好ましい。例えば、監視装置７０は、モニタＩＣ８０から受信した各電池セル３の個別電圧を加算することで算出したスタック電圧と直接検出したスタック電圧とを比較し、両者の差が許容値より大きい場合にモニタＩＣ８０が異常であると判定する。監視装置７０は、モニタＩＣ８０が異常であると判断した場合には、フェールセーフ機能を実行する。
【０１０１】
車両制御装置２００は、組電池１の充電状態に応じて、組電池１に対する充放電を行う。具体的には、組電池１が過充電の場合、車両制御装置２００は、電圧変換器４００を用いて組電池１に充電された電圧を直流から交流の電圧に変換し、モータ３００を駆動させる。その結果、組電池１の電圧は放電される。
【０１０２】
また、組電池１が過放電の場合、車両制御装置２００は、電圧変換器４００を用いて回生制動によりモータ３００が発電した電圧を交流から直流の電圧に変換する。その結果、組電池１には電圧が充電される。このように、車両制御装置２００は、監視装置７０から取得した組電池１の充電状態に基づいて組電池１の電圧を監視し、監視結果に応じた制御を実行する。
【０１０３】
＜変形例＞
変形例の組電池システム１００では、例えば、図６のＦＥＴ２３ａが正常である条件の何れかを満たさない場合に、組電池システム１００が異常であると判定される。
【０１０４】
具体的には、例えば、計測側Ａ／Ｄ２１によって検出した電圧が、第１所定電圧よりも低い場合には、組電池システム１００に異常が発生していると判定する。
【０１０５】
また、例えば、ＦＥＴ２３ａがＯＮにされて、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出した電圧が、第２所定電圧以上である場合に、組電池システム１００に異常が発生していると判定する。
【０１０６】
また、例えば、ＦＥＴ２３ａがＯＦＦにされて、監視側Ａ／Ｄ２２によって検出した電圧が、第２所定電圧よりも低い場合に、組電池システム１００に異常が発生していると判定する。
【０１０７】
このような変形例の組電池システム１００は、組電池システム１００の異常を早期に検出することができる。なお、組電池システム１００に異常が発生していると判定した後に、上記実施形態と同様に、接続ラインＬ３の断線、またはＦＥＴ２３の固着を検出してもよい。
【０１０８】
また、上記実施形態では、スイッチとしてＦＥＴ２３が用いられたが、リレーが用いられてもよい。
【０１０９】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１      組電池
２      電池スタック
３      電池セル
１０    ＥＣＵ
２０    監視ＩＣ
２１    計測側Ａ／Ｄ（第１電圧検出部）
２２    監視側Ａ／Ｄ（第２電圧検出部）
２３    ＦＥＴ（スイッチ）
３０    制御部（異常検出部）
３２    判定部
１００  組電池システム
Ｃ１    第１キャパシタ
Ｃ２    第２キャパシタ
【図１】
2018004406.tif 000003
【図２】
2018004406.tif 000004
【図３】
2018004406.tif 000005
【図４】
2018004406.tif 000006
【図５】
2018004406.tif 000007
【図６】
2018004406.tif 000008
【図７】
2018004406.tif 000009
【図８】
2018004406.tif 000010
【図９】
2018004406.tif 000011