(57)【要約】【課題】電池電圧監視装置において、グランド線に発生する断線異常または抵抗値異常を診断する。【解決手段】一方端が各電池２の最低電位に接続される最低電位電圧検知線３−（ｎ＋１）と、一方端が各電池２の最低電位と最低電位電圧検知線３−（ｎ＋１）の一方端との接続点ｐ１に接続されるグランド線ＧＬと、一方端が最低電位電圧検知線３−（ｎ＋１）の他方端に接続され、他方端がグランドＧＮＤ及びグランド線ＧＬの他方端に接続される抵抗Ｒと、各電池２の最高電位とグランドＧＮＤとの間に接続される負荷Ｌｏに各電池２から電力が供給されているときの抵抗Ｒにかかる電圧Ｖが閾値Ｖｔｈ以上であるとき、グランド線ＧＬに断線異常または抵抗値異常が発生していると診断する診断部５とを備えて電池電圧監視装置１を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直列接続される複数の電池の両端にそれぞれ接続される電池検知線間の電圧を監視する電池電圧監視装置であって、
一方端が前記複数の電池の最低電位に接続される最低電位電圧検知線と、
一方端が前記複数の電池の最低電位と前記最低電位電圧検知線の一方端との接続点に接続されるグランド線と、
一方端が前記最低電位電圧検知線の他方端に接続され、他方端がグランド及び前記グランド線の他方端に接続される抵抗と、
前記複数の電池の最高電位と前記グランドとの間に接続される負荷に前記複数の電池から電力が供給されているときの前記抵抗にかかる電圧が閾値以上であるとき、前記グランド線に断線異常または抵抗値異常が発生していると診断する診断部と、
を備える電池電圧監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電池電圧監視装置であって、
前記グランド線に断線異常または抵抗異常が発生していると前記診断部により診断されているとき、前記抵抗の他方端の電位は、前記抵抗の一方端の電位よりも高い
ことを特徴とする電池電圧監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の電圧を監視する電池電圧監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存の電池電圧監視装置ａとして、電池の両端にそれぞれ接続される電圧検知線間の電圧を測定し、その測定した電圧を電池の電圧として監視するものがある。
また、既存の電池電圧監視装置ｂとして、互いに直列接続される複数の電池の各電圧を均一にするためのセルバランス回路の抵抗及びスイッチが電圧検知線間に直列接続され、スイッチをオンさせたときに測定される電圧と、スイッチをオフさせたときに測定される電圧との差が閾値以上である場合、電池の高電位に接続される高電位電圧検知線に異常が発生していると診断するものがある。なお、高電位電圧検知線に発生する異常としては、高電位電圧検知線が断線する断線異常や電池と高電位電圧検知線との接続部分の劣化などにより高電位電圧検知線の抵抗値が比較的高くなる抵抗値異常などが考えられる。
【０００３】
しかしながら、上記電池電圧監視装置ｂでは、各電池の最低電位に接続される最低電位電圧検知線の異常を診断することができないという懸念がある。
そこで、既存の電池電圧監視装置ｃとして、一方端が各電池の最低電位に接続される最低電位電圧検知線と、一方端が各電池の最低電位と最低電位電圧検知線の一方端との接続点に接続されるグランド線と、一方端が最低電位電圧検知線の他方端に接続され、他方端がグランド及びグランド線の他方端に接続される抵抗とを備え、最低電位に位置する電池の電圧が低下した場合、最低電位電圧検知線に断線異常が発生していると診断するものがある。なお、最低電位電圧検知線に断線異常が発生すると、抵抗の一方端の電位が、抵抗の他方端の電位よりも高くなる。
【０００４】
関連する技術として、例えば、特許文献１、２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１６８９２８号公報
【特許文献２】国際公開第２０１５／０２９５４４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記電池電圧監視装置ｃでは、グランド線に発生する断線異常または抵抗値異常を診断することができないという懸念がある。
そこで、本発明の一側面に係る目的は、グランド線に発生する断線異常または抵抗値異常を診断することが可能な電池電圧監視装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る一つの形態である電池電圧監視装置は、互いに直列接続される複数の電池の両端にそれぞれ接続される電池検知線間の電圧を監視する電池電圧監視装置であって、一方端が複数の電池の最低電位に接続される最低電位電圧検知線と、一方端が複数の電池の最低電位と最低電位電圧検知線の一方端との接続点に接続されるグランド線と、一方端が最低電位電圧検知線の他方端に接続され、他方端がグランド及びグランド線の他方端に接続される抵抗と、複数の電池の最高電位とグランドとの間に接続される負荷に複数の電池から電力が供給されているときの抵抗にかかる電圧が閾値以上であるとき、グランド線に断線異常または抵抗値異常が発生していると診断する診断部とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電池電圧監視装置において、グランド線に発生する断線異常または抵抗値異常を診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の電池電圧監視装置の一例を示す図である。
【図２】グランド線の異常診断処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】正常時の電流の流れを示す図である。
【図４】異常時の電流の流れを示す図である。
【図５】実施形態の電池電圧監視装置の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図１は、実施形態の電池電圧監視装置の一例を示す図である。
図１に示す電池電圧監視装置１は、互いに直列接続される複数の電池２（２−１〜２−ｎ）の電圧を監視する。なお、電池電圧監視装置１及び各電池２は、例えば、電動フォークリフトやプラグインハイブリッド車などの電動モータの動力を利用して走行する車両に搭載される。
【００１１】
また、電池電圧監視装置１は、複数の電圧検知線３（３−１〜３−（ｎ＋１））と、グランド線ＧＬと、抵抗Ｒと、電圧検出部４と、診断部５と、負荷Ｌｏとを備える。なお、負荷Ｌｏは、例えば、各電池２の電圧に応じて各電池２の充放電を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）とする。また、各電圧検知線３、グランド線ＧＬ、抵抗Ｒ、電圧検出部４、診断部５、及び負荷Ｌｏは、同一基板に設けられているものとする。また、負荷Ｌｏは、各電池２の最高電位（電池２−１のプラス端子）とグランドＧＮＤ（基板のグランド）の間に接続される。
【００１２】
電圧検知線３は、各電池２の両端にそれぞれ接続される。すなわち、電圧検知線３−１の一方端は電池２−１のプラス端子に接続され、電圧検知線３−２の一方端は電池２−１のマイナス端子及び電池２−２のプラス端子に接続され、・・・、電圧検知線３−（ｎ＋１）の一方端は電池２−ｎのマイナス端子に接続される。電圧検知線３−１〜３−（ｎ＋１）の他方端はそれぞれ診断部５に接続される。なお、電圧検知線３−１〜３−（ｎ＋１）のうち、一方端が各電池２の最低電位（電池２−ｎのマイナス端子）に接続される電圧検知線３−（ｎ＋１）を、以下、最低電位電圧検知線３−（ｎ＋１）という。
【００１３】
グランド線ＧＬは、一方端が各電池２の最低電位と最低電位電圧検知線３−（ｎ＋１）の一方端との接続点ｐ１に接続される。
抵抗Ｒは、一方端が最低電位電圧検知線３−（ｎ＋１）の他方端に接続され、他方端がグランドＧＮＤ及びグランド線ＧＬの他方端に接続される。なお、最低電位電圧検知線３−（ｎ＋１）の他方端と抵抗Ｒの一方端との接続点を接続点ｐ２とし、グランド線ＧＬの他方端と抵抗Ｒの他方端との接続点を接続点ｐ３とする。また、接続点ｐ３はグランドＧＮＤに接続される。
【００１４】
言い換えると、電圧検知線３−（ｎ＋１）が各電池２の最低電位を始点にして最低電位電圧検知線３−（ｎ＋１）とグランド線ＧＬとに分岐され、それら分岐されたグランド線ＧＬと最低電位電圧検知線３−（ｎ＋１）とのそれぞれの終点が抵抗Ｒを介して互いに接続されている。
【００１５】
電圧検出部４は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）により構成され、抵抗Ｒにかかる電圧Ｖを検出する。なお、電圧検出部４は、診断部５に含まれていてもよい。
診断部５は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）により構成され、互いに隣接する電圧検知線３間の電圧を各電池２の電圧として監視する。例えば、診断部５は、電圧監視対象の電池２−１の両端に接続される電圧検知線３−１、３−２のそれぞれの電位を測定し、それら測定した各電位の電位差である電圧検知線３−１、３−２間の電圧を電圧監視対象の電池２−１の電圧として監視する。
【００１６】
また、診断部５は、診断タイミングになると、グランド線ＧＬの異常診断処理を実行する。
図２は、グランド線ＧＬの異常診断処理の一例を示すフローチャートである。
【００１７】
まず、診断部５は、負荷Ｌｏに各電池２から電力が供給されているか否かを判断する（Ｓ１）。
診断部５は、負荷Ｌｏに各電池２から電力が供給されていないとき（Ｓ１：Ｎｏ）、今回の異常診断処理を終了する。
【００１８】
一方、診断部５は、負荷Ｌｏに各電池２から電力が供給されているとき（Ｓ１：Ｙｅｓ）、電圧検出部４により検出される電圧Ｖが閾値Ｖｔｈ以上であるか否かを判断する（Ｓ２）。例えば、診断部５は、負荷Ｌｏから送られてくる、各電池２の電圧の取得要求を受け取ると、負荷Ｌｏに各電池２から電力が供給されていると判断する。
【００１９】
次に、診断部５は、電圧Ｖが閾値Ｖｔｈよりも小さい場合（Ｓ２：Ｎｏ）、グランド線ＧＬに断線異常及び抵抗値異常が発生していないと診断し（Ｓ３）、今回の異常診断処理を終了する。なお、断線異常とは、接続点ｐ１から接続点ｐ３までのグランド線ＧＬが断線する異常とする。また、抵抗値異常とは、各電池２の最低電位とグランド線ＧＬとの接続部分が劣化することなどにより、接続点ｐ１から接続点ｐ３までのグランド線ＧＬの抵抗値が所定値（例えば、抵抗Ｒの抵抗値）よりも高くなる異常とする。
【００２０】
一方、診断部５は、電圧Ｖが閾値Ｖｔｈ以上である場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）、グランド線ＧＬに断線異常または抵抗値異常が発生していると診断し（Ｓ４）、今回の異常診断処理を終了する。
【００２１】
図３は、正常時（負荷Ｌｏに各電池２から電力が供給されているときで、かつ、グランド線ＧＬに断線異常及び抵抗値異常が発生していないとき）の電流の流れを示す図である。
【００２２】
図３に示す矢印のように、正常時、電池２−１のプラス端子から負荷Ｌｏの一方端、負荷Ｌｏの他方端、グランドＧＮＤ、接続点ｐ３、グランド線ＧＬ、及び接続点ｐ１を介して電池２−ｎのマイナス端子へ電流が流れる。このとき、抵抗Ｒには電流が流れないため、抵抗Ｒにかかる電圧はゼロであり、閾値Ｖｔｈ以下になる。そのため、診断部５は、グランド線ＧＬに断線異常及び抵抗値異常が発生していないと判断する。
【００２３】
図４は、異常時（負荷Ｌｏに各電池２から電力が供給されているときで、かつ、グランド線ＧＬに断線異常または抵抗値異常が発生しているとき）の電流の流れを示す図である。なお、最低電位電圧検知線３−（ｎ＋１）に断線異常または抵抗値異常が発生していないものとする。
【００２４】
負荷Ｌｏに各電池２から電力が供給されているとき、グランド線ＧＬに断線異常または抵抗値異常が発生すると、図４に示す矢印のように、電池２−１のプラス端子から負荷Ｌｏの一方端、負荷Ｌｏの他方端、グランドＧＮＤ、接続点ｐ３、抵抗Ｒ、接続点ｐ２、最低電位電圧検知線３−（ｎ＋１）、及び接続点ｐ１を介して電池２−ｎのマイナス端子へ電流が流れるようになる。そのため、負荷Ｌｏに各電池２から電力が供給されているとき、抵抗Ｒの他方端（接続点ｐ３）の電位は、各電池２の最低電位（接続点ｐ１）の電位よりも高くなる。このとき、抵抗Ｒにかかる電圧が閾値Ｖｔｈ以上になるように、抵抗Ｒの抵抗値が設定されているため、診断部５は、グランド線ＧＬに断線異常または抵抗値異常が発生していると判断する。すなわち、グランド線ＧＬに断線異常または抵抗値異常が発生していると診断部５により診断されているとき、抵抗Ｒの他方端（接続点３）の電位は、抵抗Ｒの一方端（接続点２）の電位よりも高い。
【００２５】
このように、実施形態の電池電圧監視装置１によれば、グランド線ＧＬに発生する断線異常または抵抗値異常を診断することができる。
また、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
【００２６】
図５は、実施形態の電池電圧監視装置の他の例を示す図である。なお、図５に示す電池電圧監視装置１において、図１に示す電池電圧監視装置１と同じ構成には同じ符号を付しその説明を省略する。
【００２７】
図５に示す電池電圧監視装置１は、複数の電圧検知線３（３−１〜３−（ｎ＋１））と、グランド線ＧＬと、抵抗Ｒと、電圧検出部４と、診断部５と、負荷Ｌｏと、セルバランス回路６とを備える。
【００２８】
セルバランス回路６は、複数のスイッチ６１（６１−１〜６１−ｎ）と、複数の抵抗６２（６２−１〜６２−ｎ）とを備える。なお、各スイッチ６１は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）により構成されるものとする。
【００２９】
スイッチ６１及び抵抗６２は、互いに直列接続され、互いに隣接する電圧検知線３間に接続される。すなわち、スイッチ６１−１及び抵抗６２−１は、互いに直列接続され、互いに隣接する電圧検知線３−１、３−２間に接続され、スイッチ６１−２及び抵抗６２−２は、互いに直列接続され、互いに隣接する電圧検知線３−２、３−３間に接続され、・・・、スイッチ６１−ｎ及び抵抗６２−ｎは、互いに直列接続され、互いに隣接する電圧検知線３−ｎ、３−（ｎ＋１）間に接続される。
【００３０】
また、診断部５は、セルバランス回路６を用いて各電池２の電圧を均等化する。すなわち、診断部５は、各スイッチ６１−１〜６１−ｎのうちの所定のスイッチ６１をオンさせたときに所定のスイッチ６１に接続される抵抗６２により所定のスイッチ６１に対応する電池２を放電させて各電池２の電圧を均等化する。
【００３１】
例えば、ｎ＝４としたときの各電池２の電圧を均等化する場合を説明する。
まず、診断部５は、電圧検知線３−１、３−２間の電圧を電池２−１の電圧Ｖ１として測定し、電圧検知線３−２、３−３間の電圧を電池２−２の電圧Ｖ２として測定し、電圧検知線３−３、３−４間の電圧を電池２−３の電圧Ｖ３として測定し、電圧検知線３−４、３−５間の電圧を電池２−４の電圧Ｖ４として測定する。
【００３２】
次に、診断部５は、電圧Ｖ１〜Ｖ４のうち、最も低い電圧を求める。例えば、電圧Ｖ４を最も低い電圧とする。
そして、診断部５は、電圧Ｖ１が電圧Ｖ４と等しくなるまでスイッチ６１−１をオンさせることで抵抗６２−１により電池２−１を放電させ、電圧Ｖ２が電圧Ｖ４と等しくなるまでスイッチ６１−２をオンさせることで抵抗６２−２により電池２−２を放電させ、電圧Ｖ３が電圧Ｖ４と等しくなるまでスイッチ６１−３をオンさせることで抵抗６２−３により電池２−３を放電させる。
【００３３】
これにより、電圧Ｖ１〜Ｖ３をそれぞれ電圧Ｖ４まで低下させることができ、電圧Ｖ１〜Ｖ４を均等化することができる。
なお、診断部５は、スイッチ６１−ｎのみをオンさせたときの接続点ｐ２の電位に応じて、最低電位電圧検知線３−（ｎ＋１）に断線異常または抵抗値異常が発生しているか否かを診断するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１  電池電圧監視装置
２  電池
３  電圧検知線
４  電圧検出部
５  診断部
６  セルバランス回路
６１  スイッチ
６２  抵抗
Ｒ  抵抗
ＧＬ  グランド線
ＧＮＤ  グランド
Ｌｏ  負荷
【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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