(57)【要約】  電池監視装置は、直列接続または直並列接続された複数の電池セルの状態およびセル電圧値検出に関係する回路の状態を監視し、その監視結果情報が含まれる複数の通信信号を送受信する通信部を有する監視ＩＣと、複数の通信信号を受信し、監視結果情報に基づいて複数の電池セルの状態を制御する制御ＩＣと、を備え、複数の通信信号の各々は、３種類以上の情報のいずれか一つを選択的に伝達可能であって、３種類以上の情報には、電池セルの状態に関する情報と回路の異常に関する情報とが少なくとも含まれ、制御ＩＣは、前記複数の通信信号に基づいて、回路が異常であるか電池セルが異常であるかを判定する判定部を備えている。
2015022731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続または直並列接続された複数の電池セルの状態およびセル電圧値検出に関係する回路の状態を監視し、その監視結果情報が含まれる複数の通信信号を送受信する通信部を有する監視ＩＣと、
前記複数の通信信号を受信し、前記監視結果情報に基づいて前記複数の電池セルの状態を制御する制御ＩＣと、を備え、
前記複数の通信信号の各々は、３種類以上の情報のいずれか一つを選択的に伝達可能であって、
前記３種類以上の情報には、前記電池セルの状態に関する情報と前記回路の異常に関する情報とが少なくとも含まれ、
前記制御ＩＣは、前記電池セルの状態に関する情報と前記回路の異常に関する情報とが少なくとも含まれる前記複数の通信信号に基づいて、前記回路が異常であるか前記電池セルが異常であるかを判定する判定部を備えている、電池監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電池監視装置において、
直列接続または直並列接続された複数の電池セルから成る複数の電池群に対応するように設けられた複数の前記監視ＩＣを備えると共に、
前記複数の監視ＩＣを直列に接続する複数のシリアル通信伝送路を備え、
前記複数の監視ＩＣの各々は、前記複数のシリアル通信伝送路を介して前記複数の通信信号を前記制御ＩＣに送信する、電池監視装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電池監視装置において、
前記電池セルと前記回路とが正常である正常状態、前記電池セルの異常状態および前記回路の異常状態の各状態には、予め優先順位が設定されており、
前記監視ＩＣは、前記電池セルおよび前記回路の状態が異常か正常かを検出する検出部を備え、
前記制御ＩＣは、前記電池セルが異常であることを示す異常情報と、前記回路が異常であることを示す異常情報と、前記正常状態を示す正常情報とを含む通信信号を前記監視ＩＣに送信し、
前記通信部は、
前記制御ＩＣから受信した通信信号における情報の優先順位が、前記検出部で検出された状態の優先順位より上位である場合に、該受信された通信信号と同一の通信信号を送信し、
前記制御ＩＣから受信した通信信号における情報の優先順位が、前記検出部で検出された状態の優先順位以下である場合に、前記検出部で検出された状態を示す情報を含む通信信号を送信し、
前記判定部は、前記通信部から送信された通信信号と、前記制御ＩＣが送信した通信信号とに基づき前記判定を行う、電池監視装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の電池監視装置において、
前記監視ＩＣは、
前記電池セルの電圧値を検出する検出部と、
前記検出された電圧値が異常値であるか否かを判定するための判定閾値が記憶される閾値記憶部と、
前記検出部で検出された電圧値と前記判定閾値とに基づいてセル電圧異常を診断する診断部と、を備えて、前記診断部の診断結果を前記通信部により送信させ、
前記制御ＩＣは、前記閾値記憶部に記憶された判定閾値の大きさを変更する通信信号を前記監視ＩＣに送信し、前記通信部から送信される前記診断結果に基づいて前記判定部による判定を行わせる、電池監視装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の電池監視装置において、
前記監視ＩＣは、
前記電池セルの電圧値を検出する検出部と、
前記検出部で検出された電圧値を記憶する電圧値記憶部と、
前記検出された電圧値が異常値であるか否かを判定するための判定閾値が記憶される閾値記憶部と、
前記電圧値記憶部の電圧値と前記判定閾値とに基づいてセル電圧異常を診断する診断部と、を備えて、前記診断部の診断結果を前記通信部により送信させ、
前記制御ＩＣは、前記電圧値記憶部に記憶された電圧値の大きさを変更する通信信号を前記監視ＩＣに送信し、前記通信部から送信される前記診断結果に基づいて前記判定部による判定を行わせる、電池監視装置。
【請求項６】
直列接続または直並列接続された複数の電池セルから成る電池群を電気的に複数接続して成る組電池と、
請求項２に記載の電池監視装置と、を備える電池システム。
【請求項７】
直列接続または直並列接続された複数の電池セルから成る電池群を電気的に複数接続して成る組電池と、
請求項２に記載の電池監視装置と、
車両走行用回転電機を前記組電池の電力により駆動制御する制御部と、
前記判定部の判定結果を記憶する判定結果記憶部と、を備える車両制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
複数の電池セルを直並列接続した組電池を監視する電池監視装置、組電池とそれを監視する電池監視装置とを備える電池システム、その電池システムを備える車両制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や電気自動車などでは、所望の高電圧を確保するため、二次電池の電池セルを多数直列接続して構成される組電池が用いられている。このような組電池においては、各電池セルの容量計算や保護管理のため、電池セルの状態を監視する監視ＩＣと電池の充放電状態を制御する制御ＩＣとを用いた電池監視装置により電池セルの管理を行っている（例えば、特許文献1参照）。特に、リチウムイオン電池を用いたシステムでは、リチウムイオン電池が高エネルギー密度であるため、過充電状態とならないようにして、信頼性と安全性を高める必要がある。【０００３】
特許文献1に記載の電池監視装置においては、監視ＩＣでのセル電圧の測定結果や回路異常をマルチビットで制御ＩＣに通知する通信経路と、監視ＩＣでの過電圧状態や回路異常を１ビット信号で通知する通信経路と、を配置する事により、通信経路を２重化し信頼性と安全性を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開２０１０−２４９７９３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、１ビット信号で通知する通信経路では、異常と正常の２値のみの情報しか送信できないので、１ビット信号を用いて異常箇所を特定する事が出来なかった。そのため、１ビット信号で異常信号を検知した場合には、メンテナンス時に電池パック全体での交換が必要であった。即ち、電池監視装置の故障であった場合においても、電池セルを含めた電池パック交換が必要となり、電池セルが無駄に廃棄されてしまうことになる。【０００６】
電池セルの廃棄は環境への影響度が大きく、電池監視装置故障時は電池監視装置のみを交換する技術が必要であった。電池セルが異常であるか否かを検査装置で検査すれば、正常の場合に電池セルを廃棄せず再利用することも可能であるが、検査装置を各ディーラーに設置することは、非効率的である。また、電池セルを検査場に持ち込んでも良いが、輸送することによるＣＯ２増大に繋がり、好ましくない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の態様によると、電池監視装置は、直列接続または直並列接続された複数の電池セルの状態およびセル電圧値検出に関係する回路の状態を監視し、その監視結果情報が含まれる複数の通信信号を送受信する通信部を有する監視ＩＣと、複数の通信信号を受信し、監視結果情報に基づいて複数の電池セルの状態を制御する制御ＩＣと、を備え、複数の通信信号の各々は、３種類以上の情報のいずれか一つを選択的に伝達可能であって、３種類以上の情報には、電池セルの状態に関する情報と回路の異常に関する情報とが少なくとも含まれ、制御ＩＣは、電池セルの状態に関する情報と回路の異常に関する情報とが少なくとも含まれる複数の通信信号に基づいて、回路が異常であるか前記電池セルが異常であるかを判定する判定部を備えている。
本発明の他の態様によると、電池システムは、直列接続または直並列接続された複数の電池セルから成る電池群を電気的に複数接続して成る組電池と、上記態様の電池監視装置とを備える。
本発明の他の態様によると、車両制御システムは、直列接続または直並列接続された複数の電池セルから成る電池群を電気的に複数接続して成る組電池と、上記態様の電池監視装置と、車両走行用回転電機を組電池の電力により駆動制御する制御部と、判定部の判定結果を記憶する判定結果記憶部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数の通信信号のいずれを用いた場合でも、電池側および回路側のいずれが異常なのかを特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、車両制御システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、電池セル３００の過充電異常および過放電異常の検出について説明する図である。
【図３】図３は、セルコンＩＣ３２１の異常内容と受信信号および出力信号との関係を示す図である。
【図４】図４は、異常箇所判定を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、ハイブリッド電気自動車や電気自動車等の車両制御システムの概略構成を示す図である。図１では、走行用回転電機の制御系および回転電機に電力を供給する電池システムを中心に示した。
【００１１】
図１に示す車両制御システム１は、車両制御装置６、車両走行に用いられる回転電機２、電池システム３、インバータ装置４を備えている。電池システム３から出力された直流電力は、インバータ装置４によって三相交流電力に変換され回転電機２の駆動に用いられる。車両制動時には、回転電機２は発電機として機能し、回転電機２から出力された三相交流電力はインバータ装置４によって直流電力に変換され、電池システム３に設けられた電池モジュール３０の充電に用いられる。
【００１２】
インバータ装置４は、スイッチング用半導体素子を備えるパワーモジュール４０、パワーモジュール４０のスイッチング用半導体素子を駆動する駆動回路４１と、駆動回路４１にスイッチング指令を出力するモータ制御装置４２とを備えている。パワーモジュール４０に設けられたスイッチング用半導体素子のスイッチング動作により、力行時には直流電力が交流電力に変換され、回生時には交流電力が直流電力に変換される。
【００１３】
電池システム３は、電池モジュール３０と電池監視装置３１とを備えている。電池モジュール３０は、複数の電池セル３００を備えている。一般に、電池モジュール３０の電池セル３００は、所望の電圧と電力を得るために多数が直並列接続されている。図１に示す例では、複数の電池セル３００が直列接続されている。電池モジュール３０の内部には、温度計測器（回路）またはサーミスタや熱電対などの温度センサ（図示省略）が、複数設けられている。
【００１４】
電池モジュール３０の正極側は、強電正極ラインＨＶ＋を介してパワーモジュール４０の直流正極端子に電気的に接続されている。電池モジュール３０の負極側は、強電負極ラインＨＶ−を介してパワーモジュール４０の直流負極端子に電気的に接続されている。なお、図示していないが、パワーモジュール４０に接続される強電正極ラインＨＶ＋と強電負極ラインＨＶ−との間には、約７００μＦ〜約２０００μＦ程度の大容量の平滑キャパシタが設けられている。
【００１５】
強電正極ラインＨＶ＋の途中にはリレー機構５が設けられている。リレー機構５は、メインコンタクタ５０と、プリチャージコンタクタ５１と、プリチャージ抵抗５２とを備えている。メインコンタクタ５０はメイン回路に設けられ、プリチャージコンタクタ５１とプリチャージ抵抗５２はプリチャージ回路に設けられている。プリチャージ回路は、メイン回路に対して並列接続されている。
【００１６】
電池監視装置３１は、複数の電子回路部品から構成された電子回路であり、機能上、２つの階層に分かれて構成されている。具体的には、電池監視装置３１内において上位に相当するバッテリ制御装置３１０と、バッテリ制御装置３１０に対して下位に相当するセル制御装置３２０から構成されている。バッテリ制御装置３１０に設けられたＭＣ３１１（詳細は後述する）とセル制御装置３２０に設けられたセルコンＩＣ３２１（詳細は後述する）とは、電気的な絶縁部品であるフォトカプラＰＨが設けられた２系統の信号伝送路３４１，３４２によって接続されており、その信号伝送路を介して通信信号（シリアル信号）の授受が行われる。
【００１７】
セル制御装置３２０は、複数の電池セル３００のそれぞれの状態を管理及び制御している。具体的には、複数の電池セル３００のそれぞれの電圧および異常（過充放電）を検出すると共に、複数の電池セル３００の間の充電状態を調整している。セル制御装置３２０は、複数のセルコンＩＣ３２１および複数の周辺回路３２２が回路基板に実装されることにより構成されている。電池モジュール３０に設けられた複数の電池セル３００は、複数の電池群に分けられ、それぞれの電池群にセルコンＩＣ３２１が設けられている。周辺回路３２２には、例えばノイズフィルタとして機能する回路素子が設けられている。
【００１８】
監視ＩＣであるセルコンＩＣ３２１は、複数の電池群のそれぞれに対応して設けられており、対応する電池群を構成する複数の電池セル３００のそれぞれの正極と負極との間の端子電圧を検出している。また、セルコンＩＣ３２１は、対応する電池群を構成する複数の電池セル３００に充電状態の調整が必要な電池セル３００がある場合には、バッテリ制御装置３１０からの指令信号に基づいて、対象の電池セル３００を放電させている。
【００１９】
バッテリ制御装置３１０は、電池モジュール３０の状態を管理すると共に、車両制御装置６またはインバータ装置４に許容充放電量（範囲）を通知して、電池モジュール３０に対する電気エネルギーの出し入れ（直流電力の充放電）を制御する装置である。バッテリ制御装置３１０は、マイクロコントローラ（以下、「ＭＣ」と略称する。）３１１、電源回路３１２、インターフェース回路３３３，３３４、記憶装置３３５、増幅器３３６、基準電圧回路３３７、ＣＡＮポート３３８を含む複数の電子回路部品が回路基板に実装されることにより構成されている。
【００２０】
制御ＩＣであるＭＣ３１１は、電池モジュール３０の状態を演算すると共に、その演算結果を車両制御装置６又はインバータ装置４に出力する演算処理装置である。例えば、ＭＣ３１１は、電池モジュール３０の状態（ＳＯＣ、ＳＯＨ）、電池モジュール３０の充放電を制御するための許容充放電電力（電流）値、複数の電池セル３００の充電状態のばらつき、このばらつきに伴うバランシング制御のための指令値などを演算している。また、後述するように、ＭＣ３１１はバッテリ制御装置３１０の故障箇所判断を行っている。判断結果である故障箇所情報はＣＡＮを介して車両制御装置６に送られ、車両制御装置６の記憶装置６００に格納される。
【００２１】
電源回路３１２は、１４ボルト系の低圧バッテリ装置から供給された１２ボルトの公称出力電圧を例えば５ボルトの電圧に降圧し、これをＭＣ３１１の動作電源電圧としてＭＣ３１１に供給するレギュレータ回路である。
【００２２】
記憶装置３３５は、ＭＣ３１１が充電状態（ＳＯＣ）、劣化状態（ＳＯＨ：State Of Health）などの演算処理を実行するためのプログラム、電池セル３００の初期特性、予め実験などにより構築したＳＯＣと温度と内部抵抗との関係を示すマップなどの特性データなどを格納した半導体装置である。本実施形態では、記憶装置３３５として、消去や再書き込みが可能な不揮発性の読み出し専用メモリであるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）を用いている。この他にもバッテリ制御装置３１０は記憶装置を備えている。例えば、ＭＣ３１１には、読み書き可能なメモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）が設けられている。
【００２３】
基準電圧回路３３７は、ＭＣ３１１のアナログデジタル変換器に入力された入力信号と比較される基準電圧を生成し、この生成した基準電圧をＭＣ３１１のアナログデジタル変換器に供給するための電圧発生回路である。
【００２４】
増幅器３３６は、電池モジュール３０の正極と負極との間の端子電圧（総電圧）を取り込むための電圧センサを構成する電子回路部品である。
【００２５】
インターフェース回路３３３，３３４は、バッテリ制御装置３１０に入力された外部からのアナログ信号を、ＭＣ３１１に入力できる（ＭＣ３１１が読み取れる）アナログ信号に変換するための信号入出力処理回路である。強電正極ラインＨＶ＋に設けられている電流センサＳｉの出力（アナログ信号）はインターフェース回路３３３を介してＭＣ３１１のアナログデジタル変換器に入力されている。電池モジュール３０の内部に設けられている複数の温度センサの出力（アナログ信号）は、インターフェース回路３３４を介してＭＣ３１１のアナログデジタル変換器に入力されている。
【００２６】
ＣＡＮポート３３８は、ＣＡＮのインターフェース回路であり、ＣＡＮを介してバッテリ制御装置３１０に入力されたデジタル信号を、ＭＣ３１１に入力できる（ＭＣ３１１が読み取れる）デジタル信号に変換するための信号入出力処理回路である。
【００２７】
ＭＣ３１１は、電池モジュール３０の状態を管理及び制御している。具体的には、電池モジュール３０の充電状態（ＳＯＣ）、劣化状態（ＳＯＨ）を推定演算している。また、ＭＣ３１１は、複数の電池セル３００の間の充電状態のばらつきを演算して、複数の電池セル３００の間の充電状態（ＳＯＣ）の調整をセル制御装置３２０に指示している。さらに、ＭＣ３１１は、電池モジュール３０の充放電可能な許容値を演算して、インバータ装置４に提供し、その許容範囲内において電池モジュール３０がインバータ装置４によって充放電されるように、電池モジュール３０の充放電を制御している。
【００２８】
ＭＣ３１１と各セルコンＩＣ３２１とは、お互いに通信信号の授受ができるように、信号伝送路３４１，３４２によって接続されている。各セルコンＩＣ３２１は、デイジーチェーン方式でＭＣ３１１とシリアル通信を行う。実線で示す信号伝送路３４１は、マルチビット通信であるメイン信号を伝送するための伝送路である。破線で示す信号伝送路３４２は、マルチビット通信であるアラーム信号を伝送するための伝送路である。
【００２９】
セルコンＩＣ３２１は、各電池セル３００のセル電圧値を検知すると共に、そのセル電圧値情報をＭＣ３１１に送信する。また、セルコンＩＣ３２１は、電池セル３００の過充電異常、過放電異常や、セルコンＩＣ自身、周辺回路およびハーネス３２３等に関する異常を検知しており、その検知結果を異常情報としてＭＣ３１１に送信する。ここでは、異常情報として、過充電異常、過放電異常、セルコン回路異常、周辺回路異常、ハーネス断線異常を、ＭＣ３１１に送信する場合について説明する。
【００３０】
セルコンＩＣ３２１は、メイン信号にて、各セル電圧値、セルコン回路異常、周辺回路異常、ハーネス断線異常を情報としてＭＣ３１１へ送信する。また、セルコンＩＣ３２１は、アラーム信号にて、過充電異常、過放電異常、セルコン回路異常、周辺回路異常、ハーネス断線異常および正常状態を示す６種類の情報のいずれかをＭＣ３１１へ送信する。従来のアラーム信号は１ビット信号であるため、正常および異常の２つの情報しか表現できなかったが、本実施の形態のアラーム信号は６値が可能な信号であって、６種類の情報を表現することができる。
【００３１】
なお、アラーム信号を用いて各電池セル３００のセル電圧値情報を送信しても良いが、セル電圧値情報の送信は情報量が多いため回路が複雑化する。そのため、図２に示す例では、電池セルの状態を示す情報としては過充電異常および過放電異常のみとすることにより、回路の簡略化を図っている。
【００３２】
図２は、電池セル３００の過充電異常および電池セル３００の過放電異常の検出について説明する図である。図２では、図１に示した６つのセルコンＩＣ３２１のうち、最上位のセルコンＩＣ３２１ａおよび最下位のセルコンＩＣ３２１ｂのみを示し、その他のセルコンＩＣ３２１の図示は省略した。また、電池セル３００に関しては、セルコンＩＣ３２１ａ，３２１ｂが監視している電池群の電池セル３００のみを図示した。
【００３３】
各電池セル３００の正極および負極は、ハーネス３２３によって電池監視装置３１の回路基板に設けられた各端子に接続されている。各端子は、周辺回路３２２ａ，３２２ｂを介して、対応するセルコンＩＣ３２１ａ，３２１ｂに電気的に接続されている。図２に示す例では、１つのセルコンＩＣ３２１で４つの電池セル３００を監視している。
【００３４】
各セルコンＩＣ３２１ａ，３２１ｂは、第一通信部４０１、第二通信部４０２、異常電圧閾値記憶部４０３、電圧検知部４０４、電圧記憶部４０５、異常電圧判定部４０６を備えている。第一通信部４０１はメイン信号を送受信する。第二通信部４０２はアラーム信号を送受信する。異常電圧閾値記憶部４０３は、電池セル３００の過充電異常の閾値および電池セル３００の過放電異常の閾値をそれぞれ記憶する。電圧検知部４０４は、電池セルの電圧を検知する。電圧記憶部４０５は、検知されたセル電圧をセル電圧値情報として記憶する。異常電圧判定部４０６は、異常電圧閾値（過充電異常閾値、過放電異常閾値）と電池セル電圧を比較する。異常電圧閾値記憶部４０３に記憶される閾値は、予め設定されていても良いし、メイン信号を用いて設定しても良い。
【００３５】
各セルコンＩＣ３２１ａ，３２１ｂは、電圧検知部４０４で各電池セル３００のセル電圧を検知し、検知されたセル電圧をセル電圧値情報として電圧記憶部４０５に記憶する。セル電圧値情報は第一通信部４０１へ送られ、メイン信号によりＭＣ３１１に送信される。ＭＣ３１１は、メイン信号を介して電池セル電圧測定命令を各セルコンＩＣ３２１ａ，３２１ｂに指示し、メイン信号にて電池セル３００のセル電圧値情報を取得する。
【００３６】
各セルコンＩＣ３２１ａ，３２１ｂの異常電圧判定部４０６は、電圧記憶部４０５に記憶されたセル電圧値と異常電圧閾値記憶部４０３に記憶された閾値（過充電異常閾値、過放電異常閾値）とを比較し、測定されたセル電圧値が過充電異常であるかまたは過放電異常であるかを判定する。その判定結果は、すなわち過充電異常、過放電異常および正常に関する情報は、第二通信部４０２へ送られ、アラーム信号によりＭＣ３１１に送信される。
【００３７】
前述したように、特許文献1に記載された従来の電池監視装置では、マルチビット信号の通信経路と１ビット信号の通信経路とを備える構成であるため、１ビット信号で通知する通信経路では、異常と正常の２値のみの情報しか送信できない。そのため、１ビット信号のみが異常信号を示した場合には、故障箇所を特定することができないという課題があった。一方、本実施の形態では、メイン信号だけでなくアラーム信号もマルチビット化しているので、アラーム信号のみが異常を示した場合であっても、故障箇所を特定することができる。
【００３８】
６種類の情報を表現できる６値のアラーム信号を用いることで、ＭＣ３１１は故障箇所が電池側なのか回路側なのかを特定することができる。ここでは、故障箇所を特定するための診断方法の例として、以下の３つの診断方法について説明する。
【００３９】
（第一の診断方法）
第一の診断方法では、ＭＣ３１１から、セルコン回路異常情報を含む、すなわちセルコン回路異常を示すアラーム信号、周辺回路異常を示すアラーム信号、ハーネス断線異常を示すアラーム信号、過充電異常を示すアラーム信号、過放電異常を示すアラーム信号および正常を示すアラーム信号をそれぞれ送信する。以下では、それぞれのアラーム信号を、セルコン回路異常信号、周辺回路異常信号、ハーネス断線異常信号、過充電異常信号、過放電異常信号および正常信号と呼ぶ。
【００４０】
なお、上述した６種類の異常信号には優先順位が設定されている。ここでは、一例として、セルコン回路異常信号を１位、周辺回路異常信号を２位、ハーネス断線異常信号を３位、過充電異常信号を４位、過放電異常信号を５位、正常信号を６位に設定している。セルコン回路異常、周辺回路異常およびハーネス断線異常は回路側の異常であり、以下では、これら３つの異常を回路異常と呼ぶ。また、過充電異常および過放電異常は電池セルの状態が異常であることを示しており、以下では、これらの異常を電池異常と呼ぶ。回路側に異常があった場合、セル電圧値は信頼性がなく電池異常に関する情報も信頼性がない。そのため、回路異常の優先順位を上位に設定している。
【００４１】
セルコンＩＣ３２１ではセルコン回路異常、周辺回路異常およびハーネス断線異常、過充電異常および過放電異常の診断を行っており、これらの異常には上述した優先順位と同一の優先順位が設定されている。異常がない状態、すなわち正常状態には６位が設定されている。第二通信部４０２は、受信したアラーム信号の優先順位とセルコンＩＣ３２１の診断結果に関する優先順位とを比較する。そして、受信信号の優先順位が診断結果の優先順位以下の場合には、第二通信部４０２は、診断結果の優先順位を有する異常信号を出力する。
【００４２】
図３は、セルコンＩＣ３２１の異常内容と、受信信号および出力信号との関係を示したものである。受信信号および出力信号に関しては、それぞれ優先順位で表示した。例えば、セルコン回路異常信号は１で表示されている。
【００４３】
図３（ａ）は異常診断結果がセルコン回路異常の場合であり、出力信号の優先順位は全て１であり、いずれの優先順位の信号を受信した場合でも優先順位１のセルコン回路異常信号が第二通信部４０２から出力される。
【００４４】
図３（ｂ）に示す周辺回路異常の場合には、セルコン回路異常信号（優先順位１）および周辺回路異常信号（優先順位２）を受信した場合のみ、受信信号と同一の信号が第二通信部４０２から出力される。その他の信号を受信した場合には、周辺回路異常信号（優先順位２）が第二通信部４０２から出力される。
【００４５】
図３（ｃ）に示すハーネス断線異常の場合、受信信号がセルコン回路異常信号、周辺回路異常信号およびハーネス断線異常信号のときに、受信信号と同一の信号が第二通信部４０２から出力される。その他の信号を受信した場合には、ハーネス断線異常信号が第二通信部４０２から出力される。
【００４６】
図３（ｄ）に示す過充電異常の場合、受信信号がセルコン回路異常信号、周辺回路異常信号、ハーネス断線異常信号および過充電異常信号のときに、受信信号と同一の信号が第二通信部４０２から出力される。その他の信号を受信した場合には、過充電異常信号が第二通信部４０２から出力される。
【００４７】
図３（ｅ）に示す過放電異常の場合、受信信号がセルコン回路異常信号、周辺回路異常信号、ハーネス断線異常信号、過充電異常信号および過放電異常信号のときに、受信信号と同一の信号が第二通信部４０２から出力される。正常信号を受信した場合には、過放電異常信号が第二通信部４０２から出力される。
【００４８】
図３（ｆ）に示す正常状態の場合には、いずれの優先順位の信号を受信した場合でも、受信信号と同一の信号が第二通信部４０２から出力される。
【００４９】
このように、セルコンＩＣ３２１の異常診断結果に応じて、セルコンＩＣ３２１から出力される信号が異なる。そのため、ＭＣ３１１は、自身が送信した信号と受信信号とを比較することにより故障箇所を判定することができ、電池異常なのか回路異常なのか認識することができる。
【００５０】
図３は一つのセルコンＩＣ３２１に対する受信信号と出力信号とを示したものであるが、図１のように複数のセルコンＩＣ３２１が信号伝送路によって直列に接続されている場合であっても同様に適用できる。すなわち、いずれかのセルコンＩＣ３２１に異常があれば、ＭＣ３１１が受信する６つの信号は図３に示したいずれかのパターンとなる。そのため、ＭＣ３１１は、どのセルコンＩＣ３２１が異常かは特定できないが、電池異常なのか回路異常なのかについては特定することができる。
【００５１】
なお、図３に示す６種類の出力パターンと異なるパターンがセルコンＩＣ３２１から出力された場合には、第二通信部４０２の異常と判定することができる。すなわち、回路異常であることが分かる。
【００５２】
（第二の診断方法）
第二の診断方法では、ＭＣ３１１は、異常電圧閾値記憶部４０３に記憶されている過充電閾値を、メイン信号で取得されたセル電圧値よりも低い値に設定変更する。または、異常電圧閾値記憶部４０３に記憶されている過放電閾値の値を、メイン信号で取得されたセル電圧値よりも高い値に設定変更する。このような設定変更を行うと、セルコンＩＣ３２１から出力されるアラーム信号は過充電異常または過放電異常を示す信号となる。このような信号を受信した場合には、ＭＣ３１１は、異常電圧判定部４０６、第二通信部４０２および異常電圧閾値記憶部４０３が正常であることが判断できる。逆に、過充電異常、過放電異常が受信されない場合には、異常電圧判定部４０６、第二通信部４０２および異常電圧閾値記憶部４０３のいずれかが異常であると判断できる。
【００５３】
（第三の診断方法）
第三の診断方法では、ＭＣ３１１は、異常電圧閾値記憶部４０３に記憶されている過充電閾値よりも高い電圧値を、または異常電圧閾値記憶部４０３に記憶されている過放電閾値よりも低い電圧値を、電圧記憶部４０５に設定する。このような電圧値が電圧記憶部４０５に設定されると、セルコンＩＣ３２１からは、過充電異常または過放電異常を示すアラーム信号が出力される。これにより、ＭＣ３１１は、異常電圧判定部４０６、第二通信部４０２および電圧記憶部４０５が正常であることが分かる。逆に、セルコンＩＣ３２１から過充電異常または過放電異常を示すアラーム信号が出力されなかった場合には、ＭＣ３１１は、異常電圧判定部４０６、第二通信部４０２および電圧記憶部４０５のいずれかが異常であると判断できる。
【００５４】
図４は、異常箇所判定を説明するフローチャートである。なお、図４に示す処理は、所定の周期で繰り返し実行される。ステップＳ１１０では、ＭＣ３１１は、セルコンＩＣ３２１に対し電池状態診断の実行をメイン信号により指示する。この指示により、セルコンＩＣ３２１はセル電圧を検出し、過充電異常および過放電異常の診断を行う。
【００５５】
ステップＳ１２０では、回路故障診断により回路異常の検知、すなわちセルコン回路異常、周辺回路異常およびハーネス断線異常の検知を、メイン信号により指示する。この指示により、セルコンＩＣ３２１は回路異常の診断を実行する。
【００５６】
ステップＳ１３０では、ＭＣ３１１は、電池状態診断結果および回路故障診断結果をメイン信号にて取得する。ステップＳ１４０では、ＭＣ３１１は、取得した診断情報に異常情報があるか否か、すなわち電池側および回路側が正常状態であるか否かを判定する。正常状態であると判定するとステップＳ１５０に進み、一つでも異常情報があった場合にはステップＳ１８０へ進む。
【００５７】
ステップＳ１４０からステップＳ１８０へ進んだ場合、ＭＣ３１１は異常個所を特定し、異常箇所が電池側（電池異常）か回路側（回路異常）かを判定する。ステップＳ１８０において異常箇所が電池側と判定されるとステップＳ２００へ進み、故障箇所が回路側と判定されるとステップＳ２１０へ進む。
【００５８】
ステップＳ２００では、電池異常（過充電異常や過放電異常）を、ＣＡＮを介して車両制御装置６に報告する。その場合、電池異常状態に応じて充電禁止を報告するようにしても良い。ステップＳ２１０では、特定された回路異常箇所を、ＣＡＮを介して車両制御装置６に報告する。
【００５９】
一方、ステップＳ１４０からステップＳ１５０へ進んだ場合、すなわちメイン信号による取得結果が正常であるとＭＣ３１１が判定した場合、ＭＣ３１１はアラーム信号による診断結果を取得する。
【００６０】
次いで、ステップＳ１６０では、ＭＣ３１１は、取得した診断情報に異常情報があるか否か、すなわち電池側および回路側が正常状態であるか否かを判定する。正常状態であると判定するとステップＳ１７０に進み、電池側も回路側も正常であることを、ＣＡＮを介して車両制御装置６に報告する。一方、ステップＳ１６０において正常でないと判定されるとＳ１９０へ進む。
【００６１】
ステップＳ１９０では、ＭＣ３１１は異常個所を特定し、異常箇所が電池側（電池異常）か回路側（回路異常）かを判定する。ステップＳ１９０において異常箇所が電池側と判定されるとステップＳ２００へ進み、故障箇所が回路側と判定されるとステップＳ２１０へ進む。すなわち、メイン信号が異常の場合と同様の処理が行われる。
【００６２】
ＭＣ３１１から電池異常または回路異常の報告を受けた車両制御装置６は、送信された異常箇所を記憶装置６００に格納する。車両制御装置６は、電池異常の内容が充電禁止である場合には、回生処理の禁止や、車両外部からの充電を禁止する。また、車両制御装置６は、ドライバへ故障が発生したことを通知する。例えば、車室内の表示装置等に故障発生を表示する。また、メンテナンス者は、故障箇所格納部６００へ格納された情報を元に、故障箇所の修理や交換を行う。
【００６３】
なお、図４に示した処理では、電圧検出、回路診断の処理をＭＣ３１１からの指令で行うような構成としたが、セルコンＩＣ３２１の独自の周期でこれらを実行するようにしても良い。
【００６４】
このように、本実施の形態の電池監視装置３１においては、セルコンＩＣ３２１とＭＣ３１１との間で、複数の通信信号（図２に示す例では、メイン信号とアラーム信号）を伝送し、メイン信号およびアラーム信号のいずれも、３種類以上の情報のいずれか一つを選択的に伝達可能に構成されている。すなわち、メイン信号およびアラーム信号は３値以上の通信信号である。そして、３種類以上の情報（３値以上）に、電池セル３００の状態に関する情報（セル電圧や過充電異常、過放電異常）と回路の異常に関する情報（セル回路異常、周辺回路異常、ハーネス断線異常）とが少なくとも含まれるように構成するようにした。そのため、ＭＣ３１１は、一方の通信信号であるアラーム信号が正常を示し、他方の通信信号であるアラーム信号が異常を示す場合であっても、アラーム信号の情報から回路異常か電池異常かを特定することができる。その結果、異常な部分のみを交換すれば良く、無駄な廃棄を実施しなくても良い。なお、上述した実施の形態では、セル回路異常、周辺回路異常、ハーネス断線異常の３つを回路異常をとしたが、回路異常としてはこれらに限るものではない。
【００６５】
一方、例えば、特許文献１に記載の監視装置のように、アラーム信号が１ビット信号の場合には、アラーム信号は正常および異常の２値しか取り得ない。そのため、メイン信号が正常を示し、アラーム信号が異常を示した場合、ＭＣ３１１は電池システム３に異常が発生したことしか分からず、異常箇所が電池側なのか回路側なのか特定することができない。よって、アラーム信号が異常を示し、ＭＣ３１１が異常と判断した場合には、車両制御装置６に対して電池システム異常として報告することになる。車両制御装置６の記憶装置６００には電池システム異常が格納される。メンテナンス者は、車両制御装置６の記憶装置６００に格納され情報（電池システム異常）に基づいて、電池システム３の修理や交換を行う。なお、メイン信号による取得結果が正常であったとしても、アラーム信号が異常である場合には、誤ってメイン信号を正常と判断した場合を想定する必要があるため、電池システム３の異常として分類される。
【００６６】
このように、従来の装置では、メイン信号による異常については故障箇所が特定できるが、アラーム信号による異常については、電池システム３の何処が異常であるか判別できないため、電池システム３の交換が必要となる。また、メイン信号が正常でアラーム信号が異常の場合、アラーム信号回路の異常の可能性が高いことが想定されるが、それにもかかわらず、電池セルを含む電池システム全体の交換が必要となり、電池セルが無駄に廃棄されてしまうことになる。
【００６７】
なお、上述した実施の形態では、セルコンＩＣ３２１から２つの通信信号（メイン信号およびアラーム信号）を送信する場合を示したが、３つ以上の通信信号を送信する場合にも同様に適用することができる。例えば、アラーム信号を２系統とし、診断箇所を両方の信号に分けて送信するようにしても良い。また、情報量に応じて大データ（メイン信号）、中データ、小データ（アラーム信号）と分け、中データに関しては、測定精度を若干犠牲にしても周期を比較的速くしたい場合に適用する。
【００６８】
上述した実施の形態では、複数のセルコンＩＣ３２１を２系統の信号伝送路３４１，３４２によって接続し、ＭＣ３１１から最上位のセルコンＩＣ３２１に通信信号を送信し、最上位のセルコンＩＣ３２１から最下位のセルコンＩＣ３２１に伝達した後、最下位のセルコンＩＣ３２１からＭＣ３１１に送信する、ループ状の信号伝送路としたが、最下位のセルコンＩＣ３２１に伝達した信号を、再び逆方向に伝送してＭＣ３１１に戻すような数珠つなぎの信号伝送路としても良い。
【００６９】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、上述した実施の形態では、電池監視装置３１のＭＣ３１１で異常箇所の判定を行ったが、より上位のシステム（例えば、車両制御装置６）において判定を行っても良い。また、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７０】
１：車両制御システム、２：回転電機、３：電池システム、４：インバータ装置、６：車両制御装置、３０：電池モジュール、３１：電池監視装置、３００：電池セル、３１０：バッテリ制御装置、３２０：セル制御装置、３２１，３２１ａ，３２１ｂ：セルコンＩＣ、３２２，３２２ａ，３２２ｂ：周辺回路、３２３：ハーネス、３４１，３４２：信号伝送路、４０１：第一通信部、４０２：第二通信部、４０３：異常電圧閾値記憶部、４０４：電圧検知部、４０５：電圧記憶部、４０６：異常電圧判定部、６００：記憶装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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