(57)【要約】【課題】電流センサの故障検知が早くて正確であり、コストダウンも可能な電流センサの故障検知装置および方法を提供する。【解決手段】複数のセル１０を直列に接続して構成される組電池１１において、複数のセルごとに設けられてセルの電圧を検出する複数の電圧検出回路１６と、組電池の電流値を検出する電流センサ１７を備え、電流センサにより検出される電流値が所定範囲内で一定値を出力しているとき、前記電圧検出回路から検出されるセル電圧値をあるしきい値電圧と比較したものと、電流値に基づいて、電流センサの故障を検知するよう構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルを直列に接続して構成される組電池において、前記複数のセルごとに設けられてセルの電圧を検出する複数の電圧検出回路と、前記組電池の電流値を検出する電流センサを備え、前記電流センサにより検出される電流値が所定範囲内で一定値を出力しているとき、前記電圧検出回路から検出されるセル電圧値をあるしきい値電圧と比較したものと、電流値に基づいて、電流センサの故障を検知するよう構成したことを特徴とする電流センサの故障検知装置。
【請求項２】
前記しきい値電圧を一つ以上設定していることを特徴とする請求項１に記載の電流センサの故障検知装置。
【請求項３】
ＣＰＵで演算した組電池の残存容量によって、前記しきい値電圧を変更することを特徴とする請求項１または２に記載の電流センサの故障検知装置。
【請求項４】
組電池の総電圧によって、前記しきい値電圧を変更することを特徴とする請求項１または２に記載の電流センサの故障検知装置。
【請求項５】
温度センサにより検知した組電池の温度によって、前記しきい値電圧を変更することを特徴とする請求項１または２に記載の電流センサの故障検知装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電流センサの故障検知装置を用いて、複数のセルを直列に接続して構成される組電池の電流を検出する電流センサの故障を検知することを特徴とする電流センサの故障検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセルを直列に接続して構成される組電池の電流を検出する電流センサの故障を求めるために用いられる電流センサの故障検知装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、バッテリの充放電電流を検出する電流センサの故障特に中間張り付き故障を検出するための装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、電気負荷へ電力を供給するバッテリの充放電電流を検出する電流センサの故障を判定するための装置であって、バッテリの電圧を検出する電圧センサと、電圧センサで検出した電圧値の基準変動量に対応する電流センサで検出した電流の変動量が基準値以下である時に電流センサの故障を判定している。
【特許文献１】特開平１０−２５３６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の装置では、バッテリ電圧の変動量を検出するために高精度の電圧センサが必要となるため、装置が高価になりまた、回路構成が大きくなってしまう問題があった。また、従来の装置では、バッテリの電圧値、電流値の変動量を算出するため、故障検知に時間がかかる問題もあった。さらに、電圧センサが故障した時に、電流センサの故障検知が出来ない問題もあった。
【０００４】
本発明は上述した問題点を解消して、電流センサの故障検知が早くて正確であり、コストダウンも可能な電流センサの故障検知装置および方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の電流センサの故障検知装置は、複数のセルを直列に接続して構成される組電池において、前記複数のセルごとに設けられてセルの電圧を検出する複数の電圧検出回路と、前記組電池の電流値を検出する電流センサを備え、前記電流センサにより検出される電流値が所定範囲内で一定値を出力しているとき、前記電圧検出回路から検出されるセル電圧値をあるしきい値電圧と比較したものと、電流値に基づいて、電流センサの故障を検知するよう構成したことを特徴とするものである。
【０００６】
さらに、本発明の電流センサの故障検知方法は、上述した電流センサの故障検知装置を用いて、複数のセルを直列に接続して構成される組電池の電流を検出する電流センサの故障を求めることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、複数のセルを直列に接続して構成される組電池において、前記複数のセルごとに設けられてセルの電圧を検出する複数の電圧検出回路と、前記組電池の電流値を検出する電流センサを備え、前記電流センサにより検出される電流値が所定範囲内で一定値を出力しているとき、前記電圧検出回路から検出されるセル電圧値をあるしきい値電圧と比較したものと、電流値に基づいて、電流センサの故障を検知するよう構成しているため、電圧センサで電圧値を読むのではなく、しきい値のフラグ変動で故障判定をすることができる。そのため、正確な電圧変動量を計算する必要がなくなり、高精度の電圧センサを必要としないので、コストダウンが可能となる。また、正確な電圧変動量を計算する必要がなくなり、ソフト演算処理が容易となるので、故障検知を早くすることができる。
【０００８】
なお、本発明の電流センサの故障検知装置の好適例としては、しきい値電圧を一つ以上設定していることがある。このように構成することで、より正確なセル電圧値の変動を確認することが可能となり、故障判定が早く正確になる。
【０００９】
また、本発明の電流センサの故障検知装置の好適例としては、ＣＰＵで演算した組電池の残存容量によって、しきい値電圧を変更すること、組電池の総電圧によって、しきい値電圧を変更すること、温度センサにより検知した組電池の温度によって、しきい値電圧を変更すること、がある。いずれの場合も、このように構成することで、しきい値電圧を自由に変動可能となり、セル電圧値の変動を早く確認することが可能となる、故障判定が早く正確になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、この発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の電流センサの故障検出装置を備えた組電池の全体構成の一例を示すブロック図である。図１に示す例において、組電池１１は複数のセル１０が直列（ここでは３個直列）に接続されたものであり、この組電池１１には導線１２を介して負荷１３が接続されている。導線１２には組電池１１から負荷１３への電流の供給をオンオフするリレー１４が設けられている。リレー１４のオンオフはＣＰＵ１５の制御によって行われるものとする。
【００１１】
ＣＰＵ１５は、各セル１０の電圧検出回路１６からの入力信号及び電流センサ１７からの入力信号をもとに、組電池１１の総電圧及び入出力電流を規定の周期でサンプリングし、組電池１１の残存容量を演算する。電圧検出回路１６では、各セル１０の電圧値としきい値電圧VrefとがＯＰアンプからなるセル電圧比較部１９で比較され、セル電圧比較部１９から比較信号がＣＰＵ１５へ入力される。また、ＣＰＵ１５で演算された電池残存容量、組電池１１の総電圧、及び、温度センサ１８で測定した組電池１１の温度により、ＣＰＵ１５からしきい値電圧を調整する可変抵抗２０へ入力信号が送られ、しきい値電圧VrefをＣＰＵ１５で変更可能となっている。上記しきい値電圧Vrefは、セル１０の過放電しきい値と過充電しきい値との間に設定してある。なお、Vccはしきい値電圧基準電源である。
【００１２】
図２は、図１に示す本発明の構成において、電流センサの故障検知方法の一例を説明するための図である。図２に示す例において、所定時間ｔ１においては、電流センサの出力が（−）側一定の出力を示した時、充電状態とわかる。その時、あるセル１０から出力された電圧値を、電圧検出回路１６において、しきい値電圧Vrefと比較する。しきい値との判定後、判定結果が高ければフラグをHighとし、判定結果が低ければフラグをLowとする。ここで、充電状態であればセル１０の電圧は上昇するので、ｔ１内でフラグのHigh→Low（電圧値下降）変化はありえず、その場合は電流センサの故障と判定する。
【００１３】
所定時間ｔ２においては、電流センサの出力が（＋）側で一定の出力を示した時放電状態とわかる。同様にフラグの状態を調べると、所定時間ｔ２では、放電状態においてｔ２内でフラグのLow→High（電圧値上昇）変化はありえないので、その場合は電流センサの故障と判定する。
【００１４】
所定時間ｔ３では、電流センサの出力が０Ａ一定の出力なので充放電停止状態とわかる。図２では、ｔ２状態つまりしきい値よりセル電圧が低いLowフラグ状態からｔ３状態（充放電停止状態）になった場合、セル電圧は変化しないのでフラグ変化High→Low、Low→Highはありえないので、その場合は故障と判定する。また、Lowフラグ状態から始まっているのでHighフラグの表示もありえないので、その場合も故障と判定する。すなわち、初期値からのフラグ変動は故障と判定する。
【００１５】
なお、上述した例において、しきい値電圧Vrefは一旦決定されれば一定の値となるが、上述したようにＣＰＵ１５で演算した組電池１１の残存容量、組電池１１の総電圧、温度センサ１８により検知した組電池１１の温度によって、しきい値電圧Vrefを変更可能である。例えば、セル電圧が低い時もしくはＳＯＣが低い時には、しきい値電圧Vrefを下げるよう制御することができる。
【００１６】
以下の表１に、本発明の一例の構成を示す図２における、フラグに基づく電流センサ故障検知対応表を示す。
【００１７】
【表１】
2007085843.tif 000003
【００１８】
図３は本発明の電流センサの故障検出装置を備えた組電池の全体構成の他の例を示すブロック図である。図３に示す例において、図１に示す例と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図３に示す例において、図１に示す例と異なる点は、電圧検出回路１６の構成にある。すなわち、図３に示す電圧検出回路１６では、各セル１０に対応して２つのセル電圧比較部１９を設け、各セル１０の電圧値と比較するしきい値電圧をVref1とVref2の２つ設定している。
【００１９】
図４は、図３に示す本発明の構成において、電流センサの故障検知方法の一例を説明するための図である。図４に示す例において、所定時間ｔ１においては、電流センサの出力が（−）側一定の出力を示した時、充電状態とわかる。その時、あるセル１０のから出力された電圧値を、電圧検出回路１６において、２つのしきい値電圧Vref1及びVref2と比較する。しきい値との判定後、判定結果がVref1より高い場合はフラグをHighとし、判定結果がVref1とVref2との間の場合はフラグをMidとし、判定結果がVref2より低い場合はフラグをLowとする。ここで、充電状態であればセル１０の電圧は上昇するので、ｔ１内でフラグのHigh→Mid、Mid→Low（電圧値下降）変化はありえず、その場合は電流センサの故障と判定する。
【００２０】
所定時間ｔ２においては、電流センサの出力が（＋）側で一定の出力を示した時放電状態とわかる。同様にフラグの状態を調べると、所定時間ｔ２では、放電状態においてｔ２内でフラグのLow→Mid、Mid→High（電圧値上昇）変化はありえないので、その場合は電流センサの故障と判定する。
【００２１】
所定時間ｔ３では、電流センサの出力が０Ａ一定の出力なので充放電停止状態とわかる。図４では、ｔ２状態つまりしきい値Vref1よりセル電圧が低いLowフラグ状態からｔ３状態（充放電停止状態）になった場合、セル電圧は変化しないのでフラグ変化High→Mid、Low→Midなどの電圧変動はありえないので、その場合は故障と判定する。また、Lowフラグ状態から始まっているのでHighフラグの表示もありえないので、その場合も故障と判定する。
【００２２】
なお、本例においても、しきい値電圧Vref1、Vref2は一旦決定されれば一定の値となるが、上述したようにＣＰＵ１５で演算した組電池１１の残存容量、組電池１１の総電圧、温度センサ１８により検知した組電池１１の温度によって、しきい値電圧Vref1、Vref2を変更可能である。例えば、セル電圧が低い時もしくはＳＯＣが低い時には、しきい値電圧Vref1、Vref2を下げるよう制御することができる。
【００２３】
以下の表２に、本発明の他の例の構成を示す図４における、フラグに基づく電流センサ故障検知対応表を示す。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
上述した例では、複数のセルからなる組電池における電流センサの故障検知について説明したが、単セルからなる電池における電流センサの故障検知に本発明を適用できることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、種々の負荷例えば回転電機に電力を供給する組電池などにおける電流センサの故障を検知する用途であって、簡単な構成で安価かつ短時間に電流センサの故障を検知する用途に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の電流センサの故障検出装置を備えた組電池の全体構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す本発明の構成において、電流センサの故障検知方法の一例を説明するための図である。
【図３】本発明の電流センサの故障検出装置を備えた組電池の全体構成の他の例を示すブロック図である。
【図４】図３に示す本発明の構成において、電流センサの故障検知方法の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  セル
１１  組電池
１２  導線
１３  負荷
１４  リレー
１５  ＣＰＵ
１６  電圧検出回路
１７  電流センサ
１８  温度センサ
１９  セル電圧比較部
２０  可変抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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