JP2014085302A - 蓄電モジュールのセル監視装置、蓄電装置および故障検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のセルそれぞれに並列接続された複数のスイッチの故障を検出すること
【解決手段】ＣＰＵ５は、偶数スイッチオン指令処理で偶数スイッチにオン指令を与え、奇数スイッチオン指令処理で奇数スイッチにオン指令を与える。そして、偶数オン時初期値ΔＥＧ１〜ΔＥＧ４または奇数オン時初期値ΔＥＫ１〜ΔＥＫ４と、偶数オン時電圧差ＥＸ１〜ＥＸ４または奇数オン時電圧差ＥＹ１〜ＥＹ４とが等しいか否かの判断をする。これによって、複数のセルそれぞれに並列接続されたスイッチの故障を効率よく検出することができる。
【選択図】図１

Description

蓄電モジュールを構成する複数のセルそれぞれに並列接続された複数のスイッチのいずれかが故障したことを検出するための技術に関する。

例えば、電池監視装置は、複数の単位電池が直列接続された組電池と、各単位電池に並列接続された複数のスイッチと、各単位電池と電線を介して接続された電圧測定回路とを備え、各単位電池の電圧等を監視する。また、電線が断線したり接触不良を起こしたり、単位電池が故障したりすると、単位電池を正常に監視することができなくなるため、故障診断機能を有する電池監視装置がある（特許文献１）。この電池監視装置では、上記のスイッチを１つずつオン制御とオフ制御とを実行し、オン制御時の単位電池の電圧とオフ制御時の単位電池の電圧とを比較して、電圧挙動の変化の有無を検知することで故障診断が可能になっている。

特開２０１０−２７１２６７号公報

しかし、上記電池監視装置では、単位電池１つずつについて、故障を診断しているため、故障診断に時間がかかるという問題がある。また、スイッチ自体が故障した場合については考えられていない。

本明細書では、複数のセル（単位電池など）それぞれに並列接続された複数のスイッチの故障を検出するための技術を開示する。

本明細書によって開示される複数のセルが直列接続された蓄電モジュールの監視装置は、前記複数のセルにそれぞれ電線を介して並列接続されたスイッチと、前記各セルに接続された一対の前記電線の少なくとも一方に設けられている抵抗と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記セルに対応する前記スイッチが、オン状態またはオフ状態のときの前記セルに接続された一対の前記電線間の電圧値１を得る処理１と、前記処理１において計測した前記セルに対して隣接する前記セルの各々に対応する各々の前記スイッチを、前記処理１実行時のスイッチ状態とは異なるスイッチ状態にしたとき、前記処理１において計測した前記セルに接続された一対の前記電線間の電圧値２を計測する処理２と、前記電圧値１と前記電圧値２との電圧差と、基準値とを比較し、その比較結果に基づき、前記スイッチ故障の有無を判断する故障判断処理と、を実行する構成を有する。

上記蓄電モジュールの監視装置では、前記処理１では、前記スイッチの全てが、オン状態またはオフ状態であってもよい。

上記蓄電モジュールの監視装置では、前記基準値は、前記スイッチ故障が生じていないときにおける前記スイッチごとの前記電圧差に応じた値でもよい。

上記蓄電モジュールの監視装置では、前記処理１において計測した前記セルとは、前記セルのうち、最高電位または最低電位のセルからの電位順序が奇数番目のセル、または、前記セルのうち、最高電位または最低電位のセルからの電位順序が偶数番目のセル、を指し、前記制御部は、前記処理２では、前記奇数番目のセルだけについて、前記奇数番目のセルに接続された一対の前記電線間の前記電圧値２を計測する奇数処理と、前記偶数番目のセルだけについて、前記偶数番目のセルに接続された一対の前記電線間の前記電圧値２を計測する偶数処理と、を実行してもよい。

なお、本願明細書で開示された発明は、セル監視部、故障診断方法、これらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の種々の態様で実現することができる。

本明細書によって開示される発明によれば、複数のセルそれぞれに並列接続された複数のスイッチの故障を検出することが可能である。

一実施形態に係る電池パックの電気的構成図 スイッチ故障判断処理を示すフローチャート（その１） スイッチ故障判断処理を示すフローチャート（その２） 偶数番目のスイッチがオン状態となったことを示す回路図 奇数番目のスイッチがオン状態となったことを示す回路図 ２番目のスイッチがオン故障となったことを示す回路図 オン故障時に偶数番目のスイッチがオン状態となったことを示す回路図 オン故障時に奇数番目のスイッチがオン状態となったことを示す回路図

実施形態の蓄電モジュールの監視装置によれば、セルに対応するスイッチが、オン状態またはオフ状態のとき、セルに接続された一対の電線間の電圧値１を得る処理１を実行する。そして、当該セルに対して隣接するセルの各々に対応する各々のスイッチを、前記処理１実行時のスイッチ状態とは異なるスイッチ状態にしたとき、処理１において計測したセルに接続された一対の電線間の電圧値２を計測する処理２を実行する。

ここで、上記電圧差は、スイッチ故障の有無に応じて異なる。従って、この電圧差を基準値と比較することにより、スイッチ故障の有無を判断することができる。

上記蓄電モジュールの監視装置では、処理１では、スイッチの全てが、オン状態またはオフ状態である。これにより、複数のスイッチの各々が異なるスイッチ状態である構成に比べて、電圧値１が大きく変動しないため、制御部が故障判断処理をする時の負荷を軽減することができる。

上記蓄電モジュールの監視装置では、基準値は、前記スイッチ故障が生じていないときにおけるスイッチごとの電圧差に応じた値である。これにより、このように、基準値がスイッチごとに個別に設けられているため、基準値がスイッチに関係なく一定値である構成に比べて、スイッチの故障を精度よく検出することができる。

上記蓄電モジュールの監視装置では、処理１において計測した前記セルとは、セルのうち、最高電位または最低電位のセルからの電位順序が奇数番目のセル、または電位順序が偶数番目のセルを指す。そして、処理２では、奇数番目のセルだけについて、当該奇数番目のセルに接続された一対の電線間の電圧値２を計測する奇数処理と、偶数番目のセルだけについて、当該偶数番目のセルに接続された一対の電線間の電圧値２を計測する偶数処理と、を実行する。これにより、他のパターンでスイッチに処理２を実行する構成に比べて、複数のスイッチ全てについて効率よく処理２を実行することができる。

＜実施形態１＞
実施形態１を図１〜図８を参照しつつ説明する。本実施形態の電池パック１１は、蓄電装置の一例であり、組電池モジュール１２、および、セル監視装置１３を備える。なお、電池パック１１は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車に搭載され、車内の各種機器に電力を供給する。

（電池パックの電気的構成）
図１に示すように、組電池モジュール１２は、蓄電モジュールの一例であり、４つの第１セル１〜第４セル４が直列接続された組電池である。なお、組電池モジュール１２は、３つ、或いは５つ以上のセルが直列接続された構成でもよい。また、各セル１〜４は、例えばリチウムイオン電池などの二次電池である。ただし、各セル１〜４は、単電池に限らず、蓄電素子であればよく、キャパシタなどでもよい。また、以下の説明では、各セル１〜４のセル電圧は、断線、過放電、過充電などの異常が発生していない正常時では、２．５〜４．２Ｖ程度とする。

各セル１〜４は、５本の電圧計測線２０〜２４を介して、セル監視装置１３のセル監視部１４に接続されている。各電圧計測線２０〜２４には、抵抗Ｒ０〜Ｒ４がそれぞれ接続されている。以下では、５つの抵抗Ｒ０〜Ｒ４それぞれを、第１抵抗Ｒ０、第２抵抗Ｒ１、第３抵抗Ｒ２、第４抵抗Ｒ３、第５抵抗Ｒ４ということがある。なお、５つの抵抗Ｒ０〜Ｒ４の抵抗値は、仮に各セル１〜４のセル電圧が環境に応じて変化した場合でも、セル監視部１４が５つの抵抗Ｒ０〜Ｒ４の電圧降下ＶＲ０〜ＶＲ４からスイッチ故障の検知を問題なく実行できるように、最適に定められている。具体的には、想定される各セル１〜４のセル電圧の最低電圧値や、後述する放電抵抗Ｒ５１〜Ｒ５４の値、および、後述するスイッチ４１〜４４のオン抵抗などを考慮して定められている。そして、例えばセル監視部１４の中にＡＤコンバータがある場合、そのＡＤコンバータの分解能と精度も合わせて考慮し、５つの抵抗Ｒ０〜Ｒ４の抵抗値を定めることもできる。

セル監視装置１３は、均等化回路３１〜３４および、セル監視部１４を有する。均等化回路３１〜３４は、各セル１〜４にそれぞれ並列に接続されており、各均等化回路３１〜３４は、スイッチ４１〜４４と放電抵抗５１〜５４とが直列接続された直列回路（放電回路ともいう）である。各スイッチ４１〜４４は、セル監視部１４がオン指令信号やオフ指令信号を与えることでオンオフ制御される。なお、セル監視装置１３は、監視装置の一例である。

なお、スイッチ４１〜４４は、例えばＦＥＴ等の半導体スイッチ素子やコンタクタ（電磁接触器）等のほか、ＩＣ内部において電流を制御するスイッチ手段でもよい。以下、各スイッチ４１〜４４を、各セル１〜４に対応付けて、第１スイッチ４１、第２スイッチ４２、第３スイッチ４３、第４スイッチ４４ということがある。セル監視部１４は、オン指令信号やオフ指令信号を与えることで、各スイッチ４１〜４４をオフ（開状態）からオン（閉状態）にし、セル１〜４を放電させる。これにより、各セル１〜４のセル電圧を均一にし、それに対応するセルのセル電圧に一致させることができる。

セル監視部１４は、制御部の一例であり、中央処理装置（以下、ＣＰＵ）５、メモリ６およびセル電圧計測回路７を有する。メモリ６には、セル監視部１４の動作を制御するための各種のプログラム（スイッチ故障検出プログラムを含む）が記憶されており、ＣＰＵ５は、メモリ６から読み出したプログラムに従って、セル監視部１４の各部を制御する。メモリ６は、ＲＡＭやＲＯＭを有する。なお、上記各種のプログラムが記憶される媒体は、ＲＡＭ等以外に、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク装置、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリでもよい。

セル電圧計測回路７は、各電圧計測線２０〜２４を介して各セル１〜４に接続されており、各電圧計測線２０〜２４間の電圧を個別に計測し、その計測結果をＣＰＵ５に与えるなお、各電圧計測線２０〜２４は電線の一例である。

以下、セル電圧計測回路７が計測した電圧を、計測電圧という。具体的には、電圧計測線２０と電圧計測線２１との間の電圧を第１計測電圧Ｅ１といい、第１スイッチ４１に対応する。そして、電圧計測線２１と電圧計測線２２との間の電圧を第２計測電圧Ｅ２といい、第２スイッチ４２に対応する。さらに、電圧計測線２２と電圧計測線２３との間の電圧を第３計測電圧Ｅ３といい、第３スイッチ４３に対応する。また、電圧計測線２３と電圧計測線２４との間の電圧を第４計測電圧Ｅ４といい、第４スイッチ４４に対応する。以上により、セル１〜４の実際のセル電圧と区別する。なお、セル電圧計測回路７の計測可能範囲は０〜５Ｖとする。

（スイッチ故障判断処理）
例えばセル監視部１４の電源がオンされると、ＣＰＵ５は、メモリ６から上記プログラムを読み出して、図２，３に示すスイッチ故障判断処理を実行する。上述のとおり、セル監視部１４は、オン指令信号やオフ指令信号を与えることで、各スイッチ４１〜４４をオフ（開状態）からオン（閉状態）にし、セル１〜４を放電させる。これにより、各セル１〜４のセル電圧を均一にし、それに対応するセルのセル電圧に一致させている。このため、スイッチ４１〜４４のいずれかが、オン（クローズ）故障した場合、セル１〜４のセル電圧を均一にできなくなる。オン故障は、スイッチが、何らかの原因により閉状態のままになり、オフ指令信号を与えても開状態にならない故障である。スイッチ故障判断処理は、このオン故障を判断するための処理である。なお、スイッチ故障判断処理は、故障判断処理の一例である。

（１）全スイッチオフ指令処理
ＣＰＵ５は、まず全スイッチオフ指令処理を実行する。具体的には、ＣＰＵ５は、全スイッチ４１〜４４にオフ指令信号を同時期に与える（Ｓ１１）。そして、ＣＰＵ５は、スイッチ番号を初期化し（Ｓ２）、第１スイッチ４１の全オフ時計測電圧ＥＳ１を取得し、メモリ６に記憶する（Ｓ３）。次に、ＣＰＵ５は、スイッチ番号が４より小さいかを判断する（Ｓ４）。ＣＰＵ５は、スイッチ番号が４より小さいと判断した場合（Ｓ４：ＮＯ）、スイッチ番号を１つ増やし（Ｓ５）、Ｓ３に戻る。そして、ＣＰＵ５は、上記を繰り返すことで、第２スイッチ４２〜第４スイッチ４４の全オフ時計測電圧ＥＳ２〜ＥＳ４を取得する。なお、全オフ時計測電圧ＥＳ１〜ＥＳ４は、電圧値１の一例であり、ＣＰＵ５が、全オフ時計測電圧ＥＳ１〜ＥＳ４を取得することは、処理１の一例である。

ＣＰＵ５は、スイッチ番号が４より大きいと判断した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、後述する偶数スイッチオン指令処理を実行する。

例えば、図１では、ＣＰＵ５は、各スイッチ４１〜４４にオフ指令信号を与え、各スイッチ４１〜４４はオフ状態となっている。この時の全オフ時計測電圧ＥＳ１〜ＥＳ４は、セル１〜４のセル電圧Ｖ１〜Ｖ４と等しくなる。

（２）偶数スイッチオン指令処理
ＣＰＵ５は、全スイッチオフ指令処理の実行後、偶数スイッチオン指令処理を実行する。具体的には、ＣＰＵ５は、偶数番目のスイッチである第２スイッチ４２と第４スイッチ４４にオン指令信号を同時期に与え、奇数番目のスイッチである第１スイッチ４１と第３スイッチ４３にオフ指令信号を同時期に与える（Ｓ６）。そしてＣＰＵ５は、まずスイッチ番号を初期化し（Ｓ７）、第１スイッチ４１の偶数オン時計測電圧ＥＧ１を取得する（Ｓ８）。なお、偶数オン時計測電圧は、電圧値２の一例であり、ＣＰＵ５が偶数オン時計測電圧を取得することは、処理２および偶数処理の一例である。

次に、ＣＰＵ５は、メモリ６から、Ｓ３で取得した第１スイッチ４１の全オフ時計測電圧ＥＳ１を読み出し（Ｓ９）、偶数オン時計測電圧ＥＧ１と上記全オフ時計測電圧ＥＳ１との差を偶数オン時電圧差ＥＸ１として算出する（Ｓ１０）。偶数オン時電圧差ＥＸ１は、換言すれば、ＣＰＵ５が偶数番目のスイッチにオン指令信号を与えたときの第１スイッチ４１の偶数オン時計測電圧と、全てのスイッチにオフ指令信号を与えたときの第１スイッチ４１の全オフ時計測電圧との差である。

そしてＣＰＵ５は、メモリ６から偶数オン時初期値ΔＥＧ１を読み出し（Ｓ１１）、偶数オン時電圧差ＥＸ１と偶数オン時初期値ΔＥＧ１とが等しいか否かの判断をする（Ｓ１２）。ここで、偶数オン時初期値ΔＥＧ１とは、全スイッチ４１〜４４が故障していない時における、第１スイッチ４１の偶数オン時計測電圧と第１スイッチ４１の全オフ時計測電圧との差である。なお、偶数オン時初期値は基準値の一例である。

ここで、図１および図４によって具体的に説明する。例えば、図１では、ＣＰＵ５は、全スイッチ４１〜４４にオフ指令信号を同時期に与えている。そして、全スイッチ４１〜４４は故障していない。また、図４では、ＣＰＵ５は、偶数番目のスイッチである第２スイッチ４２と第４スイッチ４４にオン指令信号を同時期に与え、奇数番目のスイッチである第１スイッチ４１と第３スイッチ４３にオフ指令信号を同時期に与えている。そして、全スイッチ４１〜４４が故障していない。なお、以下では第１スイッチ４１での処理についてのみ詳細を説明する。第２スイッチ４２〜第４スイッチ４４については、第１スイッチ４１での処理と同じだからである。

図４に示す通り、電流Ｉ２が、セル２の正極から抵抗Ｒ２と均等化回路３２と抵抗Ｒ１とを経由して、セル２の負極へと流れる。そして、抵抗Ｒ１では電圧降下ＶＲ１が生じ、抵抗Ｒ２では電圧降下ＶＲ２が生じる。このため、偶数オン時計測電圧ＥＧ１は、Ｖ１＋ＶＲ１となる。そして、図１で示した通り、ＣＰＵ５は、各スイッチ４１〜４４にオフ指令信号を与える場合、全オフ時計測電圧ＥＳ１はＶ１となる。よって、偶数オン時電圧差ＥＸ１（＝ＥＧ１−ＥＳ１）は、ＶＲ１となる。

なお、上記電圧差ＥＸ１は、例えば電池パック１１の出荷時にメモリ６に予め記憶されている偶数オン時初期値ΔＥＧ１と等しい。また、偶数オン時電圧差ＥＸ２〜ＥＸ４についても、メモリ６に予め記憶されている偶数オン時初期値ΔＥＧ２〜ΔＥＧ４と等しい。具体的には、ΔＥＧ２（＝ＥＸ２）は−ＶＲ２−ＶＲ１、ΔＥＧ３（＝ＥＸ３）はＶＲ３＋ＶＲ２、ΔＥＧ４（＝ＥＸ４）は−ＶＲ４−ＶＲ３である。

そしてＣＰＵ５は、上記電圧差ＥＸ１と上記初期値ΔＥＧ１とが等しいと判断した場合は（Ｓ１２：ＹＥＳ）、スイッチ故障なしと判断し、次に、スイッチ番号が４より小さいかを判断する（Ｓ１４）。ＣＰＵ５は、スイッチ番号が４より小さいと判断した場合（Ｓ４：ＮＯ）、ＣＰＵ５は、スイッチ番号を１つ増やし（Ｓ１５）、Ｓ８に戻る。そして、ＣＰＵ５は、上記を繰り返すことで、第２スイッチ４２〜第４スイッチ４４の偶数オン時計測電圧ＥＧ２〜ＥＧ４を取得して、偶数オン時電圧差ＥＸ２〜ＥＸ４を算出する。

ＣＰＵ５は、上記電圧差ＥＸ１と上記初期値ΔＥＧ１とが異なると判断した場合は（Ｓ１２：ＮＯ）、スイッチ故障ありと判断し、エラーを上位ＥＣＵに報知する（Ｓ１３）。そして、ＣＰＵ５は、Ｓ１４の判断処理を実行し、上述した処理を実行する。また、以下の表１に、各セル１〜４について、全オフ時計測電圧ＥＳ１〜ＥＳ４、偶数オン時計測電圧ＥＧ１〜ＥＧ４、偶数オン時電圧差ＥＸ１〜ＥＸ４（＝偶数オン時初期値ΔＥＧ１〜ΔＥＧ４）を対比させた表を記載する。
＜表１＞

ここで、ＣＰＵ５がスイッチ故障ありと判断する場合について、図６および図７によって具体的に説明する。例えば、図６では、ＣＰＵ５は、全スイッチ４１〜４４にオフ指令信号を同時期に与えている。そして、第２スイッチ４２がオン故障している。また、図７では、ＣＰＵ５は、偶数番目のスイッチである第２スイッチ４２と第４スイッチ４４にオン指令信号を同時期に与え、奇数番目のスイッチである第１スイッチ４１と第３スイッチ４３にオフ指令信号を同時期に与えている。そして、第２スイッチ４２はオン故障している。なお、以下では第１スイッチ４１での処理についてのみ詳細を説明する。第２スイッチ４２〜第４スイッチ４４については、第１スイッチ４１での処理と同じだからである。

図７に示す通り、電流Ｉ２が、セル２の正極から抵抗Ｒ２と均等化回路３２と抵抗Ｒ１とを経由して、セル２の負極へと流れる。そして、抵抗Ｒ１では電圧降下ＶＲ１が生じ、抵抗Ｒ２では電圧降下ＶＲ２が生じる。このため、偶数オン時計測電圧ＥＧ１は、Ｖ１＋ＶＲ１となる。

そして、図６で示した通り、ＣＰＵ５は、各スイッチ４１〜４４にオフ指令信号を与えているが、第２スイッチ４２はオン故障のためオン状態となっている。したがって、この場合の全オフ時計測電圧ＥＳ１〜ＥＳ４は、図６に示す通りとなる。具体的には、ＥＳ１はＶ１＋ＶＲ１、ＥＳ２はＶ２−ＶＲ２−ＶＲ１、ＥＳ３はＶ３＋ＶＲ２、ＥＳ４はＶ４となる。よって、偶数オン時電圧差ＥＸ１（＝ＥＧ１−ＥＳ１）は、０（ゼロ）となる。なお、以下の表２に、全オフ時計測電圧ＥＳ１〜ＥＳ４、偶数オン時計測電圧ＥＧ１〜ＥＧ４、偶数オン時電圧差ＥＸ１〜ＥＸ４、偶数オン時電圧差と偶数オン時初期値ΔＥＧ１〜ΔＥＧ４との差、を対比させた表を記載する。
＜表２＞

そしてＣＰＵ５は、偶数オン時電圧差ＥＸ１と偶数オン時初期値ＥＧＳ１とが等しいか否かの判断をする（Ｓ１６）が、今回の場合では、上記電圧差ＥＸ１は０（ゼロ）であり、一方、上記初期値ΔＥＧ１は上述した通りＶＲ１であるため、両者は異なる。したがって、ＣＰＵ５は、故障ありと判断し、エラーを上位ＥＣＵに報知する（Ｓ１７）。

ＣＰＵ５は、スイッチ番号が４より大きいと判断した場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、全スイッチ４１〜４４にオフ指令信号を与える（Ｓ１６）。そして、後述する奇数スイッチオン指令処理を実行する。

（３）奇数スイッチオン指令処理
ＣＰＵ５は、偶数スイッチオン指令処理の実行後、奇数スイッチオン指令処理を実行する。具体的には、ＣＰＵ５は、奇数番目のスイッチである第１スイッチ４１と第３スイッチ４３にオン指令信号を同時期に与え、偶数番目のスイッチである第２スイッチ４２と第４スイッチ４４にオフ指令信号を同時期に与える（Ｓ２１）。そしてＣＰＵ５は、まずスイッチ番号を初期化し（Ｓ２２）、第１スイッチ４１の奇数オン時計測電圧ＥＫ１を取得する（Ｓ２３）。なお、奇数オン時計測電圧は、電圧値２の一例であり、ＣＰＵ５が奇数オン時計測電圧を取得することは、処理２および奇数処理の一例である。

次に、ＣＰＵ５は、メモリ６から、Ｓ３で取得した第１スイッチ４１の全オフ時計測電圧ＥＳ１を読み出し（Ｓ２４）、奇数オン時計測電圧ＥＫ１と上記全オフ時計測電圧ＥＳ１との差を奇数オン時電圧差ＥＹ１として算出する（Ｓ２５）。奇数オン時電圧差ＥＹ１は、換言すれば、ＣＰＵ５が奇数番目のスイッチにオン指令信号を与えたときの第１スイッチ４１の奇数オン時計測電圧と、全てのスイッチにオフ指令信号を与えたときの第１スイッチ４１の全オフ時計測電圧との差である。

そしてＣＰＵ５は、メモリ６から奇数オン時初期値ΔＥＫ１を読み出し（Ｓ２６）、奇数オン時電圧差ＥＹ１と奇数オン時初期値ΔＥＫ１とが等しいか否かの判断をする（Ｓ２７）。ここで、奇数オン時初期値ΔＥＫ１とは、全スイッチ４１〜４４が故障していない時における、第１スイッチ４１の奇数オン時計測電圧と第１スイッチ４１の全オフ時計測電圧との差である。

ここで、図１および図５によって具体的に説明する。例えば、図５では、ＣＰＵ５は、奇数番目のスイッチである第１スイッチ４１と第３スイッチ４３にオン指令信号を同時期に与え、偶数番目のスイッチである第２スイッチ４２と第４スイッチ４４にオフ指令信号を同時期に与えている。そして、全スイッチ４１〜４４は故障していない。なお、以下では第１スイッチ４１での処理についてのみ詳細を説明する。第２スイッチ４２〜第４スイッチ４４については、第１スイッチ４１での処理と同じだからである。

図５に示す通り、電流Ｉ１が、セル１の正極から抵抗Ｒ１と均等化回路３１と抵抗Ｒ０とを経由して、セル１の負極へと流れる。そして、抵抗Ｒ０では電圧降下ＶＲ０が生じ、抵抗Ｒ２では電圧降下ＶＲ１が生じる。このため、奇数オン時計測電圧ＥＫ１は、Ｖ１−ＶＲ１−ＶＲ０となる。そして、図１で示した通り、ＣＰＵ５は、各スイッチ４１〜４４にオフ指令信号を与える場合、全オフ時計測電圧ＥＳ１はＶ１となる。よって、奇数オン時電圧差ＥＹ１（＝ＥＫ１−ＥＳ１）は、−ＶＲ１−ＶＲ０となる。

なお、上記電圧差ＥＹ１は、例えば電池パック１１の出荷時にメモリ６に予め記憶されている奇数オン時初期値ΔＥＫ１と等しい。また、奇数オン時電圧差ＥＹ２〜ＥＹ４についても、メモリ６に予め記憶されている奇数オン時初期値ΔＥＫ２〜ΔＥＫ４と等しい。具体的には、ΔＥＫ２（＝ＥＹ２）はＶＲ２＋ＶＲ１、ΔＥＫ３（＝ＥＹ３）は−ＶＲ３−ＶＲ２、ΔＥＫ４（＝ＥＹ４）はＶＲ３である。

そしてＣＰＵ５は、上記電圧差ＥＹ１と上記初期値ΔＥＫ１とが等しいと判断した場合は（Ｓ２７：ＹＥＳ）、次に、スイッチ番号が４より小さいかを判断する（Ｓ２９）。ＣＰＵ５は、スイッチ番号が４より小さいと判断した場合（Ｓ２９：ＮＯ）、ＣＰＵ５は、スイッチ故障なしと判断し、スイッチ番号を１つ増やし（Ｓ２０）、Ｓ２３に戻る。そして、ＣＰＵ５は、上記を繰り返すことで、第２スイッチ４２〜第４スイッチ４４の奇数オン時計測電圧ＥＫ２〜ＥＫ４を取得して、奇数オン時電圧差ＥＹ２〜ＥＹ４を算出する。

ここで、ＣＰＵ５がスイッチ故障なしと判断する場合について、図６および図８によって具体的に説明する。例えば、図８では、ＣＰＵ５は、奇数番目のスイッチである第１スイッチ４１と第３スイッチ４３にオン指令信号を与え、偶数番目のスイッチである第２スイッチ４２と第４スイッチ４４にオフ指令信号を与えている。そして、第２スイッチ４２はオン故障している。なお、以下では第１スイッチ４１での処理についてのみ詳細を説明する。第２スイッチ４２〜第４スイッチ４４については、第１スイッチ４１での処理と同じだからである。

図８に示す通り、電流Ｉ１が、セル１の正極から抵抗Ｒ１と均等化回路３１と抵抗Ｒ０とを経由して、セル１の負極へと流れる。したがって、奇数オン時計測電圧ＥＫ１は、Ｖ１−ＶＲ０となる。

そして、図６で示した通り、ＣＰＵ５は、各スイッチ４１〜４４にオフ指令信号を与えているが、第２スイッチ４２はオン故障のためオン状態となっている。したがって、この場合の全オフ時計測電圧ＥＳ１〜ＥＳ４は、図６に示す通りとなる。具体的には、ＥＳ１はＶ１＋ＶＲ１、ＥＳ２はＶ２−ＶＲ２−ＶＲ１、ＥＳ３はＶ３＋ＶＲ２、ＥＳ４はＶ４となる。よって、奇数オン時電圧差ＥＹ１（＝ＥＧ１−ＥＳ１）は、−ＶＲ１−ＶＲ０となる。なお、以下の表３に、全オフ時計測電圧ＥＳ１〜ＥＳ４、奇数オン時計測電圧ＥＫ１〜ＥＫ４、奇数オン時電圧差ＥＹ１〜ＥＹ４、奇数オン時電圧差と奇数オン時初期値ΔＥＫ１〜ΔＥＫ４との差、を対比させた表を記載する。
＜表３＞

そしてＣＰＵ５は、奇数オン時電圧差ＥＹ１と奇数オン時初期値ΔＥＫ１とが等しいか否かの判断をする（Ｓ２６）が、今回の場合では、上記電圧差ＥＹ１は−ＶＲ１−ＶＲ０であり、一方、上記初期値ΔＥＫ１は上述した通り−ＶＲ１−ＶＲ０であるため、両者は等しい。したがって、ＣＰＵ５は、故障なしと判断する（Ｓ２７：ＹＥＳ）。

ＣＰＵ５は、上記電圧差ＥＹ１と上記初期値ΔＥＫ１とが異なると判断した場合は（Ｓ２７：ＮＯ）、スイッチ故障ありと判断し、エラーを上位ＥＣＵに報知する（Ｓ２８）。そして、ＣＰＵ５は、スイッチ番号が４より小さいかを判断する（Ｓ２９）。ＣＰＵ５は、スイッチ番号が４より小さいと判断した場合（Ｓ２９：ＮＯ）、ＣＰＵ５は、スイッチ番号を１つ増やし（Ｓ３０）、Ｓ２３に戻る。

ＣＰＵ５は、スイッチ番号が４より大きいと判断した場合（Ｓ２９：ＹＥＳ）、全スイッチ４１〜４４にオフ指令信号を与える（Ｓ３１）。そして、ＣＰＵ５は、スイッチ故障判断処理を終了する。

上記は、第２スイッチ４２がオン故障した場合についてであるが、第１スイッチ４１、第３スイッチ４３、第４スイッチ４４のいずれかがオン故障した場合について、以下の表４〜６で示す。具体的には、表４は第１スイッチ４１がオン故障した場合であり、表５は第３スイッチ４３がオン故障した場合であり、表６は第４スイッチ４４がオン故障した場合である。ＣＰＵ５は、偶数番目のスイッチである第２スイッチ４２と第４スイッチ４４にオン指令信号を与える処理と、奇数番目のスイッチである第１スイッチ４１と第３スイッチ４３にオン指令信号を与える処理との両方の処理を実行すれば、第１スイッチ４１〜第４スイッチ４４の故障を確実に検知することができる。
＜表４＞

＜表５＞

＜表６＞

（本実施形態の効果）
ＣＰＵ５は、偶数スイッチオン指令処理で偶数スイッチにオン指令を与え、奇数スイッチオン指令処理で奇数スイッチにオン指令を与える。そして、偶数オン時初期値ΔＥＧ１〜ΔＥＧ４または奇数オン時初期値ΔＥＫ１〜ΔＥＫ４と、偶数オン時電圧差ＥＸ１〜ＥＸ４または奇数オン時電圧差ＥＹ１〜ＥＹ４とが等しいか否かの判断をする。これによって、複数のセルそれぞれに並列接続されたスイッチの故障を効率よく検出することができる。
＜他の実施形態＞
本明細書で開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も含まれる。

上記実施形態では、ＣＰＵ５は、偶数スイッチオン指令処理を実行した後、奇数スイッチオン指令処理を実行する構成であった。しかしこれに限らず、ＣＰＵ５は、偶数スイッチオン指令処理を実行する前に、奇数スイッチオン指令処理を実行する構成でもよい。

上記実施形態では、ＣＰＵ５は、偶数スイッチオン指令処理を実行した後、奇数スイッチオン指令処理を実行する構成であった。しかしこれに限らず、ＣＰＵ５は、偶数スイッチオン指令処理で故障が検知できた場合、偶数スイッチオン指令処理を抜け、奇数スイッチオン指令処理を実行せず、スイッチ故障判断処理を終了する構成でもよい。

上記実施形態では、ＣＰＵ５は、偶数スイッチオン指令処理および奇数スイッチオン指令処理の中で、偶数オン時初期値ΔＥＧ１〜ΔＥＧ４または奇数オン時初期値ΔＥＫ１〜ΔＥＫ４と、偶数オン時電圧差ＥＸ１〜ＥＸ４または奇数オン時電圧差ＥＹ１〜ＥＹ４とが等しいか否かの判断をする構成であった。しかしこれに限らず、ＣＰＵ５は、偶数オン時計測電圧ＥＧ１〜ＥＧ４または、奇数オン時計測電圧ＥＫ１〜ＥＫ４の全てを取得した後で、偶数オン時初期値ΔＥＧ１〜ΔＥＧ４または奇数オン時初期値ΔＥＫ１〜ΔＥＫ４と、偶数オン時電圧差ＥＸ１〜ＥＸ４または奇数オン時電圧差ＥＹ１〜ＥＹ４とが等しいか否かの判断をする構成でもよい。

上記実施形態では、セル監視部１４は、１つのＣＰＵで制御処理を実行する構成であった。しかし、セル監視部１４は、これに限らず、複数のＣＰＵで制御処理を実行する構成や、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのハード回路で制御処理を実行する構成や、ハード回路及びＣＰＵの両方で制御処理を実行する構成でもよい。

上記実施形態では、偶数オン時初期値ΔＥＧ１〜ΔＥＧ４または奇数オン時初期値ΔＥＫ１〜ΔＥＫ４は、メモリ６に予め記憶されており、ＣＰＵ５は、故障判断ステップ（Ｓ１２、Ｓ２７）で偶数オン時電圧差ＥＸ１〜ＥＸ４または奇数オン時電圧差ＥＹ１〜ＥＹ４と当該初期値とが等しいか否かの判断をする構成であった。しかしこれに限らず、基準値Ｐがメモリ６に記憶されており、故障判断ステップ（Ｓ１２、Ｓ２７）で偶数オン時電圧差ＥＸ１〜ＥＸ４または奇数オン時電圧差ＥＹ１〜ＥＹ４と基準値Ｐとの大小を判断する構成でもよい。

なお、上記基準値Ｐは、各抵抗Ｒ０〜Ｒ４での電圧降下ＶＲ０〜ＶＲ４の最小値よりも小さい値であってもよい。上記表４〜６でも、各スイッチ４１〜４４のいずれかに故障がある場合は、必ず、偶数オン時初期値ΔＥＧ１〜ΔＥＧ４または奇数オン時初期値ΔＥＫ１〜ΔＥＫ４と、偶数オン時電圧差ＥＸ１〜ＥＸ４または奇数オン時電圧差ＥＹ１〜ＥＹ４との差が０（ゼロ）になるスイッチが存在する。このため、電圧降下ＶＲ０〜ＶＲ４の最小値よりも小さい値を基準値Ｐとすれば、ＣＰＵ５は確実に故障を検知できる。

上記実施形態では、各電圧計測線２０〜２４には、抵抗Ｒ０〜Ｒ４がそれぞれ接続されている構成であった。しかしこれに限らず、隣り合う電圧計測線のいずれか一方に抵抗が設けられている構成でもよい。

上記実施形態では、ＣＰＵ５は、全スイッチオフ指令処理で全スイッチ４１〜４４にオフ指令を与え、偶数スイッチオン指令処理で偶数スイッチにオン指令を与え、奇数スイッチオン指令処理で奇数スイッチにオン指令を与える構成であった。しかしこれに限らず、ＣＰＵ５は、全スイッチオフ指令処理で全スイッチ４１〜４４にオン指令を与え、偶数スイッチオン指令処理で偶数スイッチにオフ指令を与え、奇数スイッチオン指令処理で奇数スイッチにオフ指令を与える構成でもよい。要するに、スイッチのオンとオフとが逆転した構成でもよい。

上記実施形態では、ＣＰＵ５は、偶数スイッチオン指令処理で偶数スイッチにオン指令を与え、奇数スイッチオン指令処理で奇数スイッチにオン指令を与える構成であった。しかしこれに限らず、ＣＰＵ５は、例えば、偶数スイッチオン指令処理で偶数スイッチにオン指令を与え、奇数スイッチオン指令処理では、１つのスイッチごとにオンオフ指令信号を行う構成でもよい。

上記実施形態では、ＣＰＵ５は、例えば電圧差ＥＸ１（ＥＹ１）と初期値ΔＥＧ１（ΔＥＫ１）とが異なると判断した場合は、スイッチ故障ありと判断し、エラーを上位ＥＣＵに報知する構成であった（図２のＳ１３や図３のＳ２８）。しかしこれに限らず、ＣＰＵ５は、例えば、当該電圧差と当該初期値とが異なると判断した場合、カウンタなどによってその判断回数をカウントしておき、当該判断回数が所定回数を超えた場合に、上位ＥＣＵに報知する構成でもよい。このような構成とすることで、ＣＰＵ５は、複数回スイッチ故障ありと判断した場合に、エラーを上位ＥＣＵに報知するため、故障検知の精度をさらに高くすることができる。

１〜４：セル ５：ＣＰＵ ６：メモリ １１：電池パック １４：セル監視部 ４１〜４４：スイッチ

Claims (5)

1. 複数のセルが直列接続された蓄電モジュールの監視装置であって、
   前記複数のセルにそれぞれ電線を介して並列接続されたスイッチと、
   前記各セルに接続された一対の前記電線の少なくとも一方に設けられている抵抗と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記セルに対応する前記スイッチが、オン状態またはオフ状態のときの前記セルに接続された一対の前記電線間の電圧値１を得る処理１と、
   前記処理１において計測した前記セルに対して隣接する前記セルの各々に対応する各々の前記スイッチを、前記処理１実行時のスイッチ状態とは異なるスイッチ状態にしたとき、前記処理１において計測した前記セルに接続された一対の前記電線間の電圧値２を計測する処理２と、
   前記電圧値１と前記電圧値２との電圧差と、基準値とを比較し、その比較結果に基づき、前記スイッチ故障の有無を判断する故障判断処理と、を実行する構成を有する、蓄電モジュールの監視装置。
2. 請求項１に記載の蓄電モジュールの監視装置であって、
   前記処理１では、前記スイッチの全てが、オン状態またはオフ状態である、蓄電モジュールの監視装置。
3. 請求項１に記載の蓄電モジュールの監視装置であって、
   前記基準値は、前記スイッチ故障が生じていないときにおける前記スイッチごとの前記電圧差に応じた値である、蓄電モジュールの監視装置。
4. 請求項１に記載の蓄電モジュールの監視装置であって、
   前記処理１において計測した前記セルとは、
   前記セルのうち、最高電位または最低電位のセルからの電位順序が奇数番目のセル、または、前記セルのうち、最高電位または最低電位のセルからの電位順序が偶数番目のセル、を指し、
   前記制御部は、
   前記処理２では、
   前記奇数番目のセルだけについて、前記奇数番目のセルに接続された一対の前記電線間の前記電圧値２を計測する奇数処理と、
   前記偶数番目のセルだけについて、前記偶数番目のセルに接続された一対の前記電線間の前記電圧値２を計測する偶数処理と、を実行する、蓄電モジュールの監視装置。
5. 複数のセルが直列接続された蓄電モジュールの監視方法であって、
   前記セルに対応する前記スイッチが、オン状態またはオフ状態のときの前記セルに接続された一対の前記電線間の電圧値１を得る処理１工程と、
   前記処理１工程において計測した前記セルに対して隣接する前記セルの各々に対応する各々の前記スイッチを、前記処理１実行時のスイッチ状態とは異なるスイッチ状態にしたとき、前記処理１工程において計測した前記セルに接続された一対の前記電線間の電圧値２を計測する処理２工程と、
   前記電圧値１と前記電圧値２との電圧差と、基準値とを比較し、その比較結果に基づき、前記スイッチ故障の有無を判断する故障判断処理工程と、を含む、蓄電モジュールの監視方法。

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