JP2017146103A - Diagnosis device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a diagnosis device capable of achieving high efficiency of battery control and longevity of a high-voltage battery.SOLUTION: A diagnosis device 11 is included by a monitoring unit 3 for monitoring a voltage of a battery cell 41 mounted in a vehicle, and includes determination means for determining whether or not an error of voltage measurement by the battery cell 41 is within an accuracy guarantee range which is arbitrarily set. In the accuracy guarantee range, at least a first allowable range which meets a predetermined measurement accuracy and a second allowable range which meets the predetermined measurement accuracy are set.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、診断装置に関する。   The present invention relates to a diagnostic apparatus.

従来、ハイブリッド自動車又は電気自動車に搭載され、高電圧バッテリ等を監視する監視ユニットがある。監視ユニットは、高電圧バッテリの状態を監視し、その監視結果を、例えば、上位のＥＵＣに伝達する。   Conventionally, there is a monitoring unit that is mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle and monitors a high voltage battery or the like. The monitoring unit monitors the state of the high voltage battery, and transmits the monitoring result to, for example, the upper EUC.

具体的には、監視ユニットは、高電圧バッテリのバッテリセルそれぞれの電圧を測定する。また、監視ユニットは、電圧測定の精度が保証範囲内にあるか否かを診断する。   Specifically, the monitoring unit measures the voltage of each battery cell of the high voltage battery. The monitoring unit diagnoses whether or not the accuracy of voltage measurement is within the guaranteed range.

なお、このような監視ユニットのうち、低電圧バッテリの劣化状態を診断するものも提案されている（例えば、特許文献１参照）。   Among such monitoring units, a unit that diagnoses the deterioration state of the low-voltage battery has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１１−１７５４６号公報JP 2011-17546 A

しかし、特許文献１に記載の技術は、電圧測定の精度を診断する際、ある１つの閾値により、正常及び異常の何れかを診断する。よって、高電圧バッテリの状態によっては、経年劣化等による測定精度の悪化等のように、完全な故障ではない状態であっても、異常状態と診断される場合がある。この結果、高電圧バッテリがまだ使用可能な状態であるにもかかわらず、高電圧バッテリの使用を停止するような措置をとることがある。また、上記事象を防ぐために閾値を広く設定すると、測定誤差の保証範囲が広がり、故障状態でも、正常と判断してしまう恐れがある。   However, the technique described in Patent Document 1 diagnoses either normal or abnormal based on a certain threshold when diagnosing the accuracy of voltage measurement. Therefore, depending on the state of the high-voltage battery, an abnormal state may be diagnosed even if it is not a complete failure, such as a deterioration in measurement accuracy due to aging or the like. As a result, measures may be taken to stop the use of the high voltage battery even though the high voltage battery is still usable. Further, if the threshold value is set wide to prevent the above-described event, the guaranteed range of measurement error is widened, and there is a possibility that it is determined to be normal even in a failure state.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バッテリ制御の効率化及び高電圧バッテリの長寿命化を図ることができる診断装置を提供することである。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a diagnostic apparatus capable of improving the efficiency of battery control and extending the life of a high-voltage battery.

本発明に係る診断装置は、車両に搭載されるバッテリセルの電圧を監視する監視ユニットに含まれる診断装置であって、前記バッテリセルの電圧測定誤差が、任意に設定した精度保証範囲にあるか否かを判定する判定手段を備え、前記精度保証範囲は、少なくとも、予め設定された測定精度を満たす第１の許容範囲と、予め設定された測定精度を満たす第２の許容範囲とが設定される、ことを特徴とする。   The diagnostic device according to the present invention is a diagnostic device included in a monitoring unit that monitors the voltage of a battery cell mounted on a vehicle, and whether the voltage measurement error of the battery cell is within an arbitrarily set accuracy guarantee range. The accuracy guarantee range is set with at least a first tolerance range that satisfies a preset measurement accuracy and a second tolerance range that satisfies a preset measurement accuracy. It is characterized by that.

また、本発明に係る診断装置において、前記判定手段は、前記バッテリセルの電圧の測定結果に対応するアナログデータをデジタルデータに変換させるＡＤコンバータの基準電圧が前記精度保証範囲にあるか否かに基づいて、前記電圧測定誤差が前記精度保証範囲にあるか否かを判定する、ことが好ましい。   Further, in the diagnostic apparatus according to the present invention, the determination means determines whether or not a reference voltage of an AD converter that converts analog data corresponding to the measurement result of the battery cell voltage into digital data is within the accuracy guarantee range. Based on this, it is preferable to determine whether or not the voltage measurement error is within the accuracy guarantee range.

また、本発明に係る診断装置において、第１マルチプレクサと、第１バッファアンプと、第１レベルシフト回路と、基準電圧に基づきアナログデータをデジタルデータに変換する第１ＡＤコンバータとを有し、前記バッテリセルのうち前記第１マルチプレクサで選択されたものの電圧を測定する第１の系統と、第２マルチプレクサと、第２バッファアンプと、第２レベルシフト回路と、前記基準電圧に基づきアナログデータをデジタルデータに変換する第２ＡＤコンバータとを有し、前記バッテリセルのうち前記第２マルチプレクサで選択されたものの電圧を測定する第２の系統と、前記第１の系統による測定結果と、前記第２の系統による測定結果とを比較する比較部と、をさらに備え、前記判定手段は、前記第１の系統の測定結果に対応する第１アナログデータが変換された第１デジタルデータと、前記第２の系統の測定結果に対応する第２アナログデータが変換された第２デジタルデータとを比較部により比較した差分値が、前記精度保証範囲にあるか否かに基づいて、前記電圧測定誤差が前記精度保証範囲にあるか否かを判定する、ことが好ましい。   The diagnostic apparatus according to the present invention includes a first multiplexer, a first buffer amplifier, a first level shift circuit, and a first AD converter that converts analog data into digital data based on a reference voltage, and the battery A first system for measuring the voltage of the cell selected by the first multiplexer, a second multiplexer, a second buffer amplifier, a second level shift circuit, and analog data based on the reference voltage are converted into digital data. A second AD converter that converts the voltage to a voltage selected by the second multiplexer among the battery cells, a measurement result by the first system, and the second system. A comparison unit that compares the measurement results obtained by the measurement unit, wherein the determination means corresponds to the measurement results of the first system. The difference value obtained by comparing the first digital data converted from the first analog data and the second digital data converted from the second analog data corresponding to the measurement result of the second system by the comparison unit, It is preferable to determine whether or not the voltage measurement error is in the accuracy guarantee range based on whether or not it is in the accuracy guarantee range.

本発明によれば、バッテリ制御の効率化及び高電圧バッテリの長寿命化を図ることができる。   According to the present invention, it is possible to improve the efficiency of battery control and extend the life of a high-voltage battery.

第１実施形態に係る監視ユニット３を含めたシステム構成例を示す図である。It is a figure which shows the system configuration example containing the monitoring unit 3 which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る監視ユニット３の診断装置１１の精度保証範囲を説明する図である。It is a figure explaining the accuracy guarantee range of the diagnostic apparatus 11 of the monitoring unit 3 which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る判定例を示す図である。It is a figure which shows the example of determination which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係るバッテリ充電量（ＳＯＣ）の使用範囲の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the use range of the battery charge amount (SOC) which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係るバッテリの診断に関する制御例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the example of control regarding the diagnosis of the battery which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る診断処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the diagnostic process which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係るバッテリ制御処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the battery control process which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る診断装置１１の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the diagnostic apparatus 11 which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る電圧測定機能を具体的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows concretely the voltage measurement function which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る基準電圧を生成する機能を具体的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows concretely the function which generates the reference voltage concerning a 1st embodiment. 第２実施形態に係る電圧測定機能を具体的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows concretely the voltage measurement function which concerns on 2nd Embodiment. 従来の判定例を示す図である。It is a figure which shows the example of conventional determination. 従来のバッテリ充電量（ＳＯＣ）の使用範囲の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the use range of the conventional battery charge amount (SOC).

第１実施形態．
図１は、第１実施形態に係る監視ユニット３を含めたシステム構成例を示す図である。図１に示すように、監視ユニット３は、例えば、ＣＡＮバス１を介して、電源ＥＣＵ２と接続されている。監視ユニット３は、診断装置１１の機能を備え、高圧バッテリ４の状態を監視する。高圧バッテリ４は、複数のバッテリセル４１からなるＤＣ１００Ｖ以上のバッテリであり、例えば、電源ＥＣＵ２により制御されるリレー５を介して、モーターに電力を供給する。 First embodiment.
FIG. 1 is a diagram illustrating a system configuration example including a monitoring unit 3 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the monitoring unit 3 is connected to a power supply ECU 2 via, for example, a CAN bus 1. The monitoring unit 3 has the function of the diagnostic device 11 and monitors the state of the high voltage battery 4. The high-voltage battery 4 is a battery of DC 100V or more made up of a plurality of battery cells 41, and supplies power to the motor via, for example, a relay 5 controlled by the power supply ECU 2.

また、電源ＥＣＵ２は、監視ユニット３を介して、高圧バッテリ４を制御することができる。なお、電源ＥＣＵ２と、監視ユニット３とが別体として構成される場合について説明するが、特にこれに限定されず、電源ＥＣＵ２と、監視ユニット３とが一体として構成されるものであってもよい。   Further, the power supply ECU 2 can control the high voltage battery 4 via the monitoring unit 3. In addition, although the case where power supply ECU2 and the monitoring unit 3 are comprised separately is demonstrated, it is not limited to this in particular, Power supply ECU2 and the monitoring unit 3 may be comprised integrally. .

監視ユニット３は、バッテリセル４１の電圧の検知を行い、検知結果を電源ＥＣＵ２等に通知し、又はバッテリセル４１の均等化を電源ＥＣＵ２の指示に基づき実行するものである。電源ＥＣＵ２は、高圧バッテリ４全般の状態を管理するものである。高圧バッテリ４全般の状態とは、例えば、高圧バッテリ４全般又は各バッテリセル４１の温度、電流、電圧、又はバッテリ充電量（ＳＯＣ）である。また、電源ＥＣＵ２が行う管理には、バッテリセル４１の状態監視及び制御が含まれる。   The monitoring unit 3 detects the voltage of the battery cell 41, notifies the detection result to the power supply ECU 2 or the like, or executes equalization of the battery cell 41 based on an instruction from the power supply ECU 2. The power supply ECU 2 manages the overall state of the high voltage battery 4. The general state of the high voltage battery 4 is, for example, the temperature, current, voltage, or battery charge (SOC) of the high voltage battery 4 or each battery cell 41 in general. The management performed by the power supply ECU 2 includes state monitoring and control of the battery cell 41.

具体的には、監視ユニット３は、例えば、バッテリセル４１の電圧を検知し、検知結果をＣＡＮバス１を介して電源ＥＣＵ２に通知することができるものである。電源ＥＣＵ２は、高圧バッテリ４の検知結果である電圧値等に基づき、又は各バッテリセル４１の充電状態を算出する。監視ユニット３は、電源ＥＣＵ２の制御に従い、高圧バッテリ４を構成する複数のバッテリセル４１の均等化放電の実行を行う。   Specifically, the monitoring unit 3 can detect the voltage of the battery cell 41 and notify the detection result to the power supply ECU 2 via the CAN bus 1, for example. The power supply ECU 2 calculates the charge state of each battery cell 41 based on the voltage value that is the detection result of the high-voltage battery 4 or the like. The monitoring unit 3 performs equalization discharge of the plurality of battery cells 41 constituting the high voltage battery 4 according to the control of the power supply ECU 2.

ところで、高圧バッテリ４の充電状態を診断する際、バッテリセル４１の電圧の測定精度が保証されていることが好ましい。監視ユニット３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することにより、バッテリセル４１の電圧の測定精度を判定する診断装置１１を含む各種機能が実現される。診断装置１１は、バッテリセル４１の電圧測定誤差が、任意に設定した精度保証範囲にあるか否かを判定する判定手段の機能を備える。なお、監視ユニット３は、ＣＰＵの内部又は外部にレジスタを備え、レジスタを各種演算に使用する。   By the way, when diagnosing the state of charge of the high-voltage battery 4, it is preferable that the measurement accuracy of the voltage of the battery cell 41 is guaranteed. The monitoring unit 3 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and various functions including the diagnostic device 11 that determines the measurement accuracy of the voltage of the battery cell 41 are realized by the CPU executing a predetermined program. The diagnostic device 11 has a function of a determination unit that determines whether or not the voltage measurement error of the battery cell 41 is within an arbitrarily set accuracy guarantee range. The monitoring unit 3 includes a register inside or outside the CPU, and uses the register for various calculations.

次に、バッテリセル４１の電圧測定誤差の判断に２段階持たせる構成について説明する。図２は、第１実施形態に係る監視ユニット３の診断装置１１の精度保証範囲を説明する図である。図２に示すように、精度保証範囲は、予め設定された測定精度を満たす第１の許容範囲（正常１）と、予め設定された測定精度を満たす第２の許容範囲（正常２）とが設定される。   Next, a configuration in which the determination of the voltage measurement error of the battery cell 41 is given in two steps will be described. FIG. 2 is a diagram for explaining the accuracy guarantee range of the diagnostic device 11 of the monitoring unit 3 according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the accuracy guarantee range includes a first allowable range (normal 1) that satisfies a preset measurement accuracy and a second allowable range (normal 2) that satisfies a preset measurement accuracy. Is set.

第１の許容範囲（正常１）は、監視ユニット３出荷時の検査レベルを保証し得るものであり、例えば、監視ユニット３出荷時の検査レベルを保証し得る最大レベルの閾値が設定される。第２の許容範囲（正常２）は、完全な故障ではないが、監視ユニット３の経年劣化等に起因して変動する測定精度の範囲を特定する閾値が設定される。   The first permissible range (normal 1) can guarantee the inspection level at the time of shipment of the monitoring unit 3, and for example, a maximum level threshold value that can guarantee the inspection level at the time of shipment of the monitoring unit 3 is set. The second permissible range (normal 2) is not a complete failure, but a threshold value is set that specifies a range of measurement accuracy that varies due to aging of the monitoring unit 3 or the like.

よって、バッテリセル４１の電圧測定誤差が第１の許容範囲（正常１）にある場合、バッテリセル４１の電圧測定誤差は最も小さい状態である。また、バッテリセル４１の電圧測定誤差が第２の許容範囲（正常２）にある場合、バッテリセル４１の電圧測定誤差は大きいが、監視ユニット３の電圧測定機能は有効な状態である。また、バッテリセル４１の電圧測定誤差が第１の許容範囲（正常１）及び第２の許容範囲（正常２）以外である場合、バッテリセル４１の電圧測定の機能を保証できない状態であり、高圧バッテリ４の使用を中止することが好ましい。   Therefore, when the voltage measurement error of the battery cell 41 is in the first allowable range (normal 1), the voltage measurement error of the battery cell 41 is the smallest. When the voltage measurement error of the battery cell 41 is in the second allowable range (normal 2), the voltage measurement error of the battery cell 41 is large, but the voltage measurement function of the monitoring unit 3 is in an effective state. Further, when the voltage measurement error of the battery cell 41 is outside the first allowable range (normal 1) and the second allowable range (normal 2), the voltage measurement function of the battery cell 41 cannot be guaranteed, and the high voltage It is preferable to stop using the battery 4.

次に、従来例と比較する。図３は、第１実施形態に係る判定例を示す図である。図４は、第１実施形態に係るバッテリ充電量（ＳＯＣ）の使用範囲の一例を示す図である。図１２は、従来の判定例を示す図である。図１３は、従来のバッテリ充電量（ＳＯＣ）の使用範囲の一例を示す図である。図１２に示すように、従来においては、電圧測定誤差が判定閾値を超えると判定される場合、走行不能としている。また、図１３に示すように、従来においては、高圧バッテリ４の性能上、高圧バッテリ４の使用できる範囲は、バッテリ充電量（ＳＯＣ）の範囲のうち、例えば、１０％〜９０％である。しかし、電圧測定誤差を加味し、マージンをもたせると、実際には、バッテリ充電量（ＳＯＣ）の範囲のうち、例えば、１５％〜８５％の範囲でしか使わないようにしている。   Next, it will be compared with a conventional example. FIG. 3 is a diagram illustrating a determination example according to the first embodiment. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a usage range of the battery charge amount (SOC) according to the first embodiment. FIG. 12 is a diagram illustrating a conventional determination example. FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a usage range of a conventional battery charge amount (SOC). As shown in FIG. 12, in the related art, when it is determined that the voltage measurement error exceeds the determination threshold value, the vehicle is not allowed to travel. As shown in FIG. 13, conventionally, due to the performance of the high voltage battery 4, the usable range of the high voltage battery 4 is, for example, 10% to 90% in the range of the battery charge amount (SOC). However, if a voltage measurement error is taken into account and a margin is provided, the battery charge amount (SOC) is actually used only within a range of 15% to 85%, for example.

そこで、判定閾値を２つもたせることにより、高圧バッテリ４が例えばＥＶ車に搭載されるものであれば、図３に示すように、従来においては走行不能としている範囲であっても、機能を限定して走行可能となる。また、図４に示すように、例えば、図２の正常１の状態でのマージンを１２％及び８８％に設定し、図２の正常２の状態でのマージンを１５％及び８５％に設定することで、電圧測定誤差が小さい状態（正常１）でバッテリ充電量（ＳＯＣ）の使用範囲が広がり、結果として、車両の走行距離を延ばすことにつながる。したがって、車両の走行継続可能距離を延長させることができる。   Therefore, by providing two determination thresholds, as long as the high voltage battery 4 is mounted on an EV vehicle, for example, as shown in FIG. And can run. Also, as shown in FIG. 4, for example, the margin in the normal 1 state in FIG. 2 is set to 12% and 88%, and the margin in the normal 2 state in FIG. 2 is set to 15% and 85%. As a result, the usage range of the battery charge (SOC) is expanded in a state where the voltage measurement error is small (normal 1), and as a result, the travel distance of the vehicle is extended. Therefore, the distance in which the vehicle can continue traveling can be extended.

次に、診断装置１１の制御例について説明する。図５は、第１実施形態に係るバッテリの診断に関する制御例を説明するフローチャートである。なお、監視ユニット処理は、例えば、診断装置１１により実行され、ＥＣＵ処理は、例えば、電源ＥＣＵ２により実行される。   Next, a control example of the diagnostic device 11 will be described. FIG. 5 is a flowchart for explaining a control example related to battery diagnosis according to the first embodiment. The monitoring unit process is executed by, for example, the diagnostic device 11, and the ECU process is executed by, for example, the power supply ECU 2.

まず、監視ユニット処理について説明する。ステップＳ１１において、図６を用いて後述する診断処理が実行され、ステップＳ１２において、診断結果が電源ＥＣＵ２に送信される。次に、ＥＣＵ処理について説明する。ステップＳ２１において、図７を用いて後述するバッテリ制御処理が実行される。   First, the monitoring unit process will be described. In step S11, a diagnostic process which will be described later with reference to FIG. 6 is executed. In step S12, the diagnostic result is transmitted to the power supply ECU 2. Next, the ECU process will be described. In step S21, a battery control process described later with reference to FIG. 7 is executed.

図６は、第１実施形態に係る診断処理を説明するフローチャートである。ステップＳ３１において、フラグが初期化され、ステップＳ３２において、バッテリセル４１の電圧の測定誤差が第１の許容範囲（正常１）にあるか否かが判定される。バッテリセル４１の電圧の測定誤差が第１の許容範囲（正常１）にある場合、ステップＳ３４に進み、フラグが１に設定される。バッテリセル４１の電圧の測定誤差が第１の許容範囲（正常１）にない場合、ステップＳ３３に進む。ステップＳ３３において、バッテリセル４１の電圧の測定誤差が第２の許容範囲（正常２）にあるか否かが判定される。バッテリセル４１の電圧の測定誤差が第２の許容範囲（正常２）にある場合、ステップＳ３５に進み、フラグが２に設定される。一方、バッテリセル４１の電圧の測定誤差が第２の許容範囲（正常２）にない場合、ステップＳ３６に進み、フラグが３に設定される。   FIG. 6 is a flowchart for explaining the diagnostic processing according to the first embodiment. In step S31, the flag is initialized, and in step S32, it is determined whether or not the voltage measurement error of the battery cell 41 is within the first allowable range (normal 1). When the measurement error of the voltage of the battery cell 41 is within the first allowable range (normal 1), the process proceeds to step S34 and the flag is set to 1. When the measurement error of the voltage of the battery cell 41 is not within the first allowable range (normal 1), the process proceeds to step S33. In step S33, it is determined whether or not the voltage measurement error of the battery cell 41 is within the second allowable range (normal 2). When the measurement error of the voltage of the battery cell 41 is within the second allowable range (normal 2), the process proceeds to step S35 and the flag is set to 2. On the other hand, when the measurement error of the voltage of the battery cell 41 is not within the second allowable range (normal 2), the process proceeds to step S36 and the flag is set to 3.

図７は、第１実施形態に係るバッテリ制御処理を説明するフローチャートである。ステップＳ５１において、フラグの設定値が判定される。フラグの設定値が１である場合、ステップＳ５２に進み、通常通り高圧バッテリ４が制御される。フラグの設定値が２である場合、ステップＳ５３に進み、電圧測定誤差が考慮されて高圧バッテリ４が制御される。フラグの設定値が３である場合、ステップＳ５４に進み、高圧バッテリ４の使用が中止される。   FIG. 7 is a flowchart illustrating battery control processing according to the first embodiment. In step S51, the set value of the flag is determined. When the set value of the flag is 1, the process proceeds to step S52, and the high voltage battery 4 is controlled as usual. When the set value of the flag is 2, the process proceeds to step S53, and the high voltage battery 4 is controlled in consideration of the voltage measurement error. When the set value of the flag is 3, the process proceeds to step S54 and the use of the high voltage battery 4 is stopped.

なお、上記フラグの設定値は一例であって、特にこれらに限定されるものではない。   The set value of the flag is an example, and is not particularly limited thereto.

次に、診断装置１１の機能についてそれぞれ視点を変えて具体的に図８〜１０を用いて説明する。図８は、第１実施形態に係る診断装置１１の構成例を示すブロック図である。図８に示すように、診断装置１１の機能として、電圧測定部２１、電圧測定診断部２２、基準電圧診断部２３、基準電圧生成部２４、比較部２５、通信部２６、及び絶縁部２７を含む機能が実現される。   Next, the functions of the diagnostic device 11 will be described specifically with reference to FIGS. FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration example of the diagnostic apparatus 11 according to the first embodiment. As shown in FIG. 8, as a function of the diagnostic device 11, a voltage measurement unit 21, a voltage measurement diagnosis unit 22, a reference voltage diagnosis unit 23, a reference voltage generation unit 24, a comparison unit 25, a communication unit 26, and an insulation unit 27 are provided. Including functions are realized.

電圧測定部２１は、バッテリセル４１を選択し、電圧を測定するものである。電圧測定診断部２２は、電圧測定部２１を診断するものである。基準電圧診断部２３は、後述する第１の基準電圧Ｖｒ１等を診断するものである。基準電圧生成部２４は、後述する第１の基準電圧Ｖｒ１等を生成するものである。比較部２５は、電圧測定部２１の測定結果を比較するものである。通信部２６は、比較部２５の比較結果を通信するものである。絶縁部２７は、通信部２６が通信する際、外部と電気的に絶縁させるものである。   The voltage measuring unit 21 selects the battery cell 41 and measures the voltage. The voltage measurement diagnostic unit 22 diagnoses the voltage measurement unit 21. The reference voltage diagnosis unit 23 diagnoses a first reference voltage Vr1 described later. The reference voltage generation unit 24 generates a first reference voltage Vr1 and the like which will be described later. The comparison unit 25 compares the measurement results of the voltage measurement unit 21. The communication unit 26 communicates the comparison result of the comparison unit 25. The insulating unit 27 is electrically insulated from the outside when the communication unit 26 communicates.

図９は、第１実施形態に係る電圧測定機能を具体的に示すブロック図である。電圧測定部２１は、マルチプレクサ２１１、バッファアンプ２１２、レベルシフト回路２１３、ＡＤコンバータ２１４、結果格納レジスタ２１５、及びレジスタチェック回路２１６を含む機能が実現される。マルチプレクサ２１１は、複数のバッテリセル４１のうち、該当するバッテリセル４１に接続されたチャネルを選択する。バッファアンプ２１２は、インピーダンスを調整し、マルチプレクサ２１１側と、レベルシフト回路２１３以降の回路との間の干渉を防ぐ。レベルシフト回路２１３は、バッファアンプ２１２を介して入力されるマルチプレクサ２１１からの出力である電圧信号をレベルシフトする。ＡＤコンバータ２１４は、基準電圧生成部２４から供給される基準電圧に基づいて、レベルシフト回路２１３から供給されるレベルシフトされた電圧信号をデジタル化するものである。結果格納レジスタ２１５は、ＡＤコンバータ２１４の出力を格納し、比較部２５に出力するものである。レジスタチェック回路２１６は、結果格納レジスタ２１５を診断するものである。   FIG. 9 is a block diagram specifically illustrating the voltage measurement function according to the first embodiment. The voltage measurement unit 21 implements a function including a multiplexer 211, a buffer amplifier 212, a level shift circuit 213, an AD converter 214, a result storage register 215, and a register check circuit 216. The multiplexer 211 selects a channel connected to the corresponding battery cell 41 among the plurality of battery cells 41. The buffer amplifier 212 adjusts the impedance and prevents interference between the multiplexer 211 side and the circuits after the level shift circuit 213. The level shift circuit 213 shifts the level of the voltage signal that is output from the multiplexer 211 that is input via the buffer amplifier 212. The AD converter 214 digitizes the level-shifted voltage signal supplied from the level shift circuit 213 based on the reference voltage supplied from the reference voltage generator 24. The result storage register 215 stores the output of the AD converter 214 and outputs it to the comparison unit 25. The register check circuit 216 diagnoses the result storage register 215.

図１０は、第１実施形態に係る基準電圧を生成する機能を具体的に示すブロック図である。レギュレータ５１は、上位のバッテリセル４１の電圧を降圧するものであり、例えば、５Ｖに降圧し、第１の基準電圧生成部５２及び第２の基準電圧生成部５３のそれぞれに出力する。第１の基準電圧生成部５２及び第２の基準電圧生成部５３のそれぞれは、例えば、バンドギャップリファレンス回路から構成され、温度等のような外部による影響を相殺することにより外部による影響を受けることなく安定した定電圧として、第１の基準電圧Ｖｒ１及び第２の基準電圧Ｖｒ２をそれぞれ出力する。   FIG. 10 is a block diagram specifically illustrating the function of generating the reference voltage according to the first embodiment. The regulator 51 steps down the voltage of the upper battery cell 41, for example, steps down to 5 V and outputs it to each of the first reference voltage generation unit 52 and the second reference voltage generation unit 53. Each of the first reference voltage generation unit 52 and the second reference voltage generation unit 53 is composed of, for example, a band gap reference circuit, and is influenced by the outside by offsetting the influence of the outside such as temperature. The first reference voltage Vr1 and the second reference voltage Vr2 are output as stable constant voltages.

具体的には、第１の基準電圧生成部５２は、第１の基準電圧Ｖｒ１を出力する。第２の基準電圧生成部５３は、第２の基準電圧Ｖｒ２を出力する。なお、第１の基準電圧Ｖｒ１は、ＡＤコンバータ５５がアナログデータをデジタルデータに変換する際の基準となるものである。また、第２の基準電圧Ｖｒ２は、第１の基準電圧Ｖｒ１の精度を求めるための参照用の電圧となるものである。   Specifically, the first reference voltage generation unit 52 outputs the first reference voltage Vr1. The second reference voltage generation unit 53 outputs the second reference voltage Vr2. The first reference voltage Vr1 is a reference when the AD converter 55 converts analog data into digital data. The second reference voltage Vr2 is a reference voltage for obtaining the accuracy of the first reference voltage Vr1.

第１の基準電圧Ｖｒ１及び第２の基準電圧Ｖｒ２のそれぞれは、プリアンプ５４を介してＡＤコンバータ５５に入力され、ＡＤコンバータ５５からデジタル値として出力される。第１の基準電圧Ｖｒ１及び第２の基準電圧Ｖｒ２のそれぞれのデジタル値は、上記で説明した第１の許容範囲（正常１）及び第２の許容範囲（正常２）のように２段階以上の閾値診断が実行されることにより、精度保証範囲にあるか否かが判定される。これにより、バッテリセル４１の電圧測定誤差が精度保証範囲にあるか否かが判定される。   Each of the first reference voltage Vr1 and the second reference voltage Vr2 is input to the AD converter 55 via the preamplifier 54, and is output from the AD converter 55 as a digital value. Each of the digital values of the first reference voltage Vr1 and the second reference voltage Vr2 has two or more stages as in the first allowable range (normal 1) and the second allowable range (normal 2) described above. By performing the threshold diagnosis, it is determined whether or not the accuracy is within a guaranteed range. Thereby, it is determined whether or not the voltage measurement error of the battery cell 41 is within the accuracy guarantee range.

具体的には、第１の基準電圧Ｖｒ１のデジタル値が、第１の許容範囲（正常１）に属する場合、バッテリセル４１の電圧測定誤差は正常状態と判定される。第１の基準電圧Ｖｒ１のデジタル値が、第２の許容範囲（正常２）に属する場合、完全な故障ではないが、経年劣化等により電圧測定精度が悪化している状態であると判定される。第１の基準電圧Ｖｒ１のデジタル値が、第１の許容範囲（正常１）及び第２の許容範囲（正常２）の何れにも属さない場合、バッテリセル４１の電圧測定誤差は異常状態と判定される。   Specifically, when the digital value of the first reference voltage Vr1 belongs to the first allowable range (normal 1), the voltage measurement error of the battery cell 41 is determined to be normal. If the digital value of the first reference voltage Vr1 belongs to the second allowable range (normal 2), it is determined that the voltage measurement accuracy is deteriorated due to aging degradation or the like, although it is not a complete failure. . When the digital value of the first reference voltage Vr1 does not belong to either the first allowable range (normal 1) or the second allowable range (normal 2), the voltage measurement error of the battery cell 41 is determined to be an abnormal state. Is done.

なお、プリアンプ５４は、バッファアンプ２１２と同様の機能が実現される。また、プリアンプ５４と、ＡＤコンバータ５５との間には、レベルシフト回路２１３の機能に相当するものの図示が省略されている。   The preamplifier 54 achieves the same function as the buffer amplifier 212. Further, between the preamplifier 54 and the AD converter 55, the illustration corresponding to the function of the level shift circuit 213 is omitted.

以上の説明から、本実施形態において、バッテリセル４１の電圧の測定結果に対応するアナログデータをデジタルデータに変換させるＡＤコンバータ２１４の第１の基準電圧Ｖｒ１及び第２の基準電圧Ｖｒ２が精度保証範囲にあるか否かに基づいて、バッテリセル４１の電圧測定誤差が、少なくとも２段階以上の判定閾値を含む精度保証範囲にあるか否かを判定することにより、バッテリセル４１の電圧測定誤差を多段階の判定閾値で判定できるので、バッテリセル４１の制御の効率化及びバッテリセル４１の長寿命化を図ることができる。   From the above description, in the present embodiment, the first reference voltage Vr1 and the second reference voltage Vr2 of the AD converter 214 that converts analog data corresponding to the measurement result of the voltage of the battery cell 41 into digital data are within the accuracy guarantee range. On the basis of whether or not the voltage measurement error of the battery cell 41 is within an accuracy guarantee range including at least two determination thresholds or more, thereby increasing the voltage measurement error of the battery cell 41. Since the determination can be made with the step determination threshold, the control of the battery cell 41 can be made more efficient and the life of the battery cell 41 can be extended.

第２実施形態．
第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成及び機能については同一の符号を付記し、その説明については省略する。第２実施形態においては、バッテリセル４１の電圧測定の経路を２系統設け、第１の系統の測定結果と、第２の系統の測定結果とが、上記と同様に、少なくとも２段階以上の閾値を含む精度保証範囲にあるか否かが判定される。 Second embodiment.
In the second embodiment, the same configurations and functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In the second embodiment, two voltage measurement paths for the battery cell 41 are provided, and the measurement result of the first system and the measurement result of the second system are threshold values of at least two steps as described above. It is determined whether or not it is within an accuracy guarantee range including

図１１は、第２実施形態に係る電圧測定機能を具体的に示すブロック図である。第１の系統は、第１マルチプレクサ２１１ａ、第１バッファアンプ２１２ａ、第１レベルシフト回路２１３ａ、第１ＡＤコンバータ２１４ａ、第１結果格納レジスタ２１５ａ、及び第１レジスタチェック回路２１６ａを含む。第２の系統は、第２マルチプレクサ２１１ｂ、第２バッファアンプ２１２ｂ、第２レベルシフト回路２１３ｂ、第２ＡＤコンバータ２１４ｂ、第２結果格納レジスタ２１５ｂ、及び第２レジスタチェック回路２１６ｂを含む。   FIG. 11 is a block diagram specifically illustrating a voltage measurement function according to the second embodiment. The first system includes a first multiplexer 211a, a first buffer amplifier 212a, a first level shift circuit 213a, a first AD converter 214a, a first result storage register 215a, and a first register check circuit 216a. The second system includes a second multiplexer 211b, a second buffer amplifier 212b, a second level shift circuit 213b, a second AD converter 214b, a second result storage register 215b, and a second register check circuit 216b.

なお、第１マルチプレクサ２１１ａ及び第２マルチプレクサ２１１ｂのそれぞれは、マルチプレクサ２１１と同様の機能が実現されるものであり、何れかを特に区別しない場合、マルチプレクサ２１１と称する。また、第１バッファアンプ２１２ａ及び第２バッファアンプ２１２ｂのそれぞれは、バッファアンプ２１２と同様の機能が実現されるものであり、何れかを特に区別しない場合、バッファアンプ２１２と称する。また、第１レベルシフト回路２１３ａ及び第２レベルシフト回路２１３ｂのそれぞれは、レベルシフト回路２１３と同様の機能が実現されるものであり、何れかを特に区別しない場合、レベルシフト回路２１３と称する。また、第１ＡＤコンバータ２１４ａ及び第２ＡＤコンバータ２１４ｂのそれぞれは、ＡＤコンバータ２１４と同様の機能が実現されるものであり、何れかを特に区別しない場合、ＡＤコンバータ２１４と称する。第１結果格納レジスタ２１５ａ及び第２結果格納レジスタ２１５ｂのそれぞれは、結果格納レジスタ２１５と同様の機能が実現されるものであり、何れかを特に区別しない場合、結果格納レジスタ２１５と称する。第１レジスタチェック回路２１６ａ及び第２レジスタチェック回路２１６ｂのそれぞれは、レジスタチェック回路２１６と同様の機能が実現されるものであり、何れかを特に区別しない場合、レジスタチェック回路２１６と称する。   Each of the first multiplexer 211a and the second multiplexer 211b realizes the same function as that of the multiplexer 211, and will be referred to as a multiplexer 211 when no distinction is made between them. Each of the first buffer amplifier 212a and the second buffer amplifier 212b implements the same function as the buffer amplifier 212, and will be referred to as a buffer amplifier 212 unless any particular distinction is made. Further, each of the first level shift circuit 213a and the second level shift circuit 213b realizes the same function as the level shift circuit 213, and is referred to as a level shift circuit 213 unless any particular distinction is made. Further, each of the first AD converter 214a and the second AD converter 214b realizes the same function as the AD converter 214, and is referred to as an AD converter 214 unless any particular distinction is made. Each of the first result storage register 215a and the second result storage register 215b implements the same function as the result storage register 215, and is referred to as the result storage register 215 unless any particular distinction is made. Each of the first register check circuit 216a and the second register check circuit 216b implements a function similar to that of the register check circuit 216, and is referred to as a register check circuit 216 unless any particular distinction is made.

具体的には、第１の系統の測定結果に対応する第１アナログデータが変換された第１デジタルデータと、第２の系統の測定結果に対応する第２アナログデータが変換された第２デジタルデータとを比較部２５により比較した差分値が、少なくとも２段階以上の閾値を含む精度保証範囲にあるか否かを判定することにより、各系統の測定結果であるバッテリセル４１の電圧測定誤差を多段階の閾値でそれぞれ判定できるので、バッテリセル４１の制御の効率化及びバッテリセル４１の長寿命化を図ることができる。   Specifically, the first digital data converted from the first analog data corresponding to the measurement result of the first system, and the second digital converted from the second analog data corresponding to the measurement result of the second system. By determining whether or not the difference value obtained by comparing the data with the comparison unit 25 is within an accuracy guarantee range including at least two or more thresholds, the voltage measurement error of the battery cell 41 as the measurement result of each system is reduced. Since each determination can be made with multi-stage thresholds, the control of the battery cell 41 can be made more efficient and the life of the battery cell 41 can be extended.

つまり、第１の系統の測定結果及び第２の系統の測定結果のそれぞれは、それぞれの回路が予めわかっており、入力値の変動範囲も予めわかっているため、それらの測定結果の変動範囲は予めわかっている。よって、第１の系統の測定結果及び第２の系統の測定結果がどれくらいの範囲に収まっているかが判定されることにより、経路全体として正常状態であるか異常状態であるかを判定することができ、さらに、正常状態のうち、上記第１の許容範囲（正常１）又は第２の許容範囲（正常２）の何れかに属するかを判定することにより、経路全体としての状態をより具体的に診断することができる。   In other words, each of the measurement results of the first system and the measurement result of the second system is known in advance for each circuit, and the fluctuation range of the input value is also known in advance. I know in advance. Therefore, by determining how much the measurement result of the first system and the measurement result of the second system fall within, it is possible to determine whether the entire path is in a normal state or an abnormal state. Further, by determining whether the normal state belongs to the first permissible range (normal 1) or the second permissible range (normal 2), the state of the entire route can be made more specific. Can be diagnosed.

以上の説明から、各系統の測定結果を含めてバッテリセル４１の電圧測定誤差が判定されることにより、システム全体としての誤差を多段階の判定閾値で判定できるので、特に顕著に、バッテリセル４１の制御の効率化及びバッテリセル４１の長寿命化を図ることができる。   From the above description, since the voltage measurement error of the battery cell 41 including the measurement result of each system is determined, the error of the entire system can be determined with a multi-stage determination threshold value. Thus, the efficiency of the control and the life of the battery cell 41 can be extended.

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。   As described above, the present invention has been described based on the embodiment, but the present invention is not limited to the above embodiment, and may be modified without departing from the gist of the present invention.

例えば、判定閾値が２つある場合について説明したが、これに限らない。例えば、判定閾値は３つ以上であってもよい。   For example, although the case where there are two determination thresholds has been described, the present invention is not limited to this. For example, the determination threshold value may be three or more.

また、第１の基準電圧Ｖｒ１及び第２の基準電圧Ｖｒ２について説明したが、これに限らず、これ以上の種類の基準電圧が利用されてもよい。   Further, although the first reference voltage Vr1 and the second reference voltage Vr2 have been described, the present invention is not limited to this, and other types of reference voltages may be used.

また、本明細書において、システムの用語は、複数の装置、手段等により構成される全体的な装置を意味するものである。   Further, in this specification, the term “system” means an overall apparatus constituted by a plurality of apparatuses, means, and the like.

また、電源ＥＣＵ２と、監視ユニット３とが一体的に構成された上で、診断装置１１の機能が実現されるものであってもよい。   Moreover, the power supply ECU 2 and the monitoring unit 3 may be configured integrally and the function of the diagnostic device 11 may be realized.

また、電源ＥＣＵ２が、診断装置１１の機能を含む監視ユニット３の機能を実現するものであってもよい。つまり、電源ＥＣＵ２が、診断装置１１の機能と、監視ユニット３の機能とを実現する構成であってもよい。   Further, the power supply ECU 2 may realize the function of the monitoring unit 3 including the function of the diagnostic device 11. That is, the power supply ECU 2 may be configured to realize the function of the diagnostic device 11 and the function of the monitoring unit 3.

１ ：ＣＡＮバス
２ ：電源ＥＣＵ
３ ：監視ユニット
４ ：高圧バッテリ
４１ ：バッテリセル
５ ：リレー
１１ ：診断装置
２１，２１ａ，２１ｂ ：電圧測定部
２２ ：電圧測定診断部
２３ ：基準電圧診断部
２４ ：基準電圧生成部
２５ ：比較部
２６ ：通信部
２７ ：絶縁部
２１１ ：マルチプレクサ
２１１ａ ：第１マルチプレクサ
２１１ｂ ：第２マルチプレクサ
２１２ ：バッファアンプ
２１２ａ ：第１バッファアンプ
２１２ｂ ：第２バッファアンプ
２１３ ：レベルシフト回路
２１３ａ ：第１レベルシフト回路
２１３ｂ ：第２レベルシフト回路
２１４ ：ＡＤコンバータ
２１４ａ ：第１ＡＤコンバータ
２１４ｂ ：第２ＡＤコンバータ
２１５ ：結果格納レジスタ
２１５ａ ：第１結果格納レジスタ
２１５ｂ ：第２結果格納レジスタ
２１６ ：レジスタチェック回路
２１６ａ ：第１レジスタチェック回路
２１６ｂ ：第２レジスタチェック回路
５１ ：レギュレータ
５２ ：第１の基準電圧生成部
５３ ：第２の基準電圧生成部
５４ ：プリアンプ
５５ ：ＡＤコンバータ 1: CAN bus 2: Power supply ECU
3: Monitoring unit 4: High voltage battery 41: Battery cell 5: Relay 11: Diagnostic devices 21, 21a, 21b: Voltage measurement unit 22: Voltage measurement diagnosis unit 23: Reference voltage diagnosis unit 24: Reference voltage generation unit 25: Comparison unit 26: communication unit 27: insulation unit 211: multiplexer 211a: first multiplexer 211b: second multiplexer 212: buffer amplifier 212a: first buffer amplifier 212b: second buffer amplifier 213: level shift circuit 213a: first level shift circuit 213b : Second level shift circuit 214: AD converter 214a: first AD converter 214b: second AD converter 215: result storage register 215a: first result storage register 215b: second result storage register 216: register check circuit 216a: first Register check circuit 216b: second register check circuit 51: Regulator 52: a first reference voltage generating unit 53: second reference voltage generator 54: preamplifier 55: AD converter

Claims (3)

車両に搭載されるバッテリセルの電圧を監視する監視ユニットに含まれる診断装置であって、
前記バッテリセルの電圧測定誤差が、任意に設定した精度保証範囲にあるか否かを判定する判定手段
を備え、
前記精度保証範囲は、
少なくとも、予め設定された測定精度を満たす第１の許容範囲と、予め設定された測定精度を満たす第２の許容範囲とが設定される、
ことを特徴とする診断装置。 A diagnostic device included in a monitoring unit that monitors a voltage of a battery cell mounted on a vehicle,
Determination means for determining whether or not the voltage measurement error of the battery cell is in an arbitrarily set accuracy guarantee range;
The accuracy guarantee range is:
At least a first tolerance range that satisfies a preset measurement accuracy and a second tolerance range that satisfies a preset measurement accuracy are set.
A diagnostic apparatus characterized by that. 前記判定手段は、
前記バッテリセルの電圧の測定結果に対応するアナログデータをデジタルデータに変換させるＡＤコンバータの基準電圧が前記精度保証範囲にあるか否かに基づいて、前記電圧測定誤差が前記精度保証範囲にあるか否かを判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の診断装置。 The determination means includes
Whether the voltage measurement error is in the accuracy guarantee range based on whether or not a reference voltage of an AD converter that converts analog data corresponding to the measurement result of the voltage of the battery cell into digital data is in the accuracy guarantee range. Determine whether or not
The diagnostic apparatus according to claim 1. 第１マルチプレクサと、第１バッファアンプと、第１レベルシフト回路と、基準電圧に基づきアナログデータをデジタルデータに変換する第１ＡＤコンバータとを有し、前記バッテリセルのうち前記第１マルチプレクサで選択されたものの電圧を測定する第１の系統と、
第２マルチプレクサと、第２バッファアンプと、第２レベルシフト回路と、前記基準電圧に基づきアナログデータをデジタルデータに変換する第２ＡＤコンバータとを有し、前記バッテリセルのうち前記第２マルチプレクサで選択されたものの電圧を測定する第２の系統と、
前記第１の系統による測定結果と、前記第２の系統による測定結果とを比較する比較部と、
をさらに備え、
前記判定手段は、
前記第１の系統の測定結果に対応する第１アナログデータが変換された第１デジタルデータと、前記第２の系統の測定結果に対応する第２アナログデータが変換された第２デジタルデータとを前記比較部により比較した差分値が、前記精度保証範囲にあるか否かに基づいて、前記電圧測定誤差が前記精度保証範囲にあるか否かを判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の診断装置。 A first multiplexer; a first buffer amplifier; a first level shift circuit; and a first AD converter that converts analog data into digital data based on a reference voltage, and is selected by the first multiplexer among the battery cells. A first system for measuring the voltage of the stack,
A second multiplexer, a second buffer amplifier, a second level shift circuit, and a second AD converter that converts analog data into digital data based on the reference voltage, and is selected by the second multiplexer among the battery cells A second system for measuring the voltage of the
A comparison unit that compares the measurement result of the first system and the measurement result of the second system;
Further comprising
The determination means includes
First digital data converted from the first analog data corresponding to the measurement result of the first system, and second digital data converted from the second analog data corresponding to the measurement result of the second system Determining whether the voltage measurement error is in the accuracy guarantee range based on whether the difference value compared by the comparison unit is in the accuracy guarantee range;
The diagnostic apparatus according to claim 1.
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