JP3760831B2

JP3760831B2 - 組電池の電圧検出装置

Info

Publication number: JP3760831B2
Application number: JP2001318224A
Authority: JP
Inventors: 智永杉本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-10-16
Filing date: 2001-10-16
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2021-10-16
Also published as: JP2003134675A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、組電池の電圧検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電気自動車の駆動用電池には、複数の単位電池（以下ではセルと呼ぶ）から成る組電池が用いられる。組電池の各セルはモジュールと呼ばれる所定数のセルごとに区分（ひとまとめをモジュール電池と呼ぶ）され、各モジュール電池ごとに設けられたセルコントローラによってモジュール電池を構成するセルが管理される。各セルコントローラは、バッテリーコントローラによって管理される。バッテリーコントローラは、各セルコントローラとの間でデータを送受信して各セルコントローラを制御し、組電池全体を管理する。バッテリーコントローラは、各セルコントローラから送信されるセル電圧データに基づいて各モジュール電池を構成するセルに対して充放電制御を行う。
【０００３】
ここで、各セルの電圧を検出する回路が設けられるとともに、この検出回路自身の故障診断を行う技術が知られている。図７は、モジュール電池を構成する各セルの電圧を検出する従来の電圧検出回路のブロック図である。図７において、モジュール電池とセルコントローラとが接続されている。モジュール電池は、８つのセルＣ１〜Ｃ８によって構成されている。セルコントローラには、セルＣ１〜Ｃ８のそれぞれの端子間に２つの差動増幅器Ａ１とＤ１，Ａ２とＤ２，…，Ａ８とＤ８が設けられており、各セルの電圧がそれぞれ２つの差動増幅器によって検出される。たとえば、セルＣ１の電圧値Ｖｃ１は、差動増幅器Ａ１とＤ１とで検出される。セルコントローラのＣＰＵは、差動増幅器Ａ１による検出電圧Ｖａ１と差動増幅器Ｄ１による検出電圧Ｖｄ１とによってセルＣ１の充電状態をチェックする。容量調整回路Ｅ１〜Ｅ８は、セルＣ１〜Ｃ８の充電状態にばらつきが生じている場合に該当するセルを放電することで、所定の状態(たとえば平均電圧)として充電状態のばらつきを抑制する回路である。セルコントローラのＣＰＵは、検出電圧Ｖａ１およびＶｄ１によってセルＣ１の充電状態のばらつきを判断すると、容量調整回路Ｅ１を介してセルＣ１を放電させる。このような電圧検出回路において、セルコントローラのＣＰＵは、２つの差動増幅器によって検出される電圧値の差が所定値Ｖｎｇ以上の場合に、差動増幅器Ａ１およびＤ１のいずれかに故障が生じたと判断する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電圧検出回路では、モジュール電池を構成する各セルごとに２つの差動増幅器を備えていたので、回路が複雑になりコストが上昇する要因になっていた。
【０００５】
本発明の目的は、セル(単位電池)の電圧検出と電圧検出回路自身の故障診断とを行う組電池の電圧検出装置を低コストで提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の単位電池で構成される組電池の電圧検出装置に関し、単位電池ごとの電池電圧を検出する単位電圧検出回路と、複数の単位電池による総電圧を検出する総電圧検出回路と、電池の充電状態−電圧の関係を示す情報を記憶する記憶回路と、総電圧検出回路で検出された総電圧と記憶回路に記憶されている情報とに基づいて単位電池の充電状態を検出する充電状態検出回路とを有し、単位電圧検出回路で検出された単位電池の電圧と総電圧を単位電池当たりに換算した電圧との差の絶対値を、記憶回路に記憶されている充電状態に応じて許容される電圧上下限値の幅と比較し、この比較結果に応じて単位電圧検出回路および単位電池それぞれの異常有無を診断するようにしたものである。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、単位電池ごとに２つの単位電圧検出回路が設けられる従来技術より部品数を削減しつつ、単位電圧検出回路および単位電池それぞれの異常有無を診断できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施の形態による車両用組電池の全体構成図である。図１において、組電池は４０個のセルＣ１〜Ｃ４０が直列に接続されたものであり、セルＣ１〜Ｃ４０は８個ずつまとめられて５つのモジュール電池Ｍ１〜Ｍ５を構成している。なお、組電池および各モジュール電池を構成するセルの数は本説明による数量に限定されるものではない。５つのモジュール電池Ｍ１〜Ｍ５には、それぞれセルコントローラＣ／Ｃ１、Ｃ／Ｃ２、…、Ｃ／Ｃ５が接続されている。５つのセルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５は、それぞれＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを有し、各モジュール電池ごとにモジュール電池Ｍｎを構成する８個のセルを管理する。ここで、ｎは１〜５の整数である。
【０００９】
セルコントローラＣ／Ｃｎは、後述する電圧検出回路を有し、
１．セル電圧検出時に各モジュール電池Ｍｎ内の８個のセルの電圧を個別に検出するとともに、
２．各モジュール電池Ｍｎの総電圧を検出する。
総電圧は、モジュール電池Ｍｎを構成する８個のセルを直列にして検出されるモジュール電池Ｍｎごとの電圧である。セルコントローラＣ／Ｃｎはさらに、各モジュール電池Ｍｎを構成する８個のセルのそれぞれを容量調整するための信号を出力する。セルの容量調整については後述する。セルコントローラＣ／Ｃｎの電力は、それぞれ各モジュール電池Ｍｎから供給される。
【００１０】
５つのセルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５は、バッテリコントローラＢ／Ｃによって管理される。バッテリコントローラＢ／Ｃは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび不図示の通信インターフェイス回路を備えている。通信インターフェイス回路は、シリアル通信により各セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５と通信を行う。バッテリコントローラＢ／Ｃは、このシリアル通信を用いて各セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５を制御する一方、各セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５から電池情報と診断情報とを受信する。
【００１１】
電池情報は、セル電圧検出時に各セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５の電圧検出回路によって検出される各モジュール電池Ｍｎ内のセルの電圧値である。バッテリーコントローラＢ／Ｃで受信された電池情報は、バッテリコントローラＢ／Ｃ内のＲＡＭに記憶され、セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５の制御に利用されたり、不図示の容量計の容量表示等に利用される。セルの電圧値が所定の電圧範囲より高いと過充電であり、セルの電圧値が所定の電圧範囲より低いと過放電である。このように、セルの電圧値から充電状態がわかる。
【００１２】
診断情報は、セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５において電圧検出回路に異常が検出された場合の異常データである。バッテリーコントローラＢ／Ｃで受信された診断情報は、バッテリコントローラＢ／Ｃ内のＲＡＭに記憶され、バッテリコントローラＢ／Ｃにおける故障診断に利用される。
【００１３】
バッテリコントローラＢ／Ｃは、５つのセルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５のそれぞれに対し、各モジュール電池Ｍｎを構成する各セルの容量調整を指示する信号を出力する。バッテリコントローラＢ／Ｃはさらに、不図示の容量計の容量表示を行うための電池容量や電池劣化状態の演算を行うとともに、演算された電池容量や電池劣化状態等の信号を、車両を制御する不図示のコントローラ等に出力する。また、バッテリコントローラＢ／Ｃは、セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５のいずれかから異常データを受信すると、インジケータＩＤに異常発生を表示させる。バッテリコントローラＢ／Ｃの電力は、補助電池Ｂから供給される。
【００１４】
セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５は、バッテリコントローラＢ／Ｃからオン信号が送信されることにより電源オンし、オフ信号が送信されることにより電源オフする。バッテリコントローラＢ／Ｃは、車両のスイッチおよび組電池の充電のオン・オフに連動してオン／オフされる。
【００１５】
図２は、セルコントローラＣ／Ｃ１内の回路ブロック図である。ここではセルコントローラＣ／Ｃ１を例に上げて説明するが、他のセルコントローラＣ／Ｃ２〜Ｃ／Ｃ５もセルコントローラＣ／Ｃ１と同様である。図２において、モジュール電池Ｍ１とセルコントローラＣ／Ｃ１とが接続されている。モジュール電池Ｍ１は、８つのセルＣ１〜Ｃ８が直列に接続されて構成されている。セルコントローラＣ／Ｃ１は、中央演算処理回路(以下、マイコン)ＣＰＵと、８つの差動増幅部Ｄ１〜Ｄ８と、８つの容量調整回路Ｅ１〜Ｅ８と、総電圧検出回路１０２とを有する。容量調整回路Ｅ１〜Ｅ８には、それぞれ容量調整回路スイッチＳＷｂ１〜ＳＷｂ８と、抵抗器Ｒ１〜Ｒ８とが設けられている。
【００１６】
８つの差動増幅部Ｄ１〜Ｄ８は、セル電圧検出時に、それぞれセルＣ１〜Ｃ８の端子電圧Ｖｃ１〜Ｖｃ８を個別に検出し、検出電圧Ｖｄ１〜Ｖｄ８を出力する。総電圧検出回路１０２は、セル電圧検出時に、モジュール電池Ｍ１の総電圧を検出し、検出電圧Ｖｎを出力する。マイコンＣＰＵには不図示のＡ／Ｄ変換回路が内蔵されており、差動増幅部Ｄ１〜Ｄ８および総電圧検出回路１０２から出力される検出電圧Ｖｄ１〜Ｖｄ８およびＶｎを、それぞれデジタル値に変換する。マイコンＣＰＵは、デジタル変換した電圧データに基づいて、セルＣ１〜Ｃ８の管理と電圧検出回路の故障診断とを行う。ここで、電圧検出回路は、差動増幅部Ｄ１〜Ｄ８と総電圧検出回路１０２とを含む。マイコンＣＰＵには通信インターフェイス回路も内蔵されている。マイコンＣＰＵは、セルＣ１〜Ｃ８の電池情報と差動増幅部Ｄ１〜Ｄ８および総電圧検出回路１０２の診断情報とをシリアル通信によりバッテリコントローラＢ／Ｃに送信する。送信端子がＴｘ、受信端子がＲｘである。
【００１７】
容量調整回路Ｅ１〜Ｅ８はセルＣ１〜Ｃ８を放電させる。容量調整回路スイッチＳＷｂ１〜ＳＷｂ８は、マイコンＣＰＵから送られるオン信号によってオンされ、オフ信号によってオフされる。容量調整回路スイッチＳＷｂ１〜ＳＷｂ８がオンされると、対応する抵抗器Ｒ１〜Ｒ８を介してセルＣ１〜Ｃ８が放電される。マイコンＣＰＵは、上述した電圧検出データからセルの容量のばらつき(詳しくはＣ１〜Ｃ８のセル電圧平均値より高い電圧を示す)を判断したセルに対し、このセルに対応する容量調整回路スイッチをオンして放電させる。
【００１８】
バッテリコントローラＢ／Ｃは、以上説明したようにシリアル通信で送信される情報に基づいて、セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５の制御を行う。車両の走行中や電池の充電中に行われる通常の制御では、セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５からバッテリコントローラＢ／Ｃへ送られる電圧情報に基づいて、モジュール電池Ｍｎを構成する各セルの充放電制御を行う。セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５からバッテリコントローラＢ／Ｃへ異常データが送られると、インジケータＩＤに警告表示等を行わせて運転者に異常を報知するとともに、フェイルセーフ動作（入出力制限等）を行う。
【００１９】
上記のセルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５で行われる処理について説明する。図３は、セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５のマイコンＣＰＵで実行される処理の流れを説明するフローチャートである。図３による処理は、バッテリコントローラＢ／Ｃから送信されるオン信号によってセルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５が電源オンされている間、繰り返し行われる。ここでは１つのセルコントローラＣ／Ｃ１のマイコンＣＰＵの処理について説明するが、他のセルコントローラについても同様である。
【００２０】
図３のステップＳ１０において、マイコンＣＰＵは、バッテリコントローラＢ／Ｃから送信される電圧検出開始信号を受信したか否かを判定する。マイコンＣＰＵは、電圧検出開始信号を受信するとステップＳ１０を肯定判定してステップＳ２０へ進み、電圧検出開始信号を受信しない場合はステップＳ１０を否定判定し、ステップＳ１８０へ進む。
【００２１】
ステップＳ２０において、マイコンＣＰＵは、電圧検出回路(差動増幅部Ｄ１〜Ｄ８)から出力されるセルＣ１〜Ｃ８の検出電圧Ｖｄ１〜Ｖｄ８を取り込んでステップＳ３０へ進む。ステップＳ３０において、マイコンＣＰＵは、電圧検出値Ｖｄ１〜Ｖｄ８を加算して総和電圧Ｖｃを算出し、ステップＳ４０へ進む。ステップＳ４０において、マイコンＣＰＵは、総電圧検出回路１０２によりモジュール電池Ｍ１の総電圧Ｖｎを検出してステップＳ５０へ進む。
【００２２】
ステップＳ５０において、マイコンＣＰＵは、総電圧Ｖｎに基づいてセルのＳＯＣ（充電状態）を算出する。図４は、セルの充電状態(充電容量)とセル電圧との関係を表す図である。図４において、横軸はセルの充電状態を表し、縦軸はセル電圧を表す。ラインＡは、使用されるセル（たとえば、リチウムイオン電池）によって決まるＳＯＣ−電圧特性を示す。ここで、ラインＡで示されるセル電圧に対し、たとえば、上下それぞれ電圧閾値Ｖｘ１で示される電圧範囲をＸ１領域とする。さらに、ラインＡで示されるセル電圧に対し、たとえば、上下それぞれ電圧閾値Ｖｘ２で示される電圧範囲をＸ２領域とする。Ｘ１領域はラインＡを含み、Ｘ２領域はＸ１領域を含む。このようなＳＯＣ−電圧特性、ならびにＸ１領域およびＸ２領域を示す情報は、セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５内のＲＯＭにそれぞれ記憶されている。なお、本説明においてはＸ１領域およびＸ２領域の中心にラインＡが位置するようにしたが、ラインＡはＸ１領域およびＸ２領域の中心になくてもよい。
【００２３】
マイコンＣＰＵは、検出した総電圧Ｖｎをセル数（ここでは８）で除し、上述したＲＯＭ内のＳＯＣ−電圧特性を示す情報と照合してセルのＳＯＣを算出し、ステップＳ６０へ進む。ステップＳ６０において、マイコンＣＰＵは、総電圧Ｖｎをセル数で除した結果を平均電圧Ｖ_AVEとしてステップＳ７０へ進む。ステップＳ７０において、マイコンＣＰＵは、ステップＳ５０で算出したＳＯＣに対応するＸ１領域の電圧閾値Ｖｘ１と、Ｘ２領域の電圧閾値Ｖｘ２とをＲＯＭより読出し、ステップＳ８０へ進む。
【００２４】
ステップＳ８０において、マイコンＣＰＵは、総和電圧Ｖｃと総電圧Ｖｎとの差の絶対値が所定値Ｙ１以下であるか否かを判定する。ここで、所定値Ｙ１は、総電圧検出回路１０２の異常を判定するための閾値である。マイコンＣＰＵは、｜Ｖｃ−Ｖｎ｜≦Ｙ１が成立する場合に、ステップＳ８０を肯定判定してステップＳ９０へ進む。この場合には、総電圧検出回路１０２は正常とみなす。マイコンＣＰＵは、｜Ｖｃ−Ｖｎ｜≦Ｙ１が成立しない場合に、ステップＳ８０を否定判定してステップＳ１５０へ進む。ステップＳ１５０において、マイコンＣＰＵは、総電圧検出回路１０２に異常が発生したとみなしてステップＳ１２０へ進む。
【００２５】
ステップＳ９０において、マイコンＣＰＵは、各セル電圧Ｖｄｎと平均電圧Ｖ_AVEとの差の絶対値が電圧閾値Ｖｘ１以下であるか否かを判定する。電圧Ｖｄｎは、各セルの検出電圧Ｖｄ１〜Ｖｄ８のそれぞれの値である。マイコンＣＰＵは、全てのセルについて｜Ｖｄｎ−Ｖ_AVE｜≦Ｖｘ１が成立する場合に、ステップＳ９０を肯定判定してステップＳ１６０へ進む。マイコンＣＰＵは、少なくとも１つのセルについて｜Ｖｄｎ−Ｖ_AVE｜≦Ｖｘ１が成立しない場合に、ステップＳ９０を否定判定してステップＳ１００へ進む。ステップ１６０において、マイコンＣＰＵは、電圧検出回路を構成する作動増幅部Ｄｎ（ｎは１〜８の整数）は正常とみなしてステップＳ１３０へ進む。
【００２６】
ステップＳ１００において、マイコンＣＰＵは、各セル電圧Ｖｄｎと平均電圧Ｖ_AVEとの差の絶対値が電圧閾値Ｖｘ２以下であるか否かを判定する。マイコンＣＰＵは、少なくとも１つのセルについて｜Ｖｄｎ−Ｖ_AVE｜≦Ｖｘ２が成立する場合に、ステップＳ１００を肯定判定してステップＳ１１０へ進む。ステップＳ１１０において、マイコンＣＰＵは、当該セルに対応する作動増幅部Ｄｎ（ｎは１〜８の少なくとも１つの整数）に異常が発生したとみなしてステップＳ１２０へ進む。マイコンＣＰＵは、少なくとも１つのセルについて｜Ｖｄｎ−Ｖ_AVE｜≦Ｖｘ２が成立しない場合に、ステップＳ１００を否定判定してステップＳ１７０へ進む。ステップＳ１７０において、マイコンＣＰＵは、セルＣｎ（ｎは１〜８の少なくとも１つの整数）が異常とみなしてステップＳ１２０へ進む。
【００２７】
ステップＳ１２０において、マイコンＣＰＵは、異常データをバッテリコントローラＢ／Ｃへ送信してステップＳ１３０へ進む。異常データは、総送電圧検出回路１０２の異常を示すデータ、電圧検出回路の作動増幅部Ｄｎの異常を示すデータ、セルＣｎの異常を示すデータのいずれかを含む。
【００２８】
図５は、本実施の形態で判定される異常の判定領域を説明する図である。図５において、横軸Ｘは、各セル電圧Ｖｄｎと平均電圧Ｖ_AVEとの差の絶対値｜Ｖｄｎ−Ｖ_AVE｜である。縦軸Ｙは、総和電圧Ｖｃと総電圧Ｖｎとの差の絶対値｜Ｖｃ−Ｖｎ｜である。上述したステップＳ８０で否定判定されるのは、総電圧検出回路異常判定領域５１に対応する。この場合には、横軸に関係なく総電圧検出回路１０２の異常が判定される。一般に、電圧検出回路を構成する作動増幅部Ｄ１〜Ｄ８のうち複数が同時に異常となる可能性と、総電圧検出回路１０２のみが異常となる可能性とでは、総電圧検出回路１０２のみが異常になる方が可能性が高いと考えられる。そこで、総電圧検出回路異常判定領域５１に該当する場合に、総電圧検出回路１０２の異常とみなすようにしている。
【００２９】
上述したステップＳ９０で肯定判定されるのは、正常判定領域５２に対応する。この場合、総電圧検出回路１０２、電圧検出回路を構成する作動増幅部Ｄ１〜Ｄ８の全て、ならびにセルＣ１〜Ｃ８の全ての電圧分布が正常と判定される。上述したステップＳ１００で肯定判定されるのは、電圧検出回路異常判定領域５３に対応する。この場合には、Ｖｘ１＜｜Ｖｄｎ−Ｖ_AVE｜≦Ｖｘ２を満たすセルに対応する作動増幅部Ｄｎ（ｎは１〜８の少なくとも１つの整数）の異常が判定される。上述したステップＳ１００で否定判定されるのは、電圧分布異常判定領域５４に対応する。この場合には、Ｖｘ２＜｜Ｖｄｎ−Ｖ_AVE｜を満たすセルＣｎ（ｎは１〜８の少なくとも１つの整数）の異常が判定される。判定領域５４の場合にも、当該セルＣｎに対応する作動増幅部Ｄｎが異常である可能性は高い。本実施の形態では、確実にセルＣｎの異常を判定する閾値Ｖｘ２を有することにより、上記領域５２〜５４による切分け判定を行うようにしている。
【００３０】
ステップＳ１３０において、マイコンＣＰＵは、マイコンＣＰＵは、バッテリコントローラＢ／Ｃからセル検出電圧の送信要求を受信したか否かを判定する。マイコンＣＰＵは、送信要求を受信するとステップＳ１３０を肯定判定してステップＳ１４０へ進み、送信要求を受信しない場合は判定処理を繰り返す。ステップＳ１４０において、マイコンＣＰＵは、８つのセルＣ１〜Ｃ８の検出電圧をバッテリコントローラＢ／Ｃへ送信し、ステップＳ１８０へ進む。
【００３１】
ステップＳ１８０において、マイコンＣＰＵは、バッテリコントローラＢ／Ｃからセルの容量調整指示を受信したか否かを判定する。マイコンＣＰＵは、容量調整指示を受信するとステップＳ１８０を肯定判定し、ステップＳ１９０へ進む。ステップＳ１９０において、マイコンＣＰＵは、容量調整指示されたセルに対応する容量調整回路スイッチＳＷｂ１〜ＳＷｂ８のいずれかを、容量調整指示とともに受信される調整時間に基づいてオンさせる。マイコンＣＰＵは、容量調整を行うと図３による処理を終了する。一方、マイコンＣＰＵは、バッテリコントローラＢ／Ｃからの容量調整指示が受信されない場合は、ステップＳ１８０を否定判定して図３による処理を終了する。この場合には、容量調整を行わない。
【００３２】
次に、上記のバッテリコントローラＢ／Ｃで行われる処理について説明する。図６は、バッテリコントローラＢ／ＣのマイコンＣＰＵで実行される処理の流れを説明するフローチャートである。図６による処理は、車両のスイッチおよび組電池の充電のオンに連動して起動する。図６のステップＳ５１０において、マイコンＣＰＵは、イグニッションスイッチがオンされたか否かを判定する。イグニッションスイッチがオンされている場合はステップＳ５１０を肯定判定してステップＳ５２０へ進み、イグニッションスイッチがオンされていない場合はステップＳ５１０を否定判定して判定処理を繰り返す。
【００３３】
ステップＳ５２０において、マイコンＣＰＵは、セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５のそれぞれにに対して電源オン信号を送信してステップＳ５３０へ進む。ステップＳ５３０において、マイコンＣＰＵは、セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５のそれぞれに対して電圧検出を開始させる信号を送信してステップＳ５４０へ進む。ステップＳ５４０において、マイコンＣＰＵは、セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５から異常データが受信されたか否かを判定する。マイコンＣＰＵは、異常データが受信された場合にステップＳ５４０を肯定判定してステップＳ５５０へ進み、異常データが受信されない場合にステップＳ５４０を否定判定してステップＳ５６０へ進む。ステップＳ５５０において、マイコンＣＰＵは、インジケータＩＤに異常表示を行わせてステップＳ５６０へ進む。
【００３４】
ステップＳ５６０において、マイコンＣＰＵは、セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５のそれぞれに対して各セルの電圧検出値の送信を要求してステップＳ５７０へ進む。ステップＳ５７０において、マイコンＣＰＵは、セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５からセル電圧値の受信を完了したか否かを判定する。マイコンＣＰＵは、セル電圧値の受信を完了するとステップＳ５７０を肯定判定してステップＳ５８０へ進み、セル電圧値の受信が完了されない場合はステップＳ５７０を否定判定してステップＳ５６０へ戻る。
【００３５】
ステップＳ５８０において、マイコンＣＰＵは、各セルの電圧値の平均値を演算してステップＳ５９０へ進む。なお、異常データが受信されている場合には、マイコンＣＰＵはフェイルセーフ動作を行う。すなわち、異常と判断された電圧検出回路によって検出されるセルの電圧値を用いずに、正常と判断されるセルの電圧値の平均値を演算する。
【００３６】
ステップＳ５９０において、マイコンＣＰＵは、セル電圧の分布を演算し、演算した平均値と分布とから異常と思われるセルを特定してステップＳ６００へ進む。ステップＳ６００において、マイコンＣＰＵは、セルの電圧平均値とセル電圧の分布により、各セルごとに容量調整を行う必要があるか否かを判定する。マイコンＣＰＵは、セルに対する容量調整が必要な場合にステップＳ６００を肯定判定してステップＳ６６０へ進み、容量調整が不要な場合にステップＳ６００を否定判定してステップＳ６１０へ進む。
【００３７】
ステップＳ６６０において、マイコンＣＰＵは、容量調整を行う必要があるセルに対して、それぞれの容量調整時間を演算してステップＳ６７０へ進む。ステップＳ６７０において、マイコンＣＰＵは、セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５のそれぞれに対して容量調整が必要なセルに対する個別の容量調整時間を送信し、ステップＳ５３０へ戻る。一方、マイコンＣＰＵは、容量調整が不要の場合にステップＳ６６０を否定判定してステップＳ６１０へ進む。ステップＳ６１０において、マイコンＣＰＵは、各セル電圧値に基づいて総電圧を演算してステップＳ６２０へ進む。
【００３８】
ステップＳ６２０において、マイコンＣＰＵは、不図示の容量計の容量表示を行うための電池容量や電池劣化状態等の演算を行うとともに、演算された電池容量や電池劣化状態等の信号を車両制御する不図示のコントローラ等に出力し、ステップＳ６３０へ進む。ステップＳ６３０において、マイコンＣＰＵは、イグニッションスイッチがオフされたか否かを判定する。イグニッションスイッチがオフされた場合はステップＳ６３０を肯定判定してステップＳ６４０へ進み、イグニッションスイッチがオフされていない場合はステップＳ６３０を否定判定してステップＳ５３０へ戻る。ステップＳ６４０において、マイコンＣＰＵは、セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５に対して電源オフ信号を送信してステップＳ６５０へ進む。ステップＳ６５０において、マイコンＣＰＵは、バッテリコントローラＢ／Ｃ自身の電源をオフして図６による処理を終了する。
【００３９】
以上説明した実施の形態についてまとめる。
（１）セルコントローラＣ／Ｃ１におけるセル電圧検出時に、セルＣ１〜Ｃ８の電圧Ｖｄ１〜Ｖｄ８を差動増幅部Ｄ１〜Ｄ８でそれぞれ検出し、セルＣ１〜Ｃ８によって構成されるモジュール電池Ｍ１の総電圧Ｖｎを総電圧検出回路１０２で検出するようにした。１つのセルの電圧を１つの差動増幅部で検出するので、２つの差動増幅部で１つのセルの電圧を検出する従来の技術と異なり、コストを低減することができる。
（２）セルコントローラＣ／Ｃ１における故障診断を以下のように判定するようにしたので、総電圧検出回路１０２、作動増幅部ＤｎおよびセルＣｎの異常をそれぞれ判定できる。これにより、故障原因を切分けられるので故障発生時に復旧作業がやりやすくなる。
▲１▼総電圧Ｖｎと総和電圧Ｖｃ（＝Ｖｄ１＋Ｖｄ２＋,…,＋Ｖｄ８）との差の絶対値が閾値Ｙ１を超えるとき、総電圧検出回路１０２を異常とみなす。
▲２▼セル電圧Ｖｄｎと平均電圧Ｖ_AVE（＝Ｖｎ／８）との差の絶対値が電圧閾値Ｖｘ１以下の場合に差動増幅部Ｄ１〜Ｄ８およびセルＣ１〜Ｃ８を正常とみなす。
▲３▼セル電圧Ｖｄｎと平均電圧Ｖ_AVE（＝Ｖｎ／８）との差の絶対値が電圧閾値Ｖｘ１より大きく、かつ電圧閾値Ｖｘ２以下の場合に差動増幅部Ｄｎを異常とみなす。
▲４▼セル電圧Ｖｄｎと平均電圧Ｖ_AVE（＝Ｖｎ／８）との差の絶対値が電圧閾値Ｖｘ２より大きい場合にセルＣｎを異常とみなす。
（３）電池のＳＯＣ−電圧特性を示す情報をあらかじめＲＯＭに記憶し、平均電圧Ｖ_AVEをＲＯＭ内の情報と照合してモジュール電池Ｍ１を構成するセルのＳＯＣを算出し（ステップＳ５０）、このＳＯＣに基づいて電圧閾値Ｖｘ１およびＶｘ２を設定する（ステップＳ７０）ようにしたので、異常判定を正確に行うことができる。
【００４０】
以上の説明では、電気自動車を例にあげて説明したが、エンジンとモータとを搭載したハイブリッド車両(ＨＥＶ)にも本発明を提供することができる。
【００４１】
特許請求の範囲における各構成要素と、発明の実施の形態における各構成要素との対応について説明する。単位電池は、たとえば、セルＣ１〜Ｃ４０が対応する。電圧検出回路は、たとえば、差動増幅部Ｄ１〜Ｄ８によって構成される。診断手段および充電状態検出回路は、たとえば、セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５のマイコンＣＰＵによって構成される。第１の閾値は、第１の電圧閾値Ｖｘ１が対応する。第２の閾値は、第２の電圧閾値Ｖｘ２が対応する。第３の閾値は、所定値Ｙ１が対応する。記憶回路は、たとえば、セルコントローラＣ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５のＲＯＭによって構成される。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による車両用組電池の全体構成図である。
【図２】セルコントローラ内の回路ブロック図である。
【図３】セルコントローラのマイコンで行われる処理の流れを説明するフローチャートである。
【図４】セルの充電状態(充電容量)とセル電圧との関係を表す図である。
【図５】異常の判定領域を説明する図である。
【図６】バッテリコントローラのマイコンで行われる処理の流れを説明するフローチャートである。
【図７】各セルの電圧を検出する従来の電圧検出回路のブロック図である。
【符号の説明】
１０２…総電圧検出回路、Ｂ／Ｃ…バッテリコントローラ、
Ｃ１〜Ｃ４０…セル、Ｃ／Ｃ１〜Ｃ／Ｃ５…セルコントローラ、
ＣＰＵ…マイコン、Ｄ１〜Ｄ８…差動増幅部、
Ｅ１〜Ｅ８…容量調整回路、ＩＤ…インジケータ、
Ｍ１〜Ｍ５…モジュール電池、
ＳＷｂ１〜ＳＷｂ８…容量調整回路スイッチ、
Ｖ_AVE…平均電圧、Ｖｃ…総和電圧、
Ｖｄｎ（Ｖｄ１〜Ｖｄ８）…セル電圧、Ｖｎ…総電圧

Claims

複数の単位電池で構成される組電池の電圧検出装置において、
前記単位電池ごとに設けられ、前記単位電池の電圧を検出する単位電圧検出回路と、
前記複数の単位電池による総電圧を検出する総電圧検出回路と、
電池の充電状態−電圧の関係を示す情報を記憶する記憶回路と、
前記総電圧検出回路で検出された総電圧と、前記記憶回路に記憶されている情報とに基づいて、前記単位電池の充電状態を検出する充電状態検出回路と、
前記単位電圧検出回路で検出された単位電池の電圧と前記総電圧を単位電池当たりに換算した電圧との差の絶対値を、前記記憶回路に記憶されている前記充電状態に応じて許容される電圧上下限値の幅と比較し、この比較結果に応じて前記単位電圧検出回路および前記単位電池それぞれの異常有無を診断する診断手段とを備えることを特徴とする組電池の電圧検出装置。
請求項１に記載の組電池の電圧検出装置において、
前記診断手段は、前記単位電池の電圧と前記総電圧を単位電池当たりに換算した電圧との差の絶対値が第１の電圧上下限値の幅より大きく、かつ第２の電圧上下限値の幅以下のとき、前記単位電圧検出回路の異常と判定することを特徴とする組電池の電圧検出装置。
請求項２に記載の組電池の電圧検出装置において、
前記診断手段は、前記差の絶対値が前記第２の電圧上下限値の幅より大きいとき、前記単位電池の異常と判定することを特徴とする組電池の電圧検出装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の組電池の電圧検出装置において、
前記診断手段は、前記複数の単位電池の電圧の和と前記総電圧との差の絶対値が所定の電圧判定閾値より大きいとき、前記総電圧検出回路の異常と判定することを特徴とする組電池の電圧検出装置。
請求項１に記載の組電池の電圧検出装置において、
前記充電状態検出回路は、前記総電圧を単位電池当たりに換算した電圧と前記記憶回路に記憶されている情報とを照合して、前記単位電池の充電状態を検出することを特徴とする組電池の電圧検出装置。