JP5839047B2 - 監視システムおよび車両 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電装置の充放電状態に関する情報を取得する監視部の自己診断技術に関する。

近年、車両の動力源としての組電池を有する車両が注目されている。この種の組電池は、監視部を備えており、監視部に含まれる電圧検出回路により取得された情報に基づき、組電池の充放電状態（例えば、過充電、過放電）が監視される。その一方で、電圧検出回路自体に異常が発生する場合も想定されるため、正確に過充電、過放電を検知するためには、電圧検出回路の自己診断についても適切に実行する必要がある。つまり、自己診断の機会を適切に確保しなければ、組電池の過充電、過放電を看過する恐れがある。

特許文献１は、車両の運転中に充電制御目標値に従って充放電制御される車載二次電池の過充電検出装置であって、前記二次電圧の過充電を検出するための第１の過電圧検出回路と、前記二次電圧の過充電を検出するための、前記第１の過電圧検出回路と並列に設けられた第２の過電圧検出回路と、前記車両の運転終了時に前記第１および前記第２の過電圧検出回路の異常を検出するための自己診断を実行するように構成された自己診断部とを備え、前記自己診断部は、前記自己診断の要求時に、前記二次電池の電圧が、前記第１および前記第２の過電圧検出回路を自己診断可能な所定電圧範囲内であることを条件に前記自己診断の実行を指示するように構成された診断開始判定部と、前記診断開始判定部によって、前記自己診断の要求時における前記二次電池の電圧が前記所定電圧範囲よりも低いと判定されたときに、次回の車両運転中の前記充電制御目標値を現在値よりも高く変更するように要求する変更要求部とを含む、車載二次電池の過充電検出装置を開示する。

特開２０１０−２０３７９０号公報

過充電、過放電状態を検出することは、組電池を保護する上で非常に重要であるため、適切なタイミングで自己診断が実行されるように車両のシステムを構築する必要がある。本発明は、監視部が自己診断を実行すべきか否かを判断するための機能を低コストで提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明に係る監視システムは、（１） 蓄電装置の充放電状態に関する情報を取得する監視部と、前記監視部が取得した情報に基づき、前記蓄電装置の充放電状態が許容範囲であるか否かを判定する判定部と、を有し、前記判定部は、前記監視部が前記充放電状態に関する情報を取得する通常モードで動作しているときに、Ｈｉｇｈ信号とＬｏｗ信号とから構成される基準階段状信号を前記監視部に対して連続的に出力する出力部を備える。前記判定部は、前記通常モードで前記監視部が動作するように制御しつつ、前記蓄電装置の充放電状態が許容範囲であると判別された場合に、前記通常モードで動作している前記監視部に出力される基準階段状信号のＨｉｇｈ信号及びＬｏｗ信号を判別前とは周期が異なるように制御し、前記基準階段状信号を前記監視部の異常を検出するために自己診断を実行させるための固有のＨｉｇｈ信号及びＬｏｗ信号に変化させることで診断許容信号を出力し、前記監視部は、前記判定部から連続的に受信される一連のＨｉｇｈ信号とＬｏｗ信号が前記診断許容信号固有のＨｉｇｈ信号及びＬｏｗ信号のパターンにマッチングするか否かを判別し、マッチングすると判別された場合に、前記通常モードを停止して自己診断を実行する。

（２）上記（１）の構成において、前記判定部は、充電中に前記蓄電装置の充放電状態が許容範囲であると判別された場合に、前記監視部の自己診断の実行に伴い、前記蓄電装置の充電動作を停止するように制御することができる。

（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記監視部は、前記判定部から受信した信号をアンサーバック信号として前記判定部に出力し、前記判定部は、前記監視部に対して出力された前記診断許容信号に対する前記アンサーバック信号が前記診断許容信号とは異なる場合に、前記診断許容信号を再出力することができる。（３）の構成によれば、判定部から出力された診断許容信号が監視部において診断許容信号として認識されなかった場合であっても、監視部に対して自己診断を実行させることができる。

（４）上記（１）〜（３）のうちいずれか一つに記載の監視システムを有する車両であって、前記蓄電装置は、前記車両を走行させるモータに電力を供給し、車両外部の電源により充電可能であってもよい。

監視部が自己診断を実行すべきか否かを判断するための機能を低コストで提供することができる。

車両の構成を示した図である。 電圧検出回路の構成を示した図である。 電圧検出回路にずれがある場合と、ずれがない場合とを模式的に示している。 電圧検出回路にずれがない場合を模式的に示している。 電圧検出回路にずれがある場合を模式的に示している。 電圧検出回路にずれがある場合を模式的に示している。 監視システムの機能ブロック図である。 監視システムが行う処理を示したタイミングチャートである（通常時）。 監視システムが行う処理を示したタイミングチャートである（前段に条件不成立を含む場合）。 監視システムが行う処理を示したタイミングチャートである（自己診断中にイグニッションスイッチがオフされた場合）。 監視システムが行う処理を示したタイミングチャートである（自己診断中に停止要求があった場合）。 監視システムが行う処理を示したタイミングチャートである（自己診断に診断限界時間が設定されている場合）。 監視システムが行う処理を示したタイミングチャートである（診断許容信号にノイズが含まれている場合）。 判定部が行う処理フローチャートである。 監視部が行う処理フローチャートである。

以下、本発明の実施例について説明する。

本実施例に係る監視システムを搭載した車両について、図１を用いて説明する。図１は、車両の構成を示す図である。この車両には、ハイブリッド自動車や電気自動車が含まれる。

ハイブリッド自動車とは、車両の走行に用いられるエネルギを出力する動力源として、組電池に加えて、内燃機関や燃料電池といった他の動力源を備えた車両である。電気自動車とは、車両の動力源として、組電池だけを備えた車両である。また、本実施例の車両では、外部電源からの電力供給を受けて、組電池を充電することができる。

本実施例の電池システムは、組電池１０を有する。組電池１０は、直列に接続された複数の単電池１１を有する。単電池１１としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることもできる。

単電池１１の数は、要求出力などに基づいて、適宜設定することができる。本実施例では、複数の単電池１１が直列に接続されているが、並列に接続された複数の単電池１１が、組電池１０に含まれていてもよい。

監視ユニット２０は、組電池１０の充放電状態（電圧値や電流値）を監視する。監視ユニット２０に含まれる電圧検出回路２１は、各単電池１１の電圧を検出する。監視ユニット２０は、２つの電圧検出回路２１を有しており、各電圧検出回路２１は、組電池１０に含まれる電池ブロックの電圧（ブロック電圧という）を検出することができる。本実施例では、組電池１０が２つの電池ブロックに分けられており、各電池ブロックは、直列に接続された複数の単電池１１で構成されている。ブロック電圧は、各電池ブロックに含まれる複数の単電池１１における電圧の総和（総電圧）となる。

本実施例では、２つの電圧検出回路２１を設け、組電池１０に含まれる２つの電池ブロックの電圧を検出しているが、これに限るものではない。すなわち、電池ブロックの数は、適宜設定することができる。ここで、各電池ブロックには、直列に接続された、少なくとも２つの単電池１１が含まれていればよい。電圧検出回路２１は、電池ブロックの数だけ、設けることができる。

電圧検出回路２１は、対応する電池ブロックの電圧を検出したり、対応する電池ブロックに含まれる各単電池１１の電圧を検出したりする。ここで、電圧検出回路２１は、監視ユニット２０に含まれるコントローラ２２からの制御信号を受けて動作する。また、電圧検出回路２１の検出情報は、コントローラ２２に出力される。

電流センサ２３は、組電池１０に流れる充放電電流を検出し、検出結果を監視ユニット２０のコントローラ２２に出力する。

ＥＣＵ２４は、システムメインリレー３１，３２，３３に制御信号を出力することにより、各システムメインリレー３１〜３３のオンおよびオフを切り替える。また、ＥＣＵ２４は、充電リレー３５，３６に制御信号を出力することにより、各充電リレー３５，３６のオンおよびオフを切り替える。

ＥＣＵ２４は、基準信号を監視ユニット２０に対して出力する。ここで、基準信号とは、Ｈｉｇｈ信号とＬｏｗ信号とからなる階段状信号のことであり、Ｈｉｇｈ信号とＬｏｗ信号とが切り替わるタイミング（つまり、信号の周期）が特定の値（以下、基準周期という）に設定されている。

組電池１０の正極端子には、システムメインリレー３１が接続されている。システムメインリレー３１は、ＥＣＵ２４からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。組電池１０の負極端子には、システムメインリレー３２が接続されている。システムメインリレー３２は、ＥＣＵ２４からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。

システムメインリレー３２に対しては、システムメインリレー３３および制限抵抗３４が並列に接続されている。システムメインリレー３３は、ＥＣＵ２４からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。制限抵抗３４は、組電池１０をインバータ４１と接続するときに、突入電流が流れるのを抑制するために用いられる。

車両のイグニッションスイッチに関する情報（オン／オフ）は、監視ユニット２０に入力され、監視ユニット２０は、イグニッションスイッチに関する情報を、ＥＣＵ２４に出力する。イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わることに応じて、組電池１０は、インバータ４１と接続される。

組電池１０をインバータ４１と接続するとき、ＥＣＵ２４は、システムメインリレー３１をオフからオンに切り替えるとともに、システムメインリレー３３をオフからオンに切り替える。これにより、制限抵抗３４に電流が流れることになる。次に、ＥＣＵ２４は、システムメインリレー３２をオフからオンに切り替えた後に、システムメインリレー３３をオンからオフに切り替える。これにより、組電池１０およびインバータ４１の接続が完了する。一方、組電池１０およびインバータ４１の接続を遮断するとき、ＥＣＵ２４は、システムメインリレー３１，３２をオンからオフに切り替える。

インバータ４１は、組電池１０からの直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ・ジェネレータ４２に出力する。モータ・ジェネレータ４２としては、例えば、三相交流モータを用いることができる。モータ・ジェネレータ４２は、インバータ４１からの交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。モータ・ジェネレータ４２によって生成された運動エネルギは、車輪に伝達される。

車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータ４２は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ（交流電力）に変換する。インバータ４１は、モータ・ジェネレータ４２が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を組電池１０に出力する。これにより、組電池１０は、回生電力を蓄えることができる。

本実施例では、組電池１０をインバータ４１に接続しているが、これに限るものではない。具体的には、組電池１０を電圧コンバータに接続し、電圧コンバータをインバータ４１に接続することができる。電圧コンバータを用いることにより、組電池１０の出力電圧を昇圧することができる。また、電圧コンバータは、インバータ４１から組電池１０への出力電圧を降圧することができる。

組電池１０およびインバータ４１を接続するライン（正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬ）には、ＡＣ充電器４３が接続されている。ＡＣ充電器４３は、外部電源から供給された交流電力を直流電力に変換して、組電池１０に供給する。ＡＣ充電器４３は、ＥＣＵ２４からの制御信号を受けて動作する。外部電源からＡＣ充電器４３への電力供給は、ケーブルを用いて行うこともできるし、非接触の状態で行うこともできる。

外部電源とは、本実施例の電池システムが搭載された車両とは異なる場所（車両の外部）に配置される電源である。外部電源としては、例えば、商用電源を用いることができる。本実施例では、外部電源として、交流電源を用いているが、直流電源を用いることもできる。この場合には、ＡＣ充電器４３を用いて、交流電力を直流電力に変換する必要はない。

ＡＣ充電器４３および正極ラインＰＬの間には、充電リレー３５が設けられており、ＡＣ充電器４３および負極ラインＮＬの間には、充電リレー３６が設けられている。充電リレー３５，３６は、ＥＣＵ２４からの制御信号を受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。外部電源からの電力を用いて、組電池１０を充電するときには、ＥＣＵ２４は、充電リレー３５，３６をオフからオンに切り替える。このとき、システムメインリレー３１，３２は、オン状態となっている。

本実施例では、ＡＣ充電器４３が車両に搭載されているが、ＡＣ充電器４３が車両とは異なる場所に配置されている場合であっても、本発明を適用することができる。ＡＣ充電器４３が車両とは異なる場所に配置されているときにも、電池システムには、充電リレー３５，３６が設けられており、ＥＣＵ２４は、充電リレー３５，３６のオン／オフを制御する。

ＥＣＵ２４は、ＡＣ充電器４３を用いて組電池１０を充電する充電中に、組電池１０の充放電状態が許容範囲であると判別した場合には、監視ユニット２０に対して、自己診断の開始を許可する診断許容信号を出力する。ここで、診断許容信号とは、基準信号とは周期が異なる固有の階段状信号のことである。

監視ユニット２０が自己診断を開始すると、監視ユニット２０が組電池１０の充放電状態を監視する監視モードを一次的に停止する必要がある。そのため、組電池１０の充放電状態が許容範囲である場合、つまり、組電池１０が過充電状態、過放電状態でないことが明らかな場合においてのみ、監視ユニット２０の自己診断を許容する。これにより、監視ユニット２０が、組電池１０の過充電状態、過放電状態を検知せずに、見過ごすことを防止できる。

したがって、「充放電状態が許容範囲にある」とは、組電池１０が過充電状態、過放電状態でないことが明らかである正常な蓄電レベルにあることを意味する。ここで、監視ユニット２０に異常がある場合には、監視ユニット２０において取得される組電池１０の電圧情報と実際の電圧情報との間に誤差があるため、この誤差を考慮して、正常な蓄電レベルを設定する必要がある。

ここで、過充電状態とは、組電池１０の蓄電量が、充電終止電圧に達した状態、または充電終止電圧を超えた状態のことである。過放電状態とは、組電池１０の蓄電量が、放電終止電圧に達した状態、または放電終止電圧を超えた状態のことである。なお、電圧Ｖ_１は、組電池１０に含まれる単電池１１のうち最も許容範囲の中心値から離れた電圧値となっている単電池１１の電圧値であってもよい。電圧Ｖ１は、ブロック電圧、或いは組電池１０の総電圧であってもよい。

本実施形態によれば、監視ユニット２０が自己診断を開始するためのトリガ信号を、ＥＣＵ２４が監視ユニット２０に対して常時出力する基準信号の周期をコントロールすることにより簡単に生成することができる。これにより、前記トリガ信号を生成するための、独立した回路などが不要となるため、コストを削減することができる。

ここで、ＥＣＵ２４から監視ユニット２０に対して組電池１０等の具体的な電圧値を出力することにより、上記トリガ信号とする方法も考えられるが、具体的な電圧値を得るためのＡＤ変換機などが別途必要となるため、コストが増大する。

次に、監視ユニット２０が実行する自己診断について説明する。図２は、電圧検出回路の構成を示している。電圧検出回路２１は、各電池ブロックに対応して並列に設けられた過電圧検出回路２１０Ａおよび２１０Ｂを有する。ただし、自己診断については、種々の方法があり、下記の方法に限定されるものではない。

過電圧検出回路２１０Ａは、分圧部２１２Ａと、電圧比較部２１６Ａとを含む。分圧部２１２Ａは、分圧抵抗２１３Ａと、分圧比制御部２１４Ａとを含む。分圧抵抗２１３Ａは、電池ブロックの正極Ｎｐおよび負極Ｎｎの間に直列接続された複数の抵抗素子によって構成される。分圧比制御部２１４Ａは、分圧抵抗２１３Ａの複数の抵抗素子間の接続ノードと、分圧電圧が出力されるノードＮａとの間にそれぞれ接続されたスイッチ素子ＳＷ０〜ＳＷｋを有する。スイッチ素子ＳＷ０〜ＳＷｋは、制御信号ＳＤＶ１に応じていずれか１個が選択的にオンされる。

電圧比較部２１６Ａは、所定の基準電圧ＶｒｅfとノードＮａに出力された分圧電圧とを比較し、分圧電圧が基準電圧Ｖｒｅfよりも高いときには検出信号Ｓ１を出力し、分圧電圧が基準電圧ｒｅfよりも高くないときには検出信号Ｓ１を出力しない。

制御信号ＳＤＶ１に応じてスイッチ素子ＳＷ０〜ＳＷｋのスイッチング位置を切り替えることにより、分圧部２１２Ａにおける分圧比、すなわち、電池ブロックの出力電圧（ブロック電圧）Ｖｃに対する分圧電圧の比（分圧電圧／ブロック電圧）を切り替えることができる。このように分圧比を切り替えることによって、基準電圧Ｖｒｅｆを固定したままで、電圧比較部２１６Ａによって実質的にブロック電圧Ｖｃとの高低が比較される比較電圧を変化させることができる。

例えば、図３に図示するように、自己診断時以外の通常時には、Ｖｃ＞Ｖ（ｋ）となったときに検出信号Ｓ１が出力される一方で、Ｖｃ≦Ｖ（ｋ）のときには検出信号Ｓ１がオフされるように、分圧部２１２Ａの分圧比が設定される。具体的には、制御信号ＳＤＶ１によってスイッチ素子ＳＷｋが選択的にオンされた状態で、上記分圧比が実現されるように、分圧部２１２Ａは設計される。

そして、スイッチ素子ＳＷｋに代えて、スイッチ素子ＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ２・・・をそれぞれオンしたときに、検出信号Ｓ１が、ブロック電圧Ｖｃと電圧Ｖ（０），Ｖ（１），Ｖ（２）との高低を比較するような分圧比が実現されるように分圧部２１２Ａは設計される。たとえば、制御信号ＳＤＶ１によってスイッチ素子ＳＷ０を選択的にオンしたときには、Ｖｃ＞Ｖ（１）となったときに検出信号Ｓ１がオンされる一方で、Ｖｃ≦Ｖ（１）のときには検出信号Ｓ１がオフされる。

図３に例示したように、スイッチ素子のスイッチング位置を切り替えることによって、検出信号Ｓ１がΔＶ刻みの比較電圧Ｖ（０），Ｖ（１）・・・Ｖ（ｋ−１），Ｖ（ｋ）と、ブロック電圧Ｖｃとの比較結果を順次示すように、分圧部２１２Ａは設計される。この結果、監視ユニット２０の自己診断時には、スイッチ素子ＳＷｋをオフする一方で、その他のスイッチのいずれかをオンすることによって、ブロック電圧Ｖｃを、通常時とは異なる比較電圧Ｖ（０）〜Ｖ（ｋ−１）と比較できるようになる。

図２を参照して、過電圧検出回路２１０Ｂは、過電圧検出回路２１０Ａと同様に、分圧部２１２Ｂと、電圧比較部２１６Ｂとを含む。分圧部２１２Ｂは、分圧抵抗２１３Ｂと、分圧比制御部２１４Ｂとを含む。分圧抵抗２１３Ｂは、分圧抵抗２１３Ａと同様に、電池ブロックの正極Ｎｐおよび負極Ｎｎの間に直列接続された複数の抵抗素子によって構成されている。

分圧比制御部２１４Ｂは、分圧抵抗２１３Ｂの複数の抵抗素子間の接続ノードと、分圧電圧が出力されるノードＮｂとの間にそれぞれ接続されたスイッチ素子ＳＷ０〜ＳＷｋ，ＳＷｎを有する。スイッチ素子ＳＷ０〜ＳＷｋ，ＳＷｎは、制御信号ＳＤＶ２に応じていずれか１個が選択的にオンされる。

分圧部２１２Ｂは、分圧部２１２Ａとは分圧比の範囲が異なり、スイッチ素子ＳＷｎのオン時には、図３に示すように、検出信号Ｓ２は、電圧Ｖ（ｋ）よりも高いＶ（ｎ）とブロック電圧Ｖｃとの比較結果を示す。一方で、スイッチ素子ＳＷ０〜ＳＷｋのそれぞれのオン時には、検出信号Ｓ２は、検出信号Ｓ１と同様に、比較電圧Ｖ（０）〜Ｖ（ｋ）とブロック電圧Ｖｃとの比較結果を示す。

上述したように、過電圧検出回路２１０Ａおよび２１０Ｂは、共通の電池ブロックに対して並列に二重系を構成するように設けられる。さらに、図３に示されるように、通常時には、過電圧検出回路２１０Ａからの検出信号Ｓ１によってブロック電圧Ｖｃ＞Ｖ（ｋ）のレベルの過充電を検知できるとともに、過電圧検出回路２１０Ｂからの検出信号Ｓ２によってブロック電圧Ｖｃ＞Ｖ（ｎ）のレベルの重度の過充電が検知できる。そして、図１に示したコントローラ２２は、各過充電検出回路２００からの検出信号Ｓ１，Ｓ１に基づいて、いずれかの電池ブロックにおいて検出信号Ｓ１がオンされたときには過充電検知信号Ｆｏｃ１をオンするとともに、いずれかの電池ブロックにおいて検出信号Ｓ２がオンされたときには過充電検知信号Ｆｏｃ２をオンする。

しかしながら、過電圧検出回路２１０Ａ，２１０Ｂの特性に誤差が生じることによって、過電圧検出に誤差が生じる可能性がある。たとえば、分圧部２１２Ａ，２１２Ｂでの分圧比が変化することによって、図３に示されるように、スイッチ素子ＳＷ０〜ＳＷｋの切替によって検知可能な電圧範囲が、本来のＶ（０）〜Ｖ（ｋ）から低電圧側あるいは高電圧側にシフトしてしまうようなオフセットが生じることがある。オフセットが生じると、過電圧検出回路２１０Ａ，２１０Ｂにおいて、本来検知すべき、過電圧を見逃したり、過電圧の誤検出によって電池の充放電を不要に制限してしまうおそれがある。したがって、過電圧検出回路２１０Ａ，２１０Ｂの上記のような異常を検出するための自己診断が以下のように実行される。

図４には、過電圧検出回路２１０Ａ，２１０Ｂの間に特性ずれ（オフセット）が存在しておらず、両者が正常に動作している場合における自己診断結果が示される。

自己診断時には、制御信号ＳＤＶ１、ＳＤＶ２は、過電圧検出回路２１０Ａ，２１０Ｂで同期して、スイッチ素子ＳＷ０〜ＳＷｋのうち同一スイッチ素子を、選択的に順次オンするように生成される。これにより、分圧部２１２Ａおよび２１２Ｂの分圧比は、同期して段階的に変化される。この結果、過電圧検出回路２１０Ａ，２１０Ｂは、同時並列に、ブロック電圧と、比較電圧Ｖ（０）〜Ｖ（ｋ）とを順次比較することができる。

図４に示すように、過電圧検出回路２１０Ａ，２１０Ｂの間に特性ずれが発生していない場合には、分圧比を段階的に変化させて、ブロック電圧Ｖｃとの比較電圧をＶ（ｋ）から順次低下させていく過程で、過電圧検出回路２１０Ａの検出信号Ｓ１および過電圧検出回路２１０Ｂの検出信号Ｓ２とは、同じタイミングでオフからオンに変化する。図４の例では、全部で８段階の分圧比が切替可能な構成において、３段階変化させた時点で、検出信号Ｓ１，Ｓ２ともオフからオンに切り替わる。すなわち、検出信号Ｓ１，Ｓ２は常に一致しているときには、過電圧検出回路２１０Ａ，２１０Ｂの間に特性ずれは発生しておらず、正常であるとの自己診断結果を得ることができる。

一方、図５には、過電圧検出回路２１０Ｂの特使が高電圧側にずれている場合の自己診断結果が示されており、図６には、過電圧検出回路２１０Ｂの特性が低電圧側にずれている場合の自己診断結果が示されている。

これらの場合には、図４で説明したのと同様に制御信号ＳＤＶ１，ＳＤＶ２を設定して自己診断を行うと、検出信号Ｓ１，Ｓ２が不一致となる期間が生じることが理解できる。すなわち、実ブロック電圧Ｖｃとの比較電圧をＶ（ｋ）から順次低下させるような分圧比を変化させる過程で、図５のケースでは、検出信号Ｓ１がオンである一方で検出信号Ｓ２がオフとなる不一致が発生し、図６のケースでは、検出信号Ｓ１がオフである一方で検出信号Ｓ２がオンとなる不一致が発生する。

これらの現象が発生すると、過電圧検出回路２１０Ａ，２１０Ｂの間に特性ずれが発生しており、正確な過電圧検出が実行できないおそれがあることが検知される。

次に、監視ユニット２０に対して自己診断の実行を指示する診断許容信号について説明する。図７は、監視システムの機能ブロック図である。同図を参照して、監視部５０は、蓄電装置７０の充放電状態に関する情報を取得する。ここで、図１及び図７を比較参照して、監視部５０は監視ユニット２０に相当し、蓄電装置７０は組電池１０に相当する。判定部６０は、監視部５０が取得した情報に基づき、蓄電装置７０の充放電状態を判定する。図１及び図７を比較参照して、判定部６０はＥＣＵ２４に相当する。

図７を参照して、判定部６０は、Ｈｉｇｈ信号とＬｏｗ信号とからなる階段状信号を監視部５０に対して連続的に出力する出力部６１を有する。判定部６０は、監視部５０から取得した情報に基づき、蓄電装置７０の充放電状態が許容範囲であると判別した場合には、判別前とは周期が異なる固有の階段状信号である診断許容信号を出力する。ここで、「許容範囲」の意味については、上述したため、説明を繰り返さない。

監視部５０は、出力部６１から受信した信号が診断許容信号であると判別した場合に、監視部５０の自己診断を実行する。「自己診断」の方法については、上述したため、説明を繰り返さない。また、監視部５０は、出力部６１から受信した信号を判定部６０に対してアンサーバック信号として出力する（返信する）。判定部６０は、監視部５０に対して出力した診断許容信号に対するアンサーバック信号が診断許容信号とは異なる場合に、診断許容信号を再出力する。

ここで、診断許容信号に対するアンサーバック信号は、基本的には、診断許容信号と同じパターンの信号であるが、信号にノイズなどが含まれることにより、診断許容信号と異なるパターンの信号となる場合がある。この場合、判定部６０は、アンサーバック信号を解析することにより、出力した信号が監視部５０において診断許容信号として処理されなかったことを判別することができる。そこで、判定部６０は、監視部５０に対して、診断許容信号を再出力することにより、自己診断を実行させることができる。

次に、判定部６０の出力部６１から出力される信号についてより詳細に説明する。図８乃至図１３は、監視システムが行う処理を示したタイミングチャートである。本実施形態における出力部６１は、通常時において、Ｈｉｇｈ信号（禁止信号）及びＬｏｗ信号（許可信号）を１秒周期で交互に切り替えた階段状信号（つまり、上述した基準信号）を出力するものとする。ここで、通常時とは、監視部５０が、自己診断を実行しない場合を意味する。

図８を参照して、判定部６０は、イグニションスイッチがオンされると、自己診断を許可してもよいか否かを判別するための処理を開始する。出力部６１から出力された基準信号は、所定時間経過後に監視部５０において受信され、監視部５０は、原則として、出力部６１から受信した信号と同じ信号をアンサーバック信号として判定部６０に出力する。そのため、図示するように、出力部６１から出力される信号と、監視部５０から出力されるアンサーバック信号との間にタイムラグがある。

出力部６１は、判別部６０が自己診断を開始してもよいと判別すると、基準信号に代えてＨｉｇｈ信号（禁止信号）を２秒以上継続、Ｌｏｗ信号（許可信号）を２秒以上継続する基準信号とは周期が異なる固有の診断許容信号を出力する。監視部５０は、Ｈｉｇｈ信号が２秒以上継続した後、Ｌｏｗ信号が２秒継続した時点で、直ちに自己診断を開始する。自己診断が終了すると、監視部５０は、自己診断が終了したことを示す信号を判定部６０に対して出力し、判定部６０は通常時の動作（つまり、基準信号を出力する動作）に戻る。

図９を参照して、イグニッションスイッチがオンされた直後に、出力部６１から２秒以上Ｌｏｗ信号（許可信号）が出力されているが、Ｌｏｗ信号（許可信号）が出力される前にＨｉｇｈ信号（禁止信号）が２秒以上出力されていないため、診断許容信号の条件を満足しない。この場合、監視部５０は、診断許容信号の条件が成立してから、自己診断を開始する。

図１０は、監視部５０が自己診断を開始した後に、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替えられた場合である。ここで、自己診断は、通常、イグニションスイッチがオフされた状態で行われるため、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったからといって、自己診断を中断する必要はない。そこで、自己診断中にイグニッションスイッチがオンからオフに切り替わった場合、監視部５０は、自己診断を中断せずに最後まで継続する。

図１１は、監視部５０が自己診断を開始した後に、自己診断の停止要求があった場合である。ここで、停止要求は、ユーザ、ディーラなどが行うことができる。ユーザなどは、車両に設けられたタッチパネルなどを介して、監視部５０に対して自己診断の停止を要求することができる。この場合、出力部６１から出力される信号が診断許容信号からＨｉｇｈ信号（禁止信号）に切り替わり、監視部５０は、このＨｉｇｈ信号（禁止信号）が２秒間継続した時点で、自己診断を中断する。

図１２は、自己診断限界時間が設けられている場合である。監視部５０は、自己診断を開始してから、自己診断限界時間内に自己診断が終わらなかった場合には、自己診断を中断する。この場合、自己診断限界時間経過後に、出力部６１から出力される信号が診断許容信号からＨｉｇｈ信号（禁止信号）に切り替わり、監視部５０は、このＨｉｇｈ信号（禁止信号）が２秒間継続した時点で、自己診断を中断する。

図１３は、出力部６１から出力された診断許容信号を監視部５０が診断許容信号として認識しなかった場合である。出力部６１は診断許容信号を出力しているが、Ｌｏｗ信号（許可信号）にノイズが含まれているため、診断許容信号の条件、つまり、許可信号の前に「禁止信号が２秒以上継続する」を満足しない。したがって、監視部５０は、自己診断を実行することができない。この場合、判定部６０は、監視部５０が出力したアンサーバック信号を解析することにより、判定部６０から出力した診断許容信号が診断許容信号として認識されなかったことを判別することができる。この場合、出力部６１は、診断許容信号を再出力し、監視部５０に対して自己診断を実行させる。

次に、判定部６０が行う処理について、図１４のフローチャートを参照しながら、詳細に説明する。なお、初期状態において、組電池１０はＡＣ充電器４３による充電中であるものとする。ステップＳ１０１において、判定部６０は、組電池１０の充放電状態が許容範囲であるか否かを判別する。組電池１０の充放電状態が許容範囲である場合には、ステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２において、判定部６０は、ＡＣ充電器４３のリレー３５，３６をオンからオフに切り換えて、組電池１０に対する充電を停止して、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３において、判定部６０は、診断許可信号を監視部５０に対して出力して、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４において、判定部６０は監視部５０からアンサーバック信号が出力されたか否かを判別し、アンサーバック信号を受信していないと判別した場合には、ステップＳ１０５に進み、アンサーバック信号を受信したと判別した場合には、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０５において、判定部６０は、ユーザなどに対して通信異常があることを報知する。報知手段は、車両内部に設けられた表示部への表示、音声出力部からの音声出力であってもよい。

ステップＳ１０６において、判定部６０は、監視部５０からのアンサーバック信号に基づき、監視部５０が自己診断を開始したか否かを判別し、自己診断を開始していないと判別した場合には、ステップＳ１０７に進み、自己診断を開始したと判別した場合には、ステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０７において、判定部６０は、診断許容信号の再出力の回数がＮ回に達したか否かを判別し、診断許容信号の再出力の回数がＮ回に達した場合にはステップＳ１０８に進み、診断許容信号の再出力の回数がＮ回に達していない場合にはステップＳ１０３に戻って、診断許容信号を再出力する。ここで、Ｎ回は、複数であれば何回であってもよい。Ｎ回は、例えば、２〜３回であってもよい。

ステップＳ１０８において、判定部６０は、監視部５０に機能異常があるものと判別する。機能異常がある場合、判定部６０は、ユーザなどに対して機能異常があることを報知する。報知手段は、車室内に設けられた表示部に対して表示する方法、音声出力部から音声を出力する方法であってもよい。

ステップＳ１０９において、判定部６０は、監視部５０が送信した自己診断が完了したことを示す信号を受信したか否かを判別し、自己診断が完了したことを示す信号を受信した場合には、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０において、判定部６０は、ＡＣ充電器４３のリレー３５，３６をオフからオンに切り換えて、組電池１０に対する充電を許容して、このフローを終了する。

次に、図１５のフローチャートを参照しながら、監視部５０が行う処理について説明する。ステップＳ２０１において、監視部５０は、判定部６０から信号を受信して、ステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０２において、監視部５０は、判定部６０から受信した信号が診断許容信号であるか否かを判別し、判定部６０から受信した信号が診断許容信号である場合にはステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３において、監視部５０は、自己診断を開始して、ステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４において、監視部５０は、自己診断が完了したか否かを判別し、自己診断が完了した場合にはステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５において、監視部５０は、自己診断が完了したことを示す信号を判定部６０に出力して、このフローを終了する。

（変形例１）
上述の実施形態において、監視部５０は、判定部６０の出力回路６１から連続的に出力されるＨｉｇｈ信号（禁止信号）と、Ｌｏｗ信号（許可信号）の時間の長さに基づき、診断許容信号であるか否かを判別したが、本発明は、これに限られるものではない。監視部５０は、判定部６０の出力回路６１から連続的に出力されるＨｉｇｈ信号（禁止信号）及びＬｏｗ信号（許可信号）のデューティ比に基づいて、診断許容信号であるか否かを判別してもよい。つまり、通常時に出力回路６１から出力される階段状信号と、自己診断開始許可時に出力回路６１から出力される階段状信号との信号の周期が異なっていれば、如何なる基準に基づき判別してもよい。

（変形例２）
上述の実施形態において、監視部５０は、判定部６０から出力された信号を受信した際に、アンサーバック信号を出力したが、アンサーバック信号を省略することもできる。この場合、例えば、監視部５０から出力される信号にノイズが含まれないように、フィルタリング処理などをしておくことが望ましい。

１０：組電池 １１：単電池 ２０：監視ユニット
２１：電圧検出回路 ２２：コントローラ ２３：電流センサ
２４：ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
３１〜３３：システムメインリレー ３４：制限抵抗
３５，３６：充電リレー ４１：インバータ
４２：モータ・ジェネレータ ４３：ＡＣ充電器 ５０：監視部
６０：判定部 ６１：出力回路 ７０：蓄電装置

Claims (4)

1. 蓄電装置の充放電状態に関する情報を取得する監視部と、
   前記監視部が取得した情報に基づき、前記蓄電装置の充放電状態が許容範囲であるか否かを判定する判定部と、を有し、
   前記判定部は、前記監視部が前記充放電状態に関する情報を取得する通常モードで動作しているときに、Ｈｉｇｈ信号とＬｏｗ信号とから構成される基準階段状信号を前記監視部に対して連続的に出力する出力部を備え、
   前記判定部は、前記通常モードで前記監視部が動作するように制御しつつ、前記蓄電装置の充放電状態が許容範囲であると判別された場合に、前記通常モードで動作している前記監視部に出力される基準階段状信号のＨｉｇｈ信号及びＬｏｗ信号を判別前とは周期が異なるように制御し、前記基準階段状信号を前記監視部の異常を検出するために自己診断を実行させるための固有のＨｉｇｈ信号及びＬｏｗ信号に変化させることで診断許容信号を出力し、
   前記監視部は、前記判定部から連続的に受信される一連のＨｉｇｈ信号とＬｏｗ信号が前記診断許容信号固有のＨｉｇｈ信号及びＬｏｗ信号のパターンにマッチングするか否かを判別し、マッチングすると判別された場合に、前記通常モードを停止して自己診断を実行することを特徴とする監視システム。
2. 前記判定部は、充電中に前記蓄電装置の充放電状態が許容範囲であると判別された場合に、前記監視部の自己診断の実行に伴い、前記蓄電装置の充電動作を停止するように制御することを特徴とする請求項１に記載の監視システム。
3. 前記監視部は、前記判定部から受信した信号をアンサーバック信号として前記判定部に出力し、
   前記判定部は、前記監視部に対して出力された前記診断許容信号に対する前記アンサーバック信号が前記診断許容信号とは異なる場合に、前記診断許容信号を再出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の監視システム。
4. 請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の監視システムを有する車両であって、
   前記蓄電装置は、前記車両を走行させるモータに電力を供給し、車両外部の電源により充電可能であることを特徴とする車両。

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