JP2014206453A - 電池監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】セルバランス回路の異常を簡素かつ安価な回路構成によって検出する。
【解決手段】セルバランス回路１０４において、セルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴ８が各セル１１〜１８の両端を短絡して放電し、その放電電流でフォトカプラＰＣ１〜ＰＣ８が動作する。マイコン１０８は、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ８の受光素子Ｑ１〜Ｑ８から入力端子Ｖｉｎへの入力信号に基づいて、セルバランス回路１０４の異常原因であるセルバランス制御端子ＶＢ１〜ＶＢ８の異常、ならびに、セルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴ８の開放および短絡を検出する。
【選択図】図１

Description

この発明は、電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ；ＥＶ）およびハイブリッド電気自動車（Ｈｙｂｒｉｄ ＥＶ；ＨＥＶ）といった電動車両を動作させる電池を監視する電池監視装置に関し、特にセルバランス回路の異常を検出するものである。

ＥＶおよびＨＥＶには、駆動用電源としてリチウムイオン電池が採用されている。リチウムイオン電池は、セルと呼ばれる４Ｖ前後の電圧を持つ電池で構成されており、セルを８〜１０個集めたものをモジュールと呼ぶ。このモジュールを１０〜２０個直列に接続して合計３００〜４００Ｖの電池を構成し、それをＥＶおよびＨＥＶの駆動用電源として使用している。

このリチウムイオン電池の健全性を確保するために、電池監視装置が車両に搭載されている。電池監視装置は、リチウムイオン電池の充電状態および劣化状態の算出のために重要なパラメータとなる電圧と温度の監視（計測）を行っている。

リチウムイオン電池は、セルの個体差および経年変化により、各セルで充電量にばらつきが生じる。この状態でリチウムイオン電池を使用すると、過充電あるいは過放電状態となり、電池の劣化および発火につながる可能性がある。これを回避するために、電池監視装置は、充電量の多いセルを放電して均等化を行うセルバランス回路を搭載している。

従来のセルバランス回路は、セルに接続された放電抵抗と、この放電抵抗を介してセルを短絡するＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子とから構成され、電池監視ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）がＦＥＴを制御して放電抵抗に電流を流し、セルを放電するといったセルバランス動作が一般的である（例えば、特許文献１参照）。この電池監視ＩＣの異常時、ＦＥＴの開放および短絡時には、セルバランス動作が正常に機能しないことから、セルバランス回路の異常診断が必要である。

そこで、例えば上記特許文献１では、ＦＥＴのソース−ドレイン間の電圧とセルごとに接続した基準電圧とをコンパレータで比較し、セルバランス回路の異常原因であるＦＥＴの外部短絡、放電抵抗の短絡および開放を個別的に検出していた。
また例えば、レベルシフトおよび絶縁処理など特殊な機能を持ったＩＣを用いてセルバランス回路の異常を検出する方法もあった。

特開２００７−８５８４７号公報

しかしながら、上記特許文献１の異常検出方法では、基準電圧源およびコンパレータなどが必要なため、回路構成が複雑になり部品点数も増加してしまった。また、上記のような特殊なＩＣは高価であった。

このように、従来の方法では、セルバランス回路の異常を検出するための回路を、簡素かつ安価に構成することができないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、セルバランス回路の異常を簡素かつ安価な回路構成によって検出することを目的とする。

この発明に係る電池監視装置は、セルごとにスイッチおよび放電抵抗が接続され、スイッチが放電抵抗を介して当該セルの両端を短絡して放電するセルバランス回路と、セルの放電電流で発光する発光素子および当該発光を受光して信号を出力する受光素子からなる、スイッチごとに設けられた異常検出部と、受光素子の信号に基づいてセルバランス回路の異常を診断する異常診断部とを備えるものである。

この発明によれば、発光素子と受光素子を用いた簡素かつ安価な回路構成によって、セルバランス回路の異常を検出することができる。

この発明の実施の形態１に係る電池監視装置のうち、セルバランス回路の周辺構造を示す回路図である。 実施の形態１に係る電池監視装置の全体構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る電池監視装置を適用した電動車両駆動システムのブロック図の一例である。 実施の形態１のセルバランス回路の異常検出方法を説明する図である。 この発明の実施の形態２に係る電池監視装置のうち、セルバランス回路の周辺構造を示す回路図である。 実施の形態２のセルバランス回路の異常検出方法を説明する図である。 この発明の実施の形態３に係る電池監視装置のうち、セルバランス回路の周辺構造を示す回路図である。 この発明の実施の形態４に係る電池監視装置のうち、セルバランス回路の周辺構造を示す回路図である。 この発明の実施の形態５に係る電池監視装置のうち、セルバランス回路の周辺構造を示す回路図である。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係る電池監視装置１００のうち、セルバランス回路１０４の周辺構造を示す回路図である。図２は、この電池監視装置１００の全体構成を示すブロック図である。図３は、この電池監視装置１００を適用した電動車両駆動システムのブロック図の一例である。ＥＶおよびＨＥＶなどの電動車両に搭載されたバッテリ１はリチウムイオン電池から構成されており、直列接続された８個のセル１１〜１８ごとにモジュール化され、モジュール１０ごとに電池監視装置１００が接続されている。なお、図示例では１個のモジュール１０を８個のセル１１〜１８で構成したが、セル数はこれに限定されるものではない。

電池監視装置１００は、バッテリ１のモジュール１０から電源供給を受ける高電圧側と、補機バッテリ（図示せず）から電源供給を受ける低電圧側とに分離されており。両エリアはアイソレータ１０９を介して電気的に接続されている。

電池監視装置１００の高電圧側において、高電圧側電源回路１０１は、バッテリ１のモジュール１０を電源として例えば５Ｖ電源を生成し、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２およびマイクロコンピュータ（以下、マイコン）１０８に供給している。このＥＥＰＲＯＭ１０２は、電池監視装置１００の各種パラメータなどを記憶する記憶素子である。モジュール電圧計測回路１０３は、モジュール１０の電圧を分圧してマイコン１０８に入力する。

セルバランス回路１０４は、セル１１〜１８を個別に放電して充電量を均等化する。また、セルバランス回路１０４は後述する異常検出結果をマイコン１０８に出力する。電池監視ＩＣ１０５は、セル１１〜１８それぞれの電圧を測定してマイコン１０８に出力する。温度計測回路１０６は、温度センサ２０を使用してセル１１〜１８の温度を電気信号に変換し、マイコン１０８に入力する。

マイコン１０８は、電池監視ＩＣ１０５を制御してセル１１〜１８の電圧計測を実施したり、電池監視ＩＣ１０５を介してセルバランス回路１０４の異常検出を実施したりする。また、マイコン１０８は、モジュール電圧計測回路１０３によるモジュール１０の電圧計測結果、電池監視ＩＣ１０５によるセル１１〜１８の電圧計測結果、温度計測回路１０６による温度計測結果、およびセルバランス回路１０４による異常検出結果を、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を経由して電池管理装置２へ送信する。ウォッチドッグ回路１０７は、マイコン１０８の暴走時にこのマイコン１０８をリセットする。

他方、電池監視装置１００の低電圧側において、低電圧側電源回路１１０は、補機バッテリ（図示せず）を電源として例えば５Ｖ電源を生成し、ＣＡＮ通信Ｉ／Ｆ１１１に供給している。ＣＡＮ通信Ｉ／Ｆ１１１は、ＣＡＮを経由して電池管理装置２およびその他の電池監視装置１００と通信を行う。自動付番回路１１２は、ＣＡＮに接続された複数の電池監視装置１００のうち、自機の接続順序を検出してＥＥＰＲＯＭ１０２に設定する。

ここで、セルバランス回路１０４および電池監視ＩＣ１０５の詳細を説明する。
セルバランス回路１０４の基本構成は、セル１１〜１８ごとに設けられたセルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴ８と放電抵抗Ｒ１〜Ｒ８である。本実施の形態１では、セルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴ８および放電抵抗Ｒ１〜Ｒ８からなるセルバランス回路１０４の異常を検出するために、この放電抵抗Ｒ１〜Ｒ８に並列に接続されたフォトカプラＰＣ１〜ＰＣ８と電流制限抵抗Ｒ１１〜Ｒ１８、および、高電圧側電源回路１０１から供給される５Ｖ電源とプルアップ抵抗Ｒ２１が追加されている。
フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ８が異常検出部を構成し、電池監視ＩＣ１０５およびマイコン１０８が異常診断部を構成する。

セル１１〜１８は、製造時のばらつき、自己放電のばらつき、および経年変化の影響により、充電量が一律とは限らず、セルによって個体差が生じる。そのため、セル１１〜１８のセル電圧にばらつきが発生したときに、マイコン１０８が電池監視ＩＣ１０５を介してセルバランス回路１０４を動作させて、セル１１〜１８を選択的に放電して、セル１１〜１８の充電量を最も少ないセルに合わせる。

図１に示すように、セル１１のセル電圧計測のため、セル１１の両極が電池監視ＩＣ１０５のセル電圧計測端子Ｃ１，Ｃ２に接続されている。セル電圧計測結果は、ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）通信などにより電池監視ＩＣ１０５からマイコン１０８へ送信される。

また、セル１１の正極にはセルバランス用スイッチＦＥＴ１のソースが接続され、セルバランス用スイッチＦＥＴ１のドレインが放電抵抗Ｒ１を介してセル１１の負極に接続されている。セルバランス用スイッチＦＥＴ１のゲートは、電池監視ＩＣ１０５のセルバランス制御端子ＶＢ１に接続されている。セル１１のセルバランス動作を実施する場合、ＳＰＩ通信などにより、マイコン１０８から電池監視ＩＣ１０５へセルバランス制御信号が送信される。電池監視ＩＣ１０５は、セルバランス制御信号に従ってセルバランス制御端子ＶＢ１をＯＮし、セルバランス用スイッチＦＥＴ１のゲートに電圧を印加する。すると、セルバランス用スイッチＦＥＴ１がＯＮ動作してセル１１の両端が短絡し、放電抵抗Ｒ１に電流が流れて放電が行われる。セルバランス動作を実行しない場合は、セルバランス用スイッチＦＥＴ１がＯＦＦのため放電抵抗Ｒ１に電流は流れない。

セル１２〜１８も、セル１１と同様に、電池監視ＩＣ１０５のセル電圧計測端子Ｃ２〜Ｃ９に接続されている。また、セルバランス動作時には、セル１２〜１８それぞれに並列に接続されたセルバランス用スイッチＦＥＴ２〜ＦＥＴ８がＯＮ動作し、放電抵抗Ｒ２〜Ｒ８を介してセル１２〜１８が短絡し放電する。
なお、図示例では、セルバランス用スイッチにＦＥＴを使用したが、これに限定されるものではない。

このセルバランス回路１０４において、セルバランス用スイッチＦＥＴ１およびセルバランス制御端子ＶＢ１の異常を検出するために、フォトカプラＰＣ１を放電抵抗Ｒ１と並列に配置し、フォトカプラＰＣ１を放電電流で動作させる。図示例では、フォトカプラＰＣ１の発光素子Ｄ１としてフォトダイオード、受光素子Ｑ１としてフォトトランジスタを使用している。

フォトカプラＰＣ１の発光素子Ｄ１は電流制限抵抗Ｒ１１を介してセルバランス用スイッチＦＥＴ１のドレインに接続されており、セルバランス用スイッチＦＥＴ１のＯＮ動作によりフォトカプラＰＣ１が動作する。フォトカプラＰＣ１の受光素子Ｑ１のコレクタはプルアップ抵抗Ｒ２１を介して５Ｖ電源に接続され、受光素子Ｑ１のエミッタが接地されている。さらに、受光素子Ｑ１のコレクタとプルアップ抵抗Ｒ２１の接続点がマイコン１０８の入力端子Ｖｉｎに接続されており、フォトカプラＰＣ１がＯＦＦの間は入力端子Ｖｉｎへの入力信号がＨｉｇｈにプルアップされ、フォトカプラＰＣ１が動作すると入力端子Ｖｉｎへの入力信号はＬｏｗに変化する。

この回路構成において、セル１１のセルバランス動作がＯＦＦの場合、マイコン１０８への入力信号はＨｉｇｈとなる。セルバランス動作がＯＮになるとセル１１から放電電流が放電抵抗Ｒ１に流れ、その放電電流でフォトカプラＰＣ１が動作し、マイコン１０８への入力信号はＬｏｗに変化する。

ここで、図４の一覧を参照して、セルバランス回路１０４の異常検出方法を説明する。
セル１１のセルバランス動作がＯＦＦの場合、セルバランス用スイッチＦＥＴ１の設定がＯＦＦ（即ち、電池監視ＩＣ１０５のセルバランス制御端子ＶＢ１がＯＦＦ）になり、放電抵抗Ｒ１に電流が流れずフォトカプラＰＣ１が動作しないので、マイコン１０８の入力端子Ｖｉｎへの入力信号はＨｉｇｈになる。
一方、セル１１のセルバランス動作がＯＮの場合、セルバランス用スイッチＦＥＴ１の設定がＯＮ（即ち、電池監視ＩＣ１０５のセルバランス制御端子ＶＢ１がＯＮ）になり、セル１１の両端が短絡して放電抵抗Ｒ１に電流が流れると共にフォトカプラＰＣ１が動作し、マイコン１０８の入力端子Ｖｉｎへの入力信号はＬｏｗになる。

従って、セル１１用のセルバランス制御端子ＶＢ１およびセルバランス用スイッチＦＥＴ１が正常の場合、セルバランス動作を実行するとマイコン１０８への入力信号がＨｉｇｈからＬｏｗに変化する。

一方、セル１１用のセルバランス制御端子ＶＢ１に異常が発生して、セルバランス制御端子ＶＢ１が常時ＯＦＦまたは常時ＯＮとなった場合、マイコン１０８への入力信号は、セルバランス動作を実行しても変化せず常時Ｈｉｇｈまたは常時Ｌｏｗのままとなり、マイコン１０８はこの異常を検出できる。

セルバランス用スイッチＦＥＴ１が開放（ＯＦＦに固着）する異常が発生した場合、セルバランス制御端子ＶＢ１がＯＮでもＯＦＦでも、セルバランス動作によらずマイコン１０８への入力信号がＨｉｇｈのまま変化しないため、マイコン１０８がこの異常を検出できる。

また、セルバランス用スイッチＦＥＴ１が短絡（ＯＮに固着）する異常が発生した場合、セルバランス制御端子ＶＢ１がＯＮでもＯＦＦでも、セルバランス動作によらずマイコン１０８への入力信号がＬｏｗのまま変化しないため、マイコン１０８がこの異常を検出できる。

セル１２〜セル１８も、セル１１と同様に、放電抵抗Ｒ２〜Ｒ８それぞれに並列に接続されたフォトカプラＰＣ２〜ＰＣ８と電流制限抵抗Ｒ１２〜Ｒ１８を備え、セルバランス動作がＯＮになると放電抵抗Ｒ２〜Ｒ８に電流が流れると共にフォトカプラＰＣ２〜ＰＣ８が動作し、マイコン１０８への入力信号がＨｉｇｈからＬｏｗに変化する。従って、セルバランス制御端子ＶＢ２〜ＶＢ８の異常、ならびにセルバランス用スイッチＦＥＴ２〜ＦＥＴ８の開放および短絡についても、図４のとおりに異常検出できる。

なお、図１の例では、フォトカプラの発光素子にフォトダイオード、受光素子にフォトトランジスタを使用したが、これらに限定されるものではない。
また、図１に示したとおり、受光素子Ｑ１〜Ｑ８のコレクタを接続する信号線を共通にして、１個の入力端子Ｖｉｎに対して８個の受光素子Ｑ１〜Ｑ８のコレクタを共通に接続したので、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ８が１つでも動作すると入力信号がＬｏｗに変化する。従って、セル１１〜１８を同時にセルバランス動作させた場合、セルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴ８およびセルバランス制御端子ＶＢ１〜ＶＢ８のどこに異常が発生しているか特定できない。セル単位で異常を特定するためには、セルバランス制御端子ＶＢ１〜ＶＢ８を順番にＯＮ／ＯＦＦしてセルバランス動作させ、異常検出を行う必要がある。

マイコン１０８は、セルバランス回路１０４の異常検出結果、セル１１〜１８の電圧計測結果、モジュール電圧計測回路１０３の計測したモジュール１０の電圧計測結果、および、温度計測回路１０６の計測した温度計測結果を、自動付番回路１１２で設定した電池監視装置１００の固有番号と共に、アイソレータ１０９を介してＣＡＮ通信Ｉ／Ｆ１１１から電池管理装置２（図３に示す）へ出力する。電池管理装置２はこの計測結果を元にバッテリ１のモジュール１０の状態を確認し、その確認結果を必要に応じてＣＡＮを経由して車両制御装置３へ出力する。

この電池管理装置２は、バッテリ１の管理を行う所謂ＢＭＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）であり、例えば、電池監視装置１００から通知される電圧計測結果に基づいてバッテリ１の残容量を診断する。また、電池管理装置２は、電池監視装置１００から通知される各種計測結果を車両制御装置３へ出力したり、車両制御装置３から通知を受けて電池監視装置１００の動作を制御したりする。

車両制御装置３は、電動車両全体を統合制御する所謂ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、車両駆動用モータ４を始め、不図示の充電用コネクタ、イグニッションスイッチ、表示器などに接続している。車両制御装置３は、例えば、イグニッションスイッチのオンオフを検出してバッテリ１から車両各部への電力供給を制御したり、電池管理装置２から通知されるバッテリ１の残容量などの情報を表示器に表示させたり、充電用コネクタへの充電ガンの接続を検出して充電可能状態に移行したことを電池管理装置２へ通知したりする。

なお、セルバランス回路１０４の異常検出はいつ行ってもよい。例えばイグニッションスイッチがオンされ車両各部への電力供給を開始する前に異常検出を行ってもよいし、マイコン１０８がセルバランス動作を実行するときに同時に異常検出を行ってもよい。

以上より、実施の形態１によれば、電池監視装置１００は、セル１１〜１８ごとにセルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴ８および放電抵抗Ｒ１〜Ｒ８が接続され、セルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴ８が放電抵抗Ｒ１〜Ｒ８を介してセル１１〜１８の両端を短絡して放電するセルバランス回路１０４と、セル１１〜１８の放電電流で発光する発光素子Ｄ１〜Ｄ８および当該発光を受光して入力信号を出力する受光素子Ｑ１〜Ｑ８からなる、セルバランス用スイッチごとに設けられたフォトカプラＰＣ１〜ＰＣ８と、受光素子Ｑ１〜Ｑ８の信号に基づいてセルバランス回路１０４の異常を診断する異常診断部とを備えるように構成した。このため、発光素子Ｄ１〜Ｄ８と受光素子Ｑ１〜Ｑ８を用いた簡素かつ安価な回路構成によって、セルバランス回路１０４の異常を検出することができる。

また、実施の形態１によれば、発光素子Ｄ１〜Ｄ８と放電抵抗Ｒ１〜Ｒ８を並列に接続する構成にしたので、放電抵抗Ｒ１〜Ｒ８に大きな電流を流すことが可能となり、セル１１〜１８を素早く放電できる。

また、実施の形態１によれば、異常診断部を構成するマイコン１０８において、１つの入力端子Ｖｉｎに対して受光素子Ｑ１〜Ｑ８を共通に接続する構成にしたので、安価である。また、電池監視ＩＣ１０５のセルバランス制御端子ＶＢ１〜ＶＢ８およびセルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴ８の異常を、電池監視装置１００単独で簡単に診断できるというメリットがある。

実施の形態２．
図５は、本実施の形態２に係る電池監視装置１００のうち、セルバランス回路１０４の周辺構造を示す回路図である。なお、図５において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図６は、本実施の形態２のセルバランス回路１０４の異常検出方法を説明する図である。

本実施の形態２では、フォトカプラＰＣ１の発光素子Ｄ１を放電抵抗Ｒ１と直列に接続する。従って、セル１１のセルバランス動作を実施する場合、電池監視ＩＣ１０５がセルバランス制御端子ＶＢ１をＯＮし、セルバランス用スイッチＦＥＴ１のゲートに電圧を印加すると、セルバランス用スイッチＦＥＴ１がＯＮ動作してセル１１の両端が短絡し、放電抵抗Ｒ１に電流が流れて放電が行われると共に、その放電電流でフォトカプラＰＣ１が動作してマイコン１０８の入力端子Ｖｉｎへの入力信号がＬｏｗになる。セルバランス動作を実行しない場合は、セルバランス用スイッチＦＥＴ１がＯＦＦのため放電抵抗Ｒ１に電流は流れず、従ってフォトカプラＰＣ１も動作せず、入力端子Ｖｉｎへの入力信号はＨｉｇｈになる。

フォトカプラＰＣ１と同様に、フォトカプラＰＣ２〜ＰＣ８の発光素子Ｄ２〜Ｄ８も放電抵抗Ｒ２〜Ｒ８それぞれに直列に接続されており、セルバランス用スイッチＦＥＴ２〜ＦＥＴ８がＯＮ動作すると、放電抵抗Ｒ２〜Ｒ８に電流が流れると共にフォトカプラＰＣ２〜ＰＣ８が動作してマイコン１０８の入力端子Ｖｉｎへの入力信号がＨｉｇｈからＬｏｗに変化する。

このセルバランス回路１０４の異常原因であるセルバランス制御端子ＶＢ１〜ＶＢ８の異常、ならびに、セルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴ８の開放および短絡は、上記実施の形態１と同様に検出可能なため、説明を省略する。

さらに本実施の形態２では、セルバランス回路１０４の異常原因である放電抵抗Ｒ１〜Ｒ８の開放を検出できる。例えば放電抵抗Ｒ１が開放する異常が発生した場合、セルバランス制御端子ＶＢ１がＯＮでもＯＦＦでも、放電抵抗Ｒ１に電流が流れず、フォトカプラＰＣ１が動作しないことから、マイコン１０８への入力信号がＨｉｇｈのまま変化しないため、マイコン１０８がこの異常を検出できる。

以上より、実施の形態２によれば、発光素子Ｄ１〜Ｄ８と放電抵抗Ｒ１〜Ｒ８を直列に接続する構成にしたので、電池監視ＩＣ１０５のセルバランス制御端子ＶＢ１〜ＶＢ８の異常ならびにセルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴ８の開放および短絡と合わせて、放電抵抗Ｒ１〜Ｒ８の開放も診断することができる。

実施の形態３．
図７は、本実施の形態３に係る電池監視装置１００のうち、セルバランス回路１０４の周辺構造を示す回路図である。なお、図７において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。

本実施の形態３では、５Ｖ電源のプルアップ抵抗Ｒ２１とフォトカプラＰＣ１の受光素子Ｑ１のコレクタとの接続点をマイコン１０８の入力端子Ｖｉｎ１に接続して、マイコン１０８が入力端子Ｖｉｎ１への入力信号に基づいてセルバランス制御端子ＶＢ１およびセルバランス用スイッチＦＥＴ１の異常を検出する。
同様に、５Ｖ電源のプルアップ抵抗Ｒ２２〜Ｒ２８とフォトカプラＰＣ２〜ＰＣ８の受光素子Ｑ２〜Ｑ８のコレクタとの各接続点をマイコン１０８の入力端子Ｖｉｎ２〜Ｖｉｎ８に接続して、マイコン１０８が入力端子Ｖｉｎ２〜Ｖｉｎ８への各入力信号に基づいて、セルバランス制御端子ＶＢ２〜ＶＢ８およびセルバランス用スイッチＦＥＴ２〜ＦＥＴ８の各異常を検出する。

このように、セルバランス回路１０４の異常検出用の入力信号を、セル１１〜１８ごとにマイコン１０８へ入力する構成にしたので、セル１１〜１８ごとにセルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴ８とセルバランス制御端子ＶＢ１〜ＶＢ８の異常を検出することができる。従って、セル１１〜１８を同時にセルバランス動作させて、セルバランス制御端子ＶＢ１〜ＶＢ８の異常、ならびに、セルバランス用スイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴ８の開放および短絡を同時に検出することができる。

なお、図７では、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ８の発光素子Ｄ１〜Ｄ８を放電抵抗Ｒ１〜Ｒ８と並列に接続したが、直列に接続してもよい。

以上より、実施の形態３によれば、異常診断部を構成するマイコン１０８において、複数の入力端子Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ８に対して複数の受光素子Ｑ１〜Ｑ８をそれぞれ接続する構成にしたので、セルバランス回路１０４の異常をセル単位に検出することができる。

実施の形態４．
図８は、本実施の形態４に係る電池監視装置１００のうち、セルバランス回路１０４の周辺構造を示す回路図である。なお、図８において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。

本実施の形態４では、フォトカプラＰＣ１の受光素子Ｑ１のコレクタと、５Ｖ電源に接続したプルアップ抵抗Ｒ２１との接続点を、電池監視ＩＣ１０５の入力端子Ｖｉｎに接続して、１個のマイコン１０８で複数の電池監視ＩＣ１０５（図示例では２個）を監視および制御する構成である。上位の電池監視ＩＣ１０５はＳＰＩ通信などによりマイコン１０８に直接接続され、下位の電池監視ＩＣ１０５はＩＣ間通信などにより上位の電池監視ＩＣ１０５に接続されている。上位の電池監視ＩＣ１０５は、自機の入力端子Ｖｉｎの入力信号を計測してＳＰＩ通信などによりマイコン１０８へ送信すると共に、ＩＣ間通信などにより下位の電池監視ＩＣ１０５から受信した入力信号の計測結果もマイコン１０８へ送信する。

この構成の場合、複数のモジュール１０のセルバランス回路１０４の異常を１個のマイコン１０８で検出することが可能となる。また、モジュール１０ごとにマイコン１０８を設ける必要がないので、マイコン１０８の個数が少なくなり、コストを削減できる。

なお、図８では、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ８の発光素子Ｄ１〜Ｄ８を放電抵抗Ｒ１〜Ｒ８と並列に接続したが、直列に接続してもよい。

以上より、実施の形態４によれば、電池監視装置１００は、１つの入力端子Ｖｉｎに対して複数の受光素子Ｑ１〜Ｑ８が共通に接続された電池監視ＩＣ１０５と、電池監視ＩＣ１０５から受信した受光素子Ｑ１〜Ｑ８の信号に基づいてセルバランス回路１０４の異常を診断するマイコン１０８とを備える構成にした。このため、複数の電池監視ＩＣ１０５が制御する複数のセルバランス回路１０４の異常を１個のマイコン１０８で診断することが可能となる。また、マイコン１０８の個数が少なくなることから、コスト削減のメリットがある。

実施の形態５．
図９は、本実施の形態５に係る電池監視装置１００のうち、セルバランス回路１０４の周辺構造を示す回路図である。なお、図９において図７と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。

本実施の形態５では、５Ｖ電源のプルアップ抵抗Ｒ２１〜Ｒ２８とフォトカプラＰＣ１〜ＰＣ８の受光素子Ｑ１〜Ｑ８のコレクタとの各接続点を電池監視ＩＣ１０５の入力端子Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ８に接続して、１個のマイコン１０８で複数の電池監視ＩＣ１０５（図示例では２個）を監視および制御する構成である。上位・下位の電池監視ＩＣ１０５間での通信、および上位の電池監視ＩＣ１０５とマイコン１０８間での通信は、上記実施の形態４と同様に行う。

この構成の場合、複数のモジュール１０のセルバランス回路１０４の異常を１個のマイコン１０８で検出することが可能となる。また、モジュール１０ごとにマイコン１０８を設ける必要がないので、マイコン１０８の個数が少なくなり、コストを削減できる。さらに、セルバランス回路１０４の異常をセル単位に検出することができる。

なお、図９では、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ８の発光素子Ｄ１〜Ｄ８を放電抵抗Ｒ１〜Ｒ８と並列に接続したが、直列に接続してもよい。

以上より、実施の形態５によれば、電池監視装置１００は、複数の入力端子Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ８に対して複数の受光素子Ｑ１〜Ｑ８が共通に接続された電池監視ＩＣ１０５と、電池監視ＩＣ１０５から受信した受光素子Ｑ１〜Ｑ８の信号に基づいてセルバランス回路１０４の異常を診断するマイコン１０８とを備える構成にした。このため、複数の電池監視ＩＣ１０５が制御する複数のセルバランス回路１０４の異常を１個のマイコン１０８で診断することが可能となる。また、マイコン１０８の個数が少なくなることから、コスト削減のメリットがある。さらに、複数の入力端子Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ８に対して複数の受光素子Ｑ１〜Ｑ８をそれぞれ接続する構成にしたので、セルバランス回路１０４の異常をセル単位に検出することができる。

なお、図８および図９では、１つのマイコン１０８に対して複数の電池監視ＩＣ１０５を接続する構成にしたが、これに限定されるものではなく、１つのマイコン１０８に対して１つの電池監視ＩＣ１０５を接続する構成であってもよい。このように、受光素子Ｑ１〜Ｑ８の信号を電池監視ＩＣ１０５を介してマイコン１０８に出力することにより、電池監視ＩＣ１０５とマイコン１０８の間で絶縁を行うシステム構成において、受光素子Ｑ１〜Ｑ８の信号を絶縁してマイコン１０８に入力する必要がなく、絶縁回路を簡略化することが可能である。

上記以外にも、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ バッテリ（電池）、２ 電池管理装置、３ 車両制御装置、４ 車両駆動用モータ、１０ モジュール、１１〜１８ セル、２０ 温度センサ、１００ 電池監視装置、１０１ 高電圧側電源回路、１０２ ＥＥＰＲＯＭ、１０３ モジュール電圧計測回路、１０４ セルバランス回路、１０５ 電池監視ＩＣ（異常診断部）、１０６ 温度計測回路、１０７ ウォッチドッグ回路、１０８ マイコン（異常診断部）、１０９ アイソレータ、１１０ 低電圧側電源回路、１１１ ＣＡＮ通信Ｉ／Ｆ、１１２ 自動付番回路、Ｃ１〜Ｃ９ セル電圧計測端子、Ｄ１〜Ｄ８ 発光素子、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ８ セルバランス用スイッチ、ＰＣ１〜ＰＣ８ フォトカプラ（異常検出部）、Ｑ１〜Ｑ８ 受光素子、Ｒ１〜Ｒ８ 放電抵抗、Ｒ１１〜Ｒ１８ 電流制限抵抗、Ｒ２１〜Ｒ２８ プルアップ抵抗、ＶＢ１〜ＶＢ８ セルバランス制御端子、Ｖｉｎ，Ｖｉｎ１〜Ｖｉｎ８ 入力端子。

Claims (7)

1. 複数のセルが直列に接続された電池を監視する電池監視装置であって、
   前記セルごとにスイッチおよび放電抵抗が接続され、前記スイッチが前記放電抵抗を介して当該セルの両端を短絡して放電するセルバランス回路と、
   前記セルの放電電流で発光する発光素子および当該発光を受光して信号を出力する受光素子からなる、前記スイッチごとに設けられた異常検出部と、
   前記受光素子の信号に基づいて前記セルバランス回路の異常を診断する異常診断部とを備えることを特徴とする電池監視装置。
2. 前記発光素子と前記放電抵抗が並列に接続されていることを特徴とする請求項１記載の電池監視装置。
3. 前記発光素子と前記放電抵抗が直列に接続されていることを特徴とする請求項１記載の電池監視装置。
4. 前記異常診断部は、１つの入力端子に対して複数の前記受光素子が共通に接続され、当該入力端子に入力した前記受光素子の信号に基づいて前記セルバランス回路の異常を診断するマイクロコンピュータであることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の電池監視装置。
5. 前記異常診断部は、複数の入力端子に対して複数の前記受光素子がそれぞれ接続され、当該入力端子に入力した前記受光素子の信号に基づいて前記セルバランス回路の異常を診断するマイクロコンピュータであることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の電池監視装置。
6. 前記異常診断部は、１つの入力端子に対して複数の前記受光素子が共通に接続された電池監視ＩＣと、前記電池監視ＩＣから受信した前記受光素子の信号に基づいて前記セルバランス回路の異常を診断するマイクロコンピュータを有することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の電池監視装置。
7. 前記異常診断部は、複数の入力端子に対して複数の前記受光素子がそれぞれ接続された電池監視ＩＣと、前記電池監視ＩＣから受信した前記受光素子の信号に基づいて前記セルバランス回路の異常を診断するマイクロコンピュータを有することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の電池監視装置。

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