JP2018197708A - 電流計測回路の故障判断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電素子に流れる電流を計測する電流計測回路の故障を判断すること。【解決手段】組電池３０に流れる電流を計測する電流センサ４３の故障判断装置（バイパス経路４７及び制御部４２）であって、組電池３０と電流センサ４３とが接続されている電流経路４１と並列に設けられているバイパス経路４７と、制御部４２と、を備え、制御部４２は、バイパス経路４７を流れる電流の電流値と電流センサ４３によって計測した電流値とに基づいて電流センサ４３の故障を判断する、故障判断装置。【選択図】図４

Description

本明細書で開示する技術は、蓄電素子に流れる電流を計測する電流計測回路の故障を判断する技術に関する。

従来、蓄電素子に流れる電流を計測する電流計測回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、特許文献１に記載の状態監視装置は、二次電池（蓄電素子に相当）と、二次電池に流れる電流を計測する電流センサ（電流計測回路に相当）とを備えており、電流センサによって計測した電流値を二次電池の状態の推定に用いている。

特開２０１５−６８７６３号公報

上述したように、電流計測回路によって計測した電流値は蓄電素子の状態の推定などに用いられる。このため、電流計測回路は電流の計測の重要性から故障の判断が行われることが望まれる。

本明細書では、蓄電素子に流れる電流を計測する電流計測回路の故障を判断できる技術を開示する。

本明細書によって開示される電流計測回路の故障判断装置は、蓄電素子に流れる電流を計測する電流計測回路の故障判断装置であって、前記蓄電素子と前記電流計測回路とが接続されている電流経路と並列に設けられているバイパス経路と、判断部と、を備え、前記判断部は、前記バイパス経路を流れる電流の電流値と前記電流計測回路によって計測した電流値とに基づいて前記電流計測回路の故障を判断する。

本明細書によって開示される技術によれば、バイパス経路を流れる電流の電流値と電流計測回路によって計測した電流値とに基づくことにより、蓄電素子に流れる電流を計測する電流計測回路の故障を判断できる。

実施形態１に係る自動車及びバッテリを示す模式図 バッテリの斜視図 バッテリの分解斜視図 バッテリの回路図 ＳＯＣ−ＯＣＶ特性の例を示すグラフ 実施形態２に係るバッテリの回路図 実施形態３に係る電流の計測を説明するための模式図

（本実施形態の概要）
本明細書によって開示される電流計測回路の故障判断装置は、蓄電素子に流れる電流を計測する電流計測回路の故障判断装置であって、前記蓄電素子と前記電流計測回路とが接続されている電流経路と並列に設けられているバイパス経路と、判断部と、を備え、前記判断部は、前記バイパス経路を流れる電流の電流値と前記電流計測回路によって計測した電流値とに基づいて前記電流計測回路の故障を判断する。

この構成では、バイパス経路を流れる電流の電流値と電流計測回路によって計測した電流値とに基づくことにより、蓄電素子に流れる電流を計測する電流計測回路の故障を判断できる。

上記故障判断装置では、前記判断部は、前記バイパス経路を流れる電流の電流値と前記電流計測回路によって計測した電流値とに基づいて前記電流計測回路の計測精度を判断し、計測精度が基準精度より低い場合に故障と判断する構成でもよい。

この構成では、電流計測回路の計測精度が基準精度より低い場合に故障と判断するので、計測精度が低い電流計測回路によって計測した電流値が蓄電素子の状態の推定などに用いられてしまうことを抑制できる。

上記故障判断装置では、前記電流計測回路はシャント抵抗を用いて電流を計測する構成でもよい。

シャント抵抗を用いて電流を計測する電流計測回路はシャント抵抗の抵抗値が変動することによって計測精度が悪化することが懸念される。この構成では、シャント抵抗の抵抗値が変動して計測精度が悪化した場合は電流計測回路が故障していると判断できる。

上記故障判断装置では、前記バイパス経路に設けられている抵抗を備え、前記判断部は前記蓄電素子の電圧と前記抵抗の抵抗値とから前記バイパス経路を流れる電流の電流値を求める構成でもよい。

電流計測回路の故障を判断する方法としては、蓄電素子に流れる電流を予め把握し、その把握した電流値を真値と見做し、電流計測回路によって計測した電流値と真値とを比較する方法が考えられる。しかしながら、蓄電素子に流れる電流は電気負荷の状態によって変動するので、蓄電素子に流れる電流の電流値を予め把握して真値と見做すことは困難である。この場合、故障判断用の電流計測回路を別途設け、故障判断用の電流計測回路によって計測した電流値を真値として用いることも考えられる。しかしながら、その場合は電流計測回路を２つ備える必要があるのでコストが増大してしまう。

この構成では、蓄電素子の電圧とバイパス経路に設けられている抵抗の抵抗値とからバイパス経路を流れる電流の電流値を求めるので、電流計測回路を２つ備えなくてよい。このため、電流計測回路を２つ備える場合に比べて故障判断装置の製造コストを抑制できる。

上記故障判断装置では、前記バイパス経路に所定の電流値の電流を流す定電流源が設けられている構成でもよい。

この構成では、定電流源によって所定の電流値の電流をバイパス経路に流すので、当該所定の電流値と電流計測回路によって計測した電流値とに基づくことにより、電流計測回路を２つ備えなくても電流計測回路の故障を判断できる。このため、電流計測回路を２つ備える場合に比べて故障判断装置の製造コストを抑制できる。

上記故障判断装置では、前記バイパス経路を開閉するスイッチを備えている構成でもよい。

電流計測回路の故障を判断するとき以外にもバイパス経路に電流が流れると電流が無駄に消費されてしまう。この構成では、電流計測回路の故障を判断するとき以外はスイッチを開くことにより、スイッチを備えていない構成に比べて消費電流を抑制できる。

上記故障判断装置では、前記判断部は、前記スイッチを開いている状態で前記電流計測回路によって電流を計測し、計測した電流値が基準値以下の場合に前記スイッチを閉じて前記電流計測回路の故障を判断する構成でもよい。

蓄電素子から電気負荷に流れる負荷電流が大きい場合は電流計測回路によって計測される電流に占める負荷電流の割合が大きくなるので、電流計測回路によって計測した電流値とバイパス経路を流れる電流の電流値とを直接比較できない。この構成では、蓄電素子に流れる電流が小さいとき（基準値以下の場合）に故障を判断するので、バイパス経路を流れる電流の電流値と電流計測回路によって計測した電流値とに基づいて故障を判断できる。

上記故障判断装置では、前記蓄電素子は自動車の動力源を始動させる動力源始動用の蓄電素子であり、前記判断部は、前記自動車が駐車中であり、且つ、前記計測した電流値が前記基準値以下の場合に前記スイッチを閉じて前記電流計測回路の故障を判断してもよい。

自動車が駐車中のときは蓄電素子に大きな負荷電流が流れない。このため、この構成では蓄電素子に流れる電流が小さいとき（すなわち基準値以下の場合）に故障を判断できる。
ところで、動力源始動用の蓄電素子の場合、自動車の動力源を始動するときは蓄電素子から自動車に大電流が流れる。これに対し、動力源に電力を供給していないときは蓄電素子から自動車に流れる電流は小さくなる。蓄電素子の状態などを推定する場合はどちらも測定する必要があるので、この構成では広い計測範囲を有する電流計測回路が用いられる。

上記故障判断装置では、前記判断部は、前記スイッチを閉じて前記電流計測回路によって電流を計測する第１の電流計測処理と、前記スイッチを開いて前記電流計測回路によって電流を計測する第２の電流計測処理と、を実行し、前記第１の電流計測処理で計測した電流値と前記第２の電流計測処理で計測した電流値との差と前記バイパス経路を流れる電流の電流値とに基づいて前記電流計測回路の故障を判断する構成でもよい。

蓄電素子から電気負荷に流れる負荷電流が大きい場合は電流計測回路によって計測される電流に占める負荷電流の割合が大きくなるので、電流計測回路によって計測した電流値とバイパス経路を流れる電流の電流値とを直接比較できない。この構成では、第１の電流計測処理で計測した電流値と第２の電流計測処理で計測した電流値との差とバイパス経路を流れる電流の電流値とに基づいて故障を判断するので、負荷電流が大きい場合であっても電流計測回路の故障を判断できる。

上記故障判断装置では、前記蓄電素子はＳＯＣ−ＯＣＶ特性がプラトー領域と非プラトー領域とを有する構成でもよい。

ＳＯＣ−ＯＣＶ特性がプラトー領域と非プラトー領域とを有している場合、非プラトー領域で電圧値が急上昇するため過電圧になり易い。このため非プラトー領域ではＳＯＣを精度よく推定することがより求められる。この構成では電流計測回路の故障を判断するので、電流計測回路が故障して非プラトー領域でＳＯＣを精度よく推定できなくなることを抑制できる。

本明細書によって開示される発明は、電流計測回路の故障判断装置、故障判断方法、これらの装置または方法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できる。

＜実施形態１＞
実施形態１を図１ないし図４によって説明する。以下の説明において、図２及び図３を参照する場合、電池ケース２１が設置面に対して傾きなく水平に置かれた時の電池ケース２１の上下方向をＹ方向とし、電池ケース２１の長辺方向に沿う方向をＸ方向とし、電池ケース２１の奥行き方向をＺ方向をとして説明する。

（１）バッテリの構造
図１に示すように、バッテリ２０は電気自動車やハイブリッド自動車などの自動車１に搭載され、電気エネルギーで作動する動力源（例えばモータ）などの電気負荷に電力を供給するものである。なお、ここでは動力源としてモータを例に説明するが、動力源はガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどでもよい。

図２に示すように、バッテリ２０はブロック状の電池ケース２１を有している。図３に示すように、電池ケース２１内には複数の電池セル３１が直列接続された組電池３０や制御基板２８などが収容されている。組電池３０は自動車の動力源を始動させる動力源始動用の蓄電素子の一例である。
電池ケース２１は上方に開口する箱型のケース本体２３と、複数の電池セル３１を位置決めする位置決め部材２４と、ケース本体２３の上部に装着される中蓋２５と、中蓋２５の上部に装着される上蓋２６とを備えて構成されている。

ケース本体２３内には各電池セル３１が個別に収容される複数のセル室２３ＡがＸ方向に並んで設けられている。位置決め部材２４は複数のバスバー２７が上面に配置されており、ケース本体２３内に配置された複数の電池セル３１の上部に位置決め部材２４が配置されることで複数の電池セル３１が位置決めされると共に、複数のバスバー２７によって直列に接続される。

中蓋２５は平面視略矩形状をなしており、Ｙ方向に高低差が付けられている。中蓋２５のＸ方向両端部には図示しないハーネス端子が接続される正極端子２２Ｐ、負極端子２２Ｎが設けられている。中蓋２５は制御基板２８が内部に収容されており、中蓋２５がケース本体２３に装着されることで組電池３０と制御基板２８とが接続される。

（２）バッテリの電気的構成
図４を参照して、バッテリ２０の電気的構成について説明する。バッテリ２０は組電池３０及び電池管理装置４０（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ 以下、ＢＭＳ４０という）を備えている。

前述したように組電池３０は複数の電池セル３１が直列接続されたものである。各電池セル３１は繰り返し充電可能な二次電池であり、具体的には例えば正極にリン酸鉄系材料、負極にグラファイトを用いたリン酸鉄系リチウムイオン電池である。組電池３０は正極端子２２Ｐと負極端子２２Ｎとを接続している電流経路４１に設けられており、自動車１の内部または外部に設けられている図示しない充電装置、及び、自動車１の内部に設けられている動力源などの電気負荷に正極端子２２Ｐ及び負極端子２２Ｎを介して選択的に接続される。

ＢＭＳ４０は制御部４２、電流センサ４３、電流計測用アナログ−デジタル変換機４４（以下、電流計測用ＡＤＣ４４という）、電圧センサ４５、電圧計測用アナログ−デジタル変換機４６（以下、電圧計測用ＡＤＣ４６という）、バイパス経路４７、及び、通信部５０を備えている。電流センサ４３は電流計測回路の一例である。制御部４２は判断部の一例である。バイパス経路４７と制御部４２とは電流計測回路の故障判断装置の一例である。

制御部４２は組電池３０から供給される電力によって動作するものであり、中央処理装置４２Ａ（以下、ＣＰＵ４２Ａという）、ＲＯＭ４２Ｂ、ＲＡＭ４３Ｃなどを備えている。ＲＯＭ４２Ｂには各種の制御プログラムが記憶されている。ＣＰＵ４２ＡはＲＯＭ４２Ｂに記憶されている制御プログラムを実行することにより、組電池３０のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を推定する処理、電流センサ４３の故障を判断する処理などを実行する。ここで、ＳＯＣは充電状態や充電率とも呼ばれるものであり、電気容量に対して充電している電気量を比率で表したものである。

電流センサ４３は組電池３０に流れる電流を計測するものであり、電流経路４１に組電池３０と直列に設けられている。電流センサ４３はシャント抵抗を用いて電流を計測するタイプの電流センサである。電流センサ４３は充電時に充電装置から組電池３０へ流れる充電電流、及び、放電時に組電池３０から電気負荷へ流れる放電電流の電流値Ｉ［Ａ］を計測し、計測した電流値Ｉに応じたアナログの計測信号ＳＧ１を電流計測用ＡＤＣ４４に送信する。以降の説明では充電電流と放電電流とを区別しない場合は充放電電流という。

ここで、電流センサ４３は自動車１の動力源を始動するときに組電池３０から自動車１に流れる大電流、及び、動力源に電力を供給していないときに流れる小電流の両方を計測できるように広い計測範囲を有している。具体的には例えば、電流センサ４３は−１５００［Ａ］〜＋３００［Ａ］までの電流を計測できる。
ここではシャント抵抗を用いて電流を計測する電流センサ４３を例に説明するが、電流センサ４３はシャント抵抗を用いるものに限定されない。例えば電流センサ４３はホール素子を用いる所謂ホールセンサでもよいし、その他の方法で電流を計測するものでもよい。

電流計測用ＡＤＣ４４は電流センサ４３から出力された計測信号ＳＧ１をデジタル信号に変換し、電流値Ｉを示すデジタルデータを制御部４２へ送信する。
電圧センサ４５は組電池３０の電圧を計測するものであり、本実施形態ではバイパス経路４７に接続されている。電圧センサ４５は組電池３０の電圧を計測できれば必ずしもバイパス経路４７に接続されていなくてもよい。電圧センサ４５は組電池３０の電圧値［Ｖ］を計測し、計測した電圧値Ｖに応じたアナログの計測信号ＳＧ２を電圧計測用ＡＤＣ４６に送信する。

電圧計測用ＡＤＣ４６はアナログの計測信号ＳＧ２をデジタル信号に変換し、電圧値Ｖを示すデジタルデータを制御部４２に出力する。
ここでは電流計測用ＡＤＣ４４と電圧計測用ＡＤＣ４６とが別々に設けられている場合を例に説明するが、計測信号ＳＧ１と計測信号ＳＧ２とを共通のＡＤＣによってデジタル信号に変換する構成であってもよい。

バイパス経路４７は電流センサ４３の故障を判断するためのものであり、組電池３０と電流センサ４３とが接続されている電流経路４１と並列に設けられている。バイパス経路４７には抵抗４８、及び、バイパス経路４７を開閉する常開式のリレー４９が設けられている。リレー４９はスイッチの一例である。
通信部５０は制御部４２が自動車１側のＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）と通信するためのものである。

ここで、本実施形態では組電池３０から自動車１の動力源に電力が供給されているときはＥＣＵから制御部４２に一定時間間隔で信号が送信されるものとする。制御部４２は、通信部５０を介してＥＣＵから一定時間以上信号を受信しなかった場合は、組電池３０から動力源に電力が供給されていない、すなわち自動車１が駐車中であると判断する。

自動車１が駐車中であるか否かを判断する方法はこれに限定されるものではなく、適宜の方法で判断できる。例えば自動車１の振動を検出するセンサを設け、自動車１の振動が検出されない場合に駐車中と判断してもよい。

（３）ＳＯＣの推定
前述したように制御部４２は組電池３０の充電状態（ＳＯＣ）を推定する。ここではＳＯＣを推定する手法として電流積算法を例に説明する。電流積算法は電池の充放電電流を常時計測することで電池に出入りする電力量を計測し、これを初期容量から加減することでＳＯＣを推定する手法である。電流積算法は電池の使用中でもＳＯＣを推定できるという利点がある反面、常に電流を計測して充放電電力量を積算するので電流センサ４３の計測誤差が累積して次第に不正確になる虞がある。

そこで、電流積算法によって推定したＳＯＣを電池の開放電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）に基づいてリセット（以下、ＯＣＶリセットという）することも行われている。これは、組電池３０に電流が流れていないときのＯＣＶとＳＯＣとの間に比較的精度の良い相関関係があることを利用し、電流積算法によって推定されているＳＯＣを修正する手法である。

図５を参照して、組電池３０におけるＯＣＶとＳＯＣとの間の相関関係（ＳＯＣ−ＯＣＶ特性）の例について説明する。図５において横軸はＳＯＣ［％］であり、縦軸はＯＣＶ［Ｖ］である。図５に示すように、組電池３０のＳＯＣ−ＯＣＶ特性はＳＯＣに対するＯＣＶの変化率が相対的に小さいプラトー領域Ｌ１及びＬ２と、相対的に大きい非プラトー領域Ｈ１、Ｈ２及びＨ３とを有している。

ＯＣＶリセットでは組電池３０のＯＣＶが計測され、予め記憶しておいたＳＯＣ−ＯＣＶ特性を参照して、計測したＯＣＶに対応するＳＯＣが求められる。そして、電流積算法によって推定されているＳＯＣがＳＯＣ−ＯＣＶ特性から求められたＳＯＣに修正される。ＯＣＶリセットを行うと電流積算法における誤差の累積が断ち切られるのでＳＯＣの推定精度を高めることができる。

しかしながら、ＯＣＶリセットは組電池３０から電力が供給されている電気負荷に影響を与える虞があるので、一般にＯＣＶリセットを頻繁に行うことは望まれない。このため電流積算法によってＳＯＣを精度よく推定することが求められている。そのためには電流センサ４３の計測精度が重要となる。

また、前述した図５に示すように、非プラトー領域Ｈ１、Ｈ２及びＨ３では電圧値が急上昇するため過電圧になり易い。このため非プラトー領域Ｈ１、Ｈ２及びＨ３ではＳＯＣを精度よく推定することがより求められている。その意味でも電流センサ４３の計測精度が重要となる。

（４）電流センサの故障の判断、及び、故障の判断をする条件
電流センサ４３は故障によって計測精度が悪化することが懸念される。電流センサ４３が故障する原因としては、例えばクランキングが考えられる。自動車１のクランクシャフトを停止状態から回転させるクランキングの際には電流センサ４３のシャント抵抗に大電流が流れる。このためクランキングが繰り返されるとシャント抵抗の抵抗値が大きくなる虞（言い換えるとシャント抵抗の抵抗値が変動する虞）があり、それにより電流センサ４３の計測精度が悪化することが考えられる。

そこで、制御部４２は、電流の計測の重要性から、故障の判断をする条件が成立したときに電流センサ４３の故障を判断する。ここでは先ず電流センサ４３の故障の判断について説明し、その後に故障の判断をする条件について説明する。

（４−１）電流センサの故障の判断
電流センサ４３の故障の判断では、制御部４２は先ずバイパス経路４７に設けられているリレー４９を閉じる。リレー４９を閉じるとバイパス経路４７に電流が流れる。以降の説明ではバイパス経路４７に流れる電流のことを基準電流という。この状態で電流センサ４３によって基準電流が計測されるとともに、電圧センサ４５によって組電池３０の電圧が計測される。
電圧センサ４５による電圧の計測はリレー４９が開いている状態で行われてもよい。ただし、故障の判断を精度よく行うためには基準電流の計測と電圧の計測とを同じタイミングで行うことが望ましい。

制御部４２は電圧センサ４５によって計測した電圧値とバイパス経路４７に設けられている抵抗４８の抵抗値とからオームの法則によって基準電流の電流値を計算する。そして、制御部４２は電流センサ４３によって計測した電流値とオームの法則によって計算した電流値とに基づいて電流センサ４３の計測精度を判断する。具体的には例えば、制御部４２は以下の式１によって計測精度を判断する。

・・・ 式１

例えば電流センサ４３によって計測した電流値が２１０［Ａ］であり、電圧値と抵抗値とから計算した電流値が２００［Ａ］であるとすると、計測精度は＋５％［＝（２１０／２００−１）×１００］となる。

制御部４２は式１によって判断した計測精度と予め設定されている基準精度とを比較し、計測精度が基準精度より低い場合は故障と判断する。例えば基準精度が±３％であるとすると、上述した例では計測精度が＋５％であるので基準精度より低い。このため制御部４２は電流センサ４３が故障していると判断する。これに対し、例えば計測精度が＋２％であったとすると、基準精度より高いので制御部４２は電流センサ４３が故障していないと判断する。

（４−２）故障の判断をする条件
組電池３０から自動車１の動力源に電力を供給しているときは組電池３０に大きな負荷電流が流れる。組電池３０に大きな負荷電流が流れている状態で電流センサ４３によって電流を計測すると、計測した電流値に占める負荷電流の電流値の割合が大きくなる。このため、計測した電流値と計算した電流値とを比較しても電流センサ４３の故障を精度よく判断できない。

そこで、制御部４２は組電池３０に流れる負荷電流が十分に小さいときに電流センサ４３の故障を判断する。具体的には、自動車１の駐車中は組電池３０から自動車１の動力源に電力が供給されないので、自動車１の駐車中は組電池３０に流れている負荷電流は小さいと推定される。ただし、自動車１の駐車中であっても組電池３０から動力源以外の電気負荷に一時的に負荷電流が流れている場合もある。そこで、制御部４２は、自動車１が駐車中であり、且つ、組電池３０に流れる負荷電流が小さいときに電流センサ４３の故障を判断する。

より具体的には、制御部４２は自動車１から信号を一定時間以上受信しなかった場合は自動車１が駐車中であると判断し、負荷電流の大きさを判断するためにリレー４９を開いた状態で電流センサ４３によって電流を計測する。制御部４２は、計測した電流値が基準値以下の場合は負荷電流が十分に小さいと判断し、電流センサ４３の故障を判断する。一方、計測した電流値が基準値より大きい場合は、制御部４２は所定時間経過後に再度電流センサ４３によって電流を計測し、計測した電流値が基準値以下の場合に電流センサ４３の故障を判断する。

（５）実施形態の効果
以上説明した実施形態１に係る故障判断装置（バイパス経路４７及び制御部４２）によると、バイパス経路４７を流れる基準電流の電流値と電流センサ４３によって計測した電流値とに基づくことにより、組電池３０に流れる電流を計測する電流センサ４３の故障を判断できる。

故障判断装置によると、電流センサ４３の計測精度が基準精度より低い場合に故障と判断するので、計測精度が低い電流センサ４３によって計測した電流値がＳＯＣの推定に用いられてしまうことを抑制できる。

故障判断装置によると、シャント抵抗の抵抗値が変動して計測精度が悪化した場合は電流センサ４３が故障していると判断できる。

故障判断装置によると、制御部４２は組電池３０の電圧と抵抗４８の抵抗値とから基準電流の電流値を計算するので、電流センサ４３を２つ備えなくてよい。このため、電流センサ４３を２つ備える場合に比べて故障判断装置の製造コストを抑制できる。また、電流センサ４３を２つ備えなくてよいので故障判断装置を小型化できる。具体的には、シャント抵抗を用いる電流センサ４３は計測精度が高い反面、サイズが大きくなる。故障判断装置によると、シャント抵抗を用いる電流センサ４３を２つ備えなくてよいので故障判断装置を小型化できる。

故障判断装置によると、上述したように抵抗４８を用いるので、半導体（例えば後述する実施形態２で説明する定電流ダイオード５１）を用いる場合に比べて故障判断装置の製造コストを低減できる。具体的には、一般に電圧に対する耐圧が高い半導体は高価であるので製造コストが高くなる。これに対し、抵抗４８は半導体に比べて同じ耐圧を低コストで実現できるので、故障判断装置の製造コストを低減できる。

故障判断装置によると、電流センサ４３の故障を判断するとき以外はリレー４９を開くので、リレー４９を備えておらず常にバイパス経路４７に電流が流れる構成に比べて消費電流を抑制できる。

故障判断装置によると、組電池３０に流れる電流が小さいとき（基準値以下の場合）に故障を判断するので、バイパス経路４７を流れる基準電流の電流値と電流センサ４３によって計測した電流値とに基づいて電流センサ４３の故障を判断できる。

故障判断装置によると、組電池３０は自動車１の動力源を始動させる動力源始動用のものであり、故障判断装置は自動車１が駐車中であり、且つ、組電池３０に流れる電流が小さいとき（基準値以下の場合）に故障を判断する。自動車１が駐車中のときは組電池３０に大きな負荷電流が流れない。このため、この構成では組電池３０に流れる電流が小さいときに故障を判断できる。
ところで、動力源始動用の組電池３０の場合、自動車１の動力源を始動するときは組電池３０から自動車１に大電流が流れる。これに対し、動力源に電力を供給していないときは組電池３０から自動車１に流れる電流は小さくなる。ＳＯＣを推定する場合はどちらも測定する必要があるので、前述したようにバッテリー２０では広い計測範囲を有する電流センサ４３が用いられている。

故障判断装置によると、組電池３０のＳＯＣ−ＯＣＶ特性がプラトー領域と非プラトー領域とを有している。非プラトー領域では電圧値が急上昇するため過電圧になり易い。このため非プラトー領域ではＳＯＣを精度よく推定することがより求められる。この構成では電流センサ４３の故障を判断するので、電流センサ４３が故障して非プラトー領域でＳＯＣを精度よく推定できなくなることを抑制できる。

＜実施形態２＞
実施形態２について図６を参照しつつ説明する。前述した実施形態１では電圧センサ４５、電圧計測用ＡＤＣ４６及び抵抗４８を備えていた。これに対し、図６に示すように、実施形態２に係るバッテリ２２０はこれらを備えておらず、バイパス経路４７に定電流ダイオード５１が設けられている。定電流ダイオード５１はバイパス経路４７に所定の電流値の電流を流すものである。定電流ダイオード５１は定電流源の一例である。

上述した所定の電流値は定電流ダイオード５１の部品仕様から予め把握できる。予め把握された電流値はＲＯＭ４２Ｂに記憶されており、制御部４２はＲＯＭ４２Ｂに記憶されている電流値（言い換えるとバイパス経路４７を流れる電流の電流値）と電流センサ４３によって計測した電流値とに基づいて電流センサ４３の故障を判断する。実施形態２はその他の点において実施形態１と実質的に同一である。

以上説明した実施形態２に係る故障判断装置によると、定電流ダイオード５１によって所定の電流値の電流をバイパス経路４７に流すので、当該所定の電流値と電流センサ４３によって計測した電流値とに基づくことにより、電流計測回路を２つ備えなくても電流計測回路の故障を判断できる。このため、電流計測回路を２つ備える場合に比べて故障判断装置の製造コストを抑制できる。

＜実施形態３＞
実施形態３について図７を参照しつつ説明する。実施形態３は実施形態１又は実施形態２の変形例である。前述した実施形態１及び実施形態２では負荷電流が十分に小さいときに電流センサ４３の故障を判断する。これに対し、実施形態３では負荷電流がある程度大きい場合（基準電流と同等レベル）でも電流センサ４３の故障を判断する。

具体的には、図７に示すように、リレー４９を開閉すると組電池３０を流れる電流の電流値はリレー４９が閉じられているときだけバイパス経路４７を流れる電流（基準電流）の分だけ高くなる。そこで、実施形態３に係る制御部４２は、リレー４９を開閉し、リレー４９が閉じられているとき（時点Ｔ１）及びリレー４９が開かれているとき（時点Ｔ２）の両方において電流センサ４３によって電流を計測する。

そして、制御部４２は時点Ｔ１で計測した電流値と時点Ｔ２で計測した電流値との差ΔＩを求め、組電池３０の電圧と抵抗４８の抵抗値とから計算した電流値（あるいは定電流ダイオード５１の部品仕様から予め把握される電流値）と差ΔＩとに基づいて電流センサ４３の故障を判断する。

リレー４９が閉じられているときに電流を計測する処理は第１の電流計測処理の一例であり、リレー４９が開かれているときに電流を計測する処理は第２の電流計測処理の一例である。

以上説明した実施形態３に係る故障判断装置によると、負荷電流が大きい場合であっても電流センサ４３の故障を判断できる。

＜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。

（１）上記実施形態では、蓄電素子として組電池３０を例に挙げた。しかしこれに限らず、蓄電素子は、単電池でも、複数のセルを直列接続されたものでも、並列接続されたものでもよく、セル数は適宜変更可能である。蓄電素子は、リン酸鉄系リチウムイオン電池に限らず、マンガン系リチウムイオン電池、負極にチタンを含むチタン系リチウムイオン電池、鉛電池など他の二次電池でもよい。更に、蓄電素子は、二次電池に限らず、キャパシタでもよい。

（２）上記実施形態ではバイパス経路４７に抵抗４８や定電流ダイオード５１が設けられている場合を例に説明した。しかしながら、抵抗４８や定電流ダイオード５１がなくてもバイパス経路４７に流れる基準電流の電流値を予め把握できる場合は抵抗４８や定電流ダイオード５１を設けなくてもよい。

（３）上記実施形態１及び２ではバイパス経路４７に設けられているスイッチとしてリレー４９を例に説明したが、スイッチは半導体からなるＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、手動式のスイッチなどでもよい。

（４）上記実施形態１及び２ではバイパス経路４７にスイッチ（リレー４９）が設けられている場合を例に説明したが、スイッチは必ずしも設けられていなくてもよい。

（５）上記実施形態では電流センサ４３の計測精度から電流センサ４３の故障を判断する場合を例に説明した。しかしながら、電流センサ４３の故障の判断は必ずしも計測精度から判断されなくてもよい。例えば、電流センサ４３によって計測した電流値と、電圧値と抵抗値とから計算した電流値との差の絶対値が一定値以上であれば故障していると判断してもよい。

（６）上記実施形態では、自動車１が駐車中であり、且つ、電流センサ４３によって計測される電流が小さいときに電流センサ４３の故障を判断する場合を例に説明した。これに対し、自動車１が駐車中であるか否かによらず、電流センサ４３によって計測される電流が小さいときに電流センサ４３の故障を判断してもよい。あるいは、自動車１が駐車中であれば電流の大小を判断することなく電流センサ４３の故障を判断してもよい。

（７）上記実施形態３では第１の電流計測処理と第２の電流計測処理とをそれぞれ一度のみ行う場合を例に説明した。しかしながら、第１の電流計測処理で計測した電流値と第２の電流計測処理で計測した電流値との差ΔＩは計測するタイミングや電気負荷の状態などによってばらつく可能性もある。

このため、第１の電流計測処理と第２の計測処理とを１組の電流計測処理として当該一組の電流計測処理を繰り返し実行し、組毎に第１の電流計測処理によって計測した電流値と第２の電流計測処理によって計測した電流値との差ΔＩを求め、組毎に求めた差ΔＩの平均値と基準電流の電流値とを比較して電流センサ４３の故障を判断してもよい。このようにすると故障の判断の信頼性を向上させることができる。

（８）上記実施形態では制御部４２（判断部の一例）として１つのＣＰＵ４２Ａを有する制御部４２を例に説明したが、制御部４２の構成はこれに限られない。例えば、制御部４２は複数のＣＰＵ４２Ａを備える構成や、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのハード回路を備える構成や、ハード回路及びＣＰＵ４２Ａの両方を備える構成でもよい。

（９）上記実施形態で説明した技術は以下の付記項に示す発明として把握することもできる。
＜付記項＞
蓄電素子に流れる電流を計測する電流計測回路の故障判断方法であって、
前記蓄電素子と前記電流計測回路とが接続されている電流経路と並列に設けられているバイパス経路を流れる電流の電流値と前記電流計測回路によって計測した電流値とに基づいて前記電流計測回路の故障を判断する、電流計測回路の故障判断方法。
＜効果＞
上記の故障判断方法によると、バイパス経路を流れる電流の電流値と電流計測回路によって計測した電流値とに基づくことにより、蓄電素子に流れる電流を計測する電流計測回路の故障を判断できる。

３０：組電池（蓄電素子の一例）、４０：ＢＭＳ（故障判断装置の一例）、４１：電流経路、４２：制御部（判断部の一例）、４３：電流センサ（電流計測回路の一例）、４７：バイパス経路、４８：抵抗、４９：リレー（スイッチの一例）、５１：定電流ダイオード（定電流源の一例）

Claims (10)

1. 蓄電素子に流れる電流を計測する電流計測回路の故障判断装置であって、
   前記蓄電素子と前記電流計測回路とが接続されている電流経路と並列に設けられているバイパス経路と、
   判断部と、
   を備え、
   前記判断部は、前記バイパス経路を流れる電流の電流値と前記電流計測回路によって計測した電流値とに基づいて前記電流計測回路の故障を判断する、電流計測回路の故障判断装置。
2. 請求項１に記載の電流計測回路の故障判断装置であって、
   前記判断部は、前記バイパス経路を流れる電流の電流値と前記電流計測回路によって計測した電流値とに基づいて前記電流計測回路の計測精度を判断し、計測精度が基準精度より低い場合に故障と判断する、電流計測回路の故障判断装置。
3. 請求項２に記載の電流計測回路の故障判断装置であって、
   前記電流計測回路はシャント抵抗を用いて電流を計測するものである、電流計測回路の故障判断装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電流計測回路の故障判断装置であって、
   前記バイパス経路に設けられている抵抗を備え、
   前記判断部は前記蓄電素子の電圧と前記抵抗の抵抗値とから前記バイパス経路を流れる電流の電流値を求める、電流計測回路の故障判断装置。
5. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電流計測回路の故障判断装置であって、
   前記バイパス経路に所定の電流値の電流を流す定電流源が設けられている、電流計測回路の故障判断装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の電流計測回路の故障判断装置であって、
   前記バイパス経路を開閉するスイッチを備えている、電流計測回路の故障判断装置。
7. 請求項６に記載の電流計測回路の故障判断装置であって、
   前記判断部は、前記スイッチを開いている状態で前記電流計測回路によって電流を計測し、計測した電流値が基準値以下の場合に前記スイッチを閉じて前記電流計測回路の故障を判断する、電流計測回路の故障判断装置。
8. 請求項７に記載の電流計測回路の故障判断装置であって、
   前記蓄電素子は自動車の動力源を始動させる動力源始動用の蓄電素子であり、
   前記判断部は、前記自動車が駐車中であり、且つ、前記計測した電流値が前記基準値以下の場合に前記スイッチを閉じて前記電流計測回路の故障を判断する、電流計測回路の故障判断装置。
9. 請求項６に記載の電流計測回路の故障判断装置であって、
   前記判断部は、
   前記スイッチを閉じて前記電流計測回路によって電流を計測する第１の電流計測処理と、
   前記スイッチを開いて前記電流計測回路によって電流を計測する第２の電流計測処理と、
   を実行し、
   前記第１の電流計測処理で計測した電流値と前記第２の電流計測処理で計測した電流値との差と前記バイパス経路を流れる電流の電流値とに基づいて前記電流計測回路の故障を判断する、電流計測回路の故障判断装置。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の電流計測回路の故障判断装置であって、
    前記蓄電素子はＳＯＣ−ＯＣＶ特性がプラトー領域と非プラトー領域とを有する、電流計測回路の故障判断装置。

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