JP2002168928A - 組電池の診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 組電池において、各単電池Ｃｉｊとセル電圧
計測線２及び容量調整回路５の接続部についても故障診
断を可能とするとともに容量調整回路５の診断結果が誤
診断していないか確認することができ、不具合個所の特
定が可能である診断装置を提供するものである。 【解決する為の手段】 複数の単電池Ｃｉｊを直列に接
続し、各単電池Ｃｉｊの極間でかつ隣合う単電池Ｃｉｊ
間で共有化状態に接続されるセル電圧計測線２と、放電
回路を各単電池に並列に接続した容量調整回路５を持つ
組電池において、少なくとも一方の隣合う組電池Ｃｉｊ
の容量調整回路５が同時に駆動しないように、所定数毎
に組電池の容量調整回路５を駆動し、その後、駆動しな
かった容量調整回路５を駆動し、容量調整回路５の駆動
時に、各単電池Ｃｉｊの電圧を測定し、無負荷時に測定
された各単電池の開放電圧（Ｖ０ｉｊ）と比較し異常か
どうかを判断する電圧比較部とを有することを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、組電池の診断装置
に関するものである。

【０００２】

【従来技術】まず、図４を用いて組電池の構成を説明す
る。組電池Ａはm×ｎ個の単電池Ｃｉｊ（ｉ＝1〜ｍ、ｊ
=1〜ｎ）が直列に接続される。単電池Ｃｉｊはｎ個ずつ
にまとめられ、電池パックＭｉ（ｉ＝1〜ｍ）を構成す
る。セルコントローラＣＣｉ（ｉ＝1〜ｍ）は、電池パ
ック単位に単電池の電圧測定、容量調整を行う。例え
ば、セルコントローラＣＣ１は電池パックＭ１に含まれ
るｎ個の単電池Ｃ１１〜Ｃ１ｎの充放電を制御する。１
つのセルコントローラＣＣｉとそのセルコントローラに
制御される電池パックＭｉとを合わせてモジュールと呼
ぶ。バッテリーコントローラＢＣは、各セルコントロー
ラＣＣｉを制御し、組電池全体の充放電を制御する。

【０００３】次に図５を用いて、セルコントローラＣＣ
ｉの詳細回路図を説明する。図５において、Ｃｉｊは単
電池、Ｒｉｊ（ｉ＝1〜ｍ、ｊ=1〜ｎ）は抵抗、Ｔｉｊ
（ｉ＝1〜ｍ、ｊ=1〜ｎ）はトランジスタ、一点鎖線で
囲まれた部分ＣＣｉはモジュール内の各単電池を制御す
るセルコントローラ、 ＢＣは組電池全体を制御するバ
ッテリコントローラ、１は入力された各種信号に応じた
演算を行なって制御信号を出力する制御部、２はモジュ
ール内の各単電池へ接続されるセル電圧計測線、３はモ
ジュール内の各トランジスタヘの信号線、４はバッテリ
コントローラと各セルコントローラとの通信線、一点鎖
線で囲まれた部分５は容量調整回路、６は容量調整回路
５を流れる電流を検出するための診断電圧計測線であ
る。

【０００４】組電池は各単電池の容量を調整することに
よりその能力を最大限に発揮する。そこで、各単電池の
充電率が均一になるように調整する容量調整回路５を有
している。容量調整の為には、セル電圧計測線２により
各単電池の開放電圧を計測し、次に計測された単電池の
開放電圧に基づいて制御部１が、各単電池Ｃｉｊの放電
量を決定する。制御部１は放電量に応じて、トランジス
タＴｉｊの閉路時間を決定し、抵抗器Ｒｉｊを介して単
電池Ｃｉｊの充電電荷を放電する。

【０００５】例えば、トランジスタＴ１１が閉じられる
と、単電池Ｃ１1が抵抗器Ｒ１1を通して放電する。他の
単電池も同様である。なお、各抵抗器Ｒｉｊの抵抗値は
同一であり、調整容量はトランジスタTｉｊを閉路する
時間によって、制御される。

【０００６】容量調整回路５が故障すると組電池Ａの能
力が十分に発揮できないので、診断電圧計測線６により
容量調整回路５を診断する。

【０００７】容量調整回路５の故障診断は、組電池Ａの
無負荷時に全容量調整回路を一斉にオンあるいはオフし
て診断電圧計測線６の電圧を計測することにより調整回
路部の診断を行なっていた。

【０００８】まずトランジスタＴｉｊをオフ にする信
号を信号線３より送り、診断電圧計測線６の検出電圧が
単電池の高電位側と同じとなることを判定することによ
り、トランジスタＴｉｊがオフになっていることを確認
する。その後、トランジスタＴｉｊをオンにする信号を
送り、診断電圧計測線６の検出電圧が単電池の低電位側
とほぼ同じになることを判定することにより、トランジ
スタＴｉｊがオンになっていることを確認すればよい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述の診断方法の問題
点を図６を用いて説明する。従来の容量調整回路５の診
断では、全単電池の単電池電圧がおおよそ同じ値になっ
ているので、全トランジスタＴｉｊをオンにした場合に
は、隣り合う単電池間で共有されているセル電圧計測線
７にはＩｄ１１，Ｉｄ１２の様な電流が流れようとする
が、Ｉｄ１１とＩｄ１２は逆向きのほぼ同じ大きさであ
るために、互いに打ち消し合ってしまう。その結果、セ
ル電圧計測線においては、容量調整電流Idは図６のよう
に、全単電池の容量調整回路５にのみ流れるという構成
になっている。このため、容量調整回路５についての故
障診断はできているが、単電池と単電池のセル電圧計測
線２ならびに容量調整回路５の隣り合う電池間で共有化
されている接続部７の不良によりインピーダンス成分ｒ
が存在していたとき、その異常を検出することが出来な
いという問題があった。

【００１０】そこで、本発明は、単電池とセル電圧計測
線２ならびに容量調整回路５の隣り合う電池間で共有化
されている接続部７の不良によりインピーダンス成分ｒ
が存在していたときにも、その異常を検出することを可
能とする組電池の診断装置を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明において
は複数の単電池を直列に接続し、各単電池の極間でかつ
隣り合う単電池間で共有化状態に接続されるセル電圧計
測線と、抵抗とスイッチを直列に接続したことよりなる
放電回路を各単電池に並列に接続し、スイッチをオンに
することにより単電池の容量の調整を行う容量調整回路
と、前記セル電圧計測線により各単電池の電圧を測定す
る一方、前記スイッチをオン・オフ制御する制御部とを
備え、当該制御部には少なくとも一方の隣合う組電池の
容量調整回路が同時に駆動しないように、所定数毎に組
電池の容量調整回路のスイッチを駆動し、その後、駆動
しなかった容量調整回路のスイッチを所定数毎に駆動す
るスイッチ駆動部と、容量調整回路のスイッチの駆動時
に、各単電池の電圧を測定し、記憶する記憶部と、無負
荷時に測定された各単電池の開放電圧（Ｖ０ｉｊ）をそ
れぞれ記憶し、前記記憶部に記憶された容量調整回路の
スイッチの駆動時に測定された各単電池の電圧と各単電
池の開放電圧（Ｖ０ｉｊ）とを比較し異常かどうかを判
断する電圧比較部とを、有することを特徴としている。

【００１２】請求項２の発明においては、請求項１に記
載の組電池の診断装置において、容量調整回路のスイッ
チを駆動する所定数は１である事を特徴としている。

【００１３】請求項３の発明においては、請求項１に記
載の組電池の診断装置において、さらに、制御部には、
異常と判断した回路部分を記憶し、複数の異常回路部分
が認識された場合に、異常が互いに隣合うかどうかを判
断し、異常回路部分の箇所が互いに隣合うと判断された
場合に、その間のセル電圧計測線の共有部分に故障があ
ると判断し、異常回路部分の箇所が互いに隣合っていな
い場合には、誤診断の可能性があることを判断する判断
部を有することを特徴としている。

【００１４】

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、各単電
池とセル電圧計測線及び容量調整回路の接続部について
も故障診断、例えば、接続部の接続不良によるインピー
ダンス成分の発生が検出可能になる。

【００１５】請求項2に記載の発明によれば、請求項1の
発明の効果に加え、単電池の奇数段と偶数段との2回の
診断で故障箇所を特定出来るので故障診断にかかる時間
を抑えることが可能である。

【００１６】請求項3に記載の発明によれば、請求項1の
発明の効果に加え、隣り合う単電池の診断結果を比較す
ることにより、それぞれの診断結果が誤診断していない
か確認することができると共に、不具合個所の特定が可
能である。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１を用いて、実施の形態を説明
するが、本実施の形態と従来例を説明した図５との違い
は、制御部１００と制御部１の違いのみであるので、制
御部１００の処理フローについて図２を用いて説明し、
他の構成については、図５と同じ符号を付して、その説
明は省略する。

【００１８】ここでは一つ置きに容量調整回路５を駆動
する例を述べる。

【００１９】バッテリーコントローラBCに電源が投入さ
れるとステップ１１０の容量調整回路５の診断が開始さ
れ、図４のスイッチＳＷ１をオフとして無負荷状態とす
る。また、回路の異常があった場合に1にセットされる
ＮＧフラグを初期化し０とする。ステップ１２０で 全
単電池の容量調整回路５のトランジスタＴｉｊをオフに
する。次にステップ１３０において、セル電圧計測線２
の高電位側と診断電圧計測線６の電位差すなわち、抵抗
器Ｒｉｊの電圧降下が所定の範囲内であれば容量調整回
路５のトランジスタＴｉｊのオフが確認出来る。ここ
で、所定の範囲内にならない個所があれば容量調整回路
５に漏れ電流がある事になる(ステップ２９０)。

【００２０】次にステップ１４０で、各単電池の開放電
圧Ｖ０ｉj（ｉ＝1〜ｍ、ｊ=1〜ｎ）を検出する。各単電
池Ｃｉｊの開放電圧Ｖ０ｉｊは、セルコントローラＣＣ
ｉにより計測され、制御部１００の電圧比較部に記憶さ
れる。

【００２１】ステップ１５０において、制御部１００の
スイッチ駆動部は、奇数段(ｊ＝１、３、５、・・・)の容
量調整回路５のトランジスタＴｉｊをオンにする。ステ
ップ１６０において奇数段の容量調整回路５がオンにな
った事を診断電圧計測線６の電圧とセル電圧計測線２の
低電位側の電圧との差すなわちＴｉｊのエミッタ、コレ
クタ間電圧が所定の範囲内であることで確認する。オン
にならないトランジスタが存在する場合には容量調整回
路系の異常である(ステップ２９０)。

【００２２】次にステップ１７０において、制御部１０
０の記憶部は、奇数段の容量調整回路５のトランジスタ
Ｔｉｊを有する容量調整回路の端子間電圧すなわち当該
単電池の端子間電圧Ｖｉｊｏｄｄを検出し記憶する。

【００２３】そして、ステップ１８０において、電圧比
較部は、ステップ１４０で記憶した開放電圧Ｖ０ｉｊの
うちの奇数段の単電池の開放電圧とステップ１７０で記
憶した容量調整回路５のトランジスタＴｉｊをオンにし
た際の当該単電池の端子間電圧Ｖｉｊｏｄｄを比較す
る。各単電池のセル電圧計測線２並びに容量調整回路５
との接続部７の不良により微少なインピーダンスの影響
があると開放電圧Ｖ０ｉｊとの差が増大するので、異常
を認識することが可能となる。この様子を図３を用いて
説明する。

【００２４】図３において、容量調整電流Id11、Id13は
単電池Ｃ11、Ｃ13に対応する容量調整回路を流れる電流
であり、奇数段の容量調整回路のトランジスタＴｉｊを
オンにした際に発生する。インピーダンスの異常ｒがあ
るとセル電圧計測線２により計測されるＣ１３ の電圧
はｒ×Ｉｄ１３分だけ電圧の降下が発生する。この電圧
低下量により開放電圧Ｖ０１３との差が所定の低下量Ｖ
ｒを超えるので、異常として検出される。

【００２５】このようにして異常を検出したならば、制
御部１００の判断部は、異常の発生している単電池のＮ
ｏ．をメモリに記憶すると同時に、ＮＧフラグに1をセ
ットする。

【００２６】なお、ステップ１９０で奇数段の容量調整
回路のトランジスタＴｉｊをオフした後、ステップ２０
０〜２５０において、上述したステップ１５０〜１９０
と同様の処理を偶数段の容量調整回路５について行う。

【００２７】図３において、容量調整電流Ｉｄ１２、Ｉ
ｄ１４は単電池Ｃ１２、Ｃ１４に対応する容量調整回路
を流れる電流であり、偶数段をオンにした際に発生す
る。図３に見られる微少なインピーダンスｒはＣ１２の
容量調整回路５の診断によって検出される。

【００２８】ステップ２５５において、ＮＧフラグが１
の場合、すなわちステップ１８０またはステップ２４０
で、 異常が発見され、ＮＧフラグに１が記憶されてい
る場合には、ステップ２７０が実行される。

【００２９】ＮＧフラグが０の場合には、ステップ２６
０に進み、回路の異常がないことが確認される。

【００３０】ステップ２７０において、制御部１００の
判断部は、奇数段と偶数段における異常の発生場所が隣
りあっているかを確認する。異常の発生している箇所が
隣りあっていれば、おのおのの単電池の共有回路すなわ
ち単電池Ｃｉｊとセル電圧計測線２並びに容量調整回路
５との接続部７に異常がある事がわかる。これは、図３
に見られるように、微少なインピーダンスの影響は、回
路を共有している隣り合う単電池で検出されるからであ
る。

【００３１】隣合う単電池でない場合には、ステップ28
0に進み、診断機能そのものに異常が発生している可能
性が高いと判断される。

【００３２】尚、異常と判断された場合は、図示しない
表示部や警報部によって、異常があることや、異常の該
当箇所等が報知される。

【００３３】第２の実施の形態次に２つ置きに診断を行
う実施の形態を説明する。

【００３４】第２の実施の形態と第１の実施の形態の違
いは、処理のフローだけであるのでその点を説明する。

【００３５】第２の実施の形態においても、全単電池の
開放電圧を測定することは、第１の実施の形態のステッ
プ１１０〜１４０と同じである。

【００３６】次に容量調整回路を２つ置きに診断する。
トランジスタＴｉｊのうちｊ=３ｋ＋１（但ｋ＝０〜
（ｎ―１）/３）、すなわちT１１，T１４，T１７・・・を
駆動し、これにより、容量調整回路５を２つ置きに診断
することが出来る。これは、第１の実施の形態のステッ
プ１５０〜１９０において、奇数段のトランジスタＴｉ
ｊの替わりにトランジスタＴｉｊのうちｊ=３ｋ＋１の
トランジスタＴｉｊを駆動することに相当する。

【００３７】次に前記のトランジスタＴｉｊの次のトラ
ンジスタＴｉｊ＋１を同様に駆動する。すなわちＴ１
２，Ｔ１５，Ｔ１８・・・である。これにより、前記の隣
の容量調整回路５を２つ置きに診断することが出来る。

【００３８】最後に、さらに隣のトランジスタＴｉｊ＋
２を駆動する。すなわちＴ１３，Ｔ１６，Ｔ１９・・・で
ある。これにより、さらに隣の容量調整回路５を２つ置
きに診断することが出来る。

【００３９】以上の３つのグループに分けてトランジス
タＴｉｊを操作することにより総てのトランジスタＴｉ
ｊを駆動したことになり、総ての容量調整回路５の診断
が実行される。

【００４０】各容量調整回路の診断結果は第１の実施の
形態のステップ２６０〜２９０と同様である。

【００４１】第２の実施の形態においても容量調整電流
は、単電池と電圧計測回路並びに容量調整回路との接続
部７を流れる事になるので、この部分の異常を発見する
ことが可能である。

【００４２】上述の実施の形態においては、一つ置き及
び２つ置きに容量調整回路５の診断をおこなっている
が、本発明は、この例に限定されるものでは無く、少な
くとも一方が隣合わない様に、所定数毎に容量調整回路
５を診断すれば良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】セルコントローラの回路図である。

【図２】本発明の容量調整回路診断フローである。

【図３】容量調整回路診断の模式図である。

【図４】一実施の形態の構成を示す図である。

【図５】従来例のセルコントローラの回路図である。

【図６】従来例の容量調整回路診断の模式図である。

【符号の説明】

Ｃｉj：単電池、Ｒｉj：抵抗、Ｔｉj：トランジスタ ＣＣｉ：セルコントローラ ＢＣ：バッテリコントローラ Ｉｄｉｊ；診断時に流れる電流 ｒ：インピーダンス １００：制御部 ２：セル電圧計測線 ３：信号線 ４：通信線 ５：容量調整回路 ６：診断電圧計測線 ７：単電池Ｃｉｊとセル電圧計測線２並びに容量調整回
路５との接続部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の単電池を直列に接続し、 各単電池の極間でかつ隣合う単電池間で共有化状態に接
   続されるセル電圧計測線と、 抵抗とスイッチを直列に接続したことよりなる放電回路
   を各単電池に並列に接続し、スイッチをオンにすること
   により単電池の容量の調整を行う容量調整回路と、 前記セル電圧計測線により各単電池の電圧を測定する一
   方、前記スイッチをオン・オフ制御する制御部とを備
   え、 当該制御部には、 少なくとも一方の隣合う組電池の容量調整回路が同時に
   駆動しないように、所定数毎に組電池の容量調整回路の
   スイッチを駆動し、その後、駆動しなかった容量調整回
   路のスイッチを所定数毎に駆動するスイッチ駆動部と、 容量調整回路のスイッチの駆動時に、各単電池の電圧を
   測定し、記憶する記憶部と、 無負荷時に測定された各単電池の開放電圧（Ｖ０ｉｊ）
   をそれぞれ記憶し、 前記記憶部に記憶された容量調整回路のスイッチの駆動
   時に測定された各単電池の電圧と各単電池の開放電圧
   （Ｖ０ｉｊ）とを比較し異常かどうかを判断する電圧比
   較部とを、 有することを特徴とする組電池の診断装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の組電池の診断装置にお
   いて、容量調整回路のスイッチを駆動する所定数は１で
   ある事を特徴とする組電池の診断装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の組電池の診断装置にお
   いて、さらに、制御部には、 異常と判断した回路部分を記憶し、複数の異常回路部分
   が認識された場合に、異常が互いに隣合うかどうかを判
   断し、異常回路部分の箇所が互いに隣合うと判断された
   場合に、その間のセル電圧計測線の共有部分に故障があ
   ると判断し、異常回路部分の箇所が互いに隣合っていな
   い場合には、誤診断の可能性があることを判断する判断
   部を有することを特徴とする組電池の診断装置。