JP2009042071A - 電圧センサ診断装置および組電池の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各セルＩＣから電圧を取得する際の通信遅れにより、電圧センサの故障診断時間が長くなるとともに、通信遅れによるセルＩＣでの検出値に検出誤差が発生するという問題を解決する。
【解決手段】バッテリコントローラ１は、セルＩＣ３１〜３ｎのうちから選択したセルＩＣ３１で取得したセルＳ１〜Ｓ４のセル電圧Ｖ１〜Ｖ４を用いて推定総電圧Ｖｅを算出する。そして、バッテリコントローラ１は、電圧センサ４で取得したバッテリ２の総電圧Ｖと、算出した推定総電圧Ｖｅとの差が故障判定閾値Ｖｓ以上の場合、電圧センサ４の故障を診断し、推定総電圧Ｖｅをバッテリ制御用電圧Ｖｋとして設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、組電池に設けられた電圧センサの故障や検出誤差を判定する電圧センサ診断装置および電圧センサ診断装置を備える組電池の制御装置に関する。

従来から、複数個のセルを備える組電池の総電圧を検出する電圧センサの故障や検出誤差を判定するために、複数のセルＩＣにより検出された電圧を積算した電圧値と、電圧センサで検出した電圧値とを比較する方法が知られている（たとえば、特許文献１）。
特開２００７−３３３２０号公報

しかしながら、各セルＩＣから電圧を取得する際に、セルＩＣ間の接続（カスケード通信）に伴い通信遅れが発生するので、診断時間が長くなるとともに、通信遅れによるセルＩＣでの検出値に検出誤差が発生するという問題がある。

本発明による組電池の電圧センサ診断装置は、複数の単電池を直列に接続した組電池と、組電池から電力の供給を受けて駆動する負荷と、組電池の出力電圧を総電圧として検出する総電圧センサと、複数の単電池の内の所定個数の単電池ごとに対応して設けられ、対応する所定個数の単電池のそれぞれの電圧をセル電圧として検出する複数のセル電圧センサと、複数のセル電圧センサから一部のセル電圧センサを選択する電圧センサ選択手段と、選択されたセル電圧センサにより検出された複数のセル電圧に基づいて、組電池の出力電圧の推定値を総電圧推定値として算出する電圧推定手段と、検出された総電圧と、算出された推定総電圧との偏差が所定の判定閾値以上の場合に、総電圧センサの故障を診断する電圧センサ故障診断手段とを備えることを特徴とする。
本発明による組電池の制御装置は、複数の単電池を直列に接続した組電池と、組電池から電力の供給を受けて駆動する負荷と、組電池の出力電圧を総電圧として検出する総電圧センサと、複数の単電池の内の所定個数の単電池ごとに対応して設けられ、対応する所定個数の単電池のそれぞれの電圧をセル電圧として検出する複数のセル電圧センサと、複数の電圧センサの中から一部のセンサを選択する電圧センサ選択手段と、選択された電圧センサにより検出された複数のセル電圧に基づいて、組電池の出力電圧の推定値を総電圧推定値として算出する電圧推定手段と、検出された総電圧と、算出された推定総電圧との偏差を算出する偏差算出手段と、算出された偏差が所定の閾値以上の場合に、総電圧センサが故障していると判定する電圧センサ故障診断手段と、電圧センサ故障診断手段により総電圧センサが故障していないと判定された場合は、総電圧センサにより検出された組電池の出力電圧に基づいて組電池の充放電電力を制御し、総電圧センサが故障していと判定された場合は、電圧推定手段により算出された推定総電圧に基づいて組電池の充放電電力を制御する出力電力制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、検出された組電池の総電圧と、選択されたセル電圧センサで検出されたセル電圧に基づいて算出された推定総電圧との偏差に応じて総電圧センサの故障を診断するので、通信遅れによる検出誤差の影響を受けずに総電圧センサの故障を診断できる。

−第１の実施の形態−
図１は、本発明の第１の実施の形態による組電池の電圧センサ診断装置を備える組電池の制御装置のシステム構成図である。この組電池の制御装置は、たとえば電気自動車やハイブリッド自動車のように組電池から供給する電力によって走行する車両などに搭載される。図１のシステム構成図に示すように、制御装置は、バッテリコントローラ１、バッテリ（組電池）２、セルＩＣ３１〜３ｎ（ｎ：整数、ｎ≧２）、電圧センサ４、電流センサ５、バッテリ＋端子６、バッテリ−端子７、負荷８、およびリレースイッチ９を備える。

バッテリ２は、複数の単電池（以下、セルと呼称する）Ｓ１〜Ｓｍ（ｍ：整数、ｍ≧２）を直列に接続して構成されている。バッテリ２は、入出力端子であるバッテリ＋端子６およびバッテリ−端子７を介して、給電母線によりインバータやモータ等の負荷８と接続されている。バッテリ２は、直流電力をインバータへ出力するとともに、車両の制動時には、モータの回生運動による回生電力により充電される。バッテリ２と負荷８との間に設けられたリレースイッチ９は、図示しない制御ユニットからの制御信号に基づいてオンオフして、バッテリ２と負荷８との間を接続および遮断する安全器として機能する。システム起動後にはリレースイッチ９がオンに制御され、給電母線が閉路する。また、システムが停止されると、リレースイッチ９がオフに制御され、給電母線が開路する。

セルＩＣ３１〜３ｎは、たとえばＡＳＩＣ（集積回路：Application Specific Integrated Circuit）などにより構成され、セルＳ１〜Ｓｍのセル電圧を検出して取得する電圧センサとして機能する。本実施の形態においては、セルＩＣ３１〜３ｎのそれぞれには、たとえば４つのセルが接続されているものとして説明する。セルＩＣ３１〜３ｎ間、セルＩＣ３１とバッテリコントローラ１間、およびセルＩＣ３ｎとバッテリコントローラ１間はカスケード接続され、通信により各種の情報を送信可能に構成されている。そのため、セルＩＣ３１〜３ｎは、取得したセルＳ１〜Ｓｍの電圧の値を示すセル電圧データを所定の通信周期でバッテリコントローラ１へ送信できる。すなわち、通信周期が、たとえば４０ｍｓの場合、全セルＩＣ３１〜３ｎのセル電圧データをバッテリコントローラ１に送信する場合には、通信周期の４０ｍｓにセルＩＣ３１〜３ｎの個数ｎを乗じたｎ×４０ｍｓの時間でセル電圧データが送信可能である。なお、カスケード接続されたバッテリコントローラ１間の通信を、以下ではカスケード通信と記載する。

電圧センサ４は、バッテリ２全体の電圧（総電圧）Ｖを検出し、検出した総電圧Ｖをバッテリコントローラ１へ送信する。電流センサ５は、バッテリ２の充電電流または放電電流を検出し、検出した充電電流または放電電流の値をバッテリコントローラ１へ送信する。

バッテリコントローラ１は、図示しないＣＰＵ、メモリ等の周辺回路を備え、バッテリ２の充放電を制御する制御装置である。バッテリコントローラ１は、電圧センサ４により検出されるバッテリ２の総電圧Ｖ、電流センサ５により検出される充電電流または放電電流値、およびバッテリ２の温度等に基づいて、バッテリ２の入力／出力可能パワーや、ＳＯＣ（State Of Charge）等を算出する。また、バッテリコントローラ１は、後述する方法によって、電圧センサ４の故障診断を、たとえば４０ｍｓごとのタスクとして行なう電圧センサ診断装置としても機能する。

以下、バッテリコントローラ１による電圧センサ４の故障診断について説明する。バッテリコントローラ１は、電圧センサ４で検出したバッテリ２の総電圧Ｖと、全セルＩＣ３１〜３ｎの内のいずれかのセルＩＣから取得したセル電圧を用いて算出したバッテリ２の推定総電圧Ｖｅとの差に基づいて、電圧センサ４の故障診断を行なう。なお、本実施の形態においては、バッテリコントローラ１は、セルＩＣ３１で取得した４つのセルＳ１〜Ｓ４のセル電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４を受信して取得するものとする。バッテリコントローラ１は、セル電圧Ｖ１〜Ｖ４に基づいて、以下の式（１）を用いてバッテリ２の総電圧の推定値（総電圧推定値）として、推定総電圧Ｖｅを算出する。なお、ｍは全セルの個数である。
Ｖｅ＝｛（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４）／４｝×ｍ・・・（１）

バッテリコントローラ１は、電圧センサ４から受信したバッテリ２の総電圧Ｖと、算出した推定総電圧Ｖｅとに基づいて、以下の式（２）を用いて電圧センサ４の故障を判定する。なお、故障判定閾値Ｖｓについては後述する。
｜Ｖ−Ｖｅ｜≧Ｖｓ ・・・（２）

式（２）が成立する場合、バッテリコントローラ１は、推定総電圧Ｖｅと電圧センサ４により検出された総電圧Ｖとの差が故障判定閾値Ｖｓ以上なので、電圧センサ４により検出される値が正常ではないと判断し、電圧センサ４が故障していると診断する。式（２）が成立しない場合、バッテリコントローラ１は、推定総電圧Ｖｅと電圧センサ４により検出された総電圧Ｖとの差が故障判定閾値Ｖｓより小さいので、電圧センサ４により検出される値を正常と判断し、電圧センサ４は正常であると診断する。

バッテリコントローラ１は、上記の式（２）で用いる故障判定閾値Ｖｓを、以下の式（３）により決定する。
Ｖｓ＝Ｖｇ＋Ｖｌ ・・・（３）
なお、Ｖｇは電圧センサ４とセルＩＣ３１の電圧読取誤差、ＶｌはセルＩＣ３１とバッテリコントローラ１との通信中に変化する電圧を補償した電圧（通信応答補償電圧）を示す。

電圧読取誤差Ｖｇは、電圧センサ４およびセルＩＣ３１のスペックにより決定される値である。通信応答補償電圧Ｖｌは、セルＩＣ３１とバッテリコントローラ１との通信周期（本実施の形態においては４０ｍｓｅｃ）の間で変化する放電電流の積算値に基づいて決定されるバッテリ２の電圧変化量である。図２に、放電電流の積算値と通信補償電圧Ｖｌとの関係を示す。バッテリコントローラ１は、たとえば１０ｍｓごとのタスク処理として、電流センサ５で検出された放電電流を積算することにより、この関係を示すテーブルを作成して、所定の記録領域に記録する。バッテリコントローラ１は、故障判定閾値Ｖｓを設定する際に、このテーブルを参照しながら通信補償電圧Ｖｌを決定する。

上述したように、バッテリコントローラ１は、推定総電圧Ｖｅと電圧センサ４で検出される総電圧Ｖとの差が、電圧センサ４およびセルＩＣ３１の電圧読取誤差Ｖｇと通信補償電圧Ｖｌとを加味した故障判定閾値Ｖｓ以上の時に、電圧センサ４が故障と診断する。電圧センサ４が故障したと診断すると、バッテリコントローラ１は、ＳＯＣ等の演算に必要なバッテリ制御用電圧Ｖｋを以下の式（４）により決定する。すなわち、電圧センサ４で検出される総電圧Ｖには故障に伴う検出誤差が含まれているので、バッテリコントローラ１は、推定総電圧Ｖｅをバッテリ制御用電圧Ｖｋとして設定する。
Ｖｋ＝Ｖｅ ・・・（４）

バッテリコントローラ１は、推定総電圧Ｖｅと電圧センサ４で検出される総電圧Ｖとの差が、故障判定閾値Ｖｓ未満の時に、電圧センサ４が正常と診断する。電圧センサ４が正常と診断すると、バッテリコントローラ１は、ＳＯＣ等の演算に必要なバッテリ制御用電圧Ｖｋを以下の式（５）により決定する。すなわち、電圧センサ４で検出される総電圧Ｖには検出誤差等が含まれていないので、バッテリコントローラ１は、総電圧Ｖをバッテリ制御用電圧Ｖｋとして設定する。
Ｖｋ＝Ｖ ・・・（５）

図３に示すフローチャートを参照しながら、バッテリコントローラ１による電圧センサ４の故障診断処理および充放電電力制御処理について説明する。図３の動作はバッテリコントローラ１内のＣＰＵでプログラムを実行して行なわれる。このプログラムは、メモリ（不図示）に格納されており、車両のシステムが起動された後、たとえば４０ｍｓごとのタスクとして起動される。

ステップＳ１０１では、電圧センサ４からバッテリ２の総電圧Ｖを取得してステップＳ１０２へ進む。ステップＳ１０２においては、セルＩＣ３１からセル電圧Ｖ１〜Ｖ４を取得してステップＳ１０３へ進む。ステップＳ１０３においては、式（１）を用いて、推定総電圧Ｖｅを算出してステップＳ１０４へ進む。

ステップＳ１０４においては、式（３）を用いて、故障判定閾値Ｖｓを決定してステップＳ１０５へ進む。ステップＳ１０５においては、式（２）が成立するか否かを判定する。推定総電圧Ｖｅと総電圧Ｖとの差が故障判定閾値Ｖｓ以上の場合は、ステップＳ１０５が肯定判定されてステップＳ１０６へ進む。ステップＳ１０６では、電圧センサ４が故障と診断してステップＳ１０８へ進む。

推定総電圧Ｖｅと総電圧Ｖとの差が故障判定閾値Ｖｓ未満の場合は、ステップＳ１０５が否定判定されてステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０７においては、電圧センサ４が正常と診断してステップＳ１０８へ進む。

ステップＳ１０８においては、ステップＳ１０６またはステップＳ１０７の診断結果に基づいて、電圧センサ４が正常か否かを判定する。電圧センサ４が正常、すなわちステップＳ１０７で正常と診断された場合は、ステップＳ１０８が肯定判定されてステップＳ１０９へ進む。ステップＳ１０９では、式（５）を用いて、バッテリ制御用電圧Ｖｋを設定してステップＳ１１１へ進む。

電圧センサ４が故障、すなわちステップＳ１０６で故障と診断された場合は、ステップＳ１０８が否定判定されてステップＳ１１０へ進む。ステップＳ１１０では、式（４）を用いて、バッテリ制御用電圧Ｖｋを設定してステップＳ１１１へ進む。ステップＳ１１１においては、ステップＳ１０９またはステップＳ１１０で設定したバッテリ制御用電圧Ｖｋを用いてＳＯＣを演算してステップＳ１１２へ進む。ステップＳ１１２においては、ステップＳ１１１で算出したＳＯＣに基づいて、バッテリ２の入力／出力可能パワーを演算して一連の処理を終了する。

以上で説明した第１の実施の形態における組電池の電圧センサ診断装置を備える組電池の制御装置によれば、以下の作用効果が得られる。
（１）バッテリコントローラ１は、セルＩＣ３１〜３ｎの内のセルＩＣ３１で取得したセルＳ１〜Ｓ４のセル電圧Ｖ１〜Ｖ４に基づいて、推定総電圧Ｖｅを算出するようにした。したがって、全てのセルＩＣ３１〜３ｎで取得した全セルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍを用いる場合と比べて短時間でセル電圧を取得できるとともに、カスケード通信による通信遅れに伴うセルＩＣ３１〜３ｎ間のセル電圧検出誤差の発生を防ぐことができる。

（２）バッテリコントローラ１は、セルＩＣ３１で取得したセル電圧Ｖ１〜Ｖ４の平均値と全セルの個数ｍとに基づいて、式（１）を用いて推定総電圧Ｖｅを算出するようにした。したがって、全セルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍを検出し、検出したセル電圧を積算してバッテリ２の総電圧を推定する場合に比べ、バッテリ２の総電圧の推定に要する時間を短縮できる。

（３）バッテリコントローラ１は、電圧センサ４で検出された総電圧Ｖと推定総電圧Ｖｅとの偏差が故障判定閾値Ｖｓに対して式（２）の関係を満たす場合に、電圧センサ４の故障を判定するようにした。さらに、この故障判定閾値Ｖｓは、Ｖｇは電圧センサ４とセルＩＣ３１の電圧読取誤差Ｖｇ、セルＩＣ３１とバッテリコントローラ１との通信中に変化する電圧を補償した通信応答補償電圧Ｖｌに基づいて決定するようにした。したがって、セルＩＣ３１〜３ｎの検出精度や、セルＩＣ３１〜３ｎとバッテリコントローラ１との通信状況に応じて故障判定の基準を変更できるので、電圧センサ４の故障判定の精度を向上させることができる。

（４）バッテリコントローラ１は、電圧センサ４が正常と診断した場合、電圧センサ４で検出される総電圧Ｖをバッテリ制御用電圧Ｖｋとして設定し、電圧センサ４が故障と診断した場合、推定総電圧Ｖｅをバッテリ制御用電圧Ｖｋとして設定するようにした。したがって、電圧センサ４が故障と診断された場合であっても、バッテリ２のＳＯＣ等の算出が可能となる。

−第２の実施の形態−
第２の実施の形態における組電池の電圧センサ診断装置を備える組電池の制御装置について説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。本実施の形態では、次の３つのいずれか１つに基づいて、セル電圧を取得するセルＩＣを決定する点で、第１の実施の形態と異なる。
（１）平均電圧セルＩＣ
（２）最大電圧セルＩＣ
（３）最小電圧セルＩＣ

（１）平均電圧セルＩＣ
バッテリコントローラ１は、車両のシステム起動時からリレースイッチ９によりバッテリ２と負荷８とが閉路されるまでの無負荷状態の時に、全セルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍを取得して、全セル平均電圧Ｖａａを、以下の式（６）を用いて算出する。
Ｖａａ＝（Ｖ１＋Ｖ２＋・・・＋Ｖｍ）／ｍ ・・・（６）

さらに、バッテリコントローラ１は、各セルＩＣ３１〜３ｎのそれぞれが取得したセル電圧の平均電圧（取得セルＩＣ平均電圧）Ｖａｉ（１≦ｉ≦ｎ）を、式（７）を用いて算出する。
Ｖａｉ＝（Ｖａｉ１＋Ｖａｉ２＋Ｖａｉ３＋Ｖａｉ４）／４ ・・・（７）

バッテリコントローラ１は、各セルＩＣ３１〜３ｎのうち、取得セルＩＣ平均電圧Ｖａｉが全セル平均電圧Ｖａａに最も近い値となるセルＩＣ３ｉを、セル電圧を取得するセルＩＣとして選択する。すなわち、バッテリコントローラ１は、以下の式（８）に基づいて、取得セルＩＣ平均電圧Ｖａｉと全セル平均値Ｖａａとの偏差Ｖｈｉが最小となるセルＩＣを選択する。
｜Ｖａａ−Ｖａｉ｜＝Ｖｈｉ ・・・（８）

（２）最大電圧セルＩＣ
バッテリコントローラ１は、セルＩＣ３１〜３ｎごとに、上記の式（７）を用いて取得セルＩＣ平均電圧Ｖａｉを算出する。そして、バッテリコントローラ１は、取得セルＩＣ平均電圧Ｖａｉが最大値を示すセルＩＣ３ｉを、セル電圧を取得するセルＩＣとして選択する。バッテリコントローラ１は、取得セルＩＣ平均電圧Ｖａｉが最大値を示すセルＩＣを選択した場合、取得セルＩＣ平均電圧Ｖａｉと全セル平均電圧Ｖａａとの偏差Ｖｈｇを、以下の式（９）を用いて算出する。
Ｖｈｇ＝Ｖａｉ−Ｖａａ ・・・（９）

上述のようにして偏差Ｖｈｇを算出すると、バッテリコントローラ１は、偏差Ｖｈｇを加味したバッテリ２の推定総電圧Ｖｅを、以下の式（１０）により算出する。
Ｖｅ＝（Ｖａｉ−Ｖｈｇ）×ｍ ・・・（１０）

（３）最小電圧セルＩＣ
バッテリコントローラ１は、取得セルＩＣ平均電圧Ｖａｉが最小値を示すセルＩＣ３ｉを、セル電圧を取得するセルＩＣとして選択する。バッテリコントローラ１は、取得セルＩＣ平均電圧Ｖａｉが最小値を示すセルＩＣを選択した場合、取得セルＩＣ平均電圧Ｖａｉと全セル平均電圧Ｖａａとの偏差Ｖｈｗを、以下の式（１１）を用いて算出する。
Ｖｈｗ＝Ｖａａ−Ｖａｉ ・・・（１１）

偏差Ｖｈｗを算出すると、バッテリコントローラ１は、偏差Ｖｈｗを加味したバッテリ２の推定総電圧Ｖｅを、以下の式（１２）により算出する。
Ｖｅ＝（Ｖａｉ＋Ｖｈｗ）×ｍ ・・・（１２）

なお、バッテリコントローラ１は、車両のシステムが停止され無負荷状態となった時にも全セルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍを取得して、所定の記録領域に記憶する。バッテリコントローラ１は、車両のシステム起動時に全セルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍを取得できない場合は、前回のシステム起動時にセル電圧を取得したセルＩＣ３ｉと同じセルＩＣ３ｉを選択するものとする。

図４に示すフローチャートを参照しながら、バッテリコントローラ１によるセル電圧を取得するセルＩＣの選択処理について説明する。図４の動作はバッテリコントローラ１内のＣＰＵでプログラムを実行して行なわれる。このプログラムは、メモリ（不図示）に格納されており、車両のシステムが起動された後、起動される。

ステップＳ２０１において、バッテリ２を構成する全セルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍを取得したか否かを判定する。全セルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍが取得できた場合は、ステップＳ２０１が肯定判定されてステップＳ２０２へ進む。ステップＳ２０２においては、上述した、平均電圧セルＩＣ、最大電圧セルＩＣおよび最小電圧セルＩＣのいずれか１つに基づいて、セル電圧を取得するセルＩＣ３ｉを選択して一連の処理を終了する。なお、最大電圧セルＩＣもしくは最小電圧セルＩＣに基づいてセルＩＣ３ｉを選択した場合は、上記の偏差ＶｈｇまたはＶｈｗを算出する。

全セルＳ１〜Ｓｍのセル電圧値Ｖ１〜Ｖｍが取得できない場合は、ステップＳ２０１が否定判定されてステップＳ２０３へ進む。ステップＳ２０３においては、前回のシステム起動時にセル電圧を取得したセルＩＣ３ｉと同じセルＩＣ３ｉを選択して一連の処理を終了する。

以上で説明した第２の実施の形態における組電池の電圧センサ診断装置を備える組電池の制御装置によれば、第１の実施の形態で得られた作用効果に加えて、以下の作用効果が得られる。
バッテリコントローラ１は、取得セルＩＣ平均電圧Ｖａｉと全セル平均値Ｖａａとの偏差Ｖｈｉが最小となるセルＩＣ３ｉを、セル電圧を取得するセルＩＣとして選択するようにした。したがって、全セルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍの平均値に最も近い値である取得セルＩＣ平均電圧Ｖａｉを用いて推定総電圧Ｖｅを算出するので、バッテリ２の総電圧を推定する際の精度を向上させることができる。

−第３の実施の形態−
第３の実施の形態における組電池の電圧センサ診断装置を備える組電池の制御装置について説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して第１および第２の実施の形態との相違点を主に説明する。本実施の形態では、推定総電圧Ｖｅを算出する際に、全セルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍから算出した全セル平均値Ｖａａと、セルＩＣ３１で取得したセル電圧Ｖ１〜Ｖ４の取得セルＩＣ平均値Ｖａとの偏差Ｖｈを加味する点で、第１および第２の実施の形態と異なる。なお、本実施の形態においては、セルＩＣ３１からセル電圧を取得するものとして説明するが、セルＩＣ３１〜３ｎのいずれかのセルＩＣからセル電圧を取得すればよい。

バッテリコントローラ１は、車両のシステム起動時からリレースイッチ９によりバッテリ２と負荷８とが閉路されるまでの無負荷状態の時に、全セルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍを取得して、全セル平均電圧Ｖａａを上述した式（６）により算出する。そして、バッテリコントローラ１は、セルＩＣ３１で取得したセル電圧Ｖ１〜Ｖ４の取得セルＩＣ平均電圧Ｖａを以下の式（１３）により算出する。
Ｖａ＝（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４）／４ ・・・（１３）

バッテリコントローラ１は、算出した全セル平均電圧Ｖａａと、セルＩＣ３１で取得したセルＳ１〜Ｓ４の取得セルＩＣ平均電圧Ｖａとを用いて、以下の式（１４）により、偏差Ｖｈを算出し、所定の記憶領域に記憶する。
Ｖｈ＝（Ｖａ−Ｖａａ） ・・・（１４）

偏差Ｖｈを算出すると、バッテリコントローラ１は、偏差Ｖｈおよび取得セルＩＣ平均電圧Ｖａに基づいて、以下の式（１５）により推定総電圧Ｖｅを算出する。
Ｖｅ＝（Ｖａ−Ｖｈ）×ｍ ・・・（１５）

なお、バッテリコントローラ１は、第２の実施の形態と同様に、車両のシステムが停止され無負荷状態となった時にも全セルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍを取得して、所定の記憶領域に記憶する。また、バッテリコントローラ１は、システムが停止されリレースイッチ９が開路した時刻についても所定の記憶領域に記憶する。

図５に示すフローチャートを参照しながら、バッテリコントローラ１による推定総電圧Ｖｅ算出処理について説明する。図５の動作はバッテリコントローラ１内のＣＰＵでプログラムを実行して行なわれる。このプログラムは、メモリ（不図示）に格納されており、システムが起動された後、起動される。

ステップＳ３０１において、バッテリ２を構成する全セルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍを取得したか否かを判定する。全セルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍが取得できた場合は、ステップＳ３０１が肯定判定されてステップＳ３０２へ進む。ステップＳ３０２においては、全セル平均電圧Ｖａａを算出して、後述するステップＳ３０６へ進む。

全セルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍが取得できない場合は、ステップＳ３０１が否定判定されてステップＳ３０３へ進む。ステップＳ３０３においては、システムが停止された時刻を参照して、前回のシステム停止からの経過時間が所定時間以内であるか否かを判定する。経過時間が所定時間以内の場合は、ステップＳ３０３が肯定判定されてステップＳ３０４へ進む。ステップＳ３０４においては、前回のシステム停止時に取得した全セルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍを用いて、全セル平均電圧Ｖａａを算出して、後述するステップＳ３０６へ進む。

前回のシステム停止からの経過時間が所定時間を超える場合は、ステップＳ３０３が否定判定されてステップＳ３０５へ進む。ステップＳ３０５においては、システム起動時に電圧センサ４で検出された無負荷状態におけるバッテリ２の総電圧Ｖを全セル数ｍで除して、全セル平均電圧Ｖａａを算出して、ステップＳ３０６へ進む。

ステップＳ３０６においては、取得セルＩＣ平均電圧Ｖａと、ステップＳ３０２、Ｓ３０４、もしくはＳ３０５で算出した全セル平均電圧Ｖａａとに基づいて、式（１４）により偏差Ｖｈを算出してステップＳ３０７へ進む。ステップＳ３０７においては、ステップＳ３０７で算出した偏差Ｖｈに基づいて、式（１５）によりバッテリ２の推定総電圧Ｖｅを算出して一連の処理を終了する。

以上で説明した第３の実施の形態における組電池の電圧センサ診断装置を備える組電池の制御装置によれば、第１の実施の形態で得られた作用効果に加えて、以下の作用効果が得られる。
（１）バッテリコントローラ１は、選択したセルＩＣ３１で検出したセル電圧Ｖ１〜Ｖ４の取得セル平均値Ｖａと、全セルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍの全セル平均値Ｖａａとの偏差Ｖｈを算出し、偏差Ｖｈに基づいて式（１５）を用いて推定総電圧Ｖｅを算出するようにした。したがって、取得セル平均値Ｖａに偏差Ｖｈを加味させることにより、取得セル平均値Ｖａを全セル平均値Ｖａａに近づけることができるので、推定総電圧Ｖｅの算出精度を向上できる。

（２）バッテリコントローラ１は、システム起動時における無負荷状態の時に取得した全セルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍに基づいて、取得セル平均値Ｖａおよび全セル平均値Ｖａａ、偏差Ｖｈを算出するようにした。したがって、システム起動時においてセルＳ１〜Ｓｍの自己放電量が多いような場合であっても、セルＳ１〜Ｓｍの状態を反映した偏差Ｖｈを算出できるので、偏差Ｖｈの精度を向上させ、推定総電圧Ｖｅの誤差を最小限に抑えることができる。

（３）バッテリコントローラ１は、システム起動後の無負荷状態の間に、全セルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍを取得できない場合は、前回のシステム停止時に記憶したセル電圧Ｖ１〜Ｖｍに基づいて、全セル平均値Ｖａａを算出するようにした。したがって、システム起動時に全セルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍを取得できない場合であっても、確実に偏差Ｖｈを算出して、電圧センサ４の故障診断を実行できる。

−第４の実施の形態−
第４の実施の形態における電圧センサ診断装置について説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、第１〜第３の実施の形態との相違点を主に説明する。本実施の形態では、残存容量調整により変化するセルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍを加味して推定総電圧Ｖｅを算出する。すなわち、残存容量調整により変動するセルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍに応じて、全セル平均電圧Ｖａａとセル電圧Ｖ１〜Ｖ４の取得セルＩＣ平均電圧Ｖａとの偏差Ｖｈを補正して、推定総電圧Ｖｅの算出に反映させる点で、第１〜第３の実施の形態とは異なる。なお、本実施の形態では、残存容量調整の目標電圧を全セル平均電圧Ｖａａに設定しているものとして説明する。また、セルＩＣ３１からセル電圧を取得するものとして説明するが、セルＩＣ３１〜３ｎのいずれかのセルＩＣからセル電圧を取得すればよい。

バッテリコントローラ１は、上述した式（１４）を用いて偏差Ｖｈを算出する。偏差Ｖｈが０よりも大きい場合、残存容量調整（放電）により取得セルＩＣ平均電圧Ｖａは全セル平均電圧Ｖａａに近づくので、バッテリコントローラ１は、以下の式（１６）を用いて変動偏差Ｖｈｖを算出する。
Ｖｈｖ＝Ｖｈ−Ｖｃ ・・・（１６）
なお、Ｖｃは、残存容量調整による取得セルＩＣ平均電圧Ｖａの変動分を積算した調整容量積算値である。

式（１６）により変動偏差Ｖｈｖを算出すると、バッテリコントローラ１は、式（１７）により推定総電圧Ｖｅを算出する。なお、偏差Ｖｈが０以下の場合には、偏差Ｖｈは変動しないので、バッテリコントローラ１は、上述した式（１５）を用いて推定総電圧Ｖｅ（＝（Ｖａ−Ｖｈ）×ｍ）を算出する。
Ｖｅ＝（Ｖａ−Ｖｈｖ）×ｍ ・・・（１７）

図６に示すフローチャートを参照しながら、バッテリコントローラ１による推定総電圧Ｖｅ算出処理について説明する。図６の動作はバッテリコントローラ１内のＣＰＵでプログラムを実行して行なわれる。このプログラムは、メモリ（不図示）に格納されており、車両が起動された後、たとえば４０ｍｓごとのタスク処理として起動される。

ステップＳ４０１においては、偏差Ｖｈが算出済みであるか否かを判定する。偏差Ｖｈが既に算出されている場合は、ステップＳ４０１が肯定判定されてステップＳ４０３へ進む。偏差Ｖｈが算出されていない場合は、ステップＳ４０１が否定判定されてステップＳ４０２へ進む。ステップＳ４０２においては、式（１４）を用いて偏差Ｖｈを算出してステップＳ４０３へ進む。ステップＳ４０３においては、残存容量調整の開始を指示し、調整容量積算値Ｖｃを算出してステップＳ４０４へ進む。

ステップＳ４０４においては、偏差Ｖｈが０を上回るか否かを判定する。偏差Ｖｈが０を上回る場合、すなわち取得セルＩＣ平均電圧Ｖａが全セル平均電圧Ｖａａよりも大きい場合は、ステップＳ４０４が肯定判定されてステップＳ４０５へ進む。ステップＳ４０５においては、上記の式（１６）を用いて変動偏差Ｖｈｖを算出してステップＳ４０６へ進む。ステップＳ４０６では、式（１７）を用いて推定総電圧Ｖｅを算出して一連の処理を終了する。

偏差Ｖｈが０以下の場合、すなわち取得セルＩＣ平均電圧Ｖａが全セル平均電圧Ｖａａ以下の場合は、ステップＳ４０４が否定判定されてステップＳ４０７へ進む。ステップＳ４０７においては、式（１５）を用いて推定総電圧Ｖｅを算出して一連の処理を終了する。

以上で説明した第４の実施の形態の組電池の電圧センサ診断装置を備える組電池の制御装置によれば、第１の実施の形態により得られた作用効果に加えて、以下の作用効果が得られる。
バッテリコントローラ１は、残存容量調整により変動するセルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍに応じて、全セル平均電圧Ｖａａとセル電圧Ｖ１〜Ｖ４の取得セルＩＣ平均電圧Ｖａとの偏差Ｖｈを補正した変動偏差Ｖｈｖに基づいて、推定総電圧Ｖｅを算出するようにした。すなわち、取得セルＩＣ平均電圧Ｖａが、残存容量調整による放電により残存容量調整の目標電圧として設定した全セル平均電圧Ｖａａに近づくに従って偏差Ｖｈを補正するので、推定総電圧Ｖｅの算出精度を向上できる。

−第５の実施の形態−
第５の実施の形態における組電池の電圧センサ診断装置を備える組電池の制御装置について説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、第４の実施の形態との相違点を主に説明する。本実施の形態では、残存容量調整の目標電圧を全セル電圧Ｖ１〜Ｖｍの最小値に設定した場合に、残存容量調整により変化するセルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍを加味して推定総電圧Ｖｅを算出する。すなわち、偏差Ｖｈの正負に関わらず、残存容量調整に応じて偏差Ｖｈを補正して、推定総電圧Ｖｅの算出に反映させる点で、第４の実施の形態と異なる。なお、本実施の形態においても、セルＩＣ３１からセル電圧を取得するものとして説明するが、セルＩＣ３１〜３ｎのいずれかのセルＩＣからセル電圧を取得すればよい。

バッテリコントローラ１は、第４の実施の形態と同様にして偏差Ｖｈが０よりも大きいと判定した場合、全セル平均電圧Ｖａａと容量調整目標電圧Ｖｒ（全セル電圧Ｖ１〜Ｖｍの最小値）との電圧差Ｖｐを算出する。そして、バッテリコントローラ１は、各セルＳ１〜Ｓｍに残存容量調整（放電）を開始させる。

図７は、残存容量調整による取得セルＩＣ平均電圧Ｖａの時間変化を示すタイムチャートである。図７（ａ）に示すように、時刻Ｔ０で残存容量調整が開始されると、取得セルＩＣ平均電圧Ｖａは放電により減少を開始し、時刻Ｔ１で電圧差Ｖｐ相当の電圧が減少する。バッテリコントローラ１は、時刻Ｔ１が経過するまで、すなわち取得セルＩＣ平均電圧Ｖａと容量調整目標電圧Ｖｒとの差が偏差Ｖｈよりも大きい間は、偏差Ｖｈに相当する電圧は減少していないものと判定して、上述した式（１５）を用いて推定総電圧Ｖｅ（＝（Ｖａ−Ｖｈ）×ｍ）を算出する。

図７（ａ）に示す時刻Ｔ１以降については、残存容量調整により取得セルＩＣ平均電圧Ｖａのうち偏差Ｖｈに相当する電圧が減少する。その後、時刻Ｔ２を経て時刻Ｔ３で偏差Ｖｈに相当する電圧が放電されて、残存容量調整が終了する。すなわち、時刻Ｔ１〜Ｔ３の間は、偏差Ｖｈは変動する。したがって、バッテリコントローラ１は、取得セルＩＣ平均電圧Ｖａと容量調整目標電圧Ｖｒとの差が偏差Ｖｈ以下と判定すると、上述した式（１６）により変動偏差Ｖｈｖを算出する。そして、バッテリコントローラ１は、上記の式（１７）を用いて推定総電圧Ｖｅ（＝（Ｖａ−Ｖｈｖ）×ｍ）を算出する。

偏差Ｖｈが０以下の場合、バッテリコントローラ１は、全セル平均電圧Ｖａａと容量調整目標電圧Ｖｒ（全セル電圧Ｖ１〜Ｖｍの最小値）との電圧差Ｖｑを算出する。そして、バッテリコントローラ１は、各セルＳ１〜Ｓｍに残存容量調整（放電）を開始させる。

図７（ｂ）に、偏差Ｖｈが０以下の場合の残存容算量調整による取得セルＩＣ平均電圧Ｖａの時間変化を示す。時刻Ｔ０で残存容量調整が開始されると、取得セルＩＣ平均電圧Ｖａは放電により減少を開始し、時刻Ｔ１で電圧差Ｖｑ相当の電圧が減少するので、バッテリコントローラ１は、偏差Ｖｈが０よりも大きい場合と同様に、上述した式（１５）を用いて推定総電圧Ｖｅ（＝（Ｖａ−Ｖｈ）×ｍ）を算出する。

図７（ｂ）に示す時刻Ｔ１以降についても、偏差Ｖｈが０よりも大きい場合と同様に、時刻Ｔ１〜Ｔ３の間は、偏差Ｖｈに相当する電圧が減少し、偏差Ｖｈは変動する。したがって、電圧差Ｖｑ相当の電圧が残存容量調整により放電された後、バッテリコントローラ１は、上述した式（１６）により変動偏差Ｖｈｖを算出する。そして、バッテリコントローラ１は、上記の式（１７）を用いて推定総電圧Ｖｅ（＝（Ｖａ−Ｖｈｖ）×ｍ）を算出する。

図８に示すフローチャートを参照しながら、バッテリコントローラ１による推定総電圧Ｖｅ算出処理について説明する。図８の動作はバッテリコントローラ１内のＣＰＵでプログラムを実行して行なわれる。このプログラムは、メモリ（不図示）に格納されており、車両のシステムが起動された後、たとえば４０ｍｓごとのタスク処理として起動される。

ステップＳ５０１（偏差算出判定）およびステップＳ５０２（偏差算出）の各処理は、図６のステップＳ４０１（偏差算出判定）およびステップＳ４０２（偏差算出）の各処理と同様の処理を行なう。ステップＳ５０３では、ステップＳ５０２で算出した偏差Ｖｈが０を上回るか否かを算出する。偏差Ｖｈが０を上回る場合、ステップＳ５０３が肯定判定されてステップＳ５０４へ進む。ステップＳ５０４では、全セル平均電圧Ｖａａと容量調整目標電圧Ｖｒ（全セル電圧Ｖ１〜Ｖｍの最小値）との電圧差Ｖｐを算出してステップＳ５０６へ進む。

偏差Ｖｈが０以下の場合、ステップＳ５０３が否定判定されてステップＳ５０５へ進む。ステップＳ５０５においては、全セル平均電圧Ｖａａと容量調整目標電圧Ｖｒ（全セル電圧Ｖ１〜Ｖｍの最小値）との電圧差Ｖｑを算出してステップＳ５０６へ進む。ステップＳ５０６においては、図６のステップＳ４０３と同様にして、残存容量調整の開始を指示し、調整容量積算値Ｖｃを算出してステップＳ５０７へ進む。

ステップＳ５０７においては、電圧差ＶｐまたはＶｑに相当する電圧が残存容量調整されたか否かを判定する。電圧差ＶｐまたはＶｑに相当する電圧が残存容量調整された場合、すなわち取得セルＩＣ平均電圧Ｖａと容量調整目標電圧Ｖｒとの差が偏差Ｖｈ以下の場合、ステップＳ５０７が肯定判定されてステップＳ５０８へ進む。

ステップＳ５０８においては、図６のステップＳ４０５と同様に、式（１６）を用いて変動偏差Ｖｈｖを算出してステップＳ５０９へ進む。ステップＳ５０９においては、式（１７）を用いて、推定総電圧Ｖｅを算出して一連の処理を終了する。

一方、電圧差ＶｐまたはＶｑに相当する電圧が残容量調整されていない場合、すなわち取得セルＩＣ平均電圧Ｖａと容量調整目標電圧Ｖｒとの差が偏差Ｖｈよりも大きい場合、ステップＳ５０７が否定判定されてステップＳ５１０へ進む。ステップＳ５１０においては、式（１５）を用いて、推定総電圧Ｖｅを算出して一連の処理を終了する。

以上で説明した第５の実施の形態の組電池の電圧センサ診断装置を備える組電池の制御装置によれば、第１の実施の形態および第４の実施の形態により得られた作用効果に加えて、以下の作用効果が得られる。
バッテリコントローラ１は、容量調整目標電圧Ｖｒと、残存容量調整により変動するセル電圧Ｖ１〜Ｖ４の取得セルＩＣ平均電圧Ｖａとの偏差Ｖｈを補正した変動偏差Ｖｈｖに基づいて、推定総電圧Ｖｅを算出するようにした。すなわち、取得セルＩＣ平均電圧Ｖａが、残存容量調整による放電により容量調整目標電圧Ｖｒに近づくに従って偏差Ｖｈを補正する。その結果、残存容量調整の目標値の値に関わらず、変動偏差Ｖｈｖを算出することにより推定総電圧Ｖｅの算出精度を向上して、電圧センサ４の故障を高精度に診断できる。

−第６の実施の形態−
第６の実施の形態における組電池の電圧センサ診断装置を備える組電池の制御装置ついて説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、第１〜５の実施の形態との相違点を主に説明する。本実施の形態では、それぞれのセルＩＣ３１〜３ｎで検出される４つのセル電圧の最大値と最小値の差が最小となるセルＩＣを、推定総電圧Ｖｅの算出に用いるセルＩＣとして選択する点で、第１〜第５の実施の形態と異なる。さらに、本実施の形態においては、残存容量調整の状況に応じて、推定総電圧Ｖｅの算出に用いるセルＩＣを交換する。

バッテリコントローラ１は、車両のシステム起動時からリレースイッチ９によりバッテリ２と負荷８とが閉路されるまでの無負荷状態の時に、電圧センサ４により検出したバッテリ２の総電圧Ｖに基づいて、全セルＳ１〜Ｓｍの平均電圧Ｖａｖを以下の式（１８）により算出する。
Ｖａｖ＝Ｖ／ｍ ・・・（１８）

さらに、バッテリコントローラ１は、全セルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍを取得して、取得セルＩＣ平均電圧Ｖａｉ（＝（Ｖａｉ１＋Ｖａｉ２＋Ｖａｉ３＋Ｖａｉ４）／４）を上述した式（７）により算出する。そして、バッテリコントローラ１は、それぞれの取得セルＩＣ平均電圧Ｖａｉに対して、以下の式（１９）を演算する。
Ｖｘ＝｜Ｖａｖ−Ｖａｉ｜ ・・・（１９）

演算の結果、バッテリコントローラ１は、Ｖｘが最小となる、すなわち所定の値である平均電圧Ｖａｖに対して最小値と最大値の差が最小となる取得セルＩＣ平均電圧Ｖａｉを取得したセルＩＣ３ｉを選択する。なお、本実施の形態においては、セルＩＣ３１が選択されたものとして説明する。また、無負荷状態でバッテリ２の総電圧Ｖおよび全セルＳ１〜Ｓｍのセル電圧Ｖ１〜Ｖｍが取得されると、全セルＳ１〜Ｓｍの残存容量に基づいて、バッテリコントローラ１は、残存容量を調整するセルを選定し、残存容量調整開始を指示する。

バッテリコントローラ１は、選択されたセルＩＣ３１で検出されるセルＳ１〜Ｓ４の残存容量が、残存容量に対する電圧変化量が所定の変化量以下の範囲内に含まれる場合、選択されたセルＩＣ３１を用いて推定総電圧Ｖｅを算出する。図９の、セル電圧とＤＯＤ（Depth Of Discharge：定格容量に対する放電量の比）との関係図に示すように、セルの残容量が領域Ａに示す範囲内にある場合は、セル電圧の変化量がなだらかであり、領域ＢまたはＣの範囲内にある場合は、セル電圧の変化量が急峻となる。したがって、セルＳ１〜Ｓ４の全ての残存容量が領域Ａに含まれる場合に、バッテリコントローラ１は、セル電圧Ｖ１〜Ｖ４を用いて推定総電圧Ｖｅを算出する。なお、セル電圧、残存容量および電圧変化量が所定量以下の領域Ａの関係を予め実験等により求め、対応関係を示すデータとして所定の記憶領域に記憶させておく。そして、バッテリコントローラ１は、この対応関係を示すデータを参照して、取得したセル電圧Ｖ１〜Ｖ４に基づいてセルＳ１〜Ｓ４の残存容量が領域Ａに含まれるか否かを判定する。

また、選択されたセルＩＣ３１で検出されるセルＳ１〜Ｓ４の残存容量が、セルの残存容量に対する電圧変化量が所定の変化量以下の範囲内に含まれない場合、バッテリコントローラ１は、セルＩＣ３１とは異なるセルＩＣを再選択する。すなわち、図９における領域ＢもしくはＣに示す範囲内にセルＳ１〜Ｓ４の残存容量のうちいずれか１つでも含まれる場合、バッテリコントローラ１は、セルＩＣを再選択する。このとき、バッテリコントローラ１は、領域Ａに示す範囲内に４つのセルの全ての残存容量が含まれるセルに対応するセルＩＣを、セルＩＣ３２〜３ｎの中から再選択する。そして、バッテリコントローラ１は、再選択したセルＩＣで検出したセル電圧を用いて推定総電圧Ｖｅを算出する。なお、推定総電圧Ｖｅは、第１〜第５の実施の形態において説明したいずれかの方法により算出される。

残存容量調整によりセルＳ１〜Ｓｍの残存容量が変化すると、バッテリコントローラ１は、残存容量調整の進行状況により、セルＳ１〜Ｓ４の残存容量が、図９の範囲Ａ内に含まれるか否かを判定する。セルＳ１〜Ｓ４の残存容量が範囲Ａに含まれる場合、バッテリコントローラ１は、式（１９）に基づいて、Ｖｘが最小となる取得セルＩＣ平均電圧Ｖａｉを取得したセルＩＣ３ｉを選択し、セルＩＣ３１から切り換える。

セルＳ１〜Ｓ４のうちいずれか１つでも残存容量が範囲ＢもしくはＣに含まれる場合、バッテリコントローラ１は、推定総電圧Ｖｅの算出のために選択するセルＩＣをセルＩＣ３１から切り換える。すなわち、バッテリコントローラ１は、領域Ａに示す範囲内に４つのセルの全ての残存容量が含まれるセルに対応するセルＩＣを選択する。そして、セルＩＣを切り換えると、バッテリコントローラ１は、切り換えたセルＩＣで検出したセル電圧を用いて、推定総電圧Ｖｅを算出する。

以上で説明した第６の実施の形態の組電池の電圧センサ診断装置を備える組電池の制御装置によれば、第１の実施の形態および第５の実施の形態により得られた作用効果に加えて、以下の作用効果が得られる。
（１）バッテリコントローラ１は、最小値と最大値の差が最小となる取得セルＩＣ平均電圧Ｖａｉを取得したセルＩＣ３ｉを選択する、すなわち４つのセル電圧のばらつきが最小となるセル電圧を取得するセルＩＣを選択して、推定総電圧Ｖｅを算出するようにした。したがって、セル電圧のばらつきが大きいセルＩＣを選択する場合と比べて、セルＳ１〜Ｓｍの電圧変化の特性とバッテリ２の電圧変化の特性とが大きく異なることがないので、推定総電圧Ｖｅの算出精度を向上できる。

（２）バッテリコントローラ１は、１つのセルＩＣ３ｉで検出される全てのセルの残存容量が、残存容量に対する電圧の変化量が所定の変化量以下である範囲Ａに含まれる場合に、そのセルに対応するセルＩＣを選択して、推定総電圧Ｖｅを算出するようにした。したがって、所定個数のセルの残存容量の内、１つのセルの残存容量でも範囲ＢまたはＣに含まれる場合のように、１つのセルの大きな電圧変化が他の３つのセルの電圧変化に大きな影響を与えることが防げる。その結果、選択したセルＩＣ３ｉで取得する取得セルＩＣ平均電圧Ｖａｉが残存容量の最中に大きく変化することを防ぎ、安定した取得セルＩＣ平均電圧Ｖａｉの算出が可能になり、推定総電圧Ｖｅの算出精度を向上できる。

第６の実施の形態による組電池の電圧センサ診断装置を備える組電池の制御装置を次のように変形できる。
（１）バッテリコントローラ１は、最小値と最大値の差が最小となるセルの平均電圧Ｖａｉを取得したセルＩＣ３ｉを選択するものに代えて、所定個数のセルの残存容量の最小値と最大値の差が最小となるセルに対応するセルＩＣを選択して、推定総電圧Ｖｅを算出してもよい。

（２）バッテリコントローラ１は、無負荷相当時におけるセルＳ１〜Ｓｍのばらつきを精度よく検出できる場合は、システム起動後、リレースイッチ９が閉路された後にセルＳ１〜Ｓｍのばらつきを検出してもよい。

（３）システム停止時において選択されていたセルＩＣと、システム起動時に選択されたセルＩＣとが異なる場合は、システム停止時に選択されたセルＩＣを、次回のシステム起動時に全セル電圧Ｖ１〜Ｖｍが取得できない場合に選択してもよい。

−第７の実施の形態−
第７の実施の形態における組電池の電圧センサ診断装置を備える組電池の制御装置について説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、第１〜６の実施の形態との相違点を主に説明する。本実施の形態では、所定周期で電圧センサ４により取得した総電圧Ｖと、異なる周期で取得したセル電圧Ｖ１〜Ｖｍに基づく推定総電圧Ｖｅとの差が所定の閾値を超える場合に、バッテリコントローラ１が電圧センサ４の故障を判定する点で、第１〜６の実施の形態とは異なる。なお、本実施の形態においても、セルＩＣ３１からセル電圧を取得するものとして説明するが、セルＩＣ３１〜３ｎのいずれかのセルＩＣからセル電圧を取得すればよい。

ある時刻ｔｙ（ｙ：整数）において電圧センサ４で検出した総電圧をＶｔｙとし、時刻ｔｙにおける推定総電圧をＶｅｔｙとした場合に、バッテリコントローラ１は、以下の式（２０）、（２１）が共に成立する場合に、電圧センサ４が故障していると判定する。いずれか一方でも成立しない場合は、バッテリコントローラ１は電圧センサ４が故障していると判定しない。
｜Ｖｔ_{（ｙ−１）}―Ｖｅｔｙ｜≧Ｖｓ’ ・・・（２０）
｜Ｖｔｙ−Ｖｅｔｙ｜≧Ｖｓ’ ・・・（２１）
なお、Ｖｓ’は電圧センサ４の検出誤差に応じて設定される閾値である。

図１０に示すタイムチャートを用いてバッテリコントローラ１による電圧センサ４の故障判定について説明する。図１０（ａ）は電圧センサ４により取得する総電圧Ｖと時刻との関係を表す。図１０（ａ）に示すように、バッテリコントローラ１は、所定周期として、たとえば１０ｍｓごとの時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、およびｔ５で総電圧Ｖｔ１、Ｖｔ２、Ｖｔ３、Ｖｔ４、およびＶｔ５をそれぞれ取得する。また、図１０（ａ）においては、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間の時刻ｔｘにおいて電圧センサ４に故障が発生したものとする。

図１０（ｂ）に示すように、バッテリコントローラ１は、上記の所定周期を整数倍した周期として、たとえば２０ｍｓごとの時刻ｔ１、ｔ３、およびｔ５でセルＩＣ３１からセル電圧Ｖ１〜Ｖ４を取得する。すなわち、バッテリコントローラ１は、時刻ｔ１でセルＩＣ３１にセル電圧Ｖ１〜Ｖ４の取得を指示すると、カスケード通信による通信周期が経過した時刻ｔ３でセル電圧Ｖ１〜Ｖ４を受信する。そして、時刻ｔ３でバッテリコントローラ１は、取得したセル電圧Ｖ１〜Ｖ４に基づいて、第１〜第６の実施の形態において説明したいずれかの方法を用いて推定総電圧Ｖｅｔ３を算出する。すなわち、推定総電圧Ｖｅｔ３は、時刻ｔ１の時点でセルＩＣ３１により検出されたセル電圧Ｖ１〜ｖ４に基づいて算出されている。バッテリコントローラ１は、同様にして、時刻ｔ３で取得指示をしたセル電圧Ｖ１〜Ｖ４を時刻ｔ５で受信して、推定総電圧Ｖｅｔ５を算出する。なお、図１０（ｂ）においては、バッテリコントローラ１の指示に応じてセルＩＣ３１が取得した時点での推定総電圧Ｖｅを実線Ｌ１で示し、バッテリコントローラ１がセルＩＣ３１から受信した時点における推定総電圧Ｖｅを一点鎖線Ｌ２で示す。

時刻ｔ３で推定総電圧Ｖｅｔ３を算出すると、バッテリコントローラ１は、式（２０）、（２１）を用いて故障判定を行う。時刻ｔ２においては、電圧センサ４に故障が発生していないので、式（２０）が成立せず、以下に示すようになる。
｜Ｖｔ２−Ｖｅｔ３｜＜Ｖｓ’

また、時刻ｔ３においては、電圧センサ４に故障が発生した後なので、式（２１）が成立し、以下に示すようになる。
｜Ｖｔ３−Ｖｅｔ３｜≧Ｖｓ’

したがって、バッテリコントローラ１は電圧センサ４の故障を判定せず、セルＩＣ３１に対して時刻ｔ３におけるセル電圧Ｖ１〜Ｖ４の取得を指示する。そして、時刻ｔ５で推定総電圧Ｖｅｔ５を算出すると、バッテリコントローラ１は、時刻ｔ４および時刻ｔ５で電圧センサ４により取得した総電圧Ｖｔ４、Ｖｔ５を用いて、式（２０）、（２１）により、電圧センサ４の故障判定を行う。総電圧Ｖｔ４、Ｖｔ５は時刻ｔ３で故障発生後に電圧センサ４により取得された総電圧なので、式（２０）、（２１）が成立し、以下に示すようになる。
｜Ｖｔ４−Ｖｅｔ５｜≧Ｖｓ’
｜Ｖｔ５−Ｖｅｔ５｜≧Ｖｓ’

したがって、バッテリコントローラ１は、時刻ｔ５において、電圧センサ４の故障を判定する。その結果、通信周期の間にバッテリ２による充放電が大きく、電圧センサ４が取得する総電圧Ｖの変化が大きい場合であっても、バッテリコントローラ１は電圧センサ４の異常の有無を正確に判定できる。

以上で説明した第７の実施の形態における組電池の電圧センサ診断装置を備える組電池の制御装置によれば、第１〜第６の実施の形態で得られた作用効果に加えて、以下の作用効果が得られる。
バッテリコントローラ１は、電圧センサ４が総電圧Ｖを検出する周期において、総電圧Ｖと推定総電圧Ｖｅとの偏差が判定閾値Ｖｓ’以上であり、かつ推定総電圧Ｖｅを算出する周期の期間における総電圧Ｖと推定総電圧Ｖｅとの偏差が判定閾値Ｖｓ’以上の場合に、電圧センサ４の故障を診断するようにした。したがって、セルＩＣ３１〜３ｎとバッテリコントローラ１とのカスケード通信に伴う通信遅れの際に、バッテリ２の充放電量が大きく電圧センサ４により検出した電圧値の変化量が大きい場合であっても、正確に電圧センサ４の異常の有無を判定できるので、電圧センサ４の診断精度を向上できる。

特許請求の範囲の構成要素と実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、バッテリ２が組電池を、負荷８が負荷を、電圧センサ４が総電圧センサを、セルＩＣ３１〜３ｎがセル電圧センサを、バッテリコントローラ１が電圧センサ選択手段、電圧推定手段、総電圧センサ故障診断手段、平均値算出手段、記憶手段、残容量調整手段、および出力電力制御手段、リレースイッチ９がリレーをそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。

本発明の実施の形態による組電池の電圧センサ診断装置を備える組電池の制御装置のシステム構成図である。 放電電流の積算値と通信補償電圧Ｖｌとの関係を示す図である。 第１の実施の形態における電圧センサの故障診断処理および充放電電力制御処理を説明するフローチャートである。 第２の実施の形態における電圧センサの故障診断処理および充放電電力制御処理を説明するフローチャートである。 第３の実施の形態における電圧センサの故障診断処理および充放電電力制御処理を説明するフローチャートである。 第４の実施の形態における電圧センサの故障診断処理および充放電電力制御処理を説明するフローチャートである。 第５の実施の形態における残容量調整による平均電圧Ｖａの時間変化を示すタイムチャートであり、図７（ａ）は偏差が０を超える場合を示し、図７（ｂ）は偏差Ｖｈが０以下の場合を示す。 第５の実施の形態における電圧センサの故障診断処理および充放電電力制御処理を説明するフローチャートである。 セルの残存容量と電圧変化量との関係を示す図である。 第７の実施の形態における電圧センサの故障診断を説明するタイムチャートであり、図１０（ａ）は電圧センサにより取得する総電圧と時刻との関係を表し、図１０（ｂ）はセルＩＣから取得したセル電圧に基づいて算出される推定総電圧と時刻との関係を表す。

符号の説明

１・・・バッテリコントローラ ２・・・バッテリ ３１〜３ｎ・・・セルＩＣ ４・・・電圧センサ
８・・・負荷 ９・・・リレースイッチ

Claims (15)

1. 複数の単電池を直列に接続した組電池と、
   前記組電池と給電母線を介して電気的に接続され、前記組電池から電力の供給を受けて駆動する負荷と、
   前記組電池の出力電圧を総電圧として検出する総電圧センサと、
   前記複数の単電池の内の所定個数の単電池ごとに対応して設けられ、対応する所定個数の単電池のそれぞれの電圧をセル電圧として検出する複数のセル電圧センサと、
   前記複数のセル電圧センサから一部のセル電圧センサを選択する電圧センサ選択手段と、
   前記選択されたセル電圧センサにより検出された複数のセル電圧に基づいて、前記組電池の出力電圧の推定値を総電圧推定値として算出する電圧推定手段と、
   前記検出された総電圧と、前記算出された推定総電圧値との偏差が所定の判定閾値以上の場合に、前記総電圧センサの故障を診断する電圧センサ故障診断手段とを備えることを特徴とする組電池の電圧センサ診断装置。
2. 請求項１に記載の組電池の電圧センサ診断装置において、
   前記電圧推定手段は、前記選択されたセル電圧センサにより検出された複数のセル電圧の平均値に基づいて、前記総電圧推定値を算出することを特徴とする組電池の電圧センサ診断装置。
3. 請求項２に記載の組電池の電圧センサ診断装置において、
   前記電圧推定手段は、前記複数のセル電圧の平均値に、前記組電池を構成する単電池の個数を乗算して前記総電圧推定値を算出することを特徴とする組電池の電圧センサ診断装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の組電池の電圧センサ診断装置において、
   前記組電池を構成する全ての単電池の電圧の平均値を算出する平均値算出手段をさらに備え、
   前記電圧センサ選択手段は、所定個数の単電池のセル電圧の平均値と、前記平均値算出手段により算出された平均値との差を算出し、前記差が最小となる前記所定個数の単電池に対応するセル電圧センサを選択することを特徴とする組電池の電圧センサ診断装置。
5. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の組電池の電圧センサ診断装置において、
   前記電圧センサ選択手段は、セル電圧および単電池の残存容量のいずれか一方の最大値と最小値との差を算出し、前記差が最小となる所定個数の単電池に対応するセル電圧センサを選択することを特徴とする組電池の電圧センサ診断装置。
6. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の組電池の電圧センサ診断装置において、
   前記電圧センサ選択手段は、所定個数の全ての単電池の残存容量が、残存容量に対する電圧の変化量が所定の変化量以下の範囲内に含まれる所定個数の単電池に対応するセル電圧センサの中から、いずれか一つのセル電圧センサを選択することを特徴とする組電池の電圧センサ診断装置。
7. 請求項２に記載の組電池の電圧センサ診断装置において、
   前記電圧推定手段は、
   前記複数のセル電圧センサにより検出された全ての単電池のセル電圧に基づいて、前記全ての単電池のセル電圧の平均値を算出し、前記全ての単電池のセル電圧の平均値と前記選択されたセル電圧センサにより検出された複数のセル電圧の平均値との平均電圧偏差を算出して記憶するとともに、
   前記選択されたセル電圧センサにより検出された複数のセル電圧の平均値と、前記記憶した平均電圧偏差とに基づいて、前記総電圧推定値を算出することを特徴とする組電池の電圧センサ診断装置。
8. 請求項７に記載の組電池の電圧センサ診断装置において、
   前記電圧推定手段は、前記組電池が無負荷状態の時における前記全ての単電池のそれぞれのセル電圧と、前記組電池が無負荷状態の時における前記選択されたセル電圧センサにより検出された複数のセル電圧とに基づいて、前記平均電圧偏差を算出することを特徴とする組電池の電圧センサ診断装置。
9. 請求項８に記載の組電池の電圧センサ診断装置において、
   前記組電池と前記負荷とを接続する給電母線は、システム起動後に閉路するとともに、システム停止時に開路するリレーを有し、
   前記組電池が無負荷状態の時は、前記リレーが開路している時であることを特徴とする組電池の電圧センサ診断装置。
10. 請求項９に記載の組電池の電圧センサ診断装置において、
    システム停止時に全てのセル電圧センサにより検出された全ての単電池のセル電圧を記憶する記憶手段をさらに備え、
    前記電圧推定手段は、システム起動時から前記リレーが閉路するまでの間に、前記全てのセル電圧センサにより前記全ての単電池のセル電圧が検出された場合は、前記検出されたセル電圧に基づいて、前記全ての単電池のセル電圧の平均値を算出し、
    システム起動時から前記リレーが閉路するまでの間に、前記全てのセル電圧センサにより前記全ての単電池のセル電圧が検出されない場合は、前記記憶されたセル電圧に基づいて、前記全ての単電池のセル電圧の平均値を算出することを特徴とする組電池の電圧センサ診断装置。
11. 請求項７に記載の組電池の電圧センサ診断装置において、
    前記複数の単電池のそれぞれに対して電力を放電させて、前記複数の単電池の残存容量を均一に調整する残存容量調整手段をさらに備え、
    前記電圧推定出手段は、前記組電池が無負荷状態の時における前記全ての単電池のセル電圧と、前記組電池が無負荷状態の時における前記選択されたセル電圧センサにより検出された複数のセル電圧との偏差を、前記残存容量調整手段による残存容量調整開始からの放電量に応じて補正して前記平均電圧偏差を算出し、
    前記選択されたセル電圧センサにより検出されたセル電圧の平均値と、前記補正された平均電圧偏差とに基づいて前記総電圧推定値を算出することを特徴とする組電池の電圧センサ診断装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の組電池の電圧センサ診断装置において、
    前記所定の判定閾値は、前記総電圧センサおよび前記セル電圧センサの電圧検出誤差に基づいて設定されることを特徴とする組電池の電圧センサ診断装置。
13. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の組電池の電圧センサ診断装置において、
    前記所定の判定閾値は、前記セル電圧センサによりセル電圧を検出する期間における前記セル電圧の変化量に基づいて設定されることを特徴とする組電池の電圧センサ診断装置。
14. 請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の組電池の電圧センサ診断装置において、
    前記総電圧センサは、第１の周期で前記総電圧を検出し、
    前記電圧推定手段は、前記第１の周期を複数倍した第２の周期で前記総電圧推定値を算出し、
    前記電圧センサ故障診断手段は、前記第１の周期において、前記電圧推定手段により算出された前記総電圧推定値と、前記総電圧センサにより検出された前記総電圧との偏差が所定の判定閾値以上であり、かつ前記第２の周期の期間における前記総電圧推定値と前記総電圧との偏差が所定の判定閾値以上である場合に、前記総電圧センサの故障を診断することを特徴とする組電池の電圧センサ診断装置。
15. 請求項１乃至１４に記載の組電池の電圧センサ診断装置と、
    前記電圧センサ故障診断手段により前記総電圧センサが故障していないと判定された場合は、前記総電圧センサにより検出された前記組電池の出力電圧に基づいて前記組電池の充放電電力を制御し、前記総電圧センサが故障していと判定された場合は、前記電圧推定手段により算出された推定総電圧に基づいて前記組電池の充放電電力を制御する出力電力制御手段とを備えることを特徴とする組電池の制御装置。

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