JP2014009946A - Battery monitoring device and failure diagnosis method therefor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery monitoring device and failure diagnosis method for highly accurately detecting a failure in measurement accuracy of a measurement circuit without providing a reference power source.SOLUTION: A microcomputer 40 determines that one of or both of measurement circuits 14, 24 have a failure concerning a battery cell 21 of a module 2 when a difference between a cell voltage V1_4 measured by the measurement circuit 14 and a cell voltage V2_1 measured by the measurement circuit 24 is greater than a threshold. When a difference between a cell voltage V2_4 measured by the measurement circuit 24 and a cell voltage V3_1 measured by a measurement circuit 34 is greater than a threshold concerning a battery cell 31 of a module 3, a microcomputer determines that one of or both of the measurement circuits 24, 34 have a failure. The measurement circuit having a failure is identified by combining the determination results.

Description

この発明は、電気自動車(Electric Vehicle;EV)およびハイブリッド車(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、およびこの電池監視装置の故障診断方法に関するものである。   The present invention relates to a battery monitoring device that monitors a battery for operating an electric vehicle such as an electric vehicle (EV) and a hybrid vehicle (Hybrid EV; HEV), and a failure diagnosis method for the battery monitoring device.

近年、電動車両を動作させる二次電池としてリチウムイオン電池が利用されている。このリチウムイオン電池は、電池電圧の常用領域と危険領域とが非常に接近しているので、充電時および放電時は注意が必要である。   In recent years, lithium ion batteries have been used as secondary batteries for operating electric vehicles. In this lithium ion battery, the battery voltage normal range and the dangerous range are very close, so care must be taken during charging and discharging.

例えば、電池を満充電状態にした場合、急激な劣化が進むため、充電容量の大幅な減少の要因となる。また、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、電池セルの充電量は一律とは限らず、電池セルによって個体差が生じる。
このような状態でリチウムイオン電池を使用していると、特定の電池セルが過充電または過放電になってしまい、激しい発熱が生じ、最悪の場合は発火または破裂に繋がる可能性がある。このため、最適な充放電制御が必要となるが、そのためには電池電圧を高精度に監視する電池監視装置が必要であった。また、電池監視装置の故障を高精度に検出する、信頼性の高い故障診断を行う必要もあった。
For example, when the battery is fully charged, rapid deterioration progresses, causing a significant decrease in charge capacity. In addition, the amount of charge of the battery cells is not uniform due to variations during manufacturing, variations in self-discharge, and aging, and individual differences occur between the battery cells.
When a lithium ion battery is used in such a state, a specific battery cell is overcharged or overdischarged, and intense heat is generated, which may lead to ignition or rupture in the worst case. For this reason, optimal charge / discharge control is required. To this end, a battery monitoring device that monitors the battery voltage with high accuracy is required. In addition, it is necessary to perform a reliable failure diagnosis that detects a failure of the battery monitoring device with high accuracy.

従来の電池監視装置は、IC(Integrated Circuit)化した計測回路とこの計測回路に基準電圧を与えるリファレンス電源とを備え、直列接続された複数の電池セルの各セル電圧を計測する。また、この計測回路の計測精度の低下および故障を検出するために、計測回路にてリファレンス電源の出力電圧を計測し、その計測値が予め設定した範囲を外れる場合に、電源監視装置が故障したと判定していた(例えば、特許文献1,2参照)。   A conventional battery monitoring device includes a measurement circuit that is an IC (Integrated Circuit) and a reference power supply that applies a reference voltage to the measurement circuit, and measures each cell voltage of a plurality of battery cells connected in series. In addition, in order to detect a decrease in measurement accuracy and failure of this measurement circuit, the output voltage of the reference power supply was measured by the measurement circuit, and the power supply monitoring device failed when the measured value was outside the preset range. (For example, refer to Patent Documents 1 and 2).

図9に、従来の電池監視装置の構成例を示す。直列接続された複数の電池セル11〜13,21〜23,31〜33を3個1組でモジュール化し、モジュール毎に、電池セルのセル電圧を計測する計測回路(監視IC)14,24,34を接続している。マイクロコンピュータ(以下、マイコン)40は、直列接続されたモジュール1〜3のうち、最下位のモジュール1の計測回路14に対して、周期的にSPI(Sirial Peripheral Interface)通信などを介して計測開始の命令を伝達する。この命令は、計測回路14から上位の計測回路24へ、および計測回路24から最上位の計測回路34へ、それぞれIC間通信を介して伝達される。計測回路14は、計測開始の命令が伝達されると、電池セル11〜13のセル電圧V1_1〜V1_3を計測する。同様に、計測回路24は電池セル21〜23のセル電圧V2_1〜V2_3を、計測回路34は電池セル31〜33のセル電圧V3_1〜V3_3を、それぞれ計測する。   FIG. 9 shows a configuration example of a conventional battery monitoring device. A plurality of battery cells 11 to 13, 21 to 23, 31 to 33 connected in series are modularized as a set of three, and measurement circuits (monitoring ICs) 14 and 24 for measuring the cell voltage of the battery cells for each module, 34 is connected. The microcomputer 40 (hereinafter referred to as “microcomputer”) starts measurement via SPI (Serial Peripheral Interface) communication periodically with respect to the measurement circuit 14 of the lowest module 1 among the modules 1 to 3 connected in series. Communicate the command. This command is transmitted from the measurement circuit 14 to the upper measurement circuit 24 and from the measurement circuit 24 to the uppermost measurement circuit 34 via inter-IC communication. When the measurement start command is transmitted, the measurement circuit 14 measures the cell voltages V1_1 to V1_3 of the battery cells 11 to 13. Similarly, the measurement circuit 24 measures cell voltages V2_1 to V2_3 of the battery cells 21 to 23, and the measurement circuit 34 measures cell voltages V3_1 to V3_3 of the battery cells 31 to 33, respectively.

マイコン40は、計測回路14,24,34の計測終了を待って、これら計測回路14,24,34からIC間通信およびSPI通信を介してセル電圧およびリファレンス電圧の計測結果を取得する。マイコン40は、CAN(Controller Area Network)等の通信インタフェース(以下、I/F)41を介して不図示の上位装置へ、取得したセル電圧計測結果を通知する。また、マイコン40は、取得したリファレンス電圧計測結果を予め設定された閾値と比較し、閾値範囲外となる場合に異常と判断する。異常と判断した場合、マイコン40から通信I/F41を介して、上位装置にその旨を通知する。ここで、リファレンス電源15,25,35の電圧出力精度は、高精度に計測回路14,24,34の故障を検出するという観点から、可能な限り高精度であることが望ましい。   The microcomputer 40 waits for the measurement circuits 14, 24, and 34 to finish measurement, and acquires measurement results of the cell voltage and the reference voltage from these measurement circuits 14, 24, and 34 via inter-IC communication and SPI communication. The microcomputer 40 notifies the acquired cell voltage measurement result to a host device (not shown) via a communication interface (hereinafter referred to as I / F) 41 such as a CAN (Controller Area Network). Further, the microcomputer 40 compares the acquired reference voltage measurement result with a preset threshold value, and determines that it is abnormal when it falls outside the threshold range. If it is determined that there is an abnormality, the microcomputer 40 notifies the host device via the communication I / F 41. Here, the voltage output accuracy of the reference power supplies 15, 25, and 35 is desirably as high as possible from the viewpoint of detecting a failure of the measurement circuits 14, 24, and 34 with high accuracy.

特開2011−232171号公報JP 2011-232171 A 特開2010−249793号公報JP 2010-249793 A

従来の電池監視装置は以上のように構成されているので、故障診断用に、リファレンス電圧を出力するリファレンス電源が必要であった。そのため、部品の追加が必要になることによりコストが高くなるという課題があった。また、回路構成が複雑になることにより信頼性が低下するという課題もあった。   Since the conventional battery monitoring apparatus is configured as described above, a reference power supply that outputs a reference voltage is necessary for failure diagnosis. For this reason, there is a problem that the cost increases due to the necessity of adding parts. Further, there is a problem that reliability is lowered due to a complicated circuit configuration.

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、リファレンス電源を備えることなく、計測回路の計測精度の故障を高精度に検出する電池監視装置および故障診断方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a battery monitoring device and a failure diagnosis method for detecting a measurement accuracy failure of a measurement circuit with high accuracy without providing a reference power supply. With the goal.

この発明に係る電池監視装置は、直列接続された複数の電池セルを当該接続順に所定数毎にモジュール化した電池を監視する電池監視装置であって、複数のモジュールにそれぞれ対応して設けられ、対応するモジュール内の所定数の電池セルの各セル電圧を計測すると共に、当該モジュールより1つ上位側のモジュール内の最下位電位の電池セルのセル電圧または当該モジュールより1つ下位側のモジュール内の最上位電位の電池セルのセル電圧を計測する、複数の計測回路と、隣り合ったモジュール間の計測回路でそれぞれ計測した同一電池セルのセル電圧の差分を演算し、当該差分が所定の閾値より大きい場合に電池監視装置が故障していると診断するマイクロコンピュータとを備えるものである。   The battery monitoring device according to the present invention is a battery monitoring device that monitors a battery in which a plurality of battery cells connected in series are modularized for each predetermined number in the connection order, and is provided corresponding to each of the plurality of modules. Each cell voltage of a predetermined number of battery cells in the corresponding module is measured, and the cell voltage of the lowest potential battery cell in the module one level higher than the module or in the module one level lower than the module The difference between the cell voltages of the same battery cell measured by a plurality of measurement circuits that measure the cell voltage of the battery cell having the highest potential and the measurement circuit between adjacent modules is calculated, and the difference is a predetermined threshold value. And a microcomputer for diagnosing that the battery monitoring device is malfunctioning when larger.

この発明に係る電池監視装置の故障診断方法は、複数のモジュールにそれぞれ対応して設けられた複数の計測回路が、対応するモジュール内の所定数の電池セルの各セル電圧を計測すると共に、当該モジュールより1つ上位側のモジュール内の最下位電位の電池セルのセル電圧または当該モジュールより1つ下位側のモジュール内の最上位電位の電池セルのセル電圧を計測して、マイクロコンピュータに出力するセル電圧計測ステップと、マイクロコンピュータが、隣り合ったモジュール間の計測回路でそれぞれ計測した同一電池セルのセル電圧の差分を演算し、当該差分が所定の閾値より大きい場合に隣り合ったモジュール間の計測回路のいずれか一方、または両方が故障していると判断する故障有無判断ステップと、マイクロコンピュータが、複数の計測回路全てに対して行った故障有無判断ステップの判断結果を組み合わせて、故障している計測回路を特定する故障診断ステップとを備えるものである。   In the failure diagnosis method for a battery monitoring apparatus according to the present invention, a plurality of measurement circuits provided corresponding to a plurality of modules respectively measure the cell voltages of a predetermined number of battery cells in the corresponding module, and The cell voltage of the lowest potential battery cell in the module one level higher than the module or the cell voltage of the highest potential battery cell in the module one level lower than the module is measured and output to the microcomputer. The cell voltage measurement step and the microcomputer calculate the difference between the cell voltages of the same battery cell respectively measured by the measurement circuit between adjacent modules, and when the difference is greater than a predetermined threshold, between the adjacent modules A failure presence / absence determination step for determining that one or both of the measurement circuits have failed, and a microcomputer It is a combination of the determination result of the failure presence determination step performed on all of the plurality of measurement circuits, in which and a fault diagnosis step of identifying the measuring circuit is faulty.

この発明によれば、隣り合ったモジュール間の計測回路でそれぞれ計測した同一電池セルのセル電圧の差分が閾値より大きい場合に故障と診断するようにしたので、リファレンス電源を備えることなく、計測回路の計測精度の故障を高精度に検出できる電池監視装置を提供することができる。   According to the present invention, since the failure is diagnosed when the difference between the cell voltages of the same battery cell measured by the measurement circuit between adjacent modules is larger than the threshold value, the measurement circuit is provided without a reference power supply. It is possible to provide a battery monitoring device that can detect a failure in measurement accuracy with high accuracy.

この発明によれば、隣り合ったモジュール間の計測回路でそれぞれ計測した同一電池セルのセル電圧の差分が閾値より大きい場合に、当該隣り合ったモジュール間の計測回路のいずれか一方、または両方が故障していると判断し、複数の計測回路全てに対して行った判断結果を組み合わせて故障している計測回路を特定するようにしたので、リファレンス電源を備えることなく、計測回路の計測精度の故障を高精度に検出できると共に、故障した計測回路を特定できる故障診断方法を提供することができる。   According to this invention, when the difference between the cell voltages of the same battery cell measured by the measurement circuit between adjacent modules is larger than the threshold value, either one or both of the measurement circuits between the adjacent modules are Since it is determined that there is a failure and the measurement circuit that has failed is specified by combining the determination results made for all of the multiple measurement circuits, the measurement accuracy of the measurement circuit can be improved without providing a reference power supply. It is possible to provide a failure diagnosis method capable of detecting a failure with high accuracy and identifying a failed measurement circuit.

この発明の実施の形態1に係る電池監視装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the battery monitoring apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 実施の形態1に係る電池監視装置の故障診断動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a failure diagnosis operation of the battery monitoring device according to the first embodiment. この発明の実施の形態2に係る電池監視装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the battery monitoring apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 実施の形態2に係る電池監視装置の故障診断動作を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a failure diagnosis operation of the battery monitoring device according to the second embodiment. この発明に係る電池監視装置の変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the modification of the battery monitoring apparatus which concerns on this invention. この発明に係る電池監視装置の変形例を示す回路図であり、4個のモジュールに対応する構成である。It is a circuit diagram which shows the modification of the battery monitoring apparatus which concerns on this invention, and is a structure corresponding to four modules. 図6に示す電池監視装置の故障診断方法(方法1)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the failure diagnosis method (method 1) of the battery monitoring apparatus shown in FIG. 図6に示す電池監視装置の故障診断方法(方法2)を説明する図である。It is a figure explaining the failure diagnosis method (method 2) of the battery monitoring apparatus shown in FIG. 従来の電池監視装置の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the conventional battery monitoring apparatus.

実施の形態1.
図1に示すように、本実施の形態1に係る電池監視装置は、直列接続された複数の電池セル11〜13,21〜23,31〜33から構成される二次電池を監視するものである。この二次電池は、EVおよびHEVなどの電動車両に搭載され、この電動車両を動作させる。図1の例では、直列接続された9個の電池セルを接続順に3個毎にモジュール化し、最下位電位の電池セル11を含む電池セル11〜13をモジュール1とし、電池セル21〜23をモジュール2とし、最上位電位の電池セル33を含む電池セル31〜33をモジュール3とする。なお、図1において、先立って説明した図9と同一または相当の部分については同一の符号を付す。
Embodiment 1 FIG.
As shown in FIG. 1, the battery monitoring apparatus according to the first embodiment monitors a secondary battery composed of a plurality of battery cells 11 to 13, 21 to 23, 31 to 33 connected in series. is there. The secondary battery is mounted on an electric vehicle such as EV and HEV, and operates the electric vehicle. In the example of FIG. 1, nine battery cells connected in series are modularized every three in the order of connection. The battery cells 11 to 13 including the battery cell 11 having the lowest potential are referred to as a module 1, and the battery cells 21 to 23 are replaced. The module 2 is the battery cell 31 to 33 including the battery cell 33 having the highest potential. In FIG. 1, the same or corresponding parts as those in FIG. 9 described above are denoted by the same reference numerals.

電池監視装置には、3個のモジュール1〜3と同数の、3個の計測回路14,24,34が直列に接続されている。最下位の計測回路14は、最下位のモジュール1の電池セル11〜13のセル電圧V1_1〜V1_3と、1つ上位側のモジュール2のうちの最下位電位の電池セル21のセル電圧V1_4(V2_1)を計測する。計測回路24は、モジュール2の電池セル21〜23のセル電圧V2_1〜V2_3と、1つ上位側のモジュール3のうちの最下位電位の電池セル31のセル電圧V3_1(V2_4)を計測する。最上位の計測回路34は、最上位のモジュール3の電池セル31〜33のセル電圧V3_1〜V3_3のみを計測する。   In the battery monitoring device, three measurement circuits 14, 24, and 34, which are the same number as the three modules 1 to 3, are connected in series. The lowest measurement circuit 14 includes cell voltages V1_1 to V1_3 of the battery cells 11 to 13 of the lowest module 1 and a cell voltage V1_4 (V2_1) of the battery cell 21 of the lowest potential in the module 2 one level higher. ). The measurement circuit 24 measures the cell voltages V2_1 to V2_3 of the battery cells 21 to 23 of the module 2 and the cell voltage V3_1 (V2_4) of the battery cell 31 at the lowest potential in the one higher module 3. The highest measurement circuit 34 measures only the cell voltages V3_1 to V3_3 of the battery cells 31 to 33 of the highest module 3.

これら計測回路14,24,34はそれぞれICで構成され、直接接続されたIC同士の間でIC間通信を行う。一般的なICは、6〜14個の電池セルのセル電圧を計測可能であり、このようなICを本実施の形態1に用いる場合、モジュール化される電池セルの個数が、計測可能な電池セル数(6〜14個)より少ない個数である必要がある。例えば、計測回路14が6個の電池セルのセル電圧を計測可能なICである場合、最大5個の電池セルでモジュール化し、残り1個分は上位側のモジュール2のうちの最下位電位の電池セル21のセル電圧計測用にする。   Each of these measurement circuits 14, 24, and 34 is composed of an IC and performs inter-IC communication between directly connected ICs. A general IC can measure the cell voltage of 6 to 14 battery cells. When such an IC is used in the first embodiment, the number of battery cells to be modularized can be measured. The number needs to be smaller than the number of cells (6 to 14). For example, when the measurement circuit 14 is an IC capable of measuring the cell voltage of six battery cells, it is modularized with a maximum of five battery cells, and the remaining one is the lowest potential of the upper module 2. This is used for measuring the cell voltage of the battery cell 21.

マイコン40は、最下位のモジュール1に接続され、このモジュール1に対して、SPI通信を介して周期的に計測開始の命令を伝達する。この命令は、計測回路14から上位の計測回路24へ、および計測回路24から最上位の計測回路34へ、それぞれIC間通信を介して伝達される。計測回路14は、計測開始の命令が伝達されると、電池セル11〜13,21のセル電圧V1_1〜V1_4を計測する。計測回路24は、計測開始の命令が伝達されると、電池セル21〜23,31のセル電圧V2_1〜V2_4を計測する。計測回路34は、計測開始の命令が伝達されると、電池セル31〜33のセル電圧V3_1〜V3_3を計測する。   The microcomputer 40 is connected to the lowest module 1 and periodically transmits a measurement start command to the module 1 via SPI communication. This command is transmitted from the measurement circuit 14 to the upper measurement circuit 24 and from the measurement circuit 24 to the uppermost measurement circuit 34 via inter-IC communication. When the measurement start command is transmitted, the measurement circuit 14 measures the cell voltages V1_1 to V1_4 of the battery cells 11 to 13 and 21. When the measurement start command is transmitted, the measurement circuit 24 measures the cell voltages V2_1 to V2_4 of the battery cells 21 to 23 and 31. When the measurement start command is transmitted, the measurement circuit 34 measures the cell voltages V3_1 to V3_3 of the battery cells 31 to 33.

ここで、各計測回路が同期的に計測を行うために、計測回路14,24は、計測回路34に計測開始の命令が伝達されるまでの時間、つまり計測回路34が計測を開始するまでの時間を待った後、計測を開始することで、各計測回路が同時に計測を開始する。   Here, in order for each measurement circuit to perform measurement synchronously, the measurement circuits 14 and 24 require time until a measurement start command is transmitted to the measurement circuit 34, that is, until the measurement circuit 34 starts measurement. After waiting for time, the measurement circuit starts measurement simultaneously by starting measurement.

マイコン40は、計測回路14,24,34の計測に必要な時間が経過した後、計測回路14,24,34からIC間通信およびSPI通信を介して、セル電圧V1_1〜V1−4,V2_1〜V2_4,V3_1〜V3_3の計測結果を取得する。そして、マイコン40は、取得したセル電圧V1_1〜V1−4,V2_1〜V2_4,V3_1〜V3_3に基づいて、電池監視装置の故障診断を行う。このマイコン40には、予め所定の閾値Vthが設定されており、直接接続された2つの計測回路で計測された同一電池セルのセル電圧の差分が閾値Vthより小さければ、2つの計測回路が正常と診断する。差分が閾値Vth以上であれば、2つの計測回路のいずれか一方、または両方が故障している(即ち、電池監視装置が故障している)と診断する。故障している計測回路を特定する故障診断方法の詳細は後述する。   After the time required for the measurement of the measurement circuits 14, 24, and 34 has elapsed, the microcomputer 40 performs cell voltages V1_1 to V1-4, V2_1 to V1_1 from the measurement circuits 14, 24, and 34 via inter-IC communication and SPI communication. Measurement results of V2_4, V3_1 to V3_3 are acquired. Then, the microcomputer 40 performs failure diagnosis of the battery monitoring device based on the acquired cell voltages V1_1 to V1-4, V2_1 to V2_4, V3_1 to V3_3. In the microcomputer 40, a predetermined threshold value Vth is set in advance. If the difference between the cell voltages of the same battery cell measured by two directly connected measurement circuits is smaller than the threshold value Vth, the two measurement circuits are normal. Diagnose. If the difference is equal to or greater than the threshold value Vth, it is diagnosed that one or both of the two measurement circuits are faulty (that is, the battery monitoring device is faulty). Details of a failure diagnosis method for identifying a measurement circuit that has failed will be described later.

通信I/F41は、CAN等の車両ネットワークに接続するための通信インタフェースであり、電池監視装置は通信I/F41を介し、CAN等を通じて、上位装置である電池管理装置50に接続している。この電池管理装置50は、CAN等を通じて車両制御装置51に接続している。   The communication I / F 41 is a communication interface for connecting to a vehicle network such as CAN, and the battery monitoring device is connected to the battery management device 50 that is a host device through the communication I / F 41 and CAN. The battery management device 50 is connected to the vehicle control device 51 through CAN or the like.

電池管理装置50は、電池の管理を行う所謂BMU(Battery Management Unit)であり、例えば、電池監視装置から通知されるセル電圧の計測結果に基づいて電池の残容量を判定する。また、電池管理装置50は、電池監視装置から通知される故障診断結果の情報を車両制御装置51へ出力したり、車両制御装置51から通知を受けて電池監視装置の動作を制御したりする。
なお、電池管理装置50の機能は、電池監視装置に取り込むことができる。
The battery management device 50 is a so-called BMU (Battery Management Unit) that manages the battery, and determines the remaining battery capacity based on, for example, the measurement result of the cell voltage notified from the battery monitoring device. Further, the battery management device 50 outputs information on the failure diagnosis result notified from the battery monitoring device to the vehicle control device 51, or receives the notification from the vehicle control device 51 to control the operation of the battery monitoring device.
The function of the battery management device 50 can be taken into the battery monitoring device.

車両制御装置51は、電動車両全体を統合制御する所謂ECU(Electronic Control Unit)であり、CAN等を通じて不図示の充電用コネクタ、イグニッションスイッチ、車両駆動用モータ、表示器などに接続している。車両制御装置51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電池から車両各部への電力供給を制御したり、電池管理装置50から通知される電池の残容量および故障診断結果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50へ通知したりする。   The vehicle control device 51 is a so-called ECU (Electronic Control Unit) that performs integrated control of the entire electric vehicle, and is connected to a charging connector, an ignition switch, a vehicle driving motor, a display, and the like (not shown) through a CAN or the like. The vehicle control device 51, for example, controls the power supply from the battery to each part of the vehicle by detecting the on / off of the ignition switch, or displays the remaining battery capacity and failure diagnosis result information notified from the battery management device 50 Or the connection of the charging gun to the charging connector is detected and the battery management device 50 is notified of the transition to the chargeable state.

次に、図2に示すフローチャートを用いて、マイコン40による故障診断方法を説明する。図2のフローチャートを開始する前に、既に、計測回路14,24,34からマイコン40へ、セル電圧V1_1〜V1−4,V2_1〜V2_4,V3_1〜V3_3の計測結果が通知されているものとする(セル電圧計測ステップ)。   Next, a failure diagnosis method using the microcomputer 40 will be described using the flowchart shown in FIG. Before starting the flowchart of FIG. 2, it is assumed that the measurement results of the cell voltages V1_1 to V1-4, V2_1 to V2_4, V3_1 to V3_3 are already notified from the measurement circuits 14, 24, and 34 to the microcomputer 40. (Cell voltage measurement step).

ステップST1(故障有無判断ステップ)において、マイコン40は、モジュール2の最下位電池セル21について、計測回路14が計測したセル電圧V1_4と計測回路24が計測したセル電圧V2_1の差分を演算し、その差分と閾値Vthを比較する。   In step ST1 (failure presence / absence determination step), the microcomputer 40 calculates the difference between the cell voltage V1_4 measured by the measurement circuit 14 and the cell voltage V2_1 measured by the measurement circuit 24 for the lowest battery cell 21 of the module 2. The difference is compared with the threshold value Vth.

電池セル21のセル電圧V1_4,V2_1の差分が閾値Vthより小さい場合(ステップST1“YES”)、マイコン40は、計測回路14および計測回路24が正常にセル電圧を計測できたと判断する。続けてステップST2において、マイコン40は、モジュール3の最下位電池セル31について、計測回路24が計測したセル電圧V2_4と計測回路34が計測したセル電圧V3_1の差分を演算し、その差分と閾値Vthを比較する。   When the difference between the cell voltages V1_4 and V2_1 of the battery cell 21 is smaller than the threshold value Vth (step ST1 “YES”), the microcomputer 40 determines that the measurement circuit 14 and the measurement circuit 24 have successfully measured the cell voltage. Subsequently, in step ST2, the microcomputer 40 calculates the difference between the cell voltage V2_4 measured by the measurement circuit 24 and the cell voltage V3_1 measured by the measurement circuit 34 for the lowest battery cell 31 of the module 3, and the difference and the threshold value Vth. Compare

電池セル31のセル電圧V2_4,V3_1の差分が閾値Vthより小さい場合(ステップST2“YES”)、マイコン40は、計測回路24および計測回路34が正常にセル電圧を計測できたと判断する。よって、ステップST3(故障診断ステップ)において、マイコン40は全てのモジュール1〜3の計測回路14,24,34が正常であると診断する。
一方、セル電圧V2_4,V3_1の差分が閾値Vth以上の場合(ステップST2“NO”)、計測回路24および計測回路34のいずれか一方、または両方が正しく計測できなかったことになる。この段階では先のステップST1で計測回路24が正常であることが判明しているので、蓋然的に、異常が発生しているのはモジュール3の計測回路34であると診断する(ステップST4;故障診断ステップ)。
When the difference between the cell voltages V2_4 and V3_1 of the battery cell 31 is smaller than the threshold value Vth (step ST2 “YES”), the microcomputer 40 determines that the measurement circuit 24 and the measurement circuit 34 have successfully measured the cell voltage. Therefore, in step ST3 (failure diagnosis step), the microcomputer 40 diagnoses that the measurement circuits 14, 24, and 34 of all the modules 1 to 3 are normal.
On the other hand, when the difference between the cell voltages V2_4 and V3_1 is equal to or greater than the threshold value Vth (step ST2 “NO”), one or both of the measurement circuit 24 and the measurement circuit 34 cannot be measured correctly. At this stage, since it is found that the measurement circuit 24 is normal in the previous step ST1, it is diagnosed that the abnormality has occurred in the measurement circuit 34 of the module 3 (step ST4; Fault diagnosis step).

他方、電池セル21のセル電圧V1_4,V2_1の差分が閾値Vth以上の場合(ステップST1“NO”)、マイコン40は、計測回路14および計測回路24のいずれか一方、または両方が正しく計測できなかったと判断する。そのため、続くステップST5(故障有無判断ステップ)において、計測回路14と計測回路24のどちらに異常が発生しているかを特定する。このステップST5において、マイコン40は、モジュール3の最下位電池セル31について、計測回路24が計測したセル電圧V2_4と計測回路34が計測したセル電圧V3_1の差分を演算し、その差分と閾値Vthを比較する。   On the other hand, when the difference between the cell voltages V1_4 and V2_1 of the battery cell 21 is equal to or greater than the threshold value Vth (step ST1 “NO”), the microcomputer 40 cannot correctly measure either one or both of the measurement circuit 14 and the measurement circuit 24. Judge that Therefore, in the subsequent step ST5 (failure presence / absence determination step), it is specified which of the measurement circuit 14 and the measurement circuit 24 is abnormal. In step ST5, the microcomputer 40 calculates the difference between the cell voltage V2_4 measured by the measurement circuit 24 and the cell voltage V3_1 measured by the measurement circuit 34 for the lowest battery cell 31 of the module 3, and sets the difference and the threshold value Vth. Compare.

電池セル31のセル電圧V2_4,V3_1の差分が閾値Vthより小さい場合(ステップST5“YES”)、計測回路24および計測回路34が正常にセル電圧を計測できたと判断する。よって、マイコン40は、蓋然的に、異常が発生しているのはモジュール1の計測回路14であると診断する(ステップST6;故障診断ステップ)。
一方、セル電圧V2_4,V3_1の差分が閾値Vth以上の場合(ステップST5“NO”)、計測回路24および計測回路34のいずれか一方、または両方が正しく計測できなかったことになる。このステップST5は、計測回路14と計測回路24のどちらに異常が発生しているかを特定する処理であるので、マイコン40は蓋然的に、モジュール2の計測回路24に異常が発生していると診断する(ステップST7;故障診断ステップ)。
When the difference between the cell voltages V2_4 and V3_1 of the battery cell 31 is smaller than the threshold value Vth (step ST5 “YES”), it is determined that the measurement circuit 24 and the measurement circuit 34 have successfully measured the cell voltage. Accordingly, the microcomputer 40 diagnoses that the abnormality has occurred in the measurement circuit 14 of the module 1 (step ST6; failure diagnosis step).
On the other hand, when the difference between the cell voltages V2_4 and V3_1 is greater than or equal to the threshold value Vth (step ST5 “NO”), one or both of the measurement circuit 24 and the measurement circuit 34 cannot be measured correctly. Since this step ST5 is a process for specifying which of the measurement circuit 14 and the measurement circuit 24 is abnormal, the microcomputer 40 is supposed to have an abnormality in the measurement circuit 24 of the module 2. Diagnose (step ST7; failure diagnosis step).

以上の故障診断を行った後、マイコン40は、セル電圧V1_1〜V1−3,V2_1〜V2_3,V3_1〜V3_3の計測結果と、上記故障診断の結果とを、通信I/F41を介して電池管理装置50へ通知する。   After performing the above fault diagnosis, the microcomputer 40 manages the battery voltage V1_1 to V1-3, V2_1 to V2_3, V3_1 to V3_3, and the result of the fault diagnosis via the communication I / F 41. Notify the device 50.

なお、故障診断を行うタイミングは任意でよいが、充放電制御中はセル電圧が変動しやすいため、誤診断を避ける目的で充放電制御中以外の期間に故障診断を行うことが望ましい。例えば、車両制御装置51が、充電用コネクタに充電ガンが接続されていない状態、かつ、電動車両の停車(イグニッションスイッチのオフ)を検出すると、電池管理装置50を経由して電池監視装置へ、故障診断の開始命令を通知する。   The timing for performing the failure diagnosis may be arbitrary, but the cell voltage is likely to fluctuate during charge / discharge control. Therefore, it is desirable to perform the failure diagnosis during a period other than during charge / discharge control in order to avoid erroneous diagnosis. For example, when the vehicle control device 51 detects that the charging gun is not connected to the charging connector and that the electric vehicle is stopped (ignition switch off), the battery control device 51 passes through the battery management device 50 to the battery monitoring device. Notification of failure diagnosis start command.

以上より、実施の形態1によれば、電池監視装置は、直列接続された複数の電池セル11〜13,21〜23,31〜33を当該接続順に所定数毎にモジュール化した電池を監視する装置であって、複数のモジュール1〜3にそれぞれ対応して設けられ、対応するモジュール内の所定数の電池セルの各セル電圧を計測すると共に、当該モジュールより1つ上位側のモジュール内の最下位電位の電池セルのセル電圧を計測する複数の計測回路14,24,34と、隣り合ったモジュール間の計測回路でそれぞれ計測した同一電池セルのセル電圧の差分を演算し、当該差分が所定の閾値Vthより大きい場合に電池監視装置が故障していると診断するマイコン40とを備える構成にした。このため、従来のような既知の高精度なリファレンス電源を備えることなく、計測回路の故障を高精度に診断することができる。よって、部品の追加が不要となり、コスト低減が可能となる。また、回路構成が複雑化せず、信頼性の向上が可能となる。   As described above, according to the first embodiment, the battery monitoring device monitors a battery in which a plurality of battery cells 11 to 13, 21 to 23, and 31 to 33 connected in series are modularized for each predetermined number in the connection order. The device is provided corresponding to each of the plurality of modules 1 to 3, measures each cell voltage of a predetermined number of battery cells in the corresponding module, and is the highest in the module one level higher than the module. The difference between the cell voltages of the same battery cell respectively measured by the plurality of measurement circuits 14, 24, and 34 that measure the cell voltage of the battery cell at the lower potential and the measurement circuit between adjacent modules is calculated, and the difference is predetermined. And a microcomputer 40 that diagnoses that the battery monitoring device is out of order when the threshold value Vth is larger. For this reason, it is possible to diagnose a failure of the measurement circuit with high accuracy without providing a known high-accuracy reference power supply as in the prior art. Therefore, it is not necessary to add parts and the cost can be reduced. Further, the circuit configuration is not complicated, and the reliability can be improved.

また、実施の形態1によれば、マイコン40は、複数の計測回路14,24,34のうち、隣り合ったモジュール間の計測回路がそれぞれ計測した同一電池セルのセル電圧の差分を演算し、当該差分が閾値Vthより大きい場合に当該隣り合ったモジュール間の計測回路のいずれか一方、または両方が故障していると判断し、複数の計測回路14,24,34全てに対して行った判断結果を組み合わせて故障している計測回路を特定するように構成した。このため、従来のようなリファレンス電源を備えることなく、故障している計測回路を特定することができる。   Further, according to the first embodiment, the microcomputer 40 calculates the difference between the cell voltages of the same battery cells measured by the measurement circuits between adjacent modules among the plurality of measurement circuits 14, 24, and 34, When the difference is larger than the threshold value Vth, it is determined that one or both of the measurement circuits between the adjacent modules are faulty, and the determination is made for all of the plurality of measurement circuits 14, 24, and 34. Combining the results, it was configured to identify the faulty measurement circuit. For this reason, it is possible to specify a measurement circuit that has failed without providing a conventional reference power supply.

実施の形態2.
図3は、本実施の形態2に係る電池監視装置の構成を示す回路図である。この図3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。モジュール1において、直列に接続された放電回路スイッチSW11および抵抗R11から成る放電回路が、電池セル11と並列に設けられている。同様に、直列に接続された放電回路スイッチSW12および抵抗R12が電池セル12と並列に設けられ、直列に接続された放電回路スイッチSW13および抵抗R13が電池セル13と並列に設けられている。モジュール2,3も同様に、直列に接続された放電回路スイッチおよび抵抗が、各電池セルと並列に設けられている。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of the battery monitoring apparatus according to the second embodiment. In FIG. 3, the same or corresponding parts as in FIG. In the module 1, a discharge circuit including a discharge circuit switch SW <b> 11 and a resistor R <b> 11 connected in series is provided in parallel with the battery cell 11. Similarly, a discharge circuit switch SW12 and a resistor R12 connected in series are provided in parallel with the battery cell 12, and a discharge circuit switch SW13 and a resistor R13 connected in series are provided in parallel with the battery cell 13. Similarly, in the modules 2 and 3, a discharge circuit switch and a resistor connected in series are provided in parallel with each battery cell.

電池セル11〜13,21〜23,31〜33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、電池セルによって個体差が生じる。そのため、各電池セル11〜13,21〜23,31〜33のセル電圧にばらつきが発生したときに、放電回路を選択的に動作させてセル電圧の高い電池セルを放電させ、電池セル間のセル電圧を均等化する。放電回路を用いて電池セル間のセル電圧を均等化する方法は、公知の技術であるため、詳細な説明を省略する。   The battery cells 11 to 13, 21 to 23, and 31 to 33 are not necessarily uniform in charge amount due to variations in manufacturing, variations in self-discharge, and aging, and individual differences occur depending on the battery cells. Therefore, when variation occurs in the cell voltage of each of the battery cells 11 to 13, 21 to 23, and 31 to 33, the discharge circuit is selectively operated to discharge the battery cells having a high cell voltage, and between the battery cells. Equalize cell voltage. Since a method for equalizing cell voltages between battery cells using a discharge circuit is a known technique, detailed description thereof is omitted.

他方、電池監視装置は、計測回路14,24,34を動作させるための電力を、モジュール化された電池セルから供給している。モジュール2の最下位電位の電池セル21は、モジュール2の計測回路24だけでなく、1つ下位のモジュール1の計測回路14にも接続されており、2個の計測回路14,24に電力を供給している。そのため、電池セル21は、消費する電力が他の電池セル22,23と比べて2倍になる。その結果、最下位の電池セル21とその他の電池セル22,23との間にセル電圧のばらつきが発生し易くなる。同様の理由により、モジュール3においても、最下位の電池セル31とその他の電池セル32,33との間にセル電圧のばらつきが発生し易くなる。   On the other hand, the battery monitoring device supplies power for operating the measurement circuits 14, 24, and 34 from the modularized battery cells. The battery cell 21 at the lowest potential of the module 2 is connected not only to the measurement circuit 24 of the module 2 but also to the measurement circuit 14 of the module 1 that is one level lower, and power is supplied to the two measurement circuits 14 and 24. Supply. Therefore, the battery cell 21 consumes twice as much power as the other battery cells 22 and 23. As a result, cell voltage variations are likely to occur between the lowest battery cell 21 and the other battery cells 22, 23. For the same reason, also in the module 3, the cell voltage easily varies between the lowest battery cell 31 and the other battery cells 32 and 33.

そこで、本実施の形態2に係る電池監視装置では、モジュール2,3の最下位電位の電池セル21,31以外の放電回路を選択的に動作させることによって、各電池セル11〜13,21〜23,31〜33のセル電圧を均等化する。   Therefore, in the battery monitoring device according to the second embodiment, each of the battery cells 11 to 13 and 21 to 21 is selectively operated by selectively operating discharge circuits other than the battery cells 21 and 31 having the lowest potential of the modules 2 and 3. 23, 31 to 33 are equalized.

マイコン40は、この電池監視装置の動作時間を計算するための動作時間計算回路42を備える。また、計算した動作時間を記憶する記憶回路43がマイコン40に接続されている。予め、各電池セル11〜13,21〜23,31〜33が消費する電力に基づいて計算された所定の基準動作時間および放電時間が、動作時間計算回路42に設定されている。基準動作時間は、例えば、最下位電位の電池セル21,31とその他の電池セル11〜13,22,23,32,33の間のセル電圧のばらつきが許容範囲を超えると推定される時間長とする。放電時間は、例えば、最下位電位の電池セル21,31とその他の電池セル11〜13,22,23,32,33の間のセル電圧のばらつきを均等化するために要する時間長とする。   The microcomputer 40 includes an operation time calculation circuit 42 for calculating the operation time of the battery monitoring device. A storage circuit 43 that stores the calculated operation time is connected to the microcomputer 40. Predetermined reference operation time and discharge time calculated based on the power consumed by the battery cells 11 to 13, 21 to 23, and 31 to 33 are set in the operation time calculation circuit 42 in advance. The reference operation time is, for example, the length of time that the cell voltage variation between the battery cells 21 and 31 having the lowest potential and the other battery cells 11 to 13, 22, 23, 32, and 33 exceeds an allowable range. And The discharge time is, for example, the length of time required to equalize the cell voltage variations between the battery cells 21 and 31 at the lowest potential and the other battery cells 11 to 13, 22, 23, 32, and 33.

次に、図4に示すフローチャートを用いて、マイコン40によるセル電圧均等化方法を説明する。
車両が始動して電池監視装置が起動すると、ステップST11において動作時間計算回路42が、前回の動作終了時に記憶回路43に記憶しておいた動作時間を取得し、取得した動作時間に今回起動時に計時する動作時間を累積していく。
Next, the cell voltage equalization method by the microcomputer 40 will be described using the flowchart shown in FIG.
When the vehicle is started and the battery monitoring device is activated, in step ST11, the operation time calculation circuit 42 acquires the operation time stored in the storage circuit 43 at the end of the previous operation. Accumulate operating time to time.

動作時間計算回路42は、動作時間が基準動作時間を経過すると(ステップST12“YES”)、モジュール2,3の最下位電池セル21,31を除く電池セルの放電回路スイッチSW11〜SW13,SW22,SW23,SW32,SW33をオンする命令を、SPI通信を介してモジュール1に伝達する。この命令は、SPI通信およびIC間通信を介して、計測回路14,24,34へ伝達される。ステップST13において、計測回路14は放電回路スイッチSW11〜SW13をオンして、電池セル11〜13の電力を抵抗R11〜R13で熱消費させる。一方、計測回路24は、放電回路スイッチSW22,SW23をオンして、最下位電池セル21を除く電池セル22,23の電力を抵抗R22,R23で熱消費させる。同様に、計測回路34は、放電回路スイッチSW32,SW33をオンして、最下位電池セル31を除く電池セル32,33の電力を抵抗R32,R33で熱消費させる。   When the operation time exceeds the reference operation time ("YES" in step ST12), the operation time calculation circuit 42 discharges battery cell discharge circuit switches SW11 to SW13, SW22, except for the lowest battery cells 21 and 31 of the modules 2 and 3. A command to turn on SW23, SW32, and SW33 is transmitted to the module 1 via SPI communication. This command is transmitted to the measurement circuits 14, 24, and 34 via SPI communication and inter-IC communication. In step ST13, the measurement circuit 14 turns on the discharge circuit switches SW11 to SW13, and causes the power of the battery cells 11 to 13 to be consumed by the resistors R11 to R13. On the other hand, the measurement circuit 24 turns on the discharge circuit switches SW22 and SW23, and heats the power of the battery cells 22 and 23 excluding the lowest battery cell 21 through the resistors R22 and R23. Similarly, the measurement circuit 34 turns on the discharge circuit switches SW32 and SW33, and heats the power of the battery cells 32 and 33 excluding the lowest battery cell 31 through the resistors R32 and R33.

動作時間計算回路42は、放電回路スイッチのオン時間が放電時間を経過すると(ステップST14“YES”)、全ての電池セルの放電回路スイッチSW11〜SW13,SW21〜23,SW31〜33をオフする命令を伝達する。この命令は、SPI通信およびIC間通信を介して、計測回路14,24,34へ伝達される。ステップST15において、計測回路14,24,34は放電回路スイッチSW11〜SW13,SW21〜23,SW31〜33をオフする。続くステップST16において、動作時間計算回路42は動作時間をリセットし、新しく動作時間の計時を開始する。   The operation time calculation circuit 42 is configured to turn off the discharge circuit switches SW11 to SW13, SW21 to 23, and SW31 to 33 of all the battery cells when the discharge circuit switch on time has passed the discharge time (“YES” in step ST14). To communicate. This command is transmitted to the measurement circuits 14, 24, and 34 via SPI communication and inter-IC communication. In step ST15, the measurement circuits 14, 24, and 34 turn off the discharge circuit switches SW11 to SW13, SW21 to 23, and SW31 to 33. In subsequent step ST16, the operation time calculation circuit 42 resets the operation time and starts measuring the operation time anew.

以上の処理を繰り返すことにより、基準動作時間が経過する毎に、所定の放電時間だけ放電回路が動作し、各電池セル11〜13,21〜23,31〜33のセル電圧が均等化される。なお、電池監視装置が動作を終了するときには、そのときの動作時間を動作時間計算回路42から記憶回路43に出力し、記憶回路43に記憶しておく。   By repeating the above processing, each time the reference operation time elapses, the discharge circuit operates for a predetermined discharge time, and the cell voltages of the battery cells 11 to 13, 21 to 23, and 31 to 33 are equalized. . When the operation of the battery monitoring device ends, the operation time at that time is output from the operation time calculation circuit 42 to the storage circuit 43 and stored in the storage circuit 43.

なお、図3の構成例では、電池セル毎に放電回路を設ける構成にしたが、これに限定されるものではなく、モジュール2,3の最下位電池セル21,31に対する放電回路は省略可能である。   In the configuration example of FIG. 3, the discharge circuit is provided for each battery cell. However, the present invention is not limited to this, and the discharge circuit for the lowest battery cells 21 and 31 of the modules 2 and 3 can be omitted. is there.

以上より、実施の形態2によれば、電池監視装置は、複数の電池セル11〜13,21〜23,31〜33のうち、1個の計測回路によりセル電圧を計測される電池セル11〜13,22,23,32,33を選択的に放電して電力を熱消費する放電回路を備え、マイコン40の動作時間計算回路42が、電池監視装置の動作時間を計時して、当該動作時間が所定の基準動作時間を経過する毎に所定の放電時間、放電回路を動作させ、複数の電池セル11〜13,21〜23,31〜33のセル電圧を均等化するように構成した。このため、1つの計測回路に電力供給している電池セル11〜13,22,23,32,33と、2つの計測回路に電力供給している電池セル21,31との間のセル電圧のばらつきを均等化することができる。   As described above, according to the second embodiment, the battery monitoring device includes battery cells 11 to 11 whose cell voltages are measured by one measurement circuit among the plurality of battery cells 11 to 13, 21 to 23, and 31 to 33. 13, 22, 23, 32, and 33 are provided with a discharge circuit that selectively discharges power, and the operation time calculation circuit 42 of the microcomputer 40 measures the operation time of the battery monitoring device, and the operation time Each time a predetermined reference operation time elapses, the discharge circuit is operated for a predetermined discharge time, and the cell voltages of the plurality of battery cells 11 to 13, 21 to 23, and 31 to 33 are equalized. For this reason, the cell voltage between the battery cells 11 to 13, 22, 23, 32, 33 supplying power to one measurement circuit and the battery cells 21, 31 supplying power to two measurement circuits is reduced. Variations can be equalized.

なお、上記実施の形態1,2では、任意モジュールの最下位電池セルのセル電圧を、この任意モジュールの計測回路と1つ下位側のモジュールの計測回路がそれぞれ計測し、計測値の差分を閾値と比較して故障を診断する構成にしたが、これに限定されるものではなく、任意モジュールの最上位電池セルのセル電圧を、この任意モジュールの計測回路と1つ上位側のモジュールの計測回路がそれぞれ計測し、計測値の差分を閾値と比較して故障を診断する構成にしてもよい。具体例を図5に示す。   In the first and second embodiments, the cell voltage of the lowest battery cell of the arbitrary module is measured by the measuring circuit of the arbitrary module and the measuring circuit of the lower module, respectively, and the difference between the measured values is a threshold value. However, the present invention is not limited to this, and the cell voltage of the uppermost battery cell of an arbitrary module is measured with the measurement circuit of the arbitrary module and the measurement circuit of the one higher module. May be configured to measure each of them and compare the difference between the measured values with a threshold value to diagnose a failure. A specific example is shown in FIG.

図5に示す電池監視装置において、最下位の計測回路14が、最下位のモジュール1の電池セル11〜13のセル電圧V1_1〜V1_3を計測する。計測回路24は、モジュール2の電池セル21〜23のセル電圧V2_2〜V2_4と、1つ下位側のモジュール1のうちの最上位電位の電池セル13のセル電圧V2_1を計測する。最上位の計測回路34は、最上位のモジュール3の電池セル31〜33のセル電圧V3_2〜V3_4と、1つ下位側のモジュール2のうちの最上位電位の電池セル23のセル電圧V3_1を計測する。マイコン40は、直接接続された2つの計測回路(例えば、計測回路14,24)で計測された同一電池セルのセル電圧の差分(電池セル13のセル電圧V1_3,V2_1の差分)が閾値Vthより小さければ、2つの計測回路が正常と診断し、一方、差分が閾値Vth以上であれば、2つの計測回路のいずれか一方、または両方が故障していると診断する。また、マイコン40は、図2に示したフローチャートと同じような手順(ただし、閾値比較するセル電圧の番号は異なる)で、故障している計測回路を特定すればよい。   In the battery monitoring device shown in FIG. 5, the lowest measurement circuit 14 measures the cell voltages V1_1 to V1_3 of the battery cells 11 to 13 of the lowest module 1. The measurement circuit 24 measures the cell voltages V2_2 to V2_4 of the battery cells 21 to 23 of the module 2 and the cell voltage V2_1 of the battery cell 13 having the highest potential in the module 1 one level lower. The highest measurement circuit 34 measures the cell voltages V3_2 to V3_4 of the battery cells 31 to 33 of the highest module 3 and the cell voltage V3_1 of the battery cell 23 of the highest potential in the module 2 one level lower. To do. In the microcomputer 40, the difference between the cell voltages of the same battery cell (difference between the cell voltages V1_3 and V2_1 of the battery cell 13) measured by two directly connected measurement circuits (for example, the measurement circuits 14 and 24) is greater than the threshold value Vth. If it is smaller, the two measurement circuits are diagnosed as normal, while if the difference is equal to or greater than the threshold value Vth, it is diagnosed that one or both of the two measurement circuits are faulty. Further, the microcomputer 40 may identify the measurement circuit that has failed in the same procedure as the flowchart shown in FIG. 2 (however, the cell voltage numbers for threshold comparison are different).

また、電池監視装置を適用する電池は、図示例の構成に限定されるものではなく、電池セルの個数およびモジュール数は任意でよい。電池監視装置の計測回路数は、電池側のモジュール数に合わせて決定すればよい。計測回路数が増加した場合、例えば、直列に接続された計測回路3個を1組として図2に示すフローチャートを繰り返し行い、故障している計測回路を特定してもよいし、以下に説明する方法1または方法2により故障している計測回路を特定してもよい。   In addition, the battery to which the battery monitoring device is applied is not limited to the configuration in the illustrated example, and the number of battery cells and the number of modules may be arbitrary. The number of measurement circuits of the battery monitoring device may be determined according to the number of modules on the battery side. When the number of measurement circuits increases, for example, the measurement circuit shown in FIG. 2 may be repeated by setting three measurement circuits connected in series as one set to identify a measurement circuit that has failed, which will be described below. You may identify the measurement circuit which has failed by the method 1 or the method 2.

ここでは、図6に示すように、4個のモジュール1〜4に対応する構成の電池監視装置を例に説明する。この電池監視装置は、図1に示したモジュール1〜3に対応する計測回路14,24,34に加え、モジュール4に対応する計測回路44を備える。この計測回路44は、モジュール4の電池セル41〜43のセル電圧V4_1〜V4_3を計測し、計測回路34は、モジュール3の電池セル31〜33のセル電圧V3_1〜V3_3と、1つ上位側のモジュール4のうちの最下位電位の電池セル41のセル電圧V3_4(V4_1)を計測する。   Here, as shown in FIG. 6, a battery monitoring device having a configuration corresponding to four modules 1 to 4 will be described as an example. This battery monitoring apparatus includes a measurement circuit 44 corresponding to the module 4 in addition to the measurement circuits 14, 24, and 34 corresponding to the modules 1 to 3 shown in FIG. The measurement circuit 44 measures the cell voltages V4_1 to V4_3 of the battery cells 41 to 43 of the module 4, and the measurement circuit 34 is connected to the cell voltages V3_1 to V3_3 of the battery cells 31 to 33 of the module 3 by one higher side. The cell voltage V3_4 (V4_1) of the battery cell 41 having the lowest potential in the module 4 is measured.

(方法1)
図7に、図6の電池監視装置による故障診断方法(方法1)のフローチャートを示す。この方法1では、増加したモジュール数に応じて故障有無判断ステップを追加することとし、図7では、図2に示したフローチャートに、新たに、モジュール4の故障有無を判断するステップST21を追加している。先のステップST1,ST2で計測回路14,24,34が正常であることが判明しているので、ステップST21において、電池セル41のセル電圧V3_4,V4_1の差分が閾値Vth以上であれば(ステップST21“NO”)、蓋然的に、モジュール4の計測回路44に異常が発生していると診断できる(ステップST22)。一方、差分が閾値Vthより小さい場合(ステップST21“YES”)、全ての計測回路14,24,34,44が正常であると診断できる(ステップST3)。
(Method 1)
FIG. 7 shows a flowchart of a failure diagnosis method (method 1) by the battery monitoring device of FIG. In this method 1, a failure presence / absence determination step is added according to the increased number of modules. In FIG. 7, a step ST21 for newly determining whether or not a module 4 has failed is added to the flowchart shown in FIG. ing. Since the measurement circuits 14, 24, and 34 are found to be normal in the previous steps ST1 and ST2, in step ST21, if the difference between the cell voltages V3_4 and V4_1 of the battery cell 41 is equal to or greater than the threshold value Vth (step ST21 “NO”), it is possible to diagnose that an abnormality has occurred in the measurement circuit 44 of the module 4 (step ST22). On the other hand, when the difference is smaller than the threshold value Vth (step ST21 “YES”), it can be diagnosed that all the measurement circuits 14, 24, 34, 44 are normal (step ST3).

(方法2)
図8は、図6の電池監視装置による故障診断方法(方法2)を説明する表である。マイコン40は、セル電圧の計測結果を取得し、図7に示したステップST1と、ステップST2,ST5と、ステップST21の処理を行い、計測回路2個1組で故障有無を判断する。続いて、マイコン40は、各組の故障有無の判断結果を図8(a)の表に当てはめて数字(0〜7)を計算し、計算した数字をもとに図8(b)の表にマッピングすることで、故障している計測回路を特定できる。
(Method 2)
FIG. 8 is a table for explaining a failure diagnosis method (method 2) by the battery monitoring apparatus of FIG. The microcomputer 40 acquires the measurement result of the cell voltage, performs the processes of step ST1, steps ST2 and ST5, and step ST21 shown in FIG. Subsequently, the microcomputer 40 applies numbers (0 to 7) to the table of FIG. 8A by applying the determination result of the failure of each group to the table of FIG. 8A, and based on the calculated numbers, the table of FIG. 8B. By mapping to, it is possible to identify the measurement circuit that has failed.

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。   In addition to the above, within the scope of the invention, the invention of the present application can be freely combined with each embodiment, modified any component of each embodiment, or omitted any component in each embodiment. Is possible.

1〜4 モジュール、11〜13,21〜23,31〜33,41〜43 電池セル、14,24,34,44 計測回路、15,25,35 リファレンス電源、40 マイコン、41 通信I/F、42 動作時間計算回路、43 記憶回路、50 電池管理装置、51 車両制御装置。   1-4 modules, 11-13, 21-23, 31-33, 41-43 battery cells, 14, 24, 34, 44 measurement circuit, 15, 25, 35 reference power supply, 40 microcomputer, 41 communication I / F, 42 operation time calculation circuit, 43 storage circuit, 50 battery management device, 51 vehicle control device.

Claims (4)

直列接続された複数の電池セルを当該接続順に所定数毎にモジュール化した電池を監視する電池監視装置であって、
複数の前記モジュールにそれぞれ対応して設けられ、対応するモジュール内の前記所定数の電池セルの各セル電圧を計測すると共に、当該モジュールより1つ上位側のモジュール内の最下位電位の電池セルのセル電圧または当該モジュールより1つ下位側のモジュール内の最上位電位の電池セルのセル電圧を計測する、複数の計測回路と、
隣り合った前記モジュール間の前記計測回路でそれぞれ計測した同一電池セルのセル電圧の差分を演算し、当該差分が所定の閾値より大きい場合に電池監視装置が故障していると診断するマイクロコンピュータとを備えることを特徴とする電池監視装置。
A battery monitoring device for monitoring a battery in which a plurality of battery cells connected in series are modularized every predetermined number in the connection order,
Each of the modules is provided corresponding to each of the plurality of modules, measures each cell voltage of the predetermined number of battery cells in the corresponding module, and determines the lowest potential battery cell in the module one level higher than the module. A plurality of measurement circuits for measuring a cell voltage or a cell voltage of a battery cell having the highest potential in a module one level lower than the module;
A microcomputer that calculates a difference between cell voltages of the same battery cell respectively measured by the measurement circuit between the adjacent modules, and diagnoses that the battery monitoring device has failed when the difference is greater than a predetermined threshold; A battery monitoring device comprising:
前記複数の電池セルのうち、1個の計測回路によりセル電圧を計測される電池セルを選択的に放電して電力を熱消費する放電回路を備え、
前記マイクロコンピュータは、電池監視装置の動作時間を計時して、当該動作時間が所定の基準動作時間を経過する毎に所定の放電時間、前記放電回路を動作させ、前記複数の電池セルのセル電圧を均等化することを特徴とする請求項1記載の電池監視装置。
A discharge circuit that selectively discharges a battery cell whose cell voltage is measured by one measurement circuit among the plurality of battery cells and consumes heat, and
The microcomputer measures the operation time of the battery monitoring device, operates the discharge circuit for a predetermined discharge time each time the operation time exceeds a predetermined reference operation time, and operates the cell voltages of the plurality of battery cells. The battery monitoring device according to claim 1, wherein:
前記マイクロコンピュータは、隣り合った前記モジュール間の前記計測回路でそれぞれ計測した同一電池セルのセル電圧の差分を演算し、当該差分が前記閾値より大きい場合に前記隣り合ったモジュール間の計測回路のいずれか一方、または両方が故障していると判断し、前記複数の計測回路全てに対して行った判断結果を組み合わせて故障している計測回路を特定することを特徴とする請求項1または請求項2記載の電池監視装置。   The microcomputer calculates a difference between the cell voltages of the same battery cell measured by the measurement circuit between the adjacent modules, and when the difference is larger than the threshold, the measurement circuit between the adjacent modules The determination circuit according to claim 1 or 2, wherein one or both of them are determined to be faulty, and a faulty measurement circuit is identified by combining the judgment results made for all of the plurality of measurement circuits. Item 3. The battery monitoring device according to Item 2. 直列接続された複数の電池セルを当該接続順に所定数毎にモジュール化した電池を監視する電池監視装置の故障診断方法であって、
複数の前記モジュールにそれぞれ対応して設けられた複数の計測回路が、対応するモジュール内の前記所定数の電池セルの各セル電圧を計測すると共に、当該モジュールより1つ上位側のモジュール内の最下位電位の電池セルのセル電圧または当該モジュールより1つ下位側のモジュール内の最上位電位の電池セルのセル電圧を計測して、マイクロコンピュータに出力するセル電圧計測ステップと、
前記マイクロコンピュータが、隣り合った前記モジュール間の前記計測回路でそれぞれ計測した同一電池セルのセル電圧の差分を演算し、当該差分が所定の閾値より大きい場合に前記隣り合ったモジュール間の計測回路のいずれか一方、または両方が故障していると判断する故障有無判断ステップと、
前記マイクロコンピュータが、前記複数の計測回路全てに対して行った前記故障有無判断ステップの判断結果を組み合わせて、故障している計測回路を特定する故障診断ステップとを備えることを特徴とする電池監視装置の故障診断方法。
A failure diagnosis method for a battery monitoring device for monitoring a battery in which a plurality of battery cells connected in series are modularized every predetermined number in the connection order,
A plurality of measurement circuits provided corresponding to the plurality of modules respectively measure the cell voltages of the predetermined number of battery cells in the corresponding module, and the highest in the module one level higher than the module. A cell voltage measuring step of measuring the cell voltage of the lower potential battery cell or the cell voltage of the highest potential battery cell in the module one level lower than the module, and outputting the measured cell voltage to the microcomputer;
The microcomputer calculates a difference between cell voltages of the same battery cell respectively measured by the measurement circuit between the adjacent modules, and the measurement circuit between the adjacent modules when the difference is larger than a predetermined threshold A failure presence / absence determination step for determining that one or both of the failure has occurred;
The microcomputer includes a failure diagnosis step of identifying a measurement circuit that has failed by combining the determination results of the failure presence / absence determination step performed on all of the plurality of measurement circuits. Device failure diagnosis method.
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