JP2014171285A - 電池監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組電池に生ずる電池異常を検出した際に、組電池および組電池に接続される電気機器を適切に保護可能な電池監視装置を提供する。
【解決手段】電池監視装置２を、組電池１の電池電圧や電池温度を電池セル１０毎に監視する主検出回路２１と、主検出回路２１の検出結果に基づいて組電池１の電池異常を検出する主マイコン２３１と、組電池１の電池電圧を２つ以上の電池セル１０単位で検出する副検出回路２２と、副検出回路２２の検出結果に基づいて組電池１の電池異常を検出する副マイコン２３２と、を備える構成とする。そして、各マイコン２３１、２３２それぞれが、電池異常を検出した際に、システムメインリレー３をオフして、組電池１と電気機器４との接続を遮断するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電池セルで構成される組電池の電池状態を監視する電池監視装置に関する。

従来、組電池の電池状態を検出する検出手段、および検出手段を制御すると共に、検出手段の監視結果を取得して組電池の異常を検出する制御手段を備える電池監視装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１には、組電池の電圧状態を監視する手段を、各電池セルを所定数単位でグループ化した電池ブロックに対応して複数設けられた過充放電検出部、およびフライングキャパシタ方式の電圧検出部で構成する電池監視装置が開示されている。これによれば、組電池の電圧状態を監視する手段が冗長な構成となるので、一方の検出部に異常が生じたとしても他方の検出部にて組電池の電圧状態の監視を継続することが可能となる。

特開２０１０−２２６８１１号公報

ところで、特許文献１では、各充放電検出部および電圧検出部といった手段が、単一のマイクロコンピュータ（以下、マイコンと略称する。）で構成される制御装置に接続され、制御装置からの制御信号に応じて制御されると共に、それぞれの出力結果が制御装置に入力される構成となっている。

このような構成とすると、制御装置に何らかの異常が生じた場合に、各充放電検出部および電圧検出部の出力から組電池の異常検出を適切に実施できなくなってしまうことから、信頼性に欠けるといった課題がある。

これに対して、各充放電検出部および電圧検出部に接続された制御装置と同等の機能を有するマイコンを追加して、各充放電検出部および電圧検出部の制御や組電池の異常検出を行う手段を冗長化させることが考えられる。

しかし、単に、各充放電検出部および電圧検出部の制御や組電池の異常検出を行う手段を冗長化すると、電池監視装置の内部構成が複雑となり、電池監視装置のコストが著しく増加してしまうといった問題が生ずる。

そこで、本出願人は、先に出願した特願２０１２−２５９８１４（以下、先願例と言う。）において、検出手段および制御装置を一組とした構成を冗長化すると共に、一方の検出手段を他方の検出手段よりも簡素化する構成を提案している。

この先願例に記載の電池監視装置によれば、単に検出手段および制御装置それぞれを冗長化させた場合に比べて、内部構成の複雑化を抑制することができるといった優れた利点を有する。

ところが、先願例では、組電池に生ずる電池異常を検出する構成を提案するだけに留まり、電池異常を検出した際に、組電池および組電池に接続される電気機器の保護についてまで考慮されていない。

本発明は上記点に鑑みて、組電池に生ずる電池異常を検出した際に、組電池および組電池に接続される電気機器を適切に保護可能な電池監視装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数個の電池セル（１０）を直列に接続して構成されると共にシステムメインリレー（３）を介して電気機器（４）に接続された組電池（１）に適用され、組電池の電池状態を示す複数の物理量のうち、少なくとも特定の物理量を監視する電池監視装置を対象としている。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、１つまたは隣接するＮ（＝正の整数）個の電池セルを検出単位とし、該検出単位毎に特定の物理量を検出する主検出手段（２１）と、主検出手段を制御すると共に、主検出手段による特定の物理量の検出結果に基づいて組電池の電池異常を監視する主制御装置（２３１）と、Ｎより多いＭ（＝正の整数）個の電池セルを検出単位とし、該検出単位毎に特定の物理量を検出する副検出手段（２２）と、副検出手段を制御すると共に、副検出手段による特定の物理量の検出結果に基づいて組電池に生ずる電池異常を監視する副制御装置（２３２）と、を備える。そして、主制御装置および副制御装置それぞれは、電池異常を検出した際に、システムメインリレーをオフして、組電池と電気機器との接続を遮断するように構成されていることを特徴としている。

これによれば、主制御装置および副制御装置のうち、一方の制御装置にて組電池の電池異常を検出できず、組電池と電気機器との接続を遮断できない場合であっても、他方の制御装置にて組電池の電池異常を検出して組電池と電気機器との接続を遮断することができる。これにより、組電池に電池異常に伴う組電池自身および電気機器の不具合を回避して、組電池および電気機器を適切に保護することが可能となる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態に係る電池監視装置の全体構成図である。 第１実施形態に係る主マイコンが実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態に係る副マイコンが実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態に係る上位ＥＣＵが実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態に係る電池監視装置の全体構成図である。 第２実施形態に係る主マイコンが実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態に係る副マイコンが実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態について説明する。本実施形態では、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される組電池１に、本発明の電池監視装置２を適用している。

組電池１は、車両走行用の駆動力を発生させる駆動機器を主として、車載された各種電気機器４に給電する車載高圧バッテリを構成している。なお、電気機器４には、組電池１から給電される機器に限らず、組電池１へ給電する充電器等も含まれる。

図１の全体構成図に示すように、本実施形態の組電池１は、システムメインリレー３を介して電気機器４に接続されている。システムメインリレー３は、組電池１と電気機器４との間の接続を導通状態および遮断状態に切り替える切替手段である。

組電池１は、リチウムイオン電池等の二次電池からなる電池セル１０を複数個（例えば、１００個）電気的に直列に接続したものである。なお、本実施形態の組電池１は、充放電の最小単位である各電池セル１０を所定数単位（例えば、４つ単位）でグループ化した複数の電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎで構成されている。

電池監視装置２は、組電池１の電圧状態を監視する装置（ＢＭＵ：Battery Management Unit）であって、主たる構成要素として、主検出回路２１、副検出回路２２、および制御装置２３を備えている。

主検出回路２１は、組電池１の電池状態を示す複数の物理量のうち、特定の物理量を１または隣接するＮ個（＝正の整数：全セル数よりも少ない数）の電池セル１０を検出単位（第１検出単位）とし、該検出単位毎に特定の物理量を検出する主検出手段である。本実施形態の主検出回路２１は、１個の電池セル１０を検出単位とし、電池セル１０毎の電池電圧（セル電圧）を特定の物理量として検出するように構成されている。

本実施形態の主検出回路２１は、各電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎに対応して設けられた複数の監視ＩＣ（監視部）２１１で構成されている。各監視ＩＣ２１１は、制御装置２３の主マイコン２３１からの制御信号に応じて、対応する電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎの電池セル１０の状態検出等を行う集積回路である。なお、各監視ＩＣ２１１は、対応する電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎからの給電により作動するように構成されている。

本実施形態の各監視ＩＣ２１１は、隣り合う監視ＩＣ２１１同士が信号伝達可能なようにデイジチェーン方式で接続され、各監視ＩＣ２１１の１つ（図１では、最も低電位側の監視ＩＣ２１１）が、フォトカプラ等の絶縁部２５を介して主マイコン２３１に接続されている。なお、絶縁部２５は、組電池１側（高電圧系）と主マイコン２３１側（低電圧系）との間の絶縁性を確保する絶縁手段である。

各監視ＩＣ２１１の検出結果を示す信号は、主マイコン２３１に接続された監視ＩＣ２１１を介して主マイコン２３１へ入力され、主マイコン２３１が出力する制御信号は、主マイコン２３１に接続された監視ＩＣ２１１を介して他の監視ＩＣ２１１に順次伝達される。なお、各監視ＩＣ２１１と主マイコン２３１との間の信号伝達は、デイジチェーン方式に限らず、各監視ＩＣ２１１それぞれを主マイコン２３１とを接続するといった他の方式で実現してもよい。

本実施形態の各監視ＩＣ２１１は、対応する電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎの電池セル１０毎に電池電圧を検出するセル電圧検出回路２１１ａ等で構成されている。具体的には、セル電圧検出回路２１１ａは、電池セル１０の電池電圧を所定周期でサンプリングしてデジタル信号に変換して出力するＡＤ変換方式の電圧検出回路であり、図示しないマルチプレクサ、オペアンプ、ＡＤ変換器等で構成されている。なお、マルチプレクサは、各電池セル１０のうち、いずれか電池セル１０の両端子をオペアンプの一対の入力端子に選択的に接続する切替手段である。オペアンプは、マルチプレクサにより選択された電池セル１０の両端子間の電位差に応じたアナログ信号を出力する差動増幅回路であり、オペアンプから出力されたアナログ信号は、ＡＤ変換器にてデジタル信号に変換される。

副検出回路２２は、組電池１の電池状態を示す複数の物理量のうち、特定の物理量をＮ以上のＭ個（＝正の整数）の電池セル１０を検出単位（第２検出単位）とし、該検出単位毎に特定の物理量を検出する副検出手段である。本実施形態の副検出回路２２は、各電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎを検出単位とし、電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎ毎の電池電圧（ブロック電圧）を特定の物理量として検出するように構成されている。

具体的には、副検出回路２２は、電池電圧を蓄えるキャパシタ２２２、キャパシタ２２２に蓄えられた電池電圧を検出する検出部２２４、入力部２２１、および出力部２２３からなるフライングキャパシタ方式の電圧検出回路で構成されている。なお、入力部２２１は、電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎのブロック電圧をキャパシタ２２２に入力（印加）する回路であり、各電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎの両端に接続された検出ラインに設けられた入力側スイッチング素子Ｓ１〜Ｓｎ＋１で構成されている。また、出力部２２３は、キャパシタ２２２に蓄えられたブロック電圧を検出部２２４に出力（印加）する回路であり、キャパシタ２２２と検出部２２４とを接続するラインに設けられた出力側スイッチング素子Ｓａ、Ｓｂで構成されている。

ここで、副検出回路２２における電圧検出時の作動について簡単に説明する。例えば、電池ブロックＣＢ１の電池電圧を検出する場合、まず、入力側スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２をオンし、電池ブロックＣＢ１の電池電圧をキャパシタ２２２に印加する。その後、入力側スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２をオフすると共に、出力側スイッチング素子Ｓａ、Ｓｂをオンすることで、キャパシタ２２２に蓄えられた電池電圧を検出部２２４に入力する。このように副検出回路２２は、入力部２２１、および出力部２２３を制御することで、キャパシタ２２２を介して各電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎの電池電圧を検出可能に構成されている。

ところで、副検出回路２２は、電池監視装置２の信頼性の向上を図るために設けられた回路であり、主検出回路２１が正常に機能している限り必須でないことから、主検出回路２１に比べて、検出性能（例えば、検出精度や検出時間）が低い回路構成となっている。なお、本実施形態の副検出回路２２は、電池ブロック単位で電池電圧を検出する構成であることから、電池セル１０単位で電池電圧を検出する主検出回路２１よりも電圧の検出性能が低いことになる。

一方、副検出回路２２は、主検出回路２１よりも組電池１の電池電圧の監視数が少なく、検出性能が低い回路構成となるので、主検出回路２１に比べて、簡素な回路構成で実現することができる。なお、キャパシタ２２２は、組電池１側（高電圧系）と検出部２２４側（低電圧系）との間の絶縁性を確保する絶縁手段としての機能を果たす。

本実施形態の制御装置２３は、主たる構成要素として、主マイコン２３１、副マイコン２３２を備えている。各マイコン２３１、２３２は、それぞれＣＰＵ、記憶手段を構成する各種メモリ等からなるマイクロコンピュータ、およびその周辺機器で構成され、メモリに記憶された制御プログラムに従って各種処理を実行するように構成されている。

また、各マイコン２３１、２３２、および後述する上位ＥＣＵ５は、共通の通信経路を構成するＣＡＮ（Controller Area Network）により双方向に通信可能に構成されている。なお、各マイコン２３１、２３２は、組電池１以外の蓄電手段（例えば、車載された補助バッテリ）を電源として駆動する。

主マイコン２３１は、主検出回路２１や組電池１における充放電を制御すると共に、主検出回路２１における第１検出単位毎の電池電圧（セル電圧）の検出結果に基づいて組電池１の電池異常を検出する主制御装置を構成している。

具体的には、主マイコン２３１は、主検出回路２１の各監視ＩＣ２１１に対して電圧状態の監視を指示する制御信号を出力し、主検出回路２１の各監視ＩＣ２１１にて検出した第１検出単位毎の電池電圧を取得する。そして、主マイコン２３１は、主検出回路２１から取得した第１検出単位毎の電池電圧の検出結果に基づいて、組電池１の電池異常等を検出すると共に、組電池１の電池状態を制御する処理（例えば、組電池１の充放電の切り替え制御等）を実行する。

本実施形態では、主マイコン２３１における主検出回路２１を制御する構成が主制御部２３１ａを構成し、電池異常や装置異常を検出する構成が主異常検出部（異常検出手段）２３１ｂを構成している。また、本実施形態では、主マイコン２３１における組電池１の電池状態を制御する構成が状態制御部２３１ｃを構成している。

副マイコン２３２は、副検出回路２２を制御すると共に、副検出回路２２における第２検出単位毎の電池電圧の検出結果に基づいて組電池１の電池異常を検出する副制御装置を構成している。

具体的には、副マイコン２３２は、副検出回路２２の入力部２２１、出力部２２３の作動を制御して、副検出回路２２にて検出した第２検出単位毎の電池電圧を取得する。そして、副マイコン２３２は、副検出回路２２から取得した第２検出単位毎の電池電圧の検出結果に基づいて、組電池１の電池異常等を検出する処理を実行する。なお、本実施形態の副マイコン２３２では、主マイコン２３１にて実行する組電池１の電池状態を制御する処理について実行しない。

本実施形態では、副マイコン２３２における副検出回路２２を制御する構成が副制御部２３２ａを構成し、組電池１の異常を検出する構成が副異常検出部（異常検出手段）２３２ｂを構成している。

ここで、本実施形態の各マイコン２３１、２３２それぞれは、相互に異常を検出するように構成されている。つまり、本実施形態の主マイコン２３１は、副マイコン２３２からの入力信号を監視し、副マイコン２３２の異常を検出するように構成され、副マイコン２３２は、主マイコン２３１からの入力信号を監視して、主マイコン２３１の異常を検出するように構成されている。具体的には、各マイコン２３１、２３２は、他方のマイコンから周期的に入力される入力信号を監視し、当該入力信号が途絶した際に、他方のマイコンの異常を検出する。なお、各マイコン２３１、２３２における電池異常の検出結果や電池電圧の検出結果を比較して、主マイコン２３１の異常を検出するようにしてもよい。

また、本実施形態の主マイコン２３１は、副マイコン２３２の異常を検出した際に、副マイコン２３２に対して再起動を要求する副リセット信号を送信するように構成されている。同様に、本実施形態の副マイコン２３２は、主マイコン２３１の異常を検出した際に、主マイコン２３１に対して再起動を要求する主リセット信号を送信するように構成されている。

そして、主マイコン２３１は、副マイコン２３２からの主リセット信号を受信すると、再起動するように構成され、副マイコン２３２は、主マイコン２３１からの副リセット信号を受信すると、再起動するように構成されている。

ところで、主マイコン２３１が起動停止すると、組電池１の電池状態の制御ができなくなってしまう。このため、主マイコン２３１は、再起動する前に後述の上位ＥＣＵ５に対してシステムメインリレー３のオフを要求する遮断要求信号を送信する。つまり、主マイコン２３１は、主リセット信号を受信すると、システムメインリレー３をオフするように構成されている。

なお、副マイコン２３２が起動停止したとしても、主マイコン２３１にて組電池１の電池状態の制御可能であるため、副マイコン２３２は、再起動する前に後述の上位ＥＣＵ５に対して遮断要求信号を送信しない。つまり、副マイコン２３２は、副リセット信号を受信しても、システムメインリレー３をオンに維持するように構成されている。

続いて、上位ＥＣＵ５について説明する。上位ＥＣＵ５は、車両全体を制御する上位制御装置であり、ＣＡＮを介して各マイコン２３１、２３２から組電池１の電圧状態の異常や要求信号等の各種情報を取得し、取得した情報に基づいて、システムメインリレー３、および電気機器４を制御するように構成されている。なお、本実施形態では、上位ＥＣＵ５におけるシステムメインリレー３を制御する構成が上位リレー制御部５ａを構成し、電気機器４を構成する駆動機器への給電を制御する構成が駆動制御手段５ｂを構成している。

次に、本実施形態の電池監視装置２の作動について説明する。本実施形態の主マイコン２３１および副マイコン２３２が実行する組電池１の異常検出処理については、図２、図３のフローチャートを用いて説明する。図２、図３に示す制御ルーチンは、例えば、上位ＥＣＵ５からの指令等に基づいて開始される。

本実施形態の主マイコン２３１が実行する組電池１の異常検出処理では、図２に示すように、まず、各監視ＩＣ２１１に対して電池セル１０毎の電圧の検出を指示する制御信号を出力する（Ｓ１００）。これにより、各監視ＩＣ２１１のセル電圧検出回路２１１ａが、対応する電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎを構成する電池セル１０それぞれの電圧を検出する。

続いて、各監視ＩＣ２１１から各電池セル１０の電圧の検出結果を取得し（Ｓ１１０）、取得した各電池セル１０の電圧の検出結果に基づいて、組電池１の電池異常の有無を判定する（Ｓ１２０）。

ステップＳ１２０の判定処理では、各監視ＩＣ２１１から取得した各電池セル１０のセル電圧が、予め定められた主許容電圧範囲内であるか否かを判定し、主許容電圧範囲外となる場合に、電池セル１０が過充電又は過放電となっているとして組電池１に異常有りと判定する。なお、主許容電圧範囲は、各電池セル１０が要求される出力性能を発揮し得る範囲であって、電池セル１０における耐電圧の範囲内に設定されている。

ステップＳ１２０の判定処理の結果、組電池１に異常有りと判定された場合には、上位ＥＣＵ５に対してシステムメインリレー３のオフを要求する遮断要求信号を送信する（Ｓ１３０）。

一方、ステップＳ１２０の判定処理の結果、組電池１に異常なしと判定された場合、およびステップＳ１３０にて遮断要求信号を上位ＥＣＵ５へ送信した後、組電池１から各種電気機器４への給電（放電）や外部から組電池１への給電（充電）といった充放電を切り替える状態制御処理を実行する（Ｓ１４０）。

続いて、車両のイグニッションがオンであるか否かを判定し（Ｓ１５０）、イグニッションがオフと判定された場合に、異常検出処理を終了し、イグニッションがオンと判定された場合に、ステップＳ１００に戻る。

次に、副マイコン２３２が実行する組電池１の異常検出処理では、図３に示すように、まず、各電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎの電圧を検出するように副検出回路２２を制御する（Ｓ３００）。

続いて、副検出回路２２から検出結果である各電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎのブロック電圧を取得し（Ｓ３１０）、取得した検出結果に基づいて、組電池１の電池異常の有無を判定する（Ｓ３２０）。

ステップＳ３２０の判定処理では、副検出回路２２から取得した各電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎのブロック電圧が、ブロック電圧許容範囲内であるか否かを判定し、ブロック電圧許容範囲外となる場合に組電池１に電池異常有りと判定する。なお、ブロック電圧許容範囲は、各電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎが要求される出力性能を発揮し得る範囲であって、電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎにおける耐電圧の範囲内に設定されている。

ステップＳ３２０の判定処理の結果、電池異常有りと判定された場合には、上位ＥＣＵ５に対してシステムメインリレー３のオフを要求する遮断要求信号を送信する（Ｓ３３０）。

一方、ステップＳ３２０の判定処理の結果、電池異常なしと判定された場合には、さらに、主マイコン２３１の異常の有無を判定する（Ｓ３４０）。

この結果、主マイコン２３１に異常有りと判定された場合には、主マイコン２３１に異常が生じていることを示す異常フラグがオンに設定されているか否かを判定する（Ｓ３５０）。

この結果、異常フラグがオフと判定された場合には、異常フラグをオンに設定し（Ｓ３６０）、異常フラグがオンと判定された場合、主マイコン２３１へ主リセット信号を送信する（Ｓ３７０）。これにより、主マイコン２３１が再起動される。

続いて、主マイコン２３１へ主リセット信号を送信してから予め定めた基準時間が経過したか否かを判定し（Ｓ３８０）、基準時間を経過したと判定された場合に、上位ＥＣＵ５に対して遮断要求信号を送信する（Ｓ３３０）。なお、基準時間は、副マイコン２３２が主リセット信号を主マイコン２３１へ送信してから主マイコン２３１の再起動が完了するまでに要する時間に設定されている。

そして、ステップＳ３４０にて主マイコン２３１に異常なしと判定された場合、ステップＳ３８０にて基準時間を経過したと判定された場合、および上位ＥＣＵ５に対して遮断要求信号の送信後、イグニッションがオンであるか否かを判定する（Ｓ３９０）。この結果、イグニッションがオフと判定された場合に、異常検出処理を終了し、イグニッションがオンと判定された場合に、ステップＳ１００に戻る。

次に、上位ＥＣＵ５が実行するシステムメインリレー３の切替制御処理について図４に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図４の制御ルーチンは、各マイコン２３１、２３２における異常検出処理の実行後に開始される。

まず、上位ＥＣＵ５内において、システムメインリレー３をオフする遮断要求の有無を判定する（Ｓ５００）。なお、ステップＳ５００の処理では、各マイコン２３１、２３２以外の他のＥＣＵからの遮断要求や、上位ＥＣＵ５がシステムの異常を検知した際に、遮断要求有りと判定する。

ステップＳ５００の判定処理の結果、上位ＥＣＵ５内で遮断要求有りと判定された場合には、システムメインリレー３をオフし（Ｓ５１０）、上位ＥＣＵ５内で遮断要求なしと判定された場合には、さらに、主マイコン２３１からの遮断要求信号の有無を判定する（Ｓ５２０）。

ステップＳ５２０の判定処理の結果、主マイコン２３１からの遮断要求信号有りと判定された場合には、システムメインリレー３をオフし（Ｓ５１０）、主マイコン２３１からの遮断要求信号なしと判定された場合には、さらに、副マイコン２３２からの遮断要求信号の有無を判定する（Ｓ５３０）。

ステップＳ５３０の判定処理の結果、副マイコン２３２からの遮断要求信号有りと判定された場合には、システムメインリレー３をオフし（Ｓ５１０）、副マイコン２３２からの遮断要求信号なしと判定された場合には、イグニッションがオンであるか否かを判定する（Ｓ５４０）。この結果、イグニッションがオフと判定された場合に、異常検出処理を終了し、イグニッションがオンと判定された場合に、ステップＳ５００に戻る。

以上説明した本実施形態の電池監視装置２では、組電池１の電池電圧を監視する手段を互いに独立した主検出回路２１および副検出回路２２で構成すると共に、組電池１の異常を検出する制御装置を主マイコン２３１および副マイコン２３２で構成している。

このような冗長な構成とすれば、主マイコン２３１および副マイコン２３２のうち、一方のマイコンに何らかの異常が生じたとしても、他方のマイコンにて組電池１の異常を検出することができる。

この際、副検出回路２２における電池電圧の監視数が、主検出回路２１における電池電圧の監視数よりも少ないことから、副検出回路２２および副マイコン２３２の構成を、主検出回路２１および主マイコン２３１に比べて簡素な構成で実現することが可能となる。

従って、本実施形態の電池監視装置２によれば、組電池１の異常を検出する装置の冗長化に伴う内部構成の複雑化を抑制しつつ、信頼性の向上を図ることが可能となる。

特に、本実施形態の電池監視装置２では、各マイコン２３１、２３２が、組電池１の電池異常を検出した際に、上位ＥＣＵ５を介してシステムメインリレー３をオフして、組電池１と電気機器４との接続を遮断するように構成されている。

これによれば、各マイコン２３１、２３２のうち、一方のマイコンにて組電池１の電池異常を検出できず、組電池１と電気機器４との接続を遮断できない場合であっても、他方のマイコンにて組電池１の電池異常を検出して組電池１と電気機器４との接続を遮断することができる。

従って、本実施形態の電池監視装置２によれば、組電池１に電池異常に伴う組電池１自身および電気機器４の不具合を回避して、組電池１および電気機器４を適切に保護することが可能となる。

また、本実施形態では、副マイコン２３２にて主マイコン２３１の異常を検出した際に、システムメインリレー３をオフする構成としている。このため、主マイコン２３１の異常に伴う組電池１および電気機器４の不具合を回避して、組電池１および電気機器４を適切に保護することが可能となる。

ここで、副マイコン２３２が異常となる場合であっても、主マイコン２３１が正常であれば、組電池１の電池状態を適切に監視することが可能である。このため、本実施形態では、主マイコン２３１の異常時にシステムメインリレー３をオフし、副マイコン２３２の異常時にシステムメインリレー３をオンに維持する構成としている。これによれば、組電池１および電気機器４の適切な保護、および電池監視装置２の耐障害性を高めることができる。

また、本実施形態の如く、各マイコン２３１、２３２と別系統（電池監視装置２の外部装置）となる上位ＥＣＵ５にてシステムメインリレー３をオフする構成とすれば、組電池１と電気機器４との接続を確実に遮断して、組電池１および電気機器４を適切に保護することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態に対して、システムメインリレー３をオフする構成を変更した例について説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。

図５に示すように、本実施形態の各マイコン２３１、２３２は、各マイコン２３１、２３２における電池異常の検出結果等に基づいて、システムメインリレー３のオンオフを制御するように構成されている。なお、各マイコン２３１、２３２におけるシステムメインリレー３のオンオフを制御する構成がリレー制御部２３１ｄ、２３２ｃを構成している。

次に、本実施形態の主マイコン２３１および副マイコン２３２が実行する組電池１の異常検出処理について図６、図７のフローチャートを用いて説明する。

本実施形態の主マイコン２３１の異常検出処理では、図６に示すように、ステップＳ１２０の判定処理の結果、組電池１に異常有りと判定された場合に、自身のリレー制御部２３１ｄにてシステムメインリレー３をオフする（Ｓ１６０）。

一方、本実施形態の副マイコン２３２の異常検出処理では、図７に示すように、ステップＳ３２０の判定処理の結果、電池異常有りと判定された場合に、自身のリレー制御部２３２ｃにてシステムメインリレー３をオフする（Ｓ４００）。また、ステップＳ３８０の結果、基準時間を経過したと判定された場合に、自身のリレー制御部２３２ｃにてシステムメインリレー３をオフする（Ｓ４００）。

その他の構成および作動は、第１実施形態と同様である。従って、本実施形態の構成によれば、第１実施形態と同様に、組電池１に電池異常に伴う組電池１自身および電気機器４の不具合を回避して、組電池１および電気機器４を適切に保護することが可能となる。

また、本実施形態の如く、各マイコン２３１、２３２の双方でシステムメインリレー３をオフする構成とすれば、システムメインリレー３をオフする構成が複数系統となり、組電池１と電気機器４との接続をより確実に遮断することが可能となる。

なお、組電池１および電気機器４を適切に保護する観点では、本実施形態の如く、各マイコン２３１、２３２の双方でシステムメインリレー３をオフする構成とすることが望ましいが、これに限定されない。

例えば、各マイコン２３１、２３２のうち、主マイコン２３１にシステムメインリレー３のオンオフを制御するリレー制御部２３１ｄを設け、副マイコン２３２が、主マイコン２３１に対してシステムメインリレー３のオフを要求する信号を送信するようにしてもよい。これによれば、副マイコン２３２をより簡素な構成で実現することが可能となる。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。例えば、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の各実施形態では、主検出回路２１による電池電圧の検出単位を１個の電池セル１０とし、副検出回路２２による電池電圧の検出単位を電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎとする例について説明したが、これに限定されない。副検出回路２２が検出単位とする電池セル１０のセル数が、主検出回路２１が検出単位とする電池セル１０のセル数よりも少ない構成であれば、各検出回路２１、２２の検出単位とする電池セル１０のセル数を任意の数に設定してもよい。

（２）上述の各実施形態の如く、組電池１の電池異常時、および主マイコン２３１の異常時にシステムメインリレー３をオフする構成とすることが望ましいが、これに限定されない。例えば、組電池１の電池異常時にだけ、システムメインリレー３をオフする構成としてもよい。また、組電池１の電池異常時、および主マイコン２３１の異常時に加えて、副マイコン２３２の異常時にシステムメインリレー３をオフする構成としてもよい。

（３）上述の各実施形態では、副マイコン２３２にて主マイコン２３１の異常を検出し、主マイコン２３１にて副マイコン２３２の異常を検出する例について説明したが、これに限定されず、例えば、上位ＥＣＵ５にて各マイコン２３１、２３２の異常を検出するようにしてもよい。

（４）上述の各実施形態の如く、電池監視装置２の内部構成の簡素化を図る上では、副検出回路２２における組電池１の電池状態を示す物理量の検出性能を、主検出回路２１における組電池１の電池状態を示す物理量の検出性能よりも低くすることが望ましいが、これに限定されず、同等の検出性能としてもよい。

（５）上述の各実施形態では、主検出回路２１のセル電圧検出回路２１１ａをＡＤ変換方式の電圧検出回路で構成し、副検出回路２２をフライングキャパシタ方式の電圧検出回路で構成する例について説明したが、これに限定されず、それぞれ他の方式の電圧検出回路にて構成してもよい。なお、他の方式の回路としては、例えば、抵抗分圧回路を用いた抵抗分圧方式の電圧検出回路や、閾値となる参照電圧とセル電圧やブロック電圧とを比較して組電池１の過充電や過放電を検出する閾値判定方式の検出回路を採用することができる。

（６）上述の各実施形態の如く、電池監視装置２の内部構成の簡素化を図る上では、副マイコン２３２を主マイコン２３１に比べて処理能力等の低いマイコン等で構成することが望ましいが、これに限定されず、同等の処理能力等を有するマイコンで構成してもよい。

（７）上述の各実施形態の如く、電池監視装置２の内部構成の簡素化を図る上では、組電池１の状態制御に係る処理を主マイコン２３１で実行し、副マイコン２３２で実行しない構成とすることが望ましいが、これに限定されず、組電池１の状態制御に係る処理を各マイコン２３１、２３２にて実行するようにしてもよい。

（８）上述の各実施形態では、各検出回路２１、２２にて組電池１の電池電圧を検出する例について説明したが、これに限定されない。例えば、各検出回路２１、２２にて組電池１の電池温度を監視するようにしてもよい。

この場合、組電池１に対して、電池セル１０毎のセル温度を検出する温度センサ、および電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎ毎のブロック温度を検出する温度センサを併設する。

そして、主検出回路２１にてセル温度、副検出回路２２にてブロック温度を検出する構成とし、各検出回路２１、２２の検出結果に基づいて各マイコン２３１、２３２が組電池１の温度異常を監視し、監視結果に応じてシステムメインリレー３を制御すればよい。

（９）上述の各実施形態では、主検出回路２１を複数の監視ＩＣ２１１で構成する例について説明したが、これに限定されず、例えば、単一の集積回路で構成したり、集積回路以外で構成したりしてもよい。

（１０）上述の各実施形態では、副検出回路２２を、単一のキャパシタ２２２を用いてブロック電圧を検出するフライングキャパシタ方式の電圧検出回路で構成する例について説明したが、これに限定されない。例えば、副検出回路２２を、２つ以上のキャパシタ２２２を用いてブロック電圧を検出するフライングキャパシタ方式の電圧検出回路で構成してもよい。

（１１）上述の各実施形態では、車両に搭載された組電池１に、本発明の電池監視装置２を適用する例を説明したが、車両以外に用いられる組電池１に適用してもよい。

（１２）上述の各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。

（１３）上述の各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

（１４）上述の各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。

（１５）上述の各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。

１ 組電池
１０ 電池セル
２１ 主検出回路（主検出手段）
２２ 副検出回路（副検出手段）
２３１ 主マイコン（主制御装置）
２３２ 副マイコン（副制御装置）
３ システムメインリレー
４ 電気機器

Claims (11)

1. 複数個の電池セル（１０）を直列に接続して構成されると共にシステムメインリレー（３）を介して電気機器（４）に接続された組電池（１）に適用され、前記組電池の電池状態を示す複数の物理量のうち、少なくとも特定の物理量を監視する電池監視装置であって、
   １つまたは隣接するＮ（＝正の整数）個の前記電池セルを検出単位とし、該検出単位毎に前記特定の物理量を検出する主検出手段（２１）と、
   前記主検出手段を制御すると共に、前記主検出手段による前記特定の物理量の検出結果に基づいて前記組電池の電池異常を監視する主制御装置（２３１）と、
   前記Ｎより多いＭ（＝正の整数）個の前記電池セルを検出単位とし、該検出単位毎に前記特定の物理量を検出する副検出手段（２２）と、
   前記副検出手段を制御すると共に、前記副検出手段による前記特定の物理量の検出結果に基づいて前記組電池に生ずる電池異常を監視する副制御装置（２３２）と、を備え、
   前記主制御装置および前記副制御装置それぞれは、前記電池異常を検出した際に、前記システムメインリレーをオフして、前記組電池と前記電気機器との接続を遮断するように構成されていることを特徴とする電池監視装置。
2. 前記主制御装置および前記副制御装置のうち、少なくとも一方の制御装置は、前記システムメインリレーのオンオフを制御するリレー制御部（２３１ｄ、２３２ｃ）を有し、前記電池異常を検出した際に、前記リレー制御部にて前記システムメインリレーをオフすることを特徴とする請求項１に記載の電池監視装置。
3. 前記主制御装置および前記副制御装置それぞれは、互いに通信可能に接続されており、
   前記副制御装置は、前記主制御装置からの入力信号を監視して前記主制御装置の異常を検出すると共に、前記主制御装置の異常を検出した際に、前記システムメインリレーをオフするように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電池監視装置。
4. 前記主制御装置および前記副制御装置それぞれは、互いに通信可能に接続されており、
   前記主制御装置は、前記副制御装置から再起動を要求する主リセット信号が入力された際に、前記システムメインリレーをオフするように構成され、
   前記副制御装置は、前記主制御装置からの入力信号を監視して前記主制御装置の異常を検出すると共に、前記主制御装置の異常を検出した際に、前記主制御装置に対して前記主リセット信号を送信するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電池監視装置。
5. 前記主制御装置は、前記副制御装置からの入力信号を監視して前記副制御装置の異常を検出すると共に、前記副制御装置の異常を検出した際に、前記副制御装置へ再起動を要求する副リセット信号を送信するように構成され、
   前記副制御装置は、前記主制御装置から前記副リセット信号が入力された際に、前記システムメインリレーをオンに維持するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の電池監視装置。
6. 前記副制御装置は、前記主制御装置に対して前記主リセット信号を送信した後、前記システムメインリレーをオフするように構成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の電池監視装置。
7. 前記主制御装置および前記副制御装置それぞれは、
   前記システムメインリレーのオンオフを制御する上位リレー制御部（５ａ）を含んで構成される上位制御装置（５）に接続され、
   前記電池異常を検出した際に、前記上位制御装置に対して前記上位リレー制御部による前記システムメインリレーのオフを要求する遮断要求信号を出力するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電池監視装置。
8. 前記主制御装置および前記副制御装置それぞれは、互いに通信可能に接続されており、
   前記副制御装置は、前記主制御装置からの入力信号を監視して前記主制御装置の異常を検出すると共に、前記主制御装置の異常を検出した際に、前記上位制御装置に対して前記遮断要求信号を出力するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の電池監視装置。
9. 前記主制御装置および前記副制御装置それぞれは、互いに通信可能に接続されており、
   前記主制御装置は、前記副制御装置から再起動を要求する主リセット信号が入力された際に、前記上位制御装置に対して前記遮断要求信号を出力するように構成され、
   前記副制御装置は、前記主制御装置からの入力信号を監視して前記主制御装置の異常を検出すると共に、前記主制御装置の異常を検出した際に、前記主制御装置に対して前記主リセット信号を送信するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電池監視装置。
10. 前記副制御装置は、前記主制御装置に対して前記主リセット信号を送信した後、前記上位制御装置に対して前記遮断要求信号を出力するように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の電池監視装置。
11. 前記主制御装置、前記副制御装置、および前記上位制御装置は、共通の通信経路を介して互いに通信可能に接続されていることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１つに記載の電池監視装置。

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