JP2014240818A5

JP2014240818A5 -

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Publication number: JP2014240818A5
Application number: JP2013124054A
Authority: JP
Filing date: 2013-06-12
Publication date: 2016-07-07
Anticipated expiration: 2033-06-12

Description

一方、特許文献２には、自己診断機能を備えたディジタル測定器が記載されている。特許文献２に記載のディジタル測定器は、図９に示すように、シングル入力回路が利得（ゲイン）を切換えるレンジ切換え回路１０９により構成されており、当該シングル入力回路（レンジ切換え回路１０９）の自己診断を行う機能を有している。図９に示したレンジ切換え回路１０９では、スイッチング素子ＳＷ１９２、１９３をＮＣ側に接続するか、ＮＯ側に接続するかにより、ゲインを切換えている。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の組電池システムは、直列に接続された複数の電池と、前記複数の電池の各々に接続された複数の電源線と、前記複数の電源線から二つの電源線を選択する選択手段と、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換手段を有し、前記選択手段により選択された二つの電源線に流れる電気信号が入力された場合は、前記複数の電池の電池電圧を監視するために当該二つの電源線に流れる電気信号の差分をデジタル信号に変換して出力する計測手段と、前記計測手段から出力されたデジタル信号に対して予め定められた演算を行い、演算結果に応じた電気信号を出力する演算手段と、第１の基準電圧を分圧した第２の基準電圧を前記電源線に供給する基準電圧分圧部と、を備え、前記計測手段の自己診断は、前記計測手段から出力された前記第１の基準電圧と前記第２の基準電圧との差分と、前記第２の基準電圧と前記第２の基準電圧よりも小さい第３の基準電圧との差分と、を前記演算手段で加算した加算値が、前記第１の基準電圧に応じた値となるか否かにより行うことを特徴とする。

請求項２に記載の組電池システムは、直列に接続された複数の電池の各々に接続された複数の電源線と、前記複数の電源線から二つの電源線を選択する選択手段と、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換手段を有し、前記選択手段により選択された二つの電源線に流れる電気信号が入力された場合は、前記複数の電池の電池電圧を監視するために当該二つの電源線に流れる電気信号の差分をデジタル信号に変換して出力する計測手段と、第１の基準電圧を分圧した第２の基準電圧を前記電源線に供給する基準電圧分圧部と、を備え、前記計測手段の自己診断は、前記計測手段から出力された前記第１の基準電圧と前記第２の基準電圧との差分と、前記第２の基準電圧と前記第２の基準電圧よりも小さい第３の基準電圧との差分との加算値が、前記第１の基準電圧に応じた値となる否かにより行うことを特徴とする。

請求項３に記載の診断方法は、直列に接続された複数の電池の各々に接続された複数の電源線と、前記複数の電源線から二つの電源線を選択する選択手段と、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換手段を有し、前記選択手段により選択された二つの電源線に流れる電気信号が入力された場合は、当該二つの電源線に流れる電気信号の差分をデジタル信号に変換して出力する計測手段と、第１の基準電圧を分圧した第２の基準電圧を前記電源線に供給する基準電圧分圧部と、を備えた半導体回路の前記計測手段の診断方法であって、前記計測手段より、前記第１の基準電圧と前記第２の基準電圧との差分を出力するステップと、前記計測手段より、前記第２の基準電圧と前記第２の基準電圧よりも小さい第３の基準電圧との差分を出力するステップと、前記計測手段から出力された前記第１の基準電圧と前記第２の基準電圧との差分と、前記第２の基準電圧と前記第３の基準電圧との差分との加算値が、前記第１の基準電圧に応じた値となるか否かを判定するステップと、を有する。

電池セル群１２は、図２に示すように、複数の電池セルＣが直列に接続されている。なお、図１及び図２では、具体的一例として、ｎ個の電池セルＣ（Ｃ２〜Ｃｎ＋１）が直列に接続されている場合を示している。本実施の形態では、電池セル群１２の最高電位側が電池セルＣｎ＋１であり、最低電位側が電池セルＣ２である。各電池セルＣの高電位側及び低電位側（電池セルＣ同士の間）には、端子（パッド）を介して半導体回路１４の電源線Ｖ（Ｖ１〜Ｖｎ＋１）が接続されている。

半導体回路１４は、制御回路２２、記憶部２４、及び自己診断機能を有する電圧計測回路３０（以下、単に電圧計測回路３０という）を備えている。

記憶部２４は、詳細を後述する出力値（Ａ−Ｂ）及び出力値（Ｂ−ＶＳＳ）等を記憶する機能を有しており、例えば、レジスタやハードディスク、メモリ等により構成されている。

基準電源３６は、第１の基準電圧としての基準電圧Ａを生成し、供給する機能を有している。基準電圧分圧抵抗３８は、複数の抵抗素子Ｒが直列に接続された分圧抵抗素子、及び当該分圧抵抗素子と第３の基準電圧としての電圧ＶＳＳ（０Ｖ）とを接続するスイッチング素子ＳＷ９を備えている。ＳＷ群４は、スイッチング素子ＳＷ４（ＳＷ４１〜ＳＷ４ｎ＋１）を備えており、自己診断を行う際に、自己診断を行う電源線Ｖに応じて予め定められた分圧抵抗値（第２の基準電圧としての基準電圧Ｂ）を電源線Ｖに供給させる機能を有している。なお、以下では、基準電源３６から供給される基準電圧を基準電圧Ａといい、基準電圧Ａが基準電圧分圧抵抗３８により分圧された分圧抵抗値を基準電圧Ｂという。また、電圧ＶＳＳは、０Ｖでも良いし、半導体回路１４に接続されている電池セル群１２の中で最も低電位の電池セルＣ２の低電位側と同じ電位でも良い。

なお、本実施の形態では、ＳＷ群１〜ＳＷ群４の各スイッチング素子ＳＷ（ＳＷ１〜ＳＷ４）、セル選択ＳＷ３２が有するスイッチング素子ＳＷ、及びスイッチング素子ＳＷ７〜スイッチング素子ＳＷ１０のオン／オフは、制御回路２２から入力される制御信号により制御される。

次のステップ３０２では、選択した電源線Ｖ（選択した電源線Ｖのうち高電位側）と基準電圧分圧抵抗３８とを接続するＳＷ群３のスイッチング素子ＳＷ３をオン状態にする。図８に示すように、ここでは、スイッチング素子ＳＷ３ｎをオン状態にする。また、スイッチング素子ＳＷ８をオン状態にする。さらに、基準電圧Ａを分圧して、電池セルＣ（電池セルＣｎ）に応じた電圧が供給されるように、当該電池セルＣに応じたＳＷ群４のスイッチング素子ＳＷ４と、スイッチング素子ＳＷ９とをオン状態にする。図８に示すように、ここでは、ＳＷ群４のスイッチング素子ＳＷ４ｎをオン状態にする。なお、本実施の形態では、このように自己診断を行う際に、各電池セルＣに応じた電圧を供給するようにしているがこれに限らず、その他、自己診断用の電圧を供給するようにしてもよい。なお、各電池セルＣの電池電圧の計測を行う際と同様の状態（条件）により自己診断を行うことが好ましく、本実施の形態のように、各電池セルＣに応じた電圧を供給することにより、診断精度を高めることができる。これにより、基準電圧Ｂに応じた電気信号がセル選択ＳＷ３２に入力される。

次のステップ３０４では、セル選択ＳＷ３２とレベルシフタ回路４０とを接続する２つの電源線のうち低電位側に接続されたスイッチング素子ＳＷ１０をオン状態にする。これにより、電圧ＶＳＳがレベルシフタ回路４０に入力される。次のステップ３０６では、レベルシフタ回路４０がセル選択ＳＷ３２から入力された基準電圧Ｂに応じた電気信号と、電圧ＶＳＳに応じた電気信号の差分に応じた電気信号を出力する。これにより、基準電圧Ｂ−電圧ＶＳＳに応じたアナログの電気信号がＡＤコンバータ４２に入力される。次のステップ３０８では、入力された基準電圧Ｂ−電圧ＶＳＳに応じたアナログの電気信号をデジタル信号に変換して出力すると、次のステップ３１０では、出力された基準電圧Ｂ−電圧ＶＳＳに応じたデジタルの電気信号（以下、出力値（Ｂ−ＶＳＳ）という）を記憶部２４に記憶させた後、本処理を終了する。なお、本実施の形態においては、第２制御処理の終了後は、ＳＷ群１〜ＳＷ群４の各スイッチング素子ＳＷ（ＳＷ１〜ＳＷ４）、セル選択ＳＷ３２が有するスイッチング素子ＳＷ、及びスイッチング素子ＳＷ７〜スイッチング素子ＳＷ１０をオフ状態にする。

このようにしてステップ１０２の第２制御処理が終了すると次のステップ１０４では、第１制御処理により記憶部２４に記憶させた出力値（Ａ−Ｂ）と、第２制御処理により記憶部２４に記憶させた出力値（Ｂ−ＶＳＳ）と、を加算し、加算した値が基準電圧Ａ−電圧ＶＳＳと同じであるか否かを判断する。

各電源線Ｖ（Ｖｎ、Ｖｎ−１）、セル選択ＳＷ３２、及びレベルシフタ回路４０に故障等の異常が生じていない場合、第１制御処理により記憶部２４に記憶させた出力値（Ａ−Ｂ）と、第２制御処理により記憶部２４に記憶させた出力値（Ｂ−ＶＳＳ）と、を加算した値は、基準電圧Ａ−電圧ＶＳＳになる。従って、ここで基準電圧Ａ−電圧ＶＳＳではないと判断された場合は、各電源線Ｖ（Ｖｎ、Ｖｎ−１）、セル選択ＳＷ３２、及びレベルシフタ回路４０（少なくともこれらのいずれか）に故障等の異常が生じていることを示している。なお、異常と判断されない、すなわち正常と判断されるためには、出力値（Ａ−Ｂ）と出力値（Ｂ−ＶＳＳ）との加算値が基準電圧Ａ−電圧ＶＳＳと完全に同一ではなくともよく、電圧計測部３４の精度等に応じた予め定められた基準電圧Ａ−電圧ＶＳＳと同等と見なせる範囲（許容範囲）内の電圧であればよい。

なお、本実施の形態では、各電池セルＣ毎に、ステップ１００〜ステップ１１０の処理を行っているがこれに限らず、ステップ１００の第１制御及びステップ１０２の第２制御を全ての各電池セルＣに行い、全ての電池セルＣの出力値（Ａ−Ｂ）及び出力値（Ｂ−ＶＳＳ）を記憶部２４に記憶させた後、ステップ１０４の処理を各電池セルＣ毎に行うようにしてもよい。

次に、第２制御により、基準電圧Ａを分圧して電池セルＣに応じた基準電圧Ｂとするように、ＳＷ群４のスイッチング素子ＳＷ４と、スイッチング素子ＳＷ９とをオン状態にすると共に、電池セルＣの高電位側の電源線Ｖと基準電圧分圧抵抗３８とを接続するＳＷ群３のスイッチング素子ＳＷ３及びスイッチング素子ＳＷ８をオン状態にして、基準電圧Ｂに応じた電気信号をセル選択ＳＷ３２に入力させる。また、スイッチング素子ＳＷ１０をオン状態にして、電圧ＶＳＳをレジルシフタ回路４０に入力させる。レベルシフタ回路４０から出力された基準電圧Ｂに応じた電気信号と電圧ＶＳＳとの差分に応じたアナログの電気信号がＡＤコンバータ４２に入力され、ＡＤコンバータ４２でデジタル信号に変換された電気信号（出力値（Ｂ−ＶＳＳ））が出力される。

さらに、第１制御により得られた出力値（Ａ−Ｂ）と出力値（Ｂ−ＶＳＳ）とを加算し、加算値が基準電圧Ａ−電圧ＶＳＳと同一又は許容範囲内であるとみなせるか否か判断する。同一であるとみなせない場合は、各電源線Ｖ（Ｖｎ、Ｖｎ−１）、セル選択ＳＷ３２、及びレベルシフタ回路４０（少なくともこれらのいずれか）に故障等の異常が生じていると診断する、一方、同一であるとみなせる場合は、正常である（異常が生じていない）と診断する。

このように本実施の形態では、各電源線Ｖ（Ｖｎ、Ｖｎ−１）、セル選択ＳＷ３２、及びレベルシフタ回路４０を介してＡＤコンバータ４２から出力された出力値（Ａ−Ｂ）と、直接入力された基準電圧ＢがＡＤコンバータ４２から出力された出力値（Ｂ−ＶＳＳ）とに基づいて、入出力変換特性を自己診断しているため、基準電圧Ｂの精度を診断対象回路（例えば、レベルシフタ回路４０）の入出力変換精度以上としなくとも、診断対象回路の入出力特性の精度を診断することができる。従って、基準電圧Ｂの精度にかかわらず、自己診断を適切に行うことができる。

Claims

直列に接続された複数の電池と、
前記複数の電池の各々に接続された複数の電源線と、
前記複数の電源線から二つの電源線を選択する選択手段と、
アナログ信号をデジタル信号に変換する変換手段を有し、前記選択手段により選択された二つの電源線に流れる電気信号が入力された場合は、前記複数の電池の電池電圧を監視するために当該二つの電源線に流れる電気信号の差分をデジタル信号に変換して出力する計測手段と、
前記計測手段から出力されたデジタル信号に対して予め定められた演算を行い、演算結果に応じた電気信号を出力する演算手段と、
第１の基準電圧を分圧した第２の基準電圧を前記電源線に供給する基準電圧分圧部と、
を備え、
前記計測手段の自己診断は、
前記計測手段から出力された前記第１の基準電圧と前記第２の基準電圧との差分と、前記第２の基準電圧と前記第２の基準電圧よりも小さい第３の基準電圧との差分と、を前記演算手段で加算した加算値が、前記第１の基準電圧に応じた値となるか否かにより行うことを特徴とする組電池システム。
直列に接続された複数の電池の各々に接続された複数の電源線と、
前記複数の電源線から二つの電源線を選択する選択手段と、
アナログ信号をデジタル信号に変換する変換手段を有し、前記選択手段により選択された二つの電源線に流れる電気信号が入力された場合は、前記複数の電池の電池電圧を監視するために当該二つの電源線に流れる電気信号の差分をデジタル信号に変換して出力する計測手段と、
第１の基準電圧を分圧した第２の基準電圧を前記電源線に供給する基準電圧分圧部と、
を備え、
前記計測手段の自己診断は、
前記計測手段から出力された前記第１の基準電圧と前記第２の基準電圧との差分と、前記第２の基準電圧と前記第２の基準電圧よりも小さい第３の基準電圧との差分との加算値が、前記第１の基準電圧に応じた値となる否かにより行うことを特徴とする半導体回路。
直列に接続された複数の電池の各々に接続された複数の電源線と、前記複数の電源線から二つの電源線を選択する選択手段と、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換手段を有し、前記選択手段により選択された二つの電源線に流れる電気信号が入力された場合は、当該二つの電源線に流れる電気信号の差分をデジタル信号に変換して出力する計測手段と、第１の基準電圧を分圧した第２の基準電圧を前記電源線に供給する基準電圧分圧部と、を備えた半導体回路の前記計測手段の診断方法であって、
前記計測手段より、前記第１の基準電圧と前記第２の基準電圧との差分を出力するステップと、
前記計測手段より、前記第２の基準電圧と前記第２の基準電圧よりも小さい第３の基準電圧との差分を出力するステップと、
前記計測手段から出力された前記第１の基準電圧と前記第２の基準電圧との差分と、前記第２の基準電圧と前記第３の基準電圧との差分との加算値が、前記第１の基準電圧に応じた値となるか否かを判定するステップと、
を有することを特徴とする診断方法。