JP2015084631A - Ｍｏｓｆｅｔスイッチ素子の異常診断装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】充電可能な電池パック内に備えられたＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の異常を診断する異常診断装置及び方法に関し、充電電流を流入させるＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常（熔着）の有無の診断を可能にする。【解決手段】電池モジュール１０１に充電電流を流入させるＭＯＳＦＥＴ１０２ａをオンオフ制御部１０７によりオフにさせ、充電開始指令部１０８により充電器２００に対して充電動作を開始させる指令信号を送信し、短絡異常診断部１０９は、充電器２００の充電動作によりＭＯＳＦＥＴ１０２ａに電流が流れたか否かを、電流センサ１１０の出力信号を基に判定し、該判定の結果を基にＭＯＳＦＥＴ１０２ａの短絡異常を診断する。また、ＭＯＳＦＥＴ１０２ａの診断に続いて、電池モジュール１０１から放電電流を流出させるＭＯＳＦＥＴ１０２ｂの短絡異常の診断を行い、次に充電リレー１０４の短絡異常の診断を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、充電可能な電池パック内に備えられたＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）スイッチ素子の異常を診断する異常診断装置及び方法に関し、特に、ＭＯＳＦＥＴスイッチ素子をオフにするよう制御しても該ＭＯＳＦＥＴスイッチ素子がオン（短絡）状態のままとなってしまう短絡異常（熔着）を診断する診断装置及び方法に関する。

図７に充電可能な電池で駆動される電動車両等に用いられる電池パックの態様例を示す。電池パック１００は、一又は複数の電池モジュール１０１を備え、電池モジュール１０１は、図示省略の充電可能な一又は複数の電池、該電池の状態を監視するセンサ及び電池監視ユニットを備える。

電池モジュール１０１は、正極及び負極の給電線１０３ａ，１０３ｂ、充電リレー１０４、充電器側コネクタ２０１を介して充電器２００に接続され、充電器２００から充電される。また、電池モジュール１０１は、充電完了後、充電器２００から切り離され、給電線１０３ａ，１０３ｂ及びメインスイッチ３０１を介してモータ等の負荷３００に電流を供給する。

各電池モジュール１０１には、過充電又は過放電等の異常に対する保護のために、電池に流入する充電電流又は電池から流出する放電電流を遮断する第１及び第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子１０２ａ，１０２ｂが給電線１０３ａ，１０３ｂの何れか一方と、各電池モジュール１０１との間に直列に設けられる。

図７では、第１及び第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子１０２ａ，１０２ｂが負極の給電線１０３ｂ側に設けられた構成例を示しているが、第１及び第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子１０２ａ，１０２ｂは、正極の給電線１０３ａ側に設けてもよい。しかし、以下では、説明を簡明化するために、第１及び第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子１０２ａ，１０２ｂが負極の給電線１０３ｂ側に設けられた構成例について説明するが、正極の給電線１０３ａ側に設けられた構成例でも同様に動作可能である。

半導体の第１及び第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子１０２ａ，１０２ｂは、メカニカルリレーに比べて保持電流が少なく、接点の磨耗や熔着等による通電／遮断特性の劣化は少ないが、ソース−ドレーン間に寄生ダイオードが並存する。

また、電池モジュール１０１には、充電電流及び放電電流がそれぞれ反対方向に流れるので、双方向の電流をオン／オフするために、互いに逆向きに直列に接続した第１及び第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子１０２ａ，１０２ｂが設けられる。なお、以下の説明ではＭＯＳＦＥＴスイッチ素子を単にＭＯＳＦＥＴと記す。

第１のＭＯＳＦＥＴ１０２ａは、オンのときに充電電流を電池モジュール１０１に流入させる。第１のＭＯＳＦＥＴ１０２ａをオンにすると、第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂのオン／オフに関わりなく、第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂの寄生ダイオードを介して、電池モジュール１０１に充電電流が流入する。

一方、第１のＭＯＳＦＥＴ１０２ａをオフにすると、第１のＭＯＳＦＥＴ１０２ａの寄生ダイオードの向きが充電電流の向きと逆方向であるので、第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂのオン／オフに関わりなく、電池モジュール１０１に充電電流を流入させることが不可となる。

また、第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂは、オンのときに放電電流を電池モジュール１０１から流出させる。第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂをオンにすると、第１のＭＯＳＦＥＴ１０２ａのオン／オフに関わりなく、第１のＭＯＳＦＥＴ１０２ａの寄生ダイオードを介して、電池モジュール１０１から放電電流が流出する。

一方、第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂをオフにすると、第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂの寄生ダイオードの向きが放電電流の向きと逆方向であるので、第１のＭＯＳＦＥＴ１０２ａのオン／オフに関わりなく、電池モジュール１０１から放電電流を流出させることが不可となる。

第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ａ，１０２ｂ及び充電リレー１０４等のスイッチ素子は、電流路を遮断するようにオフに制御しても短絡（オン）状態のままとなってしまう短絡異常（熔着）が発生する場合があり、このようなスイッチ素子の短絡異常（熔着）を度々診断することが要求される。

充電リレー１０４の短絡異常（熔着）を診断するには、例えば電池パック１００内の制御ユニット１０５内に、トランジスタスイッチ及び抵抗等から成る放電回路１０６を設け、電池モジュール１０１→正極の給電線１０３ａ→放電回路１０６→充電リレー１０４→負極の給電線１０３ｂ→第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂ→第１のＭＯＳＦＥＴ１０２ａ→電池モジュール１０１の閉回路が形成されるように放電回路１０６を接続する。

そして、制御ユニット１０５内のオンオフ制御部１０７により、充電リレー１０４をオフにさせ、第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂをオンにさせた状態で、放電回路１０６に放電電流が流れたか否かを判定する。放電回路１０６に放電電流が流れたと判定されたとき、充電リレー１０４は短絡異常（熔着）を起こしていると診断され、放電電流が流れないと判定されたとき、充電リレー１０４は短絡異常（熔着）を起こしていないと診断される。

また、上述の放電回路１０６を用いて、第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂの短絡異常（熔着）が診断される。第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂの短絡異常（熔着）の診断は、制御ユニット１０５内のオンオフ制御部１０７により、充電リレー１０４をオンにさせ、第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂをオフにさせた状態で、放電回路１０６に放電電流が流れるか否かを判定する。

放電回路１０６に放電電流が流れたと判定されたとき、第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂは短絡異常（熔着）を起こしていると診断され、放電電流が流れないと判定されたとき、第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂは短絡異常（熔着）を起こしていないと診断される。

下記の特許文献１には、充電を許可するときにオンにするリレーの短絡異常（熔着）を診断するために、診断時に該リレーをオフにするよう制御し、該リレーの一方の接点側の電圧と他方の接点側の電圧とを測定し、それらの電圧を基に該リレーの熔着を診断する手法が開示されている。

特開２０１１−１０９８７２号公報

前述のように、電池パック１００内の充電リレー１０４及び放電電流を流出させるスイッチ素子である第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂの短絡異常（熔着）に対しては、電池パック内に備えた放電回路１０６に放電電流が流れるか否かを判定することにより診断することが可能である。

しかし、電池モジュール１０１に接続されたもう一方の充電電流を流入させるスイッチ素子である第１のＭＯＳＦＥＴ１０２ａの短絡異常（熔着）の診断は、電池パック内に備えた放電回路１０６等を用いて診断することはできない。その理由は、充電リレー１０４及び第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂをオンにし、第１のＭＯＳＦＥＴ１０２ａをオフに制御しても、短絡異常（熔着）の有無に関わりなく、第１のＭＯＳＦＥＴ１０２ａの寄生ダイオードを介して放電回路１０６に放電電流が流れてしまうからである。

上記課題に鑑み、本発明は、電池パック内の電池モジュール１０１に接続された充電電流を流入させる第１のＭＯＳＦＥＴ１０２ａの短絡異常（熔着）の発生を診断することができるＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の異常診断装置及び方法を提供する。

本発明の一つの形態に係るＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の異常診断装置は、電池モジュールに流れる電流を検出する電流センサと、前記電池モジュールに充電電流を流入させるＭＯＳＦＥＴスイッチ素子をオフにさせ、前記電池モジュールを充電する充電器に対して、充電動作を開始させる指令信号を送信し、前記充電器の充電動作により前記ＭＯＳＦＥＴスイッチ素子に電流が流れたか否かを前記電流センサの出力信号を基に判定し、該判定の結果を基に前記ＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常を診断する制御手段とを備えたものである。

また、前記充電電流を流入させるＭＯＳＦＥＴスイッチ素子である第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子と前記電池モジュールから放電電流を流出させる第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子とが、前記電池モジュールに直列に接続された電池パックにおいて、前記制御手段は、前記充電器から前記電池モジュールへの充電の終了後に、前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の前記診断を行い、且つ、該診断の後に又は該診断の前で前記充電の終了後に、前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子をオフにし、前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子に放電電流が流れるか否かを判定して前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の診断を行うことを特徴とする。

また、更に前記充電器から前記電池モジュールへの充電電流が流れる電流経路に充電リレーが備えられた電池パックにおいて、前記制御手段は、前記充電器から前記電池モジュールへの充電の終了後に、前記充電リレーをオンにした状態で、前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の前記診断及び前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の前記診断を行った後に、前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子及び前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子をオンにした状態で、前記充電リレーをオフにし、前記充電リレーに放電電流が流れるか否かを判定して前記充電リレーの短絡異常の診断を行うことを特徴とする。

また、前記充電電流を流入させるＭＯＳＦＥＴスイッチ素子である第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子と前記電池モジュールから放電電流を流出させる第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子とが、前記電池モジュールに直列に接続された電池パックにおいて、前記制御手段は、前記充電器から前記電池モジュールへの充電の開始前に、前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の前記診断を行い、且つ、該診断の前に又は該診断の後で前記充電の開始前に、前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子をオフにし、前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子に放電電流が流れるか否かを判定して前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の診断を行うことを特徴とする。

また、更に前記充電器から前記電池モジュールへの充電電流が流れる電流経路に充電リレーが備えられた電池パックにおいて、前記制御手段は、前記充電器から前記電池モジュールへの充電の開始前に、前記充電リレーをオフにした状態で、前記充電リレーに放電電流が流れるか否かを判定して前記充電リレーの短絡異常の診断を行った後に、前記充電リレーをオンにした状態で、前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の前記診断及び前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の前記診断を行うことを特徴とする。

本発明によれば、電池パック内の電池モジュールを充電する充電器に対して、充電電流を流すよう動作させ、そのとき流れる充電電流の有無を判定することにより、電池モジュールに接続された充電電流を流入させるＭＯＳＦＥＴの短絡異常（熔着）を、コストアップを伴うことなく、診断することができる。

また、充電終了後、電池モジュールに接続された第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子及び第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常（熔着）の診断を行い、次に充電リレーの短絡異常（熔着）の診断を行うことにより、診断のために行う各スイッチ素子のオン／オフの切換制御が最少の切換回数となり、効率よくこれらのスイッチ素子の短絡異常（熔着）の診断を行うことが可能となる。

また、充電開始前、充電リレーの短絡異常（熔着）の診断を行い、次に電池モジュールに接続された第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子及び第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常（熔着）の診断を行うことにより、診断のために行う各スイッチ素子のオン／オフの切換制御が最少の切換回数となり、効率よくこれらのスイッチ素子の短絡異常（熔着）の診断を行うことが可能となる。

充電電流を流入させるＭＯＳＦＥＴを含むスイッチ素子の短絡異常を診断する診断装置の構成例を示す図である。 充電電流を流入させるＭＯＳＦＥＴ診断時の充電電圧及び充電電流の波形を示す図である。 充電電流によるＭＯＳＦＥＴ診断のフローチャートである。 充電電流及び放電電流による各スイッチ素子の診断の第１のフローチャートである。 充電電流及び放電電流による各スイッチ素子の診断の第２のフローチャートである。 充電電流及び放電電流による各スイッチ素子の診断の第３のフローチャートである。 放電電流を流出させるＭＯＳＦＥＴ及び充電リレーの短絡異常を診断する電池パックの態様例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る診断装置の構成例を示す。本実施形態において、電池パック１００は、電池モジュール１０１に流れる充電電流及び放電電流を検出する電流センサ１１０と、ＭＯＳＦＥＴ１０２ａ，１０２ｂ及び充電リレー１０４のオンオフを制御するオンオフ制御部１０７と、電池モジュール１０１を充電する充電器２００に対して、充電動作を開始させる指令信号を送信する充電開始指令部１０８と、充電器２００の充電動作によりＭＯＳＦＥＴ１０２ａに充電電流が流れたか否かを電流センサ１１０の出力信号を基に判定し、該判定の結果を基にＭＯＳＦＥＴ１０２ａの短絡異常を診断し、また、放電回路１０６の放電動作により、ＭＯＳＦＥＴ１０２ｂ又は充電リレー１０４に放電電流が流れたか否かを電流センサ１１０の出力信号を基に判定し、該判定の結果を基にＭＯＳＦＥＴ１０２ｂ又は充電リレー１０４の短絡異常を診断する短絡異常診断部１０９と備える。

本実施形態に係る診断装置の動作について、図２〜図６を参照して説明する。図２は、充電電流を流入させるＭＯＳＦＥＴ１０２ａの診断時の充電電圧及び充電電流の波形を示している。図２の（ａ１）及び（ａ２）は、ＭＯＳＦＥＴ１０２ａが正常（熔着無し）の場合の充電器２００の出力電圧及び充電電流の波形を示している。図２の（ｂ１）及び（ｂ２）は、ＭＯＳＦＥＴ１０２ａが短絡異常（熔着有り）の場合の充電器２００の出力電圧及び充電電流の波形を示している。

電池パック１００を充電器２００により充電し、図２に示すように、時刻ｔ１で充電が終了した後、時刻ｔ２でＭＯＳＦＥＴ１０２ａをオフにした後に、時刻ｔ３で充電器２００に対して充電動作を開始するよう指令し、充電器２００に充電電圧を出力させる。

ＭＯＳＦＥＴ１０２ａが正常（熔着なし）の場合、図２の（ａ２）に示すように充電電流は流れないため、充電器２００は所定の充電電流を流すよう図２の（ａ１）に示すように出力電圧を上昇させる。その結果、時刻ｔ５で充電器２００の過電圧保護回路が動作し、充電動作を停止する。

一方、ＭＯＳＦＥＴ１０２ａが短絡異常（熔着あり）の場合、時刻ｔ３で充電器２００に対して充電動作を開始するよう指令し、充電器２００に充電電圧を出力させ、充電電圧が電池電圧Ｖ１に達した時刻ｔ４で、図２の（ｂ２）に示すようにＭＯＳＦＥＴ１０２ａに充電電流が流れ始め、充電器２００の出力電圧は、図２の（ｂ１）に示すように電池電圧Ｖ１までしか上昇せず、過電圧保護回路は動作しない。

充電器２００は、時刻ｔ３から一定時間Ｔの経過後の時刻ｔ６で充電動作を停止する。時刻ｔ３から時刻ｔ６までの一定時間Ｔの間に、ＭＯＳＦＥＴ１０２ａに充電電流が流れたか否かを、電流センサ１１０の検出結果を基に判定し、充電電流が流れた場合、短絡異常（熔着）有りと診断し、充電電流が流れない場合、短絡異常（熔着）無しと診断する。

図３は、充電電流によるＭＯＳＦＥＴ１０２ａの短絡異常（熔着）の診断の動作フローを示す。なお、図３において、太線枠で示した動作は、充電器２００における動作であり、細線枠で示した動作は電池パック１００における動作である。

電池パック１００が充電器２００に接続され、充電リレー１０４がオンになっている状態で、充電電流よる短絡異常（熔着）の診断が開始されると（ステップＳ３０１）、電池パック１００のオンオフ制御部１０７は、充電電流を流入させるＭＯＳＦＥＴ１０２ａをオフに制御する（ステップＳ３０２）。

次に電池パック１００の充電開始指令部１０８は、ＭＯＳＦＥＴ１０２ａの短絡異常の診断を開始することを示す診断開始フラグを設定し、充電器２００に対してＭＯＳＦＥＴ１０２ａの短絡異常の診断のために、所定の充電電流値で一定時間、電池パック１００を充電するよう指令する（ステップＳ３０３）。

充電器２００は、電池パック１００の制御ユニット１０５から短絡異常の診断のための所定の電流値の充電を開始させる指令信号を受信すると、該所定の電流値で電池パック１００に充電を行うよう、電池パック１００の給電線１０３ａ，１０３ｂに対して充電電圧の印加を開始する（ステップＳ３０４）。

充電器２００は、電池パック１００に対して上述の所定の電流値で充電を行うよう、充電電流を監視しながら印加する充電電圧を徐々に昇圧させるとともに、該充電電圧が所定の閾値に達し、過電圧保護回路が動作したか否かを監視する（ステップＳ３０５）。

充電器２００では、過電圧保護回路が動作した場合（ステップＳ３０５でＹＥＳの場合）、充電電圧の出力を停止し、充電動作を停止する（ステップＳ３０７）。一方、過電圧保護回路が動作しない場合（ステップＳ３０５でＮＯの場合）、充電開始から一定時間が経過したか否かを監視する（ステップＳ３０６）。

充電器２００では、充電開始から一定時間が経過していない場合（ステップＳ３０６でＮＯの場合）には、ステップＳ３０５の動作に戻る。一方、充電開始から一定時間が経過した場合（ステップＳ３０６でＹＥＳの場合）には、充電電圧の出力を停止し、充電動作を停止する（ステップＳ３０７）。

充電器２００では、充電動作を停止した後、充電を停止したことを知らせる診断完了フラグを電池パック１００に送信する（ステップＳ３０８）。電池パック１００の短絡異常診断部１０９では、診断完了フラグを受信すると、充電電流が流れたか否かを判定することにより、ＭＯＳＦＥＴ１０２ａの短絡異常（熔着）の有無を診断する（ステップＳ３０９）。

電池パック１００の短絡異常診断部１０９では、前述のステップＳ３０３で診断開始フラグの設定後、充電器２００からの診断完了フラグが受信されるまで、電池モジュール１０１に充電電流が流れたか否かを電流センサ１１０により監視し、該監視の結果を記憶しておく。ステップＳ３０９での異常診断は、該監視の結果を基に、充電電流が流れたことが記憶されている場合に、ＭＯＳＦＥＴ１０２ａを短絡異常（熔着）有りと診断する。

電池パック１００の短絡異常診断部１０９は、ステップＳ３０９で短絡異常（熔着）有りと診断した場合、ＭＯＳＦＥＴ１０２ａの短絡異常（熔着）を知らせる異常フラグを立ててユーザに発報し（ステップＳ３１０）、短絡異常（熔着）診断の動作を終了する。一方、ステップＳ３０９において、充電電流が流れたことが記憶されていない場合に、ＭＯＳＦＥＴ１０２ａを正常（熔着なし）と診断する。

ステップＳ３０９において、ＭＯＳＦＥＴ１０２ａが正常（熔着なし）と診断された場合、オンオフ制御部１０７は、ＭＯＳＦＥＴ１０２ａをオンにする（ステップＳ３１１）。この充電電流によるＭＯＳＦＥＴ１０２ａの短絡異常（熔着）診断の終了時には、ＭＯＳＦＥＴ１０２ａ，１０２ｂ及び充電リレー１０４は、全てオンの状態で終了する。この診断の前又は後に、適宜、ＭＯＳＦＥＴ１０２ｂ又は充電リレー１０４の短絡異常（熔着）診断を行う。

以下、図４〜図６を参照して、ＭＯＳＦＥＴ１０２ａ，１０２ｂ及び充電リレー１０４の各スイッチ素子の短絡異常（熔着）診断の一連の動作フローについて説明する。図４は、充電電流及び放電電流により各スイッチ素子の短絡異常を診断する第１の動作フローを示す。

第１の動作フローは、電池パック１００の充電終了後に、第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ａ，１０２ｂを診断し、次に充電リレー１０４を診断する動作フローである。電池パック１００を充電器２００に接続して充電し、充電器２００による充電が完了して充電が停止した後（ステップＳ４０１）、充電電流によるＭＯＳＦＥＴ１０２ａの短絡異常（熔着）診断を行う（ステップＳ４０２）。

このステップＳ４０２による診断は、前述の図３で説明したステップＳ３０１〜ステップＳ３１１によるＭＯＳＦＥＴ１０２ａの診断である。この診断の終了時は、ＭＯＳＦＥＴ１０２ａ，１０２ｂ及び充電リレー１０４は、全てオンの状態である。

次に、電池パック１００のオンオフ制御部１０７により、ＭＯＳＦＥＴ１０２ｂをオフにし（ステップＳ４０３）、放電回路１０６内のトランジスタをオンにし、短絡異常診断部１０９によりＭＯＳＦＥＴ１０２ｂの短絡異常（熔着）を診断する（ステップＳ４０４）。

短絡異常診断部１０９では、放電回路１０６に放電電流が流れるか否かを判定することにより、ＭＯＳＦＥＴ１０２ｂの短絡異常（熔着）の有無を診断する（ステップＳ４０５）。ステップＳ４０５での異常診断は、放電電流が流れたと判定された場合に、ＭＯＳＦＥＴ１０２ｂの短絡異常（熔着）有りと診断する。

短絡異常診断部１０９は、ステップＳ４０５で異常有りと診断した場合、ＭＯＳＦＥＴ１０２ｂの短絡異常（熔着）を知らせる異常フラグを立ててユーザに発報し（ステップＳ４１０）、異常診断の動作を終了する。

一方、ステップＳ４０５で放電電流が流れないと判定され、正常（熔着なし）と診断された場合、オンオフ制御部１０７により、ＭＯＳＦＥＴ１０２ｂをオンにし（ステップＳ４０６）、充電リレー１０４をオフにする（ステップＳ４０７）。そして、放電回路１０６内のトランジスタをオンにして、短絡異常診断部１０９により充電リレー１０４の短絡異常（熔着）の診断を行う（ステップＳ４０８）。

短絡異常診断部１０９は、放電回路１０６に放電電流が流れるか否かを判定することにより、充電リレー１０４の短絡異常（熔着）の有無を診断する（ステップＳ４０９）。ステップＳ４０９での異常診断は、放電電流が流れたと判定された場合に、充電リレー１０４の短絡異常（熔着）有りと診断する。

短絡異常診断部１０９は、ステップＳ４０９で異常有りと診断した場合、充電リレー１０４の短絡異常（熔着）を知らせる異常フラグを立ててユーザに発報し（ステップＳ４１０）、短絡異常（熔着）診断の動作を終了する。また、ステップＳ４０９で放電電流が流れないと判定され、正常と診断された場合、短絡（熔着）異常診断の動作を終了する。

第１の動作フローでは、電池モジュール１０１の充電の終了後、充電リレー１０４をオンにしたまま、（１）最初に第１のＭＯＳＦＥＴ１０２ａをオフにして第１のＭＯＳＦＥＴ１０２ａの短絡異常（熔着）の診断を行い、該診断の後、第１のＭＯＳＦＥＴ１０２ａをオンにし、（２）次に第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂをオフにして第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂの短絡異常（熔着）の診断を行い、該診断の後、第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂをオンにし、（３）最後に充電リレー１０４をオフにして充電リレー１０４の短絡異常（熔着）の診断を行う。

このような手順で診断を行うことにより、第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ａ，ｂ並びに充電リレー１０４の短絡異常（熔着）の診断の完了時に、第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ａ，ｂがオンの状態、充電リレー１０４がオフの状態で診断動作が終了する。この状態は、電池パック１００が負荷３００への給電に直ちに利用可能な状態である。

そのため、充電器２００による充電の終了後に、第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ａ，ｂ並びに充電リレー１０４の各スイッチ素子の短絡異常（熔着）の診断を行う際に、各スイッチ素子の短絡異常（熔着）の診断のために行うオン／オフの切換制御が、最少の切換回数となり、効率よくこれらのスイッチ素子の短絡異常（熔着）の診断を行うことが可能となる。

なお、第１の動作フローにおいて、第１のＭＯＳＦＥＴ１０２ａの診断と第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂの診断の順序を入れ替えても、各スイッチ素子の短絡異常（熔着）の診断のために行うオン／オフの切換制御の回数は、同数である。

従って、ステップＳ４０２の「充電電流による診断（第１のＭＯＳＦＥＴ１０２ａの診断）」を、第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂの診断が終了するステップＳ４０６の「ＭＯＳＦＥＴ１０２ｂオン」の次であって、充電リレー１０４の診断を開始する前のステップＳ４０７の「充電リレーオフ」の前に行うようにしてもよい。

上述の図４に示す第１の動作フローは、電池パック１００の充電完了後にのみ診断を行うものである。電池パック１００の充電完了後にのみ診断を行うのでは、充電が正常に完了しない場合に、各スイッチ素子の短絡異常（熔着）を検出できない場合がある。

電池パック１００の充電が正常に完了しない場合としては、充電器側コネクタ２０１が引き抜かれて充電が停止され、充電器２００と電池パック１００とが切り離されたり、或いは、ユーザによる非常停止ボタンの押下により充電が停止され、充電器２００のパワー回路の電源が落ちたりした場合等は、充電が正常に完了しない。

また、電池パック１００の充電完了後にのみ、各スイッチ素子の短絡異常（熔着）の診断を実施したのでは、その後の電池パック１００を装着した車両の走行中等に各スイッチ素子の短絡異常（熔着）が発生した場合に、次の充電開始時には、該短絡異常（熔着）が発見されないまま充電が行なわれ、該充電終了後に初めて該短絡異常（熔着）が発見されることとなる。

そのため、電池パック１００の充電が開始され、充電中に異常が発生して第１のＭＯＳＦＥＴ１０２ａをオフにすべき場合に、短絡異常（熔着）の発生により第１のＭＯＳＦＥＴ１０２ａをオフにすることができないという問題が生じる虞がある。

そこで、第２の動作フローとして図５に示すように、電池パック１００の充電開始前に診断を行うこととする。第２の動作フローを実施することにより、上述の問題を解決することができる。第２の動作フローでは、電池パック１００が充電器２００に繋がれると、充電開始前に、電池パック１００内の制御ユニット１０５が、充電器２００との間で充電開始情報を交換する（ステップＳ５０１）。

次に、制御ユニット１０５は、オフ状態にある充電リレー１０４に対して、図４のステップＳ４０８と同様の手法で放電電流による短絡異常（熔着）の診断を行う（ステップＳ５０２）。ステップＳ５０２の診断で短絡異常（熔着）を検出した場合、ステップ４１０と同様に異常フラグを立ててユーザに発報し、異常診断の動作を終了する（図示省略）。短絡異常（熔着）が検出されなかった場合、該診断の終了後、充電リレー１０４をオンにする（ステップＳ５０３）。

次に、第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂをオフにし（ステップＳ５０４）、図４のステップＳ４０４と同様の手法で放電電流による第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂの短絡異常（熔着）の診断を行う（ステップＳ５０５）。ステップＳ５０５の診断で短絡異常（熔着）を検出した場合、同様に異常フラグを立ててユーザに発報し、異常診断の動作を終了する（図示省略）。短絡異常（熔着）が検出されなかった場合、該診断の終了後、第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂをオンにする（ステップＳ５０６）。

次に、充電電流によるＭＯＳＦＥＴ１０２ａの短絡異常（熔着）診断を行う（ステップＳ５０７）。このステップＳ５０７による診断は、前述の図３で説明したステップＳ３０１〜ステップＳ３１１によるＭＯＳＦＥＴ１０２ａの診断である。

この診断の終了時は、ＭＯＳＦＥＴ１０２ａ，１０２ｂ及び充電リレー１０４が、全てオンの状態であり、直ちに充電開始可能な状態である。そのため、制御ユニット１０５は、直ちに、充電器２００に対して充電電流の指令を開始する（ステップＳ５０８）。充電器２００は、該充電電流の指令信号に応答して、電池パック１００に対する充電電流の出力を開始する（ステップＳ５０９）。

充電開始前の短絡異常（熔着）診断において、上述の第２の動作フローによる手順で診断を行うことにより、第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ａ，１０２ｂ並びに充電リレー１０４のオンオフの切換制御の回数を最少とすることができ、効率よくこれらのスイッチ素子の短絡異常（熔着）の診断を行うことが可能となる。

なお、上述の第２の動作フローにおいて、ステップＳ５０７による第１のＭＯＳＦＥＴ１０２ａの診断と、ステップＳ５０４〜Ｓ５０６による第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂの診断とで、順序を入れ替えても、各スイッチ素子の短絡異常（熔着）の診断のために行うオン／オフの切換制御の回数は同数である。即ち、ステップＳ５０７の診断を、ステップＳ５０３の「充電リレーオン」とステップＳ５０４の「ＭＯＳＦＥＴ１０２ｂオフ」との間に行うようにしてもよい。

上述の第２の動作フローによる短絡異常（熔着）診断は、電池パック１００の充電開始前のみに行う診断であり、電池パック１００を装着した車両の走行中等に発生したスイッチ素子の短絡異常（熔着）を充電開始前に診断することができるが、充電中に発生する短絡異常（熔着）を発見することができず、次の充電開始時まで発見することができない。

そこで、第３の動作フローとして図６に示すように、電池パック１００の充電開始前及び充電終了後に各スイッチ素子の短絡異常（熔着）診断を行うこととする。こうすることにより、この問題を解決することができる。

第３の動作フローでは、充電開始前の診断として、図５に示したステップＳ５０１〜Ｓ５０９と同様の手順により、ステップＳ６０１〜Ｓ６０９により第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ａ，１０２ｂ並びに充電リレー１０４の短絡異常（熔着）診断を行う。

充電開始前の診断の後、充電器２００による電池パック１００の充電が開始され（ステップＳ６０９）、該充電が終了し、充電器２００からの充電電流の出力が停止すると（ステップＳ６１０）、次に、充電終了後の短絡異常（熔着）診断を行う。

充電終了後の短絡異常（熔着）診断は、図４に示したステップＳ４０２〜Ｓ４１０と同様の手順により、ステップＳ６１１〜Ｓ６１６により各スイッチ素子の短絡異常（熔着）診断を行う。なお、ステップＳ６１３における第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂの診断で、短絡異常（熔着）を検出した場合、図４のステップＳ４１０と同様に異常フラグを立ててユーザに発報し、異常診断の動作を終了する（図示省略）。短絡異常（熔着）が検出されなかった場合、該診断の終了後、第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂをオンにする（ステップＳ６１３）。

また、ステップＳ６１６における充電リレー１０４の診断で、短絡異常（熔着）を検出した場合も図４のステップＳ４１０と同様に、異常フラグを立ててユーザに発報し、異常診断の動作を終了する（図示省略）。短絡異常（熔着）が検出されなかった場合、そのまま異常診断の動作を終了する。

なお、第３の動作フローにおいても、第１のＭＯＳＦＥＴ１０２ａの診断と第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ｂの診断とで、順序を互いに入れ替えてもよいが、第３の動作フローの順序で各スイッチ素子の診断を行うことにより、診断のために行う各スイッチ素子のオン／オフの切換制御が最少の切換回数となり、効率よくこれらのスイッチ素子の短絡異常（熔着）の診断を行うことが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上に述べた実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成又は実施形態を取ることができる。

例えば、第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ１０２ａ，ｂのオンオフの制御を、各電池モジュール１０１に共通の制御ユニット１０５内のオンオフ制御部１０７で行う構成に代えて、各電池モジュール１０１内の図示省略の電池監視ユニットで行う構成してもよい。

更に、充電開始指令部１０８及び短絡異常診断部１０９も、電池監視ユニットに備える構成としてもよい。更に、充電電流が流れたか否かの判定を、電池パック１００で行う構成に代えて、充電器２００で行う構成としてもよく、また、異常診断を充電器２００で行う構成としてもよい。また、充電リレー１０４は、メカニカルリレーに限らず、種々の形態のスイッチであってもよい。

１００ 電池パック
１０１ 電池モジュール
１０２ａ 第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子
１０２ｂ 第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子
１０３ａ 正極の給電線
１０３ｂ 負極の給電線
１０４ 充電リレー
１０５ 制御ユニット
１０６ 放電回路
１０７ オンオフ制御部
１０８ 充電開始指令部
１０９ 短絡異常診断部
１１０ 電流センサ
２００ 充電器
２０１ 充電器側コネクタ
３００ 負荷
３０１ メインスイッチ

Claims (10)

1. 電池モジュールに流れる電流を検出する電流センサと、
   前記電池モジュールに充電電流を流入させるＭＯＳＦＥＴスイッチ素子をオフにさせ、前記電池モジュールを充電する充電器に対して、充電動作を開始させる指令信号を送信し、前記充電器の充電動作により前記ＭＯＳＦＥＴスイッチ素子に電流が流れたか否かを前記電流センサの出力信号を基に判定し、該判定の結果を基に前記ＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常を診断する制御手段と
   を備えたＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の異常診断装置。
2. 前記充電電流を流入させるＭＯＳＦＥＴスイッチ素子である第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子と前記電池モジュールから放電電流を流出させる第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子とが、前記電池モジュールに直列に接続された電池パックにおいて、
   前記制御手段は、前記充電器から前記電池モジュールへの充電の終了後に、前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の前記診断を行い、且つ、該診断の後に又は該診断の前で前記充電の終了後に、前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子をオフにし、前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子に放電電流が流れるか否かを判定して前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の診断を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の異常診断装置。
3. 更に前記充電器から前記電池モジュールへの充電電流が流れる電流経路に充電リレーが備えられた電池パックにおいて、
   前記制御手段は、前記充電器から前記電池モジュールへの充電の終了後に、前記充電リレーをオンにした状態で、前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の前記診断及び前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の前記診断を行った後に、
   前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子及び前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子をオンにした状態で、前記充電リレーをオフにし、前記充電リレーに放電電流が流れるか否かを判定して前記充電リレーの短絡異常の診断を行う
   ことを特徴とする請求項２に記載のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の異常診断装置。
4. 前記充電電流を流入させるＭＯＳＦＥＴスイッチ素子である第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子と前記電池モジュールから放電電流を流出させる第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子とが、前記電池モジュールに直列に接続された電池パックにおいて、
   前記制御手段は、前記充電器から前記電池モジュールへの充電の開始前に、前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の前記診断を行い、且つ、該診断の前に又は該診断の後で前記充電の開始前に、前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子をオフにし、前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子に放電電流が流れるか否かを判定して前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の診断を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の異常診断装置。
5. 更に前記充電器から前記電池モジュールへの充電電流が流れる電流経路に充電リレーが備えられた電池パックにおいて、
   前記制御手段は、前記充電器から前記電池モジュールへの充電の開始前に、前記充電リレーをオフにした状態で、前記充電リレーに放電電流が流れるか否かを判定して前記充電リレーの短絡異常の診断を行った後に、
   前記充電リレーをオンにした状態で、前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の前記診断及び前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の前記診断を行う
   ことを特徴とする請求項４に記載のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の異常診断装置。
6. 電池モジュールに充電電流を流入させるＭＯＳＦＥＴスイッチ素子をオフにするステップと、
   前記電池モジュールを充電する充電器に対して、充電動作を開始させるよう指令信号を送信するステップと、
   前記充電器の充電動作により前記ＭＯＳＦＥＴスイッチ素子に電流が流れたか否かを、前記電池モジュールの電流を検知する電流センサの出力信号を基に判定するステップと、
   前記判定の結果を基に前記ＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常を診断するステップと
   を含むＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の異常診断方法。
7. 前記充電電流を流入させるＭＯＳＦＥＴスイッチ素子である第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子と前記電池モジュールから放電電流を流出させる第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子とが、前記電池モジュールに直列に接続された電池パックに対して、
   前記充電器から前記電池モジュールへの充電の終了後に、前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の前記診断を行い、且つ、該診断の後に又は該診断の前で前記充電の終了後に、前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子をオフにし、前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子に放電電流が流れるか否かを判定して前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の診断を行うステップ
   を含むことを特徴とする請求項６記載のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の異常診断方法。
8. 更に前記充電器から前記電池モジュールへの充電電流が流れる電流経路に充電リレーが備えられた電池パックに対して、
   前記充電器から前記電池モジュールへの充電の終了後に、前記充電リレーをオンにした状態で、前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の前記診断及び前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の前記診断を行った後に、
   前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子及び前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子をオンにした状態で、前記充電リレーをオフにし、前記充電リレーに放電電流が流れるか否かを判定して前記充電リレーの短絡異常の診断を行うステップ
   を含むことを特徴とする請求項７記載のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の異常診断方法。
9. 前記充電電流を流入させるＭＯＳＦＥＴスイッチ素子である第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子と前記電池モジュールから放電電流を流出させる第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子とが、前記電池モジュールに直列に接続された電池パックに対して、
   前記充電器から前記電池モジュールへの充電の開始前に、前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の前記診断を行い、且つ、該診断の前に又は該診断の後で前記充電の開始前に、前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子をオフにし、前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子に放電電流が流れるか否かを判定して前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の診断を行うステップ
   を含むことを特徴とする請求項６に記載のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の異常診断方法。
10. 更に前記充電器から前記電池モジュールへの充電電流が流れる電流経路に充電リレーが備えられた電池パックに対して、
    前記充電器から前記電池モジュールへの充電の開始前に、前記充電リレーをオフにした状態で、前記充電リレーに放電電流が流れるか否かを判定して前記充電リレーの短絡異常の診断を行った後に、
    前記充電リレーをオンにした状態で、前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の前記診断及び前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の短絡異常の前記診断を行うステップ
    を含むことを特徴とする請求項９に記載のＭＯＳＦＥＴスイッチ素子の異常診断方法。

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