JP2020095897A - 電池制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池電圧を検知するためのＡＤ変換器が正常に動作しているか否かを診断する技術を提供する。【解決手段】本開示は、電池電圧を調整するために備えたバランシングスイッチを交互にＯＮ／ＯＦＦさせることで、通常の電池電圧より高い電圧を発生させ、その電圧をＡＤ変換器に入力することで、ＡＤ変換器出力のビット列の予測値（推定値）を１とし、このＡＤ変換結果が期待通り１にセットされているか否かによって、ＡＤ変換器のFull scale診断を実施する技術を提供する。【選択図】図２

Description

本開示は、電池制御装置に関する。

電気自動車およびハイブリッド型自動車においては、リチウムイオン単電池等の二次電池セル（単電池）を直列または直並列に複数個接続した組電池を、更に複数個直列または直並列に接続した電池モジュールを使用している。また、この電池モジュールを複数個直列または直並列に接続したものが、これらの電池モジュールを制御する電池制御装置とともに蓄電装置として使用されている。

一般に、リチウムイオン電池を搭載した車両には、リチウムイオン電池を安全に使用するために電池の過充電、過放電を防止するシステムが備えられているが、近年、ISO26262規格に代表される様に車両の安全に対する要求が更に高まってきている。電池の過充電・過放電を防止するためには、まず、電池電圧を正確に測定する必要が有り、これが電池制御装置の重要な機能となっている。このため、電池制御装置においては、電池電圧を検知する回路の正当性を診断することが求められる。電池電圧を検知する回路の正当性を診断する技術としては、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されているように、ＡＤ変換器の故障診断や電池電圧調整用スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御によるマルチプレクサ診断がある。具体的に、特許文献１や特許文献２は、ＡＤ変換器が正しく動作しているか確認するために、基準電圧等の既知の電圧を入力し、ＡＤ変換後のディジタル値が許容範囲内か診断する技術について開示する。

特開２０１３−２５８６２８号公報 特開２０１５−１４２４３１号公報

近年では、機能安全の要求等から全てのビットが正しく働いているかについても診断する必要が出てきたが、特許文献１および２で示されるような従来技術では、全ビットが正しく働いていることは確認できない。

リチウムイオン電池では、特に、過充電・過放電に至る場合を正しく検知出来ることが要求される。例えば、ＡＤ変換結果がオール１にならない（何れかのビットが０へ固着している）場合は、電池電圧を低めに検知してしまい、過充電を見逃す可能性がある。このビットが１にならない（０固着）診断を以降Full scale診断と呼ぶ。

一方、ＡＤ変換結果がオール０にならない（何れかのビットが１へ固着している）場合は、電池電圧を高めに検知し、過放電を見逃す可能性がある。この診断はZero scale診断と呼んでいる。
本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、電池電圧を検知するためのＡＤ変換器が正常に動作しているか否かを診断する技術を提供する。

上記課題を解決するために、本開示は、複数のバランシングスイッチを含み、接続される複数の電池の電池電圧を監視する電池電圧監視回路と、電池電圧監視回路の出力をビット列にして出力するＡＤ変換器と、電池電圧監視回路に対して制御コマンドを与え、ＡＤ変換器の出力結果を判断するプロセッサと、を備え、プロセッサは、電池電圧監視回路に対して、複数の電池のそれぞれの電池電圧よりも高い電圧を複数の電池の電池電圧から生成することを指示する第１コマンドを与えて、当該高い電圧を生成させ、当該高い電圧に対応するＡＤ変換器のビット列の出力結果に基づいて、ＡＤ変換器が正常に動作しているか否か判断する、電池制御装置を提供する。

本開示に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本開示の態様は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。
本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味に於いても限定するものではないことを理解する必要がある。

本開示によれば、電池電圧のバランシング用に設けている回路を用いてＡＤ変換器のFull scale診断が実施できるため、診断のために新しいハードウェアを必要とせず、ＡＤ変換器のFull scale診断が実施できる。

本実施形態による電池制御システム（ＢＭＳ：Battery Management System）１００の全体構成例を示す図である。 電池制御システム１００におけるセルコントロールＩＣ１_１１とフィルタ１_１２の内部構成例を示す図である。 ＡＤ変換結果が格納されるレジスタイメージを示す図である。 ＩＣ１_１１の動作を説明するためのタイミングチャートである。 全ての単電池電圧値が低い場合の対策を説明するための図であって、複数の単電池が過放電（ＯＤ：Over Discharge）となった場合を想定したタイミングチャートである。 電池制御システム（ＢＭＳ：Battery Management System）１００の各ＩＣ（ＩＣ１_１１、ＩＣ２_２１、・・・・）に含まれるＡＤ変換器のFull scale診断動作の詳細を説明するためのフローチャートである。

リチウムイオン電池では、単電池の過充電や過放電を検知することが非常に重要である。過充電／過放電の検知は、単電池電圧を測定することで行う。単電池電圧を測定する回路の中にＡＤ変換器があるが、単電池電圧を正しく測定するためには、このＡＤ変換器が正しく動作していることを確認する必要がある。

本実施形態は、例えば、過充電を防止する観点で、Full scale（０固着）診断に関し、電池電圧を検知するためのＡＤ変換器の出力ビットが１になることを診断（ＡＤ変換器の故障の有無を診断）する技術について開示する。Full Scale診断の場合、ＡＤ変換器が正常に動作していれば、出力ビット列の全てが「１」となる。一方、ＡＤ変換器が正常に動作していない場合には、出力ビット列のうち１つでも「０」となり、入力された電圧が高いにも拘らず、電圧が低く検知されてしまう。本実施形態では、ＡＤ変換器のこの挙動を活用し、意図的に通常よりも高い電圧を入力し、ＡＤ変換器の出力ビット列の全てが「１」となるか否かをチェックすることにより、Full scale診断をすることとしている。

本実施形態では、元々設けられている電池間のバランスを取るスイッチ（電池電圧を均等化するためのバランシングスイッチ）の動作を制御する（例えば、ＯＮ／ＯＦＦ制御）ことにより、通常の電池電圧よりも高い電圧を生成し、それをＡＤ変換器に入力させている。これにより、ＡＤ変換器の故障を、新たに回路を追加することなく、従来から電池制御装置が備えている回路を用いて実現した。

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った具体的な実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。

本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。

更に、本開示の実施形態は、後述されるように、汎用コンピュータ上で稼動するソフトウェアで実装しても良いし専用ハードウェア又はソフトウェアとハードウェアの組み合わせで実装しても良い。

＜システム構成例＞
図１は、本実施形態による電池制御システム（ＢＭＳ：Battery Management System）１００の全体構成例を示す図である。電池制御システム１００は、上位コントローラ２００にＣＡＮ通信などの通信信号線で接続され、接続された複数の電池Ｃｅｌｌ１からＣｅｌｌ８を管理（各電池の電圧バランス調整やFull scale診断を含む）する。

電池制御システム１００は、内部構成として、マイコン（プロセッサ）１０と、複数のセルコントロールＩＣ１_１１からセルコントロールＩＣ２_２１と、各セルコントロールＩＣと管理対象の複数の電池セル（例えば、１つのＩＣで４つの電池セルを管理）との間に設けられた複数のフィルタ１_１２からフィルタ２_２２と、を備えている。図１では、セルコントロールＩＣ１_１１とセルコントロールＩＣ２_２１の２個を直列に接続した例が示されているが、セルコントロールＩＣの数は２個に限られず、任意の個数のセルコントロールＩＣを直列接続した構成を採用することが可能である。このような接続の仕方をデイジーチェーン接続という。

セルコントロールＩＣ２_２１は、マイコン１０から信号（コマンド：例えば、本実施形態に則して言えば、Full scale診断開始のコマンド）を受け、セルコントロールＩＣ２_２１内のＡＤ変換器（図２参照）のFull scale診断を実行し、その結果（Full scale診断結果１）をパケット化する。そして、セルコントロールＩＣ２_２１は、パケット化したFull scale診断結果１を当該コマンドに連結させてセルコントロールＩＣ１_１１へ信号を送る。

セルコントロールＩＣ１_１１は、セルコントロールＩＣ２_２１から受信したコマンドに応答してセルコントロールＩＣ１_１１内のＡＤ変換器（図２参照）のFull scale診断を実行し、その結果（Full scale診断結果２）をパケット化する。そして、セルコントロールＩＣ１_１１は、パケット化したFull scale診断結果２をセルコントロールＩＣ２_２１から受信したコマンド＋Full scale診断結果１に連結させてマイコン１０へ信号を送信する（戻す）ように動作する。マイコン１０に戻される信号は、セルコントロールＩＣへのコマンドと各セルコントロールＩＣによるFull scale診断結果１，２・・・の他に、各セルコントロールＩＣからの電池電圧情報などによって構成されている。

＜フィルタおよびセルコントロールＩＣの内部構成＞
図２は、電池制御システム１００におけるセルコントロールＩＣ１_１１とフィルタ１_１２の内部構成例を示す図である。

図２に示されるように、フィルタ（フィルタ回路）１_１２には、Ｃｅｌｌ１からＣｅｌｌ４（単電池を直列に接続したもの）の各単電池の両端が接続される。単電池の両端は、電圧検出線Ｖ１−，Ｖ１＋からＶ４＋で表され、フィルタ１_１２を介してセルコントロールＩＣ１_１１へ接続されている。

フィルタ１_１２は、単電池電圧測定のための抵抗Ｒｆおよび抵抗Ｒｂと、キャパシタＣｆおよびキャパシタＣｂと、によって構成されている。フィルタ１_１２内の抵抗ＲｆとキャパシタＣｆは、単電池電圧測定のためのローパスフィルタとして機能する。また、抵抗ＲｂとキャパシタＣｂは、バランシングスイッチＳＷ１からＳＷ４の両端電圧を測定するためのローパスフィルタとして機能する。さらに、抵抗Ｒｂは、単電池のバランシングのための放電電流を調整するためのバランシング抵抗としての機能をも有している。

セルコントロールＩＣ１_１１は、マルチプレクサＣＶＭＵＸ１１１と、複数のバランシングスイッチＳＷ１_１１３からＳＷ４_１１６と、マルチプレクサＳＷＭＵＸ１１２と、マルチプレクサＭＵＸ１１７と、差動アンプ１１８と、ＡＤ変換器１１９と、を備えている。

単電池電圧を測定するためにＩＣ１_１１のＣ０からＣ４端子に入力された電圧は、マルチプレクサＣＶＭＵＸ１１１により何れかの単電池の両端電圧が選択され（例えば、マイコン１０からの指令（コマンド）に基づいてＶｃ１からＶｃ４が順次選択される）、端子ＣＭＵＸＯ−０およびＣＭＵＸＯ−１へと出力される。ここで測定される単電池電圧を、それぞれＶｃ１からＶｃ４とする。マルチプレクサＣＶＭＵＸ１１１の出力ＣＭＵＸＯ−０／１間に出力される電圧は、単電池電圧Ｖｃ１からＶｃ４の何れかとなる。

バランシングスイッチ側に入力された電圧は、マルチプレクサＳＷＭＵＸ１１２により何れかのスイッチの両端電圧が選択され、ＳＭＵＸＯ−０、ＳＭＵＸＯ−１へと出力される。ここで測定されるスイッチ側電圧を、それぞれＶｓｗ１からＶｓｗ４とする。マルチプレクサＳＷＭＵＸ１１２の出力ＳＭＵＸＯ−０／１間に出力される電圧は、スイッチ電圧Ｖｓｗ１からＶｓｗ４の何れかとなる。

バランシングスイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、単電池Ｃｅｌｌ１からＣｅｌｌ４を放電させるためのスイッチである。バランシングスイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、例えば、接続された単電池Ｃｅｌｌ１からＣｅｌｌ４のそれぞれ電圧値のバランスが崩れているときに、高い電圧値を示す単電池を放電させて、全体のバランスを取るために用いられる。

マルチプレクサＭＵＸ１１７は、マルチプレクサＣＶＭＵＸ１１１側の出力電圧と、マルチプレクサＳＷＭＵＸ１１２側の出力電圧の、何れかを選択するように機能する。ここで選択された電圧が、差動アンプ１１８に入力される。そして、差動アンプ１１８の出力がＡＤ変換器１１９でディジタル信号に変換される。

なお、図２においては単電池の個数を４つとしているが、これは単なる一例であり、任意の個数の単電池を接続することができる。単電池の接続個数を変えれば、マルチプレクサＣＶＭＵＸ１１１への入力端子の個数（図２におけるＣ０からＣ４）、マルチプレクサＳＷＭＵＸ１１２への入力端子の個数（図２におけるＳ０からＳ４）、およびバランシングスイッチ（図２におけるＳＷ１_１１３からＳＷ４_１１６）の個数は、それ（単電池の接続個数）によって変わってくる。また、本実施形態では、ＩＣ１_１１やＩＣ２_２１に、接続される任意の数の電池の電池電圧を監視する電池電圧監視回路とＡＤ変換器とが内蔵された形態が示されているが、電池電圧監視回路とＡＤ変換器とが別々の回路として構成されていてもよい。

＜ＡＤ変換器の分解能＞
ＡＤ変換器１１９は、差動アンプ１１８の出力をディジタル信号に変換する。Full scale診断では、当該ＡＤ変換器１１９が正しく動作しているか否か診断することになる。上述のように、Full scale診断において、ＡＤ変換器１１９が正しく動作しているときには、その内部レジスタの数値が全て「１」となる。図３は、ＡＤ変換結果が格納されるレジスタイメージを示す図である。図３では１２ビットのレジスタの例を示しているが、ビット数は任意である。

ＡＤ変換器１１９の診断として、最小値から最大値（分解能における最小値から最大値）まで変換可能かを確認する必要がある。本実施形態では、最大値まで変換可能か確認するための診断をFull scale（０固着）診断としているので、ケース１は、上位４ビットが１に変化するか（０に固着していないか）を確認する例である。上位４ビットが全て「１」となれば、ＡＤ変換器１１９が正常に動作していると判断される。ただし、上位４ビットの場合は、確認するビット数が少ない反面、５０００ｍＶをFull scaleとした場合の分解能は３１１ｍＶとなり、電圧測定精度が荒くなってしまう。

一方、ケース２、およびケース３は、それぞれ確認するビット数を上位６ビット、上位８ビットとした場合の例である。ケース２およびケース３のように、確認するビット数が多くなるに従い分解能が小さくなり、測定精度が向上する。

なお、最小値まで変換可能か確認するための診断をZero scale（１固着）診断とした場合にもケース１からケース３のように分解能を設定することができる。

＜Full scale診断における動作＞
図４は、ＩＣ１_１１の動作を説明するためのタイミングチャートである。より具体的には、図４は、バランシングＳＷ１_１１３からＳＷ４_１１６のＯＮ／ＯＦＦによるスイッチ電圧Ｖｓｗ１からＶｓｗ４の変化を示している。

（i）マイコン１０から出力されたコマンド（例えば、ＳＷ１_１１３とＳＷ３_１１５をＯＮし、Full scale診断を開始するよう指示する内容のコマンド）がＩＣ２_２１を経由してＩＣ１_１１に入力されると、バランシングＳＷ１_１１３およびＳＷ３_１１５がＯＮし、バランシングＳＷ２_１１４およびＳＷ４_１１６がＯＦＦとなる。このように、Full scale診断を行う場合には、複数のバランシングスイッチが交互にＯＮとＯＦＦの状態となる。従って、バランシングＳＷ２_１１４およびＳＷ４_１１６がＯＮの場合には、バランシングＳＷ１_１１３およびＳＷ３_１１５はＯＦＦとなる。

（ii）バランシングＳＷ１_１１３およびＳＷ３_１１５がＯＮで、バランシングスイッチＳＷ２_１１４およびＳＷ４_１１６がＯＦＦの場合、スイッチ電圧Ｖｓｗ１およびスイッチ電圧Ｖｓｗ３は共に約０Ｖとなる。

一方、スイッチ電圧Ｖｓｗ２は、バランシング抵抗Ｒｂの電圧降下により単電池電圧の約２倍の電圧となる。これらの電圧は、バランシング抵抗Ｒｂに対し、バランシングスイッチ（ＳＷ１からＳＷ４）のＯＮ抵抗が充分小さい場合を仮定している。また、スイッチ電圧Ｖｓｗ４は、単電池電圧の約１．５倍の電圧となる。スイッチ電圧Ｖｓｗ２とスイッチ電圧Ｖｓｗ４の電圧値の差が生じる理由は、バランシングＳＷ４_１１６の高電圧側にはバランシングＳＷが存在しておらず、スイッチ電圧Ｖｓｗ４の電圧上昇分がバランシングＳＷ３_１１５のＯＮ電流とバランシング抵抗Ｒｂによる電圧降下のみしか寄与しないためである。これに対し、スイッチ電圧Ｖｓｗ２の電圧は、バランシングＳＷ１_１１３とバランシングスイッチＳＷ３_１１５のＯＮ電流とバランシング抵抗Ｒｂによる２つ分の電圧降下が寄与するため単電池電圧の約２倍の電圧となる。

（iii）これらの動作により、単電池電圧を基にして、スイッチ電圧Ｖｓｗ１からＶｓｗ４の何れかの電圧を当該単電池電圧よりも高電圧に設定（変換）し、ＡＤ変換器１１９の出力データの上位複数ビットを「１」へ変化させることにより、ＡＤ変換器１１９のFull scale診断を行う。この時、ＡＤ変換器１１９の入力レンジを切り替えることで、よりFull scale診断を行いやすくすることができる。具体的には、例えば、ＡＤ変換器１１９の入力を０から５Ｖとして変換するユニポーラモードから、＋２．５Ｖから−２．５Ｖとして変換するバイポーラモードにすることにより、ＡＤ変換器１１９のプラス側入力電圧が低めでもFull scale診断を実行しやすくなる。バイポーラモードへの切り替えは、ＡＤ変換器１１９において行われる。

しかし、バイポーラモードを使用したとしても、全ての単電池電圧が低い場合、例えば全単電池電圧が１Ｖと仮定した場合は２倍の２Ｖの場合でも、Full scale診断結果が異常となることが想定される。この時の単電池電圧１Ｖは、一般的に電池過放電領域であるため、何らかの対策が必要となる。

＜全ての単電池電圧値が低い場合の対策＞
図５は、全ての単電池電圧値が低い場合の対策を説明するための図であって、複数の単電池が過放電（ＯＤ：Over Discharge）となった場合を想定したタイミングチャートである。本実施形態では、例えば、過放電の閾値（電池電圧値がこれを下回った場合には、電池が過放電状態であると判断する値）を１．５Ｖとし、Full scale（ＦＳ）誤診断閾値（電池電圧値がこれを下回った場合には、電池がFull scale診断ができないと判断する値：つまり、バランシングスイッチをＯＮ・ＯＦＦして通常の電池電圧よりも高い電圧値でＡＤ変換器１１９を動作させても適切な診断ができない場合である）を１．４Ｖとしている。

まず、１つ目のセルコントロールＩＣ（例えば、図２におけるセルコントロールＩＣ２_２１）でＯＤとＦＳ診断異常が発生した場合は、ＯＤ診断カウンターとＦＳ診断カウンターがインクリメントされる。カウンター値がＸカウント（Ｘは予め決められた数値：例えば、ユーザによって設定される）まで進むと、当該ＩＣに接続された単電池の異常が確定となる。ここで、別のセルコントロールＩＣ（例えば、図２におけるセルコントロールＩＣ１_１１）でＯＤとＦＳ診断異常が発生した場合は、ＯＤ異常についてのみ診断カウンターがインクリメントされ、ＦＳ異常についてはノーカウントとしている。このようにすることにより、多くの単電池の過放電が発生している可能性が高い場合は、ＦＳ診断異常よりもＯＤ異常を優先させて、ＯＤ時のＦＳ誤診断リスクを低くすることができるようになる。すなわち、実際は、ＦＳ診断異常（ＡＤ変換器１１９の動作が異常の場合）でＯＤと検出しているのか、ＯＤが発生しているためＦＳ診断異常となっているか判断が困難な場合がある。このような場合に対応するため、複数のセルコントロールＩＣ（セルコントロールＩＣ１_１１、ＩＣ２_２１・・・）でＯＤ異常の兆候が有る場合は、ＯＤが発生しているという判定をしやすくしている。

＜各ＩＣのＡＤ変換器のFull scale 診断動作＞
図６は、電池制御システム（ＢＭＳ：Battery Management System）１００の各ＩＣ（ＩＣ１_１１、ＩＣ２_２１、・・・・）に含まれるＡＤ変換器のFull scale診断動作の詳細を説明するためのフローチャートである。例えば、Full scale診断は、所定期間毎に定期的に実行するようにしてもよいし、ユーザの指示（Full scale診断実行の指示）に応答して実行するようにしてもよい。

（i）ステップ６０１
電池制御システム１００のマイコン１０は、処理対象のセルコントロールＩＣ（例えば、電池制御システム１００内の全セルコントロールＩＣの場合もあるし、ユーザの指示によって指定される特定のセルコントロールＩＣの場合もある）に含まれるＡＤ変換器１１９をユニポーラモードからバイポーラモードにモード変更するためのコマンドを生成してデイジーチェーン接続された複数のセルコントロールＩＣに出力する。処理対象とされているセルコントロールＩＣ（全てのセルコントロールＩＣ、あるいは特定のセルコントロールＩＣ）に対して当該コマンドが入力されると、ＡＤ変換器１１９のモードがユニポーラモードからバイポーラモードに変更される。

（ii）ステップ６０２
マイコン１０は、上記特定のセルコントロールＩＣのバランシングスイッチＳＷ１_１１３からＳＷ４_１１６のうち、奇数番号のスイッチをＯＮおよび偶数番のスイッチをＯＦＦに設定するためのコマンド（奇数番号のスイッチをＯＦＦおよび偶数番のスイッチをＯＮに設定するためのコマンドであってもよい：つまり、スイッチを交互にＯＮとＯＦＦに設定するコマンド）を生成してデイジーチェーン接続された複数のセルコントロールＩＣに出力する。処理対象とされているセルコントロールＩＣ（全てのセルコントロールＩＣ、あるいはそのうちの特定のセルコントロールＩＣ）に対して当該コマンドが入力されると、バランシングスイッチＳＷ１_１１３およびＳＷ３_１１５・・・（奇数番のスイッチ）がＯＮとなり、バランシングスイッチＳＷ２_４およびＳＷ４_１１６（偶数番のスイッチ）がＯＦＦとなる（上述のように、奇数番と偶数番のスイッチのＯＮおよびＯＦＦが逆であってもよい）。

（iii）ステップ６０３
マイコン１０は、上記処理対象のセルコントロールＩＣのバランシングスイッチＳＷ１_１１３からＳＷ４_１１６・・・の電圧Ｖｓｗ１からＶｓｗ４・・・を測定するためのコマンドを生成してデイジーチェーン接続された複数のセルコントロールＩＣに出力する。処理対象とされているセルコントロールＩＣ（全てのセルコントロールＩＣ、あるいはそのうちの特定のセルコントロールＩＣ）に対して当該コマンドが入力されると、電圧Ｖｓｗ１からＶｓｗ４・・・が測定される。
ＡＤ変換器１１９は、測定した電圧Ｖｓｗ１からＶｓｗ４・・・の差動アンプ出力をディジタル信号に変換する。

（iv）ステップ６０４
マイコン１０は、上記処理対象のセルコントロールＩＣから測定データを読み出すためのコマンドを生成してデイジーチェーン接続された複数のセルコントロールＩＣに出力する。処理対象とされているセルコントロールＩＣ（全てのセルコントロールＩＣ、あるいはそのうちの特定のセルコントロールＩＣ）に対して当該コマンドが入力されると、測定データが出力される。

当該ＡＤ変換器１１９の変換結果は、処理対象のセルコントロールＩＣによる測定データ（電圧情報）として、マイコン１０からの通信データに付加され（例えば、マイコン１０からの通信データにＩＣ２_２１の測定データ（電圧情報）が付加され、その後、さらにＩＣ１_１１の測定データが付加される）、出力される。

（v）ステップ６０５
マイコン１０は、デイジーチェーン接続を介して、処理対象のセルコントロールＩＣの測定データ（ＡＤ変換器１１９の変換値）を取得する。

（vi）ステップ６０６
マイコン１０は、測定電圧のＡＤ変換結果のうち、上位の複数ビットが全て「１」となっているか判断する。上位の複数ビットが全て「１」である場合（ステップ６０６でＹＥＳの場合）、処理はステップ６０７に移行する。一方、上位の複数ビットが全て「１」ではない場合（１つでも「０」がある場合：ステップ６０６でＮＯの場合）、処理はステップ６０８に移行する。

（vii）ステップ６０７
マイコン１０は、当該処理対象のセルコントロールＩＣに含まれるＡＤ変換器１１９は正常に動作していると判断（診断）する。

（viii）ステップ６０８
マイコン１０は、当該処理対象のセルコントロールＩＣに含まれるＡＤ変換器１１９はFull scale異常であると判断（診断）する。

（ix）ステップ６０９
マイコン１０は、上記処理対象のセルコントロールＩＣのモードをバイポーラモードからユニポーラモードに変更するためのコマンドを生成してデイジーチェーン接続された複数のセルコントロールＩＣに出力する。処理対象のセルコントロールＩＣに当該コマンドが入力されると、ＡＤ変換器１１９のモードがバイポーラモードからユニポーラモードに変更される（元のモードに戻される）。

＜まとめ＞
（i）本実施形態では、例えば、電池電圧を調整するために備えたバランシングスイッチ（ＳＷ１からＳＷ４）を交互にＯＮ／ＯＦＦさせる（一部をＯＮ、残りをＯＦＦとする）ことで、通常の電池電圧より高い電圧を発生させ、その電圧をＡＤ変換器に入力することで、ＡＤ変換器出力のビット列の予測値（推定値、期待値）を１とする。このＡＤ変換結果が予測（期待）通りに１にセットされているかどうかを判定することにより、ＡＤ変換器のFull scale診断を実行する。

バランシングスイッチをＯＮした場合のバランシングスイッチの両端電圧は、概略０Ｖ近辺まで低下する（バランシングスイッチのＯＮ抵抗に依存する）。これに対し、バランシングスイッチをＯＦＦ設定した場合のスイッチ両端電圧は、約２倍の電池電圧まで高くなる（電圧降下の作用）。この高電圧をＡＤ変換器へ入力し、出力ビット列の予測値（推定値、期待値）を１とする。

しかしながら、単電池電圧が低くなると、単電池電圧を２倍にした電圧であっても、ＡＤ変換器のFull scale診断を行えるほどバランシングスイッチの両端電圧が高くならない場合が有る。このため、ＡＤ変換器は、通常の電池電圧を測定する時は、ユニポーラモードで０Ｖから５Ｖまでをフルスケールとして動作させる。一方、Full scale診断を実施する時には、バイポーラモードで動作させ、−２．５Ｖから＋２．５Ｖまでをフルスケールとして動作させるようにする。このようにすることで、バランシングスイッチのＯＮ抵抗を理想的に０Ωとした場合において、電池電圧が１．２５Ｖまで低下しても、ＡＤ変換器のフルスケール診断が可能となる。

ただし、この方法では、仮に電池電圧監視回路（ＩＣ）に接続している全ての単電池電圧が１．２５Ｖ未満まで低下（過放電）している場合は、当該電池電圧監視回路（ＩＣ）が、Full scale診断異常と誤って診断され、電池過放電を見逃すリスクが発生する。この問題を回避するために、複数の電池電圧監視回路（ＩＣ）でFull scale診断異常が発生している場合は、過放電異常と診断するようにしている。

以上のように、本実施形態によれば、高電圧を発生する追加回路を設けることなく、通常備えているバランシングスイッチで高電圧を発生することでセルコントロールＩＣ内のＡＤ変換器のFull scale診断を実施することができる。

（ii）本実施形態の機能は、ソフトウェアのプログラムコードによっても実現できる。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或は装置に提供し、そのシステム或は装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本開示を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどが用いられる。

また、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータ上のメモリに書きこまれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータのＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。

さらに、本実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、ネットワークを介して配信することにより、それをシステム又は装置のハードディスクやメモリ等の記憶手段又はＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ等の記憶媒体に格納し、使用時にそのシステム又は装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行するようにしても良い。

最後に、ここで述べたプロセス及び技術は本質的に如何なる特定の装置に関連することはなく、コンポーネントの如何なる相応しい組み合わせによってでも実装できることを理解する必要がある。更に、汎用目的の多様なタイプのデバイスがここで記述した教授に従って使用可能である。ここで述べた方法のステップを実行するのに、専用の装置を構築するのが有益である場合もありうる。また、実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。本開示は、具体例に関連して記述したが、これらは、すべての観点に於いて限定の為ではなく説明の為である。本分野にスキルのある者には、本開示を実施するのに相応しいハードウェア、ソフトウェア、及びファームウエアの多数の組み合わせがあることが解るであろう。例えば、記述したソフトウェアは、アセンブラ、Ｃ／Ｃ＋＋、ｐｅｒｌ、Ｓｈｅｌｌ、ＰＨＰ、Ｊａｖａ（登録商標）等の広範囲のプログラム又はスクリプト言語で実装できる。

さらに、上述の実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。全ての構成が相互に接続されていても良い。

１０ マイコン
１１ ＩＣ１
１２ フィルタ１
２１ ＩＣ２
２２ フィルタ２
１００ 電池制御システム
１１１ ＣＶＭＵＸ
１１２ ＳＷＭＵＸ
１１３ ＳＷ１
１１４ ＳＷ２
１１５ ＳＷ３
１１６ ＳＷ４
１１７ ＭＵＸ
１１８ 差動アンプ
１１９ ＡＤ変換器

Claims (9)

1. 複数のバランシングスイッチを含み、接続される複数の電池の電池電圧を監視する電池電圧監視回路と、
   前記電池電圧監視回路の出力をビット列にして出力するＡＤ変換器と、
   前記電池電圧監視回路に対して制御コマンドを与え、前記ＡＤ変換器の出力結果を判断するプロセッサと、を備え、
   前記プロセッサは、前記電池電圧監視回路に対して、前記複数の電池のそれぞれの電池電圧よりも高い電圧を前記複数の電池の電池電圧から生成することを指示する第１コマンドを与えて、当該高い電圧を生成させ、当該高い電圧に対応する前記ＡＤ変換器のビット列の出力結果に基づいて、前記ＡＤ変換器が正常に動作しているか否か判断する、電池制御装置。
2. 請求項１において、
   前記複数のバランシングスイッチは、前記複数の電池のそれぞれの正極と負極との間に設けられ、
   前記電池電圧監視回路は、前記第１コマンドに応答して、前記複数のバランシングスイッチの一部をＯＮとし、残りのスイッチをＯＦＦとすることにより、前記電池電圧よりも高い電圧を生成する、電池制御装置。
3. 請求項２において、
   前記電池電圧監視回路は、前記第１コマンドに応答して、前記複数のバランシングスイッチを交互にＯＮとＯＦＦにして、電圧降下を生じさせ、前記電池電圧よりも高い電圧を生成する、電池制御装置。
4. 請求項１において、
   前記プロセッサは、前記ＡＤ変換器からのビット列の出力結果のうち、上位から複数ビットのビット列に基づいて、前記ＡＤ変換器が正常に動作しているか判断する、電池制御装置。
5. 請求項４において、
   前記プロセッサは、前記電池電圧よりも高い電圧に対応する前記ＡＤ変換器の前記上位から複数ビットのビット列が全て「１」である場合には前記ＡＤ変換器が正常に動作していると判断し、そうでない場合には前記ＡＤ変換器にFull scale異常が発生していると判断する、電池制御装置。
6. 請求項１において、
   前記電池電圧監視回路と前記ＡＤ変換器の組を複数組備え、
   前記プロセッサは、それぞれの組の前記ＡＤ変換器のビット列の出力結果を取得し、当該ビット列の出力結果のそれぞれに基づいて、各ＡＤ変換器が正常に動作しているか否か判断する、電池制御装置。
7. 請求項６において、
   前記プロセッサは、複数のＡＤ変換器に異常が発生していると判断した場合には、電池過放電が発生していると判断する、電池制御装置。
8. 請求項１において、
   前記ＡＤ変換器は、前記プロセッサが出力する、前記ＡＤ変換器の動作モードを指定する第２コマンドに応答し、前記複数の電池の電池電圧を検出するときにはユニポーラモードで動作し、前記ＡＤ変換器の診断のときにはバイポーラモードで動作する、電池制御装置。
9. 請求項１において、
   前記電池電圧監視回路と前記ＡＤ変換器は、１つのＩＣで構成される、電池制御装置。
   

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