JP5049162B2 - 故障診断回路、及びこれを備えた電池パック - Google Patents

Description

本発明は、二次電池の端子電圧を検出する電圧検出回路の故障を診断する故障診断回路、及びこの故障診断回路を備えた電池パックに関する。

近年、エンジンと電気モータとを併用したハイブリッドカーが広く用いられ、燃料電池車等の電気自動車の利用も拡大しつつある。このような、電気モータを動力源として用いる車両は、モータ駆動用の高圧電源を備えており、複数個の二次電池を直列もしくは並列に接続した組電池が使用されている。このような組電池は例えば２４０セルの二次電池を直列に接続しているため、組電池全体の信頼性を確保する事が難しい。

具体的には、組電池を構成している二次電池の何れかが故障した場合、組電池全体の機能低下につながってしまう。複数個の二次電池を用いて組電池を構成すると、二次電池の温度差による劣化や容量バラツキ等により、組電池の放電時に他の二次電池より早く過放電になる二次電池や、充電時に他の二次電池より早く過充電になる二次電池が存在する事になる。二次電池の過充電、過放電は劣化を促進する。よって、複数個の二次電池を直列または並列に接続する場合は、それぞれの二次電池を監視して過充電、過放電に到らないように制御する事が重要である。

前述のように複数個の二次電池で構成される組電池では、それぞれの二次電池の電圧が異なるため、それぞれの電圧を計測し、満充電電圧（充電終止電圧）に達した場合に充電を停止するか、あるいは満充電電圧に達した二次電池をバイパスもしくは放電しながら充電を行い、過充電を回避する方法が一般的に採用されている。

このような組電池を構成する各二次電池が過充電になることを防止するために、各二次電池の電圧が、満充電電圧になったことを検出する電圧検出回路が知られている（例えば、特許文献１参照。）。図３は、このような背景技術に係る電圧検出回路の回路図である。

図３に示す電圧検出回路は、組電池を構成する各二次電池１０１の電圧を検出する際、まず、バッテリコントローラー１１１からフォトカプラ１０５に制御信号を出力してフォトカプラ１０５をオンさせる。フォトカプラ１０５がオンすると、基準電圧発生器１０２に二次電池１０１の端子電圧が印加され、基準電圧発生器１０２は二次電池１０１の端子電圧に基づき所定の基準電圧を発生する。分圧器１０３は、二次電池１０１の端子電圧を分圧する。

そして、その基準電圧と分圧器１０３の出力電圧とが比較器１０４で比較され、二次電池１０１が満充電電圧に達した場合は、基準電圧＜分圧器出力となって比較器１０４の出力信号がハイレベルとなる。比較器１０４の出力信号がハイレベルになると、フォトカプラ１０６がオフする。そうすると、基準電圧発生器１０７に二次電池１０１の端子電圧が供給されなくなって、基準電圧発生器１０７から比較器１０８へ供給される基準電圧がゼロになる。

そのため、比較器１０８に入力される基準電圧と分圧器１０９の出力電圧との関係が、強制的に基準電圧＜分圧器出力となるため、比較器１０８の出力信号は、分圧器の出力電圧に関わらずハイレベルとなる。このように、比較器の出力信号が一つでもハイレベルになると、後段の比較器の出力も全てハイレベルになる。従って、組電池に含まれる各二次電池１０１のうち、少なくとも一つの二次電池１０１の電圧が、満充電電圧以上になると、最終段の比較器１１０の出力信号がハイレベルになる。

従って、バッテリコントローラー１１１は、最終段の比較器１１０の出力信号を監視することで、組電池に含まれる各二次電池１０１のうち、少なくとも一つの二次電池１０１の電圧が満充電電圧以上になったことを検出できるようになっている。
特開平９−１５９７０１号公報

ところで、図３に示す電圧検出回路では、二次電池１０１の電圧を検出する比較器が故障すると、二次電池１０１の電圧を検出することができず、過充電してしまうおそれがある。そのため、二次電池１０１の電圧を検出する比較器の故障を検出することが望ましい。しかしながら、二次電池１０１が満充電電圧以上になったことを比較器が正常に検出できるか否かをテストするためには、実際に二次電池１０１を満充電電圧以上に充電して、比較器に入力される電圧を満充電電圧以上に上昇させる必要があり、不便である。

本発明は、このような事情に鑑みて為された発明であり、二次電池を満充電電圧以上に充電しなくても、二次電池の電圧を検出する電圧検出回路の故障を検出することができる故障診断回路、及び電池パックを提供することを目的とする。

本発明に係る故障診断回路は、第１二次電池の端子電圧を、検出対象電圧として検出する電圧検出部と、第２二次電池の端子電圧に基づき得られた加算用電圧を、前記第１二次電池の端子電圧に加算して前記検出対象電圧として前記電圧検出部により検出させる電圧加算部と、前記電圧加算部によって、前記第１二次電池の端子電圧へ前記加算用電圧を加算させたときと加算させないときとにおける、前記電圧検出部による検出対象電圧の検出結果に基づいて、前記電圧検出部の故障の有無を判定する故障判定部とを備える。

この構成によれば、電圧検出部によって検出対象電圧として検出される第１二次電池の端子電圧に、第２二次電池の端子電圧に基づき得られた加算用電圧を加算することで、電圧検出部により検出される検出対象電圧を変化させることができる。そして、電圧検出部が故障していないとき、検出対象電圧が変化すれば、電圧検出部による検出対象電圧の検出結果も変化する。そこで、故障判定部は、第１二次電池の端子電圧へ加算用電圧を加算させたときと加算させないときとにおける、電圧検出部による検出対象電圧の検出結果に基づいて、電圧検出部の故障の有無を判定する。これにより、二次電池を満充電電圧以上に充電しなくても、二次電池の電圧を検出する電圧検出部の故障を検出することができる。

また、前記第１及び第２二次電池は直列接続されており、前記第１及び第２二次電池の接続点と前記電圧検出部との間に介設される第１電圧降下用抵抗をさらに備え、前記電圧加算部は、前記第２二次電池の一方の端子から前記第１電圧降下用抵抗を介して当該第２二次電池の他方の端子に至る電流経路を開閉するスイッチング素子を備え、前記故障判定部は、前記スイッチング素子をオンさせることにより、前記電圧加算部による前記加算用電圧の加算を実行させることが好ましい。

この構成によれば、スイッチング素子がオフのときは、第１電圧降下用抵抗には、第２二次電池から出力される電流は流れないから、電圧検出部には、第１二次電池の端子電圧がそのまま印加されて検出対象電圧として検出される。一方、スイッチング素子がオンのときは、第２二次電池の一方の端子から第１電圧降下用抵抗を介して当該第２二次電池の他方の端子に電流が流れるから、第１電圧降下用抵抗で電圧降下が生じる。そうすると、第１電圧降下用抵抗は、第１二次電池と電圧検出部との間に介設されているから、第１電圧降下用抵抗で生じた電圧降下が第１二次電池の端子電圧に加算されて検出対象電圧として電圧検出部で検出される。これにより、電圧加算部を、スイッチング素子を用いた簡素な構成で構成することが可能となる。

また、前記故障判定部は、前記電圧加算部によって前記第１二次電池の端子電圧へ前記加算用電圧を加算させたときに前記電圧検出部によって検出される検出対象電圧が予め設定された基準電圧以上であり、かつ前記電圧加算部によって前記加算用電圧を加算させないときに前記電圧検出部によって検出される検出対象電圧が前記基準電圧に満たない条件が満たされた場合、前記電圧検出部が故障していないと判定することが好ましい。

この構成によれば、検出対象電圧が基準電圧以上のときと、検出対象電圧が基準電圧に満たないときの両方において、電圧検出部が検出対象電圧を正常に検出できることが確認されたとき、故障判定部によって、電圧検出部が故障していないと判定されるので、故障判定の精度が向上する。

また、前記電圧検出部は、前記電圧検出部によって検出された検出対象電圧と予め設定された基準電圧とを比較する比較部を備え、前記故障判定部は、前記電圧加算部によって前記第１二次電池の端子電圧へ前記加算用電圧を加算させたとき前記比較部が、前記検出対象電圧が前記基準電圧以上であることを示し、かつ前記電圧加算部によって前記加算用電圧を加算させないとき前記比較部が、前記検出対象電圧が前記基準電圧に満たないことを示す場合、前記電圧検出部が故障していないと判定することが好ましい。

この構成によれば、第１二次電池の端子電圧に加算用電圧を加算して検出対象電圧を上昇させたときに比較部によって検出対象電圧が基準電圧以上であることが検出され、かつ第１二次電池の端子電圧を検出対象電圧としたときに比較部によって検出対象電圧が基準電圧に満たないことが検出された場合、故障判定部によって、電圧検出部が故障していないと判定されるので、電圧の比較動作を確認することができる結果、故障判定の精度が向上する。

また、前記基準電圧は、前記第１二次電池が満充電状態のときの開路電圧である満充電電圧であり、前記電圧検出部によって検出された前記第１二次電池の端子電圧が、前記基準電圧以上であるとき、前記第１二次電池の充電を禁止すべき旨の判定を行う充電禁止判定部をさらに備えることが好ましい。

この構成によれば、充電禁止判定部によって、電圧検出部によって検出された第１二次電池の端子電圧が基準電圧以上であるとき、第１二次電池の充電を禁止すべき旨の判定がされるので、当該判定に基づき充電を禁止することで、第１二次電池が満充電を超えて充電されて過充電になるおそれが低減される。

また、前記第１及び第２二次電池は、リチウムイオン二次電池であり、前記第２二次電池における前記第１二次電池との接続点と反対側の端子には、第２電圧降下用抵抗が接続されており、前記スイッチング素子と直列接続された第３電圧降下用抵抗をさらに備え、前記電流経路は、前記第２二次電池の両端の端子間を、前記第１電圧降下用抵抗、前記第３電圧降下用抵抗、前記スイッチング素子、及び前記第２電圧降下用抵抗を介して接続する経路であり、前記第１、第２、第３電圧降下用抵抗の抵抗値は、互いに等しい抵抗値に設定されていることが好ましい。

この構成によれば、スイッチング素子がオンされると、電圧検出部で検出される電圧が、第１二次電池の端子電圧に第２二次電池の端子電圧の１／３を加算した電圧となる。リチウムイオン二次電池の公称電圧は約３．６Ｖであり、満充電電圧は約４．２Ｖである。また、リチウムイオン二次電池を充電するときは、満充電で充電終了するため、充電終止電圧として４．２Ｖが設定されている。そのため、電圧検出部では、充電終止電圧である４．２Ｖ以上の検出対象電圧を検出する必要がある。この場合、第１、第２二次電池の端子電圧が公称電圧になっているとき、正常な電圧検出部で検出される電圧は、４．８Ｖとなって、４．２Ｖ以上となるから、この構成は、第１及び第２二次電池がリチウムイオン二次電池である場合において、電圧検出部の故障診断に好適である。

また、本発明に係る電池パックは、上述の故障診断回路と、前記第１及び第２二次電池とを備える。この構成によれば、電池パックに内蔵された故障診断回路によって、二次電池を満充電電圧以上に充電しなくても、二次電池の電圧を検出する電圧検出部の故障を検出することができる。

このような構成の故障診断回路及び電池パックは、電圧検出部によって検出対象電圧として検出される第１二次電池の端子電圧に、第２二次電池の端子電圧に基づき得られた加算用電圧を加算することで、電圧検出部により検出される検出対象電圧を変化させることができる。そして、電圧検出部が故障していないとき、検出対象電圧が変化すれば、電圧検出部による検出対象電圧の検出結果も変化する。そこで、故障判定部は、第１二次電池の端子電圧へ加算用電圧を加算させたときと加算させないときとにおける、電圧検出部による検出対象電圧の検出結果に基づいて、電圧検出部の故障の有無を判定する。これにより、二次電池を満充電電圧以上に充電しなくても、二次電池の電圧を検出する電圧検出部の故障を検出することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図１は、本発明の一実施形態に係る故障診断回路を備えた電池パックの一例を示す回路図である。

図１に示す電池パック１０は、故障診断回路１と、ｎ個の二次電池２−１，２−２，２−３，・・・，２−ｎとを備えている。故障診断回路１は、ｎ＋１個の抵抗３−０，３−１，３−２，・・・，３−ｎと、ｎ個の電圧調整用抵抗４−１，４−２，４−３，・・・，４−ｎと、ｎ個のスイッチング素子５−１，５−２，５−３，・・・，５−ｎと、ｎ個の電圧検出部６−１，６−２，６−３，・・・，６−ｎと、ｎ個の電圧レベルシフト回路７−１，７−２，７−３，・・・，７−ｎと、制御部８とを備えている。この場合、抵抗３−１〜３−ｎが第１電圧降下用抵抗の一例に相当し、抵抗３−２〜３−ｎが第２電圧降下用抵抗の一例に相当し、電圧調整用抵抗４が第３電圧降下用抵抗の一例に相当している。

以下の記載において、各構成を総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

また、電池パック１０には、図略の充電器が接続される。そして、二次電池２を充電するときは、充電器から二次電池２へ充電電流が供給される。また、充電器は、電圧検出部６による二次電池２の端子電圧の検出結果に応じて、充電電流を制御するようになっている。

二次電池２は、例えばリチウムイオン二次電池である。ｎ個の二次電池２−１〜２−ｎは、直列接続されて、組電池として構成されている。なお、二次電池２は、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池等、他の種類の二次電池であってもよい。

電圧検出部６は、例えばコンパレータ（比較部）を用いて構成されている。そして、電圧検出部６は、図略の基準電圧源から出力される基準電圧Ｖｒｅｆと、二次電池２の端子電圧とを比較し、その比較結果を示す信号を、電圧レベルシフト回路７を介して制御部８へ出力する。基準電圧Ｖｒｅｆとしては、例えば二次電池２が満充電になったときの開路電圧である満充電電圧が設定されている。

この場合、二次電池２の端子電圧が満充電電圧、すなわち基準電圧Ｖｒｅｆを超えると、二次電池２は過充電状態となって劣化する。そのため、二次電池２を充電する充電器は、一般に、充電を終了する充電終止電圧として満充電電圧を用いる。これにより、二次電池２の端子電圧が満充電電圧を超えて過充電にならないようにしている。リチウムイオン二次電池は、満充電電圧が約４．２Ｖであるため、リチウムイオン二次電池の充電終止電圧は、約４．２Ｖに設定されている。また、基準電圧Ｖｒｅｆも、例えば４．２Ｖに設定される。

なお、電圧検出部６を、例えばアナログデジタルコンバータを用いて構成し、二次電池２の端子電圧を示すデータを制御部８へ送信する構成としてもよい。この場合、制御部８において、二次電池２の端子電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する構成としてもよい。

電圧レベルシフト回路７は、電圧検出部６の出力信号レベルを制御部８で取り扱い可能な電圧レベルに変換するインターフェイス回路である。スイッチング素子５は、例えばトランジスタやリレースイッチ等、制御部８からの制御信号に応じてオン、オフするスイッチング素子である。

制御部８は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、これらの周辺回路等とを備えて構成されている。そして、制御部８は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、電圧検出部６の故障を検出する故障判定部、及び二次電池２の充電を禁止すべき旨の判定を行う充電禁止判定部として機能する。

二次電池２−１は、正極が抵抗３−０を介して電圧検出部６−１に接続され、負極が抵抗３−１を介して電圧検出部６−１に接続されている。そして、電圧検出部６−１は、抵抗３−０，３−１を介して二次電池２−１の端子電圧を検出する。二次電池２−２は、正極が抵抗３−１を介して電圧検出部６−２に接続され、負極が抵抗３−２を介して電圧検出部６−２に接続されている。

このように、二次電池２の両端は、各抵抗３を介して電圧検出部６に接続されているので、例えば電圧検出部６で短絡故障が生じた場合であっても、各抵抗３によって二次電池２から放電される電流が制限されて、二次電池２が保護されるようになっている。

そして、電圧検出部６−２は、抵抗３−１，３−２を介して二次電池２−２の端子電圧を検出し、前記比較結果を示す信号を、電圧レベルシフト回路７−２を介して制御部８へ出力する。電圧検出部６の入力インピーダンスは、抵抗３の抵抗値より十分大きくされており、二次電池２の端子電圧がそのまま電圧検出部６に印加されるようになっている。

また、抵抗３−１の一端と抵抗３−２の一端との間に、電圧調整用抵抗４−１とスイッチング素子５−１との直列回路が接続されている。これにより、二次電池２−２の正極から抵抗３−１、電圧調整用抵抗４−１、スイッチング素子５−１、及び抵抗３−２を介して二次電池２−２の負極に至る経路が形成されている。抵抗３と電圧調整用抵抗４とは、等しい抵抗値に設定されている。

以下、二次電池２−３〜２−ｎ、抵抗３−２〜３−ｎ、電圧調整用抵抗４−２〜４−ｎ、スイッチング素子５−２〜５−ｎ、電圧検出部６−３〜６−ｎ、及び電圧レベルシフト回路７−３〜７−ｎについても、上述の二次電池２−２、抵抗３−１，３−２、電圧調整用抵抗４−１、スイッチング素子５−１、電圧検出部６−２、及び電圧レベルシフト回路７−２と同様に接続されている。

次に、図１に示す故障診断回路１の動作について説明する。図２は、図１に示す故障診断回路１の動作の一例を示すフローチャートである。まず、制御部８によって、スイッチング素子５−１〜５−ｎがオフされる（ステップＳ１）。次に、制御部８によって、変数ｉに「１」が代入されて（ステップＳ２）、電圧検出部６−１（電圧検出部６−ｉ）の故障診断が開始される。

ここで、二次電池２−ｉの端子電圧をＶ（ｉ）、二次電池２−（ｉ＋１）の端子電圧をＶ（ｉ＋１）、電圧検出部６−ｉに入力される入力電圧をＶｉｎ、抵抗３−ｉの抵抗値をＲ３ｉ、抵抗３−（ｉ＋１）の抵抗値をＲ３（ｉ＋１）、電圧調整用抵抗４−ｉの抵抗値をＲ４ｉとする。そうすると、ｉ＝１だから、二次電池２−１の端子電圧がＶ１、二次電池２−２の端子電圧がＶ２、電圧検出部６−１の入力電圧がＶ１ｎ、抵抗３−１の抵抗値がＲ３１、抵抗３−２の抵抗値がＲ３２、電圧調整用抵抗４−１の抵抗値がＲ４１となる。この場合、入力電圧Ｖｉｎが、検出対象電圧の一例に相当している。

そうすると、スイッチング素子５−１がオフされているとき、電圧検出部６の入力インピーダンスが抵抗３（３−０，３−１）の抵抗値より十分大きいので、二次電池２−ｉ（２−１）の端子電圧Ｖｉ（Ｖ１）がそのまま電圧検出部６−ｉ（６−１）に印加される。そして、電圧検出部６−１によって、入力電圧Ｖｉｎ（＝端子電圧Ｖ１）と基準電圧Ｖｒｅｆとが比較され（ステップＳ３）、その比較結果を示す信号が、電圧検出部６−ｉ（６−１）から電圧レベルシフト回路７−ｉ（７−１）を介して制御部８へ送信される。

次に、制御部８によって、入力電圧Ｖｉｎと基準電圧Ｖｒｅｆとの比較結果を示す信号が受信される。そして、入力電圧Ｖｉｎが基準電圧Ｖｒｅｆ以上の場合（ステップＳ３でＮＯ）、二次電池２−ｉ（２−１）は既に満充電になっているから、これ以上充電されて過充電になることを防止するべく制御部８によって、二次電池２−ｉ（２−１）の充電を禁止すべき旨の判定が行われてステップＳ１１へ移行する。そして、制御部８によって、例えば図略の充電器へ充電の禁止を指示する指示信号が出力されて、二次電池２の充電が禁止され（ステップＳ１１）、処理を終了する。

入力電圧Ｖｉｎ（＝端子電圧Ｖ１）が基準電圧Ｖｒｅｆ以上となっている場合（ステップＳ３でＮＯ）、電圧検出部６の故障を判定することはできない。しかしながら、仮に電圧検出部６が故障していたとしても、二次電池２の充電が禁止されるので、フェールセーフとなる。

一方、ステップＳ３において、端子電圧Ｖｉ（Ｖ１）が基準電圧Ｖｒｅｆに満たない場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、電圧検出部６−ｉ（６−１）の故障検出を実行すべく、制御部８によってスイッチング素子５−ｉ（５−１）がオンされる（ステップＳ４）。

スイッチング素子５−ｉ（５−１）がオンされた状態では、電圧検出部６−ｉ（６−１）に入力される入力電圧Ｖｉｎは、下記の式（１）で与えられる。

Ｖｉｎ＝Ｖｉ＋｛Ｒ３ｉ／（Ｒ３ｉ＋Ｒ４ｉ＋Ｒ３（ｉ＋１））｝×Ｖ（ｉ＋１） ・・・（１）
抵抗３と電圧調整用抵抗４とは、等しい抵抗値に設定されているから、Ｒ３ｉ＝Ｒ３（ｉ＋１）＝Ｒ４ｉとなる。そうすると、上記式（１）は、下記の式（２）で表される。

Ｖｉｎ＝Ｖｉ＋（１／３）×Ｖ（ｉ＋１） ・・・（２）
今、ｉ＝１だから、式（１）は、Ｖｉｎ＝Ｖ１＋｛Ｒ３１／（Ｒ３１＋Ｒ４１＋Ｒ３２）｝×Ｖ２となる。そして、式（２）は、Ｖｉｎ＝Ｖ１＋（１／３）×Ｖ２となる。

ここで、リチウムイオン二次電池の公称電圧は３．６Ｖであるから、端子電圧Ｖ１，Ｖ２を３．６Ｖとすると、式（２）から、入力電圧Ｖｉｎ＝４．８Ｖとなる。この場合、抵抗Ｒ３ｉ（Ｒ３１）で生じる電圧降下が加算用電圧の一例に相当している。

次に、電圧検出部６−ｉによって、入力電圧Ｖｉｎと基準電圧Ｖｒｅｆとが比較され（ステップＳ５）、その比較結果を示す比較信号Ｓｃｍｐが、電圧検出部６−ｉから電圧レベルシフト回路７−ｉを介して制御部８へ送信される。

次に、制御部８によって、入力電圧Ｖｉｎと基準電圧Ｖｒｅｆとの比較結果を示す信号が受信される。ここで、基準電圧Ｖｒｅｆは４．２Ｖに設定されているから、電圧検出部６−ｉが正常であれば電圧検出部６−ｉの比較信号Ｓｃｍｐは、入力電圧Ｖｉｎが基準電圧Ｖｒｅｆ以上であることを示すことになる（ステップＳ５でＹＥＳ）。そうすると、制御部８は、電圧検出部６−ｉが正常であると判定し（ステップＳ６）、電圧検出部６−ｉの故障診断を終了してスイッチング素子５−ｉをオフする（ステップＳ７）。

次に、制御部８によって、変数ｉと電圧検出部６の個数ｎとが比較される（ステップＳ８）。そして、変数ｉが個数ｎに満たなければ（ステップＳ８でＹＥＳ）、制御部８によって変数ｉに「１」加算されて（ステップＳ９）、再びステップＳ３〜Ｓ８が繰り返されて、次の電圧検出部６の故障診断が行われる。一方、変数ｉが個数ｎ以上になって、すなわち全ての電圧検出部６について故障診断を終了すると（ステップＳ８でＮＯ）、制御部８は処理を終了する。

他方、ステップＳ５において、電圧検出部６−ｉの比較信号Ｓｃｍｐが、入力電圧Ｖｉｎが基準電圧Ｖｒｅｆに満たないことを示す場合（ステップＳ５でＮＯ）、制御部８は、電圧検出部６−ｉが故障していると判定する（ステップＳ１０）。そして、電圧検出部６−ｉが故障している状態で二次電池２の充電が行われると、充電時に正常に充電を終了させることができず、過充電になるおそれがあるので、過充電を防ぐべく、制御部８によって、例えば図略の充電器へ充電の禁止を指示する指示信号が出力されて、二次電池２の充電が禁止され（ステップＳ１１）、処理を終了する。これにより、電圧検出部６が故障していた場合であっても、過充電が防止されてフェールセーフが確保される。

以上、ステップＳ１〜Ｓ１１の処理により、二次電池２を実際に満充電電圧以上に充電することなく、電圧検出部６の故障を検出することができるので、電圧検出部６の故障診断を容易に行うことができる。

本発明は、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話機等の電子機器、電気自動車やハイブリッドカー等の車両、等の電池搭載装置において、電源として用いられる二次電池の電圧を検出する電圧検出回路の故障を検出する故障診断回路、及びこれを用いた電池パックとして好適に利用することができる。

本発明の一実施形態に係る故障診断回路を備えた電池パックの一例を示す回路図である。 図１に示す故障診断回路の動作の一例を示すフローチャートである。 背景技術に係る電圧検出回路の回路図である。

符号の説明

１ 故障診断回路
２，２−１，２−２，２−３，・・・，２−ｎ 二次電池
３，３−０，３−１，３−２，・・・，３−ｎ 抵抗
４，４−１，４−２，４−３，・・・，４−ｎ 電圧調整用抵抗
５，５−１，５−２，５−３，・・・，５−ｎ スイッチング素子
６，６−１，６−２，６−３，・・・，６−ｎ 電圧検出部
７，７−１，７−２，７−３，・・・，７−ｎ 電圧レベルシフト回路
８ 制御部
１０ 電池パック
Ｖｉｎ 入力電圧
Ｖｒｅｆ 基準電圧

Claims (7)

1. 第１二次電池の端子電圧を、検出対象電圧として検出する電圧検出部と、
   第２二次電池の端子電圧に基づき得られた加算用電圧を、前記第１二次電池の端子電圧に加算して前記検出対象電圧として前記電圧検出部により検出させる電圧加算部と、
   前記電圧加算部によって、前記第１二次電池の端子電圧へ前記加算用電圧を加算させたときと加算させないときとにおける、前記電圧検出部による検出対象電圧の検出結果に基づいて、前記電圧検出部の故障の有無を判定する故障判定部と
   を備えることを特徴とする故障診断回路。
2. 前記第１及び第２二次電池は直列接続されており、
   前記第１及び第２二次電池の接続点と前記電圧検出部との間に介設される第１電圧降下用抵抗をさらに備え、
   前記電圧加算部は、
   前記第２二次電池の一方の端子から前記第１電圧降下用抵抗を介して当該第２二次電池の他方の端子に至る電流経路を開閉するスイッチング素子を備え、
   前記故障判定部は、
   前記スイッチング素子をオンさせることにより、前記電圧加算部による前記加算用電圧の加算を実行させること
   を特徴とする請求項１記載の故障診断回路。
3. 前記故障判定部は、
   前記電圧加算部によって前記第１二次電池の端子電圧へ前記加算用電圧を加算させたときに前記電圧検出部によって検出される検出対象電圧が予め設定された基準電圧以上であり、かつ前記電圧加算部によって前記加算用電圧を加算させないときに前記電圧検出部によって検出される検出対象電圧が前記基準電圧に満たない条件が満たされた場合、前記電圧検出部が故障していないと判定すること
   を特徴とする請求項２記載の故障診断回路。
4. 前記電圧検出部は、
   前記電圧検出部によって検出された検出対象電圧と予め設定された基準電圧とを比較する比較部を備え、
   前記故障判定部は、
   前記電圧加算部によって前記第１二次電池の端子電圧へ前記加算用電圧を加算させたとき前記比較部が、前記検出対象電圧が前記基準電圧以上であることを示し、かつ前記電圧加算部によって前記加算用電圧を加算させないとき前記比較部が、前記検出対象電圧が前記基準電圧に満たないことを示す場合、前記電圧検出部が故障していないと判定すること
   を特徴とする請求項３記載の故障診断回路。
5. 前記基準電圧は、前記第１二次電池が満充電状態のときの開路電圧である満充電電圧であり、
   前記電圧検出部によって検出された前記第１二次電池の端子電圧が、前記基準電圧以上であるとき、前記第１二次電池の充電を禁止すべき旨の判定を行う充電禁止判定部をさらに備えること
   を特徴とする請求項３又は４記載の故障診断回路。
6. 前記第１及び第２二次電池は、リチウムイオン二次電池であり、
   前記第２二次電池における前記第１二次電池との接続点と反対側の端子には、第２電圧降下用抵抗が接続されており、
   前記スイッチング素子と直列接続された第３電圧降下用抵抗をさらに備え、
   前記電流経路は、前記第２二次電池の両端の端子間を、前記第１電圧降下用抵抗、前記第３電圧降下用抵抗、前記スイッチング素子、及び前記第２電圧降下用抵抗を介して接続する経路であり、
   前記第１、第２、第３電圧降下用抵抗の抵抗値は、互いに等しい抵抗値に設定されていること
   を特徴とする請求項５記載の故障診断回路。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の故障診断回路と、
   前記第１及び第２二次電池とを備えること
   を特徴とする電池パック。

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