JP6056553B2 - 電池監視装置 - Google Patents

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検出する検出手段を、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検出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

しかしながら、特許文献１に記載の電池監視装置では、組電池の電圧状態を監視する検出手段における電圧の検出経路が共通化されている。このため、電池監視装置の配線系統の一部に異常（例えば、検出線の接触不良や断線）が生ずると、組電池の電圧状態の監視を継続できなくなってしまうといった問題がある。

このように、従来の電池監視装置では、依然として配線系統に脆弱な要素が潜在しており、配線系統の堅牢性の向上を図る必要がある。

本発明は上記点に鑑みて、組電池の電圧状態の監視する電池監視装置において、配線系統の堅牢性の向上を図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た組電池（１）に連結手段（２０）を介して接続され、組電池の電圧状態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または隣接するＮ（＝正の整数）個の電池セルを検出セルとして、検出セル毎の電圧を検出する主検出手段（２１）と、隣接する２以上の検出セルを検出ブロックとして、検出ブロック毎の電圧を検出する副検出手段（２２）と、検出セル毎に設けられ、連結手段を介して検出セルの両端の電極端子を主検出手段に接続する一対の主検出線（Ｌｍ）と、検出ブロック毎に設けられ、連結手段を介して検出ブロックの両端の電極端子を副検出手段に接続する一対の副検出線（Ｌｓ）と、主検出手段による検出セルの電圧の検出結果に基づいて主検出線の断線を検出すると共に、副検出手段による検出ブロックの電圧の検出結果に基づいて副検出線の断線を検出する異常検出手段（２３１ｂ、２３２ｂ）と、組電池と、組電池に接続された電気機器（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システムメインリレー（３）を制御するリレー制御手段（２３３ａ）と、組電池から電気機器に含まれる車両走行用の駆動力を発生させる駆動機器への給電を制御する駆動制御手段（２３３ｂ）と、を備え、検出セルの電極端子および検出ブロックの電極端子のうち、同電位となる電極端子に接続される主検出線および副検出線の少なくとも一部は、電気的に独立するように別配線で構成されており、リレー制御手段は、異常検出手段にて主検出線の断線および副検出線の断線の一方だけが検出された場合、システムメインリレーを導通状態に維持するように構成されており、駆動制御手段は、異常検出手段にて主検出線の断線だけが検出された場合、副検出手段による検出ブロックの電圧の検出結果に基づいて、断線した主検出線に接続される検出セルの電圧を推定し、推定した検出セルの電圧、および主検出手段による検出セル毎の電圧の検出結果に基づいて、組電池から駆動機器への給電を制御することを特徴としている。
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実施形態に係る組電池の模式的な構成図である。 第１実施形態に係る組電池の要部を示す構成図である。 第１実施形態に係る電池監視装置の配線系統を説明するための説明図である。 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１実施形態に係る電池監視装置の配線系統の変形例を説明するための説明図である。 第２実施形態に係る電池監視装置の配線系統を説明するための説明図である。 第３実施形態に係る電池監視装置の配線系統を説明するための説明図である。

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、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。なお、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。

より具体的には、本実施形態の組電池１は、図２、図３に示すように、バスバー１０ｃを介して直列に接続された複数（例えば、３つ）の電池スタックＣＳに分割されている。なお、電池スタックＣＳを構成する電池セル１０の数は、電池ブロックＣＢを構成する電池セル１０の数に関係せず、車両への搭載性やメンテナンス性を考慮して決定される。

また、各電池セル１０は、電極端子（正極端子１０ａおよび負極端子１０ｂ）がバスバー１０ｃを介して隣接する電池セル１０の電極端子に接続されている。そして、各電池セル１０の各端子１０ａ、１０ｂそれぞれには、電圧を検出するための電圧検出線が接続されている。

また、複数本毎に電圧検出線を束ねた各ワイヤハーネスＷＨが、組電池１と電池監視装置２とを連結する連結手段２０を構成する複数のコネクタＣＮに接続されている。なお、各ワイヤハーネスＷＨは、不用意に動かないように拘束具１０ｄにより拘束されている。

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（主検出手段）２１、副検出回路（副検出手段）２２、および制御装置２３を備えている。

主検出回路２１は、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を検出セルとして、検出セル毎の電圧を検出する回路であり、複数の主検出線Ｌｍを介して、各検出セルの両端の電極端子に接続されている。

具体的には、本実施形態の主検出回路２１は、１個の電池セル１０を検出セルとして、電池セル１０毎の電圧（セル電圧）を検出するように構成されており、複数の主検出線Ｌｍを介して、各電池セル１０の電極端子に接続されている。なお、主検出回路２１と組電池１との間の配線系統の詳細については後述する。

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、後述する制御装置２３からの制御信号に応じて、対応する電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎの検出セルの電圧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を介して制御装置２３に接続されている。なお、絶縁部２５は、組電池１側（高電圧系）と制御装置２３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、制御装置２３に接続された監視ＩＣ２１１を介して制御装置２３へ入力され、主マイコン２３１が出力する制御信号は、制御装置２３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。

本実施形態の各監視ＩＣ２１１は、対応する電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎの検出セル毎に電圧を検出するセル電圧検出部２１１ａ等で構成されている。具体的には、セル電圧検出部２１１ａは、検出セルの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、各検出セルのうち、いずれか１つ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検出セル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。

ここで、各監視ＩＣ２１１のうち、制御装置２３に接続された監視ＩＣ２１１には、各監視ＩＣ２１１による各検出セルの電圧の検出結果を制御装置２３へ送信する主電圧送信部２１１ｂが内蔵されている。なお、本実施形態の主電圧送信部２１１ｂは、全ての検出セルを通信ブロックとして、各検出セルの電圧の検出結果を主マイコン２３１へ送信する。

副検出回路２２は、隣接する２以上の検出セルを検出ブロックとして、検出ブロック毎の電圧を検出する回路であり、複数の副検出線Ｌｓを介して、各検出ブロックの両端の電極端子に接続されている。具体的には、副検出回路２２は、電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎを検出ブロックとして、電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎ単位で電圧（ブロック電圧）を検出するように構成されており、複数の副検出線Ｌｓを介して、各電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎの両端の電極端子に接続されている。なお、副検出回路２２と組電池１との間の配線系統の詳細については後述する。

本実施形態の副検出回路２２は、検出ブロックの両端電圧を蓄えるキャパシタ２２２、キャパシタ２２２に蓄えられた検出ブロックの両端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、検出ブロックの両端電圧をキャパシタ２２２に入力（印加）する回路であり、各主検出線Ｌｍ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に蓄えられた検出ブロックの両端電圧を検出部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を介して電池ブロックＣＢ１の電圧を検出可能に構成されている。なお、本実施形態の副検出回路２２は、複数の電池ブロックＣＢ１の電圧を一括して検出することも可能である。例えば、入力側スイッチング素子Ｓ１、Ｓｎ＋１、および出力側スイッチング素子Ｓａ、Ｓｂを制御することで、副検出回路２２にて各電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎの電圧（組電池１全体の電圧）を一括して検出できる。

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、検出ブロック単位で電圧を検出する構成であることから、検出セル単位で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。

続いて、各検出回路２１、２２と組電池１との間の配線系統（主電圧検出経路、副電圧検出経路、および連結手段２０）の詳細について、図４を用いて説明する。

図４に示すように、各検出セルの電極端子および各検出ブロックのうち、同電位となる電極端子（以降、同電位端子ともいう。）に接続される各検出線Ｌｍ、Ｌｓは、電気的に独立するように別配線で構成されている。なお、同電位端子に接続される各検出線Ｌｍ、Ｌｓは、ワイヤハーネスＷＨに作用する外乱ストレスの影響を抑制するために、ワイヤハーネスＷＨの中心側に位置するように束ねることが望ましい。

また、同電位端子に接続される主検出線Ｌｍ、および副検出線Ｌｓは、それぞれ異なるコネクタＣＮｍ、ＣＮｓを介して主検出回路２１および副検出回路２２に接続されている。

具体的には、本実施形態の各主検出線Ｌｍは、電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎ毎に設けられた複数のコネクタ（主コネクタ）ＣＮｍを介して主検出回路２１に接続されている。一方、副検出線Ｌｓは、主コネクタＣＮｍと異なるコネクタ（副コネクタ）ＣＮｓを介して副検出回路２２に接続されている。つまり、本実施形態の連結手段２０は、主検出線Ｌｍを主検出回路２１へ接続するための専用の主コネクタＣＮｍ、および副検出線Ｌｓを副検出回路２２へ接続するための専用の副コネクタＣＮｓにて構成されている。

ここで、各コネクタＣＮは、ワイヤハーネスＷＨに外乱ストレスが作用すると、各コネクタＣＮの中央部分よりも両端部分に接触不良が生じ易い傾向がある。このため、各主検出線Ｌｍのうち、同電位端子に接続される主検出線Ｌｍについては、主コネクタＣＮｍの中央部分に接続することが望ましい。

なお、図４では、同電位端子に接続される各検出線Ｌｍ、Ｌｓそれぞれを、電気的に独立するように別配線で構成を図示しているが、これに限定されない。例えば、同電位端子に接続される各検出線Ｌｍ、Ｌｓにおける組電池１と連結手段２０との間の配線について共通の配線で構成し、各検出回路２１、２２と連結手段２０との間の配線について別配線で構成するようにしてもよい。

図１に戻り、電池監視装置２の制御装置２３について説明する。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（主監視手段）２３１、副マイコン（副監視手段）２３２、上位ＥＣＵ２３３を備えている。

各マイコン２３１、２３２、および上位ＥＣＵ２３３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、および上位ＥＣＵ２３３は、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、および上位ＥＣＵ２３３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における検出セルの電圧（各電池セル１０のセル電圧）の検出結果に基づいて組電池１の各種異常を検出するように構成されている。

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にて検出した各検出セルの電圧値を取得する。

また、主マイコン２３１は、主検出回路２１から取得した検出セルの電圧の検出結果に基づいて、組電池１の電圧異常や配線系統の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。

なお、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、組電池１や配線系統の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、さらに、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。

続いて、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における検出ブロックの電圧（各電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎのブロック電圧）の検出結果に基づいて組電池１の各種異常を検出するように構成されている。

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にて検出した検出ブロックの電圧値を取得する。

また、副マイコン２３２は、副検出回路２２から取得した検出ブロックの電圧の検出結果に基づいて、組電池１の電圧異常や配線系統の異常等を検出する処理を実行する。ただし、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。

なお、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、本実施形態の副マイコン２３２は、各電池セル１０それぞれのセル電圧等の詳細なデータを取得する主マイコン２３１に比べて、取得するデータ量が少ない。また、本実施形態の副マイコン２３２は、主マイコン２３１にて実行する組電池１の状態制御を行わないことから、主マイコン２３１に比べて制御する処理が少ない。このため、本実施形態では、副マイコン２３２を主マイコン２３１よりも処理能力やメモリ容量の低いマイコンで構成している。

上位ＥＣＵは、車両全体を制御する上位制御手段であり、ＣＡＮを介して各マイコン２３１、２３２から組電池１の電圧状態や配線系統の異常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ＥＣＵ２３３におけるシステムメインリレー３を制御する構成がリレー制御手段２３３ａ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２３３ｂ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。まず、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説明する。なお、各マイコン２３１、２３２による組電池１の異常検出処理は、上位ＥＣＵ２３３からの指令等に基づいて開始される。

主マイコン２３１が実行する異常検出処理では、まず、各監視ＩＣ２１１に対して検出セル毎の電圧の検出を指示する制御信号を出力する。これにより、各監視ＩＣ２１１のセル電圧検出部２１１ａが、対応する電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎを構成する検出セルそれぞれの電圧を検出する。

続いて、各監視ＩＣ２１１から各検出セルの電圧の検出結果を取得し、取得した各検出セルの電圧の検出結果に基づいて、組電池１の異常の有無を判定する。この判定処理では、各監視ＩＣ２１１から取得した各検出セルの電圧が、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、検出セル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、各検出セルが要求される出力性能を発揮し得る範囲であって、検出セルにおける耐電圧の範囲内に設定されている。

また、組電池１に異常有りと判定された際に、各検出セルの電圧の検出結果に、著しく低い電圧となる検出セルが存在していた場合には、当該検出セルの両端の電極端子に接続された主検出線Ｌｍが断線していると判定する。

前述の判定処理の結果、組電池１に異常有りと判定された場合には、組電池１の異常の有無を示す異常フラグをオン（断線時には、断線の有無を示す断線フラグをオン）に設定する。なお、異常フラグおよび断線フラグは、上位ＥＣＵ２３３が参照するフラグであり、初期設定では、正常な状態を示す「オフ」に設定されている。

一方、前述の判定処理にて組電池１が正常と判定された場合、または、異常フラグや断線フラグをオンに設定した後、組電池１の状態制御処理を実行する。この状態制御処理では、組電池１から各種電気機器への給電（放電）や外部から組電池１への給電（充電）といった充放電の切替制御等を実行する。その後、車両システムの停止条件（イグニッションのオフ）が成立したか否かを判定し、システム停止と判定された場合に、異常検出処理を終了する。

次に、副マイコン２３２が実行する異常検出処理では、まず、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の検出結果である各検出ブロックの電圧（電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎのブロック電圧）を取得する。

続いて、副検出回路２２から取得した各検出ブロックの電圧の検出結果に基づいて、組電池１の異常の有無を判定する。この判定処理では、副検出回路２２から取得した各検出ブロックの電圧が、予め定められた副許容電圧範囲内であるか否かを判定し、副許容電圧範囲外となる場合に組電池１に異常有りと判定する。なお、副許容電圧範囲は、各検出ブロックが要求される出力性能を発揮し得る範囲であって、検出ブロックにおける耐電圧の範囲内に設定されている。

また、組電池１に異常有りと判定された際に、各検出ブロックの電圧の検出結果に、著しく低い電圧となる検出ブロックが存在していた場合には、当該検出ブロックの両端の電極端子に接続された副検出線Ｌｓが断線していると判定する。

前述の判定処理の結果、組電池１に異常有りと判定された場合には、組電池１の異常の有無を示す異常フラグをオン（断線時には、断線の有無を示す断線フラグをオン）に設定する。なお、異常フラグおよび断線フラグは、主マイコン２３１側の異常フラグおよび断線フラグと同様であることから、説明を省略する。

一方、前述の判定処理にて組電池１が正常と判定された場合、または、異常フラグや断線フラグをオンに設定した後、車両システムの停止条件（イグニッションのオフ）が成立したか否かを判定し、システム停止と判定された場合に、異常検出処理を終了する。

次に、本実施形態の上位ＥＣＵ２３３が実行する駆動制御処理について、図５を用いて説明する。なお、図５に制御ルーチンは、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、各マイコン２３１、２３２の異常検出処理の処理結果を参照し（Ｓ１０）、参照した処理結果に基づいて、主検出線Ｌｍおよび副検出線Ｌｓの双方が断線しているか否かを判定する（Ｓ２０）。具体的には、各マイコン２３１、２３２の双方にて断線フラグがオンに設定されているか否かを判定する。

この結果、各検出線Ｌｍ、Ｌｓの双方が断線していると判定された場合には、各マイコン２３１、２３２にて組電池１の電圧状態を監視することができないことから、システムメインリレー３を遮断状態に切り替えて、組電池１から電気機器４への給電を停止する（走行停止）（Ｓ３０）。

一方、各検出線Ｌｍ、Ｌｓの双方が断線していないと判定された場合には、主検出線Ｌｍが断線しているか否かを判定する（Ｓ４０）。具体的には、主マイコン２３１にて断線フラグがオンに設定されているか否かを判定する。

この結果、主検出線Ｌｍが断線していると判定された場合、主マイコン２３１にて監視できない検出セルを含む検出ブロックの電圧状態を副マイコン２３２にて監視することが可能であることから、システムメインリレー３を導通状態に維持する（Ｓ５０）。

そして、副検出回路２２による検出ブロックの電圧の検出結果に基づいて、断線した主検出線Ｌｍに接続される検出セルの電圧を推定し、推定した検出セルの電圧、および主検出回路２１による検出セル毎の電圧の電圧範囲内で、組電池１から駆動機器への給電を制御する。この際、検出セルの電圧の推定誤差等を加味して、組電池１から駆動機器への給電を制限する（制限走行）。なお、断線した主検出線Ｌｍに接続される検出セルの電圧については、例えば、断線した主検出線Ｌｍに接続される検出セルを含む検出ブロックの電圧から、当該検出ブロックにて断線していない主検出線Ｌｍに接続される検出セルの電圧を減ずることにより推定可能である。

続いて、主検出線Ｌｍが断線していないと判定された場合には、副検出線Ｌｓが断線しているか否かを判定する（Ｓ６０）。具体的には、副マイコン２３２にて断線フラグがオンに設定されているか否かを判定する。

この結果、副検出線Ｌｓが断線していると判定された場合、主マイコン２３１にて各検出セルの電圧状態を監視することが可能であることから、システムメインリレー３を導通状態に維持する（Ｓ７０）。

そして、主検出回路２１による検出セルの電圧の検出結果に基づいて、組電池１から駆動機器への給電を制御し（通常走行）、警告灯を点灯する等して副検出線Ｌｓが断線している旨をユーザに通知する。

一方、副検出線Ｌｓが断線していないと判定された場合、各マイコン２３１、２３２の双方にて組電池１の電圧状態を監視することが可能であることから、システムメインリレー３を導通状態に維持する（Ｓ８０）。そして、主検出回路２１による検出セル毎の電圧の検出結果に基づいて、組電池１から駆動機器への給電を制御する（通常走行）。

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、主検出回路２１に接続された各主検出線Ｌｍおよび副検出回路２２に接続された副検出線Ｌｓが電気的に独立するように別配線で構成されている。

これによれば、主検出線Ｌｍおよび副検出線Ｌｓの一方の検出線に異常が生じたとしても、他方の検出線を介して組電池１の電圧状態を検出することが可能となる。従って、電池監視装置２における配線系統の堅牢性を向上させることができ、電池監視装置２の信頼性を高めることができる。

ここで、各コネクタＣＮの一部に、嵌合不足、接点の接触圧低下、経年変化による接合不良等の接触不良が生ずると、複数本の検出線に影響が生じてしまうといった問題がある。

これに対して、本実施形態の電池監視装置２では、同電位端子に接続される主検出線Ｌｍ、および副検出線Ｌｓを、それぞれ異なるコネクタＣＮｍ、ＣＮｓを介して主検出回路２１および副検出回路２２に接続する構成としている。

具体的には、本実施形態では、各コネクタＣＮを、主検出線Ｌｍを主検出回路２１に接続するための主コネクタＣＮｍと、副検出線Ｌｓを副検出回路２２に接続するための副コネクタＣＮｓとに分ける構成としている。

これによれば、各コネクタの一部に接触不良等の異常が生じたとしても、主検出回路２１および副検出回路２２のいずれかにより組電池１の電圧を検出することができる。従って、電池監視装置２における配線系統の堅牢性をより効果的に向上させることができる。

さらに、本実施形態の電池監視装置２では、各検出線Ｌｍ、Ｌｓの一方が断線した場合であっても、システムメインリレー３を導通状態に維持する構成としている。これによれば、組電池１の耐障害性を高めることができる。すなわち、各検出線Ｌｍ、Ｌｓの一方が断線したとしても、組電池１から車両走行用の駆動機器への給電を継続可能となり、各検出線Ｌｍ、Ｌｓの断線による車両走行への影響を緩和することができる。

また、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の異常を検出する手段を主マイコン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における電圧の監視数が、主検出回路２１における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している。これによれば、副マイコン２３２を主マイコン２３１よりも処理性能やメモリ容量等の低いマイコンで構成することができ、副マイコン２３２を主マイコン２３１よりも簡素な構成で実現することが可能となる。

また、本実施形態では、副検出回路２２を主検出回路２１よりも組電池１の電池電圧の検出性能が低い電圧検出回路で構成している。これによれば、副検出回路２２を主検出回路２１に比べて簡素な構成で実現することが可能となる。

なお、本実施形態では、各コネクタＣＮを、主コネクタＣＮｍと副コネクタＣＮｓとに分ける例について説明したが、これに限定されない。例えば、図６に示すように、各コネクタＣＮを、主コネクタＣＮｍと副コネクタＣＮｓとに分けず、単に、同電位端子に接続される各検出線Ｌｍ、Ｌｓを異なるコネクタＣＮに接続する構成としてもよい。

（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、各検出回路２１、２２と組電池１との間の配線系統等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。

本実施形態では、図７に示すように、２つ以上の監視ＩＣ２１１が、絶縁部２５を介して主マイコン２３１に接続されている。そして、主マイコン２３１に接続された各監視ＩＣ２１１それぞれには、デイジチェーン方式で接続された他の監視ＩＣ２１１による電圧の検出結果を纏めて、主マイコン２３１へ送信する主電圧送信部２１１ｂが内蔵されている。

ここで、本実施形態の主電圧送信部２１１ｂは、主マイコン２３１に接続された監視ＩＣ２１１、および当該監視ＩＣに接続された他の監視ＩＣ２１１に対応する各電池ブロックＣＢを通信ブロックとして、通信ブロックを構成する各検出セルの電圧の検出結果を主マイコン２３１へ送信する。

また、本実施形態では、同電位端子に接続される各検出線Ｌｍ、Ｌｓの一部を別配線で構成している。具体的には、同電位端子に接続される各検出線Ｌｍ、Ｌｓのうち、各通信ブロックにおける最も高電位となる電極端子、および最も低電位となる電極端子に接続される主検出線Ｌｍおよび副検出線Ｌｓを別配線で構成している。なお、本実施形態では、同電位端子に接続される各検出線Ｌｍ、Ｌｓのうち、通信ブロックの両端以外の電極端子に接続される各検出線Ｌｍ、Ｌｓが共通配線で構成されている。

その他の構成および作動については第１実施形態と同様である。本実施形態の電池監視装置２によれば、各通信ブロックの両端の電極端子に接続される主検出線Ｌｍおよび副検出線Ｌｓが冗長となる。このため、各通信ブロックの両端の電極端子に接続された各検出線Ｌｍ、Ｌｓの一方に異常が生じたとしても、少なくとも通信ブロック毎の総電圧について検出することが可能となる。

（第３実施形態）
次に、第３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、各検出回路２１、２２と組電池１との間の配線系統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。

本実施形態では、図８に示すように、同電位端子に接続される各検出線Ｌｍ、Ｌｓのうち、組電池１における最も高電位となる電極端子、および最も低電位となる電極端子に接続される主検出線Ｌｍおよび副検出線Ｌｓを別配線で構成している。なお、本実施形態では、同電位端子に接続される各検出線Ｌｍ、Ｌｓのうち、組電池１の両端以外の電極端子に接続される各検出線Ｌｍ、Ｌｓが共通配線で構成されている。

その他の構成および作動については第１実施形態と同様である。本実施形態の電池監視装置２によれば、組電池１の両端の電極端子に接続される主検出線Ｌｍおよび副検出線Ｌｓが冗長となる。このため、組電池１の両端の電極端子に接続された各検出線Ｌｍ、Ｌｓの一方に異常が生じたとしても、少なくとも組電池１の総電圧（全セル電圧）について検出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、１個の電池セル１０を検出セルとする例について説明したが、２個以上の電池セル１０を検出セルとしてもよい。また、検出ブロックは、隣接する２以上の検出セルの直列接続体であればよく、電池ブロックＣＢ１〜ＣＢｎに限定されない。

（２）上述の各実施形態では、各監視ＩＣ２１１と主マイコン２３１との間の信号伝達をデイジチェーン方式により行う例について説明したが、これに限定されない。例えば、各監視ＩＣ２１１それぞれを主マイコン２３１に接続する方式により、各監視ＩＣ２１１と主マイコン２３１との間の信号伝達を行うようにしてもよい。

（３）上述の各実施形態では、制御装置２３を主マイコン２３１、副マイコン２３２、上位ＥＣＵ２３３で構成する例について説明したが、これに限定されず、単一のマイコンにより制御装置２３を構成してもよい。

（４）上述の各実施形態では、主検出回路２１のセル電圧検出部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。

（５）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。

（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、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。

（７）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。

（８）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。

（９）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。

（１０）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。

（１１）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。

（１２）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。

（１３）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
２０ 連結手段
２１ 主検出回路（主検出手段）
２２ 副検出回路（副検出手段）
Ｌｍ 主検出線
Ｌｓ 副検出線

Claims (7)

1. 複数個の電池セル（１０）を直列に接続して構成された組電池（１）に連結手段（２０）を介して接続され、前記組電池の電圧状態を監視する電池監視装置であって、
   １または隣接するＮ（＝正の整数）個の電池セルを検出セルとして、前記検出セル毎の電圧を検出する主検出手段（２１）と、
   隣接する２以上の前記検出セルを検出ブロックとして、前記検出ブロック毎の電圧を検出する副検出手段（２２）と、
   前記検出セル毎に設けられ、前記連結手段を介して前記検出セルの両端の電極端子を前記主検出手段に接続する一対の主検出線（Ｌｍ）と、
   前記検出ブロック毎に設けられ、前記連結手段を介して前記検出ブロックの両端の電極端子を前記副検出手段に接続する一対の副検出線（Ｌｓ）と、
   前記主検出手段による前記検出セルの電圧の検出結果に基づいて前記主検出線の断線を検出すると共に、前記副検出手段による前記検出ブロックの電圧の検出結果に基づいて前記副検出線の断線を検出する異常検出手段（２３１ｂ、２３２ｂ）と、
   前記組電池と、前記組電池に接続された電気機器（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システムメインリレー（３）を制御するリレー制御手段（２３３ａ）と、
   前記組電池から前記電気機器に含まれる車両走行用の駆動力を発生させる駆動機器への給電を制御する駆動制御手段（２３３ｂ）と、を備え、
   前記検出セルの電極端子および前記検出ブロックの電極端子のうち、同電位となる電極端子に接続される前記主検出線および前記副検出線の少なくとも一部は、電気的に独立するように別配線で構成されており、
   前記リレー制御手段は、前記異常検出手段にて前記主検出線の断線および前記副検出線の断線の一方だけが検出された場合、前記システムメインリレーを前記導通状態に維持するように構成されており、
   前記駆動制御手段は、前記異常検出手段にて前記主検出線の断線だけが検出された場合、前記副検出手段による前記検出ブロックの電圧の検出結果に基づいて、断線した前記主検出線に接続される前記検出セルの電圧を推定し、推定した前記検出セルの電圧、および前記主検出手段による前記検出セル毎の電圧の検出結果に基づいて、前記組電池から前記駆動機器への給電を制御することを特徴とする電池監視装置。
2. 前記リレー制御手段は、前記異常検出手段にて前記主検出線の断線および前記副検出線の断線の双方が検出された場合、前記システムメインリレーを前記遮断状態に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電池監視装置。
3. 前記駆動制御手段は、前記異常検出手段にて前記副検出線の断線だけが検出された場合、前記副検出線の断線をユーザに対して警告し、前記主検出手段による前記検出セル毎の電圧の検出結果に基づいて、前記組電池から前記駆動機器への給電を制御す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. 前記副検出手段は、前記複数の電池セルの総電圧を検出可能に構成され、
   少なくとも前記組電池における最も高電位となる電極端子、および最も低電位となる電極端子に接続される前記主検出線および前記副検出線は、電気的に独立するように別配線で構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電池監視装置。
5. 前記主検出手段による前記検出セル毎の電圧の検出結果に基づいて、前記検出セル毎の電圧状態を監視する主監視手段（２３１）を備え、
   前記主検出手段は、１つ以上の前記検出セルを通信ブロックとして、前記通信ブロックを構成する前記検出セルの電圧の検出結果を前記主監視手段へ送信する主電圧送信部（２１１ｂ）を有し、
   前記副検出手段は、前記通信ブロック毎の電圧を検出可能に構成され、
   前記通信ブロックにおける最も高電位となる電極端子、および最も低電位となる電極端子に接続される前記主検出線および前記副検出線は、電気的に独立するように別配線で構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電池監視装置。
6. 前記主検出手段による前記検出セル毎の電圧の検出結果に基づいて、前記検出セル毎の電圧状態を監視する主監視手段（２３１）を備え、
   前記主検出手段は、前記検出ブロックに対応して設けられ、前記検出ブロックを構成する前記検出セルそれぞれの電圧を検出する複数のセル電圧検出部（２１１ａ）を有し、
   前記検出ブロックにおける最も高電位となる電極端子、および最も低電位となる電極端子に接続される前記主検出線および前記副検出線は、電気的に独立するように別配線で構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電池監視装置。
7. 前記副検出手段は、前記検出ブロックの両端電圧を蓄えるキャパシタ（２２２）、前記キャパシタに蓄えられた前記検出ブロックの両端電圧を検出する検出部（２２４）を含んで構成され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ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の電池監視装置。

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