JP6853797B2 - 電池監視装置および継電器状態の診断方法 - Google Patents

Description

本発明は、電池監視装置および継電器状態の診断方法に関する。

従来、充放電可能な二次電池を備え、自動車等に搭載された機器に電力を供給する電池システムが知られている。こうした電池システムでは一般に、二次電池と機器との間の導通状態を切り替えるために、二次電池の正極端子側と負極端子側にそれぞれリレー（コンタクタや継電器等とも呼ばれる）が設けられている。

特許文献１には、車両の走行用バッテリの正極端子側と負極端子側にそれぞれ設けられたリレーの溶着を検出する電源装置が開示されている。この電源装置では、正極側リレーおよび負極側リレーが全て開状態である時点において、正極側リレーの高電位出力端子側と負極側リレーの二次電池の負極端子側との間の電圧と、負極側リレーの低電位出力端子側と正極側リレーの二次電池の正極端子側との間の電圧とを測定し、それらの測定結果から、正極側リレーおよび負極側リレーが溶着しているか否かをそれぞれ判定している。

特開２００８−９２６５６号公報

ところで、特許文献１に開示された電源装置では、簡易の電圧検出回路に接続されているスイッチにより、測定回路の接続点を切り替えることで、二次電池側の正極あるいは負極のどちらか一方と、二次電池に接続された正極側のリレーの出力あるいは負極側のリレーの出力のどちらか一方との電圧を測定する構成が記載されている。しかし、正極側と負極側の両リレーを同時に接続した状態いわゆる電源が負荷に接続された状態において負荷電流が流れた場合、リレー接点の接触抵抗によって生じる電圧降下により、測定電圧が変動することが想定され、特許文献１に記載の構成ではリレー状態を精度良く診断することができない。

本発明の一態様によれば、電池監視装置は、二次電池の正極端子と負荷装置との間に接続される第１の継電器の接触抵抗Ｒ12_contを演算する演算部と、前記第１の継電器の前記二次電池側の接点と前記二次電池の負極端子との間の第１の電圧に所定の変換係数１／α１を乗じた電圧Ｖ1_adを、第１のインターフェース回路を介して測定する第１電圧測定部と、前記第１の継電器の前記負荷装置側の接点と前記二次電池の負極端子との間の第２の電圧に所定の変換係数１／α２を乗じた電圧Ｖ2_adを、第２のインターフェース回路を介して測定する第２電圧測定部と、前記二次電池を流れる電流Ｉ_packを測定する電流測定部と、前記演算部で演算された前記接触抵抗Ｒ12_contに基づいて、前記第１の継電器の状態を診断する診断部と、を備え、前記演算部は、前記第１電圧測定部、前記第２電圧測定部および前記電流測定部によりそれぞれ測定された電圧および電流に基づく下記の式により、前記第１の継電器の接触抵抗Ｒ12_contを演算し、
Ｒ12_cont＝(α１×Ｖ1_ad−α２×Ｖ2_ad)／Ｉ_pack
前記診断部は、前記負荷装置の非通電時には前記演算部で演算された前記第１の継電器の接触抵抗Ｒ12_contが第１の閾値よりも小さい場合に前記第１の継電器の溶着異常と診断し、前記負荷装置の通電時には前記演算部で演算された前記第１の継電器の接触抵抗Ｒ12_contが第２の閾値よりも小さい場合に前記第１の継電器の溶着異常と診断し、前記第２の閾値は前記第１の閾値よりも大きな値に設定されている。
本発明の他の一態様によれば、二次電池の正極端子と負荷装置との間に接続される継電器の状態を診断する継電器状態の診断方法であって、前記継電器の前記二次電池側の接点と前記二次電池の負極端子との間の第１の電圧に所定の変換係数１／α１を乗じた電圧Ｖ1_adを、第１のインターフェース回路を介して測定し、前記継電器の前記負荷装置側の接点と前記二次電池の負極端子との間の第２の電圧に所定の変換係数１／α２を乗じた電圧Ｖ2_adを、第２のインターフェース回路を介して測定し、前記二次電池を流れる電流Ｉ_packを測定し、前記測定した電圧および電流に基づく下記の式により、前記継電器の接触抵抗Ｒ12_contを演算し、
Ｒ12_cont＝(α１×Ｖ1_ad−α２×Ｖ2_ad)／Ｉ_pack
前記負荷装置の非通電時には前記演算した前記継電器の接触抵抗Ｒ12_contが第１の閾値よりも小さい場合に前記継電器の溶着異常と診断し、前記負荷装置の通電時には前記演算した前記継電器の接触抵抗Ｒ12_contが第２の閾値よりも小さい場合に前記継電器の溶着異常と診断し、前記第２の閾値は前記第１の閾値よりも大きな値に設定されている。

本発明によれば、通電状態によらず継電器の接触抵抗を精度良く演算することができ、継電器の状態を正確に把握することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る電池監視装置を含む電池システムの構成を示す図である。 図２は、第２の電圧測定系を示す図である。 図３は、第３の電圧測定系を示す図である。 図４は、状態診断の一例を示す図である。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る電池監視装置を含む電池システムの構成を示す図である。図１に示す電池システムにおいて、電池監視装置２３は、二次電池である組電池１１と接続されており、組電池１１を構成する各電池セル１０の電圧を測定して組電池１１を監視する。また、電池監視装置２３は、組電池１１とインバータ１８の間に設けられている正極側メインリレー１２および負極側メインリレー１５の状態をそれぞれ監視する。

組電池１１は、正極側メインリレー１２、プリチャージリレー１３および負極側メインリレー１５を介して負荷装置であるインバータ１８と接続されている。正極側メインリレー１２は、組電池１１の正極端子側とインバータ１８側にそれぞれ接点が設けられており、これらの接点の間を導通または遮断する。負極側メインリレー１５は、組電池１１の負極端子側とインバータ１８側にそれぞれ接点が設けられており、これらの接点の間を導通または遮断する。正極側メインリレー１２には、プリチャージリレー１３とプリチャージ抵抗１４との直列回路が並列接続されている。プリチャージリレー１３は、正極側メインリレー１２と同様に、組電池１１の正極端子側とインバータ１８側にそれぞれ接点が設けられており、これらの接点の間を導通または遮断する。

インバータ１８は、組電池１１から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ１９に出力し、モータ１９を駆動させる。この際に、インバータ１８は組電池１１の負荷として作用する。組電池１１には、インバータ１８と並列に、直列接続されたＹコンデンサ１６Ａおよび１６ＢとＸコンデンサ１７とが接続されている。

電池監視装置２３は、電源ＩＣ１、マイコン２、通信インターフェース回路３、絶縁通信素子４Ａおよび４Ｂ、セル電圧監視ＩＣ５、リレー制御部７、電流センサインターフェース回路８、センサ接続切替スイッチ群２０、高電圧測定インターフェース回路群２２、絶縁電源２５、絶縁通信素子２６およびＬＤＯ（低ドロップアウトリニアレギュレータ）２７を有する。

電源ＩＣ１は、マイコン２が動作するための電源をマイコン２に供給する。マイコン２は、通信インターフェース回路３および絶縁通信素子４Ａ，４Ｂを介してセル電圧監視ＩＣ５との間で通信を行うことで、組電池１１の各電池セル１０の電圧測定をセル電圧監視ＩＣ５に指示し、その測定結果をセル電圧監視ＩＣ５から取得する。マイコン２は、セル電圧監視ＩＣ５から取得した各電池セル１０の電圧測定結果に基づいて、各電池セル１０間の電圧ばらつきを抑制するためのセルバランシングを必要に応じてセル電圧監視ＩＣ５に指示する。また、マイコン２は、電流センサ９で計測された組電池１１の充放電電流（すなわち、組電池１１を流れる電流）Ｉ_packを、電流センサインターフェース回路８を介して取得する。この充放電電流Ｉ_packの取得は、組電池１１の総電圧（後述する第１の電圧）の取得と同期して行うことが好ましい。

リレー制御部７は、マイコン２の指示に応じて、正極側メインリレー１２、負極側メインリレー１５およびプリチャージリレー１３の接続状態をそれぞれ切り替える。組電池１１からインバータ１８への通電を開始するときには、マイコン２はリレー制御部７に対して、負極側メインリレー１５とプリチャージリレー１３を導通した後、正極側メインリレー１２を導通してプリチャージリレー１３を開放するように指示する。これにより、最初はプリチャージ抵抗１４により突入電流が制限された状態でＸコンデンサ１７の充電が開始され、Ｘコンデンサ１７が十分に充電された後で、組電池１１からインバータ１８への電力供給が行われる。

電池監視装置２３に搭載されている電源ＩＣ１およびマイコン２は、内部回路の異常を検出するための診断回路を有している。どちらか一方の診断回路で異常を検出し、組電池１１内の少なくとも一つの電池セル１０において過充電や過放電が発生する恐れがある場合には、リレー制御部７をＯＦＦ制御とし、強制的に正極側メインリレー１２、負極側メインリレー１５、プリチャージリレー１３を開放状態とする。これにより、組電池１１を過充電や過放電から保護する。以下では、診断回路がマイコン２に設けられている場合を例として説明する。

センサ接続切替スイッチ群２０は、複数の切替スイッチ２０１、２０２および２０３を備える。切替スイッチ２０１、２０２および２０３は、正極側メインリレー１２の両接点および負極側メインリレー１５の両接点と高電圧測定インターフェース回路群２２に設けられた３つのインターフェース回路２２１、２２２および２２３との接続状態をそれぞれ切り替える。切替スイッチ２０１は、組電池１１の正極端子側に設けられた正極側メインリレー１２の接点（以下、第１の正極接点と称する）Ｐ１とインターフェース回路２２１との間に接続されている。切替スイッチ２０２は、正極側メインリレー１２のインバータ１８側に設けられた接点（以下、第２の正極接点と称する）Ｐ２とインターフェース回路２２２との間に接続されている。切替スイッチ２０３は、第１の正極接点Ｐ１とインターフェース回路２２３との間に接続されている。なお、切替スイッチ２０１、２０２、２０３の切替状態は、マイコン２によってそれぞれ制御される。

高電圧測定インターフェース回路群２２は、上述した３つのインターフェース回路２２１、２２２および２２３とＡ／Ｄコンバータ２４とにより構成されている。インターフェース回路２２１には、第１の正極接点Ｐ１と組電池１１の負極端子側に設けられた負極側メインリレー１５の接点（以下、第１の負極接点と称する）Ｎ１との間の電圧（以下、第１の電圧と称する）が切替スイッチ２０１を介して入力される。インターフェース回路２２１は、第１の電圧をＡ／Ｄコンバータ２４の入力電圧範囲内の電圧Ｖ1_adに変換し、それをＡ／Ｄコンバータ２４に出力する。

インターフェース回路２２２には、第２の正極接点Ｐ２と第１の負極接点Ｎ１との間の電圧（以下、第２の電圧と称する）が切替スイッチ２０２を介して入力される。インターフェース回路２２２は、第２の電圧をＡ／Ｄコンバータ２４の入力電圧範囲内の電圧Ｖ2_adに変換し、それをＡ／Ｄコンバータ２４に出力する。

インターフェース回路２２３には、第１の正極接点Ｐ１と負極側メインリレー１５のインバータ１８側に設けられた接点（以下、第２の負極接点と称する）Ｎ２との間の電圧（以下、第３の電圧と称する）が切替スイッチ２０３を介して入力される。インターフェース回路２２３は、第３の電圧をＡ／Ｄコンバータ２４の入力電圧範囲内の電圧Ｖ3_adに変換し、それをＡ／Ｄコンバータ２４に出力する。Ａ／Ｄコンバータ２４は、入力された電圧Ｖ1_ad，Ｖ2_adおよびＶ3_adをデジタル値にそれぞれ変換し、絶縁通信素子２６を介してマイコン２に出力する。

マイコン２は、切替スイッチ２０１、２０２および２０３を個別に制御し、インターフェース回路２２１、２２２および２２３の接続タイミングを任意に切り替えて第１〜第３の電圧の計測を行わせる。マイコン２は、測定された第１の電圧と、セル電圧監視ＩＣ５で測定された電池セル１０の個別の電圧値を合計して得られる合計電圧値（すなわち、組電池１１の総電圧）とを比較することで、第１の電圧の電圧測定系（以下、第１の電圧測定系と称する）の測定結果の整合性を診断する。

マイコン２は、第１の電圧および第２の電圧の計測により得られる電圧Ｖ1_ad，Ｖ2_adと電流センサ９によって計測される組電池１１の電流Ｉ_packとに基づいて、正極側メインリレー１２の接触抵抗Ｒ12_contを演算する。同様に、マイコン２は、第１の電圧および第３の電圧の計測により得られる電圧Ｖ1_ad，Ｖ3_adと計測された電流Ｉ_packとに基づいて、負極側メインリレー１５の接触抵抗Ｒ15_contを演算する。

絶縁電源２５は、電源ＩＣ１から供給される電源に基づいて、電源ＩＣ１から絶縁された電源をＬＤＯ２７に供給する。ＬＤＯ２７は、絶縁電源２５から供給される電源に基づいてＡ／Ｄコンバータ２４の動作電源を生成し、Ａ／Ｄコンバータ２４に供給する。

（接触抵抗算出方法の説明）
次に、正極側メインリレー１２の接触抵抗Ｒ12_contおよび負極側メインリレー１５の接触抵抗Ｒ15_contの算出方法について説明する。先ず、図２を参照して正極側メインリレー１２の接触抵抗Ｒ12_contの算出方法を説明する。図２は、第２の正極接点Ｐ２と第１の負極接点Ｎ１との間の電圧（すなわち、第２の電圧）の電圧測定系（以下では、第２の電圧測定系と呼ぶ）を示したものである。第２の電圧測定系は、切替スイッチ２０２とインターフェース回路２２２とＡ／Ｄコンバータ２４とから成る。図２において、Ｖ_packは組電池１１の電圧、Ｉ_loadは負荷装置であるインバータ１８を流れる電流、Ｉ_senseは第２の電圧測定系を流れる電流である。

第２の電圧測定系のセンサ入力電圧（第２の正極接点Ｐ２と第１の負極接点Ｎ１との間の電圧）をＶ_inとすると、Ｖ_inは次式（１）のように表される。センサ入力電圧Ｖ_inは抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とで分圧され、抵抗Ｒ２の電圧Ｖ2_adがＡ／Ｄコンバータ２４で計測される。この場合、インターフェース回路２２２の変換係数を１／α２とするとＶ_in＝α２×Ｖ2_adであるから、α２＝(Ｒ１＋Ｒ２)／Ｒ１である。
Ｖ_in＝Ｖ2_ad×(Ｒ１＋Ｒ２)／Ｒ２ …（１）

また、センサ入力電圧Ｖ_inは、第１の電圧の計測により得られる組電池１１の電圧Ｖ_packから正極側メインリレー１２の接触抵抗Ｒ12_contによる電圧降下を差し引いたものである。よって、接触抵抗Ｒ12_contは次式（２）で表される。
Ｒ12_cont＝(Ｖ_pack−Ｖ_in)／Ｉ_pack …（２）
上述したＶ_in＝α２×Ｖ2_adの関係を式（２）に用いると、接触抵抗Ｒ12_contは次式（３）のように表される。
Ｒ12_cont＝(Ｖ_pack−α２×Ｖ2_ad)／Ｉ_pack …（３）

式（３）において、Ｖ_packは組電池１１の電圧であり上述した第１の電圧に等しい。第１の電圧を電圧Ｖ1_adに変換するインターフェース回路２２１（図１参照）の変換係数を１／α１とすればＶ_pack＝α１×Ｖ1_adとなるので、式（３）は式（４）のように書き替えることができる。
Ｒ12_cont＝(α１×Ｖ1_ad−α２×Ｖ2_ad)／Ｉ_pack …（４）

すなわち、マイコン２は、計測された電圧Ｖ1_ad，Ｖ2_adおよび電流Ｉ_packを式（４）に適用することで、通電状態においても正極側メインリレー１２の接触抵抗Ｒ12_contを精度良く演算することができる。この演算は、インバータ１８に電流Ｉ_loadが流れている場合も流れていない場合にも行うことができる。Ｉ_pack＝Ｉ_load＋Ｉ_senseなので、インバータ１８に電流Ｉ_loadが流れていない場合は式（４）のＩ_packはＩ_senseに等しい。第２の電圧測定系を流れる電流Ｉ_senseは次式（５）で計算できるので、非通電時は式（４）のＩ_packとして式（５）で算出されるＩ_senseを用いることができる。このように、電流Ｉ_senseが非常に小さくて電流センサ９で精度良く検出できない場合でも、式（５）で計算される電流Ｉ_senseを用いることで接触抵抗Ｒ12_contを精度良く演算することができる。
Ｉ_sense＝Ｖ2_ad／Ｒ２ …（５）

充電状態においても同様に接触抵抗Ｒ12_contを演算することができる。この場合、センサ入力電圧Ｖ_inは、第１の電圧の計測により得られる組電池１１の電圧Ｖ_packに正極側メインリレー１２の接触抵抗Ｒ12_contによる電圧降下を加算したものだから、上述した式（２）は次式（２ｂ）で置き換えられる。
Ｒ12_cont＝−(Ｖ_pack−Ｖ_in)／Ｉ_pack …（２ｂ）
Ｖ_inおよびＩ_senseに関する式（１）および（５）は充電状態の場合もそのまま成り立つ。すなわち、充電状態においても、マイコン２は、計測された電圧Ｖ1_ad，Ｖ2_ad、電流Ｉ_packおよび式（５）で演算される電流Ｉ_senseを式（２ｂ）に適用することで、正極側メインリレー１２の接触抵抗Ｒ12_contを精度良く演算することができる。

次いで、図３を参照して負極側メインリレー１５の接触抵抗Ｒ15_contの算出方法を説明する。図３は、第１の正極接点Ｐ１と第２の負極接点Ｎ２との間の電圧（すなわち、第３の電圧）の電圧測定系（以下では、第３の電圧測定系と呼ぶ）を示したものである。第３の電圧測定系は、切替スイッチ２０３とインターフェース回路２２３とＡ／Ｄコンバータ２４とから成る。図３において、Ｖ_packは組電池１１の電圧、Ｉ_loadは負荷装置であるインバータ１８を流れる電流、Ｉ_senseは第３の電圧測定系を流れる電流である。

図３において、第１の正極接点Ｐ１と第１の負極接点Ｎ１との間の電圧はＶ_packであり、第１の正極接点Ｐ１と第２の負極接点Ｎ２との間の電圧は上述した第３の電圧である。負極側メインリレー１５の接触抵抗をＲ15_contとすると、第３の電圧は、電圧Ｖ_packよりも接触抵抗Ｒ15_contにおける電圧降下分だけ小さい。

インターフェース回路２２３において、抵抗Ｒ１を通過した電流Ｉ_senseは、抵抗Ｒ２を流れる電流Ｉ２と抵抗Ｒ３を流れる電流Ｉ３とに分岐される。電流Ｉ２は抵抗Ｒ２を通過して第１の負極接点Ｎ１に達する。一方、抵抗Ｒ３を通過した電流Ｉ３は第２の負極接点Ｎ２で電流Ｉ_loadと合流する。合流後の電流（Ｉ３＋Ｉ_load）＝（Ｉ３＋Ｉ_pack−Ｉ_sense）は負極側メインリレー１５を通過して第１の負極接点Ｎ１に達する。第１の負極接点Ｎ１では電流Ｉ２と電流（Ｉ３＋Ｉ_pack−Ｉ_sense）とが合流し、合流後の電流Ｉ_packは組電池１１を流れる。

ここで、直列接続された抵抗（Ｒ３＋Ｒ15_cont）と抵抗Ｒ２とが並列接続された合成抵抗Ｒを考えた場合、合成抵抗Ｒと抵抗Ｒ１とによって第１の正極接点Ｐ１と第１の負極接点Ｎ１との間の電圧Ｖ_packが分圧され、合成抵抗Ｒに印加される電圧Ｖ3_adがＡ／Ｄコンバータ２４で計測されると考えることができる。合成抵抗Ｒは次式（６）で与えられる。
Ｒ＝Ｒ２×(Ｒ３＋Ｒ15_cont)／(Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ15_cont) …（６）

Ａ／Ｄコンバータ２４で計測される電圧Ｖ3_adは、第１の正極接点Ｐ１と第１の負極接点Ｎ１との間の電圧Ｖ_packと抵抗Ｒ１，Ｒとを用いて次式（７）のように表される。式（７）を変形すると、合成抵抗Ｒは式（８）で表される。なお、Ｖ_packは、上述したように第１の電圧測定系により計測される電圧Ｖ1_adを用いてＶ_pack＝α１×Ｖ1_adと表される。
Ｖ3_ad＝Ｖ_pack×Ｒ／(Ｒ１＋Ｒ) …（７）
Ｒ＝Ｖ3_ad×Ｒ１／（Ｖ_pack−Ｖ3_ad） …（８）

式（８）の右辺と式（６）の右辺とは等しいので、次式（９）が成り立つ。式（９）を変形すると、接触抵抗Ｒ15_contは次式（１０）で表される。式（１０）の右辺のＦおよびＧは、式（１１）、（１２）に示すように抵抗Ｒ１〜Ｒ３、計測値Ｖ_pack、Ｖ3_adによって計算される量である。
Ｖ3_ad×Ｒ１／（Ｖ_pack−Ｖ3_ad）
＝Ｒ２×（Ｒ３＋Ｒ15_cont）／（Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ15_cont）
…（９）
Ｒ15_cont＝Ｆ／Ｇ …（１０）
ただし、
Ｆ＝Ｒ２×Ｒ３×Ｖ_pack
−Ｖ3_ad×(Ｒ１×Ｒ２＋Ｒ２×Ｒ３＋Ｒ３×Ｒ１) …（１１）
Ｇ＝(Ｒ１＋Ｒ２)×Ｖ3_ad−Ｒ２×Ｖ_pack …（１２）

すなわち、マイコン２は、計測された電圧Ｖ_pack（すなわち電圧Ｖ1_ad），Ｖ3_adと予め設定された抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とを式（１０）に適用することで、通電状態においても負極側メインリレー１５の接触抵抗Ｒ15_contを精度良く演算することができる。この演算は、インバータ１８に電流Ｉ_loadが流れている場合も流れていない場合にも行うことができる。なお、上述した説明では組電池１１が放電状態の場合について説明したが、説明は省略するが、充電状態の場合についても同様に接触抵抗Ｒ15_contを算出することができる。

上述したように、接触抵抗Ｒ12_contの演算には計測される電圧Ｖ1_ad，Ｖ2_ad、電流Ｉ_packおよび演算値である電流Ｉ_senseが用いられ、接触抵抗Ｒ15_contの演算には計測される電圧Ｖ1_ad，Ｖ3_adが用いられる。この場合、例えば、電圧Ｖ1_ad，Ｖ2_adおよび電流Ｉ_packの計測タイミングが大きくずれている場合には、計測時の状態が異なってしまって接触抵抗Ｒ12_contの演算値が実際の値と大きく乖離してしまうおそれがある。そのため、電圧Ｖ1_ad，Ｖ2_adおよび電流Ｉ_packは同期して計測される必要がある。接触抵抗Ｒ15_contを演算する場合も、電圧Ｖ1_ad，Ｖ3_adを同期して計測する必要がある。組電池１１の充放電制御においては、１msec程度の同時性、すなわち、１msec程度の間に全ての計測が完了する程度の同時性が要求される。なお、これらの計測の更新周期は１０msec〜１００msec程度である。

上述したように、本実施の形態では、例えば、組電池１１の正極端子と負荷装置であるインバータ１８との間に接続される第１の継電器としての正極側メインリレー１２に関して、正極側メインリレー１２の組電池側接点（第１の正極接点Ｐ１）と組電池１１の負極側端子（第１の負極接点Ｎ１）との間の第１の電圧と、正極側メインリレー１２の負荷側接点（第２の正極接点Ｐ２）と組電池１１の負極側端子との間の第２の電圧とに基づいて、正極側メインリレー１２の接触抵抗Ｒ12_contを演算にて求めるようにした。そのため、通電状態においても接触抵抗Ｒ12_contを精度良く求めることができ、算出された接触抵抗Ｒ12_contに基づいて正極側メインリレー１２の状態、例えば、リレー接点が溶着しているか否かを正確に把握することができる。

さらに、正極側メインリレー１２に加えて、組電池１１とインバータ１８との間に、組電池１１の他方の端子（負極側端子）とインバータ１８との間に接続される第２の継電器としての負極側メインリレー１５が設けられ、負極側メインリレー１５の負荷側接点と組電池１１の一方の端子（正極側端子）との間の第３の電圧を測定する第３の電圧測定系をさらに備え、マイコン２は、第１の電圧および第３の電圧に基づいて負極側メインリレー１５の接触抵抗Ｒ15_contを演算する。そのため、通電状態においても接触抵抗Ｒ15_contを精度良く求めることができ、算出された接触抵抗Ｒ15_contに基づいて負極側メインリレー１５の状態、例えば、リレー接点が溶着しているか否かを正確に把握することができる。

（リレー状態の診断について）
上述したように、マイコン２は正極側メインリレー１２の接触抵抗Ｒ12_contおよび負極側メインリレー１５の接触抵抗Ｒ15_contを算出することができるので、その算出結果を用いて、正極側メインリレー１２および負極側メインリレー１５の状態を診断することができる。正極側メインリレー１２および負極側メインリレー１５の診断は個別に行われ、ここでは正極側メインリレー１２を例に説明する。

正極側メインリレー１２の接触抵抗Ｒ12_contは、正常状態であれば小さな値であって１Ω程度である。また、リレー接点が溶着した場合にも接触抵抗Ｒ12_contは非常に小さくなる。一方、リレー接点の接触部に酸化被膜や介在物などが存在すると接触抵抗Ｒ12_contは増加する。なお、接触抵抗Ｒ12_contは接点の温度にも依存し、温度が高くなると接触抵抗Ｒ12_contも増加する。すなわち、通電状態ではジュール熱により非通電時に比べて温度が高くなるので、その分、接触抵抗Ｒ12_contも増加する。

図４は状態診断の一例を示す図であり、図１のマイコン２からリレー制御部７に対して正極側メインリレー１２を閉動作させる閉指令が出力されている場合を示したものである。リレー状態としては、正常状態、リレー接点が溶着した状態、接触抵抗Ｒ12_contが異常に高い場合（高接触抵抗異常）の三種類について考えた。Ｒth11，Ｒth12は溶着か正常かを判定する閾値であり、Ｒth21，Ｒth22は正常か高接触抵抗異常かを判定する閾値である。上述したように通電時は温度上昇により接触抵抗値も上昇するので、非通電時の閾値Ｒth11，Ｒth21に対して通電時の閾値Ｒth11，Ｒth21をΔだけ大きく設定している。例えば、閾値Ｒth11，Ｒth21は１００，１０００Ω程度に設定され、Δは９００Ω程度に設定される。

例えば、通電時の場合、算出された接触抵抗Ｒ12_contがＲ12_cont＜Ｒth12であった場合には溶着していると診断し、Ｒth12≦Ｒ12_cont≦Ｒth22であった場合には正常と診断し、Ｒth22＜Ｒ12_contであった場合には高接触抵抗異常と診断する。非通電時には、閾値Ｒth12，Ｒth22に代えて閾値Ｒth11，Ｒth21を用いて同様の診断を行う。通電状態か非通電状態かは、電流センサ９により計測される電流値Ｉ_packの値から判断することがき、その判断結果に基づいて閾値をＲth11，Ｒth21かＲth11，Ｒth21のいずれかに設定する。

一方、マイコン２からリレー制御部７に対して正極側メインリレー１２を開動作させる開指令が出力されている場合には、上述した非通電時の閾値Ｒth11のみを用いて診断を行う。すなわち、Ｒ12_cont＜Ｒth11であった場合には溶着していると診断し、Ｒth11≦Ｒ12_contであった場合には正常に開動作していると診断する。

このように、通電状態か非通電状態かによって閾値を使い分けることにより、リレー接点のオンオフ状態も考慮したより高精度な診断を行うことができる。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１…電源ＩＣ、２…マイコン、５…セル電圧監視ＩＣ、７…リレー制御部、９…電流センサ、１１…組電池、１２…正極側メインリレー、１３…プリチャージリレー、１５…負極側メインリレー、１８…インバータ、２０…センサ接続切替スイッチ群、２２…高電圧測定インターフェース回路群、２３…電池監視装置、２４…Ａ／Ｄコンバータ、２０１…切替スイッチ、２０２…切替スイッチ、２０３…切替スイッチ、２２１…インターフェース回路、２２２…インターフェース回路、２２３…インターフェース回路、Ｎ１…第１の負極接点、Ｎ２…第２の負極接点、Ｐ１…第１の正極接点、Ｐ２…第２の正極接点、Ｒ12_cont，Ｒ15_cont…接触抵抗、Ｒth11，Ｒth12，Ｒth21，Ｒth22…閾値

Claims (6)

1. 二次電池の正極端子と負荷装置との間に接続される第１の継電器の接触抵抗Ｒ12_contを演算する演算部と、
   前記第１の継電器の前記二次電池側の接点と前記二次電池の負極端子との間の第１の電圧に所定の変換係数１／α１を乗じた電圧Ｖ1_adを、第１のインターフェース回路を介して測定する第１電圧測定部と、
   前記第１の継電器の前記負荷装置側の接点と前記二次電池の負極端子との間の第２の電圧に所定の変換係数１／α２を乗じた電圧Ｖ2_adを、第２のインターフェース回路を介して測定する第２電圧測定部と、
   前記二次電池を流れる電流Ｉ_packを測定する電流測定部と、
   前記演算部で演算された前記接触抵抗Ｒ12_contに基づいて、前記第１の継電器の状態を診断する診断部と、を備え、
   前記演算部は、前記第１電圧測定部、前記第２電圧測定部および前記電流測定部によりそれぞれ測定された電圧および電流に基づく下記の式により、前記第１の継電器の接触抵抗Ｒ12_contを演算し、
   Ｒ12_cont＝(α１×Ｖ1_ad−α２×Ｖ2_ad)／Ｉ_pack
   前記診断部は、前記負荷装置の非通電時には前記演算部で演算された前記第１の継電器の接触抵抗Ｒ12_contが第１の閾値よりも小さい場合に前記第１の継電器の溶着異常と診断し、前記負荷装置の通電時には前記演算部で演算された前記第１の継電器の接触抵抗Ｒ12_contが第２の閾値よりも小さい場合に前記第１の継電器の溶着異常と診断し、
   前記第２の閾値は前記第１の閾値よりも大きな値に設定されている、電池監視装置。
2. 請求項１に記載の電池監視装置において、
   前記診断部は、前記負荷装置の非通電時には前記演算部で演算された前記第１の継電器の接触抵抗Ｒ12_contが第３の閾値よりも大きい場合に前記第１の継電器の高接触抵抗異常と診断し、前記負荷装置の通電時には前記演算部で演算された前記第１の継電器の接触抵抗Ｒ12_contが第４の閾値よりも小さい場合に前記第１の継電器の高接触抵抗異常と診断し、
   前記第４の閾値は前記第３の閾値よりも大きな値に設定されている、電池監視装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電池監視装置において、
   前記演算部は、前記負荷装置の非通電時には以下の式で算出される電流Ｉ_senseを電流Ｉ_packの代わりに用いて、前記第１の継電器の接触抵抗Ｒ12_contを演算し、
   Ｉ_sense＝Ｖ2_ad／Ｒ
   ただし、Ｒは前記第２のインターフェース回路を構成する分圧抵抗のうち、前記二次電池の負極端子側に接続される抵抗の抵抗値を表す、電池監視装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の電池監視装置において、
   前記第１の継電器に加えて、前記二次電池の負極端子と前記負荷装置との間に接続される第２の継電器が設けられ、
   前記第２の継電器の前記負荷装置側の接点と前記二次電池の正極端子との間の第３の電圧を所定の分圧比で分圧した電圧Ｖ3_adを、第３のインターフェース回路を介して測定する第３電圧測定部をさらに備え、
   前記演算部は、前記第１電圧測定部および前記第３電圧測定部によりそれぞれ測定された電圧に基づく下記の式により、前記第２の継電器の接触抵抗Ｒ15_contを演算し、
   Ｒ15_cont＝Ｆ／Ｇ
   ただしＦ，Ｇは、前記第３のインターフェース回路を構成する分圧抵抗の抵抗値Ｒ１、Ｒ２およびＲ３に基づく下記の式によってそれぞれ表され、
   Ｆ＝Ｒ２×Ｒ３×（α１×Ｖ1_ad）−Ｖ3_ad×（Ｒ１×Ｒ２＋Ｒ２×Ｒ３＋Ｒ３×Ｒ１）
   Ｇ＝（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｖ3_ad−Ｒ２×（α１×Ｖ1_ad）
   前記診断部は、前記演算部で演算された前記第２の継電器の接触抵抗Ｒ15_contに基づいて、前記第２の継電器の状態をさらに診断する、電池監視装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の電池監視装置において、
   前記接触抵抗の演算に用いられる前記電圧は同期して測定される、電池監視装置。
6. 二次電池の正極端子と負荷装置との間に接続される継電器の状態を診断する継電器状態の診断方法であって、
   前記継電器の前記二次電池側の接点と前記二次電池の負極端子との間の第１の電圧に所定の変換係数１／α１を乗じた電圧Ｖ1_adを、第１のインターフェース回路を介して測定し、
   前記継電器の前記負荷装置側の接点と前記二次電池の負極端子との間の第２の電圧に所定の変換係数１／α２を乗じた電圧Ｖ2_adを、第２のインターフェース回路を介して測定し、
   前記二次電池を流れる電流Ｉ_packを測定し、
   前記測定した電圧および電流に基づく下記の式により、前記継電器の接触抵抗Ｒ12_contを演算し、
   Ｒ12_cont＝(α１×Ｖ1_ad−α２×Ｖ2_ad)／Ｉ_pack
   前記負荷装置の非通電時には前記演算した前記継電器の接触抵抗Ｒ12_contが第１の閾値よりも小さい場合に前記継電器の溶着異常と診断し、
   前記負荷装置の通電時には前記演算した前記継電器の接触抵抗Ｒ12_contが第２の閾値よりも小さい場合に前記継電器の溶着異常と診断し、
   前記第２の閾値は前記第１の閾値よりも大きな値に設定されている、継電器状態の診断方法。

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