JP6491965B2 - 電池監視ユニットの検査方法および検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の単位電池（セル）が直列接続された蓄電モジュールを監視する電池監視ユニットの検査方法および検査装置に関し、特に、専ら検査用の部品や回路を電池監視ユニット内に設ける必要がない検査方法および検査装置に関する。

従来、電気自動車やハイブリッド自動車などに使用されるバッテリーとして、複数の単位電池が直列接続された蓄電モジュール（「バッテリーパック」または「電池パック」ともいう。）が用いられる場合がある。

このような蓄電モジュールに含まれている複数のセルは、安定性や寿命の向上および高出力を得るためにそれぞれのセル電圧を均一に維持する必要がある。例えば、セル電圧が最低のセルに対してセル電圧が相対的に高い他のセルを放電させて電圧を下降させることで、各セルのセル電圧を均一にすることができる。

このような電池均等化機能（「バランサー機能」ともいう。）を具現するために各セルにそれぞれ接続される電池均等化回路（「バランサー回路」ともいう。）は、セルの放電の開始および終了を制御するスイッチング素子とこれに直列接続された放電抵抗とを含んでおり、蓄電モジュールを監視するための電池監視ユニット内に組み込まれる。

ところが、各バランサー回路に異常、具体的にはオン故障（短絡）またはオフ故障（断線）が生じると、蓄電モジュールの使用に問題が生じ得るため、電池監視ユニットは各バランサー回路が正常動作するか否かも検出可能にする必要がある。しかし、そのために別の異常検出回路などを追加すると、コストアップを招いてしまう。

そこで、簡単な回路構成によってバランサー回路の異常有無及び異常原因を正確に判別することができる異常診断装置及び方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

さらに、各バランサー回路の異常を１つずつ検出するのではなく、より効率的に検出可能な蓄電モジュールのセル監視装置なども提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許第５１０１７４８号公報 特開２０１４−０８５３０２号公報

しかしながら、上述の従来技術では、蓄電モジュールを監視する電池監視ユニット内に、各バランサー回路の異常検出のために必要な抵抗（検出抵抗）を設ける必要があった。

ところが、これらの検出抵抗は各バランサー回路の異常検出以外には特に機能を有していないだけでなく、通常使用時における蓄電モジュール内の各セルの電圧検出精度に多少の悪影響を与え得る。また、すべての電池監視ユニットに内蔵されるため、結果的に製品コストの増大を招く。

従来技術のこのような課題に鑑み、本発明の目的は、電池監視ユニット内に異常検出用の抵抗などを設けることなく各バランサー回路の異常を検出可能な、電池監視ユニットの検査方法および検査装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の電池監視ユニットの検査方法は、複数の単位電池が直列接続された蓄電モジュールに接続されるとともに、前記単位電池にそれぞれ並列接続されて放電および放電停止が可能な均等化回路を有し、前記蓄電モジュールを監視する電池監視ユニットの検査方法であって、前記均等化回路のうちで検査対象を検査対象均等化回路と、これに隣接する前記均等化回路を隣接均等化回路とそれぞれ呼ぶこととし、前記蓄電モジュールに含まれる単位電池と同数の直列接続された電源と、これらの各電源の間および前記各電源全体の両端にそれぞれ接続された配線と、前記各電源に接続された一対の前記配線の少なくとも一方にそれぞれ設けられた放電状態検出手段とを備える検査装置と前記電池監視ユニットとを接続する接続工程と、前記隣接均等化回路による放電停止中で且つ前記検査対象均等化回路による放電中に、前記検査対象均等化回路の放電状態を、対応する前記放電状態検出手段を利用して計測する第１計測工程と、前記隣接均等化回路による放電停止中で且つ前記検査対象均等化回路による放電停止中に、前記検査対象均等化回路の前記放電状態を、対応する前記放電状態検出手段を利用して計測する第２計測工程と、前記第１計測工程および前記第２計測工程における各計測結果に基づいて、前記検査対象均等化回路の異常を判別する判別工程とを含むことを特徴とする。

ここで、均等化回路は、例えば、単位電池（セル）の放電の開始および終了を制御するスイッチング素子とこれに直列接続された放電抵抗とを含み、単位電池の放電および放電停止が可能である。スイッチング素子としては、例えばＦＥＴ（電界効果トランジスタ）や他の半導体スイッチング素子、コンタクタ（電磁接触器）、ＩＣ内部において電流を制御するスイッチング手段などが挙げられるが、これらに限らない。検査対象均等化回路が直列接続の両端のいずれかの場合は、隣接均等化回路は１つのみ存在するが、それ以外の場合は２つの隣接均等化回路が存在する。

また、放電状態検出手段とは、均等化回路による放電および放電停止が正常に行われているか否かを検出するための手段であり、例えば、抵抗などの電圧降下素子やホール素子などの電流検出素子（電流検出回路）などが挙げられるが、これらに限らない。電流検出素子を利用する場合は、均等化回路を流れる放電電流を直接計測できる。電圧降下素子を利用する場合は、放電電流によって生じる電圧降下を電圧降下素子の両端電圧として計測するか、またはその電圧降下に連動して変化する均等化回路の両端電圧を計測することで、放電電流を間接的に計測できる。「各計測結果に基づいて」とは、例えば、各計測結果の値（状態）や変化（差分、比率）などに基づくという意味である。なお、第１計測工程と第２計測工程は、必ずしも第１計測工程を先に実行しなくてもよい。

このような構成の電池監視ユニットの検査方法によれば、電池監視ユニットには異常検出のために必要な放電状態検出手段（例えば電圧降下素子や電流検出素子）が含まれない。これにより、通常使用時における蓄電モジュール内の各単位電池の電圧検出精度に悪影響を与えることはなく、製品コストを増大させることもないという効果を奏する。

また、本発明の電池監視ユニットの検査方法において、前記放電状態検出手段は、電圧降下素子であり、前記第１計測工程では、前記検査対象均等化回路の両端電圧を計測し、前記第２計測工程では、前記検査対象均等化回路の前記両端電圧を計測してもよい。

また、本発明の電池監視ユニットの検査方法において、前記放電状態検出手段は、電流検出素子であり、前記第１計測工程では、前記検査対象均等化回路に流れる電流を計測し、前記第２計測工程では、前記検査対象均等化回路に流れる前記電流を計測してもよい。

あるいは、上記目的を達成するため、本発明の電池監視ユニットの検査装置は、複数の単位電池が直列接続された蓄電モジュールに接続されるとともに、前記単位電池にそれぞれ並列接続されて放電および放電停止が可能な均等化回路を有し、前記蓄電モジュールを監視する電池監視ユニットの検査装置であって、前記均等化回路のうちで検査対象を検査対象均等化回路と、これに隣接する前記均等化回路を隣接均等化回路とそれぞれ呼ぶこととし、前記蓄電モジュールに含まれる単位電池と同数の直列接続された電源と、これらの各電源の間および前記各電源全体の両端にそれぞれ接続された配線と、前記各電源に接続された一対の前記配線の少なくとも一方にそれぞれ設けられた放電状態検出手段と、前記電池監視ユニットとの通信を介して前記均等化回路をそれぞれ制御するとともに、前記隣接均等化回路による放電停止中で且つ前記検査対象均等化回路による放電中に前記検査対象均等化回路の放電状態を、対応する前記放電状態検出手段を利用して計測した第１計測結果と、前記隣接均等化回路による放電停止中で且つ前記検査対象均等化回路による放電停止中に前記検査対象均等化回路の前記放電状態を、対応する前記放電状態検出手段を利用して計測した第２計測結果とに基づいて、前記検査対象均等化回路の異常を判別する制御部とを備えることを特徴とする。

ここで、放電状態検出手段とは、均等化回路による放電および放電停止が正常に行われているか否かを検出するための手段であり、例えば、抵抗などの電圧降下素子やホール素子などの電流検出素子（電流検出回路）などが挙げられるが、これらに限らない。電流検出素子を利用する場合は、各検出出力が制御部に入力されるようにすればよい。電圧降下素子を利用する場合は、例えば、電圧測定回路（機能）をさらに設けるとともに、この電圧測定回路と各電圧降下素子の両端とを接続し、電圧測定結果が制御部に入力されるようにするか、あるいは、制御部が電池監視ユニットとの通信を介して均等化回路の両端電圧を取得可能にしてもよい。

このような構成の電池監視ユニットの検査装置によれば、電池監視ユニットには異常検出のために必要な放電状態検出手段（例えば電圧降下素子や電流検出素子）が含まれない。これにより、通常使用時における蓄電モジュール内の各単位電池の電圧検出精度に悪影響を与えることはなく、製品コストを増大させることもないという効果を奏する。

本発明の電池監視ユニットの検査方法および検査装置によれば、電池監視ユニットには異常検出のために必要な放電状態検出手段（例えば電圧降下素子や電流検出素子）が含まれない。これにより、通常使用時における蓄電モジュール内の各単位電池の電圧検出精度に悪影響を与えることはなく、製品コストを増大させることもないという効果を奏する。

本発明の第１実施形態に係る検査機１００を用いて検査を行うために電池監視ユニット２０を接続した場合の全体構成を示す概略図である。 電池監視ユニット２０が電池パック１０に接続された状態を例示する概略図である。 本発明の第１実施形態の変形例に係る検査機１００Ａを用いて検査を行うために電池監視ユニット２０を接続した場合の全体構成を示す概略図である。 本発明の第２実施形態に係る検査機２００を用いて検査を行うために電池監視ユニット２０を接続した場合の全体構成を示す概略図である。 本発明の第２実施形態の変形例１に係る検査機２００Ａを用いて検査を行うために電池監視ユニット２０を接続した場合の全体構成を示す概略図である。 本発明の第２実施形態の変形例２に係る検査機２００Ｂを用いて検査を行うために電池監視ユニット２０を接続した場合の全体構成を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
１．１ 第１実施形態の構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る検査機１００を用いて検査を行うために電池監視ユニット２０を接続した場合の全体構成を示す概略図である。図２は、電池監視ユニット２０が電池パック１０に接続された状態を例示する概略図である。

図１に示すように、検査機１００を用いた電池監視ユニット２０の検査は、検査機側コネクタ１０１と電池監視ユニット側コネクタ２１とを連結することで検査機１００および電池監視ユニット２０を電気的に接続した状態で行われる。検査を終えて出荷された電池監視ユニット２０は、実使用時（例えば、自動車に搭載されたバッテリーへ取り付けられたとき）には、図２に示すように、電池監視ユニット側コネクタ２１と電池パック側コネクタ１１とを連結することで電池パック１０に電気的に接続される。なお、電池パック側コネクタ１１と検査機側コネクタ１０１とは同一形状である。

まず、電池パック１０について説明する。この電池パック１０は電気自動車やハイブリッド自動車などに用いられる蓄電モジュールの一例であり、図２に示すように、４つのセル１〜４が直列接続された組電池である。使用するセルの数は４つに限らず、２つまたは３つ、あるいは５つ以上でもよい。各セル１〜４は、例えばリチウムイオン電池などの二次電池である。ただし、各セル１〜４は、単電池に限らず、蓄電素子であればよく、キャパシタなどでもよい。なお、リチウムイオン二次電池を用いた場合、断線、過放電、過充電などの異常が発生していない正常時では、セル電圧は２．５〜４．２Ｖ程度である。ただし、このような電圧に限らない。

電池パック１０内では、直列接続されたセル１〜４の間およびこれらのセル１〜４全体の両端と電池パック側コネクタ１１の各端子とが計５本の配線Ｗ０〜Ｗ４によってそれぞれ接続されている。実使用時に電池パック側コネクタ１１と電池監視ユニット側コネクタ２１とが連結されることで、電池監視ユニット２０によるセル１〜４の各セル電圧の監視やバランサー機能が有効となる。

また、検査機１００は、図１に示すように、電池パック１０に含まれるセル１〜４と同数、すなわち４つの直列接続された定電圧電源Ｐ１〜Ｐ４を備えている。これらの電源Ｐ１〜Ｐ４は、必ずしも電圧可変式でなくてもよい。電源Ｐ１〜Ｐ４の間およびこれらの電源Ｐ１〜Ｐ４全体の両端と検査機側コネクタ１０１の各端子とは計５本の配線Ｗｓ０〜Ｗｓ４によってそれぞれ接続されている。さらに、これらの配線Ｗｓ０〜Ｗｓ４に、電池監視ユニット２０による電圧検出に必要な電圧降下素子として検出抵抗Ｒｓ０〜Ｒｓ４がそれぞれ挿入されている。

なお、この検査機１００は制御部などを備えていないので、電池監視ユニット２０を検査する際の検査治具とも言える。

一方、電池監視ユニット２０は、図１および図２に示すように、検査機１００または電池パック１０と接続されたときに、電源Ｐ１〜Ｐ４またはセル１〜４にそれぞれ並列接続されるバランサー回路３１〜３４と、電源Ｐ１〜Ｐ４またはセル１〜４の各電圧を監視する電池監視部２２とを備えている。

バランサー回路３１〜３４は、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４と放電抵抗Ｒ１〜Ｒ４とがそれぞれ直列接続された直列回路である。スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４は、電池監視部２２からの制御信号によってそれぞれオン／オフ制御される。例えば、バランサー回路３１では、スイッチング素子Ｓ１と放電抵抗Ｒ１が直列に接続されており、スイッチング素子Ｓ１がオンすると、スイッチング素子Ｓ１と放電抵抗Ｒ１を通してセル１を放電させることができる。他のバランサー回路３２〜３４についても同様である。このように、電池監視部２２からスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４をそれぞれオン／オフ制御することで、セル１〜４の各セル電圧を均一にすることが可能となる。

スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４としては、例えばＦＥＴ（電界効果トランジスタ）が挙げられるが、これに限らない。他の半導体スイッチング素子やコンタクタ（電磁接触器）などの他、ＩＣ内部において電流を制御するスイッチング手段でもよい。

電池監視部２２は、制御部の一例であり、ＣＰＵ（中央処理装置）２３、メモリ２４および電圧計測回路２５を有する。メモリ２４には、電池監視部２２の動作を制御するための各種のプログラム（スイッチ故障検出プログラムを含む）が記憶されており、ＣＰＵ２３は、メモリ２４から読み出したプログラムに従って、電池監視部２２の各部を制御する。メモリ２４は、ＲＡＭやＲＯＭを有する。なお、上記各種のプログラムが記憶される媒体は、ＲＡＭなど以外に、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク装置、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリでもよい。

電圧計測回路２５は、電池監視ユニット２０と電池パック１０とが接続されている場合（図２参照）は、配線Ｗ０〜Ｗ４を介して各セル１〜４に接続され、各配線Ｗ０〜Ｗ４間の電圧を個別に計測してその計測結果をＣＰＵ２３に与える。一方、電池監視ユニット２０と検査機１００とが接続されている場合（図１参照）には、配線Ｗｓ０〜Ｗｓ４を介して各電源Ｐ１〜Ｐ４に接続され、各配線Ｗｓ０〜Ｗｓ４間の電圧を個別に計測してその計測結果をＣＰＵ２３に与える。

以下では、電池監視ユニット２０と検査機１００とが接続されている場合（図１参照）に、電圧計測回路２５が計測した電圧を「計測電圧」という。具体的には、配線Ｗｓ０と配線Ｗｓ１との間の電圧を計測電圧Ｅｓ１といい、スイッチング素子Ｓ１に対応する。配線Ｗｓ１と配線Ｗｓ２との間の電圧を計測電圧Ｅｓ２といい、スイッチング素子Ｓ２に対応する。配線Ｗｓ２と配線Ｗｓ３との間の電圧を計測電圧Ｅｓ３といい、スイッチング素子Ｓ３に対応する。また、配線Ｗｓ３と配線Ｗｓ４との間の電圧を計測電圧Ｅｓ４といい、スイッチング素子Ｓ４に対応する。なお、電圧計測回路２５の計測可能範囲は０〜５Ｖとすればよい。

なお、電池監視ユニット２０に外部との通信インターフェイスを備えさせ（例えば、後に説明する第２実施形態の通信部２６）、これをパソコンなどと接続するとともに、そのパソコンから検査機１００の電源Ｐ１〜Ｐ４の設定電圧も制御するようにして、電池監視ユニット２０の検査を行うようにしてもよい。その場合、パソコンの画面上などに、電池監視ユニット２０のバランサー回路３１〜３４の検査結果（正常、オン故障、オフ故障）などを表示するようにしてもよい。

１．２ 第１実施形態による電池監視ユニット２０の検査方法
以下では、スイッチング素子Ｓ２（またはバランサー回路３２）の異常有無および異常原因を検査・判別する基本的な検査方法を例として説明する。このようにスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のうちでスイッチング素子Ｓ２（またはバランサー回路３２）を検査対象（本願の「検査対象均等化回路」に対応）としたとき、これに隣接するスイッチング素子Ｓ１、Ｓ３（またはバランサー回路３１、３３）（本願の「隣接均等化回路」に対応）をオフさせる必要がある。なお、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のうちで両端のいずれか（Ｓ１またはＳ４）の場合は、隣接するスイッチング素子は１つのみとなる。例えば、スイッチング素子Ｓ１に隣接するのはスイッチング素子Ｓ２のみだからである。

まず、電池監視部２２は、検査対象となるスイッチング素子Ｓ２に隣接するスイッチング素子Ｓ１、Ｓ３をオフさせるとともに、スイッチング素子Ｓ２をオンさせる。その後、電源Ｐ２に対応する計測電圧Ｅｓ２を電圧計測回路２５によって計測して、この計測結果をメモリ２４に保存する。

一定時間後に電池監視部２２は、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３はオフのままでスイッチング素子Ｓ２をオフさせた後、電源Ｐ２に対応する計測電圧Ｅｓ２を再び電圧計測回路２５によって計測して、この結果もメモリ２４に保存する。

このようにしてメモリ２４に保存された２回の計測結果に基づき、例えば、それぞれの計測結果の値や変化（差分）が、予め想定している所定の閾値以上または所定範囲内にあるか否かなどによって、スイッチング素子Ｓ２の異常有無および異常原因を判別することができる。

（１）スイッチング素子Ｓ２が正常な場合
電池監視部２２からスイッチング素子Ｓ２をオンさせるための制御信号が出力されてスイッチング素子Ｓ２がオンすると、電源Ｐ２の正側→検出抵抗Ｒｓ２→バランサー回路３２（放電抵抗Ｒ２およびスイッチング素子Ｓ２）→検出抵抗Ｒｓ１→電源Ｐ２の負側という経路で電源Ｐ２が放電する。すると、検出抵抗Ｒｓ２および検出抵抗Ｒｓ１において電流方向に沿って電圧降下が生じるので、これらの電圧降下相当分を電源Ｐ２の設定電圧から引いた電圧が計測電圧Ｅｓ２となる。

一方、電池監視部２２からスイッチング素子Ｓ２をオフさせるための制御信号が出力されてスイッチング素子Ｓ２がオフすると、電源Ｐ２は放電しないので、検出抵抗Ｒｓ２および検出抵抗Ｒｓ１における電圧降下は生じない。そのため、計測電圧Ｅｓ２は電源Ｐ２の設定電圧に等しくなる。

したがって、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３をオフさせている状態でスイッチング素子Ｓ２をオンさせたときに、計測電圧Ｅｓ２が電源Ｐ２の設定電圧より所定の閾値以上（検出抵抗Ｒｓ２および検出抵抗Ｒｓ１における電圧降下相当分）低くて、スイッチング素子Ｓ２をオフさせたときには、計測電圧Ｅｓ２が電源Ｐ２の設定電圧に等しい場合は、検査対象であるスイッチング素子Ｓ２が正常であると判別できる。

なお、例えば、設計上の放電電流が１００ｍＡで、検出抵抗Ｒｓ０〜Ｒｓ４がいずれも１０Ωであれば、電圧降下は検出抵抗１つにつき１Ｖとなる。これらの値と検出誤差なども考慮して多少の余裕を持たせて閾値を定めることが好ましい。また、例えば、計測電圧Ｅｓ２と電源Ｐ２の設定電圧を比較する場合でも、厳密に等しいかどうかではなく、検出誤差なども考慮して多少の幅を持たせた範囲内にあるかどうかで判別することが好ましい。このような判別のしかたは以下の説明でも同様であるが、それぞれの箇所での繰り返しは省略する。

（２）スイッチング素子Ｓ２がオン故障している場合（短絡）
電池監視部２２から出力されているスイッチング素子Ｓ２の制御信号に関わらず、スイッチング素子Ｓ２はオン状態である。そのため、計測電圧Ｅｓ１が電源Ｐ２の設定電圧より所定の閾値以上（検出抵抗Ｒｓ２および検出抵抗Ｒｓ１における電圧降下相当分）低くなる。

したがって、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３をオフさせている状態でスイッチング素子Ｓ２をオンさせたときも、オフさせたときも、計測電圧Ｅｓ２が電源Ｐ２の設定電圧より所定の閾値以上低い場合は、検査対象であるスイッチング素子Ｓ２がオン故障している可能性が高いと判別できる。

（３）スイッチング素子Ｓ２がオフ故障している場合（断線）
電池監視部２２から出力されているスイッチング素子Ｓ２の制御信号に関わらず、スイッチング素子Ｓ２はオフ状態である。そのため、計測電圧Ｅｓ１が電源Ｐ２の設定電圧に等しくなる。

したがって、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３をオフさせている状態でスイッチング素子Ｓ２をオンさせたときも、オフさせたときも、計測電圧Ｅｓ２が電源Ｐ２の設定電圧に等しい場合は、検査対象であるスイッチング素子Ｓ２がオフ故障している可能性が高いと判別できる。

１．３ 第１実施形態による電池監視ユニット２０の別の検査方法
以下では、スイッチング素子Ｓ２（またはバランサー回路３２）の異常有無および異常原因を検査・判別する別の検査方法を説明する。

まず、電池監視部２２は、検査対象となるスイッチング素子Ｓ２に隣接するスイッチング素子Ｓ１、Ｓ３をオフさせるとともに、スイッチング素子Ｓ２をオンさせる。その後、電源Ｐ１に対応する計測電圧Ｅｓ１と電源Ｐ３に対応する計測電圧Ｅｓ３とを電圧計測回路２５によってそれぞれ計測して、これらの計測結果をメモリ２４に保存する。

一定時間後に電池監視部２２は、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３はオフのままでスイッチング素子Ｓ２をオフさせた後、電源Ｐ１に対応する計測電圧Ｅｓ１と電源Ｐ３に対応する計測電圧Ｅｓ３とを再び電圧計測回路２５によってそれぞれ計測して、これらの結果もメモリ２４に保存する。

このようにしてメモリ２４に保存された２回の計測結果に基づき、例えば、それぞれの計測結果の値や変化（差分）が、予め想定している所定の閾値以上または所定範囲内にあるか否かなどによって、スイッチング素子Ｓ２の異常有無および異常原因を判別することができる。

（１）スイッチング素子Ｓ２が正常な場合
電池監視部２２からスイッチング素子Ｓ２をオンさせるための制御信号が出力されてスイッチング素子Ｓ２がオンすると、電源Ｐ２の正側→検出抵抗Ｒｓ２→バランサー回路３２（放電抵抗Ｒ２およびスイッチング素子Ｓ２）→検出抵抗Ｒｓ１→電源Ｐ２の負側という経路で電源Ｐ２が放電する。すると、検出抵抗Ｒｓ２および検出抵抗Ｒｓ１において電流方向に沿って電圧降下が生じるので、検出抵抗Ｒｓ２では右側の電位が下降し、検出抵抗Ｒｓ１では右側の電位が上昇する。

計測電圧Ｅｓ１は、スイッチング素子Ｓ１がオフしているので、本来は電源Ｐ１の設定電圧に等しくなるはずである。ところが、上述のように検出抵抗Ｒｓ１の右側の電位が上昇しているため、その上昇分だけ計測電圧Ｅｓ１が電源Ｐ１の設定電圧より高くなる。同様に、計測電圧Ｅｓ３は、スイッチング素子Ｓ３がオフしているので、本来は電源Ｐ３の設定電圧に等しくなるはずであるが、上述のように検出抵抗Ｒｓ２の右側の電位が下降しているため、その下降分だけ計測電圧Ｅｓ３が電源Ｐ３の設定電圧より高くなる。

一方、電池監視部２２からスイッチング素子Ｓ２をオフさせるための制御信号が出力されてスイッチング素子Ｓ２がオフすると、電源Ｐ２は放電しないので、検出抵抗Ｒｓ２および検出抵抗Ｒｓ１における電圧降下は生じない。そのため、計測電圧Ｅｓ１は電源Ｐ１の設定電圧に等しくなり、計測電圧Ｅｓ３も電源Ｐ３の設定電圧に等しくなる

したがって、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３をオフさせている状態でスイッチング素子Ｓ２をオンさせたときに、計測電圧Ｅｓ１が電源Ｐ１の設定電圧より高くて、計測電圧Ｅｓ３も電源Ｐ３の設定電圧より高く、スイッチング素子Ｓ２をオフさせたときには、計測電圧Ｅｓ１が電源Ｐ１の設定電圧に等しくて、計測電圧Ｅｓ３も電源Ｐ３の設定電圧に等しい場合は、検査対象であるスイッチング素子Ｓ２が正常であると判別できる。

（２）スイッチング素子Ｓ２がオン故障している場合（短絡）
電池監視部２２からスイッチング素子Ｓ２をオンさせるための制御信号が出力されたとき、スイッチング素子Ｓ２は故障しているもののオン状態であることに変わりはない。そのため、（１）前半と同様に、計測電圧Ｅｓ１が電源Ｐ１の設定電圧より高くなり、計測電圧Ｅｓ３も電源Ｐ３の設定電圧より高くなる。

一方、電池監視部２２からスイッチング素子Ｓ２をオフさせるための制御信号が出力されたとき、スイッチング素子Ｓ２は故障のためオン状態のままである。そのため、（１）後半とは異なり、計測電圧Ｅｓ１が電源Ｐ１の設定電圧より高くなり、計測電圧Ｅｓ３も電源Ｐ３の設定電圧より高くなる。

したがって、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３をオフさせている状態でスイッチング素子Ｓ２をオンさせたときに、計測電圧Ｅｓ１が電源Ｐ１の設定電圧より高くて、計測電圧Ｅｓ３も電源Ｐ３の設定電圧より高く、スイッチング素子Ｓ２をオフさせたときにも、計測電圧Ｅｓ１が電源Ｐ１の設定電圧より高くて、計測電圧Ｅｓ３も電源Ｐ３の設定電圧より高い場合は、検査対象であるスイッチング素子Ｓ２がオン故障している可能性が高いと判別できる。

（３）スイッチング素子Ｓ２がオフ故障している場合（断線）
電池監視部２２からスイッチング素子Ｓ２をオンさせるための制御信号が出力されたとき、スイッチング素子Ｓ２は故障のためオフ状態のままである。そのため、（１）前半とは異なり、計測電圧Ｅｓ１が電源Ｐ１の設定電圧に等しく、計測電圧Ｅｓ３も電源Ｐ３の設定電圧に等しくなる。

一方、電池監視部２２からスイッチング素子Ｓ２をオフさせるための制御信号が出力されたとき、スイッチング素子Ｓ２は故障しているもののオフ状態であることに変わりはない。そのため、（１）後半と同様に、計測電圧Ｅｓ１が電源Ｐ１の設定電圧に等しく、計測電圧Ｅｓ３も電源Ｐ３の設定電圧に等しくなる。

したがって、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３をオフさせている状態でスイッチング素子Ｓ２をオンさせたときに、計測電圧Ｅｓ１が電源Ｐ１の設定電圧に等しくて、計測電圧Ｅｓ３も電源Ｐ３の設定電圧に等しく、スイッチング素子Ｓ２をオフさせたときにも、計測電圧Ｅｓ１が電源Ｐ１の設定電圧に等しくて、計測電圧Ｅｓ３も電源Ｐ３の設定電圧に等しい場合は、検査対象であるスイッチング素子Ｓ２がオフ故障している可能性が高いと判別できる。

他のスイッチング素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ４（または他のバランサー回路３１、３３、３４）についても同様に異常有無および異常原因を検査・判別できる。

以上で説明した第１実施形態の構成によれば、電池監視ユニット２０内のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４（またはバランサー回路３１〜３４）の異常検出のために必要な電圧降下素子（検出抵抗Ｒｓ０〜Ｒｓ４）は、電池監視ユニット２０ではなく検査機１００に内蔵されている。そのため、検査を終えて出荷される電池監視ユニット２０には本来不要な電圧降下素子（検出抵抗Ｒｓ０〜Ｒｓ４）が含まれない。これにより、通常使用時における電池パック１０内の各セルの電圧検出精度に悪影響を与えることはなく、製品コストを増大させることもないという効果を奏する。

なお、特許文献２に記載の技術を適用すれば、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の異常有無および異常原因をより効率的に検査・判別することが可能となる。

＜第１実施形態の変形例＞
図３は、本発明の第１実施形態の変形例に係る検査機１００Ａを用いて検査を行うために電池監視ユニット２０を接続した場合の全体構成を示す概略図である。

上述した第１実施形態に係る検査機１００では、配線Ｗ０〜Ｗ４のすべてに検出抵抗Ｒｓ０〜Ｒｓ４がそれぞれ挿入されていた。しかし、例えば、スイッチング素子Ｓ２の異常有無および異常原因を検査・判別するには、これに対応する電源Ｐ２に接続された一対の配線Ｗｓ１および配線Ｗｓ２に挿入されている検出抵抗Ｒｓ１および検出抵抗Ｒｓ２の少なくとも一方が存在すればよい。検出抵抗Ｒｓ２のみが存在すると仮定すれば、スイッチング素子Ｓ２がオンして電源Ｐ２が放電するとき、検出抵抗Ｒｓ２で電圧降下が生じるが、このことは計測電圧Ｅｓ３が電源Ｐ３の設定電圧より高いか否かだけで確認可能だからである。他のスイッチング素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ４についても同様である。

そこで、例えば図３に示すように、検査機１００から検出抵抗Ｒｓ１および検出抵抗Ｒｓ３を省いた検査機１００Ａを代わりに用いても、電池監視ユニット２０のメモリ２４に予め書き込んでおくスイッチ故障検出プログラムを多少修正するだけで、すべてのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の異常有無および異常原因を検査・判別できる。

以上で説明した第１実施形態の変形例の構成によれば、第１実施形態による作用効果に加えて、検査機１００を若干コストダウンできるという効果を奏する。

＜第２実施形態＞
２．１ 第２実施形態の構成
図４は、本発明の第２実施形態に係る検査機２００を用いて検査を行うために電池監視ユニット２０を接続した場合の全体構成を示す概略図である。なお、第１実施形態およびその変形例と同一の構成部材には同一の参照符号を付すこととし、以下では主として相違点について説明する。

図４に示すように、検査機２００を用いた電池監視ユニット２０の検査は、検査機側コネクタ２０１と電池監視ユニット側コネクタ２１とを連結することで検査機２００および電池監視ユニット２０を電気的に接続した状態で行われる。なお、検査を終えて出荷された電池監視ユニット２０が、実使用時には、図２に示すように、電池監視ユニット側コネクタ２１と電池パック側コネクタ１１とを連結することで電池パック１０に電気的に接続されるのは、第１実施形態やその変形例の場合と同じである。

電池監視ユニット２０の電池監視部２２は、外部との通信を行う通信部２６をさらに備えている。

一方、検査機２００には、図４に示すように、第１実施形態における検出抵抗Ｒｓ０〜Ｒｓ４の代わりに、配線Ｗｓ０〜Ｗｓ４の電流検出に必要な電流検出素子（電流検出回路）としてホール素子Ｈ０〜Ｈ４がそれぞれ挿入されている。これらのホール素子Ｈ０〜Ｈ４は電圧出力タイプとし、マイナス側出力は接地しておく（図示は省略）。なお、電流検出素子としては、ホール素子に限らない。例えば、磁気素子によって電流検出を行うようにしてもよい。

さらに、ホール素子Ｈ０〜Ｈ４の電流検出信号が入力されるとともに、電池監視ユニット２０の電池監視部２２の通信部２６との通信を行ったり各種データを記憶する通信・制御部２０２が備えられている。なお、通信・制御部２０２と通信部２６とは、通信線Ｗによって相互通信可能に接続されている。ただし、この通信線Ｗは、図２に示したように、少なくとも電池パック１０には必要ないので、検査機側コネクタ２０１以外の経路を用いることが好ましい。

２．２ 第２実施形態による電池監視ユニット２０の検査方法
次に、スイッチング素子Ｓ２（またはバランサー回路３２）の異常有無および異常原因を検査・判別する最も基本的な方法を例として説明する。

まず、通信・制御部２０２が通信部２６を介して電池監視部２２のＣＰＵ２３に指令して、検査対象となるスイッチング素子Ｓ２に隣接するスイッチング素子Ｓ１、Ｓ３をオフさせるとともに、スイッチング素子Ｓ２をオンさせる。このとき、配線Ｗｓ１の電流の有無はホール素子Ｈ１の電流検出信号に現れ、配線Ｗｓ２の電流の有無はホール素子Ｈ２の電流検出信号に現れるので、これらの電流検出結果を記憶する。

一定時間後に電池監視部２２は、通信・制御部２０２が通信部２６を介して電池監視部２２のＣＰＵ２３に指令して、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３はオフのままでスイッチング素子Ｓ２をオフさせた後、ホール素子Ｈ１およびホール素子Ｈ２による電流検出結果も記憶する。

このように記憶された各電流検出結果に基づくと、スイッチング素子Ｓ２の異常有無および異常原因は、次のように判別することができる。

すなわち、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３をオフさせている状態でスイッチング素子Ｓ２をオンさせたときに、ホール素子Ｈ１およびホール素子Ｈ２に所定の閾値以上の電流が流れており、スイッチング素子Ｓ２をオフさせたときにホール素子Ｈ１およびホール素子Ｈ２に電流が流れていなければ、検査対象であるスイッチング素子Ｓ２が正常であると判別できる。例えば、設計上の放電電流が１００ｍＡであれば、この値を考慮して閾値を定めればよい。

また、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３をオフさせている状態でスイッチング素子Ｓ２のオン／オフいずれのときにもホール素子Ｈ１およびホール素子Ｈ２に所定の閾値以上の電流が流れていれば、検査対象であるスイッチング素子Ｓ２がオン故障している可能性が高いと判別できる。

逆に、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３をオフさせている状態でスイッチング素子Ｓ２のオン／オフいずれのときにもホール素子Ｈ１およびホール素子Ｈ２に電流が流れていなければ、検査対象であるスイッチング素子Ｓ２がオフ故障している可能性が高いと判別できる。

以上で説明した第２実施形態の構成によれば、電池監視ユニット２０内のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４（またはバランサー回路３１〜３４）の異常検出のために必要な電流検出素子（ホール素子Ｈ０〜Ｈ４）は、電池監視ユニット２０ではなく検査機２００に内蔵されている。そのため、検査を終えて出荷される電池監視ユニット２０には電流検出素子（ホール素子Ｈ０〜Ｈ４）が含まれない。これにより、通常使用時における電池パック１０内の各セルの電圧検出精度に悪影響を与えることはなく、製品コストを増大させることもないという効果を奏する。

＜第２実施形態の変形例１＞
図５は、本発明の第２実施形態の変形例１に係る検査機２００Ａを用いて検査を行うために電池監視ユニット２０を接続した場合の全体構成を示す概略図である。なお、第１実施形態およびその変形例、第２実施形態と同一の構成部材には同一の参照符号を付すこととし、以下では主として第２実施形態からの相違点について説明する。

この変形例１は、第２実施形態の検査機２００において、ホール素子Ｈ０〜Ｈ４を、検出抵抗Ｒｓ０〜Ｒｓ４（第１実施形態の検査機１００参照）にそれぞれ置換するとともに、通信・制御部２０２を、電圧測定機能をさらに備える通信・制御部２０２Ａ（スイッチ故障検出プログラムも一部修正）に置換し、検出抵抗Ｒｓ０〜Ｒｓ４の各両端と通信・制御部２０２Ａとの間の配線も追加したものである。

この変形例１の構成によれば、例えば、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３をオフさせている状態でスイッチング素子Ｓ２をオンさせたときの検出抵抗Ｒｓ２および検出抵抗Ｒｓ１の各両端の電圧の計測結果（所定の閾値以上の電圧降下が生じているか、電圧降下が生じていないか）と、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３をオフさせている状態でスイッチング素子Ｓ２をオフさせたときの検出抵抗Ｒｓ２および検出抵抗Ｒｓ１の各両端の電圧の計測結果（所定の閾値以上の電圧降下が生じているか、電圧降下が生じていないか）とに基づいて、スイッチング素子Ｓ２の異常有無および異常原因を判別することができる。

＜第２実施形態の変形例２＞
図６は、本発明の第２実施形態の変形例２に係る検査機２００Ｂを用いて検査を行うために電池監視ユニット２０を接続した場合の全体構成を示す概略図である。なお、第１実施形態およびその変形例、第２実施形態およびその変形例１と同一の構成部材には同一の参照符号を付すこととし、以下では主として第２実施形態からの相違点について説明する。

この変形例２は、第２実施形態の検査機２００において、ホール素子Ｈ０〜Ｈ４を、検出抵抗Ｒｓ０〜Ｒｓ４（第１実施形態の検査機１００参照）にそれぞれ置換するとともに、通信・制御部２０２のスイッチ故障検出プログラムも一部修正して、電池監視ユニット２０の電池監視部２２から通信部２６を介して計測電圧Ｅｓ１〜Ｅｓ４を任意に取得可能にした通信・制御部２０２Ｂを用いるものである。

この変形例２の構成によれば、例えば、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３をオフさせている状態でスイッチング素子Ｓ２をオンさせたときの計測電圧Ｅｓ２と、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３をオフさせている状態でスイッチング素子Ｓ２をオフさせたときの計測電圧Ｅｓ２とに基づいて、第１実施形態と同様にスイッチング素子Ｓ２の異常有無および異常原因を判別することができる。

＜その他の実施形態＞
第２実施形態の検査機２００において、第１実施形態の変形例と同様に、例えば、ホール素子Ｈ１およびホール素子Ｈ３を省いても、通信・制御部２０２用のスイッチ故障検出プログラムを多少修正すれば、すべてのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の異常有無および異常原因を検査・判別できる。

また、第２実施形態の変形例１の検査機２００Ａ、変形例２の検査機２００Ｂにおいても、第１実施形態の変形例と同様に、例えば、検出抵抗Ｒｓ１および検出抵抗Ｒｓ３を省いても、通信・制御部２０２Ａ、２０２Ｂ用の各スイッチ故障検出プログラムを多少修正すれば、すべてのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の異常有無および異常原因を検査・判別できる。

あるいは、第１実施形態やその変形例と同様に、電池監視ユニット２０内のＣＰＵ２３を検査の主体とし、電圧計測回路２５による計測電圧を参照する代わりに、通信・制御部２０２との通信を介してホール素子Ｈ０〜Ｈ４の電流検出結果を得て、それに基づいてすべてのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の異常有無および異常原因を検査・判別することも可能である。

なお、本発明は、その主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

１〜４ セル
１０ 電池パック
１１ 電池パック側コネクタ
２０ 電池監視ユニット
２１ 電池監視ユニット側コネクタ
２２ 電池監視部
２３ ＣＰＵ
２４ メモリ
２５ 電圧計測回路
２６ 通信部
３１〜３４ バランサー回路
１００ 検査機
１０１ 検査機側コネクタ
１００Ａ 検査機
２００ 検査機
２００Ａ 検査機
２００Ｂ 検査機
２０１ 検査機側コネクタ
２０２ 通信・制御部
２０２Ａ 通信・制御部
２０２Ｂ 通信・制御部
Ｐ１〜Ｐ４ 電源
Ｒ１〜Ｒ４ 放電抵抗
Ｒｓ０〜Ｒｓ４ 検出抵抗
Ｓ１〜Ｓ４ スイッチング素子
Ｗ 通信線
Ｗ０〜Ｗ４ 配線
Ｗｓ０〜Ｗｓ４ 配線

Claims (4)

1. 複数の単位電池（１〜４）が直列接続された蓄電モジュール（１０）に接続されるとともに、前記単位電池（１〜４）にそれぞれ並列接続されて放電および放電停止が可能な均等化回路（３１〜３４）を有し、前記蓄電モジュール（１０）を監視する電池監視ユニット（２０）の検査方法であって、
   前記均等化回路（３１〜３４）のうちで検査対象を検査対象均等化回路と、これに隣接する前記均等化回路を隣接均等化回路とそれぞれ呼ぶこととし、
   前記蓄電モジュール（１０）に含まれる単位電池（１〜４）と同数の直列接続された電源（Ｐ１〜Ｐ４）と、これらの各電源（Ｐ１〜Ｐ４）の間および前記各電源（Ｐ１〜Ｐ４）全体の両端にそれぞれ接続された配線（Ｗｓ０〜Ｗｓ４）と、前記各電源（Ｐ１〜Ｐ４）に接続された一対の前記配線（Ｗｓ０〜Ｗｓ４）の少なくとも一方にそれぞれ設けられた放電状態検出手段（Ｒｓ０〜Ｒｓ４，Ｈ０〜Ｈ４）とを備える検査装置（１００，１００Ａ，２００，２００Ａ，２００Ｂ）と前記電池監視ユニット（２０）とを接続する接続工程と、
   前記隣接均等化回路による放電停止中で且つ前記検査対象均等化回路による放電中に、前記検査対象均等化回路の放電状態を、対応する前記放電状態検出手段を利用して計測する第１計測工程と、
   前記隣接均等化回路による放電停止中で且つ前記検査対象均等化回路による放電停止中に、前記検査対象均等化回路の前記放電状態を、対応する前記放電状態検出手段を利用して計測する第２計測工程と、
   前記第１計測工程および前記第２計測工程における各計測結果に基づいて、前記検査対象均等化回路の異常を判別する判別工程と
   を含むことを特徴とする、電池監視ユニット（２０）の検査方法。
2. 請求項１に記載の電池監視ユニット（２０）の検査方法において、
   前記放電状態検出手段（Ｒｓ０〜Ｒｓ４，Ｈ０〜Ｈ４）は、電圧降下素子（Ｒｓ０〜Ｒｓ４）であり、
   前記第１計測工程では、前記検査対象均等化回路の両端電圧を計測し、
   前記第２計測工程では、前記検査対象均等化回路の前記両端電圧を計測する
   ことを特徴とする、電池監視ユニット（２０）の検査方法
3. 請求項１に記載の電池監視ユニット（２０）の検査方法において、
   前記放電状態検出手段（Ｒｓ０〜Ｒｓ４，Ｈ０〜Ｈ４）は、電流検出素子（Ｈ０〜Ｈ４）であり、
   前記第１計測工程では、前記検査対象均等化回路に流れる電流を計測し、
   前記第２計測工程では、前記検査対象均等化回路に流れる前記電流を計測する
   ことを特徴とする、電池監視ユニット（２０）の検査方法
4. 複数の単位電池（１〜４）が直列接続された蓄電モジュール（１０）に接続されるとともに、前記単位電池（１〜４）にそれぞれ並列接続されて放電および放電停止が可能な均等化回路（３１〜３４）を有し、前記蓄電モジュール（１０）を監視する電池監視ユニット（２０）の検査装置（２００，２００Ａ，２００Ｂ）であって、
   前記均等化回路（３１〜３４）のうちで検査対象を検査対象均等化回路と、これに隣接する前記均等化回路を隣接均等化回路とそれぞれ呼ぶこととし、
   前記蓄電モジュール（１０）に含まれる単位電池（１〜４）と同数の直列接続された電源（Ｐ１〜Ｐ４）と、
   これらの各電源（Ｐ１〜Ｐ４）の間および前記各電源（Ｐ１〜Ｐ４）全体の両端にそれぞれ接続された配線（Ｗｓ０〜Ｗｓ４）と、
   前記各電源（Ｐ１〜Ｐ４）に接続された一対の前記配線（Ｗｓ０〜Ｗｓ４）の少なくとも一方にそれぞれ設けられた放電状態検出手段（Ｒｓ０〜Ｒｓ４，Ｈ０〜Ｈ４）と、
   前記電池監視ユニット（２０）との通信を介して前記均等化回路（３１〜３４）をそれぞれ制御するとともに、前記隣接均等化回路による放電停止中で且つ前記検査対象均等化回路による放電中に前記検査対象均等化回路の放電状態を、対応する前記放電状態検出手段を利用して計測した第１計測結果と、前記隣接均等化回路による放電停止中で且つ前記検査対象均等化回路による放電停止中に前記検査対象均等化回路の前記放電状態を、対応する前記放電状態検出手段を利用して計測した第２計測結果とに基づいて、前記検査対象均等化回路の異常を判別する制御部（２０２，２０２Ａ，２０２Ｂ）と
   を備えることを特徴とする、電池監視ユニット（２０）の検査装置（２００，２００Ａ，２００Ｂ）。

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