JP5952043B2 - 半導体回路、電池監視システム、診断プログラム、及び診断方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体回路、電池監視システム、診断プログラム、及び診断方法、特に直列に接続された複数の電池の電圧を計測する半導体回路、電池監視システム、診断プログラム、及び診断方法に関するものである。

一般に、ハイブリッド自動車や電気自動車のモータ駆動等に用いられる大容量で高出力なバッテリーとして、複数の電池（電池セル）が直列に接続されたバッテリー（具体的一例としては、リチウムイオンバッテリー等が挙げられる）が用いられている。当該バッテリーの電池の電池電圧を計測して監視・制御するための電池監視システムが知られている。

このような従来の電池監視システムとして、複数の直列に接続された電池セルの高電位側の電圧と低電位側の電圧との差分により、各電池セルの電池電圧を計測するものが知られている。例えば、特許文献１には、各電池セルに接続された電源線が接続された端子のいずれか（二つ）をマルチプレクサにより選択して、差動増幅器に出力し、差動増幅器から出力されたアナログの電気信号をデジタルの電気信号に出力し、当該デジタルの電気信号に基づいて、各電池セルの電池電圧を計測する技術が記載されている。

一方、特許文献２には、自己診断機能を備えたディジタル測定器が記載されている。特許文献２に記載のディジタル測定器は、図１０に示すように、シングル入力回路が利得（ゲイン）を切換えるレンジ切換え回路１０９により構成されており、当該シングル入力回路（レンジ切換え回路１０９）の自己診断を行う機能を有している。図１０に示したレンジ切換え回路１０９では、スイッチング素子ＳＷ１９２、１９３をＮＣ側に接続するか、ＮＯ側に接続するかにより、ゲインを切換えている。

レンジ切換え回路１０９のゲインを例えば、ゲインＧ１及びゲインＧ２とすると、レンジ切換え回路１０９に基準電圧Ａを入力してゲインＧ１として得られた値Ｇ１×Ａと、ゲインＧ２として得られた値Ｇ２×Ａと、をＡＤ（アナログデジタル）変換したものからゲインＧ１とゲインＧ２の比を求めて、利得の切換えが正常であるか否かを診断している。

特開２０１０−１６９２８号公報 特開平−８−１８９８４５号公報

しかしながら上述の特許文献２に記載の技術では、レンジ切換え回路１０９のゲインＧ１及びゲインＧ２自体の精度を診断するためには、基準電圧Ａの精度を自己診断対象となる回路の入出力変換精度以上にしなくてはならない。

特許文献２に記載の自己診断技術を、自己診断の対象となる回路が差動入力回路に適用した場合、入力が２系統になるため、自己診断を行うためにさらに基準電圧Ｂを供給する基準電圧Ｂ（基準電圧Ｂを供給する電圧源）が必要となる。当該基準電圧Ｂには、上述の基準電圧Ａと同様に、自己診断対象となる回路の入出力変換精度以上の精度が必要になるという問題が発生する。

従って、上述の特許文献１に記載の技術のように電池監視システムには、差動増幅器が用いられており、当該差動増幅器の自己診断技術に特許文献２に記載の自己診断技術を適用した場合、上述の問段が発生することになる。その結果、適切に自己診断を行えない懸念が生じる。

本発明は、上述した問題を解決するために提案されたものであり、計測手段の自己診断を適切に行うことができる、半導体回路、電池監視システム、診断プログラム、及び診断方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の半導体回路は、直列に接続された複数の電池の各々に接続された複数の電源線と、前記複数の電源線から二つの電源線を選択する選択手段と、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換手段を有し、前記選択手段により選択された二つの電源線に流れる電気信号が入力された場合は、当該二つの電源線に流れる電気信号の差分をデジタル信号に変換して出力する計測手段と、前記計測手段から出力されたデジタル信号に対して予め定められた演算を行い、演算結果に応じた電気信号を出力する演算手段と、前記計測手段を診断する場合に、前記複数の電源線のうちから、第１基準電圧に応じた電気信号が流れる電源線と、前記第１基準電圧と異なる第２基準電圧に応じた電気信号が流れる電源線とを選択するように前記選択手段を制御する第１制御、及び前記第２基準電圧に応じた電気信号をデジタル信号に変換させて出力するように前記計測手段を制御する第２制御を行う制御手段と、を備える。

請求項７に記載の電池監視システムは、直列に接続された複数の電池と、前記複数の電池の各々に接続された複数の電源線と、前記複数の電源線から二つの電源線を選択する選択手段と、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換手段を有し、前記選択手段により選択された二つの電源線に流れる電気信号が入力された場合は、前記複数の電池の電池電圧を監視するために当該二つの電源線に流れる電気信号の差分をデジタル信号に変換して出力する計測手段と、前記計測手段から出力されたデジタル信号に対して予め定められた演算を行い、演算結果に応じた電気信号を出力する演算手段と、前記計測手段の異常を診断する場合に、前記複数の電源線のうちから、第１基準電圧に応じた電気信号が流れる電源線と、前記第１基準電圧と異なる第２基準電圧に応じた電気信号が流れる電源線とを選択するように前記選択手段を制御する第１制御、及び前記第２基準電圧に応じた電気信号をデジタル信号に変換させて出力するように前記計測手段を制御する第２制御を行う制御手段と、を備える
請求項８に記載の診断プログラムは、直列に接続された複数の電池の各々に接続された複数の電源線のうちから選択手段により選択された二つの電源線に流れる電気信号が入力された場合は、当該二つの電源線に流れる電気信号の差分を変換手段によりデジタル信号に変換して出力する計測手段の異常を診断する場合に、第１基準電圧に応じた電気信号が流れる電源線と、前記第１基準電圧と異なる第２基準電圧に応じた電気信号が流れる電源線とを選択するように前記選択手段を制御する第１制御ステップと、前記計測手段に対して、前記第２基準電圧に応じた電気信号をデジタル信号に変換させて出力するように制御する第２制御ステップと、前記第１制御ステップにより出力されたデジタル信号と、前記第２制御ステップにより出力されたデジタル信号とを加算した電気信号を出力する演算ステップと、を備えた処理をコンピュータに実行させるためのものである。

請求項９に記載の診断方法は、直列に接続された複数の電池の各々に接続された複数の電源線と、前記複数の電源線から二つの電源線を選択する選択手段と、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換手段を有し、前記選択手段により選択された二つの電源線に流れる電気信号が入力された場合は、当該二つの電源線に流れる電気信号の差分をデジタル信号に変換して出力する計測手段と、を備えた半導体回路に対して、前記計測手段を診断する場合に、前記複数の電源線のうちから、第１基準電圧に応じた電気信号が流れる電源線と、前記第１基準電圧と異なる第２基準電圧に応じた電気信号が流れる電源線とを選択するように前記選択手段を制御する第１制御工程と、前記第２基準電圧に応じた電気信号をデジタル信号に変換させて出力するように前記計測手段を制御する第２制御工程と、演算手段により、前記第１制御工程により出力されたデジタル信号と、前記第２制御工程により出力されたデジタル信号とを加算した電気信号を出力する演算工程と、を備える。

本発明によれば、計測手段の自己診断を適切に行うことができる、という効果を奏する。

本実施の形態の電池監視システムの概略構成の一例を示す回路図である。 本実施の形態の電池セル群の構成の一例を示す回路図である。 本実施の形態の半導体回路における自己診断機能を有する電圧計測回路の一例を示す回路図である。 本実施の形態の半導体回路における電圧計測回路の自己診断動作全体の流れの一例のフローチャートである。 本実施の形態の自己診断動作における第１制御処理の流れの一例のフローチャートである。 電源線Ｖｎ及び電源線Ｖｎ−１を選択して自己診断を行う場合の電圧計測回路の状態の具体的一例を示した回路図である。 本実施の形態の自己診断動作における第２制御処理の流れの一例のフローチャートである。 電源線Ｖｎ及び電源線Ｖｎ−１を選択して自己診断を行う場合の電圧計測回路の状態の具体的一例を示した回路図である。 電源線Ｖ１の自己診断を行う場合の電圧計測回路の状態の具体的一例を示した回路図である。 従来の自己診断機能を備えたディジタル測定器の概略構成の一例を示す回路図である。

以下、図面を参照して、本実施の形態の電池監視システム全体の概略について説明する。

まず、本実施の形態の電池監視システムの構成について説明する。本実施の形態の電池監視システムの概略構成の一例を図１に示す。図１に示した本実施の形態の電池監視システムは、複数の電池セルを含む電池セル群１２と、電池セル群１２の各電池セルの電圧を測定する半導体回路１４と、を備えて構成されている。

電池セル群１２は、図２に示すように、複数の電池セルＣが直列に接続されている。なお、図１及び図２では、具体的一例として、ｎ個の電池セルＣ（Ｃ１〜Ｃｎ＋１）が直列に接続されている場合を示している。本実施の形態では、電池セル群１２の最高電位側が電池セルＣｎ＋１であり、最低電位側が電池セルＣ２である。各電池セルＣの高電位側及び低電位側（電池セルＣ同士の間）には、端子（パッド）を介して半導体回路１４の電源線Ｖ（Ｖ１〜Ｖｎ＋１）が接続されている。

半導体回路１４は、制御回路２２、計測部２４、及び自己診断機能を有する電圧計測回路３０（以下、単に電圧計測回路３０という）を備えている。

電圧計測回路３０は、各電池セルＣの高電位側の電圧と低電位側の電圧との差に基づいて、各電池セルＣの電池電圧を計測する機能を有している。本実施の形態の電圧計測回路３０は、セル選択ＳＷ３２及び電圧計測部３４を備えている。セル選択ＳＷ３２により、各電池セルＣ毎に、電池セルＣの高電位側に接続された電源線Ｖと、低電位側に接続された電源線Ｖとを選択して、それぞれに応じた電気信号（アナログ信号）を電圧計測部３４に出力する。電圧計測部３４は、セル選択ＳＷ３２から出力された電池セルＣの高電位側に接続された電源線Ｖに応じた電気信号と、低電位側に接続された電源線Ｖに応じた電気信号との差分をデジタル信号に変換し、変換した電気信号（デジタル信号）を制御回路２２に出力する機能を有している。

また、本実施の形態の電圧計測回路３０は、電圧計測部３４により電池電圧が適正に計測されているかを自己診断する機能を有している（詳細後述）。

制御回路２２は、電圧計測回路３０により各電池セルＣの電池電圧を計測するための制御信号や、電圧計測回路３０に自己診断を行わせるための制御信号を出力する機能を有する論理回路である。制御回路２２は、電池電圧の計測指示や、自己診断指示を受けると、プログラムが実行され、電圧計測回路３０に制御信号を出力する。

記憶部２４は、詳細を後述する出力値（Ａ−Ｂ）及び出力値（Ｂ）等を記憶する機能を有しており、例えば、レジスタやハードディスク、メモリ等により構成されている。

次に、電圧計測回路３０の詳細について説明する。図３に、本実施の形態の電圧計測回路３０の構成の一例を示す。図３に示すように本実施の形態の電圧計測回路３０は、セル選択ＳＷ３２、電圧計測部３４、基準電源３６、基準電圧分圧抵抗３８、ＳＷ群１、ＳＷ群２、ＳＷ群３、ＳＷ群４、スイッチング素子ＳＷ７、及びスイッチング素子ＳＷ８を備えている。

ＳＷ群１は、各電源線Ｖ毎に、スイッチング素子ＳＷ１（ＳＷ１１〜ＳＷ１ｎ＋１）を備えており、セル選択ＳＷ３２と、電池セル群１２（電池セルＣ）との接続状態を切換える機能を有している。ＳＷ群１をオフ状態にすることにより、セル選択ＳＷ３２に対して、電池セル群１２（電池セルＣ）からの電圧（電池電圧）の入力を遮断することができる。

ＳＷ群２は、各電池セルＣの高電位側に接続された電源線Ｖ毎に、スイッチング素子ＳＷ２（ＳＷ２２〜ＳＷ２ｎ＋１）を備えており、自己診断を行う際に、セル選択ＳＷ３２と電池セルＣの高電位側とを接続する機能を有している。

一方、ＳＷ群３は、各電池セルＣの低電位側に接続された電源線Ｖ毎に、スイッチング素子ＳＷ３（ＳＷ３１〜ＳＷ３ｎ）を備えており、自己診断を行う際に、セル選択ＳＷ３２と電池セルＣの低電位側とを接続する機能を有している。

セル選択ＳＷ３２は、上述のように、電池セル群１２の電池セルＣの電池電圧を計測する場合は、電池セルＣの高電位側に接続された電源線Ｖと、低電位側に接続された電源線Ｖとを選択して、それぞれに応じた電気信号（アナログ信号）をレベルシフタ回路４０（電圧計測部３４）に出力する機能を有している。

セル選択ＳＷ３２は、電源線Ｖのうち、所定の電源線に流れる電気信号を選択してレベルシフタ回路４０に出力する機能を有しておれば特に限定されないが、本実施の形態では、一例として、各電源線Ｖ毎にスイッチング素子ＳＷを備えたＭＵＸ（マルチプレクサ）等により構成している。

また、本実施の形態のセル選択ＳＷ３２は、自己診断を行う際に、所定の電源線Ｖ（本実施の形態では電池セルＣの高電位側に接続された電源線Ｖ及び低電位側に接続された電源線Ｖ）を選択して、それぞれに応じた電気信号（アナログ信号）をレベルシフタ回路４０（電圧計測部３４）に出力する機能を有している。

基準電源３６は、基準電圧Ａを生成し、供給する機能を有している。基準電圧分圧抵抗３８は、複数の抵抗素子Ｒが直列に接続された分圧抵抗素子、及び当該分圧抵抗素子と電圧ＶＳＳ（グランド）とを接続するスイッチング素子ＳＷ９を備えている。スイッチング素子ＳＷ４は、スイッチング素子ＳＷ４（ＳＷ４１〜ＳＷ４ｎ＋１）を備えており、自己診断を行う際に、自己診断を行う電源線Ｖに応じて予め定められた分圧抵抗値（基準電圧Ｂ）が電源線Ｖに供給させる機能を有している。なお、以下では、基準電源３６から供給される基準電圧を基準電圧Ａといい、基準電圧Ａが基準電圧分圧抵抗３８により分圧された分圧抵抗値を基準電圧Ｂという。

スイッチング素子ＳＷ７及びＳＷ群２の所定のスイッチング素子ＳＷ２がオン状態になることにより、基準電圧Ａが電源線Ｖに供給される。また、スイッチング素子ＳＷ９、ＳＷ群４の所定のスイッチング素子ＳＷ４，スイッチング素子ＳＷ８、及びＳＷ群３の所定のスイッチング素子ＳＷ３がオン状態になることにより、基準電圧Ｂが電源線Ｖに供給される。

本実施の形態の電圧計測部３４は、レベルシフタ回路４０、ＡＤコンバータ４２、スイッチング素子ＳＷ５、及びスイッチング素子ＳＷ６を備えている。

レベルシフタ回路４０は、セル選択ＳＷ３２から入力された二つの電気信号の差分に応じたアナログの電気信号を出力する機能を有している。本実施の形態では、このようにレベルシフタ回路４０を用いているがこれに限らず、セル選択ＳＷ３２から入力された二つの電気信号の差分に応じたアナログの電気信号を出力する機能を有していればその構成は特に限定されない。

ＡＤコンバータ４２は、入力されたアナログの電気信号をデジタル信号に変換してデジタル信号を出力する機能を有するアナログデジタル変換器である。スイッチング素子ＳＷ５がオン状態の場合は、レベルシフタ回路４０から出力されたアナログの電気信号をデジタル信号に変換して出力する。一方、スイッチング素子ＳＷ６がオン状態の場合は、基準電圧Ｂに応じたアナログの電気信号をデジタル信号に変換して出力する。

なお、本実施の形態では、ＳＷ群１〜ＳＷ群４の各スイッチング素子ＳＷ（ＳＷ１〜ＳＷ４）、セル選択ＳＷ３２が有するスイッチング素子ＳＷ、及びスイッチング素子ＳＷ５〜スイッチング素子ＳＷ９のオン／オフは、制御回路２２から入力される制御信号により制御される。

次に、本実施の形態の半導体回路１４における、電圧計測回路３０の自己診断機能について説明する。本実施の形態の自己診断動作全体の流れの一例のフローチャートを図４に示す。当該動作は、制御回路２２における診断プログラムの実行等により制御される。なお、以下では、具体的一例として、電源線Ｖｎ及び電源線Ｖｎ−１を選択して自己診断を行う場合について説明する。具体的一例の場合における電圧計測回路３０の状態を示した回路図を図６及び図８に示す。

なお、本実施の形態においては、自己診断を行う際の初期状態では、ＳＷ群１〜ＳＷ群４の各スイッチング素子ＳＷ（ＳＷ１〜ＳＷ４）、セル選択ＳＷ３２が有するスイッチング素子ＳＷ、及びスイッチング素子ＳＷ５〜スイッチング素子ＳＷ９はオフ状態になっている。

まず、ステップ１００では、第１制御処理を行う。第１制御処理とは、セル選択ＳＷ３２から入力された基準電圧Ａに応じた電気信号及び基準電圧Ｂに応じた電気信号をレベルシフタ回路４０に入力させ、レベルシフタ回路４０からＡＤコンバータ４２を介して出力された電気信号（基準電圧Ａ−基準電圧Ｂに応じた電気信号）を記憶部２４に記憶させるよう制御する処理である。

当該第１制御処理の一例のフローチャートを図５に示す。

ステップ２００では、セル選択ＳＷ３２により自己診断する電源線Ｖ（電池セルＣ）に対応する電源線Ｖを選択する。本実施の形態では、具体的一例として、図６に示すように、電源線Ｖ及び電源線Ｖｎ−１を選択する。

次のステップ２０２では、選択した電源線Ｖ（選択した電源線Ｖのうち高電位側）にと基準電源３６とを接続するＳＷ群２のスイッチング素子ＳＷ２をオン状態にする。図６に示すように、ここでは、スイッチング素子ＳＷ２ｎをオン状態にする。また、スイッチング素子ＳＷ７をオン状態にする。これにより、基準電源３６から供給された基準電圧Ａに応じた電気信号がセル選択ＳＷ３２に入力される。

次のステップ２０４では、選択した電源線Ｖ（選択した電源線Ｖのうち低電位側）にと基準電圧分圧抵抗３８とを接続するＳＷ群３のスイッチング素子ＳＷ３をオン状態にする。図６に示すように、ここでは、スイッチング素子ＳＷ３ｎ−１をオン状態にする。また、スイッチング素子ＳＷ８をオン状態にする。さらに、基準電圧Ａを分圧して、電池セルＣ（電池セルＣｎ）に応じた電圧が供給されるように、当該電池セルＣに応じたＳＷ群４のスイッチング素子ＳＷ４と、スイッチング素子ＳＷ９とをオン状態にする。図６に示すように、ここでは、ＳＷ群４のスイッチング素子ＳＷ４ｎをオン状態にする。なお、本実施の形態では、このように自己診断を行う際に、各電池セルＣに応じた電圧を供給するようにしているがこれに限らず、その他、自己診断用の電圧を供給するようにしてもよい。なお、各電池セルＣの電池電圧の計測を行う際と同様の状態（条件）により自己診断を行うことが好ましく、本実施の形態のように、各電池セルＣに応じた電圧を供給することにより、診断精度を高めることができる。

これにより、基準電源３６から供給された基準電圧Ａが基準電圧分圧抵抗３８により分圧された基準電圧Ｂに応じた電気信号がセル選択ＳＷ３２に入力される。

次のステップ２０６では、レベルシフタ回路４０がセル選択ＳＷ３２から入力された基準電圧Ａに応じた電気信号と、基準電圧Ｂに応じた電気信号の差分に応じた電気信号を出力し、次のステップ２０８でスイッチング素子ＳＷ５をオン状態にする。これにより、基準電圧Ａ−基準電圧Ｂに応じたアナログの電気信号がＡＤコンバータ４２に入力される。

次のステップ２１０では、入力された基準電圧Ａ−基準電圧Ｂに応じたアナログの電気信号をデジタル信号に変換して出力すると、次のステップ２１２では、出力された基準電圧Ａ−基準電圧Ｂに応じたデジタルの電気信号（以下、出力値（Ａ−Ｂ）という）を記憶部２４に記憶させた後、本処理を終了する。なお、本実施の形態においては、第１制御処理の終了後は、ＳＷ群１〜ＳＷ群４の各スイッチング素子ＳＷ（ＳＷ１〜ＳＷ４）、セル選択ＳＷ３２が有するスイッチング素子ＳＷ、及びスイッチング素子ＳＷ５〜スイッチング素子ＳＷ９をオフ状態にする。

このようにしてステップ１００の第１制御処理が終了すると次のステップ１０２では、第２制御処理を行う。第２制御処理とは、基準電圧分圧抵抗３８からＡＤコンバータ４２に直接入力された基準電圧Ｂに応じた電気信号を記憶部２４に記憶させるよう制御する処理である。

当該第２制御処理の一例のフローチャートを図７に示す。

ステップ３００では、上述の第１制御でオンにしたのと同じＳＷ群４のスイッチング素子ＳＷ４、スイッチング素子ＳＷ９とをオン状態にする。図８に示すように、ここでは、ＳＷ群４のスイッチング素子ＳＷ４ｎをオン状態にする。

次のステップ３０２では、スイッチング素子ＳＷ６をオン状態にする。これにより、基準電源３６から供給された基準電圧Ａが基準電圧分圧抵抗３８により分圧された基準電圧Ｂに応じた電気信号が直接ＡＤコンバータ４２に入力される。

次のステップ３０４では、入力された基準電圧Ｂ及び電圧ＶＳＳ（本実施の形態ではＶＳＳ＝０Ｖ）に応じたアナログの電気信号をデジタル信号に変換して出力すると、次のステップ３０６では、出力された基準電圧Ｂ（基準電圧Ｂ−０Ｖ）に応じたデジタルの電気信号（以下、出力値（Ｂ）という）を記憶部２４に記憶させた後、本処理を終了する。なお、本実施の形態においては、第２制御処理の終了後は、ＳＷ群１〜ＳＷ群４の各スイッチング素子ＳＷ（ＳＷ１〜ＳＷ４）、セル選択ＳＷ３２が有するスイッチング素子ＳＷ、及びスイッチング素子ＳＷ５〜スイッチング素子ＳＷ９をオフ状態にする。

このようにしてステップ１０２の第２制御処理が終了すると次のステップ１０４では、第１制御処理により記憶部２４に記憶させた出力値（Ａ−Ｂ）と、第２制御処理により記憶部２４に記憶させた出力値（Ｂ）と、を加算し、加算した値が基準電圧Ａ（基準電圧Ａに応じた電気信号）と同じであるか否かを判断する。

各電源線Ｖ（Ｖｎ、Ｖｎ−１）、セル選択ＳＷ３２、及びレベルシフタ回路４０に故障等の異常が生じていない場合、第１制御処理により記憶部２４に記憶させた出力値（Ａ−Ｂ）と、第２制御処理により記憶部２４に記憶させた出力値（Ｂ）と、を加算した値は、基準電圧Ａになる。従って、ここで基準電圧Ａではないと判断された場合は、各電源線Ｖ（Ｖｎ、Ｖｎ−１）、セル選択ＳＷ３２、及びレベルシフタ回路４０（少なくともこれらのいずれか）に故障等の異常が生じていることを示している。なお、基準電圧Ａと完全に同一ではなくともよく、電圧計測部３４の精度等に応じた予め定められた基準電圧Ａと同等と見なせる範囲（許容範囲）内の電圧であればよい。

否定された場合は、異常が生じているため、ステップ１０６へ進み、例えば、電池監視システム１０の動作を停止したり、異常が生じている旨の報知を行ったり等、所定の措置を行った後、ステップ１１０へ進む。一方、ステップ１０４で肯定された場合は、正常に動作している（異常が生じていない）ため、ステップ１０８で正常とみなした後、ステップ１１０へ進む。

次のステップ１１０では、本処理を終了するか否か判断する。未だ全ての電池セルＣに応じた電源線Ｖに対して自己診断を行っていない場合は、否定されてステップ１００に戻り本処理を繰り返す。一方、全ての電池セルＣに応じた電源線Ｖに対して自己診断を行った場合は、肯定されて本処理を終了する。

なお、本実施の形態では、各電池セルＣ毎に、ステップ１００〜ステップ１１０の処理を行っているがこれに限らず、ステップ１００の第１制御及びステップ１０２の第２制御を全ての各電池セルＣに行い、全ての電池セルＣの出力値（Ａ−Ｂ）及び出力値（Ｂ）を記憶部２４に記憶させた後、ステップ１０４の処理を各電池セルＣ毎に行うようにしてもよい。

以上説明したように、本実施の形態の半導体回路１４に備えられた電圧計測回路３０は、セル選択ＳＷ３２、電圧計測部３４、基準電源３６、基準電圧分圧抵抗３８、ＳＷ群１、ＳＷ群２、ＳＷ群３、ＳＷ群４、スイッチング素子ＳＷ７、及びスイッチング素子ＳＷ８を備えている。また、電圧計測部３４は、レベルシフタ回路４０、ＡＤコンバータ４２、スイッチング素子ＳＷ５、及びスイッチング素子ＳＷ６を備えている。

自己診断を行う場合は、まず、制御回路２２による第１制御により、ＳＷ群１のスイッチング素子ＳＷ１を全てオフ状態にしたまま、電池セルＣの高電位側の電源線Ｖと基準電源３６とを接続するＳＷ群２のスイッチング素子ＳＷ２及びスイッチング素子ＳＷ７をオン状態にして、基準電圧Ａに応じた電気信号をセル選択ＳＷ３２に入力させる。基準電圧Ａを分圧して電池セルＣに応じた基準電圧Ｂとするように、ＳＷ群４のスイッチング素子ＳＷ４と、スイッチング素子ＳＷ９とをオン状態にすると共に、電池セルＣの低電位側の電源線Ｖと基準電圧分圧抵抗３８とを接続するＳＷ群３のスイッチング素子ＳＷ３及びスイッチング素子ＳＷ８をオン状態にして、基準電圧Ｂに応じた電気信号をセル選択ＳＷ３２に入力させる。スイッチング素子ＳＷ５をオン状態にすることにより、レベルシフタ回路４０から出力された基準電圧Ａに応じた電気信号と基準電圧Ｂに応じた電気信号の差分に応じたアナログの電気信号がＡＤコンバータ４２に入力され、ＡＤコンバータ４２でデジタル信号に変換された電気信号（出力値（Ａ−Ｂ）が出力される。

次に、第２制御により、スイッチング素子ＳＷ６をオン状態にして、基準電圧分圧抵抗３８で分圧された基準電圧Ｂを直接ＡＤコンバータ４２に入力させ、デジタル信号に変換された電気信号（出力値（Ｂ））が出力される。

さらに、第１制御により得られた出力値（Ａ−Ｂ）と出力値（Ｂ）とを加算し、加算値が基準電圧Ａと同一であるとみなせるか否か判断する。同一であるとみなせない場合は、各電源線Ｖ（Ｖｎ、Ｖｎ−１）、セル選択ＳＷ３２、及びレベルシフタ回路４０（少なくともこれらのいずれか）に故障等の異常が生じていると診断する、一方、同一であるとみなせる場合は、正常である（異常が生じていない）と診断する。

このように本実施の形態では、各電源線Ｖ（Ｖｎ、Ｖｎ−１）、セル選択ＳＷ３２、及びレベルシフタ回路４０を介してＡＤコンバータ４２から出力された出力値（Ａ−Ｂ）と、直接入力された基準電圧ＢがＡＤコンバータ４２から出力された出力値（Ｂ）とに基づいて、入出力変換特性を自己診断しているため、基準電圧Ｂの精度を診断対象回路（例えば、レベルシフタ回路４０）の入出力変換精度以上としなくとも、診断対象回路の入出力特性の精度を診断することができる。従って、基準電圧Ｂの精度にかかわらず、自己診断を適切に行うことができる。

また、本実施の形態では、セル電圧Ｃの経路（電源線Ｖ）毎に異なる固有の電圧（基準電圧Ｂ）を用いたので、セル選択ＳＷ３２の故障を検知することができる。

なお、本実施の形態では、電池セルＣ毎に高電位側に接続された電源線Ｖと低電位側に接続された電源線Ｖとを用いて自己診断を行っているがこれに限らず、電位差が生じている二つの電源線Ｖを用いればよい。なお、本実施の形態のように、電池セルＣ毎に高電位側に接続された電源線Ｖと低電位側に接続された電源線Ｖとを用いることにより、通常の、電圧計測回路３０による電池セルＣの電池電圧の測定に用いられる計測処理（計測処理のプログラム）を流用することができるため好ましい。

また、複数の電池セルＣ間の電池電圧（測定対象である電池セル群１２の最上位電位と最下位電位間の電圧）を一度に測定する場合には、基準電圧Ａは当該最上位電位の電源線Ｖ（本実施の形態では電源線Ｖｎ＋１）に、基準電圧Ｂは、当該最下位電位の電源線Ｖ（本実施の形態では電源線Ｖ１）に供給するように接続することが好ましい。

なお、上記本実施の形態では、電源線Ｖ１に対しては、電源線Ｖ１が最下位に接続されているため、自己診断を適切に行えない懸念がある。そのような場合は、例えば、以下の様に自己診断を行うようにすればよい。図９に示すように、ＳＷ群２にスイッチング素子ＳＷ２１を設け、当該スイッチング素子ＳＷ２１及びスイッチング素子ＳＷ７をオン状態にして、基準電圧Ａに応じた電気信号のみをセル選択ＳＷ３２に入力させる。レベルシフタ回路４０には、セル選択ＳＷ３２からは当該基準電圧Ａに応じた電気信号のみが入力される。ここで、レベルシフタ回路４０の内部でもう電圧ＶＳＳ（グランド電圧）に応じた電気信号を上述の本実施の形態の基準電圧Ｂの代りに入力させるようにする。これによりレベルシフタ回路４０からは、基準電圧Ａと電圧ＶＳＳ（０Ｖ）との差分（基準電圧Ａと同等）に応じたアナログの電気信号がＡＤコンバータ４２に出力される。ＡＤコンバータ４２では、デジタル信号に変換して出力する。制御回路２２では、ＡＤコンバータ４２から出力された電気信号が基準電圧Ａと同等であるとみなせる場合は、正常である（異常が生じていない）と診断し、同等であるとみなせない場合は、異常が生じていると診断する。

また、本実施の形態では、基準電圧Ａを電圧計測回路３０の内部に備えられた基準電源３６により供給しているがこれに限らず、電圧計測回路３０の外部から供給されるようにしてもよいし、さらに半導体回路１４の外部から供給されるようにしてもよい。

また、本実施の形態で説明した電池監視システム１０、半導体回路１４、及び電圧計測回路３０等の構成、故障診断動作等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることは言うまでもない。

１０ 電池監視システム
１２ 電池セル群
１４ 半導体回路
２２ 制御回路
２４ 計測部
３０ 電圧計測回路
３２ セル選択ＳＷ
３４ 電圧計測部
４０ レベルシフタ回路
４２ ＡＤコンバータ

Claims (9)

1. 直列に接続された複数の電池の各々に接続された複数の電源線と、
   前記複数の電源線から二つの電源線を選択する選択手段と、
   アナログ信号をデジタル信号に変換する変換手段を有し、前記選択手段により選択された二つの電源線に流れる電気信号が入力された場合は、当該二つの電源線に流れる電気信号の差分をデジタル信号に変換して出力する計測手段と、
   前記計測手段から出力されたデジタル信号に対して予め定められた演算を行い、演算結果に応じた電気信号を出力する演算手段と、
   前記計測手段を診断する場合に、前記複数の電源線のうちから、第１基準電圧に応じた電気信号が流れる電源線と、前記第１基準電圧と異なる第２基準電圧に応じた電気信号が流れる電源線とを選択するように前記選択手段を制御する第１制御、及び前記第２基準電圧に応じた電気信号をデジタル信号に変換させて出力するように前記計測手段を制御する第２制御を行う制御手段と、
   を備えた半導体回路。
2. 前記演算手段は、前記制御手段による前記第１制御により出力されたデジタル信号と、前記第２制御により出力されたデジタル信号とを加算した電気信号を出力する、請求項１に記載の半導体回路。
3. 前記演算手段により出力された電気信号が前記第１基準電圧に応じた電気信号とみなせるか否かを判断する判断手段を備えた、請求項１または請求項２に記載の半導体回路。
4. 前記計測手段は、前記選択手段により選択された二つの電源線に流れる電気信号の差分をアナログ信号として出力するレベルシフタ部を備え、前記変換手段は、前記レベルシフタ部から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体回路。
5. 前記第２基準電圧は、電源線に応じて予め定められた電圧である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体回路。
6. 前記制御手段は、前記第１制御において、第１基準電圧に応じた電気信号が流れる電源線と、前記第１基準電圧と異なる第２基準電圧に応じた電気信号が流れる電源線とが隣接するように制御する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体回路。
7. 直列に接続された複数の電池と、
   前記複数の電池の各々に接続された複数の電源線と、
   前記複数の電源線から二つの電源線を選択する選択手段と、
   アナログ信号をデジタル信号に変換する変換手段を有し、前記選択手段により選択された二つの電源線に流れる電気信号が入力された場合は、前記複数の電池の電池電圧を監視するために当該二つの電源線に流れる電気信号の差分をデジタル信号に変換して出力する計測手段と、
   前記計測手段から出力されたデジタル信号に対して予め定められた演算を行い、演算結果に応じた電気信号を出力する演算手段と、
   前記計測手段の異常を診断する場合に、前記複数の電源線のうちから、第１基準電圧に応じた電気信号が流れる電源線と、前記第１基準電圧と異なる第２基準電圧に応じた電気信号が流れる電源線とを選択するように前記選択手段を制御する第１制御、及び前記第２基準電圧に応じた電気信号をデジタル信号に変換させて出力するように前記計測手段を制御する第２制御を行う制御手段と、
   を備えた、電池監視システム。
8. 直列に接続された複数の電池の各々に接続された複数の電源線のうちから選択手段により選択された二つの電源線に流れる電気信号が入力された場合は、当該二つの電源線に流れる電気信号の差分を変換手段によりデジタル信号に変換して出力する計測手段の異常を診断する場合に、第１基準電圧に応じた電気信号が流れる電源線と、前記第１基準電圧と異なる第２基準電圧に応じた電気信号が流れる電源線とを選択するように前記選択手段を制御する第１制御ステップと、
   前記計測手段に対して、前記第２基準電圧に応じた電気信号をデジタル信号に変換させて出力するように制御する第２制御ステップと、
   前記第１制御ステップにより出力されたデジタル信号と、前記第２制御ステップにより出力されたデジタル信号とを加算した電気信号を出力する演算ステップと、
   を備えた処理をコンピュータに実行させるための診断プログラム。
9. 直列に接続された複数の電池の各々に接続された複数の電源線と、前記複数の電源線から二つの電源線を選択する選択手段と、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換手段を有し、前記選択手段により選択された二つの電源線に流れる電気信号が入力された場合は、当該二つの電源線に流れる電気信号の差分をデジタル信号に変換して出力する計測手段と、を備えた半導体回路に対して、
   前記計測手段を診断する場合に、前記複数の電源線のうちから、第１基準電圧に応じた電気信号が流れる電源線と、前記第１基準電圧と異なる第２基準電圧に応じた電気信号が流れる電源線とを選択するように前記選択手段を制御する第１制御工程と、
   前記第２基準電圧に応じた電気信号をデジタル信号に変換させて出力するように前記計測手段を制御する第２制御工程と、
   演算手段により、前記第１制御工程により出力されたデジタル信号と、前記第２制御工程により出力されたデジタル信号とを加算した電気信号を出力する演算工程と、
   を備えた診断方法。
   

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