JP7119401B2 - 故障診断装置、蓄電装置、故障診断方法 - Google Patents

Description

本発明は、電流遮断装置の故障を診断する技術に関する。

リチウムイオン二次電池は、過充電及び過放電を防ぐために、電池監視装置（以下、ＢＭＵ）が取り付けられている。ＢＭＵは、電池の状態を監視し、異常を検出した場合、リレー等の電流遮断装置を用いて、電池に流れる電流を遮断することで、電池が過充電及び過放電になることを防いでいる。こうした電流遮断装置が故障していると、電池の過電圧や過放電を防ぐことが出来ないことから、意図的に電流遮断装置をオープン又はクローズさせ、その際の電圧を計測することで、電流遮断装置の故障を診断することが考えられる。しかしながら、自動車等、システムに対して継続的に電力の供給が必要な用途では、一時的に電力の供給が遮断される方法は実施できない。

電流遮断装置を２つ並列に接続して、車両走行中において、ある程度の電流が流れている時に、各電流遮断装置のオープン／クローズ動作を交互に繰り返して電流遮断装置の両端電圧の変化を検出する方法を用いれば、電力の供給を継続しながら電流遮断装置の故障診断を実施することできる。２つ並列に接続した電流遮断装置の故障を診断する方法を開示する文献として、例えば下記特許文献１がある。

特開２０１４－３６５５６号公報

しかし、上記の方法では、車両走行中に、電流遮断装置をオープン又はクローズさせて故障を診断する。そのため、走行時の振動等により、いずれかの電流遮断装置がオープン故障した状態で、故障診断のため他方の電流遮断装置をオープンすると、２つの電流遮断装置が共にオープン状態になることから、車両走行中に、電力供給が遮断されてしまう。また、特許文献１の方法でも同様の課題がある。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、車両走行中に電力供給が遮断されてしまうことを回避しつつ、電流遮断装置の故障診断を行うことを目的とする。

本明細書により開示する故障診断装置は、車両に搭載された蓄電素子の通電路に配置され、並列に接続された一対の電流遮断装置の故障を診断する故障診断装置であって、前記車両のエンジン停止中に、前記一対の電流遮断装置のうち、診断対象となる一方の電流遮断装置をオープンからクローズ又はクローズからオープンに切り換え、他方の電流遮断装置をクローズする切換処理を行い、前記切換処理後、前記電流遮断装置に閾値よりも大きい電流が流れている時に、前記電流遮断装置の両端電圧を検出し、検出した両端電圧に基づいて、前記電流遮断装置の故障の有無を判定する。

本明細書により開示する技術は、上記故障診断装置を有する蓄電装置、前記蓄電装置を有する車両に適用することが出来る。また、車両に搭載された蓄電素子の通電路に配置された電流遮断装置の故障を診断する診断方法に適用することが出来る。

本明細書により開示する故障診断装置によれば、車両走行中に電力供給が遮断されてしまうことを回避しつつ、電流遮断装置の故障診断を行うことが出来る。

実施形態１に適用された車両の側面図 バッテリの斜視図 バッテリの分解斜視図 バッテリの電気的構成を示すブロック図 故障診断処理の流れを示すフローチャート 故障診断処理中におけるリレーの状態遷移を示す図 エンジン始動時のクランキング電流の波形を示すグラフ アシストモータが接続されたバッテリの電気的構成を示すブロック図 バッテリの他の実施形態の電気的構成を示すブロック図 １２Ｖ系の組電池と４８Ｖ系の組電池を組み合わせた電源システムの電気的構成を示すブロック図

初めに、本実施形態にて開示する故障診断装置の概要について説明する。
車両に搭載された蓄電素子の通電路に配置され、並列に接続された一対の電流遮断装置の故障を診断する故障診断装置であって、前記車両のエンジン停止中に、前記一対の電流遮断装置のうち、診断対象となる一方の電流遮断装置をオープンからクローズ又はクローズからオープンに切り換え、他方の電流遮断装置をクローズする切換処理を行い、前記切換処理後、前記電流遮断装置に閾値よりも大きい電流が流れている時に、前記電流遮断装置の両端電圧を検出し、検出した両端電圧に基づいて、前記電流遮断装置の故障の有無を判定する。この構成では、故障診断を目的とした電流遮断装置の切り換えをエンジン停止中に行うので、車両走行中、故障診断を目的に電流遮断装置が操作されることはない。そのため、車両走行中に電力供給が遮断されてしまうことを回避しつつ、電流遮断装置の故障を診断出来る。また、電流遮断装置に閾値よりも大きい電流が流れている時に電流遮断装置の両端電圧を検出するので、電流遮断装置の故障を精度よく診断することが出来る。

前記電流遮断装置の両端電圧を、前記蓄電素子の放電中に検出することが好ましい。モータやコンプレッサなどの動力装置が負荷として接続されている場合、放電中は、充電中に比べて大電流が流れるので、故障診断装置の両端電圧を精度よく計測することが出来る。前記電流遮断装置の両端電圧を、前記蓄電素子の充電中に検出することが好ましい。充電中は、放電中に比べて電流が安定しているので、電流遮断装置の両端電圧を検出するタイミングが取りやすい。充電は、車両に搭載されたオルタネータなどの車両発電機による充電、車両外に設けられた外部充電器による充電のどちらでもよい。

前記故障診断装置は、エンジンが停止するごとに、（１）～（３）の処理を実行することで、前記一対の電流遮断装置について、オープン故障とクローズ故障を１つずつ順に判定するとよい。
（１）エンジンが停止するごとに、前記一対の電流遮断装置のうち診断対象となる一方の電流遮断装置をオープンからクローズ又はクローズからオープンに交互に切り換え、他方の電流遮断装置をクローズする。
（２）切り換え後、前記閾値よりも大きい電流が流れている時に、前記電流遮断装置の両端電圧を検出する。
（３）検出した両端電圧に基づいて、診断対象となる前記電流遮断装置の故障の有無を判定する。

この構成では、並列に接続された一対の電流遮断装置のうち診断対象となる一方側の電流遮断装置をオープン又はクローズを交互に切り換えて故障診断を行い、故障診断中、他方の電流遮断装置はクローズする。そのため、故障診断中、車両への電力供給が途絶えるリスクが小さい。

前記閾値より大きい電流が流れている時に検出した前記電流遮断装置の両端電圧を、前回の検出値と比較することにより、診断対象となる前記電流遮断装置の故障の有無を判定する、とよい。今回の検出値を前回の検出値と比較することで、両端電圧の変化の有無を正確に検出出来るので、電流遮断装置の故障の有無を精度よく判定することが出来る。前記閾値より大きい電流が流れている時に検出した前記電流遮断装置の両端電圧を、正常動作時の前記電流遮断装置の両端電圧と比較することにより、診断対象となる前記電流遮断装置の故障の有無を判定するとよい。電流遮断装置の両端電圧を、正常動作時と比較することで、電流遮断装置の故障の有無を判断することが出来る。
前記切換処理を、前記車両の駐車中に実行するとよい。この構成では、駐車中に切換処理を行うため、切換による動作音が発生しても、ユーザが動作音を耳にすることがない。

閾値は、エンジン始動時に流れるクランキング電流のピーク値に基づいて設定するとよい。クランキング電流は大電流であることから、電流遮断装置の両端電圧の変化は大きい。そのため、故障の有無を精度よく判定することが出来る。

前記車両のエンジン停止中に、前記切換処理にて、診断対象となる電流遮断装置をクローズからオープンに切り換えた場合、前記両端電圧検出後の車両の走行中、並列に接続された前記一対の電流遮断装置の双方をクローズさせるとよい。この構成では、例えば、走行中の振動等により、一方の電流遮断装置が意図せずに開いた場合でも、車両走行中、蓄電素子から車両に対して、電力供給を継続出来る。

前記故障診断装置は故障と判定した場合、前記車両に対して警告を行うとよい。警告を行うことで、車両に対して故障診断装置の故障を知らせることが出来る。前記電流遮断装置は、機械式の接点を有するリレーであることが好ましい。リレーは、機械式の接点であることから、ＦＥＴなどの半導体スイッチに比べて、クローズ時の導通抵抗値が大きい。そのため、半導体スイッチに比べて、同じ電流が流れた時に、両端電圧が高くなることから、両端電圧の検出精度が高い。そのため、故障の有無を精度よく判定することが出来る。本技術の適用により、車両走行中に車両への電力供給が途絶えることを回避しつつ、故障確率の高い電流遮断装置の故障を診断することが出来る。前記車両はアイドリングストップ車両がよい。アイドリングストップ車両は、頻繁にクランキングが発生する。そのため、故障判定を実施できるタイミングが多く、信頼性があがる。

＜実施形態１＞
１．バッテリの説明
図１は車両の側面図、図２はバッテリの斜視図、図３はバッテリの分解斜視図、図４はバッテリの電気的構成を示すブロック図である。

自動車（以下、車両の一例）１は、図１に示すように、バッテリ（蓄電装置）２０を備えている。バッテリ２０は、図２に示すように、ブロック状の電池ケース２１を有しており、電池ケース２１内には、複数の二次電池３１からなる組電池３０や制御基板２８が収容されている。以下の説明において、図２および図３を参照する場合、電池ケース２１が設置面に対して傾きなく水平に置かれた時の電池ケース２１の上下方向をＹ方向とし、電池ケース２１の長辺方向に沿う方向をＸ方向とし、電池ケース２１の奥行き方向をＺ方向をとして説明する。

電池ケース２１は、図３に示すように、上方に開口する箱型のケース本体２３と、複数の二次電池３１を位置決めする位置決め部材２４と、ケース本体２３の上部に装着される中蓋２５と、中蓋２５の上部に装着される上蓋２６とを備えて構成されている。ケース本体２３内には、図３に示すように、各二次電池３１が個別に収容される複数のセル室２３ＡがＸ方向に並んで設けられている。

位置決め部材２４は、図３に示すように、複数のバスバー２７が上面に配置されており、位置決め部材２４がケース本体２３内に配置された複数の二次電池３１の上部に配置されることで、複数の二次電池３１が、位置決めされると共に複数のバスバー２７によって直列に接続されるようになっている。

中蓋２５は、図２に示すように、平面視略矩形状をなし、Ｙ方向に高低差を付けた形状とされている。中蓋２５のＸ方向両端部には、一対の端子部２２Ｐ、２２Ｎが設けられている。一対の端子部２２Ｐ、２２Ｎは、例えば鉛合金等の金属からなり、２２Ｐが正極側端子部、２２Ｎが負極側端子部である。一対の端子部２２Ｐ、２２Ｎは、バッテリ２０の外部端子である。

中蓋２５は、図３に示すように、制御基板２８を収容する収容部を有しており、中蓋２５がケース本体２３に装着されることで、二次電池３１と制御基板２８とが接続されるようになっている。

図４を参照して、バッテリ２０の電気的構成を説明する。バッテリ２０は、組電池３０と、電流センサ４１と、電流遮断回路４５と、組電池３０を管理する電池管理装置（以下、ＢＭ）５０とを有する。電池管理装置５０が本発明の「故障診断装置」の一例である。

組電池３０は、１２Ｖ系であり、直列接続された複数の蓄電素子（例えば、リチウムイオン二次電池３１）から構成されている。組電池３０、電流センサ４１、電流遮断回路４５は、通電路３５を介して、直列に接続されている。電流センサ４１を負極側、電流遮断回路４５を正極側に配置しており、電流センサ４１は負極側端子部２２Ｎ、電流遮断回路４５は、正極側端子部２２Ｐにそれぞれ接続されている。

図４に示すように、バッテリ２０の端子部２２Ｐ、２２Ｎには、車両１に搭載されたエンジンを始動するためのセルモータ１５が接続されており、セルモータ１５はバッテリ２０から電力の供給を受けて駆動する。バッテリ２０には、セルモータ１５の他に、電装品などの車両負荷（図略）やオルタネータ（図略）が接続されている。オルタネータの発電量が車両負荷の電力消費より大きい場合、バッテリ２０はオルタネータによる充電される。また、オルタネータの発電量が車両負荷の電力消費より小さい場合、バッテリ２０は、その不足分を補うため、放電する。

電流センサ４１は、電池ケース２１の内部に設けられており、二次電池３１に流れる電流Ｉを検出する。電流センサ４１は、信号線によってＢＭ５０に電気的に接続されており、電流センサ４１の出力は、ＢＭ５０に取り込まれる構成になっている。

電流遮断回路４５は、電池ケース２１の内部に設けられている。電流遮断回路４５は、組電池３０の通電路３５上に配置されており、並列に接続された一対のリレーＲＬ１、ＲＬ２から構成されている。リレーＲＬ１、ＲＬ２を２つ並列に設ける理由は、リレーＲＬ１、ＲＬ２の一方が故障しても、車両に対する電力の供給が維持できるように冗長性を図るためである。リレーＲＬ１、ＲＬ２は電流遮断装置の一例である。

リレーＲＬ１、ＲＬ２は、例えば、ラッチ式のリレーであり、ＢＭ５０からオープン指令を受けると、電磁作用により機械的に接点をオープンさせる。また、クローズ指令を受けると、電磁作用により機械的に接点をクローズさせる。

ＢＭ５０は、各リレーＲＬ１、ＲＬ２に対して個別にオープン指令、クローズ指令を送ることで、各リレーＲＬ１、ＲＬ２のオープン、クローズを個別に制御することが出来る。２つのリレーＲＬ１、ＲＬ２のうち、少なくとも一方をクローズすることで、組電池３０は通電状態となる。また、２つのリレーＲＬ１、ＲＬ２の双方をオープンすることで、組電池３０は通電が遮断された状態となる。以下の説明において、２つのリレーを特に区別しない場合、符号ＲＬを用いる。

ＢＭ５０は、演算機能を有するＣＰＵ５１、各種情報を記憶したメモリ５３、通信部５５など備えており、制御基板２８に設けられている。通信部５５には、車両に搭載された車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）１０が接続されており、ＢＭ５０は、エンジンの動作状態など車両に関する情報を、車両ＥＣＵ１０から受信できるようになっている。

ＢＭ５０は、電流センサ４１の出力に基づいて、二次電池３１の電流を監視する。図外の電圧検出回路の出力に基づいて、各二次電池３１の電圧や組電池３０の総電圧を監視する。図外の温度センサの出力に基づいて、二次電池３１の温度を監視する。

ＢＭ５０は、二次電池３１の電圧、電流、異常を監視しており、異常を検出した場合には、２つのリレーＲＬ１、ＲＬ２をオープンすることで、二次電池３１が危険な状態になることを防ぐ。

また、ＢＭ５０は、リレーＲＬ１、ＲＬ２の両端、端点Ａと端点Ｂのそれぞれと電圧計測線Ｌａ、Ｌｂで接続されており、リレーＲＬ１、ＲＬ２の両端電圧（２点ＡＢ間の電圧）Ｖａｂを検出する。

２．リレーＲＬ１、ＲＬ２の故障診断
ＢＭ５０のＣＰＵ５１は、車両の駐車中にリレーＲＬをオープンからクローズ又はクローズからオープンに切り換え、その後エンジン始動時に、リレーＲＬの両端電圧Ｖａｂを検出する。そして、ＣＰＵ５１は、検出した両端電圧Ｖａｂに基づいて、リレーＲＬのオープン故障とクローズ故障を診断する。オープン故障は、クローズ指令を受けても、クローズせず、オープンに固着した故障である。クローズ故障は、オープン指令を受けても、オープンせず、クローズに固着した故障である。

以下、図５、図６を参照してリレーＲＬの故障診断処理について具体的に説明する。図５に示す故障診断処理はＳ１０～Ｓ５０のステップから構成されており、例えば、ＢＭ５０が起動して、組電池３０の監視を開始するのと同時にＣＰＵ５１により実行される。

故障診断処理前の状態において、リレーＲＬ１、リレーＲＬ２はいずれもクローズ状態であるものとする。１回目と２回目の故障診断処理では、リレーＲＬ１の故障診断を行うものとし、３回目と４回目の故障診断処理では、リレーＲＬ２の故障診断を行うものとする。

＜１回目（リレーＲＬ１の故障診断）＞
処理がスタートすると、ＢＭ５０は、車両の駐車を検出する処理を実行する（Ｓ１０）。駐車とは、少なくともエンジンやモータ等の駆動部が停止しており、所定時間、車両に動きがない状態である。車両の駐車は、電流センサ４１の検出する電流値が所定値以下の状態が所定時間以上継続しているか、否かにより判定することが出来る。所定値は、駐車中にバッテリ２０から車両の特定の負荷にのみ流れる暗電流（微小電流）の大きさに合わせてその値が設定されており、一例として１００ｍＡ程度である。また、それ以外にも、例えば、車両ＥＣＵ１０との通信が所定時間以上、停止しているか否かにより判定することが出来る。

車両の駐車（１回目の駐車）を検出すると、次にＢＭ５０は、２つのリレーＲＬ１、ＲＬ２のうち、診断対象となる一方のリレーＲＬ１についてオープン、クローズを切り換える処理を行う（Ｓ２０）。

１回目に実行するＳ２０の処理では、ＢＭ５０からリレーＲＬ１に対してオープン指令が送信される。これにより、図６の（Ａ）に示すように、正常であれば、リレーＲＬ１は、クローズからオープンに切り換わる。ＢＭ５０からリレーＲＬ２に対して指令は送られず、リレーＲＬ２はクローズを維持する。

リレーＲＬ１の切り換えを行うと、次に、ＢＭ５０はエンジンの始動を検出する処理を実行する（Ｓ３０）。エンジンの始動は、電流センサ４１の検出する電流値が閾値より大きいか、否かにより検出することが出来る。閾値は、エンジンをクランキングする時に、バッテリ２０からセルモータ１５に流れるクランキング電流のピーク値Ｉｐの大きさに合わせてその値が設定されており、一例として８００Ａ程度である。

エンジンの始動を検出するまでの期間は、Ｓ３０の処理が繰り返され、待機状態となる。エンジンの始動を検出すると、ＢＭ５０は、一対のリレーＲＬ１、ＲＬ２の両端電圧Ｖａｂを検出する（Ｓ４０）。具体的には、図７に示すように、電流センサ４１の検出する電流値が閾値（本例では、８００Ａ）を超えるタイミングＰ、すなわちクランキング電流がピーク値付近となるタイミングで、両端電圧Ｖａｂを検出する。

リレー１本あたりの導通抵抗値（クローズ状態での抵抗値）を２００μΩとすると、リレーＲＬ１が正常にオープンしている場合、２点Ａ－Ｂ間の抵抗値は２００μΩである。そのため、リレーＲＬ１が正常にオープンしていれば、検出される両端電圧Ｖａｂは１６０ｍＶである。

両端電圧Ｖａｂを検出すると、次に、ＢＭ５０は、Ｓ４０で検出した両端電圧Ｖａｂを前回値と比較して電圧差を求めることにより、リレーＲＬ１の故障の有無を判定する処理を実行する。１回目の判定では、前回値が存在していないことから、リレーＲＬ１の故障判定は行われず、Ｓ４０で検出した両端電圧Ｖａｂをメモリ５３に記憶する処理が行われる。以上により、１回目の故障診断処理（Ｓ１０～Ｓ５０）は終了する。

＜２回目（リレーＲＬ１の故障診断）＞
その後、２回目の処理が開始され、ＢＭ５０は、車両の駐車を検出する処理を実行する（Ｓ１０）。エンジン始動後、車両が走行中の期間は、Ｓ１０の処理（Ｓ１０：ＮＯ）が繰り返され、待機状態となる。

車両が走行中から駐車（２回目の駐車）に移行すると、ＢＭ５０は車両の駐車を検出し、リレーＲＬ１について、オープン、クローズを切り換える処理を行う（Ｓ２０）。

２回目に実行するＳ２０の処理では、ＢＭ５０からリレーＲＬ１に対してクローズ指令が送信される。これにより、図６の（Ｂ）に示すように、正常であれば、リレーＲＬ１は、オープンからクローズに切り換わる。ＢＭ５０からリレーＲＬ２に対して指令は送られず、リレーＲＬ２はクローズを維持する。

リレーＲＬ１に対して切り換えの指令を送ると、次に、ＢＭ５０はエンジンの始動を検出する処理を実行する（Ｓ３０）。エンジンの始動を検出するまでの期間は、Ｓ３０の処理が繰り返され、待機状態となる。

エンジンの始動を検出すると、ＢＭ５０は、一対のリレーＲＬ１、ＲＬ２の両端電圧Ｖａｂを検出する（Ｓ４０）。リレー１本あたりの導通抵抗値を２００μΩとすると、リレーＲＬ１が正常に動作してクローズしている場合、２点Ａ－Ｂ間の抵抗値は１００μΩである。そのため、リレーＲＬ１が正常にクローズしている場合、エンジンの始動時に検出される両端電圧Ｖａｂは８０ｍＶである。

両端電圧Ｖａｂを検出すると、次に、ＢＭ５０は、Ｓ４０で検出した両端電圧Ｖａｂに基づいて、リレーＲＬ１の故障の有無を判定する処理を実行する。具体的には、リレーＲＬ１が正常に動作してクローズしていれば、２回目に検出される両端電圧Ｖａｂは８０ｍＶであり、１回目に検出される両端電圧Ｖａｂに対して、約８０ｍＶの電圧差が生じる。

従って、Ｓ４０で検出した両端電圧Ｖａｂを前回値と比較して、２つの両端電圧Ｖａｂの電圧差の絶対値が規定値（一例として４０ｍＶ）以上の場合、リレーＲＬ１はオープン故障していないと判定できる。

オープン故障していないと判定された場合、Ｓ４０で検出した両端電圧Ｖａｂをメモリ５３に記憶する処理が行われる。以上により、２回目の故障診断処理（Ｓ１０～Ｓ５０）は終了する。その後、３回目の故障診断処理が実行される。

２回目の故障診断処理で、２つの両端電圧Ｖａｂの電圧差の絶対値が規定値（一例として４０ｍＶ）未満の場合、リレーＲＬ１はオープン故障していると判定される。オープン故障と判定された場合、ＢＭ５０から車両ＥＣＵ１０に対して異常を通知する等の警告処理が実行される。

＜３回目（リレーＲＬ２の故障診断）＞
その後、３回目の処理が開始され、ＢＭ５０は、車両の駐車を検出する処理を実行する（Ｓ１０）。車両が走行中から駐車（３回目の駐車）に移行すると、ＢＭ５０は車両の駐車を検出し、リレーＲＬ２について、オープン、クローズを切り換える処理を行う（Ｓ２０）。

３回目に実行するＳ２０の処理では、ＢＭ５０からリレーＲＬ２に対してオープン指令が送信される。これにより、図６の（Ｃ）に示すように、正常であれば、リレーＲＬ２は、クローズからオープンに切り換わる。ＢＭ５０からリレーＲＬ１に対して指令は送られず、リレーＲＬ１はクローズを維持する。

リレーＲＬ２に対して切り換えの指令を送ると、次に、ＢＭ５０はエンジンの始動を検出する処理を実行する（Ｓ３０）。エンジンの始動を検出するまでの期間は、Ｓ３０の処理が繰り返され、待機状態となる。

エンジンの始動を検出すると、ＢＭ５０は一対のリレーＲＬ１、ＲＬ２の両端電圧Ｖａｂを検出する（Ｓ４０）。リレーＲＬ２が正常に動作してオープンしている場合、２点Ａ－Ｂ間の抵抗値は２００μΩである。そのため、リレーＲＬ２が正常に動作してオープンしている場合、エンジンの始動時に検出される両端電圧Ｖａｂは１６０ｍＶである。

両端電圧Ｖａｂを検出すると、次に、ＢＭ５０は、Ｓ４０で検出した両端電圧Ｖａｂに基づいて、リレーＲＬ２の故障の有無を判定する処理を実行する。具体的には、リレーＲＬ２が正常に動作してオープンしていれば、３回目に検出される両端電圧Ｖａｂは１６０ｍＶであり、２回目に検出される両端電圧Ｖａｂに対して約８０ｍＶの電圧差が生じる。

従って、Ｓ４０で検出した両端電圧Ｖａｂを前回値と比較して、２つの両端電圧Ｖａｂの電圧差の絶対値が規定値（一例として４０ｍＶ）以上の場合、リレーＲＬ２はクローズ故障していないと判定できる。

クローズ故障していないと判定された場合、Ｓ４０で検出した両端電圧Ｖａｂをメモリ５３に記憶する処理が行われる。以上により、３回目の故障診断処理（Ｓ１０～Ｓ５０）は終了する。その後、４回目の故障診断処理が実行される。

３回目の故障診断処理で、２つの両端電圧Ｖａｂの電圧差の絶対値が規定値（一例として４０ｍＶ）未満の場合、リレーＲＬ２はクローズ故障していると判定される。クローズ故障と判定された場合、ＢＭ５０から車両ＥＣＵ１０に対して異常を通知する等の警告処理が実行される。

＜４回目（リレーＲＬ２の故障診断）＞
その後、４回目の処理が開始され、ＢＭ５０は、車両の駐車を検出する処理を実行する（Ｓ１０）。車両が走行中から駐車（４回目の駐車）に移行すると、ＢＭ５０は車両の駐車を検出し、リレーＲＬ２について、オープン、クローズを切り換える処理を行う（Ｓ２０）。

４回目に実行するＳ２０の処理では、ＢＭ５０からリレーＲＬ２に対してクローズ指令が送信される。これにより、図６の（Ｄ）に示すように、正常であれば、リレーＲＬ２は、オープンからクローズに切り換わる。ＢＭ５０からリレーＲＬ１に対して指令は送られず、リレーＲＬ１はクローズを維持する。

リレーＲＬ２に対して切り換えの指令を送ると、次に、ＢＭ５０はエンジンの始動を検出する処理を実行する（Ｓ３０）。エンジンの始動を検出するまでの期間は、Ｓ３０の処理が繰り返され、待機状態となる。

エンジンの始動を検出すると、ＢＭ５０は、一対のリレーＲＬ１、ＲＬ２の両端電圧Ｖａｂを検出する（Ｓ４０）。リレーＲＬ２が正常に動作してクローズしている場合、２点Ａ－Ｂ間の抵抗値は１００μΩである。そのため、リレーＲＬ２が正常に動作してクローズしている場合、エンジンの始動時に検出される両端電圧Ｖａｂは８０ｍＶである。

両端電圧Ｖａｂを検出すると、次に、ＢＭ５０は、Ｓ４０で検出した両端電圧Ｖａｂに基づいて、リレーＲＬ２の故障の有無を判定する処理を実行する。具体的には、リレーＲＬ２が正常であれば、４回目に検出される両端電圧Ｖａｂは８０ｍＶであり、３回目に検出される両端電圧Ｖａｂに対して約８０ｍＶの電圧差が生じる。

従って、Ｓ４０で検出した両端電圧Ｖａｂを前回値と比較して、２つの両端電圧Ｖａｂの電圧差の絶対値が規定値（一例として４０ｍＶ）以上の場合、リレーＲＬ２はオープン故障していないと判定できる。オープン故障していないと判定された場合、Ｓ４０で検出した両端電圧Ｖａｂをメモリ５３に記憶する処理が行われる。以上により、４回目の故障診断処理（Ｓ１０～Ｓ５０）は終了する。

４回目の故障診断処理で、２つの両端電圧Ｖａｂの電圧差の絶対値が規定値（一例として４０ｍＶ）未満の場合、リレーＲＬ２はオープン故障していると判定される。オープン故障と判定された場合、ＢＭ５０から車両ＥＣＵ１０に対して異常を通知する等の警告処理が実行される。

故障診断処理は１回目～４回目が１つのサイクルを構成している。１サイクル目が終了すると、２サイクル目に入り、１サイクル目と同様に１回目の故障診断処理が順に実行される。

これにより、１回目の故障診断処理では、駐車中にリレーＲＬ１に対してオープンに切り換える指令を送った後、ＢＭは、エンジンの始動時に、一対のリレーＲＬ１、ＲＬ２の両端電圧Ｖａｂを検出する。

検出した両端電圧Ｖａｂを、前回値（１サイクル目の４回目の故障診断処理で検出した両端電圧Ｖａｂ）と比較して電圧差を求め、求めた電圧差の絶対値を規定値と比較することにより、ＢＭ５０は、リレーＲＬ１についてクローズ故障しているか判定する。

クローズ故障していないと判定された場合、Ｓ４０で検出した両端電圧Ｖａｂをメモリ５３に記憶する処理が行われる。一方、クローズ故障と判定された場合、ＢＭ５０から車両ＥＣＵ１０に対して異常を通知する等の警告処理が実行される。

２回目以降の故障診断処理は、１サイクル目の各回の故障診断処理と同じであり、２回目の故障診断処理では、リレーＲＬ１についてオープン故障しているか判定される。３回目の故障診断処理では、リレーＲＬ２についてクローズ故障しているか判定される。４回目の故障診断処理では、リレーＲＬ２についてオープン故障しているか判定される。

以上説明したように、ＢＭ５０は、車両が駐車するごとに、下記の（１）～（３）を実行することで、一対のリレーＲＬ１、ＲＬ２についてオープン故障とクローズ故障を１つずつ順に診断する。

（１）車両の駐車を検出し、一対のリレーＲＬ１、ＲＬ２のうち診断対象となる一方のリレーＲＬをオープンからクローズ又はクローズからオープンに交互に切り換え、他方のリレーはクローズする（Ｓ２０）。
（２）切り換え後、エンジン始動時に、リレーＲＬ１、ＲＬ２の両端電圧Ｖａｂを検出する（Ｓ４０）。
（３）検出した両端電圧Ｖａｂに基づいて、診断対象となるリレーＲＬの故障の有無を判定する（Ｓ５０）。

３．効果説明
本構成では、故障診断を目的としたリレーＲＬ１、ＲＬ２の切り換えを駐車中に行うので、車両走行中に故障診断を目的にリレーＲＬ１、ＲＬ２が操作されることはない。そのため、車両走行中に電力供給が遮断されてしまうことを回避しつつ、リレーＲＬ１、ＲＬ２の故障を診断出来る。従って、自動車に求められる機能安全（ＩＳＯ２６２６２規格）の要求を満たすことが出来る。

また、エンジン始動のクランキング電流が流れた時に、リレーＲＬ１、ＲＬ２の両端電圧Ｖａｂを検出する。クランキング電流は大電流であることから、両端電圧Ｖａｂの変化が大きい。そのため、リレーＲＬ１、ＲＬ２の故障の有無を精度よく判定することが出来る。

本構成では、一対のリレーＲＬ１、ＲＬ２のオープン又はクローズを交互に切り換えて故障診断を行うので、故障診断中でも、いずれか一方のリレーＲＬ１、ＲＬ２はクローズ状態である。そのため、故障診断中についても、車両への電力供給が途絶えるリスクが小さい。

＜実施形態２＞
実施形態１にて、ＢＭ５０は、リレーＲＬ１、ＲＬ２のクローズ故障を診断のため、駐車中に、診断対象のリレーＲＬ１、ＲＬ２をクローズからオープンに切り換えた。例えば、図６の（Ａ）では、リレーＲＬ１のクローズ故障を診断するため、駐車を検出すると、リレーＲＬ１をクローズからオープンに切り換え、図６の（Ｃ）では、リレーＲＬ２のクローズ故障を診断するため、駐車を検出すると、リレーＲＬ２をクローズからオープンに切り換えた。

そして、リレーＲＬ１、ＲＬ２の切り換え後、エンジン始動時に、リレーＲＬ１、ＲＬ２の両端電圧Ｖａｂを検出し、それを前回値と比較することで、リレーＲＬ１、ＲＬ２のオープン故障を診断した。

実施形態２において、ＢＭ５０は、両端電圧検出後の車両の走行中、並列に接続された一対のリレーＲＬ１、ＲＬ２の双方をクローズさせる。具体的には、図６の（Ａ）に示すように、リレーＲＬ１をオープンに切り換えてリレーＲＬ１のクローズ故障を診断した後、車両が走行状態に移行すると、ＢＭ５０は、リレーＲＬ１に対してクローズの指令を送る。これにより、リレーＲＬ１がオープンからクローズに切り換わり、走行中、２つのリレーＲＬ１、ＲＬ２の双方がクローズする。

また、図６の（Ｃ）に示すように、リレーＲＬ２をオープンに切り換えてリレーＲＬ２のクローズ故障を診断した後、車両が走行状態に移行すると、ＢＭ５０は、リレーＲＬ２に対してクローズの指令を送る。これにより、リレーＲＬ２がオープンからクローズに切り換わり、走行中、２つのリレーＲＬ１、ＲＬ２の双方がクローズする。

車両ＥＣＵ１０は、エンジンの状態を監視している。そのため、ＢＭ５０は、車両ＥＣＵ１０からエンジンの状態に関する情報を通信で受信することにより、車両１が走行中か、否かを判断することが出来る。

実施形態２では、走行中、２つのリレーＲＬ１、ＲＬ２の双方をクローズすることで、例えば、走行中の振動等により、一対のリレーＲＬ１、ＲＬ２のうち、いずれか一方のリレーＲＬが意図せずに開いた場合でも、車両走行中、バッテリ２０から車両に対して電力供給を継続出来る。従って、自動車に求められる機能安全（ＩＳＯ２６２６２規格）の要求を満たすことが出来る。実施形態２では、走行中、２つのリレーＲＬ１、ＲＬ２の双方をクローズする。そのため、図６の（Ｂ）、（Ｄ）に示すように、リレーＲＬ１やリレーＲＬ２のオープン故障の診断を行う場合、駐車中にリレーＲＬ１、ＲＬ２を改めて閉じる操作を行う必要はなく、エンジン始動時に、リレーＲＬの両端電圧Ｖａｂを検出して、それを前回値と比較することで、リレーＲＬ１やリレーＲＬ２のオープン故障の有無を診断できる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態１、２では、電流遮断装置の一例にリレーＲＬを例示したが、ＦＥＴやトランジスタなどの半導体スイッチを用いてもよい。また、蓄電素子の一例にリチウムイオン二次電池を例示したが、蓄電素子は他の二次電池やキャパシタ等であってもよい。蓄電素子の個数も複数である必要はなく、１つでもよい。

（２）上記実施形態１、２では、診断対象のリレーＲＬをオープンからクローズ又はクローズからオープンに切り換える切換処理を駐車中に行った例を示した。切換処理の実行タイミングは、駐車中に限定されるものではなく、エンジン停止中であれば、いつ実施してもよい。例えば、エンジン停止直後のタイミングで行ってもよい。

（３）上記実施形態１、２では、車両の駐車を検出してリレーＲＬを切り換え、その後、エンジン始動時に検出したリレーＲＬの両端電圧Ｖａｂを前回値と比較することにより、リレーＲＬの故障の有無を判定する方法を例示した。リレーＲＬの故障の有無の判定は、実施形態で例示した方法の他にも、例えば、エンジン始動時に検出されるリレーＲＬの両端電圧Ｖａｂを、リレー正常時の両端電圧（リレーＲＬが正常に動作している場合にエンジン始動時に検出される両端電圧）Ｖａｂと比較することにより、故障の有無を判断するようにしてもよい。例えば、図６の（Ｂ）に示すように、リレーＲＬ１をクローズに切り換えて、リレーＲＬ１のオープン故障を診断する場合、リレーＲＬ１がオープン故障していなければ、エンジン始動時に検出されるリレーＲＬの両端電圧Ｖａｂは８０ｍＶである。従って、実際に検出される両端電圧Ｖａｂが８０ｍＶであるか否かにより、故障の有無を判定してもよい。

（４）上記実施形態１、２では、車両の駐車を検出してリレーＲＬを切り換え、その後、エンジン始動時に検出したリレーＲＬの両端電圧Ｖａｂを前回値と比較することにより、リレーＲＬの故障の有無を判定する方法を例示した。リレーＲＬの両端電圧Ｖａｂを検出するタイミングは、、アイドリングストップ後のエンジン始動時でもよい。すなわち、駐車を検出してリレーＲＬを切り換えた後、その車両が次に駐車するまでの間に、エンジン始動が複数回ある場合、どのタイミングでリレーＲＬの両端電圧Ｖａｂを検出してもよい。アイドリングストップとは、信号待ちなど車両を停止させたときに自動的にエンジンを切り、発進時にエンジンを再始動するシステムである。

（５）上記実施形態１、２では、車両の駐車中に、リレーＲＬをオープンからクローズ又はクローズからオープンに切り換えた。その後、リレーＲＬに８００Ａ以上の電流が流れている時に、リレーＲＬの両端電圧Ｖａｂを検出し、検出した両端電圧Ｖａｂに基づいて、リレーＲＬのオープン故障とクローズ故障を診断した。両端電圧Ｖａｂの検出の可否を決める電流の閾値は、８００Ａに限らない。例えば、リレーＲＬの１本当たりの導通抵抗が８００μΩ、ＢＭ５０にて計測可能な最低電圧が８０ｍＶの場合、２００Ａ以上の電流が流れると、２つのリレーＲＬ１、ＲＬ２をクローズした時の両端電圧Ｖａｂは８０ｍＶで、ＢＭ５０が計測可能な最低電圧と等しい。従って、閾値を２００Ａとして、２００Ａ以上の電流が流れている時に、リレーＲＬの両端電圧Ｖａｂを検出することが出来る。また、リレーＲＬの１本当たりの導通抵抗が８００μΩ、ＢＭ５０にて計測可能な最低電圧が４０ｍＶの場合、１００Ａ以上の電流が流れていれば、２つのリレーＲＬ１、ＲＬ２をクローズした時の両端電圧Ｖａｂは４０ｍＶで、ＢＭ５０が計測可能な最低電圧に等しい。そのため、閾値を１００Ａとして、１００Ａ以上の電流が流れている時に、リレーＲＬの両端電圧Ｖａｂを検出することが出来る。上記のように、閾値は、リレーＲＬの両端電圧Ｖａｂが、ＢＭ５０により計測可能であるか否かに基づいて決定することが出来る。

また、リレーＲＬに閾値よりも大きい電流が流れている時であれば、エンジン始動時以外のタイミング、例えば、車両１の走行開始時や走行中に、リレーＲＬの両端電圧Ｖａｂを検出してもよい。図８に示すように、バッテリ２０に車両１の走行をアシストするアシストモータ１６が接続されている場合、バッテリ２０からアシストモータ１６に対して、閾値よりも大きい電流が流れている時に、リレーＲＬの両端電圧Ｖａｂを検出してもよい。尚、閾値と比較する電流値は、２つのリレーＲＬ１、ＲＬ２に流れる総電流であり、２つのリレーＲＬ１、ＲＬ２の一方だけクローズしている場合は、クローズしている一方のリレーＲＬ１、ＲＬ２に流れる電流、２つのリレーＲＬ１、ＲＬ２の双方がクローズしている場合は、クローズしている２つのリレーＲＬ１、ＲＬ２に流れる電流の合計である。

（６）リレーＲＬの両端電圧Ｖａｂを検出するタイミングは、リレーＲＬに閾値よりも大きい電流が流れている時であればよく、放電中、充電中のどちらでもよい。バッテリ２０に対してモータやコンプレッサなどの動力装置が負荷として接続されている場合、放電中は、充電中に比べて大電流が流れることから、リレーＲＬの両端電圧Ｖａｂが高く、計測精度が高い。従って、計測精度を優先する場合は、バッテリ２０の放電中に両端電圧Ｖａｂを検出するとよい。充電中は、放電中に比べて電流が安定している場合が多く、リレーＲＬの両端電圧Ｖａｂを検出するタイミングが取りやすい。従って、検出タイミングを優先する場合は、バッテリ２０の充電中に両端電圧Ｖａｂを検出するとよい。充電は、車両に搭載されたオルタネータなどの車両発電機による充電、車両外に設けられた外部充電器による充電のどちらでもよい。バッテリ２０が放電中か、充電中かの判断は、電流センサ４１により検出される電流の極性に基づいてＣＰＵ５１にて行うことが出来る。

（７）上記実施形態１、２では、電流遮断回路４５を、並列に接続された２つのリレーＲＬ１、ＲＬ２から構成した。図９に示すバッテリ１００のように、電流遮断回路１４５を、半導体スイッチ１４５Ａとリレー１４５Ｂを並列に組み合わせた構成にしてもよい。半導体スイッチ１４５Ａの電流容量が、リレー１４５Ｂの電流容量に比べて小さい場合、半導体スイッチ１４５Ａを複数並列に接続して電流容量の不足を補うとよい。

（８）上記実施形態１、２では、１２Ｖ系の組電池３０からセルモータ１５に電力を供給する電源システムを例示した。本技術は、図１０に示すように、１２Ｖ系組電池２１０対してＤＣ－ＤＣコンバータ２３０を介して４８Ｖ系組電池２５０を組み合わせた電池システム２００からセルモータやアシストモータ等の１２Ｖ系車両負荷Ｕに対して、電力を供給する電源システム２００に対して適用することが出来る。また、１２Ｖ系組電池と２４Ｖ系組電池を組み合わせた電源システムに対して適用することが出来る。

（１０）また、本明細書に開示した技術は、電流遮断装置に閾値以上の電流が流れる用途であれば、適用することが出来る。上記のような自動車に限られず、電動駆動も併せ持つHEV(Hybrid Electric Vehicle)、2輪車、大きな回生電力が発生する鉄道車両などに、バッテリ２０、１００、電源システム２００を搭載してもよい。アイドリングストップ車両に搭載されたバッテリ２０、１００、電源システム２００に対して本技術を実施すると、頻繁にクランキングが発生するため、故障検知を実施できるタイミングが多く、故障検知について、信頼性があがる。

１...自動車（本発明の「車両」の一例）
１５...セルモータ
２０...バッテリ（本発明の「蓄電装置」の一例）
３０...組電池
３１...次電池（本発明の「蓄電素子」の一例）
４１...電流センサ
４５...電流遮断回路
５０...電池管理装置（本発明の「故障診断装置」の一例）
ＲＬ１...リレー（本発明の「電流遮断装置」の一例）
ＲＬ２...リレー（本発明の「電流遮断装置」の一例）

Claims (16)

1. 車両に搭載された蓄電素子の通電路に配置され、並列に接続された第１電流遮断装置及び第２電流遮断装置からなる一対の電流遮断装置のうち、前記第１電流遮断装置の故障を診断する故障診断装置であって、
   前記車両のエンジン停止中に、前記第１電流遮断装置をオープンからクローズ又はクローズからオープンに切り換え、前記第２電流遮断装置をクローズする第１切換処理を行い、
   前記第１切換処理後、前記第２電流遮断装置に閾値よりも大きい電流が流れている時に、前記一対の電流遮断装置の両端電圧を検出し、検出した両端電圧に基づいて、前記第１電流遮断装置の故障の有無を判定する、故障診断装置。
2. 請求項１に記載の故障診断装置であって、
   前記第１電流遮断装置の故障判定後、前記車両のエンジン停止中に、前記第２電流遮断装置をオープンからクローズ又はクローズからオープンに切り換え、故障判定済みの前記第１電流遮断装置をクローズする第２切換処理を行い、
   前記第２切換処理後、故障判定済みの前記第１電流遮断装置に閾値よりも大きい電流が流れている時に、前記電流遮断装置の両端電圧を検出し、検出した両端電圧に基づいて、前記第２電流遮断装置の故障の有無を判定する、故障診断装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の故障診断装置であって、
   前記電流遮断装置の両端電圧を、前記蓄電素子の放電中に検出する、故障診断装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載の故障診断装置であって、
   前記電流遮断装置の両端電圧を、前記蓄電素子の充電中に検出する、故障診断装置。
5. 請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の故障診断装置であって、
   第２切換処理は、前記第１電流遮断装置の故障判定後、前記車両のエンジン停止中に、前記第２電流遮断装置をオープンからクローズ又はクローズからオープンに切り換え、故障判定済みの前記第１電流遮断装置をクローズする処理であり、
   前記第１切換処理又は前記第２切換処理を、前記車両の駐車中に実行する、故障診断装置。
6. 請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の故障診断装置であって、
   前記閾値は、エンジン始動時に流れるクランキング電流のピーク値に基づいて設定されている、故障診断装置。
7. 請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の故障診断装置であって、
   前記故障診断装置は、エンジンが停止するごとに、（１）～（３）の処理を４回で１サイクルとして実行し、
   １～２回目の処理では、一方の電流遮断装置について、オープン故障とクローズ故障を判定し、３～４回目の処理では、他方の電流遮断装置について、オープン故障とクローズ故障を判定することで、
   前記一対の電流遮断装置について、オープン故障とクローズ故障を１つずつ順に判定する、故障診断装置。
   （１）エンジンが停止するごとに、前記一対の電流遮断装置のうち診断対象となる一方の電流遮断装置をオープンからクローズ又はクローズからオープンに交互に切り換え、他方の電流遮断装置をクローズする。
   （２）切り換え後、前記閾値よりも電流値の大きな電流が流れている時に、前記電流遮断装置の両端電圧を検出する。
   （３）検出した両端電圧に基づいて、診断対象となる前記電流遮断装置の故障の有無を判定する。
8. 請求項７に記載の故障診断装置であって、
   前記閾値よりも大きな電流が流れている時に検出した前記電流遮断装置の両端電圧を、前回の検出値と比較することにより、診断対象となる前記電流遮断装置の故障の有無を判定する、故障診断装置。
9. 請求項７に記載の故障診断装置であって、
   前記閾値よりも大きい電流が流れている時に検出した前記電流遮断装置の両端電圧を、正常動作時の前記電流遮断装置の両端電圧と比較することにより、診断対象となる前記電流遮断装置の故障の有無を判定する、故障診断装置。
10. 請求項１～請求項９のうちいずれか一項に記載の故障診断装置であって、
    第２切換処理は、前記第１電流遮断装置の故障判定後、前記車両のエンジン停止中に、前記第２電流遮断装置をオープンからクローズ又はクローズからオープンに切り換え、故障判定済みの前記第１電流遮断装置をクローズする処理であり、
    前記車両のエンジン停止中に、前記第１切換処理又は前記第２切換処理にて、診断対象となる電流遮断装置をクローズからオープンに切り換えた場合、
    前記両端電圧検出後の車両の走行中、並列に接続された前記一対の電流遮断装置の双方
    をクローズさせる、故障診断装置。
11. 請求項１～請求項１０のうちいずれか一項に記載の故障診断装置であって、
    前記電流遮断装置は故障と判定した場合、前記車両に対して警告を行う、故障診断装置。
12. 請求項１～請求項１１のうちいずれか一項に記載の故障診断装置であって、
    前記電流遮断装置は、機械式の接点を有するリレーである、故障診断装置。
13. 請求項１～請求項１２のうちいずれか一項に記載の故障診断装置であって、
    前記蓄電素子はリチウムイオン二次電池である、故障診断装置。
14. 請求項１～請求項１３のうちいずれか一項に記載の故障診断装置であって、
    前記車両はアイドリングストップ車両である、故障診断装置。
15. 蓄電素子と、
    請求項１～請求項１４のいずれか一項に記載の故障診断装置と、
    前記蓄電素子と前記故障診断装置を収容するケースを含む、蓄電装置。
16. 車両に搭載された蓄電素子の通電路に配置され、並列に接続された一対の電流遮断装置の故障を診断する故障診断方法であって、
    前記車両のエンジン停止中に、前記一対の電流遮断装置のうち診断対象となる一方の電流遮断装置をオープンからクローズ又はクローズからオープンに切り換え、他方の電流遮断装置をクローズする第１切換処理を行い、
    前記第１切換処理後、前記電流遮断装置に閾値よりも大きな電流が流れている時に、前記電流遮断装置の両端電圧を検出し、検出した両端電圧に基づいて、前記一方の電流遮断装置の故障の有無を判定し、
    前記車両のエンジン停止中に、前記一対の電流遮断装置のうち、診断対象となる他方の電流遮断装置をオープンからクローズ又はクローズからオープンに切り換え、一方の電流遮断装置をクローズする第２切換処理を行い、
    前記第２切換処理後、前記電流遮断装置に閾値よりも大きい電流が流れている時に、前記電流遮断装置の両端電圧を検出し、検出した両端電圧に基づいて、前記他方の電流遮断装置の故障の有無を判定する、故障診断方法。

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