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公開番号2025103958
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-09
出願番号2023221729
出願日2023-12-27
発明の名称電池モニター装置、マルチプレクサの短絡を検知する方法、電池システム、プログラム
出願人トヨタバッテリー株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類G01R 31/52 20200101AFI20250702BHJP(測定;試験)
要約【課題】複雑な制御を求める回路を用いずにマルチプレクサのスイッチの短絡を検知できる電池モニター装置を提供する。
【解決手段】電池モニター装置13は、低電位線21cとノードNDbとの間に直列に接続された抵抗体22b及びスイッチ22cを有する第1回路27、高電位線21bと第2ノードNDcとの間に直列に接続された抵抗体26b及びスイッチ26cを有する第2回路29、及びノードNDb及び第2ノードNDcの間に直列に接続された中間抵抗体24b及び中間スイッチ24cを有する中間回路28を含む分圧回路31、電池装置15と分圧回路31のノードNDb及びノードNDcとの間に接続されるそれぞれのマルチプレックススイッチ回路を含むマルチプレックス回路33、ノードNDb及びノードNDcに接続されるキャパシタ23、並びにノードNDbとノードNDcとの間の電位差信号を生成する信号生成回路25を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
直列に接続された複数の二次電池及び複数の電池ノードを含む電池装置における前記電池ノードのそれぞれに接続可能に構成された複数の接続ノードと、第１電源線と、第２電源線と、第１ノード及び第２ノードと、複数のマルチプレックススイッチ回路とを含むマルチプレクサであって、前記接続ノードは、前記第１電源線及び前記第２電源線の一方から他方への第１方向に配列され、前記マルチプレックススイッチ回路は、前記第１電源線及び前記第２電源線の一方を基準にして前記接続ノードのうちの偶数番ノード及び前記接続ノードのうちの奇数番ノードの一方と前記第１ノードとの間、並びに前記偶数番ノード及び前記奇数番ノードの他方と前記第２ノードとの間に接続され、前記マルチプレックススイッチ回路の各々は、直列に接続された抵抗体及びスイッチを含む、マルチプレクサと、
前記第１電源線と前記第１ノードとの間に接続される第１回路、前記第２電源線と前記第２ノードとの間に接続される第２回路、及び前記第１ノードと前記第２ノードとの間に接続される中間回路を含む分圧回路であって、前記第１回路は、直列に接続された第１抵抗体及び第１スイッチを含み、前記第２回路は、直列に接続された第２抵抗体及び第２スイッチを含み、前記中間回路は、直列に接続された中間抵抗体及び中間スイッチを含む、分圧回路と、
前記第１ノード及び前記第２ノードの電位に関連付けられる１又は複数の電気信号を生成するように構成される信号生成回路と、
前記第１ノードと前記第２ノードとの間に接続されると共に充電電圧を生成するキャパシタと、
を備える、電池モニター装置。
続きを表示（約 2,500 文字）【請求項２】
スイッチ制御回路を更に備え、
前記スイッチ制御回路は、第１モニターモードにおいて、前記第１回路の前記第１スイッチ及び前記中間回路の前記中間スイッチを導通にすると共に前記第２回路における前記第２スイッチを非導通にするように構成される、
請求項１に記載された電池モニター装置。
【請求項３】
前記スイッチ制御回路は、前記第１モニターモードと異なる第２モニターモードにおいて、前記第２回路の前記第２スイッチ及び前記中間回路の前記中間スイッチを導通にすると共に前記第１回路における前記第１スイッチを非導通にするように構成される、
請求項２に記載された電池モニター装置。
【請求項４】
前記分圧回路は、前記キャパシタの端子間電圧をリセットするように構成されるリセット回路を更に含み、
前記スイッチ制御回路は、前記第１モニターモード及び前記第２モニターモードにおいて、前記キャパシタの端子間電圧をリセットして前記分圧回路にリセット状態を設定するように構成される、
請求項３に記載された電池モニター装置。
【請求項５】
前記信号生成回路に接続される判定回路を更に備え、
前記判定回路は、前記信号生成回路からの前記電気信号に基づき、前記マルチプレックススイッチ回路の短絡の有無を特定するように構成される、
請求項１に記載された電池モニター装置。
【請求項６】
前記判定回路は、１又は命令を格納する複数の記憶装置及び１又は複数のプロセッサーを含む処理装置を備え、前記命令は、前記プロセッサーによって実行される際に、前記プロセッサーに、以下の動作を引き起こすように構成される、
前記マルチプレクサの前記マルチプレックススイッチ回路の前記スイッチの全てを非導通にするように前記マルチプレクサを制御することと、
前記第１回路の前記第１スイッチ及び前記中間回路の前記中間スイッチを導通にすると共に及び前記第２回路の前記第２スイッチを非導通にして前記電池モニター装置に第１状態を設定することと、
前記第１状態において前記信号生成回路から前記電気信号として第１信号を受けることと、
前記第２回路の前記第２スイッチ及び前記中間回路の前記中間スイッチを導通にすると共に及び前記第１回路の前記第１スイッチを非導通にして前記電池モニター装置に第２状態を設定することと、
前記第２状態において前記信号生成回路から前記電気信号として第２信号を受けることと、
前記第１信号及び前記第２信号に基づき、前記マルチプレックススイッチ回路の短絡の有無を特定することと、
請求項５に記載された電池モニター装置。
【請求項７】
前記処理装置では、前記命令は、前記プロセッサーによって実行される際に、前記プロセッサーに、以下の動作を引き起こすように構成される、
前記マルチプレックススイッチ回路の短絡の有無を特定することにおいて、前記第１信号及び前記第２信号の各々の値を１又は複数の基準値と比較すること、
請求項６に記載された電池モニター装置。
【請求項８】
前記基準値は、前記抵抗体、前記中間抵抗体、及び前記第１抵抗体又は前記第２抵抗体の和と前記中間抵抗体との抵抗比、並びに前記二次電池の段数に関連付けられる、
請求項７に記載された電池モニター装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れか一項に記載された電池モニター装置と、
前記電池モニター装置に接続された電池装置と、
を備え、
前記電池装置は、前記二次電池及び前記電池ノードを含む、
電池システム。
【請求項１０】
直列に接続された複数の電池ノード及び充放電可能な複数の電池ブロックを含む電池装置、並びにマルチプレクサ及びキャパシタを含む電池モニター装置を備える電池システムを準備することであって、前記マルチプレクサは、第１電源線及び第２電源線の一方から他方への第１方向に配列された複数のマルチプレックススイッチ回路、第１ノード、第２ノード、並びに前記第１ノードと前記第２ノードとの間に並列に接続された中間抵抗体及びキャパシタを含み、前記マルチプレックススイッチ回路は、前記第１電源線及び前記第２電源線の一方を基準にした前記マルチプレックススイッチ回路の配列における奇数番目マルチプレックススイッチ回路、及び前記マルチプレックススイッチ回路の前記配列における偶数番目マルチプレックススイッチ回路を含み、前記奇数番目マルチプレックススイッチ回路の各々は、前記電池ノードの何れかと前記第１ノードとの間に接続され、前記偶数番目マルチプレックススイッチ回路の各々は、前記電池ノードの何れかと前記第２ノードとの間に接続され、前記マルチプレックススイッチ回路の各々は、直列に接続された抵抗体及びスイッチを含む、電池システムを準備することと、
前記マルチプレックススイッチ回路の前記スイッチの全てを開くように前記マルチプレクサを制御することと、
前記第１電源線と前記第１ノードとの間に前記中間抵抗体及び第１抵抗体の直列接続を形成することと、
前記中間抵抗体及び前記第１抵抗体の直列接続を形成した後に、前記キャパシタの一端及び他端の電位に係る第１信号を生成することと、
前記第１抵抗体を前記中間抵抗体から切り離すと共に前記第２電源線と前記第２ノードとの間に前記中間抵抗体及び第２抵抗体の直列接続を形成することと、
前記中間抵抗体及び前記第２抵抗体の直列接続を形成した後に、前記キャパシタの前記一端及び前記他端の前記電位に係る第２信号を生成すること、
前記第１信号及び前記第２信号に基づき、前記マルチプレックススイッチ回路の短絡の有無を特定することと、
を含む、マルチプレクサの短絡を検知する方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池モニター装置、マルチプレクサの短絡を検知する方法、電池システム、及びプログラムに関する。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、マルチプレクサを構成するマルチプレックススイッチの閉故障を検出することができる故障検出方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開2002-281681号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の方法では、マルチプレックススイッチの閉故障の検出のために、直列の電池における電池端子に接続されたマルチプレクサのマルチプレックススイッチを個々に導通させて、差動電圧検出回路の入力端子間の電位差を測定する。この方法は、その閉故障の検出のために、マルチプレックススイッチ毎の導通と電位差の測定とを必要とする。マルチプレックススイッチ毎の導通及び測定の制御は、煩雑である。
【０００５】
本発明は、複雑な制御を求める回路を用いずにマルチプレクサのスイッチの短絡を検知できる電池モニター装置、電池システム、マルチプレクサの短絡を検知する方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１態様に係る電池モニター装置は、直列に接続された複数の二次電池及び複数の電池ノードを含む電池装置における前記電池ノードのそれぞれに接続可能に構成された複数の接続ノードと、第１電源線と、第２電源線と、第１ノード及び第２ノードと、複数のマルチプレックススイッチ回路とを含むマルチプレクサであって、前記接続ノードは、前記第１電源線及び前記第２電源線の一方から他方への第１方向に配列され、前記マルチプレックススイッチ回路は、前記第１電源線及び前記第２電源線の一方を基準にして前記接続ノードのうちの偶数番ノード及び前記接続ノードのうちの奇数番ノードの一方と前記第１ノードとの間、並びに前記偶数番ノード及び前記奇数番ノードの他方と前記第２ノードとの間に接続され、前記マルチプレックススイッチ回路の各々は、直列に接続された抵抗体及びスイッチを含む、マルチプレクサと、前記第１電源線と前記第１ノードとの間に接続される第１回路、前記第２電源線と前記第２ノードとの間に接続される第２回路、及び前記第１ノードと前記第２ノードとの間に接続される中間回路を含む分圧回路であって、前記第１回路は、直列に接続された第１抵抗体及び第１スイッチを含み、前記第２回路は、直列に接続された第２抵抗体及び第２スイッチを含み、前記中間回路は、直列に接続された中間抵抗体及び中間スイッチを含む、分圧回路と、前記第１ノード及び前記第２ノードの電位に関連付けられる１又は複数の電気信号を生成するように構成される信号生成回路と、前記第１ノードと前記第２ノードとの間に接続されると共に充電電圧を生成するキャパシタと、を備える。
【０００７】
本発明の第２態様に係る電池システムは、上記の態様に記載された電池モニター装置と、前記電池モニター装置に接続された電池装置と、を備え、前記電池装置は、前記二次電池及び前記電池ノードを含む。
【０００８】
本発明の第３態様に係るマルチプレクサの短絡を検知する方法は、直列に接続された複数の電池ノード及び充放電可能な複数の電池ブロックを含む電池装置、並びにマルチプレクサ及びキャパシタを含む電池モニター装置を備える電池システムを準備することであって、前記マルチプレクサは、第１電源線及び第２電源線の一方から他方への第１方向に配列された複数のマルチプレックススイッチ回路、第１ノード、第２ノード、並びに前記第１ノードと前記第２ノードとの間に並列に接続された中間抵抗体及びキャパシタを含み、前記マルチプレックススイッチ回路は、前記第１電源線及び前記第２電源線の一方を基準にした前記マルチプレックススイッチ回路の配列における奇数番目マルチプレックススイッチ回路、及び前記マルチプレックススイッチ回路の前記配列における偶数番目マルチプレックススイッチ回路を含み、前記奇数番目マルチプレックススイッチ回路の各々は、前記電池ノードの何れかと前記第１ノードとの間に接続され、前記偶数番目マルチプレックススイッチ回路の各々は、前記電池ノードの何れかと前記第２ノードとの間に接続され、前記マルチプレックススイッチ回路の各々は、直列に接続された抵抗体及びスイッチを含む、電池システムを準備することと、前記マルチプレックススイッチ回路の前記スイッチの全てを開くように前記マルチプレクサを制御することと、前記第１電源線と前記第１ノードとの間に前記中間抵抗体及び第１抵抗体の直列接続を形成することと、前記中間抵抗体及び前記第１抵抗体の直列接続を形成した後に、前記キャパシタの一端及び他端の電位に係る第１信号を生成することと、前記第１抵抗体を前記中間抵抗体から切り離すと共に前記第２電源線と前記第２ノードとの間に前記中間抵抗体及び第２抵抗体の直列接続を形成することと、前記中間抵抗体及び前記第２抵抗体の直列接続を形成した後に、前記キャパシタの前記一端及び前記他端の前記電位に係る第２信号を生成すること、前記第１信号及び前記第２信号に基づき、前記マルチプレックススイッチ回路の短絡の有無を特定することと、を含む。
【０００９】
本発明の第４態様に係るプログラムは、電池装置及び電池モニター装置を含む電池システムを制御する１又は複数の命令を含むプログラムであって、前記電池装置は、直列に接続された複数の電池ノード及び複数の二次電池を含み、前記電池モニター装置は、前記電池ノードのそれぞれに接続される複数の接続ノード、第１ノード、及び第２ノードを有するマルチプレクサと、第１抵抗体及び第２抵抗体と、前記第１ノードと前記第２ノードとの間に並列に接続された中間抵抗体及びキャパシタと、第１電源線及び第２電源線とを含み、前記接続ノードは、前記第１電源線及び前記第２電源線の一方から他方への第１方向に配列され、前記命令は、１又は複数の処理装置によって実行されるとき、前記処理装置に、以下の動作：前記第１電源線及び前記第２電源線の一方を基準に前記接続ノードのうち奇数番目ノートと前記第１ノードとの間、及び前記接続ノードのうち偶数番目ノートと前記第２ノードとの間に接続される前記マルチプレクサのマルチプレックススイッチ回路のスイッチの全て非導通にするように前記マルチプレクサを制御することと；前記第２抵抗体が前記中間抵抗体から切り離されていると共に前記第２電源線と前記第１ノードとの間に前記中間抵抗体及び前記第１抵抗体が直列に接続されている第１状態を前記電池モニター装置に形成することと、前記第１状態において、前記キャパシタの一端及び他端の電位に係る第１信号を受けることと；前記第１抵抗体が前記中間抵抗体から切り離されていると共に前記第１電源線と前記第２ノードとの間に前記中間抵抗体及び前記第２抵抗体が直列に接続されている第２状態を前記電池モニター装置に形成することと；前記第２状態において、前記キャパシタの前記一端及び前記他端の前記電位に係る第２信号を受けることと；前記第１信号及び前記第２信号に基づき、前記マルチプレックススイッチ回路の短絡の有無を特定することと；を引き起こすように構成され、前記マルチプレックススイッチ回路の各々は、前記スイッチに直列に接続された抵抗体を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本態様によれば、複雑な制御を求める回路を用いずにマルチプレクサのスイッチの短絡を検知できる電池モニター装置、電池システム、マルチプレクサの短絡を検知する方法、及びプログラムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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