JP2020022366A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】最大許容電流が大きい電圧降下素子を使用しなくとも、電圧降下素子が大電流によって破損することを防ぐ。【解決手段】本明細書によって開示されるバッテリ装置２０は、車両１０に搭載される車両負荷１２に電力を供給する二次電池３０と、二次電池３０と車両負荷１２との間を通電状態および遮断状態に切り替える電流遮断装置８１と、電流遮断装置８１に並列接続され、電流が流れることで電圧降下を生じさせるダイオード８２を有する並列回路８３と、制御部６０とを備え、制御部６０のＣＰＵ６１は、ダイオード８２の最大許容電流を超える電力供給を受けて稼働する高負荷１２Ａが動作しない時に、電流遮断装置８１を遮断状態に切り替える遮断処理を実行して電流遮断装置８１の両端電圧を検出する構成とした。【選択図】図８

Description

本明細書によって開示される技術は、バッテリ装置、車両、電池管理プログラムおよびバッテリ装置の管理方法に関する。

例えば、車両に搭載されるスイッチ手段を有する電池ユニットとして、特開平５−２０５７８１号公報（下記特許文献１）に記載のものが知られている。この電池ユニットは、車両の負荷が増加して電池の電圧低下が所定時間継続した際にスイッチ手段を開き、電池から車両の負荷を切り離すことで電池の過放電を防止する。

また、一般にこのような電池ユニットには、電池を充電する車両用発電機が負荷と並列して接続されており、スイッチ手段を開くことで、電池が過充電状態になることを防ぐようになっている。

特開平５−２０５７８１号公報

ところで、このような電池ユニットの場合、仮にスイッチ手段が故障していると、電池の過放電や過充電など異常状態を防ぐことができなくなってしまうため、スイッチ手段の故障を検出する必要がある。そこで、電圧降下素子をスイッチ手段と並列に接続し、電流遮断装置において電流を遮断しつつ、電圧降下素子による電圧降下を検出することで、電流遮断装置の故障診断を行うことが検討されている。

しかしながら、電流遮断装置において電流の遮断中に、電圧降下素子の最大許容電流を超える大電流が電圧降下素子を流れると、電圧降下素子が破損してしまう。だからといって、最大許容電流が大きい電圧降下素子を使用すると、電圧降下素子の搭載スペースが大きくなると共に、製造コストが高くなってしまう。

本明細書では、最大許容電流が大きい電圧降下素子を使用しなくとも、電圧降下素子が大電流によって破損することを防ぐ技術を開示する。

本明細書によって開示される技術は、負荷に電力を供給する二次電池と、前記二次電池と前記負荷との間を通電状態および遮断状態に切り替える電流遮断部と、前記電流遮断部に並列接続され、電流が流れることで電圧降下を生じさせる電圧降下素子を有する並列回路と、制御部とを備え、前記制御部は、前記電圧降下素子の最大許容電流を超える電力供給によって稼働する高負荷が動作しない時に、前記電流遮断部を遮断状態に切り替える遮断処理を実行する構成とした。

本明細書によって開示される技術によれば、最大許容電流が大きい電圧降下素子を使用しなくとも、電圧降下素子が大電流によって破損することを防ぐことができる。

実施形態１に係る車両を示す図 バッテリ装置の斜視図 バッテリ装置の分解斜視図 バッテリ装置のブロック図 電流遮断回路を示す図 電池保護処理のフローチャート図 故障診断処理のフローチャート図 禁止処理のフローチャート図 実施形態２にかかる電流遮断回路を示す図 補助電流遮断装置の変形例を示す図 電池保護処理のフローチャート図 実施形態３に係る禁止処理のフローチャート図 故障診断処理のフローチャート図

（本実施形態の概要）
初めに、本実施形態にて開示するバッテリ装置、電池管理プログラムおよびバッテリ装置の管理方法の概要について説明する。

本実施形態にて開示するバッテリ装置は、負荷に電力を供給する二次電池と、前記二次電池と前記負荷との間を通電状態および遮断状態に切り替える電流遮断部と、前記電流遮断部に並列接続され、電流が流れることで電圧降下を生じさせる電圧降下素子を有する並列回路と、制御部とを備え、前記制御部は、前記電圧降下素子の最大許容電流を超える電力供給によって稼働する高負荷が動作しない時に、前記電流遮断部を遮断状態に切り替える遮断処理を実行する構成とした。

また、本実施形態にて開示する車両は、前記バッテリ装置と、前記負荷と、前記負荷の動作制御を行う負荷システムとを有する構成とした。
また、本実施形態にて開示する車両は、前記バッテリ装置と、前記負荷と、前記負荷システムとを有する車両であって、前記負荷システムは、前記禁止指示が入力されることで、前記高負荷が動作することを禁止する構成とした。

また、本実施形態にて開示する電池管理プログラムは、負荷に電力を供給する二次電池と、前記二次電池と前記負荷との間を通電状態および遮断状態に切り替える電流遮断部と、前記電流遮断部に並列接続され、電流が流れることで電圧降下を生じさせる電圧降下素子を有する並列回路とを備えるバッテリ装置の制御部に、前記電圧降下素子の最大許容電流を超える電力供給によって稼働する高負荷が動作しない時に、前記電流遮断部を遮断状態に切り替える遮断処理を実行させる構成とした。

また、本実施形態にて開示するバッテリ装置の管理方法は、負荷に電力を供給する二次電池と、前記二次電池と前記負荷との間を通電状態および遮断状態に切り替える電流遮断装置と、前記電流遮断装置に並列接続され、電流が流れることで電圧降下を生じさせる電圧降下素子を有する並列回路とを備えるバッテリ装置の管理方法であって、前記電圧降下素子の最大許容電流を超える電力供給を受けて稼働する高負荷が動作しない時に、前記電流遮断装置を遮断状態に切り替える遮断処理を実行する構成とした。

このようなバッテリ装置、電池管理プログラムおよびバッテリ装置の管理方法によると、高負荷が動作しない時に、遮断処理によって電流遮断部が遮断状態となる。言い換えると、電流遮断部が遮断状態の時には、高負荷が動作しないから、電圧降下素子の最大許容電流を超える電流が電圧降下素子に流れることを防ぐことができる。これにより、最大許容電流が大きい電圧降下素子を使用しなくとも、電圧降下素子が大電流によって破損することを防ぐことができる。

本明細書によって開示されるバッテリ装置および車両は、以下の構成としてもよい。
本明細書により開示されるバッテリ装置の一実施態様として、前記電流遮断部の両端電圧を検出する電圧検出部を備え、前記制御部は、前記電流遮断部を通電状態に切り替えて電圧を検出する第１電圧検出処理と、前記遮断処理を実行して電圧を検出する第２電圧検出処理と、前記第１電圧検出処理の電圧と前記第２電圧検出処理の電圧とに基づいて前記電流遮断部が故障しているか否か診断する故障診断処理とを実行する構成としてもよい。

このような構成のバッテリ装置によると、故障診断の第２電圧検出処理において電流遮断部が遮断状態となった時に、並列回路によって負荷と二次電池との間が遮断状態になることを防ぎつつ、第１電圧検出処理の電圧と第２電圧検出処理の電圧とに基づいて電流遮断部が故障状態であるか否かを判断することができる。
つまり、電流遮断部の通電状態と遮断状態との間に電圧差を生じさせて故障診断を容易にするための電圧降下素子が大型化することを防ぎつつ、電圧降下素子が大電流によって破損することを防ぐことができる。

本明細書により開示されるバッテリ装置の一実施態様として、前記故障診断処理は、前記高負荷を始動させるための始動時間よりも短時間で実施する構成としてもよい。
このような構成によると、故障診断処理が、例えば、スターターモータなどの高負荷を始動させるための始動時間よりも短い数百ミリ秒程度で実施されるから、高負荷の始動時に違和感を生じさせることなく、故障診断処理を実施できる。
本明細書により開示されるバッテリ装置の一実施態様として、前記二次電池を充電する充電装置が前記電流遮断部を介して前記二次電池に接続されており、前記電圧降下素子は、前記二次電池から前記負荷へ電流を流すダイオードである構成としてもよい。

このような構成によると、電流遮断部が遮断状態となった時に電圧降下値が一定となるから、電圧降下が可変のものに比べて電流遮断部の状態を容易に判断することができる。また、電流遮断部が遮断状態の間に、二次電池から負荷に対して放電のみ許容することができるから、二次電池が充電されることで過充電状態になることを防ぐことができる。

本明細書により開示されるバッテリ装置の一実施態様として、前記並列回路は、前記電圧降下素子と直列に接続され、通電状態および遮断状態に切り替わる補助電流遮断部を有する構成としてもよい。
このような構成によると、二次電池が過放電となる前に補助電流遮断部によって放電を遮断できるから、二次電池が過放電状態に至ることを防ぐことができる。

本明細書により開示されるバッテリ装置の一実施態様として、前記制御部は、前記遮断処理を実行する前に、前記負荷の動作制御を行う負荷システムに対して、前記遮断処理中に、前記高負荷を動作させないようにする禁止指示を行う構成としてもよい。
このような構成によると、バッテリ装置から負荷システムに対して禁止指示を行うことで、高負荷が動作することを禁止し、遮断処理を実施することができるから、電圧降下素子の最大許容電流を超える電流が電圧降下素子に流れることを防ぐことができ、電圧降下素子が破損することを防ぐことができる。

本明細書により開示されるバッテリ装置の一実施態様として、前記制御部は、前記負荷の動作制御を行う負荷システムが前記高負荷の動作を禁止した後に出力する前記電流遮断部の遮断許可指示が入力されることで、前記遮断処理を行う構成としてもよい。
このような構成によると、負荷システムが高負荷の動作を禁止したことをもって出力した遮断許可指示により、制御部が遮断処理を実施するから、電圧降下素子の最大許容電流を超える電流が電圧降下素子に流れることを防ぐことができ、電圧降下素子が破損することを防ぐことができる。

本明細書により開示される車両の一実施態様として、前記制御部は、前記禁止指示によって前記負荷システムが前記高負荷の動作を禁止した後に出力する遮断許可指示が入力されることで、前記遮断処理を実行する構成としてもよい。
このような構成によると、制御部からの禁止指示によって負荷システムが高負荷の動作を禁止し、その後に出力される遮断許可指示に基づいて制御部が電流遮断装置を遮断状態にするから、電圧降下素子が大電流によって破損することを防ぐことができる。

＜実施形態１＞
本明細書で開示される技術を自動車などの車両１０に適用した実施形態１について図１から図８を参照しつつ説明する。

本実施形態の車両１０は、図１に示すように、エンジンルーム１１に設置されるエンジン始動用のスターターモータや電装品などの車両負荷（「負荷」の一例）１２と、車両負荷１２に接続されたバッテリ装置２０と、車両負荷１２およびバッテリ装置２０に接続されるオルターネータなどの車両発電機（「充電装置」の一例）１４と、車両負荷１２の動作を制御する車両側電子制御装置（以下、「車両ＥＣＵ」という）１３などを備えて構成されている。なお、車両側電子制御装置が、負荷システムの一例である。

車両負荷１２は、バッテリ装置２０および車両発電機１４から電力供給されることで動作するようになっており、車両発電機１４からの電力供給量が少ない場合にバッテリ装置２０から電力供給を受けることで動作する。
車両発電機１４は、車両１０のエンジンの駆動に伴って回転することで発電し、車両負荷１２およびバッテリ装置２０に電力供給を行う。

車両ＥＣＵ１３は、車両負荷１２、車両発電機１４、バッテリ装置２０などと通信線Ｗによって通信可能に接続されており、車両１０の状態やバッテリ装置２０の状態などに基づいてエンジンや車両負荷１２の動作制御を行う。なお、図１では、図を分かりやすくするために、通信線Ｗを一部省略している。また、車両ＥＣＵ１３とバッテリ装置２０との通信方式は、例えば、ＬＩＮ通信などを用いることができる。

バッテリ装置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、図３および図４に示すように、直列に接続された複数の二次電池３０と、これら二次電池３０を管理する電池管理装置（以下、「ＢＭＵ」という）５０と、二次電池３０に流れる電流を検出する電流センサ４０と、電流遮断回路８０などが収容されている。

なお、図３では、電池ケース２１の構成を分かりやすくするために、電流センサ４０および電流遮断回路８０を図示省略すると共に内部構造を図示簡略化している。また、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、合成樹脂製であって、電池ケース２１の上面壁２１Ａは、図２および図３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。上面壁２１Ａにおいて低い部分のＸ方向両端部には、図示しないハーネス端子が接続される一対の端子部２２が上面壁２１Ａに埋設された状態で設けられている。一対の端子部２２は、例えば、鉛合金等の金属からなり、一対の端子部２２のうち、一方が正極側端子部２２Ｐとされ、他方が負極側端子部２２Ｎとされている。

また、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３０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、複数の二次電池３０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３０の上部に配置されることで、複数の二次電池３０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３に示すように、ＢＭＵ５０が内部に収容可能とされており、中蓋２５がケース本体２３に装着されることで、二次電池３０とＢＭＵ５０とが接続されるようになっている。

二次電池３０は、例えばグラファイト系材料の負極活物質と、ＬｉＦｅＰＯ４などのリン酸鉄系の正極活物質を使用したリチウムイオン電池であって、直列に接続された複数の二次電池３０は、図４に示すように、二次電池３０に対して電流センサ４０が負極側、電流遮断回路８０が正極側となるように、電流センサ４０および電流遮断回路８０と直列に接続されている。そして、直列に接続された複数の二次電池３０は、電流センサ４０が、負極側端子部２２Ｎ、電流遮断回路８０が、正極側端子部２２Ｐにそれぞれ接続されることで、電流センサ４０および電流遮断回路８０を介して一対の端子部２２に接続されている。

ＢＭＵ５０は、図４に示すように、制御部６０と、電圧検出回路（「電圧検出部」の一例）７０とを備えて構成されている。
電圧検出回路７０は、電圧検知線を介して、電流遮断回路８０の両端および各二次電池３０の両端にそれぞれ接続されている。そして、電圧検出回路７０は、制御部６０からの指示に応答して、電流遮断回路８０の両端電圧ＣＶ１、各二次電池３０の電圧および直列に接続された複数の二次電池３０における総電圧Ｖを計測する。

制御部６０は、中央処理装置（以下、「ＣＰＵ」という）６１と、メモリ６３と、通信部６５と、電流検出部６７とを有しており、電流検出部６７は、電流センサ４０を介して二次電池３０に流れる電流を計測する。

メモリ６３には、ＢＭＵ５０の動作を制御するための各種のプログラムや各種プログラムの実行に必要なデータ、例えば、二次電池３０の個別および総過放電電圧閾値、二次電池３０の個別および総過充電電圧閾値等が記憶されている。また、メモリ６３には、制御部６０や電圧検出回路７０によって計測された電圧や電流が記憶されるようになっている。
通信部６５は、車両ＥＣＵ１３と通信可能に接続されており、車両ＥＣＵ１３にて発生する指令を車両ＥＣＵ１３側から制御部６０に送信すると共に、制御部６０のＣＰＵ６１にて発生する指令を制御部６０側から車両ＥＣＵ１３に送信する。

ＣＰＵ６１は、電圧検出回路７０および電流検出部６７によって計測された電圧および電流、メモリ６３から読み出した各種プログラムやデータに基づいて、バッテリ装置２０の各部の制御を行い、二次電池３０を保護する。

さて、電流遮断回路８０は、図５に示すように、電流遮断装置８１と、電流遮断装置８１と並列に接続された並列回路８３とを備えている。
電流遮断装置８１は、例えば、有接点リレー（機械式スイッチ）であり、一方の端部が二次電池３０に接続され、他方の端部が正極側端子部２４Ｐに接続されるようにして、二次電池３０と正極側端子部２４Ｐとの間に配されている。また、電流遮断装置８１は、ＢＭＵ５０のＣＰＵ６１からの指令に応答して作動し、二次電池３０と正極側端子部２４Ｐとの間を通電状態および遮断状態に切り替える。なお、本実施形態では、電流遮断装置８１を、有接点リレーにより構成したが、例えば、ＦＥＴ等の半導体スイッチにより構成してもよい。

並列回路８３は、ダイオード（「電圧降下素子」の一例）８２を有しており、ダイオード８２は、二次電池３０側から正極側端子部２４Ｐ側、つまり、二次電池３０側から車両負荷１２側に向かう電流方向が順方向となる向きに配置されている。そして、ダイオード８２には、電流遮断装置８１が遮断状態になると、順方向の電流が流れ、ダイオード８２の両端間において順方向電圧Ｖｆの電圧降下が生じるようになっている。なお、順方向電圧Ｖｆは、ほぼ一定値であり、予めメモリ６３に記憶されている。

一方、ＣＰＵ６１は、二次電池３０の保護を図るため、電圧検出回路７０および電流検出部６７によって計測された電圧および電流と、メモリ６３に記憶された各種プログラムとに基づいて、電流遮断装置８１の切り替えを行う電池保護処理や電流遮断装置８１の故障診断処理等を実行する。

以下に、電池保護処理について、図６を参照しつつ説明する。
電池保護処理では、ＣＰＵ６１は、電圧検出回路７０において、各二次電池３０の個別電圧Ｖ１および直列に接続された複数の二次電池３０の総電圧Ｖ２を検出し（Ｓ１１）、個別電圧Ｖ１および総電圧Ｖ２と、メモリ６３に記憶されたメモリ６３に記憶された個別過充電電圧閾値および総過充電電圧閾値とを比較する（Ｓ１２）。
なお、個別過充電電圧閾値とは、二次電池３０の１つが過充電状態になったときの電圧値よりもやや小さい値であり、総過充電電圧閾値とは、直列に接続された複数の二次電池３０が過充電状態になったときの電圧値よりやや小さい値である。

ＣＰＵ６１は、各二次電池３０の個別電圧Ｖ１のいずれかが個別過充電電圧閾値以上と判断、もしくは、総電圧Ｖ２が総過充電電圧閾値以上と判断した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、二次電池３０が過充電状態に至る虞があるとして、電流遮断装置８１に遮断状態に切り替える遮断切替指令を送信する。そして、電流遮断装置８１を遮断状態に切り替え（Ｓ１３）、二次電池３０と車両発電機１４との間の電流を遮断することで二次電池３０が過充電状態に至ることを抑制する。そして、電池保護処理を終了する。

一方、ＣＰＵ６１は全ての個別電圧Ｖ１が個別過充電電圧閾値よりも小さいと判断し、かつ、総電圧Ｖ２が総過充電電圧閾値よりも小さいと判断した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、各個別電圧Ｖ１および総電圧Ｖ２と、メモリ６３に記憶された個別過放電電圧閾値および総過放電電圧閾値とを比較する（Ｓ１４）。なお、個別過放電電圧閾値は、二次電池３０の１つが過放電状態になった時の電圧値よりもやや大きい値であり、総過放電電圧閾値は、直列に接続された複数の二次電池３０が過放電状態になったときの電圧値よりもやや大きい値である。

ＣＰＵ６１は、各二次電池３０の個別電圧Ｖ１のいずれかが個別過充電電圧閾値よりも小さいと判断し、かつ、総電圧Ｖ２が総過充電電圧閾値よりも小さいと判断した場合であって、各二次電池３０の個別電圧Ｖ１のいずれかが個別過放電電圧閾値以下と判断、もしくは、総電圧Ｖ２が総過放電電圧閾値以下と判断した場合（Ｓ１２：ＮＯ、且つ、Ｓ１４：ＹＥＳ）、二次電池３０が過放電状態に至る虞があるとして、電流遮断装置８１に遮断切替指令を送信する。そして、電流遮断装置８１を遮断状態に切り替え（Ｓ１５）、二次電池３０と車両発電機１４との間の電流を遮断することで二次電池３０が過放電状態に至ることを抑制する。そして、電池保護処理を終了する。

一方、ＣＰＵ６１は、全ての個別電圧Ｖ１が個別過充電電圧閾値よりも小さいと判断し、かつ、総電圧Ｖ２が総過充電電圧閾値よりも小さいと判断した場合であって、全ての個別電圧Ｖ１が個別過放電電圧閾値よりも大きいと判断し、かつ、総電圧Ｖが総過放電電圧閾値よりも大きいと判断した場合（Ｓ１２：ＮＯ、且つ、Ｓ１４：ＮＯ）、電池保護処理を終了する。
そして、この電池保護処理を、常時或いは定期的に、繰り返すことで、二次電池３０が過充電状態または過放電状態になることを防いでいる。

次に、電流遮断装置８１の故障診断処理について、図７を参照しつつ説明する。
電流遮断装置８１の故障診断は、例えば、前回の故障診断処理の実行時から所定の時間が経過し、かつ、電流検出部６７が計測する放電電流が所定値未満となった場合に実行される。言い換えると、電流遮断装置８１の故障診断処理は、所定の時間、車両１０に動きがなく駐車状態となった場合に実行される。
なお、電流遮断装置８１の故障とは、電流遮断装置８１の駆動用の磁気コイルの故障等により、ＣＰＵ６１が通電切替指示をしても電流遮断装置８１が遮断状態のままになっているオープン故障と、例えば、電流遮断装置８１の接点の溶着等により、ＣＰＵ６１が遮断切替指示をしても電流遮断装置８１が通電状態のままになっているクローズ故障とがある。

電流遮断装置８１の故障診断では、ＣＰＵ６１が、電流遮断装置８１を通電状態やと遮断状態に切り替えることで、電流遮断装置８１が故障しているか否かを判断する。そして、故障していると判断した場合、故障が、オープン故障とクローズ故障とのいずれの故障であるか診断する。

ところで、例えば、故障診断処理において電流遮断装置８１を遮断状態にしている最中は、車両負荷１２のうちダイオード８２の最大許容電流を下回る低負荷に供給される電流や暗電流は、ダイオード８２を通して二次電池３０側から車両負荷１２側に流れることになる。しかしながら、電流遮断装置８１を遮断状態にしている最中に、車両１０を始動させると、例えば、スターターモータなどの車両負荷１２に対して二次電池３０から大電流が流れる。ここで、仮に、大電流が、ダイオード８２の最大許容電流を超える場合、すなわち、車両負荷１２のうち、ダイオード８２の最大許容電流を超える電力供給によって稼働する高負荷１２Ａを稼働させるために二次電池３０から大電流が流れると、ダイオード８２が破損してしまう。だからといって、最大許容電流が大きいダイオードを使用する場合、ダイオードの大型化にともなってダイオードの搭載スペースが大きくなると共に、製造コストが高くなってしまう。

そこで、本実施形態における故障診断では、ＣＰＵ６１は、電流遮断装置８１を通電状態から遮断状態に切り替える遮断処理を実行する前に、車両ＥＣＵ１３に対して高負荷１２Ａを動作させないようにする禁止指示を行う。

詳細には、故障診断が開始されると、ＣＰＵ６１は、電圧検出回路７０により電流遮断回路８０の両端電圧ＣＶ１を計測する（Ｓ２２）。
ここで、電流遮断装置８１は、通常、通電状態となっているため、両端電圧ＣＶ１は、電流遮断装置８１が通電状態の場合の閉電圧ＣＶ１として計測される。なお、Ｓ２１とＳ２２との処理が、「第１電圧検出処理」に相当する。

次に、ＣＰＵ６１は、電圧検出回路７０により電流遮断回路８０の電流遮断装置８１が遮断状態の場合の開電圧ＣＶ２を計測し、閉電圧ＣＶ１と開電圧ＣＶ２との電圧差ΔＣＶを算出することになるが、ＣＰＵ６１は、電流遮断装置８１に対して遮断切替指示を行う前に、通信部６５を介して車両ＥＣＵ１３に高負荷１２Ａを動作させないように禁止指示を行う（Ｓ２３）。ここで、禁止指示とは、例えば、ＬＩＮ通信規格によって規定された特定幅のパルス信号（Ｗａｋｅ ｕｐ信号）を送信する。

そして、ＣＰＵ６１は、車両ＥＣＵ１３から遮断許可通知が出力されるか監視を開始する（Ｓ２４）。そして、車両ＥＣＵ１３から遮断許可通知が出力されたことを検知したところで（Ｓ２４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、電流遮断装置８１に対して遮断切替指令を送信し（Ｓ２５）、電流遮断回路８０の電流遮断装置８１が遮断状態の場合の開電圧ＣＶ２を電圧検出回路７０によって計測する（Ｓ２６）。なお、Ｓ２５とＳ２６との処理が、「第２電圧検出処理」に相当する。

そして、ＣＰＵ６１は、閉電圧ＣＶ１と開電圧ＣＶ２との差の絶対値（｜ＣＶ１−ＣＶ２｜）を電圧差ΔＣＶとして算出し、電圧差ΔＣＶとメモリ６３に記憶された順方向電圧Ｖｆとを比較する（Ｓ２７）。

比較の結果、電圧差ΔＣＶが順方向電圧Ｖｆとほぼ同一の場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）、電流遮断装置８１が通電状態から遮断状態となってダイオード８２に順方向の電流が流れ、ダイオード８２の両端間に順方向電圧Ｖｆの電圧降下が生じたと判断される。つまり、電流遮断装置８１は、故障していないと診断され（Ｓ２８）、故障診断処理を終了する。

一方、電圧差ΔＣＶがほぼゼロの場合（Ｓ２７：ＮＯ）、さらに、電流遮断回路８０の両端電圧ＣＶ１と順方向電圧Ｖｆとを比較する（Ｓ２９）。
電流遮断回路８０の両端電圧ＣＶ１と順方向電圧Ｖｆとがほぼ同じ場合（Ｓ２９：ＹＥＳ）には、ダイオード８２に順方向の電流が流れることでダイオード８２の両端間に順方向電圧Ｖｆの電圧降下が生じていると判断され、電流遮断装置８１は、オープン故障と診断される（Ｓ２９−１）。
一方、電流遮断回路８０の両端電圧ＣＶ１がほぼゼロの場合（両端電圧ＣＶ１と順方向電圧Ｖｆとがほぼ同一でない場合）（Ｓ２９：ＮＯ）、電流遮断装置８１を通して電流が流れていると判断され、クローズ故障と診断される（Ｓ２９−２）。

次に、ＣＰＵ６１から出力された禁止指示による車両ＥＣＵ１３の禁止処理について図８を参照しつつ説明する。
車両ＥＣＵ１３は、バッテリ装置２０のＢＭＵ５０における制御部６０から禁止指示が出力されたか監視しており（Ｓ３１）、禁止指示が入力された場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、車両負荷１２のうち、高負荷１２Ａの動作を禁止することが可能か判断する（Ｓ３２）。

高負荷１２Ａの動作を禁止できない場合（Ｓ３２：ＮＯ）、高負荷１２Ａの動作を禁止しても問題ないと判断できるまで、高負荷１２Ａを監視する。
一方、高負荷１２Ａの動作を禁止しても問題ないと判断した場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、車両ＥＣＵ１３は、所定の期間の間、高負荷１２Ａが動作することを禁止する（Ｓ３３）。なお、車両負荷１２のうち、高負荷１２Ａではない車両負荷１２は稼働可能であり、車両１０の制御などを維持することができる。
そして、車両ＥＣＵ１３は、高負荷１２Ａの動作を禁止したところで、バッテリ装置２０の制御部６０に対して遮断許可通知を出力し（Ｓ３４）、禁止処理を終了する。

以上のように、本実施形態によると、電流遮断装置８１に並列にダイオード８２を接続し、故障診断処理において、電流遮断装置８１を通電状態とした場合の閉電圧ＣＶ１と、電流遮断装置８１を遮断状態とした場合の開電圧ＣＶ２との間に、順方向電圧Ｖｆと同じ大きさの電圧差ΔＣＶが生じるようにしたから、電流遮断装置８１の故障診断を容易に行うことができる。

そして、故障診断処理において、電流遮断装置８１に対して遮断切替指令を行う前に、車両ＥＣＵ１３に対して、ダイオード８２の最大許容電流を超える高負荷１２Ａが稼働することを禁止する禁止指示を行い、車両ＥＣＵ１３によって遮断許可通知が出力された（車両ＥＣＵ１３によって所定の期間の間、高負荷１２Ａの動作が禁止された）ことをもとに、電流遮断装置８１に対して遮断切替指令を行うから、ダイオード８２に最大許容電流を超えた電流が流れることを防ぐことができる。

すなわち、本実施形態によると、電流遮断装置８１において通電状態と遮断状態との間に電圧差を生じさせることで故障診断を容易にするダイオード８２が大型化することを防ぎつつ、ダイオード８２が大電流によって破損することを防ぐことができる。

また、本実施形態によると、電流遮断装置８１と並列に電圧降下がほぼ一定値となるダイオード８２が接続されているから、電流遮断回路８０の両端電圧ＣＶ１と順方向電圧Ｖｆとを比較するだけで、電流遮断装置８１の故障がオープン故障とクローズ故障とのいずれの故障かを容易に診断することができる。

さらに、本実施形態によると、電流遮断装置８１に並列して接続される電圧降下素子としてダイオード８２を採用し、ダイオード８２を流れる電流方向が二次電池３０から車両負荷１２に向けて順方向となるように配置されているから、例えば、車両１０の制御中に車両負荷１２に二次電池３０から電力供給できなくなることを防ぎつつ、車両発電機１４によって二次電池３０が過充電されることを防ぐことができる。
また、本実施形態によると、故障診断処理は、例えば、スターターモータなどの車両負荷１２を始動させるための始動時間よりも短い数百ミリ秒程度で実施可能であるため、車両１０の始動時に違和感を生じさせることなく、実施可能である。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２について図９から図１１を参照して説明する。
実施形態２の電流遮断回路１８０は、実施形態１における電流遮断回路８０の並列回路８３の構成を変更したものであって、実施形態１と共通する構成、作用、および効果については重複するため、その説明を省略する。また、実施形態１と同じ構成については同一の符号を用いるものとする。

実施形態２の電流遮断回路１８０における並列回路１８３は、ダイオード８２の他にダイオード８２と直列に接続された補助電流遮断装置１８４を有している。
補助電流遮断装置１８４は、例えば、有接点リレー（機械式スイッチ）であり、一方の端部が二次電池３０に接続され、他方の端部がダイオード８２に接続されるようにして、二次電池３０とダイオード８２との間に配されている。また、補助電流遮断装置１８４は、ＢＭＵ５０のＣＰＵ６１からの指令に応答して作動し、二次電池３０とダイオード８２との間を通電状態および遮断状態に切り替える。

なお、本実施形態では、補助電流遮断装置１８４を、有接点リレーにより構成したが、例えば、図１０に示すように、ＦＥＴスイッチにより補助電流遮断装置２８４を構成してもよい。この場合、例えば、ＦＥＴスイッチは、例えばＰチャネルのＭＯＳＦＥＴであって、ＦＥＴスイッチは、ソースが二次電池３０、ゲートがＢＭＵ５０、ドレインがダイオード８２にそれぞれ接続される。

以下に、本実施形態における電池保護処理について、図１１を参照しつつ説明する。
本実施形態の電池保護処理では、実施形態１の電池保護処理と同様の処理を行うものの、その後に追加の処理が行われる。
詳しくは、ＣＰＵ６１が電池保護処理において、各二次電池３０の個別電圧Ｖ１のいずれかが個別過充電電圧閾値よりも小さいと判断し、かつ、総電圧Ｖ２が総過充電電圧閾値以下よりも小さいと判断した場合であって、各二次電池３０の個別電圧Ｖ１のいずれかが個別過放電電圧閾値以下と判断、もしくは、総電圧Ｖ２が総過放電電圧閾値以下と判断した場合（Ｓ１２：ＮＯ、且つ、Ｓ１４：ＹＥＳ）、二次電池３０が過放電状態に至る虞があるとして、電流遮断装置８１に遮断切替指令を送信して、電流遮断装置８１を遮断状態に切り替える（Ｓ１５）。

そして、ＣＰＵ６１は、電流遮断装置８１を遮断状態に切り替えた後、さらに、各二次電池３０の個別電圧Ｖ１のいずれかが個別過放電電圧最終閾値以下、もしくは、総電圧Ｖ２が総過放電電圧最終閾値以下であるか判断する（Ｓ１１６）。
ここで、個別過放電電圧最終閾値とは、二次電池３０の１つが過放電状態になった時の電圧値よりも僅かに大きい値で、個別過放電電圧閾値よりも僅かに小さい値であり、総過放電電圧最終閾値とは、直列に接続された複数の二次電池３０が過放電状態になったときの電圧値よりも僅かに大きい値で、総過放電電圧閾値よりも僅かに小さい値である。

そして、各二次電池３０の個別電圧Ｖ１のいずれかが個別過放電電圧最終閾値以下と判断、もしくは総電圧Ｖ２が総過放電電圧最終閾値以下と判断した場合には（Ｓ１１６：ＹＥＳ）、並列回路１８３における補助電流遮断装置１８４に遮断切替指示を送信し、遮断状態に切り替え（Ｓ１１７）、二次電池３０と車両発電機１４との間の電流を完全に遮断する。これにより、車両１０に搭載された車両負荷１２（電装品）などの暗電流などによって二次電池３０が過放電状態に至ることを防ぐことができる。

なお、本実施形態における電流遮断装置８１の故障診断処理では、実施形態１と同様の操作により診断される。また、このとき、補助電流遮断装置１８４は正常であることを前提としている。これは、補助電流遮断装置１８４が、高負荷１２Ａに電力を供給するためには用いらず、電流遮断装置８１に比べて、故障が発生する確率が極めて低いからである。

以上のように、本実施形態によると、電流遮断装置８１が遮断状態になって、並列回路１８３からダイオード８２を通じて放電可能な場合でも、暗電流などによって二次電池３０が過放電状態に至る虞がある場合に、補助電流遮断装置１８４によって二次電池３０が過放電になることを確実に防ぐことができる。

＜実施形態３＞
次に、実施形態３について図１２および図１３を参照しつつ説明する。
実施形態３の故障診断処理は、ＢＭＵ５０の制御部６０におけるＣＰＵ６１が、車両ＥＣＵ１３からの指示を受けることにより、ＢＭＵ５０が故障診断処理を実行するものであって、実施形態１と共通する構成、作用、および効果については重複するため、その説明を省略する。また、実施形態１と同じ構成については同一の符号を用いるものとする。

つまり、車両ＥＣＵ１３が、故障診断の必要性を判断し、必要と判断した場合には、禁止処理を実行した後、ＢＭＵ５０において故障診断が実行される。
以下に、車両ＥＣＵ１３が、故障診断が必要と判断した場合の禁止処理について図１２を参照しつつ説明する。

車両ＥＣＵ１３は、車両負荷１２のうち、高負荷１２Ａの動作を禁止することが可能か確認し（Ｓ１３２）、高負荷１２Ａの動作を禁止できない場合（Ｓ１３２：ＮＯ）、高負荷１２Ａの動作を禁止しても問題ないと確認できるまで、高負荷１２Ａを監視する。

車両ＥＣＵ１３は、高負荷１２Ａの動作を禁止しても問題ないと確認できた場合（Ｓ１３２：ＹＥＳ）、高負荷１２Ａが所定の期間の間、動作することを禁止する（Ｓ１３３）。なお、車両負荷１２のうち、高負荷１２Ａではない車両負荷１２は稼働可能であり、車両１０の制御などを維持することができる。

そして、高負荷１２Ａの動作を禁止したところで、バッテリ装置２０の制御部６０に対して遮断許可通知を出力し（Ｓ１３４）、禁止処理を終了する。

次に、ＢＭＵ５０における故障診断処理について、図１３を参照しつつ説明する。
実施形態３の故障診断処理は、図１３に示すように、ＣＰＵ６１が、車両ＥＣＵ１３から遮断許可通知が出力されるか監視しており（Ｓ２２１）、車両ＥＣＵ１３から遮断許可通知が出力されたことを検知したところで、ＣＰＵ６１は、電流遮断装置８１に通電状態に切り替える通電切替指令を送信し（Ｓ２２２）、電圧検出回路７０により電流遮断回路８０の両端電圧ＣＶ１を計測する（Ｓ２２３）。なお、Ｓ２２２とＳ２２３との処理が、「第１電圧検出処理」に相当する。

次に、ＣＰＵ６１は、電流遮断装置８１に対して遮断切替指令を送信し（Ｓ２２４）、電圧検出回路７０により電流遮断装置８１が遮断状態の場合の開電圧ＣＶ２を計測する（Ｓ２２５）。なお、Ｓ２２４とＳ２２５との処理が、「第２電圧検出処理」に相当する。
そして、ＣＰＵ６１は、閉電圧ＣＶ１と開電圧ＣＶ２との差の絶対値（｜ＣＶ１−ＣＶ２｜）を電圧差ΔＣＶとして算出し、電圧差ΔＣＶとメモリ６３に記憶された順方向電圧Ｖｆとを比較する（Ｓ２２６）。

比較の結果、電圧差ΔＣＶが順方向電圧Ｖｆとほぼ同一の場合（Ｓ２２６：ＹＥＳ）、電流遮断装置８１が通電状態から遮断状態となってダイオード８２に順方向の電流が流れ、ダイオード８２の両端間に順方向電圧Ｖｆの電圧降下が生じたと判断される。つまり、電流遮断装置８１は、故障していないと診断される（Ｓ２２７）、故障診断処理を終了する。

一方、電圧差ΔＣＶがほぼゼロの場合（Ｓ２２６：ＮＯ）、さらに、電流遮断回路８０の両端電圧ＣＶ１と順方向電圧Ｖｆとを比較する（Ｓ２２８）。
電流遮断回路８０の両端電圧ＣＶ１と順方向電圧Ｖｆとがほぼ同じ場合（Ｓ２２８：ＹＥＳ）には、ダイオード８２に順方向の電流が流れることでダイオード８２の両端間に順方向電圧Ｖｆの電圧降下が生じていると判断され、電流遮断装置８１は、オープン故障と診断される（Ｓ２２８−１）。

一方、電流遮断回路８０の両端電圧ＣＶ１がほぼゼロの場合（Ｓ２２８：ＮＯ）、電流遮断回路８０の電流遮断装置８１を通して電流が流れていると判断され、クローズ故障と診断される（Ｓ２２８−２）。
つまり、本実施形態によると、車両ＥＣＵ１３が、故障診断が必要と判断し、禁止処理が実行された後、ＢＭＵ５０において故障診断が実行されるから、ダイオード８２に最大許容電流を超えた電流が流れることを防ぐことができる。

これにより、電流遮断装置８１において通電状態と遮断状態との間に電圧差を生じさせることで故障診断を容易にするダイオード８２が大型化することを防ぎつつ、ダイオード８２が大電流によって破損することを防ぐことができる。

＜他の実施形態＞
本明細書で開示される技術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、例えば次のような種々の態様も含まれる。
（１）上記実施形態では、電池管理装置５０は、１つのＣＰＵ６１によって構成した。しかしながら、これに限らず、電池管理装置は、複数のＣＰＵを備える構成や、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハード回路でもよく、マイコン、ＦＰＧＡ、ＭＰＵ、また、それらが組み合わされた構成でもよい。

（２）上記実施形態では、電圧降下素子として、ダイオード８２を用いた構成とした。しかしながら、これに限らず、電圧降下素子として、抵抗素子を用いてもよい。
（３）上記実施形態では、車両ＥＣＵ１３とバッテリ装置２０との通信方式をＬＩＮ通信として構成にした。しかしながら、これに限らず、車両ＥＣＵとバッテリ装置の通信方式は、ＣＡＮ通信でもよく、他の通信方式によって構成してもよい。

（４）上記実施形態では、故障診断処理において電流遮断装置８１を遮断状態にする前に禁止指示を出力する構成とした。しかしながら、これに限らず、故障診断とは関係なく、電流遮断装置を遮断状態にする前に禁止指示を出力する構成としてもよい。
（５）上記実施形態では、ＣＰＵ６１から車両ＥＣＵ１３に禁止指示を出力し、車両ＥＣＵ１３から遮断許可通知が出力されたことにより、ＣＰＵ６１が電流遮断装置８１に対し遮断切替指令を送信する構成とした。しかしながら、これに限らず、ＣＰＵから車両ＥＣＵに禁止指示を出力したことをもって、ＣＰＵが電流遮断装置に対し遮断切替指令を送信する構成にしてもよい。

（６）上記実施形態では、補助電流遮断装置１８４が正常であるとして電流遮断装置８１の故障診断処理を実行する構成にした。しかしながら、これに限らず、電流遮断装置だけでなく、補助電流遮断装置の故障を診断してもよい。
（７）上記実施形態では、電圧検出回路７０において電流遮断回路８０の両端電圧ＣＶ１を計測する構成にした。しかしながら、これに限らず、電流遮断装置と正極側端子部の電圧(バッテリ装置の端子電圧)と、電流遮断装置と二次電池側の電圧(各二次電池の電圧の合計値または直列に接続された複数の二次電池の総電圧)との差分を取ることで間接的に電流遮断回路の両端電圧を取得してもよい。

１０：車両
１２：車両負荷（「負荷」の一例）
１２Ａ：高負荷
１３：車両側電子制御装置（「負荷システム」の一例）
１４：車両発電機（「充電装置」の一例）
２０：バッテリ装置
３０：二次電池
６０：制御部
７０：電圧検出回路（「電圧検出部」の一例）
８１：電流遮断装置
８２：ダイオード（「電圧降下素子」の一例）
８３，１８３：並列回路
１８４，２８４：補助電流遮断装置

Claims (12)

1. 負荷に電力を供給する二次電池と、
   前記二次電池と前記負荷との間を通電状態および遮断状態に切り替える電流遮断装置と、
   前記電流遮断装置に並列接続され、電流が流れることで電圧降下を生じさせる電圧降下素子を有する並列回路と、
   制御部とを備え、
   前記制御部は、前記電圧降下素子の最大許容電流を超える電力供給を受けて稼働する高負荷が動作しない時に、前記電流遮断装置を遮断状態に切り替える遮断処理を実行するバッテリ装置。
2. 前記電流遮断装置の両端電圧を検出する電圧検出部を備え、
   前記制御部は、
   前記電流遮断装置を通電状態に切り替えて電圧を検出する第１電圧検出処理と、
   前記遮断処理を実行して電圧を検出する第２電圧検出処理と、
   前記第１電圧検出処理の電圧と前記第２電圧検出処理の電圧とに基づいて前記電流遮断装置が故障しているか否か診断する故障診断処理とを実行する請求項１に記載のバッテリ装置。
3. 前記故障診断処理は、前記高負荷を始動させるための始動時間よりも短時間で実施する請求項２記載のバッテリ装置。
4. 前記二次電池を充電する充電装置が前記電流遮断装置を介して前記二次電池に接続されており、
   前記電圧降下素子は、前記二次電池から前記負荷へ電流を流すダイオードである請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のバッテリ装置。
5. 前記並列回路は、前記電圧降下素子と直列に接続され、通電状態および遮断状態に切り替わる補助電流遮断装置を有する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のバッテリ装置。
6. 前記制御部は、前記遮断処理を実行する前に、前記負荷の動作制御を行う負荷システムに対して、前記遮断処理中に、前記高負荷を動作させないようにする禁止指示を行う請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のバッテリ装置。
7. 前記制御部は、前記負荷の動作制御を行う負荷システムが前記高負荷の動作を禁止した後に出力する前記電流遮断装置の遮断許可指示が入力されることで、前記遮断処理を行う請求項１に記載のバッテリ装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のバッテリ装置と、
   前記負荷と、
   前記負荷の動作制御を行う負荷システムとを有する車両。
9. 請求項６に記載のバッテリ装置と、
   前記負荷と、
   前記負荷システムとを有する車両であって、
   前記負荷システムは、前記禁止指示が入力されることで、前記高負荷が動作することを禁止する車両。
10. 前記制御部は、前記禁止指示によって前記負荷システムが前記高負荷の動作を禁止した後に出力する遮断許可指示が入力されることで、前記遮断処理を実行する請求項９に記載の車両。
11. 負荷に電力を供給する二次電池と、
    前記二次電池と前記負荷との間を通電状態および遮断状態に切り替える電流遮断装置と、
    前記電流遮断装置に並列接続され、電流が流れることで電圧降下を生じさせる電圧降下素子を有する並列回路とを備えるバッテリ装置の制御部に、
    前記電圧降下素子の最大許容電流を超える電力供給を受けて稼働する高負荷が動作しない時に、前記電流遮断装置を遮断状態に切り替える遮断処理を実行させる電池管理プログラム。
12. 負荷に電力を供給する二次電池と、
    前記二次電池と前記負荷との間を通電状態および遮断状態に切り替える電流遮断装置と、
    前記電流遮断装置に並列接続され、電流が流れることで電圧降下を生じさせる電圧降下素子を有する並列回路とを備えるバッテリ装置の管理方法であって、
    前記電圧降下素子の最大許容電流を超える電力供給を受けて稼働する高負荷が動作しない時に、前記電流遮断装置を遮断状態に切り替える遮断処理を実行するバッテリ装置の管理方法。

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