JP4835570B2 - 組電池の電圧検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数個の電池セルの直列接続体として構成される組電池における単一の電池セル及び隣接するいくつかからなる電池セルのいずれかである単位電池について、前記単位電池の電圧を検出する検出手段を備える組電池の電圧検出装置に関する。

この種の電圧検出装置としては、例えば下記特許文献１に見られるように、互いに等しい数の電池セルからなる電池モジュールを、マルチプレクサを介して選択的にフライングキャパシタと接続する検出ユニットを備えるものも提案されている。すなわち、マルチプレクサによって特定の電池モジュールが選択されると、この選択された電池モジュールの電圧となるまでフライングキャパシタが充電される。このため、フライングキャパシタの電圧によって電池モジュールの電圧を検出することができる。

一方、上記組電池は、その両電極間の電圧が非常に大きいため、車両のメンテナンス時等において、組電池を備えて構成される車載高圧システムに何らかの部材が接触した際、この部材に組電池の両端の電圧が印加されないようにすることが望まれる。

そこで従来は、例えば下記特許文献２に見られるように、組電池の中央部分にサービスプラグを設けることも提案され、実用されている。サービスプラグは、組電池の中央部分において隣接する電池セル間を導通状態とする機能を有するプラグである。そして、メンテナンス時等においては、サービスプラグを抜くことで、組電池を電池セルの２つの直列接続体に分割する。これにより、万一、組電池を備えて構成される車載高圧システムに何らかの部材が接触したとしても、この部材に印加される電圧値を半減させることができる。
特開２００２−２８９２６３号公報 特開２００１−３２０８０１号公報

上記サービスプラグを備える場合、上記フライングキャパシタを用いて電池モジュールの電圧を検出する際に組電池に電流が流れている場合には、サービスプラグによる電圧降下が電池モジュールの電圧の検出誤差となる。また、サービスプラグの抵抗値が増大するなどすると、組電池の充放電処理に支障をきたすおそれもある。

なお、上記サービスプラグを備えるものに限らず、一般に組電池にあっては、組電池を構成する電池セル間の接続手段によって不都合が生じるこうした問題も概ね共通したものとなっている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数個の電池セルの直列接続体として構成される組電池における単一の電池セル及び隣接するいくつかからなる電池セルのいずれかである単位電池について、これら単位電池を接続する接続手段のもたらす不都合に対処することのできる組電池の電圧検出装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、複数個の電池セルの直列接続体として構成される組電池における単一の電池セル及び隣接するいくつかからなる電池セルのいずれかである単位電池について、前記単位電池の電圧を検出する検出手段を備える組電池の電圧検出装置において、前記単位電池のうちの互いに隣接する特定の単位電池は、互いに隣接する他の単位電池を接続する接続手段とはその構造が相違する異質接続手段にて接続されており、前記単位電池と前記検出手段とを接続するための接続線は、前記異質接続手段の両端部のそれぞれに接続される接続線を含み、前記異質接続手段は、前記特定の単位電池間を導通及び遮断する導通制御手段を備え、前記異質接続手段のいずれかの端子に接続された１又は複数の単位電池と前記異質接続手段との直列接続体の両端を前記検出手段に接続することによる電圧の検出値と、前記１又は複数の単位電池の両端を前記検出手段に接続することによる電圧の検出値とに基づき、前記異質接続手段及び前記検出手段の少なくとも一方の特性を把握する手段を備えることを特徴とする。

組電池を構成する電池セル間を接続する接続手段は、どれも同一というわけにはいかない傾向にある。例えば組電池の両端の電圧が非常に高い場合には、メンテナンス時等に組電池に何らかの部材が不用意に接触する事態を想定して、サービスプラグが設けられるため、サービスプラグを備える接続手段とそうでない接続手段とでは構造上の相違が生じる。また、組電池が非常に長くなる場合には、車両への搭載に際してのスペースの制約からこれを複数列に配置すべく、列同士間を低抵抗で接続する断面積の大きい導体（バスバー）が利用されることがある。この場合、バスバーを備える接続手段とそうでない接続手段とでは、構造上の相違がある。このように、電池セル（単位電池）を接続する接続手段の中には、異質接続手段が含まれる傾向にある。そして、異質接続手段は、他と相違するがゆえに、これを含む閉ループ回路にて単位電池の電圧を検出する場合に検出誤差が問題となりやすい。また、異質接続手段は、他と相違するがゆえに、他の接続手段と比較して異常の生じる確率も高くなると考えられる。

この点、上記発明では、異質接続手段の両端部と検出手段とを接続する接続線を備えるために、異質接続手段のもたらす不都合に好適に対処することが可能となる。

また、上記導通制御手段が導通及び遮断を機械的に操作可能な部材なら、メンテナンス時等において、組電池に何らかの部材が接触したとしても、この部材に組電池の両端の電圧が印加されることを回避することができる。また、上記導通制御手段がヒューズ等であるなら、組電池に過大な電流が流れようとする際、これを阻止することができる。ただし、この導通制御手段は、これを含む閉ループ回路によって単位電池の電圧を検出する際に検出誤差を招きやすく、また、他の接続手段と比較して異常の生じる確率が高くなると考えられる。このため、異質接続手段の両端部のそれぞれに接続線が接続される技術的意義が大きい。

さらに、異質接続手段の両端部のそれぞれに接続される接続線を用いるなら、異質接続手段及び検出手段を含む閉ループ回路（異質接続手段のいずれかの端子に接続された１又は複数の単位電池と異質接続手段との直列接続体の両端を前記検出手段に接続することによる回路）や、異質接続手段に隣接する単位電池及び検出手段を含んで且つ異質接続手段を含まない閉ループ回路（上記１又は複数の単位電池の両端を前記検出手段に接続することによる回路）を形成することで、検出手段による所定部位の電圧検出が可能となる。このため、例えば、異質接続手段を含む閉ループ回路と含まないループ経路とによる電圧検出に基づき、異質接続手段の特性や、検出手段の特性を把握することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記組電池を流れる電流が前記異質接続手段の抵抗値を高精度に検出可能な電流量の下限値に基づき設定される閾値以上である場合、前記異質接続手段のいずれかの端子に接続された１又は複数の単位電池と前記異質接続手段との直列接続体の両端を前記検出手段に接続することによる電圧の検出値と、前記１又は複数の単位電池の両端を前記検出手段に接続することによる電圧の検出値とに基づき、前記異質接続手段の抵抗値を推定する推定手段を更に備えることを特徴とする。

異質接続手段を含む閉ループ回路による電圧検出時と異質接続手段を含まない閉ループ回路による電圧検出時とで上記１又は複数の単位電池の電圧の変化が規定値以下（無視しえる値）である状況下にあっては、これら２つの閉ループ回路によって検出される電圧の差は、異質接続手段による電圧降下に起因すると考えられる。このため、この際異質接続手段を流れている電流に基づき、異質接続手段の抵抗値を推定することができる。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記検出手段は、前記接続線のうちの一対の接続線間の電圧を検出する複数の回路を備え、前記推定手段は、前記異質接続手段のいずれか一方の端子に接続された１又は複数の単位電池と前記異質接続手段との直列接続体の両端を前記複数の回路の１つに接続することによる前記１又は複数の単位電池の電圧検出と、前記１又は複数の単位電池の両端を前記複数の回路の別の１つに接続することによる前記１又は複数の単位電池の電圧検出とを同時に行なうことで、前記抵抗値の推定を行うことを特徴とする。

上記発明では、電圧を検出する回路を複数備えるため、複数の回路の１つ及び異質接続手段を含む閉ループ回路と、複数の回路の別の１つ及び異質接続手段を含む閉ループ回路とを同時に形成することができる。このため、上記１又は複数の単位電池の電圧を同時に検出することができ、ひいては、これら２つの検出時における上記１又は複数の単位電池の電圧の変化をなくすことができる。このため、上記抵抗値を高精度に推定することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記検出手段は、前記接続線のうちの一対の接続線間の電圧を検出する複数の回路を備え、前記組電池を流れる電流が前記異質接続手段の抵抗値を高精度に検出可能な電流量の下限値に基づき設定される閾値未満である場合、前記異質接続手段のいずれか一方の端子に接続された１又は複数の単位電池と前記異質接続手段との直列接続体の両端を前記複数の回路の１つに接続することによる前記１又は複数の単位電池の電圧検出と、前記１又は複数の単位電池の両端を前記複数の回路の別の１つに接続することによる前記１又は複数の単位電池の電圧検出とを同時に行なうことで、前記検出手段の異常の有無を診断する手段を更に備えることを特徴とする。

上記発明では、電圧を検出する回路を複数備えるため、複数の回路の１つ及び異質接続手段を含む閉ループ回路と、複数の回路の別の１つ及び異質接続手段を含む閉ループ回路とを同時に形成することができる。そして、この際、異質接続手段に流れる電流が所定以下であるなら、異質接続手段における電圧降下量の影響が小さいため、上記２つの閉ループ回路による電圧の検出結果の相違は、検出手段の特性に起因すると考えられる。上記発明では、この点に着目し、検出手段の異常の有無を診断することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる組電池の電圧検出装置を車載高圧バッテリの電圧検出装置に適用した一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかる車載高圧バッテリの電圧検出システムの全体構成を示す。

車載高圧バッテリとしての組電池１０は、充放電の最小単位である電池セル１２の直列接続体として構成されている。組電池１０は、例えばインバータを介して電動機に電力を供給するものである。また例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータを介して車載低圧バッテリに電力を供給するものである。上記電池セル１２は、互いに隣接するＮ（≧２）個ずつを単位とする１２個のブロックＢ０〜Ｂ１１に分割されている。

これら各ブロックＢ０〜Ｂ１１の両電極間の電圧は、検出ユニット２０を操作することで、マイクロコンピュータ（マイコン３０）によって検出される。検出ユニット２０は、検出ラインＬ０〜Ｌ１２を備え、各ブロックＢｉ（ｉ＝０〜１１）の正極及び負極のそれぞれが、検出ラインＬｉと検出ラインＬ（ｉ＋１）とのそれぞれに接続されている。これら検出ラインＬ０〜Ｌ１２は、マルチプレクサＭＰＸを介して３本の入力ラインＩＮ１〜ＩＮ３と接続されている。マルチプレクサＭＰＸは、各検出ラインＬ０〜Ｌ１２に対応した例えばＳＳＲ（Solid State Relay）等からなるサンプリングスイッチＳＷ０〜ＳＷ１２を備えている。そして、検出ラインＬ０〜Ｌ１２は、サンプリングスイッチＳＷ０〜ＳＷ１２を介して、入力ラインＩＮ１〜ＩＮ３に割り振られている。

入力ラインＩＮ１〜ＩＮ３には、検出回路ＤＣが接続されている。詳しくは、入力ラインＩＮ１及び入力ラインＩＮ２間には、フライングキャパシタ２２が接続され、ラインＩＮ２及びラインＩＮ３間には、フライングキャパシタ２３が接続されている。ラインＩＮ１〜ＩＮ３は、例えばＳＳＲ（Solid State Relay）等からなるサンプリングスイッチＳＷａ〜ＳＷｃを介して差動増幅回路Ａ，Ｂの入力端子Ｔ１〜Ｔ４と接続されている。すなわち、入力ラインＩＮ１は、サンプリングスイッチＳＷａを介して差動増幅回路Ｂの入力端子Ｔ１と接続されており、入力ラインＩＮ２は、サンプリングスイッチＳＷｂを介して差動増幅回路Ｂの入力端子Ｔ２及び差動増幅回路Ａの入力端子Ｔ３と接続されている。また、入力ラインＩＮ３は、サンプリングスイッチＳＷｃを介して差動増幅回路Ａの入力端子Ｔ４と接続されている。このように、差動増幅回路Ｂの入力端子Ｔ２と差動増幅回路Ａの入力端子Ｔ３とは短絡されている。

差動増幅回路Ａ，Ｂの出力は、Ａ／Ｄ変換器２６に取り込まれる。Ａ／Ｄ変換器２６は、差動増幅回路Ａ，Ｂの出力するアナログデータをディジタルデータに変換し、マイコン３０に出力する。

マイコン３０は、上記サンプリングスイッチＳＷ０〜ＳＷ１２やサンプリングスイッチＳＷａ〜ＳＷｃを操作することで、差動増幅回路Ａ，Ｂを介してブロックＢ０〜Ｂ１１のそれぞれの両電極間の電圧を読み込む。なお、この際、検出対象となるブロックＢｉに応じて、差動増幅回路Ａ，Ｂの出力電圧の符号を適宜定めたものを真の電圧として認識する。これは、ブロックＢ０〜Ｂ１１の電圧を検出するためのラインＬ２〜Ｌ５、Ｌ７〜Ｌ１１が、隣接するブロックＢ０〜Ｂ５、Ｂ７〜Ｂ１１の中の２つによって共有されていることによる。すなわち例えば、ラインＬ２は、ブロックＢ１の電圧の検出時には正極となるが、ブロックＢ２の電圧の検出時には負極となる。したがってこれと導通状態となる入力ラインＩＮ３も、ブロックＢ１の電圧の検出時には正極となるが、ブロックＢ２の電圧の検出時には負極となる。このため、いずれのブロックＢｉが検出対象となっているかに応じて、マイコン３０では、差動増幅回路Ａ，Ｂの出力する電圧値として正しい極性を認識する。

マイコン３０では、更に、組電池１０を流れる電流を検出する電流センサ４０の検出値を取り込むことで、その充電電流や放電電流を把握する機能をも有する。

上記組電池１０には、その中央部であるブロックＢ５の正極端子とブロックＢ６の負極端子との間に、サービスプラグＳＰが設けられている。これにより、例えばメンテナンス時等、組電池１０を含むループ回路の絶縁性を高めることが望まれる状況下、サービスプラグＳＰを開状態とすることで、組電池１０の両端に何らかの部材が接触する場合であっても、組電池１０を、ブロックＢ０〜Ｂ５の直列接続体と、ブロックＢ６〜Ｂ１１の直列接続体とに分割することができる。

ただし、ブロックＢ５及びブロックＢ６の接続にサービスプラグＳＰが用いられるために、ブロックＢ５及びブロックＢ６間の接続手段は、他の隣接するブロック同士の接続手段とは構造上の相違があることとなる。このため例えば、ブロックＢ５の両端の電圧を検出すべく、ブロックＢ５の負極端子及びサービスプラグＳＰの正極側の端子と検出回路ＤＣとを接続する場合には、サービスプラグＳＰによる電圧降下が、ブロックＢ５の電圧検出の誤差となるおそれがある。

そこで本実施形態では、図１に示されるように、サービスプラグＳＰの両端に検出ラインＬ６ａ，Ｌ６ｂを接続する。これにより、ブロックＢ５及び検出回路ＤＣを含む閉ループ回路を形成することでブロックＢ５の両端の電圧を検出する際や、ブロックＢ６及び検出回路ＤＣを含む閉ループ回路を形成することでブロックＢ６の両端の電圧を検出する際に、サービスプラグＳＰを含まないでこれら閉ループ回路を構成することができる。

更に本実施形態では、サービスプラグＳＰの両端に検出ラインＬ６ａ，Ｌ６ｂを接続する構成を利用することで、サービスプラグＳＰの異常の有無や検出回路ＤＣの異常の有無を診断する処理をも行う。ここで、サービスプラグＳＰの異常としては、例えば、メンテナンス時においてサービスプラグＳＰを一旦抜いた後再度はめ込む際に異物が混入することでサービスプラグＳＰの導電性が低下する異常等が考えられる。また、検出回路ＤＣの異常としては、例えば、経年変化等が考えられる。

図２に、本実施形態におけるブロックＢ０〜Ｂ１１の電圧検出処理、並びにサービスプラグＳＰ及び検出回路ＤＣの異常診断処理の態様を示す。

図示されるように、本実施形態では、ブロックＢ０〜Ｂ１１の電圧検出を次のようにして行う。まず、隣接する３つのサンプリングスイッチＳＷｉ，ＳＷ（ｉ＋１），ＳＷ（ｉ＋２）をオン操作することで、互いに隣接する２つのブロックＢｉ，Ｂ（ｉ＋１）にてフライングキャパシタ２２，２４を充電する。次に、サンプリングスイッチＳＷｉ，ＳＷ（ｉ＋１），ＳＷ（ｉ＋２）をオフ操作して、サンプリングスイッチＳＷａ〜ＳＷｃをオン操作することで、差動増幅回路Ａ，Ｂによって電圧を検出する。図２には、これらの処理を、ブロックＢ０、Ｂ１の電圧検出から順に行っていく例を示している。ここで、ブロックＢ５の電圧は、サンプリングスイッチＳＷ５，ＳＷ６ａのオン操作によって検出し、ブロックＢ６の電圧は、サンプリングスイッチＳＷ６ｂ，ＳＷ７のオン操作によって検出する。

こうしてブロックＢ１０、Ｂ１１の電圧検出まで完了すると、次に、上記異常診断をすべく、サンプリングスイッチＳＷ６ａ、ＳＷ６ｂ、ＳＷ７をオン操作する。これにより、フライングキャパシタ２２の両電極には、検出ラインＬ６ｂ，Ｌ７が接続され、フライングキャパシタ２４の両電極には、検出ラインＬ６ａ，Ｌ７が接続される。すなわち、この場合、フライングキャパシタ２２，２４の電圧の差は、サービスプラグＳＰの電圧降下で略近似できる。この点に着目することで、図３に示す処理によって、異常診断を行う。

図３は、上記異常診断処理の手順を示す。この処理は、マイコン３０によって、ブロックＢ０〜Ｂ１１の電圧検出処理の完了時に繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、サンプリングスイッチＳＷ６ａ，ＳＷ７のオン操作によるフライングキャパシタ２４の電圧Ｖ６ａを差動増幅回路Ａにて検出し、サンプリングスイッチＳＷ６ｂ，ＳＷ７のオン操作によるフライングキャパシタ２２の電圧Ｖ６ｂを差動増幅回路Ｂにて検出する。続くステップＳ１２においては、上記電圧の検出時において、電流センサ４０によって検出される電流が閾値α以上であるか否かを判断する。より正確には、サンプリングスイッチＳＷ６ａ，ＳＷ６ｂ，ＳＷ７のオン操作時における電流が閾値α以上であるか否かを判断する。この処理は、電圧Ｖ６ａ，Ｖ６ｂ間に、サービスプラグＳＰの電圧降下によってその抵抗値を精度よく検出するのに十分な差が生じるか否かを判断するためのものである。ここで、閾値αは、サービスプラグＳＰの抵抗値を高精度に検出可能とする電流量の下限値に基づき設定されている。

そして、ステップＳ１２において肯定判断される場合には、ステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４においては、サービスプラグＳＰの抵抗値Ｒを算出する。これは、上記電圧Ｖ６ａ，Ｖ６ｂの差を、これら電圧の検出時の電流値にて除算することで行うことができる。続くステップＳ１６においては、サービスプラグＳＰの抵抗値Ｒが基準となる抵抗値（基準抵抗値Ｒｓ）から過度に離間していないかどうかを判断する。具体的には、基準抵抗値Ｒｓに対する上記抵抗値Ｒの比と「１」との差の絶対値が閾値γ以上であるか否かを判断する。そして、ステップＳ１６において肯定判断される場合には、ステップＳ１８においてサービスプラグＳＰに異常がある旨判断する。

一方、ステップＳ１２において否定判断される場合には、ステップＳ２０に移行する。ステップＳ２０においては、電圧Ｖ６ａ，Ｖ６ｂの差が所定以上であるか否かに基づき検出回路ＤＣの異常の有無を診断する。ここでは、サービスプラグＳＰに流れる電流が少量であるために検出回路ＤＣが正常であるなら電圧Ｖ６ａ，Ｖ６ｂ間の差は無視し得ることに着目する。すなわち、電圧Ｖ６ａ，Ｖ６ｂの差が大きい場合には、差動増幅回路Ａ，Ｂ間の特性ばらつき等が大きいか、少なくとも一方が故障しているか等、検出回路ＤＣに異常があると考えられる。具体的には、電圧Ｖ６ｂに対する電圧Ｖ６ａの比と「１」との差の絶対値が閾値β以上であるか否かを判断する。そして、ステップＳ２０において肯定判断される場合には、ステップＳ２２において検出回路ＤＣに異常がある旨判断する。

なお、ステップＳ１８，Ｓ２２の処理が完了する場合や、ステップＳ１６，Ｓ２０の処理において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）基本的には隣接するブロックＢｉ，Ｂ（ｉ−１）間でこれらの電圧を検出するための検出ラインＬｉを共有しつつも、サービスプラグＳＰの両端に検出ラインＬ６ａ，Ｌ６ｂをそれぞれ設けた。これにより、サービスプラグＳＰの電圧降下の影響を除去しつつ、ブロックＢ５，Ｂ６の電圧を検出することができる。

（２）サービスプラグＳＰを流れる電流が閾値α以上である場合、検出ラインＬ６ａ，Ｌ７間の電圧Ｖ６ａと検出ラインＬ６ｂ、Ｌ７間の電圧Ｖ６ｂに基づき、サービスプラグＳＰの抵抗値Ｒを算出した。これにより、サービスプラグＳＰの抵抗値Ｒを高精度に推定することができる。また、この抵抗値Ｒに基づきサービスプラグＳＰの異常の有無を診断することもできる。

（３）サービスプラグＳＰを流れる電流が閾値α未満である場合、検出ラインＬ６ａ，Ｌ７間の電圧Ｖ６ａと検出ラインＬ６ｂ、Ｌ７間の電圧Ｖ６ｂに基づき、検出回路ＤＣの異常の有無を診断した。これにより、検出回路ＤＣの異常の有無を適切に診断することができる。特に、サービスプラグＳＰの電圧降下の影響を除去しつつブロックＢ５，Ｂ６の電圧を検出するための検出ラインＬ６ａ、Ｌ６ｂを利用することで検出回路ＤＣの異常診断ができるため、検出回路ＤＣの異常診断のために別途部材を設ける場合と比較して部品点数を低減することができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図４に、本実施形態にかかるサンプリングスイッチＳＷ１〜ＳＷ１２の操作態様を示す。図示されるように、本実施形態では、隣接する３つのサンプリングスイッチＳＷｉ，ＳＷ（ｉ＋１），ＳＷ（ｉ＋２）を順次オン操作することでブロックＢ０〜Ｂ１１の電圧を検出する処理を行い、この一連の処理と次の一連の処理との間に、サンプリングスイッチＳＷ６ａ，ＳＷ６ｂをオン操作する。これにより、入力ラインＩＮ１及び入力ラインＩＮ３間の電圧は、サービスプラグＳＰの電圧降下量程度の電圧となると考えられる。このため、この電圧に基づきサービスプラグＳＰの抵抗値Ｒを推定することができる。

図５に、上記スイッチング操作に基づくサービスプラグＳＰの異常診断処理の手順を示す。この処理は、マイコン３０により、ブロックＢ０〜Ｂ１１の電圧検出処理の完了毎に繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ３０において、組電池１０を流れる電流が、先の図３のステップＳ１２の処理のものと同様にして設定される閾値α以上であるか否かを判断し、閾値α以上であると判断される場合には、ステップＳ３２に移行する。ステップＳ３２においては、サンプリングスイッチＳＷ６ａ，ＳＷ６ｂをオン操作する。続くステップＳ３４においては、サービスプラグＳＰの両端の電圧Ｖを算出する。これは、差動増幅回路Ａによって検出される電圧Ｖａと、差動増幅回路Ｂによって検出される電圧Ｖｂとの和として算出することができる。更に、ステップＳ３６においては、サービスプラグＳＰの抵抗値Ｒを算出する。これは、上記電圧Ｖを、この電圧検出時にサービスプラグＳＰを流れる電流値にて除算することで行う。こうして算出された抵抗値Ｒに基づき、ステップＳ３８，Ｓ４０において、先の図３のステップＳ１６，Ｓ１８の処理を行うことで、サービスプラグＳＰの異常の有無を診断する。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）の効果に加えて、更に以下の効果が得られる。

（４）サービスプラグＳＰを流れる電流が閾値α以上である場合、サンプリングスイッチＳＷ６ａ，ＳＷ６ｂをオン操作することでサービスプラグＳＰの抵抗値Ｒを算出した。これにより、サービスプラグＳＰの抵抗値Ｒを適切に算出することができ、ひいてはサービスプラグＳＰの異常の有無を診断することができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図６に、本実施形態にかかるサンプリングスイッチＳＷ１〜ＳＷ１２の操作態様を示す。図示されるように、本実施形態では、隣接する３つのサンプリングスイッチＳＷｉ，ＳＷ（ｉ＋１），ＳＷ（ｉ＋２）を順次オン操作することでブロックＢ０〜Ｂ１１の電圧を検出する一連の処理と次の一連の処理との間に、サンプリングスイッチＳＷ５，ＳＷ６ｂをオン操作する。これにより、入力ラインＩＮ１及び入力ラインＩＮ２間に印加される電圧は、前回の電圧検出処理であるブロックＢ１０、Ｂ１１の電圧検出処理時とは逆極性となる。このため、フライングキャパシタ２２の充電極性が反転するはずであり、反転しないなら、サービスプラグＳＰの断線と考えられる。

図７に、上記スイッチング操作に基づくサービスプラグＳＰの異常の有無の診断処理の手順を示す。この処理は、マイコン３０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ５０において、サンプリングスイッチＳＷ１０〜ＳＷ１２のオン操作によるブロックＢ１０，Ｂ１１の電圧Ｖ１０，Ｖ１１の検出が完了したか否かを判断する。そして、ステップＳ５０において肯定判断される場合には、ステップＳ５２において、サンプリングスイッチＳＷ５，ＳＷ６ｂをオン操作する。続くステップＳ５４においては、フライングキャパシタ２２の充電極性が反転したか否かを判断する。そして、反転していない場合には、ステップＳ５６において、サービスプラグＳＰに異常がある旨判断する。

なお、上記ステップＳ５０の処理において否定判断される場合や、ステップＳ５４の処理において肯定判断される場合、ステップＳ５６の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）の効果に加えて、更に以下の効果が得られる。

（５）ブロックＢ５の電圧検出時とは逆極性にフライングキャパシタ２２を充電した状態で、サンプリングスイッチＳＷ５，ＳＷ６ｂをオン操作した。これにより、フライングキャパシタ２２の極性反転の有無に基づき、サービスプラグＳＰの異常の有無を適切に診断することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記第３の実施形態では、サンプリングスイッチＳＷ１０〜ＳＷ１２をオン操作してブロックＢ１０、Ｂ１１の電圧を検出する処理に引き続いて、サンプリングスイッチＳＷ５、ＳＷ６ｂをオン操作する処理を行ったがこれに限らない。例えば図８に示すように、サンプリングスイッチＳＷ１０〜ＳＷ１２をオン操作してブロックＢ１０、Ｂ１１の電圧を検出する処理に引き続いて、サンプリングスイッチＳＷ６ａ、ＳＷ７をオン操作する処理を行ってもよい。この場合であっても、先の第３の実施形態の要領で、サービスプラグＳＰの断線の有無を判断することができる。また、断線の有無の判断のためのスイッチング操作に先立つ処理としては、サンプリングスイッチＳＷ１０〜ＳＷ１２をオン操作してブロックＢ１０、Ｂ１１の電圧を検出する処理に限らない。要は、サービスプラグＳＰを含む閉ループ回路を構成することで１又は複数のブロックの電圧を検出するに先立ち、これとはフライングキャパシタの充電極性が逆となる態様にて予めサービスプラグＳＰを含まない閉ループ回路にてフライングキャパシタを充電しておけばよい。

・先の第３の実施形態において、フライングキャパシタ２２，２４に並列にリセットスイッチを設けてもよい。この場合、フライングキャパシタ２２，２４の電荷を抜いた後に、サンプリングスイッチＳＷ５、ＳＷ６ｂをオン操作する処理等を行うことで、電圧の変化の有無に基づきサービスプラグＳＰの異常の有無を診断することができる。

・上記第２の実施形態において、電流が閾値α未満の場合には、電圧Ｖａ，Ｖｂのずれに基づき検出回路ＤＣの異常の有無を診断してもよい。

・マルチプレクサＭＰＸの操作によるブロック電圧の検出順序としては、上記各実施形態で例示したものに限らず、適宜変更してよい。また、検出ラインＬ０〜Ｌ１２と、フライングキャパシタ２２，２３との接続態様についても適宜変更してよい。ただし、先の第３の実施形態においては、フライングキャパシタの両方の端子のそれぞれが正極となる充電を可能とする接続態様とすることが望ましい。換言すれば、フライングキャパシタの充電極性として互いに逆となる極性の双方を取り得る構成とすることが望ましい。

・上記各実施形態では、サービスプラグＳＰの両端に検出ラインＬ６ａ，Ｌ６ｂを接続したが、これに限らない。例えば、組電池が長くなる場合、これを車両に搭載する際のスペースの制約から組電池を折り曲げて配置すべく組電池を２分して且つ、これらを低抵抗で接続すべく他と比較して断面積の大きい導体（バスバー）にて接続することが考えられる。この場合、バスバーの電圧降下によるブロックの電圧の検出精度の低下を抑制したり、バスバーの異常を検出したりするために本発明を適用することは有効である。なお、この際、バスバーの中間部分にも検出回路と接続するための検出ラインを接続してもよい。こうした構成によれば、バスバーのいずれの箇所に異常があるかを判断することもできる。

・検出回路ＤＣとしては、フライングキャパシタ及び差動増幅回路を２つずつ備えるものに限らない。例えばフライングキャパシタ及び差動増幅回路を各１つずつ備えるものであってもよい。この場合、例えば、サンプリングスイッチＳＷ６ａ，ＳＷ７のオン操作と、サンプリングスイッチＳＷ６ｂ、ＳＷ７のオン操作とを所定時間内に行うなら、この間のブロックＢ６の電圧の変化が無視し得ると考えられるため、先の第１の実施形態と同様にして検出回路ＤＣの異常やサービスプラグＳＰの異常を検出することができる。更に、フライングキャパシタ及び差動増幅回路を３つ以上ずつ備えるなら、同時に電圧を検出することのできるブロック数が増加するため、電圧検出を迅速に行うことができる。

・上記第１、第２の実施形態において、検出回路ＤＣとしては、フライングキャパシタ２２，２４を備えるものに限らない。例えばマルチプレクサＭＰＸに直接接続される差動増幅回路Ａ，Ｂと、差増増幅回路Ａ、Ｂの出力をＰＷＭ変調するＰＷＭ変調手段と、ＰＷＭ変調手段の出力を低圧側（マイコン３０等）に出力する絶縁手段（フォトカプラ等）とを備えて構成してもよい。

・検出回路ＤＣによる電圧の検出対象としては、ブロックＢ０〜Ｂ１１に限らない。例えば、単一の電池セルであってもよい。また、隣接する同一の数の電池セル毎にグループ化されたブロックに限らず、互いに異なる数（１を含む）毎にグループ化された各グループであってもよい。

・電池セルとしては、リチウム２次電池に限らず、例えばニッケル水素電池等であってもよい。また、組電池としては、ハイブリッド車に搭載されるものに限らず、例えば電気自動車に搭載されるものであってもよい。

第１の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかる電圧の検出処理態様を示すタイムチャート。 同実施形態にかかる異常検出処理手順を示す流れ図。 第２の実施形態にかかる電圧の検出処理態様を示すタイムチャート。 同実施形態にかかる異常検出処理手順を示す流れ図。 第３の実施形態にかかる電圧の検出処理態様を示すタイムチャート。 同実施形態にかかる異常検出処理手順を示す流れ図。 上記第３の実施形態の変形例にかかる電圧の検出処理態様を示すタイムチャート。

符号の説明

１０…組電池、３０…マイコン（推定手段、判断手段の一実施形態）、ＳＰ…サービスプラグ（導通制御手段の一実施形態）、Ｌ１〜Ｌ１２…検出ライン（接続線の一実施形態）、ＤＣ…検出回路（検出手段の一実施形態）。

Claims (4)

1. 複数個の電池セルの直列接続体として構成される組電池における単一の電池セル及び隣接するいくつかからなる電池セルのいずれかである単位電池について、前記単位電池の電圧を検出する検出手段を備える組電池の電圧検出装置において、
   前記単位電池のうちの互いに隣接する特定の単位電池は、互いに隣接する他の単位電池を接続する接続手段とはその構造が相違する異質接続手段にて接続されており、
   前記単位電池と前記検出手段とを接続するための接続線は、前記異質接続手段の両端部のそれぞれに接続される接続線を含み、
   前記異質接続手段は、前記特定の単位電池間を導通及び遮断する導通制御手段を備え、
   前記異質接続手段のいずれかの端子に接続された１又は複数の単位電池と前記異質接続手段との直列接続体の両端を前記検出手段に接続することによる電圧の検出値と、前記１又は複数の単位電池の両端を前記検出手段に接続することによる電圧の検出値とに基づき、前記異質接続手段及び前記検出手段の少なくとも一方の特性を把握する手段を備えることを特徴とする組電池の電圧検出装置。
2. 前記組電池を流れる電流が前記異質接続手段の抵抗値を高精度に検出可能な電流量の下限値に基づき設定される閾値以上である場合、前記異質接続手段のいずれかの端子に接続された１又は複数の単位電池と前記異質接続手段との直列接続体の両端を前記検出手段に接続することによる電圧の検出値と、前記１又は複数の単位電池の両端を前記検出手段に接続することによる電圧の検出値とに基づき、前記異質接続手段の抵抗値を推定する推定手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載の組電池の電圧検出装置。
3. 前記検出手段は、前記接続線のうちの一対の接続線間の電圧を検出する複数の回路を備え、
   前記推定手段は、前記異質接続手段のいずれか一方の端子に接続された１又は複数の単位電池と前記異質接続手段との直列接続体の両端を前記複数の回路の１つに接続することによる前記１又は複数の単位電池の電圧検出と、前記１又は複数の単位電池の両端を前記複数の回路の別の１つに接続することによる前記１又は複数の単位電池の電圧検出とを同時に行なうことで、前記抵抗値の推定を行うことを特徴とする請求項２記載の組電池の電圧検出装置。
4. 前記検出手段は、前記接続線のうちの一対の接続線間の電圧を検出する複数の回路を備え、
   前記組電池を流れる電流が前記異質接続手段の抵抗値を高精度に検出可能な電流量の下限値に基づき設定される閾値未満である場合、前記異質接続手段のいずれか一方の端子に接続された１又は複数の単位電池と前記異質接続手段との直列接続体の両端を前記複数の回路の１つに接続することによる前記１又は複数の単位電池の電圧検出と、前記１又は複数の単位電池の両端を前記複数の回路の別の１つに接続することによる前記１又は複数の単位電池の電圧検出とを同時に行なうことで、前記検出手段の異常の有無を診断する手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の組電池の電圧検出装置。

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