(57)【要約】【課題】抵抗分圧回路を用いて電池の電圧を計測する電圧計測回路の故障を検出する。【解決手段】第１〜第ｎの電池を含む組電池の電圧を計測する電圧計測回路は、第１の参照抵抗および第１〜第ｎの抵抗から構成される第１の抵抗回路と、第２の参照抵抗および補助抵抗から構成される第２の抵抗回路と、第１〜第ｎのリレー素子と、第１〜第ｎの電池の電圧を計測すると共に、電圧計測回路の故障を検出する制御部を備える。第２の抵抗回路は、第１の抵抗回路に電気的に並列に接続される。制御部は、第１〜第ｎのリレー素子の中から選択されたリレー素子がオン状態に制御されたときに、第１の参照抵抗と第１の抵抗との接続点の電圧を表す第１の電圧、および、第２の参照抵抗と補助抵抗との接続点の電圧を表す第２の電圧に基づいて、電圧計測回路の故障を検出する。【選択図】図２
2020148755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された第１〜第ｎ（ｎは、２以上の整数）の電池を含む組電池の電圧を計測する電圧計測回路であって、
直列に接続された第１の参照抵抗および第１〜第ｎの抵抗から構成される第１の抵抗回路と、
直列に接続された第２の参照抵抗および補助抵抗から構成される第２の抵抗回路と、
第１〜第ｎのリレー素子と、
前記第１の抵抗回路および前記第１〜第ｎのリレー素子を用いて前記第１〜第ｎの電池の電圧を計測すると共に、前記電圧計測回路の故障を検出する制御部と、を備え、
前記第１〜第ｎのリレー素子は、それぞれ、前記第１〜第ｎの電池の正側端子と前記第１〜第ｎの抵抗の一方の端子との間に設けられ、
前記組電池の負側端子は、前記第１の参照抵抗および第２の参照抵抗に電気的に接続され、
前記第２の抵抗回路は、前記第１の抵抗回路に電気的に並列に接続され、
前記制御部は、前記第１〜第ｎのリレー素子の中から選択されたリレー素子がオン状態に制御されたときの前記第１の参照抵抗と前記第１の抵抗との接続点の電圧を表す第１の電圧、および、前記選択されたリレー素子がオン状態に制御されたときの前記第２の参照抵抗と前記補助抵抗との接続点の電圧を表す第２の電圧に基づいて、前記電圧計測回路の故障を検出する
ことを特徴とする電圧計測回路。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１の電圧と前記第２の電圧との比が所定の閾値範囲から外れているときに、前記電圧計測回路が故障していると判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の電圧計測回路。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１〜第ｎのリレー素子の中から選択される第ｋ（ｋは、ｎより小さい整数）のリレー素子がオン状態に制御されたときの前記第１の電圧と前記第２の電圧との比が前記閾値範囲の一方の側に外れており、且つ、前記第１〜第ｎのリレー素子の中から選択される第ｋ＋１のリレー素子がオン状態に制御されたときの前記第１の電圧と前記第２の電圧との比が前記閾値範囲の他方の側に外れているときは、第１〜第ｎの抵抗の中の第ｋ＋１の抵抗が故障していると推定する
ことを特徴とする請求項２に記載の電圧計測回路。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１〜第ｎのリレー素子の中から選択される第ｋ（ｋは、ｎより小さい整数）のリレー素子がオン状態に制御されたときに、前記第２の電圧に基づいて計算される第２の電池電圧が前記第１の電圧に基づいて計算される第１の電池電圧よりも高ければ、前記第１〜第ｎのリレー素子のいずれかが故障していると判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の電圧計測回路。
【請求項５】
前記制御部は、前記第ｋのリレー素子がオン状態に制御されたときに、前記第１の電池電圧が前記第ｋのリレー素子に接続される第ｋの電池の正側端子の電位に相当し、且つ、前記第２の電池電圧が前記第ｋの電池よりも正側に配置される第ｊ（ｊは、ｋより大きく、ｎより小さい整数）の電池の正側端子の電位に相当するときは、前記第ｊの電池の正側端子に接続するリレー素子が故障していると判定する
ことを特徴とする請求項４に記載の電圧計測回路。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１の電池電圧と前記第２の電池電圧との比を計算し、前記比に基づいて故障しているリレー素子を判定する
ことを特徴とする請求項４に記載の電圧計測回路。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１の電池電圧と前記第２の電池電圧との差を計算し、前記差に基づいて故障しているリレー素子を判定する
ことを特徴とする請求項４に記載の電圧計測回路。
【請求項８】
前記制御部は、前記第１〜第ｎのリレー素子がオフ状態に制御されたときに、前記第２の電圧に基づいて計算される第３の電池電圧が前記第１〜第ｎの電池の中の第ｉ（ｉは、ｎ以下の整数）の電池の正側端子の電位に相当するときは、前記第ｉの電池の正側端子に接続するリレー素子が故障していると判定する
ことを特徴とする請求項４〜７のいずれか１つに記載の電圧計測回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の電圧を計測する電圧計測回路および電圧計測回路の故障を検出する方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
充電可能な二次電池は、様々な分野において広く実用化されている。例えば、電気自動車またはプラグインハイブリッド車は、走行用モータに電流を供給するための二次電池を備える。
【０００３】
二次電池を充電する充電装置は、多くのケースにおいて、二次電池の電圧をモニタしながら二次電池に電流を供給する。このため、充電装置は、二次電圧の電圧を計測する電圧計測回路を備える。或いは、充電装置には、二次電圧の電圧を計測する電圧計測回路が接続される。
【０００４】
ところで、大容量の二次電池は、直列に接続された複数の電池を含む組電池により実現されることがある。そして、直列に接続された各電池の電圧を計測する電圧計測回路の一例として、複数の抵抗が直列に接続された抵抗分圧回路を備える構成が知られている。例えば、特許文献１に記載されている電圧検出回路は、複数の電池モジュールから構成される高電圧バッテリに接続され、抵抗分圧回路および制御回路を備える。抵抗分圧回路は、複数の分圧抵抗および複数のスイッチング素子（又は、リレー素子）を備える。そして、制御回路は、スイッチング素子を制御しながら抵抗分圧回路の出力電圧を計測することで各電池モジュールの電圧を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−００８２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
直列に接続された各電池の電圧を、抵抗分圧回路を用いて計測する電圧計測回路においては、抵抗分圧回路を構成する分圧抵抗の抵抗値が正常値から変化すると、各電池の電圧を正しく計測できない。また、電池と抵抗分圧回路との間に設けられるリレー素子が故障したときも、電圧計測回路は、電池の電圧を正しく計測できない。例えば、リレー素子のオン固着（すなわち、制御信号にかかわらずリレー素子が常にオン状態に固定されてしまう故障）が発生すると、計測対象の電池と異なる電池の電圧が計測されることがある。
【０００７】
本発明の１つの側面に係わる目的は、抵抗分圧回路を用いて電池の電圧を計測する電圧計測回路の故障を検出することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの態様の電圧計測回路は、直列に接続された第１〜第ｎ（ｎは、２以上の整数）の電池を含む組電池の電圧を計測する。この電圧計測回路は、直列に接続された第１の参照抵抗および第１〜第ｎの抵抗から構成される第１の抵抗回路と、直列に接続された第２の参照抵抗および補助抵抗から構成される第２の抵抗回路と、第１〜第ｎのリレー素子と、前記第１の抵抗回路および前記第１〜第ｎのリレー素子を用いて前記第１〜第ｎの電池の電圧を計測すると共に、前記電圧計測回路の故障を検出する制御部と、を備える。前記第１〜第ｎのリレー素子は、それぞれ、前記第１〜第ｎの電池の正側端子と前記第１〜第ｎの抵抗の一方の端子との間に設けられる。前記組電池の負側端子は、前記第１の参照抵抗および第２の参照抵抗に電気的に接続される。前記第２の抵抗回路は、前記第１の抵抗回路に電気的に並列に接続される。前記制御部は、前記第１〜第ｎのリレー素子の中から選択されたリレー素子がオン状態に制御されたときの前記第１の参照抵抗と前記第１の抵抗との接続点の電圧を表す第１の電圧、および、前記選択されたリレー素子がオン状態に制御されたときの前記第２の参照抵抗と前記補助抵抗との接続点の電圧を表す第２の電圧に基づいて、前記電圧計測回路の故障を検出する。
【０００９】
上記構成の電圧計測回路において、第１の電圧は、第１の参照抵抗の抵抗値および第１〜第ｎの抵抗のうちの一部の抵抗の抵抗値に依存する。また、第２の電圧は、第１〜第ｎの抵抗のうちの他の抵抗の抵抗値、第２の参照抵抗の抵抗値、および補助抵抗の抵抗値に依存する。よって、第１の抵抗回路を構成する抵抗または第２の抵抗回路を構成する抵抗のいずれかが故障すると、第１の電圧または第２の電圧のうち、故障した抵抗の抵抗値に依存する電圧が変化する。また、いずれかのリレー素子がオン状態に固定される故障が発生したときも、第１の電圧または第２の電圧が変化する。したがって、第１の電圧および第２の電圧をモニタすることにより、電圧計測回路の故障が検出される。
【００１０】
前記制御部は、前記第１の電圧と前記第２の電圧との比が所定の閾値範囲から外れているときに、前記電圧計測回路が故障していると判定してもよい。第１の電圧と第２の電圧との比は、第１の抵抗回路を構成する抵抗の抵抗値および第２の抵抗回路を構成する抵抗の抵抗値で表される一定値である。したがって、その一定値を包含する閾値範囲を設定し、第１の電圧と第２の電圧との比がその閾値範囲から外れているか否かを判定すれば、電圧計測回路（第１の抵抗回路、第２の抵抗回路、または第１〜第ｎのリレー素子など）の故障が検出される。
【００１１】
前記制御部は、前記第１〜第ｎのリレー素子の中から選択される第ｋ（ｋは、ｎより小さい整数）のリレー素子がオン状態に制御されたときの前記第１の電圧と前記第２の電圧との比が前記閾値範囲の一方の側に外れており、且つ、前記第１〜第ｎのリレー素子の中から選択される第ｋ＋１のリレー素子がオン状態に制御されたときの前記第１の電圧と前記第２の電圧との比が前記閾値範囲の他方の側に外れているときは、第１〜第ｎの抵抗の中の第ｋ＋１の抵抗が故障していると推定してもよい。この構成によれば、電圧計測回路の故障が検出されたときに、故障箇所を絞り込むことが可能となる。
【００１２】
前記制御部は、前記第１〜第ｎのリレー素子の中から選択される第ｋ（ｋは、ｎより小さい整数）のリレー素子がオン状態に制御されたときに、前記第２の電圧に基づいて計算される第２の電池電圧が前記第１の電圧に基づいて計算される第１の電池電圧よりも高ければ、前記第１〜第ｎのリレー素子のいずれかが故障していると判定してもよい。
【００１３】
上記構成の電圧計測回路において、電圧計測回路が故障していないときは、第１の電圧に基づいて計算される第１の電池電圧と第２の電圧に基づいて計算される第２の電池電圧とが一致するはずである。これに対して、オン状態に制御される第ｋのリレー素子よりも正側に配置されているリレー素子が故障してオン固着状態となると、第ｋのリレー素子のみがオン状態であるときよりも高い電圧が第１および第２の抵抗回路に印加され、第２の電圧に基づいて計算される第２の電池電圧が第１の電圧に基づいて計算される第１の電池電圧より高くなる。したがって、第１の電池電圧と第２の電池電圧とを比較することでリレー素子の故障が検出される。
【発明の効果】
【００１４】
上述の態様によれば、抵抗分圧回路を用いて電池の電圧を計測する電圧計測回路の故障を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係わる電圧計測回路の使用例を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係わる電圧計測回路の一例を示す図である。
【図３】故障を検出する手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】閾値範囲について説明する図である。
【図５】故障箇所を絞り込む手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】電圧計測回路のバリエーションの一例を示す図である。
【図７】第２の実施形態に係わる電圧計測回路の一例を示す図である。
【図８】第２の実施形態の実施例を示す図である。
【図９】正常時および故障発生時に検出される電圧の例を示す図である。
【図１０】リレー素子の故障を検出する処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】リレー素子の故障を検出する処理の他の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係わる電圧計測回路の使用例を示す。この実施例では、電圧計測回路１は、電気自動車またはプラグインハイブリッド車などの電動車両において使用され、走行用モータ１０５に電流を供給するための二次電池１０１の電圧を測定する。
【００１７】
二次電池１０１は、直列に接続された複数の電池モジュールを含む組電池により実現される。そして、電圧計測回路１は、二次電池１０１の電圧を計測すると共に、二次電池１０１を構成する各電池モジュールの電圧を計測する。また、各電池モジュールは、例えば、直列に接続される複数の電池セルで構成される。この場合、電圧計測回路１は、各電池セルの電圧を計測してもよい。なお、以下の記載では、各電池モジュールまたは各電池セルを単に「電池」と呼ぶことがある。
【００１８】
充電器１０２は、二次電池１０１を充電する。このとき、充電器１０２は、電圧計測回路１によりモニタされる電圧および電流センサ１０３によりモニタされる電流に基づいて二次電池１０１を充電してもよい。電動車両の走行時には、二次電池１０１から走行用モータ１０５に電流が供給される。このとき、インバータ回路１０４は、この実施例では、３相交流を生成して走行用モータ１０５に供給する。
【００１９】
二次電池１０１と充電器１０２との間には、リレー１０６が設けられる。また、二次電池１０１の負極側において、充電器１０２および負荷（この例では、走行用モータ１０５）との間には、リレー１０７が設けられる。そして、コントローラ１０８は、リレー１０６、１０７を制御する。例えば、充電器１０２が二次電池１０１を充電するときは、コントローラ１０８は、リレー１０６、１０７をオン状態に制御する。また、電動車両の走行時には、コントローラ１０８は、リレー１０７をオン状態に制御する。二次電圧１０１が過充電状態または過放電状態であるときは、コントローラ１０８は、リレー１０７をオフ状態に制御してもよい。
【００２０】
なお、コントローラ１０８は、電圧計測回路１によりモニタされる電圧および電流センサ１０３によりモニタされる電流に基づいて充電器１０２に電流指令値を与えてもよい。また、コントローラ１０８は、必要に応じて、電圧計測回路１に制御信号を与えることができる。
【００２１】
＜第１の実施形態＞
図２は、第１の実施形態に係わる電圧計測回路１の一例を示す。電圧計測回路１は、この実施例では、二次電池１０１の電圧を計測する。二次電池１０１は、図２に示すように、直列に接続されたｎ個の電池モジュールＢ１〜Ｂｎを備える。そして、電圧計測回路１は、二次電池１０１の電圧を測定すると共に、各電池モジュールＢ１〜Ｂｎの電圧を計測できる。
【００２２】
電圧計測回路１は、抵抗回路（第１の抵抗回路）１１、抵抗回路（第２の抵抗回路）１２、複数のリレー素子（第１〜第ｎのリレー素子）Ｓ１〜Ｓｎ、および制御部１３を備える。なお、電圧計測回路１は、図２に示していない他の回路要素を備えていてもよい。
【００２３】
抵抗回路１１は、参照抵抗Ｒ０および抵抗Ｒ１〜Ｒｎから構成される。参照抵抗Ｒ０および抵抗Ｒ１〜Ｒｎは、順番に、直列に接続されている。また、参照抵抗Ｒ０および抵抗Ｒ１〜Ｒｎは、分圧抵抗として使用される。すなわち、抵抗回路１１は、抵抗分圧回路の一例である。なお、抵抗Ｒ１〜Ｒｎの抵抗値は、互いに同じであってもよいし、互いに同じでなくてもよい。抵抗回路１２は、参照抵抗ｒ０および補助抵抗ｒ１を備える。参照抵抗ｒ０および補助抵抗ｒ１直列に接続されている。また、参照抵抗ｒ０および補助抵抗ｒ１は、分圧抵抗として使用される。すなわち、抵抗回路１２も、抵抗分圧回路の一例である。
【００２４】
各リレー素子Ｓ１〜Ｓｎの一方の端子（電池側端子）は、対応する電池モジュールＢ１〜Ｂｎの正側端子に電気的に接続されている。たとえば、リレー素子Ｓ１の電池側端子は電池モジュールＢ１の正側端子に接続され、リレー素子Ｓｎの電池側端子は電池モジュールＢｎの正側端子に接続される。また、各リレー素子Ｓ１〜Ｓｎの他方の端子（制御部側端子）は、対応する抵抗Ｒ１〜Ｒｎの一方の端子（正側端子）に電気的に接続されている。たとえば、リレー素子Ｓ１の制御部側端子は抵抗Ｒ１の正側端子に接続され、リレー素子Ｓｎの制御部側端子は抵抗Ｒｎの正側端子に接続される。すなわち、電池モジュールＢ１〜Ｂｎの正側端子と、対応する抵抗Ｒ１〜Ｒｎの正側端子との間に、対応するリレー素子Ｓ１〜Ｓｎが設けられている。なお、各リレー素子Ｓ１〜Ｓｎの状態は、制御部１３により制御される。
【００２５】
抵抗Ｒ１の他方の端子（負側端子）は、参照抵抗Ｒ０の一方の端子（正側端子）に接続されている。参照抵抗Ｒ０の他方の端子（負側端子）は、二次電池１０１の負側端子（すなわち、電池モジュールＢ１の負側端子）に電気的に接続されている。そして、参照抵抗Ｒ０と抵抗Ｒ１との接続点の電圧Ｖａは、制御部１３に与えられる。
【００２６】
抵抗回路１２は、抵抗回路１１に電気的に並列に接続される。即ち、補助抵抗ｒ１の一方の端子（正側端子）は、抵抗Ｒｎの正側端子およびリレー素子Ｓｎの制御部側端子に接続される。補助抵抗ｒ１の他方の端子（負側端子）は、参照抵抗ｒ０の一方の端子（正側端子）に接続される。参照抵抗ｒ０の他方の端子（負側端子）は、参照抵抗Ｒ０の負側端子および二次電池１０１の負側端子に接続される。そして、参照抵抗ｒ０と補助抵抗ｒ１との接続点の電圧Ｖｂは、制御部１３に与えられる。
【００２７】
制御部１３は、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎを制御しながら電圧Ｖａをモニタすることで、二次電池１０１の電圧および各電池モジュールＢ１〜Ｂｎの電圧を計測する。すなわち、抵抗回路１１は、二次電池１０１の電圧および各電池モジュールＢ１〜Ｂｎの電圧を計測するために使用される。また、制御部１３は、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎを制御しながら電圧Ｖａおよび電圧Ｖｂをモニタすることで、電圧計測回路１の故障を検出することもできる。すなわち、抵抗回路１２は、電圧計測回路１の故障を検出するために使用される。
【００２８】
なお、制御部１３は、この実施例では、マイコンにより実現される。この場合、制御部１３は、プロセッサおよびメモリからなる制御回路を備える。プロセッサは、メモリに格納されているプログラムを実行することにより、電池の電圧を計測することができる。また、このプログラムは、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎを制御する記述、電圧Ｖａおよび電圧Ｖｂに基づいて電池の電圧を計算する記述、および電圧計測回路１の故障を判定する記述を含む。なお、メモリには、各抵抗（Ｒ０〜Ｒｎ、ｒ０〜ｒ１）の抵抗値を表す抵抗情報が格納されていてもよい。
【００２９】
＜電圧の計測＞
制御部１３は、抵抗回路１１の出力電圧Ｖａを利用して各電池モジュールＢ１〜Ｂｎの正側端子の電位を計測することができる。なお、以下の記載では、二次電池１０１の負極の電位を基準とする電位を「電圧」と呼ぶことがある。例えば、電池モジュールＢｉ（ｉ＝１〜ｎ）の正側端子の電位を「電池モジュールＢｉの正側端子の電圧」と呼ぶことがある。また、各抵抗Ｒ１〜Ｒｎの正側端子の電圧は、それぞれＶ１〜Ｖｎで表されるものとする。
【００３０】
電池モジュールＢｎの正側端子の電圧を計算するときには、制御部１３は、リレー素子Ｓｎをオン状態に制御すると共に他のリレー素子をオフ状態に制御して電圧Ｖａを検出する。このとき電圧Ｖａは、（１）式で表される。
【００３１】
【数１】
2020148755.tif 000003
【００３２】
ここで、リレー素子Ｓｎがオン状態なので、（１）式の電圧Ｖｎは、電池モジュールＢｎの正側端子の電圧を表す。したがって、検出された電圧Ｖａを（１）式に与えることにより、電池モジュールＢｎの正側端子の電圧が計算される。
【００３３】
次に、制御部１３は、リレー素子Ｓｎ−１をオン状態に制御すると共に他のリレー素子をオフ状態に制御して電圧Ｖａを検出する。このとき電圧Ｖａは、（２）式で表される。
【００３４】
【数２】
2020148755.tif 000004
【００３５】
ここで、リレー素子Ｓｎ−１がオン状態なので、（２）式の電圧Ｖｎ−１は、電池モジュールＢｎ−１の正側端子の電圧を表す。したがって、検出された電圧Ｖａを（２）式に与えることにより、電池モジュールＢｎ−１の正側端子の電圧が計算される。すなわち、電池モジュールＢｎの負側端子の電圧が計算される。よって、（１）式から得られる電圧Ｖｎと（２）式から得られる電圧Ｖｎ−１との差分を計算することにより、電池モジュールＢｎの電圧が得られる。また、他の電池モジュールＢ１〜Ｂｎ−１の電圧についても同様の方法で計測される。
【００３６】
＜故障の有無の判定＞
制御部１３は、抵抗回路１１の出力電圧Ｖａおよび抵抗回路１２の出力電圧Ｖｂを利用して電圧計測回路１の故障を検出することができる。この実施例では、制御部１３は、図３に示すフローチャートに従って抵抗回路１１、１２を構成する抵抗の抵抗値の異常を検出する。
【００３７】
Ｓ１において、制御部１３は、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎの中から任意の１つを選択する。好ましくは、制御部１３は、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎ−１の中から任意の１つを選択する。ここで、電池モジュールＢｋの正側端子と抵抗Ｒｋとの間に設けられるリレー素子が選択されるものとする。したがって、以下の記載では、選択されたリレー素子を「リレー素子Ｓｋ」と呼ぶことがある。なお、電池モジュールＢｋは、二次電池１０１の負極から数えてｋ番目の電池モジュールを表し、抵抗Ｒｋは、参照抵抗Ｒ０から数えてｋ番目の抵抗を表す。
【００３８】
Ｓ２において、制御部１３は、リレー素子Ｓｋをオン状態に制御し、他のリレー素子をオフ状態に制御する。すなわち、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎの中でリレー素子Ｓｋのみがオン状態に制御される。
【００３９】
Ｓ３において、制御部１３は、電圧Ｖａを検出する。すなわち、リレー素子Ｓｋのみがオン状態に制御されたときの抵抗回路１１の出力電圧が検出される。このとき、電圧Ｖａは（３）式で表される。なお、電圧Ｖｋは、電池モジュールＢ１〜Ｂｋの出力電圧であり、抵抗Ｒ０〜Ｒｋに印加される電圧に相当する。
【００４０】
【数３】
2020148755.tif 000005
【００４１】
Ｓ４において、制御部１３は、電圧Ｖｂを検出する。すなわち、リレー素子Ｓｋのみがオン状態に制御されたときの抵抗回路１２の出力電圧が検出される。このとき、電圧Ｖｂは（４）式で表される。
【００４２】
【数４】
2020148755.tif 000006
【００４３】
Ｓ５において、制御部１３は、Ｓ３で得られた電圧ＶａおよびＳ４で得られた電圧Ｖｂに基づいて評価値Ｅを計算する。評価値Ｅは、この実施例では、電圧Ｖａと電圧Ｖｂとの比を表すが、これに限られず、電圧Ｖａと電圧Ｖｂとの和、差、積など他の演算でも代替可能である。以下の記載では、評価値Ｅは、Ｖａ／Ｖｂを表す。この場合、評価値Ｅは（５）式で表される。
【００４４】
【数５】
2020148755.tif 000007
【００４５】
ここで、評価値Ｅは、電圧Ｖｋを含まず、抵抗回路１１、１２を構成する各抵抗の抵抗値で表される。すなわち、抵抗回路１１、１２を構成する各抵抗の抵抗値が正常であるときは、評価値Ｅは一定の値となるはずである。以下の記載では、抵抗回路１１、１２を構成する各抵抗の抵抗値が正常であるときの評価値Ｅの値を「正常評価値Ｔ」と呼ぶことがある。
【００４６】
評価値Ｅは、（５）式から明らかなように、ｋに依存する。すなわち、Ｓ１においてどのリレー素子を選択するのかに応じて、評価値Ｅは異なる。ただし、いずれのリレー素子が選択された場合であっても、評価値Ｅは、抵抗回路１１、１２を構成する各抵抗の抵抗値で表される。よって、正常評価値Ｔは、選択したリレー素子Ｓｋに一意に対応する。
【００４７】
Ｓ６において、制御部１３は、評価値Ｅが閾値範囲内に入っているか否かを判定する。閾値範囲は、例えば「正常評価値Ｔ±Δ」で表される。ここで、正常評価値Ｔは、上述したように、ｋの値（即ち、どのリレー素子を選択するのか）に応じて異なる。よって、閾値範囲は、図４に示すように、ｋの値に応じて異なる。Δの大きさは、故障検出の感度に相当する。
【００４８】
評価値Ｅが閾値範囲内に入っているときは、制御部１３は、Ｓ７において、抵抗回路１１、１２が故障していないと判定する。すなわち、抵抗回路１１、１２を構成する各抵抗の抵抗値が正常であると判定される。一方、評価値Ｅが閾値範囲から外れているときは、制御部１３は、Ｓ８において、抵抗回路１１、１２の少なくとも一方が故障していると判定する。すなわち、抵抗回路１１、１２を構成する各抵抗のうちの少なくとも１つの抵抗値が異常であると判定される。
【００４９】
制御部１３は、上述の判定結果を出力する。例えば、抵抗回路１１、１２の少なくとも一方が故障していると判定したときは、制御部１３は、その旨をアプリケーションに通知してもよい。この場合、アプリケーションは、電動車両のユーザに対して警告を出力してもよい。或いは、制御部１３は、上述の判定結果を図１に示すコントローラ１０８に通知してもよい。
【００５０】
このように、制御部１３は、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎのうちのいずれか１つのリレー素子をオン状態に制御しながら電圧Ｖａおよび電圧Ｖｂを検出することで、抵抗回路１１、１２の故障を検出することができる。なお、上述したように、Δの大きさは、故障検出の感度に相当する。ただし、Δを小さくし過ぎると、いずれかの抵抗の抵抗値が僅かに変化しただけで抵抗回路１１、１２が故障していると判定されることがある。一方、Δを大きくし過ぎると、１または複数の抵抗の抵抗値が変化しても、抵抗回路１１、１２が故障していないと判定されることがある。したがって、Δの大きさは、所望の検出感度あるいは抵抗値の変化の許容範囲に応じて決定されることが好ましい。
【００５１】
なお、上述の実施例では、抵抗回路１１、１２の出力電圧Ｖａ、Ｖｂに基づいて抵抗回路１１、１２の故障の有無が判定される。図３に示す実施例では、電圧Ｖａ、Ｖｂに基づいて計算される評価値Ｅを利用して、抵抗回路１１、１２の故障の有無が判定される。但し、電圧計測回路１内の他の回路要素が故障した場合であっても、その故障に起因して評価値Ｅが変化することがある。例えば、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎのうちのいずれかにおいてオン固着が発生すると、そのオン固着が発生した場所に応じて、電圧Ｖａまたは電圧Ｖｂの少なくとも一方が変化するので、評価値Ｅも変化する。あるいは、電圧計測回路１内の信号線の切断あるいは短絡が発生した場合も、電圧Ｖａまたは電圧Ｖｂの少なくとも一方が変化するので、評価値Ｅが変化し得る。よって、制御部１３は、評価値Ｅを計算することで、電圧Ｖａまたは電圧Ｖｂの少なくとも一方が変化する電圧計測回路１（抵抗回路１１、１２、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎ、信号線）の故障を検出できる。
【００５２】
一例として、電圧計測回路１の故障をモニタする手順において、制御部１３がリレー素子Ｓ１をオン状態に制御するものとする。この場合、電圧計測回路１が正常であれば、電圧Ｖａおよび電圧Ｖｂは、それぞれ（６）式および（７）式で表される。また、評価値Ｅは、（８）式で表される。
【００５３】
【数６】
2020148755.tif 000008
【００５４】
【数７】
2020148755.tif 000009
【００５５】
【数８】
2020148755.tif 000010
【００５６】
ところが、リレー素子のオン固着が発生すると、電圧Ｖａまたは電圧Ｖｂが変化する。例えば、リレー素子Ｓｎ−１のオン固着が発生したとき、リレー素子Ｓ１をオン状態に制御されていれば、電圧Ｖａは（６）式で表されるが、電圧Ｖｂは（９）式で表される。そうすると、評価値Ｅは、（１０）式で表される。
【００５７】
【数９】
2020148755.tif 000011
【００５８】
【数１０】
2020148755.tif 000012
【００５９】
ここで、一般に、（１０）式で表される評価値Ｅは、（８）式で表される評価値Ｅと異なる。すなわち、リレー素子のオン固着が発生したときに得られる評価値Ｅは、所定の閾値範囲（図４に示す例では、ｋ＝１に対して設定されている閾値範囲）からはずれると考えられる。よって、制御部１３は、抵抗回路１１、１２の出力電圧Ｖａ、Ｖｂに基づいて評価値Ｅを計算することにより、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎの故障を検出できる。
【００６０】
ただし、抵抗回路１１、１２の故障を検出するために評価値Ｅに対して設定される閾値範囲、および他の回路要素（例えば、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎ）の故障を検出するために評価値Ｅに対して設定される閾値範囲は、互いに同じである必要はない。これらの閾値範囲は、抵抗回路１１、１２の構成および各抵抗の抵抗値などに応じて決定される。
【００６１】
＜故障箇所の絞込み＞
上述のように、制御部１３は、電圧計測回路１の故障の有無を判定することができる。そして、制御部１３は、電圧計測回路１の故障を検出したときは、故障箇所の絞込みを行う。
【００６２】
図５は、故障箇所を絞り込む手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、例えば、図３に示す手順において故障が検出されたときに実行される。
【００６３】
Ｓ１１において、制御部１３は、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎを１つずつ順番に選択しながら対応する評価値Ｅを計算する。なお、以下の記載では、リレー素子Ｓｉ（ｉ＝１〜ｎ）が選択されたときに得られる評価値Ｅを「Ｅｉ」と呼ぶことがある。すなわち、制御部１３は、評価値Ｅ１〜Ｅｎを計算する。
【００６４】
Ｓ１２において、制御部１３は、評価値Ｅ１〜Ｅｎがそれぞれ閾値範囲に対して正側に外れているのか、負側に外れているのかを判定する。なお、「正」は、評価値Ｅが対応する閾値範囲より大きいことを表し、「負」は、評価値Ｅが対応する閾値範囲より小さいことを表す。また、図４を参照して説明したように、選択したリレー素子に応じて閾値範囲は異なる。すなわち、評価値Ｅ１〜Ｅｎに対して異なる閾値範囲が設定されている。したがって、制御部１３は、評価値Ｅ１〜Ｅｎがそれぞれ対応する閾値範囲に対して正側に外れているのか、負側に外れているのかを判定する。
【００６５】
Ｓ１３において、制御部１３は、評価値Ｅ１〜Ｅｎがそれぞれ対応する閾値範囲に対して同じ側に外れているのか否かを判定する。そして、評価値Ｅ１〜Ｅｎがそれぞれ対応する閾値範囲に対して同じ側に外れているのではないときは、制御部１３は、Ｓ１４において、符号の変化点を特定する。ここで、「符号」は、評価値が正側に外れているのか負側に外れているのかを表す。例えば、評価値Ｅ１〜Ｅｋが対応する閾値範囲に対して一方の側に外れており、評価値Ｅｋ＋１〜Ｅｎが対応する閾値範囲に対して他方の側に外れているときは、「変化点＝ｋ」が得られる。この場合、制御部１３は、Ｓ１５において、参照抵抗Ｒ０から数えてｋ＋１番目の抵抗（すなわち、抵抗Ｒｋ＋１）が故障していると推定する。
【００６６】
例えば、リレー素子Ｓｋのみがオン状態に制御されたときは、評価値Ｅｋは（１１）式で表される。
【００６７】
【数１１】
2020148755.tif 000013
【００６８】
リレー素子Ｓｋ＋１のみがオン状態に制御されたときは、評価値Ｅｋ＋１は（１２）式で表される。
【００６９】
【数１２】
2020148755.tif 000014
【００７０】
ここで、（１１）式で表される評価値Ｅｋが正側に外れ、且つ、（１２）式で表される評価値Ｅｋ＋１が負側に外れている場合、抵抗Ｒｋ＋１の抵抗値が正常値よりも大きくなっていると考えられる。一方、（１１）式で表される評価値Ｅｋが負側に外れ、且つ、（１２）式で表される評価値Ｅｋ＋１が正側に外れている場合、抵抗Ｒｋ＋１の抵抗値が正常値よりも小さくなっていると考えられる。
【００７１】
なお、評価値Ｅ１〜Ｅｎがそれぞれ対応する閾値範囲に対して同じ側に外れているときは（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、制御部１３は、Ｓ１６において、電圧計測回路１内のいずれかの回路要素が故障していると推定する。
【００７２】
制御部１３は、上述の推定結果を出力する。すなわち、故障箇所を推定したときは、制御部１３は、その推定結果をアプリケーションに通知してもよい。この場合、アプリケーションは、電動車両のユーザに対して警告を出力してもよい。或いは、制御部１３は、上述の推定結果を図１に示すコントローラ１０８に通知してもよい。
【００７３】
＜バリエーション＞
図６は、電圧計測回路１のバリエーションの一例を示す。この実施例では、電圧計測回路１は、図２に示す抵抗回路１１、抵抗回路１２、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎ、制御部１３に加えて、複数のＲＣフィルタＦ１〜Ｆｎを備える。各ＲＣフィルタＦ１〜Ｆｎは、二次電池１０１と対応するリレー素子Ｓ１〜Ｓｎとの間に設けられる。例えば、ＲＣフィルタＦ１は、電池モジュールＢ１の正側端子とリレー素子Ｓ１の電池側端子との間に設けられ、ＲＣフィルタＦｎは、電池モジュールＢｎの正側端子とリレー素子Ｓｎの電池側端子との間に設けられる。
【００７４】
ＲＣフィルタＦ１〜Ｆｎは、電圧計測回路１に入力する雑音を抑制する。よって、各ＲＣフィルタＦ１〜Ｆｎを構成する抵抗の抵抗値およびコンデンサの容量は、抑制すべき雑音の周波数に応じて決定することが好ましい。
【００７５】
なお、ＲＣフィルタＦ１〜Ｆｎは、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎと抵抗回路１１との間に設けることも可能である。ただし、この構成では、ＲＣフィルタＦ１〜Ｆｎが抵抗回路１１を介して電気的に結合するので、ある１つのリレー素子をオン状態に制御し、他のリレー素子をオフ状態に制御したときに、他のリレー素子に対して設けられるＲＣフィルタの影響が信号線に現れてしまう。このため、この構成では、ＲＣフィルタＦ１〜Ｆｎの特性を個々に設計する必要がある。
【００７６】
これに対して、図６に示す構成においては、ＲＣフィルタＦ１〜Ｆｎが互いに電気的に結合しないので、電圧計測回路１に入力する雑音の特性に応じてＲＣフィルタＦ１〜Ｆｎを設計すれば、その雑音を十分に抑制できる。
【００７７】
また、上述の実施例では、図１に示すコントローラ１０８から独立して電圧計測回路１が設けられているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、制御部１３の機能は、コントローラ１０８により実現してもよい。
【００７８】
＜第２の実施形態＞
図７は、第２の実施形態に係わる電圧計測回路１Ｂの一例を示す。第２の実施形態に係わる電圧計測回路１Ｂの構成は、図２に示す第１の実施形態に係わる電圧計測回路１と実質的に同じである。すなわち、電圧計測回路１Ｂも、抵抗回路（第１の抵抗回路）１１、抵抗回路（第２の抵抗回路）１２、複数のリレー素子（第１〜第ｎのリレー素子）Ｓ１〜Ｓｎ、および制御部１３Ｂを備える。そして、電圧計測回路１Ｂは、二次電池１０１の電圧を計測する。二次電池１０１は、図２に示す例と同様に、直列に接続されたｎ個の電池モジュールＢ１〜Ｂｎを備える。
【００７９】
第２の実施形態に係わる電圧計測回路１Ｂが備える制御部１３Ｂは、第１の実施形態に係わる電圧計測回路１が備える制御部１３と同様に、電圧計測回路の故障を検出する機能を備える。ただし、第１の実施形態では、制御部１３は、抵抗回路１１、１２の出力電圧Ｖａ、Ｖｂに基づいて電圧計測回路１の故障を検出する。これに対して、第２の実施形態では、制御部１３Ｂは、主に、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎの故障を検出する。或いは、制御部１３Ｂは、電圧計測回路内の信号線の故障を検出してもよい。なお、第２の実施形態の制御部１３Ｂは、電圧Ｖａ、Ｖｂに基づいて電池モジュールの電圧を計算し、計算した電圧値を利用して故障を検出することがある。
【００８０】
＜電圧の計測＞
制御部１３Ｂは、抵抗回路１１の出力電圧Ｖａまたは抵抗回路１２の出力電圧Ｖｂを利用して、各電池モジュールＢ１〜Ｂｎの正側端子の電位を計測することができる。電池モジュールＢｉ（ｉ＝１〜ｎ）の正側端子の電位は、二次電池１０１の負極と電池モジュールＢｉの正側端子との間の電圧に相当する。なお、以下の記載では、各抵抗Ｒ１〜Ｒｎの正側端子の電位は、それぞれＶ１〜Ｖｎで表されることがある。抵抗Ｒｉ（ｉ＝１〜ｎ）の正側端子の電位Ｖｉは、二次電池１０１の負極と抵抗Ｒｉの正側端子との間の電圧に相当する。
【００８１】
制御部１３Ｂは、二次電池１０１の電圧測定において、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎの中から１個のリレー素子を選択する。そして、制御部１３Ｂは、選択した１個のリレー素子のみをオン状態に制御しながら、電圧Ｖａおよび電圧Ｖｂを取得する。
【００８２】
ここで、制御部１３Ｂは、リレー素子Ｓｊをオン状態に制御し、他のリレー素子をオフ状態に制御するものとする。リレー素子Ｓｊは、電池モジュールＢｊ（すなわち、二次電池１０１の負極から数えてｊ番目の電池モジュール）に接続されるリレー素子を表す。
【００８３】
リレー素子Ｓｊがオン状態に制御され、且つ、他のリレー素子がオフ状態に制御されたとき、電圧Ｖａは（１３）式で表される。
【００８４】
【数１３】
2020148755.tif 000015
【００８５】
そして、制御部１３Ｂは、電圧Ｖａの測定値を（１３）式に与えることで電圧Ｖｊを計算する。電圧Ｖｊは、抵抗Ｒｊ（即ち、参照抵抗Ｒ０から数えてｊ番目の抵抗）の正側端子の電位を表す。ここで、リレー素子Ｓｊがオン状態に制御されているので、電圧Ｖｊは電池モジュールＢｊの正側端子の電位と実質的に同じである。よって、制御部１３Ｂは、電圧Ｖａに基づいて電池モジュールＢｊの正側端子の電位を計算できる。
【００８６】
また、制御部１３Ｂは、電圧Ｖｂに基づいて電池モジュールＢｊの正側端子の電位を計算することもできる。例えば、リレー素子Ｓｊがオン状態に制御され、且つ、他のリレー素子がオフ状態に制御されたとき、電圧Ｖｂは、（１４）式で表される。
【００８７】
【数１４】
2020148755.tif 000016
【００８８】
よって、制御部１３Ｂは、電圧Ｖｂの測定値を（１４）式に与えることで電圧Ｖｊを得ることができる。
【００８９】
ここで、電圧計測回路１Ｂが正常に動作しているときは、電圧Ｖａに基づいて（１３）式を利用して計算される電圧Ｖｊおよび電圧Ｖｂに基づいて（１４）式を利用して計算される電圧Ｖｊは、互いに一致するはずである。よって、リレー素子Ｓｊのみをオン状態に制御したときに、電圧Ｖａに基づいて得られる電圧Ｖｊおよび電圧Ｖｂに基づいて得られる電圧Ｖｊが互いに一致すれば、制御部１３Ｂは、電圧計測回路１が正常に動作していると判定する。換言すれば、リレー素子Ｓｊのみをオン状態に制御したときに、電圧Ｖａに基づいて得られる電圧Ｖｊおよび電圧Ｖｂに基づいて得られる電圧Ｖｊが互いに異なるときは、制御部１３Ｂは、電圧計測回路１が故障していると判定する。なお、以下の記載では、電圧Ｖａまたは電圧Ｖｂに基づいて得られる、選択されたリレー素子に接続する電池モジュールの正側端子の電位（上述の実施例では、電圧Ｖｊ）を「電池電圧」と呼ぶことがある。
【００９０】
＜故障の検出＞
上述のように、電圧計測回路１Ｂは、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎの中の任意の１個のリレー素子のみをオン状態に制御して電池電圧を計測する。よって、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎが故障すると、電圧計測回路１Ｂは、電池電圧を正しく計測できないことがある。
【００９１】
一例として、リレー素子Ｓｋのオン固着が発生するものとする。すなわち、リレー素子Ｓｋは、制御部１３Ｂからの制御信号にかかわらず、常にオン状態に固定されているものとする。そして、制御部１３Ｂは、この故障が発生した状況下で、電池モジュールＢｊの電池電圧を計測するために、リレー素子Ｓｊをオン状態に制御するものとする。なお、故障したリレー素子Ｓｋは、オン状態に制御されるリレー素子Ｓｊよりも、二次電池１０１の正極に近い側に配置されているものとする。以下の記載では、二次電池１０１の正極に近い側を「正側」と呼ぶことがある。
【００９２】
リレー素子Ｓｊがオン状態に制御されているときには、リレー素子Ｓｊより正側に位置するリレー素子が故障しても、抵抗Ｒｊの正側端子には電池モジュールＢｊの電池電圧が印加される。したがって、リレー素子Ｓｋが故障しているか否かにかかわらず、電圧Ｖａは（１３）式で表される。この場合、制御部１３Ｂは、電圧Ｖａの測定値を（１３）式に与えることにより、リレー素子Ｓｊに接続する電池モジュールＢｊの電池電圧を計算できる。
【００９３】
他方、リレー素子Ｓｋが故障すると、電圧Ｖｂが変化する。すなわち、電圧計測回路１Ｂが正常に動作しているとき（即ち、リレー素子Ｓｋがオフ状態であるとき）は、電池モジュールＢｊの正側端子の電位が抵抗回路１１、１２に印加される。これに対して、リレー素子Ｓｋが故障して電池モジュールＢｋの正側端子と抵抗Ｒｋの正側端子とが電気的に短絡すると、電池モジュールＢｋの正側端子の電位が抵抗回路１１の抵抗Ｒｋの正側端子に印加される。ここで、オン状態に制御されるリレー素子Ｓｊより正側に配置されるリレー素子Ｓｋが故障した場合は、電池モジュールＢｋの正側端子の電位は、電池モジュールＢｊの正側端子の電位より高い。よって、リレー素子Ｓｋが故障しているときに検出される電圧Ｖｂは、電圧計測回路１Ｂが正常なときに検出される電圧Ｖｂより高くなる。
【００９４】
このとき、制御部１３Ｂは、リレー素子Ｓｊをオン状態に制御しているので、電圧Ｖｂに基づいて電池電圧を計算する場合、（１４）式を使用する。ただし、リレー素子Ｓｋが故障しているときは、（１４）式において「Ｖｊ」の代わりに「電池モジュールＢｋの正側端子の電位」が印加される。したがって、以下の記載では、リレー素子Ｓｊがオン状態に制御されているときの電圧Ｖｂを（１５）式で表すことにする。なお、「Ｖｘ」は、二次電池１０１からリレー素子Ｓｋを介して抵抗回路１１の抵抗Ｒｋの正側端子に印加される電圧を表す。
【００９５】
【数１５】
2020148755.tif 000017
【００９６】
そして、制御部１３Ｂは、電圧Ｖｂの測定値を（１５）式に与えることにより、電圧Ｖｘを計算する。
【００９７】
ここで、電圧計測回路１Ｂが正常に動作しているときは、上述したように、電圧Ｖａに基づいて（１３）式を用いて計算される電圧Ｖｊと、電圧Ｖｂに基づいて（１４）式を用いて計算される電圧Ｖｊとは同じである。他方、リレー素子Ｓｋが故障しているときに検出される電圧Ｖｂは、電圧計測回路１Ｂが正常なときに検出される電圧Ｖｂより高い。すなわち、（１５）式に与えられる電圧Ｖｂは（１４）式に与えられる電圧Ｖｂより高いので、（１５）式により計算される電圧Ｖｘは、（１４）式により計算される電圧Ｖｊより高くなる。よって、リレー素子Ｓｋが故障しているときは、電圧Ｖｂに基づいて（１５）式を用いて計算される電圧Ｖｘは、電圧Ｖａに基づいて（１３）式を用いて計算される電圧Ｖｊより高くなる。
【００９８】
そこで、制御部１３Ｂは、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎの中の任意の１個のリレー素子（ここでは、リレー素子Ｓｊ）をオン状態に制御し、電圧Ｖａおよび電圧Ｖｂを検出する。そして、制御部１３Ｂは、電圧Ｖｂに基づいて（１５）式を用いて計算される電圧Ｖｘが、電圧Ｖａに基づいて（１３）式を用いて計算される電圧Ｖｊよりも高ければ、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎのいずれかが故障していると判定する。具体的には、リレー素子Ｓｊよりも正側に位置するいずれかのリレー素子が故障していると判定される。
【００９９】
次に、図８に示す実施例を参照して上述の故障判定の一例を示す。ここで、図８に示す実施例においては、計測対象の二次電池は、直列に接続される電池モジュールＢ１〜Ｂ４を備える。各電池モジュールＢ１〜Ｂ４の端子間電圧は２０Ｖである。したがって、電池モジュールＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の正側端子の電位は、それぞれ、２０Ｖ、４０Ｖ、６０Ｖ、８０Ｖである。なお、計測対象の二次電池が４個の電池モジュールＢ１〜Ｂ４を備えるので、電圧計測回路は、４個のリレー素子Ｓ１〜Ｓ４を備える。また、抵抗回路１１は、参照抵抗Ｒ０および抵抗Ｒ１〜Ｒ４を備える。
【０１００】
各参照抵抗Ｒ０、ｒ０の抵抗値は「１」であるものとする。また、各抵抗Ｒ１〜Ｒ４、ｒ１の抵抗値は「１０」であるものとする。これらの抵抗値は、説明を簡単にするための仮想的な値である。
【０１０１】
制御部１３Ｂは、電圧Ｖａおよび電圧Ｖｂに基づいて電池電圧を計算するための計算式（１６）〜（２３）を含むプログラムを備えている。ここで、リレー素子Ｓ１をオン状態に制御するときは、（１６）式および／または（１７）式で電池電圧ＶB1が計算される。電池電圧ＶB1は、電池モジュールＢ１の正側端子の電位に相当する。
【０１０２】
【数１６】
2020148755.tif 000018
【０１０３】
【数１７】
2020148755.tif 000019
【０１０４】
リレー素子Ｓ２をオン状態に制御するときは、（１８）式および／または（１９）式で電池電圧ＶB2が計算される。電池電圧ＶB2は、電池モジュールＢ２の正側端子の電位に相当する。
【０１０５】
【数１８】
2020148755.tif 000020
【０１０６】
【数１９】
2020148755.tif 000021
【０１０７】
リレー素子Ｓ３をオン状態に制御するときは、（２０）式および／または（２１）式で電池電圧ＶB3が計算される。電池電圧ＶB3は、電池モジュールＢ３の正側端子の電位に相当する。
【０１０８】
【数２０】
2020148755.tif 000022
【０１０９】
【数２１】
2020148755.tif 000023
【０１１０】
リレー素子Ｓ４をオン状態に制御するときは、（２２）式および／または（２３）式で電池電圧ＶB4が計算される。電池電圧ＶB4は、電池モジュールＢ４の正側端子の電位に相当する。
【０１１１】
【数２２】
2020148755.tif 000024
【０１１２】
【数２３】
2020148755.tif 000025
【０１１３】
上記実施例において、リレー素子Ｓ１のみがオン状態に制御されるものとする。また、リレー素子Ｓ１〜Ｓ４は故障しておらず、リレー素子Ｓ２〜Ｓ４はオフ状態であるものとする。
【０１１４】
この場合、電池モジュールＢ１の正側端子と抵抗Ｒ１の正側端子が短絡するので、抵抗Ｒ１の正側端子の電位は２０Ｖである。ここで、抵抗Ｒ１の正側端子の電位（或いは、抵抗Ｒ１の正側端子と二次電池の負極との間の電圧）は、抵抗Ｒ１、Ｒ０により分圧されるので、電圧Ｖａは１．８２Ｖである。また、抵抗Ｒ１の正側端子の電位は、抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、ｒ１、ｒ０により分圧されるので、電圧Ｖｂは１．４３Ｖである。
【０１１５】
制御部１３Ｂは、リレー素子Ｓ１を選択しているので、（１６）式および（１７）式を使用する。すなわち、制御部１３Ｂは、電圧Ｖａの測定値を（１６）式に与えることで電圧ＶB1を計算する。この結果、電池モジュールＢ１の正側端子の電位として「ＶB1＝２０Ｖ」が得られる。また、電圧Ｖｂの測定値を（１７）式に与えることでも「ＶB1＝２０Ｖ」が得られる。このように、電圧Ｖａに基づいて計算される電池電圧および電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧が互いに一致する。したがって、制御部１３Ｂは、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎが故障していないと判定する。
【０１１６】
次に、上記実施例において、図８に示すように、リレー素子Ｓ３のオン固着が発生したものとする。なお、制御部１３Ｂは、リレー素子Ｓ１のみをオン状態に制御するものとする。
【０１１７】
この場合も、電池モジュールＢ１の正側端子と抵抗Ｒ１の正側端子とが短絡するので、抵抗Ｒ１の正側端子の電位は２０Ｖである。よって、電圧Ｖａは１．８２Ｖである。ところが、リレー素子Ｓ３のオン固着により、電池モジュールＢ３の正側端子と抵抗Ｒ３の正側端子とが短絡するので、抵抗Ｒ３の正側端子の電位は６０Ｖである。そして、抵抗Ｒ３の正側端子の電位は、抵抗Ｒ４、ｒ１、ｒ０により分圧されるので、電圧Ｖｂは５．０Ｖである。
【０１１８】
制御部１３Ｂは、リレー素子Ｓ１を選択しているので、（１６）式および（１７）式を使用する。すなわち、制御部１３Ｂは、電圧Ｖａの測定値を（１６）式に与えることで電圧ＶB1を計算する。この結果、電池モジュールＢ１の正側端子の電位として「ＶB1＝２０Ｖ」が得られる。一方、電圧Ｖｂの測定値を（１７）式に与えると「ＶB1＝７０Ｖ」が得られる。このように、電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧は、電圧Ｖａに基づいて計算される電池電圧より高くなる。したがって、制御部１３Ｂは、リレー素子Ｓ２〜Ｓｎのいずれかが故障していると判定する。
【０１１９】
このように、オン状態に制御されるリレー素子よりも正側に配置されているリレー素子が故障すると、電圧Ｖａに基づいて計算される電池電圧より電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧が高くなる。よって、制御部１３Ｂは、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎの中の任意の１個のリレー素子のみをオン状態に制御したときに、電圧Ｖａに基づいて計算される電池電圧より電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧が高ければ、いずれかのリレー素子（具体的には、オン状態に制御されたリレー素子よりも正側に配置されているリレー素子のうちのいずれか）が故障していると判定する。
【０１２０】
また、制御部１３Ｂは、上述のように、ある１つのリレー素子をオン状態に制御したときに、そのリレー素子より正側に配置されているリレー素子の故障の有無を判定できる。よって、効率的に故障を検出するためには、最も負側に配置されるリレー素子（即ち、リレー素子Ｓ１）をオン状態に制御しながら、電圧Ｖａに基づく電池電圧と電圧Ｖｂに基づく電池電圧とを比較することが好ましい。
【０１２１】
＜故障箇所の判定＞
上述したように、オン状態に制御されるリレー素子よりも正側に配置されるリレー素子が故障すると、オン状態に制御されるリレー素子に対応する電池電圧よりも高い電圧が抵抗回路１１、１２に印加される。図８に示す例では、オン状態に制御されるリレー素子Ｓ１に対応する電池電圧が２０Ｖであるのに対して、リレー素子Ｓ３が故障すると、抵抗回路１１、１２に印加される電圧は６０Ｖである。ここで、この印加電圧（即ち、６０Ｖ）は、電池モジュールＢ３の正側端子の電位に相当する。よって、この印加電圧を算出できれば、故障したリレー素子（即ち、電池モジュールＢ３の正側端子に接続するリレー素子Ｓ３）を特定できる。
【０１２２】
ところが、故障したリレー素子が特定されていない段階では、制御部１３Ｂは、予め用意されている複数の計算式のうちの、どの計算式で電圧Ｖｂから電池電圧を計算すべきかを決定できない。そこで、制御部１３Ｂは、電圧Ｖｂから電池電圧を計算するための各計算式で電池電圧を計算する。そして、それらの計算値のうち、最も尤もらしい値を選択する。
【０１２３】
例えば、図８に示す実施例では、電圧Ｖｂの測定値（すなわち、５．０Ｖ）をそれぞれ（１９）式、（２１）式、（２３）式に与える。そうすると、各計算式に対応する電池電圧として「６５Ｖ」「６０Ｖ」「５５Ｖ」が得られる。他方、電圧Ｖａに基づいて、オン状態に制御したリレー素子Ｓ１に対応する電池電圧ＶB1として「２０Ｖ」が得られている。ここで、電池モジュールＢ１〜Ｂ４は直列に接続されているので、各電池モジュールＢ１〜Ｂ４の端子間電圧は実質的に同じである。よって、オン状態に制御されるリレー素子よりも正側に配置されるリレー素子が故障しているときは、電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧は、電圧Ｖａに基づいて計算される電池電圧の整数倍となるはずである。ここで、この実施例では、（２１）式に基づいて計算される電池電圧「６０Ｖ」が、電圧Ｖａに基づいて計算される電池電圧「２０Ｖ」の整数倍となっている。したがって、「６０Ｖ」が尤もらしい電池電圧値であると推定される。以下の記載では、電圧Ｖｂに基づいて計算される尤もらしい電池電圧を、単に「電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧」と呼ぶことがある。
【０１２４】
続いて、制御部１３Ｂは、上述のようにして得られる電池電圧を利用して、故障したリレー素子を特定する。具体的には、制御部１３Ｂは、電圧Ｖａに基づいて計算される電池電圧および電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧を利用して、故障したリレー素子を特定する。
【０１２５】
例えば、リレー素子Ｓ１がオン状態に制御されたときに、電圧Ｖａに基づいて計算される電池電圧ＶB1は、リレー素子の故障の有無にかかわらず、正しい値を表すものとする。すなわち、電圧Ｖａに基づいて計算される電池電圧は、図９（ａ）に示すように、常に２０Ｖである。なお、図９において、「Ｖａａ」は、電圧Ｖａに基づいて計算される電池電圧を表す。「Ｖｂｂ」は、電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧を表す。「Ｖｂｂ／Ｖａａ」は、電圧Ｖａに基づいて計算される電池電圧と電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧との比を表す。「Ｖｂｂ−Ｖａａ」は、電圧Ｖａに基づいて計算される電池電圧と電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧との差を表す。
【０１２６】
これに対して、電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧は、リレー素子の故障の有無に応じて変化し、また、故障したリレー素子の位置に応じて変化し得る。例えば、リレー素子が故障していないときは、電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧は、オン状態に制御されているリレー素子Ｓ１に接続する電池モジュールＢ１の電池電圧を表す。すなわち、電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧は、図９（ａ）に示すように２０Ｖである。
【０１２７】
リレー素子Ｓ２が故障すると、電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧は、リレー素子Ｓ２に接続する電池モジュールＢ２の電池電圧を表す。すなわち、リレー素子Ｓ２が故障しているときに電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧は、図９（ａ）に示すように４０Ｖである。
【０１２８】
リレー素子Ｓ３が故障すると、電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧は、リレー素子Ｓ３に接続する電池モジュールＢ３の電池電圧を表す。すなわち、リレー素子Ｓ３が故障しているときに電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧は、図９（ａ）に示すように６０Ｖである。
【０１２９】
このように、電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧は、故障が発生したリレー素子の位置に応じて変化する。具体的には、電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧は、故障したリレー素子に接続する電池モジュールの電池電圧を表す。したがって、リレー素子Ｓ１のみをオン状態に制御したときに、電圧Ｖａに基づいて計算される電池電圧がリレー素子Ｓ１に接続される電池モジュールＢ１の正側端子の電位に相当し、且つ、電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧が電池モジュールＢ１よりも正側に配置される電池モジュールの正側端子の電位に相当するときは、その電池モジュールの正側端子に接続するリレー素子が故障していると判定する。
【０１３０】
また、制御部１３Ｂは、他の方法で故障したリレー素子を特定してもよい。例えば、図９（ａ）に示すように、電圧Ｖａに基づいて計算される電池電圧と電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧との比は、故障したリレー素子の位置に応じて変化する。したがって、制御部１３Ｂは、電圧Ｖａに基づいて計算される電池電圧と電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧との比に応じて故障したリレー素子を特定してもよい。例えば、電池電圧の比が約２であるときは、リレー素子Ｓ２が故障していると判定され、電池電圧の比が約３であるときは、リレー素子Ｓ３が故障していると判定される。
【０１３１】
制御部１３Ｂは、さらに他の方法で故障が発生したリレー素子を特定してもよい。すなわち、図９（ａ）に示すように、電圧Ｖａに基づいて計算される電池電圧と電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧との差は、故障したリレー素子の位置に応じて変化する。したがって、制御部１３Ｂは、電圧Ｖａに基づいて計算される電池電圧と電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧との差に応じて故障したリレー素子を特定してもよい。例えば、電池電圧の差が約２０であるときは、リレー素子Ｓ２が故障していると判定され、電池電圧の比が約４０であるときは、リレー素子Ｓ３が故障していると判定される。
【０１３２】
なお、上述の実施例では、リレー素子Ｓ１がオン状態に制御されているが、他のリレー素子Ｓ１がオン状態に制御されるケースでも、制御部１３Ｂは、故障したリレー素子を特定できる。例えば、リレー素子Ｓ２がオン状態に制御されるケースでは、図９（ｂ）に示す計算結果が得られる。したがって、いずれのリレー素子がオン状態に制御される場合であっても、制御部１３Ｂは、電圧Ｖａに基づいて計算される電池電圧と電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧を利用して故障したリレー素子を特定できる。
【０１３３】
さらに、上述の方法によれば、リレー素子Ｓ１のみをオン状態に制御したときに、リレー素子Ｓ２〜Ｓｎのいずれかが故障しているか否かが判定される。すなわち、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎのうちの１つを選択してオン状態に制御すれば、その選択したリレー素子の正側に配置されているリレー素子のいずれかが故障しているか否かが判定される。したがって、制御部１３Ｂは、リレー素子Ｓ１から順番に１つずつリレー素子を選択してオン状態に制御しながら、故障が検出されなくなるタイミングを検出することで、故障したリレー素子を特定してもよい。例えば、リレー素子Ｓ１を選択したときに故障が検出され、リレー素子Ｓ２を選択したときに故障が検出され、リレー素子Ｓ３を選択したときに故障が検出されなければ、制御部１３Ｂは、リレー素子Ｓ３が故障していると判定する。
【０１３４】
図１０は、リレー素子の故障を検出する処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、コントローラ１０８から制御部１３Ｂに与えられる指示に応じて実行される。或いは、制御部１３Ｂは、電池モジュールＢ１〜Ｂｎの電圧を計測するシーケンスの中で図１０に示すフローチャートの処理を実行してもよい。
【０１３５】
Ｓ２１において、制御部１３Ｂは、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎの中の１つを選択する。そして、制御部１３Ｂは、選択したリレー素子のみをオン状態に制御し、他のリレー素子をオフ状態に制御する。以下の記載では、オン状態に制御されるリレー素子を「リレー素子Ｓｊ」と呼ぶことがある。
【０１３６】
Ｓ２２において、制御部１３Ｂは、抵抗回路１１の出力電圧Ｖａおよび抵抗回路１２の出力電圧Ｖｂを取得する。
【０１３７】
Ｓ２３において、制御部１３Ｂは、電圧Ｖａに基づいてリレー素子Ｓｊに対応する電池電圧を計算する。この電池電圧は、リレー素子Ｓｊに接続される電池モジュール（即ち、二次電池１０１の負極から数えてｊ番目の電池モジュール）の正側端子の電位を表す。以下の記載では、この電池電圧を「電池電圧Ｖａａ」と呼ぶことがある。
【０１３８】
Ｓ２４において、制御部１３Ｂは、電圧Ｖｂに基づいてリレー素子Ｓｊに対応する電池電圧を計算する。Ｓ２４で計算される電池電圧は、リレー素子が故障していないときは、Ｓ２３で計算される値と同じである。ただし、故障したリレー素子が存在するときは、Ｓ２４で計算される電池電圧は、Ｓ２３で計算される値と異なることがある。なお、以下の記載では、Ｓ２４において電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧を「電池電圧Ｖｂｂ」と呼ぶことがある。
【０１３９】
Ｓ２５〜Ｓ２６において、制御部１３Ｂは、電池電圧Ｖａａ、Ｖｂｂに基づいて、リレー素子が故障しているか否かを判定する。具体的には、電池電圧Ｖｂｂが電池電圧Ｖａａより高ければ、Ｓ２１でオン状態に制御したリレー素子より正側に配置されているリレー素子のいずれかが故障していると判定する。
【０１４０】
いずれかのリレー素子が故障していると判定されたときは、制御部１３Ｂは、Ｓ２７において、電池電圧Ｖａａ、Ｖｂｂに基づいて故障したリレー素子を特定する。このとき、制御部１３Ｂは、たとえば、電池電圧Ｖｂｂの値に基づいて故障したリレー素子を特定する。或いは、制御部１３Ｂは、電池電圧Ｖａａと電池電圧Ｖｂｂとの比に基づいて故障したリレー素子を特定してもよい。さらに、制御部１３Ｂは、電池電圧Ｖａａと電池電圧Ｖｂｂと差に基づいて故障したリレー素子を特定してもよい。
【０１４１】
＜故障箇所の判定の他の例＞
上述したように、電圧計測回路１Ｂが正常に動作しているときは、電圧Ｖａに基づいて計算される電池電圧および電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧は互いに一致する。換言すれば、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎの中の１つのみをオン状態に制御したときに、電圧Ｖａに基づいて計算される電池電圧および電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧が互いに異なれば、電圧計測回路１が故障していると判定される。
【０１４２】
そこで、制御部１３Ｂは、故障箇所を判定する手順において、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎを１つずつ順番に選択し、選択したリレー素子のみをオン状態に制御しながらそれぞれ電圧Ｖａ、Ｖｂを検出する。続いて、制御部１３Ｂは、選択した各リレー素子に対して、それぞれ、電圧Ｖａから電池電圧Ｖａａを計算し、電圧Ｖｂから電池電圧Ｖｂｂを計算する。そして、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎの中からリレー素子Ｓｊが選択されたときに電池電圧Ｖａａおよび電池電圧Ｖｂｂが互いに一致し、且つ、他のリレー素子が選択されたときに電池電圧Ｖａａおよび電池電圧Ｖｂｂが互いに異なれば、制御部１３Ｂは、リレー素子Ｓｊが故障していると判定する。
【０１４３】
例えば、図８に示すように、リレー素子Ｓ３のオン固着が発生したものとする。このケースにおいて、制御部１３Ｂがリレー素子Ｓ１をオン状態に制御したときは、２個のリレー素子（即ち、Ｓ１、Ｓ３）がオン状態になるので、電圧Ｖａから計算される電池電圧Ｖａａおよび電圧Ｖｂから計算される電池電圧Ｖｂｂは互いに異なることになる。また、リレー素子Ｓ２またはＳ４がオン状態に制御されたときも同様である。これに対して、制御部１３Ｂがリレー素子Ｓ３をオン状態に制御したときは、リレー素子Ｓ３のみがオン状態になるので、電圧Ｖａから計算される電池電圧Ｖａａおよび電圧Ｖｂから計算される電池電圧Ｖｂｂは互いに一致するはずである。この場合、リレー素子Ｓ３が故障していると判定される。すなわち、制御部１３Ｂは、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎを１つずつ順番にオン状態に制御しながら電池電圧を計算することで、故障したリレー素子を特定できる。
【０１４４】
図１１は、リレー素子の故障を検出する処理の他の例を示すフローチャートである。なお、Ｓ２１〜Ｓ２４の処理は、図１０に示す手順と同じであるが、各リレー素子に対して実行される。すなわち、制御部１３Ｂは、リレー素子を１つずつ順番に選択し、それぞれ電池電圧Ｖａａ、Ｖｂｂを計算する。
【０１４５】
Ｓ３１において、制御部１３Ｂは、各ケースにおいて電池電圧Ｖａａと電池電圧Ｖｂｂとを比較する。そして、全てのケースにおいて電池電圧Ｖａａ、Ｖｂｂが互いに一致していれば、制御部１３Ｂは、Ｓ３２において、電圧計測回路１Ｂが正常であると判定する。
【０１４６】
１以上のケースにおいて電池電圧Ｖａａ、Ｖｂｂが互いに異なるときには、制御部１３Ｂは、Ｓ３３において、ある１つのリレー素子（ここでは、リレー素子Ｓｊ）がオン状態に制御されたときに限って電池電圧Ｖａａ、Ｖｂｂが互いに一致しているか否かを判定する。そして、リレー素子Ｓｊがオン状態に制御されたときに限って電池電圧Ｖａａ、Ｖｂｂが互いに一致しているときは、制御部１３Ｂは、Ｓ３４において、リレー素子Ｓｊが故障していると判定する。そうでないときは、制御部１３Ｂは、電圧計測回路１Ｂ内で他の故障が発生していると判定する。
【０１４７】
＜バリエーション＞
制御部１３Ｂは、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎをすべてオフ状態に制御した状態で電圧Ｖｂを検出する。このとき、いずれのリレー素子も故障していなければ、電圧Ｖｂは実質的にゼロとなるはずである。よって、電圧Ｖｂが実質的にゼロでないときは、制御部１３Ｂは、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎのいずれかが故障していると判定する。また、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎをすべてオフ状態に制御した状態で検出される電圧Ｖｂに基づいて電池電圧を計算できるときは、その電池電圧に基づいて故障したリレー素子を特定してもよい。例えば、電圧Ｖｂに基づいて計算される電池電圧が、二次電池１０１の負極から数えてｘ番目の電池モジュールの正側端子の電位に相当するときは、制御部１３Ｂは、ｘ番目の電池モジュールの正側端子に接続されるリレー素子が故障していると判定する。
【０１４８】
上述の実施例では、図１に示すコントローラ１０８から独立して電圧計測回路１Ｂが設けられているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、制御部１３Ｂの機能は、コントローラ１０８により実現してもよい。また、電圧計測回路１Ｂは、各電池モジュールと対応するリレー素子との間に、それぞれＲＣフィルタを備えてもよい。
【符号の説明】
【０１４９】
１、１Ｂ  電圧計測回路
１１、１２抵抗回路
１３、１３Ｂ  制御部
１０１二次電池
【図１】
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【図２】
2020148755.tif 000027
【図３】
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【図４】
2020148755.tif 000029
【図５】
2020148755.tif 000030
【図６】
2020148755.tif 000031
【図７】
2020148755.tif 000032
【図８】
2020148755.tif 000033
【図９】
2020148755.tif 000034
【図１０】
2020148755.tif 000035
【図１１】
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