(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において、いずれかの抵抗回路が故障しても電圧を計測することができる技術を提供する。【解決手段】電圧計測回路１００は、参照抵抗Ｒ０および抵抗Ｒ１〜Ｒｎから構成される抵抗回路１１と、参照抵抗ｒ０および補助抵抗ｒ１から構成される抵抗回路１２と、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎと、抵抗回路１１または抵抗回路１２と、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎを用いて電池Ｂ１〜Ｂｎの電圧を計測する制御部１３と、を備える。制御部１３は、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎ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参照抵抗Ｒ０と第１の抵抗との接続点の電圧を表す電圧Ｖａ、および、選択されたリレー素子がオン状態に制御されたときの参照抵抗ｒ０と補助抵抗ｒ１との接続点の電圧を表す電圧Ｖｂの少なくともいずれかに基づいて、選択されたリレー素子に対応する電池の正極端子側の電位を計測する。【選択図】図２
2020190529.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の抵抗回路または前記第２の抵抗回路と、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の電池の正極端子と前記第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の参照抵抗の端子に電気的に接続され、
前記第１〜第ｎの抵抗は、前記第１〜第ｎの電池に電気的に並列に接続され、
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の電圧の少なくともいずれかに基づいて、前記選択されたリレー素子に対応する前記電池の正極端子側の電位を計測することを特徴とする電圧計測回路。
【請求項２】
請求項１に記載の電圧計測回路であって、
前記制御部は、前記第１〜第ｎの抵抗の異常を検出し、
前記第１〜第ｎの抵抗のいずれかが異常である場合、
前記制御部は、
前記異常な抵抗の一方の端子が前記正極端子に接続される前記電池の正極端子側の電位及び、該電池よりも高電位側の前記電池の正極端子側の電位を前記第２の電圧に基づいて計測し、前記異常な抵抗の一方の端子が前記正極端子に接続される前記電池よりも低電位側の前記電池の正極端子側の電位を前記第１の電圧に基づいて計測する
ことを特徴とする電圧計測回路。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電圧計測回路であって、
前記制御部は、
前記第１の電圧を検出する第１の電圧検出回路と、
前記第２の電圧を検出する第２の電圧検出回路と、
前記第１の電圧検出回路および前記第２の電圧検出回路の故障を診断する診断部と、を備え、
前記制御部は、前記診断部によって前記第１の電圧検出回路および前記第２の検出回路の一方が故障していると診断された場合には、他方の電圧検出回路に対応する電圧のみに基づいて前記第１〜第ｎの電池の電圧を計測する
ことを特徴とする電圧計測回路。
【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、二次電池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、二次電池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リレー素子（又は、スイッチング素子）を備える。そして、制御回路は、リレー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】
抵抗分圧回路を用いて電池の電圧を計測する構成においては、分圧抵抗の抵抗値が高くなる抵抗値異常などにより抵抗分圧回路が故障した場合には、各電池の電圧を正常に計測できない。
【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において、いずれかの抵抗回路が故障しても電圧を計測することができる技術を提供することである。
【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の抵抗回路または前記第２の抵抗回路と、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の電池の正極端子と前記第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の参照抵抗の端子に電気的に接続される。前記第１〜第ｎの抵抗は、前記第１〜第ｎの電池に電気的に並列に接続される。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の電圧の少なくともいずれかに基づいて、前記選択されたリレー素子に対応する前記電池の正極端子側の電位を計測する。
【０００９】
選択されたリレー素子がオン状態に制御されているので、第１の参照抵抗から数えてｋ番目の抵抗の正側端子の電位は、ｋ番目の電池の正極端子の電位と実質的に同じである。したがって、制御部は、第１の電圧に基づいて、選択されたリレー素子に対応するｋ番目の電池の正極端子の電位を計算できる。また、選択されたリレー素子がオン状態に制御されているので、第１の参照抵抗から数えてｋ番目の抵抗の正側端子の電位は、ｋ番目の電池の正極端子の電位と実質的に同じである。したがって、制御部は、第２の電圧に基づいて、選択されたリレー素子に対応するｋ番目の電池の正極端子の電位を計算できる。
【００１０】
したがって、制御部は、第１の抵抗回路と第２の抵抗回路のいずれかの抵抗回路が故障しても、第１の電圧と第２の電圧の少なくともいずれかに基づいて、選択したリレー素子に対応する組電池の正極端子の電位を計測することができる。
【００１１】
また、前記制御部は、前記第１〜第ｎの抵抗の異常を検出する。前記第１〜第ｎの抵抗のいずれかが異常である場合、前記制御部は、前記異常な抵抗の一方の端子が前記正極端子に接続される前記電池の正極端子側の電位及び、該電池よりも高電位側の前記電池の正極端子側の電位を前記第２の電圧に基づいて計測し、前記異常な抵抗の一方の端子が前記正極端子に接続される前記電池よりも低電位側の前記電池の正極端子側の電位を前記第１の電圧に基づいて計測する。
【００１２】
したがって、制御部は検出した異常な抵抗の一方の端子が正極端子に接続される電池の正極端子側の電位および電池よりも高電位側の電池の正極端子側の電位を第２の電圧に基づいて計測する。また、制御部は、検出した異常な抵抗の一方の端子が正極端子に接続される電池よりも低電位側の電池の正極端子側の電位を第１の電圧に基づいて計測する。
【００１３】
上記のように計測した場合、第１の電圧ａおよび第２の電圧はそれぞれ異常な抵抗を除く抵抗によって分圧される。すなわち、異常な抵抗に対応した電池の正極端子側の電位も、第２の電圧によって計測することができる。したがって、抵抗分圧における電圧計測回路において、一つの分圧抵抗が故障しても組電池の電圧を計測することができる。
【００１４】
また、前記制御部は、前記第１の電圧を検出する第１の電圧検出回路と、前記第２の電圧を検出する第２の電圧検出回路と、前記第１の電圧検出回路および前記第２の電圧検出回路の故障を診断する診断部と、を備える。前記制御部は、前記診断部によって前記第１の電圧検出回路および前記第２の検出回路の一方が故障していると診断された場合には、他方の電圧検出回路に対応する電圧のみに基づいて前記第１〜第ｎの電池の電圧を計測する。したがって、制御部は、第１の電圧検出回路および第２の電圧検出回路のいずれかの電圧検出回路が故障している場合であっても、他方の電圧検出回路に対応する電圧に基づいて電池の電圧を計測することができる。
【発明の効果】
【００１５】
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において、いずれかの抵抗回路が故障しても電圧を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係わる電圧計測回路１００の使用例を示す図である。
【図２】電圧計測回路１００の一例を示す図である。
【図３】制御部１３のバリエーションの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係わる電圧計測回路１００の使用例を示す図である。この実施例では、電圧計測回路１００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１において使用され、走行用モータ１１１に電流を供給するための二次電池１０２の電圧を測定する。電圧計測回路１００は、監視ＥＣＵ（Electronic Control Unit）に相当する。電圧計測回路１００は、電池パック１０に含まれる。
【００１８】
電池パック１０は、電圧計測回路１００、電池ＥＣＵ１０１、二次電池１０２、電流センサ１０３、サーミスタ１０４、リレー１０５、１０６を備える。なお、電池パック１０は、図１に示してない他の回路構成を備えていてもよい。
【００１９】
電圧計測回路１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）などを用いた回路が考えられる。また、電圧計測回路１００は、内部又は外部に備えられているメモリを備え、メモリに記憶されている二次電池１０２の各部を制御するプログラムを読み出して実行する。なお、本実施例においては電圧計測回路１００を用いて説明をするが、電圧計測回路１００が実行する制御を、例えば電動車両１に搭載されている一つ以上のＥＣＵなどに行わせてもよい。
【００２０】
二次電池１０２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１００は、二次電池１０２の電圧を計測すると共に、二次電池１０２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１００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。
【００２１】
電流センサ１０３は、例えば、ホール素子やシャント抵抗により構成され、二次電池１０２、リレー１０５、１０６に流れる電流を検出する。サーミスタ１０４は、二次電池１０２の温度または二次電池１０２の周辺温度を検出する。電圧計測回路１００は、二次電池１０２の電圧、電流センサ１０３により検出される電流及びサーミスタ１０４により検出される温度を示す電池状態情報を電池ＥＣＵ１０１に送る。
【００２２】
充電器２１は、二次電池１０２を充電する。このとき、充電器２１は、電圧計測回路１００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１０２を充電してもよい。電動車両１の走行時には、二次電池１０２から走行用モータ１１１に電流が供給される。このとき、インバータ回路１１２は、二次電池１０２の直流電力を交流電力へ変換して走行用モータ１１１へ出力する。また、回生時には、インバータ回路１１２は、走行用モータ１１１の交流電力を直流電力へ変換し二次電池１０２へ出力する。
【００２３】
二次電池１０２と充電器２１との間には、リレー１０５が設けられる。また、二次電池１０２の負極側において、二次電池１０２と走行用モータ１１１との間には、リレー１０６が設けられる。そして、電池ＥＣＵ１０１は、リレー１０５、１０６を制御する。例えば、充電器２１が二次電池１０２を充電するときは、電池ＥＣＵ１０１は、リレー１０５、１０６をオン状態に制御する。二次電池１０２が過充電状態であるときは、電池ＥＣＵ１０１は、リレー１０５、１０６をオフ状態に制御してもよい。電動車両１の走行時には、電池ＥＣＵ１０１は、リレー１０５、１０６をオン状態に制御する。二次電圧１０１が過放電状態であるときは、電池ＥＣＵ１０１は、リレー１０５、１０６をオフ状態に制御してもよい。
【００２４】
電池ＥＣＵ１０１は、例えば、ＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイスやＰＬＤなどを用いた回路が考えられる。また、電池ＥＣＵ１０１は、内部又は外部に備えられているメモリを備え、メモリに記憶されている電池パック１０の各部を制御するプログラムを読み出して実行する。
【００２５】
電池ＥＣＵ１０１は、二次電池１０２のＳＯＣ（充電率（State Of Charge））の上限閾値及び下限閾値に基づいて、制限された出力電力（Wout）情報及び回生電力（Win）情報を判定する。二次電池１０２のＳＯＣが下限閾値以下の場合は、制限された出力電力（Wout）情報を車両ＥＣＵ１１３へ伝達し、二次電池１０２のＳＯＣが上限閾値以上の場合は、制限された回生電力（Win）情報を車両ＥＣＵ１１３へ伝達する。
【００２６】
車両ＥＣＵ１１３は、電池ＥＣＵ１０１からの出力電力（Wout）情報に応じて、二次電池１０２から走行用モータ１１１への出力を制限する。また、車両ＥＣＵ１１３は、電池ＥＣＵ１０１からの回生電力（Win）情報に応じて、走行用モータ１１１から二次電池１０２への回生を制限する。具体的には、車両ＥＣＵ１１３は、二次電池１０２のＳＯＣに基づく出力電力（Wout）情報に基づいてインバータ回路１１２の出力電力を制限し、走行用モータ１１１の出力を制限する。また、車両ＥＣＵ１１３は、二次電池１０２のＳＯＣに基づく回生電力（Win）情報に基づいてインバータ回路１１２の出力電力を制限し、走行用モータ１１１からの回生を制限する。
【００２７】
インバータ回路１１２の出力電力を制限する方法は、公知の方法を採用することができるため特に限定しない。例えば、出力電力を制限する方法の一例として、車両ＥＣＵ１１３は、インバータ回路１１２を構成するスイッチのスイッチング周波数を変更してDuty比を下げる方法を採用することができる。
【００２８】
なお、電池ＥＣＵ１０１は、二次電池１０２のＳＯＣに基づいて、出力電力（Wout）情報及び回生電力（Win）情報を判定しているがこの限りではない。例えば、電池ＥＣＵ１０１は、二次電池１０２の電圧の上限閾値及び下限閾値に基づいて、制限された出力電力（Wout）情報及び回生電力（Win）情報を判定してもよい。二次電池１０２の電圧が下限閾値以下の場合は、制限された出力電力（Wout）情報を車両ＥＣＵ１１３へ伝達し、二次電池１０２の電圧が上限閾値以上の場合は、制限された回生電力（Win）情報を車両ＥＣＵ１１３へ伝達する。
【００２９】
この場合、車両ＥＣＵ１１３は、二次電池１０２の電圧に基づく出力電力（Wout）情報に応じて、二次電池１０２から走行用モータ１１１への出力を制限する。また、車両ＥＣＵ１１３は、二次電池１０２の電圧に基づく回生電力（Win）情報に応じて、走行用モータ１１１から二次電池１０２への回生を制限する。
【００３０】
なお、車両ＥＣＵ１１３は、電池ＥＣＵ１０１より受信する二次電池１０２の出力電力（Wout）情報及び回生電力（Win）情報に基づいて充電器２１に電流指令値を与えてもよい。また、車両ＥＣＵ１１３は、必要に応じて、電池ＥＣＵ１０１に制御信号を与えることができる。電池ＥＣＵ１０１と車両ＥＣＵ１１３とはＣＡＮ（Controller Area Network）通信により相互に通信可能に接続してもよい。
【００３１】
図２は、電圧計測回路１００の一例を示す図である。電圧計測回路１００は、この実施例では、二次電池１０２の電圧を計測する。二次電池１０２は、図２に示すように、直列に接続されたｎ個の電池Ｂ１〜Ｂｎを備える。そして、電圧計測回路１００は、二次電池１０２の電圧を測定すると共に、各電池Ｂ１〜Ｂｎの正極端子の電位を測定する。これにより、電圧計測回路１００は、各電池Ｂ１〜Ｂｎの電圧を計測できる。
【００３２】
電圧計測回路１００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１００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。
【００３３】
抵抗回路１１は、参照抵抗Ｒ０（第１の参照抵抗）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（第２の参照抵抗）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は、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。
【００３４】
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Ｂ１〜Ｂｎの正極端子に電気的に接続されている。例えば、リレー素子Ｓ１の電池側端子は電池Ｂ１の正極端子に接続され、リレー素子Ｓｎの電池側端子は電池Ｂｎの正極端子に接続される。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。例えば、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Ｂ１〜Ｂｎの正極端子と、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。
【００３５】
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１０２の負側端子（すなわち、電池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（第１の電圧）は、制御部１３に与えられる。
【００３６】
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１０２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（第２の電圧）は、制御部１３に与えられる。
【００３７】
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を検出することで、二次電池１０２の電圧および各電池Ｂ１〜Ｂｎの正極端子の電位を計測する。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、抵抗回路１１、１２の故障を検出することもできる。
【００３８】
制御部１３は、例えば、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。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、および抵抗回路１１、１２の故障を判定する記述を含む。尚、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。
【００３９】
＜電圧の計測＞
制御部１３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Ｂ１〜Ｂｎの正極端子の電位を計測することができる。
【００４０】
電池Ｂｉ（ｉ＝１〜ｎ）の正極端子の電位は、二次電池１０２の負極の電位と電池Ｂｉの正極端子の電位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で表されるものとする。抵抗Ｒｉ（ｉ＝１〜ｎ）の正側端子の電位は、二次電池１０２の負極の電位と抵抗Ｒｉの正側端子の電位との間の電圧に相当する。
【００４１】
制御部１３は、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、制御部は、選択したリレー素子のみをオン状態に制御しながら、電圧Ｖａを取得する。ここで、制御部１３は、選択したリレー素子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ものとする。リレー素子Ｓｋは、電池Ｂｋ（即ち、二次電池１０２の負極から数えてｋ番目の電池モジュール）に接続されるリレー素子を表す。リレー素子Ｓｋがオン状態に制御され、かつ、他のリレー素子がオフ状態に制御されたとき、電圧Ｖａは、（１）式で表される。
【００４２】
【数１】
2020190529.tif 000003
【００４３】
制御部１３は、電圧Ｖａの測定値を（１）式に与えることにより電圧Ｖｋを計算する。電圧Ｖｋは、抵抗Ｒｋ（即ち、参照抵抗Ｒ０から数えてｋ番目の抵抗）の正側端子の電位を表す。ここで、リレー素子Ｓｋがオン状態に制御されているので、電圧Ｖｋは、電池Ｂｋの正極端子の電位と実質的に同じである。したがって、制御部１３は、電圧Ｖａに基づいて、選択されたリレー素子Ｓｋに対応する電池Ｂｋの正極端子の電位を計算できる。
【００４４】
また、制御部１３は、選択したリレー素子のみをオン状態に制御しながら、電圧Ｖｂを取得する。リレー素子Ｓｋ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、（２）式で表される。
【００４５】
【数２】
2020190529.tif 000004
【００４６】
制御部１３は、電圧Ｖｂの測定値を（２）式に与えることにより電圧Ｖｋを計算する。電圧Ｖｋは、抵抗Ｒｋ（即ち、参照抵抗Ｒ０から数えてｋ番目の抵抗）の正側端子の電位を表す。ここで、リレー素子Ｓｋがオン状態に制御されているので、電圧Ｖｋは、電池Ｂｋの正極端子の電位と実質的に同じである。したがって、制御部１３は、電圧Ｖｂに基づいて、選択されたリレー素子Ｓｋに対応する電池Ｂｋの正極端子の電位を計算できる。そして、制御部１３は、電圧Ｖａと電圧Ｖｂの少なくともいずれかに基づいて、選択したリレー素子に対応する二次電池１０２の正極端子の電位を計測する。
【００４７】
このように、制御部１３は、リレー素子Ｓ１〜Ｓｎの中から選択されたリレー素子をオン状態に制御することで、電圧Ｖａまたは電圧Ｖｂの少なくともいずれかに基づいて、選択されたリレー素子に対応する二次電池１０２の正極端子の電位を計測できる。具体的には、リレー素子Ｓｋをオン状態に制御したときに、制御部１３は、抵抗回路１１の出力電圧Ｖａに基づいて電池Ｂｋの正極端子の電位を計測し、抵抗回路１２の出力電圧Ｖｂに基づいて電池Ｂｋの正極端子の電位を計測する。
【００４８】
ここで、全電池Ｂ１〜Ｂｎの正極端子の電位をそれぞれ計測するときは、制御部１３は、リレー素子を１個ずつ順番に選択しながら電圧Ｖａおよび電圧Ｖｂを検出する。例えば、制御部１３は、電池Ｂ１〜Ｂｎの中から最も電位の低い電池に接続されるリレー素子から順番に、リレー素子を１個ずつ選択してオン状態に制御する。この場合、最初の計測時には、制御部１３は、リレー素子Ｓ１をオン状態に制御しながら電圧Ｖａ、Ｖｂを検出することにより、リレー素子Ｓ１に対応する電池Ｂ１の正極端子側の電位をそれぞれ計算する。そして、制御部１３は、電池Ｂ１の電圧を、電池Ｂ１の正極端子の電位と二次電池１０２の負極端子の電位の電位との差分により求める。
【００４９】
続いて、制御部１３は、リレー素子Ｓ１の正側に隣接する１個のリレー素子Ｓ２をオン状態に制御しながら電圧Ｖａ、Ｖｂを検出することによって、電池Ｂ１の正側に隣接するリレー素子Ｓ２に対応する電池Ｂ２の正極端子側の電位をそれぞれ計算する。すなわち、制御部１３は、リレー素子Ｓ２をオン状態に制御しながら電圧Ｖａ、Ｖｂを検出することによって、電池Ｂ２の正極端子の電位をそれぞれ計算する。そして、制御部１３は、電池Ｂ２の電圧を、電池Ｂ２の正極端子の電位と電池Ｂ１の正極端子の電位との差分により求める。この後、電池Ｂｎまで、二次電池１０２内の各電池の電位が１つずつ順番に計測される。これにより、抵抗分圧における電圧計測回路において、一つの抵抗回路が故障した場合であっても、抵抗回路１１または抵抗回路１２によって電圧Ｖａまたは電圧Ｖｂを検出することによって、二次電池１０２の電圧を計測することができる。
【００５０】
＜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を利用して抵抗回路１１、１２の故障を検出することができる。具体的には、制御部１３は、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。
【００５１】
例えば、制御部１３は、（１）式で得られた電圧Ｖａおよび（２）式で得られた電圧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。具体的には、評価値Ｅは、Ｖａ／Ｖｂを表す。この場合、評価値Ｅは（３）式で表される。
【００５２】
【数３】
2020190529.tif 000005
【００５３】
制御部１３は、評価値Ｅが閾値範囲内に入っているか否かに基づき抵抗回路１１、１２の故障を判定する。例えば、評価値Ｅが閾値範囲内に入っているときは、制御部１３は、抵抗回路１１、１２が故障していないと判定する。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、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。これにより、電圧Ｖａおよび電圧Ｖｂに基づいて、抵抗回路１１または抵抗回路１２が故障していることを判定することができる。
【００５４】
＜故障箇所の絞込み＞
上述のように、制御部１３は、抵抗回路１１、１２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、抵抗回路１１、１２の故障を検出したときは、故障箇所の絞込みを行う。
【００５５】
故障個所の絞り込みを行う場合、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。なお、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。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（４）式で表される。
【００５６】
【数４】
2020190529.tif 000006
【００５７】
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。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。
【００５８】
そして、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。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、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、判定部１３は、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。制御部１３は、上述の推定結果に基づいて、異常な抵抗を検出する。
【００５９】
例えば、検出した異常な抵抗が抵抗Ｒ２である場合について説明する。この場合、制御部１３は、検出した異常な抵抗Ｒ２の一方の端子が正極端子に接続される電池Ｂ２の正極端子側の電位および電池Ｂ２よりも高電位側の電池Ｂ３の正極端子側の電位を電圧Ｖｂに基づいて計測する。この場合、電圧Ｖｂは、（２）式に基づき（５）式および（６）式で表される。
【００６０】
【数５】
2020190529.tif 000007
【００６１】
【数６】
2020190529.tif 000008
【００６２】
また、制御部１３は、検出した異常な抵抗Ｒ２の一方の端子が正極端子に接続される電池Ｂ２よりも低電位側の電池Ｂ１の正極端子側の電位を電圧Ｖａに基づいて計測する。この場合、電圧Ｖａは、（１）式に基づき（７）式で表される。
【００６３】
【数７】
2020190529.tif 000009
【００６４】
上記のように計測した場合、電圧Ｖａおよび電圧Ｖｂはそれぞれ異常な抵抗Ｒ２を除く抵抗によって分圧される。すなわち、異常な抵抗Ｒ２に対応した電池の正極端子側の電位も、電圧Ｖｂによって計測することができる。したがって、抵抗分圧における電圧計測回路１００において、一つの分圧抵抗が故障しても二次電池１０２の電圧を計測することができる。
【００６５】
＜バリエーション＞
図３は、制御部１３のバリエーションの一例を示す図である。図３の制御部１３は、図２の制御部１３に対応している。図３の制御部１３は、電圧検出回路（第１の電圧検出回路）３１、電圧検出回路（第２の電圧検出回路）３２、診断部３３を備えている。
【００６６】
電圧検出回路３１は、抵抗回路１１の出力電圧Ｖａを検出する。電圧検出回路３１は、マルチプレクサ４１、Ａ／Ｄコンバータ５１を備えている。電圧検出回路３２は、抵抗回路１２の出力電圧Ｖｂを検出する。電圧検出回路３２は、マルチプレクサ４２、Ａ／Ｄコンバータ５２を備えている。なお、制御部１３は、図３に示していない他の回路要素を備えていてもよい。
【００６７】
マルチプレクサ４１には、抵抗回路１１の出力電圧Ｖａ、リファレンス電圧Ｖｒｅｆ１が入力される。マルチプレクサ４２には、抵抗回路１２の出力電圧Ｖｂ、リファレンス電圧Ｖｒｅｆ２が入力される。マルチプレクサ４１、４２には、図３に示していない他の信号を入力してもよい。Ａ／Ｄコンバータ５１、５２は、マルチプレクサ４１、４２から出力されるアナログ値をそれぞれデジタル値に変換して出力する。
【００６８】
診断部３３は、電圧検出回路３１および第２の電圧検出回路３２の故障を診断する。診断部３３は、Ａ／Ｄコンバータ５１、５２にリファレンス電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２を入力するための回路である。診断部３３は、Ａ／Ｄコンバータ５１、５２から出力される電圧がリファレンス電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２に対応する電圧となっているか、または、マルチプレクサ４１、４２がリファレンス電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２に切り替えられているか否かを判定する。
【００６９】
Ａ／Ｄコンバータ５１から出力される電圧がリファレンス電圧Ｖｒｅｆ１に対応する電圧となっていない場合、または、マルチプレクサ４１がリファレンス電圧Ｖｒｅｆ１に切り替えられていない場合には、診断部３３は、電圧検出回路３１が故障していると診断する。同様に、Ａ／Ｄコンバータ５２から出力される電圧がリファレンス電圧Ｖｒｅｆ２通りになっていない場合、または、マルチプレクサ４２がリファレンス電圧Ｖｒｅｆ２に切り替えられていない場合には、診断部３３は、電圧検出回路３２が故障していると診断する。
【００７０】
診断部３３によって電圧検出回路３１および電圧検出回路３２の一方が故障していると診断された場合には、制御部１３は、他方の電圧検出回路に対応する電圧のみに基づいて電池Ｂ１〜Ｂｎの電圧を計測する。
【００７１】
例えば、診断部３３によって電圧検出回路３２を構成するマルチプレクサ４２やＡ／Ｄコンバータ５２が故障していると診断された場合には、制御部１３は、電圧検出回路３１に対応する抵抗回路１１の出力電圧Ｖａのみに基づいて電池Ｂ１〜Ｂｎの電圧を計測する。同様に、診断部３３によって電圧検出回路３１を構成するマルチプレクサ４１やＡ／Ｄコンバータ５１が故障していると診断された場合には、制御部１３は、電圧検出回路３２に対応する抵抗回路１２の出力電圧Ｖｂのみに基づいて電池Ｂ１〜Ｂｎの電圧を計測する。したがって、制御部１３は、電圧検出回路３１および電圧検出回路３２のいずれかの電圧検出回路が故障している場合であっても、他方の電圧検出回路に対応する電圧に基づいて電池Ｂ１〜Ｂｎの電圧を計測することができる。
【００７２】
本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１０  電池パック
１１、１２  抵抗回路
１３  制御部
３１、３２  電圧検出回路
３３  診断部
４１、４２  マルチプレクサ
５１、５２  Ａ／Ｄコンバータ
１００  電圧計測回路
１０１  電池ＥＣＵ
１０２  二次電池
１０３  電流センサ
１０４  サーミスタ
１０５、１０６  リレー
Ｓ１〜Ｓｎ  リレー素子
【図１】
2020190529.tif 000010
【図２】
2020190529.tif 000011
【図３】
2020190529.tif 000012