(57)【要約】  第１のスイッチおよび第２のスイッチのオンまたはオフによりキャパシタに保持された、組電池の電圧値を電圧検出部から取得し、当該電圧値と、所定のしきい値と、に基づいて第１組のスイッチのいずれかが故障しているか否かを判定する。
2016157721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定数直列に接続されて組電池を構成する複数の単電池の各々の電圧値を計測する電池電圧計測部と、
前記複数の単電池を少なくとも２組に分け、それぞれの組の両端に位置する単電池の端子に接続され、それぞれの組を構成する複数の単電池の総電圧を保持可能なキャパシタと、
前記単電池のそれぞれの組の両端に位置する単電池の各端子と前記キャパシタとの間に配設された少なくとも４個の第１のスイッチと、
前記キャパシタに保持された電圧を検出する電圧検出部と、
前記キャパシタの両端子と前記電圧検出部との間に配設された第２のスイッチと、
前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチのオンまたはオフにより前記キャパシタに保持された、前記それぞれの組を構成する単電池の総電圧値を前記電圧検出部から取得し、当該総電圧値と、所定のしきい値と、に基づいて前記第１のスイッチのいずれかが故障しているか否かを判定する故障判定部と、
を有し、
前記所定のしきい値は、前記電池電圧計測部が計測した前記単電池の各々の電圧値を合計して算出した、前記それぞれの組を構成する単電池の総電圧値と、前記第１のスイッチのうちのいずれかのスイッチが故障している場合の前記電圧検出部による電圧検出値と、に基づいて決定された第１のしきい値を含む、
故障検出装置。
【請求項２】
前記故障判定部は、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチのオンまたはオフにより前記キャパシタに保持された、前記それぞれの組を構成する単電池の総電圧値を前記電圧検出部から取得し、当該総電圧値と、前記第１のしきい値と、の大小関係に基づいて、前記第１のスイッチのうち、どのスイッチが故障しているかを特定する、
請求項１に記載の故障検出装置。
【請求項３】
前記故障判定部は、１組を構成する単電池の総電圧が前記キャパシタに保持されるように前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチがオンまたはオフされたときの前記電圧検出部による電圧検出値を取得する、
請求項１に記載の故障検出装置。
【請求項４】
前記故障判定部は、前記それぞれの組のうち１組の両端に接続された２個の第１のスイッチがオンされた後にオフされ、その後、前記第２スイッチがオンされた場合の総電圧値を前記電圧検出部から取得し、当該総電圧値と、所定のしきい値と、に基づいて前記２個の第１のスイッチ以外の前記第１のスイッチのいずれかが故障しているか否かを判定する、
請求項１に記載の故障検出装置。
【請求項５】
前記第１のしきい値は、
一方の前記組を構成する単電池の総電圧計測値と、少なくとも２個の前記第１のスイッチのうちのいずれかが故障している場合の電圧検出値と、に基づいて決定される第２のしきい値と、
前記一方の組を構成する単電池の総電圧計測値と、前記少なくとも２個の前記第１のスイッチのうちのいずれかが故障している場合の電圧検出値と、に基づいて決定される第３のしきい値と、
他方の組を構成する単電池の総電圧計測値と、少なくとも２個の前記第１のスイッチのうちのいずれかが故障している場合の電圧検出値と、に基づいて決定される第４のしきい値と、
前記他方の組を構成する単電池の総電圧計測値と、前記少なくとも２個の前記第１のスイッチのうちのいずれかが故障している場合の電圧検出値と、に基づいて決定される第５のしきい値と、
を含む、
請求項１に記載の故障検出装置。
【請求項６】
前記第１のしきい値は、
１組を構成する単電池の総電圧計測値と、当該１組以外の他方の組の両端に接続された２個の第１のスイッチのうちの一方の第１のスイッチが故障している場合の電圧検出値と、に基づいて決定される第２のしきい値と、
前記１組を構成する単電池の総電圧計測値と、前記他方の組の両端に接続された２個の第１のスイッチのうちの他方の第１のスイッチが故障している場合の電圧検出値と、に基づいて決定される第３のしきい値と、
前記他方の組を構成する単電池の総電圧計測値と、前記１組の両端に接続された２個の第１のスイッチのうちの一方の第１のスイッチが故障している場合の電圧検出値と、に基づいて決定される第４のしきい値と、
前記他方の組を構成する単電池の総電圧計測値と、前記１組の両端に接続された２個の第１のスイッチのうちの他方の第１のスイッチが故障している場合の電圧検出値と、に基づいて決定される第５のしきい値と、
を含む、
請求項１に記載の故障検出装置。
【請求項７】
前記所定のしきい値は、一方の組の取り得る最大の電圧値と最小の電圧値に基づいて予め算出された第６のしきい値、および他方の組の取り得る最大の電圧値と最小の電圧値に基づいて予め算出された第７のしきい値を含む、
請求項１に記載の故障検出装置。
【請求項８】
前記故障判定部が前記第１のスイッチのいずれかが故障していると判定した場合に、当該故障を報知する報知部をさらに有する、
請求項１に記載の故障検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単電池が複数接続されて構成された組電池の総電圧を監視する装置において、スイッチのショート故障を検出する故障検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二次電池に充電された電力でモータを回転させて走行する電気自動車としてのＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）が普及しつつある。さらに、酸素と水素を用いた燃料電池を利用した燃料電池車が開発されている。電気自動車の二次電池や燃料電池車の燃料電池は、複数の単電池を直列に接続した組電池である。【０００３】
電気自動車や燃料電池車において、組電池の状態を把握するため、組電池の総電圧を監視することが重要である。このため、一般に、組電池には総電圧監視回路が付随して設けられる。この総電圧監視回路のアナログスイッチが短絡故障すると、短絡回路が過熱したり、総電圧を正確に把握することができなくなったり、という不具合が生じる。したがって、総電圧監視回路における短絡故障を速やかに発見することが要望されている。【０００４】
総電圧監視回路の短絡故障を発見する技術として、例えば特許文献１に開示された技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２８１６８１号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明の故障検出装置は、所定数直列に接続されて組電池を構成する複数の単電池の各々の電圧値を計測する電池電圧計測部と、複数の単電池を少なくとも２組に分け、それぞれの組の両端に位置する単電池の端子に接続され、それぞれの組を構成する複数の単電池の総電圧を保持可能なキャパシタとを含む。さらに、単電池のそれぞれの組の両端に位置する単電池の各端子とキャパシタとの間に配設された少なくとも４個の第１のスイッチと、キャパシタに保持された電圧を検出する電圧検出部と、キャパシタの両端子と電圧検出部との間に配設された第２のスイッチとを含む。さらに、第１のスイッチおよび第２のスイッチのオンまたはオフによりキャパシタに保持された、それぞれの組を構成する単電池の総電圧値を電圧検出部から取得し、当該総電圧値と、所定のしきい値と、に基づいて第１のスイッチのいずれかが故障しているか否かを判定する故障判定部と、を有する。そして、所定のしきい値は、電池電圧計測部が計測した単電池の各々の電圧値を合計して算出した、それぞれの組を構成する単電池の総電圧値と、第１のスイッチのうちのいずれかのスイッチが故障している場合の電圧検出部による電圧検出値と、に基づいて決定された第１のしきい値を含む。
【０００７】
本発明によれば、単電池毎の電圧のばらつきや時間による変動の影響が少なく、正確にスイッチの短絡故障を検出することができる故障検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態の故障検出装置の構成例を示す図
【図２】スイッチの故障判定の手順について説明するためのフローチャート
【図３】電圧検出値と、総電圧計測値とから短絡故障しているスイッチを特定するための対応表を示す図
【図４】しきい値設定方法の一例について説明するための図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施の形態の説明に先立ち、従来の装置における問題点を簡単に説明する。
【００１０】
特許文献１に開示された技術は、一対の入力端子間の電位差を検出する差動電圧検出回路を含む電圧検出回路と、互いに直列接続された複数の電池モジュールの各電極端子を差動電圧検出回路の入力端子に個別に接続する複数のサンプリングスイッチを有するマルチプレクサと、を備える。そして、複数のサンプリングスイッチを１個だけ導通した状態での差動電圧検出回路の出力電圧値が０Ｖ近傍の適正範囲外となる場合に、又は、計測した電池モジュールの電圧が所定の異常値となる場合にサンプリングスイッチの閉故障（短絡故障）の可能性ありと判定するものである。
【００１１】
しかし、組電池を構成する複数の単電池は、それぞれが全く同じ電圧とは限らず、単電池毎に電圧のばらつきがある。したがって、特許文献１に開示された技術では、単電池毎の誤差により正確な故障判定が行われない恐れがある。また、複数のサンプリングスイッチを含む周辺回路による時定数のため、組電池を構成する単電池の数が多い場合、電圧の計測に時間がかかる。そのため、特許文献１に開示された技術では、計測中に各単電池の電圧が変動すると、計測までの時間で変動した分ずれが生じ、このずれにより故障判定が正確に行われない恐れがある。
【００１２】
本発明は、単電池毎の電圧のばらつきや時間による変動の影響が少なく、正確にスイッチの短絡故障を検出することができる故障検出装置を提供することを目的とする。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態の故障検出装置１００の構成例を示す図である。故障検出装置１００は、例えば電気自動車や燃料電池車に搭載された電池および当該電池の電圧を監視する総電圧監視回路のスイッチ短絡故障を検出するための装置である。
【００１４】
図１に示すように、故障検出装置１００は、電池電圧計測部１０、組電池２０、電圧検出部３０、故障判定部４０、スイッチ制御部５０、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６、電流制限抵抗Ｒ１〜Ｒ４、キャパシタＣ１を有する。
【００１５】
電池電圧計測部１０は、組電池２０を構成する個々の単電池の電圧を計測する。組電池２０は、それぞれ複数の単電池が直列に接続されて構成されている。それぞれの単電池は、例えばリチウムイオン電池や、ニッケル水素電池、燃料電池等、種々の二次電池や燃料電池である。組電池２０を構成する単電池の数については本発明では特に限定しないが、例えば数十個から数百個程度である。
【００１６】
図１に示すように、組電池２０は２つの組電池２０＿１、２０＿２を有する。組電池２０＿１および２０＿２の両端子には、それぞれの組電池の電圧を保持するキャパシタＣ１が接続されている。組電池２０＿１とキャパシタＣ１との間には、スイッチＳＷ１およびＳＷ２、電流制限抵抗Ｒ１およびＲ２が設けられる。同様に、組電池２０＿２とキャパシタＣ１との間には、スイッチＳＷ３およびＳＷ４、電流制限抵抗Ｒ３およびＲ４が設けられる。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフに応じて、キャパシタＣ１は組電池２０＿１か２０＿２のいずれかの電圧を保持する。このスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフは、後述するスイッチ制御部５０により行われる。また、電流制限抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオンされたときや、キャパシタＣ１等のショート故障時等に、組電池２０＿１および２０＿２からキャパシタＣ１へと急激に電流が流れないようにするための抵抗である。なお、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、本発明の第１のスイッチに対応している。
【００１７】
キャパシタＣ１に保持された電圧は、電圧検出部３０により検出される。キャパシタＣ１と電圧検出部３０との間にはスイッチＳＷ５およびＳＷ６が接続され、スイッチＳＷ５およびＳＷ６が後述するスイッチ制御部５０によりオン／オフされることにより電圧検出部３０による電圧の検出が行われる。なお、スイッチＳＷ５およびＳＷ６は、本発明の第２のスイッチに対応している。
【００１８】
故障判定部４０は、図１に示すように、判定部４１、報知部４２を有する。判定部４１は、電圧検出部３０の検出した電圧値に基づいて、上述したスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうちのいずれかが短絡故障しているか否かの判定を行う。報知部４２は、判定部４１がスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のいずれかが短絡故障していると判定した場合に、その報知を行う。
【００１９】
スイッチ制御部５０は、所定の上述したスイッチＳＷ１〜ＳＷ６のオン／オフ制御信号を送信する。
【００２０】
［スイッチ故障判定］
以下、図２を参照してスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の故障判定の手順について説明する。
【００２１】
ステップＳＴ１：
スイッチ制御部５０は、スイッチＳＷ１およびＳＷ２をオンにする制御信号を送信する。これにより、スイッチＳＷ１およびＳＷ２がオンになり、組電池２０＿１の電圧がキャパシタＣ１に保持される。
【００２２】
ステップＳＴ２：
スイッチ制御部５０は、スイッチＳＷ１およびＳＷ２をオフにする制御信号を送信する。
【００２３】
ステップＳＴ３：
スイッチ制御部５０は、スイッチＳＷ５およびＳＷ６をオンにする制御信号を送信する。
【００２４】
ステップＳＴ４：
電圧検出部３０は、キャパシタＣ１に保持されている組電池２０＿１の電圧を検出する。ここで検出した電圧を以下電圧Ｖ１と称する。
【００２５】
ステップＳＴ５：
スイッチ制御部５０は、スイッチＳＷ５およびＳＷ６をオフにする制御信号を送信する。
【００２６】
ステップＳＴ６：
スイッチ制御部５０は、スイッチＳＷ３およびＳＷ４をオンにする制御信号を送信する。これにより、スイッチＳＷ３およびＳＷ４がオンになり、組電池２０＿２の電圧がキャパシタＣ１に保持される。
【００２７】
ステップＳＴ７：
スイッチ制御部５０は、スイッチＳＷ３およびＳＷ４をオフにする制御信号を送信する。
【００２８】
ステップＳＴ８：
スイッチ制御部５０は、スイッチＳＷ５およびＳＷ６をオンにする制御信号を送信する。
【００２９】
ステップＳＴ９：
電圧検出部３０は、キャパシタＣ１に保持されている組電池２０＿２の電圧を検出する。ここで検出した電圧を以下電圧Ｖ２と称する。
【００３０】
ステップＳＴ１０：
スイッチ制御部５０は、スイッチＳＷ５およびＳＷ６をオフにする制御信号を送信する。
【００３１】
ステップＳＴ１１：
故障判定部４０の判定部４１は、ステップＳＴ４において検出した電圧Ｖ１と、ステップＳＴ９において検出した電圧Ｖ２と、に基づいて、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のいずれかが短絡故障しているか否かの判定を行う。判定部４１による判定方法の詳細については後述する。
【００３２】
ステップＳＴ１２：
ステップＳＴ１１においていずれかのスイッチが短絡故障であると判定された場合、フローはステップＳＴ１３に進み、そうでない場合、フローはステップＳＴ１に戻る。
【００３３】
ステップＳＴ１３：
報知部４２は、ステップＳＴ１１において短絡故障していると判定されたスイッチについて報知を行う。報知部４２による報知の方法は本発明では限定しないが、例えば表示器や警告音等による報知を行うようにすればよい。ここで短絡故障であると特定されたスイッチがどのスイッチであるかについても報知することにより、例えば修理作業が容易となり、故障検出装置１００のメンテナンス性を向上させることができる。
【００３４】
［判定部４１の判定の詳細］
次に、上述したステップＳＴ１１における判定部４１による故障判定の詳細について説明する。当該判定は、上述したステップＳＴ４およびＳＴ９において検出された電圧Ｖ１およびＶ２の値と、電池電圧計測部１０の計測を基に得られた組電池２０＿１および２０＿２の総電圧計測値Ｅ１およびＥ２の値とにより行う。総電圧計測値Ｅ１は、電池電圧計測部１０により計測された、組電池２０＿１を構成するすべての単電池の電圧の合計値である。同様に、総電圧計測値Ｅ２は、電池電圧計測部１０により計測された、組電池２０＿２を構成するすべての単電池の電圧の合計値である。すなわち、故障検出装置１００に異常が無ければ、電圧検出値Ｖ１の値と総電圧計測値Ｅ１の値とは等しく、また、電圧検出値Ｖ２の値と総電圧計測値Ｅ２の値とは等しくなるはずである。
【００３５】
図３は、上述したように検出した電圧値（電圧検出値）Ｖ１およびＶ２と、総電圧計測値Ｅ１およびＥ２とから短絡故障しているスイッチを特定するための対応表を示す図である。図３に示すように、スイッチＳＷ１が短絡故障している場合、上述したステップＳＴ１におけるキャパシタＣ１充電時には故障による影響はなく、電圧検出値Ｖ１は総電圧計測値Ｅ１と等しくなる。一方、上述したステップＳＴ６におけるキャパシタＣ１充電時にはスイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ４が同時にオンになっているため、電圧検出値Ｖ２はＥ２＋０．５×Ｅ１となる。
【００３６】
また、スイッチＳＷ２が短絡故障している場合、上述したステップＳＴ１におけるキャパシタＣ１充電時には故障による影響はなく、電圧検出値Ｖ１は総電圧計測値Ｅ１と等しくなる。一方、上述したステップＳＴ６におけるキャパシタＣ１充電時にはスイッチＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４が同時にオンになっているため、電圧検出値Ｖ２は０．５×Ｅ２となる。
【００３７】
スイッチＳＷ３が短絡故障している場合、上述したステップＳＴ１におけるキャパシタＣ１充電時にスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３がオンになっているため、電圧検出値Ｖ１は０．５×Ｅ１となる。一方、上述したステップＳＴ６におけるキャパシタＣ１充電時には故障による影響はなく、電圧検出値Ｖ２は総電圧計測値Ｅ２と等しくなる。
【００３８】
スイッチＳＷ４が短絡故障している場合、上述したステップＳＴ１におけるキャパシタＣ１充電時にスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ４がオンになっているため、電圧検出値Ｖ１はＥ１＋０．５×Ｅ２となる。一方、上述したステップＳＴ６におけるキャパシタＣ１充電時には故障による影響はなく、電圧検出値Ｖ２は総電圧計測値Ｅ２と等しくなる。
【００３９】
このように、判定部４１による短絡故障検出は、電池電圧計測部１０により計測された単電池電圧の実測値を足し合わせて得られる組電池２０＿１の総電圧計測値Ｅ１および組電池２０＿２の総電圧計測値Ｅ２と、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフによりキャパシタＣ１に保持された組電池２０＿１および２０＿２の電圧の検出値である電圧検出値Ｖ１およびＶ２とを比較することにより行われる。これにより、故障検出装置１００のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の短絡故障検出を確実に行うことができる。
【００４０】
［検出しきい値について］
上述した説明では、短絡故障がないとき、総電圧計測値Ｅ１と電圧検出値Ｖ１が等しく、また総電圧計測値Ｅ２と電圧検出値Ｖ２とが等しくなる場合、すなわち、組電池２０を構成する単電池に電圧のばらつきや時間経過による変動がない場合について説明した。
【００４１】
単電池の電圧のばらつきや時間経過による変動がある場合には、必ずしも総電圧計測値Ｅ１と電圧検出値Ｖ１、および総電圧計測値Ｅ２と電圧検出値Ｖ２がそれぞれ等しくない場合が生じうる。本実施の形態の故障検出装置１００は、このような事態に対応するため、上述した判定部４１の判定において、図３に示した総電圧計測値Ｅ１，Ｅ２を基準としたしきい値を設定し、当該しきい値と電圧検出値Ｖ１，Ｖ２とを比較することで短絡故障判定を行う。以下、当該しきい値の設定方法について説明する。
【００４２】
＜しきい値設定方法１＞
本しきい値設定方法１では、本発明のしきい値の設定方法の１つ目について説明する。本しきい値設定方法１によって設定されるしきい値を第１のしきい値と称する。
【００４３】
図４は、しきい値設定方法１について説明するための図である。図４は、スイッチＳＷ３とＳＷ４のいずれかが短絡故障した場合を想定したときのしきい値の設定方法を説明するための図である。図４に示す直線「ＳＷ４故障時の電圧検出値Ｖ１」、「ＳＷ故障なし時の電圧検出値Ｖ１」、「ＳＷ３故障時の電圧検出値Ｖ１」は、それぞれ図３に示すように「Ｅ１＋０．５×Ｅ２」、「Ｅ１」、「０．５×Ｅ１」の値をとる。図４に示す２本の点線は、故障か正常かの判定を行うためのしきい値である。図４に示す高い方のしきい値（第２のしきい値と称する）は、スイッチ故障なし時に検出されるはずの電圧Ｅ１とスイッチＳＷ４故障時に検出されるはずの電圧Ｅ１＋０．５×Ｅ２との間となるように設定されればよい。また、図４に示す低い方のしきい値（第３のしきい値と称する）は、スイッチ故障なし時に検出されるはずの電圧Ｅ１とスイッチＳＷ３故障時に検出されるはずの電圧０．５×Ｅ１との間となるように設定されればよい。
【００４４】
本発明では、しきい値を、電圧Ｅ１と電圧Ｅ１＋０．５×Ｅ２あるいは０．５×Ｅ１との間のどの値に設定するかについては限定しない。例えば、電圧Ｅ１と電圧Ｅ１＋０．５×Ｅ２との中央値である電圧Ｅ１＋０．２５×Ｅ２や、電圧Ｅ１と電圧０．５×Ｅ１との中央値である電圧０．７５×Ｅ１をしきい値とすればよい。
【００４５】
図４に示すように、判定部４１は、電圧検出値Ｖ１が０Ｖから第３のしきい値までの間の値をとった場合（図４に示す故障判定領域）には、スイッチＳＷ３が短絡故障していると判定する。また、判定部４１は、電圧検出値Ｖ１が第３のしきい値から第２のしきい値までの間の値をとった場合（図４に示す正常判定領域）には、スイッチＳＷ３とＳＷ４のいずれも故障していないと判定する。また、判定部４１は、電圧検出値Ｖ１が第２のしきい値より大きい値をとった場合（図４に示す故障判定領域）には、スイッチＳＷ４が短絡故障していると判定する。
【００４６】
なお、図４ではスイッチＳＷ３とＳＷ４のいずれかが短絡故障した場合を想定したときのしきい値の設定方法を説明したが、スイッチＳＷ１とＳＷ２のいずれかが短絡故障していることを想定したしきい値も、当該方法と同様の方法で決定することができる。すなわち、高い方のしきい値（第４のしきい値と称する）は、スイッチ故障なし時に検出されるはずの電圧Ｅ２とスイッチＳＷ１故障時に検出されるはずの電圧Ｅ２＋０．５×Ｅ１との間となるように設定されればよい。また、低い方のしきい値（第５のしきい値と称する）は、スイッチ故障なし時に検出されるはずの電圧Ｅ２とスイッチＳＷ２故障時に検出されるはずの電圧０．５×Ｅ２との間となるように設定されればよい。
【００４７】
そして、判定部４１は、電圧検出値Ｖ２が０Ｖから第５のしきい値までの間の値をとった場合には、スイッチＳＷ２が短絡故障していると判定する。また、判定部４１は、電圧検出値Ｖ２が第５のしきい値から第４のしきい値までの間の値をとった場合には、スイッチＳＷ１とＳＷ２のいずれも故障していないと判定する。また、判定部４１は、電圧検出値Ｖ２が第４のしきい値より大きい値をとった場合には、スイッチＳＷ１が短絡故障していると判定する。
【００４８】
＜しきい値設定方法２＞
上述したしきい値設定方法１では、電池電圧計測部１０により計測した単電池の電圧の合計値である総電圧計測値Ｅ１およびＥ２に基づいて、しきい値を決定していた。以下では、計測値である総電圧計測値Ｅ１およびＥ２ではなく、所定の固定値に基づいて、より単電池の電圧のばらつきや時間による変動の影響を受けにくいしきい値を設定する方法について説明する。
【００４９】
本しきい値設定方法２では、本発明の第６および第７のしきい値の設定方法について説明する。本しきい値設定方法２では、所定の固定値として組電池２０＿１および２０＿２が取り得る電圧値の最大値および最小値を使用する。具体的には、しきい値として、例えば電気自動車あるいは燃料電池車に搭載された組電池２０＿１および２０＿２が電気自動車あるいは燃料電池車を動作させることができるだけの最小電圧値あるいは最大電圧値を使用する。以下、組電池２０＿１の最小電圧値を最小動作電圧値Ｅｍｉｎ１、最大電圧値を最大動作電圧値Ｅｍａｘ１と称する。
【００５０】
本しきい値設定方法２では、これらの最小動作電圧値Ｅｍｉｎ１および最大動作電圧値Ｅｍａｘ１に基づいてしきい値が設定される。具体的には、例えば高い方のしきい値（第６のしきい値と称する）を０．２５×Ｅｍａｘ１とし、低い方のしきい値（第７のしきい値と称する）を０．２５×Ｅｍｉｎ１とすればよい。そして、判定部４１は、電圧検出値Ｖ１が０Ｖから第７のしきい値までの間の値をとった場合には、スイッチＳＷ３が短絡故障していると判定する。また、判定部４１は、電圧検出値Ｖ１が第７のしきい値から第６のしきい値までの間の値をとった場合には、スイッチＳＷ３とＳＷ４のいずれも故障していないと判定する。また、判定部４１は、電圧検出値Ｖ１が第６のしきい値より大きい値をとった場合には、スイッチＳＷ４が短絡故障していると判定する。電圧検出値Ｖ２のしきい値も同様に組電池２０＿２の最小動作電圧値Ｅｍｉｎ２と最大動作電圧値Ｅｍａｘ２とに基づいて設定すればよい。
【００５１】
このようにしきい値を設定することにより、組電池２０を構成する単電池にばらつきや時間による変動の影響が少なく、確実にスイッチ故障を検出することができる。
【００５２】
なお、判定部４１がスイッチ短絡故障の判定を行う際に、しきい値設定方法１としきい値設定方法２のいずれの方法を使用するかについては、本発明では特に限定しない。例えば電圧のばらつきや時間変動が無視できるほど小さい単電池により構成される組電池２０を使用している場合には、しきい値設定方法１で設定したしきい値のみを判定に使用してもよい。また、電圧のばらつきや時間変動が比較的大きい単電池により構成される組電池２０を使用している場合には、しきい値設定方法２で設定したしきい値のみを判定に使用してもよい。あるいは、しきい値設定方法１で設定したしきい値と、しきい値設定方法２で説明したしきい値との両方を参照し、低い方のしきい値と高い方のしきい値との間隔（正常判定領域）が狭い方のしきい値を使用することで、より正確なスイッチ短絡故障の判定を行うことができるようになる。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態の故障検出装置１００は、所定数直列に接続されて組電池２０を構成する複数の単電池の各々の電圧値を計測する電池電圧計測部１０と、複数の単電池を少なくとも２組（組電池２０＿１、２０＿２）に分け、それぞれの組の両端に位置する単電池の端子に接続され、それぞれの組を構成する単電池の総電圧を保持可能なキャパシタＣ１とを含む。さらに、単電池のそれぞれの組の両端に位置する単電池の各端子（組電池２０＿１，２０＿２の各端子）とキャパシタＣ１との間に配設された少なくとも４個の第１組のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４と、キャパシタＣ１に保持された電圧を検出する電圧検出部３０とを含む。さらに、キャパシタＣ１の両端子と電圧検出部３０との間に配設された第２組のスイッチＳＷ５，ＳＷ６と、第１組のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４および第２組のスイッチＳＷ５，ＳＷ６のオンまたはオフによりキャパシタＣ１に保持された、それぞれの組を構成する単電池の総電圧値（少なくとも２組の組電池２０＿１，２０＿２の電圧値）を電圧検出部３０から取得し、当該電圧値と、所定のしきい値と、に基づいて第１組のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のいずれかが故障しているか否かを判定する故障判定部４０と、を有する。そして、所定のしきい値は、電池電圧計測部１０が計測した単電池の各々の電圧値を合計して算出した、それぞれの組を構成する単電池の総電圧値（少なくとも２組の組電池２０＿１，２０＿２の総電圧値）と、第１組のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうちのいずれかのスイッチが故障している場合の電圧検出部３０による電圧検出値と、に基づいて決定されたしきい値を含む。
【００５４】
すなわち、本実施の形態の故障検出装置１００によれば、組電池２０を構成する複数の単電池の電圧値の合計値に基づいたしきい値を使用してスイッチ短絡故障の判定を行う。このため、単電池の電圧のばらつきに影響されず、スイッチ短絡故障の判定を行うことができる。
【００５５】
また、本実施の形態の故障検出装置１００によれば、一方の組（組電池２０＿１）の取り得る最大の電圧値（最大動作電圧値）と最小の電圧値（最小動作電圧値）に基づいて予め算出された第６のしきい値と、他方の組（組電池２０＿２）の取り得る最大の電圧値と最小の電圧値に基づいて予め算出された第７のしきい値を使用してスイッチ短絡故障の判定を行う。
【００５６】
すなわち、本実施の形態の故障検出装置１００によれば、固定値に基づいてしきい値を設定しているため、単電池の電圧値の時間による変動に影響されず、スイッチ短絡故障の判定を行うことができる。
【００５７】
なお、上述した本発明の実施の形態の故障検出装置１００は、本発明の一例に過ぎず、本発明は他の形態をとることも可能である。例えば、上述した実施の形態の故障検出装置１００では、複数の単電池を２つの組電池２０＿１および２０＿２に分け、それぞれの組電池の両端子にスイッチＳＷ１〜４を介してキャパシタＣ１を接続していた。しかし、本発明はこれには限定されない。例えば複数の単電池を直列に接続して構成された１つの組電池において、複数の単電池を少なくとも２つの組に分け、それぞれの組の両端に位置する単電池の端子に少なくとも４個のスイッチを介してキャパシタと接続するようにしてもよい。あるいは、本発明の故障検出装置は３組以上の組電池を有し、それぞれの組電池の両端子に６個以上のスイッチを介してキャパシタＣ１と接続するようにしてもよい。すなわち、本発明は、複数の組電池を有し、組電池の両端子に複数のスイッチを介してキャパシタを接続してもよいし、１つの組電池のみを有し、当該組電池を構成する複数の単電池を少なくとも２組に分け、それぞれの組の両端に位置する単電池の端子に複数のスイッチを介してキャパシタを接続するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、電気自動車あるいは燃料電池車に搭載された、単電池を直列に接続した組電池の電圧を監視する回路の故障検出装置に好適である。
【符号の説明】
【００５９】
１００  故障検出装置
１０  電池電圧計測部
２０  組電池
２０＿１  組電池
２０＿２  組電池
３０  電圧検出部
４０  故障判定部
４１  判定部
４２  報知部
５０  スイッチ制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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