(57)【要約】【課題】フライングキャパシタ方式による電圧測定をする構成において、電源装置の異常を診断することができる異常診断装置を提供する。【解決手段】少なくとも１つの電池セル２Ｄに接続されたフライングキャパシタ回路３と、フライングキャパシタ回路３に接続された電圧計測部４と、フライングキャパシタ回路３をバイパスして電池セル２Ｄと電圧計測部４とを直接接続するバイパス回路５と、キャパシタ電圧と、直接取得電圧とが略同一である場合、電源が正常であると判定し、キャパシタ電圧と直接取得電圧とが略同一でない場合、電源に異常が生じていると判定する制御部６と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの電池セルに接続されたフライングキャパシタ回路と、
前記フライングキャパシタ回路に接続された電圧計測部と、
前記フライングキャパシタ回路をバイパスして前記少なくとも１つの電池セルと前記電圧計測部とを直接接続するバイパス回路と、
前記フライングキャパシタ回路により前記電圧計測部が計測したキャパシタ電圧と、前記バイパス回路により前記電圧計測部が計測した直接取得電圧とが略同一である場合、電源が正常であると判定し、前記キャパシタ電圧と前記直接取得電圧とが略同一でない場合、前記電源に異常が生じていると判定する制御部と、
を備える異常診断装置。
【請求項２】
前記直接取得電圧がゼロである場合、前記制御部は前記電源のグランド線が断線していると判定する、請求項１に記載の異常診断装置。
【請求項３】
前記キャパシタ電圧がゼロである場合、前記制御部は前記フライングキャパシタ回路に異常が生じていると判定する、請求項１に記載の異常診断装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの電池セルは、最下電位の１つの電池セルである、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の異常診断装置。
【請求項５】
前記制御部は、イグニッションオン時に前記キャパシタ電圧と前記直接取得電圧とを比較して前記電源の異常を判定する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の異常診断装置。
【請求項６】
前記電源に異常が生じていると判定した場合に警報を通知する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置の異常を診断する異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用のバッテリ等の電源装置のセル電圧を、フライングキャパシタ方式により計測する技術が提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２４８７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フライングキャパシタ方式の回路構成を採用する場合、フライングキャパシタの蓄電電圧を測定する電圧測定回路の消費電力が小さいため、電源装置の接地と電圧測定回路の接地とは別系統で行なう。この構成において電源装置のグランド線が断線した場合、電源装置から電力の供給を受ける機器が正常に動作しなくなる恐れがある。そのため電源装置のグランド線の異常を診断できることが望ましい。またフライングキャパシタによる電圧測定を精度良くに行なうために、フライングキャパシタの異常を診断できることが望ましい。
【０００５】
上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、フライングキャパシタ方式による電圧測定をする構成において、電源装置の異常を診断することができる異常診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明の第１の観点に係る異常診断装置は、
少なくとも１つの電池セルに接続されたフライングキャパシタ回路と、
前記フライングキャパシタ回路に接続された電圧計測部と、
前記フライングキャパシタ回路をバイパスして前記少なくとも１つの電池セルと前記電圧計測部とを直接接続するバイパス回路と、
前記フライングキャパシタ回路により前記電圧計測部が計測したキャパシタ電圧と、前記バイパス回路により前記電圧計測部が計測した直接取得電圧とが略同一である場合、電源が正常であると判定し、前記キャパシタ電圧と前記直接取得電圧とが略同一でない場合、前記電源に異常が生じていると判定する制御部と、
を備える。
【０００７】
また本発明の第２の観点に係る異常診断装置は、
前記直接取得電圧がゼロである場合、前記制御部は前記電源のグランド線が断線していると判定する。
【０００８】
また本発明の第３の観点に係る異常診断装置は、
前記キャパシタ電圧がゼロである場合、前記制御部は前記フライングキャパシタ回路に異常が生じていると判定する。
【０００９】
また本発明の第４の観点に係る異常診断装置は、
前記少なくとも１つの電池セルは、最下電位の１つの電池セルである。
【００１０】
また本発明の第５の観点に係る異常診断装置は、
前記制御部は、イグニッションオン時に前記キャパシタ電圧と前記直接取得電圧とを比較して前記電源の異常を判定する。
【００１１】
また本発明の第６の観点に係る異常診断装置は、
前記電源に異常が生じていると判定した場合に、警報を通知する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の観点に係る異常診断装置によれば、フライングキャパシタ方式を採用する電源装置において電源装置の異常を診断することができる。
【００１３】
また本発明の第２の観点に係る異常診断装置によれば、フライングキャパシタ方式を採用する電源装置において電源のグランド線が断線しているか否かを診断することができる。
【００１４】
また本発明の第３の観点に係る異常診断装置によれば、フライングキャパシタ方式を採用する電源装置においてフライングキャパシタ回路の異常が生じているか否かを診断することができる。
【００１５】
また本発明の第４の観点に係る異常診断装置によれば、分圧抵抗を用いる必要なく、フライングキャパシタ方式を採用する電源装置において電源装置の異常を診断することができる。
【００１６】
また本発明の第５の観点に係る異常診断装置によれば、イグニッションオン時において、電源装置の異常を診断することができる。
【００１７】
また本発明の第６の観点に係る異常診断装置によれば、電源装置の異常が生じていることを乗員が容易に認知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る異常診断装置のブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る異常診断装置の動作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】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
（実施の形態）
図１は本発明の一実施形態に係る異常診断装置１の概略を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る異常診断装置１は、フライングキャパシタ回路３と、フライングキャパシタ回路３に接続された電圧計測部４と、バイパス回路５とを備える。図１に示すように、測定対象の電源装置は複数の電池セル２Ａ〜２Ｄを含む。電源装置の最下電位である電池セル２Ｄの負極側は、グランド線８１により接地されている。電池セル２Ａ〜２Ｄは、例えばリチウムイオン電池等の二次電池である。図１において電池セルは一例として４つ示しているがこれに限られず、電池セルの数は３以下でも５以上であってもよい。
【００２１】
フライングキャパシタ回路３は、測定対象の電源のうち、少なくとも１つの電池セルに接続される。図１に示すブロック図では、フライングキャパシタ回路３は電池セル２Ｄに接続されており、より具体的には、電池セル２Ｄの両端の接続点７１、７２にフライングキャパシタ回路３の入力側ラインが接続されている。
【００２２】
フライングキャパシタ回路３は、入力側サンプリングスイッチ３１及び３２と、フライングキャパシタ３３と、出力側サンプリングスイッチ３４及び３５とを含む。入力側サンプリングスイッチ３１及び３２は、入力側ラインを介して電池セル２Ｄに接続される。出力側サンプリングスイッチ３４及び３５は、出力側ラインを介して電圧計測部４に接続される。フライングキャパシタ回路３による電圧測定は以下の通りである。まず入力側サンプリングスイッチ３１及び３２をオンした状態を所定時間維持し、電池セル２Ｄによりフライングキャパシタ３３を充電する。フライングキャパシタ３３が所定時間充電された後、入力側サンプリングスイッチ３１及び３２をオフし、出力側サンプリングスイッチ３４及び３５をオンする。そして電圧計測部４が、フライングキャパシタ３３の蓄電電圧（以下、キャパシタ電圧という。）を測定する。
【００２３】
電圧計測部４は、オペアンプ４１とＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｕｎｉｔ）４２とを含み、オペアンプ４１により入力電圧を増幅し、増幅された電圧をＭＣＵ４２により読み取る。電圧計測部４は、グランド線８２により接地されている。
【００２４】
バイパス回路５は、フライングキャパシタ回路３をバイパスして電池セル２Ｄと電圧計測部４とを直接接続する。具体的にはバイパス回路５の両端は、入力側ライン上の接続点７３と出力側ライン上の接続点７４とにそれぞれ接続され、フライングキャパシタ回路３をバイパスする。接続点７３は、フライングキャパシタ回路３の入力側サンプリングスイッチ３１と接続点７１との間に設けられる。接続点７４は、出力側サンプリングスイッチ３４と、電圧計測部４との間に設けられる。
【００２５】
バイパス回路５により電圧を測定する場合、バイパス回路５のスイッチ５１をオンする。また、入力側サンプリングスイッチ３１及び出力側サンプリングスイッチ３４をオフする。さらに入力側サンプリングスイッチ３２及び出力側サンプリングスイッチ３５をオンする。この状態において、電圧計測部４が、電池セル２Ｄの電圧（以下、直接取得電圧という。）を測定する。
【００２６】
制御部６は、異常診断装置１に係る各種制御を行なう。例えば制御部６は、フライングキャパシタ回路３の制御を行なう。具体的には制御部６は、入力側サンプリングスイッチ３１及び３２及び出力側サンプリングスイッチ３４及び３５のオン及びオフを切り換え、キャパシタ電圧を電圧計測部４に計測させる。また制御部６は、バイパス回路５により直接取得電圧を電圧計測部４に計測させる。この場合も入力側サンプリングスイッチ３１及び３２及び出力側サンプリングスイッチ３４及び３５のオン及びオフを切り換える。
【００２７】
また制御部６は、フライングキャパシタ回路３により電圧計測部４が計測したキャパシタ電圧と、バイパス回路５により電圧計測部４が計測した直接取得電圧とが略同一である場合、電源が正常であると判定する。一方、制御部６は、キャパシタ電圧と直接取得電圧とが略同一でない場合、電源に異常が生じていると判定する。より具体的には、制御部６は、電源のグランド線８１の断線又はフライングキャパシタ回路３に異常が生じていると判定する。なお、キャパシタ電圧と直接取得電圧とが略同一とは、誤差所定値以内である場合を含む。すなわち、キャパシタ電圧と直接取得電圧との差が所定値以内である場合は、電源が正常であると判定する。一方でキャパシタ電圧と直接取得電圧との差が所定値を超える場合は、電源に異常が生じていると判定する。
【００２８】
また制御部６は、直接取得電圧がゼロであるか否かを判定し、直接取得電圧がゼロである場合、電源のグランド線８１が断線していると判定する。
【００２９】
また制御部６は、キャパシタ電圧がゼロであるか否かを判定し、キャパシタ電圧がゼロである場合、フライングキャパシタ回路３に異常が生じていると判定する。フライングキャパシタ回路３の異常とは、例えばフライングキャパシタ回路３における閉固着（ショート）である。
【００３０】
次に、本発明の一実施形態に係る異常診断装置１について、図２に示すフローチャートによりその動作を説明する。
【００３１】
はじめに制御部６は、電圧計測部４によりキャパシタ電圧を測定する（ステップＳ１０）。具体的には制御部６は、入力側サンプリングスイッチ３１及び３２及び出力側サンプリングスイッチ３４及び３５のオン及びオフを切り換え、キャパシタ電圧を電圧計測部４に計測させる。
【００３２】
次に制御部６は、電圧計測部４により直接取得電圧を測定する（ステップＳ２０）。具体的には制御部６は、入力側サンプリングスイッチ３１及び出力側サンプリングスイッチ３４をオフする。さらにバイパス回路５のスイッチ５１をオンし、入力側サンプリングスイッチ３２及び出力側サンプリングスイッチ３５をオンする。この状態において電圧計測部４により直接取得電圧を計測する。
【００３３】
続いて制御部６は、キャパシタ電圧と直接取得電圧とが略同一であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。略同一である場合、制御部６は、電源が正常であると判定する（ステップＳ４０）。
【００３４】
一方、ステップＳ３０においてキャパシタ電圧と直接取得電圧とが略同一でないと判定した場合、制御部６は、直接取得電圧がゼロであるか否かを判定する（ステップＳ５０）。直接取得電圧がゼロである場合、制御部６はグランド線８１が断線していると判定する（ステップＳ６０）。この場合、制御部６は警報信号を出力し、車両等の乗員に警報を通知するようにしてもよい。このようにすることで電源装置の異常が生じていることを乗員が容易に認知することができる。
【００３５】
ステップＳ５０において直接取得電圧がゼロでない場合、キャパシタ電圧がゼロとなっている。この場合、制御部６は、フライングキャパシタ回路３の異常が生じていると判定する。なおステップＳ７０において、制御部６は、キャパシタ電圧がゼロであることを確認した上で、フライングキャパシタ回路３の異常が生じていると判定してもよい。この場合、制御部は、警報信号を出力し、車両等の乗員に警報を通知するようにしてもよい。このようにすることで電源装置の異常が生じていることを乗員が容易に認知することができる。
【００３６】
このように本発明の一実施形態に係る異常診断装置１によれば、フライングキャパシタ回路３をバイパスして電池セル２Ｄと電圧計測部４とを直接接続するバイパス回路５を設け、フライングキャパシタ回路３を介して計測したキャパシタ電圧と、バイパス回路５を介して計測した直接取得電圧とに基づいて電源のグランド線８１の断線又はフライングキャパシタ回路３の異常が生じていると判定できる。そのため、フライングキャパシタ方式を採用する電源装置において電源装置の異常を診断することができる。
【００３７】
なお本実施の形態では、フライングキャパシタ回路３及びバイパス回路５は最下電位の１つの電池セル（電池セル２Ｄ）に接続され、電池セル２Ｄの電圧を測定している。このように最下電位の１つの電池セルに接続しているため検出する電圧値が小さく、分圧抵抗を用いる必要がない。
【００３８】
なお測定対象は電池セル２Ｄに限られず、例えば電池セル２Ｃと電池セル２Ｄの２つとしてもよい。この場合、分圧抵抗を用いることで異常診断装置１を動作させることができる。
【００３９】
なお異常診断装置１による電源装置の異常診断は、例えばイグニッションオン時に行なう。イグニッションオンの際に電源に異常が生じていることが判明した場合、走行前に適切な対処をとることができる。また、電源を用いる機能（例えばアイドルストップ機能）を停止するなどの制御をしてもよい。
【００４０】
なお、本実施の形態では、異常診断装置１の動作フローとして、ステップＳ３０においてキャパシタ電圧と直接取得電圧とが略同一であると判定した場合に、正常であると判定した。これはキャパシタ電圧と直接取得電圧とがいずれもゼロとなる可能性が極めて低いため、キャパシタ電圧と直接取得電圧とが略同一である場合には正常と判定してよいことに基づく。なおステップＳ３０に続いて、キャパシタ電圧又は直接取得電圧が０でないことを確認した上で、ステップＳ４０に進み、電源が正常であると判定するようにしてもよい。
【００４１】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  異常診断装置
２Ａ〜２Ｄ  電池セル
３  フライングキャパシタ回路
４  電圧計測部
５  バイパス回路
６  制御部
３１、３２  入力側サンプリングスイッチ
３３  フライングキャパシタ
３４、３５  出力側サンプリングスイッチ
４１  オペアンプ
４２  ＭＣＵ
５１  スイッチ
７１〜７４  接続点
８１、８２  グランド線
【図１】
2018040592.tif 000003
【図２】
2018040592.tif 000004