(57)【要約】【課題】電池セルの出力電圧をＣＲフィルタを介して取得する電圧検出装置において、ＣＲフィルタの異常判定をより正確に行う。【解決手段】複数の電池セルｂ１〜ｂｎごとに設けられると共にＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎを介して電池セルｂ１〜ｂｎの端子電圧を出力する第１電圧出力回路と、ＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎよりも電池セルｂ１〜ｂｎ側にて第１電圧出力回路同士を接続する放電回路Ｄ１〜Ｄｎと、放電回路Ｄ１〜Ｄｎを経由してＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎを介さない電池セルｂ１〜ｂｎの端子電圧を出力する第２電圧出力回路と、第１電圧出力回路から出力された第１信号と、第２電圧出力回路から出力された第２信号とに基づいて、ＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎの異常判定を行うマイコンＭとを備えた電圧検出装置Ａであって、マイコンＭは、電池セルｂ１〜ｂｎからの出力電圧が安定状態である場合に、第２信号を取得してＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎの異常判定を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルごとに設けられると共にＣＲフィルタを介して前記電池セルの端子電圧を出力する第１電圧出力回路と、
前記ＣＲフィルタよりも前記電池セル側にて前記第１電圧出力回路同士を接続するスイッチ回路と、
前記スイッチ回路を経由して前記ＣＲフィルタを介さない前記電池セルの端子電圧を出力する第２電圧出力回路と、
前記第１電圧出力回路から出力された第１信号と、前記第２電圧出力回路から出力された第２信号とに基づいて、前記ＣＲフィルタの異常判定を行う異常判定部と
を備えた電圧検出装置であって、
前記異常判定部は、前記電池セルからの出力電圧が安定状態である場合に、前記第２信号を取得して前記ＣＲフィルタの異常判定を行う
ことを特徴とする電圧検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、ローパスフィルタのコンデンサのリーク故障が検出可能な電圧検出装置が開示されている。この電圧検出装置は、組電池を構成する各電池セルの電圧（セル電圧）を検出する装置であり、セル電圧の入力経路に各々設けられるＣＲフィルタ（ローパスフィルタ）におけるコンデンサのリーク故障を、ＣＲフィルタを介して検出されるセル電圧とＣＲフィルタを迂回して検出されるセル電圧とを比較することにより検出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−６４４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のような電圧検出装置では、通常の電池セルの電圧を検出する場合の電圧値のサンプリング間隔に対して、ＣＲフィルタの異常判定を行う場合の電圧値のサンプリング間隔が長く設定されている。ところが、組電池の出力電圧が不安定な場合には、組電池の出力電圧にリプルノイズが乗る。このような状態で、ＣＲフィルタの異常判定を行うと、電圧値のサンプリング間隔が長いことからリプルノイズの影響が大きくなり、電池セルの電圧値を正しく検出することができない場合があり、ＣＲフィルタの故障を確実に検出することが困難となる。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、電池セルの出力電圧をＣＲフィルタを介して取得する電圧検出装置において、ＣＲフィルタの異常判定をより正確に行うことを可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、複数の電池セルごとに設けられると共にＣＲフィルタを介して上記電池セルの出力電圧を出力する第１電圧出力回路と、上記ＣＲフィルタよりも上記電池セル側にて上記第１電圧出力回路同士を接続するスイッチ回路と、上記スイッチ回路を経由して上記ＣＲフィルタを介さない上記電池セルの出力電圧を出力する第２電圧出力回路と、上記第１電圧出力回路から出力された第１信号と、上記第２電圧出力回路から出力された第２信号とに基づいて、上記ＣＲフィルタの異常判定を行う異常判定部とを備えた電圧検出装置であって、上記異常判定部が、上記電池セルからの出力電圧が安定状態である場合に、上記第２信号を取得して上記ＣＲフィルタの異常判定を行うという構成を採用する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電池セルからの出力電圧が安定状態である場合に、ＣＲフィルタの異常判定を行う。このため、電池セルの出力電圧をＣＲフィルタを介して取得する電圧検出装置において、ＣＲフィルタの異常判定をより正確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態における電圧検出装置を含む機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明に係る電圧検出装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１０】
図１は、本実施形態の電圧検出装置Ａを含む機能ブロック図である。この図に示すように、本実施形態に係る電圧検出装置Ａは、組電池Ｂを構成するｎ個の電池セルｂ１〜ｂｎの電圧（セル電圧）を被検出電圧として検出する装置であり、所定サイズのプリント基板上に実装されたｎ個の放電回路Ｄ１〜Ｄｎ（スイッチ回路）、ｎ本の伝送線路Ｓ１〜Ｓｎ、ｎ個のＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎ、ｎ本の異常判定線路Ｓａ１〜Ｓａｎ、セル電圧検出部Ｋ及びマイコンＭを備えている。
【００１１】
組電池Ｂは、複数（ｎ個）の電池セルｂ１〜ｂｎを備えるものである。合計ｎ個の電池セルｂ１〜ｂｎは、一列に直列接続されており、電池セルｂ１のプラス端子は組電池Ｂのプラス端子であり、また電池セルｂｎのマイナス端子は組電池Ｂのマイナス端子である。
すなわち、電池セルｂ１〜ｂｎは、順に直列接続されており、各電池セルｂ１〜ｂｎのセル電圧の合計値が組電池Ｂの出力電圧となる。
【００１２】
放電回路Ｄ１〜Ｄｎは、上記ｎ個の電池セルｂ１〜ｂｎに各々並列接続されており、各々にバイパス抵抗とスイッチング素子との直列回路である。これら放電回路Ｄ１〜Ｄｎは、スイッチング素子がオン状態になることによりバイパス抵抗を電池セルｂ１〜ｂｎに並列接続させるスイッチ回路である。これらの放電回路Ｄ１〜Ｄｎは、ＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎよりも電池セルｂ１〜ｂｎ側にて伝送線路Ｓ１〜Ｓｎ同士を接続している。
【００１３】
すなわち、これら放電回路Ｄ１〜Ｄｎは、バイパス抵抗を電池セルｂ１〜ｂｎに並列接続させることにより電池セルｂ１〜ｂｎを放電状態とする一方、スイッチング素子がオフ状態になってバイパス抵抗の電池セルｂ１〜ｂｎへの並列接続を解除することにより電池セルｂ１〜ｂｎを非放電状態とする。このようなｎ個の放電回路Ｄ１〜Ｄｎのうち、放電回路Ｄ１は電池セルｂ１に並列接続され、放電回路Ｄ２は電池セルｂ２に並列接続され、放電回路Ｄｎは電池セルｂｎに並列接続されている。
【００１４】
伝送線路Ｓ１〜Ｓｎは、上記組電池Ｂとセル電圧検出部Ｋとを接続する配線である。これらの伝送線路Ｓ１〜Ｓｎは、途中部位にＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎが設けられており、電池セルｂ１〜ｂｎの各端子の端子電圧をＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎの各入力端に伝送する。伝送線路Ｓ１は電池セルｂ１のプラス端子とセル電圧検出部Ｋとを接続し、伝送線路Ｓ２は電池セルｂ１のマイナス端子と電池セルｂ２のプラス端子との接続点とセル電圧検出部Ｋとを接続する。伝送線路Ｓ３は、電池セルｂ２のマイナス端子と電池セルｂ３のプラス端子との接続点とセル電圧検出部Ｋとを接続する。また、伝送線路Ｓｎは、電池セルｂｎ−１（図示略）のマイナス端子と電池セルｂｎのプラス端子との接続点とセル電圧検出部Ｋとを接続する。なお、電池セルｂｎのマイナス端子は、セル電圧検出部Ｋに接続されておらず、放電回路Ｄｎのみに接続されている。
【００１５】
ＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎは、伝送線路Ｓ１〜Ｓｎに各々設けられたノイズ除去用のローパスフィルタであり、フィルタ抵抗Ｒ１〜Ｒｎ及びフィルタコンデンサＣ１〜Ｃｎから構成されている。ＣＲフィルタＦ１は伝送線路Ｓ１に設けられており、ＣＲフィルタＦ２は伝送線路Ｓ２に設けられており、ＣＲフィルタＦ３は伝送線路Ｓ３に設けられており、ＣＲフィルタＦｎは伝送線路Ｓｎに設けられている。
【００１６】
上記フィルタ抵抗Ｒ１〜Ｒｎは、伝送線路Ｓ１〜Ｓｎの各々に直列に接続されており、また上記フィルタコンデンサＣ１〜Ｃｎは、一端がｎ本の伝送線路Ｓ１〜Ｓｎの各々に、また他端がＧＮＤ（接地電位）に接続されている。フィルタ抵抗Ｒ１〜Ｒｎは同一の抵抗値Ｒを有し、またフィルタコンデンサＣ１〜Ｃｎは同一の静電容量Ｃを有している。このような抵抗値Ｒ及び静電容量Ｃは、ＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎの時定数τ、つまりＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎのフィルタ特性を規定する量である。
【００１７】
このような伝送線路Ｓ１〜Ｓｎ及びＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎは、複数の電池セルｂ１〜ｂｎごとに設けられると共にＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎを介して電池セルｂ１〜ｂｎの端子電圧を出力する。つまり、本実施形態においては、伝送線路Ｓ１〜Ｓｎ及びＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎが本発明の第１電圧出力回路に相当する。
【００１８】
異常判定線路Ｓａ１〜Ｓａｎは、放電回路Ｄ１〜Ｄｎとセル電圧検出部Ｋとを接続する配線であり、抵抗器Ｒａ１〜Ｒａｎを有している。これらの異常判定線路Ｓａ１〜Ｓａｎは、電池セルｂ１〜ｂｎの各端子の端子電圧を、放電回路Ｄ１〜Ｄｎを経由してＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎを介することなくセル電圧検出部Ｋに向けて出力する。なお、これらの異常判定線路Ｓａ１〜Ｓａｎの入力端は、放電回路Ｄ１〜Ｄｎのバイパス抵抗とスイッチング素子と間に接続されている。これらの異常判定線路Ｓａ１〜Ｓａｎは、本発明の第２電圧出力回路に相当する。
【００１９】
セル電圧検出部Ｋは、電池セルｂ１〜ｂｎに伝送線路Ｓ１〜Ｓｎを介して接続されており、ＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎを介して伝送線路Ｓ１〜Ｓｎから入力された電池セルｂ１〜ｂｎの各端子電圧を所定周期でサンプリングすることにより各電池セルｂ１〜ｂｎの端子間電圧（セル電圧）を検出する。また、このセル電圧検出部Ｋは、自らが検出したセル電圧をマイコンＭに向けて出力する。
【００２０】
すなわち、セル電圧検出部Ｋは、伝送線路Ｓ１と伝送線路Ｓ２とを介して入力される一対の端子電圧に基づいて電池セルｂ１のセル電圧を検出し、伝送線路Ｓ２と伝送線路Ｓ３とを介して入力される一対の端子電圧に基づいて電池セルｂ２のセル電圧を検出する。セル電圧検出部Ｋは、他の電池セルｂ３〜ｂｎ−１についても同様にセル電圧を検出する。なお、セル電圧検出部Ｋは、電池セルｂｎについては、伝送線路Ｓｎを介して入力される端子電圧とグランド電位とを比較することによってセル電圧を検出する。
【００２１】
また、セル電圧検出部Ｋは、放電回路Ｄ１〜Ｄｎに異常判定線路Ｓａ１〜Ｓａｎを介して接続されている。つまり、セル電圧検出部Ｋは、各々の電池セルｂ１〜ｂｎの端子に、伝送線路Ｓ１〜Ｓｎ、放電回路Ｄ１〜Ｄｎ及び異常判定線路Ｓａ１〜Ｓａｎを介して接続されている。このセル電圧検出部Ｋは、伝送線路Ｓ１〜Ｓｎを介して入力される電池セルｂ１〜ｂｎの端子電圧と異常判定線路Ｓａ１〜Ｓａｎを介して入力される電池セルｂ１〜ｂｎの端子電圧とを所定周期でサンプリングすることにより、伝送線路Ｓ１〜Ｓｎを介して入力される電池セルｂ１〜ｂｎの端子電圧と異常判定線路Ｓａ１〜Ｓａｎを介して入力される電池セルｂ１〜ｂｎの端子電圧との差分である差分電圧を検出する。
【００２２】
すなわち、セル電圧検出部Ｋは、伝送線路Ｓ１を介して入力される端子電圧と異常判定線路Ｓａ１を介して入力される端子電圧との差分電圧を検出し、伝送線路Ｓ２を介して入力される端子電圧と異常判定線路Ｓａ２を介して入力される端子電圧との差分電圧を検出し、伝送線路Ｓｎを介して入力される端子電圧と異常判定線路Ｓａｎを介して入力される端子電圧との差分電圧を検出する。
【００２３】
さらに、セル電圧検出部Ｋは、異常判定線路Ｓａ１〜Ｓａｎから入力される電池セルｂ１〜ｂｎの端子電圧（すなわち放電回路Ｄ１〜Ｄｎのスイッチン素子の端子電圧）を、そのままマイコンＭに向けて出力する。
【００２４】
マイコンＭは、ＣＰＵ(Central Processing Unit)やメモリ、入出力インターフェイス等が一体的に組み込まれた所謂ワンチップマイコンであり、内部メモリに記憶された電圧検知プログラム、出力電圧安定検知プログラムあるいは故障検知プログラム等を実行することにより所定の機能を発揮する。
【００２５】
このようなマイコンＭは、Ａ／Ｄ変換器を備えており、セル電圧検出部Ｋから入力されるｎ個のセル電圧を所定のサンプリング周期でサンプリングしてｎ個の電圧検出データに変換する。また、このマイコンＭは、上記電圧検出データを内部メモリに記憶すると共に上記電圧検知プログラムに従った所定の演算処理を施すことにより、各電池セルｂ１〜ｂｎの充電状態のバランス制御処理を行う。このようなマイコンＭは、電圧検出データに基づいて各放電回路Ｄ１〜Ｄｎを制御することにより、電池セルｂ１〜ｂｎのセル電圧を均等化する。
【００２６】
また、マイコンＭは、出力電圧安定検知プログラムに従った所定の演算処理を施すことにより、電池セルｂ１〜ｂｎの出力電圧が安定しているか否かを判断する出力安定診断処理を行う。ここでマイコンＭは、異常判定線路Ｓａ１〜Ｓａｎから入力される電池セルｂ１〜ｂｎの端子電圧（すなわち放電回路Ｄ１〜Ｄｎのスイッチン素子の端子電圧）の予め定められた所定期間における変化量に基づいて電池セルｂ１〜ｂｎの出力電圧が安定しているか否かを判断する。例えばマイコンＭは、上記所定期間における電池セルｂ１〜ｂｎの端子電圧（すなわち放電回路Ｄ１〜Ｄｎのスイッチン素子の端子電圧）の最大値と最小値との差分が、所定の閾値を超えた場合に出力電圧が不安定であると判定し、所定の閾値を超えない場合に出力電圧が安定であると判定する。
【００２７】
また、マイコンＭは、電池セルｂ１〜ｂｎの出力電圧が安定している場合において、セル電圧検出部Ｋから入力される差分電圧を、上記セル電圧のサンプリング周囲よりも間隔が長いサンプリング周期でサンプリングして差圧データに変換する。また、マイコンＭは、上記差圧データを内部メモリに記憶すると共に上記故障検知プログラムに従った所定の演算処理を施すことにより、ＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎの異常判定処理を行う。つまり、マイコンＭは、伝送線路Ｓ１〜Ｓｎを介して入力される電池セルｂ１〜ｂｎの端子電圧（第１信号）と異常判定線路Ｓａ１〜Ｓａｎを介して入力される電池セルｂ１〜ｂｎの端子電圧（第２信号）とを取得してこれらに基づいて、ＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎの異常判定を行う。このようなマイコンＭは、本発明における異常判定部に相当する。
【００２８】
またこのようなマイコンＭは、所定の絶縁素子を介して外部のバッテリＥＣＵと通信可能に接続されており、上記各診断結果を外部のバッテリＥＣＵに通知する。上記絶縁素子は、マイコンＭとバッテリＥＣＵとのアイソレーションをとるための素子であり、例えばフォトカプラである。
【００２９】
このような構成の本実施形態の電圧検出装置Ａにおいて、ＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎの異常判定を行う場合には、まず電池セルｂ１〜ｂｎの出力電圧が安定しているか否かを判断する。ここでは、マイコンＭは、上述のように異常判定線路Ｓａ１〜Ｓａｎから入力される電池セルｂ１〜ｂｎの端子電圧（すなわち放電回路Ｄ１〜Ｄｎのスイッチン素子の端子電圧）の予め定められた所定期間における変化量に基づいて電池セルｂ１〜ｂｎの出力電圧が安定しているか否かを判断する。
【００３０】
マイコンＭは、電池セルｂ１〜ｂｎの出力電圧が安定している場合には、ＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎに異常が発生しているか否かを判定する。一方、電池セルｂ１〜ｂｎの出力電圧が安定していない場合には、ＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎに異常が発生しているか否かの判定処理は行わない。ＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎに異常が発生しているか否かを判定する場合には、マイコンＭは、上述のようにセル電圧検出部Ｋから入力される差分電圧を、上記セル電圧のサンプリング周囲よりも間隔が長いサンプリング周期でサンプリングして差圧データとし、差圧データに基づいてＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎに異常が発生しているか否かを判定する。
【００３１】
以上のような本実施形態の電圧検出装置Ａによれば、電池セルｂ１〜ｂｎからの出力電圧が安定状態である場合に、ＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎの異常判定を行う。このため、本実施形態の電圧検出装置Ａによれば、ＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎの異常判定をより正確に行うことが可能となる。
【００３２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００３３】
Ａ……電圧検出装置、Ｂ……組電池、ｂ１〜ｂｎ……電池セル、Ｓ１〜Ｓｎ……伝送経路、Ｄ１〜Ｄｎ……放電回路（スイッチ回路）、Ｆ１〜Ｆｎ……ＣＲフィルタ、Ｋ……セル電圧検出部、Ｍ……マイコン（異常判定部）
【図１】
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