(57)【要約】【課題】閾値の特性ずれの判定精度を向上させることができる電圧監視装置を提供する。【解決手段】電圧監視装置にまったく同じ構成の第１監視回路５０および第２監視回路６０を設け、閾値切替部４１により各監視回路５０、６０に設けられた各切替部５１、６１の閾値を同じ値に切り替える。そして、各比較器５３、６３で基準電圧と閾値とを比較してその比較結果をそれぞれ出力し、各比較器５３、６３の各出力を異常検出部４２により比較することで、各監視回路５０、６０の閾値の特性ずれを検出する。【選択図】図１
2011078165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の電圧と監視閾値とを比較することにより前記電池の電圧の監視を行う一方、前記監視閾値の異常の有無を診断するための第１診断閾値および第２診断閾値を設定すると共にこれらの第１診断閾値および第２診断閾値を用いて前記診断を行う電圧監視装置であって、
前記監視閾値または前記第１診断閾値と前記電池の電圧とを比較し、その比較結果を出力する第１比較手段と、
前記監視閾値または前記第２診断閾値と前記電池の電圧とを比較し、その比較結果を出力する第２比較手段と、
前記監視を行う際には前記第１比較手段で用いられる閾値を前記監視閾値に切り替えると共に前記第２比較手段で用いられる閾値を前記監視閾値に切り替え、前記診断を行う際には前記第１比較手段で用いられる閾値を前記第１診断閾値に切り替えると共に前記第２比較手段で用いられる閾値を前記第１診断閾値と同じ値の前記第２診断閾値に切り替える閾値切替手段と、
前記閾値切替手段により前記第１診断閾値と前記第２診断閾値とが前記同じ値に切り替えられた後に前記第１比較手段から出力された比較結果と前記第２比較手段から出力された比較結果とをそれぞれ入力し、前記第１比較手段の比較結果と前記第２比較手段の比較結果とが異なるとき、前記閾値切替手段により切り替えられる閾値に異常が生じていることを検出する異常検出手段と、を備えていることを特徴とする電圧監視装置。
【請求項２】
前記閾値切替手段は、前記第１診断閾値および前記第２診断閾値を複数段階に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電圧監視装置。
【請求項３】
前記異常検出手段は、前記第１比較手段の比較結果と前記第２比較手段の比較結果とが前記複数段階のうちの２段階以上連続して異なっているとき、前記監視閾値に異常が生じていることを検出することを特徴とする請求項２に記載の電圧監視装置。
【請求項４】
前記第１比較手段は、
前記監視閾値または前記第１診断閾値に相当する電圧を前記電池の電圧の分圧として出力する第１分圧手段と、
第１基準電圧を出力する第１基準電圧源と、
前記第１分圧手段の分圧と前記第１基準電圧源の第１基準電圧とをそれぞれ入力し、前記第１分圧手段の分圧と前記第１基準電圧源の第１基準電圧との比較結果を出力する第１比較器と、を備え、
前記第２比較手段は、
前記監視閾値または前記第２診断閾値に相当する電圧を前記電池の電圧の分圧として出力する第２分圧手段と、
前記第１基準電圧と同じ第２基準電圧を出力する第２基準電圧源と、
前記第２分圧手段の分圧と前記第２基準電圧源の第２基準電圧とをそれぞれ入力し、前記第２分圧手段の分圧と前記第２基準電圧源の第２基準電圧との比較結果を出力する第２比較器と、を備えており、
前記閾値切替手段は、前記第１分圧手段の分圧比および前記第２分圧手段の分圧比をそれぞれ切り替えるようになっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電圧監視装置。
【請求項５】
前記第１診断閾値および前記第２診断閾値は、前記電池で使用される電圧の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電圧監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の電圧監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電池の過充電検出や過放電検出の閾値が自発変化したことを検出する機能を備えた電池制御装置が、例えば特許文献１で提案されている。具体的に、特許文献１では、電池の電圧を検出し、当該電圧と閾値とを比較する構成が提案されている。
【０００３】
この構成では、電池の電圧と閾値とを比較するに際し、閾値を本来の値から一定値だけ強制的にシフトさせる。つまり、閾値を１段階だけ切り替える。そして、電池制御装置は、閾値の強制変更にもかかわらず閾値と電池の電圧との大小関係が逆転しないときには、閾値の自発変化が大きいと判定する。このようにして、閾値の特性ずれを検出できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−９２８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、閾値を１段階切り替えたとき、閾値が自発変化して特性ずれを起こしていたとしても、例えば閾値を切り替える手段に不具合が発生していたときには電池の電圧と閾値との大小関係が逆転してしまう可能性がある。このため、従来では閾値の特性ずれの判定の信頼性が低いという問題があった。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、閾値の特性ずれの判定の信頼性を向上させることができる電圧監視装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、電池の電圧と監視閾値とを比較することにより電池の電圧の監視を行う一方、監視閾値の異常の有無を診断するための第１診断閾値および第２診断閾値を設定すると共にこれらの第１診断閾値および第２診断閾値を用いて診断を行う電圧監視装置であって、
監視閾値または第１診断閾値と電池の電圧とを比較し、その比較結果を出力する第１比較手段と、
監視閾値または第２診断閾値と電池の電圧とを比較し、その比較結果を出力する第２比較手段と、
監視を行う際には第１比較手段で用いられる閾値を監視閾値に切り替えると共に第２比較手段で用いられる閾値を監視閾値に切り替え、診断を行う際には第１比較手段で用いられる閾値を第１診断閾値に切り替えると共に第２比較手段で用いられる閾値を第１診断閾値と同じ値の第２診断閾値に切り替える閾値切替手段と、
閾値切替手段により第１診断閾値と第２診断閾値とが同じ値に切り替えられた後に第１比較手段から出力された比較結果と第２比較手段から出力された比較結果とをそれぞれ入力し、第１比較手段の比較結果と第２比較手段の比較結果とが異なるとき、閾値切替手段により切り替えられる閾値に異常が生じていることを検出する異常検出手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
これによると、診断の際に閾値切替手段により各比較手段で用いられる第１診断閾値および第２診断閾値を同じ値にそれぞれ切り替えたときの各比較手段の各比較結果を相互比較する二重系が構成されているので、各比較手段のいずれかで閾値の特性ずれが起こっていなければ各比較結果は同じであり、特性ずれが起こっていれば各比較結果は異なる。すなわち、各比較結果が異なることを検出することにより、第１比較手段と第２比較手段とのいずれか一方で閾値の特性ずれが生じていることを検出することができる。したがって、閾値の特性ずれの判定の信頼性を向上させることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、閾値切替手段は、第１診断閾値および第２診断閾値を複数段階に切り替えることを特徴とする。
【００１０】
これによると、第１診断閾値および第２診断閾値が複数段階にわたって切り替えられるので、各診断閾値の複数段階それぞれで各診断閾値と電池の電圧との比較を行うことができる。すなわち、閾値の１段階の切り替えでは閾値と電池の電圧との大小関係が反転しないとしても、閾値を複数段階に細かく切り替えることにより、閾値の特性ずれによって各比較手段のうちのいずれか一方では閾値と電池の電圧との大小関係が反転する比較結果が得られ、他方では反転しない比較結果を得ることができる。したがって、閾値の特性ずれの判定精度を向上させることができる。
【００１１】
特に、電池の電圧が変動していないときには、電池の一定の電圧に対して閾値を段階的に変更できるので、閾値と電池の電圧との大小関係を反転させることが可能となる。このように、電池の電圧が変動しない場合においても閾値の特性ずれの判定精度を向上させることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、異常検出手段は、第１比較手段の比較結果と第２比較手段の比較結果とが複数段階のうちの２段階以上連続して異なっているとき、監視閾値に異常が生じていることを検出することを特徴とする。
【００１３】
これによると、各比較結果が連続して異なることを判定して異常を検出しているので、誤判定を防止することができる。したがって、閾値の特性ずれの判定精度を向上させることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、第１比較手段は、監視閾値または第１診断閾値に相当する電圧を電池の電圧の分圧として出力する第１分圧手段と、第１基準電圧を出力する第１基準電圧源と、第１分圧手段の分圧と第１基準電圧源の第１基準電圧とをそれぞれ入力し、第１分圧手段の分圧と第１基準電圧源の第１基準電圧との比較結果を出力する第１比較器と、を備え、
第２比較手段は、監視閾値または第２診断閾値に相当する電圧を電池の電圧の分圧として出力する第２分圧手段と、第１基準電圧と同じ第２基準電圧を出力する第２基準電圧源と、第２分圧手段の分圧と第２基準電圧源の第２基準電圧とをそれぞれ入力し、第２分圧手段の分圧と第２基準電圧源の第２基準電圧との比較結果を出力する第２比較器と、を備えており、
閾値切替手段は、第１分圧手段の分圧比および第２分圧手段の分圧比をそれぞれ切り替えるようになっていることを特徴とする。
【００１５】
このように各比較手段を構成することにより、電池の電圧と閾値とを比較してその比較結果を出力することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、第１診断閾値および第２診断閾値は、電池で使用される電圧の範囲内に設定されていることを特徴とする。
【００１７】
これにより、電池の電圧の最小値から最大値までの全範囲に対して第１診断閾値および第２診断閾値を切り替えなくても良いようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る電圧監視装置を含んだ電圧監視システムの全体構成図である。
【図２】第１切替部および第２切替部の閾値の特性ずれが無いときの第１比較器および第２比較器の入出力のタイミングチャートである。
【図３】第１切替部および第２切替部の閾値の特性ずれがあるときの第１比較器および第２比較器の入出力のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電圧監視装置を含んだ電圧監視システムの全体構成図である。図１に示されるように、電圧監視システムは、電池１０と電圧監視装置２０とを備えて構成されている。
【００２０】
電池１０は、一定の電圧を発生させることができる電圧源である。この電池１０は、例えば、負荷を駆動するための電源や電子機器の電源等に用いられる。電池１０としては、例えば、充電できない一次電池や充電可能な二次電池が採用される。本実施形態では、電池１０としてリチウムイオン二次電池を用いる。
【００２１】
電圧監視装置２０は、二次電池である電池１０の過充電および過放電を検出する過充放電検出機能と、これら過充放電検出の閾値の特性ずれを診断するための自己診断機能と、を有するものである。
【００２２】
過充放電検出機能は、電池１０の電圧と規定値（閾値）とを比較することにより電池１０の電圧の監視を行う機能である。電池１０が二次電池の場合、電圧監視装置２０は電池１０の電圧が過充電を検出する規定値（閾値）と過放電を検出する規定値（閾値）との間にあるかを監視することとなる。
【００２３】
また、自己診断機能は、過充放電を検出するための閾値が何らかの原因（例えば回路の故障等）で変化したことを検出する機能である。すなわち、自己診断機能は、過充放電を検出するための閾値の異常の有無を診断するための診断用の閾値を用いて、過充放電検出機能を実現する各部の異常（故障、外乱等）を検出する機能である。
【００２４】
このような電圧監視装置２０は、監視回路部３０とマイクロコンピュータ４０とを備えている。
【００２５】
監視回路部３０は、第１監視回路５０と第２監視回路６０とを備え、これら第１監視回路５０および第２監視回路６０により二重系の回路が構成されたものである。すなわち、第１監視回路５０および第２監視回路６０は、同じ回路構成になっている。監視回路部３０は、例えばＩＣとして構成される。
【００２６】
第１監視回路５０は、閾値と電池１０の電圧とを比較してその比較結果を出力するものであり、第１切替部５１、第１基準電圧源５２、第１比較器５３を備えている。
【００２７】
第１切替部５１は、電池１０の電圧から閾値に相当する閾値電圧を生成するものである。このため、第１切替部５１は、電池１０の正電圧に電気的に接続された第１配線３１と、電池１０の負電圧に電気的に接続された第２配線３２との間に接続されている。
【００２８】
このような第１切替部５１は、閾値である閾値電圧を生成するべく、複数の抵抗５５と複数のスイッチ５６とを備えて構成されている。複数の抵抗５５は第１配線３１と第２配線３２との間に直列に接続されている。
【００２９】
また、スイッチ５６は、例えば抵抗素子やトランジスタ等により構成されたものである。そして、各スイッチ５６は各抵抗５５の接続点にそれぞれ接続されると共に、各スイッチ５６が並列接続されている。各スイッチ５６が並列接続された接続点は第１比較器５３の非反転入力端子（＋端子）に接続されている。
【００３０】
本実施形態では、１１個の抵抗５５が直列に接続され、１０個のスイッチ５６が各抵抗５５の接続点にそれぞれ接続されている。各抵抗５５のうちもっとも第２配線３２側に位置するスイッチ５６は、過充電検出を行うためのスイッチ５６である。一方、各スイッチ５６のうちもっとも第１配線３１側に位置するスイッチ５６は過放電検出を行うための抵抗である。
【００３１】
そして、各スイッチ５６のうちのいずれか１つがオンされることにより、各抵抗５５によって電池１０の電圧が分圧され、この分圧が閾値電圧として第１比較器５３の非反転入力端子に入力される。したがって、各スイッチ５６のうちもっとも第１配線３１側のスイッチ５６がオンされると、第１配線３１に接続された１つの抵抗５５と第２配線３２に接続された１０個の抵抗５５との分圧が過放電検出閾値つまり閾値電圧として第１比較器５３に入力される。
【００３２】
このように、各スイッチ５６が切り替えられることにより、過充電検出閾値、第１閾値〜第８閾値、過放電検出閾値の各閾値のいずれかに相当する分圧が閾値電圧として第１切替部５１から第１比較器５３に出力される。
【００３３】
これら過充電検出閾値、第１閾値〜第８閾値、過放電検出閾値の各閾値は、電池１０の電圧の範囲内に設定されている。電池１０としてリチウムイオン電池が用いられる場合には、過充電検出閾値は例えば４．２５Ｖであり、過放電検出閾値は例えば１．７５Ｖに設定される。したがって、過充電検出閾値と過放電検出閾値との間の第１閾値〜第８閾値は電池１０の使用範囲に設定され、例えば１．７５Ｖと４．２５Ｖとの間にそれぞれ設定される。
【００３４】
また、第１閾値〜第８閾値の各閾値は、電圧監視装置２０が閾値の特性ずれを検出する自己診断を行うために用いられる。第１閾値〜第８閾値の各閾値は、一定値が段階的に変化するように設定されている。例えば、一定値を０．１Ｖとすると、第１閾値と第２閾値との差が０．１Ｖ、第２閾値と第３閾値との差が０．１Ｖ、となるように各閾値が設定されている。言い換えると、各閾値が一定の値で段階的に変化するように、各抵抗５５の抵抗値が決められている。本実施形態では、自己診断の際に、もっとも大きい第１閾値からもっとも小さい第８閾値まで段階的に切り替えられる。
【００３５】
このように、第１閾値〜第８閾値は、電池１０で使用される電圧の範囲内に設定され、この電圧の範囲内で段階的に切り替えられる。このように各閾値を設定することにより、電池１０の電圧の最小値から最大値までの全範囲に対して診断閾値を段階的に切り替えなくて済む。
【００３６】
第１基準電圧源５２は、一定の第１基準電圧を発生させる電圧源である。この第１基準電圧源５２は、第１比較器５３の反転入力端子（−端子）と第２配線３２との間に接続されている。
【００３７】
第１比較器５３は、第１切替部５１から閾値電圧を入力すると共に第１基準電圧源５２から第１基準電圧を入力し、これらの比較結果を出力端子から第１出力として出力するものである。このような第１比較器５３としてはコンパレータを用いることができる。
【００３８】
上述のように、第１比較器５３の反転入力端子に第１基準電圧が入力され、非反転入力端子に閾値電圧が入力される。したがって、閾値電圧が第１基準電圧よりも大きいときには第１出力はハイレベルの信号となり、閾値電圧が第１基準電圧よりも小さいときには第１出力はローレベルの信号となる。
【００３９】
第２監視回路６０は、第１監視回路５０と共に二重系の回路を構成するものである。第２監視回路６０の回路構成は、第１監視回路５０の回路構成と同じである。すなわち、第２監視回路６０は、閾値と電池１０の電圧とを比較してその比較結果を出力するものであり、第２切替部６１、第２基準電圧源６２、第２比較器６３を備えている。
【００４０】
第２切替部６１は、第１切替部５１と同様に、電池１０の電圧から閾値に相当する閾値電圧を生成するものであり、第１配線３１と第２配線３２との間に接続されている。第２切替部６１は、第１切替部５１と同じ構成であり、複数の抵抗６５と複数のスイッチ６６とを備えて構成されている。
【００４１】
これら複数の抵抗６５および複数のスイッチ６６の接続形態は、上記の各抵抗５５および各スイッチ５６の接続形態と同じである。そして、各スイッチ６６が並列接続された接続点は第２比較器６３の非反転入力端子（＋端子）に接続されている。スイッチ６６の構成は、第１切替部５１のスイッチ５６と同じ構成になっている。
【００４２】
また、第２切替部６１における過充電検出閾値、第１閾値〜第８閾値、過放電検出閾値の各閾値は、第１切替部５１の各閾値と同じ値に設定されている。そして、各スイッチ６６が切り替えられることにより、過充電検出閾値、第１閾値〜第８閾値、過放電検出閾値の各閾値のいずれかに相当する分圧が閾値電圧として第２切替部６１から第２比較器６３に出力される。
【００４３】
第２基準電圧源６２は、第１基準電圧源５２と同様に、一定の第２基準電圧を発生させる電圧源である。第２基準電圧源６２で生成される第２基準電圧は、第１基準電圧源５２で生成される第１基準電圧と同じ値の電圧である。このような第２基準電圧源６２は、第２比較器６３の反転入力端子（−端子）と第２配線３２との間に接続されている。
【００４４】
第２比較器６３は、第２切替部６１から閾値電圧を入力すると共に第２基準電圧源６２から第２基準電圧を入力し、これらの比較結果を出力端子から第２出力として出力するものである。このような第２比較器６３として、第１比較器５３と同様にコンパレータが用いられる。
【００４５】
また、第２比較器６３の反転入力端子に第２基準電圧源６２から第２基準電圧が入力され、非反転入力端子に第２切替部６１から閾値電圧が入力される。そして、閾値電圧が第２基準電圧よりも大きいときには第２出力はハイレベルの信号となり、閾値電圧が第２基準電圧よりも小さいときには第２出力はローレベルの信号となる。
【００４６】
以上のように、第１監視回路５０および第２監視回路６０は同じ構成になっている。つまり、監視回路部３０は二重系の回路を備えたものであると言える。
【００４７】
マイクロコンピュータ４０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、ＲＯＭ等に記憶したプログラムに従って過充放電の監視や閾値の特性ずれを検出する自己診断を行うものである。
【００４８】
また、マイクロコンピュータ４０は、過充放電の監視や閾値の特性ずれの自己診断を行うべく、閾値切替部４１と異常検出部４２とを備えている。
【００４９】
閾値切替部４１は、第１監視回路５０の第１切替部５１および第２監視回路６０の第２切替部６１にそれぞれ指令を出すことにより、第１切替部５１の各スイッチ５６のオン／オフおよび第２切替部６１の各スイッチ６６のオン／オフを切り替えるものである。すなわち、閾値切替部４１は第１切替部５１の分圧比および第２切替部６１の分圧比をそれぞれ切り替えるものである。
【００５０】
ここで、「第１切替部５１の分圧比」とは、直列接続された１１個の抵抗５５を第１配線３１側と第２配線３２側とに分ける割合である。例えば、過放電検出閾値に相当する電圧は、直列接続された１１個の抵抗５５のうち第１配線３１に接続された１つの抵抗と残りの１０個の直列接続された抵抗との分圧である。この場合、「第１切替部５１の分圧比を切り替える」とは、各スイッチ５６のうち第１配線３１に接続された抵抗５５とこの抵抗５５に接続された抵抗５５との接続点に接続されたスイッチ５６をオンして他のスイッチ５６をオフすることである。「第２切替部６１の分圧比」および「第１切替部５１の分圧比を切り替える」についても同様である。
【００５１】
具体的に、マイクロコンピュータ４０が過充放電の監視を行う場合、閾値切替部４１は第１切替部５１および第２切替部６１それぞれが過充電検出閾値または過放電検出閾値に相当する閾値電圧を出力するように、第１切替部５１および第２切替部６１それぞれに対してスイッチ５６およびスイッチ６６を切り替える指令を出す。
【００５２】
そして、マイクロコンピュータ４０は、第１監視回路５０および第２監視回路６０から入力した第１出力および第２出力により、電池１０の過放電または過充電の判定を行う。
【００５３】
一方、マイクロコンピュータ４０が閾値の特性ずれの自己診断を行う場合、閾値切替部４１は、第１監視回路５０で用いられる閾値と第２監視回路６０で用いられる閾値とを同じ値にそれぞれ切り替える。
【００５４】
具体的に、閾値切替部４１は、第１切替部５１および第２切替部６１それぞれに対して、スイッチ５６、６６を順番に同じように切り替えることにより第１閾値から順に第８閾値までの各閾値電圧を複数段階に切り替えて出力させる指令を出す。これにより、第１切替部５１および第２切替部６１から出力される閾値電圧の値は、同じように段階的に切り替えられる。
【００５５】
異常検出部４２は、第１監視回路５０の比較結果（第１出力）と第２監視回路６０の比較結果（第２出力）とが異なるとき、閾値に異常が生じていることを検出するものである。「閾値に異常が生じている」とは、第１監視回路５０においては、第１切替部５１、第１基準電圧源５２、および第１比較器５３のいずれかに故障が生じたことにより閾値の特性ずれが起こっていることを意味している。第２監視回路６０についても同様である。つまり、異常検出部４２は、第１出力と第２出力とが異なるときに第１切替部５１または第２切替部６１の閾値の特性ずれを検出する。
【００５６】
具体的に、異常検出部４２は、閾値切替部４１により各切替部５１、６１の閾値が１段階切り替えられた後に第１比較器５３から出力された比較結果と第２比較器６３から出力された比較結果とをそれぞれ入力し、第１比較器５３の比較結果と第２比較器６３の比較結果とが異なるとき、閾値に異常が生じていることを検出する。閾値は第１閾値〜第８閾値まであるので、異常検出部４２は各閾値が段階的に切り替えられていったときの各比較器５３、６３の第１出力と第２出力との比較を順に行う。
【００５７】
そして、各監視回路５０、６０で閾値の特性ずれが起こっていなければ第１出力と第２出力とは同じであり、閾値の特性ずれが起こっていれば第１出力と第２出力とは異なる。したがって、異常検出部４２により各出力が異なることを検出することにより、第１監視回路５０または第２監視回路６０で閾値の特性ずれが生じていることを検出することができる。
【００５８】
以上が本実施形態に係る電圧監視装置２０および当該電圧監視装置２０を含んだ電圧監視システムの全体構成である。
【００５９】
次に、電圧監視装置２０の監視の作動すなわち過充放電検出の作動について説明する。電圧監視装置２０における監視の作動や過充放電検出の作動は、例えば、電圧監視装置２０の電源がオンされたときやオフされたとき、電圧監視装置２０が外部からの指令を受けたとき等に開始される。
【００６０】
電圧監視装置２０の過充放電検出機能には、過充電検出モードと過放電検出モードとがある。まず、過充電検出について説明する。電圧監視装置２０において、過充電検出モードが開始されると、閾値切替部４１から第１監視回路５０の第１切替部５１および第２監視回路６０の第２切替部６１それぞれに対する指令により、各切替部５１、６１から過充電検出閾値に相当する閾値電圧が出力されるように各スイッチ５６、６６が切り替えられる。
【００６１】
そして、各比較器５３、６３で過充電検出閾値に相当する閾値電圧と第１、第２基準電圧との大小関係が比較され、その結果が各比較器５３、６３からマイクロコンピュータ４０にそれぞれ入力される。マイクロコンピュータ４０では、各比較器５３、６３の各出力がハイレベルかまたはローレベルかにより、電池１０の電圧が過充電になっているか否かが検出される。
【００６２】
一方、電圧監視装置２０において、過放電検出モードが開始されると、閾値切替部４１から各切替部５１、６１それぞれに対する指令により、各切替部５１、６１から過放電検出閾値に相当する閾値電圧が出力されるように各スイッチ５６、６６が切り替えられる。そして、各比較器５３、６３で過放電検出閾値に相当する閾値電圧と第１、第２基準電圧とが比較され、その結果が各比較器５３、６３からマイクロコンピュータ４０にそれぞれ入力される。マイクロコンピュータ４０では、各比較器５３、６３の出力がハイレベルかまたはローレベルかにより、電池１０の電圧が過放電になっているか否かが判定される。
【００６３】
なお、上記では、各監視回路５０、６０の出力に基づいて過充放電検出が行われているが、各監視回路５０、６０のうちのいずれか一方の出力のみに基づいて過放電検出が行われても良い。
【００６４】
次に、電圧監視装置２０の自己診断の作動について、図２および図３を参照して説明する。図２は、第１切替部５１および第２切替部６１の閾値の特性ずれが無いときの第１比較器５３および第２比較器６３の入出力のタイミングチャートである。また、図３は、第１切替部５１および第２切替部６１の閾値の特性ずれがあるときの第１比較器５３および第２比較器６３の入出力のタイミングチャートである。
【００６５】
電圧監視装置２０において、自己診断モードが開始されると、閾値切替部４１から第１監視回路５０の第１切替部５１および第２監視回路６０の第２切替部６１それぞれに対して同じタイミングで同じ内容の第１指令が出される。ここで、「第１指令」とは、各切替部５１、６１から第１閾値に相当する閾値電圧をそれぞれ出力させる指令である。
【００６６】
これにより、第１切替部５１の各スイッチ５６が切り替えられて電池１０の電圧が分圧され、第１切替部５１から第１閾値に相当する閾値電圧が出力される。同様に、第２切替部６１の各スイッチ６６が切り替えられて電池１０の電圧が分圧され、第２切替部６１から第１閾値に相当する閾値電圧が出力される。
【００６７】
そして、第１比較器５３では、第１基準電圧源５２から入力された第１基準電圧と第１切替部５１から入力された閾値電圧とが比較され、その比較結果が第１出力として異常検出部４２に出力される。同様に、第２比較器６３では、第２基準電圧源６２から入力された第２基準電圧と第２切替部６１から入力された閾値電圧とが比較され、その比較結果が第２出力として異常検出部４２に出力される。
【００６８】
この場合、閾値電圧が第１、第２基準電圧よりも大きいときには第１出力および第２出力はそれぞれハイレベルの信号となり、閾値電圧が第１、第２基準電圧よりも小さいときには第１出力および第２出力はそれぞれローレベルの信号となる。
【００６９】
異常検出部４２では、第１比較器５３から入力された第１出力と第２比較器６３から入力された第２出力とが比較される。
【００７０】
そして、一定時間後、同じタイミングで第２指令が出される。第２指令は、各切替部５１、６１から第２閾値に相当する閾値電圧をそれぞれ出力させる指令である。これにより、第１指令が出されたときと同様に、第１比較器５３の第１出力および第２比較器６３の第２出力が異常検出部４２にそれぞれ入力されて比較される。
【００７１】
第２指令から一定時間ごとに、閾値切替部４１から第３指令、第４指令、というように、第８指令まで各指令が順に出される。これにより、第１切替部５１および第２切替部６１では、電池１０の電圧が各指令に従った分圧比に順に分圧される。つまり、第１切替部５１および第２切替部６１における閾値が第１閾値から第８閾値まで順に切り替えられ、各閾値に相当する閾値電圧が順に出力される。
【００７２】
このように、閾値切替部４１から出力される第１指令〜第８指令に基づいて、第１切替部５１および第２切替部６１にて閾値が第１閾値〜第８閾値に段階的に切り替えられ、各閾値に相当する閾値電圧がそれぞれ出力される。言い換えると、第１切替部５１および第２切替部６１は、第１基準電圧および第２基準電圧を複数段階にそれぞれ相対変化させていると言える。
【００７３】
上記のように、第１切替部５１および第２切替部６１の各閾値が段階的に切り替えられる自己診断モードが実行され、第１監視回路５０および第２監視回路６０において閾値の特性ずれが無いときには、各切替部５１、６１の入出力は図２のように示される。
【００７４】
図２に示される上下のタイミングチャートのうち、上段のタイミングチャートの縦軸は第１比較器５３または第２比較器６３の反転入力端子の電圧（−端子電圧）と非反転入力端子の電圧（＋端子電圧）を示している。また、下段のタイミングチャートの縦軸は第１比較器５３の第１出力または第２比較器６３の第２出力の各出力電圧を示している。上下の各タイミングチャートの横軸は、第１閾値から第８閾値までの各閾値の切り替え段階を示している。
【００７５】
上述のように、第１切替部５１と第２切替部６１との各構成はまったく同じであり、第１基準電圧源５２と第２基準電圧源６２とで生成される第１、第２基準電圧はまったく同じ電圧である。したがって、第１監視回路５０および第２監視回路６０において閾値の特性ずれが無いときには、第１比較器５３に入力される閾値電圧および第１基準電圧は図２に示される波形となり、この波形は第２比較器６３に入力される閾値電圧および第２基準電圧と同じである。
【００７６】
閾値切替部４１が第１切替部５１および第２切替部６１の出力を第１閾値から順に段階的に切り替えていったとき、例えば、第１閾値から第５閾値まではこれら各閾値に相当する閾値電圧が第１、第２基準電圧よりも大きいという大小関係であれば第１比較器５３の第１出力および第２比較器６３の第２出力は同じハイレベルの出力電圧となる。つまり、第１比較器５３および第２比較器６３の各比較結果は同じハイレベルの出力電圧となる。
【００７７】
そして、第６閾値の段階で当該閾値に相当する閾値電圧と第１、第２基準電圧との大小関係が反転して閾値電圧が第１、第２基準電圧よりも小さいという大小関係となると、第１比較器５３の第１出力および第２比較器６３の第２出力は同じローレベルの出力電圧となる。つまり、第５閾値から第６閾値への切り替えタイミングが各比較器５３、６３の各出力の反転タイミングとなり、各比較器５３、６３の各比較結果は同じローレベルの出力電圧となる。
【００７８】
このように、第１監視回路５０および第２監視回路６０において閾値の特性ずれが無いときには、第１比較器５３および第２比較器６３の入出力は図２に示されるように同じ結果となる。したがって、異常検出部４２では、第１閾値から第８閾値までの第１監視回路５０および第２監視回路６０の比較結果は同じであると判定し、この判定により第１監視回路５０および第２監視回路６０に異常がないことを検出する。
【００７９】
一方、第１監視回路５０および第２監視回路６０において閾値の特性ずれがあるときには、各切替部５１、６１の入出力は同じにはならない。閾値の特性ずれは、例えば、第１基準電圧源５２や第２基準電圧源６２の特性変化、各抵抗５５の抵抗値の変動等が原因で起こる。
【００８０】
ここで、例えば、第１監視回路５０では閾値の特性ずれが発生し、第２監視回路６０では閾値の特性ずれは発生しない場合を例に説明する。また、第１監視回路５０における閾値の特性ずれは、第１切替部５１の出力が一定値だけ大きくシフトする特性ずれであるとする。すなわち、図３に示されるように、第１監視回路５０における第１比較器５３の非反転入力端子の電圧（＋端子電圧）は第２比較器６３の非反転入力端子の電圧よりも一定値だけ大きくなっている。なお、図３における上下のタイミングチャートの縦軸および横軸の関係は図２に示されたものと同じである。
【００８１】
そして、閾値切替部４１が第１切替部５１および第２切替部６１の出力を第１閾値から順に段階的に切り替えていったとき、閾値の特性ずれがない第２監視回路６０では、例えば、第１閾値から第５閾値まではこれら各閾値に相当する閾値電圧が第２基準電圧よりも大きいという大小関係であれば上記と同様に第１比較器５３の第１出力および第２比較器６３の第２出力は同じハイレベルの出力電圧となる。つまり、第１閾値から第５閾値までは第１比較器５３および第２比較器６３の各比較結果は同じハイレベルの出力電圧となる。
【００８２】
しかしながら、閾値切替部４１が第１切替部５１および第２切替部６１の出力を第６閾値に切り替えたとき、閾値の特性ずれがない第２監視回路６０では、閾値電圧と第２基準電圧との大小関係が反転する一方、閾値の特性ずれがある第１監視回路５０では、閾値電圧と第１基準電圧との大小関係は反転しない。このため、第２比較器６３の第２出力はローレベルの出力電圧となり、第１比較器５３の第１出力はハイレベルの出力電圧が維持される。つまり、第５閾値から第６閾値への切り替えタイミングが第２監視回路６０における出力の反転タイミングとなる。
【００８３】
続いて、閾値切替部４１が各切替部５１、６１の出力を第７閾値に切り替えたときも同様に、第２比較器６３の第２出力はローレベルの出力電圧が維持され、第１比較器５３の第１出力はハイレベルの出力電圧が維持される。つまり、第６閾値および第７閾値では第１比較器５３および第２比較器６３の各比較結果は異なる結果となる。
【００８４】
この後、閾値切替部４１が各切替部５１、６１の出力を第８閾値に切り替えたとき、閾値の特性ずれがある第１監視回路５０では、閾値電圧と第１基準電圧との大小関係が反転する。このため、第１比較器５３の第１出力はローレベルの出力電圧が維持される。第２比較器６３の第２出力は、第６閾値に切り替えられたときからローレベルの出力電圧が維持されている。つまり、第７閾値から第８閾値への切り替えタイミングが第１監視回路５０における出力の反転タイミングとなる。
【００８５】
このように、第１監視回路５０において閾値の特性ずれがあるときには、第１比較器５３および第２比較器６３の入出力は図３に示されるように第６閾値および第７閾値で各比較器５３、６３の比較結果が異なる。したがって、異常検出部４２では、第１閾値から第８閾値までの第１監視回路５０および第２監視回路６０の比較結果は異なると判定し、この判定により第１監視回路５０および第２監視回路６０に異常があることを検出する。すなわち、異常検出部４２は、第１出力と第２出力との反転タイミングの違いで閾値の特性ずれを検出している。このようにして、閾値の特性ずれが検出される。
【００８６】
以上説明したように、本実施形態では、各監視回路５０、６０に設けられた各切替部５１、６１に「第１閾値から第８閾値までの各閾値に相当する閾値電圧を出力する」という同じ内容の指令を順に出し、各比較器５３、６３の各出力を異常検出部４２により比較することで、各監視回路５０、６０の閾値の特性ずれを検出することが特徴となっている。
【００８７】
これによると、電池１０の電圧を２つの第１監視回路５０および第２監視回路６０で診断するという二重系の回路が構成されているので、各監視回路５０、６０のうちいずれか一方で閾値の特性ずれが生じていることを検出することができる。したがって、閾値の特性ずれの判定精度を向上させることができる。
【００８８】
また、本実施形態では、各切替部５１、６１において閾値の特性ずれを検出するための閾値を第１閾値〜第８閾値の８段階に切り替えることが特徴となっている。これによると、閾値の切り替えを多段にしているので、閾値が特性ずれを起こしていたとしても閾値と基準電圧との大小関係が逆転しないということがないようにすることができる。すなわち、電池１０の電圧が変動していないときでも閾値と電池１０の電圧との大小関係が反転する比較結果と反転しない比較結果とを得ることができ、これらの比較結果に基づいて閾値の特性ずれを検出することができる。このように、閾値の切り替えの段数を多くすることにより、閾値の特性ずれの判定精度を向上させることができる。
【００８９】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、過充電検出閾値および過放電検出閾値が特許請求の範囲の「監視閾値」に対応する。第１監視回路５０が特許請求の範囲の「第１比較手段」に対応し、第２監視回路６０が特許請求の範囲の「第２比較手段」に対応する。第１切替部５１の第１閾値〜第８閾値が特許請求の範囲の「第１診断閾値」に対応し、第２切替部６１の第１閾値〜第８閾値が特許請求の範囲の「第２診断閾値」に対応する。
【００９０】
さらに、第１切替部５１が特許請求の範囲の「第１分圧手段」に対応し、第２切替部６１が特許請求の範囲の「第２分圧手段」に対応する。また、閾値切替部４１が特許請求の範囲の「閾値切替手段」に対応し、異常検出部４２が特許請求の範囲の「異常検出手段」に対応する。
【００９１】
（他の実施形態）
上記実施形態では、電圧監視装置２０は電池１０として二次電池の過充放電を検出していたが、電圧監視装置２０は電池１０として一次電池の電圧を監視しても良い。電圧監視装置２０が一次電池の電圧を監視する場合、検出したい電圧が監視閾値に相当する。
【００９２】
上記実施形態では、各切替部５１、６１は、閾値の特性ずれの自己診断を行うための閾値を第１閾値〜第８閾値の８段階に切り替えるように構成されていたが、閾値の切り替えは同じ一定値で少なくとも１段階だけ切り替えるようにしても良い。このように、閾値が１段階だけ切り替えられるとしても、閾値の特性ずれが起こっていれば閾値を切り替えた前後で各比較器５３、６３の各比較結果は異なることを検出することができる。
【００９３】
さらに、上記実施形態では、各監視回路５０、６０による二重系回路が構成されているので、閾値切替部４１によって各監視回路５０、６０に１つの閾値（例えば第１閾値）を設定したときの各比較器５３、６３の各比較結果を異常検出部４２により比較しても良い。このように、閾値を段階的に変更しなくても、閾値の特性ずれが大きい場合には各比較結果が異なる可能性があるので１つの閾値を用いるだけで閾値の特性ずれを検出することが可能である。
【００９４】
上記実施形態では、電池１０として二次電池を例に説明したが、この二次電池はハイブリッド車等の電気自動車に搭載される車載バッテリに適用することができる。すなわち、電圧監視装置２０は、車載バッテリの電圧を監視するものでも良い。上述のように、電池１０の電圧が変動しないときにも各切替部５１、６１の閾値を段階的に切り替えて閾値の特性ずれを検出しているので、信号待ち等の車両の停車中やイグニッションオフ後に閾値の特性ずれを診断することができる。この場合、車両が動いていないので、車両走行時に生じる車両ノイズの影響を受けずに閾値の特性ずれを診断することができ、ひいては閾値の特性ずれの判定精度を向上させることができる。
【００９５】
上記実施形態では、第６閾値または第７閾値において各比較器５３、６３の比較結果が異なることに基づいて異常を検出していた。このように異常を検出する場合、異常検出部４２は、第１比較器５３の比較結果と第２比較器６３の比較結果とが第１閾値〜第８閾値の複数段階のうちの２段階以上連続して異なっているとき、閾値に異常が生じていることを検出するようにしても良い。これによると、各比較結果が連続して異なることを判定して異常を検出しているので、何らかの原因で１段階だけ各比較結果が異なるというような場合を排除することができる。したがって、誤判定を防止することができ、ひいては閾値の特性ずれの判定精度を向上させることができる。
【００９６】
上記実施形態では、過放電検出閾値は第１閾値よりも大きく、過充電検出閾値は第８閾値よりも小さい値であったが、これらの各検出閾値の値は一例である。例えば、過放電検出閾値は第２閾値と第３閾値との間の値であっても良いし、過充電検出閾値は第６閾値と第７閾値との間の値であっても良い。
【００９７】
上記実施形態では、自己診断の際に第１閾値〜第８閾値は閾値が小さくなる降順に切り替えられていたが、閾値が大きくなる昇順に切り替えられても良い。
【符号の説明】
【００９８】
１０  電池
４１  閾値切替部（閾値切替手段）
４２  異常検出部（異常検出手段）
５０  第１監視回路（第１比較手段）
５１  第１切替部（第１分圧手段）
５２  第１基準電圧源
５３  第１比較器
６０  第２監視回路（第２比較手段）
６１  第２切替部（第２分圧手段）
６２  第２基準電圧源
６３  第２比較器
【図１】
2011078165.tif 000003
【図２】
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【図３】
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