(57)【要約】【課題】セルの電圧の検出精度が低下することを抑制しつつ、放電回路の異常の有無を判定すること【解決手段】ＣＰＵ１５は、スイッチ４１にオープン指令信号とクローズ指令信号とを交互に与える。そして、ＣＰＵ１５は、交流電圧の変化量を検出する。ＣＰＵ１５は、交流電圧の変化量と予めメモリ１６に記憶した異常基準値とを比較することで、各スイッチ４１〜４３が異常であるか否かを判断する。これによって、診断用抵抗を用いる構成に比べて、セルの電圧検出精度が悪化することを抑制しつつ、セルに並列接続されたスイッチの異常を検出することができる。【選択図】図１
2015070681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルに並列接続され、当該セルからの電流を放電可能な状態と放電不能な状態とに切り替わる放電回路と、
前記セルと前記放電回路との間に接続されたリアクタンス素子と、
前記リアクタンス素子を介して前記リアクタンス素子により生じる交流電圧を検出する電圧検出部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記交流電圧の変化から、前記放電回路の異常の有無を判定する異常判定処理、を実行する、電池監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電池監視装置であって、
前記セルに並列に接続され、交流成分の電流を流すバイパス回路を備え、
前記電圧検出部は、前記放電回路が前記放電可能な状態と前記放電不能な状態との間で切り替わったときに前記リアクタンス素子により生じる前記交流電圧の振幅を検出し、
前記制御部は、
前記放電可能な状態と前記放電不能な状態との間で切り替えるためのスイッチング信号を、前記放電回路に与えるスイッチング処理を実行し、
前記異常判定処理では、前記電圧検出部の検出結果から、前記スイッチング処理を実行したときの前記交流電圧の振幅に基づき、前記放電回路の異常の有無を判定する、電池監視装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電池監視装置であって、
複数の前記セルが直列に接続されており、
前記放電回路、前記リアクタンス素子が、前記複数のセルそれぞれに対応して複数設けられ、
前記制御部は、前記スイッチング処理では、複数の前記放電回路のうち一の放電回路に前記スイッチング信号を与える、電池監視装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の電池監視装置であって、
前記制御部は、
前記一の放電回路に前記スイッチング信号を与える際に、前記一の放電回路以外の他の放電回路に、前記放電可能な状態または前記放電不能な状態とするための指令信号を与える指令処理、を実行する、電池監視装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の電池監視装置であって、
前記制御部は、複数の前記放電回路のうち、最も電位が低い前記セルに接続された、前記放電回路について、前記スイッチング処理を実行する、電池監視装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の電池監視装置であって、
前記制御部は、
前記一の放電回路に前記スイッチング信号を与える際に、前記一の放電回路以外の他の放電回路の全てに、前記指令処理を実行した後、前記他の放電回路のいずれか１つに、前記指令処理で与えた前記指令信号とは異なる前記指令信号を与える、電池監視装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電池監視装置であって、
前記電圧検出部は、前記複数の放電回路の両端に生じる、前記交流電圧の振幅を検出する構成である、電池監視装置。
【請求項８】
蓄電素子と、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電池監視装置と、を備える蓄電装置。
【請求項９】
セルに並列接続され、当該セルからの電流を放電可能な状態と放電不能な状態とに切り替わる放電回路と、
前記セルと前記放電回路との間に接続されたリアクタンス素子と、
前記リアクタンス素子を介して前記リアクタンス素子により生じる交流電圧を検出する電圧検出部と、を備える電池監視装置の電池監視方法であって、
前記交流電圧の変化から、前記放電回路の異常の有無を判定する異常判定工程、を含む、電池監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
セルに並列接続された放電回路の異常の有無を判定するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電池セルの電圧等を監視する電池監視装置がある。この電池監視装置は、直列接続された複数の電池セル、複数の診断用抵抗、複数の均等化放電回路、および、監視回路を備える。各診断用抵抗は、各電池セルの正極側と監視装置との間にそれぞれ接続されており、各均等化放電回路は、各診断用抵抗を介して各電池セルに並列に接続されている。監視回路は、各電池セルのセル電圧を、診断用抵抗を介して検出し、その検出値と所定の閾値との比較結果に基づき、均等化放電回路をオンさせて、各電池セルから診断用抵抗を介して流れる電流を電池セルの負極側に流す。
【０００３】
また、上記電池監視装置は、均等化放電回路の異常の有無を判定する構成を備える。具体的には、監視回路は、均等化回路にオンさせるための指令を与え、診断用抵抗の両端に生じるドロップ電圧を用いて、均等化放電回路が異常であると判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−７６７７８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、上記電池監視装置では、均等化放電回路の異常の有無を判定するために診断用抵抗が必須であり、監視回路は、セル電圧を、この診断用抵抗を介して検出せざるを得ない。このため、診断用抵抗のドロップ電圧の影響により、電池セルの電圧の検出精度が低下するおそれがある。このように、診断用抵抗を用いた電池監視装置では、様々な問題が生じ得た。
【０００６】
本明細書では、診断用抵抗を用いずに、放電回路の異常の有無を判定することが可能な技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書によって開示される電池監視装置は、セルに並列接続され、当該セルからの電流を放電可能な状態と放電不能な状態とに切り替わる放電回路と、前記セルと前記放電回路との間に接続されたリアクタンス素子と、前記リアクタンス素子を介して前記リアクタンス素子により生じる交流電圧を検出する電圧検出部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記交流電圧の変化から、前記放電回路の異常の有無を判定する異常判定処理、を実行する。
【発明の効果】
【０００８】
上記電池監視装置では、診断用抵抗を用いずに、放電回路の異常の有無を判定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態の電池パックのブロック図
【図２】リアクタンスの逆起電圧の交流成分の変化図
【図３】セル監視装置を流れる電流を示す図
【図４】各スイッチの状態と逆起電力の振幅（変化量）
【図５】スイッチ異常判断処理のフローチャート
【図６】オープンモード異常判断処理のフローチャート
【図７】オープンモード異常特定処理のフローチャート
【図８】ショートモード異常判断処理のフローチャート
【図９】ショートモード異常特定処理のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施形態の概要）
本明細書によって開示される電池監視装置は、セルに並列接続され、当該セルからの電流を放電可能な状態と放電不能な状態とに切り替わる放電回路と、前記セルと前記放電回路との間に接続されたリアクタンス素子と、前記リアクタンス素子を介して前記リアクタンス素子により生じる交流電圧を検出する電圧検出部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記交流電圧の変化から、前記放電回路の異常の有無を判定する異常判定処理、を実行する。
【００１１】
この電池監視装置によれば、交流電圧を、リアクタンス素子を介して検出する。これにより、診断抵抗を用いることなく、交流電圧の変化に基づき放電回路の異常の有無を判定することができる。
【００１２】
上記電池監視装置は、前記セルに並列に接続され、交流成分の電流を流すバイパス回路を備え、前記電圧検出部は、前記放電回路が前記放電可能な状態と前記放電不能な状態との間で切り替わったときに前記リアクタンス素子により生じる前記交流電圧の振幅を検出し、前記制御部は、前記放電可能な状態と前記放電不能な状態との間で切り替えるためのスイッチング信号を、前記放電回路に与えるスイッチング処理を実行し、前記異常判定処理では、前記電圧検出部の検出結果から、前記スイッチング処理を実行したときの前記交流電圧の振幅に基づき、前記放電回路の異常の有無を判定してもよい。
【００１３】
この電池監視装置は、放電回路にスイッチング信号を与えたときの交流電圧の振幅は、リアクタンス素子とバイパス回路とによって発生し、放電回路が正常のときと異常のときとで異なる。そこで、この電池監視装置によれば、当該振幅に基づき、放電回路の異常の有無を検出することができる。
【００１４】
上記電池監視装置は、複数の前記セルが直列に接続されており、前記放電回路、前記リアクタンス素子が、前記複数のセルそれぞれに対応して複数設けられ、前記制御部は、前記スイッチング処理では、複数の前記放電回路のうち一の放電回路に前記スイッチング信号を与えてもよい。
【００１５】
この電池監視装置によれば、全ての放電回路にスイッチング信号を与える構成に比べて、制御部の負荷の増大や切り替えタイミングのずれによる影響を抑制することができる。
【００１６】
上記電池監視装置は、前記制御部は、前記一の放電回路に前記スイッチング信号を与える際に、前記一の放電回路以外の他の放電回路に、前記放電可能な状態または前記放電不能な状態とするための指令信号を与える指令処理、を実行してもよい。
【００１７】
この電池監視装置によれば、一の放電回路以外の他の放電回路に指令信号を与えているため、制御部は、いずれかの放電回路が、放電可能な状態とならない異常、または放電不能な状態とならない異常であることを判断することができる。
【００１８】
上記電池監視装置は、前記制御部は、複数の前記放電回路のうち、最も電位が低い前記セルに接続された、前記放電回路について、前記スイッチング処理を実行してもよい。
【００１９】
この電池監視装置によれば、最も電位の高い放電回路でスイッチング処理を実行する構成に比べて、より多くのリアクタンス素子により生じる交流電圧の振幅の影響を受けて当該振幅が大きくなるため、精度良くスイッチの異常を検出することができる。
【００２０】
上記電池監視装置は、前記制御部は、前記一の放電回路に前記スイッチング信号を与える際に、前記一の放電回路以外の他の放電回路の全てに、前記指令処理を実行した後、前記他の放電回路のいずれか１つに、前記指令処理で与えた前記指令信号とは異なる前記指令信号を与えてもよい。
【００２１】
この電池監視装置によれば、故障した放電回路を特定することができる。
【００２２】
上記電池監視装置は、前記電圧検出部は、前記複数の放電回路の両端に生じる、前記交流電圧の振幅を検出してもよい。
【００２３】
この電池監視装置によれば、１つの放電回路の両端に生じる、交流電圧の振幅を検出する構成に比べて、両端の電圧の振幅がより大きくなるため、精度良く放電回路の異常を検出することができる。
【００２４】
また、蓄電素子と、電池監視装置と、を備える蓄電装置でもよい。
【００２５】
なお、本明細書によって開示される発明は、電池監視装置、電子監視方法、これらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の種々の態様で実現することができる。
【００２６】
＜一実施形態＞
一実施形態の電池パック１１について、図１〜図９を参照しつつ説明する。本実施形態の電池パック１１は、蓄電装置の一例であり、組電池モジュール１２、および、セル監視装置１３を備える。なお、電池パック１１は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車に搭載され、車内の各種機器に電力を供給する。
【００２７】
（電池パックの電気的構成）
図１に示すように、組電池モジュール１２は、３つの第１セルＣ１〜第３セルＣ３が直列接続された組電池である。なお、組電池モジュール１２は、１つ、２つ、あるいは、４つ以上のセルが直列接続された構成でもよい。また、各セルＣ１〜Ｃ３は、例えばリチウムイオン電池などの二次電池である。ただし、各セルＣ１〜Ｃ３は、蓄電素子であればよく、キャパシタなどでもよい。また、以下の説明では、各セルＣ１〜Ｃ３のセル電圧は、断線、過放電、過充電など、各セルＣ１〜Ｃ３の異常が発生していない正常時では、２．５〜４．２Ｖ程度とする。なお、各セルＣ１〜Ｃ３は、蓄電素子の一例である。
【００２８】
各セルＣ１〜Ｃ３は、４本の電圧検出線２１〜２４を介して、セル監視装置１３のセル監視部１４に接続されている。電圧検出線２２〜２４には、誘導性のリアクタンスＬ１〜Ｌ３がそれぞれ接続されており、電圧検出線２１には、リアクタンスは接続されていない。なお、リアクタンスＬ１〜Ｌ３は、リアクタンス素子の一例である。
【００２９】
以下では、３つのリアクタンスＬ１〜Ｌ３それぞれを、第１リアクタンスＬ１、第２リアクタンスＬ２、第３リアクタンスＬ３ということがある。なお、３つのリアクタンスＬ１〜Ｌ３のリアクタンス値は、仮に各セルＣ１〜Ｃ３のセル電圧が環境に応じて変化した場合でも、セル監視部１４が３つのリアクタンスＬ１〜Ｌ３のリアクタンス値からスイッチ異常の検知を問題なく実行できるように、最適に定められている。
【００３０】
なお、以下で「スイッチ異常」とは、スイッチが継続的に異常な状態となっている場合も、ノイズなど周囲環境によって、スイッチが一時的に異常な状態になっている場合も、どちらの場合も含む。
【００３１】
セル監視装置１３は、均等化回路３１〜３３、フィルタＦ１〜Ｆ３、交流電圧計ＡＶ、およびセル監視部１４を有する。各均等化回路３１〜３３は、各セルＣ１〜Ｃ３にそれぞれ並列に接続されている。また、各セルＣ１〜Ｃ３と均等化回路３１〜３３との間にリアクタンスＬ１〜Ｌ３がそれぞれ接続されている。
【００３２】
各均等化回路３１〜３３は、スイッチ４１〜４３と放電抵抗５１〜５３とが直列接続された直列回路である。各スイッチ４１〜４３は、セル監視部１４からオン（クローズ）指令信号やオフ（オープン）指令信号を与えられることでオンオフ制御される。なお、スイッチ４１〜４３は、通常、セル監視部１４からオープン指令信号を与えられ、オープン状態となっている。また、セル監視装置１３は、電池監視装置の一例であり、均等化回路３１は、放電回路（一の放電回路）の一例であり、均等化回路３２、３３は、放電回路（他の放電回路）の一例である。
【００３３】
各スイッチ４１〜４３は、例えばＦＥＴ等の半導体スイッチ素子やコンタクタ（電磁接触器）等のほか、ＩＣ内部において電流を制御するスイッチ手段でもよい。以下、各スイッチ４１〜４３を、各セルＣ１〜Ｃ３に対応付けて、第１スイッチ４１、第２スイッチ４２、第３スイッチ４３ということがある。
【００３４】
各スイッチ４１〜４３は、セル監視部１４から、オン（クローズ）指令信号やオフ（オープン）指令信号を与えられることで、各スイッチ４１〜４３をオフ状態（オープン状態、開状態）からオン状態（クローズ状態、閉状態）になり、各セルＣ１〜Ｃ３を放電させる。これにより、各セルＣ１〜Ｃ３のセル電圧を均一にし、それに対応するセルのセル電圧に一致させることができる。なお、オフ状態（オープン状態、開状態）は、放電不能状態の一例であり、オン状態（クローズ状態、閉状態）は、放電可能状態の一例である。
【００３５】
フィルタＦ１〜Ｆ３は、抵抗Ｒ１〜Ｒ３およびコンデンサＣＡＰ１〜ＣＡＰ３を有する。各抵抗Ｒ１〜Ｒ３は、電圧検出線２２〜２４上で、各リアクタンスＬ１〜Ｌ３とセル監視部１４との間に接続されている。各コンデンサＣＡＰ１〜ＣＡＰ３は、各均等化回路３１〜３３にそれぞれ並列に接続されている。各コンデンサＣＡＰ１〜ＣＡＰ３は、交流電流を流すバイパス回路である。
【００３６】
交流電圧計ＡＶは、検出点ＰでのリアクタンスＬ１〜Ｌ３により生じる交流電圧の振幅を検出し、その検出結果をＣＰＵ１５に与える。検出点Ｐは、電圧検出線２４上で均等化回路３３が接続される接続点である。つまり、均等化回路３１〜３３の両端の交流電圧の振幅、より詳細には、電圧検出線２１と電圧検出線２４との間の交流電圧の振幅を検出する構成である。なお、フィルタＦ１〜Ｆ３は、バイパス回路の一例であり、交流電圧計ＡＶは、電圧検出部の一例である。
【００３７】
セル監視部１４は、セル電圧検出回路１７と制御部１８とを有する。セル電圧検出回路１７は、各リアクタンスＬ１〜Ｌ３を介して各セルＣ１〜Ｃ３に接続されている。セル電圧検出回路１７は、各セルＣ１〜Ｃ３の電圧を個別に検出し、その検出結果を制御部１８に与える。制御部１８は、セル電圧検出回路１７の検出結果から、各セルＣ１〜Ｃ３の状態を監視する。なお、各セルＣ１〜Ｃ３の状態とは、各セルＣ１〜Ｃ３の電圧、充電状態、内部抵抗などを含む。
【００３８】
制御部１８は、中央処理装置（以下、ＣＰＵ）１５、およびメモリ１６を有する。メモリ１６には、セル監視部１４の動作を制御するための各種のプログラム（スイッチ異常判断プログラムを含む）が記憶されており、ＣＰＵ１５は、メモリ１６から読み出したプログラムに従って、セル監視部１４の各部を制御する。メモリ１６は、ＲＡＭやＲＯＭを有する。なお、上記各種のプログラムが記憶される媒体は、ＲＡＭ等以外に、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク装置、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリでもよい。
【００３９】
（放電回路の異常有無の判断）
ＣＰＵ１５は、次述するように放電回路の異常有無を判断する。なお、以下では、放電回路の異常の一例として、スイッチの異常を例に挙げて説明する。
【００４０】
ＣＰＵ１５がスイッチ４１にスイッチング指令信号、即ち、オープン指令信号とクローズ指令信号とを交互に与えるとき、検出点Ｐには、リアクタンスＬ１〜Ｌ３の逆起電圧が、図２で示すような交流成分として発生する。図２では、ＣＰＵ１５は、スイッチ４１にスイッチング指令信号を与え、かつ、スイッチ４２およびスイッチ４３にオープン指令信号を与えている場合の波形である。なお、以下では、リアクタンスＬ１〜Ｌ３の逆起電圧を交流電圧という。
【００４１】
なお、全スイッチ４１〜４３の影響が見られるようにするために、検出点Ｐは、セル監視装置１３の電圧接続線の中で最も電位が高い電圧接続線２４上の検出点である方が望ましい。そして、ＣＰＵ１５がスイッチング指令信号を与えるスイッチは、セル監視装置１３の中で最も電位が低い電圧検出線２１に接続されたスイッチ４１である方が望ましい。
【００４２】
図２で、縦軸は交流電圧を示しており、横軸は時間を示している。時間ｔ０は、ＣＰＵ１５がスイッチ４１にクローズ指令信号を与えて、スイッチ４１がクローズ状態となった時間である。その後、時間ｔ３で、ＣＰＵ１５がスイッチ４１にオープン指令信号を与えて、スイッチ４１がオープン状態となり、時間ｔ５で、ＣＰＵ１５がスイッチ４１にクローズ指令信号を与えて、スイッチ４１が再びクローズ状態となる。このように、スイッチ４１が、オープン状態とクローズ状態とに状態が変わることに伴い、交流電圧が変動する。
【００４３】
図４には、各スイッチ４１〜４３の状態と、交流電圧の最大値、最小値、および差、即ち、交流電圧の振幅が記載されている。なお、図４の各スイッチ４１〜４３の状態で、オープンとは、各スイッチ４１〜４３の状態がオープン状態であることを示し、クローズとは、各スイッチ４１〜４３の状態がクローズ状態であることを示し、スイッチングとは、スイッチ４１がオープン状態とクローズ状態とに交互に切替わっている状態であることを示す。また、以下では、交流電圧の振幅を、交流電圧の変化量という。
【００４４】
図４に示すように、スイッチ４２およびスイッチ４３がオープン状態となっている場合と、スイッチ４２およびスイッチ４３がクローズ状態となっている場合とでは、セル監視装置１３内に流れる電流が変わり、交流電圧の波形の大きさが変わる。そして、スイッチ４２およびスイッチ４３のいずれか一方がオープン状態で、他方がクローズ状態となっている場合も、セル監視装置１３内に流れる電流が変わり、交流電圧の波形の大きさが変わる。
【００４５】
なお、図３に示す通り、スイッチ４２、４３がオープン状態であり、スイッチ４１がオープン状態とクローズ状態とに交互に切替わっている状態である場合でも、コンデンサＣＡＰ１〜ＣＡＰ３が各スイッチ４１〜４３にそれぞれ並列に接続されているため、セル監視装置１３内の電流経路は瞬時的には遮断されない。
【００４６】
そして、スイッチ４２およびスイッチ４３がオープン状態となっている場合に、交流電圧の変化量が最も小さく、スイッチ４２およびスイッチ４３がクローズ状態となっている場合に、交流電圧の変化量が最も大きい。また、スイッチ４２およびスイッチ４３のいずれか一方がオープン状態で、他方がクローズ状態となっている場合も、交流電圧の変化量が異なる。
【００４７】
このため、例えば、ＣＰＵ１５は、スイッチ４２およびスイッチ４３にクローズ指令信号を与えて、スイッチ４２およびスイッチ４３がクローズ状態となっている場合に、スイッチ４１にスイッチング指令信号を与えて、スイッチ４１をオープン状態とクローズ状態とに交互に切替える。このとき、ＣＰＵ１５は、図４の交流電圧の変化量を下回ったと判断した場合に、オープンモード異常のスイッチが存在すると判断できる。なお、オープンモード異常とは、ＣＰＵ１５がスイッチにクローズ指令信号を与えても、スイッチがクローズ状態とならない異常のことである。
【００４８】
また、例えば、ＣＰＵ１５は、スイッチ４２およびスイッチ４３にオープン指令信号を与えて、スイッチ４２およびスイッチ４３がオープン状態となっている場合に、スイッチ４１にスイッチング指令信号を与えて、スイッチ４１をオープン状態とクローズ状態とに交互に切替える。このとき、ＣＰＵ１５は、図４の交流電圧の変化量を上回ったと判断した場合に、ショートモード異常のスイッチが存在すると判断できる。なお、ショートモード異常とは、ＣＰＵ１５がスイッチにオープン指令信号を与えても、スイッチがオープン状態とならない異常のことである。
【００４９】
さらに、例えば、ＣＰＵ１５は、オープンモード異常であるスイッチが存在すると判断した場合や、ショートモード異常であるスイッチが存在すると判断した場合、スイッチ４２およびスイッチ４３のいずれか一方にオープン指令信号を与えてオープン状態とし、他方にクローズ指令信号を与えてクローズ状態とする。そして、ＣＰＵ１５は、そのときの交流電圧の変化量が図４の交流電圧の変化量と一致しない、または所定の範囲内（例えば、数十ｍＶ）に存在しないと判断することで、異常であるスイッチを特定することができる。
【００５０】
なお、例えば、スイッチ４１がオープンモード異常またはショートモード異常である場合は、ＣＰＵ１５がスイッチ４１にスイッチング指令信号を与えても、スイッチ４１の状態が変化しない。このため、スイッチ４１は、オープン状態およびクローズ状態の内、いずれか一方の状態となるため、交流電圧が生じない。このとき、交流電圧の変化量は略０ｍＶとなる。つまり、ＣＰＵ１５は、交流電圧の変化量が略０ｍＶであると判断した場合、スイッチ４１がオープンモード異常またはショートモード異常であると判断することができる。
【００５１】
なお、「ＣＰＵ１５は、交流電圧の変化量が略０ｍＶであると判断する」ことは、交流電圧の変化量が０ｍＶに一致する場合だけでなく、交流電圧の変化量が所定の範囲内（例えば、数十ｍＶ）にある場合も含む。
【００５２】
また、上記説明では、説明を簡単にするため、ＣＰＵ１５がスイッチ４１にスイッチング指令信号を与えたタイミングで交流電圧の波形が変化するものとして説明したが、交流電圧の波形が変化するのは、ＣＰＵ１５がスイッチ４１にスイッチング指令信号を与えたタイミングと厳密に同時期であることに限らず、少しずれたタイミングでもよい。要するに、ＣＰＵ１５がスイッチ４１にスイッチング指令信号を与えたことに起因する交流電圧の変化量が特定できればよい。
【００５３】
（スイッチ異常判断処理）
ＣＰＵ１５は、実行条件を満たしたと判断した場合、図５に示すスイッチ異常判断処理を実行する。実行条件の例は、ユーザによってイグニッションキーが操作されることにより車両の電源がオフされたことや、システム停止時、前回のスイッチ異常判断処理の実行時から基準時間経過したとＣＰＵ１５が判断したこと等である。なお、以下では、スイッチ４１を１番目のスイッチ、スイッチ４２を２番目のスイッチ、スイッチ４３を３番目のスイッチ、ということがある。
【００５４】
ＣＰＵ１５は、まず、車両やシステムが停止しているか否かを判断する（Ｓ１）。具体的には、ＣＰＵ１５は、組電池モジュール１２の充放電が停止しているか否かを判断することで、車両やシステムが停止しているか否かを判断する。ＣＰＵ１５は、車両やシステムが停止していないと判断した場合（Ｓ１：ＮＯ）、待機し、車両やシステムが停止していると判断した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、１番目のスイッチであるスイッチ４１が異常であるか否かを判断する（Ｓ２）。
【００５５】
なお、「組電池モジュール１２の充放電が停止した」とは、組電池モジュール１２が完全に充放電を停止している場合に限らず、組電池モジュール１２が接続されている負荷（図示せず）に待機電流が流れている場合（例えば、数ｍＡ未満）でも、セル監視装置１３に暗電流が流れている場合（例えば、数百μＡ未満）でもよい。
【００５６】
Ｓ２では、ＣＰＵ１５は、スイッチ４１にスイッチング指令信号を与え、交流電圧計ＡＶに、検出点Ｐにおける交流電圧を検出させる。そして、ＣＰＵ１５は、交流電圧の変化量が変化なし（略０ｍＶ）と判断した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、スイッチ４１がオープンモード異常またはショートモード異常であると判断して、エラーフラグを立てる等のエラー処理を実行し（Ｓ３）、スイッチ異常判断処理を終了する。なお、スイッチング指令信号はスイッチ信号の一例である。
【００５７】
一方、ＣＰＵ１５は、交流電圧の変化量が変化ありと判断した場合（Ｓ２：ＮＯ）、図６に示すオープンモード異常判断処理を実行する（Ｓ４）。
【００５８】
（オープンモード異常判断処理）
このオープンモード異常判断処理は、ＣＰＵ１５が交流電圧計ＡＶに、検出点Ｐにおける交流電圧を検出させ、いずれかのスイッチがオープンモード異常であるか否かを判断する処理である。具体的には、ＣＰＵ１５は、スイッチ４１にスイッチング指令信号、即ち、オープン指令信号とクローズ指令信号とを交互に与え、かつ、スイッチ４２およびスイッチ４３にオープン指令信号を与える。そして、その状態で、ＣＰＵ１５は、交流電圧計ＡＶに、検出点Ｐにおける交流電圧を検出させる。なお、以下の説明では、組電池モジュール１２の高周波信号に対するインピーダンスは高いこととし、本実施形態では無視できるものとする。
【００５９】
ＣＰＵ１５は、１番目のスイッチであるスイッチ４１を除く、スイッチ４２およびスイッチ４３にオープン指令信号を与える（Ｓ２１）。次に、ＣＰＵ１５は、スイッチ４１にスイッチング指令信号を与える（Ｓ２２）。具体的には、ＣＰＵ１５は、スイッチ４１にオープン指令信号とクローズ指令信号とを交互に与える。より詳細には、ＣＰＵ１５は、動作周波数として、例えば５００ｋＨｚで、スイッチ４１にオープン指令信号とクローズ指令信号とを交互に与える。なお、Ｓ２１の処理は、指令処理の一例であり、Ｓ２２の処理は、スイッチング処理の一例である。また、Ｓ２１でスイッチ４２およびスイッチ４３に与えられるオープン指令信号は、指令信号の一例である。
【００６０】
ＣＰＵ１５は、交流電圧計ＡＶに検出点ＰでのリアクタンスＬ１〜Ｌ３の逆起電圧の振幅（変化量）を検出させる（Ｓ２３）。具体的には、ＣＰＵ１５は、セル電圧検出回路１７に検出点Ｐでの交流電圧の最大電圧値と最小電圧値とを検出させ、当該交流電圧の差を検出する。その後、ＣＰＵ１５は、その交流電圧の変化量をメモリに記憶する（Ｓ２４）。
【００６１】
ＣＰＵ１５は、スイッチ４１へのスイッチング指令信号を停止し（Ｓ２５）、オープンモード異常判断処理を終了する。
【００６２】
ＣＰＵ１５は、Ｓ２３で検出した交流電圧の変化量と予めメモリ１６に記憶したオープンモード異常基準値とを比較する（Ｓ５）。ＣＰＵ１５は、Ｓ５の処理により、各スイッチ４１〜４３の少なくとも１つのスイッチがオープンモード異常であるか否かを判断する。ＣＰＵ１５は、交流電圧の変化量がオープンモード異常基準値より小さいと判断した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１５は、スイッチ番号を２に初期化し（Ｓ６）、図７に示すオープンモード異常特定処理を実行する（Ｓ７）。なお、Ｓ５の処理は、異常判定処理の一例である。
【００６３】
（オープンモード異常特定処理）
このオープンモード異常特定処理は、ＣＰＵ１５が交流電圧計ＡＶに、検出点Ｐにおける交流電圧を検出させ、どのスイッチがオープンモード異常であるかを特定する処理である。具体的には、ＣＰＵ１５は、スイッチ４１にスイッチング指令信号、即ち、オープン指令信号とクローズ指令信号とを交互に与え、かつ、Ｎ番目のスイッチにオープン指令信号を与える。そして、その状態で、ＣＰＵ１５は、交流電圧計ＡＶに、検出点Ｐにおける交流電圧を検出させる。
【００６４】
まずＣＰＵ１５は、１番目のスイッチであるスイッチ４１および２番目のスイッチであるスイッチ４２にオープン指令信号を与え、それ以外のスイッチにクローズ指令信号を与える（Ｓ３１）。その後、ＣＰＵ１５は、１番目のスイッチであるスイッチ４１にスイッチング指令信号を与える（Ｓ３２）。具体的には、ＣＰＵ１５は、動作周波数として、例えば５００ｋＨｚで、スイッチ４１にオープン指令信号とクローズ指令信号とを交互に与える。なお、Ｓ３２の処理は、スイッチング処理の一例である。
【００６５】
ＣＰＵ１５は、セル電圧検出回路１７に検出点Ｐでの交流電圧の変化量を検出させる（Ｓ３３）。具体的には、ＣＰＵ１５は、セル電圧検出回路１７に検出点Ｐでの交流電圧の最大電圧値と最小電圧値とを検出させ、当該交流電圧の差を検出する。その後、ＣＰＵ１５は、その交流電圧の変化量をメモリに記憶する（Ｓ３４）。
【００６６】
ＣＰＵ１５は、スイッチ４１へのスイッチング指令信号を停止し（Ｓ３５）、オープンモード異常特定処理を終了する。
【００６７】
ＣＰＵ１５は、Ｓ３３で検出した交流電圧の変化量と予めメモリ１６に記憶したオープンモード異常基準値とを比較する（Ｓ８）。ＣＰＵ１５は、交流電圧の変化量がオープンモード異常基準値より小さいと判断した場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、スイッチ４２はオープンモード異常であると判断して、エラーフラグを立てる等のエラー処理を実行し（Ｓ９）、Ｓ１０へ進む。なお、Ｓ８の処理は、異常判定処理の一例である。
【００６８】
ＣＰＵ１５は、交流電圧の変化量がオープンモード異常基準値以上であると判断した場合（Ｓ８：ＮＯ）、Ｓ１０へ進む。
【００６９】
ＣＰＵ１５は、スイッチ番号Ｎがスイッチ総数であるか否かを判断する（Ｓ１０）。ＣＰＵ１５は、スイッチ番号Ｎがスイッチ総数と等しくないと判断した場合（Ｓ１０：ＮＯ）、スイッチ番号Ｎを１つ増やし（Ｓ１１）、Ｓ７へ戻る。ＣＰＵ１５は、スイッチ番号Ｎがスイッチ総数と等しいと判断した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、スイッチ異常判断処理を終了する。
【００７０】
一方、ＣＰＵ１５は、交流電圧の変化量がオープンモード異常基準値以上であると判断した場合（Ｓ５：ＮＯ）、全てのスイッチ４１〜４３がオープンモード異常でないと判断して、図８に示す、ショートモード異常判断処理を実行する（Ｓ１２）。
【００７１】
（ショートモード異常判断処理）
このショートモード異常判断処理は、ＣＰＵ１５が交流電圧計ＡＶに、検出点Ｐにおける交流電圧を検出させ、いずれかのスイッチがショートモード異常しているか否かを判断する処理である。具体的には、ＣＰＵ１５は、スイッチ４１にスイッチング指令信号を与え、かつ、スイッチ４２およびスイッチ４３にクローズ指令信号を与える。そして、その状態で、ＣＰＵ１５は、交流電圧計ＡＶに、検出点Ｐにおける交流電圧を検出させる。
【００７２】
ＣＰＵ１５は、１番目のスイッチであるスイッチ４１を除く、スイッチ４２およびスイッチ４３にクローズ指令信号を与える（Ｓ４１）。次に、ＣＰＵ１５は、スイッチ４１にスイッチング指令信号を与える（Ｓ４２）。具体的には、ＣＰＵ１５は、スイッチ４１にオープン指令信号とクローズ指令信号とを交互に与える。より詳細には、ＣＰＵ１５は、動作周波数として、例えば５００ｋＨｚで、スイッチ４１にオープン指令信号とクローズ指令信号とを交互に与える。なお、Ｓ４１の処理は、指令処理の一例であり、Ｓ４２の処理は、スイッチング処理の一例である。また、Ｓ４１でスイッチ４２およびスイッチ４３に与えられるクローズ指令信号は、指令信号の一例である。
【００７３】
ＣＰＵ１５は、Ｓ４２の処理でスイッチ４１にスイッチング指令信号を与えている。このため、検出点Ｐには、交流電圧が、図４で示した波形と同様の波形として発生する。
【００７４】
ＣＰＵ１５は、セル電圧検出回路１７に検出点ＰでのリアクタンスＬ１〜Ｌ３の交流電圧の変化量を検出させる（Ｓ４３）。具体的には、ＣＰＵ１５は、セル電圧検出回路１７に検出点Ｐでの交流電圧の最大電圧値と最小電圧値とを検出させ、当該交流電圧の差を検出する。その後、ＣＰＵ１５は、その交流電圧の変化量をメモリに記憶する（Ｓ４４）。
【００７５】
ＣＰＵ１５は、スイッチ４１へのスイッチング指令信号を停止し（Ｓ４５）、ショートモード異常判断処理を終了する。
【００７６】
ＣＰＵ１５は、Ｓ３３で検出した交流電圧の変化量と予めメモリ１６に記憶したショートモード異常基準値とを比較する（Ｓ１３）。ＣＰＵ１５は、Ｓ１３の処理により、各スイッチ４１〜４３の少なくとも１つのスイッチがショートモード異常であるか否かを判断する。ＣＰＵ１５は、交流電圧の変化量がショートモード異常基準値より小さいと判断した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、ＣＰＵ１５は、全てのスイッチ４１〜４３がショートモード異常でないと判断して、スイッチ異常判断処理を終了する。なお、Ｓ１３の処理は、異常判定処理の一例である。
【００７７】
ＣＰＵ１５は、交流電圧の変化量がショートモード異常基準値以上であると判断した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、スイッチ番号Ｎを２に初期化し（Ｓ１４）、図９に示すショートモード異常特定処理を実行する（Ｓ１５）。
【００７８】
（ショートモード異常特定処理）
このショートモード異常特定処理は、ＣＰＵ１５が交流電圧計ＡＶに、検出点Ｐにおける交流電圧を検出させ、どのスイッチがショートモード異常であるかを特定する処理である。具体的には、ＣＰＵ１５は、スイッチ４１にスイッチング指令信号、即ち、オープン指令信号とクローズ指令信号とを交互に与え、かつ、Ｎ番目のスイッチにクローズ指令信号を与える。そして、その状態で、ＣＰＵ１５は、交流電圧計ＡＶに、検出点Ｐにおける交流電圧を検出させる。
【００７９】
まずＣＰＵ１５は、２番目のスイッチであるスイッチ４２にオープン指令信号を与え、それ以外のスイッチにクローズ指令信号を与える（Ｓ５１）。その後、ＣＰＵ１５は、１番目のスイッチであるスイッチ４１にスイッチング指令信号を与える（Ｓ５２）。具体的には、ＣＰＵ１５は、スイッチ４１にオープン指令信号とクローズ指令信号とを交互に与える。より詳細には、ＣＰＵ１５は、動作周波数として、例えば５００ｋＨｚで、スイッチ４１にオープン指令信号とクローズ指令信号とを交互に与える。なお、Ｓ３２の処理は、スイッチング処理の一例である。
【００８０】
ＣＰＵ１５は、セル電圧検出回路１７に検出点Ｐでの交流電圧の変化量を検出させる（Ｓ５３）。具体的には、ＣＰＵ１５は、交流電圧計ＡＶに検出点Ｐでの交流電圧の最大電圧値と最小電圧値とを検出させ、当該交流電圧の差を検出する。その後、ＣＰＵ１５は、その交流電圧の変化量をメモリに記憶する（Ｓ５４）。
【００８１】
ＣＰＵ１５は、スイッチ４１へのスイッチング指令信号を停止し（Ｓ５５）、ショートモード異常特定処理を終了する。
【００８２】
ＣＰＵ１５は、Ｓ５３で検出した交流電圧の変化量と予めメモリ１６に記憶したショートモード異常基準値とを比較する（Ｓ１６）。ＣＰＵ１５は、交流電圧の変化量がショートモード異常基準値以上であると判断した場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、スイッチ４２はショートモード異常であると判断して、エラーフラグを立てる等のエラー処理を実行し（Ｓ１７）、Ｓ１８へ進む。なお、Ｓ１４の処理は、異常判定処理の一例である。
【００８３】
ＣＰＵ１５は、交流電圧の変化量がショートモード異常基準値より小さいと判断した場合（Ｓ１６：ＮＯ）、Ｓ１８へ進む。
【００８４】
ＣＰＵ１５は、スイッチ番号Ｎがスイッチ総数であるか否かを判断する（Ｓ１８）。ＣＰＵ１５は、スイッチ番号Ｎがスイッチ総数と等しくないと判断した場合（Ｓ１８：ＮＯ）、スイッチ番号Ｎを１つ増やし（Ｓ１９）、Ｓ１５へ戻る。ＣＰＵ１５は、スイッチ番号Ｎがスイッチ総数と等しいと判断した場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、スイッチ異常判断処理を終了する。
【００８５】
（本実施形態の効果）
ＣＰＵ１５は、スイッチ４１にオープン指令信号とクローズ指令信号とを交互に与える。そして、ＣＰＵ１５は、交流電圧の変化量を検出する。ＣＰＵ１５は、交流電圧の変化量と予めメモリ１６に記憶した異常基準値とを比較することで、各スイッチ４１〜４３が異常であるか否かを判断する。これによって、診断用抵抗を用いる構成に比べて、セルの電圧検出精度が悪化することを抑制しつつ、セルに並列接続されたスイッチの異常を検出することができる。
【００８６】
＜他の実施形態＞
本明細書で開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も含まれる。
【００８７】
上記実施形態では、制御部３４は、１つのＣＰＵとメモリを有する構成であった。しかし、制御部は、これに限らず、複数のＣＰＵを備える構成や、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハード回路を備える構成や、ハード回路及びＣＰＵの両方を備える構成でもよい。例えばスイッチ異常判断処理の一部または全部を、別々のＣＰＵやハード回路で実行する構成でもよい。また、これらの処理の順序は、適宜変更してもよい。
【００８８】
上記実施形態では、各セルＣ１〜Ｃ３は、例えばリチウムイオン電池などの二次電池である例を挙げた。しかしこれに限らず、各セルＣ１〜Ｃ３は、一次電池でもよい。
【００８９】
上記実施形態では、リアクタンス素子の一例として第１リアクタンスＬ１、第２リアクタンスＬ２、第３リアクタンスＬ３を挙げた。しかしこれに限らず、カップリングフィルタを電流経路に被せる構成でもよい。要するに、リアクタンス成分が生じる構成であればよい。
【００９０】
上記実施形態では、ＣＰＵ１５は、動作周波数として、例えば５００ｋＨｚで、スイッチ４１にオープン指令信号とクローズ指令信号とを交互に与える例を挙げた。しかしこれに限らず、オープン指令信号とクローズ指令信号とを交互に与える前と後とで、第１リアクタンスＬ１、第２リアクタンスＬ２、第３リアクタンスＬ３の両端に電位差が発生すれば、どのような動作周波数でもよい。  
【００９１】
上記実施形態では、フィルタＦ１〜Ｆ３では、コンデンサＣＡＰ１〜ＣＡＰ３を各セルＣ１〜Ｃ３とそれぞれ並列に接続する構成であった。しかしこれに限らず、コンデンサＣＡＰ１〜ＣＡＰ３の代わりに、直列に接続したスイッチと抵抗とを、各セルＣ１〜Ｃ３とそれぞれ並列に接続してもよい。
【００９２】
上記実施形態では、組電池モジュール１２は、３つの第１セルＣ１〜第３セルＣ３が直列接続された構成であった。しかしこれに限らず、組電池モジュール１２は、１つ、２つのセル、あるいは４つ以上のセルが直列接続された構成でもよい。また、セルの数に合わせて、スイッチの数も適宜変更されてよい。この場合、ＣＰＵ１５は、セル監視装置１３の中で最も電位が低い電圧検出線２１に接続されたスイッチ４１のみにスイッチング指令信号を与える構成でもよく、例えば、複数のセルごとにグループを分け、当該グループの中で最も電位が低い電圧検出線に接続されたスイッチにスイッチング指令信号を与え、当該グループごとにスイッチ異常判断処理を実行する構成でもよい。
【００９３】
上記実施形態では、検出点Ｐは、セル監視装置１３の中で最も電位が高い電圧検出線２４上の接続点であり、かつ、ＣＰＵ１５がスイッチング指令信号を与えるスイッチは、セル監視装置１３の中で最も電位が低い電圧検出線２１に接続されたスイッチ４１である構成であった。この検出点Ｐを定めるために、ＣＰＵ１５は、以下の処理を実行してもよい。即ち、ＣＰＵ１５は、全てのスイッチ４１〜４３がオープン状態のとき、検出点Ｐの電圧検出処理を実行し、得られた交流電圧の変化量の大小を比較する。そして、ＣＰＵ１５は、交流電圧の変化量が最も大きいと判断した検出点を検出点Ｐと定めてもよい。
【００９４】
上記実施形態では、検出点Ｐは、セル監視装置１３の中で最も電位が高い電圧検出線２４上の接続点であり、かつ、ＣＰＵ１５がスイッチング指令信号を与えるスイッチは、セル監視装置１３の中で最も電位が低い電圧検出線２１に接続されたスイッチ４１である構成であった。しかしこれに限らず、検出点Ｐは、ＣＰＵ１５がスイッチング指令信号を与えるスイッチよりも電位が高い接続点であれば、いずれでもよい。
【００９５】
上記実施形態では、電圧検出線２２〜２４には、誘導性のリアクタンスＬ１〜Ｌ３がそれぞれ接続されている構成であった。しかしこれに限らず、リアクタンスＬ１〜Ｌ３に加えて、抵抗が各リアクタンスＬ１〜Ｌ３に直列に設けられていてもよい。この抵抗は、各リアクタンスＬ１〜Ｌ３のインピーダンスに対して、相対的に抵抗値が小さいものであればよい。
【００９６】
また、第１リアクタンスＬ１、第２リアクタンスＬ２、第３リアクタンスＬ３のリアクタンス成分は、略同一でもよいし、異なっていてもよく、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、および抵抗Ｒ３の抵抗成分は、略同一でもよいし、異なっていてもよい。
【００９７】
スイッチ４１〜４３は、例えばバイポーラトランジスタや、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子であってもよく、また、通常はクローズ状態であり、オープン指令信号を与えた場合に限りオープン状態になるノーマルクローズタイプでもよい。
【００９８】
上記実施形態では、ＣＰＵ１５がスイッチ４１にスイッチング指令信号を与えることで、検出点ＰにリアクタンスＬ１〜Ｌ３の逆起電圧を交流成分として発生させる例を挙げた。しかしこれに限らず、全く異なる交流発生源を電圧検出線２２上で、リアクタンスＬ１と抵抗Ｒ１との間に設けることで、交流成分を発生させてもよい。なお、交流発生源を設ける位置は上記に限らず、電圧検出線２３上で、リアクタンスＬ２と抵抗Ｒ２との間に設けてもよく、電圧検出線２４上で、リアクタンスＬ３と抵抗Ｒ３との間に設けてもよい。また、交流発生源は、上記いずれか１箇所に設けられていればよいが、上記いずれか２箇所でもよく、全てに設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１１：電池パック  １３：セル監視装置  １４：セル監視部  １５：ＣＰＵ  １６：メモリ  １７：セル電圧検出回路  １８：制御部  ３１〜３３：均等化回路  ４１〜４３：スイッチ  Ｃ１〜Ｃ３：セル  Ｌ１〜Ｌ３：リアクタンス  Ｆ１〜Ｆ３：フィルタ  ＡＶ：交流電圧計
【図１】
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【図２】
2015070681.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015070681.tif 000006
【図５】
2015070681.tif 000007
【図６】
2015070681.tif 000008
【図７】
2015070681.tif 000009
【図８】
2015070681.tif 000010
【図９】
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