(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
総正極と総負極の間に直列接続される第１の電源と第２の電源と、
前記総正極と接地との間に接続される第１の絶縁抵抗と、
前記総負極と接地との間に接続される第２の絶縁抵抗と、
前記総正極に第１のスイッチ素子を介して一方の電極が接続されるキャパシタと、
前記第１の電源の負極と前記キャパシタの他方の電極の間に設けられる第２のスイッチ素子と、
前記第２の電源の正極と前記キャパシタの前記一方の電極の間に設けられる第３のスイッチ素子と、
前記総負極と前記キャパシタの前記他方の電極との間に接続される第４のスイッチ素子と、
前記第４のスイッチ素子をオンした場合の前記キャパシタの第１の電圧値を用いて前記第１または前記第３のスイッチ素子の異常状態を判定し、または、前記第１のスイッチ素子をオンした場合の前記キャパシタの第２の電圧値を用いて前記第２または前記第４のスイッチ素子の異常状態を判定する判定部と
を有することを特徴とする状態判定装置。
【請求項２】
前記判定部は、前記第１の電圧値または前記第２の電圧値と、前記第１及び第２の電源の電圧値または前記第１及び第２の電源の総電圧値に基づいて設定される複数の閾値とを比較して、前記第１のスイッチ素子をオンした場合には前記第２と前記第４のスイッチ素子の内でオフできない状態であるオン固着状態のスイッチ素子を特定し、前記第４のスイッチ素子をオンした場合には前記第１と前記第３のスイッチ素子の内でオフできない状態であるオン固着状態のスイッチ素子を特定することを特徴とする請求項１に記載の状態判定装置。
【請求項３】
前記キャパシタは、前記総正極に前記第１のスイッチ素子を介して一方の電極が接続され、他方の電極が前記第４のスイッチ素子を介して前記総負極に接続される第１キャパシタと、一方の電極が前記第１キャパシタの前記一方の電極に切替スイッチを介して接続され、他方の電極が前記第１キャパシタの前記他方の電極に接続される第２キャパシタとを有することを特徴とする請求項２に記載の状態判定装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記第１の電圧値と前記第２の電圧値を連続して測定する場合、前記第２のスイッチ素子と前記第３のスイッチ素子をオフにした状態で一方の電圧値を取得した後に前記第２のスイッチ素子と前記第３のスイッチ素子をオフ状態にしたままの状態で、他方の電圧値を取得することを特徴とする請求項１または２に記載の状態判定装置。
【請求項５】
前記判定部は、前記キャパシタの電圧値と前記第１の電源または前記第２の電源の電圧値の整数倍とを比較して、導通した前記キャパシタへの充電経路を特定し、前記第１のスイッチ素子をオンした場合には前記第２のスイッチ素子と前記第４のスイッチ素子の中から、オフできない状態であるオン固着状態のスイッチ素子を特定し、前記第４のスイッチ素子をオンした場合には前記第１のスイッチ素子と前記第３のスイッチ素子の中からオフできない状態であるオン固着状態のスイッチ素子を特定することを特徴とする請求項１に記載の状態判定装置。
【請求項６】
充放電を行うキャパシタを有する状態判定装置が、
総正極と総負極の間に直列接続される第１の電源と第２の電源と、
前記総正極と接地との間に接続される第１の絶縁抵抗と、
前記総負極と前記接地との間に接続される第２の絶縁抵抗と、
前記総正極に第１のスイッチ素子を介して一方の電極が接続されるキャパシタと、
前記第１の電源の負極と前記キャパシタの他方の電極の間に設けられる第２のスイッチ素子と、
前記第２の電源の正極と前記キャパシタの前記一方の電極の間に設けられる第３のスイッチ素子と、
前記総負極と前記キャパシタの前記他方の電極との間に接続される第４のスイッチ素子と、
を備え、
前記第４のスイッチ素子をオンした場合の前記キャパシタの第１の電圧値、または、前記第１のスイッチ素子をオンした場合の前記キャパシタの第２の電圧値を取得する取得工程と、
前記取得工程によって取得された前記第１の電圧値を用いて前記第１のスイッチ素子または前記第３のスイッチ素子の異常状態を判定し、または前記第２の電圧値を用いて、前記第２のスイッチ素子または前記第４のスイッチ素子の異常状態を判定する判定工程と
を含むことを特徴とする状態判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、状態判定装置および状態判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばハイブリッド自動車や電気自動車などの車両は、動力源たるモータに対して電力を供給する電源を備える。また、かかる電源の状態を監視する監視装置としては、ＤＣ電圧印加方式を用いた監視装置が知られている。
【０００３】
上記電源は、車体と絶縁されるように構成されているため、監視装置は、電源の絶縁状態を監視する機能、換言すれば、電源の絶縁抵抗の劣化を検出する機能を有する。例えば、監視装置は、車両に搭載される高圧バッテリと車両ボディーのＧＮＤ（グランド）と車両絶縁抵抗を直列接続させて、高圧バッテリから絶縁されるフライングキャパシタへ通電し、充電されたフライングキャパシタの電圧に基づいて、電源の絶縁抵抗の劣化を検出する。
【０００４】
また、監視装置は、高圧バッテリが複数の電源スタックによって構成されていることから、各電源スタックが過充電状態にならないように、電源スタックを監視する監視機能も有し、さらにその監視機能を監視する機能も有する。監視装置は、このような２重監視においても、各電源スタックに直列接続されるフライングキャパシタの電圧に基づいて、各電源スタックの過充電を監視する。
【０００５】
近年では、このような回路における所定番目の直列回路対を構成するスイッチ対に対して、次にオンされるスイッチ対のオン時間をオーバーラップさせたときの出力端子間の電位差にしたがって、スイッチの故障を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１０３５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記技術では、スイッチ対のオン時間をオーバーラップさせて電源スタックと出力端子間を接続するので、電源スタックの電圧によっては出力側に大電圧が印加されることがあり、出力端子に接続される素子を破壊することがある。このように、上記技術は、信頼性が高いとは言えず、好ましい手法とは言い難い。
【０００８】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、高圧側に接続されるスイッチ素子の故障を検出することができる状態判定装置および状態判定方法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】
【０００９】
本願の開示する状態判定装置は、一つの態様において、直列接続される複数の電源と、各電源の正極と負極とのそれぞれと各スイッチ素子を介して前記複数の電源に接続されて、充放電を行うキャパシタと、前記複数の電源における総負極側に繋がるスイッチ素子をオンした場合の前記キャパシタの第１の電圧値、または、前記複数の電源における総正極側に繋がるスイッチ素子をオンした場合の前記キャパシタの第２の電圧値を用いて、前記各スイッチ素子の状態を判定する判定部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高圧側に接続されるスイッチ素子の故障を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態に係る電源監視装置を含む充放電システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、電源監視装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】図３は、電圧検出回路部の構成例を示す図である。
【図４】図４は、第１スタックの電圧で第１キャパシタの充電を行う充電経路を示す図である。
【図５】図５は、充電された第１キャパシタの放電を行う放電経路を示す図である。
【図６】図６は、第２スタックの電圧で第１キャパシタの充電を行う充電経路を示す図である。
【図７】図７は、組電池の正極側の絶縁抵抗の劣化を検出する際の充電経路を示す図である。
【図８】図８は、充電されたキャパシタの放電を行う放電経路を示す図である。
【図９】図９は、組電池の負極側の絶縁抵抗の劣化を検出する際の充電経路を示す図である。
【図１０】図１０は、第４スイッチをオンした時の充電回路を示す図である。
【図１１】図１１は、第１スイッチをオンした時の充電回路を示す図である。
【図１２】図１２は、電源監視システムが実行する監視検出処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、電源監視システムが実行する状態判定処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、高圧側スイッチの状態判定処理のタイムチャートを示す図である。
【図１５】図１５は、第１スイッチが故障した時の対応を説明する図である。
【図１６】図１６は、第１スイッチ１故障時の第１スタックの電圧計測を説明する図である。
【図１７】図１７は、第１スイッチ故障時の総電圧計測および第２スタック電圧の予測を説明する図である。
【図１８】図１８は、第２スイッチが故障した時の対応を説明する図である。
【図１９】図１９は、第３スイッチが故障した時の対応を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本願の開示する状態判定装置および状態判定方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１３】
＜１．充放電システムの構成＞
図１は、実施形態に係る電源監視装置を含む充放電システムの構成例を示すブロック図である。充放電システム１は、例えば、図示しないハイブリッド自動車（ＨＥＶ：Hybrid  Electric  Vehicle）、電気自動車（ＥＶ：Electric  Vehicle）、および、燃料電池自動車（ＦＣＶ：Fuel  Cell  Vehicle）等の車両に搭載される。充放電システム１は、車両の動力源たるモータに対して電力を供給する電源の充放電等を行うシステムである。
【００１４】
詳しくは、充放電システム１は、組電池１０と、電源監視システム２０と、車両制御装置３０と、モータ４０と、電圧変換器５０と、フェールセーフ用リレー６０とを備える。また、電源監視システム２０は、モニタＩＣ（Integrated  Circuit）２１等を有する複数のサテライト基板２２と、電源監視装置２３とを備える。
【００１５】
組電池１０は、図示しない車体と絶縁された電源（バッテリ）であり、複数のブロック１１により構成される。１つのブロック１１は、直列に接続された複数、例えば２個の電池スタック１２を備える。また、１つの電池スタック１２は、例えば直列に接続された複数の電池セル１３を備える。
【００１６】
なお、ブロック１１、電池スタック１２および電池セル１３の個数は、上記あるいは図示のものに限定されない。また、上記した組電池１０としては、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などを用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００１７】
複数の電池セル１３はそれぞれ、サテライト基板２２に設けられたモニタＩＣ２１に電気的に接続される。そして、各電池セル１３の電圧は、モニタＩＣ２１によって検出される。なお、モニタＩＣ２１は、第１モニタＩＣ２１ａおよび第２モニタＩＣ２１ｂの複数あり、第１、第２モニタＩＣ２１ａ，２１ｂがそれぞれ、１つの電池スタック１２分の電池セル１３の電圧を検出する。
【００１８】
電源監視装置２３は、複数の電池セル１３のそれぞれの個別電圧を監視するとともに、各電池スタック１２の電圧を監視する機能を有する。すなわち、電源監視装置２３は、組電池１０の充電状態を監視する。
【００１９】
具体的には、電源監視装置２３は、モニタＩＣ２１に対して電圧検出要求を送信して複数の電池セル１３のそれぞれの個別電圧を検出させ、通信ラインＬ１を介して検出結果を受信することで、電池セル１３の電圧を監視する。また、電源監視装置２３は、導線Ｌ２を介して後述するキャパシタに電池スタック１２の電圧（以下、「スタック電圧」と記載する場合がある）を充電することによりスタック電圧を直接測定して、組電池１０の充電状態を監視する。
【００２０】
なお、電源監視装置２３は、モニタＩＣ２１が正常に動作しているか否かを判定する機能も有していることが好ましい。具体的には、例えば、電源監視装置２３は、モニタＩＣ２１から受信した各電池セル１３の個別電圧を加算して得たスタック電圧と、直接検出したスタック電圧とを比較し、両者の差が許容値より大きい場合にモニタＩＣ２１が異常であると判定する。そして、電源監視装置２３は、モニタＩＣ２１が異常であると判定された場合、例えばフェールセーフ用リレー６０を切り離して、電池セル１３に対する充放電が行われないようにしてもよい。
【００２１】
また、電源監視装置２３は、電源監視システム２０が有する絶縁抵抗（後述）の劣化を検出するが、これについては後に説明する。なお、ここで絶縁抵抗の劣化とは、例えば絶縁抵抗の抵抗値が低下して組電池１０の漏電が生じていることを意味する。
【００２２】
車両制御装置３０は、組電池１０の充電状態に応じて組電池１０に対する充放電を行って車両制御する。具体的には、車両制御装置３０は、電圧変換器５０を用いて組電池１０に充電された電圧を直流から交流の電圧に変換し、変換した電圧をモータ４０へ供給してモータ４０を駆動させる。これにより、組電池１０は放電されることとなる。
【００２３】
また、車両制御装置３０は、モータ４０の回生制動によって発電した電圧を電圧変換器５０で交流から直流の電圧に変換し、組電池１０へ供給する。これにより、組電池１０は充電されることとなる。このように、車両制御装置３０は、電源監視装置２３から取得した組電池１０の充電状態に基づいて組電池１０の電圧を監視し、監視結果に応じた制御を実行する。
【００２４】
＜２．電源監視装置の構成＞
次に、電源監視装置２３の構成について説明する。図２は、電源監視装置２３の構成例を示すブロック図である。なお、図２では、サテライト基板２２や通信ラインＬ１などを省略している。また、図２では、理解の便宜のため、複数のブロック１１のうちの１つを示すとともに、以下では、ブロック１１における２個の電池スタック１２のうちの一方を「第１スタック１２ａ」、他方を「第２スタック１２ｂ」と記載する場合がある。
【００２５】
電源監視装置２３は、例えば電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic  Control  Unit）であり、図２に示すように、電圧検出回路部２４と、Ａ／Ｄ変換部２５と、制御部２６とを備える。電圧検出回路部２４は、各スタック電圧の検出、絶縁抵抗の劣化検出などを行うための回路を備える。
【００２６】
ここで、例えば仮に、上記した電圧検出回路部２４において、各スタック電圧を検出する回路と、絶縁抵抗劣化を検出する回路とを別々に備える構成であった場合、電源監視装置２３の構成が複雑化するとともに、コストの増加を招くおそれがあった。
【００２７】
そこで、本実施形態に係る電源監視装置２３では、装置の構成を簡素化してコストの増加を抑制しつつ、各スタック電圧の検出および絶縁抵抗の劣化検出を行うことができるようにした。以下、電源監視装置２３の構成についてさらに詳しく説明する。
【００２８】
図３は、電源監視装置２３の電圧検出回路部２４の構成例を示す図である。図３に示すように、電圧検出回路部２４は、第１、第２キャパシタＣ１，Ｃ２と、第１スイッチＳ１〜第６スイッチＳ６と、切替スイッチＳ７、第１抵抗Ｒ１〜第７抵抗Ｒ７とを備える。また、組電池１０は、正極側に絶縁抵抗Ｒｐを備え、負極側に絶縁抵抗Ｒｎを備える。
【００２９】
かかる電圧検出回路部２４では、フライングキャパシタ方式が適用され、後述するように、第１キャパシタＣ１を各スタック１２ａ，１２ｂの電圧で充電した後、第１キャパシタＣ１の電圧を各スタック１２ａ，１２ｂの電圧として検出している。
【００３０】
具体的には、電圧検出回路部２４は、第１、第２キャパシタＣ１，Ｃ２を介して充電側回路と放電側回路とに分かれている。なお、以下では、第１、第２キャパシタＣ１，Ｃ２を総称して「キャパシタＣ」と記載する場合がある。
【００３１】
充電側回路は、組電池１０の各スタック１２ａ，１２ｂとキャパシタＣとが接続され、各スタック１２ａ，１２ｂの電圧をキャパシタＣに充電する経路を含む部分である。また、放電側回路は、キャパシタＣに充電された電圧を放電する経路を含む部分である。
【００３２】
そして、各スイッチＳ１〜Ｓ７のオン／オフが制御されることで、キャパシタＣへの充電および放電が制御される。なお、上記した各スイッチＳ１〜Ｓ７としては、例えばソリッドステートリレー（ＳＳＲ：Solid  State  Relay）を用いることができるが、これに限定されるものではない。また、第１抵抗Ｒ１〜第７抵抗Ｒ７は、キャパシタＣの電圧を検出するための電圧検出用抵抗である。
【００３３】
電圧検出回路部２４の充電側回路は、キャパシタＣに対して、第１スタック１２ａおよび第２スタック１２ｂの各々が並列に接続されている。すなわち、キャパシタＣの両端は、第１スタック１２ａの正極および負極に接続されるとともに、第２スタック１２ｂの正極および負極とも接続されている。
【００３４】
また、第１スタック１２ａの正極側とキャパシタＣとの間には、第１抵抗Ｒ１、第１スイッチＳ１および第５抵抗Ｒ５が直列に設けられ、第１スタック１２ａの負極側とキャパシタＣとの間には、第２抵抗Ｒ２および第２スイッチＳ２が直列に設けられている。
【００３５】
また、第２スタック１２ｂの正極側とキャパシタＣとの間には、第３抵抗Ｒ３、第３スイッチＳ３および第５抵抗Ｒ５が直列に設けられ、第２スタック１２ｂの負極側とキャパシタＣとの間には、第４抵抗Ｒ４および第４スイッチＳ４が直列に設けられている。
【００３６】
電圧検出回路部２４の放電側回路には、第１スタック１２ａおよび第２スタック１２ｂの正極側の経路に第５スイッチＳ５が設けられ、第５スイッチＳ５の一端とキャパシタＣとの間に第５抵抗Ｒ５が設けられている。また、第１、第２スタック１２ａ，１２ｂの負極側の経路には、第６スイッチＳ６が設けられ、第６スイッチＳ６の一端がキャパシタＣに接続されている。
【００３７】
そして、第５スイッチＳ５の他端は、Ａ／Ｄ変換部２５に接続されるとともに、途中で分岐して第６抵抗Ｒ６を介して車体ＧＮＤに接続されている。また、第６スイッチＳ６の他端は、第７抵抗Ｒ７を介して車体ＧＮＤに接続されている。なお、車体ＧＮＤは、接地点の一例である。
【００３８】
Ａ／Ｄ変換部２５は、電圧検出回路部２４の接続点Ａにおける電圧を示すアナログ値をデジタル値へ変換し、変換されたデジタル値を制御部２６へ出力する。
【００３９】
次いで、第１、第２キャパシタＣ１，Ｃ２について詳説する。上記した各スタック１２ａ，１２ｂの電圧検出の処理は、比較的短い時間で完了することが望ましいことから、電圧検出に用いられるキャパシタにおいては、短時間で充電可能なように、静電容量は比較的小さい方が好ましい。
【００４０】
他方、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出に用いられるキャパシタにおいては、静電容量は比較的大きい方が好ましい。すなわち、車両には設計時に意図されない浮遊容量が存在する。絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出の際に、かかる浮遊容量の影響を受けると、キャパシタの電圧を正確に検出することができないおそれがあり、劣化検出の精度が低下する場合がある。従って、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出に用いられるキャパシタの静電容量を比較的大きくして、全体の容量に対する浮遊容量の影響を低減させることが好ましい。
【００４１】
そこで、本実施形態では、第１、第２キャパシタＣ１，Ｃ２を以下のように構成することとした。詳しくは、第１キャパシタＣ１は、第５抵抗Ｒ５に直列に接続されている。第２キャパシタＣ２は、切替スイッチＳ７に直列に接続されている。
【００４２】
また、第２キャパシタＣ２および切替スイッチＳ７は、第１キャパシタＣ１に並列に接続されている。従って、切替スイッチＳ７のオン／オフを制御することで、充電側回路および放電側回路において接続されるキャパシタを容易に切り替えることができ、よって各回路における全体の静電容量を可変にすることができる。
【００４３】
具体的には、例えば各スタック１２ａ，１２ｂの電圧検出の処理の際、切替スイッチＳ７がオフされると、充電側回路および放電側回路では、第１キャパシタＣ１のみが接続されるため、比較的小さい静電容量で処理が行われることとなる。
【００４４】
一方、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出の処理の際、切替スイッチＳ７がオンされると、充電側回路および放電側回路では、第１、第２キャパシタＣ１，Ｃ２が接続されるため、比較的大きい静電容量で処理が行われることとなる。
【００４５】
ここで、第２キャパシタＣ２の静電容量は、浮遊容量よりも大きい値とする。具体的には、車両の浮遊容量が約０．１μＦとした場合、第２キャパシタＣ２の静電容量は、約２０倍の２．２μＦに設定される。なお、このような場合に、第１キャパシタＣ１の静電容量は、例えば０．１６５μＦとなる。このように、第２キャパシタＣ２の静電容量は、第１キャパシタの静電容量よりも大きくなる。
【００４６】
これにより、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出に用いられるキャパシタの静電容量、すなわち、第１、第２キャパシタＣ１，Ｃ２の合成容量をより一層大きくすることが可能となり、よって全体の容量に対する浮遊容量の影響をより低減させることができる。
【００４７】
このように、第１キャパシタＣ１は、各スタック１２ａ，１２ｂの電圧検出、および、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出の両方に用いられる。また、第２キャパシタＣ２は、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出に用いられる。
【００４８】
次いで、上記のように構成された電圧検出回路部２４の充電および放電について説明する。先ず、第１、第２スタック１２ａ，１２ｂの電圧を検出するために行われる、第１キャパシタＣ１の充電および放電について図４〜図６を参照して説明する。
【００４９】
図４は、第１スタック１２ａの電圧で第１キャパシタＣ１の充電を行う充電経路を示す図である。また、図５は、充電された第１キャパシタＣ１の放電を行う放電経路を示す図であり、図６は、第２スタック１２ｂの電圧で第１キャパシタＣ１の充電を行う充電経路を示す図である。
【００５０】
電源監視装置２３では、第１、第２スタック１２ａ，１２ｂ毎に第１キャパシタＣ１が充電される。先ず、第１スタック１２ａの電圧（以下「第１スタック電圧」と記載する場合がある）で第１キャパシタＣ１を充電する例を説明すると、図４に示すように、第１スイッチＳ１および第２スイッチＳ２がオンされ、他のスイッチＳ３〜Ｓ７がオフされる。
【００５１】
これにより、第１スタック１２ａの正極側は、第１抵抗Ｒ１、第１スイッチＳ１、第５抵抗Ｒ５、第１キャパシタＣ１、第２スイッチＳ２および第２抵抗Ｒ２を介して第１スタック１２ａの負極側と接続される。すなわち、第１スタック１２ａと第１キャパシタＣ１とを結ぶ第１経路Ｐ１が形成され、第１キャパシタＣ１に第１スタック電圧が充電される。
【００５２】
そして、第１経路Ｐ１が形成されてから所定時間が経過した後、第１キャパシタＣ１の電圧を放電させる。具体的には、図５に示すように、第１スイッチＳ１および第２スイッチＳ２がオフされるとともに、第５スイッチＳ５および第６スイッチＳ６がオンされる。
【００５３】
これにより、電圧検出回路部２４には、放電経路たる第２経路Ｐ２が形成される。第５スイッチＳ５の他端にはＡ／Ｄ変換部２５が接続されているため、第２経路Ｐ２が形成されると、第１キャパシタＣ１の電圧（すなわち第１スタック電圧）がＡ／Ｄ変換部２５に入力される。なお、Ａ／Ｄ変換部２５は、第５、第６スイッチＳ５，Ｓ６がオンした瞬間に入力されたアナログ値をデジタル値に変換して制御部２６へ出力する。これにより、第１スタック電圧が検出されることとなる。
【００５４】
次に、第２スタック１２ｂの電圧（以下「第２スタック電圧」と記載する場合がある）で第１キャパシタＣ１を充電する例を説明する。図６に示すように、第３スイッチＳ３および第４スイッチＳ４がオンされ、他のスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ５〜Ｓ７がオフされる。
【００５５】
これにより、第２スタック１２ｂの正極側は、第３抵抗Ｒ３、第３スイッチＳ３、第５抵抗Ｒ５、第１キャパシタＣ１、第４スイッチＳ４および第４抵抗Ｒ４を介して第２スタック１２ｂの負極側と接続される。すなわち、第２スタック１２ｂと第１キャパシタＣ１とを結ぶ第３経路Ｐ３が形成され、第１キャパシタＣ１に第２スタック電圧が充電される。なお、上記した第１、第３経路Ｐ１，Ｐ３は、第１充電経路の一例である。
【００５６】
そして、第３経路Ｐ３が形成されてから所定時間が経過した後、第３、第４スイッチＳ３，Ｓ４がオフされるとともに、第５、第６スイッチＳ５，Ｓ６がオンされて、第１キャパシタＣ１の電圧を放電させる（図５参照）。
【００５７】
これにより、電圧検出回路部２４には第２経路Ｐ２が形成され、第１キャパシタＣ１の電圧（すなわち第２スタック電圧）がＡ／Ｄ変換部２５に入力される。そして、Ａ／Ｄ変換部２５は、上記と同様に、入力された電圧のアナログ値をデジタル値に変換して制御部２６へ出力する。これにより、第２スタック電圧が検出されることとなる。
【００５８】
このように、放電側の経路と充電側の経路とを切り替えて第１キャパシタＣ１への充電および放電が行われることで、第１スタック電圧および第２スタック電圧を検出することができる。
【００５９】
なお、第１、第２スタック電圧の検出処理において、第１キャパシタＣ１は満充電されることを要しない。すなわち、例えば、第１、第２スタック電圧の検出処理では、満充電に要するであろう時間よりも短い所定時間だけ充電を行い、その充電電圧に基づいて第１、第２スタック電圧を推定してもよい。これにより、第１、第２スタック電圧の検出処理時間を短縮することができる。
【００６０】
また、電圧検出回路部２４の回路には、図３に示すように、上記した組電池１０の正極側の絶縁抵抗Ｒｐと負極側の絶縁抵抗Ｒｎとが設けられている。なお、これら各絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎは、実装された抵抗と、車体ＧＮＤに対する絶縁を仮想的に表した抵抗との合成抵抗を示しているが、ここでは、実装した抵抗、仮想的な抵抗のいずれであるかを問わない。
【００６１】
各絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの抵抗値は、正常時にはほとんど通電することが無い程度に十分に大きい値、例えば数ＭΩとされる。但し、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎが劣化した異常時には、例えば組電池１０が車体ＧＮＤなどと短絡して、あるいは短絡に近い状態となって通電してしまう程度の抵抗値に低下する。
【００６２】
ここで、組電池１０の絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を検出するために行われる、キャパシタＣ（すなわち第１、第２キャパシタＣ１，Ｃ２）の充電および放電について図７〜図９を参照して説明する。
【００６３】
図７は、組電池１０の正極側の絶縁抵抗Ｒｐの劣化を検出する際の充電経路を示す図である。また、図８は、充電されたキャパシタＣの放電を行う放電経路を示す図であり、図９は、組電池１０の負極側の絶縁抵抗Ｒｎの劣化を検出する際の充電経路を示す図である。
【００６４】
先ず、正極側の絶縁抵抗Ｒｐの劣化を検出する場合は、図７に示すように、第４スイッチＳ４、第５スイッチＳ５および切替スイッチＳ７がオンされ、他のスイッチＳ１〜Ｓ３，Ｓ６がオフされる。これにより、第１スタック１２ａの正極側は、絶縁抵抗Ｒｐ、第６抵抗Ｒ６、第５スイッチＳ５、第５抵抗Ｒ５、キャパシタＣ、第４スイッチＳ４、第４抵抗Ｒ４および第２スタック１２ｂを介して第１スタック１２ａの負極側と接続される。
【００６５】
すなわち、第１、第２スタック１２ａ，１２ｂとキャパシタＣとを正極側の絶縁抵抗Ｒｐを介して結ぶ第４経路Ｐ４が形成される。この際、絶縁抵抗Ｒｐの抵抗値が正常である場合には、第４経路Ｐ４はほとんど導通せず、絶縁抵抗Ｒｐが劣化して抵抗値が低下していた場合には、第４経路Ｐ４は導通することとなる。
【００６６】
そして、第４経路Ｐ４が形成されてから所定時間が経過した後、キャパシタＣの電圧を放電させる。具体的には、図８に示すように、第４スイッチＳ４がオフされるとともに、第６スイッチＳ６がオンされる。これにより、電圧検出回路部２４には、放電経路たる第５経路Ｐ５が形成される。このときに検出されるキャパシタＣの電圧を「電圧ＶＲｐ」とし、電圧ＶＲｐに基づいて絶縁抵抗Ｒｐの劣化を検出するが、これについては後述する。
【００６７】
負極側の絶縁抵抗Ｒｎの劣化を検出する場合は、図９に示すように、第１スイッチＳ１、第６スイッチＳ６および切替スイッチＳ７がオンされ、他のスイッチＳ２〜Ｓ５がオフされる。これにより、第１スタック１２ａの正極側は、第１抵抗Ｒ１、第１スイッチＳ１、第５抵抗Ｒ５、キャパシタＣ、第６スイッチＳ６、第７抵抗Ｒ７、絶縁抵抗Ｒｎおよび第２スタック１２ｂを介して第１スタック１２ａの負極側と接続される。
【００６８】
すなわち、第１、第２スタック１２ａ，１２ｂとキャパシタＣとを負極側の絶縁抵抗Ｒｎを介して結ぶ第６経路Ｐ６が形成される。この際、絶縁抵抗Ｒｎの抵抗値が正常である場合には、第６経路Ｐ６はほとんど導通せず、絶縁抵抗Ｒｎが劣化して抵抗値が低下していた場合には、第６経路Ｐ６は導通することとなる。
【００６９】
そして、第６経路Ｐ６が形成されてから所定時間が経過した後、図８に示すように、キャパシタＣの電圧を放電させる。このときに検出されるキャパシタＣの電圧を「電圧ＶＲｎ」とし、電圧ＶＲｎに基づいて絶縁抵抗Ｒｎの劣化を検出するが、これについては後述する。なお、上記した第４、第６経路Ｐ４，Ｐ６は、第２充電経路の一例である。
【００７０】
なお、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出処理では、満充電に要するであろう時間よりも短い所定時間だけ充電を行い、その充電電圧を電圧ＶＲｐ，ＶＲｎとして用いて絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出を行う。
【００７１】
ところで、上述した各スタック１２ａ，１２ｂの電圧検出、および、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出では、各電源スタックの正極側と負極側とのそれぞれに接続される第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２、第３スイッチＳ３、第４スイッチ４が正常に動作していることが前提となる。つまり、上記電圧検出や劣化検出の処理の前に、これらの高圧側の各スイッチの状態を確認することが好ましい。
【００７２】
そこで、図１０と図１１を用いて、第１スイッチＳ１または第４スイッチ４をオン状態にした時のキャパシタＣ（もしくは、第１キャパシタＣ１）の電圧を計測して、第１スイッチＳ１から第４スイッチ４の状態を判定する例を説明する。
【００７３】
図１０は、第４スイッチＳ４をオンした時の充電回路を示す図である。図１１は、第１スイッチＳ１をオンした時の充電回路を示す図である。
【００７４】
図１０に示すように、第４スイッチＳ４がオンされ、他のスイッチＳ１〜Ｓ３、Ｓ５〜Ｓ７がオフされる。そして、所定時間が経過した後、第４スイッチＳ４がオフされるとともに、第５、第６スイッチＳ５，Ｓ６がオンされて、キャパシタＣ（第１キャパシタＣ１）の電圧を放電させる（図５参照）。このようにして、キャパシタＣ（第１キャパシタＣ１）の電圧を測定する。なお、本実施形態では、ここで測定される電圧を「Ｖ１」とする。
【００７５】
このとき、通常であれば、第４スイッチＳ４以外がオフ状態であるから、充電経路が形成されず、すなわち電流が流れず、キャパシタＣは充電されない。したがって、第４スイッチＳ４のみをオンしたにも関わらず、キャパシタＣの電圧が取得できた場合には、いずれかの高圧側スイッチが故障していると判定することができる。
【００７６】
例えば、第３スイッチＳ３がオフできないオン固着状態であれば、第２スタック１２ｂの正極側は、第３抵抗Ｒ３、第３スイッチＳ３、第５抵抗Ｒ５、第１キャパシタＣ１、第４スイッチＳ４および第４抵抗Ｒ４を介して第２スタック１２ｂの負極側と接続される。すなわち、第２スタック１２ｂと第１キャパシタＣ１とを結ぶ第７経路Ｐ７−１が形成され、第２スタック１２ｂから第１キャパシタＣ１への充電が実行される。
【００７７】
同様に、第１スイッチＳ１がオフできないオン固着状態であれば、第１スタック１２ａの正極側は、第１抵抗Ｒ１、第１スイッチＳ１、第５抵抗Ｒ５、第１キャパシタＣ１、第４スイッチＳ４および第４抵抗Ｒ４を介して第２スタック１２ｂの負極側と接続される。すなわち、第１スタック１２ａおよび第２スタック１２ｂと第１キャパシタＣ１とを結ぶ第７経路Ｐ７−２が形成され、第１スタック１２ａおよび第２スタック電圧１２ｂから第１キャパシタＣ１への充電が実行される。
【００７８】
次に、図１１に示すように、第１スイッチＳ１がオンされ、他のスイッチＳ２〜Ｓ７がオフされる。そして、所定時間が経過した後、第１スイッチＳ１がオフされるとともに、第５、第６スイッチＳ５，Ｓ６がオンされて、キャパシタＣ（第１キャパシタＣ１）の電圧を放電させる（図５参照）。このようにして、キャパシタＣ（第１キャパシタＣ１）の電圧を測定する。なお、本実施形態では、ここで測定される電圧を「Ｖ２」とする。
【００７９】
このとき、通常であれば、第１スイッチＳ１以外がオフ状態であるから、充電経路が形成されず、すなわち電流が流れず、キャパシタＣは充電されない。したがって、第１スイッチＳ１のみをオンしたにも関わらず、キャパシタＣの電圧が取得できた場合には、いずれかの高圧側スイッチが故障していると判定することができる。
【００８０】
例えば、第２スイッチＳ２がオフできないオン固着状態であれば、第１スタック１２ａの正極側は、第１抵抗Ｒ１、第１スイッチＳ１、第５抵抗Ｒ５、第１キャパシタＣ１、第２スイッチＳ２および第２抵抗Ｒ２を介して第１スタック１２ａの負極側と接続される。すなわち、第１スタック１２ａと第１キャパシタＣ１とを結ぶ第８経路Ｐ８−１が形成され、第１スタック１２ａから第１キャパシタＣ１への充電が実行される。
【００８１】
同様に、第４スイッチＳ４がオフできないオン固着状態であれば、第１スタック１２ａの正極側は、第１抵抗Ｒ１、第１スイッチＳ１、第５抵抗Ｒ５、第１キャパシタＣ１、第４スイッチＳ４および第４抵抗Ｒ４を介して第２スタック１２ｂの負極側と接続される。すなわち、第１スタック１２ａおよび第２スタック１２ｂと第１キャパシタＣ１とを結ぶ第８経路Ｐ８−２が形成され、第１スタック１２ａおよび第２スタック１２ｂから第１キャパシタＣ１への充電が実行される。
【００８２】
図２の説明に戻ると、電源監視装置２３の制御部２６は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）およびＲＯＭ（Read  Only  Memory）などを備えたマイクロコンピュータであり、電圧検出回路部２４やＡ／Ｄ変換部２５などを含む電源監視装置２３全体を制御する。
【００８３】
具体的には、制御部２６は、充放電経路形成部２６ａと、電圧検出部２６ｂと、電源監視部２６ｃと、スイッチ監視部２６ｄとを備える。充放電経路形成部２６ａは、充電経路である第１、第３、第４、第６経路Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ６、または、放電経路である第２、第５経路Ｐ２，Ｐ５を形成する。さらに、充放電経路形成部２６ａは、図１０で説明した経路Ｐ７−１やＰ７−２、図１１で説明した経路Ｐ８−１、Ｐ８−２を形成する。
【００８４】
具体的には、充放電経路形成部２６ａは、第１〜第６スイッチ制御部２６ａ１と、キャパシタ切替部２６ａ２とを備える。第１〜第６スイッチ制御部２６ａ１は、第１〜第６スイッチＳ１〜Ｓ６を制御して、充電経路または放電経路を形成する。
【００８５】
そして、キャパシタ切替部２６ａ２は、切替スイッチＳ７を制御して、充電経路または放電経路において接続されるキャパシタを切り替える。具体的にキャパシタ切替部２６ａ２は、切替スイッチＳ７を制御して、第２キャパシタＣ２を含まずに第１キャパシタＣ１を含む充電経路（第１、第３経路Ｐ１，Ｐ３）、および、第１、第２キャパシタＣ１，Ｃ２を含む充電経路（第４、第６経路Ｐ４，Ｐ６）の間で切り替える。
【００８６】
放電時も同様に、キャパシタ切替部２６ａ２は、切替スイッチＳ７を制御して、第２キャパシタＣ２を含まずに第１キャパシタＣ１を含む放電経路（第２経路Ｐ２）、および、第１、第２キャパシタＣ１，Ｃ２を含む放電経路（第５経路Ｐ５）の間で切り替える。
【００８７】
なお、第１〜第６スイッチＳ１〜Ｓ６および切替スイッチＳ７のスイッチングパターンは、ＲＡＭおよびＲＯＭなどの記憶部に予め記憶させておくものとする。そして、充放電経路形成部２６ａは、適宜なタイミングで記憶部からスイッチングパターンを読み出すことによって、充電経路または放電経路を形成する。
【００８８】
電圧検出部２６ｂは、充放電経路形成部２６ａによって放電経路が形成されると、充電された第１キャパシタＣ１等の電圧をＡ／Ｄ変換部２５を介して検出する。電圧検出部２６ｂは、上記した第１、第２スタック電圧および電圧ＶＲｐ，ＶＲｎ、Ｖ１、Ｖ２を検出するものとする。
【００８９】
そして、電圧検出部２６ｂは、検出した第１、第２スタック電圧等を示す信号を電源監視部２６ｃへ出力する。また、電圧検出部２６ｂは、検出した電圧Ｖ１、Ｖ２をスイッチ監視部２６ｄへ出力する。
【００９０】
電源監視部２６ｃは、第１、第２スタック電圧に基づいて、第１、第２スタック１２ａ，１２ｂの充電状態を監視する。そして、電源監視部２６ｃは、第１、第２スタック１２ａ，１２ｂを含む組電池１０の充電状態の監視結果を示す情報を車両制御装置３０（図１参照）へ出力する。なお、車両制御装置３０は、上述したように、組電池１０の充電状態の監視結果に応じて車両制御を行う。
【００９１】
電源監視部２６ｃはさらに、キャパシタＣの電圧ＶＲｐ，ＶＲｎに基づいて、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を検出する。
【００９２】
具体的には、絶縁抵抗Ｒｐや絶縁抵抗Ｒｎが劣化しておらず抵抗値が低下していない場合は、キャパシタＣはほとんど充電されないか、あるいは充電されたとしても十分に小さい電圧が充電される。したがって、電源監視部２６ｃは、電圧ＶＲｐや電圧ＶＲｎを、比較的低い値に予め設定されたしきい値Ｖａと比較する。
【００９３】
そして、電源監視部２６ｃは、キャパシタＣの電圧ＶＲｐがしきい値Ｖａ以上となった場合、絶縁抵抗Ｒｐの劣化を検出する、言い換えれば、絶縁抵抗Ｒｐに異常が生じていると判定する。他方、電源監視部２６ｃは、電圧ＶＲｐがしきい値Ｖａ未満の場合、絶縁抵抗Ｒｐに劣化はない、言い換えれば、絶縁抵抗Ｒｐは正常であると判定する。
【００９４】
同様に、電源監視部２６ｃは、電圧ＶＲｎがしきい値Ｖａ以上となった場合、絶縁抵抗Ｒｎの劣化を検出する一方、電圧ＶＲｎがしきい値Ｖａ未満の場合、絶縁抵抗Ｒｎに劣化はないと判定する。なお、上記では、電圧ＶＲｎ，ＶＲｐと比較する値を同じしきい値Ｖａとしたが、これに限られず、互いに異なる値に設定されたしきい値を用いてもよい。
【００９５】
そして、電源監視部２６ｃは、上記した絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化状態の結果を示す情報を車両制御装置３０等へ出力する。そして、車両制御装置３０は、劣化状態に応じた車両制御やユーザへの報知動作などを行う。
【００９６】
このように、電源監視部２６ｃは、キャパシタ切替部２６ａ２によって切り替えられた第１、第３経路Ｐ１，Ｐ３または第４、第６経路Ｐ４，Ｐ６で充電されたキャパシタの電圧に基づき、スタック電圧の検出や絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化の検出を行う。
【００９７】
スイッチ監視部２６ｄは、上記電圧値Ｖ１およびＶ２を用いて、高圧側のスイッチである第１スイッチＳ１から第４スイッチＳ４の各スイッチの状態を判定する。具体的には、スイッチ監視部２６ｄは、Ｖ１およびＶ２のそれぞれと、閾値Ａおよび閾値Ｂとを比較することで、故障しているスイッチを特定する。
【００９８】
ここで、スイッチ監視部２６ｄは、測定した電圧値（Ｖ１、Ｖ２）が直列接続される電池スタックの電圧値の何個分かによって、どの電池スタックの正極側に接続されるスイッチが故障しているかを判定する。したがって、閾値Ａおよび閾値Ｂについては、電池スタックの電圧値にしたがって設定されることが好ましい。
【００９９】
例を挙げると、各閾値を電池スタックの電圧値の整数倍を設定することができる。例えば、１つの電池スタックの電圧値が仕様等により「Ｖｓ（Ｖ）」とわかっている場合、閾値Ａを「１×Ｖｓ＝Ｖｓ」と設定し、閾値Ｂを「２×Ｖｓ＝２Ｖｓ」と設定する。
【０１００】
また、各電池スタックの電圧値や電源の総電圧値に基づいて、閾値Ａおよび閾値Ｂを設定することもできる。例えば、第１スタック１２ａの電圧値を閾値Ａに設定し、第１スタック１２ａと第２スタック１２ｂとを加算した電圧値を閾値Ｂに設定することもできる。また、予め測定した総電圧値「Ｖｔ」から第１スタック１２ａの減算した値を閾値Ａに設定し、閾値Ａに第２スタック１２ｂの電圧値を加算した値を閾値Ｂに設定することもできる。
【０１０１】
なお、誤差や劣化等を踏まえて、各閾値に±αなどを加算して、ある程度の幅を持たせて閾値として設定することもできる。また、各電池スタックの電圧値や電源の総電圧値は、上述した第１、第２スタック１２ａ，１２ｂの充電状態を監視した結果にしたがって、特定することができる。また、各スイッチの状態を判定の前に、前回実行されたスタック状態監視の結果と上記閾値設定方法とを用いて、各閾値を動的に変更することができる。
【０１０２】
このような閾値を用いて、スイッチ監視部２６ｄは、キャパシタＣの電圧値Ｖ１が閾値Ａ未満であれば、第１スイッチＳ１および第３スイッチＳ３が正常と判定する。また、スイッチ監視部２６ｄは、キャパシタＣの電圧値Ｖ１が閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ未満であれば、第３スイッチＳ３をオン固着状態と判定し、キャパシタＣの電圧値Ｖ１が閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ以上であれば、第１スイッチＳ１をオン固着状態と判定する。
【０１０３】
同様に、スイッチ監視部２６ｄは、キャパシタＣの電圧値Ｖ２が閾値Ａ未満であれば、第２スイッチＳ２および第４スイッチＳ４が正常と判定する。また、スイッチ監視部２６ｄは、キャパシタＣの電圧値Ｖ２が閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ未満であれば、第２スイッチＳ２をオン固着状態と判定し、キャパシタＣの電圧値Ｖ２が閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ以上であれば、第４スイッチＳ４をオン固着状態と判定する。
【０１０４】
そして、スイッチ監視部２６ｄは、上記した第１スイッチＳ１から第４スイッチＳ４の状態判定の結果を示す情報を車両制御装置３０等の上位ＥＣＵへ出力する。そして、車両制御装置３０などの上位ＥＣＵは、判定結果に応じた車両制御やユーザへの報知動作などを行う。
【０１０５】
＜３．充電状態監視処理および劣化検出処理の具体的動作＞
次に、以上のように構成された電源監視システム２０で行われる、充電状態監視処理および劣化検出処理の具体的な動作について図１２を参照して説明する。図１２は、電源監視システム２０が実行する監視検出処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。なお、図１２に示す各種の処理は、電源監視装置２３の制御部２６による制御に基づいて実行される。
【０１０６】
図１２に示すように、先ず制御部２６は、切替スイッチＳ７等を制御して第１経路Ｐ１を形成する（ステップＳ１）。次いで、制御部２６は、所定時間が経過した後、第２経路Ｐ２を形成して第１スタック電圧を検出する（ステップＳ２）。
【０１０７】
続いて制御部２６は、切替スイッチＳ７等を制御して第４経路Ｐ４を形成し（ステップＳ３）、所定時間経過後、第５経路Ｐ５を形成してキャパシタＣの電圧ＶＲｐを検出する（ステップＳ４）。
【０１０８】
次いで、制御部２６は、切替スイッチＳ７等を制御して第３経路Ｐ３を形成する（ステップＳ５）。そして、制御部２６は、所定時間が経過した後、第２経路Ｐ２を形成して第２スタック電圧を検出する（ステップＳ６）。
【０１０９】
続いて制御部２６は、切替スイッチＳ７等を制御して第６経路Ｐ６を形成し（ステップＳ７）、所定時間経過後、第５経路Ｐ５を形成してキャパシタＣの電圧ＶＲｎを検出する（ステップＳ８）。
【０１１０】
そして、制御部２６は、ステップＳ４，Ｓ８で検出されたキャパシタＣの電圧ＶＲｐ，ＶＲｎに基づいて絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を検出する（ステップＳ９）。次いで、制御部２６は、劣化検出結果として絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化状態を示す情報と、組電池１０の充電状態の監視結果として第１、第２スタック電圧を示す情報とを車両制御装置３０へ出力する（ステップＳ１０）。
【０１１１】
なお、上記では、第１スタック電圧、電圧ＶＲｐ、第２スタック電圧、電圧ＶＲｎの順で検出するようにしたが、これは例示であって限定されるものではなく、検出の順番は任意に設定することができる。
【０１１２】
＜４．高圧側スイッチの状態判定処理の具体的動作＞
次に、以上のように構成された電源監視システム２０で行われる、高圧側スイッチの状態判定処理の具体的な動作について図１３を参照して説明する。図１３は、電源監視システム２０が実行する状態判定処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。なお、図１３に示す各種の処理は、電源監視装置２３の制御部２６による制御に基づいて実行される。また、この処理は、充電状態監視処理および劣化検出処理に先だって実行されるとしてもよく、充電状態監視処理および劣化検出処理をＮ回実行した後のＮ＋１回目の時の前処理として実行することもできる。
【０１１３】
図１３に示すように、制御部２６は、処理開始が指示されると（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、全てのスイッチをオフにして（Ｓ１０２）、第４スイッチＳ４をオンにし（Ｓ１０３）、ｔ秒間待機してキャパシタＣをチャージする（Ｓ１０４）。
【０１１４】
その後、制御部２６は、スイッチＳ５とスイッチＳ６をオンにして（Ｓ１０５）、キャパシタＣの電圧値（Ｖ１）を取得する（Ｓ１０６）。そして、制御部２６は、スイッチＳ５とスイッチＳ６をオフにする（Ｓ１０７）。
【０１１５】
ここで、制御部２６は、取得した電圧値（Ｖ１）が閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ未満である場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ、Ｓ１０９：Ｎｏ）、第３スイッチＳ３の故障を検出する（Ｓ１１０）。また、制御部２６は、取得した電圧値（Ｖ１）が閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ以上である場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ、Ｓ１０９：Ｙｅｓ）、第１スイッチＳ１の故障を検出する（Ｓ１１１）。
【０１１６】
一方、取得した電圧値（Ｖ１）が閾値Ａ未満である場合（Ｓ１０８：Ｎｏ）、制御部２６は、第１スイッチＳ１をオンにし（Ｓ１１２）、他のスイッチをオフにして（Ｓ１１３）、ｔ秒間待機してキャパシタＣをチャージする（Ｓ１１４）。
【０１１７】
その後、制御部２６は、スイッチＳ５とスイッチＳ６をオンにして（Ｓ１１５）、キャパシタＣの電圧値（Ｖ２）を取得する（Ｓ１１６）。そして、制御部２６は、スイッチＳ５とスイッチＳ６をオフにする（Ｓ１１７）。
【０１１８】
ここで、制御部２６は、取得した電圧値（Ｖ２）が閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ未満である場合（Ｓ１１８：Ｙｅｓ、Ｓ１１９：Ｎｏ）、第２スイッチＳ２の故障を検出する（Ｓ１２０）。また、制御部２６は、取得した電圧値（Ｖ２）が閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ以上である場合（Ｓ１１８：Ｙｅｓ、Ｓ１１９：Ｙｅｓ）、第４スイッチＳ４の故障を検出する（Ｓ１２１）。
【０１１９】
一方、取得した電圧値（Ｖ２）が閾値Ａ未満である場合（Ｓ１１８：Ｎｏ）、制御部２６は、第１スイッチＳ１から第４スイッチＳ４が正常動作中と判定する（Ｓ１２２）。なお、制御部２６は、各判定の後に放電処理を実行してもよく、全判定が終了後に放電処理を実行することもできる。例えば、制御部２６は、第４スイッチＳ４を用いた判定後の放電処理を抑制することで、判定処理に要する時間を短縮でき、さらにスイッチの不要な切替を抑制でき、スイッチの故障誘発を低減できる。また、第１スイッチＳ１と第４スイッチＳ４のいずれを先にオンにして判定処理を実行するかについては、任意に設定することができる。
【０１２０】
次に、図１４を用いて上記処理のタイムチャートを説明する。図１４は、高圧側スイッチの状態判定処理のタイムチャートを示す図である。
【０１２１】
図１４に示すように、第４スイッチＳ４がオンになるとキャパシタＣへのチャージが開始される。その後、第５スイッチＳ５および第６スイッチＳ６をオンにして、キャパシタＣにチャージされた電圧値を測定する。この測定結果を用いて、第１スイッチＳ１と第３スイッチＳ３の状態が判定される。
【０１２２】
次に、第１スイッチＳ１がオンになるとキャパシタＣへのチャージが開始される。その後、第５スイッチＳ５および第６スイッチＳ６をオンにして、キャパシタＣにチャージされた電圧値を測定する。この測定結果を用いて、第２スイッチＳ２と第４スイッチＳ４の状態が判定される。
【０１２３】
このように、２回のスイッチオン／オフで４つのスイッチの状態を判定することができ、従来手法に比べて、第２スイッチＳ２および第３スイッチＳ３をオン／オフする時間を省略することができる。つまり、図１４に示す時間ｔを省略することができる。なお、第７スイッチＳ７の状態は、オン、オフのどちらであっても構わない。
【０１２４】
＜５．効果＞
上述したように、電源監視部２６ｃは、キャパシタ切替部２６ａ２によって切り替えられた第１、第３経路Ｐ１，Ｐ３または第４、第６経路Ｐ４，Ｐ６で充電されたキャパシタの電圧に基づき、スタック電圧の検出や絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化の検出を行う。
【０１２５】
具体的には、電源監視部２６ｃは、第１、第３経路Ｐ１，Ｐ３のときにはスタック電圧を検出し、第４、第６経路Ｐ４，Ｐ６のときには絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を検出して、電源の状態を監視する。
【０１２６】
従って、電源監視装置２３においては、切替スイッチＳ７を制御するだけの簡素な構成で、全体の静電容量の異なる充電経路に切り替えることができ、スタック電圧の検出および絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出をともに精度よく行うことができる。
【０１２７】
また、電源監視装置２３の電圧検出回路部２４においては、キャパシタ以外の回路構成を共通にしたことから、より一層簡素な構成でスタック電圧の検出および絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出を行うことができる。
【０１２８】
また、電源監視装置２３においては、スタック電圧の検出および絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出の際に電流を流し続けることから、ノイズの影響を受けにくくすることができる。
【０１２９】
さらに、電源監視装置２３は、スイッチ対のオン時間をオーバーラップさせることなく、高圧側の各スイッチの状態を判定することができるので、回路を構成するスイッチなどの素子の破壊などを抑制しつつ、各スイッチの状態を判定することができる。また、電源監視装置２３は、２つのスイッチのオン／オフだけで４つのスイッチの状態を判定することができるので、判定時間を短縮することができる。
【０１３０】
また、電源監視装置２３は、複数の閾値を設定することで、チャージされた電荷量に応じて、故障したスイッチ素子を特定できるので、故障検知後に、非常時シーケンス等を実行することができる。
【０１３１】
また、電源監視装置２３は、複数の閾値を用いて高圧側のスイッチの状態を判定することができるので、いずれかのスイッチが故障した場合であっても、どの電池スタックの正極側に接続されるスイッチまで特定することができる。この結果、電源監視装置２３は、故障個所を特定から故障対応までの時間を短縮することができ、被害の抑制や被害の拡大防止を実現できる。
【０１３２】
また、電源監視装置２３は、電池スタックの電圧を基に、閾値の動的変更を行うので、電池電圧の変動によるチャージ電圧のばらつきを吸収でき、スイッチ素子のレアショート判定の精度を向上させることができる。
【０１３３】
また、電源監視装置２３は、前回のスタック電圧の測定結果を用いて、各閾値を動的に変更することができるので、電池スタックの劣化や回路特性に追従することができる。この結果、電源監視装置２３は、回路の最新状態を反映して、高圧側のスイッチの状態を判定することができるので、信頼性の高い判定を実現できる。
【０１３４】
また、電源監視装置２３は、キャパシタＣの電圧値と電源スタックの電圧値の整数倍とを比較して、キャパシタＣへの充電経路を特定することで、故障スイッチを特定することができる。この結果、電源監視装置２３は、複雑な計算を行うことなく、閾値を設定することができるので、初期状態であっても正確な閾値を設定することができ、初期不良等による障害発生を低減することができる。
【０１３５】
また、電源監視装置２３は、充電状態監視処理および劣化検出処理の回路を用いて、充電状態監視処理および劣化検出処理に使用される高圧側の各スイッチの状態を判定することができる。この結果、特別な回路構成を用意する必要がなく、回路規模の拡大を抑制することができる。
【０１３６】
＜６．変形例＞
次に、高圧側のスイッチである第１スイッチＳ１から第４スイッチのいずれかがオン故障した場合の障害対応例を説明する。高圧側のスイッチが故障した場合、車両制御装置３０などの上位ＥＣＵまたは電源監視装置２３は、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出処理を停止する一方で、電池スタックの総電圧を予測することで、過充電を抑止する。なお、以降では、車両制御装置３０などの上位ＥＣＵと電源監視装置２３を含めて、電源監視装置２３と記載する場合がある。
【０１３７】
例えば、電源監視装置２３は、第４スイッチＳ４や第３スイッチＳ３が故障した場合、第１スタック１２ａの電圧測定が停止し、第１スイッチＳ１や第２スイッチＳ２が故障した場合、第２スタック１２ｂの電圧測定が停止する。
【０１３８】
まず、図１５から図１７を用いて、第１スイッチＳ１が故障した時に第２スタック電圧を推定する例を説明する。図１５は、第１スイッチＳ１が故障した時の対応を説明する図である。図１５の左図に示すように、正常時は、第１スイッチＳ１がオンになった時に第１スタック１２ａの電圧を測定し、第４スイッチＳ４がオンになった時に第２スタック１２ｂの電圧を測定する。
【０１３９】
そこで、電源監視装置２３は、このスイッチがオンになっている時間を、キャパシタＣをフルチャージする時間に設定する。例えば、電源監視装置２３は、第１スイッチＳ１が故障すると、図１５の右図に示すように第１スタック１２ａの電圧を計測し、その結果から第２スタック電圧を推定する。
【０１４０】
図１６は、第１スイッチＳ１故障時の第１スタック１２ａの電圧計測を説明する図である。図１７は、第１スイッチＳ１故障時の総電圧計測および第２スタック電圧の予測を説明する図である。
【０１４１】
また、図１６は、図１０における第１スタック１２ａ、第１抵抗Ｒ１、第１スイッチＳ１、第５抵抗Ｒ５、第１キャパシタＣ１、第２スイッチＳ２、第２抵抗Ｒ２の回路を簡略化した図である。図１７は、図１０における第１スタック１２ａ、第１抵抗Ｒ１、第１スイッチＳ１、第５抵抗Ｒ５、第１キャパシタＣ１、第４スイッチＳ４、第４抵抗Ｒ４、第２スタック１２ｂの回路を簡略化した図である。
【０１４２】
なお、ここでは、第１スタック１２ａの電圧値をＶＢ１、第２スタック１２ｂの電圧値をＶＢ２、抵抗値をＲ、キャパシタの容量をＣとする。また、ここでは、第１スイッチＳ１を例にして説明するが、第４スイッチＳ４についても同様に処理することができる。
【０１４３】
図１６に示すキャパシタＣのチャージ電圧を「Ｖｃ」とすると、Ｖｃは、第１スタック１２ａの電圧値「ＶＢ１」を用いて式（１）のように表すことができる。ここで、「ｔ」は充電時間（チャージ時間）である。また、キャパシタＣに充電される電圧は、時定数τで決定される。ここで、時定数τは、キャパシタの容量「Ｃ」と抵抗値「Ｒ」とを用いて式（２）で表される。
【０１４４】
また、τが１の時のキャパシタの充電率が約６３．２１％、２τの時のキャパシタの充電率が約８６，４７％、・・・、７τの時のキャパシタの充電率が約９９．９１％であることから、７τであれば、キャパシタがほぼ満充電になることがわかる。なお、この充電率は、予め計測してもよく、理論値などを用いることもできる。
【０１４５】
そして、式（１）に７τを代入することで、式（３）が得られる。この結果、キャパシタＣに充電される「Ｖｃ」が第１スタック電圧「ＶＢ１」として測定されることがわかる。
【０１４６】
続いて、図１７に示すように、両方のスタックを含んだ充電経路においては、キャパシタＣに充電される「Ｖｃ」は、式（１）や式（２）を用いて、式（４）で表すことができる。つまり、「Ｖｃ」は、「ＶＢ１＋ＶＢ２」と類似する。したがって、式（１）から式（４）を考慮すると、推測対象の第２スタック電圧「ＶＢ２」は、式（５）で推測することができる。
【０１４７】
次に、図１８を用いて、第２スイッチＳ２が故障した時に第１スタック電圧を推定する例を説明する。図１８は、第２スイッチＳ２が故障した時の対応を説明する図である。
【０１４８】
図１５から第１スタック電圧「ＶＢ１」が取得可能であることから、第４スイッチＳ４を接続した場合、図１８の左図のような経路が構成される。図１８の左図は、図１０において第２スイッチＳ２および第４スイッチＳ４がオンになった時の総電圧計測の接続図を簡略化した図である。このとき、キャパシタＣに充電される電圧「Ｖｃ」は、式（６）で表すことができる。そして、この式（６）において充電時間を図１５と同様とすることで、式（６）を式（７）に変換できる。式（７）において、総電圧と「ＶＢ１」が既知であることから、つまり「ＶＣ」と「ＶＢ１」が既知であることから、逆算して第２スタック電圧「ＶＢ２」を推定することができる。
【０１４９】
次に、図１９を用いて、第３スイッチＳ３が故障した時に第２スタック電圧を推定する例を説明する。図１９は、第３スイッチＳ３が故障した時の対応を説明する図である。
【０１５０】
図１５から第１スタック電圧「ＶＢ１」が取得可能であることから、第１スイッチＳ１を接続した場合、図１９の左図のような経路が構成される。図１９の左図は、図１０において第３スイッチＳ３および第１スイッチＳ１がオンになった時の総電圧計測の接続図を簡略化した図である。このとき、キャパシタＣに充電される電圧「Ｖｃ」は、式（８）で表すことができる。そして、この式（８）において充電時間を図１５と同様とすることで、式（８）を式（９）に変換できる。式（９）において、総電圧と「ＶＢ２」が既知であることから、つまり「ＶＣ」と「ＶＢ２」が既知であることから、逆算して第１スタック電圧「ＶＢ１」を推定することができる。
【０１５１】
このようにすることで、電源監視装置２３は、第１スイッチＳ１から第４スイッチＳ４のうちのいずれかのスイッチがオン故障した場合でも、取得可能ないずれかのスタック電圧と、前回取得した総電圧値とを用いて、測定不能なスタック電圧を推定することができる。したがって、電源監視装置２３は、絶縁抵抗の劣化検出が停止せざるを得ないが、電池スタックの監視については予測結果を用いて継続することができる。このように、電源監視装置２３は、高圧側のスイッチが故障した場合でも、電池スタックの監視については継続することができるので、過充電を監視することができ、被害の拡大を抑止することができる。
【０１５２】
なお、上記した実施形態において、第１キャパシタＣ１や第２キャパシタＣ２、切替スイッチＳ７などの位置や個数は、例示であって限定されるものではない。すなわち、第１、第２キャパシタＣ１，Ｃ２の位置などは、電源電圧を検出するための充電経路と絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を検出するための充電経路とで全体の静電容量を変えることができれば、どのようなものであってもよい。
【０１５３】
例えば、電圧検出回路部２４において、第１キャパシタＣ１と直列接続され、かつ、第２キャパシタＣ２および切替スイッチＳ７と並列接続されるスイッチを新たに設ける。そして、当該スイッチおよび切替スイッチＳ７を制御して、第１キャパシタＣ１のみを含む充電経路と第２キャパシタＣ２のみを含む充電経路とで切り替えるようにしてもよい。
【０１５４】
また、電圧検出回路部２４において、例えば第２キャパシタＣ２および切替スイッチＳ７が、第１キャパシタＣ１に直列接続されるようにする。さらに、第１キャパシタＣ１および切替スイッチＳ７に並列接続されるスイッチを新たに設ける。そして、当該スイッチおよび切替スイッチＳ７を制御して、直列接続された第１、第２キャパシタＣ１，Ｃ２を含む充電経路と、第２キャパシタＣ２のみを含む充電経路とで切り替えるようにしてもよい。
【０１５５】
また、上記した絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出では、キャパシタＣの電圧ＶＲｐ、電圧ＶＲｎをそれぞれしきい値Ｖａと比較するようにしたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば電圧ＶＲｐと電圧ＶＲｎとを加算し、加算された電圧を予め設定された別のしきい値と比較して、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を検出するようにしてもよい。
【０１５６】
また、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出処理を実行するタイミングは、上記に限定されるものではない。すなわち、例えば車両始動時や車両停止時、所定時間間隔や所定走行距離ごとなど、劣化検出処理を実行するタイミングを変更してもよい。
【０１５７】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【０１５８】
１  充放電システム
１０  組電池
１２ａ  第１スタック
１２ｂ  第２スタック
２０  電源監視システム
２３  電源監視装置
２４  電圧検出回路部
２５  Ａ／Ｄ変換部
２６  制御部
２６ａ  充放電経路形成部
２６ａ１  第１〜第６スイッチ制御部
２６ａ２  キャパシタ切替部
２６ｂ  電圧検出部
２６ｃ  電源監視部
２６ｄ  スイッチ監視部
３０  車両制御装置
４０  モータ
５０  電圧変換器
６０  フェールセーフ用リレー
Ｃ１  第１キャパシタ
Ｃ２  第２キャパシタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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