(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁された電源に接続される第１キャパシタと、前記電源に接続されるとともに前記第１キャパシタに切替スイッチを介して接続される第２キャパシタとを有する蓄電部と、
前記切替スイッチを制御して、前記第２キャパシタを含まずに前記第１キャパシタを含む第１充電経路を用いて所定の時間の間に充電された前記蓄電部の第１電圧値を取得する第１取得部と、
前記切替スイッチを制御して、前記第２キャパシタと前記第１キャパシタを含む第２充電経路を用いて前記所定の時間の間に充電された前記蓄電部の第２電圧値を取得する第２取得部と、
前記第１電圧値と前記第２電圧値の差に基づいて、前記切替スイッチの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】
前記第２キャパシタは、前記切替スイッチに直列接続されるとともに、前記第１キャパシタに並列接続され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】
前記判定部は、前記第１電圧値と前記第２電圧値の差が第１閾値以下かつ前記第１電圧値が第２閾値未満の場合、前記切替スイッチをオフできない状態であるオン固着状態と判定し、前記第１電圧値と前記第２電圧値の差が第１閾値以下かつ前記第１電圧値が第２閾値以上の場合、前記切替スイッチをオンできない状態であるオフ固着状態と判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４】
前記第１取得部は、前記蓄電部に充電された電圧を放電した後、前記切替スイッチを制御して前記第１電圧値を取得し、
前記第２取得部は、前記蓄電部に充電された電圧を放電した後、前記切替スイッチを制御して前記第２電圧値を取得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５】
絶縁された電源に接続される第１キャパシタと、前記電源に接続されるとともに前記第１キャパシタに切替スイッチを介して接続される第２キャパシタとを有する蓄電部を有する状態判定装置が、
前記切替スイッチを制御して、前記第２キャパシタを含まずに前記第１キャパシタを含む第１充電経路を用いて所定の時間の間に充電された前記蓄電部の第１電圧値を取得する第１取得工程と、
前記切替スイッチを制御して、前記第２キャパシタと前記第１キャパシタを含む第２充電経路を用いて前記所定の時間の間に充電された前記蓄電部の第２電圧値を取得する第２取得工程と、
前記第１電圧値と前記第２電圧値の差に基づいて、前記切替スイッチの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、上記複数の監視機能を１つの回路で実現する監視装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。例えば、監視装置は、フライングキャパシタの容量を切り替えて電圧の測定を行い、切り替え前後でそれぞれ検出した電圧状態を比較することで、回路の不良を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２４５７４３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、フライングキャパシタの容量を切り替えるスイッチ素子の故障を検出することができない。このため、スイッチ素子の故障に気付かずに監視処理が実行されて誤判定が発生することがあり、信頼性が高いとは言い難い。
【０００８】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、フライングキャパシタの容量を切り替え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、絶縁された電源に接続される第１キャパシタと、前記電源に接続されるとともに前記第１キャパシタに切替スイッチを介して接続される第２キャパシタとを有する蓄電部と、前記切替スイッチを制御して、前記第２キャパシタを含まずに前記第１キャパシタを含む第１充電経路を用いて充電された前記蓄電部の第１電圧値を取得する第１取得部と、前記切替スイッチを制御して、前記第２キャパシタと前記第１キャパシタを含む第２充電経路を用いて充電された前記蓄電部の第２電圧値を取得する第２取得部と、前記第１電圧値と前記第２電圧値とに基づいて、前記切替スイッチの状態を判定する判定部とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、フライングキャパシタの容量を切り替え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１スタックの電圧で第１キャパシタおよび第２キャパシタの両方の充電を行う充電経路を示す図である。
【図１１】図１１は、充電された第１キャパシタおよび第２キャパシタの放電を行う放電経路を示す図である。
【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切替スイッチの監視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、切替スイッチの監視処理のタイムチャートを示す図である。
【図１５】図１５は、故障判定の閾値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。
【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。また、電源監視装置２３は、キャパシタを切り替える切替スイッチの状態を監視する。
【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、キャパシタを切り替えるスイッチの故障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。なお、実施形態において、絶縁抵抗Ｒｐ及び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値を示すが、実装した抵抗、仮想的な抵抗のいずれであるかは問わない。
【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。このときに検出される第１スタック電圧、すなわちキャパシタＣの電圧を「ＶＣ１」とする。
【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】
次に、第１キャパシタＣ１および第２キャパシタＣ２の両方に充電を行う場合と放電を行う場合について説明する。図１０は、第１スタック１２ａの電圧で第１キャパシタＣ１および第２キャパシタＣ２の両方の充電を行う充電経路を示す図である。図１１は、充電された第１キャパシタＣ１および第２キャパシタＣ２の放電を行う放電経路を示す図である。
【００７２】
図１０に示すように、第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２と切替スイッチＳ７がそれぞれオンされ、他のスイッチ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、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、切替スイッチＳ７、第２キャパシタＣ２、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および第２キャパシタＣ２とを結ぶ第７経路Ｐ７が形成され、第１キャパシタＣ１および第２キャパシタＣ２に第１スタック電圧が充電される。
【００７３】
そして、第７経路Ｐ７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および第２キャパシタＣ２の電圧を放電させる。具体的には、図１１に示すように、第７経路Ｐ７が形成されてから所定時間が経過した後、第１、第２スイッチＳ１，Ｓ２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の電圧および第２キャパシタＣ２の電圧を放電させる。
【００７４】
これにより、電圧検出回路部２４には、放電経路たる第８経路Ｐ８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８経路Ｐ８が形成されると、第１キャパシタＣ１および第２キャパシタＣ２の電圧（キャパシタＣの電圧）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、キャパシタＣの電圧が検出されることとなる。このときに検出されるキャパシタＣの電圧、すなわち第１キャパシタＣ１と第２キャパシタＣ２との電圧を「ＶＣ２」とする。
【００７５】
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。
【００７６】
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、第７経路Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ７、または、放電経路である第２、第５、第８経路Ｐ２，Ｐ５，Ｐ８を形成する。
【００７７】
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や切替スイッチＳ７を制御して、充電経路または放電経路を形成する。
【００７８】
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。また、キャパシタ切替部２６ａ２は、第１〜第６スイッチＳ１〜Ｓ６および切替スイッチＳ７を制御して、第１キャパシタＣ１および第２キャパシタＣ２を含む充電経路Ｐ７を形成する。
【００７９】
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。また、キャパシタ切替部２６ａ２は、第１〜第６スイッチＳ１〜Ｓ６および切替スイッチＳ７を制御して、第１キャパシタＣ１および第２キャパシタＣ２を含む放電経路Ｐ８を形成する。
【００８０】
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。
【００８１】
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、ＶＣ１、ＶＣ２を検出するものとする。
【００８２】
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ＶＣ１、ＶＣ２をスイッチ監視部２６ｄへ出力する。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
スイッチ監視部２６ｄは、上記電圧ＶＣ１と電圧ＶＣ２とを用いて、切替スイッチＳ７の状態を監視する。具体的には、スイッチ監視部２６ｄは、同じ電圧源を用いて、切替スイッチＳ７がオフの時のキャパシタＣの電圧（ＶＣ１）と切替スイッチＳ７がオンの時のキャパシタＣの電圧（ＶＣ２）とを比較することで、切替スイッチＳ７が正常に動作しているかを判定する。
【００９３】
具体的には、切替スイッチＳ７がオフのときは、ほぼフルチャージされることから、電圧源すなわち第１スタック１２ａの電圧相当の電圧が取得される。一方で、切替スイッチＳ７がオンのときは、オフの時と比べて、キャパシタＣの容量が大きくなっていることから、電荷があまりチャージされない。
【００９４】
したがって、スイッチ監視部２６ｄは、上記電圧ＶＣ１とＶＣ２との差分電圧「ΔＶ」が第１閾値より大きい場合、切替スイッチＳ７が正常に動作していると判定する。また、スイッチ監視部２６ｄは、差分電圧「ΔＶ」が第１閾値以下である場合、切替スイッチＳ７を故障と判定する。
【００９５】
さらに、スイッチ監視部２６ｄは、電圧ＶＣ１またはＶＣ２が第２閾値以下であれば、切替スイッチＳ７の状態を、オフできない状態であるオン固着（オン固着状態）と判定する。一方で、スイッチ監視部２６ｄは、電圧ＶＣ１またはＶＣ２が第２閾値より大きければ、切替スイッチＳ７の状態を、オンできない状態であるオフ固着（オフ固着状態）と判定する。なお、第１閾値は、任意に設定することができるが、０に近い値が好ましく、例えば＋５Ｖや−５Ｖなどである。第２閾値も、任意に設定することができるが、例えば第１スタック１２ａの電圧相当を設定することができる。
【００９６】
そして、スイッチ監視部２６ｄは、切替スイッチＳ７の状態判定の結果を示す情報を車両制御装置３０などの上位ＥＣＵ等へ出力する。そして、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。
【００９７】
例えば、オン固着の場合には、小容量キャパシタでスタック電圧の計測を行って、短時間でフルチャージさせることができなくなることから、スタック２重監視の機能損失の恐れがある。このため、上位ＥＣＵは、フルチャージ制御を実行せずに、より短い時間で充電を終了させて、スタック電圧を推定する制御に切り替える。
【００９８】
例えば、上位ＥＣＵは、正常時に、充電電圧の時系列の変化、どのぐらいの時間でどの程度の電圧を充電できるかなどを測定することで、時間と充電電圧との関係式（算出式）を算出する。そして、上位ＥＣＵは、チャージ開始からｔ秒経過後の電圧値から、関係式を用いてスタック電圧を推定する。
【００９９】
また、上位ＥＣＵは、オフ固着の場合には、大容量キャパシタでスタック電圧の計測を行うことから、物理値変換時などの誤差が発生し、絶縁異常検知の機能損失の恐れがあると判定する。このため、上位ＥＣＵは、ソフト内で物理値変換する際に定数を切り替える。例えば、上位ＥＣＵは、絶縁異常検知の際に使用する閾値をより高い値に切り替えることもできる。
【０１００】
また、上位ＥＣＵは、キャパシタＣの電圧値と基準値とを比較し、漏電が発生していると判定した場合、所定時間の充電電圧から抵抗値を逆算することもできる。
【０１０１】
例えば、上位ＥＣＵは、式（１）によりスタック電圧を推定することができる。ここで、ＶＢは、スタック電圧であり、Ｖｃは、フライングキャパシタのチャージ電圧であり、ｔは、チャージ時間であり、Ｃは、フライングキャパシタの容量である。Ｒｃは、回路抵抗であり、例えばＲ１、Ｒ５、Ｒ２の合計抵抗、または、Ｒ３、Ｒ５、Ｒ４の合計抵抗である。
【０１０２】
【数１】
0006632372.tif 000002
【０１０３】
また、上位ＥＣＵは、式（２）を用いて絶縁抵抗の値を計算することもできる。ここで、Ｒｏは、絶縁抵抗であり、ＶＢは、電池総電圧（スタック１２ａの電圧＋スタック１２ｂの電圧）であり、Ｖｃは、フライングキャパシタのチャージ電圧であり、ｔは、チャージ時間であり、Ｃは、フライングキャパシタの容量である。Ｒｃは、回路抵抗であり、例えばＲ１、Ｒ５、Ｒ７の合計抵抗、または、Ｒ６、Ｒ５、Ｒ４の合計抵抗である。
【０１０４】
【数２】
0006632372.tif 000003
【０１０５】
なお、式（２）において、ＶＢをＶｇに置き換えた式を用いることで、絶縁抵抗のＲｐのみを算出することができる。このとき、Ｖｇは、ボディーのＧＮＤ電位であり、Ｒｃは、Ｒ６、Ｒ５、Ｒ４の合計抵抗である。また、式（２）において、ＶＢを（Ｖｂ−Ｖｇ）に置き換えた式を用いることで、絶縁抵抗のＲｎのみを算出することができる。このとき、ＶＢは、電池総電圧（スタック１２ａの電圧＋スタック１２ｂの電圧）であり、Ｖｇは、ボディーのＧＮＤ電位であり、Ｒｃは、Ｒ１、Ｒ５、Ｒ７の合計抵抗である。
【０１０６】
なお、上記例では、切替スイッチＳ７の故障発生時に、上位ＥＣＵが実行する処理を例示したが、これらの処理は、電源監視装置２３が実行することもできる。
【０１０７】
＜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。
【０１０８】
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）。
【０１０９】
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）。
【０１１０】
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）。
【０１１１】
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）。
【０１１２】
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）。
【０１１３】
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。
【０１１４】
＜４．切替スイッチの監視処理の具体的動作＞
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、切替スイッチの監視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が実行する切替スイッチの監視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、切替スイッチの状態判定は、充電状態監視処理や劣化検出処理の後に毎回実行してもよく、数回に１回実行することもできる。
【０１１５】
図１３に示すように、制御部２６は、キャパシタＣの電圧が０ではない場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、放電処理を実行した後に（ステップＳ１０２）、Ｓ１０３以降を実行する。なお、ここで示した閾値「０」は例であり、数値を限定するものではなく、ある程度の幅を持たせることができる。また、ここでは、以下の処理を実行する前に放電処理を実行する例を説明するが、これに限定されるものではなく、放電処理を省略することもできる。
【０１１６】
一方で、制御部２６は、キャパシタＣの電圧が０である場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）またはステップＳ１０２が実行された場合、切替スイッチＳ７をオフにする（ステップＳ１０３）。
【０１１７】
続いて、制御部２６は、スイッチＳ１とスイッチＳ２とをオンにし（ステップＳ１０４）、ｔ秒間待機して、キャパシタＣをチャージする（ステップＳ１０５）。その後、制御部２６は、スイッチＳ１とスイッチＳ２とをオフにし（ステップＳ１０６）、スイッチＳ５とスイッチＳ６をオンにして（ステップＳ１０７）、キャパシタＣの電圧値（ＶＣ１）を取得する（ステップＳ１０８）。その後、制御部２６は、スイッチＳ５とスイッチＳ６をオフにして（ステップＳ１０９）、放電処理を実行する（ステップＳ１１０）。
【０１１８】
そして、制御部２６は、切替スイッチＳ７をオンにして（ステップＳ１１１）、スイッチＳ１およびＳ２をオンにした後（ステップＳ１１２）、ｔ秒間待機してキャパシタＣをチャージする（ステップＳ１１３）。なお、チャージする時間は任意に変更することができる。
【０１１９】
その後、制御部２６は、スイッチＳ１とスイッチＳ２とをオフにし（ステップＳ１１４）、スイッチＳ５とスイッチＳ６をオンにして（ステップＳ１１５）、キャパシタＣの電圧値（ＶＣ２）を取得した後（ステップＳ１１６）、スイッチＳ５とスイッチＳ６をオフにして（ステップＳ１１７）、放電処理を実行する（ステップＳ１１８）。
【０１２０】
放電処理等と並行して、制御部２６は、ＶＣ１−ＶＣ２＝ΔＶを算出し（ステップＳ１１９）、ΔＶが第１閾値以下（ステップＳ１２０：Ｙｅｓ）かつＶ１（またはＶ２）が第２閾値以下である場合（ステップＳ１２１：Ｙｅｓ）、切替スイッチＳ７のオン固着を検出する（ステップＳ１２２）。
【０１２１】
一方で、制御部２６は、ΔＶが第１閾値以下（ステップＳ１２０：Ｙｅｓ）かつＶ１（またはＶ２）が第２閾値より大きい場合（ステップＳ１２１：Ｎｏ）、切替スイッチＳ７のオフ固着を検出する（ステップＳ１２３）。なお、制御部２６は、ΔＶが第１閾値より大きい場合（ステップＳ１２０：Ｎｏ）、異常なしと判定する。
【０１２２】
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、切替スイッチの監視処理のタイムチャートを示す図である。
【０１２３】
図１４に示すように、スイッチＳ１とＳ２がオンになり、切替スイッチＳ７がオフになった時点でキャパシタＣのチャージが開始される。そして、スイッチＳ１とＳ２がオフになり、スイッチＳ５とＳ６がオンになって放電が開始されたタイミングで、キャパシタＣの電圧（ＶＣ１）が測定される。
【０１２４】
その後、スイッチＳ１とＳ２がオンになり、切替スイッチＳ７がオンになった時点でキャパシタＣのチャージが開始される。そして、スイッチＳ１とＳ２がオフになり、スイッチＳ５とＳ６がオンになって放電が開始されたタイミングで、キャパシタＣの電圧（ＶＣ２）が測定される。
【０１２５】
このようにして、制御部２６は、切替スイッチＳ７のオフおよびオンを制御することで、容量の違うキャパシタＣへの充電を実行して、当該電圧を測定する。
【０１２６】
次に、図１５を用いて、切替スイッチＳ７の故障判定に利用する閾値を説明する。図１５は、故障判定の閾値を説明する図である。図１５に示すように、第１閾値は、ＶＣ１とＶＣ２との差分を判定するものであり、どの程度の誤差を許容するかによって変化するが、０に近いことが好ましい。また、第２閾値は、チャージ時間と充電電圧との関係から設定することができる。この結果、ＶＣ１またはＶＣ２が、第２閾値よりも所定値以上小さい場合は、切替スイッチＳ７がオン固着の恐れがあり、漏電の可能性があると判定できる。なお、ＶＣ１またはＶＣ２が、第２閾値よりも所定値以上大きい場合は、切替スイッチＳ７がオフ固着の恐れがあると判定できる。
【０１２７】
＜５．効果および変形例＞
上述してきたように、実施形態に係る電源監視装置２３は、第１、第２キャパシタＣ１，Ｃ２と、キャパシタ切替部２６ａ２と、電源監視部２６ｃとを備える。第１キャパシタＣ１は、電源の電圧検出に用いられる。第２キャパシタＣ２は、第１キャパシタＣ１に切替スイッチＳ７を介して接続され、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出に用いられる。
【０１２８】
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を含む第１充電経路（第１、第３経路Ｐ１，Ｐ３）、および、第２キャパシタＣ２を少なくとも含む第２充電経路（第４、第６経路Ｐ４，Ｐ６）の間で切り替える。電源監視部２６ｃは、第１充電経路または第２充電経路で充電されたキャパシタの電圧に基づき、第１充電経路のときには電源の電圧を検出し、第２充電経路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。
【０１２９】
これにより、電源監視装置２３の構成を簡素化してコストの増加を抑制しつつ、電源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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
また、上述したように、制御部２６は、切替スイッチＳ７をオンしたときの電圧とオフした時の電圧とが近い値である場合に、切替スイッチＳ７を故障を特定することができる。また、制御部２６は、取得された電圧が、切替スイッチＳ７がオンのときはほとんど電荷が蓄積されない時間とすることで設定できる第２閾値以下であれば、切替スイッチＳ７をオン固着と判定し、第２閾値より大きければ、切替スイッチＳ７をオフ固着と判定する。
【０１３６】
したがって、制御部２６は、容量を切り替える切替スイッチＳ７の故障診断を実行することができる。さらに、制御部２６は、切替スイッチＳ７の故障内容を特定することができる。また、切替スイッチＳ７の故障内容に応じた障害対応を実行することができるので、機能損失を回避することができる。また、キャパシタの容量を切り替える回路を利用して切替スイッチＳ７の故障診断が実行できるので、故障診断のための回路が必要なく、回路の小規模化およびコスト削減が実現できる。
【０１３７】
また、上記実施の形態では、スイッチＳ１とＳ２をオンにして、第１スタック１２ａのスタック電圧をキャパシタに充電させて、切替スイッチＳ７の状態を判定する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、スイッチＳ１とＳ２に代わって、スイッチＳ３とＳ４をオンにして、第２スタック１２ｂのスタック電圧をキャパシタに充電させて、切替スイッチＳ７の状態を判定することもできる。
【０１３８】
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】
【０１３９】
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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