(57)【要約】【課題】断線したセル電圧検出用配線を特定する。【解決手段】複数の電池セルに各々並列接続された複数の放電回路と、複数の電池セルの各端子の端子電圧を伝送する複数の伝送線路と、該伝送線路から入力された端子電圧を電池セルのセル電圧として検出するセル電圧検出部とを備えた電圧検出装置において、互いに隣り合う一対の電池セルの放電回路を異なるデューティ比で放電状態とした場合に、前記一対の電池セルに関する一対のセル電圧の差分を符号を含めて評価することによって断線した伝送線路を判定する断線判定部を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルに各々並列接続された複数の放電回路と、複数の前記電池セルの各端子の端子電圧を伝送する複数の伝送線路と、該伝送線路から入力された前記端子電圧を前記電池セルのセル電圧として検出するセル電圧検出部とを備えた電圧検出装置において、
互いに隣り合う一対の前記電池セルの前記放電回路を異なるデューティ比で放電状態とした場合に、前記一対の前記電池セルに関する一対の前記セル電圧の差分を符号を含めて評価することによって、断線した伝送線路を判定する断線判定部を備える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。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、バイパス抵抗とスイッチング素子との直列回路からなり、バッテリを構成する複数の電池セルの各々に並列接続された放電回路と、電池セルの各々の電圧を検出する電圧検出回路と、電圧検出回路から得られる各電池セルの電圧検出結果に基づいて各電池セルの電圧が均一となるように各スイッチング素子を制御する制御部とを備えたセルバランス制御装置において、制御部は、隣り合う電池セルに接続された放電回路のスイッチング素子をそれぞれ異なるデューティ比で制御すると共に、隣り合う一対の電池セルの電位差に基づいて各電池セルの各端子から引き出されたセル電圧検出用配線の断線を検出するセルバランス制御装置が開示されている。
【０００３】
このセルバランス制御装置では、特許文献１の図２に記載されているように、互いに直列接続された電池セルのうち、奇数番目の電池セルの放電回路を４％のデューティ比で放電させ、また偶数番目の電池セルの放電回路を９６％のデューティ比で放電させる。例えば、１番目の電池セルのマイナス端子と２番目の電池セルのプラス端子との接点に接続されたセル電圧検出用配線に断線が発生すると、１番目の電池セルに対応するセル電圧は上昇し、かつ、２番目の電池セルに対応するセル電圧は下降し、この結果として１番目と２番目の電池セルに対応する一対のセル電圧の電位差が徐々に増大する。このセルバランス制御装置では、上記一対のセル電圧の電位差が所定のしきい位置を越えた場合にセル電圧検出用配線に断線が発生したと判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−０８５３５４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、上記背景技術では、セル電圧検出用配線の断線発生を検知することができるが、複数存在するセル電圧検出用配線のうち何れのセル電圧検出用配線が断線したのかを絞り込むことができない。すなわち、２番目の電池セルに対応するセル電圧が下降することによって、２番目と３番目の電池セルに対応する一対のセル電圧の電位差も最終的に所定のしきい位置を越えるので、セル電圧検出用配線に断線が発生したことを検知することができるものの、断線したセル電圧検出用配線を特定することができない。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、断線したセル電圧検出用配線を特定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に、本発明では、電圧検出装置に係る解決手段として、複数の電池セルに各々並列接続された複数の放電回路と、複数の前記電池セルの各端子の端子電圧を伝送する複数の伝送線路と、該伝送線路から入力された前記端子電圧を前記電池セルのセル電圧として検出するセル電圧検出部とを備えた電圧検出装置において、互いに隣り合う一対の前記電池セルの前記放電回路を異なるデューティ比で放電状態とした場合に、前記一対の前記電池セルに関する一対の前記セル電圧の差分を符号を含めて評価することによって、断線した伝送線路を判定する断線判定部を備える、という手段を採用する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、互いに隣り合う一対の前記電池セルの前記放電回路を異なるデューティ比で放電状態とした場合に、前記一対の前記電池セルに関する一対の前記セル電圧の差分を符号を含めて評価することによって、断線したセル電圧検出用配線を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る電圧検出装置Ａの構成を示す回路図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電圧検出装置Ａにおけるセル電圧の変化傾向を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る電圧検出装置Ａは、図１に示すように、組電池Ｘを構成する複数（ｎ個）の電池セルＣ１〜Ｃｎの電圧（セル電圧）を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複数（ｎ個）の放電回路Ｂ１〜Ｂｎ、複数（ｎ＋１本）の伝送線路Ｓ１〜Ｓｎ＋１、複数（ｎ＋１個）のＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎ＋１、複数（ｎ個）のセル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎ及びマイコンＭ（断線判定部）を備えている。なお、上記「ｎ」は２以上の自然数である。
【００１１】
なお、図１では、作図スペースの制約からｎ個（複数）の電池セルＣ１〜Ｃｎの電圧、ｎ個の放電回路Ｂ１〜Ｂｎ、ｎ＋１本の伝送線路Ｓ１〜Ｓｎ＋１、ｎ＋１個のＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎ＋１及びｎ個のセル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎのうち、４個の電池セルＣ１〜Ｃ4の電圧、４個の放電回路Ｂ１〜Ｂ４、５本の伝送線路Ｓ１〜Ｓ５、５個のＣＲフィルタＦ１〜Ｆ５及び４個のセル電圧検出部Ｄ１〜Ｄ４のみを示している。
【００１２】
ｎ個の電池セルＣ１〜Ｃｎは、一列に直列接続されており、電池セルＣ１のプラス端子が組電池Ｘのプラス端子であり、電池セルＣｎのマイナス端子が組電池Ｘのマイナス端子である。すなわち、ｎ個の電池セルＣ１〜Ｃｎは、電池セルＣ１→電池セルＣ２→電池セルＣ３→電池セルＣ４→（中略）→電池セルＣｎの順に直列接続されており、各電池セルＣ１〜Ｃｎのセル電圧の合計値が組電池Ｘの出力電圧となる。
【００１３】
ｎ個の放電回路Ｂ１〜Ｂｎは、上記ｎ個の電池セルＣ１〜Ｃｎ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Ｂ１〜Ｂｎは、スイッチング素子がＯＮ状態になると放電状態となり、スイッチング素子がＯＦＦ状態になると非放電状態となる。すなわち、放電回路Ｂ１は電池セルＣ１に並列接続され、放電回路Ｂ２は電池セルＣ２に並列接続され、放電回路Ｂ３は電池セルＣ３に並列接続され、放電回路Ｂ４は電池セルＣ４に並列接続されている。（中略）放電回路Ｂｎは電池セルＣｎに並列接続されている。
【００１４】
ｎ＋１本の伝送線路Ｓ１〜Ｓｎ＋１は、ｎ個の電池セルＣ１〜Ｃｎの各端子の端子電圧をｎ個のセル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎに伝送する配線（セル電圧検出用配線）であり、ｎ個の電池セルＣ１〜Ｃｎの各端子（合計ｎ＋１個）とｎ個のセル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎの各入力端（合計ｎ＋１個）とを相互に接続する。
【００１５】
すなわち、伝送線路Ｓ１は電池セルＣ１のプラス端子とセル電圧検出部Ｄ１の一方の入力端１ａとを接続し、伝送線路Ｓ２は電池セルＣ１のマイナス端子と電池セルＣ２のプラス端子との接続点とセル電圧検出部Ｄ１の他方の入力端１ｂ及びセル電圧検出部Ｄ２の一方の入力端２ａとを接続する。また、伝送線路Ｓ３は、電池セルＣ２のマイナス端子と電池セルＣ３のプラス端子との接続点とセル電圧検出部Ｄ２の他方の入力端２ｂ及びセル電圧検出部Ｄ３の一方の入力端３ａとを接続し、伝送線路Ｓ４は、電池セルＣ３のマイナス端子と電池セルＣ４のプラス端子との接続点とセル電圧検出部Ｄ３の他方の入力端３ｂ及び図示しないセル電圧検出部Ｄ４の一方の入力端４ａとを接続する。
【００１６】
また、伝送線路Ｓ５は、電池セルＣ４のマイナス端子と電池セルＣ５のプラス端子との接続点とセル電圧検出部Ｄ４の他方の入力端３ｂ及び図示しないセル電圧検出部Ｄ５の一方の入力端４ａとを接続し、（中略）、図示しない伝送線路Ｓｎは、電池セルＣｎのプラス端子とセル電圧検出部Ｄｎの一方の入力端ｎａとを接続し、同じく図示しない伝送線路Ｓｎ＋１は、電池セルＣｎのマイナス端子とセル電圧検出部Ｄｎの他方の入力端ｎｂとを接続する。
【００１７】
ｎ＋１個のＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎ＋１は、ｎ＋１本の伝送線路Ｓ１〜Ｓｎ＋１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、フィルタ抵抗及びフィルタコンデンサから構成されている。上記フィルタ抵抗は、ｎ＋１本の伝送線路Ｓ１〜Ｓｎ＋１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は、一端がｎ＋１本の伝送線路Ｓ１〜Ｓｎ＋１の各々に、また他端がＧＮＤ（接地電位）に接続されている。
【００１８】
すなわち、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Ｆ４は伝送線路Ｓ４に設けられており、ＣＲフィルタＦ５は伝送線路Ｓ５に設けられており、（中略）、ＣＲフィルタＦｎは伝送線路Ｓｎに設けられており、またＣＲフィルタＦｎ＋１は伝送線路Ｓｎ＋１に設けられている。
【００１９】
ｎ個のセル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎは、ｎ個の電池セルＣ１〜Ｃｎに対応して設けられており、各伝送線路Ｓ１〜Ｓｎ＋１及び各ＣＲフィルタＦ１〜Ｆｎ＋１を介して入力された各電池セルＣ１〜Ｃｎの端子電圧に基づいてセル電圧Ｖ１〜Ｖｎを検出する。すなわち、各セル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎは、互いに隣り合う電池セルＣ１〜Ｃｎの一対の端子電圧の差分をセル電圧Ｖ１〜Ｖｎとして検出する。
【００２０】
例えば、セル電圧検出部Ｄ１は、伝送線路Ｓ１及び伝送線路Ｓ２を介して入力される一対の端子電圧の差分を電池セルＣ１のセル電圧Ｖ１を検出する。セル電圧検出部Ｄ２は、伝送線路Ｓ２及び伝送線路Ｓ３を介して入力される一対の端子電圧の差分を電池セルＣ２のセル電圧Ｖ２を検出する。セル電圧検出部Ｄ３は、伝送線路Ｓ３及び伝送線路Ｓ４を介して入力される一対の端子電圧の差分を電池セルＣ３のセル電圧Ｖ３を検出する。セル電圧検出部Ｄ４は、伝送線路Ｓ４及び伝送線路Ｓ５を介して入力される一対の端子電圧の差分を電池セルＣ４のセル電圧Ｖ４を検出する。（中略）。また、セル電圧検出部Ｄｎは、伝送線路Ｓｎ及び伝送線路Ｓｎ＋１を介して入力される一対の端子電圧の差分を電池セルＣｎのセル電圧Ｖｎを検出する。
【００２１】
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、各セル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎから入力されるセル電圧Ｖ１〜ＶｎをＡ／Ｄ変換することによりサンプル値（セル電圧データＶ１〜Ｖｎ）を取得し、当該セル電圧データＶ１〜ＶｎをバッテリＥＣＵに出力する。このバッテリＥＣＵは、組電池Ｘの充放電を制御する電子制御装置である。本実施形態に係る電圧検出装置Ａは、このバッテリＥＣＵに対して制御情報の１つであるセル電圧データＶ１〜Ｖｎを提供するものである。
【００２２】
また、このマイコンＭは、所定の断線検知プログラムに基づいてセル電圧Ｖ１〜Ｖｎを処理することにより各伝送線路Ｓ１〜Ｓｎ＋１の断線診断処理を行う。すなわち、マイコンＭは、各放電回路Ｂ１〜Ｂｎに開閉信号（パルス信号）を出力することにより互いに隣り合う電池セルの放電回路を異なるデューティ比で放電状態とし、この状態における各電池セルＣ１〜Ｃｎのセル電圧Ｖ１〜Ｖｎの変化傾向に基づいて、ｎ個の伝送線路Ｓ１〜Ｓｎ＋１のうち奇数番目あるいは偶数番目の何れが断線したかを判定する断線判定部として機能する。
【００２３】
次に、本実施形態に係る電圧検出装置Ａの動作、特にマイコンＭが行う断線診断処理について詳しく説明する。
【００２４】
電圧検出装置Ａの基本動作は、マイコンＭでセル電圧Ｖ１〜Ｖｎを検出してバッテリＥＣＵに提供する動作である。すなわち、セル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎは、伝送線路Ｓ１〜Ｓｎ＋１を介して入力される一対の端子電圧の差分をそれぞれ演算することによりｎ個の電池セルＣ１〜Ｃｎのセル電圧Ｖ１〜Ｖｎを検出する。そして、マイコンＭは、このようなセル電圧検出部Ｄ１〜Ｄｎから入力されるｎ個のセル電圧Ｖ１〜Ｖｎをセル電圧データＶ１〜Ｖｎに順次変換し、当該セル電圧データＶ１〜ＶｎをバッテリＥＣＵの要求に応じて提供する。
【００２５】
電圧検出装置Ａは、このような基本動作に加えて、各伝送線路Ｓ１〜Ｓｎ＋１の断線診断処理を行う。すなわち、マイコンＭは、各放電回路Ｂ１〜Ｂｎに開閉信号を出力することにより互いに隣り合う電池セルの放電回路を異なるデューティ比（例えば９６％と４％）で放電状態とする。この結果、ｎ個のセル電圧Ｖ１〜Ｖｎは、伝送線路Ｓ１〜Ｓｎ＋１に断線故障が発生しているか否かに応じて異なる変化を呈する。
【００２６】
例えば各放電回路Ｂ１〜Ｂｎのうち、奇数番目の各電池セルＣ１，Ｃ３，……に対応する放電回路Ｂ１，Ｂ３，……を９６％のデューティ比の開閉信号で放電させ、また偶数番目の各電池セルＣ２，Ｃ４，……に対応する放電回路Ｂ２，Ｂ４，……を４％のデューティ比の開閉信号で放電させた場合において、例えば偶数番目の電池セルＣ２のマイナス端子と奇数番目の電池セルＣ３のプラス端子との接続点に接続された伝送線路Ｓ３に断線故障が発生した場合、図２（ａ）に示すように偶数番目の電池セルＣ２に対応するセル電圧Ｖ２は診断開始時刻ｔ１から徐々に電圧上昇し、奇数番目の電池セルＣ３に対応するセル電圧Ｖ３は診断開始時刻ｔ１から徐々に電圧降下する。
【００２７】
互いに隣り合う一対の電池セルに対応する一対のセル電圧の差分（差電圧）、例えば図２（ａ）に示すように一対の電池セルＣ１，Ｃ２に対応する一対のセル電圧Ｖ１，Ｖ２の差電圧（Ｖ１−Ｖ２）、一対の電池セルＣ２，Ｃ３に対応する一対のセル電圧Ｖ２，Ｖ３の差電圧（Ｖ２−Ｖ３）、また一対の電池セルＣ３，Ｃ４に対応する一対のセル電圧Ｖ３，Ｖ４の差電圧（Ｖ３−Ｖ４）に着目すると、差電圧（Ｖ１−Ｖ２）及び差電圧（Ｖ３−Ｖ４）は減少するものの、差電圧（Ｖ２−Ｖ３）は上昇する。そして、診断開始時刻ｔ１以降の時刻ｔ２において、差電圧（Ｖ１−Ｖ２）及び差電圧（Ｖ３−Ｖ４）は、診断開始時刻ｔ１におけるセル電圧Ｖａから変化量ΔＶだけ減少し、差電圧（Ｖ２−Ｖ３）はセル電圧Ｖａから変化量２ΔＶだけ上昇する。
【００２８】
したがって、互いに隣り合う一対の電池セルに対応する一対のセル電圧の差分（差電圧）、つまり差電圧（Ｖ１−Ｖ２）、差電圧（Ｖ２−Ｖ３）及び差電圧（Ｖ３−Ｖ４）が診断開始時刻ｔ１から徐々に上昇して所定のしきい値を越えたのかあるいは徐々に減少して所定のしきい値を越えたのか、つまり互いに隣り合う一対の電池セルに対応する一対のセル電圧の差分（差電圧）を符号（変化の方向）を含めて評価することによって、断線した伝送線路Ｓ３を特定することができる。
【００２９】
なお、奇数番目の各電池セルＣ１，Ｃ３，……に対応する放電回路Ｂ１，Ｂ３，……を４％のデューティ比の開閉信号で放電させ、また偶数番目の各電池セルＣ２，Ｃ４，……に対応する放電回路Ｂ２，Ｂ４，……を９６％のデューティ比の開閉信号で放電させた場合において、伝送線路Ｓ３に断線故障が発生した場合には、図２（ｂ）に示すように偶数番目の電池セルＣ２に対応するセル電圧Ｖ２は診断開始時刻ｔ１から徐々に電圧降下し、奇数番目の電池セルＣ３に対応するセル電圧Ｖ３は診断開始時刻ｔ１から徐々に電圧上昇する。
【００３０】
この場合には、差電圧（Ｖ１−Ｖ２）及び差電圧（Ｖ３−Ｖ４）は上昇するものの、差電圧（Ｖ２−Ｖ３）は減少する。そして、診断開始時刻ｔ１以降の時刻ｔ２において、差電圧（Ｖ１−Ｖ２）及び差電圧（Ｖ３−Ｖ４）は、診断開始時刻ｔ１におけるセル電圧Ｖａから変化量ΔＶだけ上昇し、差電圧（Ｖ２−Ｖ３）はセル電圧Ｖａから変化量２ΔＶだけ減少する。したがって、この場合においても、互いに隣り合う一対の電池セルに対応する一対のセル電圧の差分（差電圧）、つまり差電圧（Ｖ１−Ｖ２）、差電圧（Ｖ２−Ｖ３）及び差電圧（Ｖ３−Ｖ４）を符号（変化の方向）を含めて評価することによって、断線した伝送線路Ｓ３を特定することができる。
【００３１】
このような本実施形態によれば、互いに隣り合う一対の電池セルに関する一対のセル電圧の差分を符号（変化の方向）を含めて評価することによって、上述した伝送線路Ｓ３のみならず他の伝送線路Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４〜Ｓｎについて、断線した伝送線路を特定することができる。
【符号の説明】
【００３２】
Ｘ  組電池
Ａ  電圧検出装置
Ｃ１〜Ｃ４  電池セル
Ｂ１〜Ｂ４  放電回路
Ｓ１〜Ｓ５  伝送線路
Ｆ１〜Ｆ５  ＣＲフィルタ
Ｄ１〜Ｄ４  セル電圧検出部
Ｍ  マイコンＭ（断線判定部）
【図１】
2017183092.tif 000003
【図２】
2017183092.tif 000004