(57)【要約】【課題】複数の電池セルが接続されている電源の電圧を検出する電源検出装置において、断線の検出時間をより短縮することができる電圧検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】電圧検出装置は、複数の電池と、抵抗とコンデンサを備える複数のフィルタと、抵抗とスイッチと、スイッチに並列に接続されるコンデンサと、を備える複数の放電回路と、複数のフィルタのうち第１のフィルタと、複数の放電回路のうち第１の放電回路を備え、複数の電池のうち、第１の電池の電圧を検出する第１の電圧検出回路と、複数のフィルタのうち第２のフィルタと、複数の放電回路のうち第２の放電回路を備え、複数の電池のうち、第２の電池の電圧を検出する第２の電圧検出回路と、スイッチを制御し、第１の電圧検出回路の出力と第２の電圧検出回路との出力に基づいて、電池と放電回路との断線を検知する検出部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池と、
抵抗とコンデンサを備える複数のフィルタと、
抵抗とスイッチと、前記スイッチに並列に接続されるコンデンサと、を備える複数の放電回路と、
前記複数のフィルタのうち第１のフィルタと、前記複数の放電回路のうち第１の放電回路を備え、前記複数の電池のうち、第１の電池の電圧を検出する第１の電圧検出回路と、
前記複数のフィルタのうち第２のフィルタと、前記複数の放電回路のうち第２の放電回路を備え、前記複数の電池のうち、第２の電池の電圧を検出する第２の電圧検出回路と、
前記スイッチを制御し、前記第１の電圧検出回路の出力と前記第２の電圧検出回路との出力に基づいて、前記電池と前記放電回路との断線を検知する検出部と、
を備える電圧検出装置。
【請求項２】
前記フィルタが備える抵抗値は、前記放電回路が備える抵抗値より大きい、請求項１に記載の電圧検出装置。
【請求項３】
前記検出部は、
所定の期間、前記放電回路のスイッチをオン状態とオフ状態を切り替え、前記フィルタのコンデンサに蓄電される電荷を放電し、放電後に前記第１の電圧検出回路の出力と前記第２の電圧検出回路との出力を取得する、請求項１または請求項２に記載の電圧検出装置。
【請求項４】
前記検出部は、
前記所定の期間、前記放電回路のスイッチをオン状態とオフ状態を切り替える動作を、所定の回数行い、前記所定の回数後に放電後に前記第１の電圧検出回路と前記第２の電圧検出回路との出力を取得し、取得した前記第１の電圧検出回路の出力と前記第２の電圧検出回路との出力との差が閾値以上であるとき、前記第２の電池と前記第２の放電回路との間で断線が発生していると検知する、請求項３に記載の電圧検出装置。
【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】
電気自動車やハイブリッド自動車などの車両には、動力源となるモータに電力を供給する高電圧・大容量のバッテリが搭載されている。このモータ駆動用バッテリは、直列接続された複数の電池セルから構成されている。そして、直列接続された各電池セルには電圧検出回路が設けられ、各電池セルの電圧が監視されている。このような電池監視システムでは、各単電池セルと電圧検出回路との間に、ノイズを除去するノイズ除去フィルタを設けることが記載されている（例えば、特許文献１参照）。このノイズ除去フィルタは、抵抗器とコンデンサとから構成される回路である。特許文献１に記載の技術では、ノイズ除去フィルタが有するコンデンサに電荷が蓄えられる。
【０００３】
また、特許文献２に記載の電池監視システムでは、各電池セルと対応する電圧検出回路との間に、スイッチング素子と抵抗を直列に接続した放電回路を備える。この放電回路は、過充電状態の電池セルルを放電させて各電池セル電圧を均一化するセルバランス制御に用いられる。そして、この電池監視システムでは、隣接する電池セルに対応するスイッチング素子のディーティ比を異なるように設定し、隣接する電池セル間の電位差に対する閾値を用いて、隣接する電池セル間の接続点から引き出された配線の断線を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２０５１７３号公報
【特許文献２】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、特許文献１に記載の技術では、例えば、電池セルとノイズ除去フィルタとの間に断線が発生した場合、当該コンデンサに蓄えられている電荷によって、各電池セルの電圧を適切に検出できない。仮に、特許文献１に記載の電池監視システムが有する低電流源ＩＯ（特許文献１の図４参照）を動作させることで、コンデンサの電荷を放電しようとした場合、ノイズ除去フィルタと低電流源ＩＯとの間に接続されている抵抗Ｒａの値を大きくしないと、コンデンサの電荷を短時間で放電することができない。ところが、抵抗Ｒａを大きくすると、抵抗Ｒａで発生する熱や電圧検出回路の規模が大きくなる。
【０００６】
また、特許文献２に記載の技術では、放電回路によって放電を行う放電時間に制約があるため、断線発生時、隣接する電池セル間の電位差が増加して閾値を超えるまで時間がかかり、断線検出に時間がかかる場合があった。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、複数の電池セルが接続されている電源の電圧を検出する電源検出装置において、断線の検出時間をより短縮することができる電圧検出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】
【０００８】
上述の課題を解決するために、本発明の一態様に係る電池電圧検出装置は、複数の電池と、抵抗とコンデンサを備える複数のフィルタと、抵抗とスイッチと、前記スイッチに並列に接続されるコンデンサと、を備える複数の放電回路と、前記複数のフィルタのうち第１のフィルタと、前記複数の放電回路のうち第１の放電回路を備え、前記複数の電池のうち、第１の電池の電圧を検出する第１の電圧検出回路と、前記複数のフィルタのうち第２のフィルタと、前記複数の放電回路のうち第２の放電回路を備え、前記複数の電池のうち、第２の電池の電圧を検出する第２の電圧検出回路と、前記スイッチを制御し、前記第１の電圧検出回路の出力と前記第２の電圧検出回路との出力に基づいて、前記電池と前記放電回路との断線を検知する検出部と、を備える。
【０００９】
また、本発明の一態様に係る電池電圧検出装置において、前記フィルタが備える抵抗値は、前記放電回路が備える抵抗値より大きいようにしてもよい。
また、本発明の一態様に係る電池電圧検出装置において、前記検出部は、所定の期間、前記放電回路のスイッチをオン状態とオフ状態を切り替え、前記フィルタのコンデンサに蓄電される電荷を放電し、放電後に前記第１の電圧検出回路の出力と前記第２の電圧検出回路との出力を取得するようにしてもよい。
【００１０】
また、本発明の一態様に係る電池電圧検出装置において、前記検出部は、前記所定の期間、前記放電回路のスイッチをオン状態とオフ状態を切り替える動作を、所定の回数行い、前記所定の回数後に放電後に前記第１の電圧検出回路と前記第２の電圧検出回路との出力を取得し、取得した前記第１の電圧検出回路の出力と前記第２の電圧検出回路との出力との差が閾値以上であるとき、前記第２の電池と前記第２の放電回路との間で断線が発生していると検知するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の電池セルが接続されている電源の電圧を検出する電源検出装置において、断線の検出時間をより短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る電圧検出装置の構成概略図である。
【図２】本実施形態に係る断線発生時のスイッチＳＷ１、ＳＷ２の動作波形、差動回路Ａ２の出力波形、差動回路Ａ４の出力波形、および検出部Ｅ１の断線検知タイミングの一例を示す図である。
【図３】本実施形態に係る断線発生時の差動回路Ａ２の出力波形、差動回路Ａ４の出力波形、およびスイッチＳＷの両端の電圧変化の波形を示す図である。
【図４】本実施形態に係る断線が生じていない場合の動作と、断線が生じている場合の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る電圧検出装置１の構成概略図である。図１に示すように、電圧検出装置１は、電池セルＶ１〜Ｖ３、放電回路Ｄ１〜Ｄ２、ローパスフィルタＬＰＦ１〜ＬＰＦ３、差動回路Ａ１〜Ａ４、および検出部Ｅ１を備える。また、放電回路Ｄ１は、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、コンデンサＣ１、およびスイッチＳＷ１を備える。放電回路Ｄ２は、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ５、コンデンサＣ３、およびスイッチＳＷ２を備える。ローパスフィルタＬＰＦ１は、抵抗Ｒ３とコンデンサＣ２を備える。ローパスフィルタＬＰＦ２は、抵抗Ｒ６とコンデンサＣ４を備える。ローパスフィルタＬＰＦ３は、抵抗Ｒ７とコンデンサＣ５を備える。なお、電圧検出装置１は、差動回路Ａ１、Ａ３を有していなくてもよい。また、電池セルＶ１〜Ｖ３のうち１つを特定しない場合は、単に電池セルＶという。放電回路Ｄ１〜Ｄ２のうち１つを特定しない場合は、単に放電回路Ｄという。ローパスフィルタＬＰＦ１〜ＬＰＦ３のうち１つを特定しない場合は、単にＬＰＦという。
【００１４】
電池セルＶ１（第１の電池）は、正極側が抵抗Ｒ１の一端と抵抗Ｒ３の一端とに接続され、負極側の一方が電池セルＶ２（第２の電池）の正極側に接続され、負極側の他方が抵抗Ｒ２の一端と抵抗Ｒ４の一端と抵抗Ｒ６の一端とに接続されている。
電池セルＶ２（第２の電池）は、正極側が電池セルＶ１の負極側と抵抗Ｒ２の一端と抵抗Ｒ４の一端と抵抗Ｒ６の一端とに接続され、負極側の一方が電池セルＶ３（第３の電池）の正極側に接続され、負極側の他方が抵抗Ｒ５の一端と抵抗Ｒ７の一端とに接続されている。
電池セルＶ３（第３の電池）は、正極側が電池セルＶ２の負極側と抵抗Ｒ５の一端と抵抗Ｒ７の一端とに接続され、負極側が接地されている。
【００１５】
放電回路Ｄ１（第１の放電回路）は、一端が電池セルＶ１の正極側と抵抗Ｒ３の一端との間に接続され、他端が電池セルＶ１の負極側と電池セルＶ２の正極側と抵抗Ｒ４の一端と抵抗Ｒ６の一端との間に接続されている。また、放電回路Ｄ１は、抵抗Ｒ１とスイッチＳＷ１と抵抗Ｒ２とが直列に接続され、スイッチＳＷ１にコンデンサＣ１が並列に接続されている。抵抗Ｒ１は、他端がスイッチＳＷ１の一端とコンデンサＣ１の一端に接続されている。スイッチＳＷ１は、他端が抵抗Ｒ２の他端とコンデンサＣ１の他端に接続され、制御端子が検出部Ｅ１と接続されている。また、抵抗Ｒ１の他端とスイッチＳＷ１の一端とコンデンサＣ１の一端とが、差動回路Ａ２の一方の入力端子に接続され、抵抗Ｒ２の他端とスイッチＳＷ１の他端とコンデンサＣ１の他端とが、差動回路Ａ２の他方の入力端子に接続されている。
【００１６】
放電回路Ｄ２（第２の放電回路）は、一端が電池セルＶ１の負極側と電池セルＶ２の正極側と抵抗Ｒ２の一端と抵抗Ｒ６の一端とに接続され、他端が電池セルＶ２の負極側と電池セルＶ３の正極側と抵抗Ｒ７の一端とに接続されている。また、放電回路Ｄ２は、抵抗Ｒ４とスイッチＳＷ２と抵抗Ｒ５とが直列に接続され、スイッチＳＷ２にコンデンサＣ３が並列に接続されている。抵抗Ｒ４は、他端がスイッチＳＷ２の一端とコンデンサＣ３の一端に接続されている。スイッチＳＷ２は、他端が抵抗Ｒ５の他端とコンデンサＣ３の他端に接続され、制御端子が検出部Ｅ１と接続されている。また、抵抗Ｒ４の他端とスイッチＳＷ２の一端とコンデンサＣ３の一端とが、差動回路Ａ４の一方の入力端子に接続され、抵抗Ｒ５の他端とスイッチＳＷ２の他端とコンデンサＣ３の他端とが、差動回路Ａ４の他方の入力端子に接続されている。なお、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２のうち、一方を特定しない場合、単にスイッチＳＷという。なお、コンデンサＣ１、Ｃ３の容量は、例えば数μＦである。
【００１７】
ローパスフィルタＬＰＦ１（第１のフィルタ）は、入力端が電池セルＶ１の正極側と抵抗Ｒ１の一端に接続され、出力端が差動回路Ａ２の一方の入力端子に接続されている。抵抗Ｒ３は、他端がコンデンサＣ２の一端と差動回路Ａ２の一方の入力端子に接続されている。コンデンサＣ２は、他端が接地されている。なお、抵抗Ｒ３の抵抗値は、放電回路Ｄ１の抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の抵抗値より大きい。例えば、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の抵抗値は数十オームであり、抵抗Ｒ３の抵抗値は数キロ・オームである。
【００１８】
ローパスフィルタＬＰＦ２（第２のフィルタ）は、入力端が電池セルＶ１の負極側と電池セルＶ２の正極側と抵抗Ｒ２の一端と抵抗Ｒ４の一端に接続され、出力端が差動回路Ａ２の他方の入力端子と差動回路Ａ４の一方の入力端子に接続されている。抵抗Ｒ６は、他端がコンデンサＣ４の一端と差動回路Ａ２の他方の入力端子と差動回路Ａ４の一方の入力端子とに接続されている。コンデンサＣ４は、他端が接地されている。なお、抵抗Ｒ６の抵抗値は、放電回路Ｄ２の抵抗Ｒ４および抵抗Ｒ５の抵抗値より大きい。例えば、抵抗Ｒ４および抵抗Ｒ５の抵抗値は数十オームであり、抵抗Ｒ６の抵抗値は数キロ・オームである。
【００１９】
ローパスフィルタＬＰＦ３（第３のフィルタ）は、入力端が電池セルＶ２の負極側と電池セルＶ３の正極側と抵抗Ｒ５の一端に接続され、出力端が差動回路Ａ４の他方の入力端子に接続されている。抵抗Ｒ７は、他端がコンデンサＣ５の一端と差動回路Ａ４の他方の入力端子に接続されている。コンデンサＣ５は、他端が接地されている。
【００２０】
差動回路Ａ１は、出力端子が検出部Ｅ１に接続されている。差動回路Ａ３は、出力端子が検出部Ｅ１に接続されている。差動回路Ａ２は、出力端子が検出部Ｅ１のＣｎ端子に接続されている。差動回路Ａ４は、出力端子が検出部Ｅ１のＣｎ−１端子に接続されている。差動回路Ａ１の出力は、スイッチＳＷ１の両端の電圧であり、差動回路Ａ３の出力は、スイッチＳＷ２の両端の電圧である。差動回路Ａ２の出力は、電池セルＶ１の負極と正極との電圧差に相当する。差動回路Ａ４の出力は、電池セルＶ２の負極と正極との電圧差に相当する。
なお、本実施形態において、放電回路Ｄ１とローパスフィルタＬＰＦ１と差動回路Ａ２を、第１の電圧検出回路という。また、本実施形態において、放電回路Ｄ２とローパスフィルタＬＰＦ２と差動回路Ａ４を、第２の電圧検出回路という。
【００２１】
電池セルＶ１〜Ｖ２は、例えばリチウムイオン電池である。スイッチＳＷ１〜ＳＷ２は、例えば機械式のスイッチ、ＦＥＴ（Field effect transistor；電界効果トランジスタ）等である。
【００２２】
検出部Ｅ１は、例えばＣＰＵ（中央演算装置）である。検出部Ｅ１は、所定の周期毎に、所定の回数、スイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン状態とオフ状態を制御する。検出部Ｅ１は、所定のタイミングで差動回路Ａ２が出力する電圧値と差動回路Ａ４を取得し、所定の回数目の差動回路Ａ２が出力する電圧値と差動回路Ａ４の電圧差に基づいて、断線が発生しているか否かの検知を行う。なお、検出部Ｅ１が検知するのは、電池セルＶと放電回路Ｄとの接続部の断線である。なお、検出部Ｅ１によるスイッチＳＷ１，ＳＷ２の制御方法、検知方法については、後述する。
【００２３】
次に、電圧検出装置１の動作例を説明する。
図２は、本実施形態に係る断線発生時のスイッチＳＷ１、ＳＷ２の動作波形、差動回路Ａ２の出力波形、差動回路Ａ４の出力波形、および検出部Ｅ１の断線検知タイミングの一例を示す図である。図２において、横軸は時刻を表し、縦軸は各信号のレベルを表す。また、波形ｇ１０１は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２の動作波形、波形ｇ１０２は、差動回路Ａ２の出力波形、波形ｇ１０３は、差動回路Ａ４の出力波形、波形ｇ１０４は、検出部Ｅ１の断線検知タイミングを表す。
【００２４】
また、図３は、本実施形態に係る断線発生時の差動回路Ａ２の出力波形、差動回路Ａ４の出力波形、およびスイッチＳＷの両端の電圧変化の波形を示す図である。図３において、横軸は時刻を表し、縦軸は各信号のレベルを表す。また、波形ｇ１１１は、スイッチＳＷの両端の波形である。波形ｇ１１１において、電圧が下がっているとき、スイッチＳＷがオフ状態に制御されていることを示している。そして、符号ｇ１２１が示す領域のように、スイッチＳＷがオン状態にされた後オフ状態になるとき、放電回路Ｄが備えるコンデンサＣ１またはＣ３により、従来技術と比較して電圧がゆっくり回復する。そして、本実施形態では、電圧が回復している期間に、除電を行っている。
【００２５】
また、図４は、本実施形態に係る断線が生じていない場合の動作と、断線が生じている場合の動作を示す図である。なお、本実施形態において、断線とは、電池セルＶと放電回路Ｄとの間に生じる断線であり、電池セルＶと放電回路Ｄとがコネクタやハーネスを介して接続されている場合、コネクタやハーネスの接続不良や接触不良や断線を含む。図４において、符号ｇ１は、断線を示す。
【００２６】
図２に示すように、本実施形態では、制御部Ｅ１が、所定の周期（例えば４０ｍｓ）毎に断線の検知を、所定回数（例えば１５０回）繰り返して行う。図２において、Ａ／Ｄ変換した波形は、検出部Ｅ１が断線の検知を行うタイミングを表している。
時刻ｔ１〜ｔ３の期間、検出部Ｅ１は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２それぞれをオフ状態に制御する。
時刻ｔ２のとき、検出部Ｅ１は、差動回路Ａ２が出力する電圧値Ｃｎ、差動回路Ａ４が出力する電圧値Ｃｎ−１を取得する。なお、時刻ｔ２は、所定の周期４０ｍｓの前半の除電期間の２０ｍｓ内の時刻である。
【００２７】
時刻ｔ３〜ｔ４の期間（例えば９４μｓ）、検出部Ｅ１は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２それぞれのオン状態とオフ状態を所定のデューティ比で切り替える。所定のデューティ比とは、例えば、スイッチＳＷ１のオン状態が４％であり、オフ状態が９６％であり、スイッチＳＷ２のオン状態が９６％であり、オフ状態が４％である。スイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン状態とオフ状態を切り替えることで、検出部Ｅ１は、ＬＰＦのコンデンサ（Ｃ２、Ｃ４）に蓄電された電荷を除電する。そして、このようなデューティ比で、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を切り替えることにより、図２および図３に示すように、差動回路Ａ２が出力する電圧値Ｃｎは、例えば３．６Ｖから時刻の経過毎に増加し、差動回路Ａ４が出力する電圧値Ｃｎ−１は、例えば３．６Ｖから時刻の経過毎に減少する（特許文献２参照）。なお、ディーティ比は、固定であってもよく、検出部Ｅ１が変化させるように制御してもよい。
時刻ｔ６のとき、検出部Ｅ１は、差動回路Ａ２が出力する電圧値Ｃｎ、差動回路Ａ４が出力する電圧値Ｃｎ−１を取得する。なお、時刻ｔ６は、所定の周期４０ｍｓの後半の検知期間の２０ｍｓ内の時刻である。
【００２８】
検出部Ｅ１は、時刻ｔ１〜ｔ７の処理を、所定の回数、繰り返す。スイッチＳＷ１のオン状態の期間が短い放電回路Ｄ１は電流が流れにくいため、回数毎に電圧が大きくなり、スイッチＳＷ２のオン状態の期間が長い放電回路Ｄ２は電流が流れやすいため、回数毎に電圧が小さくなる。この処理を繰り返すことにより、断線が発生している場合、図３に示すように、差動回路Ａ２が出力する電圧値Ｃｎは、周期毎に電圧値が、例えば３．６Ｖから５Ｖに向かって増加していき、差動回路Ａ４が出力する電圧値Ｃｎ−１は、周期毎に電圧値が、例えば３．６Ｖから０Ｖに向かって減少していく。
検出部Ｅ１は、所定の回数（例えば１５０回）目のときの検知期間の時刻ｔ１６に検出した電圧値Ｃｎと電圧値Ｃｎ−１と差の絶対値Δを算出し、算出した絶対値Δが所定の電圧値（例えば１．３４Ｖ）以上であるか否かを判別する。検出部Ｅ１は、絶対値Δが所定の電圧値（例えば１．３４Ｖの閾値）以上である場合、図４に示した符号ｇ１の箇所に断線が発生していると判別する。
【００２９】
次に、断線が発生していない場合と断線が発生した場合それぞれの電圧検出装置１の動作を説明する。なお、以下の説明では、符号ｇ１の箇所に断線が発生していない場合と断線が発生した場合を説明する。
検出部Ｅ１は、除電時に、放電回路Ｄ１のスイッチＳＷ１または放電回路Ｄ２のスイッチＳＷ２をオン状態に制御する。
【００３０】
断線が発生していない場合は、電池セルＶ１と放電回路Ｄ１の閉回路となり、放電回路Ｄ１に電池セルＶ１の電圧が印加され、電池セルＶ２と放電回路Ｄ２の閉回路となり、放電回路Ｄ２に電池セルＶ２の電圧が印加される。スイッチＳＷ１がオン状態になり、その後オフ状態になったとき、放電回路Ｄ１は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１の時定数となり、この期間にＬＰＦのコンデンサＣ２、Ｃ４の放電（除電）を行う。スイッチＳＷ２がオン状態になり、その後オフ状態になったとき、符号ｇ１１のように、放電回路Ｄ２は、抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５とコンデンサＣ３の時定数となり、この期間に放電（除電）を行う。時定数が断線時のときより小さいため、コンデンサＣ１、Ｃ３の電圧が断線時と比較して急速に回復する。
【００３１】
符号ｇ１の箇所に断線が発生した場合、電池セルＶ１と電池セルＶ２と放電回路Ｄ１と放電回路Ｄ２の閉回路となり、放電回路Ｄ１と放電回路Ｄ２に、電池セルＶ１と電池セルＶ２の電圧が印加される。スイッチＳＷ１がオン状態になり、その後オフ状態になったとき、放電回路Ｄ１は、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１の時定数となり、この期間に放電（除電）を行う。スイッチＳＷ２がオン状態になり、その後オフ状態になったとき、符号ｇ２１、ｇ３１のように、放電回路Ｄ２は、抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ４とコンデンサＣ３の時定数となり、この期間に放電（除電）を行う。この時定数は、断線が発生していない時（以下、非断線時という）の時定数より大きい。非断線時と比較して時定数が大きいため、放電回路Ｄ２のコンデンサＣ３の電圧は、非断線時よりゆっくり回復する。このため、非断線時、図２、図３に示したように、差動回路Ａ２の出力は、例えば３．６Ｖから５Ｖに向かって増加し、差動回路Ａ４の出力は、例えば３，６Ｖから０Ｖに向かって減少する。
【００３２】
このように、本実施形態では、放電回路Ｄ２（またはＤ１）において、スイッチＳＷ２（またはＳＷ１）にコンデンサＣ３（またはＣ１）を並列に接続した。これにより、本実施形態では、放電を行った後、スイッチＳＷ２がオフ状態のとき、断線が発生している場合、抵抗Ｒ６が抵抗Ｒ４より大きいため、図３に示したように、抵抗Ｒ６〜コンデンサＣ３の経路において、放電回路Ｄ２のコンデンサＣ３の電圧が非断線時よりゆっくり回復する。一方、断線が発生していない場合、抵抗Ｒ４が抵抗Ｒ６の抵抗値より小さいため、断線が発生している場合と比較して、コンデンサＣ３の電圧が素早く回復する。
そして、断線が発生している場合、除電毎に、図３に示したように、差動回路Ａ２の出力値が増加し、差動回路Ａ４の出力値が減少する。
断線が発生していない場合、断線時より電圧が素早く回復するので、所定の回数後の電圧値Ｃｎと電圧値Ｃｎ−１と差の絶対値Δは、所定の電圧値（閾値）未満である。一方、断線が発生している場合、非断線時より電圧がゆっくり回復するので、所定の回数毎に電圧が減少および増加する量が、断線が発生していな場合より大きい。これにより、電圧値Ｃｎと電圧値Ｃｎ−１と差の絶対値Δは、所定の電圧値（閾値）以上になる。
【００３３】
以上のように、本実施形態では、放電回路ＤのスイッチＳＷに並列にコンデンサ（Ｃ１、Ｃ３）を接続したので、従来技術と比較して、除電量を増加することができる。この結果、本実施形態によれば、従来技術と比較して、断線が発生しているときに、閾値に達するまでの時間を短くすることができるので、断線の検知時間を短縮することができる。これにより、実施形態によれば、断線を検出する時間を短縮できるので、安全動作への時間短縮ができる効果も得られる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上述した例では、電池セルＶが３つ、放電回路Ｄが２つ、ＬＰＦが３つの例を示したが、これに限られない。電池セルＶが４つ以上であってもよい。例えば電池セルがＶ１〜Ｖ４（不図示）の４つの場合、３つの放電回路Ｄ１〜Ｄ３（不図示）、ローパスフィルタＬＰＦ１〜ＬＰＦ４（不図示）、差動回路Ａ５（不図示）を備えるようにしてもよい。この場合、電池セルＶ４は、一端が接地され、他端が電池セルＶ３の他端に接続される。差動回路Ａ５の出力は、電池セルＶ３の両端の電位差に相当する。この場合、検出部Ｅ１は、差動回路Ａ４と差動回路Ａ５との出力差に基づいて、電池セルＶ３の正極側と抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ７との断線を検知することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１…電圧検出装置、Ｖ，Ｖ１〜Ｖ３…電池セル、Ｄ，Ｄ１〜Ｄ３…放電回路、ＬＰＦ，ＬＰＦ１〜ＬＰＦ３…ローパスフィルタ、Ｒ１〜Ｒ７…抵抗、Ｃ１〜Ｃ５…コンデンサ、ＳＷ１〜ＳＷ２…スイッチ、Ａ１〜Ａ４…差動回路、Ｅ１…検出部
【図１】
2017146260.tif 000003
【図２】
2017146260.tif 000004
【図３】
2017146260.tif 000005
【図４】
2017146260.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月30日(2017.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド自動車などの車両には、動力源となるモータに電力を供給する高電圧・大容量のバッテリが搭載されている。このモータ駆動用バッテリは、直列接続された複数の電池セルから構成されている。そして、直列接続された各電池セルには電圧検出回路が設けられ、各電池セルの電圧が監視されている。このような電池監視システムでは、各電池セルと電圧検出回路との間に、ノイズを除去するノイズ除去フィルタを設けることが記載されている（例えば、特許文献１参照）。このノイズ除去フィルタは、抵抗器とコンデンサとから構成される回路である。特許文献１に記載の技術では、ノイズ除去フィルタが有するコンデンサに電荷が蓄えられる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
また、特許文献２に記載の電池監視システムでは、各電池セルと対応する電圧検出回路との間に、スイッチング素子と抵抗を直列に接続した放電回路を備える。この放電回路は、過充電状態の電池セルを放電させて各電池セル電圧を均一化するセルバランス制御に用いられる。そして、この電池監視システムでは、隣接する電池セルに対応するスイッチング素子のデューティ比を異なるように設定し、隣接する電池セル間の電位差に対する閾値を用いて、隣接する電池セル間の接続点から引き出された配線の断線を検出する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
電池セルＶ１（第１の電池）は、正極側が抵抗Ｒ１の一端と抵抗Ｒ３の一端とに接続され、負極側が電池セルＶ２（第２の電池）の正極側に接続され、また負極側が抵抗Ｒ２の一端と抵抗Ｒ４の一端と抵抗Ｒ６の一端とに接続されている。
電池セルＶ２（第２の電池）は、正極側が電池セルＶ１の負極側と抵抗Ｒ２の一端と抵抗Ｒ４の一端と抵抗Ｒ６の一端とに接続され、負極側が電池セルＶ３（第３の電池）の正極側に接続され、また負極側が抵抗Ｒ５の一端と抵抗Ｒ７の一端とに接続されている。
電池セルＶ３（第３の電池）は、正極側が電池セルＶ２の負極側と抵抗Ｒ５の一端と抵抗Ｒ７の一端とに接続され、負極側が接地されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
放電回路Ｄ１（第１の放電回路）は、一端が電池セルＶ１の正極側と抵抗Ｒ３の一端との間に接続され、他端が電池セルＶ１の負極側と電池セルＶ２の正極側と抵抗Ｒ４の一端と抵抗Ｒ６の一端との間に接続されている。また、放電回路Ｄ１は、抵抗Ｒ１とスイッチＳＷ１と抵抗Ｒ２とが直列に接続され、スイッチＳＷ１にコンデンサＣ１が並列に接続されている。抵抗Ｒ１は、他端がスイッチＳＷ１の一端とコンデンサＣ１の一端に接続されている。スイッチＳＷ１は、他端が抵抗Ｒ２の他端とコンデンサＣ１の他端に接続され、制御端子が検出部Ｅ１と接続されている。また、抵抗Ｒ１の他端とスイッチＳＷ１の一端とコンデンサＣ１の一端とが、差動回路Ａ１の一方の入力端子に接続され、抵抗Ｒ２の他端とスイッチＳＷ１の他端とコンデンサＣ１の他端とが、差動回路Ａ１の他方の入力端子に接続されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
放電回路Ｄ２（第２の放電回路）は、一端が電池セルＶ１の負極側と電池セルＶ２の正極側と抵抗Ｒ２の一端と抵抗Ｒ６の一端とに接続され、他端が電池セルＶ２の負極側と電池セルＶ３の正極側と抵抗Ｒ７の一端とに接続されている。また、放電回路Ｄ２は、抵抗Ｒ４とスイッチＳＷ２と抵抗Ｒ５とが直列に接続され、スイッチＳＷ２にコンデンサＣ３が並列に接続されている。抵抗Ｒ４は、他端がスイッチＳＷ２の一端とコンデンサＣ３の一端に接続されている。スイッチＳＷ２は、他端が抵抗Ｒ５の他端とコンデンサＣ３の他端に接続され、制御端子が検出部Ｅ１と接続されている。また、抵抗Ｒ４の他端とスイッチＳＷ２の一端とコンデンサＣ３の一端とが、差動回路Ａ３の一方の入力端子に接続され、抵抗Ｒ５の他端とスイッチＳＷ２の他端とコンデンサＣ３の他端とが、差動回路Ａ３の他方の入力端子に接続されている。なお、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２のうち、一方を特定しない場合、単にスイッチＳＷという。なお、コンデンサＣ１、Ｃ３の容量は、例えば数μＦである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
電池セルＶ１〜Ｖ３は、例えばリチウムイオン電池である。スイッチＳＷ１〜ＳＷ２は、例えば機械式のスイッチ、ＦＥＴ（Field effect transistor；電界効果トランジスタ）等である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
検出部Ｅ１は、例えばＣＰＵ（中央演算装置）である。検出部Ｅ１は、所定の周期毎に、所定の回数、スイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン状態とオフ状態を制御する。検出部Ｅ１は、所定のタイミングで差動回路Ａ２が出力する電圧値と差動回路Ａ４が出力する電圧値とを取得し、所定の回数目の差動回路Ａ２が出力する電圧値と差動回路Ａ４が出力する電圧値との電圧差に基づいて、断線が発生しているか否かの検知を行う。なお、検出部Ｅ１が検知するのは、電池セルＶと放電回路Ｄとの接続部の断線である。なお、検出部Ｅ１によるスイッチＳＷ１，ＳＷ２の制御方法、検知方法については、後述する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
時刻ｔ３〜ｔ４の期間（例えば９４μｓ）、検出部Ｅ１は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２それぞれのオン状態とオフ状態を所定のデューティ比で切り替える。所定のデューティ比とは、例えば、スイッチＳＷ１のオン状態が４％であり、オフ状態が９６％であり、スイッチＳＷ２のオン状態が９６％であり、オフ状態が４％である。スイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン状態とオフ状態を切り替えることで、検出部Ｅ１は、ＬＰＦのコンデンサ（Ｃ２、Ｃ４）に蓄電された電荷を除電する。そして、このようなデューティ比で、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を切り替えることにより、図２および図３に示すように、差動回路Ａ２が出力する電圧値Ｃｎは、例えば３．６Ｖから時刻の経過毎に増加し、差動回路Ａ４が出力する電圧値Ｃｎ−１は、例えば３．６Ｖから時刻の経過毎に減少する（特許文献２参照）。なお、デューティ比は、固定であってもよく、検出部Ｅ１が変化させるように制御してもよい。
時刻ｔ６のとき、検出部Ｅ１は、差動回路Ａ２が出力する電圧値Ｃｎ、差動回路Ａ４が出力する電圧値Ｃｎ−１を取得する。なお、時刻ｔ６は、所定の周期４０ｍｓの後半の検知期間の２０ｍｓ内の時刻である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
検出部Ｅ１は、時刻ｔ１〜ｔ７の処理を、所定の回数、繰り返す。スイッチＳＷ１のオン状態の期間が短い放電回路Ｄ１は電流が流れにくいため、回数毎に電圧が大きくなり、スイッチＳＷ２のオン状態の期間が長い放電回路Ｄ２は電流が流れやすいため、回数毎に電圧が小さくなる。この処理を繰り返すことにより、断線が発生している場合、図３に示すように、差動回路Ａ２が出力する電圧値Ｃｎは、周期毎に電圧値が、例えば３．６Ｖから５Ｖに向かって増加していき、差動回路Ａ４が出力する電圧値Ｃｎ−１は、周期毎に電圧値が、例えば３．６Ｖから０Ｖに向かって減少していく。
検出部Ｅ１は、所定の回数（例えば１５０回）目のときの検知期間の時刻ｔ１６に検出した電圧値Ｃｎと電圧値Ｃｎ−１との差の絶対値Δを算出し、算出した絶対値Δが所定の電圧値（例えば１．３４Ｖ）以上であるか否かを判別する。検出部Ｅ１は、絶対値Δが所定の電圧値（例えば１．３４Ｖの閾値）以上である場合、図４に示した符号ｇ１の箇所に断線が発生していると判別する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
このように、本実施形態では、放電回路Ｄ２（またはＤ１）において、スイッチＳＷ２（またはＳＷ１）にコンデンサＣ３（またはＣ１）を並列に接続した。これにより、本実施形態では、放電を行った後、スイッチＳＷ２がオフ状態のとき、断線が発生している場合、抵抗Ｒ６が抵抗Ｒ４より大きいため、図３に示したように、抵抗Ｒ６〜コンデンサＣ３の経路において、放電回路Ｄ２のコンデンサＣ３の電圧が非断線時よりゆっくり回復する。一方、断線が発生していない場合、抵抗Ｒ４が抵抗Ｒ６の抵抗値より小さいため、断線が発生している場合と比較して、コンデンサＣ３の電圧が素早く回復する。
そして、断線が発生している場合、除電毎に、図３に示したように、差動回路Ａ２の出力値が増加し、差動回路Ａ４の出力値が減少する。
断線が発生していない場合、断線時より電圧が素早く回復するので、所定の回数後の電圧値Ｃｎと電圧値Ｃｎ−１と差の絶対値Δは、所定の電圧値（閾値）未満である。一方、断線が発生している場合、非断線時より電圧がゆっくり回復するので、所定の回数毎に電圧が減少および増加する量が、断線が発生していない場合より大きい。これにより、電圧値Ｃｎと電圧値Ｃｎ−１と差の絶対値Δは、所定の電圧値（閾値）以上になる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上述した例では、電池セルＶが３つ、放電回路Ｄが２つ、ＬＰＦが３つの例を示したが、これに限られない。電池セルＶが４つ以上であってもよい。例えば電池セルがＶ１〜Ｖ４（不図示）の４つの場合、３つの放電回路Ｄ１〜Ｄ３（不図示）、ローパスフィルタＬＰＦ１〜ＬＰＦ４（不図示）、差動回路Ａ５（不図示）を備えるようにしてもよい。この場合、電池セルＶ４は、負極側が接地され、正極側が電池セルＶ３の負極側に接続される。差動回路Ａ５の出力は、電池セルＶ３の両端の電位差に相当する。この場合、検出部Ｅ１は、差動回路Ａ４と差動回路Ａ５との出力差に基づいて、電池セルＶ３の正極側と抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ７との断線を検知することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
１…電圧検出装置、Ｖ，Ｖ１〜Ｖ３…電池セル、Ｄ，Ｄ１〜Ｄ２…放電回路、ＬＰＦ，ＬＰＦ１〜ＬＰＦ３…ローパスフィルタ、Ｒ１〜Ｒ７…抵抗、Ｃ１〜Ｃ５…コンデンサ、ＳＷ１〜ＳＷ２…スイッチ、Ａ１〜Ａ４…差動回路、Ｅ１…検出部