CN106885955A - 状态判定装置以及状态判定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种状态判定装置以及状态判定方法，以检测与高压侧连接的开关元件的故障为课题。电源监视装置具备：串联连接的多个电源；和电容器，经由多个开关元件而分别与所述多个电源各自的正极以及负极连接。电源监视装置使用将与多个电源中的总负极侧以及总正极侧的任一者相连的开关元件接通的情况下的电容器的电压值，判定多个开关元件的状态。

Description

状态判定装置以及状态判定方法

技术领域

本发明涉及对开关元件的状态进行判定的技术。

背景技术

以往，例如混合动力汽车、电动车辆等车辆具备对作为动力源的电机提供电力的电源。此外，作为对该电源的状态进行监视的监视装置，已知使用了DC电压施加方式的监视装置。

上述电源构成为与车体绝缘，因此监视装置具有对电源的绝缘状态进行监视的功能，换言之具有对电源的绝缘电阻的劣化进行检测的功能。例如，监视装置将安装于车辆的高压电池、车辆主体的GND(接地)和车辆绝缘电阻串联连接，从高压电池向被绝缘的快速电容器通电，基于被充电的快速电容器的电压，检测电源的绝缘电阻的劣化。

另外，由于高压电池由多个电源堆构成，因此监视装置还具有监视电源堆的监视功能以使得各电源堆不成为过充电状态，进而还具有监视该监视功能的功能。监视装置在这种2重监视中，也基于与各电源堆串联连接的快速电容器的电压来监视各电源堆的过充电。

近年来，已知如下的技术：根据相对于构成这样的电路中的第规定个串联电路对的开关对而使下一个接通的开关对的接通时间重叠时的输出端子间的电位差，来检测开关的故障(例如参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-103546号公报

但是，在上述技术中，由于使开关对的接通时间重叠来将电源堆与输出端子之间连接，因此存在根据电源堆的电压而向输出侧施加大电压的情况，存在破坏与输出端子连接的元件的情况。这样，上述技术不能说可靠性较高，难以说是优选的方法。

发明内容

本申请公开的技术鉴于上述情况而作出，其目的在于，提供一种能够对与高压侧连接的开关元件的故障进行检测的技术。

本申请所公开的状态判定装置在一个方式中的特征在于，具备：串联连接的多个电源；电容器，经由多个开关元件而分别与所述多个电源各自的正极以及负极连接；和判定单元，使用将与所述多个电源中的总负极侧以及总正极侧的任一者相连的开关元件接通的情况下的所述电容器的电压值，判定所述多个开关元件的状态。

(发明效果)

根据本发明，能够对与高压侧连接的开关元件的故障进行检测。

附图说明

图1是表示包含实施方式所涉及的电源监视装置的充放电系统的构成例的框图。

图2是表示电源监视装置的构成例的框图。

图3是表示电压检测电路部的构成例的图。

图4是表示利用第1堆的电压来进行第1电容器的充电的充电路径的图。

图5是表示进行被充电了的第1电容器的放电的放电路径的图。

图6是表示利用第2堆的电压来进行第1电容器的充电的充电路径的图。

图7是表示对组电池的正极侧的绝缘电阻的劣化进行检测时的充电路径的图。

图8是表示进行被充电了的电容器的放电的放电路径的图。

图9是表示对组电池的负极侧的绝缘电阻的劣化进行检测时的充电路径的图。

图10是表示接通第4开关时的充电电路的图。

图11是表示接通第1开关时的充电电路的图。

图12是表示电源监视系统所执行的监视检测处理的处理顺序的一部分的流程图。

图13是表示电源监视系统所执行的状态判定处理的处理顺序的一部分的流程图。

图14是表示高压侧开关的状态判定处理的时间图的图。

图15是对第1开关故障时的对应进行说明的图。

图16是对第1开关1故障时的第1堆的电压测量进行说明的图。

图17是对第1开关故障时的总电压测量以及第2堆电压的预测进行说明的图。

图18是对第2开关故障时的对应进行说明的图。

图19是对第3开关故障时的对应进行说明的图。

符号说明

1 充放电系统

10 组电池

12a 第1堆

12b 第2堆

20 电源监视系统

23 电源监视装置

24 电压检测电路部

25 A/D转换部

26 控制部

26a 充放电路径形成部

26a1 第1～第6开关控制部

26a2 电容器切换部

26b 电压检测部

26c 电源监视部

26d 开关监视部

30 车辆控制装置

40 电机

50 电压转换器

60 故障保护用继电器

C1 第1电容器

C2 第2电容器

具体实施方式

以下，基于附图来对本申请所公开的状态判定装置以及状态判定方法的实施例详细进行说明。另外，并不通过该实施例来限定本发明。

[实施例1]

<1.充放电系统的构成>

图1是表示包含实施方式所涉及的电源监视装置的充放电系统的构成例的框图。充放电系统1例如被安装于未图示的混合动力汽车(HEV：Hybrid Electric Vehicle)、电动车辆(EV：Electric Vehicle)以及燃料电池汽车(FCV：Fuel Cell Vehicle)等车辆。充放电系统1是进行对作为车辆的动力源的电机提供电力的电源的充放电等的系统。

详细地，充放电系统1具备：组电池10、电源监视系统20、车辆控制装置30、电机40、电压转换器50和故障保护用继电器60。此外，电源监视系统20具备：具有监视器IC(Integrated Circuit，集成电路)21等的多个附属装置基板22和电源监视装置23。

组电池10是与未图示的车体绝缘的电源(电池)，由多个块11构成。一个块11具备串联连接的多个例如2个电池堆12。此外，一个电池堆12具备例如串联连接的多个电池单体13。

另外，块11、电池堆12以及电池单体13的个数并不限定于上述或者图示的个数。此外，作为上述的组电池10，例如能够使用锂离子二次电池或镍氢二次电池等，但并不限定于此。

多个电池单体13分别与设置于附属装置基板22的监视器IC21电连接。并且，各电池单体13的电压由监视器IC21检测。另外，监视器IC21具有第1监视器IC21a以及第2监视器IC21b的多个监视器IC，第1、第2监视器IC21a、21b分别对一个电池堆12对应的量的电池单体13的电压进行检测。

电源监视装置23具有对多个电池单体13各自的个别电压进行监视并且对各电池堆12的电压进行监视的功能。也就是说，电源监视装置23对组电池10的充电状态进行监视。

具体而言，电源监视装置23对监视器IC21发送电压检测请求来使其检测多个电池单体13各自的个别电压，并经由通信线L1来接收检测结果，由此监视电池单体13的电压。此外，电源监视装置23经由导线L2来对后述的电容器充电电池堆12的电压(以下存在记载为“堆电压”的情况)进行充电来直接测定堆电压，监视组电池10的充电状态。

另外，优选电源监视装置23还具有对监视器IC21是否在正常进行动作进行判定的功能。具体而言，例如，电源监视装置23对将从监视器IC21接收的各电池单体13的个别电压相加得到的堆电压与直接检测出的堆电压进行比较，在两者的差比允许值大的情况下判定为监视器IC21异常。并且，电源监视装置23在判定为监视器IC21异常的情况下，也可以断开例如故障保护用继电器60，使得不进行针对电池单体13的充放电。

此外，电源监视装置23对电源监视系统20所具有的绝缘电阻(后述)的劣化进行检测，后面对其进行说明。另外，这里所谓的绝缘电阻的劣化，例如是指绝缘电阻的电阻值降低而产生组电池10的漏电的情况。

车辆控制装置30根据组电池10的充电状态来进行对组电池10的充放电，从而进行车辆控制。具体而言，车辆控制装置30使用电压转换器50来将充入组电池10的电压从直流转换为交流电压，将转换后的电压提供给电机40来使电机40驱动。由此，组电池10被放电。

此外，车辆控制装置30通过电压转换器50来将通过电机40的再生制动而发电出的电压从交流转换为直流电压，并提供给组电池10。由此，组电池10被充电。这样，车辆控制装置30基于从电源监视装置23获取的组电池10的充电状态来监视组电池10的电压，并执行与监视结果相应的控制。

<2.电源监视装置的构成>

接下来，对电源监视装置23的构成进行说明。图2是表示电源监视装置23的构成例的框图。另外，在图2中，省略了附属装置基板22和通信线L1等。此外，在图2中，为了方便理解，表示多个块11之中的一个，并且以下存在将块11中的2个电池堆12之中的一个记载为“第1堆12a”、将另一个记载为“第2堆12b”的情况。

电源监视装置23例如是电子控制装置(ECU：Electronic Control Unit)，如图2所示，具备：电压检测电路部24、A/D转换部25和控制部26。电压检测电路部24具备用于进行各堆电压的检测、绝缘电阻的劣化检测等的电路。

这里，例如假设在上述的电压检测电路部24中分别具备检测各堆电压的电路和检测绝缘电阻劣化的电路的构成的情况下，电源监视装置23的构成可能会复杂化，并且可能导致成本的增加。

因此，在本实施方式所涉及的电源监视装置23中，能够在使装置的构成简化来抑制成本的增加的同时进行各堆电压的检测以及绝缘电阻的劣化检测。以下，进一步详细说明电源监视装置23的构成。

图3是表示电源监视装置23的电压检测电路部24的构成例的图。如图3所示，电压检测电路部24具备：第1、第2电容器C1、C2、第1开关S1～第6开关S6、切换开关S7、和第1电阻R1～第7电阻R7。此外，组电池10在正极侧具备绝缘电阻Rp，在负极侧具备绝缘电阻Rn。

在该电压检测电路部24中，应用快速电容器方式，在如后面所述那样利用各堆12a、12b的电压对第1电容器C1进行充电之后，将第1电容器C1的电压检测为各堆12a、12b的电压。

具体而言，电压检测电路部24经由第1、第2电容器C1、C2而被分为充电侧电路和放电侧电路。另外，以下，存在将第1、第2电容器C1、C2统称并记载为“电容器C”的情况。

充电侧电路是包含组电池10的各堆12a、12b与电容器C连接而将各堆12a、12b的电压充入到电容器C的路径的部分。此外，放电侧电路是包含将被充入到电容器C的电压放电的路径的部分。

并且，通过控制各开关S1～S7的接通/断开来控制向电容器C的充电以及放电。另外，作为上述的各开关S1～S7，例如能够使用固态继电器(SSR：Solid State Relay)，但并不限定于此。此外，第1电阻R1～第7电阻R7是用于对电容器C的电压进行检测的电压检测用电阻。

在电压检测电路部24的充电侧电路中，第1堆12a以及第2堆12b分别与电容器C并联连接。也就是说，电容器C的两端与第1堆12a的正极以及负极连接，并且也与第2堆12b的正极以及负极连接。

此外，在第1堆12a的正极侧与电容器C之间，第1电阻R1、第1开关S1以及第5电阻R5被串联设置，在第1堆12a的负极侧与电容器C之间，第2电阻R2以及第2开关S2被串联设置。

此外，在第2堆12b的正极侧与电容器C之间，第3电阻R3、第3开关S3以及第5电阻R5被串联设置，在第2堆12b的负极侧与电容器C之间，第4电阻R4以及第4开关S4被串联设置。

在电压检测电路部24的放电侧电路，在第1堆12a以及第2堆12b的正极侧的路径中设置有第5开关S5，在第5开关S5的一端与电容器C之间设置有第5电阻R5。此外，在第1、第2堆12a、12b的负极侧的路径中设置有第6开关S6，第6开关S6的一端与电容器C连接。

并且，第5开关S5的另一端与A/D转换部25连接，并且在中途分支而经由第6电阻R6与车体GND连接。此外，第6开关S6的另一端经由第7电阻R7而与车体GND连接。另外，车体GND是接地点的一个例子。

A/D转换部25将表示电压检测电路部24的连接点A处的电压的模拟值转换为数字值，并将转换得到的数字值输出到控制部26。

接下来，详细说明第1、第2电容器C1、C2。由于希望上述的各堆12a、12b的电压检测的处理在较短的时间内完成，因此在用于电压检测的电容器中优选静电电容较小，以使得能够在短时间内充电。

另一方面，在用于绝缘电阻Rp、Rn的劣化检测的电容器中，优选静电电容较大。也就是说，车辆中存在设计时不想要的寄生电容。在绝缘电阻Rp、Rn的劣化检测时若受到该寄生电容的影响，则可能无法正确地检测电容器的电压，存在劣化检测的精度降低的情况。因此，优选使用于绝缘电阻Rp、Rn的劣化检测的电容器的静电电容较大，减少寄生电容对整体的电容的影响。

因此，在本实施方式中，将第1、第2电容器C1、C2如下构成。详细地，第1电容器C1与第5电阻R5串联连接。第2电容器C2与切换开关S7串联连接。

此外，第2电容器C2以及切换开关S7与第1电容器C1并联连接。因此，通过控制切换开关S7的接通/断开，能够容易地切换在充电侧电路以及放电侧电路连接的电容器，由此能够使各电路中的整体的静电电容可变。

具体而言，例如在各堆12a、12b的电压检测的处理时，若切换开关S7被断开，则由于在充电侧电路以及放电侧电路中仅连接了第1电容器C1，因此成为以较小的静电电容进行处理的情形。

另一方面，若在绝缘电阻Rp、Rn的劣化检测的处理时，切换开关S7被接通，则由于在充电侧电路以及放电侧电路中连接了第1、第2电容器C1、C2，因此成为以较大的静电电容进行处理的情形。

这里，第2电容器C2的静电电容设为比寄生电容大的值。具体而言，在车辆的寄生电容设为大约0.1μF的情况下，第2电容器C2的静电电容被设定为大约20倍的2.2μF。另外，在这样的情况下，第1电容器C1的静电电容例如为0.165μF。这样，第2电容器C2的静电电容变得比第1电容器的静电电容大。

由此，能够进一步增大用于绝缘电阻Rp、Rn的劣化检测的电容器的静电电容、即第1、第2电容器C1、C2的合成电容，因此能够更加减少寄生电容对整体的电容的影响。

这样，第1电容器C1被用于各堆12a、12b的电压检测以及绝缘电阻Rp、Rn的劣化检测这两者。此外，第2电容器C2被用于绝缘电阻Rp、Rn的劣化检测。

接下来，对如上述那样构成的电压检测电路部24的充电以及放电进行说明。首先，参照图4～图6来对为了检测第1、第2堆12a、12b的电压而进行的第1电容器C1的充电以及放电进行说明。

图4是表示利用第1堆12a的电压来进行第1电容器C1的充电的充电路径的图。此外，图5是表示进行被充电了的第1电容器C1的放电的放电路径的图，图6是表示利用第2堆12b的电压来进行第1电容器C1的充电的充电路径的图。

在电源监视装置23中，第1电容器C1按照每个第1、第2堆12a、12b而被充电。首先，对利用第1堆12a的电压(以下存在记载为“第1堆电压”的情况)来对第1电容器C1进行充电的例子进行说明，如图4所示，第1开关S1以及第2开关S2被接通，其他的开关S3～S7被断开。

由此，第1堆12a的正极侧经由第1电阻R1、第1开关S1、第5电阻R5、第1电容器C1、第2开关S2以及第2电阻R2来与第1堆12a的负极侧连接。也就是说，形成将第1堆12a与第1电容器C1连结的第1路径P1，向第1电容器C1充电第1堆电压。

并且，在形成第1路径P1起经过了规定时间之后，使第1电容器C1的电压放电。具体而言，如图5所示，第1开关S1以及第2开关S2被断开，并且第5开关S5以及第6开关S6被接通。

由此，在电压检测电路部24中形成作为放电路径的第2路径P2。由于第5开关S5的另一端与A/D转换部25连接，因此若形成第2路径P2，则第1电容器C1的电压(即第1堆电压)被输入到A/D转换部25。另外，A/D转换部25将在第5、第6开关S5、S6接通的瞬间被输入的模拟值转换为数字值并输出到控制部26。由此，检测出第1堆电压。

接下来，对利用第2堆12b的电压(以下存在称为“第2堆电压”的情况)来对第1电容器C1进行充电的例子进行说明。如图6所示，第3开关S3以及第4开关S4被接通，其他的开关S1、S2、S5～S7被断开。

由此，第2堆12b的正极侧经由第3电阻R3、第3开关S3、第5电阻R5、第1电容器C1、第4开关S4以及第4电阻R4而与第2堆12b的负极侧连接。也就是说，形成将第2堆12b与第1电容器C1连结的第3路径P3，向第1电容器C1充电第2堆电压。另外，上述的第1、第3路径P1、P3是第1充电路径的一个例子。

并且，在形成第3路径P3起经过了规定时间之后，第3、第4开关S3、S4被断开，并且第5、第6开关S5、S6被接通，使第1电容器C1的电压放电(参照图5)。

由此，在电压检测电路部24中形成第2路径P2，第1电容器C1的电压(即第2堆电压)被输入到A/D转换部25。并且，A/D转换部25与上述同样地将被输入的电压的模拟值转换为数字值并输出到控制部26。由此，检测出第2堆电压。

这样，通过切换放电侧的路径和充电侧的路径来进行向第1电容器C1的充电以及放电，由此能够检测出第1堆电压以及第2堆电压。

另外，在第1、第2堆电压的检测处理中，不需要将第1电容器C1充满电。也就是说，例如，在第1、第2堆电压的检测处理中，也可以仅进行比充满电所需的时间短的规定时间的充电，基于该充电电压来估计第1、第2堆电压。由此，能够缩短第1、第2堆电压的检测处理时间。

此外，如图3所示，在电压检测电路部24的电路中设置有上述的组电池10的正极侧的绝缘电阻Rp和负极侧的绝缘电阻Rn。另外，这些各绝缘电阻Rp、Rn表示了被安装的电阻与假想地表现了相对于车体GND的绝缘的电阻的合成电阻，这里可以是安装的电阻、假想的电阻的任意电阻。

各绝缘电阻Rp、Rn的电阻值被设为充分大至正常时几乎不通电的程度的值，例如被设为几MΩ。其中，在绝缘电阻Rp、Rn劣化的异常时，例如组电池10与车体GND等短路或者接近短路的状态而降低到通电的程度的电阻值。

这里，参照图7～图9来对为了检测组电池10的绝缘电阻Rp、Rn的劣化而进行的电容器C(即第1、第2电容器C1、C2)的充电以及放电进行说明。

图7是表示对组电池10的正极侧的绝缘电阻Rp的劣化进行检测时的充电路径的图。此外，图8是表示进行被充电了的电容器C的放电的放电路径的图，图9是表示对组电池10的负极侧的绝缘电阻Rn的劣化进行检测时的充电路径的图。

首先，在对正极侧的绝缘电阻Rp的劣化进行检测的情况下，如图7所示，第4开关S4、第5开关S5以及切换开关S7被接通，其他的开关S1～S3、S6被断开。由此，第1堆12a的正极侧经由绝缘电阻Rp、第6电阻R6、第5开关S5、第5电阻R5、电容器C、第4开关S4、第4电阻R4以及第2堆12b而与第1堆12a的负极侧连接。

也就是说，形成经由正极侧的绝缘电阻Rp来将第1、第2堆12a、12b与电容器C连结的第4路径P4。此时，在绝缘电阻Rp的电阻值正常的情况下，第4路径P4几乎不导通，在绝缘电阻Rp劣化并且电阻值降低的情况下，第4路径P4导通。

并且，在形成第4路径P4起经过了规定时间之后，使电容器C的电压放电。具体而言，如图8所示，第4开关S4被断开并且第6开关S6被接通。由此，在电压检测电路部24中形成作为放电路径的第5路径P5。将此时检测出的电容器C的电压设为“电压VRp”，基于电压VRp来检测绝缘电阻Rp的劣化，后面对此进行叙述。

在对负极侧的绝缘电阻Rn的劣化进行检测的情况下，如图9所示，第1开关S1、第6开关S6以及切换开关S7被接通，其他的开关S2～S5被断开。由此，第1堆12a的正极侧经由第1电阻R1、第1开关S1、第5电阻R5、电容器C、第6开关S6、第7电阻R7、绝缘电阻Rn以及第2堆1262而与第1堆12a的负极侧连接。

也就是说，形成经由负极侧的绝缘电阻Rn来将第1、第2堆12a、12b与电容器C连结的第6路径P6。此时，在绝缘电阻Rn的电阻值正常的情况下，第6路径P6几乎不导通，在绝缘电阻Rn劣化并且电阻值降低的情况下，第6路径P6导通。

并且，在形成第6路径P6起经过了规定时间之后，如图8所示，使电容器C的电压放电。将此时检测出的电容器C的电压设为“电压VRn”，基于电压VRn来检测绝缘电阻Rn的劣化，后面对此进行叙述。另外，上述的第4、第6路径P4、P6是第2充电路径的一个例子。

另外，在绝缘电阻Rp、Rn的劣化检测处理中，仅进行比充满电所需的时间短的规定时间的充电，将该充电电压用作为电压VRp、VRn来进行绝缘电阻Rp、Rn的劣化检测。

此外，在上述的各堆12a、12b的电压检测以及绝缘电阻Rp、Rn的劣化检测中，以各电源堆的正极侧和负极侧分别连接的第1开关S1、第2开关S2、第3开关S3、第4开关4正常进行动作为前提。换句话说，优选在上述电压检测和劣化检测的处理之前确认这些高压侧的各开关的状态。

因此，使用图10和图11，说明测量将第1开关S1或者第4开关4设为接通状态时的电容器C(或第1电容器C1)的电压来判定第1开关S1至第4开关4的状态的例子。

图10是表示将第4开关S4接通时的充电电路的图。图11是表示将第1开关S1接通时的充电电路的图。

如图10所示，第4开关S4被接通，其他的开关S1～S3、S5～S7被断开。并且，在经过了规定时间之后，第4开关S4被断开，并且第5、第6开关S5、S6被接通，使电容器C(第1电容器C1)的电压放电(参照图5)。这样，对电容器C(第1电容器C1)的电压进行测定。另外，在本实施方式中，将这里测定的电压设为“V1”。

此时，通常，除了第4开关S4以外均为断开状态，因此不形成充电路径，即电流不流动，电容器C不被充电。因此，在虽然仅接通了第4开关S4但获取到了电容器C的电压的情况下，能够判定为某高压侧开关出现故障。

例如，若第3开关S3是不能断开的接通固定状态，则第2堆12b的正极侧经由第3电阻R3、第3开关S3、第5电阻R5、第1电容器C1、第4开关S4以及第4电阻R4而与第2堆12b的负极侧连接。也就是说，形成将第2堆12b与第1电容器C1连结的充电路径即第7路径P7-1，执行从第2堆12b向第1电容器C1的充电。

同样地，若第1开关S1是不能断开的接通固定状态，则第1堆12a的正极侧经由第1电阻R1、第1开关S1、第5电阻R5、第1电容器C1、第4开关S4以及第4电阻R4而与第2堆12b的负极侧连接。也就是说，形成将第1堆12a以及第2堆12b与第1电容器C1连结的充电路径即第7路径P7-2，执行从第1堆12a以及第2堆电压12b向第1电容器C1的充电。

接下来，如图11所示，第1开关S1被接通，其他的开关S2～S7被断开。并且，在经过了规定时间之后，第1开关S1被断开，并且第5、第6开关S5、S6被接通，使电容器C(第1电容器C1)的电压放电(参照图5)。这样，对电容器C(第1电容器C1)的电压进行测定。另外，在本实施方式中，将这里测定的电压设为“V2”。

此时，通常，除了第1开关S1以外均为断开状态，因此不形成充电路径，即电流不流动，电容器C不被充电。因此，在虽然仅接通了第1开关S1但获取到了电容器C的电压的情况下，能够判定为某高压侧开关出现故障。

例如，若第2开关S2是不能断开的接通固定状态，则第1堆12a的正极侧经由第1电阻R1、第1开关S1、第5电阻R5、第1电容器C1、第2开关S2以及第2电阻R2而与第1堆12a的负极侧连接。也就是说，形成将第1堆12a与第1电容器C1连结的充电路径即第8路径P8-1，执行从第1堆12a向第1电容器C1的充电。

同样地，若第4开关S4是不能断开的接通固定状态，则第1堆12a的正极侧经由第1电阻R1、第1开关S1、第5电阻R5、第1电容器C1、第4开关S4以及第4电阻R4而与第2堆12b的负极侧连接。也就是说，形成将第1堆12a以及第2堆12b与第1电容器C1连结的充电路径即第8路径P8-2，执行从第1堆12a以及第2堆12b向第1电容器C1的充电。

返回到图2的说明，电源监视装置23的控制部26是具备CPU(Central ProcessingUnit，中央处理单元)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)以及ROM(Read OnlyMemory，只读存储器)等的微计算机，对包含电压检测电路部24、A/D转换部25等的电源监视装置23整体进行控制。

具体而言，控制部26具备：充放电路径形成部26a、电压检测部26b、电源监视部26c和开关监视部26d。充放电路径形成部26a形成作为充电路径的第1、第3、第4、第6路径P1、P3、P4、P6、或者作为放电路径的第2、第5路径P2、P5。进而，充放电路径形成部26a形成图10中说明的路径P7-1、P7-2、图11中说明的路径P8-1、P8-2。

具体而言，充放电路径形成部26a具备第1～第6开关控制部26a1和电容器切换部26a2。第1～第6开关控制部26a1控制第1～第6开关S1～S6来形成充电路径或者放电路径。

并且，电容器切换部26a2控制切换开关S7来切换在充电路径或者放电路径中连接的电容器。具体地，电容器切换部26a2控制切换开关S7，在不包含第2电容器C2而包含第1电容器C1的充电路径(第1、第3路径P1、P3)以及包含第1、第2电容器C1、C2的充电路径(第4、第6路径P4、P6)之间进行切换。

在放电时也同样，电容器切换部26a2控制切换开关S7，在不包含第2电容器C2而包含第1电容器C1的放电路径(第2路径P2)以及包含第1、第2电容器C1、C2的放电路径(第5路径P5)之间进行切换。

另外，第1～第6开关S1～S6以及切换开关S7的开关模式设为预先存储于RAM以及ROM等存储部。并且，充放电路径形成部26a通过在适当的定时从存储部读取开关模式来形成充电路径或者放电路径。

若通过充放电路径形成部26a来形成了放电路径，则电压检测部26b经由A/D转换部25来对被充电了的第1电容器C1等的电压进行检测。电压检测部26b对上述的第1、第2堆电压以及电压VRp、VRn、V1、V2进行检测。

并且，电压检测部26b将表示检测到的第1、第2堆电压等的信号输出到电源监视部26c。此外，电压检测部26b将检测到的电压V1、V2输出到开关监视部26d。

电源监视部26c基于第1、第2堆电压来监视第1、第2堆12a、12b的充电状态。并且，电源监视部26c将表示包含第1、第2堆12a、12b的组电池10的充电状态的监视结果的信息输出到车辆控制装置30(参照图1)。另外，如上所述，车辆控制装置30根据组电池10的充电状态的监视结果来进行车辆控制。

电源监视部26c进一步基于电容器C的电压VRp、VRn来检测绝缘电阻Rp、Rn的劣化。

具体而言，在绝缘电阻Rp、绝缘电阻Rn未劣化而电阻值未降低的情况下，电容器C几乎不被充电，或者即使被充电也仅被充电充分小的电压。因此，电源监视部26c将电压VRp、电压VRn与预先被设定为较低值的阈值Va进行比较。

并且，电源监视部26c在电容器C的电压VRp为阈值Va以上的情况下判定为检测出绝缘电阻Rp的劣化，换言之，判定为绝缘电阻Rp中产生了异常。另一方面，电源监视部26c在电压VRp小于阈值Va的情况下，判定为绝缘电阻Rp中没有劣化，换言之，判定为绝缘电阻Rp正常。

同样地，电源监视部26c在电压VRn为阈值Va以上的情况下，判定为检测出绝缘电阻Rn的劣化，而在电压VRn小于阈值Va的情况下，判定为绝缘电阻Rn中没有劣化。另外，上述中，将与电压VRn、VRp比较的值设为相同的阈值Va，但并不局限于此，也可以使用设定为相互不同的值的阈值。

并且，电源监视部26c将表示上述的绝缘电阻Rp、Rn的劣化状态的结果的信息输出到车辆控制装置30等。并且，车辆控制装置30进行与劣化状态相应的车辆控制、向用户的报告动作等。

这样，电源监视部26c基于通过由电容器切换部26a2切换的第1、第3路径P1、P3或者第4、第6路径P4、P6而被充电的电容器的电压，进行堆电压的检测、绝缘电阻Rp、Rn的劣化的检测。

开关监视部26d使用上述电压值V1以及V2，判定作为高压侧的开关的第1开关S1至第4开关S4的各开关的状态。具体而言，开关监视部26d通过将V1以及V2分别与阈值A以及阈值B进行比较来确定故障的开关。

这里，开关监视部26d根据所测定的电压值(V1、V2)是串联连接的电池堆的电压值的几个所对应的值来判定与哪个电池堆的正极侧连接的开关出现了故障。因此，针对阈值A以及阈值B，优选根据电池堆的电压值来进行设定。

举例的话，能够将各阈值设定为电池堆的电压值的整数倍。例如，根据规格等已知一个电池堆的电压值为“Vs(V)”的情况下，将阈值A设定为“1×Vs＝Vs”，将阈值B设定为“2×Vs＝2Vs”。

此外，也能够基于各电池堆的电压值、电源的总电压值来设定阈值A以及阈值B。例如，能够将第1堆12a的电压值设定为阈值A，将第1堆12a与第2堆12b相加得到的电压值设定为阈值B。此外，也能够将从预先测定的总电压值“Vt”减去第1堆12a得到的值设定为阈值A，将阈值A与第2堆12b的电压值相加得到的值设定为阈值B。

另外，也能够考虑误差、劣化等，将各阈值与±α等相加，使其具有某程度的幅度来设定为阈值。此外，各电池堆的电压值、电源的总电压值能够根据对上述的第1、第2堆12a、12b的充电状态进行监视后的结果来确定。此外，在各开关的状态的判定之前，能够使用上一次执行的堆电压的检测结果和上述阈值设定方法来动态地变更各阈值。此外，也可以使用上一次执行的绝缘电阻Rp、Rn的劣化的检测结果来动态地变更各阈值。

使用这样的阈值，若电容器C的电压值V1小于阈值A，则开关监视部26d判定为第1开关S1以及第3开关S3正常。此外，若电容器C的电压值V1为阈值A以上且小于阈值B，则开关监视部26d将向电容器C的充电路径确定为第7路径P7-1(参照图10)，将第3开关S3判定为接通固定状态。此外，若电容器C的电压值V1为阈值A以上且为阈值B以上，则开关监视部26d将向电容器C的充电路径确定为第7路径P7-2(参照图10)，将第1开关S1判定为接通固定状态。

同样地，若电容器C的电压值V2小于阈值A，则开关监视部26d判定为第2开关S2以及第4开关S4正常。此外，若电容器C的电压值V2为阈值A以上且小于阈值B，则开关监视部26d将向电容器C的充电路径确定为第8路径P8-1(参照图11)，将第2开关S2判定为接通固定状态。此外，若电容器C的电压值V2为阈值A以上且为阈值B以上，则开关监视部26d将向电容器C的充电路径确定为第8路径P8-2(参照图11)，将第4开关S4判定为接通固定状态。

并且，开关监视部26d将表示上述的第1开关S1至第4开关S4的状态判定的结果的信息输出到车辆控制装置30等的上位ECU。并且，车辆控制装置30等的上位ECU进行与判定结果相应的车辆控制、向用户的报告动作等。

<3.充电状态监视处理以及劣化检测处理的具体的动作>

接下来，参照图12来说明由以上那样构成的电源监视系统20所进行的充电状态监视处理以及劣化检测处理的具体动作。图12是表示电源监视系统20所执行的监视检测处理的处理顺序的一部分的流程图。另外，图12所示的各种处理基于电源监视装置23的控制部26所进行的控制而被执行。

如图12所示，首先，控制部26控制切换开关S7等来形成第1路径P1(步骤S1)。接下来，控制部26在经过了规定时间之后，形成第2路径P2来检测第1堆电压(步骤S2)。

接下来，控制部26控制切换开关S7等来形成第4路径P4(步骤S3)，在经过规定时间之后，形成第5路径P5来检测电容器C的电压VRp(步骤S4)。

然后，控制部26控制切换开关S7等来形成第3路径P3(步骤S5)。并且，控制部26在经过了规定时间之后，形成第2路径P2来检测第2堆电压(步骤S6)。

接下来，控制部26控制切换开关S7等来形成第6路径P6(步骤S7)，经过了规定时间后，形成第5路径P5来检测电容器C的电压VRn(步骤S8)。

然后，控制部26基于步骤S4、S8中检测到的电容器C的电压VRp、VRn来检测绝缘电阻Rp、Rn的劣化(步骤S9)。接下来，控制部26作为劣化检测结果而向车辆控制装置30输出表示绝缘电阻Rp、Rn的劣化状态的信息，作为组电池10的充电状态的监视结果而向车辆控制装置30输出表示第1、第2堆电压的信息(步骤S10)。

另外，上述中，按照第1堆电压、电压VRp、第2堆电压、电压VRn的顺序来进行检测，但这是示例，并不限定于此，检测的顺序能够任意设定。

<4.高压侧开关的状态判定处理的具体的动作>

接下来，参照图13来说明由以上那样构成的电源监视系统20所进行的高压侧开关的状态判定处理的具体动作。图13是表示电源监视系统20所执行的状态判定处理的处理顺序的一部分的流程图。另外，图13所示的各种处理基于电源监视装置23的控制部26所进行的控制而被执行。此外，该处理可以在充电状态监视处理以及劣化检测处理之前执行，也可以作为执行了N次充电状态监视处理以及劣化检测处理之后的第N+1次时的前处理来执行。

如图13所示，若指示了处理开始(S101：是)，则控制部26将全部开关断开(S102)，将第4开关S4接通(S103)，待机t秒后对电容器C进行充电(S104)。

而后，控制部26将开关S5和开关S6接通(S105)，获取电容器C的电压值(V1)(S106)。然后，控制部26将开关S5和开关S6断开(S107)。

这里，控制部26在获取到的电压值(V1)为阈值A以上且小于阈值B的情况下(S108：是，S109：否)，检测出第3开关S3的故障(S110)。此外，控制部26在获取到的电压值(V1)为阈值A以上且为阈值B以上的情况下(S108：是，S109：是)，检测出第1开关S1的故障(S111)。

另一方面，在获取到的电压值(V1)小于阈值A的情况下(S108：否)，控制部26将第1开关S1接通(S112)，将其他的开关断开(S113)，待机t秒后对电容器C进行充电(S114)。

而后，控制部26将开关S5和开关S6接通(S115)，获取电容器C的电压值(V2)(S116)。然后，控制部26将开关S5和开关S6断开(S117)。

这里，控制部26在获取到的电压值(V2)为阈值A以上且小于阈值B的情况下(S118：是，S119：否)，检测出第2开关S2的故障(S120)。此外，控制部26在获取到的电压值(V2)为阈值A以上且为阈值B以上的情况下(S118：是，S119：是)，检测出第4开关S4的故障(S121)。

另一方面，在获取到的电压值(V2)小于阈值A的情况下(S118：否)，控制部26判定为第1开关S1至第4开关S4处于正常动作中(S122)。另外，控制部26在连续获取电容器C的电压值(V1)和电压值(V2)来判定开关的故障时，可以在各判定之后执行放电处理。此外，控制部26也可以在获取到电压值(V1)之后，在不进行放电处理的情况下获取电压值(V2)，在双方的判定结束后执行放电处理。控制部26对利用了通过第4开关S4的接通而获取的电压值(V1)的判定后的放电处理进行抑制，从而能够缩短判定处理所需要的时间。进一步能够抑制开关的不必要的切换，从而能够减少开关发生故障。此外，先将第1开关S1和第4开关S4的哪一个接通来执行判定处理是能够任意设定的。

接下来，使用图14来对上述处理的时间图进行说明。图14是表示高压侧开关的状态判定处理的时间图的图。

如图14所示，若第4开关S4变为接通则开始向电容器C的充电。然后，将第5开关S5以及第6开关S6接通来测定充入电容器C的电压值。使用该测定结果来判定第1开关S1与第3开关S3的状态。

接下来，若第1开关S1变为接通则开始向电容器C的充电。然后，将第5开关S5以及第6开关S6接通来测定充入电容器C的电压值。使用该测定结果来判定第2开关S2与第4开关S4的状态。

这样，能够通过2次开关的接通/断开来判定4个开关的状态，与现有方法相比，能够省略将第2开关S2以及第3开关S3接通/断开的时间。换句话说，能够省略图14所示的时间t。另外，第7开关S7的状态可以是接通、断开的任意状态。

<5.效果>

如上所述，电源监视部26c基于通过由电容器切换部26a2切换的第1、第3路径P1、P3或者第4、第6路径P4、P6而被充电的电容器的电压，进行堆电压的检测、绝缘电阻Rp、Rn的劣化的检测。

具体而言，电源监视部26c在第1、第3路径P1、P3时检测堆电压，在第4、第6路径P4、P6时检测绝缘电阻Rp、Rn的劣化，来监视电源的状态。

因此，在电源监视装置23中，仅通过控制切换开关S7的简单的构成，就能够切换为整体的静电电容不同的充电路径，能够高精度地进行堆电压的检测以及绝缘电阻Rp、Rn的劣化检测。

此外，在电源监视装置23的电压检测电路部24中，由于共用电容器以外的电路构成，因此能够以更加简单的构成来进行堆电压的检测以及绝缘电阻Rp、Rn的劣化检测。

此外，在电源监视装置23中，由于在堆电压的检测以及绝缘电阻Rp、Rn的劣化检测时持续流动电流，因此能够使得不易受到噪声的影响。

进而，电源监视装置23能够在不使开关对的接通时间重叠的情况下判定高压侧的各开关的状态，因此能够在抑制构成电路的开关等元件的破坏等的同时判定各开关的状态。此外，电源监视装置23仅通过2个开关的接通/断开就能够判定4个开关的状态，因此能够缩短判定时间。

此外，电源监视装置23通过设定多个阈值，能够根据被充入的电荷量来确定出现故障的开关元件，因此能够在检测到故障后执行紧急状况下的处理过程等。

此外，电源监视装置23能够使用多个阈值来判定高压侧的开关的状态，因此在任意的开关出现故障的情况下都能够确定出是与哪个电池堆的正极侧连接的开关。其结果，电源监视装置23能够缩短从确定故障位置到故障对应的时间，能够实现损害的抑制和防止损害的扩大。

此外，电源监视装置23基于电池堆的电压来进行阈值的动态变更，因此能够吸收电池电压的变动导致的充电电压的偏差，能够提高开关元件的局部短路判定的精度。

此外，电源监视装置23能够使用上一次的堆电压的检测结果或者绝缘电阻Rp、Rn的劣化的检测结果来动态地变更各阈值，因此能够追踪电池堆的劣化、电路特性。其结果，电源监视装置23能够反映电路的最新状态地判定高压侧的开关的状态，因此能够实现可靠性较高的判定。

此外，电源监视装置23通过对电容器C的电压值与电源堆的电压值的整数倍进行比较，确定向电容器C的充电路径，从而能够确定故障开关。其结果，电源监视装置23能够在不进行复杂计算的情况下设定阈值，因此即使为初期状态也能够设定正确的阈值，能够减少初期不良等所导致的障碍发生。

此外，电源监视装置23能够使用充电状态监视处理以及劣化检测处理的电路，判定充电状态监视处理以及劣化检测处理中使用的高压侧的各开关的状态。其结果，不需要准备特别的电路构成就能够抑制电路规模的扩大。

<6.变形例>

接下来，对作为高压侧的开关的第1开关S1至第4开关的任意一个出现接通故障的情况下的障碍对应例进行说明。在高压侧的开关出现故障的情况下，车辆控制装置30等的上位ECU或者电源监视装置23停止绝缘电阻Rp、Rn的劣化检测处理，另一方面，通过预测电池堆的总电压来抑制过充电。另外，以下，存在将车辆控制装置30等的上位ECU和电源监视装置23共同记载为电源监视装置23的情况。

例如，电源监视装置23在第4开关S4或第3开关S3出现故障的情况下，停止第1堆12a的电压测定，在第1开关S1或第2开关S2出现故障的情况下，停止第2堆12b的电压测定。

首先，使用图15至图17，对第1开关S1出现故障时估计第2堆电压的例子进行说明。图15是对第1开关S1出现故障时的对应进行说明的图。如图15的左图所示，在正常时，在第1开关S1为接通时测定第1堆12a的电压，在第4开关S4为接通时测定第2堆12b的电压。

因此，电源监视装置23将该开关为接通的时间设定为将电容器C满充电的时间。例如，若第1开关S1故障，则电源监视装置23如图15的右图所示那样对第1堆12a的电压进行测量，并根据其结果来估计第2堆电压。

图16是对第1开关S1故障时的第1堆12a的电压测量进行说明的图。图17是对第1开关S1故障时的总电压测量以及第2堆电压的预测进行说明的图。

此外，图16是将图10中的第1堆12a、第1电阻R1、第1开关S1、第5电阻R5、第1电容器C1、第2开关S2、第2电阻R2的电路简化后的图。图17是将图10中的第1堆12a、第1电阻R1、第1开关S1、第5电阻R5、第1电容器C1、第4开关S4、第4电阻R4、第2堆12b的电路简化后的图。

另外，这里，将第1堆12a的电压值设为VB1，将第2堆12b的电压值设为VB2，将电阻值设为R，将电容器的电容设为C。此外，这里，以第1开关S1为例进行说明，但对于第4开关S4也能够同样进行处理。

若将图16所示的电容器C的充电电压设为“Vc”，则Vc能够使用第1堆12a的电压值“VB1”来表示为式(1)。这里，“t”是充电时间(charge time)。此外，充入到电容器C的电压由时间常数τ决定。这里，时间常数τ使用电容器的电容“C”和电阻值“R”来表示为式(2)。

此外，τ为1时的电容器的充电率是大约63.21％，为2τ时的电容器的充电率是大约86.47％，……，为7τ时的电容器的充电率是大约99.91％，因此可知，若是7τ，则电容器为几乎充满电。另外，该充电率可以预先测量，也能够使用理论值等。

并且，通过将7τ代入到式(1)，能够得到式(3)。其结果可知，充入到电容器C的“Vc”被测定为第1堆电压“VB1”。

接着，如图17所示，在包含两方的堆的充电路径中，充入到电容器C的“Vc”能够使用式(1)、式(2)来表示为式(4)。换句话说，“Vc”与“VB1+VB2”类似。因此，考虑式(1)至式(4)，则估计对象的第2堆电压“VB2”能够通过式(5)来估计。

接下来，使用图18，对在第2开关S2出现故障时估计第1堆电压的例子进行说明。图18是对第2开关S2出现故障时的对应进行说明的图。

由于根据图15能够获取第1堆电压“VB1”，因此在连接了第4开关S4的情况下，构成图18的左图那样的路径。图18的左图是将图10中第2开关S2以及第4开关S4为接通时的总电压测量的连接图简化后的图。此时，充入到电容器C的电压“Vc”能够表示为式(6)。并且，通过在该式(6)中将充电时间设为与图15相同，能够将式(6)转换为式(7)。在式(7)中，由于已知总电压和“VB1”，换句话说由于已知“VC”和“VB1”，因此能够进行逆运算来估计第2堆电压“VB2”。

接下来，使用图19，对在第3开关S3出现故障时估计第2堆电压的例子进行说明。图19是对第3开关S3出现故障时的对应进行说明的图。

由于根据图15能够获取第1堆电压“VB1”，因此在连接了第1开关S1的情况下，构成图19的左图那样的路径。图19的左图是将图10中第3开关S3以及第1开关S1为接通时的总电压测量的连接图简化后的图。此时，充入到电容器C的电压“Vc”能够表示为式(8)。并且，通过在该式(8)中将充电时间设为与图15相同，能够将式(8)转换为式(9)。在式(9)中，由于已知总电压和“VB2”，换句话说由于已知“VC”和“VB2”，因此能够进行逆运算来估计第1堆电压“VB1”。

这样，电源监视装置23即使在第1开关S1至第4开关S4的任意开关出现接通故障的情况下，都能够使用可获取的任意的堆电压和上一次获取到的总电压值来估计不能测定的堆电压。因此，电源监视装置23虽然不得不停止绝缘电阻的劣化检测，但能够使用预测结果来继续进行电池堆的监视。这样，电源监视装置23即使在高压侧的开关出现故障的情况下也能够继续进行电池堆的监视，因此能够监视过充电，从而能够抑制损害的扩大。

另外，在上述的实施方式中，第1电容器C1、第2电容器C2、切换开关S7等的位置和个数是示例，并不限定于此。也就是说，只要能够在用于检测电源电压的充电路径和用于检测绝缘电阻Rp、Rn的劣化的充电路径中改变整体的静电电容，则第1、第2电容器C1、C2的位置等可以是任意的。

例如，在电压检测电路部24中，新设置与第1电容器C1串联连接且与第2电容器C2以及切换开关S7并联连接的开关。然后，可以控制该开关以及切换开关S7，在仅包含第1电容器C1的充电路径与仅包含第2电容器C2的充电路径之间进行切换。

此外，在电压检测电路部24中，例如使第2电容器C2以及切换开关S7与第1电容器C1串联连接。进而，新设定与第1电容器C1以及切换开关S7并联连接的开关。然后，可以控制该开关以及切换开关S7，在包含串联连接的第1、第2电容器C1、C2的充电路径与仅包含第2电容器C2的充电路径之间进行切换。

此外，在上述的绝缘电阻Rp、Rn的劣化检测中，将电容器C的电压VRp、电压VRn分别与阈值Va进行了比较，但并不限定于此。也就是说，例如可以将电压VRp和电压VRn相加，将相加得到的电压与预先设定的其他阈值进行比较来检测绝缘电阻Rp、Rn的劣化。

此外，执行绝缘电阻Rp、Rn的劣化检测处理的定时并不限定于上述定时。也就是说，例如可以在车辆启动时、车辆停止时、每隔规定时间、每隔规定行驶距离等，变更执行劣化检测处理的定时。

本领域技术人员能够容易地导出进一步的效果和变形例。因此，本发明的更宽泛的方式并不限定于以上表示并说明的特定的详细情况以及代表性的实施方式。因此，在不脱离由所附的权利要求书及其等同物定义的概括性的发明的概念的主旨或者范围的情况下，能够进行各种变更。

Claims (10)

1.一种状态判定装置，其特征在于，具备：

串联连接的多个电源；

电容器，经由多个开关元件而分别与所述多个电源各自的正极以及负极连接；和

判定单元，使用将与所述多个电源中的总负极侧以及总正极侧的任一者相连的开关元件接通的情况下的所述电容器的电压值，判定所述多个开关元件的状态。

2.根据权利要求1所述的状态判定装置，其特征在于，

所述判定单元将所述电容器的电压值与多个阈值进行比较，确定所述多个开关元件之中处于不能断开的状态即接通固定状态的开关元件。

3.根据权利要求2所述的状态判定装置，其特征在于，

所述多个阈值分别基于所述多个电源中的一个电源的电压值以及所述多个电源的总电压值的任一者而被设定。

4.根据权利要求3所述的状态判定装置，其特征在于，

所述电容器包括：

第1电容器，被用于所述多个电源的电压检测；和

第2电容器，被用于所述多个电源的绝缘电阻的劣化检测，

所述判定单元使用所述电压检测的检测结果以及所述绝缘电阻的劣化检测的检测结果的任一者来更新所述多个阈值。

5.根据权利要求1所述的状态判定装置，其特征在于，

所述判定单元在连续获取将与所述总负极侧相连的开关元件接通的情况下的所述电容器的第1电压值、和将与所述总正极侧相连的开关元件接通的情况下的所述电容器的第2电压值时，在获取到一个电压值之后，在不进行放电处理的情况下获取另一个电压值。

6.根据权利要求1所述的状态判定装置，其特征在于，

所述判定单元通过将所述电容器的电压值与所述多个电源中的一个电源的电压值的整数倍进行比较来确定向所述电容器的充电路径，从而确定所述多个开关元件之中处于不能断开的状态即接通固定状态的开关元件。

7.一种状态判定方法，其特征在于，包括：

步骤(a)，使用经由多个开关元件而分别与串联连接的多个电源各自的正极以及负极连接的电容器，获取将与所述多个电源中的总负极侧以及总正极侧的任一者相连的开关元件接通的情况下的所述电容器的电压值；和

步骤(b)，使用通过所述步骤(a)而获取到的所述电容器的电压值，判定所述多个开关元件的状态。

8.根据权利要求7所述的状态判定方法，其特征在于，

在所述步骤(b)中，将所述电容器的电压值与多个阈值进行比较，确定所述多个开关元件之中处于不能断开的状态即接通固定状态的开关元件。

9.根据权利要求8所述的状态判定方法，其特征在于，

所述多个阈值分别基于所述多个电源中的一个电源的电压值以及所述多个电源的总电压值的任一者而被设定。

10.根据权利要求9所述的状态判定方法，其特征在于，

所述电容器包括：

第1电容器，被用于所述多个电源的电压检测；和

第2电容器，被用于所述多个电源的绝缘电阻的劣化检测，

所述状态判定方法还包括步骤(c)，使用所述电压检测的检测结果以及所述绝缘电阻的劣化检测的检测结果的任一者来更新所述多个阈值。