JP2018004470A - 異常検出装置、および組電池システム - Google Patents

異常検出装置、および組電池システム Download PDF

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Abstract

【課題】コストを削減しつつ、リレーの短絡を検出することができる異常検出装置、および組電池システムを提供すること。
【解決手段】実施形態に係る異常検出装置は、リレーと、計測部と、検出部とを備える。リレーは、高圧系統である、電源と外部回路との間に配置され、電源と外部回路との電気的な接続状態を切り替える。計測部は、高圧系統であり、リレーと外部回路との間に接続される高圧系統の回路に配置され、高圧系統の回路の電圧を計測する。検出部は、高圧系統よりも電圧が低い低圧系統であり、リレーが開放指示された場合に、計測部により計測された電圧に基づいて、リレーの短絡を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、異常検出装置、および組電池システムに関する。
従来、蓄電装置と外部電源との間に設けたリレーが短絡した場合に、外部電源とリレーとの間に設けた電圧センサを用いてリレーの短絡を検出することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１３−１８８０６８号公報
しかし、上記蓄電装置では、リレーの短絡を検出するための電圧センサについて詳細には記載されていない。
例えば、高圧系統である、リレーと外部電源との間に、フライングキャパシタを接続し、フライングキャパシタを用いて高圧系統と絶縁して低圧系統の計測部によって電圧を計測し、計測された電圧に基づいてリレーの短絡を検出する方法が考えられる。
しかし、フライングキャパシタを構成する回路に用いられる素子は、高価なため、リレーの短絡を検出する異常検出装置のコストが高くなる。
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、コストを削減しつつ、リレーの短絡を検出する異常検出装置、および組電池システムを提供することを目的とする。
実施形態の一態様は、異常検出装置であって、リレーと、計測部と、検出部とを備える。リレーは、高圧系統である、電源と外部回路との間に配置され、電源と外部回路との電気的な接続状態を切り替える。計測部は、高圧系統であり、リレーと外部回路との間に接続される高圧系統の回路に配置され、高圧系統の回路の電圧を計測する。検出部は、高圧系統よりも電圧が低い低圧系統であり、リレーが開放指示された場合に、計測部により計測された電圧に基づいて、リレーの短絡を検出する。
実施形態の一態様によれば、コストを削減しつつ、リレーの短絡を検出することができる。
図１は、本実施形態に係る組電池システムの構成例を示す図である。 図２は、正極側監視回路、および負極側監視回路を示す図である。 図３は、監視用ＩＣ、および制御部の構成を示すブロック図である。 図４は、第１充電口リレーが短絡していない状態を示す図である。 図５は、第１充電口リレーが短絡している状態を示す図である。 図６は、第２充電口リレーが短絡していない状態を示す図である。 図７は、第２充電口リレーが短絡している状態を示す図である。 図８は、正極側監視回路故障診断を行う場合の電流の流れを示す図である。 図９は、負極側監視回路故障診断を行う場合の電流の流れを示す図である。 図１０は、第１充電口リレー短絡検出処理を示すフローチャートである。 図１１は、第２充電口リレー短絡検出処理を示すフローチャートである。 図１２は、正極側監視回路故障診断処理を示すフローチャートである。 図１３は、負極側監視回路故障診断処理を示すフローチャートである。 図１４は、充放電システムの構成例を示すブロック図である。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する異常検出装置、および組電池システムの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
＜組電池システム１００の概要＞
図１は、本実施形態に係る組電池システム１００の構成例を示す図である。図１に示す組電池システム１００は、組電池１と、充電口１０と、監視用ＩＣ（Integrated Circuit）２０と、インバータ３０と、制御部４０とを備える。
組電池１は、接続部材（図示せず）を介して、複数の電池スタック２を直列に接続して構成される。各電池スタック２は、複数の電池セル３を直列に接続して構成される。図１の例では、直列接続される３つの電池セル３を有する３個の電池スタック２が接続部材を介して直列接続されるが、これに限られることはない。組電池１は、接続ラインＬ１によって、インバータ３０に接続され、インバータ３０を介して、例えば、モータジェネレータなどの負荷（図示せず）に電力を供給する。また、組電池１は、インバータ３０を介して、例えば、モータジェネレータなどから電力が供給され、充電される。また、組電池１は、接続ラインＬ１から分岐する充電ラインＬ２によって、充電口１０に接続され、外部電源（図示せず）から電力が供給され、充電される。
組電池１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。
充電ラインＬ２は、接続ラインＬ１を介して、組電池１の正極端子と充電口１０の正極とを電気的に接続可能な第１充電ラインＬ２ａと、接続ラインＬ１を介して、組電池１の負極端子と充電口１０の負極とを電気的に接続可能な第２充電ラインＬ２ｂとを有する。
第１充電ラインＬ２ａには、第１充電口リレーＲｙ１が配置される。第１充電口リレーＲｙ１がオン状態になると、組電池１の正極端子と充電口１０の正極とが電気的に接続される。一方、第１充電口リレーＲｙ１がオフ状態になると、組電池１の正極端子と充電口１０の正極とが電気的に遮断される。
第２充電ラインＬ２ｂには、第２充電口リレーＲｙ２が配置される。第２充電口リレーＲｙ２がオン状態になると、組電池１の負極端子と充電口１０の負極とが電気的に接続される。一方、第２充電口リレーＲｙ２がオフ状態になると、組電池１の負極端子と充電口１０の負極とが電気的に遮断される。
接続ラインＬ１には、第１充電ラインＬ２ａが分岐する箇所と、組電池１の正極端子との間に第１メインリレーＲｙ３が配置される。また、接続ラインＬ１には、第２充電ラインＬ２ｂが分岐する箇所と、組電池１の負極端子との間に第２メインリレーＲｙ４が配置される。第１メインリレーＲｙ３、および第２メインリレーＲｙ４がオン状態になると、組電池１とインバータ３０とが電気的に接続される。一方、第１メインリレーＲｙ３、または第２メインリレーＲｙ４がオフ状態になると、組電池１とインバータ３０とが電気的に遮断される。
監視用ＩＣ２０は、電池スタック２ごとに設けられる。図１の例では、組電池システム１００は、第１監視用ＩＣ２０ａと、第２監視用ＩＣ２０ｂと、第３監視用ＩＣ２０ｃとを有する。各監視用ＩＣ２０ａ〜２０ｃは各電池セル３の電圧、および各電池スタック２の電圧を計測する。
また、第１監視用ＩＣ２０ａ、および第２監視用ＩＣ２０ｂは、第１充電口リレーＲｙ１と充電口１０の正極との間に接続される正極側監視回路１１の電圧を計測する。また、第１監視用ＩＣ２０ａ、および第２監視用ＩＣ２０ｂは、第２充電口リレーＲｙ２と充電口１０の負極との間に接続される負極側監視回路１２の電圧を計測する。
各監視用ＩＣ２０ａ〜２０ｃは、計測した電圧に関する信号を制御部４０に出力する。各監視用ＩＣ２０ａ〜２０ｃは、複数の入出力端子を有している。例えば、第１監視用ＩＣ２０ａの入出力端子、および第２監視用ＩＣ２０ｂの入出力端子には、電池セル３、正極側監視回路１１、負極側監視回路１２が接続される。これにより、第１監視用ＩＣ２０ａ、および第２監視用ＩＣ２０ｂは、各電池セル３、正極側監視回路１１、および負極側監視回路１２の各電圧を計測することができる。各監視用ＩＣ２０ａ〜２０ｃは、電池セル３、充電口１０などの電圧が印加される高圧系統に組み込まれている。各監視用ＩＣ２０ａ〜２０ｃは、計測した電圧に関する信号を制御部４０にそれぞれ送信する。
制御部４０は、各リレーＲｙ１〜Ｒｙ４のオン状態、およびオフ状態を切り替える。また、制御部４０は、後述する各診断用スイッチＳＷ１〜ＳＷ３（図２参照）のオン状態、およびオフ状態を切り替える。制御部４０は、第１監視用ＩＣ２０ａ、および第２監視用ＩＣ２０ｂから送信された電圧に関する信号に基づいて、第１充電口リレーＲｙ１や、第２充電口リレーＲｙ２の動作異常、例えば、第１充電口リレーＲｙ１がオン状態で固着する短絡や、第２充電口リレーＲｙ２がオン状態で固着する短絡を検出する。また、制御部４０は、第１監視用ＩＣ２０ａ、および第２監視用ＩＣ２０ｂから送信された電圧に関する信号に基づいて、正極側監視回路１１、および負極側監視回路１２の故障診断を行う。制御部４０は、監視用ＩＣ２０よりも電圧が低い低圧系統に組み込まれる。
本実施形態の組電池システム１００においては、高圧系統の、第１監視用ＩＣ２０ａ、および第２監視用ＩＣ２０ｂを用いて各監視回路１１、１２の電圧が計測される。そして、監視用ＩＣ２０から送信された電圧に関する信号に基づいて、各監視用ＩＣ２０ａ〜２０ｃよりも電圧が低い低圧系統の制御部４０によって、第１充電口リレーＲｙ１の短絡や、第２充電口リレーＲｙ２の短絡を検出し、また故障診断を行う。
＜監視回路の構成＞
次に、正極側監視回路１１、および負極側監視回路１２について、図２を用いて説明する。図２は、正極側監視回路１１、および負極側監視回路１２を示す図である。図２において、インバータ３０、および接続ラインＬ１の一部を省略する。以降の図面についても同様とする。
正極側監視回路１１は、第１正極側監視回路１１ａと、第２正極側監視回路１１ｂとによって構成される。
第１正極側監視回路１１ａは、第１充電口リレーＲｙ１と充電口１０の正極との間の第１充電ラインＬ２ａに接続する第１共通ラインＬ１１と、第１共通ラインＬ１１から分岐し、第１監視用ＩＣ２０ａに接続する第１正極側監視ラインＬ１１ａとを有する。
第２正極側監視回路１１ｂは、第１共通ラインＬ１１と、第１共通ラインＬ１１から分岐し、第２監視用ＩＣ２０ｂに接続する第２正極側監視ラインＬ１１ｂとを有する。
第１正極側監視ラインＬ１１ａには、抵抗Ｒ１が配置される。第１正極側監視ラインＬ１１ａには、抵抗Ｒ１と第１監視用ＩＣ２０ａとの間に、抵抗Ｒ２が配置された第１接地ラインＬｇ１が接続される。
抵抗Ｒ１、および抵抗Ｒ２は、第１正極側監視ラインＬ１１ａにおいて第１監視用ＩＣ２０ａへ流れる電流を制限（調整）する抵抗である。抵抗Ｒ１の抵抗値、および抵抗Ｒ２の抵抗値は、第１充電口リレーＲｙ１が短絡した場合に、第１監視用ＩＣ２０ａによって、第１正極側監視ラインＬ１１ａの電圧が計測可能となるように、設定される。なお、抵抗Ｒ１は、抵抗値が小さい複数の抵抗を直列に接続して構成される。これにより、絶縁距離の確保が容易となる。
第２正極側監視ラインＬ１１ｂには、第１共通ラインＬ１１側から順に、抵抗Ｒ３、ダイオードＤ１が配置される。第２正極側監視ラインＬ１１ｂには、ダイオードＤ１と第２監視用ＩＣ２０ｂとの間に、抵抗Ｒ４が配置された第２接地ラインＬｇ２が接続される。また、第２正極側監視ラインＬ１１ｂには、抵抗Ｒ３とダイオードＤ１との間に、第１診断用スイッチＳＷ１、および抵抗Ｒ５が配置された第１診断用ラインＬｄ１が接続される。
ダイオードＤ１は、第１共通ラインＬ１１側から第２監視用ＩＣ２０ｂ側への電流の流れのみを許可し、逆方向への電流の流れを防止する。
抵抗Ｒ３、および抵抗Ｒ４は、第２正極側監視ラインＬ１１ｂにおいて第２監視用ＩＣ２０ｂへ流れる電流を制限（調整）する抵抗である。抵抗Ｒ３の抵抗値、および抵抗Ｒ４の抵抗値は、第１充電口リレーＲｙ１が短絡した場合に、第２監視用ＩＣ２０ｂによって、第２正極側監視ラインＬ１１ｂの電圧を計測可能となるように、設定される。なお、抵抗Ｒ３は、抵抗値が小さい複数の抵抗を直列に接続して構成される。これにより、絶縁距離の確保が容易となる。抵抗Ｒ５は、正極側監視回路故障診断時に、第２監視用ＩＣ２０ｂへ流れる電流を制限（調整）する抵抗である。
第１診断用スイッチＳＷ１は、詳しくは後述する正極側監視回路故障診断を行う場合にオン状態となり、それ以外の場合はオフ状態となる。
負極側監視回路１２は、第１負極側監視回路１２ａと、第２負極側監視回路１２ｂとによって構成される。
第１負極側監視回路１２ａは、第２充電口リレーＲｙ２と充電口１０の負極との間の第２充電ラインＬ２ｂに接続する第２共通ラインＬ１２と、第２共通ラインＬ１２から分岐し、第１監視用ＩＣ２０ａに接続する第１負極側監視ラインＬ１２ａとを有する。
第２負極側監視回路１２ｂは、第２共通ラインＬ１２と、第２共通ラインＬ１２から分岐し、第２監視用ＩＣ２０ｂに接続する第２負極側監視ラインＬ１２ｂとを有する。
第１負極側監視ラインＬ１２ａには、第２共通ラインＬ１２側から順に、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ６、抵抗Ｒ７、バッファＢ１が配置される。第１負極側監視ラインＬ１２ａには、抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７との間に、第１負極側監視ラインＬ１２ａの電圧を高くする第１電圧ラインＬｖ１が接続される。第１電圧ラインＬｖ１には、抵抗Ｒ８が配置される。第１電圧ラインＬｖ１には、例えば、第１監視用ＩＣ２０ａの内部電圧が印加される。また、第１負極側監視ラインＬ１２ａには、抵抗Ｒ７とバッファＢ１との間に、第２診断用スイッチＳＷ２、および抵抗Ｒ９が配置された第２診断用ラインＬｄ２が接続される。
ダイオードＤ２は、抵抗Ｒ６側から第２共通ラインＬ１２側への電流の流れのみを許可し、逆方向への電流の流れを防止する。
抵抗Ｒ７、および抵抗Ｒ８は、第１負極側監視ラインＬ１２ａへ流れる電流を制限（調整）する抵抗である。抵抗Ｒ７の抵抗値、および抵抗Ｒ８の抵抗値は、第１監視用ＩＣ２０ａによって、第１負極側監視ラインＬ１２ａの電圧が計測可能となるように、設定される。また、抵抗Ｒ７の抵抗値は、抵抗Ｒ６の抵抗値よりも大きく、例えば、抵抗Ｒ６の抵抗値の５０倍程度である。抵抗Ｒ９は、負極側監視回路１２において、故障が発生している場合に、第１負極側監視ラインＬ１２ａの電圧を保持する抵抗である。例えば、抵抗Ｒ９の抵抗値は、抵抗Ｒ７と同程度の抵抗値である。
バッファＢ１は、第１監視用ＩＣ２０ａのリーク電流などによって、第１監視用ＩＣ２０ａにより計測する電圧が低下することを抑制し、第１監視用ＩＣ２０ａにより計測する電圧のバラつきを抑制する。
第２診断用スイッチＳＷ２は、詳しくは後述する負極側監視回路故障診断を行う場合にオン状態となり、それ以外の場合はオフ状態となる。
第２負極側監視ラインＬ１２ｂには、第２共通ラインＬ１２側から順に、抵抗Ｒ１０、抵抗Ｒ１１、バッファＢ２が配置される。第２負極側監視ラインＬ１２ｂには、抵抗Ｒ１０と抵抗Ｒ１１との間に、第２負極側監視ラインＬ１２ｂの電圧を高くする第２電圧ラインＬｖ２が接続される。第２電圧ラインＬｖ２には、抵抗Ｒ１２が配置される。第２電圧ラインＬｖ２には、例えば、第２監視用ＩＣ２０ｂの内部電圧が印加される。また、第２負極側監視ラインＬ１２ｂには、第３診断用スイッチＳＷ３、および抵抗Ｒ１３が配置された第３診断用ラインＬｄ３が接続される。
抵抗Ｒ１０は、第２負極側監視ラインＬ１２ｂにおいて、電流の流れを制限するための抵抗である。抵抗Ｒ１０の抵抗値は、抵抗Ｒ６の抵抗値よりも大きく、抵抗Ｒ１１の抵抗値よりも小さい。抵抗Ｒ１１は、第２監視用ＩＣ２０ｂへ流れる電流を制限（調整）する抵抗である。抵抗Ｒ１１の抵抗値は、抵抗Ｒ７の抵抗値と同程度である。抵抗Ｒ１２は、第２負極側監視ラインＬ１２ｂへ流れる電流を制限（調整）する抵抗である。抵抗Ｒ１２の抵抗値は、抵抗Ｒ１０の抵抗値よりも小さい。抵抗Ｒ１３は、負極側監視回路１２において、故障が発生している場合に、第２負極側監視ラインＬ１２ｂの電圧を保持する抵抗である。例えば、抵抗Ｒ１３の抵抗値は、抵抗Ｒ１１の抵抗値と同程度である。
バッファＢ２は、第２監視用ＩＣ２０ｂのリーク電流などによって、第２監視用ＩＣ２０ｂにより計測する電圧が低下することを抑制し、第２監視用ＩＣ２０ｂにより計測する電圧のバラつきを抑制する。
第３診断用スイッチＳＷ３は、負極側監視回路故障診断を行う場合にオン状態となり、それ以外の場合はオフ状態となる。
＜監視用ＩＣ２０の構成＞
次に、監視用ＩＣ２０について、図３を用いて説明する。図３は、監視用ＩＣ２０、および制御部４０の構成を示すブロック図である。
第１監視用ＩＣ２０ａは、Ａ／Ｄ変換部２１ａを備える。Ａ／Ｄ変換部２１ａは、電池スタック２の各電池セル３の電圧、第１正極側監視ラインＬ１１ａの電圧Ｖ１、および第１負極側監視ラインＬ１２ａの電圧Ｖ３を計測し、計測した電圧をアナログ値からデジタル値に変換する。Ａ／Ｄ変換部２１ａは、変換した信号を制御部４０に出力する。
第２監視用ＩＣ２０ｂは、Ａ／Ｄ変換部２１ｂを備える。Ａ／Ｄ変換部２１ｂは、電池スタック２の各電池セル３の電圧、第２正極側監視ラインＬ１１ｂの電圧Ｖ２、および第２負極側監視ラインＬ１２ｂの電圧Ｖ４を計測し、計測した電圧をアナログ値からデジタル値に変換する。Ａ／Ｄ変換部２１ｂは、変換した信号を制御部４０に出力する。
第３監視用ＩＣ２０ｃは、Ａ／Ｄ変換部２１ｃを備える。Ａ／Ｄ変換部２１ｃは、電池スタック２の各電池セル３の電圧を計測し、計測した電圧をアナログ値からデジタル値に変換する。Ａ／Ｄ変換部２１ｃは、変換した信号を制御部４０に出力する。
第１監視用ＩＣ２０ａ、および第２監視用ＩＣ２０ｂは、制御部４０のモード切替部４２からの信号に基づいて、電圧を計測する経路を変更する。
＜制御部４０の構成＞
次に、制御部４０について、説明する。制御部４０は、スイッチ切替部４１と、モード切替部４２と、検出部４３と、警告部４４とを備える。
スイッチ切替部４１は、各リレーＲｙ１〜Ｒｙ４、および各診断用スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオン状態、またはオフ状態を切り替える指示信号を出力する。
モード切替部４２は、各監視用ＩＣ２０ａ〜２０ｃによって電圧を計測する経路を設定する計測モードを、通常計測モード、リレー短絡計測モード、または故障診断モードに切り替える。
通常計測モードは、各監視用ＩＣ２０ａ〜２０ｃに電池セル３の電圧を計測させるモードである。通常計測モードでは、例えば、各リレーＲｙ１〜Ｒｙ４のオン状態、およびオフ状態に関わらず、電池セル３の電圧が計測される。通常計測モードでは、例えば、予め設定された所定時間ごとに、電池セル３の電圧が計測される。
リレー短絡計測モードは、第１充電口リレーＲｙ１、または第２充電口リレーＲｙ２が短絡しているかどうかを判定するモードである。リレー短絡計測モードでは、第１監視用ＩＣ２０ａによって、第１正極側監視ラインＬ１１ａの電圧Ｖ１、および第１負極側監視ラインＬ１２ａの電圧Ｖ３が計測され、第２監視用ＩＣ２０ｂによって、第２正極側監視ラインＬ１１ｂの電圧Ｖ２、および第２負極側監視ラインＬ１２ｂの電圧Ｖ４が計測される。リレー短絡計測モードでは、第１メインリレーＲｙ３、および第２メインリレーＲｙ４がオン状態となるように、スイッチ切替部４１により、指示信号が出力される。すなわち、スイッチ切替部４１により、第１メインリレーＲｙ３、および第２メインリレーＲｙ４を接続する信号が出力される。また、第１充電口リレーＲｙ１、第２充電口リレーＲｙ２、および各診断用スイッチＳＷ１〜ＳＷ３がオフ状態となるように、スイッチ切替部４１により、指示信号が出力される。すなわち、スイッチ切替部４１により、第１充電口リレーＲｙ１、第２充電口リレーＲｙ２、および各診断用スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を開放する信号が出力される。
故障診断モードは、第１正極側監視ラインＬ１１ａに配置された抵抗Ｒ１などが故障しているかどうかを判定するモードである。故障診断モードでは、第１監視用ＩＣ２０ａによって、第１正極側監視ラインＬ１１ａの電圧Ｖ１、および第１負極側監視ラインＬ１２ａの電圧Ｖ３が計測され、第２監視用ＩＣ２０ｂによって、第２正極側監視ラインＬ１１ｂの電圧Ｖ２、および第２負極側監視ラインＬ１２ｂの電圧Ｖ４が計測される。故障診断モードでは、第１メインリレーＲｙ３、第２メインリレーＲｙ４、第１充電口リレーＲｙ１、および第２充電口リレーＲｙ２がオフ状態となるように、スイッチ切替部４１により、開放信号が出力される。また、各診断用スイッチＳＷ１〜ＳＷ３がオン状態となるように、スイッチ切替部４１により、接続信号が出力される。
モード切替部４２は、所定のタイミングで、計測モードを、通常計測モードから、故障診断モード、リレー短絡計測モードの順に切り替える。モード切替部４２は、例えば、組電池１を充電口１０に接続し、組電池１を、充電口１０を介して充電する場合に、計測モードを、通常計測モードから、故障診断モードに切り替える。そして、検出部４３による故障診断により、正極側監視回路１１、および負極側監視回路１２に故障が発生していないと判定された場合に、モード切替部４２は、計測モードをリレー短絡計測モードに切り替える。
なお、所定のタイミングは、上記する場合に限られない。例えば、故障診断モードを、第１充電口リレーＲｙ１、および第２充電口リレーＲｙ２がオフ状態となっている場合に、予め設定された所定時間ごとに、行ってもよい。また、例えば、組電池システム１００が起動された時に、行ってもよい。
検出部４３は、Ａ／Ｄ変換部２１ａ、およびＡ／Ｄ変換部２１ｂから出力された電圧に関する信号に基づいて、第１充電口リレーＲｙ１の短絡、および第２充電口リレーＲｙ２の短絡を検出する。また、検出部４３は、Ａ／Ｄ変換部２１ａ、およびＡ／Ｄ変換部２１ｂから出力された電圧に関する信号に基づいて、正極側監視回路１１、および負極側監視回路１２の故障診断を行う。
警告部４４は、第１充電口リレーＲｙ１が短絡している場合、第２充電口リレーＲｙ２が短絡している場合、正極側監視回路１１が故障している場合、または負極側監視回路１２が故障している場合には、その旨を警告する。例えば、警告部４４は、警告灯を点灯させる。また、例えば、警告部４４は、充電口１０による組電池１の充電を禁止する。
なお、制御部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などによって構成され、記憶されたコンピュータプログラムをＣＰＵが読み出すことで、制御部４０の各機能が発揮される。また、制御部４０は、複数の制御部によって構成されてもよい。
＜第１充電口リレーＲｙ１短絡検出＞
次に、第１充電口リレーＲｙ１の短絡検出について、図４、図５を用いて説明する。図４は、第１充電口リレーＲｙ１が短絡していない状態を示す図である。図５は、第１充電口リレーＲｙ１が短絡している状態を示す図である。
計測モードが、リレー短絡計測モードに設定されると、スイッチ切替部４１（図３参照）は、第１メインリレーＲｙ３、および第２メインリレーＲｙ４がオン状態、第１充電口リレーＲｙ１、第２充電口リレーＲｙ２、および各診断用スイッチＳＷ１〜ＳＷ３がオフ状態となるように、各リレーＲｙ１〜Ｒｙ４、および各診断用スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を制御する。
第１充電口リレーＲｙ１が短絡していない場合には、図４に示すように、組電池１と、正極側監視回路１１とは、第１充電口リレーＲｙ１により電気的に接続されていないので、正極側監視回路１１には電流は流れない。従って、第１監視用ＩＣ２０ａによって計測される第１正極側監視ラインＬ１１ａの電圧Ｖ１、および第２監視用ＩＣ２０ｂによって計測される第２正極側監視ラインＬ１１ｂの電圧Ｖ２は、０Ｖである。
一方、第１充電口リレーＲｙ１が短絡している場合には、図５に示すように、組電池１と、正極側監視回路１１とは、第１充電口リレーＲｙ１により電気的に接続される。図５においては、正極側監視回路１１における電流の流れを太線の矢印で示す。以降で説明する図６〜図９についても、電流の流れを矢印で示す。
第１監視用ＩＣ２０ａは、第１正極側監視ラインＬ１１ａの電圧Ｖ１を計測する。ここでは、組電池１の電圧、抵抗Ｒ１の抵抗値、および抵抗Ｒ２の抵抗値に応じた電圧Ｖ１が計測される。
第２監視用ＩＣ２０ｂは、第２正極側監視ラインＬ１１ｂの電圧Ｖ２を計測する。ここでは、組電池１の電圧、抵抗Ｒ３の抵抗値、抵抗Ｒ４の抵抗値に応じた電圧Ｖ２が計測される。なお、第２監視用ＩＣ２０ｂは、第１監視用ＩＣ２０ａと直列に接続され、第２監視用ＩＣ２０ｂの基準電位が第１監視用ＩＣ２０ａの電位差分高くなるので、第２監視用ＩＣ２０ｂは、第１監視用ＩＣ２０ａの電位差分を補正して、電圧Ｖ２を計測する。
第２正極側監視ラインＬ１１ｂには、ダイオードＤ１が配置されている。そのため、基準電位が高い第２監視用ＩＣ２０ｂから、基準電位が低い第１監視用ＩＣ２０ａへの電流の回り込みを防止することができる。
第１監視用ＩＣ２０ａ、または第２監視用ＩＣ２０ｂによって計測された、電圧Ｖ１、および電圧Ｖ２に関する信号は、検出部４３（図３参照）に送信される。検出部４３は、第１正極側監視ラインＬ１１ａの電圧Ｖ１が第１所定電圧以上である場合、第１充電口リレーＲｙ１が短絡していると判定する。また、検出部４３は、第２正極側監視ラインＬ１１ｂの電圧Ｖ２が第２所定電圧以上である場合、第１充電口リレーＲｙ１が短絡していると判定する。第１所定電圧、および第２所定電圧は、予め設定された値であり、電池セル３の個数や、抵抗Ｒ１などの抵抗値に応じて設定される。
このように、正極側監視回路１１は、第１充電口リレーＲｙ１の短絡を検出する経路として、第１正極側監視ラインＬ１１ａと、第２正極側監視ラインＬ１１ｂとを有している。そして、検出部４３は、各監視ラインＬ１１ａ、Ｌ１１ｂにおいて第１充電口リレーＲｙ１の短絡を検出する二重監視により、第１充電口リレーＲｙ１の短絡を検出する。
＜第２充電口リレーＲｙ２短絡検出＞
次に、第２充電口リレーＲｙ２の短絡検出について、図６、図７を用いて説明する。図６は、第２充電口リレーＲｙ２が短絡していない状態を示す図である。図７は、第２充電口リレーＲｙ２が短絡している状態を示す図である。
計測モードが、リレー短絡計測モードに設定されると、スイッチ切替部４１（図３参照）は、第１メインリレーＲｙ３、および第２メインリレーＲｙ４がオン状態、第１充電口リレーＲｙ１、第２充電口リレーＲｙ２、および各診断用スイッチＳＷ１〜ＳＷ３がオフ状態となるように、各リレーＲｙ１〜Ｒｙ４、および各診断用スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を制御する。負極側監視回路１２では、第１監視用ＩＣ２０ａの内部電圧によって第１電圧ラインＬｖ１に電圧が印加される。また、第２監視用ＩＣ２０ｂの内部電圧によって第２電圧ラインＬｖ２に電圧が印加される。
第２充電口リレーＲｙ２が短絡していない場合には、図６に示すように、第１負極側監視ラインＬ１２ａでは、第１電圧ラインＬｖ１から電流が流れる。第２充電口リレーＲｙ２が短絡していない場合には、抵抗Ｒ６が配置された第１負極側監視ラインＬ１２ａ側には、電流は流れず、抵抗Ｒ７が配置された第１負極側監視ラインＬ１２ａ側に、電流は流れる。第１監視用ＩＣ２０ａでは、内部電圧、抵抗Ｒ７の抵抗値、および抵抗Ｒ８の抵抗値に応じた第１負極側監視ラインＬ１２ａの電圧Ｖ３が計測される。
また、第２負極側監視ラインＬ１２ｂでは、図６に示すように、第２電圧ラインＬｖ２から電流が流れる。第２充電口リレーＲｙ２が短絡していない場合には、抵抗Ｒ１０が配置された第２負極側監視ラインＬ１２ｂ側には、電流は流れず、抵抗Ｒ１１が配置された第２負極側監視ラインＬ１２ｂ側に、電流は流れる。第２監視用ＩＣ２０ｂでは、内部電圧、抵抗Ｒ１１の抵抗値、および抵抗Ｒ１２の抵抗値に応じた第２負極側監視ラインＬ１２ｂの電圧Ｖ４が計測される。
一方、第２充電口リレーＲｙ２が短絡した場合には、第２共通ラインＬ１２が第１監視用ＩＣ２０ａの基準電位側に接続される。抵抗Ｒ６の抵抗値は抵抗Ｒ７の抵抗値よりも小さい（例えば、約１／５０）ので、第１負極側監視ラインＬ１２ａでは、図７に示すように、電流は、第１電圧ラインＬｖ１から、抵抗Ｒ６が配置された第１負極側監視ラインＬ１２ａ側に流れ、抵抗Ｒ７が配置された第１負極側監視ラインＬ１２ａ側には、電流はほとんど流れない。これにより、第１監視用ＩＣ２０ａによって計測される電圧Ｖ３は、第２充電口リレーＲｙ２が短絡していない場合の電圧よりも低くなる。第２充電口リレーＲｙ２が短絡した場合には、第１監視用ＩＣ２０ａによって計測される第１負極側監視ラインＬ１２ａの電圧Ｖ３は、第３所定電圧以下となり、例えば、略０Ｖになる。第３所定電圧は、予め設定された値である。
また、第２負極側監視ラインＬ１２ｂでは、抵抗Ｒ１０の抵抗値は、抵抗Ｒ１１の抵抗値よりも小さいので、図７に示すように、電流は、第２電圧ラインＬｖ２から、抵抗Ｒ１０が配置された第２負極側監視ラインＬ１２ｂ側へ多く流れる。これにより、第２監視用ＩＣ２０ｂによって計測される第２負極側監視ラインＬ１２ｂの電圧Ｖ４は、第２充電口リレーＲｙ２が短絡していない場合の電圧よりも低くなり、第４所定電圧以下となる。第４所定電圧は、予め設定された値であり、第３所定電圧よりも高く、内部電圧や、抵抗Ｒ１０などの抵抗値に応じて設定される。なお、第２負極側監視ラインＬ１２ｂでは、第１負極側監視ラインＬ１２ａの電位差分、基準電圧が高いので、抵抗Ｒ１０側へ流れる電流を制限するように抵抗Ｒ１０の抵抗値が設定されており、抵抗Ｒ１１の抵抗値と、抵抗Ｒ１０の抵抗値との差は比較的小さい。そのため、第２充電口リレーＲｙ２が短絡した場合、電流は抵抗Ｒ１１が配置された第２負極側監視ラインＬ１２ｂ側へも流れ、第２監視用ＩＣ２０ｂによって計測される電圧Ｖ４は、略０Ｖとはならない。
第１負極側監視ラインＬ１２ａには、ダイオードＤ２が配置されている。そのため、基準電位が高い第２監視用ＩＣ２０ｂから、基準電位が低い第１監視用ＩＣ２０ａへの電流の回り込みを防止することができる。
第１監視用ＩＣ２０ａ、または第２監視用ＩＣ２０ｂによって計測された、電圧Ｖ３、および電圧Ｖ４に関する信号は、検出部４３（図３参照）に送信される。検出部４３は、第１負極側監視ラインＬ１２ａの電圧Ｖ３が第３所定電圧以下である場合、第２充電口リレーＲｙ２が短絡していると判定する。また、検出部４３は、第２負極側監視ラインＬ１２ｂの電圧Ｖ４が第４所定電圧以下である場合、第２充電口リレーＲｙ２が短絡していると判定する。
このように、負極側監視回路１２は、第２充電口リレーＲｙ２の短絡を検出する経路として、第１負極側監視ラインＬ１２ａと、第２負極側監視ラインＬ１２ｂとを有している。そして、検出部４３は、各監視ラインＬ１２ａ、Ｌ１２ｂにおいて第２充電口リレーＲｙ２の短絡を検出する二重監視により、第２充電口リレーＲｙ２の短絡を検出する。
＜正極側監視回路故障診断＞
次に、正極側監視回路故障診断について図８を用いて説明する。図８は、正極側監視回路故障診断を行う場合の電流の流れを示す図である。正極側監視回路故障診断では、第１正極側監視ラインＬ１１ａに配置される抵抗Ｒ１や、第２正極側監視ラインＬ１１ｂに配置される抵抗Ｒ３などが故障しているかどうか判定される。
計測モードが、故障診断モードに設定されると、スイッチ切替部４１（図３参照）は、各リレーＲｙ１〜Ｒｙ４、および各診断用スイッチＳＷ２、ＳＷ３がオフ状態、第１診断用スイッチＳＷ１がオン状態となるように、各リレーＲｙ１〜Ｒｙ４、および診断用スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を制御する。
第１診断用スイッチＳＷ１がオン状態になると、正極側監視回路１１では、第１監視用ＩＣ２０ａの内部電圧が第１診断用ラインＬｄ１に印加され、図８に示すように、第１診断用ラインＬｄ１から、第１正極側監視ラインＬ１１ａ、および第２正極側監視ラインＬ１１ｂに、電流が流れる。第１診断用ラインＬｄ１は、ダイオードＤ１と抵抗Ｒ３との間の第２正極側監視ラインＬ１１ｂに接続されている。そのため、１つの第１診断用ラインＬｄ１によって、第１正極側監視ラインＬ１１ａ、および第２正極側監視ラインＬ１１ｂに電流を流すことができ、正極側監視回路１１の故障診断を行うことができる。
第１正極側監視ラインＬ１１ａに配置される抵抗Ｒ１、第１接地ラインＬｇ１に配置される抵抗Ｒ２、第２正極側監視ラインＬ１１ｂに配置される、抵抗Ｒ３、およびダイオードＤ１、第２接地ラインＬｇ２に配置される抵抗Ｒ４、および第１診断用ラインＬｄ１に配置される抵抗Ｒ５が故障していない場合、第１監視用ＩＣ２０ａ、および第２監視用ＩＣ２０ｂでは、抵抗Ｒ１の抵抗値などに応じた電圧がそれぞれ計測される。なお、抵抗Ｒ１などが故障していない場合の電圧は、予め設定され、例えば、検出部４３（図３参照）に記憶されている。
一方、抵抗Ｒ１などが故障した場合、第１監視用ＩＣ２０ａ、および第２監視用ＩＣ２０ｂでは、抵抗Ｒ１などが故障していない場合の電圧との差が大きい、電圧Ｖ１、および電圧Ｖ２が計測される。
検出部４３は、抵抗Ｒ１などが故障していない場合の第１正極側監視ラインＬ１１ａの電圧と、第１監視用ＩＣ２０ａによって計測した第１正極側監視ラインＬ１１ａの電圧Ｖ１との差ΔＶ１の絶対値が第１所定電圧差以上である場合に、正極側監視回路１１が故障していると判定する。また、検出部４３は、抵抗Ｒ１などが故障していない場合の第２正極側監視ラインＬ１１ｂの電圧と、第２監視用ＩＣ２０ｂによって計測した第２正極側監視ラインＬ１１ｂの電圧Ｖ２との差ΔＶ２の絶対値が第２所定電圧差以上である場合に、正極側監視回路１１が故障していると判定する。第１所定電圧差、および第２所定電圧差は、予め設定された値である。なお、検出部４３は、差に応じて、故障箇所を特定してもよい。
＜負極側監視回路故障診断＞
次に、負極側監視回路故障診断について図９を用いて説明する。図９は、負極側監視回路故障診断を行う場合の電流の流れを示す図である。負極側監視回路故障診断では、第１負極側監視ラインＬ１２ａに配置される抵抗Ｒ７や、第２負極側監視ラインＬ１２ｂに配置される抵抗Ｒ１１などが故障しているかどうかが判定される。
計測モードが、故障診断モードに設定されると、スイッチ切替部４１（図３参照）は、各リレーＲｙ１〜Ｒｙ４、および第１診断用スイッチＳＷ１がオフ状態、各診断用スイッチＳＷ２、ＳＷ３がオン状態となるように、各リレーＲｙ１〜Ｒｙ４、および各診断用スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を制御する。
第２診断用スイッチＳＷ２、および第３診断用スイッチＳＷ３がオン状態になると、第１負極側監視ラインＬ１２ａでは、図９に示すように、第１電圧ラインＬｖ１から、抵抗Ｒ７側の第１負極側監視ラインＬ１２ａに、電流が流れる。また、第２負極側監視ラインＬ１２ｂでは、第２電圧ラインＬｖ２から、抵抗Ｒ１１側の第２負極側監視ラインＬ１２ｂ、および第３診断用ラインＬｄ３に、電流が流れる。
第１負極側監視ラインＬ１２ａに配置される抵抗Ｒ７、第１電圧ラインＬｖ１に配置される抵抗Ｒ８、および第２診断用ラインＬｄ２に配置される抵抗Ｒ９が故障していない場合、第１監視用ＩＣ２０ａでは、抵抗Ｒ７〜Ｒ９の各抵抗値に応じた電圧が計測される。なお、抵抗Ｒ７などが故障していない場合の電圧は、予め設定され、例えば、検出部４３（図３参照）に記憶されている。
一方、第１負極側監視ラインＬ１２ａに配置される抵抗Ｒ７などが故障した場合、第１監視用ＩＣ２０ａでは、抵抗Ｒ７などが故障していない場合の電圧との差が大きい電圧Ｖ３が計測される。
また、第２負極側監視ラインＬ１２ｂに配置される抵抗Ｒ１１、第２電圧ラインＬｖ２に配置される抵抗Ｒ１２、および第３診断用ラインＬｄ３に配置される抵抗Ｒ１３が故障していない場合、第２監視用ＩＣ２０ｂでは、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３の各抵抗値に応じた電圧が計測される。なお、抵抗Ｒ１１などが故障していない場合の電圧は、予め設定され、例えば、検出部４３に記憶されている。
一方、第２負極側監視ラインＬ１２ｂに配置される抵抗Ｒ１１などが故障した場合、第２監視用ＩＣ２０ｂでは、抵抗Ｒ１１などが故障していない場合の電圧との差が大きい電圧Ｖ４が計測される。
検出部４３は、抵抗Ｒ７などが故障していない場合の第１負極側監視ラインＬ１２ａの電圧と、第１監視用ＩＣ２０ａによって計測した第１負極側監視ラインＬ１２ａの電圧Ｖ３との差ΔＶ３の絶対値が第３所定電圧差以上である場合に、負極側監視回路１２が故障していると判定する。また、検出部４３は、抵抗Ｒ１１などが故障していない場合の第２負極側監視ラインＬ１２ｂの電圧と、第２監視用ＩＣ２０ｂによって計測した第２負極側監視ラインＬ１２ｂの電圧Ｖ４との差ΔＶ４の絶対値が第４所定電圧差以上である場合に、負極側監視回路１２が故障していると判定する。第３所定電圧差、および第４所定電圧差は、予め設定された値である。なお、検出部４３は、差に応じて、故障箇所を特定してもよい。
この負極側監視回路故障診断では、抵抗Ｒ６、ダイオードＤ２、および抵抗Ｒ１０の故障診断ができないが、これらの箇所の故障診断は、第２充電口リレーＲｙ２がオン状態になった場合に、第１監視用ＩＣ２０ａ、および第２監視用ＩＣ２０ｂによって測定した電圧を用いて行われる。例えば、負極側監視回路故障診断では第１負極側監視ラインＬ１２ａで故障が発生していないと判定され、第２充電口リレーＲｙ２がオン状態となった場合に、第１監視用ＩＣ２０ａによって測定した電圧Ｖ３が、通常時の電圧から乖離している場合、検出部４３は、抵抗Ｒ６、またはダイオードＤ２で故障が発生していると判定する。また、抵抗Ｒ６、ダイオードＤ２、および抵抗Ｒ１０の故障診断の別の例では、第１負極側監視ラインＬ１２ａおよび第２負極側監視ラインＬ１２ｂで共に故障が発生していないと判定されている場合に、第１監視用ＩＣ２０ａによって測定した電圧Ｖ３と第２監視用ＩＣ２０ｂによって計測した電圧Ｖ４とを比較して、通常時の電圧差から乖離している場合、検出部４３は、抵抗Ｒ６、ダイオードＤ２、または抵抗Ｒ１０で故障が発生していると判定する。検出部４３は、これらの故障診断の結果を記憶しており、負極側監視回路故障診断時に、記憶した結果に基づいて、総合的な負極側監視回路１２の故障診断を行う。
＜第１充電口リレー短絡検出処理＞
次に、第１充電口リレー短絡検出処理について、図１０を用いて説明する。図１０は、第１充電口リレー短絡検出処理を示すフローチャートである。
モード切替部４２は、計測モードを、リレー短絡計測モードに設定する（Ｓ１０）。
スイッチ切替部４１は、第１メインリレーＲｙ３、および第２メインリレーＲｙ４がオン状態になり、第１充電口リレーＲｙ１、第２充電口リレーＲｙ２、および各診断用スイッチＳＷ１〜ＳＷ３がオフ状態になるように、各リレーＲｙ１〜Ｒｙ４、各診断用スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を制御する（Ｓ１１）。
第１監視用ＩＣ２０ａは、第１正極側監視ラインＬ１１ａの電圧Ｖ１を計測する（Ｓ１２）。第２監視用ＩＣ２０ｂは、第２正極側監視ラインＬ１１ｂの電圧Ｖ２を計測する（Ｓ１２）。
検出部４３は、第１監視用ＩＣ２０ａによって計測した第１正極側監視ラインＬ１１ａの電圧Ｖ１が第１所定電圧以上であるかどうか判定する（Ｓ１３）。検出部４３は、第１正極側監視ラインＬ１１ａの電圧Ｖ１が第１所定電圧よりも低い場合（Ｓ１３：Ｎｏ）、第２監視用ＩＣ２０ｂによって計測した第２正極側監視ラインＬ１１ｂの電圧Ｖ２が第２所定電圧以上であるかどうか判定する（Ｓ１４）。
検出部４３は、第２正極側監視ラインＬ１１ｂの電圧Ｖ２が第２所定電圧よりも低い場合（Ｓ１４：Ｎｏ）、すなわち、第１正極側監視ラインＬ１１ａの電圧Ｖ１が第１所定電圧よりも低く、かつ第２正極側監視ラインＬ１１ｂの電圧Ｖ２が第２所定電圧よりも低い場合、第１充電口リレーＲｙ１が短絡しておらず、正常である、と判定する（Ｓ１５）。
検出部４３は、第１正極側監視ラインＬ１１ａの電圧Ｖ１が第１所定電圧以上である場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、または第２正極側監視ラインＬ１１ｂの電圧Ｖ２が第２所定電圧以上である場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、第１充電口リレーＲｙ１が短絡しており、異常である、と判定する（Ｓ１６）。
＜第２充電口リレー短絡検出処理＞
次に、第２充電口リレー短絡検出処理について、図１１を用いて説明する。図１１は、第２充電口リレー短絡検出処理を示すフローチャートである。
モード切替部４２は、計測モードを、リレー短絡計測モードに設定する（Ｓ２０）。
スイッチ切替部４１は、第１メインリレーＲｙ３、および第２メインリレーＲｙ４がオン状態になり、第１充電口リレーＲｙ１、第２充電口リレーＲｙ２、および各診断用スイッチＳＷ１〜ＳＷ３がオフ状態になるように、各リレーＲｙ１〜Ｒｙ４、各診断用スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を制御する（Ｓ２１）。
第１監視用ＩＣ２０ａは、第１負極側監視ラインＬ１２ａの電圧Ｖ３を計測する（Ｓ２２）。第２監視用ＩＣ２０ｂは、第２負極側監視ラインＬ１２ｂの電圧Ｖ４を計測する（Ｓ２２）。
検出部４３は、第１監視用ＩＣ２０ａによって計測した第１負極側監視ラインＬ１２ａの電圧Ｖ３が第３所定電圧以下であるかどうか判定する（Ｓ２３）。検出部４３は、第１負極側監視ラインＬ１２ａの電圧Ｖ３が第３所定電圧よりも高い場合（Ｓ２３：Ｎｏ）、第２監視用ＩＣ２０ｂによって計測した第２負極側監視ラインＬ１２ｂの電圧Ｖ４が第４所定電圧以下であるかどうか判定する（Ｓ２４）。
検出部４３は、第２負極側監視ラインＬ１２ｂの電圧Ｖ４が第４所定電圧よりも高い場合（Ｓ２４：Ｎｏ）、すなわち、第１負極側監視ラインＬ１２ａの電圧Ｖ３が第３所定電圧よりも高く、かつ第２負極側監視ラインＬ１２ｂの電圧Ｖ４が第４所定電圧よりも高い場合、第２充電口リレーＲｙ２が短絡しておらず、正常である、と判定する（Ｓ２５）。
検出部４３は、第１負極側監視ラインＬ１２ａの電圧Ｖ３が第３所定電圧以下である場合（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、または第２負極側監視ラインＬ１２ｂの電圧Ｖ４が第４所定電圧以下である場合（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、第２充電口リレーＲｙ２が短絡しており、異常である、と判定する（Ｓ２６）。
＜正極側監視回路故障診断処理＞
次に、正極側監視回路故障診断処理について、図１２を用いて説明する。図１２は、正極側監視回路故障診断処理を示すフローチャートである。
モード切替部４２は、計測モードを、故障診断モードに設定する（Ｓ３０）。
スイッチ切替部４１は、各リレーＲｙ１〜Ｒｙ４、第２診断用スイッチＳＷ２、および第３診断用スイッチＳＷ３がオフ状態になり、第１診断用スイッチＳＷ１がオン状態になるように、各リレーＲｙ１〜Ｒｙ４、各診断用スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を制御する（Ｓ３１）。
第１監視用ＩＣ２０ａは、第１正極側監視ラインＬ１１ａの電圧Ｖ１を計測する（Ｓ３２）。第２監視用ＩＣ２０ｂは、第２正極側監視ラインＬ１１ｂの電圧Ｖ２を計測する（Ｓ３２）。
検出部４３は、正極側監視回路１１が故障していない場合の第１正極側監視ラインＬ１１ａの電圧と、第１監視用ＩＣ２０ａによって計測した第１正極側監視ラインＬ１１ａの電圧Ｖ１との差ΔＶ１の絶対値を算出する（Ｓ３３）。検出部４３は、正極側監視回路１１が故障していない場合の第２正極側監視ラインＬ１１ｂの電圧と、第２監視用ＩＣ２０ｂによって計測した第２正極側監視ラインＬ１１ｂの電圧Ｖ２との差ΔＶ２の絶対値を算出する（Ｓ３４）。
検出部４３は、第１正極側監視ラインＬ１１ａにおける差ΔＶ１の絶対値が第１所定電圧差以上であるかどうか判定する（Ｓ３５）。検出部４３は、第１正極側監視ラインＬ１１ａにおける差ΔＶ１の絶対値が第１所定電圧差よりも小さい場合（Ｓ３５：Ｎｏ）、第２正極側監視ラインＬ１１ｂにおける差ΔＶ２の絶対値が第２所定電圧差以上であるかどうか判定する（Ｓ３６）。
検出部４３は、第２正極側監視ラインＬ１１ｂにおける差ΔＶ２の絶対値が第２所定電圧差よりも小さい場合（Ｓ３６：Ｎｏ）、すなわち、第１正極側監視ラインＬ１１ａにおける差ΔＶ１の絶対値が第１所定電圧差よりも小さく、かつ第２正極側監視ラインＬ１１ｂにおける差ΔＶ２の絶対値が第２所定電圧差よりも小さい場合、正極側監視回路１１が故障しておらず、正常である、と判定する（Ｓ３７）。
検出部４３は、第１正極側監視ラインＬ１１ａにおける差ΔＶ１の絶対値が第１所定電圧差以上である場合（Ｓ３５：Ｙｅｓ）、または第２正極側監視ラインＬ１１ｂにおける差ΔＶ２の絶対値が第２所定電圧差以上である場合（Ｓ３６：Ｙｅｓ）、正極側監視回路１１が故障しており、異常である、と判定する（Ｓ３８）。
＜負極側監視回路故障診断処理＞
次に、負極側監視回路故障診断処理について、図１３を用いて説明する。図１３は、負極側監視回路故障診断処理を示すフローチャートである。なお、抵抗Ｒ６、ダイオードＤ２、および抵抗Ｒ１０の故障診断は、第２充電口リレーＲｙ２がオン状態になった場合に行われ、その結果は、検出部４３に記憶されている。
モード切替部４２は、計測モードを、故障診断モードに設定する（Ｓ４０）。
スイッチ切替部４１は、各リレーＲｙ１〜Ｒｙ４、および第１診断用スイッチＳＷ１がオフ状態になり、第２診断用スイッチＳＷ２、および第３診断用スイッチＳＷ３がオン状態になるように、各リレーＲｙ１〜Ｒｙ４、各診断用スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を制御する（Ｓ４１）。
第１監視用ＩＣ２０ａは、第１負極側監視ラインＬ１２ａの電圧Ｖ３を計測する（Ｓ４２）。第２監視用ＩＣ２０ｂは、第２負極側監視ラインＬ１２ｂの電圧Ｖ４を計測する（Ｓ４２）。
検出部４３は、負極側監視回路１２が故障していない場合の第１負極側監視ラインＬ１２ａの電圧と、第１監視用ＩＣ２０ａによって計測した第１負極側監視ラインＬ１２ａの電圧Ｖ３との差ΔＶ３の絶対値を算出する（Ｓ４３）。検出部４３は、負極側監視回路１２が故障していない場合の第２負極側監視ラインＬ１２ｂの電圧と、第２監視用ＩＣ２０ｂによって計測した第２負極側監視ラインＬ１２ｂの電圧Ｖ４との差ΔＶ４の絶対値を算出する（Ｓ４４）。
検出部４３は、第１負極側監視ラインＬ１２ａにおける差ΔＶ３の絶対値が第３所定電圧差以上であるかどうか判定する（Ｓ４５）。検出部４３は、第１負極側監視ラインＬ１２ａにおける差ΔＶ３の絶対値が第３所定電圧差よりも小さい場合（Ｓ４５：Ｎｏ）、第２負極側監視ラインＬ１２ｂにおける差ΔＶ４の絶対値が第４所定電圧差以上であるかどうか判定する（Ｓ４６）。
検出部４３は、第２負極側監視ラインＬ１２ｂにおける差ΔＶ４の絶対値が第４所定電圧差よりも小さい場合（Ｓ４６：Ｎｏ）、抵抗Ｒ６、ダイオードＤ２、および抵抗Ｒ１０が故障しているかどうか判定する（Ｓ４７）。具体的には、検出部４３は、記憶した、抵抗Ｒ６、ダイオードＤ２、および抵抗Ｒ１０の故障診断の結果を読み出す。
検出部４３は、抵抗Ｒ６、ダイオードＤ２、および抵抗Ｒ１０が故障していない場合（Ｓ４７：Ｎｏ）、すなわち、第１負極側監視ラインＬ１２ａにおける差ΔＶ３の絶対値が第３所定電圧差よりも小さく、第２負極側監視ラインＬ１２ｂにおける差ΔＶ４の絶対値が第４所定電圧差よりも小さく、かつ、抵抗Ｒ６、ダイオードＤ２、および抵抗Ｒ１０が故障していない場合、負極側監視回路１２が故障しておらず、正常である、と判定する（Ｓ４８）。
検出部４３は、第１負極側監視ラインＬ１２ａにおける差ΔＶ３の絶対値が第３所定電圧差以上である場合（Ｓ４５：Ｙｅｓ）、第２負極側監視ラインＬ１２ｂにおける差ΔＶ４の絶対値が第４所定電圧差以上である場合（Ｓ４６：Ｙｅｓ）、または抵抗Ｒ６、ダイオードＤ２、または抵抗Ｒ１０が故障している場合（Ｓ４７：Ｙｅｓ）、負極側監視回路１２が故障しており、異常である、と判定する（Ｓ４９）。
＜実施形態の効果＞
第１充電口リレー、または第２充電口リレーの短絡を検出する方法として、例えば、フライングキャパシタを用いて高圧系統と絶縁して低圧系統の計測部によって電圧を計測し、計測した電圧に基づいて短絡を検出することも考えられる。しかし、フライングキャパシタを構成する回路には、フォトモスリレーなどの高価な素子が含まれる。例えば、高圧系統に組み込まれるフォトモスリレーは、耐電圧を高くしなければならない。耐電圧が高いフォトモスリレーは、高価であり、また既存の素子を使用できないおそれがあり、コストが高くなる。また、このようなフライングキャパシタなどを用いると、高圧系統と、低圧系統との間の絶縁性を確保するための素子や、絶縁距離を確保する必要があり、コストが高くなり、また装置が大きくなる恐れがある。
本実施形態では、第１充電口リレーＲｙ１、または第２充電口リレーＲｙ２の短絡を、高圧系統の、第１監視用ＩＣ２０ａ、および第２監視用ＩＣ２０ｂによって計測した電圧に基づいて検出する。これにより、例えば、フライングキャパシタを用いずに、第１充電口リレーＲｙ１、または第２充電口リレーＲｙ２が短絡した場合の電圧を計測することができ、計測した電圧に基づいて、第１充電口リレーＲｙ１、または第２充電口リレーＲｙ２の短絡を検出することができる。そのため、高価な素子を用いることなく、第１充電口リレーＲｙ１、または第２充電口リレーＲｙ２の短絡を検出することができ、コストを削減することができる。
また、例えば、高圧系統の、第１監視用ＩＣ２０ａによって、第１正極側監視ラインＬ１１ａ、および第１負極側監視ラインＬ１２ａの電圧を計測することで、高圧系統と、低圧系統との間の絶縁性を確保するための素子などが不要であり、コストを削減することができる。また、部品点数を少なくし、コストを削減し、装置を小型化することができる。
また、電池セル３の電圧を計測する、第１監視用ＩＣ２０ａ、および第２監視用ＩＣ２０ｂを用いて、第１充電口リレーＲｙ１、または第２充電口リレーＲｙ２が短絡した場合の電圧を計測する。そして、計測した電圧に基づいて第１充電口リレーＲｙ１、または第２充電口リレーＲｙ２の短絡を検出するので、新たに計測装置を設けずに、第１充電口リレーＲｙ１、または第２充電口リレーＲｙ２の短絡を検出することができる。
例えば、第１正極側監視ラインＬ１１ａの電圧Ｖ１を計測し、第２正極側監視ラインＬ１１ｂの電圧Ｖ２を計測し、各監視ラインＬ１１ａ、Ｌ１１ｂにおいて計測した、電圧Ｖ１、およびＶ２に基づいて、第１充電口リレーＲｙ１の短絡を検出する。すなわち、二重監視により、第１充電口リレーＲｙ１の短絡を検出する。これにより、第１充電口リレーＲｙ１の短絡を正確に検出することができる。また、同様に、第２充電口リレーＲｙ２の短絡を正確に検出することができる。
基準電位が高い第２監視用ＩＣ２０ｂから、基準電位が低い第１監視用ＩＣ２０ａに電流が回り込まないように、ダイオードＤ１、Ｄ２を設けることで、例えば、第１充電口リレーＲｙ１の短絡を正確に検出することができる。
基準電位が高い第２監視用ＩＣ２０ｂによって計測する電圧を、基準電位が低い第１監視用ＩＣ２０ａの電位差により補正することで、第２監視用ＩＣ２０ｂによって計測する電圧を正確に計測することができる。
第１充電口リレーＲｙ１が短絡した場合に、例えば、第１監視用ＩＣ２０ａにより、第１正極側監視ラインＬ１１ａにおける電圧Ｖ１を計測し、計測された電圧Ｖ１に基づいて、第１充電口リレーＲｙ１の短絡を検出することができる。また、第２充電口リレーＲｙ２が短絡した場合に、例えば、第１監視用ＩＣ２０ａにより、第１負極側監視ラインＬ１２ａにおける電圧Ｖ３を計測し、計測された電圧Ｖ３に基づいて、第２充電口リレーＲｙ２の短絡を検出することができる。すなわち、第１充電口リレーＲｙ１、第２充電口リレーＲｙ２のいずれか一方のみが短絡した場合でも、短絡を検出することができる。そのため、第１充電口リレーＲｙ１、または第２充電口リレーＲｙ２が短絡した場合に、短絡を素早く検出することができる。
また、第２充電口リレーＲｙ２の短絡を検出する場合には、内部電圧を印加し、例えば、第１監視用ＩＣ２０ａによって、第１負極側監視ラインＬ１２ａの電圧Ｖ３を計測することで、第２充電口リレーＲｙ２の短絡を検出する。このように、第２充電口リレーＲｙ２が短絡した場合でも、第２充電口リレーＲｙ２の短絡を検出することができる。
また、第１充電口リレーＲｙ１、および第２充電口リレーＲｙ２をオフ状態にし、正極側監視回路１１、および負極側監視回路１２に電流を流し、第１監視用ＩＣ２０ａ、および第２監視用ＩＣ２０ｂによって電圧を計測することで、正極側監視回路１１、および負極側監視回路１２の故障診断を行うことができる。
ダイオードＤ１と、基準電位が低い第１監視用ＩＣ２０ａとの間の第２正極側監視ラインＬ１１ｂに第１診断用ラインＬｄ１を接続することで、正極側監視回路１１（第１正極側監視ラインＬ１１ａ、および第２正極側監視ラインＬ１１ｂ）の故障診断を、１つの第１診断用ラインＬｄ１により、行うことができる。
例えば、第１正極側監視ラインＬ１１ａに抵抗Ｒ１を配置することで、第１正極側監視ラインＬ１１ａに流れる電流を制限（調整）することができる。そのため、抵抗Ｒ１の抵抗値を変更することで、第１充電口リレーＲｙ１が短絡した場合の、第１監視用ＩＣ２０ａに流れる電流や、充電口１０に流れる電流などを調整することができる。また、或る抵抗値の抵抗を配置する場合に、例えば、１つの抵抗、または複数の抵抗を接続することで実現することができ、使用する素子に応じて回路の絶縁性能を容易に変更することができる。また、組電池１の電圧に応じて、例えば、抵抗を増減させることで、第１充電口リレーＲｙ１が短絡した場合の、第１監視用ＩＣ２０ａに流れる電流や、充電口１０に流れる電流などを調整することができる。このように、回路の設計自由度を高くすることができる。
＜充放電システムへの適用例＞
次に、図１に示す組電池システム１００を充放電システムＳＴ１に適用した場合について図１４を用いて説明する。図１４は、充放電システムＳＴ１の構成例を示すブロック図である。充放電システムＳＴ１は、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）等の車両駆動用電源として用いられる。
充放電システムＳＴ１は、組電池１と、電池監視システムＷＳ１と、車両制御装置２００と、モータ３００と、電圧変換器４００と、リレー５００とを含むシステムである。また、電池監視システムＷＳ１は、モニタＩＣ３４等を備えた複数のサテライト基板６０と、監視装置７０とを含むシステムである。また、充放電システムＳＴ１に含まれる、組電池１、および電池監視システムＷＳ１が図１に示す組電池システム１００に相当する。
図１４の組電池１は、車体と絶縁された電池であり、複数のブロックにより構成されている。１つのブロックでは複数の電池セル３が互いに直列に接続され、各電池セル３が１つのサテライト基板６０に設けられたモニタＩＣ３４と電気的に接続されている。そのため、１つのブロックの各電池セル３の電圧は、１つのサテライト基板６０に設けられたモニタＩＣ３４により計測される。
なお、１つのサテライト基板６０には第１モニタＩＣ３４ａと、第２モニタＩＣ３４ｂとの２つのモニタＩＣが設けられており、第１モニタＩＣ３４ａおよび第２モニタＩＣ３４ｂが、１つのブロックの電池セル３を二分して、１つのグループとして受け持つようになっている。なお、基準電位が一番低い電池セル３の電圧を計測する第１モニタＩＣ３４ａと、同じサテライト基板６０に設けられた第２モニタＩＣ３４ｂとが、図１に示す第１監視用ＩＣ２０ａ、第２監視用ＩＣ２０ｂに相当する。また、基準電位が一番低い電池セル３の電圧を計測する第１モニタＩＣ３４ａが設けられたサテライト基板６０に隣接するサテライト基板６０の第１モニタＩＣ３４ａが、図１に示す第３監視用ＩＣ２０ｃに相当する。
監視装置７０は、第１モニタＩＣ３４ａ、および第２モニタＩＣ３４ｂから通信ラインＬ３を介して送信された電圧の信号に基づいて、図１に示す第１充電口リレーＲｙ１、および第２充電口リレーＲｙ２の短絡を検出する。また、監視装置７０は、第１モニタＩＣ３４ａ、および第２モニタＩＣ３４ｂから通信ラインＬ３を介して送信された電圧の信号に基づいて、図１に示す正極側監視回路１１、および負極側監視回路１２の故障診断を行う。監視装置７０が、図１に示す制御部４０に相当する。
また、監視装置７０は、モニタＩＣ３４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。例えば、監視装置７０は、モニタＩＣ３４から受信した各電池セル３の個別電圧を加算することで算出し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ＩＣ３４が異常であると判定する。監視装置７０は、モニタＩＣ３４が異常であると判断した場合には、フェールセーフ機能を実行する。
車両制御装置２００は、組電池１の充電状態に応じて、組電池１に対する充放電を行う。具体的には、組電池１が過充電の場合、車両制御装置２００は、電圧変換器４００を用いて組電池１に充電された電圧を直流から交流の電圧に変換し、モータ３００を駆動させる。その結果、組電池１の電圧は放電される。
また、組電池１が過放電の場合、車両制御装置２００は、電圧変換器４００を用いて回生制動によりモータ３００が発電した電圧を交流から直流の電圧に変換する。その結果、組電池１には電圧が充電される。このように、車両制御装置２００は、監視装置７０から取得した組電池１の充電状態に基づいて組電池１の電圧を監視し、監視結果に応じた制御を実行する。
＜変形例＞
変形例の組電池システム１００では、第１負極側監視ラインＬ１２ａにバッファＢ１が配置されず、また第２負極側監視ラインＬ１２ｂにバッファＢ２が配置されない。例えば、電池セル３の電圧が小さく、抵抗Ｒ７、または抵抗Ｒ１１の抵抗値が小さい場合には、バッファＢ１、またはバッファＢ２を配置しなくてもよい。これにより、組電池システム１００のコストをさらに削減することができる。
また、変形例の組電池システム１００では、例えば、第１負極側監視ラインＬ１２ａにおいて、ダイオードＤ２と、例えば、第２共通ラインＬ１２との間に、診断用スイッチが配置された診断用ラインが接続される。これにより、負極側故障診断時に、抵抗Ｒ６、ダイオードＤ２、および抵抗Ｒ１０の故障を判定することができる。
上記実施形態では、外部回路として、充電口１０を一例として説明したが、これに限られることはない。例えば、外部回路は、インバータ３０や、モータジェネレータなどに接続する回路であってもよく、検出部４３は、組電池１と、インバータ３０や、モータジェネレータなどに接続する回路との電気的な接続状態を切り替えるリレーの短絡を検出してもよい。
また、上記実施形態では、第１診断用ラインＬｄ１を第２正極側監視ラインＬ１１ｂに接続したが、第１診断用ラインＬｄ１は、ダイオードＤ１と、基準電位が低い第１監視用ＩＣ２０ａとの間に接続されればよい。
また、ダイオードＤ１、Ｄ２の代わりに、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor）などのトランジスタを用いてもよい。
また、上記実施形態では、検出部４３は、第１充電口リレー短絡検出処理では、第１正極側監視ラインＬ１１ａの電圧Ｖ１が第１所定電圧以上である場合、または第２正極側監視ラインＬ１１ｂの電圧Ｖ２が第２所定電圧以上である場合に、第１充電口リレーＲｙ１が短絡していると判定する。しかし、検出部４３は、第１正極側監視ラインＬ１１ａの電圧Ｖ１が第１所定電圧以上である場合、および第２正極側監視ラインＬ１１ｂの電圧Ｖ２が第２所定電圧以上である場合に、第１充電口リレーＲｙ１が短絡していると判定してもよい。なお、第２充電口リレー短絡検出処理、正極側監視回路故障診断処理、および負極側監視回路故障診断処理においても、同様の方法により判定してもよい。
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。従って、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。
１ 組電池（電源）
２ 電池スタック（電池ブロック）
３ 電池セル
１０ 充電口（外部回路）
１１ 正極側監視回路（第１回路）
１２ 負極側監視回路（第２回路）
２０ 監視用ＩＣ
２０ａ 第１監視用ＩＣ（監視部）
２０ｂ 第２監視用ＩＣ（監視部）
２１ａ Ａ／Ｄ変換部（計測部）
２１ｂ Ａ／Ｄ変換部（計測部）
４０ 制御部
４３ 検出部
１００ 組電池システム
Ｄ１ ダイオード（防止部）
Ｄ２ ダイオード（防止部）
Ｒ１〜Ｒ１３ 抵抗（調整部）
Ｒｙ１ 第１充電口リレー（第１リレー）
Ｒｙ２ 第２充電口リレー（第２リレー）

Claims (11)

  1. 高圧系統である、電源と外部回路との間に配置され、前記電源と前記外部回路との電気的な接続状態を切り替えるリレーと、
    前記リレーと前記外部回路との間に接続される高圧系統の回路の電圧を計測する高圧系統の計測部と、
    前記リレーが開放指示された場合に、前記計測部により計測された電圧に基づいて、前記リレーの短絡を検出し、高圧系統よりも電圧が低い低圧系統の検出部と
    を備えることを特徴とする異常検出装置。
  2. 前記計測部は、前記電源の電圧を監視する監視部に含まれる
    ことを特徴とする請求項１に記載の異常検出装置。
  3. 前記高圧系統の回路は、複数の回路に分岐し、
    前記計測部は、前記複数の回路の各電圧を計測し、
    前記検出部は、前記リレーが開放指示された場合に、前記計測部によって計測された前記各電圧に基づいて、前記リレーの短絡を検出する
    ことを特徴とする請求項２に記載の異常検出装置。
  4. 前記計測部は、直列に複数接続され、直列に接続された電池ブロックの各電圧を監視し、
    前記高圧系統の回路は、基準電位が高い計測部から、基準電位が低い計測部への電流の回り込みを防止する防止部を含む
    ことを特徴とする請求項３に記載の異常検出装置。
  5. 基準電位が高い計測部によって計測された電圧は、基準電位が低い計測部によって計測された電圧によって補正される
    ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の異常検出装置。
  6. 前記高圧系統の回路は、前記計測部に印加される電圧を調整する調整部を含む
    ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の異常検出装置。
  7. 前記リレーは、
    前記電源の正極と前記外部回路との間に配置される第１リレーと、
    前記電源の負極と前記外部回路との間に配置される第２リレーと
    を備え、
    前記高圧系統の回路は、
    前記第１リレーと前記外部回路との間に接続される第１回路と、
    前記第２リレーと前記外部回路との間に接続される第２回路と
    を含み、
    前記計測部は、前記第１回路の電圧、および前記第２回路の電圧を計測し、
    前記検出部は、
    前記第１リレーが開放指示された場合に、前記計測部によって計測された前記第１回路の電圧に基づいて、前記第１リレーの短絡を検出し、
    前記第２リレーが開放指示された場合に、前記計測部によって計測された前記第２回路の電圧に基づいて、前記第２リレーの短絡を検出する
    ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の異常検出装置。
  8. 前記検出部は、前記第２リレーが開放指示された場合に、前記第２回路に所定電圧が印加された状態で前記計測部によって計測された電圧に基づいて、前記第２リレーの短絡を検出する
    ことを特徴とする請求項７に記載の異常検出装置。
  9. 前記計測部は、前記リレーが開放され、かつ前記高圧系統の回路に所定電圧が印加された状態で電圧を計測し、
    前記検出部は、前記高圧系統の回路に前記所定電圧が印加された状態で前記計測部によって計測された電圧に基づいて、前記高圧系統の回路の故障判断を行う
    ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の異常検出装置。
  10. 前記計測部は、直列に接続された電池ブロックの各電圧を監視するとともに、直列に接続され、
    前記高圧系統の回路は、基準電位が高い計測部から、基準電位が低い計測部への電流の回り込みを防止する防止部を含み、
    前記所定電圧は、前記防止部と前記基準電位が低い計測部との間に印加される
    ことを特徴とする請求項９に記載の異常検出装置。
  11. 電池ブロックが直列に接続された組電池と、
    高圧系統である、前記組電池と外部回路との間に配置され、前記組電池と前記外部回路との電気的な接続状態を切り替えるリレーと、
    前記リレーと前記外部回路との間に接続される高圧系統の回路に配置され、前記高圧系統の回路の電圧を計測する高圧系統の計測部と、
    前記リレーが開放指示された場合に、前記計測部により計測された電圧に基づいて、前記リレーの短絡を検出し、高圧系統よりも電圧が低い低圧系統の検出部と
    を備えることを特徴とする組電池システム。
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