JP5640964B2 - 電池監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、直列に接続されて組電池を構成する複数の電池モジュールを監視する電池監視装置に関する。

従来、組電池を構成する各電池モジュールを監視する電池監視装置として、キャパシタに対して各電池モジュールの電圧を順次印加し、キャパシタに印加した電圧を電池モジュールの電圧として検出する方式（フライングキャパシタ方式）により、各電池モジュールの電圧を監視するものがある（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１に記載の装置では、各電池モジュールの電圧を極性を反転させてキャパシタに順次印加した際に、キャパシタに印加された電圧が極性反転しているか否かを判定することで、電池モジュールとキャパシタとの間の入力ラインの断線判定を行っている。

これに対して、特許文献２では、燃料電池等では、所定の条件下で電池モジュールの電圧が負電圧となる場合があり、単にキャパシタに印加された電圧が極性反転しているか否かを判定するだけでは、入力ラインの断線を適切に判定できないことを指摘している。

そして、特許文献２では、各電池セルの電圧を極性を反転させてキャパシタに順次印加した際に、隣接する２つの電池モジュールの電圧値が極性反転し、且つ、当該電圧値の大きさが同程度である場合に、入力ラインが断線していると判定する装置を提案している。

特開２００３−８４０１５号公報 特開２００７−１０３１６号公報

しかしながら、特許文献２に記載の装置では、今回電圧を検出する電池モジュールの電圧が、実際に前回電圧を検出した電池モジュールの電圧の大きさと同程度の大きさの負電圧となっている場合に、入力ラインが断線していると誤判定してしまう。

本発明は上記点に鑑みて、実際の電池モジュールの電圧が負電圧となった際に、入力ラインの断線の誤判定を防止可能な電池監視装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、直列に接続されて組電池（１）を構成する複数の電池モジュール（Ｖ１〜Ｖ５）の電圧をキャパシタ（２２２）に対して順次印加するキャパシタ回路（２２）と、キャパシタ（２２２）に印加された複数の電池モジュール（１０）の電圧を個別に検出する電圧検出回路（２３）と、キャパシタ回路（２２）の作動を制御して、電圧検出回路（２３）にて複数の電池モジュール（Ｖ１〜Ｖ５）の電圧を一通り検出する電圧検出処理を周期的に実行するキャパシタ回路制御手段（２４ａ）とを備え、キャパシタ回路制御手段（２４ａ）が、キャパシタ（２２２）に印加される電池モジュール（Ｖ１〜Ｖ５）の電圧が交互に異なる極性となるようにキャパシタ回路（２２）の作動を制御した際に、キャパシタ（２２２）に印加した電池モジュール（Ｖ１〜Ｖ５）の電圧の極性に基づいて、複数の電池モジュール（Ｖ１〜Ｖ５）とキャパシタ回路（２２）との間の入力ラインにおける断線の有無を判定する断線判定手段（２４ｂ）と、キャパシタ回路制御手段（２４ａ）が、キャパシタ（２２２）に印加される電池モジュール（Ｖ１〜Ｖ５）の電圧が連続して同じ極性となるようにキャパシタ回路（２２）の作動を制御した際に、電池モジュール（Ｖ１〜Ｖ５）の電圧が負電圧であるか否かを判定する負電圧判定手段（２４ｃ）と、を備え、断線判定手段（２４ｂ）は、負電圧判定手段（２４ｂ）にて電圧が負電圧と判定された電池モジュールに関しては、キャパシタ（２２２）に印加した電圧の極性によらず、入力ラインに断線が生じていないと判定することを特徴とする。

このように、キャパシタ（２２２）に印加される電池モジュール（Ｖ１〜Ｖ５）の電圧を連続して同じ極性とした際の電池モジュール（Ｖ１〜Ｖ５）の電圧を検出することで、実際の電池モジュール（Ｖ１〜Ｖ５）の電圧が負電圧であるか否かを正確に判定することができる。

そして、電池モジュール（Ｖ１〜Ｖ５）の電圧が負電圧であるか否かの判定の結果、負電圧と判定された電池モジュールについては、入力ラインの断線判定において断線が生じていないと判定するので、実際の電池モジュールの電圧が負電圧となる際に入力ラインの断線を誤判定してしまうことを防止することが可能となる。

一方、負電圧判定手段（２４ｂ）にて電圧が正電圧と判定された前記電池モジュールに関しては、請求項２に記載の発明のように、断線判定手段（２４ｂ）によって、キャパシタ（２２２）に印加した電圧の極性に基づいて、入力ラインの断線の有無を判定するようにすればよい。これにより、入力ラインの断線を検出することが可能となる。

具体的には、請求項３に記載の発明のように、請求項１または２に記載の電池監視装置において、キャパシタ回路（２２）を、前記キャパシタ（２２２）、前記キャパシタ（２２２）に対して前記複数の電池モジュール（１０）の電圧を順次印加するための入力側接続切替手段（２２１）、および前記キャパシタ（２２２）に印加された電圧を前記電圧検出回路（２３）に出力するための出力側接続切替手段（２２３）で構成するようにしてもよい。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態に係る電池監視装置を含む電池制御システムの全体構成図である。 奇数番目（一番目）にキャパシタに電圧を印加する際のキャパシタ回路の作動を説明するための説明図である。 偶数番目（二番目）にキャパシタに電圧を印加する際のキャパシタ回路の作動を説明するための説明図である。 マイコンが行う電圧検出処理を説明するためのブロック図である。 マイコンが行う負電圧判定の流れを説明するためのフローチャートである。 マイコンが行う断線判定の流れを説明するためのフローチャートである。 第１実施形態に係る組電池に対する電圧検出処理の流れを示すフローチャートである。 本実施形態に係る組電池に対する電圧検出処理を説明するための図表である。 電圧監視処理における状態フラグのリセット処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態に係る電池監視装置を含む電池制御システムの全体構成図である。 第２実施形態に係る組電池に対する電圧検出処理を説明するための図表である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１の全体構成図に示すように、本実施形態では、車載高圧バッテリを構成する組電池１を備える電池制御システムに、本発明の電池監視装置２を適用している。

組電池１は、車両走行用の電動機等の電気機器に接続され、当該電気機器に電力を供給するものである。この組電池１は、１個の電池セル１０で構成される複数の電池モジュールを直列に接続して構成された直列接続体である。なお、説明の便宜のため、本実施形態では、４個の電池モジュールＶ１〜Ｖ４を直接接続した組電池１への適用例について説明する。

各電池モジュールＶ１〜Ｖ４を構成する各電池セル１０は、酸素を成分に含む酸化剤ガス（例えば、空気）と水素を成分に含む燃料ガスとを電気化学反応により電気エネルギを出力する燃料電池で構成されている。

このように構成される組電池１は、各電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電極端子（正極端子および負極端子）に接続された複数の入力ラインＶＢＢ１〜ＶＢＢ５を介して電池監視装置２が接続されている。

電池監視装置２は、各電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電圧を監視する機能、および各入力ラインＶＢＢ１〜ＶＢＢ５に断線が生じているか否かを監視する機能を有する装置である。

本実施形態の電池監視装置２は、主にフィルタ回路２１、キャパシタ回路２２、電圧検出回路２３、マイクロコンピュータ２４（以下、マイコン２４と略称する。）を備えている。

フィルタ回路２１は、各入力ラインＶＢＢ１〜ＶＢＢ５に流れる電流を制限する電流制限手段として機能する回路である。フィルタ回路２１は、各入力ラインＶＢＢ１〜ＶＢＢ５に配置された抵抗Ｒで構成されている。

キャパシタ回路２２は、入力側接続切替手段を構成する入力側接続切替部２２１、所定の静電容量を有するキャパシタ２２２、出力側接続切替手段を構成する出力側接続切替部２２３を有して構成されている。

入力側接続切替部２２１は、各電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電圧を、フィルタ回路２１を介して、キャパシタ２２２に順次印加（充電）するためのスイッチング回路である。なお、本実施形態の入力側サンプリングスイッチＳＳＲ１〜ＳＳＲ５は、半導体スイッチで構成され、後述するマイコン２４からの制御信号に応じてオンオフが切替制御される。

本実施形態の入力側接続切替部２２１は、各入力ラインＶＢＢ１〜ＶＢＢ５に配置された複数の入力側サンプリングスイッチＳＳＲ１〜ＳＳＲ５で構成されている。これら入力側サンプリングスイッチＳＳＲ１〜ＳＳＲ５は、一端側がフィルタ回路２１の抵抗Ｒに接続され、他端側がキャパシタ２２２に接続されている。

具体的には、各入力側サンプリングスイッチＳＳＲ１〜ＳＳＲ５のうち、各電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電極端子を電位の高いものから順に数えたときに、奇数［２ｍ＋１］番目（ｍ＝０、又は正の整数）の電極端子に接続される入力側サンプリングスイッチＳＳＲ１、ＳＳＲ３、ＳＳＲ５が、キャパシタ２２２の一端Ａ１側に接続されている。

また、各入力側サンプリングスイッチＳＳＲ１〜ＳＳＲ５のうち、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電極端子を電位の高いものから順に数えたときに、偶数［２ｍ］番目（ｍ＝正の整数）の電極端子に接続される入力側サンプリングスイッチＳＳＲ２、ＳＳＲ４が、キャパシタ２２２の他端Ａ２側に接続されている。

出力側接続切替部２２３は、キャパシタ２２２に印加された電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電圧を電圧検出回路２３に印加するためのスイッチング回路である。本実施形態の出力側接続切替部２２３は、一対の出力側サンプリングスイッチＳＳＲ１１、ＳＳＲ１２で構成されている。なお、本実施形態の出力側サンプリングスイッチＳＳＲ１１、ＳＳＲ１２は、半導体スイッチで構成され、後述するマイコン２４からの制御信号に応じてオンオフが切替制御される。

具体的には、第１出力側サンプリングスイッチＳＳＲ１１が、キャパシタ２２２の一端Ａ１および電圧検出回路２３の第１入力端子Ｂ１に接続され、第２出力側サンプリングスイッチＳＳＲ１２が、キャパシタ２２２の他端Ａ２および電圧検出回路２３の第２入力端子Ｂ２に接続されている。

ここで、本実施形態では、キャパシタ回路２２の入力側接続切替部２２１によって、電池モジュールＶ１、Ｖ３の電圧をキャパシタ２２２に印加する場合と、電池モジュールＶ２、Ｖ４の電圧をキャパシタ２２２に印加する場合とで、キャパシタ２２２に印加される電圧の極性が反転する。

具体的には、電池モジュールＶ１、Ｖ３の電圧をキャパシタ２２２に印加する場合、キャパシタ２２２の一端Ａ１側が正極性（＋）となり、他端Ａ２側が負極性（−）となる。また、電池モジュールＶ２、Ｖ４の電圧をキャパシタ２２２に印加する場合、キャパシタ２２２の一端Ａ１側が負極性（−）となり、他端Ａ２側が正極性（＋）となる。

例えば、入力側サンプリングスイッチＳＳＲ１、ＳＳＲ２がオンすると、図２に示す矢印方向に、電池モジュールＶ１の電圧がキャパシタ２２２に印加される。この場合、キャパシタ２２２の一端Ａ１側が正極性（＋）となり、他端Ａ２側が負極性（−）となる。

また、入力側サンプリングスイッチＳＳＲ２、ＳＳＲ３をオンすると、図３に示す矢印方向に、電池モジュールＶ２の電圧がキャパシタ２２２に印加される。この場合、キャパシタ２２２の一端Ａ１側が負極性（−）となり、他端Ａ２側が正極性（＋）となる。

電圧検出回路２３は、キャパシタ２２２に印加された電圧を電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電圧として個別に検出するもので、差動増幅回路２３１、ＡＤ変換器２３２を有して構成されている。

差動増幅回路２３１は、キャパシタ２２２の両端（上述の第１、第２入力端子Ｂ１、Ｂ２間）の電位差を所定の増幅率で増幅してＡＤ変換器２３２に出力するものである。ＡＤ変換器２３２は、差動増幅回路２３１から出力された電圧信号（アナログ信号）を読み込み、読み込んだ電圧信号をデジタル信号に変換してマイコン２４側に出力するものである。

マイコン２４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータであって、ＲＯＭ等の記憶手段２４ｄに記憶されたプログラムに従って、電圧検出処理、負電圧判定、断線判定といった各種処理を実行する制御手段である。なお、マイコン２４は、各種処理の結果を上位の制御装置（図示略）に送信する。

本実施形態のマイコン２４は、キャパシタ回路２２の作動を制御して、電圧検出回路２３にて各電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電圧を一通り検出する電圧検出処理を周期的に実行するキャパシタ回路制御手段２４ａとしての機能を果たす。

本実施形態のマイコン２４は、電圧検出処理において、キャパシタ２２２に印加する電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電圧が連続して同じ極性、あるいは交互に異なる極性となるようにキャパシタ回路２２の作動を制御する。

キャパシタ２２２に印加する電池モジュールの電圧を連続して同じ極性とする場合、マイコン２４では、例えば、電池モジュールＶ１の電圧をキャパシタ２２２に印加した後、電池モジュールＶ３の電圧をキャパシタ２２２に印加するようにキャパシタ回路２２の作動を制御する。

また、キャパシタ２２２に印加する電池モジュールの電圧を交互に異なる極性とする場合、マイコン２４では、例えば、電池モジュールＶ１または電池モジュールＶ１の電圧をキャパシタ２２２に印加した後、電池モジュールＶ２または電池モジュールＶ２の電圧をキャパシタ２２２に印加するようにキャパシタ回路２２の作動を制御する。

なお、本実施形態のマイコン２４では、各電池モジュールＶ１〜Ｖ４におけるキャパシタ２２２に電圧を印加する印加順番を規定したデータテーブルを予め記憶手段２４ｄに複数記憶し、参照するデータテーブルを入れ替えることで、電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電圧が連続して同じ極性、あるいは交互に異なる極性となるようにキャパシタ回路２２の作動を制御する。

また、本実施形態のマイコン２４は、キャパシタ２２２に印加した各電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電圧の極性に基づいて、各電池モジュールＶ１〜Ｖ４とキャパシタ回路２２との間の複数の入力ラインＶＢＢ１〜ＶＢＢ５に断線が生じているか否かを判定する断線判定を行う断線判定手段２４ｂとしての機能を果たす。なお、断線判定についての詳細は後述する。

さらに、本実施形態のマイコン２４は、電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電圧が負電圧であるか否かを判定する負電圧判定を行う負電圧判定手段２４ｃとしての機能を果たす。なお、負電圧判定についての詳細は後述する。

次に、本実施形態の電池監視装置２のマイコン２４が実行する電圧検出処理について説明する。マイコン２４は、各電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電極端子に接続される入力側サンプリングスイッチＳＳＲ１〜ＳＳＲ５を順次オンする。具体的には、マイコン２４は、記憶手段２４ｄに記憶されたデータテーブルを参照して、参照したデータテーブルに規定された順序で各電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電圧をキャパシタ２２２に印加する。

そして、入力側サンプリングスイッチＳＳＲ１〜ＳＳＲ５のオンによって、キャパシタ２２２に各電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電圧が順次印加される度に、オンした入力側サンプリングスイッチＳＳＲ１〜ＳＳＲ５をオフし、各出力側サンプリングスイッチＳＳＲ１１、ＳＳＲ１２を所定時間オンする。これにより、キャパシタ２２２に印加された電圧が、電圧検出回路２３の差動増幅回路２３１にて増幅され、ＡＤ変換器２３２にてデジタル信号に変換されてマイコン２４に出力される。

マイコン２４では、ＡＤ変換器２３２から出力されたデジタル信号に基づいて、電圧検出対象となる電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電圧を監視することで、電池モジュールＶ１〜Ｖ４の過充放電や劣化等の異常の有無を診断する。

ここで、本実施形態では、電圧検出処理において、マイコン２４がキャパシタ２２２に印加される電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電圧が交互に異なる極性となるようにキャパシタ回路２２の作動を制御した場合、電圧検出回路２３からマイコン２４に出力される出力電圧の極性が反転する。

このため、本実施形態のマイコン２４では、図４に示すように、キャパシタ２２２に印加される電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電圧が交互に異なる極性となるようにキャパシタ回路２２の作動を制御した場合に、各電池モジュールＶ１〜Ｖ４の出力電圧を同極性に変換する処理を行っている。

次に、マイコン２４にて電圧検出処理の際に実行する負電圧判定、および断線検出について説明する。なお、本実施形態のマイコン２４は、前述の電圧検出処理を実行する度に負電圧判定や断線判定を実行する。

まず、負電圧判定の基本的な流れについて図５に示すフローチャートを用いて説明する。図５の制御ルーチンは、マイコン２４が、キャパシタ２２２に印加する電池モジュールＶｎ（ｎ＝１〜５）の電圧が連続して同じ極性となるようにキャパシタ回路２２の作動を制御する際に実行される。

図５に示すように、負電圧判定では、直前の電圧検出にてキャパシタ２２２に印加した電池モジュールＶｎ（例えば、電池モジュールＶ１）の電圧と同極性となる電池モジュールＶｎ（例えば、電池モジュールＶ３）の電圧を検出する（Ｓ１０）。

そして、マイコン２４にて検出した電池モジュールＶｎの電圧が、「０」未満であるか否かを判定する（Ｓ１１）。この結果、電池モジュールＶｎの電圧が、「０」未満であると判定された場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）には、実際に電池モジュールＶｎの電圧が負電圧であるとして、電池モジュールＶｎの状態を示すＶｎ状態フラグを「負電圧」に設定する（Ｓ１２）。なお、Ｖｎ状態フラグは、初期値に「未検出」が設定されている。

一方、ステップＳ１１の判定処理の結果、電池モジュールＶｎの電圧が、「０」より大きいと判定された場合（Ｓ１１：ＮＯ）には、実際に電池モジュールＶｎの電圧が正電圧であるとして、電池モジュールＶｎの状態を示すＶｎ状態フラグを「正電圧」に設定する（Ｓ１３）。

このように、負電圧判定では、キャパシタ２２２に印加する電池モジュールＶｎの電圧が連続して同じ極性となる際に、電池モジュールＶｎの電圧が負電圧か否かを判定するようにしている。

次に、断線判定の基本的な流れについて図６に示すフローチャートを用いて説明する。図６の制御ルーチンは、マイコン２４が、キャパシタ２２２に印加する電池モジュールＶｎ（ｎ＝１〜５）の電圧が交互に異なる極性となるようにキャパシタ回路２２の作動を制御する際に実行される。

図６に示すように、断線判定では、直前の電圧検出にてキャパシタ２２２に印加した電池モジュールＶｎ（例えば、電池モジュールＶ１）の電圧と異なる極性となる電池モジュールＶｎ（例えば、電池モジュールＶ２）の電圧を検出する（Ｓ２０）。

続いて、Ｖｎ状態フラグが「未検出」でないか否かを判定する（Ｓ２１）。この結果、「未検出」でないと判定された場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）には、ステップＳ２２に移行し、「未検出」であると判定された場合（Ｓ２１；ＮＯ）には、以降のステップをスキップして断線判定の処理を終える。

ステップＳ２２では、Ｖｎ状態フラグが「負電圧」でないか否かを判定し、「負電圧」でない、すなわち「正電圧」と判定された場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）には、ステップＳ２３に移行し、「負電圧」であると判定された場合（Ｓ２１；ＮＯ）には、実際の電池モジュールＶｎの電圧が負電圧であるとして、以降のステップをスキップして断線判定の処理を終える。

ステップＳ２３では、ステップＳ２０で検出した電池モジュールＶｎの電圧が、予め定められた基準判定閾値より小さいか否かを判定する。基準判定閾値は、電池モジュールＶｎの取り得る電圧範囲のうち、負電圧となる電圧値に設定されている。なお、例えば、各電池モジュールＶｎの電圧が「１Ｖ」である場合、基準判定閾値は「−０．６」程度に設定する。

ステップＳ２３の判定処理の結果、電池モジュールＶｎの電圧が、予め定められた基準判定閾値より小さいと判定された場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）には、電池モジュールＶｎに接続された入力ラインの断線によって、当該電池モジュールＶｎの電圧がキャパシタ２２２に適切に印加されず、前回キャパシタ２２２に印加された残存電圧を負電圧として検出していると考えられる。

このため、電池モジュールＶｎの電圧が、予め定められた基準判定閾値より小さいと判定された場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）には、電池モジュールＶｎの入力ラインが断線しているとして、Ｖｎ状態フラグを「断線」に設定する（Ｓ２４）。

一方、ステップＳ２３の判定処理の結果、電池モジュールＶｎの電圧が、基準判定閾値以上と判定された場合（Ｓ２３：ＮＯ）には、ステップＳ２４をスキップして断線判定の処理を終える。

次に、図７に示すフローチャートおよび図８に示す図表を用いて、本実施形態の組電池１に対する電圧検出処理の流れの一例を説明する。

本実施形態では、図７、図８に示すように、Ｎ回目（Ｎ＝１、２、３…）の電圧検出処理にて、電池モジュールＶ１→Ｖ３→Ｖ２→Ｖ４の順に電圧を検出し、Ｎ＋１回目の電圧検出処理にて、電池モジュールＶ３→Ｖ１→Ｖ４→Ｖ２の順に電圧を検出する例について説明する。

具体的には、電圧検出処理では、図７に示すように、各電池モジュールＶ１〜Ｖ４の状態を示すＶ１〜Ｖ４状態フラグを初期化する（Ｓ１）。この処理では、各状態フラグを「未検出」に設定する。

続いて、第Ｎ回目の電圧検出処理を開始し、一番目に電池モジュールＶ１の電圧検出および断線判定を行う（Ｓ２）。この断線判定では、検出した電池モジュールＶ１の電圧、および後述するステップＳ９にて設定されるＶ１状態フラグに基づいて、電池モジュールＶ１の入力ラインの断線の有無を判定する（図６参照）。ステップＳ２の断線判定によって、電池モジュールＶ１の入力ラインに断線有りと判定された場合、Ｖ１状態フラグを「断線」に設定する。

なお、第１回目の電圧検出処理においては、電池モジュールＶ１についての負電圧判定を行っていないので、断線判定を行わず、Ｖ１状態フラグは「未検出」のままとなる。このことは、後述する電池モジュールＶ２についても同様である。

続いて、二番目に電池モジュールＶ３の電圧検出および負電圧判定を行う（Ｓ３）。この負電圧判定では、電池モジュールＶ３の電圧が実際に負電圧であるか否かが判定され、Ｖ３状態フラグを「負電圧」および「正電圧」のいずれかに設定する（図５参照）。なお、キャパシタ２２２に印加する電池モジュールＶ３の電圧は、図８に示すように、直前の電圧検出にてキャパシタ２２２に印加した電池モジュールＶ１の電圧と同極性となる。

続いて、三番目に電池モジュールＶ２の電圧検出および断線判定を行う（Ｓ４）。この断線判定では、検出した電池モジュールＶ２の電圧、および後述するステップＳ１１にて設定されるＶ２状態フラグに基づいて、電池モジュールＶ２の入力ラインの断線の有無を判定する（図６参照）。断線判定によって、電池モジュールＶ２の入力ラインに断線有りと判定された場合、Ｖ２状態フラグを「断線」に設定する。なお、キャパシタ２２２に印加する電池モジュールＶ２の電圧は、図８に示すように、直前の電圧検出にてキャパシタ２２２に印加した電池モジュールＶ３の電圧と異なる極性となる。

続いて、四番目に電池モジュールＶ４の電圧検出および負電圧判定を行う（Ｓ５）。この負電圧判定では、電池モジュールＶ４の電圧が実際に負電圧であるか否かが判定され、Ｖ４状態フラグを「負電圧」および「正電圧」のいずれかに設定する（図５参照）。なお、キャパシタ２２２に印加する電池モジュールＶ４の電圧は、図８に示すように、直前の電圧検出にてキャパシタ２２２に印加した電池モジュールＶ２の電圧と同極性となる。

そして、ステップＳ２〜Ｓ５にて検出した電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電圧、およびＶ１〜Ｖ４状態フラグ等の情報を上位の制御装置に出力し（Ｓ６）、断線判定を行った電池モジュールＶ１、Ｖ２のＶ１、Ｖ２状態フラグのリセット処理を行う（Ｓ７）。

ここで、ステップＳ７で行うＶ１、Ｖ２状態フラグのリセット処理について図９に示すフローチャートを用いて説明する。図９に示すように、Ｖ１、Ｖ２状態フラグのリセット処理は、電池モジュールＶ１、Ｖ２の各状態フラグが「未検出」でないか否かを判定し（Ｓ７１）、各状態フラグのうち「未検出」でないと判定された状態フラグを「未検出」に設定する（Ｓ７２）。

図７に戻り、Ｖ１、Ｖ２状態フラグのリセット処理を完了した後、Ｎ＋１回目の電圧検出処理を開始し、一番目に電池モジュールＶ３の電圧検出および断線判定を行う（Ｓ８）。この断線判定では、検出した電池モジュールＶ３の電圧、およびステップＳ３にて設定されるＶ３状態フラグに基づいて、電池モジュールＶ３の入力ラインの断線の有無を判定する（図６参照）。断線判定によって、電池モジュールＶ３の入力ラインに断線有りと判定された場合、Ｖ３状態フラグを「断線」に設定する。なお、キャパシタ２２２に印加する電池モジュールＶ３の電圧は、図８に示すように、直前の電圧検出にてキャパシタ２２２に印加した電池モジュールＶ４の電圧と異なる極性となる。

続いて、二番目に電池モジュールＶ１の電圧検出および負電圧判定を行う（Ｓ９）。この負電圧判定では、電池モジュールＶ１の電圧が実際に負電圧であるか否かが判定され、Ｖ１状態フラグを「負電圧」および「正電圧」のいずれかに設定する（図５参照）。なお、キャパシタ２２２に印加する電池モジュールＶ１の電圧は、図８に示すように、直前の電圧検出にてキャパシタ２２２に印加した電池モジュールＶ３の電圧と同極性となる。

続いて、三番目に電池モジュールＶ４の電圧検出および断線判定を行う（Ｓ１０）。この断線判定では、検出した電池モジュールＶ４の電圧、およびステップＳ５にて設定されるＶ４状態フラグに基づいて、電池モジュールＶ４の入力ラインの断線の有無を判定する（図６参照）。断線判定によって、電池モジュールＶ４の入力ラインに断線有りと判定された場合、Ｖ４状態フラグを「断線」に設定する。なお、キャパシタ２２２に印加する電池モジュールＶ４の電圧は、図８に示すように、直前の電圧検出にてキャパシタ２２２に印加した電池モジュールＶ３の電圧と異なる極性となる。

続いて、四番目に電池モジュールＶ２の電圧検出および負電圧判定を行う（Ｓ１１）。この負電圧判定では、電池モジュールＶ２の電圧が実際に負電圧であるか否かが判定され、Ｖ２状態フラグを「負電圧」および「正電圧」のいずれかに設定する（図５参照）。なお、キャパシタ２２２に印加する電池モジュールＶ２の電圧は、図８に示すように、直前の電圧検出にてキャパシタ２２２に印加した電池モジュールＶ４の電圧と同極性となる。

そして、ステップＳ８〜Ｓ１１にて検出した電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電圧、およびＶ１〜Ｖ４状態フラグ等の情報を上位の制御装置に出力し（Ｓ１２）、断線判定を行った電池モジュールＶ３、Ｖ４のＶ３、Ｖ４状態フラグのリセット処理を行う（Ｓ１３）。

ステップＳ１３で行うＶ３、Ｖ４状態フラグのリセット処理については、ステップＳ７で行うＶ１、Ｖ２状態フラグのリセット処理と同様であり、電池モジュールＶ３、Ｖ４の各状態フラグが「未検出」でない場合に、状態フラグを「未検出」に設定する。

ステップＳ１３のＶ３、Ｖ４状態フラグのリセット処理を完了した後、ステップＳ２に戻り、第Ｎ＋２回目の電圧検出処理を開始する。

以上説明した本実施形態によれば、キャパシタ２２２に印加される電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電圧を意図的に連続して同じ極性とした際の電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電圧を検出することで、実際の電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電圧が負電圧であるか否かを正確に判定することができる。

そして、各電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電圧が負電圧であるか否かの判定の結果、負電圧と判定された電池モジュールについては、入力ラインの断線判定において断線が生じていないと判定するので、実際の電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電圧が負電圧となる際に入力ラインの断線を誤判定してしまうことを防止することができる。

また、負電圧判定にて電圧が正電圧と判定された電池モジュールに関しては、キャパシタ２２２に印加した電圧の極性に基づいて、入力ラインの断線の有無を判定するので、各電池モジュールＶ１〜Ｖ４の入力ラインＶＢＢ１〜ＶＢＢ５の断線を適切に検出することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、各電池モジュールの総数が３以上の奇数個となる組電池１に電池監視装置２に適用した例について説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。

図１０の全体構成図に示すように、本実施形態では、５個の電池モジュールＶ１〜Ｖ５で構成される組電池１への適用例について説明する。本実施形態の組電池１は、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電極端子に接続された複数の入力ラインＶＢＢ１〜ＶＢＢ６を介して電池監視装置２が接続されている。

本実施形態の電池監視装置２は、キャパシタ回路２２の入力側接続切替部２２１が、各入力ラインＶＢＢ１〜ＶＢＢ６に配置された複数の入力側サンプリングスイッチＳＳＲ１〜ＳＳＲ６で構成されている点が異なり、他の構成は、殆ど第１実施形態と同様である。

次に、本実施形態の組電池１に対する電圧検出処理の流れの一例について図１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態に係る組電池１に対する電圧検出処理を説明するための図表である。

本実施形態では、図１１に示すように、Ｎ回目（Ｎ＝１、２、３…）の電圧検出処理にて、電池モジュールＶ１→Ｖ２→Ｖ３→Ｖ４→Ｖ５の順に電圧を検出する。そして、Ｎ＋１回目の電圧検出処理にて、電池モジュールＶ３→Ｖ５→Ｖ１→Ｖ２→Ｖ４の順に電圧を検出し、さらに、Ｎ＋２回目の電圧検出処理にて、Ｖ２→Ｖ１→Ｖ４→Ｖ５→Ｖ３の順に電圧を検出する。

この場合、電池モジュールＶ１については、Ｎ回目およびＮ＋１回目の電圧検出処理にて負電圧判定を行い、Ｎ＋２回目の電圧検出処理にて断線判定を行うこととなる。また、電池モジュールＶ２については、Ｎ＋２回目の電圧検出処理にて負電圧判定を行い、Ｎ回目およびＮ＋１回目の電圧検出処理にて断線判定を行うこととなる。また、電池モジュールＶ３については、Ｎ＋１回目およびＮ＋２回目の電圧検出処理にて負電圧判定を行い、Ｎ回目の電圧検出処理にて断線判定を行うこととなる。また、電池モジュールＶ４については、Ｎ＋１回目の電圧検出処理にて負電圧判定を行い、Ｎ回目およびＮ＋２回目の電圧検出処理にて断線判定を行うこととなる。また、電池モジュールＶ５については、Ｎ＋１回目の電圧検出処理にて負電圧判定を行い、Ｎ回目およびＮ＋２回目の電圧検出処理にて断線判定を行うこととなる。

このような電圧検出処理を周期的に実行することで、奇数個の電池モジュールＶ１〜Ｖ５の負電圧判定および各電池モジュールＶ１〜Ｖ５の入力ラインの断線判定を適切に行うことができる。

以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、キャパシタ２２２に印加される電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧を意図的に連続して同じ極性とした際の電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧を検出することで、実際の電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧が負電圧であるか否かを正確に判定することができる。

そして、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧が負電圧であるか否かの判定の結果、負電圧と判定された電池モジュールについては、入力ラインの断線判定において断線が生じていないと判定するので、実際の電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧が負電圧となる際に入力ラインの断線を誤判定してしまうことを防止することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の各実施形態にて説明した電圧検出処理における各電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧の検出順序は一例であり、これに限定されない。キャパシタ２２２に印加される電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電圧が交互に異なる極性となる際に断線判定を行い、キャパシタ２２２に印加される電池モジュールＶ１〜Ｖ４の電圧が連続して同じ極性となる際に、負電圧判定を行うものであれば、電圧検出処理における各電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧の検出順序を適宜変更することができる。

（２）上述の各実施形態では、電圧検出処理を実行する際に参照するデータテーブルを入れ替えることで、キャパシタ２２２への電圧の印加順番を入れ替える例について説明したが、これに限定されない。例えば、前回までのキャパシタ２２２への電圧の印加順番に応じて、マイコン２４が次回のキャパシタ２２２への電圧の印加順番を決定するようにしてもよい。

（３）上述の第１実施形態では、具体例として、１個の電池セル１０で構成される電池モジュールを直列に接続して構成される組電池１に電池監視装置２を適用する例について説明したが、これに限定されない。電池監視装置２は、例えば、複数の電池セル１０で構成される電池モジュールを直列に接続して構成される組電池１や、異なる個数の電池セル１０で構成される電池モジュールを直列に接続して構成される組電池１についても適用可能である。

また、４個の電池モジュールＶ１〜Ｖ４、および５個の電池モジュールＶ１〜Ｖ５を直列に接続して構成された組電池１に電池監視装置２を適用する例について説明したが、これに限定されない。電池監視装置２を適用対象は、組電池１を構成する電池モジュールの個数にされない。

（４）上述の各実施形態の如く、各電池セル１０を燃料電池で構成することが望ましいが、これに限定されない。電池セル１０としては、使用状況等によって電圧が負電圧となり得る電池を採用してもよい。

（５）上述の各実施形態では、差動増幅回路２３１およびＡＤ変換器２３２にて電圧検出回路２３を構成する例について説明したが、これに限定されず、マイコン２４を電圧検出回路２３として機能させるようにしてもよい。例えば、マイコン２４とキャパシタ回路２２とを直接接続し、マイコン２４の制御処理にて各電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧を検出する構成とすればよい。

（６）上述の各実施形態では、電池監視装置２を車載高圧バッテリに適用する例について説明したが、車載高圧バッテリに限らず、他のバッテリに適用してもよい。

１ 組電池
２２ キャパシタ回路
２２２ キャパシタ
２３ 電圧検出回路
２４ａ キャパシタ回路制御手段
２４ｂ 断線判定手段
２４ｃ 負電圧判定手段
Ｖ１〜Ｖ５ 電池モジュール

Claims (3)

1. 直列に接続されて組電池（１）を構成する複数の電池モジュール（Ｖ１〜Ｖ５）の電圧をキャパシタ（２２２）に対して順次印加するキャパシタ回路（２２）と、
   前記キャパシタ（２２２）に印加された前記複数の電池モジュール（１０）の電圧を個別に検出する電圧検出回路（２３）と、
   前記キャパシタ回路（２２）の作動を制御して、前記電圧検出回路（２３）にて前記複数の電池モジュール（Ｖ１〜Ｖ５）の電圧を一通り検出する電圧検出処理を周期的に実行するキャパシタ回路制御手段（２４ａ）と、
   前記キャパシタ回路制御手段（２４ａ）が、前記キャパシタ（２２２）に印加される前記電池モジュール（Ｖ１〜Ｖ５）の電圧が交互に異なる極性となるように前記キャパシタ回路（２２）の作動を制御した際に、前記キャパシタ（２２２）に印加した前記電池モジュール（Ｖ１〜Ｖ５）の電圧の極性に基づいて、前記複数の電池モジュール（Ｖ１〜Ｖ５）と前記キャパシタ回路（２２）との間の入力ラインにおける断線の有無を判定する断線判定手段（２４ｂ）と、
   前記キャパシタ回路制御手段（２４ａ）が、前記キャパシタ（２２２）に印加される前記電池モジュール（Ｖ１〜Ｖ５）の電圧が連続して同じ極性となるように前記キャパシタ回路（２２）の作動を制御した際に、前記電池モジュール（Ｖ１〜Ｖ５）の電圧が負電圧であるか否かを判定する負電圧判定手段（２４ｃ）と、を備え、
   前記断線判定手段（２４ｂ）は、前記負電圧判定手段（２４ｂ）にて電圧が負電圧と判定された前記電池モジュールに関しては、前記キャパシタ（２２２）に印加した電圧の極性によらず、前記入力ラインに断線が生じていないと判定することを特徴とする電池監視装置。
2. 前記断線判定手段（２４ｂ）は、前記負電圧判定手段（２４ｂ）にて電圧が正電圧と判定された前記電池モジュールに関しては、前記キャパシタ（２２２）に印加した電圧の極性に基づいて、前記入力ラインの断線の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の電池監視装置。
3. 前記キャパシタ回路（２２）は、前記キャパシタ（２２２）、前記キャパシタ（２２２）に対して前記複数の電池モジュール（Ｖ１〜Ｖ５）の電圧を順次印加するための入力側接続切替手段（２２１）、および前記キャパシタ（２２２）に印加された電圧を前記電圧検出回路（２３）に出力するための出力側接続切替手段（２２３）を有することを特徴とする請求項１または２に記載の電池監視装置。

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