JP5768613B2 - 蓄電装置の異常検出回路および蓄電装置の異常検出方法 - Google Patents

Description

この発明は、蓄電装置の異常検出に関し、特に、冷却する冷却器を有して、多層化されたセルからなる蓄電器の漏電を検出する蓄電装置の異常検出回路および蓄電装置の異常検出方法に関する。

ハイブリッドカーや電気自動車等の電動車両では、モータを駆動する蓄電装置の漏電を、交流電流を印加した際の消費電力に基づいて検出している（例えば、特許文献１等参照）。

このうち、特開２００６−０７８４４９号公報（特許文献１）は、擬似漏電状態を作り、擬似漏電状態で漏電が検出されないと検出異常であると判断することで、漏電検出器の自己診断を行なう技術が開示されている。

また、特開平９−２７４０６２号公報（特許文献２）には、浮遊容量による高圧直流電源電圧が、変動することによる測定誤差をなくす為、データを取り込むのをスイッチ切替え後に一定時間だけ待機するものが開示されている。

特開２００６−０７８４４９号公報 特開平９−２７４０６２号公報

上記特開２００６−０７８４４９号公報に記載された技術では、高圧電圧を印加した状態で、消費電力に基づいた漏電検出が行われているので、これらの蓄電器を冷却する冷却器の冷却能力を上げる必要が生じた場合、浮遊容量も大きくなり、正確な漏電検出が困難となるといった問題があった。

この発明の目的は、浮遊容量の多少に拘わらず、高浮遊容量の蓄電装置でも、正確に漏電を検出できる蓄電装置の異常検出回路および蓄電装置の異常検出方法を提供することである。

この発明は、要約すると、蓄電装置は、複数のセルが積層された蓄電器と、蓄電器に隣接配置されて、ＧＮＤ電位でボディアースに接続された冷却器とを備える。

測定部は、蓄電器の両極端部に位置するセルから得られるモジュール電圧と、冷却器の電位とを検出し、対比する。

より好ましくは、測定部は、対比結果が、一定の比率を示さない不定であれば、正常に蓄電器が動作していると判定する。

より好ましくは、測定部は、何れかのセルが漏電していると、冷却器と漏電している部分のセルとの電位差が、一定の比率でモジュール電圧と相関関係を示し、異常を検出する。

本発明によれば、対比結果をセルの異常検出に用いるので、蓄電器と冷却器との間の浮遊容量の多少に拘わらず、高浮遊容量の蓄電装置であっても、正確に漏電を検出出来る。

本発明の実施の形態による車両に搭載される蓄電装置と、異常検出回路の構成を簡略化して示したブロック回路図である。 車両における蓄電装置他の部品の配置の一例を示した図である。 図１中左側のモジュールが正常状態である場合を示した図である。 図１中左側のモジュールが漏電状態である場合を示した図である。 時間軸を横軸として、電圧の変動を示した波形図である。 正常状態である場合のモジュール電圧Ｖｍｌと、差動アンプからの漏電検出電圧Ｖ１との相関関係を電流別に示した図である。 漏電状態である場合のモジュール電圧Ｖｍｌと、差動アンプからの漏電検出電圧Ｖ１との相関関係を電流別に示した図である。 経過時間Ｔと総電圧Ｖとの関係を説明するタイムチャートである。 本発明の実施の形態の蓄電装置の異常検出方法で、車載前若しくは、メンテナンス時単独で試験する様子を示したブロック回路図である。 異常検出の処理順序を説明するフローチャートである。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には、同一符号を付してその説明は繰り返さない。

〔車両の全体構成の説明〕
図１は、本発明の実施の形態による車両１００に搭載される蓄電装置で、異常検出回路の構成と共に簡略化して、ブロック回路図として組み合わせたものを示している。

図２は、車両１００における蓄電装置他の部品の配置の一例を示した図である。なお、図２では、蓄電器として、キャパシタ１０１が用いられているものを示しているが、ニッケル水素電池、リチウムイオン二次電池等、高圧バッテリを用いても良い。車両１００は、このような高圧バッテリ等、蓄電できる電気二重層コンデンサ等の蓄電素子を含んで、もしくは、組み合わせて構成するハイブリッド車に限らず、電気自動車にも用いることができる。

キャパシタ１０１は、複数のキャパシタセル１０２ａを、積層して直列に組み合わせられたモジュール１０２Ｌ，１０２Ｒを備えて主に構成されている。図１では、冷却器としてのラジエータ１０３の冷却配管１０３ｃが、隣接配置されるセル冷却用の熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒ内に挿通されて、各モジュール１０２Ｌ，１０２Ｒ間で長手方向に沿って延設されている。

この熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒのそれぞれは、導電性を有するアルミ金属製材料で構成されて、冷却配管１０３ｃによって連結されるラジエータ本体１０３ａの内部に冷却水を通水可能として循環させている。

そして、この熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒのそれぞれには、図示省略のアルミ金属材料製のの薄板状を呈する冷却フィンが、所定間隔を置いて複数枚一体に並設されている。

この冷却フィンは、図２中矢印で示すキャパシタ１０１のモジュール１０２Ｌ，１０２Ｒ間への通風により、熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒの表面積を増大させて、所望の放熱量を得られるように構成されている。

また、熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒは、他種類の軽金属およびこれらを配合もしくは組み合わせた合金で構成されていても良く、導電体で熱伝導の良好な材料であれば良い。

熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒおよび冷却配管１０３ｃの形状についても、放熱面積が大きく、両側のモジュール１０２Ｌ，１０２Ｒの各キャパシタセル１０２ａと隣接もしくは接触する面積が、キャパシタ１０１を冷却可能な大きさであれば、どのような形状、数量および材質で構成されるものであってもよい。

そして、このラジエータ１０３の熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒのそれぞれは、ラジエータ本体１０３ａと連結された冷却配管１０３ｃ内を循環する冷却液との間で熱交換を行うと共に、更に図２中矢印に示すように両側に隣接配置されたモジュール１０２Ｌ，１０２Ｒ間を通過する空気に直接放熱することによって、各キャパシタセル１０２ａを良好な効率で冷却可能とする。

この熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒは、図１に示すように、それぞれ冷却配管１０３ｃ，１０３ｃおよびラジエータ本体１０３ａを介して、ＧＮＤ電位となるように、ボディアース１１０に接続されている。

また、各モジュール１０２Ｌ，１０２Ｒを構成する複数のキャパシタセル１０２ａのうち、各キャパシタ１０１の＋−両方の極端部１０１ａ，１０１ｂ間にインバータ１０９が接続されている。

このインバータ１０９は、図示省略のモータジェネレータとの間で、電力授受を行うと共に、さらに、このインバータ１０９は、カップリングコンデンサ１１１を介してＧＮＤ電位となるボディアース１１０へ接続されている。

キャパシタ１０１を構成する各モジュール１０２Ｌ，１０２Ｒの両方の極端部に位置する各キャパシタセル１０２ａ，１０２ａのセル端子は、異常検出回路のうち、比較回路１０４に備えられたモジュール用差動アンプ１０４ａ，１０４ｂの正の入力端子および負の入力端子にそれぞれ接続されている。

各モジュール用差動アンプ１０４ａ，１０４ｂは、印加される電圧に応じたモジュール電圧Ｖｍｌ，Ｖｍｈを、キャパシタセル１０２ａの集合体である各モジュール１０２Ｌ，１０２Ｒの＋−両極間の電位差として検出する。

各キャパシタセル１０２ａは、高出力型で絶縁が取られているラミネートセル（例えば６．４ｎＦ／cell）を９０個、直列に接続して構成されて、熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒの両側に隣接もしくは接触するように配置されている。

ラミネートセルの積層される方向が、熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒの冷却配管１０３ｃの延設方向に沿うように設けられている。

冷却能力を向上させるため、熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒに、このモジュール１０２Ｌ，１０２Ｒを近接させて接触面積を増大させると、例えば、二次電池としてリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池を用いる場合に比べて更に、浮遊容量が多くなる。

従来の漏電検出方法では、このような浮遊容量の増大に対応して、検出用コンデンサ等の大容量化を行い検出精度を向上させることが考えられるが、検出用コンデンサが大型化して設置スペースを必要として、車両に搭載できるように小型化することが困難であった。

また、これらのモジュール用差動アンプ１０４ａ，１０４ｂは、各モジュール１０２Ｌ，１０２Ｒのモジュール電圧Ｖｍｌ，Ｖｍｈを、測定部としてのＨＶ−ＥＣＵ１０５に対して、出力する。

更に、インバータ１０９からボディアース１１０に接続されている各熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒの各端部１０３ｄ，１０３ｄと、両方の極端部に位置するキャパシタセル１０２ａ，１０２ａの正極および負極とは、比較回路１０４に備えられた差動アンプ１０４ｃ，１０４ｄの正の入力端子および負の入力端子に、それぞれ接続されている。

差動アンプ１０４ｃ，１０４ｄは、各モジュール１０２Ｌ，１０２Ｒが有する直列に接続されている何れかのキャパシタセル１０２ａで漏電が発生した場合に、このキャパシタセル１０２ａの位置によって、隣接配置された熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒに短絡する電位が入力する。

また、各差動アンプ１０４ｃ，１０４ｄは、熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒのそれぞれの端部１０３ｄ，１０３ｄから、ＧＮＤ電位となるラジエータ１０３に接続されて、＋−極それぞれの各極端部１０１ａ，１０１ｂのＧＮＤ電位と短絡した位置のキャパシタセル１０２ａの電位との電位差として漏電検出電圧Ｖ１，Ｖ２をそれぞれ出力するように構成されている。

また、これらのモジュール用差動アンプ１０４ａ，１０４ｂおよび差動アンプ１０４ｃ，１０４ｄの出力側端子は、測定部としてのＨＶ−ＥＣＵ１０５に接続されている。

ＨＶ−ＥＣＵ１０５は、各モジュール１０２Ｌ，１０２Ｒのモジュール電圧Ｖｍｌ，Ｖｍｈおよび漏電検出電圧Ｖ１，Ｖ２を、対比して比較することにより、一定の比率を維持しているか否かの判断を行う。

すなわち、正常時は、漏電検出電圧Ｖ１が不定電圧であり、漏電時には、漏電したキャパシタセル１０２ａのモジュール電圧Ｖｍｌ：漏電検出電圧Ｖ１＝α：１（αは、漏電したキャパシタセル１０２ａの位置で特定）の関係が成立することを用いて、浮遊容量が大きく正常時には、冷却器の電位を測定しても電圧不定となることから、比率が安定する漏電状態を、不定の正常時と区別して特定することができる。

更に、このＨＶ−ＥＣＵ１０５は、図示省略のメータ照明制御装置に接続されている。このメータ照明制御装置は、運転席側から視認可能なウォーニングランプ１０６をメータ装置表示面内に設けている。

このウォーニングランプ１０６は、車両後部のモジュール１０２Ｌ，１０２Ｒが収納されているキャパシタ筐体の上面部等、他の部分に配設されていてもよい。

また、警告音の発生、運転者への通知、運転セル位置を示す番号や異常状態のキャパシタセル１０２ａの位置をモニタ画面上に図示する等、異常であることを乗員が認識できればよい。更に、ＳＭＲ（システムメインリレー）の遮断やフェールセーフ側への制御を行っても良い。

そして、このＨＶ−ＥＣＵ１０５は、測定により得られた漏電検出電圧Ｖ１，Ｖ２が、それぞれ一定の比率でモジュール電圧Ｖｍｌ，Ｖｍｈと相関関係を示し、一定の比率を一定時間（ここでは１．０ｓｅｃの間）、維持していると判断した場合に、ウォーニングランプ１０６の点灯を行わせる警告出力信号を、このメータ照明制御装置へ送出する。

図３は、図１中左側のモジュール１０２Ｌが、車両搭載時にインバータ１０９を介してＧＮＤ電位に接続されている状態のうち、正常状態である場合を示した図である。

なお、図１中右側のモジュール１０２Ｒについても以下同様であるので説明を省略する。

正常状態では、モジュール１０２Ｌとラジエータ１０３の熱交換部１０３Ｌとの間に、発生している浮遊静電容量Ｒｃａｐが、１ＧΩ以上存在し、ボディアース１１０とインバータ１０９との間の抵抗１１２の抵抗値１ＭΩを大きく上回るため、差動アンプ１０４ｃからの出力値である漏電検出電圧Ｖ１は、不特定となる。

ここで、不特定とは、所謂不定電圧であり、相関関係がないことから、設計や計算からは求めることができない。車両に実装する場合、更にこの不定電圧は車両周辺環境等の外乱要因や使用条件によって刻々と変化する。

図４は、図１中左側のモジュール１０２Ｌが車両搭載時にインバータ１０９を介してＧＮＤ電位に接続されている状態のうち、漏電状態である場合を示した図である。

この漏電状態では、モジュール１０２Ｌとラジエータ１０３の熱交換部１０３Ｌとの間に発生している浮遊静電容量Ｒｃａｐの大きさに拘わらず、短絡状態となり、Ｒｃａｐ＝約１０ｋΩ程度となる。

この抵抗値は、漏出する電解液等の体積抵抗率に依存することが知られている。
ボディアース１１０とインバータ１０９との間の抵抗１１２の抵抗値１ＭΩに到達しない短絡状態では、差動アンプ１０４ｃからの出力値である漏電検出電圧Ｖ１が、一定となり、Ｖ１＝sell（Ｖsellは、漏電しているキャパシタセル１０２ａまでのＧＮＤ電位に接続された端部からの電位差）となる。

このため、差動アンプ１０４ｃからの出力値である漏電検出電圧Ｖ１は、安定する。
図５は、時間軸を横軸として、電圧の変動を示した波形図である。

この図５では、ＣＶ充電による電流、リップル電流（例えば、周期が７．５ｋＨｚあるいは１ｋＨｚ）、若しくは三角波形電流を与えた場合、時刻Ｔ１にて、正常状態から漏電状態となる挙動を示している。

図中、正常状態で時刻Ｔ１に至るまでは、モジュール電圧Ｖｍｌの変動に関係なく、出力値である漏電検出電圧Ｖ１は、各種条件等によって刻々と変化する不定電圧となる。

図６は、モジュール電圧Ｖｍｌと、差動アンプ１０４ｃからの漏電検出電圧Ｖ１との間の相関関係を電流別に示した図である。

この図６では、正常時には、いずれの電流値（５０Ａ、１００Ａ、２００Ａ）でも、モジュール電圧Ｖｍｌと、漏電検出電圧Ｖ１とは相関関係がない、不定電圧であることが読み取れる。

図５に示す正常状態から、時刻Ｔ１に至り、９０個のキャパシタセル１０２ａのうち、中間部に位置するキャパシタセル１０２ａが、短絡等、漏電した場合は、時刻Ｔ１以降、図中破線（４５セル漏電）のように漏電検出電圧Ｖ１が、モジュール電圧Ｖｍｌと相関を保ちながら、漏電部分の電位に安定する。

また、９０個のキャパシタセル１０２ａのうち、２３個目に位置するキャパシタセル１０２ａが、漏電した場合は、図中細破線（２３個目のセル漏電）のように電圧が、モジュール電圧Ｖｍｌと相関を保ちながら減少する。

図７は、モジュール電圧Ｖｍｌと、差動アンプ１０４ｃからの漏電検出電圧Ｖ１との間の相関関係を電流別に示した図である。

この図７では、キャパシタセル１０２ａの異常により、短絡等の漏電が発生した場合は、いずれの電流値（５０Ａ、１００Ａ、２００Ａ）でも、モジュール電圧Ｖｍｌと、漏電検出電圧Ｖ１とは、定比例関係に類似した相関関係を有して、一定電圧比が生じることが読み取れる。

図８は、経過時間Ｔと総電圧Ｖとの関係を説明するため試験的に行った結果のタイムチャートである。

ここでは、１７６個のキャパシタセル１０２ａ（単セル電圧約１．３７６Ｖ）を用いて、メインユニットの総電圧Ｖが、約２４０Ｖの場合を用いて説明している。

このキャパシタ１０１の両端子間の総モジュール電圧値（９０セル×単セル電圧約１．３７６Ｖ×２個のモジュール１０２Ｌ，１０２Ｒ＝約２４０Ｖ）は、時刻ｔ＝０の立ち上がりから、漏電が発生する時刻Ｔ２に至るまで、及びこの時刻Ｔ２から後まで、安定して供給されている。

そして、試験的に所定のセル数目のキャパシタセル１０２ａ（ここでは、８９個目のキャパシタセル）をラジエータ１０３の熱交換部１０３Ｌに短絡している。

この場合、一定の漏電検出電圧値は、８９セル×１．３４６Ｖ＝約１２３Ｖ付近で安定している。

図８中、メインユニットの総電圧Ｖが、約２４０Ｖのまま短絡を解除し、漏電していない正常状態となるように、時刻Ｔ２以降戻すと漏電検出電圧値は、一旦減少した後、回復まで相当の時間を必要とすることが分かる。

この際の漏電検出電圧（Ｖ１，Ｖ２）は、車載前やメンテナンス時等の比較的、モジュール１０２Ｌ，１０２Ｒの浮遊電荷に影響を与える外乱要因が少ない試験環境下では、異常状態から正常状態へ時間の経過と共に安定し、８０Ｖ前後へ不安定ながら移行していることが分かる。

図９は、蓄電装置の異常検出方法で、車載前若しくは、メンテナンス時のキャパシタ１０１を、単独で試験する様子を示している。

蓄冷器としてのキャパシタ１０１が、キャパシタセル１０２ａを積層したモジュール１０２Ｌ，１０２Ｒおよび冷却配管１０３ｃの一部を挿通させた熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒを予めコンポーネントした状態で試験されるものである。

このキャパシタ１０１は、それぞれアース配線されるＢＴＳ１１５およびスイッチ１１６を介して、図１に示すインバータ１０９及びラジエータ本体１０３ａに代替して、ＧＮＤ電位に、モジュール１０２Ｌ，１０２Ｒの端部１０２ｂ及び熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒを接続させている。

そして、テスター１１３を用いて、各モジュール１０２Ｌ，１０２Ｒの端部間のモジュール電圧Ｖｍｌ，Ｖｍｈを検出する共に、オシロスコープ１１４を用いて、熱交換部１０３Ｌの電位を測定する。

このため、車両１００に搭載されている図１に示すようなインバータ１０９及びラジエータ本体１０３ａを取り外さなくても、
図１０は、異常検出の処理順序を説明するフローチャートである。

以下、図１０に示すフローチャートによる処理順序に沿って、蓄電装置の異常検出回路および蓄電装置の異常検出方法の作用効果について説明する。

まず、スタートで、異常検出処理を開始すると、ステップＳ１では、差動アンプ１０４ｃによって図１中左側のモジュール１０２Ｌの＋−両端部に位置するキャパシタセル１０２ａ，１０２ａ間のモジュール電圧Ｖｍｌが検出される。

また、モジュール用差動アンプ１０４ｂによって、図１中右側のモジュール１０２Ｒの端部に位置するキャパシタセル１０２ａ，１０２ａ間のモジュール電圧Ｖｍｈが検出される。

このうち、図１中左側のモジュール１０２Ｌのモジュール電圧Ｖｍｌは、直列に接続された９０個のキャパシタセル１０２ａのうち、熱交換部１０３Ｌに併設されるモジュール数で除した個数のキャパシタセル１０２ａを直列に接続した＋−両端子間の電圧に相当し、図１中右側のモジュール１０２Ｒのモジュール電圧Ｖｍｈは、直列に接続されたキャパシタセル１０２ａの＋−両端子間の電圧に相当する。

ステップＳ２では、ラジエータ本体１０３ａによってボディアース１１０された熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒの電位が測定される。

すなわち、各モジュール１０２Ｌ，１０２Ｒの各端部のキャパシタセル１０２ａの電位と共に、熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒの各端部１０３ｄ，１０３ｄの電位が、熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒの差動アンプ１０４ｃ，１０４ｄにそれぞれ入力される。

差動アンプ１０４ｃ，１０４ｄでは、ＧＮＤ電位に接続された＋−極それぞれの極端部１０２ａ，１０２ａの電位と、熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒの電位との電位差を漏電検出電圧Ｖ１，Ｖ２として、それぞれ出力する。ステップ１とステップ２とは、同時に若しくは順序を代えて行われても良く、検出及び測定順序が、この実施の形態に限定されるものではない。

ステップＳ３では、測定部としてのＨＶ−ＥＣＵ１０５によって、モジュール電圧Ｖｍｌ，Ｖｍｈと熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒの漏電検出電圧Ｖ１，Ｖ２とが対比されて、対比結果をセルの異常検出に用いる。

ステップＳ４では、対比結果が所定の比率として維持されているか否かが判定される。
従って、モジュール１０２Ｌの両方の極端部に位置するキャパシタセル１０２ａ，１０２ａから得られるモジュール電圧Ｖｍｌが検出されて、熱交換部１０３Ｌの漏電検出電圧Ｖ１が測定されると、ＨＶ−ＥＣＵ１０５によって、これらの値が対比される。

対比結果が、図５中時刻Ｔ１よりも前に示されるように、一定の比率を示さない不定であれば、漏電検出電圧Ｖ１，Ｖ２と、モジュール電圧Ｖｍｌ，Ｖｍｈとの間に相関関係が無く、正常にキャパシタ１０１が動作していると判定することができる。

また、何れかのキャパシタセル１０２ａが漏電している異常状態では、ＧＮＤ電位でボディアース１１０に接続された熱交換部１０３Ｌの電位と漏電している部分のキャパシタセル１０２ａの電位との電位差として出力された漏電検出電圧Ｖ１，Ｖ２が、それぞれ一定の比率でモジュール電圧Ｖｍｌ，Ｖｍｈと相関関係を示す。

このため、図５中時刻Ｔ１よりも後に示されるように、三角波形電流によりモジュール電圧Ｖｍｌの電位が周期的に変動しても、所定の比率（モジュール電圧Ｖｍｌ：漏電検出電圧Ｖ１＝α：１、ただしは、αは定数）で、維持される。

ステップＳ４で、所定の比率が維持される場合には、次のステップＳ５に進み、所定の比率が維持されない場合には、ステップＳ１に戻り、異常検出を継続する。

ステップＳ５では、測定された比率に基づいて、漏電等の異常状態であるキャパシタセルが特定される。

特定処理工程は、図５中時刻Ｔ１よりも後に示されるように、三角波形電流によりモジュール電圧Ｖｍｌの電位が周期的に変動しても、所定の比率（モジュール電圧Ｖｍｌ：漏電検出電圧Ｖ１＝α：１、ただしαは、定数）で、維持されている状態で、定数αの値で、ＧＮＤ電位に接続された端部から、何個目のキャパシタセル１０２ａに異常を生じているか特定される。

更に、図９に示すように車両に搭載されていない状態で、異常が発生したモジュールのみについて、テスター１１３およびオシロスコープ１１４を用いて検査を行うことで、更に正確に特定処理工程を行うことが出来る。

ステップＳ６では、ＨＶ−ＥＣＵ１０５から、メータ照明制御装置へ警告出力信号が送出される。

そして、乗員席側から視認可能なメータ装置表示面内に設けられたウォーニングランプ１０６がメータ照明制御装置によって点灯される。これにより、走行中等、車両にキャパシタ１０１が搭載されて使用中であっても、何れの箇所のキャパシタセル１０２ａが異常であるのかを知ることができる。

したがって、浮遊容量の多少に拘わらず、高浮遊容量の蓄電装置でも、正確に漏電を検出できる蓄電装置の異常検出回路および蓄電装置の異常検出方法を提供することができる。

最後に、本実施の形態について、再び図を参照して総括する。
図１、図２を参照して、本実施の形態に示される車両１００は、複数のキャパシタセル１０２ａが積層されたモジュール１０２Ｌ，１０２Ｒを含むキャパシタ１０１と、キャパシタ１０１内のラミネートセルからなる蓄電部に隣接配置されて、ＧＮＤ電位でボディアース１１０に接続された熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒを含むラジエータ１０３とを備えている。

そして、車両１００は、キャパシタ１０１の異常検出回路を搭載するか若しくは、外部に設けられた異常検出回路に接続される。

好ましくは、キャパシタ１０１の両方の極端部に位置するキャパシタセル１０２ａから得られるモジュール電圧と、ラジエータ１０３の電位とが検出され、測定された値が対比された対比結果が、一定の比率を示さない不定であれば、正常にキャパシタ１０１が動作していると判定することができる。

また、何れかのキャパシタセル１０２ａが漏電していると、ＧＮＤ電位でボディアース１１０に接続されたラジエータ１０３と、漏電している部分のキャパシタセル１０２ａの電位との電位差である漏電検出電圧Ｖ１が、図５に示すように一定の比率でモジュール電圧Ｖｍｌと相関関係を示し、異常状態であることを知ることが出来る。

より好ましくは、ＨＶ−ＥＣＵ１０５は、モジュール電圧Ｖｍｌ，Ｖｍｈとラジエータ１０３の熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒの電位とを対比して測定し、対比結果をキャパシタセル１０２ａの異常検出に用いることができる。

このため、キャパシタ１０１とラジエータ１０３との間の浮遊容量の多少に拘わらず、高浮遊容量のキャパシタ１０１でも、正確に漏電を検出出来る。

より好ましくは、ＨＶ−ＥＣＵ１０５は、一定の比率の値に基づいて、複数のキャパシタセル１０２ａのうち、ＧＮＤ電位に接続された端部から何番目のキャパシタセル１０２ａで漏電が発生しているかを特定することが出来る。

より好ましくは、複数のキャパシタセル１０２ａが積層されたキャパシタ１０１と、キャパシタ１０１に隣接配置されて、ＧＮＤ電位に接続されたラジエータ１０３の熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒとを備えるキャパシタ１０１の異常検出方法である。

図１、図１０を参照して、このようなキャパシタ１０１の異常検出方法は、キャパシタ１０１の両方の極端部に位置するキャパシタセル１０２ａから得られるモジュール電圧Ｖｍｌ，Ｖｍｈを検出するステップＳ１と、熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒの電位を測定して、ＧＮＤ電位との電位差である漏電検出電圧Ｖ１，Ｖ２を求めるステップＳ２と、モジュール電圧Ｖｍｌ，Ｖｍｈと、熱交換部１０３Ｌ，１０３ＲのＧＮＤ電位からの電位差で得れる漏電検出電圧Ｖ１，Ｖ２とを対比するステップＳ３と、ＨＶ−ＥＣＵ１０５による測定値の対比結果が、モジュール電圧Ｖｍｌ，Ｖｍｈの変動によって所定の比率を維持することなく相関の無い不定状態であれば、キャパシタ１０１が正常の動作範囲内で動作していると判定すると共に、ＨＶ−ＥＣＵ１０５による測定値の対比結果が、モジュール電圧の変動によって一定の比率で相関が存在する一定状態であれば、キャパシタ１０１に異常があると判定するステップＳ６とを備えている。

より好ましくは、測定された比率に基づいて、漏電等の異常状態であるキャパシタセル１０２ａを、特定するステップＳ５を備えている。

このため、キャパシタセル１０２ａとラジエータ１０３の熱交換部１０３Ｌとの間の浮遊容量の多少に拘わらず、高浮遊容量の蓄電装置でも、正確に漏電したキャパシタセル１０２ａの位置を検出することが出来る。

このように、車両１００に搭載されたＨＶ−ＥＣＵ１０５または、テスター１１３およびオシロスコープ１１４を用いて測定することにより、モジュール電圧Ｖｍｌ，Ｖｍｈと、冷却器の電位から得られる漏電検出電圧Ｖ１，Ｖ２とが対比される。

そして、正常の動作範囲内であれば対比結果が、モジュール電圧の変動によって一定の比率を示さず、相関の無い、不定であれば正常に蓄電器が動作していると判定することができる。

また、何れかのキャパシタセル１０２ａが、漏電していると、ＧＮＤ電位に接続されて隣接配置されたラジエータ１０３に短絡し、漏電している部分のキャパシタセル１０２ａの漏電検出電圧Ｖ１，Ｖ２が、モジュール電圧Ｖｍｌ，Ｖｍｈに対して、一定の比率αを有して相関関係を示す。

キャパシタ１０１は、冷却用のラジエータ１０３の熱交換部１０３Ｌ，１０３Ｒを、モジュール１０２Ｌ，１０２Ｒ間に介装する構成で、高浮遊容量となる場合がある。

このような場合、正常状態でモジュール１０２Ｌ，１０２Ｒ間で検出される電圧は不定である。

このような正常状態で電圧値が不定であることに着目して、漏電による短絡が発生した異常状態では一定の比率αで漏電検出電圧Ｖ１，Ｖ２と、モジュール電圧Ｖｍｌ，Ｖｍｈとの間に相関関係が生じることを本願発明は利用している。

このため、車載状態での車両周辺環境等の外乱要因や使用条件によって、変動しがちな総電圧Ｖに拘わらず正確に漏電を検出出来る蓄電装置の異常検出回路および蓄電装置の異常検出方法が提供され、高容量のキャパシタ１０１等、高電圧の蓄電器を車両に用いる場合に好適である。

更に、正常の動作範囲内であれば対比結果が、モジュール電圧の変動によって一定の比率を示さず、漏電検出電圧Ｖ１，Ｖ２と、モジュール電圧Ｖｍｌ，Ｖｍｈとが相関関係の無い不定となる。このため、車載状態でも正常に蓄電器が動作していると判定することができる。

例えば、冷却器として、冷却水を冷却配管１０３ｃ内に循環させるラジエータ１０３を用いたものを示して説明してきたが、特にこれに限らず、薄板状の冷却フィンを、複数枚組み合わせたもので通過する空気によって、隣接配置されたモジュール１０２Ｌ，１０２Ｒの冷却を行うもの等、形状、数量および材質が特に限定されるものではなく、更に、冷却水についても水（真水）に限らず、防腐剤やエチレングリコール等）入りの混合液あるいは、冷却用潤滑油を用いたオイルクーラー等であっても、蓄電器に隣接配置されているものであれば良い。

本発明の実施の形態の蓄電装置の異常検出回路および蓄電装置の異常検出方法が適用される車両は、図２に例示した電動自動車に限定されるものではなく、ハイブリッド車や、電気自動車等、蓄電器を動力として用いるものに限らず、他の車載電装品の電源と共用もしくは専用の電源として用いても良く、家庭用電源の一部として用いられても良いことは当然である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した範囲説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００ 車両、１０１ キャパシタ（蓄電器）、１０１ａ，１０１ｂ 極端部、１０２Ｌ，１０２Ｒ モジュール、１０２ａ キャパシタセル（セル）、１０３ ラジエータ（冷却器）、１０３ａ ラジエータ本体、１０３Ｌ，１０３Ｒ 熱交換部、１０３ｃ 冷却配管、１０３ｄ 端部、１０４ 比較回路、１０４ａ，１０４ｂ モジュール用差動アンプ １０４ｃ，１０４ｄ 差動アンプ、１０５ ＨＶ−ＥＣＵ（測定部）、１０６ ウォーニングランプ、１０７ パワーケーブル，１０８ 配線、１０９ インバータ、１１０ ボディアース、１１１ カップリングコンデンサ、１１２ 抵抗、１１３ テスタ、１１４ オシロスコープ、１１５ ＢＴＳ。

Claims (4)

1. 複数のセルが積層された蓄電器と、前記蓄電器に隣接配置されて、ＧＮＤ電位に接続された冷却器とを備える蓄電装置の異常検出回路であって、
   前記複数のセルのうち、前記蓄電器の両極端部に位置するセル間の総モジュール電圧と、前記冷却器の電位とを対比して測定する測定部を備え、
   前記測定部による測定値の対比結果が、前記総モジュール電圧の変動によって所定の比率を維持することなく相関の無い不定状態であれば、前記蓄電器が正常の動作範囲内で動作していると判定する判定部をさらに備える、蓄電装置の異常検出回路。
2. 前記測定部による測定値の対比結果が、前記総モジュール電圧の変動によって一定の比率で相関が存在する一定状態であれば、前記蓄電器に異常があると判定する判定部をさらに備える、請求項１記載の蓄電装置の異常検出回路。
3. 前記判定部は、一定の比率の値に基づいて、複数のセルのうち、ＧＮＤ電位に接続された端部から何番目のセルで漏電が発生しているかを特定する、請求項２記載の蓄電装置の異常検出回路。
4. 複数のセルが積層された蓄電器と、該蓄電器に隣接配置されて、ＧＮＤ電位に接続された冷却器とを備える蓄電装置の異常検出方法であって、
   前記蓄電器の両極端部に位置するセル間の総モジュール電圧を検出するステップと、
   前記冷却器の電位を測定するステップと、
   前記総モジュール電圧と、前記冷却器の電位とを測定により対比するステップと、
   前記測定による測定値の対比結果が、総モジュール電圧の変動によって所定の比率を維持することなく相関の無い不定状態であれば、前記蓄電器が正常の動作範囲内で動作していると判定するステップと、
   前記測定による測定値の対比結果が、総モジュール電圧の変動によって一定の比率で相関が存在する一定状態であれば、前記蓄電器に異常があると判定するステップと、
   を備える、蓄電装置の異常検出方法。

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