JP6597409B2 - 電圧検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、電圧検出装置に関する。特に、ダブルフライングキャパシタ方式の電圧検出装置に関する。

モータジェネレータにより車両駆動力を得る電気自動車やハイブリッド自動車などの電動車両には二次電池（バッテリ）が搭載される。当該バッテリは、バッテリモジュール群が直列接続されて構成される。当該バッテリから供給される電力によりモータジェネレータが駆動される。また、モータジェネレータが発電機として機能した場合は、モータジェネレータからの電力がバッテリに供給され、バッテリが充電される。

バッテリは、過放電あるいは過充電を行うと電池性能が劣化する場合があるため、バッテリの充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）を把握して充電あるいは放電を制御する必要がある。したがって、バッテリのＳＯＣを高精度に検出することが必要であり、このためにバッテリの電圧を正確に計測する必要がある。

バッテリの電圧計測方法として、フライングキャパシタ方式が知られている。フライングキャパシタ方式では、各バッテリモジュールの両端に入力側リレーを介してフライングキャパシタの両端が接続され、且つ、フライングキャパシタの両端が出力側リレーを介して差動増幅器の２つの入力端子に接続された回路が用いられる。

まず、入力側リレーを閉状態（オン）にして、１つのバッテリモジュールからの電力をフライングキャパシタに供給し、当該バッテリモジュールの電圧をフライングキャパシタにホールドする。次に、入力側リレーを開状態（オフ）にし、出力側リレーをオンにして、フライングキャパシタにホールドされた電圧を差動増幅器の非反転入力端子及び反転入力端子に供給する。差動増幅器により２つの入力端子間の電位差を計測することで、フライングキャパシタの端子電圧、すなわち当該バッテリモジュールの電圧を計測する。上記処理を各バッテリモジュールに対して順次行う。

バッテリの電圧計測に要する時間を低減させるために、フライングキャパシタと差動増幅器を２組有するダブルフライングキャパシタ方式が提案されている（特許文献１）。ダブルフライングキャパシタ方式では、１つ目の差動増幅器によって一部のバッテリモジュールの電圧が計測され、２つ目の差動増幅器によって残りのバッテリモジュールの電圧が計測される。ダブルフライングキャパシタ方式によれば、２つのバッテリモジュールの電圧が同時に計測可能となるため、計測に要する時間が低減される。

ところで、バッテリモジュールの電圧を正確に計測するためには、電圧検出のための回路が正常であることが必要となる。このことから、従来、電圧検出のための回路の異常を判定する技術が提案されている。例えば、特許文献２には、バッテリモジュールの電圧を検出する検出回路（差動増幅回路、サンプルホールド回路、ＡＤコンバータ含む）に加え、当該検出回路の異常を判定するための故障診断回路が別途設けられた電圧検出装置が開示されている。当該故障診断回路は、検出回路と同じバッテリモジュールの電圧を計測し、故障診断回路の計測値が予め設定してある基準電圧になったときに、検出回路の計測値と当該基準電圧の差を演算する。そして、当該差が所定値以上である場合に、検出回路に異常が生じたと判定する。

特開２０１３−５３９３９号公報 特開２０１２−５８１３５号公報

ダブルフライングキャパシタ方式の電圧検出装置において、フライングキャパシタ自体の故障、あるいは、フライングキャパシタの両端子間に生じた導電性異物などにより、フライングキャパシタの両端子間において漏電が生じる場合がある。このような症状を生じさせる故障は、リーク故障と呼ばれている。フライングキャパシタにおいてリーク故障が生じると、各バッテリモジュールの電圧が好適にフライングキャパシタに充電されず、その結果、バッテリモジュールの電圧が実際の値よりも低く計測されてしまう。

例えば特許文献２に開示された技術のように、バッテリモジュールの電圧を検出する検出回路の異常を判定する故障診断回路を別途設けることで、フライングキャパシタのリーク故障を検出することができる。しかしながら、このような方法を採用すると、故障診断回路の分だけ回路規模が大きくなり、電圧検出装置の肥大化やコストアップが生じるという問題がある。また、特許文献２に開示された技術においては、バッテリモジュールの電圧が基準電圧となったときのみ検出回路の異常検出がされるため、バッテリモジュールが基準電圧以外の電圧である場合には検出回路の異常が検出されないという問題も指摘できる。

本発明の目的は、ダブルフライングキャパシタ方式の電圧検出装置において、簡易な構成でフライングキャパシタのリーク故障を好適に検出することにある。

本発明は、複数の第１バッテリモジュール及び複数の第２バッテリモジュールが直列接続されたバッテリの電圧を検出する電圧検出装置であって、各第１バッテリモジュールからの電力が供給される第１フライングキャパシタと、前記第１フライングキャパシタの端子電圧を計測することで各第１バッテリモジュールの電圧を計測する第１電圧計測回路と、各第２バッテリモジュールからの電力が供給される第２フライングキャパシタと、前記第２フライングキャパシタの端子電圧を計測することで各第２バッテリモジュールの電圧を計測する第２電圧計測回路と、前記第１電圧計測回路が各第１バッテリモジュールの電圧を計測して得た複数の計測値と、前記第２電圧計測回路が各第２バッテリモジュールの電圧を計測して得た複数の計測値との比較に基づいて、前記第１フライングキャパシタ及び前記第２フライングキャパシタのいずれかのリーク故障を検出するリーク故障検出手段と、を備えることを特徴とする。

第１フランイングキャパシタがリーク故障した場合は、第１フライングキャパシタには好適に第１バッテリモジュールからの電圧をホールドできないため、第１電圧計測回路による各計測値は、第２電圧計測回路による各計測値に比して低くなる。同様に、第２フランイングキャパシタがリーク故障した場合は、第２電圧計測回路による各計測値は、第１電圧計測回路による各計測値に比して低くなる。したがって、第１電圧計測回路による各計測値と、第２電圧計測回路による各計測値とを比較することによって、第１フライングキャパシタ及び前記第２フライングキャパシタのいずれかのリーク故障を検出することができる。

上記構成によれば、第１フライングキャパシタ及び前記第２フライングキャパシタのいずれかのリーク故障を検出するために別途故障診断回路などを設ける必要がないから、簡易な構成によりフライングキャパシタのリーク故障を検出することができる。また、上記構成においては、例えば特許文献２に記載の技術のように、バッテリモジュールの電圧が特定の電圧となったときのみ異常が検出されるというような制限がなく、常にフライングキャパシタのリーク故障を検出することができる。

望ましくは、第１電圧計測回路が得た計測値と、第２電圧計測回路が得た計測値とからなる組毎に、第１電圧計測回路が得た計測値と第２電圧計測回路が得た計測値とが比較される。

望ましくは、第１電圧計測回路及び第２電圧計測回路の一方の電圧計測回路が得た計測値と他方の電圧計測回路が得た計測値との差が、全ての組において予め定められた閾値以上となった場合に、第１フライングキャパシタ及び第２フライングキャパシタのいずれかのリーク故障が検出される。

本発明によれば、ダブルフライングキャパシタ方式の電圧検出装置において、簡易な構成でフライングキャパシタのリーク故障を好適に検出することができる。

本実施形態に係る電圧検出装置の構成概略図である。 フライングキャパシタのリーク故障を示す概念図である。 フライングキャパシタＣ_Ｂがリーク故障した際の電圧計測値を示す図である。 バッテリモジュールに異常が生じた際の電圧計測値を示す図である。 本実施形態に係る電圧検出装置の処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１には、本実施形態に係る電圧検出装置１０の構成概略図が示されている。

バッテリ１２は、複数のバッテリモジュールＢ０〜Ｂ１３が直列接続されたものである。１つのバッテリモジュールは、１以上の（本実施形態では複数（６つ）の）バッテリセルが直列接続されて形成されたものである。各バッテリモジュールは、後述の第１電圧計測回路としてのオペアンプＯＰ_Ａ又は第２電圧計測回路としてのオペアンプＯＰ_Ｂによって電圧が計測される。複数のバッテリモジュールＢ０〜Ｂ１３は、オペアンプＯＰ_Ａにより電圧が計測される第１バッテリモジュールと、オペアンプＯＰ_Ｂにより電圧が計測される第２バッテリモジュールとに観念上分類される。本実施形態では、第１バッテリモジュールには、バッテリモジュールＢ０、Ｂ１、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ８、Ｂ９、Ｂ１２、及びＢ１３が含まれ、第２バッテリモジュールには、バッテリモジュールＢ２、Ｂ３、Ｂ６、Ｂ７、Ｂ１０、及びＢ１１が含まれる。なお、バッテリ１２に含まれるバッテリモジュールの数は、上記に限られるものではない。

バッテリモジュールＢ０〜Ｂ１３には、それぞれ入力側リレーＩＲＹ０〜ＩＲＹ１４の一端が接続される。具体的には、バッテリモジュールＢｎ（ｎ＝０、又は正の整数）の負極端子には、入力側リレーＩＲＹｎの一端が接続され、バッテリモジュールＢｎの正極端子には、入力側リレーＩＲＹ（ｎ＋１）の一端が接続される。いくつかの例を説明すると、バッテリモジュールＢ０の負極端子には入力側リレーＩＲＹ０の一端が接続され、バッテリモジュールＢ０の正極端子（兼バッテリモジュールＢ１の負極端子）には入力側リレーＩＲＹ１の一端が接続される。入力側リレーＩＲＹ０〜ＩＲＹ１４の他端は、フライングキャパシタＣ_Ａ又はフライングキャパシタＣ_Ｂに接続される。

第１フライングキャパシタとしてのフライングキャパシタＣ_Ａの一方の端子Ｎ０は、入力側リレーＩＲＹ１、ＩＲＹ５、ＩＲＹ９、及びＩＲＹ１３の他端に接続される。フライングキャパシタＣ_Ａの他方の端子Ｎ１は、入力側リレーＩＲＹ０、ＩＲＹ２、ＩＲＹ４、ＩＲＹ６、ＩＲＹ８、ＩＲＹ１０、ＩＲＹ１２、及びＩＲＹ１４の他端に接続される。

フライングキャパシタＣ_Ａが上記のように接続されているから、各入力側リレーを開閉させることにより、各第１バッテリモジュールの電力がフライングキャパシタＣ_Ａに供給される。そして、フライングキャパシタＣ_Ａが充電され、各第１バッテリモジュールの電圧がホールドされる。例えば、入力側リレーＩＲＹ０及びＩＲＹ１がオンになると、バッテリモジュールＢ０の電力がフライングキャパシタＣ_Ａに供給され、バッテリモジュールＢ０の電圧がフライングキャパシタＣ_Ａにホールドされる。

なお、本実施形態では、第１フライングキャパシタは１つのキャパシタ（フライングキャパシタＣ_Ａ）から構成されているが、第１フライングキャパシタは、直列接続された複数のキャパシタから構成されてもよい。

フライングキャパシタＣ_Ａの一方の端子Ｎ０は、出力側リレーＯＲＹ０の一端にも接続され、フライングキャパシタＣ_Ａの他方の端子Ｎ１は、出力側リレーＯＲＹ１の一端にも接続される。

第１電圧計測回路としてのオペアンプ（作動増幅器）ＯＰ_Ａは、フライングキャパシタＣ_Ａの端子電圧を計測するものである。オペアンプＯＰ_Ａは、２つの入力端子Ｉ０とＩ１との間の電位差を検出し、当該電位差を増幅して出力する。入力端子Ｉ０は、出力側リレーＯＲＹ０の他端に接続され、入力端子Ｉ１は、出力側リレーＯＲＹ１の他端に接続される。なお、本実施形態では第１電圧計測回路としてオペアンプＯＰ_Ａを用いているが、第１電圧計測経路としては、フライングキャパシタＣ_Ａの端子電圧を計測可能であれば他の構成であってもよい。

出力側リレーＯＲＹ０及びＯＲＹ１がオンすることで、フライングキャパシタＣ_Ａの一方の端子Ｎ０がオペアンプＯＰ_Ａの入力端子Ｉ０に接続され、フライングキャパシタＣ_Ａの他方の端子Ｎ１がオペアンプＯＰ_Ａの入力端子Ｉ１に接続される。これにより、フライングキャパシタＣ_Ａにホールドされた電圧がオペアンプＯＰ_Ａにより計測される。計測された電圧はＡ／Ｄ変換器１４に出力される。

第２フライングキャパシタとしてのフライングキャパシタＣ_Ｂの一方の端子Ｎ１は、フライングキャパシタＣ_Ａの他方の端子と共通であり、上述のように、入力側リレーＩＲＹ０、ＩＲＹ２、ＩＲＹ４、ＩＲＹ６、ＩＲＹ８、ＩＲＹ１０、ＩＲＹ１２、及びＩＲＹ１４の他端に接続される。フライングキャパシタＣ_Ｂの他方の端子Ｎ２は、入力側リレーＩＲＹ３、ＩＲＹ７、ＩＲＹ１１の他端に接続される。

フライングキャパシタＣ_Ｂが上記のように接続されているから、各入力側リレーを開閉させることにより、各第２バッテリモジュールの電力がフライングキャパシタＣ_Ｂに供給される。そして、フライングキャパシタＣ_Ｂが充電され、各第２バッテリモジュールの電圧がホールドされる。例えば、入力側リレーＩＲＹ２及びＩＲＹ３がオンになると、バッテリモジュールＢ２の電力がフライングキャパシタＣ_Ｂに供給され、バッテリモジュールＢ２の電圧がフライングキャパシタＣ_Ｂにホールドされる。

なお、本実施形態では、第２フライングキャパシタも１つのキャパシタ（フライングキャパシタＣ_Ｂ）から構成されているが、第２フライングキャパシタも、直列接続された複数のキャパシタから構成されてもよい。

フライングキャパシタＣ_Ａの他方の端子と共通であるフライングキャパシタＣ_Ｂの一方の端子Ｎ１は、上述のように、出力側リレーＯＲＹ１の一端にも接続され、フライングキャパシタＣ_Ｂの他方の端子Ｎ２は、出力側リレーＯＲＹ２の一端にも接続される。

第２電圧計測回路としてのオペアンプＯＰ_Ｂは、フライングキャパシタＣ_Ｂの端子電圧を計測するものである。オペアンプＯＰ_Ｂは、２つの入力端子Ｉ１とＩ２との間の電位差を検出し、当該電位差を増幅して出力する。入力端子Ｉ１は、上述のように出力側リレーＯＲＹ１の他端に接続され、入力端子Ｉ２は、出力側リレーＯＲＹ２の他端に接続される。なお、本実施形態では第２電圧計測回路としてオペアンプＯＰ_Ｂを用いているが、第２電圧計測経路としては、フライングキャパシタＣ_Ｂの端子電圧を計測可能であれば他の構成であってもよい。

出力側リレーＯＲＹ１及びＯＲＹ２がオンすることで、フライングキャパシタＣ_Ｂの一方の端子Ｎ１がオペアンプＯＰ_Ｂの入力端子Ｉ１に接続され、フライングキャパシタＣ_Ｂの他方の端子Ｎ２がオペアンプＯＰ_Ｂの入力端子Ｉ２に接続される。これにより、フライングキャパシタＣ_Ｂにホールドされた電圧がオペアンプＯＰ_Ｂにより計測される。計測された電圧はＡ／Ｄ変換器１４に出力される。

Ａ／Ｄ変換器１４は、オペアンプＯＰ_Ａ及びオペアンプＯＰ_Ｂの計測値をアナログ信号からディジタル信号に変換して制御部１６へ送信するものである。

制御部１６は、例えばマイクロプロセッサなどから構成され、記憶部（不図示）に記憶されたプログラムに従って電圧検出装置１０の各部を制御するものである。例えば、制御部１６は、入力側リレーＩＲＹ０〜１４、及び出力側リレーＯＲＹ０〜２を開閉させる制御を行う。

また、制御部１６は、オペアンプＯＰ_Ａが各第１バッテリモジュールの電圧を計測して得た複数の計測値Ｖ_Ａと、オペアンプＯＰ_Ｂが各第２バッテリモジュールの電圧を計測して得た複数の計測値Ｖ_Ｂとの比較に基づいて、フライングキャパシタＣ_Ａ及びフライングキャパシタＣ_Ｂのいずれかのリーク故障を検出するリーク故障検出手段としても機能する。制御部１６のリーク故障検出手段としての機能については後述する。

電圧検出装置１０の構成概略としては以上の通りである。電圧検出装置１０は、上述のようにダブルフライングキャパシタ方式であるため、２つのバッテリモジュールの電圧を同時に計測することができる。電圧検出装置１０においては、以下に説明する手順により各バッテリモジュールの電圧が計測される。

以下、制御部１６のリーク故障検出手段としての機能について説明する。まず、フライングキャパシタＣ_Ａ及びフライングキャパシタＣ_Ｂに生じ得るリーク故障について説明する。図２には、フライングキャパシタＣ_Ａがリーク故障した様子が示されている。

フライングキャパシタＣ_Ａにおいてリーク故障が生じた場合、図２（ａ）に示すように、端子Ｎ０と端子Ｎ１間に抵抗成分Ｒ_Ａが生じ、端子Ｎ０と端子Ｎ１間へ向かって、あるいは端子Ｎ１から端子Ｎ２へ向かって、抵抗成分Ｒ_Ａを介して電流が流れ込む。これにより、リーク故障がない場合に比して、フライングキャパシタＣ_Ａがホールドする電圧が低下する。

第１フライングキャパシタが複数のキャパシタからなる場合は、端子Ｎ０と端子Ｎ１間のみならず、各キャパシタ間の端子においても漏電が生じ得る。例えば、図２（ｂ）に示されるように、第１フライングキャパシタがキャパシタＣ_Ａ１及びＣ_Ａ２からなる場合、リーク故障の態様としては、抵抗成分Ｒ_Ａによる端子Ｎ０と端子Ｎ１間の漏電、抵抗成分Ｒ_Ａ１による端子Ｎ０と端子Ｎ１’（キャパシタＣ_Ａ１とＣ_Ａ２との間の端子）間の漏電、及び、抵抗成分Ｒ_Ａ２による端子Ｎ１’と端子Ｎ１間の漏電が生じ得る。これらのリーク故障によっても、第１フライングキャパシタ全体としてホールドする電圧が低下することになる。

図２には、第１フライングキャパシタのリーク故障が示されていたが、第２フライングキャパシタについても同様にリーク故障が生じ得る。本実施形態に係る電圧検出装置１０によれば、いずれのリーク故障も検出可能となる。

以下、フライングキャパシタＣ_Ａ及びフライングキャパシタＣ_Ｂのリーク故障検出方法について説明する。

図３には、フライングキャパシタＣ_Ｂにリーク故障が生じた場合における、各バッテリモジュールＢ０〜Ｂ１３の電圧計測値を表すグラフである。図３において、縦軸は電圧値を表し、横軸に示されたＢ０〜Ｂ１３の文字は、それぞれバッテリモジュールＢ０〜Ｂ１３を意味する。Ｂ０〜Ｂ１３の下に記載されたＡ又はＢの文字は、バッテリモジュールＢ０〜Ｂ１３の電圧がオペアンプＯＰ_ＡとオペアンプＯＰ_Ｂのいずれかで計測されたものであるかを示すものである。

図３に示される通り、バッテリモジュールＢ２、Ｂ３、Ｂ６、Ｂ７、Ｂ１０、及びＢ１１、つまりオペアンプＯＰ_Ｂが計測した第２バッテリモジュールの電圧値は、バッテリモジュールＢ０、Ｂ１、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ８、Ｂ９、Ｂ１２、及びＢ１３、つまりオペアンプＯＰ_Ａが計測した第１バッテリモジュールの電圧値よりも低くなっている。

バッテリ１２に含まれる各バッテリモジュールは、正常であれば、それぞれほぼ同じ電圧を有している。そのため、各バッテリモジュールが正常であってそれらの電圧値が正しく計測されるならば、各バッテリモジュールの電圧計測値はほぼ同じ値となるはずである。一方、上述のように、フライングキャパシタＣ_Ａ又はフライングキャパシタＣ_Ｂにおいてリーク故障が生じた場合、リーク故障が生じたフライングキャパシタに接続されたオペアンプにより計測された全ての計測値は、正常値よりも低い値を示すことになる。

したがって、制御部１６は、オペアンプＯＰ_Ａが各第１バッテリモジュールの電圧値を計測して得た複数の計測値（以下、オペアンプＯＰ_Ａの計測値を「計測値Ｖ_Ａ」と記載する）と、オペアンプＯＰ_Ｂが各第２バッテリモジュールの電圧値を計測して得た複数の計測値（以下、オペアンプＯＰ_Ｂの計測値を「計測値Ｖ_Ｂ」と記載する）とを比較することで、フライングキャパシタＣ_Ａ及びフライングキャパシタＣ_Ｂのリーク故障を検出することができる。

本実施形態では、当該比較は、計測値Ｖ_Ａと計測値Ｖ_Ｂとからなる複数の組において行われる。本実施形態では、図３に示される通り、バッテリモジュールＢｍ（ｍは奇数）の計測値とバッテリモジュールＢ（ｍ＋１）の計測値とからなる複数の組Ｐ１〜６において計測値の比較が行われる。なお、本実施形態では直列接続順において隣接するバッテリモジュールの計測値を１つの組としてるが、各組に含まれる計測値は、計測値Ｖ_Ａと計測値Ｖ_Ｂとからなる限りにおいて、どのように選択されてもよい。

本実施形態では、各組Ｐ１〜６において、計測値Ｖ_Ａと計測値Ｖ_Ｂの差、つまりＶ_Ａ−Ｖ_Ｂ及びＶ_Ｂ−Ｖ_Ａが算出される。このとき、例えばフライングキャパシタＣ_Ｂがリーク故障していれば、全ての計測値Ｖ_Ｂは計測値Ｖ_Ａよりも低く計測される。そして、制御部１６は、Ｖ_Ａ−Ｖ_Ｂが予め定められた閾値以上となった組が所定数以上あった場合に、フライングキャパシタＣ_Ｂにリーク故障が生じたと判定する。また、Ｖ_Ｂ−Ｖ_Ａが予め定められた閾値以上となった組が所定数以上あった場合に、フライングキャパシタＣ_Ａにリーク故障が生じたと判定する。

上記閾値は、フライングキャパシタＣ_Ａ又はフライングキャパシタＣ_Ｂがリーク故障したことによる電圧計測値の低下を検出し得る程度の値が設定される。また、上記所定数は適宜設定されてよく、例えば、全ての組においてＶ_Ａ−Ｖ_Ｂ≧閾値となった場合にフライングキャパシタＣ_Ｂがリーク故障していると判定してもよいし、Ｖ_Ａ−Ｖ_Ｂ≧閾値となる組が２つ以上あった場合にフライングキャパシタＣ_Ｂがリーク故障していると判定してもよい。

本実施形態では、同じオペアンプに電圧計測される複数（例えば２つ）のバッテリモジュールにおいて同時に故障（電圧降下）が生じた場合であっても、当該バッテリモジュールの故障とフライングキャパシタのリーク故障との切り分けができるように、全ての組においてＶ_Ａ−Ｖ_Ｂ≧閾値となった場合に、フライングキャパシタＣ_Ｂにリーク故障が生じたと判定し、全ての組においてＶ_Ｂ−Ｖ_Ａ≧閾値となった場合に、フライングキャパシタＣ_Ａにリーク故障が生じたと判定する。

これによれば、例えば図４に示すように、バッテリモジュールＢ２及びＢ３（これらは共にオペアンプＯＰ_Ｂにより電圧計測されるものである）に同時に故障が生じ、それらの電圧値がかなり低下してしまった場合であっても、Ｖ_Ａ−Ｖ_Ｂ≧閾値を満たす組は組Ｐ１とＰ２のみであり、全ての組においてＶ_Ａ−Ｖ_Ｂ≧閾値になったという条件を満たさない。したがって、この場合は、制御部１６は、フライングキャパシタＣ_Ｂのリーク故障ではなく、バッテリモジュールＢ２及びＢ３の故障であると判定し得る。

本実施形態では、複数の計測値Ｖ_Ａと複数の計測値Ｖ_Ｂの比較は、計測値Ｖ_Ａと計測値Ｖ_Ｂとからなる組毎にその差を演算していたが、比較の方法としては、他の方法を採用してもよい。例えば、複数の計測値Ｖ_Ａの代表値（例えば合計値や平均値）と複数の計測値Ｖ_Ｂの代表値を比較し、両代表値の差に応じてフライングキャパシタＣ_Ａ又はフライングキャパシタＣ_Ｂのリーク故障を検出するようにしてもよい。

以下、図５のフローチャートに沿って、本実施形態に係る電圧検出装置１０における、フライングキャパシタのリーク故障検出処理の流れについて説明する。

ステップＳ１０において、制御部１６は、入力側リレーのうちＩＲＹ１、ＩＲＹ２、及びＩＲＹ３のみをオン状態とし、出力側リレーＯＲＹ０〜２をオフ状態とする。これにより、バッテリモジュールＢ１の電圧をフライングキャパシタＣ_Ａへホールドさせ、バッテリモジュールＢ２の電圧をフライングキャパシタＣ_Ｂにホールドさせる。その後、入力側リレーＩＲＹ０〜１４を全てオフ状態とし、出力側リレーＯＲＹ０〜２をオン状態とする。これにより、フライングキャパシタＣ_Ａへホールドされた電圧（つまりバッテリモジュールＢ１の電圧）がオペアンプＯＰ_Ａにより計測され、フライングキャパシタＣ_Ｂへホールドされた電圧（つまりバッテリモジュールＢ２の電圧）がオペアンプＯＰ_Ｂにより計測される。なお、バッテリモジュールＢ０の電圧は計測済みであるとする。

ステップＳ１２において、制御部１６は、ステップＳ１０で計測された計測値Ｖ_Ａと計測値Ｖ_Ｂの組において、その差を演算する。具体的には、Ｖ_Ａ−Ｖ_Ｂ及びＶ_Ｂ−Ｖ_Ａを演算する。制御部１６は、Ｖ_Ａ−Ｖ_Ｂ及びＶ_Ｂ−Ｖ_Ａの値を記憶部に一時記憶させる。

ステップＳ１４において、制御部１６は、全てのバッテリモジュールの電圧計測が完了したか否かを判定する。完了していない場合は、ステップＳ１０に戻り、電圧計測がまだ行われていないバッテリモジュールの電圧計測を行う。例えば、再度のステップＳ１０において、制御部１６は、入力側リレーのうちＩＲＹ３、ＩＲＹ４、及びＩＲＹ５のみをオン状態とし、出力側リレーＯＲＹ０〜２をオフ状態とする。これにより、バッテリモジュールＢ３の電圧をフライングキャパシタＣ_Ａへホールドさせ、バッテリモジュールＢ４の電圧をフライングキャパシタＣ_Ｂにホールドさせる。その後、入力側リレーＩＲＹ０〜１４を全てオフ状態とし、出力側リレーＯＲＹ０〜２をオン状態としてバッテリモジュールＢ３及びバッテリモジュールＢ４の電圧を計測する。

ステップＳ１０〜Ｓ１４までの処理を繰り返し、全てのバッテリモジュールの電圧計測が完了した場合は、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６において、制御部１６は、ステップＳ１２において演算され、記憶部に一時記憶された複数のＶ_Ａ−Ｖ_Ｂの値を参照し、全ての組においてＶ_Ａ−Ｖ_Ｂ≧閾値が成立するか否かを判定する。成立する場合はステップＳ１８に進み、ステップＳ１８において、制御部１６はフライングキャパシタＣ_Ｂにリーク故障が生じていると判定し、処理を終了する。

ステップＳ１６で全ての組においてＶ_Ａ−Ｖ_Ｂ≧閾値が成立しないと判定した場合はステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０において、制御部１６は、ステップＳ１２において演算され、記憶部に一時記憶された複数のＶ_Ｂ−Ｖ_Ａの値を参照し、全ての組においてＶ_Ｂ−Ｖ_Ａ≧閾値が成立するか否かを判定する。成立する場合はステップＳ２２に進み、ステップＳ２２において、制御部１６はフライングキャパシタＣ_Ａにリーク故障が生じていると判定し、処理を終了する。

ステップＳ２０で全ての組においてＶ_Ａ−Ｖ_Ｂ≧閾値が成立しないと判定した場合はステップＳ２４に進み、ステップＳ２４において、制御部１６はフライングキャパシタＣ_Ａ及びフライングキャパシタＣ_Ｂにリーク故障は生じていないと判定し、処理を終了する。

以上説明した本実施形態によれば、ダブルフライングキャパシタ方式の電圧検出装置において、２つのフライングキャパシタのリーク故障を検出するための専用回路を別途設けることなく、２つのフライングキャパシタのいずれかのリーク故障を検出することができる。これにより、電圧検出装置の肥大化やコストアップを抑えつつ、フライングキャパシタのリーク故障を検出することができる。

また、特許文献２に記載の技術との比較においては、特許文献２に記載の技術においては、バッテリモジュールの電圧が基準電圧となったときのみ電圧計測回路の異常検出が可能であるところ、本実施形態ではそのような制限はなく、常にフライングキャパシタのリーク故障を検出することができる。

以上、本発明に係る実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

１０ 電圧検出装置、１２ バッテリ、１４ Ａ／Ｄ変換器、１６ 制御部、Ｂ０〜Ｂ１３ バッテリモジュール、ＩＲＹ０〜ＩＲＹ１４ 入力側リレー、Ｃ_Ａ，Ｃ_Ｂ フライングキャパシタ、ＯＲＹ０〜ＯＲＹ２ 出力側リレー、ＯＰ_Ａ，ＯＰ_Ｂ オペアンプ。

Claims (1)

1. 複数の第１バッテリモジュール及び複数の第２バッテリモジュールが直列接続されたバッテリの電圧を検出する電圧検出装置であって、
   各第１バッテリモジュールからの電力が供給される第１フライングキャパシタと、
   前記第１フライングキャパシタの端子電圧を計測することで各第１バッテリモジュールの電圧を計測する第１電圧計測回路と、
   各第２バッテリモジュールからの電力が供給される第２フライングキャパシタと、
   前記第２フライングキャパシタの端子電圧を計測することで各第２バッテリモジュールの電圧を計測する第２電圧計測回路と、
   前記第１電圧計測回路が各第１バッテリモジュールの電圧を計測して得た複数の計測値と、前記第２電圧計測回路が各第２バッテリモジュールの電圧を計測して得た複数の計測値との比較に基づいて、前記第１フライングキャパシタ及び前記第２フライングキャパシタのいずれかのリーク故障を検出するリーク故障検出手段と、
   を備えることを特徴とする電圧検出装置。

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