JP6736300B2 - 電圧検出装置および電圧検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、電圧検出装置および電圧検出方法に関する。

従来、複数の電池セルを有する電池スタックを接続した組電池が、たとえば電気自動車やハイブリッド型自動車などの電源として用いられている。組電池には、かかる組電池を監視する装置が接続される。装置では、組電池の各電池スタックの電圧を検出し、検出した電圧に応じて電池スタックを放電させることで、かかる電池スタックの容量バランスを整える（特許文献１参照）。

特開２０１４−３３６０４号公報

しかしながら、従来の装置では、装置の温度についてなんら考慮されていない。したがって、たとえば周囲の環境温度や装置自体の発熱によって装置の温度が上昇すると、たとえばかかる温度上昇によって装置が壊れてしまい、電池スタックの電圧が検出できなくなる可能性があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、温度上昇を抑制することができる電圧検出装置および電圧検出方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の電圧検出装置は、複数の検出部と、モード切替部と、タイミング変更部とを備える。複数の検出部は、複数の電池セルが接続された複数の電池スタックを有する組電池の複数の前記電池スタックの電圧を所定周期でそれぞれ検出する。モード切替部は、前記検出部が前記電圧を検出するアクティブモードと、前記検出部に流れる電流が所定値未満であるスタンバイモードとを切り替える。タイミング変更部は、前記アクティブモードの開始タイミングまたは終了タイミングの少なくとも一方を変更する。

本発明によれば、温度上昇を抑制することができる電圧検出装置および電圧検出方法を提供することができる。

図１は、実施形態にかかる電圧検出方法を説明する図である。 図２は、実施形態にかかる組電池システムの構成例を示す図である。 図３は、実施形態にかかる検出部の動作モードを説明する図である。 図４は、開始タイミングを変更しない場合の検出部の動作モードを説明する図である。 図５は、実施形態に係る開始タイミングの変更候補を示すテーブルを示す図である。 図６は、実施形態に係る電圧検出処理を示すフローチャートである。 図７は、実施形態に係る充放電システムの概要を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する電圧検出装置および電圧検出方法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。

＜１．電圧検出方法＞
図１を用いて本実施形態にかかる電圧検出方法について説明する。図１は、本実施形態にかかる電圧検出方法を説明する図である。本実施形態にかかる電圧検出方法は、たとえば電気自動車やハイブリッド型自動車などの電源として用いられる組電池Ｂが有する電池スタックＢ１＿ｎ（ｎは１〜Ｎの自然数）の電圧を検出する方法である。そこで、まず図１（ａ）を用いて組電池Ｂを備える組電池システムＳの概要について説明する。

図１（ａ）の組電池システムＳは、組電池Ｂと電圧検出装置１とを備える。組電池Ｂは、互いに直列に接続された複数の電池スタックＢ１＿ｎを有する。電池スタックＢ１＿ｎは、互いに直列に接続された複数の電池セルを有する。

電圧検出装置１は、複数の電池スタックＢ１＿ｎの電圧をそれぞれ検出する複数の検出部１０と、複数の検出部１０を制御する制御部２０とを有する。本実施形態にかかる電圧検出方法は、電圧検出装置１で実行される。

本実施形態にかかる電圧検出方法では、電圧検出装置１の検出部１０は、所定周期Ｔ０で電池スタックＢ１＿ｎの電圧を検出する。また、電圧検出装置１は、電池スタックＢ１＿ｎの電圧を検出するアクティブモードと、検出部１０に流れる電流が所定値未満であるスタンバイモードとを切り替えて動作する。

すなわち、図１（ｂ）に示すように、電圧検出装置１は、アクティブモードで電池スタックＢ１＿ｎの電圧を検出し、検出後にスタンバイモードに切り替えて次の電圧検出を待つ。その後、スタンバイモードからアクティブモードに切り替わると、電圧検出装置１は電池スタックＢ１＿ｎの電圧を検出する。このように、電圧検出装置１は、アクティブモードとスタンバイモードとを交互に切り替えて、電池スタックＢ１＿ｎの電圧を所定周期Ｔ０で検出する。

このとき、電圧検出装置１は、アクティブモードの開始タイミングｔ１１〜ｔ１３（以下、開始タイミングｔ１とも称する）または終了タイミングｔ２１、ｔ２２（以下、終了タイミングｔ２とも称する）の少なくとも一方を変更する。具体的には、所定周期Ｔ０の間にスタンバイモードとアクティブモードとを切り替えるが、切り替えるタイミングを所定周期Ｔ０ごとに変更する。

図１に示す例では、電圧検出装置１は、アクティブモードの開始タイミングｔ１を所定周期Ｔ０ごとに変更する。具体的には、電圧検出装置１は、所定周期Ｔ０の間にスタンバイモードからアクティブモードに切り替えるが、かかるスタンバイモードからアクティブモードに切り替えるタイミング（アクティブモードの開始タイミングｔ１）を所定周期Ｔ０ごとに変更する。

図１（ｂ）では、電圧検出装置１は、アクティブモードの開始タイミングｔ１２を、開始タイミングｔ１１より遅くなるように変更する。したがって、図１（ｂ）では、アクティブモードの長さＴ１２がアクティブモードの長さＴ１１より短くなっている。

上述したように、本実施形態にかかる電圧検出方法では、電圧検出装置１がアクティブモードとスタンバイモードを交互に切り替えて動作する。そのため、図１（ｃ）に示すように、電池スタックＢ１＿ｎの電圧を検出するアクティブモードＴ１１、Ｔ１２では検出部１０に流れる電流は所定値以上となり、電圧を検出しないスタンバイモードＴ２１、Ｔ２２では検出部１０に流れる電流は所定値未満となる。なお、図１（ｃ）では、所定値を０Ａとしている。すなわち、スタンバイモードでは電流がほぼ流れないものとする。

これにより、検出部１０に電流を流し続けている場合に比べ、検出部１０に流れる電流の量を削減することができ、検出部１０に電流が流れることによって発生する発熱を抑制することができる。

ここで、本実施形態にかかる電圧検出方法でアクティブモードの開始タイミングｔ１または終了タイミングｔ２の少なくとも一方を変更する点について説明する。仮に、開始タイミングｔ１または終了タイミングｔ２を変更しないものとする。この場合、たとえば一定の長さのアクティブモードが所定の周期で繰り返し発生するようになる。すなわち、検出部１０に所定の周期で大きな電流が流れるようになり、かかる電流によって周期性のノイズが発生してしまう。

そこで、本実施形態にかかる電圧検出方法では、アクティブモードの開始タイミングｔ１または終了タイミングｔ２の少なくとも一方を変更することで、アクティブモードが所定の周期で発生しないようにしている。これにより、検出部１０に大きな電流が所定の周期で流れないようになり、かかる電流によって発生する周期性のノイズを抑制することができる。

以上のように、本実施形態にかかる電圧検出方法では、アクティブモードの開始タイミングｔ１または終了タイミングｔ２の少なくとも一方を変更しつつ、アクティブモードとスタンバイモードを交互に切り替えることで、周期性ノイズを抑制しつつ検出部１０の発熱を抑制することができる。これにより、電圧検出装置１の温度上昇を抑制することができる。以下では、電圧検出装置１を含む組電池システムＳについてさらに説明する。

＜２．組電池システムＳ＞
図２は、本実施形態にかかる組電池システムＳの構成例を示す図である。図２に示す組電池システムＳは、組電池Ｂと、組電池Ｂが有する電池スタックＢ１＿ｎの電圧を検出する電圧検出装置１とを備える。

＜２．１．組電池Ｂ＞
組電池Ｂは、接続部材を介して直列に接続される複数の電池スタックＢ１＿ｎ（ｎ＝１、２、・・・、Ｎ、Ｎ：自然数、以下、電池スタックＢ１とも称する）を有する。複数の電池スタックＢ１＿ｎは、直列に接続される複数の電池セルをそれぞれ有する。

＜２．２．電圧検出装置１＞
電圧検出装置１は、各電池スタックＢ１＿ｎの電圧をそれぞれ検出する複数の検出部１０＿ｎ（以下、検出部１０とも称する）と、検出部１０を制御する制御部２０とを備える。

＜２．２．１．検出部１０＿ｎ＞
複数の検出部１０＿ｎは、所定周期Ｔ０で複数の電池スタックＢ１＿ｎの電圧をそれぞれ検出する。なお、各検出部１０＿ｎの構成および動作は同じである。検出部１０＿ｎは、たとえば電池スタックＢ１＿ｎと並列に接続される。複数の検出部１０＿ｎは、たとえばＡＤ変換部１１とモード設定部１２とをそれぞれ備える。

＜２．２．１．１．ＡＤ変換部１１＞
ＡＤ変換部１１は、電池スタックＢ１の電圧をデジタル信号に変換し、制御部２０に出力する。検出部１０がたとえば図示しないキャパシタを用いて電池スタックＢ１の電圧をいわゆるフライングキャパシタ方式で検出する場合、ＡＤ変換部１１は、たとえばかかるキャパシタの両端の電圧をＡＤ変換して制御部２０に出力する。

なお、検出部１０は、制御部２０からの指示に基づいて所定周期Ｔ０ごとに電池スタックＢ１の電圧検出を行う。具体的には、制御部２０からの指示に基づいて所定周期Ｔ０ごとにＡＤ変換部１１が電池スタックＢ１の電圧をＡＤ変換することで、所定周期Ｔ０ごとに電池スタックＢ１の電圧を検出するものとする。

あるいは、検出部１０は、たとえばタイマーを備えており、かかるタイマーに基づいて所定周期Ｔ０ごとに電池スタックＢ１の電圧を検出するようにしてもよい。すなわち、かかるタイマーに基づいてＡＤ変換部１１が、所定周期Ｔ０ごとに電池スタックＢ１の電圧をＡＤ変換し、制御部２０に出力するようにしてもよい。

＜２．２．１．２．モード設定部１２＞
モード設定部１２は、制御部２０からの指示に基づいて、検出部１０の動作モードをスタンバイモードまたはアクティブモードに設定する。モード設定部１２が動作モードをアクティブモードに設定した場合、検出部１０は、たとえばＡＤ変換部１１に電流を供給し、電池スタックＢ１の電圧を検出できるようにする。この場合、検出部１０には所定値以上の電流が流れることになる。一方、モード設定部１２が動作モードをスタンバイモードに設定した場合、検出部１０は、たとえばＡＤ変換部１１への電流供給を停止するなどして、検出部１０に流れる電流が所定値未満となるようにする。

＜２．２．２．制御部２０＞
制御部２０は、検出部１０を制御し、所定周期Ｔ０で電池スタックＢ１の電圧を検出する。また、制御部２０は、検出部１０の動作モードをスタンバイモードまたはアクティブモードのいずれかに制御する。制御部２０は、検出制御部２１とモード制御部２２と記憶部２３とを備える。

＜２．２．２．１．検出制御部２１＞
検出制御部２１は、所定周期Ｔ０で電池スタックＢ１の電圧を検出するよう検出部１０を制御する。図３（ａ）に示すように、検出制御部２１は、所定周期Ｔ０で検出制御信号Ｓ１を生成し、検出部１０に出力する。

検出部１０は、検出制御信号Ｓ１を受信すると、ＡＤ変換部１１で電池スタックＢ１の電圧をＡＤ変換して制御部２０へ出力する。これにより、検出部１０は、所定周期Ｔ０で電池スタックＢ１の電圧を検出する。また、検出制御部２１は、検出制御信号Ｓ１をモード制御部２２に出力する。なお、図３（ａ）は、制御部２０が生成する制御信号の例を示す図である。

＜２．２．２．２．モード制御部２２＞
図２のモード制御部２２は、検出部１０がスタンバイモードまたはアクティブモードのいずれかで動作するよう制御する。モード制御部２２は、アクティブモードの開始タイミングｔ１または終了タイミングｔ２の少なくとも一方を変更する。ここでは、アクティブモードの開始タイミングｔ１を変更する場合について説明する。モード制御部２２は、モード切替部２２１とタイミング変更部２２２とを備える。

モード切替部２２１は、検出部１０の動作モードをアクティブモードとスタンバイモードとに切り替える。モード切替部２２１は、たとえば検出制御部２１から検出制御信号Ｓ１を受け取ると、受け取ってから所定の期間経過後に検出部１０の動作モードをアクティブモードからスタンバイモードに切り替える。

具体的には、モード切替部２２１は、図３（ａ）に示すように、検出制御部２１が検出制御信号Ｓ１を生成してから所定の期間が経過した後にアクティブ終了信号ＳＥを生成し、検出部１０のモード設定部１２に出力する。モード設定部１２は、アクティブ終了信号ＳＥを受信すると、検出部１０の動作モードをアクティブモードからスタンバイモードに切り替える。

また、モード切替部２２１は、タイミング変更部２２２が変更した開始タイミングｔ１で検出部１０の動作モードをスタンバイモードからアクティブモードに切り替える。具体的には、モード切替部２２１は、タイミング変更部２２２から変更後の開始タイミングｔ１を受け取ると、かかる開始タイミングｔ１でアクティブ開始信号ＳＳを生成し、モード設定部１２に出力する。モード設定部１２は、アクティブ開始信号ＳＳを受信すると、検出部１０の動作モードをスタンバイモードからアクティブモードに切り替える。

タイミング変更部２２２は、アクティブモードの開始タイミングｔ１または終了タイミングｔ２の少なくとも一方を変更する。たとえば、タイミング変更部２２２は、アクティブモードの長さＴ１１〜Ｔ１３（以下、アクティブモードの長さＴ１とも称する）が所定の上限値を超えないようにアクティブモードの開始タイミングｔ１を変更する。かかる上限値は、たとえば検出部１０に流れる電流に応じて検出部１０が発熱する発熱量に基づいて決定される。

たとえば、組電池システムＳがハイブリッド車両に搭載される場合、エンジンの近くに電圧検出装置１が配置される可能性がある。この場合、かかるエンジンの影響により、電圧検出装置１の周辺温度が高温になってしまう。このような環境において、検出部１０に多くの電流が流れると、かかる電流によって生じる検出部１０の発熱および周辺温度によって検出部１０が非常に高温となり、検出部１０が故障してしまう場合がある。

かかる点を考慮し、本実施形態にかかるタイミング変更部２２２は、検出部１０の発熱量が、検出部１０が故障しない程度となるようにアクティブモードの長さＴ１の上限値を設定する。たとえば検出部１０が図示しないサーマルシャットダウン回路を有している場合は、かかる回路がシャットダウンしないように上限値を設定する。なお、かかる上限値は、たとえば実験等によって予め定められているものとする。

また、タイミング変更部２２２は、アクティブモードの長さＴ１が所定の下限値以下にならないようにアクティブモードの開始タイミングｔ１を変更する。かかる下限値は、検出部１０による電池スタックＢ１の電圧検出にかかる時間に基づいて決定される。

たとえば、検出部１０がスタンバイモードからアクティブモードに切り替わった場合、検出部１０のＡＤ変換部１１が安定してＡＤ変換を行えるようになるためには一定の時間が必要である。そこで、タイミング変更部２２２は、ＡＤ変換部１１が安定してＡＤ変換を行う、すなわち検出部１０が安定して電池スタックＢ１の電圧を検出するために必要な時間を、アクティブモードの長さＴ１の下限値に設定する。

タイミング変更部２２２は、アクティブモードの長さＴ１が上述した上限値および下限値の間でばらつくようにアクティブモードの開始タイミングｔ１を変更する。

以下、図３および図４を用いてタイミング変更部２２２が開始タイミングｔ１を変更する点について説明する。なお、図３は、本実施形態にかかる検出部１０の動作モードを説明する図であり、図４は開始タイミングｔ１を変更しない場合の検出部１０の動作モードを説明する図である。

まず、図４を用いて、仮にタイミング変更部２２２によって開始タイミングｔ１を変更しない場合について説明する。なお、図４では検出制御信号Ｓ１の図示を省略している。

図４（ａ）に示すように、開始タイミングｔ１を変更しない場合、モード切替部２２１は、所定周期Ｔ０でアクティブ開始信号ＳＳを生成する。また、モード切替部２２１は、アクティブ開始信号ＳＳから所定の時間Ｔが経過した後にアクティブ終了信号ＳＥを生成する。

したがって、検出部１０は、所定周期Ｔ０でアクティブモードを繰り返すことになる。これにより、たとえば図４（ｂ）に示すように、所定周期Ｔ０で立ち上がりおよび立ち下がりが発生するパルス電流が検出部１０に流れることになる。このように、検出部１０に所定周期Ｔ０でパルス電流が流れると、図４（ｃ）に示すように、所定周期Ｔ０に応じた周波数Ｆでピークを有する周期性ノイズが発生してしまう。

一方、アクティブモードの長さＴ１が上述した上限値および下限値の間でばらつくようにアクティブモードの開始タイミングを変更すると、図３（ｂ）に示すように、検出部１０に流れる電流の立ち上がりのタイミングがばらつくことになる。そのため、かかる電流によって発生するノイズは、図３（ｃ）に示すように、たとえば図４（ｃ）の場合に比べて広い周波数帯域を有する周波数分布となる。このように、アクティブモードの開始タイミングを変更することで、周期性ノイズの発生を抑制することができる。

続いて、図５を用いて、タイミング変更部２２２による開始タイミングｔ１の具体的な変更方法について説明する。図５は、開始タイミングｔ１の変更候補を示すテーブルＴａ１を示す図である。図５に示すテーブルＴａ１は、たとえば記憶部２３に記憶されており、タイミング変更部２２２は、かかるテーブルＴａ１に規定される変更候補に基づいて開始タイミングｔ１を変更する。

図５に示すように、テーブルＴａ１には、電池スタックＢ１の電圧の検出回数と、アクティブモードの開始タイミングｔ１の変更候補とが対応づけられている。制御部２０が電池スタックＢ１の電圧を所定周期Ｔ０で検出し始めると、タイミング変更部２２２は、電圧を検出した回数に応じて、次にアクティブモードを開始するタイミングｔ１をテーブルＴａ１に基づいて決定する。なお、図５では、電池スタックＢ１の電圧検出を開始してからアクティブモードを開始するまでの経過時間をアクティブモードの開始タイミングｔ１として示している。

具体的には、制御部２０が２回電圧を検出した場合、タイミング変更部２２２は、次にアクティブモードを開始するタイミングｔ１として、３回目のタイミング「４．７ｍｓ」を変更後の開始タイミングｔ１としてモード切替部２２１に出力する。

なお、テーブルＴａ１に示す開始タイミングｔ１の変更候補は、上述した上限値および下限値に応じて、開始タイミングｔ１がばらつくように予め決定されているものとする。このように、予め決定される開始タイミングｔ１の変更候補に基づいて開始タイミングｔ１を変更することで、タイミング変更部２２２の処理負担を軽減しつつ、アクティブモードの開始タイミングｔ１を変更することができる。

また、図５に示すように、記憶部２３に複数のテーブルＴａ１〜Ｔａ３を記憶するようにしてもよい。この場合、タイミング変更部２２２は、複数のテーブルＴａ１〜Ｔａ３の中から１つのテーブルを選択してアクティブモードの開始タイミングｔ１を変更する。あるいは、たとえば検出部１０が電池スタックＢ１の電圧検出以外にも、電池スタックＢ１の充放電など複数の処理を行う場合、かかる処理ごとにテーブルＴａ１〜Ｔａ３を選択するようにしてもよい。

＜２．２．２．３．記憶部２３＞
記憶部２３は、テーブルＴａ１など、制御部２０の各部が行う処理に必要な情報を記憶する。また、記憶部２３は、制御部２０の各部が行う必要な情報を記憶する。記憶部２３は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory)、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置である。

＜３．電圧検出処理＞
図６を用いて、電圧検出装置１が行う電圧検出処理について説明する。図６は、本実施形態に係る電圧検出処理を示すフローチャートである。

まず、電圧検出装置１は、図５に示すテーブルＴａ１に基づいてアクティブモードの開始タイミングｔ１を決定する（ステップＳ１０１）。また、電圧検出装置１は、ＡＤ変換を行うタイミングに基づいてアクティブモードの終了タイミングｔ２を決定する（ステップＳ１０２）。

次に、電圧検出装置１は、アクティブモードの開始タイミングｔ１を経過したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。アクティブモードの開始タイミングｔ１を経過していない場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、ステップＳ１０３に戻り、開始タイミングｔ１の経過を待つ。

一方、開始タイミングｔ１を経過していた場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、電圧検出装置１は、電池スタックＢ１の電圧を検出する（ステップＳ１０４）。次に、電圧検出装置１は、アクティブモードの終了タイミングｔ２を経過したか否かを判定する（ステップＳ１０５）。終了タイミングｔ２を経過していない場合（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、ステップＳ１０５に戻り、終了タイミングｔ２の経過を待つ。

終了タイミングｔ２を経過していた場合（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、電池スタックＢ１の電圧検出が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。電圧検出が完了していない場合（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、ステップＳ１０１に戻る。電圧検出が完了している場合（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）、処理を終了する。

なお、ステップＳ１０１およびステップＳ１０２の順序は入れ替えてもよく、ステップＳ１０１およびステップＳ１０２を同時に実行しても良い。また、ステップＳ１０２は、ステップＳ１０３またはステップＳ１０４の後に実行するようにしてもよく、ステップＳ１０３およびステップＳ１０４と同時に実行しても良い。

＜４．充放電システムへの適用例＞
次に、図７を用いて、図２に示す組電池システムＳを充放電システムＳＴ１に適用した場合について説明する。図７は、充放電システムＳＴ１の概要を示す図である。図７に示す、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Ｂ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３と、監視装置２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Ｂと電池監視システムＷＳ１とが図２に示す組電池システムＳに相当し、電池監視システムＷＳ１が電圧検出装置１に相当する。

図７の組電池Ｂ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１６の電池セルが互いに直列に接続され、これら１６の電池セルが１つのサテライト基板３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の電圧は、１つのサテライト基板３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３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及び第２モニタＩＣ３４ｂが、１つのブロックの電池セルを二分して、８セルずつを１つのグループとして受け持つようになっている。なお、この８セルにより構成されるグループが図２の電池スタックＢ１に相当する。また、第１モニタＩＣ３４ａおよび第２モニタＩＣ３４ｂが図２の各検出部１０に相当する。

監視装置２は、複数の電池セルのそれぞれの個別電圧を監視すると共に、各電池スタックＢ１の電圧を監視する。つまり、組電池Ｂの充電状態を監視する。具体的には、モニタＩＣ３４は、監視装置２から通信ラインＬ３を介して受信する電圧計測要求に基づいて複数の電池セルのそれぞれの個別電圧（以下、「セル電圧」とも称する）を計測し、通信ラインＬ３を介して計測結果を監視装置２に送信する。

監視装置２は、モニタＩＣ３４からセル電圧を受信すると共に、通信ラインＬ４を介して電池スタックＢ１の電圧（以下、「スタック電圧」と称する）を充電することによりスタック電圧を直接測定して充電状態を監視する。このように、監視装置２は、組電池Ｂの充電状態を監視する監視装置として動作すると共に、スタック電圧の検出を制御する制御部としても動作する。すなわち、監視装置２が図２の制御部２０に相当する。

監視装置２は、モニタＩＣ３４が正常に動作しているか否かを判定する判定装置としても動作する。例えば、監視装置２は、モニタＩＣ３４から受信した各電池セル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２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Ｂの充電状態に応じて、組電池Ｂに対する充放電を行う。具体的には、組電池Ｂ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Ｂ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Ｂの電圧は放電される。

また、組電池Ｂ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Ｂ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２から取得した組電池Ｂの充電状態に基づいて組電池Ｂの電圧を監視し、監視結果に応じた制御を実行する。

以上のように、本実施形態にかかる電圧検出装置１は、アクティブモードの開始タイミングｔ１を変更しつつ、アクティブモードとスタンバイモードを交互に切り替えることで、周期性ノイズを抑制しつつ検出部１０の発熱を抑制することができる。これにより、電圧検出装置１の温度上昇を抑制することができる。

また、本実施形態に係る電圧検出装置１を、例えばハイブリッド自動車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に適用し、電圧検出装置１から発生する周期性ノイズを抑制することで、充放電システムＳＴ１がかかる周期性ノイズによってたとえば誤作動を起こすなど、周期性ノイズによる不具合を抑制することができる。また、電圧検出装置１の温度上昇を抑制することで、かかる温度上昇によってスタック電圧の検出が行えなくなる不具合を抑制することができ、充放電システムＳＴ１をより確実に動作させることができる。

＜５．変形例＞
以上、実施形態にかかる電圧検出装置１について説明してきたが、電圧検出装置１は上記実施形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。以下では、このような変形例について説明する。上記実施形態および以下で説明する形態を含む全ての形態は、適宜に組み合わせ可能である。

上述した実施形態では、アクティブモードの開始タイミングｔ１を変更する場合について説明したが、これに限られない。アクティブモードの開始タイミングｔ１または終了タイミングｔ２の少なくとも一方を変更すればよく、たとえばアクティブモードの終了タイミングｔ２を変更するようにしてもよい。

この場合、記憶部２３は、開始タイミングｔ１の変更候補の代わりに検出部１０の発熱量に応じた上限値および電圧検出に必要な下限値に基づいて規定される終了タイミングｔ２の変更候補をテーブルＴａ１として記憶しているものとする。

また、タイミング変更部２２２は、検出制御信号Ｓ１より所定時間早いタイミングを開始タイミングｔ１とする。なお、かかる所定時間は、たとえばスタンバイモードからアクティブモードに切り替わった場合にＡＤ変換部１１によるＡＤ変換が安定するまでの時間より長い時間である。

タイミング変更部２２２は、検出部１０が電圧を検出した回数に応じて、次にアクティブモードを終了するタイミングｔ２をテーブルＴａ１に基づいて決定する。なお、決定方法は、開始タイミングｔ１を変更する場合と同様である。

このように、開始タイミングｔ１を変更する代わりに終了タイミングｔ２を変更することで、検出部１０に流れる電流の立ち下がりのタイミングをばらつかせることができ、周期性ノイズの発生を抑制することができる。

あるいは、アクティブモードの開始タイミングｔ１または終了タイミングｔ２の両方を変更するようにしてもよい。この場合、たとえばアクティブモードの長さＴ１を検出部１０の発熱量に応じた上限値に固定し、開始タイミングｔ１を変更することで、開始タイミングｔ１または終了タイミングｔ２の両方を変更することができる。

具体的には、タイミング変更部２２２は、図５に示すテーブルＴａ１に基づいてアクティブモードの開始タイミングｔ１を変更するとともに、変更した開始タイミングｔ１に上述した上限値を加えることで終了タイミングｔ２を変更する。

なお、ここでは、アクティブモードの長さＴ１を上限値に固定するとしたが、これに限られない。電圧検出に必要な下限値以上であり、かかる上限値以下であればよい。また、記憶部２３に、図５に示すテーブルＴａ１として、開始タイミングｔ１の変更候補の代わりに終了タイミングｔ２の変更候補を記憶するようにしてもよい。

また、ここでは、アクティブモードの長さＴ１を固定するとしたが、これに限られない。アクティブモードの長さＴ１は、電圧検出に必要な下限値以上であり、検出部１０の発熱に応じた上限値以下であれば可変にしてもよい。例えば図５に示すテーブルＴａ１の代わりに、開始タイミングｔ１の変更候補および終了タイミングｔ２の変更候補を示すテーブルを記憶部２３に記憶するようにすることで、アクティブモードの長さＴ１を可変にすることもできる。

また、上述した実施形態では、テーブルＴａ１に基づいて開始タイミングｔ１を変更するとしたが、これに限られない。たとえば、タイミング変更部２２２が、ランダム関数を用いて開始タイミングｔ１または終了タイミングｔ２の少なくとも一方をランダムに変更するようにしてもよい。

タイミング変更部２２２がランダムに開始タイミングｔ１または終了タイミングｔ２の少なくとも一方を変更することで、開始タイミングｔ１または終了タイミングｔ２の少なくとも一方がよりランダムにばらつくことになり、周期性ノイズをより抑制することができる。

なお、上述した実施形態では、アクティブモードの開始タイミングｔ１または終了タイミングｔ２の少なくとも一方を変更するとしたが、これはスタンバイモードの開始タイミングまたは終了タイミングの少なくとも一方を変更する場合と同じである。

すなわち、本実施形態にかかる電圧検出装置１は、アクティブモードおよびスタンバイモードを交互に繰り返すため、アクティブモードの開始タイミングｔ１はスタンバイモードの終了タイミングに相当し、アクティブモードの終了タイミングｔ２はスタンバイモードの開始タイミングに相当する。

また、電圧検出装置１は、所定周期Ｔ０で電池スタックＢ１の電圧を検出する、すなわち所定周期Ｔ０でアクティブモードとスタンバイモードとを繰り返す。したがって、アクティブモードの長さＴ１の上限値はスタンバイモードの長さの下限値に相当し、アクティブモードの長さＴ１の下限値はスタンバイモードの上限値に相当する。したがって、たとえばアクティブモードの長さＴ１を固定するとは、スタンバイモードの長さを固定することと同じである。

また、上述した実施形態では、例えば、組電池Ｂは、互いに直列に接続された複数の電池スタックＢ１＿ｎを有するとしたが、組電池Ｂは、互いに並列に接続された複数の電池スタックＢ１＿ｎを有してもよい。また、電池スタックＢ１＿ｎは、互いに直列に接続された複数の電池セルを有するとしたが、電池スタックＢ１＿ｎは、互いに並列に接続された複数の電池セルを有してもよい。

上記実施形態および変形例にかかる電圧検出装置１は、複数の検出部１０＿ｎと、モード切替部２２１と、タイミング変更部２２２とを備える。複数の検出部１０＿ｎは、複数の電池セルが接続された複数の電池スタックＢ１＿ｎを有する組電池Ｂの複数の電池スタックＢ１＿ｎの電圧を所定周期Ｔ０でそれぞれ検出する。モード切替部２２１は、検出部１０が電圧を検出するアクティブモードと、検出部１０に流れる電流が所定値未満であるスタンバイモードとを切り替える。タイミング変更部２２２は、アクティブモードの開始タイミングｔ１または終了タイミングｔ２の少なくとも一方を変更する。

これにより、周期性ノイズを抑制しつつ検出部１０の発熱を抑制することができ、電圧検出装置１の温度上昇を抑制することができる。

上記実施形態および変形例にかかる電圧検出装置１のタイミング変更部２２２は、検出部１０に流れる電流に応じた検出部１０の発熱量に基づいて決定される値をアクティブモードの長さＴ１の上限値として開始タイミングｔ１または終了タイミングｔ２の少なくとも一方を変更する。

これにより、周期性ノイズを抑制しつつ検出部１０の発熱を抑制することができ、電圧検出装置１の温度上昇を抑制することができる。

上記実施形態および変形例にかかる電圧検出装置１のタイミング変更部２２２は、検出部１０による電圧の検出にかかる時間をアクティブモードの長さＴ１の下限値として開始タイミングｔ１または終了タイミングｔ２の少なくとも一方を変更する。

これにより、周期性ノイズを抑制しつつ検出部１０の発熱を抑制することができ、電圧検出装置１の温度上昇を抑制することができるとともに、検出部１０による電池スタックＢ１の電圧検出をより確実に行うことができる。

上記実施形態および変形例にかかる電圧検出装置１は、開始タイミングｔ１または終了タイミングｔ２の少なくとも一方の変更候補を複数記憶する記憶部２３をさらに備える。また、タイミング変更部２２２は、複数の変更候補に基づいて開始タイミングｔ１または終了タイミングｔ２の少なくとも一方を変更する。

これにより、開始タイミングｔ１または終了タイミングｔ２の少なくとも一方をばらつかせることができるようになり、周期性ノイズをより抑制することができる。

上記実施形態および変形例にかかる電圧検出装置１のタイミング変更部２２２は、開始タイミングｔ１または終了タイミングｔ２の少なくとも一方をランダムに変更する。

これにより、開始タイミングｔ１または終了タイミングｔ２の少なくとも一方をランダムにばらつかせることができるようになり、周期性ノイズをより抑制することができる。

上記実施形態および変形例にかかる電圧検出方法は、検出工程と、モード切替工程と、タイミング変更工程とを含む。検出工程では、複数の電池セルが接続された複数の電池スタックＢ１を有する組電池Ｂの複数の電池スタックＢ１の電圧を複数の検出部１０において所定周期Ｔ１でそれぞれ検出する。モード切替工程では、検出部１０において電圧を検出するアクティブモードと、複数の検出部１０に流れる電流が所定値未満であるスタンバイモードとを切り替える。タイミング変更工程では、アクティブモードの開始タイミングｔ１または終了タイミングｔ２の少なくとも一方を変更する。

これにより、周期性ノイズを抑制しつつ検出部１０の発熱を抑制することができ、電圧検出方法を実行する電圧検出装置１の温度上昇を抑制することができる。

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。したがって、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 電圧検出装置
１０ 検出部
１１ ＡＤ変換部
１２ モード設定部
２０ 制御部
２１ 検出制御部
２２ モード制御部
２３ 記憶部
２２１ モード切替部
２２２ タイミング変更部

Claims (6)

1. 複数の電池セルが接続された複数の電池スタックを有する組電池の複数の前記電池スタックの電圧を所定周期でそれぞれ検出する複数の検出部と、
   前記検出部において前記電圧を検出するアクティブモードと、複数の前記検出部に流れる電流が所定値未満であるスタンバイモードとを切り替えるモード切替部であって、前記検出部が前記所定周期で前記電圧を検出するように、当該電圧を検出する検出タイミングの前後で前記検出部のモードを切り替えるモード切替部と、
   前記アクティブモードの開始タイミングまたは終了タイミングの少なくとも一方の周期が一定周期からずれるように前記開始タイミングまたは前記終了タイミングの少なくとも一方をずらすタイミング変更部と
   を備えることを特徴とする電圧検出装置。
2. 前記タイミング変更部は、
   前記検出部に流れる前記電流に応じた前記検出部の発熱量に基づいて決定される値を前記アクティブモードの長さの上限値として前記開始タイミングまたは前記終了タイミングの少なくとも一方をずらすこと
   を特徴とする請求項１に記載の電圧検出装置。
3. 前記タイミング変更部は、
   前記検出部による前記電圧の検出にかかる時間を前記アクティブモードの長さの下限値として前記開始タイミングまたは前記終了タイミングの少なくとも一方をずらすこと
   を特徴とする請求項１または２に記載の電圧検出装置。
4. 前記開始タイミングまたは前記終了タイミングの少なくとも一方の変更候補を複数記憶する記憶部をさらに備え、
   前記タイミング変更部は、
   複数の前記変更候補に基づいて前記開始タイミングまたは前記終了タイミングの少なくとも一方をずらすこと
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電圧検出装置。
5. 前記タイミング変更部は、
   前記開始タイミングまたは前記終了タイミングの少なくとも一方をランダムにずらすこと
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電圧検出装置。
6. 複数の電池セルが接続された複数の電池スタックを有する組電池の複数の前記電池スタックの電圧を複数の検出部において所定周期でそれぞれ検出する検出工程と、
   前記検出部において前記電圧を検出するアクティブモードと、複数の前記検出部に流れる電流が所定値未満であるスタンバイモードとを切り替えるモード切替工程であって、前記検出部が前記所定周期で前記電圧を検出するように、当該電圧を検出する検出タイミングの前後で前記検出部のモードを切り替えるモード切替工程と、
   前記アクティブモードの開始タイミングまたは終了タイミングの少なくとも一方の周期が一定周期からずれるように前記開始タイミングまたは前記終了タイミングの少なくとも一方をずらすタイミング変更工程と
   を含むことを特徴とする電圧検出方法。

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