JP6755136B2 - 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、組電池の各電池セルの電圧を検出し、検出した電圧に応じて電池セルを放電させることで、かかる電池セル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、上記装置では、組電池を監視する監視回路や電池セルの故障診断を行う点について記載されていない。

監視装置は、監視回路や電池セルの故障診断を行うために、監視回路の電源電圧または／および電池セルの放電、非放電時の電圧を検出する。このとき、例えば監視装置からの制御によらず周期的に動作する、いわゆるフリーランのＡＤ変換器を用いて電圧を検出しようとすると、当該ＡＤ変換器の動作周期にあわせて故障診断を行う必要があり、診断に必要な時間が長くなってしまう。また、例えばＡＤ変換器の動作周期に誤差が含まれる場合、かかる誤差の影響も考慮して故障診断を行う必要がある。かかる誤差の影響によっても診断に必要な時間が長くなってしまう。

このように、故障診断に必要な時間が長くなると、容量バランスを整える時間が短くなってしまうため、故障の診断期間の短縮が望まれる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、故障の診断期間を短縮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、検出部と、モード切替部とを備える。検出部は、複数の電池セルが接続された電池スタックの各電池セルの電圧をそれぞれ検出する。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。また、検出部は、前記電池セルの電圧または／および当該検出部の電源の電圧を所定間隔で検出する電圧検出部を有する。前記モード切替部は、前記電圧検出部が前記電圧を検出するタイミングに応じて前記アクティブモードおよび前記スタンバイモードを切り替える。

本発明によれば、故障の診断期間を短縮することができる。

図１Ａは、第１実施形態にかかる電圧検出方法を説明する図である。 図１Ｂは、第１実施形態にかかる電圧検出方法を説明する図である。 図１Ｃは、第１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、第１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、電圧検出装置の各部の動作タイミングを説明する図である。 図４は、第１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５は、第２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６は、電圧検出装置の各部の動作タイミングを説明する図である。 図７は、電圧検出装置の各部の動作タイミングを説明する図である。 図８は、第２実施形態にかかる電圧検出処理を示すフローチャートである。

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．第１実施形態＞
図１Ａ〜図１Ｃを用いて第１実施形態にかかる電圧検出方法について説明する。図１Ａ〜図１Ｃ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）の各セル電圧を検出する方法である。そこで、まず図１Ａ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１Ａ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（以下、電池スタックＢ１とも記載する）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、電池スタックＢ１＿ｎが有する電池セルの電圧をそれぞれ検出する検出部１０＿ｎ（以下、検出部１０とも記載する）と、検出部１０＿ｎ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。

また、電圧検出装置１は、図１Ｂに示すように、電池スタックＢ１＿ｎが有する電池セルの電圧を検出するアクティブモードと、検出部１０＿ｎ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。

検出部１０＿ｎは、電圧検出装置１がアクティブモードになると、図１Ｂに示すように、所定間隔Ｔ０で電池スタックＢ１＿ｎが有する電池セルの電圧（以下、セル電圧と記載する）を検出する電圧検出部１１０＿ｎ（以下、電圧検出部１１０とも記載する）を有する。

電圧検出部１１０は、例えば図示しないＡＤ変換器を有し、制御部２０の制御によらず所定間隔Ｔ０で電池セルの電圧を検出する、いわゆるフリーランで動作する。電圧検出部１１０は、電池スタックＢ１の各電池セルの両端に接続される。なお、図１Ａでは、図面を簡略化するために、電圧検出部１１０と各電池セルとを接続する接続線の図示を省略している。

また、検出部１０は、図１Ｂに示すように、制御部２０からの指示に従い、電池スタックＢ１の各セル電圧のバランスを調整するために、電池スタックＢ１の各電池セルを放電させる調整放電を行う。さらに、検出部１０は、制御部２０からの指示に従い、電池スタックＢ１の各電池セルを強制的に放電させたり、非放電させたりする。制御部２０は、かかる放電や非放電時のセル電圧に基づいて検出部１０や電池スタックＢ１に断線等の故障が発生していないか診断を行う。以下、かかる診断のために検出部１０が行う放電を診断放電、非放電を診断非放電と記載する。

ここで、上述したように、電圧検出部１１０は、制御部２０の制御に所定間隔Ｔ０でセル電圧を検出する。このとき、所定間隔Ｔ０に誤差ΔＴが発生し、所定間隔Ｔ０が所望の時間間隔Ｔｄからずれる場合がある。

電圧検出装置１がアクティブモードに切り替わったタイミングｔ１から所定期間Ａ１で、電圧検出部１１０はセル電圧を検出する。その後、誤差ΔＴが発生しない場合、電圧検出部１１０は、タイミングｔ１から所望の時間間隔Ｔｄが経過した所定期間Ａ２でセル電圧を検出する。

しかしながら、所定間隔Ｔ０に誤差ΔＴが含まれると、電圧検出部１１０は、タイミングｔ１から所望の時間間隔Ｔｄおよび誤差ΔＴが経過した所定期間ΔＡ２でセル電圧を検出してしまう。

かかる誤差ΔＴが蓄積されると、例えば診断放電を行っている診断期間Ｔ１内の所定期間Ａ４でセル電圧を検出したいにもかかわらず、電圧検出部１１０が診断期間Ｔ１外の所定期間ΔＡ４でセル電圧を検出してしまう場合がある。

このように誤差ΔＴが発生する場合でも、電圧検出部１１０が診断放電を行っているときのセル電圧を検出しようとすると、制御部２０は、かかる誤差ΔＴの影響を考慮した診断期間Ｔ１を設定する必要がある。そのため、診断期間Ｔ１が長くなるという問題がある。診断期間Ｔ１が長くなると、調整放電の期間が短くなり、組電池Ｂの容量バランスの調整が不十分となってしまう。

そこで、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タイミングｔ１から所定間隔Ｔ０で、電圧検出部１１０がセル電圧の検出を行う点に着目する。かかる点に着目し、電圧検出装置１が、例えば診断期間Ｔ１等、セル電圧を検出するタイミングに応じて、スタンバイモードおよびアクティブモードを切り替える。

具体的に、図１Ｃに示すように、電圧検出装置１は、診断期間Ｔ１内で電圧検出部１１０が動作し、セル電圧を検出するように、診断期間Ｔ１より前のタイミングｔ２でアクティブモードからスタンバイモードに切り替える。これにより、電圧検出部１１０はセル電圧の検出を停止する。

次に、電圧検出装置１は、診断期間Ｔ１内のタイミングｔ３でスタンバイモードからアクティブモードに切り替える。これにより、電圧検出部１１０がセル電圧の検出を再開する。このとき、電圧検出部１１０は、再度タイミングｔ３から所定間隔Ｔ０で電圧検出を行う。従って、タイミングｔ３以前に電圧検出部１１０がセル電圧を検出する所定期間ΔＡ３が、所望の期間Ａ３からずれていたとしても、電圧検出部１１０は、診断期間Ｔ１内の所定期間Ａ４でセル電圧を検出することができる。

このように、本実施形態にかかる電圧検出方法は、セル電圧を検出するタイミングに応じてアクティブモードおよびスタンバイモードを切り替えることで、所望のタイミングでセル電圧を検出することができる。これにより、電圧検出装置１は、誤差ΔＴを考慮せずに診断期間Ｔ１を設定できるため、診断期間Ｔ１を短縮することができる。そのため、電圧検出装置１は、調整放電の期間を長くすることができ、組電池Ｂの容量バランスを整える時間を長くすることができる。

なお、ここでは、誤差ΔＴが所望の時間間隔Ｔｄから遅れて発生する、すなわち、電圧検出部１１０がセル電圧を検出する間隔が長くなる場合について説明したが、これに限定されない。例えば誤差ΔＴが所望の時間間隔Ｔｄより早く発生する、すなわち、電圧検出部１１０がセル電圧を検出する間隔が短くなる場合も、上述した電圧検出方法は適用可能である。この場合も、電圧検出装置１は、例えば診断期間Ｔ１内等、セル電圧を検出したいタイミングに応じてアクティブモードおよびスタンバイモードを切り替える。これにより、電圧検出装置１は、診断期間Ｔ１を短縮することができる。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。

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が有する電池セルの電圧を検出する電圧検出装置１とを備える。

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を有する。複数の電池スタックＢ１は、直列に接続される複数の電池セルをそれぞれ有する。

電圧検出装置１は、各電池セルの電圧を検出する検出部１０と、検出部１０を制御する制御部２０とを備える。

複数の検出部１０は、所定間隔Ｔ０毎に複数の電池スタックＢ１が有する各電池セルの電圧をそれぞれ検出する。なお、各検出部１０の構成および動作は同じである。検出部１０は、たとえば各電池セルと並列に接続される。なお、図２では図面を簡略化するために、検出部１０と各電池セルとを接続する接続線の図示を省略している。複数の検出部１０は、電圧検出部１１０と、モード設定部１２０と、タイマ１３０と、放電回路１４０とをそれぞれ備える。

電圧検出部１１０は、電池スタックＢ１が有する各電池セルの電圧を検出する。電圧検出部１１０は、ＡＤ変換器（ＡＤＣ）１１１を備える。ＡＤ変換器１１１は、タイマ１３０からの指示に従い、モード切替部２３０がスタンバイモードからアクティブモードに切り替えたタイミングから所定間隔Ｔ０毎にセル電圧をデジタル信号に変換する。これにより、電圧検出部１１０は、制御部２０の制御によらず所定間隔Ｔ０でセル電圧を検出する。制御部２０は、所望のタイミングでＡＤ変換器１１１からセル電圧を取得する。なお、制御部２０は、図示しないレジスタを介して、ＡＤ変換器１１１からセル電圧を取得するものとする。

モード設定部１２０は、制御部２０からの指示に従い、電圧検出部１１０の動作モードをアクティブモードおよびスタンバイモードに切り替える。具体的に、モード設定部１２０は、タイマ１３０および電圧検出部１１０の動作モードをアクティブモードおよびスタンバイモードに切り替える。

タイマ１３０は、時刻をカウントし、所定間隔Ｔ０を電圧検出部１１０に通知する。なおタイマ１３０がカウントする時刻には所定の誤差が含まれるため、所定間隔Ｔ０は、所望の時間間隔Ｔｄに誤差ΔＴが加わった時間となる。

タイマ１３０は、アクティブモードからスタンバイモードに切り替わった場合に、カウントしていた時刻を初期値に戻す。これにより、タイマ１３０は、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タイミングから、時刻のカウントを開始する。そのため、電圧検出部１１０は、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タイミングから所定間隔Ｔ０毎にセル電圧を検出する。

放電回路１４０は、制御部２０からの指示に従い、各電池セルを放電する。放電回路１４０は、例えば図示しない放電抵抗およびスイッチを備える。放電回路１４０は、スイッチのオン・オフを切り替えて、放電抵抗と電池セルとを接続することで、電池セルを放電する。

制御部２０は、検出部１０を制御し、電池セルの放電を制御するとともに、電池セルの電圧を検出部１０から取得する。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、放電制御部２１０と、診断部２２０と、モード切替部２３０と、記憶部２４０とを備える。

放電制御部２１０は、電池セルの放電を制御する。図３に示すように、放電制御部２１０は、検出部１０が検出するセル電圧に応じて、電池セルの容量バランスを調整する調整放電を行うように、放電回路１４０を制御する。放電制御部２１０は、調整放電を行う電池セルに接続する放電回路１４０に対して、調整放電を行う期間、放電回路１４０のスイッチがオンとなるように制御する。なお、図３は、電圧検出装置１の各部の動作タイミングを説明する図である。

また、放電制御部２１０は、故障診断のために、電池セルを強制的に放電させるように、放電回路１４０を制御する。あるいは、放電制御部２１０は、故障診断のために電池セルを放電しないように、放電回路１４０を制御する。放電制御部２１０は、故障診断のために電池セルを放電させる場合、放電回路１４０のスイッチをオンさせる。一方、放電制御部２１０は、故障診断のために電池セルを放電させない場合、放電回路１４０のスイッチをオフさせる。

診断部２２０は、組電池Ｂおよび検出部１０の故障診断を行う。診断部２２０は、診断放電を行っている診断期間Ｔ１または診断非放電を行っている診断期間Ｔ２の間に、検出部１０からセル電圧を取得する。診断部２２０は、取得したセル電圧に基づいて組電池Ｂおよび検出部１０が故障しているか否かを判定する。なお、診断部２２０は、例えば、走行中に所定の周期Ｔ４で故障診断を行うものとする。

モード切替部２３０は、検出部１０の動作モードをアクティブモードおよびスタンバイモードに切り替える。モード切替部２３０は、放電制御部２１０が電池セルの診断放電または診断非放電を行うタイミングに基づいて、検出部１０の動作モードを切り替える。

モード切替部２３０は、故障診断を行う周期Ｔ４に応じた所定周期Ｔ３でアクティブモードを繰り返すように動作モードを切り替える。図３に示す例では、モード切替部２３０は、タイミングｔ１でスタンバイモードからアクティブモードに切り替えた後、タイミングｔ２でスタンバイモードに切り替える。モード切替部２３０は、タイミングｔ１から所定周期Ｔ３が経過したタイミングｔ３においてスタンバイモードからアクティブモードに切り替える。

これにより、検出部１０のタイマ１３０がタイミングｔ２でリセットされ、検出部１０の電圧検出部１１０は、図３に示すように、タイミングｔ３から所定間隔Ｔ０毎にセル電圧を検出する。

組電池Ｂや検出部１０が故障すると、例えば組電池Ｂが過充電状態となるなど、好ましくない状態となるため、診断部２２０が故障診断を正確に行うことは非常に重要である。上述したように、検出部１０がセル電圧を検出する所定間隔Ｔ０には誤差ΔＴが含まれている。そのため、検出部１０の動作時間が長くなると、かかる誤差ΔＴが蓄積され、所定間隔Ｔ０が、電圧を検出する所望の時間間隔Ｔｄから大きくずれてしまう場合がある。

誤差ΔＴの影響も考慮しつつ、診断期間Ｔ１、Ｔ２内に確実にセル電圧を検出しようとすると、診断期間Ｔ１、Ｔ２を長く設定する必要がある。一方、診断期間Ｔ１、Ｔ２が長いと、調整放電を行う期間が短くなり、組電池Ｂの容量バランスを充分に調整できなくなる。

そこで、本実施形態では、モード切替部２３０が、故障診断を行う周期Ｔ４に応じた所定周期Ｔ３で動作モードを切り替えることとした。これにより、診断期間Ｔ１、Ｔ２が短くても、当該診断期間Ｔ１、Ｔ２内の所定期間Ａ４、Ａ５でそれぞれセル電圧を検出することができる。そのため、診断部２２０は、診断期間Ｔ１、Ｔ２が短くてもより正確に故障診断を行うことができる。

図３に示す例では、モード切替部２３０は、電圧検出部１１０が所定期間Ａ１、Ａ２の２回でセル電圧を検出すると、動作モードをアクティブモードからスタンバイモードへと切り替える。これにより、電圧検出部１１０が所定期間Ａ１、Ａ２の２回でセル電圧を検出すると、タイマ１３０がリセットされ、所定間隔Ｔ０に含まれる誤差ΔＴがリセットされる。そのため、所定間隔Ｔ０を繰り返すことで蓄積される誤差の総量を、所定間隔Ｔ０に含まれる１回の誤差範囲Ｒに抑えることができる。

すなわち、例えば、所定間隔Ｔ０に、所望の時間間隔Ｔｄより長くなる誤差ΔＴおよび所望の時間間隔Ｔｄより短くなる誤差−ΔＴが含まれる場合、電圧検出部１１０は、誤差範囲Ｒ内でセル電圧を検出する。従って、電圧検出装置１は、かかる誤差範囲Ｒを含む診断期間Ｔ１、Ｔ２を設定することで、診断期間Ｔ１、Ｔ２内でセル電圧を検出することができる。このように、電圧検出装置１は、診断期間Ｔ１、Ｔ２を誤差範囲Ｒ程度に短縮することができる。

なお、図３では、電圧検出部１１０が所定期間Ａ１、Ａ２の２回でセル電圧を検出すると、モード切替部２３０が動作モードを切り替えるとしたが、これに限定されない。モード切替部２３０は、電圧検出部１１０が所定回数セル電圧を検出した場合に、動作モードを切り替えればよく、回数は２回以上であっても、１回であってもよい。かかる回数は、例えば動作モードの切替に必要な時間や診断を行う周期Ｔ４等に応じて変更することができる。

記憶部２４０は、診断部２２０が故障診断を行う周期Ｔ４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２４０は、制御部２０の各部が行う必要な情報を記憶する。記憶部２４０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。

図４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４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。電圧検出装置１は、例えば組電池Ｂが搭載される車両が走行している間、図４に示す電圧検出処理を繰り返し実行するものとする。

まず、電圧検出装置１は、スタンバイモードに切り替えてから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。所定時間が経過していない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、電圧検出装置１は、ステップＳ１０１に戻り、所定時間の経過を待つ。一方、所定時間が経過した場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、電圧検出装置１は、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（ステップＳ１０２）。

次に、電圧検出装置１は、組電池Ｂ等の故障診断を行うか否か判定する（ステップＳ１０３）。故障診断を行わない場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、ステップＳ１１１に進む。一方、故障診断を行う場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、電圧検出装置１は、診断期間Ｔ１において電池セルの診断放電を行う（ステップＳ１０４）。

診断期間Ｔ１において検出部１０のＡＤ変換器１１１が駆動し、セル電圧を検出する（ステップＳ１０５）。電圧検出装置１は、ＡＤ変換器１１１が検出したセル電圧を取得する（ステップＳ１０６）。

次に、電圧検出装置１は、診断期間Ｔ２において電池セルの診断非放電を行う（ステップＳ１０７）。すなわち、電圧検出装置１は、診断期間Ｔ２において電池セルが放電しないようにする。診断期間Ｔ２において検出部１０のＡＤ変換器１１１が駆動し、セル電圧を検出する（ステップＳ１０８）。電圧検出装置１は、ＡＤ変換器１１１が検出したセル電圧を取得する（ステップＳ１０９）。

電圧検出装置１は、検出したセル電圧に基づいて故障診断を行う（ステップＳ１１０）。次に、電圧検出装置１は、ステップＳ１０２でアクティブモードに切り替えてから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１１１）。所定時間が経過していない場合（ステップＳ１１１；Ｎｏ）、電圧検出装置１は、ステップＳ１１１に戻り、所定時間の経過を待つ。一方、所定時間が経過した場合（ステップＳ１１１；Ｙｅｓ）、電圧検出装置１は、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て（ステップＳ１１２）、処理を終了する。

なお、図４では、電圧検出装置１が診断放電および診断非放電の両方を行う場合について示したが、これに限定されない。電圧検出装置１は、故障診断のために、診断放電または診断非放電のいずれか一方を行うようにしてもよい。

また、図４では、電圧検出装置１が、診断放電時のセル電圧および診断非放電時のセル電圧を取得してから故障診断を行うとしているが、これに限定されない。例えば電圧検出装置１は、診断放電時のセル電圧を取得した時点で故障診断を行うようにしてもよい。この場合、電圧検出装置１は、例えば、図４のステップＳ１０６とステップ１０７との間に故障診断を行う。

以上のように、本実施形態にかかる電圧検出装置１は、セル電圧を検出するタイミングに応じてアクティブモードおよびスタンバイモードを切り替えることで、所望のタイミングでセル電圧を検出することができる。これにより、電圧検出装置１は、診断期間Ｔ１を短縮することができる。

また、電圧検出装置１は、制御部２０からの制御によらずセル電圧を検出する電圧検出部１１０のＡＤ変換器１１１を用いて故障診断を行うことができる。このように、制御部２０からの制御によらず電圧検出を行うことで、電圧検出部１１０を構成する回路のコストを削減することができる。

＜２．第２実施形態＞
次に、図５〜図８を用いて、第２実施形態にかかる電圧検出装置１Ｂについて説明する。第１実施形態にかかる電圧検出装置１は、セル電圧を用いて組電池Ｂおよび検出部１０の故障診断を行ったが、本実施形態にかかる電圧検出装置１Ｂは、検出部１０の電源電圧に基づいて故障診断を行う。したがって、図５に示す電圧検出装置１Ｂは、放電制御部２１０を備えていない。それ以外の構成は、図２に示す電圧検出装置１と同じであるため、同一構成には同一符号を付し説明を省略する。

図５に示すように、電圧検出装置１Ｂの検出部１０には、それぞれ電圧が異なる第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４が入力される。検出部１０は、かかる第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４を用いて、ＡＤ変換器１１１等の回路を動作させる。

電圧検出部１１０Ｂは、セル電圧に加え、第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４を検出する。診断部２２０Ｂは、電圧検出部１１０Ｂが検出した第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４に基づいて検出部１０の故障診断を行う。モード切替部２３０Ｂは、第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４を検出するタイミングに基づいてスタンバイモードおよびアクティブモードの切り替えを行う。

ここで、図６を用いて、モード切替部２３０Ｂが第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４を検出するタイミングに基づいたスタンバイモードおよびアクティブモードの切り替えを行わない場合について説明する。この場合、モード切替部２３０Ｂは、タイミングｔ１１でスタンバイモードからアクティブモードに切り替えると、そのままアクティブモードを維持するものとする。なお、図６は、電圧検出装置１Ｂの動作タイミングを説明する図である。

図６に示すように、電圧検出部１１０Ｂは、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タイミングｔ１１から所定間隔Ｔ０で間欠駆動し、当該所定間隔Ｔ０でセル電圧を検出する。電圧検出部１１０Ｂは、１回の駆動期間Ａ１で、例えば奇数番目のセル電圧および偶数番目のセル電圧をそれぞれ検出する。すなわち、電圧検出部１１０Ｂは、１回の駆動期間Ａ１で２回セル電圧を検出する。なお、図６に示す丸（○）は、電圧検出部１１０Ｂが電圧を検出するタイミングを示している。

また、電圧検出部１１０Ｂは、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タイミングｔ１１から所定間隔Ｔ５で第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４を検出する。例えば、図６に示すように、電圧検出部１１０Ｂは、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タイミングｔ１１の駆動期間Ａ１の間において、第１、第２電源電圧Ｖ１、Ｖ２を検出する。次に、タイミングｔ１１から所定間隔Ｔ０経過後の駆動期間Ａ２において、第３、第４電源電圧Ｖ３、Ｖ４を検出する。すなわち、セル電圧はＡ１〜Ａ８の各駆動期間において２回ずつ検出されるが、第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４はタイマによる期間Ｔ５の最初の２回の駆動期間Ａ１、Ａ２でのみ検出するようになっている。

次に、検出部１０は、アクティブモードに切り替わったタイミングｔ１１から所定間隔Ｔ５が経過してから、次の間隔Ｔ５において次の第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４を検出する。そのため、期間Ｔ６の間、第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４は検出されない。従って、診断部２２０Ｂは、期間Ｔ６の第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４を電圧検出部１１０Ｂから取得できず、期間Ｔ６において第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４を用いた故障診断が行えない。

診断部２２０Ｂは、例えば第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４が異常であるとｋ回（ｋは１以上の実数）判定すると、検出部１０が故障していると判定する。図６に示すように、電圧検出部１１０Ｂが所定間隔Ｔ５で第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４を検出する場合、診断部２２０Ｂが故障判定を行うまでにＴ５×ｋの時間が必要となる。そのため、診断部２２０Ｂが故障診断を行う期間が長くなってしまう。

そこで、本実施形態にかかるモード切替部２３０Ｂは、第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４を検出するタイミングに基づいてスタンバイモードおよびアクティブモードの切り替えを行う。図７を用いて、かかる場合に電圧検出部１１０Ｂが電圧を検出するタイミングについて説明する。なお、図７は、電圧検出装置１Ｂの動作タイミングを説明する図である。また、タイミングｔ１１でアクティブモードに切り替わってから期間Ｔ７で、電圧検出部１１０Ｂが第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４を検出するまでは、図６と同じであるため説明を省略する。

図７に示すように、モード切替部２３０Ｂは、駆動期間Ａ２で電圧検出部１１０Ｂが第１〜第４電源電圧を検出すると、タイミングｔ１２でアクティブモードからスタンバイモードに切り替える。これにより、検出部１０のタイマ１３０がタイミングｔ１２でリセットされる。

次に、モード切替部２３０Ｂは、タイミングｔ１３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。これにより、電圧検出部１１０Ｂが電圧の検出を開始する。タイミングｔ１２でタイマ１３０がリセットされているため、電圧検出部１１０Ｂは、駆動期間Ａ３で、セル電圧に加え、第１、第２電源電圧Ｖ１、Ｖ２を検出する。また、電圧検出部１１０Ｂは、次の駆動期間Ａ４で第３、第４電源電圧Ｖ３、Ｖ４を検出する。

このように、モード切替部２３０Ｂは、所定間隔Ｔ５よりも短い周期Ｔ７でアクティブモードを繰り返すように、アクティブモードおよびスタンバイモードを切り替える。これにより、周期Ｔ７でタイマ１３０がリセットされ、電圧検出部１１０Ｂは、周期Ｔ７で第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４を検出する。

したがって、電圧検出装置１Ｂの診断部２２０Ｂは、所定間隔Ｔ５よりも短い周期Ｔ７で第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４が異常か否かを判断することができる。これにより、電圧検出装置１Ｂは、故障診断の期間を短縮することができる。

図８を用いて、電圧検出装置１Ｂが行う電圧検出処理について説明する。図８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。電圧検出装置１Ｂは、例えば組電池Ｂが搭載される車両が走行している間、図８に示す電圧検出処理を繰り返し実行するものとする。図８に示すステップＳ１０１からステップＳ１０３までの処理は、図４に示す電圧検出処理と同じ処理であるため、説明を省略する。

図８に示すように、電圧検出装置１Ｂが故障診断を行うと判断し（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、ＡＤ変換器１１１が駆動すると（ステップＳ２０１）、電圧検出装置１Ｂは、第１、第２電源電圧Ｖ１、Ｖ２を取得する（ステップＳ２０２）。また、次の駆動期間でＡＤ変換器１１１が駆動すると（ステップＳ２０３）、電圧検出装置１Ｂは、第３、第４電源電圧Ｖ３、Ｖ４を取得する（ステップＳ２０４）。電圧検出装置１Ｂは、取得した第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４に基づいて検出部１０の故障診断を行う（ステップＳ２０５）。具体的に、電圧検出装置１Ｂは、第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４が異常値であるか否かを判定し、所定回数異常値が継続する場合は、検出部１０が故障していると判定する。以下のステップＳ１１１およびステップＳ１１２の処理は、図４と同じであるため説明を省略する。

なお、図８では、電圧検出装置１Ｂが第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４を取得してから故障診断を行うとしているが、これに限定されない。例えば電圧検出装置１Ｂは、第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４をそれぞれ取得したタイミングごとに故障診断を行うようにしてもよい。

以上のように、本実施形態にかかる電圧検出装置１Ｂは、電圧検出部１１０Ｂが第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４を検出するタイミングに応じて、アクティブモードおよびスタンバイモードを切り替える。これにより、電圧検出装置１Ｂは、例えばアクティブモードを維持した場合に第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４を検出する所定間隔Ｔ５より短い周期Ｔ７で、第１〜第４電源電圧Ｖ１〜Ｖ４を検出することができる。したがって、電圧検出装置１Ｂは、故障診断の期間を短縮することができる。

なお、第２実施形態では、電圧検出装置１Ｂが、セル電圧を用いて故障診断を行う代わりに電源電圧を用いて故障診断を行うとしたが、これに限定されない。例えば、電圧検出装置１Ｂが、セル電圧を用いた故障診断および電源電圧を用いた故障診断の両方を行うようにしてもよい。

この場合、電圧検出装置１Ｂのモード切替部２３０Ｂは、セル電圧を検出するタイミングおよび電源電圧を検出するタイミングに応じて、アクティブモードおよびスタンバイモードを切り替える。例えば、図３および図７に示すタイミングで電圧検出装置１Ｂが故障診断を行う場合、モード切替部２３０Ｂは、電圧検出部１１０Ｂが２回駆動した後に、動作モードがスタンバイモードからアクティブモードに切り替わるようする。これにより、電圧検出装置１Ｂは、セル電圧を用いた故障診断および電源電圧を用いた故障診断に必要な期間を短縮することができる。

また、第１、第２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。

上記第１、第２実施形態にかかる電圧検出装置１、１Ｂは、検出部１０と、モード切替部２３０、２３０Ｂとを備える。検出部１０は、複数の電池セルが接続された電池スタックＢ１の各電池セルの電圧をそれぞれ検出する。モード切替部２３０、２３０Ｂ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。また、検出部１０は、電池セルの電圧または／および当該検出部１０の電源の電圧Ｖ１〜Ｖ４を所定間隔Ｔ０で検出する電圧検出部１１０、１１０Ｂをそれぞれ有する。モード切替部２３０、２３０Ｂは、電圧検出部１１０、１１０Ｂが電圧を検出するタイミングに応じてアクティブモードおよびスタンバイモードを切り替える。

これにより、電圧検出装置１、１Ｂは、所望のタイミングで電池セルの電圧または／および検出部１０の電源の電圧Ｖ１〜Ｖ４を検出することができる。そのため、電圧検出装置１、１Ｂは、診断期間を短縮することができる。

上記第１実施形態にかかる電圧検出装置１は、電池セルまたは／および検出部１０の故障診断のために、電池セルの放電または非放電を制御する放電制御部２１０をさらに備える。また、モード切替部２３０は、放電制御部２１０が電池セルの放電または非放電を行うタイミングに基づいてアクティブモードおよびスタンバイモードを切り替える。

これにより、電圧検出装置１は、所望のタイミングで電池セルの電圧を検出することができる。そのため、電圧検出装置１は、診断期間を短縮することができる。

上記第２実施形態にかかる電圧検出装置１Ｂのモード切替部２３０Ｂは、検出部１０の故障診断のために、検出部１０の電源の電圧Ｖ１〜Ｖ４を検出するタイミングに基づいてアクティブモードおよびスタンバイモードを切り替える。

これにより、電圧検出装置１Ｂは、所望のタイミングで検出部１０の電源の電圧Ｖ１〜Ｖ４を検出することができる。そのため、電圧検出装置１Ｂは、診断期間を短縮することができる。

上記第１、第２実施形態にかかる電圧検出装置１、１Ｂの電圧検出部１１０、１１０Ｂは、モード切替部２３０、２３０Ｂがスタンバイモードからアクティブモードに切り替えたタイミングから所定間隔Ｔ０で電圧を検出するＡＤ変換器１１１を有する。

これにより、電圧検出装置１、１Ｂは、制御部２０からの制御によらずセル電圧を検出するＡＤ変換器１１１を用いて故障診断を行うことができる。したがって、電圧検出部１１０、１１０Ｂを構成する回路のコストを削減することができる。

上記第１、第２実施形態にかかる電圧検出装置１、１Ｂのモード切替部２３０、２３０Ｂは、電圧検出部１１０、１１０Ｂが電圧を所定回数検出した場合に、スタンバイモードからアクティブモードに切り替える。

これにより、電圧検出装置１、１Ｂは、診断期間を短縮することができる。

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、１Ｂ 電圧検出装置
１０ 検出部
１１０、１１０Ｂ 電圧検出部
１１１ ＡＤ変換器
２０ 制御部
２１０ 放電制御部
２２０、２２０Ｂ 診断部
２３０、２３０Ｂ モード切替部

Claims (5)

1. 複数の電池セルが接続された電池スタックの各電池セルの電圧をそれぞれ検出する検出部と、
   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モード切替部と、
   前記電池セルまたは／および前記検出部の故障診断を行う診断期間、および、前記電池セルの電圧のバランスを調整する調整期間で、前記電池セルの放電または非放電を制御する放電制御部と、
   を備え、
   前記検出部は、
   前記電池セルの電圧を、前記スタンバイモードから前記アクティブモードに切り替わったタイミングから所定間隔で検出する電圧検出部を有し、
   前記診断期間は、前記調整期間の後に実施され、
   前記モード切替部は、
   前記診断期間内に前記アクティブモードおよび前記スタンバイモードを切り替えること
   を特徴とする電圧検出装置。
2. 前記モード切替部は、
   前記放電制御部が前記電池セルの放電または非放電を行うタイミングに基づいて前記アクティブモードおよび前記スタンバイモードを切り替えること
   を特徴とする請求項１に記載の電圧検出装置。
3. 前記電圧検出部は、
   前記モード切替部が前記スタンバイモードから前記アクティブモードに切り替えたタイミングから前記所定間隔で前記電圧を検出するＡＤ変換器を有すること
   を特徴とする請求項１または２に記載の電圧検出装置。
4. 前記モード切替部は、
   前記電圧検出部が前記電圧を所定回数検出した場合に、前記スタンバイモードから前記アクティブモードに切り替えること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電圧検出装置。
5. 複数の電池セルが接続された電池スタックの各電池セルの電圧を検出部においてそれぞれ検出する検出工程と、
   前記検出部で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モード切替工程と、
   前記電池セルまたは／および前記検出部の故障診断を行う診断期間、および、前記電池セルの電圧のバランスを調整する調整期間で、前記電池セルの放電または非放電を制御する放電制御工程と、
   を含み、
   前記検出工程は、
   前記電池セルの電圧を、前記スタンバイモードから前記アクティブモードに切り替わったタイミングから所定間隔で検出する電圧検出工程を含み、
   前記診断期間は、前記調整期間の後に実施され、
   前記モード切替工程は、
   前記診断期間内に前記アクティブモードおよび前記スタンバイモードを切り替えること
   を特徴とする電圧検出方法。

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