JP6794889B2 - 電圧検出装置 - Google Patents

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Description

本発明は、組電池を備えるシステムに適用される電圧検出装置に関する。
従来、例えば特許文献１に見られるように、組電池を構成する電池セルの端子電圧を検出する電圧検出装置が知られている。この電圧検出装置の電圧検出対象となる組電池は、少なくとも２つの電池セルの直列接続体である検出ブロックを備えている。
電圧検出装置は、メイン電圧検出部及びサブ電圧検出部を備えている。メイン電圧検出部は、検出ブロックにおいて例えば電池セルそれぞれの端子電圧を検出する。サブ電圧検出部は、検出ブロックの端子電圧を検出する。サブ電圧検出部は、電圧検出装置の機能安全を図る観点から、電圧を検出する構成を冗長化するために設けられている。
特開２０１４−１０７９７９号公報
上記電圧検出装置は、検出ブロックの正極側に電気的に接続された高電位経路と、検出ブロックの負極側に電気的に接続された低電位経路とを備えている。高電位経路及び低電位経路のそれぞれは、サブ電圧検出部に電気的に接続されている。高電位経路には、この経路を開閉する高電位スイッチが設けられ、低電位経路には、この経路を開閉する低電位スイッチが設けられている。高電位スイッチ及び低電位スイッチが閉操作された状態で、サブ電圧検出部は、高電位経路及び低電位経路の間の電位差に基づいて検出ブロックの端子電圧を検出する。
ここで、サブ電圧検出部が端子電圧を検出するために必要とする部分に異常が生じ得る。この異常は、検出ブロックの正極側から高電位経路を介してサブ電圧検出部の入力側に至るまでの部分の異常である高電位側異常、又は検出ブロックの負極側から低電位経路を介してサブ電圧検出部の入力側に至るまでの部分の異常である低電位側異常である。例えば、高電位側異常には、高電位スイッチのオープン異常又はショート異常が含まれる。電圧検出装置としては、高電位側異常又は低電位側異常が生じていることを精度よく把握できる構成が望まれる。
本発明は、高電位側異常又は低電位側異常が生じた場合であっても、その異常を精度よく把握できる電圧検出装置を提供することを主たる目的とする。
本発明は、複数の電池セルの直列接続体を有する組電池を備えるシステムに適用される電圧検出装置において、前記組電池を構成する前記電池セルのうち少なくとも２つの前記電池セルの直列接続体が検出ブロックとされており、前記検出ブロックを構成する前記電池セルのそれぞれ、又は前記検出ブロックにおいて該検出ブロックを構成する前記電池セルの数よりも少ない数の前記電池セルの直列接続体を検出対象電池とし、該検出対象電池の端子電圧を検出するメイン電圧検出部と、前記検出ブロックの正極側に第１端が電気的に接続された高電位経路と、前記検出ブロックの負極側に第１端が電気的に接続された低電位経路と、前記高電位経路及び前記低電位経路それぞれの第２端が電気的に接続され、前記高電位経路及び前記低電位経路の間の電位差に基づいて、前記検出ブロックの端子電圧を検出するサブ電圧検出部と、前記高電位経路に設けられ、該高電位経路を開閉する高電位スイッチと、前記低電位経路に設けられ、該低電位経路を開閉する低電位スイッチと、前記高電位経路のうち前記高電位スイッチよりも前記サブ電圧検出部側と、前記低電位経路のうち前記低電位スイッチよりも前記サブ電圧検出部側とを電気的に接続するバイパス抵抗体と、を備える。
サブ電圧検出部及び検出ブロックの正極側の間と、サブ電圧検出部及び検出ブロックの負極側の間とのうち、いずれか一方の間が電気的に接続され、他方の間が電気的に遮断されている状態を片側遮断状態と称すこととする。片側遮断状態は、例えば、高電位スイッチが閉状態とされ、低電位スイッチが開状態とされている状態である。
ここで、例えば、高，低電位スイッチの双方が閉操作されている場合であっても、高電位スイッチにオープン異常が生じることにより、片側遮断状態とされることがある。この場合、高電位経路からサブ電圧検出部への入力電位と、低電位経路からサブ電圧検出部への入力電位との差は、検出ブロックの実際の端子電圧に依存することとなる。そしてこの場合、実際の端子電圧の値によっては、高電位側異常又は低電位側異常が生じているにもかかわらず、サブ電圧検出部により検出された端子電圧が検出ブロックの取り得る端子電圧範囲に含まれることがある。その結果、高電位側異常又は低電位側異常の把握精度が低下するおそれがある。
そこで本発明は、高電位経路のうち高電位スイッチよりもサブ電圧検出部側と、低電位経路のうち低電位スイッチよりもサブ電圧検出部側とを電気的に接続するバイパス抵抗体を備えている。このため、例えば高電位スイッチにオープン異常が生じることにより片側遮断状態とされている場合において、高電位経路からサブ電圧検出部への入力電位と、低電位経路からサブ電圧検出部への入力電位とを近づけることができる。この場合、サブ電圧検出部により検出された端子電圧は、互いに近づけられた各入力電位の差又はこの差に応じた値である所定値に固定される。所定値は、検出ブロックの端子電圧の依存性が小さい値である。このため、高電位側異常又は低電位側異常が生じた場合であっても、サブ電圧検出部により検出された端子電圧が上記所定値に固定された状態になることをもって、異常が生じていることを把握できる。このように本発明によれば、高電位側異常又は低電位側異常が生じた場合であっても、その異常を精度よく把握することができる。
第１実施形態に係る電源システム及び電圧検出装置の全体構成図。 正常時における電圧検出装置内の等価回路を示す図。 第１スイッチのオープン異常が生じた場合における電圧検出装置内の等価回路を示す図。 第２スイッチのオープン異常が生じた場合における電圧検出装置内の等価回路を示す図。 第１スイッチのショート異常が生じた場合における電圧検出装置内の等価回路を示す図。 異常判定処理の手順を示すフローチャート。 異常判定処理の手順を示すフローチャート。 異常判定処理示すタイムチャート。 第２実施形態に係る異常判定処理の手順を示すフローチャート。 異常判定処理の手順を示すフローチャート。 第３実施形態に係る異常判定処理示すタイムチャート。 第４実施形態に係る電源システム及び電圧検出装置の全体構成図。
（第１実施形態）
以下、本発明に係る電圧検出装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本発明に係る電圧検出装置は、例えばハイブリッド自動車又は電気自動車に搭載される電源システムに適用される。
図１に示すように、電源システムは、組電池１０を備えている。組電池１０は、車両の図示しない走行用モータを含む車載電気負荷の電力供給源となる。組電池１０は、単電池としての電池セルの直列接続体を備えており、端子間電圧が例えば数百Ｖとなるものである。電池セルとしては、例えば、リチウムイオン電池又はニッケル水素蓄電池等の蓄電池を用いることができる。
本実施形態では、組電池１０を構成する電池セルのうち、少なくとも２つの電池セルの直列接続体が一体化されることにより、検出ブロックとしての電池モジュールが構成されている。本実施形態では、４つの電池セル１０ａの直列接続体が電池モジュールとされている。組電池１０は、複数の電池モジュールの直列接続体により構成されている。本実施形態では、説明の便宜上、組電池１０が第１電池モジュール１１及び第２電池モジュール１２により構成されていることとする。
組電池１０を構成する第１，第２電池モジュール１１，１２のうち、最も高電位側の電池モジュールである第１電池モジュール１１の正極端子には、第１絶縁抵抗体１３ａの第１端が接続されている。第１絶縁抵抗体１３ａの第２端には、接地部位であるグランドＧＮＤが接続されている。グランドＧＮＤは、例えば車両のボディアースである。組電池１０を構成する第１，第２電池モジュール１１，１２のうち、最も低電位側の電池モジュールである第２電池モジュール１２の負極端子には、第２絶縁抵抗体１３ｂの第１端が接続されている。第２絶縁抵抗体１３ｂの第２端には、グランドＧＮＤが接続されている。
電圧検出装置２０は、第１，第２電池モジュール１１，１２に対応して個別に設けられた第１，第２監視部２１，３１と、制御部４０とを備えている。
第１，第２監視部２１，３１は、集積回路で構成されている。第１監視部２１は、第１電池モジュール１１を構成する各電池セル１０ａの端子電圧を個別に検出する機能を有している。すなわち本実施形態では、各電池セル１０ａが検出対象電池となる。第２監視部３１は、第２電池モジュール１２を構成する各電池セル１０ａの端子電圧を個別に検出する機能を有している。第１，第２監視部２１，３１は、ＡＤ変換器を備え、検出した端子電圧をアナログデータからデジタルデータに変換する。なお本実施形態において、各監視部２１，３１がメイン電圧検出部に相当する。
電圧検出装置２０は、電気経路として、第１高電位経路ＬＨ１、第１低電位経路ＬＬ１、第１差動増幅回路２２、第２高電位経路ＬＨ２、第２低電位経路ＬＬ２及び第２差動増幅回路３２を備えている。第１高電位経路ＬＨ１の第１端には、電圧検出装置２０の第１接続部ＣＨ１が接続され、第１接続部ＣＨ１には、第１接続経路Ｌ１を介して第１電池モジュール１１の正極端子が接続されている。第１高電位経路ＬＨ１の第２端には、第１差動増幅回路２２を構成する第１オペアンプ２２ａの非反転入力端子が接続されている。第１低電位経路ＬＬ１の第１端には、電圧検出装置２０の第２接続部ＣＨ２が接続され、第２接続部ＣＨ２には、第２接続経路Ｌ２を介して第１電池モジュール１１の負極端子が接続されている。第１低電位経路ＬＬ１の第２端には、第１オペアンプ２２ａの反転入力端子が接続されている。
第２高電位経路ＬＨ２の第１端には、電圧検出装置２０の第３接続部ＣＨ３が接続され、第３接続部ＣＨ３には、第３接続経路Ｌ３を介して第２電池モジュール１２の正極端子が接続されている。第２高電位経路ＬＨ２の第２端には、第２差動増幅回路３２を構成する第２オペアンプ３２ａの非反転入力端子が接続されている。第２低電位経路ＬＬ２の第１端には、電圧検出装置２０の第４接続部ＣＨ４が接続され、第４接続部ＣＨ４には、第４接続経路Ｌ４を介して第２電池モジュール１２の負極端子が接続されている。第２低電位経路ＬＬ２の第２端には、第２オペアンプ３２ａの反転入力端子が接続されている。なお、各接続部ＣＨ１〜ＣＨ４は、端子として構成されている。また本実施形態において、各差動増幅回路２２，３２がサブ電圧検出部に相当する。
第１高電位経路ＬＨ１には、高電位スイッチとしての第１スイッチＳＷ１が設けられ、第１低電位経路ＬＬ１には、低電位スイッチとしての第２スイッチＳＷ２が設けられている。本実施形態において、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、ノーマリオープン型のスイッチであり、制御部４０により開閉操作される。なお各スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、例えばフォトリレーを構成する一対のＮチャネルＭＯＳＦＥＴであればよい。一対のＮチャネルＭＯＳＦＥＴは、ソース同士が接続されている。
第２高電位経路ＬＨ２には、高電位スイッチとしての第３スイッチＳＷ３が設けられ、第２低電位経路ＬＬ２には、低電位スイッチとしての第４スイッチＳＷ４が設けられている。本実施形態において、各スイッチＳＷ３，ＳＷ４は、ノーマリオープン型のスイッチであり、制御部４０により開閉操作される。なお各スイッチＳＷ３，ＳＷ４、例えばフォトリレーを構成する一対のＮチャネルＭＯＳＦＥＴであればよい。
第１差動増幅回路２２は、第１〜第４抵抗体２２ｂ〜２２ｅを備えている。第１〜第４抵抗体２２ｂ〜２２ｅは、第１差動増幅回路２２のゲイン抵抗体である。第１抵抗体２２ｂは、第１高電位経路ＬＨ１のうち第１スイッチＳＷ１よりも第１オペアンプ２２ａ側に設けられている。第２抵抗体２２ｃの第１端は、第１高電位経路ＬＨ１のうち第１抵抗体２２ｂよりも第１オペアンプ２２ａ側に接続されている。第３抵抗体２２ｄは、第１低電位経路ＬＬ１のうち第２スイッチＳＷ２よりも第１オペアンプ２２ａ側に設けられている。第４抵抗体２２ｅは、第１低電位経路ＬＬ１のうち第３抵抗体２２ｄよりも第１オペアンプ２２ａ側と、第１オペアンプ２２ａの出力端子とを接続している。第１オペアンプ２２ａの出力電圧は、第１出力電圧Ｖａとして制御部４０に入力される。なお本実施形態において、第１オペアンプ２２ａは、グランドＧＮＤの電位を基準に動作する。
電圧検出装置２０は、第５抵抗体２３と、第１電源部２４とを備えている。第５抵抗体２３の第１端には、第４抵抗体２２ｅの第２端が接続され、第５抵抗体２３の第２端にはグランドＧＮＤが接続されている。
第１電源部２４は、第１〜第３電源用抵抗体２４ａ〜２４ｃ、第１定電圧電源２４ｄ及び第１電源用オペアンプ２４ｅを備えている。第１電源用抵抗体２４ａの第１端には、第２抵抗体２２ｃの第２端が接続され、第１電源用抵抗体２４ａの第２端には、グランドＧＮＤが接続されている。本実施形態では、第１電源部２４の出力電圧を第１基準電圧Ｖｏｆｆ１と称すこととする。第１基準電圧Ｖｏｆｆ１は、規定電圧Ｖγに設定されている。本実施形態において、規定電圧Ｖγは、各電池モジュール１１，１２の端子電圧よりも小さい値に設定されている。具体的には規定電圧Ｖγは、各電池モジュール１１，１２の取り得る端子電圧範囲の最小値よりも小さい値に設定されている。なお規定電圧Ｖγは、例えば、制御部４０に入力可能な電圧範囲（例えば０〜５Ｖ）内の値に設定されていればよい。
第２差動増幅回路３２は、第６〜第９抵抗体３２ｂ〜３２ｅを備えている。第６〜第９抵抗体３２ｂ〜３２ｅは、第２差動増幅回路３２のゲイン抵抗体である。第６抵抗体３２ｂは、第２高電位経路ＬＨ２のうち第３スイッチＳＷ３よりも第２オペアンプ３２ａ側に設けられている。第７抵抗体３２ｃの第１端は、第２高電位経路ＬＨ２のうち第６抵抗体３２ｂよりも第２オペアンプ３２ａ側に接続されている。第８抵抗体３２ｄは、第２低電位経路ＬＬ２のうち第４スイッチＳＷ４よりも第２オペアンプ３２ａ側に設けられている。第９抵抗体３２ｅは、第２低電位経路ＬＬ２のうち第８抵抗体３２ｄよりも第２オペアンプ３２ａ側と、第２オペアンプ３２ａの出力端子とを接続している。第２オペアンプ３２ａの出力電圧は、第２出力電圧Ｖｂとして制御部４０に入力される。なお本実施形態において、第２オペアンプ３２ａは、グランドＧＮＤの電位を基準に動作する。
電圧検出装置２０は、第１０抵抗体３３と、第２電源部３４とを備えている。第１０抵抗体３３の第１端には、第９抵抗体３２ｅの第２端が接続され、第１０抵抗体３３の第２端にはグランドＧＮＤが接続されている。
第２電源部３４は、第４〜第６電源用抵抗体３４ａ〜３４ｃ、第２定電圧電源３４ｄ及び第２電源用オペアンプ３４ｅを備えている。第４電源用抵抗体３４ａの第１端には、第７抵抗体３２ｃの第２端が接続され、第４電源用抵抗体３４ａの第２端には、グランドＧＮＤが接続されている。本実施形態では、第２電源部３４の出力電圧を第２基準電圧Ｖｏｆｆ２と称すこととする。第２基準電圧Ｖｏｆｆ２は、第１基準電圧Ｖｏｆｆ１と同じように規定電圧Ｖγに設定されている。
制御部４０と第１，第２監視部２１，３１とは通信機能を有している。制御部４０と第１監視部２１との間、第１監視部２１と第２監視部３１との間、及び第２監視部３１と制御部４０との間は、それぞれ通信線ＣＣＬによって接続されている。すなわち本実施形態では、制御部４０及び第１，第２監視部２１，３１はデイジーチェーン方式で接続されている。第１，第２監視部２１，３１によって検出されたデジタルデータとしての各電池セル１０ａの端子電圧は、通信線ＣＣＬを介して制御部４０に入力される。
制御部４０は、第１電池モジュール１１の端子電圧を検出する場合、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２の閉操作指令を出力する。これにより、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２が閉状態とされ、第１オペアンプ２２ａの第１出力電圧Ｖａが第１電池モジュール１１の端子電圧に応じた電圧になる。制御部４０は、第１出力電圧Ｖａに基づいて、第１電池モジュール１１の端子電圧を算出する。その後、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２は開操作に切り替えられる。
制御部４０は、第２電池モジュール１２の端子電圧を検出する場合、第３，第４スイッチＳＷ３，ＳＷ４の閉操作指令を出力する。これにより、第３，第４スイッチＳＷ３，ＳＷ４が閉状態とされ、第２オペアンプ３２ａの第２出力電圧Ｖｂが第２電池モジュール１２の端子電圧に応じた電圧になる。制御部４０は、第２出力電圧Ｖｂに基づいて、第２電池モジュール１２の端子電圧を算出する。その後、第３，第４スイッチＳＷ３，ＳＷ４は開操作に切り替えられる。
なお本実施形態において、第１監視部２１、第２監視部３１及び制御部４０等は、一体化されている構成に限らない。例えば、第１監視部２１、第２監視部３１及び制御部４０等のそれぞれが車両内の離れたスペースに搭載されている構成であってもよい。この場合、車両内の離れたスペースとは、例えば、座席の下方に位置するスペースと、車両後ろ側のトランクルームの下方に位置するスペースとを含む。
電圧検出装置２０は、第１バイパス抵抗体５０と、第２バイパス抵抗体６０とを備えている。第１バイパス抵抗体５０の第１端は、第１高電位経路ＬＨ１のうち、第１スイッチＳＷ１と第１抵抗体２２ｂとの間に接続されている。第１バイパス抵抗体５０の第２端は、第１低電位経路ＬＬ１のうち、第２スイッチＳＷ２と第３抵抗体２２ｄとの間に接続されている。
第２バイパス抵抗体６０の第１端は、第２高電位経路ＬＨ２のうち、第３スイッチＳＷ３と第６抵抗体３２ｂとの間に接続されている。第２バイパス抵抗体６０の第２端は、第２低電位経路ＬＬ２のうち、第４スイッチＳＷ４と第８抵抗体３２ｄとの間に接続されている。本実施形態では、第１バイパス抵抗体５０の抵抗値が第２バイパス抵抗体６０の抵抗値と同じ値に設定されている。
第１バイパス抵抗体５０は、第１高電位側異常又は第１低電位側異常が生じていることの判定精度を高めるために設けられている。第１高電位側異常は、第１電池モジュール１１の正極端子から、第１接続経路Ｌ１、第１接続部ＣＨ１及び第１高電位経路ＬＨ１を介して第１オペアンプ２２ａの非反転入力端子に至るまでの部分の異常である。第１低電位側異常は、第１電池モジュール１１の負極端子から、第２接続経路Ｌ２、第２接続部ＣＨ２及び第１低電位経路ＬＬ１を介して第１オペアンプ２２ａの反転入力端子に至るまでの部分の異常である。
第１高電位側異常は、第１スイッチＳＷ１が閉状態で固着してしまうショート異常と、第１高電位オープン異常とを含む。第１高電位オープン異常は、第１スイッチＳＷ１が開状態で固着してしまうオープン異常、第１高電位経路ＬＨ１のうち第１バイパス抵抗体５０との接続点よりも第１接続部ＣＨ１側が途中で断線する異常、第１接続経路Ｌ１が途中で断線する異常、並びに第１接続部ＣＨ１及び第１電池モジュール１１の正極端子のうちいずれかから第１接続経路Ｌ１が外れる異常を含む。
第１低電位側異常は、第２スイッチＳＷ２のショート異常と、第１低電位オープン異常とを含む。第１低電位オープン異常は、第２スイッチＳＷ２のオープン異常、第１低電位経路ＬＬ１のうち第１バイパス抵抗体５０との接続点よりも第２接続部ＣＨ２側が途中で断線する異常、第２接続経路Ｌ２が途中で断線する異常、並びに第２接続部ＣＨ２及び第１電池モジュール１１の負極端子のうちいずれかから第２接続経路Ｌ２が外れる異常を含む。
第２バイパス抵抗体６０は、第２高電位側異常又は第２低電位側異常が生じていることの判定精度を高めるために設けられている。第２高電位側異常は、第２電池モジュール１２の正極端子から、第３接続経路Ｌ３、第３接続部ＣＨ３及び第２高電位経路ＬＨ２を介して第２オペアンプ３２ａの非反転入力端子に至るまでの部分の異常である。第２低電位側異常は、第２電池モジュール１２の負極端子から、第４接続経路Ｌ４、第４接続部ＣＨ４及び第２低電位経路ＬＬ２を介して第２オペアンプ３２ａの反転入力端子に至るまでの部分の異常である。
第２高電位側異常は、第３スイッチＳＷ３のショート異常と、第２高電位オープン異常とを含む。第２高電位オープン異常は、第３スイッチＳＷ３のオープン異常、第２高電位経路ＬＨ２のうち第２バイパス抵抗体６０との接続点よりも第３接続部ＣＨ３側が途中で断線する異常、第３接続経路Ｌ３が途中で断線する異常、並びに第３接続部ＣＨ３及び第２電池モジュール１２の正極端子のうちいずれかから第３接続経路Ｌ３が外れる異常を含む。
第２低電位側異常は、第４スイッチＳＷ４のショート異常と、第２低電位オープン異常とを含む。第２低電位オープン異常は、第４スイッチＳＷ４のオープン異常、第２低電位経路ＬＬ２のうち第２バイパス抵抗体６０との接続点よりも第４接続部ＣＨ４側が途中で断線する異常、第４接続経路Ｌ４が途中で断線する異常、並びに第４接続部ＣＨ４及び第２電池モジュール１２の負極端子のうちいずれかから第４接続経路Ｌ４が外れる異常を含む。
続いて、各バイパス抵抗体５０，６０により異常判定精度を高めることができる理由を、各バイパス抵抗体５０，６０が設けられない構成と比較しつつ説明する。
まず、第１，第２高電位オープン異常と第１，第２低電位オープン異常との判定について説明する。
図２（Ａ），（Ｂ）に、第１，第２バイパス抵抗体５０，６０が設けられない場合において、第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４全てが閉状態とされるときの電圧検出装置２０内の等価回路を示す。図２（Ａ）において、第１経路ＬＭ１は、第１電池モジュール１１の正極端子から、第１接続経路Ｌ１、第１高電位経路ＬＨ１、第２抵抗体２２ｃ及び第１電源用抵抗体２４ａを介してグランドＧＮＤに至るまでの電気経路を示す。第２経路ＬＭ２は、第１電池モジュール１１の負極端子から、第２接続経路Ｌ２、第１低電位経路ＬＬ１、第４抵抗体２２ｅ及び第５抵抗体２３を介してグランドＧＮＤに至るまでの電気経路を示す。第３経路ＬＭ３は、第２電池モジュール１２の正極端子から、第３接続経路Ｌ３、第２高電位経路ＬＨ２、第７抵抗体３２ｃ及び第４電源用抵抗体３４ａを介してグランドＧＮＤに至るまでの電気経路を示す。第４経路ＬＭ４は、第２電池モジュール１２の負極端子から、第４接続経路Ｌ４、第２低電位経路ＬＬ２、第９抵抗体３２ｅ及び第１０抵抗体３３を介してグランドＧＮＤに至るまでの電気経路を示す。
図２（Ａ）において、Ｒａｇ１は第１抵抗体２２ｂの抵抗値を示し、Ｒａｇ２は第２抵抗体２２ｃを示し、Ｒａｓは第１電源用抵抗体２４ａの抵抗値を示す。また、Ｒｂｇ１は第３抵抗体２２ｄの抵抗値を示し、Ｒｂｇ２は第４抵抗体２２ｅの抵抗値を示し、Ｒｂｓは第５抵抗体２３の抵抗値を示す。また、Ｒｃｇ１は第６抵抗体３２ｂの抵抗値を示し、Ｒｃｇ２は第７抵抗体３２ｃの抵抗値を示し、Ｒｃｓは第４電源用抵抗体３４ａの抵抗値を示す。また、Ｒｄｇ１は第８抵抗体３２ｄの抵抗値を示し、Ｒｄｇ２は第９抵抗体３２ｅの抵抗値を示し、Ｒｄｓは第１０抵抗体３３の抵抗値を示す。本実施形態では、Ｒａｇ１＝Ｒｂｇ１＝Ｒｃｇ１＝Ｒｄｇ１、Ｒａｇ２＝Ｒｂｇ２＝Ｒｃｇ２＝Ｒｄｇ２とされていることとする。
図２（Ａ）の等価回路をさらにまとめると、図２（Ｂ）の等価回路となる。図２（Ｂ）において、ＲＡ（＝Ｒａｇ１＋Ｒａｇ２＋Ｒａｓ）は第１合成抵抗値を示し、ＲＢ（＝Ｒｂｇ１＋Ｒｂｇ２＋Ｒｂｓ）は第２合成抵抗値を示す。ＲＣ（＝Ｒｃｇ１＋Ｒｃｇ２＋Ｒｃｓ）は第３合成抵抗値を示し、ＲＤ（＝Ｒｄｇ１＋Ｒｄｇ２＋Ｒｄｓ）は第４合成抵抗値を示す。また、第１電池モジュール１１及び第２電池モジュール１２それぞれの端子電圧をＶＢＴとする。
第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４が閉状態とされている場合、第１電池モジュール１１の負極端子と第２電池モジュール１２の正極端子とを接続する電気経路の電位である中間電位Ｖｍは、グランドＧＮＤの電位と等しくなる。すなわち、中間電位Ｖｍは電池モジュールの端子電圧ＶＢＴに依存しない。
続いて図３に、第１，第２バイパス抵抗体５０，６０が設けられない場合において、第１スイッチＳＷ１のオープン異常が生じてかつ第２〜第４スイッチＳＷ２〜ＳＷ４が閉状態とされたときの等価回路を示す。図３（Ａ）の等価回路をまとめると図３（Ｂ）の等価回路となり、図３（Ｂ）の等価回路をまとめると図３（Ｃ）の等価回路となる。
図３（Ｃ）に示す中間電位Ｖｍは、下式（ｅｑ１）で表される。
Figure 0006794889
 ＲＡ＝ＲＢ＝ＲＣ＝ＲＤであるとすると、上式（ｅｑ１）は下式（ｅｑ２）になる。
Figure 0006794889
 上式（ｅｑ２）は、中間電位Ｖｍが電池モジュールの端子電圧ＶＢＴに依存することを示している。第１スイッチＳＷ１のオープン異常が生じた状態で第２スイッチＳＷ２が閉状態にされる場合、第１電池モジュール１１の負極側から第１低電位経路ＬＬ１へと電流が流れ込む。第１オペアンプ２２ａは、流れ込む電流を打ち消すように動作する。一方、第１スイッチＳＷ１のオープン異常が生じているため、第１オペアンプ２２ａの非反転入力端子には、第１電源部２４の第１基準電圧Ｖｏｆｆ１が印加される。第１オペアンプ２２ａは、グランドＧＮＤに対する自身の反転入力端子の電位差が第１基準電圧Ｖｏｆｆ１になるよう動作する。この場合における第１オペアンプ２２ａの第１出力電圧Ｖａは、下式（ｅｑ３）で表される。
Figure 0006794889
 上式（ｅｑ３）の右辺には、電池モジュールの端子電圧ＶＢＴに依存する中間電位Ｖｍが含まれている。このため第１出力電圧Ｖａは、電池モジュールの端子電圧ＶＢＴの値によっては、電池モジュールの取り得る端子電圧範囲内の値に対応する値となり得る。したがって、例えば第１スイッチＳＷ１のオープン異常が生じている場合であっても、第１出力電圧Ｖａに基づいて算出される第１電池モジュール１１の端子電圧が、第１電池モジュール１１の取り得る端子電圧範囲内の値になり得る。この場合、第１スイッチＳＷ１のオープン異常が生じていることを判定できない。
これに対し、第１バイパス抵抗体５０が設けられる場合、第１スイッチＳＷ１のオープン異常が生じていたとしても、第１オペアンプ２２ａの非反転入力端子及び反転入力端子それぞれの入力電位は略等しくなる。この場合、第１出力電圧Ｖａは第１基準電圧Ｖｏｆｆ１と略等しくなり、電池モジュールの端子電圧ＶＢＴに依存しない。このため第１バイパス抵抗体５０が設けられる場合、第１スイッチＳＷ１のオープン異常が生じていたとしても、第１出力電圧Ｖａを第１基準電圧Ｖｏｆｆ１に固定できる。なお、第４スイッチＳＷ４が閉状態とされてかつ第３スイッチＳＷ３のオープン異常が生じていたとしても、第２バイパス抵抗体６０が設けられることにより、第２出力電圧Ｖｂを第２基準電圧Ｖｏｆｆ２に固定できる。本実施形態において、第１，第２バイパス抵抗体５０，６０の抵抗値Ｒｂｐ１，Ｒｂｐ２は、第１抵抗体２２ｂの抵抗値Ｒａｇ１よりも非常に小さい値に設定されている（Ｒｂｐ１，Ｒｂｐ２＜＜Ｒａｇ１）。第１，第２バイパス抵抗体５０，６０の抵抗値Ｒｂｐ１，Ｒｂｐ２は、例えば、第１抵抗体２２ｂの抵抗値Ｒａｇ１の１／１０以下の値に設定されていればよい。
続いて図４に、第１，第２バイパス抵抗体５０，６０が設けられない場合において、第２スイッチＳＷ２のオープン異常が生じてかつ第１，第３，第４スイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ４が閉状態とされたときの等価回路を示す。図４（Ａ）の等価回路をまとめると図４（Ｂ）の等価回路となり、図４（Ｂ）の等価回路をまとめると図４（Ｃ）の等価回路となる。
図４（Ｃ）に示す中間電位Ｖｍは、第１電池モジュール１１の正極電位と第２電池モジュール１２の負極電位との差の中央値であるＶＢＴとなり、電池モジュールの端子電圧ＶＢＴに依存する。また、図４に示す場合における第１オペアンプ２２ａの第１出力電圧Ｖａは、下式（ｅｑ４）で表される。
Figure 0006794889
 上式（ｅｑ４）の右辺には、電池モジュールの端子電圧ＶＢＴに依存する中間電位Ｖｍが含まれている。このため第１出力電圧Ｖａは、電池モジュールの端子電圧ＶＢＴの値によっては、電池モジュールの取り得る端子電圧範囲内の値に対応する値となり得る。
これに対し、第１バイパス抵抗体５０が設けられる場合、第２スイッチＳＷ２のオープン異常が生じていたとしても、第１オペアンプ２２ａの非反転入力端子及び反転入力端子それぞれの入力電位は略等しくなる。この場合、第１出力電圧Ｖａは第１基準電圧Ｖｏｆｆ１と略等しくなり、電池モジュールの端子電圧ＶＢＴに依存しない。このため第１バイパス抵抗体５０が設けられる場合、第２スイッチＳＷ２のオープン異常が生じていたとしても、第１出力電圧Ｖａを第１基準電圧Ｖｏｆｆ１に固定できる。なお、第３スイッチＳＷ３が閉状態とされてかつ第４スイッチＳＷ４のオープン異常が生じていたとしても、第２バイパス抵抗体６０が設けられることにより、第２出力電圧Ｖｂを第２基準電圧Ｖｏｆｆ２に固定できる。
したがって、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２の双方が閉操作されている場合において、第１出力電圧Ｖａが第１基準電圧Ｖｏｆｆ１又はその近傍の値となるとき、第１スイッチＳＷ１のオープン異常を含む第１高電位オープン異常、又は第２スイッチＳＷ２のオープン異常を含む第１低電位オープン異常のいずれかが生じていると判定できる。また、第３，第４スイッチＳＷ３，ＳＷ４の双方が閉操作されている場合において、第２出力電圧Ｖｂが第２基準電圧Ｖｏｆｆ２又はその近傍の値となるとき、第３スイッチＳＷ３のオープン異常を含む第２高電位オープン異常、又は第４スイッチＳＷ４のオープン異常を含む第２低電位オープン異常のいずれかが生じていると判定できる。
続いて、第１〜第４スイッチのショート異常の判定について説明する。
図５に、第１，第２バイパス抵抗体５０，６０が設けられない場合において、第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４が開操作される状況下、第１スイッチＳＷ１のみにショート異常が生じたときの等価回路を示す。図５（Ａ）において、正極側経路ＬＭＰは、第１電池モジュール１１の正極端子から第１絶縁抵抗体１３ａを介してグランドＧＮＤに至るまでの電気経路を示し、負極側経路ＬＮＰは、第２電池モジュール１２の負極端子から第２絶縁抵抗体１３ｂを介してグランドＧＮＤに至るまでの電気経路を示す。図５（Ａ）において、Ｒｐは第１絶縁抵抗体１３ａの抵抗値を示し、Ｒｎは第２絶縁抵抗体１３ｂの抵抗値を示す。図５（Ａ）の等価回路をまとめると図５（Ｂ）の等価回路となる。なお本実施形態では、Ｒｐ≠Ｒｎ≠Ｒａｇ１であるとする。
図５（Ｂ）に示す第１電池モジュール１１の正極側の電位Ｖｐは、下式（ｅｑ５）で表される。
Figure 0006794889
 また、第１出力電圧Ｖａは、下式（ｅｑ６）で表される。
Figure 0006794889
 上式（ｅｑ６）の右辺には、上式（ｅｑ５）で表される正極側の電位Ｖｐが含まれている。このことは、第１出力電圧Ｖａが、電池モジュールの端子電圧ＶＢＴと、第１，第２絶縁抵抗体１３ａ，１３ｂの抵抗値Ｒｐ，Ｒｎとに依存することを示している。各抵抗値Ｒｐ，Ｒｎは、例えば各絶縁抵抗体１３ａ，１３ｂの経時変化により変化し得る。このことは、異常判定精度を低下させる要因となる。
これに対し、第１バイパス抵抗体５０が設けられる場合について説明する。第１スイッチＳＷ１にショート異常が生じていない場合、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２が開状態とされ、第１オペアンプ２２ａの非反転入力端子及び反転入力端子それぞれの入力電位は略等しくなる。この場合、第１出力電圧Ｖａは第１基準電圧Ｖｏｆｆ１と略等しくなり、電池モジュールの端子電圧ＶＢＴ及び各抵抗値Ｒｐ，Ｒｎに依存しない。このため第１バイパス抵抗体５０が設けられる場合において、第１スイッチＳＷ１のショート異常が生じていないとき、第１出力電圧Ｖａを第１基準電圧Ｖｏｆｆ１に固定できる。一方、第１スイッチＳＷ１のショート異常が生じている場合、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２が閉状態とされ、第１出力電圧Ｖａは、第１基準電圧Ｖｏｆｆ１よりも大きい値であって、第１電池モジュール１１の端子電圧に応じた値になる。なお、第２〜第４スイッチＳＷ２〜ＳＷ４についても同様である。第３，第４スイッチＳＷ３，ＳＷ４のいずれにもショート異常が生じていない場合、第２バイパス抵抗体６０が設けられることにより、第２出力電圧Ｖｂを第２基準電圧Ｖｏｆｆ２に固定できる。
したがって、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２のうち一方が閉操作されてかつ他方が開操作されている場合において、第１出力電圧Ｖａが第１基準電圧Ｖｏｆｆ１又はその近傍の値となるとき、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２のいずれにもショート異常が生じていないと判定できる。一方、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２のうち一方が閉操作されてかつ他方が開操作されている場合において、第１出力電圧Ｖａに基づいて算出された第１電池モジュール１１の端子電圧が、第１電池モジュール１１の取り得る端子電圧範囲の下限値以上であるとき、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２のうち開操作されているスイッチにショート異常が生じていると判定できる。また、第３，第４スイッチＳＷ３，ＳＷ４のうち一方が閉操作されてかつ他方が開操作されている場合において、第２出力電圧Ｖｂが第２基準電圧Ｖｏｆｆ２又はその近傍の値となるとき、第３，第４スイッチＳＷ３，ＳＷ４のいずれにもショート異常が生じていないと判定できる。一方、第３，第４スイッチＳＷ３，ＳＷ４のうち一方が閉操作されてかつ他方が開操作されている場合において、第２出力電圧Ｖｂに基づいて算出された第２電池モジュール１２の端子電圧が、第２電池モジュール１２の取り得る端子電圧範囲の下限値以上であるとき、第３，第４スイッチＳＷ３，ＳＷ４のうち開操作されているスイッチにショート異常が生じていると判定できる。
続いて図６及び図７を用いて、制御部４０により実行される異常判定処理について説明する。この処理は例えば電源システムの起動時に実行される。
まずステップＳ１０では、第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の開操作指令を出力する。
続くステップＳ１１では、第１出力電圧Ｖａ及び第２出力電圧Ｖｂを取得する。そして、取得した第１出力電圧Ｖａ及び第２出力電圧Ｖｂに基づいて、オフセット異常が生じているか否かを判定する。オフセット異常は、第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４全てが開状態とされている場合に第１出力電圧Ｖａの取り得る電圧範囲から、取得した第１出力電圧Ｖａが外れる異常を含む。またオフセット異常は、第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４全てが開状態とされている場合に第２出力電圧Ｖｂの取り得る電圧範囲から、取得した第２出力電圧Ｖｂが外れる異常を含む。
ステップＳ１１においてオフセット異常が生じていると判定した場合には、ステップＳ１２に進み、オフセット異常が生じている旨を外部に通知する。
ステップＳ１１においてオフセット異常が生じていないと判定した場合には、ステップＳ１３〜Ｓ１６において、第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のいずれかにオープン異常が生じているか否かを判定する。
詳しくは、ステップＳ１３では、第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の閉操作指令を出力する。
続くステップＳ１４では、第１電池モジュール１１の各電池セル１０ａの端子電圧を第１監視部２１から取得する。そして、取得した各端子電圧を加算することにより、第１電池モジュール１１の端子電圧として第１メイン電圧Ｖ１ｆを算出する。またステップＳ１４では、第２電池モジュール１２の各電池セル１０ａの端子電圧を第２監視部３１から取得する。そして、取得した各端子電圧を加算することにより、第２電池モジュール１２の端子電圧である第２メイン電圧Ｖ２ｆを算出する。なお本実施形態において、ステップＳ１４の処理が電圧算出部に相当する。
ちなみに本実施形態では、第１，第２出力電圧Ｖａ，Ｖｂの電圧検出タイミングと同期したタイミングで第１，第２監視部２１，３１により検出された第１，第２電池モジュール１１，１２の端子電圧に基づいて、第１，第２メイン電圧Ｖ１ｆ，Ｖ２ｆを算出する。これにより、異常判定精度を高める。
続くステップＳ１５では、第１，第２出力電圧Ｖａ，Ｖｂを取得する。そして、取得した第１出力電圧Ｖａに基づいて、第１電池モジュール１１の端子電圧として第１サブ電圧Ｖ１ｒを算出する。また、取得した第２出力電圧Ｖｂに基づいて、第２電池モジュール１２の端子電圧として第２サブ電圧Ｖ２ｒを算出する。
続くステップＳ１６では、第１メイン電圧Ｖ１ｆ及び第１サブ電圧Ｖ１ｒに基づいて、第１高電位オープン異常又は第１低電位オープン異常のいずれかが生じているか否かを判定する。本実施形態では、第１サブ電圧Ｖ１ｒが、第１メイン電圧Ｖ１ｆから第１電圧値ΔＶ１を減算した値よりも小さいと判定した場合、第１高電位オープン異常又は第１低電位オープン異常のいずれかが生じていると判定する。オープン異常が生じていると、第１サブ電圧Ｖ１ｒが第１メイン電圧Ｖ１ｆに対して非常に小さい値となる。ステップＳ１６において第１高電位オープン異常又は第１低電位オープン異常が生じていると判定した場合には、ステップＳ１２に進み、その旨を外部に通知する。
またステップＳ１６では、第２メイン電圧Ｖ２ｆ及び第２サブ電圧Ｖ２ｒに基づいて、第２高電位オープン異常又は第２低電位オープン異常のいずれかが生じているか否かを判定する。本実施形態では、第２サブ電圧Ｖ２ｒが、第２メイン電圧Ｖ２ｆから第２電圧値ΔＶ２を減算した値よりも小さいと判定した場合、第２高電位オープン異常又は第２低電位オープン異常のいずれかが生じていると判定する。ステップＳ１６において第２高電位オープン異常又は第２低電位オープン異常が生じていると判定した場合には、ステップＳ１２に進み、その旨を外部に通知する。
なお、第１電圧値ΔＶ１及び第２電圧値ΔＶ２は、互いに同じ値に設定されていてもよいし、異なる値に設定されていてもよい。
またステップＳ１６において、第１サブ電圧Ｖ１ｒが、第１メイン電圧Ｖ１ｆに第１電圧値ΔＶ１を加算した値よりも大きいと判定した場合、又は第２サブ電圧Ｖ２ｒが、第２メイン電圧Ｖ２ｆに第２電圧値ΔＶ２を加算した値よりも大きいと判定した場合、電圧検出に係る異常が生じていると判定してもよい。
ステップＳ１６においてオープン異常が生じていないと判定した場合には、ステップＳ１７に進み、第１スイッチＳＷ１の開操作指令と、第２〜第４スイッチＳＷ２〜ＳＷ４の閉操作指令とを出力する。これにより、第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうち、第１スイッチＳＷ１のみが開操作される。
続くステップＳ１８では、第１サブ電圧Ｖ１ｒに基づいて、第１スイッチＳＷ１のショート異常が生じているか否かを判定する。本実施形態では、第１サブ電圧Ｖ１ｒが、第１電池モジュール１１の取り得る端子電圧範囲の最小値ＶＢｍｉｎ以上であると判定した場合、第１スイッチＳＷ１のショート異常が生じていると判定する。つまり、第１スイッチＳＷ１のショート異常が生じている場合、第１サブ電圧Ｖ１ｒは第１電池モジュール１１の取り得る端子電圧範囲内の値となる。一方、第１スイッチＳＷ１のショート異常が生じていない場合、第１出力電圧Ｖａが第１基準電圧Ｖｏｆｆ１又はその近傍の値に固定される。その結果、第１サブ電圧Ｖ１ｒは第１電池モジュール１１の取り得る端子電圧範囲内の最小値ＶＢｍｉｎ未満の値となる。
ステップＳ１８において第１スイッチＳＷ１にショート異常が生じていると判定した場合には、ステップＳ１２に進み、その旨を外部に通知する。
ステップＳ１８においてショート異常が生じていないと判定した場合には、ステップＳ１９〜Ｓ２２において、ステップＳ１３〜Ｓ１６の処理と同じ処理を行う。
ステップＳ２２においてオープン異常が生じていないと判定した場合には、ステップＳ２３に進み、第２スイッチＳＷ２の開操作指令と、第１，第３，第４スイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ４の閉操作指令とを出力する。
続くステップＳ２４では、第１サブ電圧Ｖ１ｒに基づいて、第２スイッチＳＷ２のショート異常が生じているか否かを判定する。本実施形態では、第１サブ電圧Ｖ１ｒが、第１電池モジュール１１の取り得る端子電圧範囲の最小値ＶＢｍｉｎ以上であると判定した場合、第２スイッチＳＷ２のショート異常が生じていると判定する。
ステップＳ２４において第２スイッチＳＷ２にショート異常が生じていると判定した場合には、ステップＳ１２に進み、その旨を外部に通知する。
ステップＳ２４においてショート異常が生じていないと判定した場合には、ステップＳ２５〜Ｓ２８において、ステップＳ１３〜Ｓ１６の処理と同じ処理を行う。
ステップＳ２８においてオープン異常が生じていないと判定した場合には、ステップＳ２９に進み、第３スイッチＳＷ３の開操作指令と、第１，第２，第４スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ４の閉操作指令とを出力する。
続くステップＳ３０では、第２サブ電圧Ｖ２ｒに基づいて、第３スイッチＳＷ３のショート異常が生じているか否かを判定する。本実施形態では、第２サブ電圧Ｖ２ｒが、第２電池モジュール１２の取り得る端子電圧範囲の最小値ＶＢｍｉｎ以上であると判定した場合、第３スイッチＳＷ３のショート異常が生じていると判定する。
ステップＳ３０において第３スイッチＳＷ３にショート異常が生じていると判定した場合には、ステップＳ１２に進み、その旨を外部に通知する。
ステップＳ３０においてショート異常が生じていないと判定した場合には、ステップＳ３１〜Ｓ３４において、ステップＳ１３〜Ｓ１６の処理と同じ処理を行う。
ステップＳ３４においてオープン異常が生じていないと判定した場合には、ステップＳ３５に進み、第４スイッチＳＷ４の開操作指令と、第１〜第３スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の閉操作指令とを出力する。
続くステップＳ３６では、第２サブ電圧Ｖ２ｒに基づいて、第４スイッチＳＷ４のショート異常が生じているか否かを判定する。本実施形態では、第２サブ電圧Ｖ２ｒが、第２電池モジュール１２の取り得る端子電圧範囲の最小値ＶＢｍｉｎ以上であると判定した場合、第４スイッチＳＷ４のショート異常が生じていると判定する。
ステップＳ３６において第４スイッチＳＷ４にショート異常が生じていると判定した場合には、ステップＳ１２に進み、その旨を外部に通知する。
なお本実施形態において、ステップＳ１６，Ｓ１８，Ｓ２２，Ｓ２４，Ｓ２８，Ｓ３０，Ｓ３４，Ｓ３６の処理が判定部に相当する。
図８に異常判定処理の実施態様を示す。
時刻ｔ１〜ｔ２において、ステップＳ１０，Ｓ１１の処理が行われ、オフセット異常が生じていないと判定される。そして時刻ｔ２〜ｔ３において、ステップＳ１３〜Ｓ１６の処理が行われ、各オープン異常が生じていないと判定される。そして時刻ｔ３〜ｔ４において、ステップＳ１７，Ｓ１８の処理が行われ、第１スイッチＳＷ１のショート異常が生じていないと判定される。時刻ｔ３〜ｔ４の処理において、第１スイッチＳＷ１が対象スイッチに相当し、第１差動増幅回路２２が対象検出部に相当する。
時刻ｔ４〜ｔ５において、ステップＳ１９〜Ｓ２２の処理が行われ、各オープン異常が生じていないと判定される。そして時刻ｔ５〜ｔ６において、ステップＳ２３，Ｓ２４の処理が行われ、第２スイッチＳＷ１のショート異常が生じていないと判定される。時刻ｔ５〜ｔ６の処理において、第２スイッチＳＷ２が対象スイッチに相当し、第１差動増幅回路２２が対象検出部に相当する。
時刻ｔ６〜ｔ７において、ステップＳ２５〜Ｓ２８の処理が行われ、各オープン異常が生じていないと判定される。そして時刻ｔ７〜ｔ８において、ステップＳ２９，Ｓ３０の処理が行われ、第３スイッチＳＷ３のショート異常が生じていないと判定される。時刻ｔ７〜ｔ８の処理において、第３スイッチＳＷ３が対象スイッチに相当し、第２差動増幅回路３２が対象検出部に相当する。
時刻ｔ８〜ｔ９において、ステップＳ３１〜Ｓ３４の処理が行われ、各オープン異常が生じていないと判定される。そして時刻ｔ９〜ｔ１０において、ステップＳ３５，Ｓ３６の処理が行われ、第４スイッチＳＷ４のショート異常が生じていないと判定される。時刻ｔ９〜ｔ１０の処理において、第４スイッチＳＷ４が対象スイッチに相当し、第２差動増幅回路３２が対象検出部に相当する。
ちなみに本実施形態において、ステップＳ１９〜Ｓ２２の一群の処理、ステップＳ２５〜Ｓ２８の一群の処理、及びステップＳ３１〜Ｓ３４の一群の処理のうち、少なくとも１組の処理が無くてもよい。
以上詳述したように本実施形態では、電圧検出装置２０に第１バイパス抵抗体５０及び第２バイパス抵抗体６０を備えた。このため、第１高電位側異常、第１低電位側異常、第２高電位側異常又は第２低電位側異常のいずれかが生じていることの判定精度を高めることができる。
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、上記第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のショート異常の判定方法を変更する。
図９及び図１０に、制御部４０により実行される異常判定処理の手順を示す。なお図９及び図１０において、先の図６及び図７に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。
図９に示すように、ステップＳ４０では、第１出力電圧Ｖａが、規定電圧Ｖγに規定値Δｃ加算した値よりも大きいと判定した場合、又は第１出力電圧Ｖａが、規定電圧Ｖγから規定値Δｃ減算した値よりも小さいと判定した場合、第１スイッチＳＷ１のショート異常が生じていると判定する。なお規定値Δｃは、例えば、規定電圧Ｖγよりも小さい値に設定されていればよい。
ステップＳ４１では、第１出力電圧Ｖａが、規定電圧Ｖγに規定値Δｃ加算した値よりも大きいと判定した場合、又は第１出力電圧Ｖａが、規定電圧Ｖγから規定値Δｃ減算した値よりも小さいと判定した場合、第２スイッチＳＷ２のショート異常が生じていると判定する。
図１０に示すように、ステップＳ４２では、第２出力電圧Ｖｂが、規定電圧Ｖγに規定値Δｃ加算した値よりも大きいと判定した場合、又は第２出力電圧Ｖｂが、規定電圧Ｖγから規定値Δｃ減算した値よりも小さいと判定した場合、第３スイッチＳＷ３のショート異常が生じていると判定する。
ステップＳ４３では、第２出力電圧Ｖｂが、規定電圧Ｖγに規定値Δｃ加算した値よりも大きいと判定した場合、又は第２出力電圧Ｖｂが、規定電圧Ｖγから規定値Δｃ減算した値よりも小さいと判定した場合、第４スイッチＳＷ４のショート異常が生じていると判定する。
以上説明した本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様に、第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のいずれかにショート異常が生じていることの判定精度を高めることができる。
（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、上記第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１１に示すように、異常判定処理時における各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の操作状態の設定方法を変更する。なお図１１において、時刻ｔ２〜ｔ３，ｔ４〜ｔ５，ｔ６〜ｔ７，ｔ８〜ｔ９の各オープン異常の判定方法は、先の図８に示した各オープン異常の判定方法と同じである。
時刻ｔ３〜ｔ４において、第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうち、第２スイッチＳＷ２のみが閉操作される。この操作状態において、ステップＳ１８の処理が行われ、第１スイッチＳＷ１のショート異常の有無が判定される。なお、時刻ｔ３〜ｔ４の処理において、第２スイッチＳＷ２が対象スイッチに相当し、第１差動増幅回路２２が対象検出部に相当する。
時刻ｔ５〜ｔ６において、第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうち、第１スイッチＳＷ１のみが閉操作される。この操作状態において、ステップＳ２４の処理が行われ、第２スイッチＳＷ２のショート異常の有無が判定される。なお、時刻ｔ５〜ｔ６の処理において、第１スイッチＳＷ１が対象スイッチに相当し、第１差動増幅回路２２が対象検出部に相当する。
時刻ｔ７〜ｔ８において、第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうち、第４スイッチＳＷ４のみが閉操作される。この操作状態において、ステップＳ３０の処理が行われ、第３スイッチＳＷ３のショート異常の有無が判定される。なお、時刻ｔ７〜ｔ８の処理において、第４スイッチＳＷ４が対象スイッチに相当し、第２差動増幅回路３２が対象検出部に相当する。
時刻ｔ９〜ｔ１０において、第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうち、第３スイッチＳＷ３のみが閉操作される。この操作状態において、ステップＳ３６の処理が行われ、第３スイッチＳＷ３のショート異常の有無が判定される。なお、時刻ｔ９〜ｔ１０の処理において、第３スイッチＳＷ３が対象スイッチに相当し、第２差動増幅回路３２が対象検出部に相当する。
以上説明した本実施形態によれば、上記第１実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
（第４実施形態）
以下、第４実施形態について、上記第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１２に示すように、電圧検出装置２０は、第１キャパシタ５１及び第２キャパシタ６１を備えている。なお図１２において、先の図１に示す構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
第１キャパシタ５１の第１端には、第１高電位経路ＬＨ１のうち第１抵抗体２２ｂよりも第１オペアンプ２２ａ側が接続されている。第１キャパシタ５１の第２端には、第１低電位経路ＬＬ１のうち第３抵抗体２２ｄよりも第１オペアンプ２２ａ側が接続されている。
第２キャパシタ６１の第１端には、第２高電位経路ＬＨ２のうち第６抵抗体３２ｂよりも第２オペアンプ３２ａ側が接続されている。第２キャパシタ６１の第２端には、第２低電位経路ＬＬ２のうち第８抵抗体３２ｄよりも第２オペアンプ３２ａ側が接続されている。
本実施形態では、先の図８に示す処理において、時刻ｔ２〜ｔ３の処理の後半に第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４全てを開操作するオフモードが挿入される。これは、時刻ｔ２〜ｔ３の処理の前半を第１キャパシタ５１の充電期間とし、その後のオフモードとされる期間において、異常判定処理に用いられる第１，第２出力電圧Ｖａ，Ｖｂを検出するためである。同様に、時刻ｔ３〜ｔ４の処理、時刻ｔ４〜ｔ５の処理、時刻ｔ６〜ｔ７の処理、時刻ｔ７〜ｔ８の処理、時刻ｔ８〜ｔ９の処理、及び時刻ｔ９〜ｔ１０の処理それぞれの後半にもオフモードが挿入される。
以上説明した本実施形態によれば、上記第１実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・監視部としては、電池モジュールを構成する電池セルそれぞれの端子電圧を個別に検出するものに限らず、電池モジュールを構成する電池セルの数よりも少ない数（例えば２つ）の電池セルの直列接続体の端子電圧を検出するものであってもよい。
・第１バイパス抵抗体５０の抵抗値は、第２バイパス抵抗体６０の抵抗値と異なる値に設定されていてもよい。
・高電位側スイッチ及び低電位側スイッチとしては、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに限らず他のスイッチであってもよい。
・第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２が、第１監視部２１により開閉操作されてもよい。この場合、制御部４０は、第１電池モジュール１１の端子電圧を検出するとき、例えば、通信線ＣＣＬを介して第１監視部２１に第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２の閉操作指令を出力すればよい。また、第３，第４スイッチＳＷ３，ＳＷ４が、第２監視部３１により開閉操作されてもよい。この場合、制御部４０は、第２電池モジュール１２の端子電圧を検出するとき、例えば、通信線ＣＣＬを介して第２監視部３１に第３，第４スイッチＳＷ３，ＳＷ４の閉操作指令を出力すればよい。
・サブ電圧検出部としては、差動増幅回路に限らず他の構成であってもよい。
・各監視部２１，３１及び制御部４０の間の通信線の接続手法としては、デイジーチェーン方式のものに限らない。例えば、制御部４０に接続された共通の通信線に、各監視部２１，３１に個別に接続された個別通信線が接続されたバス接続であってもよい。
・電池モジュールを構成する電池セルの数としては、４つに限らず、２つ、３つ、又は５つ以上であってもよい。また、電池モジュールを構成する電池セルの数は、各電池モジュールで等しくなくてもよい。
・組電池を構成する電池モジュールの数としては、複数に限らず、１つであってもよい。この場合、例えば、電圧検出装置に１つの監視部が備えられればよい。
・組電池としては、複数の電池セルの直列接続体を１つ備えるものに限らない。例えば、複数の電池セルの直列接続体を複数備え、各直列接続体が互いに並列接続された組電池であってもよい。
・電圧検出装置が適用されるシステムとしては、車両に搭載されるものに限らない。
１０…組電池、２０…電圧検出装置、２１…第１監視部、２２…第１差動増幅回路、３１…第２監視部、３２…第２差動増幅回路、５０…第１バイパス抵抗体、６０…第２バイパス抵抗体。

Claims (2)

  1. 複数の電池セル（１０ａ）の直列接続体を有する組電池（１０）を備えるシステムに適用される電圧検出装置（２０）において、
    前記システムは、
    前記組電池の正極側と前記システムのグランド（ＧＮＤ）とを電気的に接続する第１絶縁抵抗体（１３ａ）と、
    前記組電池の負極側と前記グランドとを電気的に接続する第２絶縁抵抗体（１３ｂ）と、を備え、
    前記組電池を構成する前記電池セルのうち少なくとも２つの前記電池セルの直列接続体が検出ブロック（１１，１２）とされており、
    前記組電池は、複数の前記検出ブロックの直列接続体を備え、
    １つの前記電池セル、又は前記検出ブロックにおいて該検出ブロックを構成する前記電池セルの数よりも少ない数の前記電池セルの直列接続体が検出対象電池とされており、複数の前記検出対象電池の直列接続体により１つの前記検出ブロックが構成され、
    前記各検出ブロックに対応して設けられ、前記検出ブロックを構成する前記各検出対象電池の端子電圧を検出するメイン電圧検出部（２１，３１）と、
    前記各検出ブロックに対応して設けられ、前記検出ブロックの正極側に第１端が電気的に接続された高電位経路（ＬＨ１，ＬＨ２）と、
    前記各検出ブロックに対応して設けられ、前記検出ブロックの負極側に第１端が電気的に接続された低電位経路（ＬＬ１，ＬＬ２）と、
    前記各検出ブロックに対応して設けられ、前記高電位経路及び前記低電位経路それぞれの第２端が電気的に接続されたサブ電圧検出部（２２，３２）と、
    前記各高電位経路に設けられ、該高電位経路を開閉する高電位スイッチ（ＳＷ１，ＳＷ３）と、
    前記各低電位経路に設けられ、該低電位経路を開閉する低電位スイッチ（ＳＷ２，ＳＷ４）と、
    前記各検出ブロックに対応して設けられ、前記高電位経路のうち前記高電位スイッチよりも前記サブ電圧検出部側と、前記低電位経路のうち前記低電位スイッチよりも前記サブ電圧検出部側とを電気的に接続するバイパス抵抗体（５０，６０）と、を備え、
    前記サブ電圧検出部は、オペアンプ（２２ａ，３２ａ）を有し、前記グランドの電位を基準として前記高電位経路及び前記低電位経路の間の入力電位差を増幅した電圧を出力する差動増幅回路であり、
    前記各高電位経路のうち前記バイパス抵抗体との接続点よりも前記オペアンプ側には、前記差動増幅回路を構成するゲイン抵抗体（２２ｂ，２２ｄ）が設けられ、
    前記各低電位経路のうち前記バイパス抵抗体との接続点よりも前記オペアンプ側には、前記差動増幅回路を構成するゲイン抵抗体（３２ｂ，３２ｄ）が設けられ、
    前記各検出ブロックに対応して設けられるとともに、前記高電位経路のうち前記ゲイン抵抗体よりも前記オペアンプ側に電気的に接続され、前記グランドの電位を基準とした基準電圧（Ｖγ）を出力する電源部（２４，３４）と、
    前記メイン電圧検出部により検出された前記検出ブロックを構成する前記各検出対象電池の端子電圧に基づいて、前記検出ブロックの端子電圧を算出する電圧算出部と、を備え、
    前記基準電圧は、前記各検出ブロックの取り得る端子電圧範囲の最小値（ＶＢｍｉｎ）よりも小さい値に設定され、
    前記各高電位スイッチ及び前記各低電位スイッチが閉操作されている場合において、前記サブ電圧検出部の出力電圧と、前記電圧算出部により算出された端子電圧とに基づいて、前記検出ブロックの正極側と前記サブ電圧検出部の入力側とが電気的に遮断される異常である高電位オープン異常、又は前記検出ブロックの負極側と前記サブ電圧検出部の入力側とが電気的に遮断される異常である低電位オープン異常のいずれかが生じていることを判定する判定部を備える電圧検出装置。
  2. 複数の電池セル（１０ａ）の直列接続体を有する組電池（１０）を備えるシステムに適用される電圧検出装置（２０）において、
    前記システムは、
    前記組電池の正極側と前記システムのグランド（ＧＮＤ）とを電気的に接続する第１絶縁抵抗体（１３ａ）と、
    前記組電池の負極側と前記グランドとを電気的に接続する第２絶縁抵抗体（１３ｂ）と、を備え、
    前記組電池を構成する前記電池セルのうち少なくとも２つの前記電池セルの直列接続体が検出ブロック（１１，１２）とされており、
    前記組電池は、複数の前記検出ブロックの直列接続体を備え、
    １つの前記電池セル、又は前記検出ブロックにおいて該検出ブロックを構成する前記電池セルの数よりも少ない数の前記電池セルの直列接続体が検出対象電池とされており、複数の前記検出対象電池の直列接続体により１つの前記検出ブロックが構成され、
    前記各検出ブロックに対応して設けられ、前記検出ブロックを構成する前記各検出対象電池の端子電圧を検出するメイン電圧検出部（２１，３１）と、
    前記各検出ブロックに対応して設けられ、前記検出ブロックの正極側に第１端が電気的に接続された高電位経路（ＬＨ１，ＬＨ２）と、
    前記各検出ブロックに対応して設けられ、前記検出ブロックの負極側に第１端が電気的に接続された低電位経路（ＬＬ１，ＬＬ２）と、
    前記各検出ブロックに対応して設けられ、前記高電位経路及び前記低電位経路それぞれの第２端が電気的に接続されたサブ電圧検出部（２２，３２）と、
    前記各高電位経路に設けられ、該高電位経路を開閉する高電位スイッチ（ＳＷ１，ＳＷ３）と、
    前記各低電位経路に設けられ、該低電位経路を開閉する低電位スイッチ（ＳＷ２，ＳＷ４）と、
    前記各検出ブロックに対応して設けられ、前記高電位経路のうち前記高電位スイッチよりも前記サブ電圧検出部側と、前記低電位経路のうち前記低電位スイッチよりも前記サブ電圧検出部側とを電気的に接続するバイパス抵抗体（５０，６０）と、を備え、
    前記サブ電圧検出部は、オペアンプ（２２ａ，３２ａ）を有し、前記グランドの電位を基準として前記高電位経路及び前記低電位経路の間の入力電位差を増幅した電圧を出力する差動増幅回路であり、
    前記各高電位経路のうち前記バイパス抵抗体との接続点よりも前記オペアンプ側には、前記差動増幅回路を構成するゲイン抵抗体（２２ｂ，２２ｄ）が設けられ、
    前記各低電位経路のうち前記バイパス抵抗体との接続点よりも前記オペアンプ側には、前記差動増幅回路を構成するゲイン抵抗体（３２ｂ，３２ｄ）が設けられ、
    前記各検出ブロックに対応して設けられるとともに、前記高電位経路のうち前記ゲイン抵抗体よりも前記オペアンプ側に電気的に接続され、前記グランドの電位を基準とした基準電圧（Ｖγ）を出力する電源部（２４，３４）を備え、
    前記基準電圧は、前記各検出ブロックの取り得る端子電圧範囲の最小値（ＶＢｍｉｎ）よりも小さい値に設定され、
    前記各高電位スイッチ及び前記各低電位スイッチのうちいずれか１つのスイッチが対象スイッチとされており、
    前記対象スイッチに対応する前記検出ブロックを電圧検出対象とする前記サブ電圧検出部が対象検出部とされており、
    前記各高電位スイッチ及び前記各低電位スイッチのうち前記対象スイッチが開操作されてかつ残り全てのスイッチが閉操作されている場合、又は前記各高電位スイッチ及び前記各低電位スイッチのうち前記対象スイッチが閉操作されてかつ残り全てのスイッチが開操作されている場合において、前記対象検出部の出力電圧に基づいて、前記高電位スイッチのショート異常又は前記低電位スイッチのショート異常のいずれかが生じていることを判定する判定部を備える電圧検出装置。
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