WO2011040411A1 - 電圧監視装置 - Google Patents

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WO2011040411A1
WO2011040411A1 PCT/JP2010/066850 JP2010066850W WO2011040411A1 WO 2011040411 A1 WO2011040411 A1 WO 2011040411A1 JP 2010066850 W JP2010066850 W JP 2010066850W WO 2011040411 A1 WO2011040411 A1 WO 2011040411A1
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voltage
threshold
threshold value
monitoring
battery
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PCT/JP2010/066850
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French (fr)
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溝口　朝道
工 清水
圭介 谷川
学 佐々木
菊池　義晃
亮 真野
純太 泉
石下　晃生
Original Assignee
株式会社デンソー
トヨタ自動車株式会社
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16533—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
    • G01R19/16538—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies
    • G01R19/16542—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies for batteries
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    • G—PHYSICS
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R35/00—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass

Definitions

  • the present invention relates to a battery voltage monitoring device.
  • Patent Literature 1 has proposed a battery control device having a function of detecting a spontaneous change in a threshold for battery overcharge detection or overdischarge detection. Specifically, the configuration disclosed in Patent Document 1 detects the voltage of a battery and compares the detected voltage with a threshold value.
  • This configuration forcibly shifts the threshold value from the original value by a fixed value when comparing the battery voltage with the threshold value. That is, the threshold value is switched by one level.
  • the battery control device determines that the spontaneous change in the threshold is large when the magnitude relationship between the threshold and the battery voltage does not reverse despite the forced change of the threshold. In this way, the threshold characteristic deviation can be detected.
  • an object of the present invention is to provide a voltage monitoring device capable of improving the reliability of determination of threshold characteristic deviation.
  • a voltage monitoring device for monitoring a battery voltage based on a monitoring threshold and diagnosing the monitoring threshold based on first and second diagnostic thresholds, A first means for obtaining a first relative relationship between the battery voltage and the monitoring threshold or the first diagnosis threshold, and outputting first information representing the obtained first relative relationship; A second means for obtaining a second relative relationship between the battery voltage and the monitoring threshold or the second diagnostic threshold, and outputting second information representing the obtained second relative relationship;
  • the threshold used by the first means is switched to the monitoring threshold, and the threshold used by the second comparing means is switched to the monitoring threshold, and when performing the diagnosis, the first Threshold switching means for switching the threshold used in the means to the first diagnostic threshold and switching the threshold used in the second means to the second diagnostic threshold having the same value as the first diagnostic threshold;
  • the first information output from the first means and the first information output from the second means after the first diagnosis threshold value and the second diagnosis threshold value are switched to the same value by the threshold value switching means.
  • the threshold value switching means at the time of diagnosis, respectively. Since a dual system for comparing the first and second information of each other is configured, if there is no threshold characteristic deviation in any of the first and second means, the first and second information If the characteristic deviation occurs, “1 and the second information are different. That is, the first means and the second means are detected by detecting that the first information and the second information are different. Therefore, it is possible to detect the occurrence of the threshold characteristic deviation, and it is possible to improve the reliability of the threshold characteristic deviation determination.
  • the invention according to claim 2 is characterized in that the threshold switching means switches the first diagnosis threshold and the second diagnosis threshold in a plurality of stages.
  • each diagnosis threshold can be compared with the battery voltage in each of the plurality of stages of each diagnosis threshold. That is, even when the threshold value is switched in one step, the magnitude relationship between the threshold value and the battery voltage is not reversed. A comparison result in which the magnitude relationship between the battery voltage and the battery voltage is reversed is obtained, and a comparison result that is not reversed is obtained on the other hand. Therefore, it is possible to improve the determination accuracy of the threshold characteristic deviation.
  • the threshold value when the battery voltage is not fluctuating, the threshold value can be changed stepwise with respect to the constant voltage of the battery, so that the magnitude relationship between the threshold value and the battery voltage can be reversed.
  • the battery voltage does not fluctuate, it is possible to improve the determination accuracy of the threshold characteristic deviation.
  • the abnormality detection means is configured such that the first information of the first means and the second information of the second means are continuously different from each other in two or more of a plurality of stages. , Detecting that an abnormality has occurred in the monitoring threshold value.
  • the abnormality is detected by determining that the first and second information are continuously different, erroneous determination can be prevented. Therefore, it is possible to improve the determination accuracy of the threshold characteristic deviation.
  • the first means includes a first voltage dividing means for outputting a voltage corresponding to the monitoring threshold value or the first diagnosis threshold value as a voltage divided voltage of the battery, and a first reference voltage.
  • a first reference voltage source that outputs Receiving the divided voltage of the first voltage dividing means and the first reference voltage of the first reference voltage source, respectively, and comparing the divided voltage of the first voltage dividing means and the first reference voltage of the first reference voltage source;
  • a first comparator that outputs a result as the first information
  • the second means comprises: A second voltage dividing means for outputting a voltage corresponding to the monitoring threshold or the second diagnostic threshold as a divided voltage of the battery voltage;
  • a second reference voltage source that outputs a second reference voltage that is the same as the first reference voltage;
  • the divided voltage of the second voltage dividing means and the second reference voltage of the second reference voltage source are inputted, respectively, and the divided voltage of the second voltage dividing means and the second reference voltage of the second reference voltage source are inputted.
  • the threshold value switching means switches the threshold value used in the first means to the first diagnosis threshold value by switching the voltage dividing ratio of the first voltage dividing means and the voltage dividing ratio of the second voltage dividing means, 4.
  • the voltage monitoring apparatus according to claim 1, wherein a threshold value used in the second means is switched to the second diagnosis threshold value.
  • the invention according to claim 5 is characterized in that the first diagnosis threshold and the second diagnosis threshold are set within a voltage range used in the battery.
  • the first diagnosis threshold value and the second diagnosis threshold value need not be switched over the entire range from the minimum value to the maximum value of the battery voltage.
  • the first means is: First voltage dividing means for dividing a reference voltage and outputting a divided voltage corresponding to the monitoring threshold or the first diagnosis threshold; A first comparator that receives the divided voltage of the first voltage dividing means and the power supply voltage, compares the divided voltage with the power supply voltage, and outputs the comparison result as the first information; Prepared, The second means includes Second voltage dividing means for dividing the reference voltage and outputting a divided voltage corresponding to the monitoring threshold or the second diagnostic threshold; A second comparator that receives the divided voltage of the second voltage dividing means and the power supply voltage, compares the divided voltage with the power supply voltage, and outputs the comparison result as the second information; Prepared, The threshold value switching means switches the threshold value used in the first means to the first diagnosis threshold value by switching the voltage dividing ratio of the first voltage dividing means and the voltage dividing ratio of the second voltage dividing means, And the threshold value used by said 2 means is switched to said 2nd diagnostic threshold value.
  • each of the first and second means By configuring each of the first and second means in this way, the relative relationship between the battery voltage and the divided voltage corresponding to the threshold value is output as a comparison result between the battery voltage and the threshold value. be able to.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a voltage monitoring system including a voltage monitoring device according to an embodiment of the present invention. It is a timing chart of the input / output of the first comparator and the second comparator when there is no threshold characteristic deviation between the first switching unit and the second switching unit. It is a timing chart of the input / output of the first comparator and the second comparator when there is a threshold characteristic deviation between the first switching unit and the second switching unit. It is a figure which shows a part of structure of the voltage monitoring system containing the voltage monitoring apparatus which concerns on the modification of embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a voltage monitoring system including a voltage monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the voltage monitoring system includes a battery 10 and a voltage monitoring device 20.
  • the battery 10 is a voltage source that can generate a constant voltage.
  • the battery 10 is used, for example, as a power source for driving a load or a power source for an electronic device.
  • a primary battery that cannot be charged or a secondary battery that can be charged is employed.
  • a lithium ion secondary battery is used as the battery 10.
  • the voltage monitoring device 20 has an overcharge / discharge detection function for detecting overcharge and overdischarge of the battery 10 which is a secondary battery, and a self-diagnosis function for diagnosing a characteristic deviation of threshold values of the overcharge / discharge detection. I have it.
  • the overcharge / discharge detection function is a function of monitoring the voltage of the battery 10 by comparing the voltage of the battery 10 with a specified value (threshold value).
  • the voltage monitoring device 20 monitors whether the voltage of the battery 10 is between a specified value (threshold value) for detecting overcharge and a specified value (threshold value) for detecting overdischarge. It becomes.
  • the self-diagnosis function is a function for detecting that the threshold value for detecting overcharge / discharge has changed for some reason (for example, a circuit failure or the like).
  • the self-diagnostic function uses the diagnostic threshold for diagnosing whether there is an abnormality in the threshold for detecting overcharge / discharge, and abnormality (failure, disturbance, etc.) of each part that realizes the overcharge / discharge detection function It is a function to detect.
  • Such a voltage monitoring device 20 includes a monitoring circuit unit 30 and a microcomputer 40.
  • the monitoring circuit unit 30 includes a first monitoring circuit 50 and a second monitoring circuit 60, and the first monitoring circuit 50 and the second monitoring circuit 60 constitute a dual circuit. That is, the first monitoring circuit 50 and the second monitoring circuit 60 have the same circuit configuration.
  • the monitoring circuit unit 30 is configured as an IC, for example.
  • the first monitoring circuit 50 compares the threshold value with the voltage of the battery 10 and outputs the comparison result, and includes a first switching unit 51, a first reference voltage source 52, and a first comparator 53. .
  • the first switching unit 51 generates a threshold voltage corresponding to the threshold from the voltage of the battery 10. Therefore, the first switching unit 51 is connected between the first wiring 31 electrically connected to the positive voltage of the battery 10 and the second wiring 32 electrically connected to the negative voltage of the battery 10. ing.
  • the first switching unit 51 includes a plurality of resistors 55 and a plurality of switches 56 in order to generate a threshold voltage that is a threshold value.
  • the plurality of resistors 55 are connected in series between the first wiring 31 and the second wiring 32.
  • Each switch 56 is constituted by, for example, a resistance element or a transistor, and has an input terminal and an output terminal. Each switch 56 is turned on and off by control, and current conduction and blocking between the input terminal and the output terminal are enabled.
  • the number of switches 56 is set to be one less than the number of resistors 55.
  • a connection point is provided between the resistors 55 of each adjacent pair, and an input terminal of the switch 56 is connected to each connection point.
  • the plurality of switches 56 are connected in parallel to each other.
  • the output terminals of the switches 56 are connected in common to each other and connected to the non-inverting input terminal (+ terminal) of the first comparator 53.
  • each of the ten switches 56a1 to a10 is connected to a connection point of a corresponding pair of resistors 55.
  • the switch 56a10 located closest to the second wiring 32 in each resistor 55 is a switch 56 for performing overcharge detection.
  • the switch 56a1 located closest to the first wiring 31 among the switches 56 is a resistor for performing overdischarge detection.
  • the voltage of the battery 10 is divided by each resistor 55, and this divided voltage is input to the non-inverting input terminal of the first comparator 53 as a threshold voltage. Is done. Therefore, when the switch 56 closest to the first wiring 31 among the switches 56 is turned on, there are one resistance 55 connected to the first wiring 31 and ten resistances 55 connected to the second wiring 32.
  • the partial pressure is input to the first comparator 53 as an overdischarge detection threshold, that is, a threshold voltage.
  • the first switching unit 51 uses the divided voltage corresponding to any one of the overcharge detection threshold value, the first threshold value to the eighth threshold value, and the overdischarge detection threshold value as the threshold voltage. To the first comparator 53.
  • overcharge detection threshold values, the first threshold value to the eighth threshold value, and the overdischarge detection threshold value are set within the voltage range of the battery 10.
  • the overdischarge detection threshold is set to 4.25V, for example, and the overcharge detection threshold is set to 1.75V, for example. Therefore, the first threshold value to the eighth threshold value between the overcharge detection threshold value and the overdischarge detection threshold value are set in the usage range of the battery 10, and are set between 1.75V and 4.25V, for example.
  • each of the first threshold value to the eighth threshold value is used for the voltage monitoring device 20 to perform self-diagnosis for detecting a threshold characteristic deviation.
  • Each threshold value from the first threshold value to the eighth threshold value is set so that a constant value changes stepwise. For example, if the constant value is 0.1 V, each threshold value is set so that the difference between the first threshold value and the second threshold value is 0.1 V, and the difference between the second threshold value and the third threshold value is 0.1 V. ing.
  • the resistance values of the resistors 55a1 to 55a11 are determined so that each threshold value changes stepwise at a constant value.
  • the self-diagnosis is switched in stages from the largest first threshold value to the smallest eighth threshold value.
  • the first threshold value to the eighth threshold value are set within the voltage range used in the battery 10, and are switched stepwise within the voltage range. By setting each threshold in this way, it is not necessary to switch the diagnosis threshold in stages for the entire range from the minimum value to the maximum value of the voltage of the battery 10.
  • the first reference voltage source 52 is a voltage source that generates a constant first reference voltage.
  • the first reference voltage source 52 is connected between the inverting input terminal ( ⁇ terminal) of the first comparator 53 and the second wiring 32.
  • the first comparator 53 has the non-inverting input terminal, the inverting input terminal, and the output terminal.
  • the first comparator 53 outputs these comparison results as the first output from the output terminal. It is supposed to be.
  • a comparator can be used as such a comparator.
  • the first reference voltage is input to the inverting input terminal of the first comparator 53, and the threshold voltage is input to the non-inverting input terminal. Therefore, when the threshold voltage is higher than the first reference voltage, the first output becomes a high level signal, and when the threshold voltage is lower than the first reference voltage, the first output becomes a low level signal.
  • the second monitoring circuit 60 constitutes a dual system circuit together with the first monitoring circuit 50.
  • the circuit configuration of the second monitoring circuit 60 is the same as the circuit configuration of the first monitoring circuit 50. That is, the second monitoring circuit 60 compares the threshold value with the voltage of the battery 10 and outputs the comparison result, and includes a second switching unit 61, a second reference voltage source 62, and a second comparator 63. ing.
  • the second switching unit 61 Similar to the first switching unit 51, the second switching unit 61 generates a threshold voltage corresponding to a threshold from the voltage of the battery 10, and is connected between the first wiring 31 and the second wiring 32. Yes.
  • the second switching unit 61 has the same configuration as the first switching unit 51 and includes a plurality of resistors 65a1 to 65a11 and a plurality of switches 66a1 to 66a10.
  • connection form of the plurality of resistors 65a1 to 65a11 and the plurality of switches 66a1 to 66a10 is the same as the connection form of the resistors 55a1 to 55a11 and the switches 56a1 to 56a10.
  • the output terminals of the switches 66 are connected in common with each other and connected to the non-inverting input terminal (+ terminal) of the second comparator 63.
  • the configuration of the switch 66 is the same as that of the switch 56 of the first switching unit 51.
  • the overcharge detection threshold, the first threshold value to the eighth threshold value, and the overdischarge detection threshold value in the second switching unit 61 are set to the same values as the threshold values of the first switching unit 51. Then, when each switch 66 is switched, the divided voltage corresponding to any one of the overcharge detection threshold value, the first threshold value to the eighth threshold value, and the overdischarge detection threshold value is set as the threshold voltage from the second switching unit 61 to 2 is output to the comparator 63.
  • the second reference voltage source 62 is a voltage source that generates a constant second reference voltage.
  • the second reference voltage generated by the second reference voltage source 62 is a voltage having the same value as the first reference voltage generated by the first reference voltage source 52.
  • Such a second reference voltage source 62 is connected between the inverting input terminal ( ⁇ terminal) of the second comparator 63 and the second wiring 32.
  • the second comparator 63 receives the threshold voltage from the second switching unit 61 and the second reference voltage from the second reference voltage source 62, and outputs the comparison result as a second output from the output terminal. is there. As such a second comparator 63, a comparator is used similarly to the first comparator 53.
  • the second reference voltage is input from the second reference voltage source 62 to the inverting input terminal of the second comparator 63, and the threshold voltage is input from the second switching unit 61 to the non-inverting input terminal.
  • the threshold voltage is larger than the second reference voltage, the second output becomes a high level signal, and when the threshold voltage is smaller than the second reference voltage, the second output becomes a low level signal.
  • the first monitoring circuit 50 and the second monitoring circuit 60 have the same configuration. That is, it can be said that the monitoring circuit unit 30 includes a dual circuit.
  • the microcomputer 40 includes a clock, a CPU, a ROM, an EEPROM, a RAM, and the like (not shown).
  • the clock generates a periodic continuous pulse as a clock signal.
  • CPU Each instruction of the program stored in the ROM or the like is executed at the rate (cycle) of the clock signal.
  • the CPU performs an overcharge / discharge monitoring process and a self-diagnosis process for detecting a threshold characteristic deviation in accordance with a program.
  • the microcomputer 40 functionally includes a threshold switching unit 41 and an abnormality detection unit 42 in order to realize an overcharge / discharge monitoring process and a threshold characteristic deviation self-diagnosis process.
  • the threshold value switching unit 41 and the abnormality detection unit 42 can be realized according to a hardware circuit, hardware, and a program installed in the computer.
  • the threshold switching unit 41 issues an instruction to the first switching unit 51 of the first monitoring circuit 50 and the second switching unit 61 of the second monitoring circuit 60, thereby turning on / off each switch 56 of the first switching unit 51.
  • each switch 66 of the second switching unit 61 is switched on / off. That is, the threshold switching unit 41 switches between the partial pressure ratio of the first switching unit 51 and the partial pressure ratio of the second switching unit 61.
  • the voltage division ratio of the first switching unit 51 is a ratio of dividing the 11 resistors 55a1 to 55a11 connected in series into the first wiring 31 side and the second wiring 32 side.
  • the voltage corresponding to the overdischarge detection threshold is calculated by using one resistor 55a1 connected to the first wiring 31 among the eleven resistors 55 connected in series and the remaining ten resistors 55a2 to 55a11 connected in series. Is the partial pressure.
  • “switch the voltage dividing ratio of the first switching unit 51” is connected to a connection point between the resistor 55a1 connected to the first wiring 31 and the resistor 55a2 connected to the resistor 55a1 in each switch 56.
  • the switch 56a1 is turned on and the other switches 56a2 to 56a10 are turned off.
  • the voltage division ratio of the second switching unit 61 and “the voltage division ratio of the first switching unit 51”.
  • the threshold value switching unit 41 sets the threshold voltage corresponding to the overcharge detection threshold value or the overdischarge detection threshold value for each of the first switching unit 51 and the second switching unit 61.
  • a command to switch the switch 56 and the switch 66 is issued to the first switching unit 51 and the second switching unit 61, respectively, so as to output.
  • the microcomputer 40 determines whether the battery 10 is overdischarged or overcharged based on the first output and the second output input from the first monitoring circuit 50 and the second monitoring circuit 60.
  • the threshold switching unit 41 switches the threshold used in the first monitoring circuit 50 and the threshold used in the second monitoring circuit 60 to the same value.
  • the threshold switching unit 41 switches each of the switches 56 and 66 in the same manner to the first switching unit 51 and the second switching unit 61 in order, respectively, from the first threshold to the eighth threshold.
  • a command for switching the threshold voltage to a plurality of levels and outputting it is issued. Thereby, the value of the threshold voltage output from the 1st switching part 51 and the 2nd switching part 61 is switched in steps similarly.
  • the abnormality detector 42 detects that an abnormality has occurred in the threshold when the comparison result (first output) of the first monitoring circuit 50 and the comparison result (second output) of the second monitoring circuit 60 are different. It is. “An abnormality has occurred in the threshold” means that, in the first monitoring circuit 50, a failure has occurred in any of the first switching unit 51, the first reference voltage source 52, and the first comparator 53. This means that there is a characteristic shift. The same applies to the second monitoring circuit 60. That is, the abnormality detection unit 42 detects a threshold characteristic deviation of the first switching unit 51 or the second switching unit 61 when the first output and the second output are different.
  • the abnormality detection unit 42 outputs the comparison result output from the first comparator 53 and the second comparator 63 after the threshold switching unit 41 switches the thresholds of the switching units 51 and 61 by one step.
  • the comparison result of the first comparator 53 is different from the comparison result of the second comparator 63, it is detected that an abnormality has occurred in the threshold value. Since the threshold value ranges from the first threshold value to the eighth threshold value, the abnormality detection unit 42 sequentially compares the first output and the second output of each comparator 53, 63 when each threshold value is switched stepwise. Do.
  • the first output and the second output are the same unless the threshold characteristic deviation occurs in each of the monitoring circuits 50 and 60, and the first output and the second output differ if the threshold characteristic deviation occurs. . Therefore, by detecting that the outputs are different by the abnormality detection unit 42, it is possible to detect that the threshold characteristic deviation has occurred in the first monitoring circuit 50 or the second monitoring circuit 60.
  • the above is the overall configuration of the voltage monitoring apparatus 20 according to the present embodiment and the voltage monitoring system including the voltage monitoring apparatus 20.
  • the monitoring operation and overcharge / discharge detection operation in the voltage monitoring device 20 are, for example, when the voltage monitoring device 20 is turned on or off, or when the voltage monitoring device 20 receives an external command. To begin.
  • the voltage monitoring device 20 When executing the overcharge / discharge detection function, the voltage monitoring device 20 operates in an overcharge detection mode and an overdischarge detection mode. In the present embodiment, the voltage monitoring device 20 first executes the overcharge detection function when the voltage monitoring device 20 is turned on or off, or when the voltage monitoring device 20 receives an external command. Then, after the execution of the overcharge detection function is completed, the overdischarge detection function is executed.
  • each switching unit is instructed by a command from the threshold switching unit 41 to the first switching unit 51 of the first monitoring circuit 50 and the second switching unit 61 of the second monitoring circuit 60.
  • the switches 56 and 66 are switched so that a threshold voltage corresponding to the overcharge detection threshold is output from 51 and 61.
  • the comparators 53 and 63 compare the threshold voltage corresponding to the overcharge detection threshold with the first and second reference voltages, and input the results from the comparators 53 and 63 to the microcomputer 40, respectively. Is done.
  • each of the first and second reference voltages is constant, it is substantially equivalent to compare the threshold voltage corresponding to the divided voltage value of the battery 10 with each of the first and second reference voltages. Means that the voltage of the battery 10 and each of the first and second reference voltages increased by the difference between the battery voltage and the threshold voltage are relatively compared.
  • the microcomputer 40 determines whether or not the voltage of the battery 10 is overcharged based on whether the first and second outputs of the first and second comparators 53 and 63 are high level or low level.
  • the threshold voltage which varies depending on the battery voltage
  • the overcharge detection threshold very low voltage dividing value
  • the threshold voltage corresponding to the overcharge detection threshold (which changes depending on the battery voltage) is higher than the first and second reference voltages. ing. Therefore, the first and second outputs of the first and second comparators 53 and 63 are at a high level and are output from the first and second comparators 53 and 63. Therefore, it is determined that the battery 10 is overcharged.
  • the threshold switching unit 41 issues an overdischarge from each switching unit 51, 61 according to a command to each switching unit 51, 61.
  • the switches 56 and 66 are switched so that a threshold voltage corresponding to the detection threshold is output.
  • the comparators 53 and 63 compare the threshold voltage corresponding to the overdischarge detection threshold with the first and second reference voltages, and the results are input from the comparators 53 and 63 to the microcomputer 40, respectively.
  • the microcomputer 40 determines whether or not the voltage of the battery 10 is overdischarged depending on whether the first and second outputs of the first and second comparators 53 and 63 are high level or low level.
  • the threshold voltage which changes depending on the battery voltage
  • the overdischarge detection threshold a high voltage division value close to the battery voltage
  • the first and second outputs of the first and second comparators 53 and 63 are at a high level and are output from the first and second comparators 53 and 63. Therefore, it is determined that the battery 10 is not overdischarged.
  • the threshold voltage corresponding to the overdischarge detection threshold (which changes depending on the battery voltage) is lower than the first and second reference voltages. ing. Accordingly, the first and second outputs of the first and second comparators 53 and 63 are at a low level and are output from the first and second comparators 53 and 63. Therefore, it is determined that the battery 10 is overdischarged.
  • overcharge / discharge detection is performed based on the output of each of the first and second monitoring circuits 50, 60. Overdischarge detection may be performed based on only one of the outputs.
  • FIG. 2 is an input / output timing chart of the first comparator 53 and the second comparator 63 when there is no threshold characteristic deviation between the first switching unit 51 and the second switching unit 61.
  • FIG. 3 is an input / output timing chart of the first comparator 53 and the second comparator 63 when there is a shift in threshold characteristics between the first switching unit 51 and the second switching unit 61.
  • the threshold switching unit 41 performs the same timing for each of the first switching unit 51 of the first monitoring circuit 50 and the second switching unit 61 of the second monitoring circuit 60.
  • a first command with the same content is issued.
  • the “first command” is a command for outputting a threshold voltage corresponding to the first threshold value from each of the switching units 51 and 61.
  • each switch 56 of the first switching unit 51 is switched, the voltage of the battery 10 is divided, and a threshold voltage corresponding to the first threshold value is output from the first switching unit 51.
  • each switch 66 of the second switching unit 61 is switched to divide the voltage of the battery 10, and a threshold voltage corresponding to the first threshold is output from the second switching unit 61.
  • the first comparator 53 the first reference voltage input from the first reference voltage source 52 is compared with the threshold voltage input from the first switching unit 51, and the comparison result is detected as an abnormality as the first output. Is output to the unit 42.
  • the second comparator 63 compares the second reference voltage input from the second reference voltage source 62 with the threshold voltage input from the second switching unit 61, and the comparison result is abnormal as the second output. It is output to the detection unit 42.
  • the first output and the second output are high level signals, respectively, and when the threshold voltage is lower than the first and second reference voltages, the first output and Each of the second outputs is a low level signal.
  • the abnormality detection unit 42 compares the first output input from the first comparator 53 with the second output input from the second comparator 63.
  • the second command is a command for outputting a threshold voltage corresponding to the second threshold value from each of the switching units 51 and 61.
  • the first output of the first comparator 53 and the second output of the second comparator 63 are respectively input to the abnormality detection unit 42 and compared in the same manner as when the first command is issued.
  • Each command is issued in order from the threshold value switching unit 41 to the eighth command, such as the third command and the fourth command, at regular intervals from the second command.
  • the voltage of the battery 10 is divided in order by the voltage dividing ratio according to each instruction
  • the first switching unit 51 and the second switching unit 61 gradually switch the threshold from the first threshold to the eighth threshold. And a threshold voltage corresponding to each threshold is output. In other words, it can be said that the first switching unit 51 and the second switching unit 61 relatively change the first reference voltage and the second reference voltage in a plurality of stages, respectively.
  • the self-diagnosis mode in which the thresholds of the first switching unit 51 and the second switching unit 61 are switched in stages is executed, and there is no threshold characteristic deviation in the first monitoring circuit 50 and the second monitoring circuit 60.
  • the input / output of each switching unit 51, 61 is shown as in FIG.
  • the vertical axis of the upper timing chart indicates the voltage at the inverting input terminal ( ⁇ terminal voltage) and the voltage at the non-inverting input terminal of the first comparator 53 or the second comparator 63 ( ⁇ + Terminal voltage).
  • the vertical axis of the lower timing chart indicates each output voltage of the first output of the first comparator 53 or the second output of the second comparator 63.
  • the horizontal axis of the upper and lower timing charts indicates the switching stage of each threshold value from the first threshold value to the eighth threshold value.
  • the configurations of the first switching unit 51 and the second switching unit 61 are exactly the same, and the first and second reference generated by the first reference voltage source 52 and the second reference voltage source 62 are the same.
  • the voltage is exactly the same voltage. Accordingly, when there is no threshold characteristic deviation in the first monitoring circuit 50 and the second monitoring circuit 60, the threshold voltage and the first reference voltage input to the first comparator 53 have the waveforms shown in FIG. The threshold voltage and the second reference voltage input to the second comparator 63 are the same.
  • the threshold switching unit 41 switches the outputs of the first switching unit 51 and the second switching unit 61 step by step from the first threshold, for example, the first threshold to the fifth threshold correspond to these thresholds. If the threshold voltage is larger than the first and second reference voltages, the first output of the first comparator 53 and the second output of the second comparator 63 have the same high level output voltage. That is, the comparison results of the first comparator 53 and the second comparator 63 are the same high level output voltage.
  • the threshold voltage is smaller than the first and second reference voltages.
  • the first output of the first comparator 53 and the second output of the second comparator 63 have the same low level output voltage. That is, the switching timing from the fifth threshold value to the sixth threshold value becomes the inversion timing of each output of each comparator 53, 63, and each comparison result of each comparator 53, 63 becomes the same low level output voltage.
  • the abnormality detection unit 42 determines that the comparison results of the first monitoring circuit 50 and the second monitoring circuit 60 from the first threshold value to the eighth threshold value are the same, and this determination determines that the first monitoring circuit 50 and the second monitoring circuit 60 are the same. It is detected that there is no abnormality in the monitoring circuit 60.
  • the inputs and outputs of the switching units 51 and 61 are not the same.
  • the threshold characteristic deviation is caused by, for example, a characteristic change of the first reference voltage source 52 or the second reference voltage source 62, a change in resistance value of each resistor 55, or the like.
  • the threshold characteristic deviation in the first monitoring circuit 50 is a characteristic deviation in which the output of the first switching unit 51 is largely shifted by a certain value. That is, as shown in FIG. 3, the voltage (+ terminal voltage) of the non-inverting input terminal of the first comparator 53 in the first monitoring circuit 50 is a constant value than the voltage of the non-inverting input terminal of the second comparator 63. Only getting bigger.
  • the relationship between the vertical axis and the horizontal axis of the upper and lower timing charts in FIG. 3 is the same as that shown in FIG.
  • the threshold switching unit 41 switches the outputs of the first switching unit 51 and the second switching unit 61 step by step in order from the first threshold, in the second monitoring circuit 60 having no threshold characteristic deviation, for example, From the first threshold value to the fifth threshold value, the first output of the first comparator 53 and the second comparator 63 are the same as described above if the threshold voltage corresponding to each of these threshold values is greater than the second reference voltage.
  • the second output is the same high level output voltage. That is, from the first threshold value to the fifth threshold value, the comparison results of the first comparator 53 and the second comparator 63 are the same high level output voltage.
  • the threshold switching unit 41 switches the outputs of the first switching unit 51 and the second switching unit 61 to the sixth threshold
  • the second monitoring circuit 60 having no threshold characteristic deviation has the threshold voltage and the second reference voltage.
  • the magnitude relationship between the threshold voltage and the first reference voltage is not inverted. Therefore, the second output of the second comparator 63 is a low level output voltage, and the first output of the first comparator 53 is maintained at a high level output voltage. That is, the switching timing from the fifth threshold value to the sixth threshold value becomes the output inversion timing in the second monitoring circuit 60.
  • the threshold value switching unit 41 switches the outputs of the switching units 51 and 61 to the seventh threshold value
  • the second output of the second comparator 63 maintains the low level output voltage
  • the first comparison The first output of the device 53 is maintained at a high level output voltage. That is, the comparison results of the first comparator 53 and the second comparator 63 are different between the sixth threshold value and the seventh threshold value.
  • the threshold switching unit 41 switches the outputs of the switching units 51 and 61 to the eighth threshold, in the first monitoring circuit 50 having a threshold characteristic shift, there is a magnitude relationship between the threshold voltage and the first reference voltage. Invert. Therefore, the first output of the first comparator 53 is maintained at the low level output voltage. The second output of the second comparator 63 is maintained at the low level output voltage from when the second comparator 63 is switched to the sixth threshold value. That is, the switching timing from the seventh threshold value to the eighth threshold value becomes the output inversion timing in the first monitoring circuit 50.
  • the abnormality detection unit 42 determines that the comparison results of the first monitoring circuit 50 and the second monitoring circuit 60 from the first threshold value to the eighth threshold value are different, and the first monitoring circuit 50 and the second monitoring circuit are determined by this determination. 60 detects that there is an abnormality. That is, the abnormality detection unit 42 detects a threshold characteristic deviation based on a difference in inversion timing between the first output and the second output. In this way, a threshold characteristic deviation is detected.
  • the first and second switching units 51 and 61 provided in the first and second monitoring circuits 50 and 60 are set to “each threshold value from the first threshold value to the eighth threshold value”. Are sequentially issued, and the outputs of the first and second comparators 53 and 63 are compared with each other by the abnormality detection unit 42, whereby each of the first and second outputs is output. It is characterized in that a threshold characteristic deviation of the monitoring circuits 50 and 60 is detected.
  • each of the first and second monitoring circuits 50, 60 is configured. It is possible to detect that a threshold characteristic deviation has occurred in any one of them. Therefore, it is possible to improve the determination accuracy of the threshold characteristic deviation.
  • the present embodiment is characterized in that the first and second switching units 51 and 61 switch the threshold value for detecting the threshold characteristic deviation into eight levels of the first threshold value to the eighth threshold value. .
  • the threshold value since the threshold value is switched in multiple stages, it is possible to prevent the magnitude relationship between the threshold value and the reference voltage from being reversed even if the threshold value has a characteristic shift. That is, even when the voltage of the battery 10 is not fluctuating, it is possible to obtain a comparison result in which the magnitude relationship between the threshold and the voltage of the battery 10 is reversed and a comparison result in which the magnitude relationship is not reversed. Deviation can be detected.
  • it is possible to improve the accuracy of threshold characteristic deviation determination.
  • the overcharge detection threshold and the overdischarge detection threshold correspond to the “monitoring threshold” in the claims.
  • the first monitoring circuit 50 corresponds to “first means” in the claims
  • the second monitoring circuit 60 corresponds to “second means” in the claims.
  • the first threshold value to the eighth threshold value of the first switching unit 51 correspond to the “first diagnosis threshold value” in the claims
  • the first threshold value to the eighth threshold value of the second switching unit 61 are the “first number” in the claims. This corresponds to “2 diagnostic threshold”.
  • first switching unit 51 corresponds to “first voltage dividing unit” in the claims
  • second switching unit 61 corresponds to “second voltage dividing unit” in the claims
  • the threshold switching unit 41 corresponds to “threshold switching unit” in the claims
  • the abnormality detection unit 42 corresponds to “abnormality detection unit” in the claims. (Other embodiments)
  • the voltage monitoring device 20 detects overcharge / discharge of the secondary battery as the battery 10, but the voltage monitoring device 20 may monitor the voltage of the primary battery as the battery 10.
  • the voltage monitoring device 20 monitors the voltage of the primary battery, the voltage to be detected corresponds to the monitoring threshold value.
  • each of the first and second switching units 51 and 61 is configured to switch the threshold value for performing the self-diagnosis of the threshold characteristic deviation into eight levels from the first threshold value to the eighth threshold value.
  • the threshold value may be switched at least at one stage with the same constant value. As described above, even if the threshold value is switched by only one level, it is detected that the comparison results of the first and second comparators 53 and 63 are different before and after the threshold value is switched if a threshold characteristic deviation occurs. can do.
  • the threshold value switching unit 41 adds 1 to each of the first and second monitoring circuits 50 and 60.
  • the abnormality detection unit 42 may compare the comparison results of the first and second comparators 53 and 63 when two threshold values (for example, the first threshold value) are set. In this way, even if the threshold value is not changed stepwise, if the threshold characteristic deviation is large, each comparison result may be different. Therefore, it is possible to detect the threshold characteristic deviation only by using one threshold value. Is possible.
  • the secondary battery has been described as an example of the battery 10, but the secondary battery can be applied to an in-vehicle battery mounted on an electric vehicle such as a hybrid vehicle. That is, the voltage monitoring device 20 may monitor the voltage of the in-vehicle battery.
  • the threshold values of the switching units 51 and 61 are switched stepwise to detect the threshold characteristic deviation, so that the vehicle is stopped or ignition such as waiting for a signal. It is possible to diagnose a threshold characteristic deviation after turning off. In this case, since the vehicle is not moving, the threshold characteristic deviation can be diagnosed without being affected by the vehicle noise generated when the vehicle travels, and the determination accuracy of the threshold characteristic deviation can be improved.
  • the abnormality is detected based on the comparison result of the first and second comparators 53 and 63 being different in the sixth threshold value or the seventh threshold value.
  • the abnormality detection unit 42 determines that the comparison result of the first comparator 53 and the comparison result of the second comparator 63 are two or more of a plurality of stages of the first threshold value to the eighth threshold value.
  • the overdischarge detection threshold value is larger than the first threshold value and the overcharge detection threshold value is smaller than the eighth threshold value.
  • the values of these detection threshold values are examples.
  • the overdischarge detection threshold value may be a value between the second threshold value and the third threshold value
  • the overcharge detection threshold value may be a value between the sixth threshold value and the seventh threshold value.
  • the first threshold value to the eighth threshold value are switched in descending order in which the threshold value decreases in the self-diagnosis, but may be switched in ascending order in which the threshold value increases.
  • each of the first and second comparators 53 and 63 compares a threshold voltage corresponding to a certain threshold value (divided value of the battery voltage) with one of the corresponding first and second reference voltages.
  • a threshold voltage corresponding to a certain threshold value (divided value of the battery voltage)
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • the first comparator 53 compares the battery voltage with a threshold voltage corresponding to any of the overcharge detection threshold, the first to eighth thresholds, and the overdischarge detection threshold. It is possible to configure.
  • the overcharge detection threshold is obtained by dividing a constant voltage from a certain voltage source by a ratio of the first resistor 55a1 and the sum of the remaining resistors 55a2 to 55a11. For example, in this modification, the overcharge detection threshold is set to 4.25V, and the overdischarge detection threshold is set to 1.75V.
  • the second comparison air 63 also has the same configuration as the first comparator 53.
  • Second monitoring circuit (second comparing means) 61 2nd switching part (2nd voltage dividing means) 62 Second reference voltage source 63 Second comparator

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Abstract

　電圧監視装置にまったく同じ構成の第１監視回路５０および第２監視回路６０を設け、閾値切替部４１により各監視回路５０、６０に設けられた各切替部５１、６１の閾値を同じ値に切り替える。そして、各比較器５３、６３で基準電圧と閾値とを比較してその比較結果をそれぞれ出力し、各比較器５３、６３の各出力を異常検出部４２により比較することで、各監視回路５０、６０の閾値の特性ずれを検出する。

Description

電圧監視装置
　本発明は、電池の電圧監視装置に関する。
　従来より、電池の過充電検出や過放電検出用の閾値の自発変化を検出する機能を備えた電池制御装置が、例えば特許文献１で提案されている。具体的に、特許文献１に開示された構成は、電池の電圧を検出し、当該検出した電圧と閾値とを比較するようになっている。
　この構成は、電池の電圧と閾値とを比較する際に、閾値を本来の値から一定値だけ強制的にシフトさせる。つまり、閾値を１段階だけ切り替える。そして、電池制御装置は、閾値の強制変更にもかかわらず閾値と電池の電圧との大小関係が逆転しないときには、閾値の自発変化が大きいと判定する。このようにして、閾値の特性ずれを検出できるようになっている。
特開２００３－９２８４０号公報
　しかしながら、上記従来の技術では、閾値を１段階切り替えたとき、閾値が自発変化して特性ずれを起こしていたとしても、例えば閾値を切り替える手段に不具合が発生していたときには電池の電圧と閾値との大小関係が逆転してしまう可能性がある。このため、従来では閾値の特性ずれの判定の信頼性が低いという問題があった。
　本発明は上記点に鑑み、閾値の特性ずれの判定の信頼性を向上させることができる電圧監視装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
　監視閾値に基づいて電池電圧を監視し、かつ第１および第２の診断閾値に基づいて前記監視閾値を診断するための電圧監視装置であって、
　前記電池電圧と前記監視閾値あるいは第１の診断閾値との間の第１の相対的な関係を求め、求めた第１の相対的関係を表す第１の情報を出力する第１の手段と、
　前記電池電圧と前記監視閾値あるいは第２の診断閾値との間の第２の相対的な関係を求め、求めた第２の相対的関係を表す第２の情報を出力する第２の手段と、
　前記監視を行う際には前記第１の手段で用いられる閾値を前記監視閾値に切り替えると共に前記第２比較手段で用いられる閾値を前記監視閾値に切り替え、前記診断を行う際には前記第１の手段で用いられる閾値を前記第１診断閾値に切り替えると共に前記第２の手段で用いられる閾値を前記第１診断閾値と同じ値の前記第２診断閾値に切り替える閾値切替手段と、
　前記閾値切替手段により前記第１診断閾値と前記第２診断閾値とが前記同じ値に切り替えられた後に前記第１の手段から出力された第１の情報と前記第２の手段から出力された第２の情報とをそれぞれ受け取り、前記第１の手段の第１の情報と前記第２の手段の第２の情報とが異なるとき、前記閾値切替手段により切り替えられる閾値に異常が生じていることを検出する異常検出手段と、を備えていることを特徴とする電圧監視装置。
　これによると、診断の際に閾値切替手段により各第１および第２の手段で用いられる第１診断閾値および第２診断閾値を同じ値にそれぞれ切り替えたときの各第１および第２の手段からの第１および第２の情報を相互比較する二重系が構成されているので、各第１および第２の手段のいずれかで閾値の特性ずれが起こっていなければ第１および第２の情報は同じであり、特性ずれが起こっていれば、「１および第２の情報は異なる。すなわち、第１および第２の情報が異なることを検出することにより、第１の手段と第２の手段とのいずれか一方で閾値の特性ずれが生じていることを検出することができる。したがって、閾値の特性ずれの判定の信頼性を向上させることができる。
　請求項２に記載の発明では、閾値切替手段は、第１診断閾値および第２診断閾値を複数段階に切り替えることを特徴とする。
　これによると、第１診断閾値および第２診断閾値が複数段階にわたって切り替えられるので、各診断閾値の複数段階それぞれで各診断閾値と電池の電圧との比較を行うことができる。すなわち、閾値の１段階の切り替えでは閾値と電池の電圧との大小関係が反転しないとしても、閾値を複数段階に細かく切り替えることにより、閾値の特性ずれによって各比較手段のうちのいずれか一方では閾値と電池の電圧との大小関係が反転する比較結果が得られ、他方では反転しない比較結果を得ることができる。したがって、閾値の特性ずれの判定精度を向上させることができる。
　特に、電池の電圧が変動していないときには、電池の一定の電圧に対して閾値を段階的に変更できるので、閾値と電池の電圧との大小関係を反転させることが可能となる。このように、電池の電圧が変動しない場合においても閾値の特性ずれの判定精度を向上させることができる。
　請求項３に記載の発明では、異常検出手段は、第１の手段の第１の情報と第２の手段の第２の情報とが複数段階のうちの２段階以上連続して異なっているとき、監視閾値に異常が生じていることを検出することを特徴とする。
　これによると、各第１および第２の情報が連続して異なることを判定して異常を検出しているので、誤判定を防止することができる。したがって、閾値の特性ずれの判定精度を向上させることができる。
　請求項４に記載の発明では、第１の手段は、前記監視閾値または前記第１診断閾値に相当する電圧を前記電池の電圧の分圧として出力する第１分圧手段と、第１基準電圧を出力する第１基準電圧源と、
　前記第１分圧手段の分圧と前記第１基準電圧源の第１基準電圧とをそれぞれ受け取り、前記第１分圧手段の分圧と前記第１基準電圧源の第１基準電圧との比較結果を前記第１の情報として出力する第１比較器と、を備え、前記第２の手段は、
　前記監視閾値または前記第２診断閾値に相当する電圧を前記電池の電圧の分圧として出力する第２分圧手段と、
　前記第１基準電圧と同じ第２基準電圧を出力する第２基準電圧源と、
　前記第２分圧手段の分圧と前記第２基準電圧源の第２基準電圧とをそれぞれ入力し、前記第２分圧手段の分圧と前記第２基準電圧源の第２基準電圧との比較結果を前記第２の情報として出力する第２比較器と、を備えており、
　前記閾値切替手段は、前記第１分圧手段の分圧比および前記第２分圧手段の分圧比をそれぞれ切り替えることにより、前記第１の手段で用いられる閾値を前記第１の診断閾値に切り替え、かつ前記２の手段で用いられる閾値を前記第２の診断閾値に切り替えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電圧監視装置。
　このように各第１および第２の手段を構成することにより、電池の電圧と閾値との間の相対的な関係を出力することができる。
　請求項５に記載の発明では、第１診断閾値および第２診断閾値は、電池で使用される電圧の範囲内に設定されていることを特徴とする。
　これにより、電池の電圧の最小値から最大値までの全範囲に対して第１診断閾値および第２診断閾値を切り替えなくても良いようにすることができる。
　請求項６に記載の発明では、前記第１の手段は、
　基準電圧を分圧して前記監視閾値または前記第１診断閾値に相当する分圧電圧を出力する第１分圧手段と、
　前記第１分圧手段の分圧電圧と前記電源電圧とをそれぞれ受け取り、該分圧電圧と電源電圧とを比較し、その比較結果を前記第１の情報として出力する第１比較器と、を備え、
　前記第２の手段は、
　前記基準電圧を分圧して前記監視閾値または前記第２診断閾値に相当する分圧電圧を出力する第２分圧手段と、
　前記第２分圧手段の分圧電圧と前記電源電圧とをそれぞれ受け取り、該分圧電圧と電源電圧とを比較し、その比較結果を前記第２の情報として出力する第２比較器と、を備え、
　前記閾値切替手段は、前記第１分圧手段の分圧比および前記第２分圧手段の分圧比をそれぞれ切り替えることにより、前記第１の手段で用いられる閾値を前記第１の診断閾値に切り替え、かつ前記２の手段で用いられる閾値を前記第２の診断閾値に切り替えることを特徴とする。
　このように各第１および第２の手段を構成することにより、電池の電圧と閾値に相当する分圧電圧との間の相対的な関係を、該電池電圧および閾値間の比較結果として出力することができる。
本発明の一実施形態に係る電圧監視装置を含んだ電圧監視システムの全体構成図である。 第１切替部および第２切替部の閾値の特性ずれが無いときの第１比較器および第２比較器の入出力のタイミングチャートである。 第１切替部および第２切替部の閾値の特性ずれがあるときの第１比較器および第２比較器の入出力のタイミングチャートである。 本発明の実施形態の変形例に係る電圧監視装置を含んだ電圧監視システムの構成の一部を示す図である。
　以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電圧監視装置を含んだ電圧監視システムの全体構成図である。図１に示されるように、電圧監視システムは、電池１０と電圧監視装置２０とを備えて構成されている。
　電池１０は、一定の電圧を発生させることができる電圧源である。この電池１０は、例えば、負荷を駆動するための電源や電子機器の電源等に用いられる。電池１０としては、例えば、充電できない一次電池や充電可能な二次電池が採用される。本実施形態では、電池１０としてリチウムイオン二次電池を用いる。
　電圧監視装置２０は、二次電池である電池１０の過充電および過放電を検出する過充放電検出機能と、これら過充放電検出の閾値の特性ずれを診断するための自己診断機能と、を有するものである。
　過充放電検出機能は、電池１０の電圧と規定値（閾値）とを比較することにより電池１０の電圧の監視を行う機能である。電池１０が二次電池の場合、電圧監視装置２０は電池１０の電圧が過充電を検出する規定値（閾値）と過放電を検出する規定値（閾値）との間にあるかを監視することとなる。
　また、自己診断機能は、過充放電を検出するための閾値が何らかの原因（例えば回路の故障等）で変化したことを検出する機能である。すなわち、自己診断機能は、過充放電を検出するための閾値の異常の有無を診断するための診断用の閾値を用いて、過充放電検出機能を実現する各部の異常（故障、外乱等）を検出する機能である。
　このような電圧監視装置２０は、監視回路部３０とマイクロコンピュータ４０とを備えている。
　監視回路部３０は、第１監視回路５０と第２監視回路６０とを備え、これら第１監視回路５０および第２監視回路６０により二重系の回路が構成されたものである。すなわち、第１監視回路５０および第２監視回路６０は、同じ回路構成になっている。監視回路部３０は、例えばＩＣとして構成される。
　第１監視回路５０は、閾値と電池１０の電圧とを比較してその比較結果を出力するものであり、第１切替部５１、第１基準電圧源５２、第１比較器５３を備えている。
　第１切替部５１は、電池１０の電圧から閾値に相当する閾値電圧を生成するものである。このため、第１切替部５１は、電池１０の正電圧に電気的に接続された第１配線３１と、電池１０の負電圧に電気的に接続された第２配線３２との間に接続されている。
　このような第１切替部５１は、閾値である閾値電圧を生成するべく、複数の抵抗５５と複数のスイッチ５６とを備えて構成されている。複数の抵抗５５は第１配線３１と第２配線３２との間に直列に接続されている。
　また、各スイッチ５６は、例えば抵抗素子やトランジスタ等により構成されたものであり、入力端子および出力端子を有している。そして、各スイッチ５６は、制御によりオンオフされて該入力端子および出力端子間の電流の導通および阻止が可能になっている。スイッチ５６の数は、抵抗５５の数よりも１個少ないように設定されている。各隣接ペアの抵抗５５の間は接続点となっており、スイッチ５６の入力端子が各接続点に接続され、その結果、複数のスイッチ５６は互いに並列接続されている。各スイッチ５６の出力端子は互いに共通に接続されて第１比較器５３の非反転入力端子（＋端子）に接続されている。
　本実施形態では、１１個の抵抗５５ａ１～５５ａ１１が直列に接続され、１０個のスイッチ５６ａ１～ａ１０それぞれが対応するペアの抵抗５５の接続点に接続されている。各抵抗５５のうちもっとも第２配線３２側に位置するスイッチ５６ａ１０は、過充電検出を行うためのスイッチ５６である。一方、各スイッチ５６のうちもっとも第１配線３１側に位置するスイッチ５６ａ１は過放電検出を行うための抵抗である。
　そして、各スイッチ５６のうちのいずれか１つがオンされることにより、各抵抗５５によって電池１０の電圧が分圧され、この分圧が閾値電圧として第１比較器５３の非反転入力端子に入力される。したがって、各スイッチ５６のうちもっとも第１配線３１側のスイッチ５６がオンされると、第１配線３１に接続された１つの抵抗５５と第２配線３２に接続された１０個の抵抗５５との分圧が過放電検出閾値つまり閾値電圧として第１比較器５３に入力される。
　このように、各スイッチ５６が切り替えられることにより、過充電検出閾値、第１閾値～第８閾値、過放電検出閾値の各閾値のいずれかに相当する分圧が閾値電圧として第１切替部５１から第１比較器５３に出力される。
　これら過充電検出閾値、第１閾値～第８閾値、過放電検出閾値の各閾値は、電池１０の電圧の範囲内に設定されている。電池１０としてリチウムイオン電池が用いられる場合には、過放電検出閾値は例えば４．２５Ｖであり、過充電検出閾値は例えば１．７５Ｖに設定される。したがって、過充電検出閾値と過放電検出閾値との間の第１閾値～第８閾値は電池１０の使用範囲に設定され、例えば１．７５Ｖと４．２５Ｖとの間にそれぞれ設定される。
　また、第１閾値～第８閾値の各閾値は、電圧監視装置２０が閾値の特性ずれを検出する自己診断を行うために用いられる。第１閾値～第８閾値の各閾値は、一定値が段階的に変化するように設定されている。例えば、一定値を０．１Ｖとすると、第１閾値と第２閾値との差が０．１Ｖ、第２閾値と第３閾値との差が０．１Ｖ、となるように各閾値が設定されている。言い換えると、各閾値が一定の値で段階的に変化するように、各抵抗５５ａ１～５５ａ１１の抵抗値が決められている。本実施形態では、自己診断の際に、もっとも大きい第１閾値からもっとも小さい第８閾値まで段階的に切り替えられる。
　このように、第１閾値～第８閾値は、電池１０で使用される電圧の範囲内に設定され、この電圧の範囲内で段階的に切り替えられる。このように各閾値を設定することにより、電池１０の電圧の最小値から最大値までの全範囲に対して診断閾値を段階的に切り替えなくて済む。
　第１基準電圧源５２は、一定の第１基準電圧を発生させる電圧源である。この第１基準電圧源５２は、第１比較器５３の反転入力端子（－端子）と第２配線３２との間に接続されている。
　第１比較器５３は、上記非反転入力端子、反転入力端子、および出力端子を有している。第１切替部５１から閾値電圧が入力されると共に第１基準電圧源５２から第１基準電圧が入力されると、第１比較器５３は、これらの比較結果を出力端子から第１出力として出力するようになっている。このような第１比較器５３としてはコンパレータを用いることができる。
　上述のように、第１比較器５３の反転入力端子に第１基準電圧が入力され、非反転入力端子に閾値電圧が入力される。したがって、閾値電圧が第１基準電圧よりも大きいときには第１出力はハイレベルの信号となり、閾値電圧が第１基準電圧よりも小さいときには第１出力はローレベルの信号となる。
　第２監視回路６０は、第１監視回路５０と共に二重系の回路を構成するものである。第２監視回路６０の回路構成は、第１監視回路５０の回路構成と同じである。すなわち、第２監視回路６０は、閾値と電池１０の電圧とを比較してその比較結果を出力するものであり、第２切替部６１、第２基準電圧源６２、第２比較器６３を備えている。
　第２切替部６１は、第１切替部５１と同様に、電池１０の電圧から閾値に相当する閾値電圧を生成するものであり、第１配線３１と第２配線３２との間に接続されている。第２切替部６１は、第１切替部５１と同じ構成であり、複数の抵抗６５ａ１～６５ａ１１と複数のスイッチ６６ａ１～６６ａ１０とを備えて構成されている。
　これら複数の抵抗６５ａ１～６５ａ１１および複数のスイッチ６６ａ１～６６ａ１０の接続形態は、上記の各抵抗５５ａ１～５５ａ１１および各スイッチ５６ａ１～５６ａ１０の接続形態と同じである。そして、各スイッチ６６の出力端子は互いに共通に接続されて第２比較器６３の非反転入力端子（＋端子）に接続されている。スイッチ６６の構成は、第１切替部５１のスイッチ５６と同じ構成になっている。
　また、第２切替部６１における過充電検出閾値、第１閾値～第８閾値、過放電検出閾値の各閾値は、第１切替部５１の各閾値と同じ値に設定されている。そして、各スイッチ６６が切り替えられることにより、過充電検出閾値、第１閾値～第８閾値、過放電検出閾値の各閾値のいずれかに相当する分圧が閾値電圧として第２切替部６１から第２比較器６３に出力される。
　第２基準電圧源６２は、第１基準電圧源５２と同様に、一定の第２基準電圧を発生させる電圧源である。第２基準電圧源６２で生成される第２基準電圧は、第１基準電圧源５２で生成される第１基準電圧と同じ値の電圧である。このような第２基準電圧源６２は、第２比較器６３の反転入力端子（－端子）と第２配線３２との間に接続されている。
　第２比較器６３は、第２切替部６１から閾値電圧を入力すると共に第２基準電圧源６２から第２基準電圧を入力し、これらの比較結果を出力端子から第２出力として出力するものである。このような第２比較器６３として、第１比較器５３と同様にコンパレータが用いられる。
　また、第２比較器６３の反転入力端子に第２基準電圧源６２から第２基準電圧が入力され、非反転入力端子に第２切替部６１から閾値電圧が入力される。そして、閾値電圧が第２基準電圧よりも大きいときには第２出力はハイレベルの信号となり、閾値電圧が第２基準電圧よりも小さいときには第２出力はローレベルの信号となる。
　以上のように、第１監視回路５０および第２監視回路６０は同じ構成になっている。つまり、監視回路部３０は二重系の回路を備えたものであると言える。
　マイクロコンピュータ４０は、図示しないクロック、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。クロックは、クロック信号としての周期的な連続パルスを生成するようになっている。ＣＰＵは、
クロック信号のレート（周期）で、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムの各命令を実行するようになっている。
　例えば、ＣＰＵは、プログラムに従って、過充放電の監視処理、および閾値の特性ずれを検出する自己診断処理を行うものである。
　また、マイクロコンピュータ４０は、過充放電の監視処理および閾値の特性ずれの自己診断処理を実現するために、機能的に閾値切替部４１と異常検出部４２とを備えている。この閾値切替部４１と異常検出部４２は、ハードウェア回路や、ハードウェアおよびコンピュータにインストールされたプログラムにしたがって実現可能である。
　閾値切替部４１は、第１監視回路５０の第１切替部５１および第２監視回路６０の第２切替部６１にそれぞれ指令を出すことにより、第１切替部５１の各スイッチ５６のオン／オフおよび第２切替部６１の各スイッチ６６のオン／オフを切り替えるものである。すなわち、閾値切替部４１は第１切替部５１の分圧比および第２切替部６１の分圧比をそれぞれ切り替えるものである。
　ここで、「第１切替部５１の分圧比」とは、直列接続された１１個の抵抗５５ａ１～５５ａ１１を第１配線３１側と第２配線３２側とに分ける割合である。例えば、過放電検出閾値に相当する電圧は、直列接続された１１個の抵抗５５のうち第１配線３１に接続された１つの抵抗５５ａ１と残りの１０個の直列接続された抵抗５５ａ２～５５ａ１１との分圧である。この場合、「第１切替部５１の分圧比を切り替える」とは、各スイッチ５６のうち第１配線３１に接続された抵抗５５ａ１とこの抵抗５５ａ１に接続された抵抗５５ａ２との接続点に接続されたスイッチ５６ａ１をオンして他のスイッチ５６ａ２～５６ａ１０をオフすることである。「第２切替部６１の分圧比」および「第１切替部５１の分圧比を切り替える」についても同様である。
　具体的に、マイクロコンピュータ４０が過充放電の監視を行う場合、閾値切替部４１は第１切替部５１および第２切替部６１それぞれが過充電検出閾値または過放電検出閾値に相当する閾値電圧を出力するように、第１切替部５１および第２切替部６１それぞれに対してスイッチ５６およびスイッチ６６を切り替える指令を出す。
　そして、マイクロコンピュータ４０は、第１監視回路５０および第２監視回路６０から入力された第１出力および第２出力により、電池１０の過放電または過充電の判定を行う。
　一方、マイクロコンピュータ４０が閾値の特性ずれの自己診断を行う場合、閾値切替部４１は、第１監視回路５０で用いられる閾値と第２監視回路６０で用いられる閾値とを同じ値にそれぞれ切り替える。
　具体的に、閾値切替部４１は、第１切替部５１および第２切替部６１それぞれに対して、スイッチ５６、６６を順番に同じように切り替えることにより第１閾値から順に第８閾値までの各閾値電圧を複数段階に切り替えて出力させる指令を出す。これにより、第１切替部５１および第２切替部６１から出力される閾値電圧の値は、同じように段階的に切り替えられる。
　異常検出部４２は、第１監視回路５０の比較結果（第１出力）と第２監視回路６０の比較結果（第２出力）とが異なるとき、閾値に異常が生じていることを検出するものである。「閾値に異常が生じている」とは、第１監視回路５０においては、第１切替部５１、第１基準電圧源５２、および第１比較器５３のいずれかに故障が生じたことにより閾値の特性ずれが起こっていることを意味している。第２監視回路６０についても同様である。つまり、異常検出部４２は、第１出力と第２出力とが異なるときに第１切替部５１または第２切替部６１の閾値の特性ずれを検出する。
　具体的に、異常検出部４２は、閾値切替部４１により各切替部５１、６１の閾値が１段階切り替えられた後に第１比較器５３から出力された比較結果と第２比較器６３から出力された比較結果とをそれぞれ受け取り、第１比較器５３の比較結果と第２比較器６３の比較結果とが異なるとき、閾値に異常が生じていることを検出する。閾値は第１閾値～第８閾値まであるので、異常検出部４２は各閾値が段階的に切り替えられていったときの各比較器５３、６３の第１出力と第２出力との比較を順に行う。
　そして、各監視回路５０、６０で閾値の特性ずれが起こっていなければ第１出力と第２出力とは同じであり、閾値の特性ずれが起こっていれば第１出力と第２出力とは異なる。したがって、異常検出部４２により各出力が異なることを検出することにより、第１監視回路５０または第２監視回路６０で閾値の特性ずれが生じていることを検出することができる。
　以上が本実施形態に係る電圧監視装置２０および当該電圧監視装置２０を含んだ電圧監視システムの全体構成である。
　次に、電圧監視装置２０の監視の作動すなわち過充放電検出の作動について説明する。電圧監視装置２０における監視の作動や過充放電検出の作動は、例えば、電圧監視装置２０の電源がオンされたときやオフされたとき、電圧監視装置２０が外部からの指令を受けたとき等に開始される。
　過充放電検出機能を実行する際に、電圧監視装置２０は、過充電検出モードと過放電検出モードとで動作するようになっている。本実施形態では、電圧監視装置２０は、電圧監視装置２０の電源がオンされたときやオフされたとき、電圧監視装置２０が外部からの指令を受けたとき等にまず過充電検出機能を実行し、該過充電検出機能の実行完了後、過放電検出機能を実行するようになっている。
　電圧監視装置２０が過充電検出モードで動作開始すると、閾値切替部４１から第１監視回路５０の第１切替部５１および第２監視回路６０の第２切替部６１それぞれに対する指令により、各切替部５１、６１から過充電検出閾値に相当する閾値電圧が出力されるように各スイッチ５６、６６が切り替えられる。
　そして、各比較器５３、６３で過充電検出閾値に相当する閾値電圧と第１、第２基準電圧との大小関係が比較され、その結果が各比較器５３、６３からマイクロコンピュータ４０にそれぞれ入力される。
　各第１および第２の基準電圧は一定であるため、バッテリ１０の電圧の分圧値に対応する閾値電圧と各第１および第２の基準電圧とを相対的に比較することは、実質的には、バッテリ１０の電圧と該バッテリ電圧と閾値電圧との差だけ増加した各第１および第２の基準電圧とを相対的に比較することを意味している。
　マイクロコンピュータ４０では、第１および第２の比較器５３、６３の第１および第２の出力がハイレベルかまたはローレベルかにより、電池１０の電圧が過充電になっているか否かが検出される。バッテリ１０のＳＯＣが通常の値の場合、過充電検出閾値(非常に低い分圧値)に相当する閾値電圧（バッテリ電圧に依存して変化する）は、各第１および第２の基準電圧よりも低くなっている。したがって、第１および第２の比較器５３、６３の第１および第２の出力はローレベルとなり、該第１および第２の比較器５３および６３から出力される。したがって、バッテリ１０には過充電が生じていないと判断される。
　一方、バッテリ１０のＳＯＣが例えばその上限値になった場合、過充電検出閾値に相当する閾値電圧（バッテリ電圧に依存して変化する）は、各第１および第２の基準電圧よりも高くなっている。したがって、第１および第２の比較器５３、６３の第１および第２の出力はハイレベルとなり、該第１および第２の比較器５３および６３から出力される。したがって、バッテリ１０には過充電が生じていると判断される。
　上記過充電検出機能の実行完了後、電圧監視装置２０が過放電検出モードで動作を開始すると、閾値切替部４１から各切替部５１、６１それぞれに対する指令により、各切替部５１、６１から過放電検出閾値に相当する閾値電圧が出力されるように各スイッチ５６、６６が切り替えられる。そして、各比較器５３、６３で過放電検出閾値に相当する閾値電圧と第１、第２基準電圧とが比較され、その結果が各比較器５３、６３からマイクロコンピュータ４０にそれぞれ入力される。
　マイクロコンピュータ４０では、第１および第２の比較器５３、６３の第１および第２の出力がハイレベルかまたはローレベルかにより、電池１０の電圧が過放電になっているか否かが検出される。バッテリ１０のＳＯＣが通常の値の場合、過放電検出閾値（バッテリ電圧に近い高い分圧値）に相当する閾値電圧（バッテリ電圧に依存して変化する）は、各第１および第２の基準電圧よりも高くなっている。したがって、第１および第２の比較器５３、６３の第１および第２の出力はハイレベルとなり、該第１および第２の比較器５３および６３から出力される。したがって、バッテリ１０には過放電が生じていないと判断される。
　一方、バッテリ１０のＳＯＣが例えばその下限値になった場合、過放電検出閾値に相当する閾値電圧（バッテリ電圧に依存して変化する）は、各第１および第２の基準電圧よりも低くなっている。したがって、第１および第２の比較器５３、６３の第１および第２の出力はロウレベルとなり、該第１および第２の比較器５３および６３から出力される。したがって、バッテリ１０には過放電が生じていると判断される。
　なお、本実施形態では、各第１および第２の監視回路５０、６０の出力に基づいて過充放電検出が行われているが、各第１および第２の監視回路５０、６０のうちのいずれか一方の出力のみに基づいて過放電検出が行われても良い。
　次に、電圧監視装置２０の自己診断の作動について、図２および図３を参照して説明する。図２は、第１切替部５１および第２切替部６１の閾値の特性ずれが無いときの第１比較器５３および第２比較器６３の入出力のタイミングチャートである。また、図３は、第１切替部５１および第２切替部６１の閾値の特性ずれがあるときの第１比較器５３および第２比較器６３の入出力のタイミングチャートである。
　電圧監視装置２０において、自己診断モードが開始されると、閾値切替部４１から第１監視回路５０の第１切替部５１および第２監視回路６０の第２切替部６１それぞれに対して同じタイミングで同じ内容の第１指令が出される。ここで、「第１指令」とは、各切替部５１、６１から第１閾値に相当する閾値電圧をそれぞれ出力させる指令である。
　これにより、第１切替部５１の各スイッチ５６が切り替えられて電池１０の電圧が分圧され、第１切替部５１から第１閾値に相当する閾値電圧が出力される。同様に、第２切替部６１の各スイッチ６６が切り替えられて電池１０の電圧が分圧され、第２切替部６１から第１閾値に相当する閾値電圧が出力される。
　そして、第１比較器５３では、第１基準電圧源５２から入力された第１基準電圧と第１切替部５１から入力された閾値電圧とが比較され、その比較結果が第１出力として異常検出部４２に出力される。同様に、第２比較器６３では、第２基準電圧源６２から入力された第２基準電圧と第２切替部６１から入力された閾値電圧とが比較され、その比較結果が第２出力として異常検出部４２に出力される。
　この場合、閾値電圧が第１、第２基準電圧よりも大きいときには第１出力および第２出力はそれぞれハイレベルの信号となり、閾値電圧が第１、第２基準電圧よりも小さいときには第１出力および第２出力はそれぞれローレベルの信号となる。
　異常検出部４２では、第１比較器５３から入力された第１出力と第２比較器６３から入力された第２出力とが比較される。
　そして、一定時間後、同じタイミングで第２指令が出される。第２指令は、各切替部５１、６１から第２閾値に相当する閾値電圧をそれぞれ出力させる指令である。これにより、第１指令が出されたときと同様に、第１比較器５３の第１出力および第２比較器６３の第２出力が異常検出部４２にそれぞれ入力されて比較される。
　第２指令から一定時間ごとに、閾値切替部４１から第３指令、第４指令、というように、第８指令まで各指令が順に出される。これにより、第１切替部５１および第２切替部６１では、電池１０の電圧が各指令に従った分圧比に順に分圧される。つまり、第１切替部５１および第２切替部６１における閾値が第１閾値から第８閾値まで順に切り替えられ、各閾値に相当する閾値電圧が順に出力される。
　このように、閾値切替部４１から出力される第１指令～第８指令に基づいて、第１切替部５１および第２切替部６１にて閾値が第１閾値～第８閾値に段階的に切り替えられ、各閾値に相当する閾値電圧がそれぞれ出力される。言い換えると、第１切替部５１および第２切替部６１は、第１基準電圧および第２基準電圧を複数段階にそれぞれ相対変化させていると言える。
　上記のように、第１切替部５１および第２切替部６１の各閾値が段階的に切り替えられる自己診断モードが実行され、第１監視回路５０および第２監視回路６０において閾値の特性ずれが無いときには、各切替部５１、６１の入出力は図２のように示される。
　図２に示される上下のタイミングチャートのうち、上段のタイミングチャートの縦軸は第１比較器５３または第２比較器６３の反転入力端子の電圧（－端子電圧）と非反転入力端子の電圧（＋端子電圧）を示している。また、下段のタイミングチャートの縦軸は第１比較器５３の第１出力または第２比較器６３の第２出力の各出力電圧を示している。上下の各タイミングチャートの横軸は、第１閾値から第８閾値までの各閾値の切り替え段階を示している。
　上述のように、第１切替部５１と第２切替部６１との各構成はまったく同じであり、第１基準電圧源５２と第２基準電圧源６２とで生成される第１、第２基準電圧はまったく同じ電圧である。したがって、第１監視回路５０および第２監視回路６０において閾値の特性ずれが無いときには、第１比較器５３に入力される閾値電圧および第１基準電圧は図２に示される波形となり、この波形は第２比較器６３に入力される閾値電圧および第２基準電圧と同じである。
　閾値切替部４１が第１切替部５１および第２切替部６１の出力を第１閾値から順に段階的に切り替えていったとき、例えば、第１閾値から第５閾値まではこれら各閾値に相当する閾値電圧が第１、第２基準電圧よりも大きいという大小関係であれば第１比較器５３の第１出力および第２比較器６３の第２出力は同じハイレベルの出力電圧となる。つまり、第１比較器５３および第２比較器６３の各比較結果は同じハイレベルの出力電圧となる。
　そして、第６閾値の段階で当該閾値に相当する閾値電圧と第１、第２基準電圧との大小関係が反転して閾値電圧が第１、第２基準電圧よりも小さいという大小関係となると、第１比較器５３の第１出力および第２比較器６３の第２出力は同じローレベルの出力電圧となる。つまり、第５閾値から第６閾値への切り替えタイミングが各比較器５３、６３の各出力の反転タイミングとなり、各比較器５３、６３の各比較結果は同じローレベルの出力電圧となる。
　このように、第１監視回路５０および第２監視回路６０において閾値の特性ずれが無いときには、第１比較器５３および第２比較器６３の入出力は図２に示されるように同じ結果となる。したがって、異常検出部４２では、第１閾値から第８閾値までの第１監視回路５０および第２監視回路６０の比較結果は同じであると判定し、この判定により第１監視回路５０および第２監視回路６０に異常がないことを検出する。
　一方、第１監視回路５０および第２監視回路６０において閾値の特性ずれがあるときには、各切替部５１、６１の入出力は同じにはならない。閾値の特性ずれは、例えば、第１基準電圧源５２や第２基準電圧源６２の特性変化、各抵抗５５の抵抗値の変動等が原因で起こる。
　ここで、例えば、第１監視回路５０では閾値の特性ずれが発生し、第２監視回路６０では閾値の特性ずれは発生しない場合を例に説明する。また、第１監視回路５０における閾値の特性ずれは、第１切替部５１の出力が一定値だけ大きくシフトする特性ずれであるとする。すなわち、図３に示されるように、第１監視回路５０における第１比較器５３の非反転入力端子の電圧（＋端子電圧）は第２比較器６３の非反転入力端子の電圧よりも一定値だけ大きくなっている。なお、図３における上下のタイミングチャートの縦軸および横軸の関係は図２に示されたものと同じである。
　そして、閾値切替部４１が第１切替部５１および第２切替部６１の出力を第１閾値から順に段階的に切り替えていったとき、閾値の特性ずれがない第２監視回路６０では、例えば、第１閾値から第５閾値まではこれら各閾値に相当する閾値電圧が第２基準電圧よりも大きいという大小関係であれば上記と同様に第１比較器５３の第１出力および第２比較器６３の第２出力は同じハイレベルの出力電圧となる。つまり、第１閾値から第５閾値までは第１比較器５３および第２比較器６３の各比較結果は同じハイレベルの出力電圧となる。
　しかしながら、閾値切替部４１が第１切替部５１および第２切替部６１の出力を第６閾値に切り替えたとき、閾値の特性ずれがない第２監視回路６０では、閾値電圧と第２基準電圧との大小関係が反転する一方、閾値の特性ずれがある第１監視回路５０では、閾値電圧と第１基準電圧との大小関係は反転しない。このため、第２比較器６３の第２出力はローレベルの出力電圧となり、第１比較器５３の第１出力はハイレベルの出力電圧が維持される。つまり、第５閾値から第６閾値への切り替えタイミングが第２監視回路６０における出力の反転タイミングとなる。
　続いて、閾値切替部４１が各切替部５１、６１の出力を第７閾値に切り替えたときも同様に、第２比較器６３の第２出力はローレベルの出力電圧が維持され、第１比較器５３の第１出力はハイレベルの出力電圧が維持される。つまり、第６閾値および第７閾値では第１比較器５３および第２比較器６３の各比較結果は異なる結果となる。
　この後、閾値切替部４１が各切替部５１、６１の出力を第８閾値に切り替えたとき、閾値の特性ずれがある第１監視回路５０では、閾値電圧と第１基準電圧との大小関係が反転する。このため、第１比較器５３の第１出力はローレベルの出力電圧が維持される。第２比較器６３の第２出力は、第６閾値に切り替えられたときからローレベルの出力電圧が維持されている。つまり、第７閾値から第８閾値への切り替えタイミングが第１監視回路５０における出力の反転タイミングとなる。
　このように、第１監視回路５０において閾値の特性ずれがあるときには、第１比較器５３および第２比較器６３の入出力は図３に示されるように第６閾値および第７閾値で各比較器５３、６３の比較結果が異なる。したがって、異常検出部４２では、第１閾値から第８閾値までの第１監視回路５０および第２監視回路６０の比較結果は異なると判定し、この判定により第１監視回路５０および第２監視回路６０に異常があることを検出する。すなわち、異常検出部４２は、第１出力と第２出力との反転タイミングの違いで閾値の特性ずれを検出している。このようにして、閾値の特性ずれが検出される。
　以上説明したように、本実施形態では、各第１および第２監視回路５０、６０に設けられた各第１および第２切替部５１、６１に「第１閾値から第８閾値までの各閾値に相当する閾値電圧を出力する」という同じ内容の指令を順に出し、各第１および第２の比較器５３、６３の各出力を異常検出部４２により比較することで、各第１および第２の監視回路５０、６０の閾値の特性ずれを検出することが特徴となっている。
　これによると、電池１０の電圧を２つの第１監視回路５０および第２監視回路６０で診断するという二重系の回路が構成されているので、各第１および第２の監視回路５０、６０のうちいずれか一方で閾値の特性ずれが生じていることを検出することができる。したがって、閾値の特性ずれの判定精度を向上させることができる。
　また、本実施形態では、各第１および第２の切替部５１、６１において閾値の特性ずれを検出するための閾値を第１閾値～第８閾値の８段階に切り替えることが特徴となっている。これによると、閾値の切り替えを多段にしているので、閾値が特性ずれを起こしていたとしても閾値と基準電圧との大小関係が逆転しないということがないようにすることができる。すなわち、電池１０の電圧が変動していないときでも閾値と電池１０の電圧との大小関係が反転する比較結果と反転しない比較結果とを得ることができ、これらの比較結果に基づいて閾値の特性ずれを検出することができる。このように、閾値の切り替えの段数を多くすることにより、閾値の特性ずれの判定精度を向上させることができる。
　なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、過充電検出閾値および過放電検出閾値が特許請求の範囲の「監視閾値」に対応する。第１監視回路５０が特許請求の範囲の「第１の手段」に対応し、第２監視回路６０が特許請求の範囲の「第２の手段」に対応する。第１切替部５１の第１閾値～第８閾値が特許請求の範囲の「第１診断閾値」に対応し、第２切替部６１の第１閾値～第８閾値が特許請求の範囲の「第２診断閾値」に対応する。
　さらに、第１切替部５１が特許請求の範囲の「第１分圧手段」に対応し、第２切替部６１が特許請求の範囲の「第２分圧手段」に対応する。また、閾値切替部４１が特許請求の範囲の「閾値切替手段」に対応し、異常検出部４２が特許請求の範囲の「異常検出手段」に対応する。
　（他の実施形態）
　上記実施形態では、電圧監視装置２０は電池１０として二次電池の過充放電を検出していたが、電圧監視装置２０は電池１０として一次電池の電圧を監視しても良い。電圧監視装置２０が一次電池の電圧を監視する場合、検出したい電圧が監視閾値に相当する。
　上記実施形態では、各第１および第２の切替部５１、６１は、閾値の特性ずれの自己診断を行うための閾値を第１閾値～第８閾値の８段階に切り替えるように構成されていたが、閾値の切り替えは同じ一定値で少なくとも１段階だけ切り替えるようにしても良い。このように、閾値が１段階だけ切り替えられるとしても、閾値の特性ずれが起こっていれば閾値を切り替えた前後で各第１および第２の比較器５３、６３の各比較結果は異なることを検出することができる。
　さらに、上記実施形態では、各第１および第２の監視回路５０、６０による二重系回路が構成されているので、閾値切替部４１によって各第１および第２の監視回路５０、６０に１つの閾値（例えば第１閾値）を設定したときの各第１および第２の比較器５３、６３の各比較結果を異常検出部４２により比較しても良い。このように、閾値を段階的に変更しなくても、閾値の特性ずれが大きい場合には各比較結果が異なる可能性があるので１つの閾値を用いるだけで閾値の特性ずれを検出することが可能である。
　上記実施形態では、電池１０として二次電池を例に説明したが、この二次電池はハイブリッド車等の電気自動車に搭載される車載バッテリに適用することができる。すなわち、電圧監視装置２０は、車載バッテリの電圧を監視するものでも良い。上述のように、電池１０の電圧が変動しないときにも各切替部５１、６１の閾値を段階的に切り替えて閾値の特性ずれを検出しているので、信号待ち等の車両の停車中やイグニッションオフ後に閾値の特性ずれを診断することができる。この場合、車両が動いていないので、車両走行時に生じる車両ノイズの影響を受けずに閾値の特性ずれを診断することができ、ひいては閾値の特性ずれの判定精度を向上させることができる。
　上記実施形態では、第６閾値または第７閾値において各第１および第２の比較器５３、６３の比較結果が異なることに基づいて異常を検出していた。このように異常を検出する場合、異常検出部４２は、第１比較器５３の比較結果と第２比較器６３の比較結果とが第１閾値～第８閾値の複数段階のうちの２段階以上連続して異なっているとき、閾値に異常が生じていることを検出するようにしても良い。これによると、各比較結果が連続して異なることを判定して異常を検出しているので、何らかの原因で１段階だけ各比較結果が異なるというような場合を排除することができる。したがって、誤判定を防止することができ、ひいては閾値の特性ずれの判定精度を向上させることができる。
　上記実施形態では、過放電検出閾値は第１閾値よりも大きく、過充電検出閾値は第８閾値よりも小さい値であったが、これらの各検出閾値の値は一例である。例えば、過放電検出閾値は第２閾値と第３閾値との間の値であっても良いし、過充電検出閾値は第６閾値と第７閾値との間の値であっても良い。
　上記実施形態では、自己診断の際に第１閾値～第８閾値は閾値が小さくなる降順に切り替えられていたが、閾値が大きくなる昇順に切り替えられても良い。
　上記実施形態では、各第１および第２の比較器５３および６３は、ある閾値（バッテリ電圧の分圧値）に相当する閾値電圧と対応する第１および第２の基準電圧の一つとを比較しているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。
　すなわち、図４に示すように、第１の比較器５３は、バッテリ電圧を、過充電検出閾値、第１～第８閾値、および過放電検出閾値の何れかに相当する閾値電圧と比較するように構成することが可能である。本変形例の場合、過充電検出閾値は、ある電圧源からの一定電圧を、第１の抵抗５５ａ１と残りの抵抗５５ａ２～５５ａ１１の和との比で分圧することにより求められる。例えば、本変形例では、過充電検出閾値は４．２５Ｖに設定され、過放電検出閾値は１．７５Ｖに設定される。第２の比較気６３も第１の比較器５３と同一の構成である。
　１０　電池
　４１　閾値切替部（閾値切替手段）
　４２　異常検出部（異常検出手段）
　５０　第１監視回路（第１比較手段）
　５１　第１切替部（第１分圧手段）
　５２　第１基準電圧源
　５３　第１比較器
　６０　第２監視回路（第２比較手段）
　６１　第２切替部（第２分圧手段）
　６２　第２基準電圧源
　６３　第２比較器

Claims (6)

  1. 　監視閾値に基づいて電池電圧を監視し、かつ第１および第２の診断閾値に基づいて前記監視閾値を診断するための電圧監視装置であって、
    　前記電池電圧と前記監視閾値あるいは第１の診断閾値との間の第１の相対的な関係を求め、求めた第１の相対的関係を表す第１の情報を出力する第１の手段と、
    　前記電池電圧と前記監視閾値あるいは第２の診断閾値との間の第２の相対的な関係を求め、求めた第２の相対的関係を表す第２の情報を出力する第２の手段と、
    　前記監視を行う際には前記第１の手段で用いられる閾値を前記監視閾値に切り替えると共に前記第２比較手段で用いられる閾値を前記監視閾値に切り替え、前記診断を行う際には前記第１の手段で用いられる閾値を前記第１診断閾値に切り替えると共に前記第２の手段で用いられる閾値を前記第１診断閾値と同じ値の前記第２診断閾値に切り替える閾値切替手段と、
    　前記閾値切替手段により前記第１診断閾値と前記第２診断閾値とが前記同じ値に切り替えられた後に前記第１の手段から出力された第１の情報と前記第２の手段から出力された第２の情報とをそれぞれ受け取り、前記第１の手段の第１の情報と前記第２の手段の第２の情報とが異なるとき、前記閾値切替手段により切り替えられる閾値に異常が生じていることを検出する異常検出手段と、を備えていることを特徴とする電圧監視装置。
  2. 　前記閾値切替手段は、前記第１診断閾値および前記第２診断閾値を複数段階に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電圧監視装置。
  3. 　前記異常検出手段は、前記第１比較手段の比較結果と前記第２比較手段の比較結果とが前記複数段階のうちの２段階以上連続して異なっているとき、前記監視閾値に異常が生じていることを検出することを特徴とする請求項２に記載の電圧監視装置。
  4. 　前記第１の手段は、
    　前記監視閾値または前記第１診断閾値に相当する電圧を前記電池の電圧の分圧として出力する第１分圧手段と、
    　第１基準電圧を出力する第１基準電圧源と、
    　前記第１分圧手段の分圧と前記第１基準電圧源の第１基準電圧とをそれぞれ受け取り、前記第１分圧手段の分圧と前記第１基準電圧源の第１基準電圧との比較結果を前記第１の情報として出力する第１比較器と、を備え、
    　前記第２の手段は、
    　前記監視閾値または前記第２診断閾値に相当する電圧を前記電池の電圧の分圧として出力する第２分圧手段と、
    　前記第１基準電圧と同じ第２基準電圧を出力する第２基準電圧源と、
    　前記第２分圧手段の分圧と前記第２基準電圧源の第２基準電圧とをそれぞれ入力し、前記第２分圧手段の分圧と前記第２基準電圧源の第２基準電圧との比較結果を前記第２の情報として出力する第２比較器と、を備えており、
    　前記閾値切替手段は、前記第１分圧手段の分圧比および前記第２分圧手段の分圧比をそれぞれ切り替えることにより、前記第１の手段で用いられる閾値を前記第１の診断閾値に切り替え、かつ前記２の手段で用いられる閾値を前記第２の診断閾値に切り替えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電圧監視装置。
  5. 　前記第１診断閾値および前記第２診断閾値は、前記電池で使用される電圧の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電圧監視装置。
  6. 　前記第１の手段は、
    　基準電圧を分圧して前記監視閾値または前記第１診断閾値に相当する分圧電圧を出力する第１分圧手段と、
    　前記第１分圧手段の分圧電圧と前記電源電圧とをそれぞれ受け取り、該分圧電圧と電源電圧とを比較し、その比較結果を前記第１の情報として出力する第１比較器と、を備え、
    　前記第２の手段は、
    　前記基準電圧を分圧して前記監視閾値または前記第２診断閾値に相当する分圧電圧を出力する第２分圧手段と、
    　前記第２分圧手段の分圧電圧と前記電源電圧とをそれぞれ受け取り、該分圧電圧と電源電圧とを比較し、その比較結果を前記第２の情報として出力する第２比較器と、を備え、
    　前記閾値切替手段は、前記第１分圧手段の分圧比および前記第２分圧手段の分圧比をそれぞれ切り替えることにより、前記第１の手段で用いられる閾値を前記第１の診断閾値に切り替え、かつ前記２の手段で用いられる閾値を前記第２の診断閾値に切り替えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電圧監視装置。
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