特許 6391608 異常検知装置及び異常検知方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6391608

(24)【登録日】2018年8月31日

(45)【発行日】2018年9月19日

(54)【発明の名称】異常検知装置及び異常検知方法

(51)【国際特許分類】

   B60L 3/00 20060101AFI20180910BHJP

   G01R 31/02 20060101ALI20180910BHJP

【ＦＩ】

   B60L3/00 S

   G01R31/02

【請求項の数】4

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2016-23759(P2016-23759)

(22)【出願日】2016年2月10日

(65)【公開番号】特開2017-143662(P2017-143662A)

(43)【公開日】2017年8月17日

【審査請求日】2017年2月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000237592

【氏名又は名称】株式会社デンソーテン

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】川中 翔太

(72)【発明者】

【氏名】田村 祥

(72)【発明者】

【氏名】岡田 貴裕

(72)【発明者】

【氏名】田中 宏昌

【審査官】 大内 俊彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−２１４２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２１８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９６０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｌ ３／００− ３／１２

Ｇ０１Ｒ ３１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載される、電源、キャパシタ、負荷回路、前記電源と前記負荷回路を接続するスイッチ、前記車両のボディ接地のうち、前記スイッチをオフに制御した状態で、前記電源、前記キャパシタ及び前記ボディ接地を直列接続させて充電される前記キャパシタの第１の電圧を計測する計測部と、
前記計測部が計測した前記第１の電圧が第１の閾値未満である際、前記スイッチがオンでの固着状態でなく、かつ、前記車両の絶縁抵抗が正常であると判定する判定部と
を備え、
前記計測部は、前記第１の電圧が第１の閾値以上である際、前記スイッチをオンに制御した状態で、前記電源、前記キャパシタ及び前記ボディ接地を直列接続させて充電される前記キャパシタの第２の電圧を計測し、
前記判定部は、前記第１の電圧と前記第２の電圧との電圧差が第２の閾値以上である際、前記車両の絶縁抵抗が正常か否かを判定し、前記電圧差が前記第２の閾値未満である際、前記スイッチが正常か否かを判定する
ことを特徴とする異常検知装置。

【請求項2】

前記計測部は、前記車両のイグニション・オン時に前記第１の電圧を計測する
ことを特徴とする請求項１に記載の異常検知装置。

【請求項3】

前記計測部は、前記車両のイグニション・オフ時に前記第１の電圧を計測する
ことを特徴とする請求項１に記載の異常検知装置。

【請求項4】

異常検知装置が実行する異常検知方法であって、
車両に搭載される、電源、キャパシタ、負荷回路、前記電源と前記負荷回路を接続するスイッチ、前記車両のボディ接地のうち、前記スイッチをオフに制御した状態で、前記電源、前記キャパシタ及び前記ボディ接地を直列接続させて充電される前記キャパシタの第１の電圧を計測する計測ステップと、
前記計測ステップが計測した前記第１の電圧が第１の閾値未満である場合に、前記スイッチがオンでの固着状態でなく、かつ、前記車両の絶縁抵抗が正常であると判定する判定ステップと
を含み、
前記計測ステップは、前記第１の電圧が第１の閾値以上である際、前記スイッチをオンに制御した状態で、前記電源、前記キャパシタ及び前記ボディ接地を直列接続させて充電される前記キャパシタの第２の電圧を計測し、
前記判定ステップは、前記第１の電圧と前記第２の電圧との電圧差が第２の閾値以上である際、前記車両の絶縁抵抗が正常か否かを判定し、前記電圧差が前記第２の閾値未満である際、前記スイッチが正常か否かを判定する
ことを特徴とする異常検知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、異常検知装置及び異常検知方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年普及してきているハイブリッド自動車や電気自動車等の車両は、動力源であるモータ等へ電力を供給する電源を備える。電源は、複数の蓄電セルをスタックした組電池を含む。電源から出力された電圧は、ＳＭＲ（System Main Relay）等のスイッチを介して電源と接続された昇圧回路により昇圧されてモータへ供給される。

【0003】

かかる構成のもと、例えば、電源の過充電を監視する機能を、電源と直列接続して充電されたキャパシタの充電電圧をもとに監視する二重監視により、電源の過充電を防止する技術がある。また、例えば、電源、キャパシタ、車両絶縁抵抗及び車両ボディ接地を接続した状態で充電したキャパシタの電圧をもとに、車両の絶縁異常検知を行う技術がある（例えば、特許文献１参照）。また、例えば、車両の絶縁異常検知を行うと共に、電源、キャパシタ及び昇圧回路を接続した状態で充電したキャパシタの電圧をもとにＳＭＲの溶着検知を行う技術がある（例えば、特許文献２及び３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−０２０９１４号公報

【特許文献2】特開２０１１−１６６９５０号公報

【特許文献3】特開２０１２−２０２７２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記の従来技術では、溶着検知対象のスイッチのオンオフを交互に制御したり、絶縁異常検知とは異なる溶着検知のための回路を設けたりする等、制御処理や回路構成が複雑になるという問題がある。

【0006】

本願の実施形態の一例は、例えば、簡易な制御処理や回路構成で、ＳＭＲの溶着検知を行うことができる異常検知装置及び異常検知方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願の実施形態の一例は、例えば、異常検知装置は、計測部、判定部を含む。計測部は、車両に搭載される、電源、キャパシタ、負荷回路、電源と負荷回路を接続するスイッチ、車両のボディ接地のうち、スイッチをオフに制御した状態で、電源、キャパシタ及びボディ接地を直列接続させて充電されるキャパシタの第１の電圧を計測する。判定部は、計測部が計測した第１の電圧が第１の閾値未満である際、スイッチがオンでの固着状態でなく、かつ、車両の絶縁抵抗が正常であると判定する。

【発明の効果】

【0008】

本願の実施形態の一例によれば、例えば、簡易な制御処理や回路構成で、ＳＭＲの溶着検知を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態１に係る車載システムの一例を示す図である。

【図2】図２は、実施形態１に係る電圧検出回路の一例を示す図である。

【図3A】図３Ａは、実施形態１に係る絶縁及び溶着検知処理の一例を示すフローチャート（その１）である。

【図3B】図３Ｂは、実施形態１に係る絶縁及び溶着検知処理の一例を示すフローチャート（その２）である。

【図4】図４は、実施形態１に係る絶縁判定処理の一例を示すフローチャートである。

【図5】図５は、実施形態１に係る溶着判定処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】図６は、実施形態１に係る絶縁及び溶着検知処理の一例を示すタイミングチャートである。

【図7A】図７Ａは、実施形態１に係るＳＭＲオフ時のフライングキャパシタの充電電圧の経時変化を示す図である。

【図7B】図７Ｂは、実施形態１に係るＳＭＲオフ時及びＳＭＲオン時のフライングキャパシタの充電電圧差の経時変化を示す図である。

【図8A】図８Ａは、実施形態１に係るバッテリ及びＳＭＲの各状態におけるフライングキャパシタの充電電圧を示す図である。

【図8B】図８Ｂは、実施形態１に係るバッテリ及びＳＭＲの各状態におけるフライングキャパシタの充電電圧の経時変化を示す図である。

【図9】図９は、実施形態２に係る絶縁及び溶着検知処理の一例を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に添付図面を参照して本願に係る異常検知装置及び異常検知方法の実施形態の一例について説明する。なお、以下に示す実施形態は、開示の技術に係る構成及び処理について主に示し、その他の構成及び処理の説明を省略する。また、以下に示す実施形態は、開示の技術を限定するものではない。そして、各実施形態は、矛盾しない範囲で適宜組み合わせてもよい。また、各実施形態において、同一の構成及び処理には同一の符号を付与し、既出の構成及び処理の説明は省略する。

【0011】

［実施形態１］
（実施形態１に係る車載システムについて）
図１は、実施形態１に係る車載システムの一例を示す図である。車載システム１は、例えば、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）、燃料電池自動車（ＦＣＶ：Fuel Cell Vehicle）等の車両に搭載されるシステムである。車載システム１は、車両の動力源であるモータへ電力を供給する電源の充放電を含む制御を行う。

【0012】

車載システム１は、組電池２、ＳＭＲ（System Main Relay）３ａ及び３ｂ、モータ４、電池ＥＣＵ１０、ＰＣＵ（Power Control Unit）２０、ＭＧ＿ＥＣＵ（Motor Generator ＥＣＵ）３０、ＨＶ＿ＥＣＵ（Hybrid ＥＣＵ）４０を含む。ＰＣＵ２０、ＭＧ＿ＥＣＵ３０、図示しないエアコンＥＣＵ等の電装部品は、負荷回路の一例である。なお、ＥＣＵは、Electric Control Unitの略である。

【0013】

組電池２は、図示しない車体と絶縁された電源（バッテリ）であり、直列に接続された複数、例えば２個の電池スタック２Ａ、電池スタック２Ｂを含んで構成される。電池スタック２Ａ、電池スタック２Ｂは、直列に接続された複数、例えば３個の電池セル２ａ、電池セル２ｂをそれぞれ含んで構成される。すなわち、組電池２は、高圧直流電源である。

【0014】

なお、電池スタックの数、電池セルの数は、上記あるいは図示のものに限定されない。また、電池セルは、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等を用いることができるが、これに限定されるものではない。

【0015】

ＳＭＲ３ａは、電池ＥＣＵ１０又はＨＶ＿ＥＣＵ４０の制御によりオン及びオフされ、オンのときに、組電池２の最上位の電圧側とＰＣＵ２０とを接続する。また、ＳＭＲ３ｂは、電池ＥＣＵ１０又はＨＶ＿ＥＣＵ４０の制御によりオン及びオフされ、オンのときに、組電池２の最低位の電圧側とＰＣＵ２０とを接続する。

【0016】

（実施形態１に係る電池ＥＣＵについて）
電池ＥＣＵ１０は、組電池２の状態監視及び制御を行う電子制御装置である。電池ＥＣＵ１０は、監視ＩＣ（Integrated Circuit）１１ａ、監視ＩＣ１１ｂ、電圧検出回路１２、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換部１３、制御部１４、電源ＩＣ１５を含む。電源ＩＣ１５は、監視ＩＣ１１ａ、監視ＩＣ１１ｂ、電圧検出回路１２、Ａ／Ｄ変換部１３、制御部１４へ電力を供給する。

【0017】

監視ＩＣ１１ａは、複数の電池セル２ａそれぞれと接続され、各電池セル２ａの電圧を監視する。また、監視ＩＣ１１ａは、電池スタック２Ａの最上位の電圧側及び最低位の電圧側と接続され、電池スタック２Ａの電圧を監視する。また、監視ＩＣ１１ｂは、複数の電池セル２ｂそれぞれと接続され、各電池セル２ｂの電圧を監視する。また、監視ＩＣ１１ｂは、電池スタック２Ｂの最上位の電圧側及び最低位の電圧側と接続され、電池スタック２Ｂの電圧を監視する。

【0018】

なお、１つの電池セルに対してそれぞれ１つの監視ＩＣが設けられるとしてもよいし、組電池２に対して１つの監視ＩＣが設けられるとしてもよい。１つの電池セルに対してそれぞれ１つの監視ＩＣが設けられる場合には、制御部１４は、各監視ＩＣが監視する各電池スタックの電圧の合計を、組電池２の総電圧として用いる。また、組電池２に対して１つの監視ＩＣが設けられる場合には、制御部１４は、監視ＩＣが監視する組電池２の総電圧を用いる。なお、監視ＩＣ１１ａ及び１１ｂは、制御部１４に対する外部装置である。

【0019】

（電圧検出回路について）
図２は、実施形態１に係る電圧検出回路の一例を示す図である。なお、図２は、電圧検出回路の一例を示すに過ぎず、同様の機能を有する他の回路構成も採用できる。図２に示すように、電圧検出回路１２は、第１スイッチ１２−１〜第７スイッチ１２−７、キャパシタ１２ｃ−１、キャパシタ１２ｃ−２、第１抵抗１２ｒ−１、第２抵抗１２ｒ−２を含む。なお、第１スイッチ１２−１〜第７スイッチ１２−７としては、例えばソリッドステートリレー（ＳＳＲ：Solid State Relay）を用いることができるが、これに限定されるものではない。

【0020】

ここで、キャパシタ１２ｃ−１及びキャパシタ１２ｃ−２は、フライングキャパシタとして用いられる。第５スイッチ１２−５がオンとされると、キャパシタ１２ｃ−１及びキャパシタ１２ｃ−２が並列接続状態となり、キャパシタ１２ｃ−１及びキャパシタ１２ｃ−２が共にフライングキャパシタとして機能する。また、第５スイッチ１２−５がオフとされると、キャパシタ１２ｃ−２が電圧検出回路１２から切り離され、キャパシタ１２ｃ−１のみがフライングキャパシタとして機能する。

【0021】

なお、キャパシタ１２ｃ−１及びキャパシタ１２ｃ−２をフライングキャパシタとして用いるか、キャパシタ１２ｃ−１のみをフライングキャパシタとして用いるかは、充電されたフライングキャパシタの電圧に基づく計測対象に応じて適宜変更できる。例えば、キャパシタ１２ｃ−１のみをフライングキャパシタとして用いる場合には、フライングキャパシタの容量を相対的に小さくできるため、充電時間が相対的に短時間となる。以下では、第５スイッチ１２−５がオフとされ、キャパシタ１２ｃ−１のみがフライングキャパシタとして機能する場合を説明する。しかし、これに限らず、第５スイッチ１２−５がオンとされ、キャパシタ１２ｃ−１及びキャパシタ１２ｃ−２が共にフライングキャパシタとして機能する場合も同様である。

【0022】

また、図２に示すように、電池スタック２Ａの正極側がＳＭＲ３ａを介してＰＣＵ２０の抵抗２３ａ−１と接続され、電池スタック２Ｂの負極側がＳＭＲ３ｂを介してＰＣＵ２０の抵抗２３ａ−２と接続される。抵抗２３ａ−１及び２３ａ−２の抵抗値は、等しい。

【0023】

電圧検出回路１２では、キャパシタ１２ｃ−１が、電池スタック２Ａの電圧、電池スタック２Ｂの電圧、組電池２の総電圧のそれぞれにより充電される。そして、電圧検出回路１２では、充電されたキャパシタ１２ｃ−１の電圧が、電池スタック２Ａの電圧、電池スタック２Ｂの電圧、組電池２それぞれの総電圧として検出される。

【0024】

具体的には、電圧検出回路１２は、キャパシタ１２ｃ−１を介して充電側経路と放電側経路とに分かれる。充電側経路は、組電池２の電池スタック２Ａ、電池スタック２Ｂ、組電池２それぞれに対してキャパシタ１２ｃ−１が並列接続され、電池スタック２Ａの電圧、電池スタック２Ｂの電圧、組電池２の総電圧それぞれでキャパシタ１２ｃ−１を充電する経路を含む。また、放電側経路は、充電されたキャパシタ１２ｃ−１が放電する経路を含む。

【0025】

そして、第１スイッチ１２−１〜第４スイッチ１２−４、第６スイッチ１２−６〜第７スイッチ１２−７のオン及びオフが制御されることで、キャパシタ１２ｃ−１への充電及び放電が制御される。

【0026】

電圧検出回路１２の充電側経路には、電池スタック２Ａの正極側とキャパシタ１２ｃ−１との間に、第１スイッチ１２−１が直列に設けられ、電池スタック２Ａの負極側とキャパシタ１２ｃ−１との間に、第２スイッチ１２−２が直列に設けられる。

【0027】

また、電圧検出回路１２の充電側経路には、電池スタック２Ｂの正極側とキャパシタ１２ｃ−１との間に、第３スイッチ１２−３が直列に設けられ、電池スタック２Ｂの負極側とキャパシタ１２ｃ−１との間に、第４スイッチ１２−４が直列に設けられる。

【0028】

電圧検出回路１２の放電側経路には、電池スタック２Ａ及び電池スタック２Ｂの正極側の経路に第６スイッチ１２−６が設けられ、第６スイッチ１２−６の一端がキャパシタ１２ｃ−１と接続される。また、電池スタック２Ａ及び電池スタック２Ｂの負極側の経路には、第７スイッチ１２−７が設けられ、第７スイッチ１２−７の一端がキャパシタ１２ｃ−１と接続される。

【0029】

そして、第６スイッチ１２−６の他端は、Ａ／Ｄ変換部１３に接続されると共に、分岐点Ａで分岐して第１抵抗１２ｒ−１を介して車体ＧＮＤに接続される。また、第７スイッチ１２−７の他端は、Ａ／Ｄ変換部１３に接続されると共に、分岐点Ｂで分岐して第２抵抗１２ｒ−２を介して車体ＧＮＤに接続される。なお、車体ＧＮＤは、ボディ接地の一例であり、かかる接地点の電圧を以下では「ボディ電圧」という。

【0030】

Ａ／Ｄ変換部１３は、電圧検出回路１２の分岐点Ａにおける電圧を示すアナログ値をデジタル値へ変換し、変換されたデジタル値を制御部１４へ出力する。

【0031】

ここで、電池スタック２Ａ、電池スタック２Ｂ、組電池２それぞれの電圧を検出する、いわゆるスタック二重監視を行うために行われるキャパシタ１２ｃ−１の充放電について説明する。なお、第５スイッチ１２−５をオンとされ、キャパシタ１２ｃ−１及びキャパシタ１２ｃ−２が並列に接続されて用いられる場合も同様である。また、電池スタック電圧とは、ブロック電圧とも称される電圧である。

【0032】

電圧検出回路１２では、電池スタック２Ａ、電池スタック２Ｂ、組電池２毎にキャパシタ１２ｃ−１が充電される。以下、電池スタック２Ａ、電池スタック２Ｂそれぞれの電圧でキャパシタ１２ｃ−１を充電し、充電されたキャパシタ１２ｃ−１の電圧から電池スタック２Ａ、電池スタック２Ｂそれぞれの電圧を計測する処理を「スタック計測」という。また、スタック計測は、組電池２の総電圧でキャパシタ１２ｃ−１を充電し、キャパシタ１２ｃ−１の電圧から組電池２の総電圧を計測する処理を含む場合もある。以下、スタック計測により行う電池スタック２Ａ、電池スタック２Ｂ、組電池２の充放電を含む状態監視を、「スタック二重監視」という。

【0033】

電池スタック２Ａの電圧でキャパシタ１２ｃ−１を充電する場合は、図２において、第１スイッチ１２−１及び第２スイッチ１２−２がオンとされ、第３スイッチ１２−３〜第４スイッチ１２−４、第６スイッチ１２−６〜第７スイッチ１２−７がオフとされる。これにより、電池スタック２Ａ及びキャパシタ１２ｃ−１を含む経路（以下「第１経路」という）が形成され、電池スタック２Ａの電圧によりキャパシタ１２ｃ−１が充電される。

【0034】

そして、第１経路が形成されてから所定時間の経過後、キャパシタ１２ｃ−１を放電させる。具体的には、第１スイッチ１２−１及び第２スイッチ１２−２がオフとされ、第６スイッチ１２−６及び第７スイッチ１２−７がオンとされる。これにより、キャパシタ１２ｃ−１、第１抵抗１２ｒ−１及び第２抵抗１２ｒ−２を含む経路（以下「第２経路」という）が形成され、キャパシタ１２ｃ−１が放電する。

【0035】

そして、第６スイッチ１２−６の他端には、分岐点ＡでＡ／Ｄ変換部１３が接続されるため、キャパシタ１２ｃ−１の電圧がＡ／Ｄ変換部１３へ入力される。Ａ／Ｄ変換部１３は、第６スイッチ１２−６及び第７スイッチ１２−７がオンとされたときに入力されたアナログ値の電圧をデジタル値に変換して制御部１４へ出力する。これにより、電池スタック２Ａの電圧が検出されることとなる。

【0036】

また、電池スタック２Ｂの電圧でキャパシタ１２ｃ−１を充電する場合は、図２において、第３スイッチ１２−３〜第４スイッチ１２−４がオンとされ、第１スイッチ１２−１〜第２スイッチ１２−２、第６スイッチ１２−６〜第７スイッチ１２−７がオフとされる。これにより、電池スタック２Ｂ及びキャパシタ１２ｃ−１を含む経路（以下「第３経路」という）が形成され、電池スタック２Ｂの電圧によりキャパシタ１２ｃ−１が充電される。

【0037】

そして、第３経路が形成されてから所定時間の経過後、キャパシタ１２ｃ−１を放電させる。具体的には、第３スイッチ１２−３及び第４スイッチ１２−４がオフとされ、第６スイッチ１２−６及び第７スイッチ１２−７がオンとされる。これにより、第２経路が形成され、キャパシタ１２ｃ−１が放電する。

【0038】

そして、第６スイッチ１２−６の他端には、分岐点ＡでＡ／Ｄ変換部１３が接続されるため、キャパシタ１２ｃ−１の電圧がＡ／Ｄ変換部１３へ入力される。Ａ／Ｄ変換部１３は、第６スイッチ１２−６及び第７スイッチ１２−７がオンしたときに入力されたアナログ値の電圧をデジタル値に変換して制御部１４へ出力する。これにより、電池スタック２Ｂの電圧が検出されることとなる。

【0039】

また、組電池２の総電圧でキャパシタ１２ｃ−１を充電する場合は、図２において、第１スイッチ１２−１及び第４スイッチ１２−４がオンとされ、第２スイッチ１２−２〜第３スイッチ１２−３、第６スイッチ１２−６〜第７スイッチ１２−７がオフとされる。これにより、組電池２及びキャパシタ１２ｃ−１を含む経路（以下「第４経路」という）が形成され、組電池２の総電圧によりキャパシタ１２ｃ−１が充電される。

【0040】

そして、第４経路が形成されてから所定時間の経過後、キャパシタ１２ｃ−１を放電させる。具体的には、第１スイッチ１２−１及び第４スイッチ１２−４がオフとされ、第６スイッチ１２−６及び第７スイッチ１２−７がオンとされる。これにより、第２経路が形成され、キャパシタ１２ｃ−１が放電する。

【0041】

そして、第６スイッチ１２−６の他端には、分岐点ＡでＡ／Ｄ変換部１３が接続されるため、キャパシタ１２ｃ−１の電圧がＡ／Ｄ変換部１３へ入力される。Ａ／Ｄ変換部１３は、第６スイッチ１２−６及び第７スイッチ１２−７がオンとされたときに入力されたアナログ値の電圧をデジタル値に変換して制御部１４へ出力する。これにより、組電池２の総電圧が検出されることとなる。

【0042】

また、電圧検出回路１２には、第１抵抗１２ｒ−１と、第２抵抗１２ｒ−２とが設けられる。また、電圧検出回路１２の外部には、組電池２の正極側の絶縁抵抗Ｒｐと組電池２の負極側の絶縁抵抗Ｒｎとが設けられる。絶縁抵抗Ｒｐは、組電池２の総正電圧とボディ電圧との間の絶縁抵抗である。また、絶縁抵抗Ｒｎは、組電池２の総負電圧とボディ電圧との間の絶縁抵抗である。車両絶縁抵抗の劣化は、後述のように電圧検出回路１２の各スイッチのオン及びオフを制御することによりキャパシタ１２ｃ−１が充電された際の電圧をもとに判定される。実施形態１では、車両絶縁抵抗の計測は、ＤＣ（Direct Current）電圧印加方式を採用する。

【0043】

なお、実施形態１において、絶縁抵抗Ｒｐ及びＲｎは、実装された抵抗と、車体ＧＮＤに対する絶縁を仮想的に表した抵抗との合成抵抗値を示すが、実装した抵抗、仮想的な抵抗のいずれであるかは問わない。

【0044】

絶縁抵抗Ｒｐ及びＲｎの各抵抗値は、正常時にはほとんど通電することが無い程度に十分に大きい値、例えば数ＭΩとされる。しかし、絶縁抵抗Ｒｐ、絶縁抵抗Ｒｎが劣化した異常時には、例えば組電池２が車体ＧＮＤ等と短絡して、あるいは短絡に近い状態となって通電してしまう程度の抵抗値に低下する。

【0045】

ここで、絶縁抵抗Ｒｐ及びＲｎの劣化を検出するために行われる、キャパシタ１２ｃ−１の充電及び放電について説明する。絶縁抵抗Ｒｐの劣化を検出する計測処理を「Ｒｐ計測」という。Ｒｐ計測において、第４スイッチ１２−４及び第６スイッチ１２−６がオンとされ、第１スイッチ１２−１〜第３スイッチ１２−３、第７スイッチ１２−７がオフとされる。これにより、絶縁抵抗Ｒｐ、電池スタック２Ｂの負極側、第４スイッチ１２−４、キャパシタ１２ｃ−１、第６スイッチ１２−６、第１抵抗１２ｒ−１、車体ＧＮＤが接続される。

【0046】

すなわち、絶縁抵抗Ｒｐ、電池スタック２Ｂの負極側、第４スイッチ１２−４、キャパシタ１２ｃ−１、第６スイッチ１２−６、第１抵抗１２ｒ−１、車体ＧＮＤを結ぶ経路（以下「第５経路」という）が形成される。この際、絶縁抵抗Ｒｐの抵抗値が正常である場合には、第５経路はほとんど導通せず、キャパシタ１２ｃ−１は充電されない。一方、絶縁抵抗Ｒｐが劣化して抵抗値が低下していた場合には、第５経路は導通し、キャパシタ１２ｃ−１が正極性（正電圧）で充電される。

【0047】

そして、第５経路が形成されてから所定時間、例えばキャパシタ１２ｃ−１の満充電に要する時間よりも短い所定時間の経過後、第４スイッチ１２−４がオフとされる。そして、第４スイッチ１２−４がオフされると共に、第７スイッチ１２−７がオンとされて第２経路が形成され、キャパシタ１２ｃ−１を放電させる。

【0048】

そして、第６スイッチ１２−６の他端には、分岐点ＡでＡ／Ｄ変換部１３が接続されるため、キャパシタ１２ｃ−１の電圧がＡ／Ｄ変換部１３へ入力される。Ａ／Ｄ変換部１３は、第４スイッチ１２−４がオフとされ第７スイッチ１２−７がオンとされたときに入力されたアナログ値の電圧（以下「電圧ＶＲｐ」という）をデジタル値に変換して制御部１４へ出力する。これにより、電圧ＶＲｐが検出されることとなる。制御部１４は、電圧ＶＲｐに基づいて絶縁抵抗Ｒｐの劣化を検出する。

【0049】

なお、Ｒｐ計測の際に、ＳＭＲ３ａ及び３ｂがオン状態に制御されると、フライングキャパシタであるキャパシタ１２ｃ−１は、第５経路に抵抗２３ａ−１が追加されるため、抵抗２３ａ−１の電圧に相当する電荷がチャージされる。よって、ＳＭＲ３ａがオン状態で溶着又は固着していると、ＳＭＲ３ａをオンとオフの間で切り替え制御しても、キャパシタ１２ｃ−１へチャージされる電荷による電圧が変化しないため、ＳＭＲ３ａの溶着又は固着を検知できる。

【0050】

また、絶縁抵抗Ｒｎの劣化を検出する計測処理を「Ｒｎ計測」という。Ｒｎ計測において、第１スイッチ１２−１及び第７スイッチ１２−７がオンとされ、第２スイッチ１２−２〜第４スイッチ１２−４、第６スイッチ１２−６がオフとされる。これにより、絶縁抵抗Ｒｎ、電池スタック２Ａの正極側、第１スイッチ１２−１、キャパシタ１２ｃ−１、第７スイッチ１２−７、第２抵抗１２ｒ−２、車体ＧＮＤが接続される。

【0051】

すなわち、絶縁抵抗Ｒｎ、電池スタック２Ａの正極側、第１スイッチ１２−１、キャパシタ１２ｃ−１、第７スイッチ１２−７、第２抵抗１２ｒ−２、車体ＧＮＤを結ぶ経路（以下「第６経路」という）が形成される。この際、絶縁抵抗Ｒｎの抵抗値が正常である場合には、第６経路はほとんど導通せず、キャパシタ１２ｃ−１は充電されない。一方、絶縁抵抗Ｒｎが劣化して抵抗値が低下していた場合には、第６経路が導通することとなる。

【0052】

そして、第６経路が形成されてから所定時間、例えばキャパシタ１２ｃ−１の満充電に要する時間よりも短い所定時間の経過後、第１スイッチ１２−１がオフとされる。そして、第１スイッチ１２−１がオフとされると共に、第６スイッチ１２−６がオンとされて第２経路が形成され、キャパシタ１２ｃ−１を放電させる。

【0053】

そして、第６スイッチ１２−６の他端には、分岐点ＡでＡ／Ｄ変換部１３が接続されるため、キャパシタ１２ｃ−１の電圧がＡ／Ｄ変換部１３へ入力される。Ａ／Ｄ変換部１３は、第１スイッチ１２−１がオフとされ第６スイッチ１２−６がオンとされたときに入力されたアナログ値の電圧（以下「電圧ＶＲｎ」という）をデジタル値に変換して制御部１４へ出力する。これにより、電圧ＶＲｎが検出されることとなる。制御部１４は、電圧ＶＲｎに基づいて絶縁抵抗Ｒｎの劣化を検出する。

【0054】

なお、Ｒｎ計測の際に、ＳＭＲ３ａ及び３ｂがオン状態に制御されると、フライングキャパシタであるキャパシタ１２ｃ−１は、第６経路に抵抗２３ａ−２が追加されるため、抵抗２３ａ−２の電圧に相当する電荷がチャージされる。よって、ＳＭＲ３ｂがオン状態で溶着又は固着していると、ＳＭＲ３ｂをオンとオフの間で切り替え制御しても、キャパシタ１２ｃ−１へチャージされる電荷による電圧が変化しないため、ＳＭＲ３ｂの溶着又は固着を検知できる。

【0055】

なお、同一サイクルのＲｐ計測及びＲｎ計測の際には、ＳＭＲ３ａ及び３ｂがオン又はオフの同一状態が継続する。具体的には、ある期間においてＳＭＲ３ａ及び３ｂがオフとされた状態でＲｐ計測及びＲｎ計測が実行され、電圧ＶＲｐ及びＶＲｎが計測され、電圧ＶＲｐ＋ＶＲｎが算出される。また、他の期間においてＳＭＲ３ａ及び３ｂがオンとされた状態でＲｐ計測及びＲｎ計測が実行され、電圧ＶＲｐ及びＶＲｎが計測され、電圧ＶＲｐ＋ＶＲｎが算出される。

【0056】

（Ａ／Ｄ変換部について）
Ａ／Ｄ変換部１３は、電圧検出回路１２から出力されたアナログの電圧を分岐点Ａ（図２）において検知し、デジタルの電圧へ変換する。そして、Ａ／Ｄ変換部１３は、変換したデジタルの電圧を、制御部１４へ出力する。なお、Ａ／Ｄ変換部１３は、入力電圧を所定範囲の電圧へ変換して検出する。

【0057】

（制御部について）
制御部１４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等を有するマイクロコンピュータ等の処理装置である。制御部１４は、車載システム１のＩＧ＿ＯＮ（イグニション・オン）及びＩＧ＿ＯＦＦ（イグニション・オフ）を制御する。また、制御部１４は、ＳＭＲ３ａ及び３ｂのオン及びオフを制御する。また、制御部１４は、監視ＩＣ１１ａ、監視ＩＣ１１ｂ、電圧検出回路１２、Ａ／Ｄ変換部１３等を含む電池ＥＣＵ１０全体を制御する。制御部１４は、充電経路形成部１４ａ、放電経路形成部１４ｂ、計測部１４ｃ、判定部１４ｄを含む。

【0058】

充電経路形成部１４ａは、電圧検出回路１２が有する第１スイッチ１２−１〜第７スイッチ１２−７（図２参照）のオン及びオフを制御し、電圧検出回路１２において充電経路を形成する。また、放電経路形成部１４ｂは、電圧検出回路１２が有する第１スイッチ１２−１〜第７スイッチ１２−７のオン及びオフを制御し、電圧検出回路１２において放電経路を形成する。

【0059】

なお、ＳＭＲ３ａ及び３ｂ、第１スイッチ１２−１〜第７スイッチ１２−７のスイッチングパターンは、ＲＡＭ及びＲＯＭ等の記憶部に予め記憶させておくものとする。そして、充電経路形成部１４ａ及び放電経路形成部１４ｂは、適切なタイミングで記憶部からスイッチングパターンを読み出すことによって、充電経路又は放電経路を形成する。

【0060】

計測部１４ｃは、放電経路形成部１４ｂにより放電経路が形成されると、充電されたキャパシタ１２ｃ−１の電圧をＡ／Ｄ変換部１３を介して検出する。

【0061】

具体的には、計測部１４ｃは、充電されたキャパシタ１２ｃ−１の電圧に基づいて電圧ＶＲｐを計測する。同様に、計測部１４ｃは、充電されたキャパシタ１２ｃ−１の電圧に基づいて電圧ＶＲｎを計測する。

【0062】

判定部１４ｄは、ＳＭＲ３ａ及び３ｂをオン及びオフにしてそれぞれ計測したキャパシタ１２ｃ−１の電圧ＶＲｐ及びＶＲｎ、組電池２の総電圧等に基づいて、絶縁抵抗Ｒｐ及びＲｎの劣化やＳＭＢ３ａ又は３ｂのオン状態での溶着を検出する。なお、組電池２の総電圧等は、計測値であっても、ＨＶ＿ＥＣＵ４０や監視ＩＣ１１ａ及び１１ｂから取得した値であってもよい。ここで、組電池２の総電圧及び昇圧電圧を取得する場合は、この取得は電圧ＶＲｐ及びＶＲｎの計測とタイミング同期している。そして、判定部１４ｄは、絶縁抵抗Ｒｐ及びＲｎの劣化やＳＭＢ３ａ又は３ｂのオン状態での溶着の判定結果（絶縁異常検知）を示す情報を、上位装置であるＨＶ＿ＥＣＵ４０（図１参照）へ出力する。

【0063】

すなわち、絶縁抵抗Ｒｐ及びＲｎの劣化もしくはＳＭＲ３ａ又は３ｂのオン状態での溶着が生じると、ＳＭＲ３ａ及び３ｂをオフに制御した状態でキャパシタ１２ｃ−１に充電される電圧が増加する。これにより、充電されたキャパシタ１２ｃ−１の電圧が増加した場合に、絶縁抵抗Ｒｐ及びＲｎの劣化もしくはＳＭＲ３ａ又は３ｂのオン状態での溶着を検出する。

【0064】

例えば、計測部１４ｃが、車載システム１をＩＧ＿ＯＮとしたときに、制御部１４によりＳＭＲ３ａ及び３ｂをオフに制御した状態で第５経路及び第６経路が形成されて充電されたキャパシタ１２ｃ−１の電圧ＶＲｐ及びＶＲｎを計測したとする。このとき、判定部１４ｄは、電圧ＶＲｐ＋ＶＲｎが閾値１以上であれば、絶縁抵抗Ｒｐ又はＲｎの劣化もしくはＳＭＲ３ａ又は３ｂのオン状態での溶着が発生した可能性があると検知する。なお、判定部１４ｄは、電圧ＶＲｐ＋ＶＲｎが閾値１未満であれば、絶縁抵抗Ｒｐ及びＲｎの劣化ならびにＳＭＲ３ａ及び３ｂのオン状態での溶着のいずれも発生していない正常状態であると検知する。

【0065】

さらに、計測部１４ｃは、判定部１４ｄにより絶縁抵抗Ｒｐ又はＲｎの劣化もしくはＳＭＲ３ａ又は３ｂのオン状態での溶着が発生した可能性があると検知された場合に、次の処理を実行する。すなわち、計測部１４ｃは、制御部１４によりＳＭＲ３ａ及び３ｂをオンに制御した状態で第５経路及び第６経路によりそれぞれ充電されたキャパシタ１２ｃ−１の電圧ＶＲｐ及びＶＲｎを計測する。そして、判定部１４ｄは、電圧ＶＲｐ＋ＶＲｎが閾値２以上であれば、絶縁抵抗Ｒｐ又はＲｎの劣化が発生した可能性があると検知する。一方、判定部１４ｄは、電圧ＶＲｐ＋ＶＲｎが閾値２未満であればＳＭＲ３ａ又は３ｂのオン状態での溶着が発生した可能性があると検知する。

【0066】

そして、判定部１４ｄは、絶縁抵抗Ｒｐ又はＲｎの劣化が発生した可能性がある場合に、電圧ＶＲｐ＋ＶＲｎを閾値判定し、絶縁抵抗Ｒｐ又はＲｎの劣化の発生の有無を判定する。また、判定部１４ｄは、ＳＭＲ３ａ又は３ｂのオン状態での溶着が発生した可能性がある場合に、電圧ＶＲｐと電圧ＶＲｎを比較判定し、ＳＭＢ３ａ又は３ｂのいずれが溶着しているかを判定する。そして、判定部１４ｄは、検知結果をＨＶ＿ＥＣＵ４０へ通知する。

【0067】

なお、上記の閾値判定及び比較判定は、差の判定に限らず、比の判定であってもよい。また、上記の閾値１及び閾値２は、仕様に基づく値であってもよいし、異常の誤検知が発生しない電圧ＶＲｐ＋ＶＲｎの値の範囲の統計を取り、統計処理した結果に基づいた値であってもよい。

【0068】

（ＰＣＵについて）
ＰＣＵ２０は、モータ４や車両の電装機器等へ供給する電源電圧を昇圧すると共に、直流から交流の電圧に変換する。図１に示すように、ＰＣＵ２０は、組電池２の正極側及び負極側と接続される。ＰＣＵ２０は、ＤＣＤＣコンバータ２１、３相インバータ２２、低圧側平滑用キャパシタ２３ａ（以下「ＶＬ」という）、抵抗２３ａ−１及び２３ａ−２、高圧側平滑用キャパシタ２３ｂ（以下「ＶＨ」という）を含む。低圧側平滑用キャパシタ２３ａは、正極側に抵抗２３ａ−１が接続され、負極側に抵抗２３ａ−２が接続される。そして、抵抗２３ａ−１及び２３ａ−２は、接地される。

【0069】

（ＭＧ＿ＥＣＵについて）
ＭＧ＿ＥＣＵ３０は、ＰＣＵ２０の状態監視及び制御を行う電子制御装置である。具体的には、ＭＧ＿ＥＣＵ３０は、ＤＣＤＣコンバータ２１及び３相インバータ２２の各動作状態や、低圧側平滑用キャパシタ２３ａ及び高圧側平滑用キャパシタ２３ｂの充電状態を監視する。そして、ＭＧ＿ＥＣＵ３０は、ＰＣＵ２０における昇圧の有無や昇圧電圧に関する情報を取得し、上位装置であるＨＶ＿ＥＣＵ４０へ通知する。また、ＭＧ＿ＥＣＵ３０は、ＨＶ＿ＥＣＵ４０の指示に応じて、ＰＣＵ２０の動作を制御する。

【0070】

（ＨＶ＿ＥＣＵについて）
ＨＶ＿ＥＣＵ４０は、電池ＥＣＵ１０からの組電池２の充電状態等の監視結果の通知、及び、ＭＧ＿ＥＣＵ３０からのＰＣＵ２０における昇圧の有無や昇圧電圧に関する情報に応じて、電池ＥＣＵ１０及びＭＧ＿ＥＣＵ３０の制御を含む車両制御を行う。

【0071】

（実施形態１に係る絶縁及び溶着検知処理について）
図３Ａは、実施形態１に係る絶縁及び溶着検知処理の一例を示すフローチャート（その１）である。また、図３Ｂは、実施形態１に係る絶縁及び溶着検知処理の一例を示すフローチャート（その２）である。実施形態１に係る絶縁及び溶着検知処理は、電池ＥＣＵ１０の制御部１４により、車載システム１におけるＩＧ＿ＯＮを契機として実行される。

【0072】

なお、以下では、図２に示す、第１スイッチ１２−１を“ＳＷ１”、第２スイッチ１２−２を“ＳＷ２”、第３スイッチ１２−３を“ＳＷ３”、第４スイッチ１２−４を“ＳＷ４”と、それぞれ略記する。同様に、以下では、図２に示す、第５スイッチ１２−５を“ＳＷ５”、第６スイッチ１２−６を“ＳＷ６”、第７スイッチ１２−７を“ＳＷ７”と略記する。また、以下では、図２に示す、ＳＭＲ３ａを“ＳＭＲ＿Ｂ”（Ｂ軸のＳＭＲ）、ＳＭＲ３ｂを“ＳＭＲ＿Ｇ”（Ｇ軸のＳＭＲ）と略記する。

【0073】

先ず、図３Ａに示すように、制御部１４は、車両をＩＧ＿ＯＮにする（ステップＳ１１）。次に、計測部１４ｃは、フライングキャパシタ（すなわちキャパシタ１２ｃ−１）の電圧Ｖｃが０（もしくは略０）、つまり十分放電された状態であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。計測部１４ｃは、フライングキャパシタの電圧Ｖｃが０である場合に（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１４へ処理を移す。一方、計測部１４ｃは、フライングキャパシタの電圧Ｖｃが０でない場合に（ステップＳ１２：Ｎｏ）、ステップＳ１３へ処理を移す。

【0074】

ステップＳ１３では、放電経路形成部１４ｂは、放電経路を形成し、フライングキャパシタ（すなわちキャパシタ１２ｃ−１）の放電処理を行う。ステップＳ１３が終了すると、制御部１４は、ステップＳ１４へ処理を移す。

【0075】

ステップＳ１４では、制御部１４は、ＳＭＲ＿Ｂ及びＳＭＲ＿Ｇ（すなわちＳＭＲ３ａ及び３ｂ）を共にオフにする。次に、充電経路形成部１４ａは、ＳＷ５をオフにし、キャパシタ１２ｃ−２を電圧検出回路１２から切り離し、キャパシタ１２ｃ−１のみによりフライングキャパシタを構成する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５により、相対的に小容量の、プリチャージ等のオーバーヘッドを要さず、速やかに充電されるフライングキャパシタを用いて、迅速に処理を行うことができる。なお、ステップＳ１５は、フライングキャパシタの切り替え構成がない場合は、省略される。

【0076】

次に、充電経路形成部１４ａは、ＳＷ４及び６をオンにする（ステップＳ１６）。ステップＳ１６により、上記した第５経路の充電経路が形成され、Ｒｐ計測が実行され、フライングキャパシタが所定時間だけ充電される（ステップＳ１７）。次に、充電経路形成部１４ａは、ＳＷ４及び６をオフにする（ステップＳ１８）。次に、放電経路形成部１４ｂは、ＳＷ６及び７をオンにする（ステップＳ１９）。次に、計測部１４ｃは、Ａ／Ｄ変換部１３がサンプリングしたフライングキャパシタの電圧をもとに、電圧ＶＲｐ１を取得する（ステップＳ２０）。次に、放電経路形成部１４ｂは、ＳＷ２及び３をオンにし（ステップＳ２１）、フライングキャパシタの放電処理を行う（ステップＳ２２）。

【0077】

なお、上記のステップＳ１６〜Ｓ２２が、Ｒｐ計測である。なお、フライングキャパシタの充電中の昇圧電圧や組電池２の総電圧の変動を平準化するために、ステップＳ１６〜Ｓ２２を所定回数繰り返して取得した各電圧の平均を最終的な電圧ＶＲｐ１としてもよい。

【0078】

次に、充電経路形成部１４ａは、ＳＷ１及び７をオンにする（ステップＳ２３）。ステップＳ２３の結果、上記した第６経路の充電経路が形成され、Ｒｎ計測が実行され、フライングキャパシタが所定時間だけ充電される（ステップＳ２４）。次に、充電経路形成部１４ａは、ＳＷ１及び７をオフにする（ステップＳ２５）。次に、放電経路形成部１４ｂは、ＳＷ６及び７をオンにする（ステップＳ２６）。次に、計測部１４ｃは、Ａ／Ｄ変換部１３がサンプリングしたフライングキャパシタの電圧をもとに、電圧ＶＲｎ１を取得する（ステップＳ２７）。

【0079】

ステップＳ２７が終了すると、ステップＳ２８〜Ｓ３０の処理と、ステップＳ３１〜Ｓ３２の処理とが並行して実行される。

【0080】

ステップＳ２８では、計測部１４ｃは、Ｖｏｆｆ＝ＶＲｐ１＋ＶＲｎ１により電圧Ｖｏｆｆを算出する。次に、判定部１４ｄは、電圧Ｖｏｆｆが閾値１以上か否かを判定する（ステップＳ２９）。判定部１４ｄは、電圧Ｖｏｆｆが閾値１以上である場合（ステップＳ２９：Ｙｅｓ）に、ステップＳ３３へ処理を移す。一方、判定部１４ｄは、電圧Ｖｏｆｆが閾値１未満である場合（ステップＳ２９：Ｎｏ）に、ステップＳ３０へ処理を移す。ステップＳ３０では、判定部１４ｄは、絶縁抵抗Ｒｐ及びＲｎの劣化ならびにＳＭＲ３ａ及び３ｂのオン状態での溶着のいずれも発生していない正常状態であると判定する。ステップＳ３０が終了すると、制御部１４は、絶縁及び溶着検知処理を終了する。

【0081】

他方、ステップＳ３１では、放電経路形成部１４ｂは、ＳＷ６及び７をオフにし、ＳＷ２及び３をオンにする。ステップＳ３１の結果、フライングキャパシタの放電処理が行われる（ステップＳ３２）。ステップＳ３２が終了すると、制御部１４は、ステップＳ３３へ処理を移す。

【0082】

ステップＳ３３では、制御部１４は、フライングキャパシタのプリチャージを行う。なお、フライングキャパシタがプリチャージを要さない程度に十分小さな容量である場合には、ステップＳ３３のプリチャージを省略できる。

【0083】

なお、上記のステップＳ２３〜Ｓ２７、Ｓ３１、Ｓ３２が、Ｒｎ計測である。なお、フライングキャパシタの充電中の昇圧電圧や組電池２の総電圧の変動を平準化するために、ステップＳ２３〜Ｓ２７、Ｓ３１、Ｓ３２を所定回数繰り返して取得した各電圧の平均を最終的な電圧ＶＲｎ１としてもよい。

【0084】

また、ステップＳ１６〜Ｓ２２のＲｐ計測の処理群と、ステップＳ２３〜Ｓ２７、Ｓ３１、Ｓ３２のＲｎ計測の処理群とは、各処理群内の処理順序を変えずに、処理群単位で処理を入れ替えてもよい。つまり、Ｒｎ計測後にＲｐ計測を行うとしてもよい。

【0085】

次に、図３Ｂに示すように、制御部１４は、ＳＭＲ（ＳＭＲ＿Ｂ及びＳＭＲ＿Ｇ、すなわちＳＭＲ３ａ及び３ｂ）をオンに制御する（ステップＳ３４）。次に、充電経路形成部１４ａは、ＳＷ４及び６をオンにする（ステップＳ３５）。ステップＳ３５により、上記した第５経路の充電経路が形成され、Ｒｐ計測が実行され、フライングキャパシタが所定時間だけ充電される（ステップＳ３６）。

【0086】

次に、充電経路形成部１４ａは、ＳＷ４及び６をオフにする（ステップＳ３７）。次に、放電経路形成部１４ｂは、ＳＷ６及び７をオンにする（ステップＳ３８）。次に、計測部１４ｃは、Ａ／Ｄ変換部１３がサンプリングしたフライングキャパシタの電圧をもとに、電圧ＶＲｐ２を取得する（ステップＳ３９）。次に、放電経路形成部１４ｂは、ＳＷ２及び３をオンにし（ステップＳ４０）、フライングキャパシタの放電処理を行う（ステップＳ４１）。

【0087】

なお、上記のステップＳ３５〜Ｓ４１が、Ｒｐ計測である。なお、フライングキャパシタの充電中の昇圧電圧や組電池２の総電圧の変動を平準化するために、ステップＳ３５〜Ｓ４１を所定回数繰り返して取得した各電圧の平均を最終的な電圧ＶＲｐ２としてもよい。

【0088】

次に、充電経路形成部１４ａは、ＳＷ１及び７をオンにする（ステップＳ４２）。ステップＳ４２の結果、上記した第６経路の充電経路が形成され、Ｒｎ計測が実行され、フライングキャパシタが所定時間だけ充電される（ステップＳ４３）。次に、充電経路形成部１４ａは、ＳＷ１及び７をオフにする（ステップＳ４４）。次に、放電経路形成部１４ｂは、ＳＷ６及び７をオンにする（ステップＳ４５）。次に、計測部１４ｃは、Ａ／Ｄ変換部１３がサンプリングしたフライングキャパシタの電圧をもとに、電圧ＶＲｎ２を取得する（ステップＳ４６）。

【0089】

ステップＳ４６が終了すると、ステップＳ４７〜Ｓ５０、Ｓ５１の処理と、ステップＳ５２〜Ｓ５３の処理とが並行して実行される。

【0090】

ステップＳ４７では、計測部１４ｃは、Ｖｏｎ＝ＶＲｐ２＋ＶＲｎ２により電圧Ｖｏｎを算出する。次に、計測部１４ｃは、ΔＶ＝Ｖｏｎ−Ｖｏｆｆにより電圧ΔＶを算出する（ステップＳ４８）。次に、判定部１４ｄは、電圧ΔＶが閾値２以上か否かを判定する（ステップＳ４９）。判定部１４ｄは、電圧ΔＶが閾値２以上である場合（ステップＳ４９：Ｙｅｓ）に、ステップＳ５０へ処理を移す。一方、判定部１４ｄは、電圧ΔＶが閾値２未満である場合（ステップＳ４９：Ｎｏ）に、ステップＳ５１へ処理を移す。ステップＳ５０では、判定部１４ｄは、図４を参照して後述する、絶縁抵抗Ｒｐ又はＲｎの劣化を判定する絶縁判定処理を実行する。一方、ステップＳ５１では、判定部１４ｄは、図５を参照して後述する、ＳＭＲ＿Ｂ又はＳＭＲ＿Ｇ（ＳＭＲ３ａ又は３ｂ）のオン状態での溶着を判定する溶着判定処理を実行する。ステップＳ５０又はＳ５１が終了すると、制御部１４は、絶縁及び溶着検知処理を終了する。

【0091】

他方、ステップＳ５２では、放電経路形成部１４ｂは、ＳＷ６及び７をオフにし、ＳＷ２及び３をオンにする。ステップＳ５２の結果、フライングキャパシタの放電処理が行われる（ステップＳ５３）。ステップＳ５３が終了すると、制御部１４は、絶縁及び溶着検知処理を終了する。

【0092】

なお、上記のステップＳ４２〜Ｓ４６、Ｓ５２、Ｓ５３が、Ｒｎ計測である。なお、フライングキャパシタの充電中の昇圧電圧や組電池２の総電圧の変動を平準化するために、ステップＳ４２〜Ｓ４６、Ｓ５２、Ｓ５３を所定回数繰り返して取得した各電圧の平均を最終的な電圧ＶＲｎ２としてもよい。

【0093】

また、ステップＳ３５〜Ｓ４１のＲｐ計測の処理群と、ステップＳ４２〜Ｓ４６、Ｓ５２、Ｓ５３のＲｎ計測の処理群とは、各処理群内の処理順序を変えずに、処理群単位で処理を入れ替えてもよい。つまり、Ｒｎ計測後にＲｐ計測を行うとしてもよい。

【0094】

（実施形態１に係る絶縁判定処理について）
図４は、実施形態１に係る絶縁判定処理の一例を示すフローチャートである。図４は、図３ＢのステップＳ５０のサブルーチンを示す。

【0095】

先ず、判定部１４ｄは、組電池２の総電圧Ｖから判定閾値Ｖｔｈを決定する（ステップＳ５０−１）。次に、判定部１４ｄは、Ｖｏｆｆ≧Ｖｔｈか否かを判定する（ステップＳ５０−２）。判定部１４ｄは、Ｖｏｆｆ≧Ｖｔｈと判定した場合（ステップＳ５０−２：Ｙｅｓ）に、ステップＳ５０−３へ処理を移す。一方、判定部１４ｄは、Ｖｏｆｆ＜Ｖｔｈと判定した場合（ステップＳ５０−２：Ｎｏ）に、ステップＳ５０−４へ処理を移す。

【0096】

ステップＳ５０−３では、判定部１４ｄは、絶縁抵抗Ｒｐ又はＲｎの劣化を検出し、絶縁抵抗異常と判定する。一方、ステップＳ５０−４では判定部１４ｄは、絶縁抵抗Ｒｐ及びＲｎの劣化を検出せず、絶縁抵抗正常と判定する。ステップＳ５０−３又はＳ５０−４が終了すると、判定部１４ｄは、絶縁判定処理を終了して図３Ｂの絶縁及び溶着検知処理を終了する。

【0097】

（実施形態１に係る溶着判定処理について）
図５は、実施形態１に係る溶着判定処理の一例を示すフローチャートである。図５は、図３ＢのステップＳ５１のサブルーチンを示す。

【0098】

先ず、判定部１４ｄは、電圧ＶＲｐ２及びＶＲｎ２について、ＶＲｐ２≧ＶＲｎ２であるか否かを判定する（ステップＳ５１−１）。判定部１４ｄは、ＶＲｐ２≧ＶＲｎ２である場合（ステップＳ５１−１：Ｙｅｓ）に、ステップＳ５１−２へ処理を移す。一方、判定部１４ｄは、ＶＲｐ２＜ＶＲｎ２である場合（ステップＳ５１−１：Ｎｏ）に、ステップＳ５１−３へ処理を移す。

【0099】

ステップＳ５１−２では、判定部１４ｄは、ＳＭＲ＿Ｂ（すなわちＳＭＲ３ａ）がオン状態で溶着していると判定する。一方、ステップＳ５１−３では、判定部１４ｄは、ＳＭＲ＿Ｇ（すなわちＳＭＲ３ｂ）がオン状態で溶着していると判定する。なお、判定部１４ｄは、ステップＳ５１−１において、ＶＲｐ２＝ＶＲｎ２である場合には、判定部１４ｄは、ＳＭＲ＿Ｂ（すなわちＳＭＲ３ａ）及びＳＭＲ＿Ｇ（すなわちＳＭＲ３ｂ）の両方がオン状態で溶着していると判定してもよい。ステップＳ５１−２又はＳ５１−３が終了すると、判定部１４ｄは、溶着判定処理を終了して図３Ｂの絶縁及び溶着検知処理を終了する。

【0100】

（実施形態１に係る絶縁及び溶着検知処理のタイミングチャート）
図６は、実施形態１に係る絶縁及び溶着検知処理の一例を示すタイミングチャートである。図７Ａは、実施形態１に係るＳＭＲオフ時のフライングキャパシタの充電電圧の経時変化を示す図である。図７Ｂは、実施形態１に係るＳＭＲオフ時及びＳＭＲオン時のフライングキャパシタの充電電圧差の経時変化を示す図である。

【0101】

図６に示すように、電池ＥＣＵ１０は、タイミングｔ１１〜ｔ１６において、Ｒｐ計測を行う。電池ＥＣＵ１０は、Ｒｐ計測中に、タイミングｔ１１〜ｔ１２において、ＳＷ４及び６をオンにしてフライングキャパシタの電荷チャージ（充電）を行う。

【0102】

また、電池ＥＣＵ１０は、タイミングｔ１３〜ｔ１４において、ＳＷ６及び７をオンにして、フライングキャパシタの電圧のＡ／Ｄサンプリングにより、電圧ＶＲｐ１を計測する。そして、電池ＥＣＵ１０は、タイミングｔ１５〜ｔ１６において、ＳＷ２及び３をオンにして、フライングキャパシタのディスチャージ（放電）を行う。

【0103】

また、電池ＥＣＵ１０は、タイミングｔ１７〜ｔ２２において、Ｒｎ計測を行う。電池ＥＣＵ１０は、Ｒｎ計測中に、タイミングｔ１７〜ｔ１８において、ＳＷ１及び７をオンにしてフライングキャパシタの電荷チャージ（充電）を行う。

【0104】

また、電池ＥＣＵ１０は、タイミングｔ１９〜ｔ２０において、ＳＷ６及び７をオンにして、フライングキャパシタの電圧のＡ／Ｄサンプリングにより、電圧ＶＲｎ１を計測する。そして、電池ＥＣＵ１０は、タイミングｔ２１〜ｔ２２において、ＳＷ２及び３をオンにして、フライングキャパシタのディスチャージ（放電）を行う。

【0105】

次に、電池ＥＣＵ１０は、タイミングｔ２３以降においてＳＭＲ＿Ｂ及びＳＭＲ＿Ｇ（すなわちＳＭＲ３ａ及び３ｂ）をオフ状態からオン状態へ制御する。この制御に伴い、低圧側平滑用キャパシタ２３ａ（ＶＬ）及び高圧側平滑用キャパシタ２３ｂ（ＶＨ）がプリチャージされ、タイミングｔ２４に至るまでに概ね満充電状態となる。

【0106】

そして、電池ＥＣＵ１０は、タイミングｔ２４〜ｔ２９において、Ｒｐ計測を行う。電池ＥＣＵ１０は、Ｒｐ計測中に、タイミングｔ２４〜ｔ２５において、ＳＷ４及び６をオンにしてフライングキャパシタの電荷チャージ（充電）を行う。

【0107】

また、電池ＥＣＵ１０は、タイミングｔ２６〜ｔ２７において、ＳＷ６及び７をオンにして、フライングキャパシタの電圧のＡ／Ｄサンプリングにより、電圧ＶＲｐ２を計測する。そして、電池ＥＣＵ１０は、タイミングｔ２８〜ｔ２９において、ＳＷ２及び３をオンにして、フライングキャパシタのディスチャージ（放電）を行う。

【0108】

また、電池ＥＣＵ１０は、タイミングｔ３０〜ｔ３５において、Ｒｎ計測を行う。電池ＥＣＵ１０は、Ｒｎ計測中に、タイミングｔ３０〜ｔ３１において、ＳＷ１及び７をオンにしてフライングキャパシタの電荷チャージ（充電）を行う。

【0109】

また、電池ＥＣＵ１０は、タイミングｔ３２〜ｔ３３において、ＳＷ６及び７をオンにして、フライングキャパシタの電圧のＡ／Ｄサンプリングにより、電圧ＶＲｎ２を計測する。そして、電池ＥＣＵ１０は、タイミングｔ３４〜ｔ３５において、ＳＷ２及び３をオンにして、フライングキャパシタのディスチャージ（放電）を行う。

【0110】

ここで、図６に示すように、ＶＬ及びＶＨのチャージ曲線は、タイミングｔ２３を境にチャージ電荷が上限まで逓増する曲線となり、所定時間経過後、ＶＬ及びＶＨは満充電状態となる。ＶＬ（低圧側平滑用キャパシタ２３ａ）が満充電状態になると、ＳＭＲ＿Ｂ及びＳＭＲ＿Ｇ（ＳＭＲ３ａ及び３ｂ）がオン状態に制御されたときに、ＳＭＲ＿Ｂと抵抗２３ａ−１、ＳＭＲ＿Ｇと抵抗２３ａ−２のそれぞれが接続された状態になる。そして、Ｖｐ計測時に抵抗２３ａ−１に相当する電荷がフライングキャパシタにチャージされ、Ｖｎ計測時に抵抗２３ａ−２に相当する電荷がフライングキャパシタにチャージされる。ここで、例えば、ＳＭＲ＿Ｂ（ＳＭＲ３ａ）が溶着していると、タイミングｔ２３以前であってもＶｐ計測時に抵抗２３ａ−１に相当する電荷がフライングキャパシタにチャージされる。また、例えば、ＳＭＲ＿Ｇ（ＳＭＲ３ｂ）が溶着していると、タイミングｔ２３以前であってもＶｎ計測時に抵抗２３ａ−２に相当する電荷がフライングキャパシタにチャージされる。よって、タイミングｔ１１〜ｔ２２で取得した電圧ＶＲｐ１＋ＶＲｎ１が、ＳＭＲ＿Ｂ又はＳＭＲ＿Ｇ（ＳＭＲ３ａ又は３ｂ）の溶着の影響のために、ＳＭＲ＿Ｂ及びＳＭＲ＿Ｇ（ＳＭＲ３ａ及び３ｂ）の溶着がない場合の電圧を超える所定閾値以上となる。

【0111】

すなわち、図７Ａに示すように、電圧ＶＲｐ１＋ＶＲｎ１が、閾値１以上のＶｏｆｆ２となる場合に、ＳＭＲ＿Ｂ又はＳＭＲ＿Ｇのオン状態での溶着もしくは絶縁抵抗Ｒｐ又はＲｎの異常の可能がある。また、図７Ａに示すように、電圧ＶＲｐ１＋ＶＲｎ１が、閾値１未満のＶｏｆｆ１となる場合に、ＳＭＲ＿Ｂ及びＳＭＲ＿Ｇのオン状態での溶着ならびに絶縁抵抗Ｒｐ及びＲｎの異常はない。図３Ａに示すステップＳ２９は、この異常を切り分けるために行う判定処理である。

【0112】

また、例えば、ＳＭＲ＿Ｂが溶着していると、タイミングｔ２３以前であってもＶｐ計測時に抵抗２３ａ−１に相当する電荷がフライングキャパシタにチャージされる。また、例えば、ＳＭＲ＿Ｇが溶着していると、タイミングｔ２３以前であってもＶｎ計測時に抵抗２２ａ−２に相当する電荷がフライングキャパシタにチャージされる。このため、タイミングｔ１１〜ｔ２３で取得した電圧ＶＲｐ１＋ＶＲｎ１と、タイミングｔ２４〜ｔ３５で取得した電圧ＶＲｐ２＋ＶＲｎ２は、溶着したＳＭＲと対応する抵抗２３ａ−１又は２３ａ−２によるチャージ分が共に上乗せされており、差がほとんどない。

【0113】

このため、図７Ｂに示すように、電圧｛（ＶＲｐ１＋ＶＲｎ１）−（ＶＲｐ２＋ＶＲｎ２）｝が、閾値２を下回るΔＶ１となる場合には、ＳＭＲ＿Ｂ又はＳＭＲ＿Ｇ（ＳＭＲ３ａ又は３ｂ）の溶着が発生していると判定できる。また、図７Ｂに示すように、電圧｛（ＶＲｐ１＋ＶＲｎ１）−（ＶＲｐ２＋ＶＲｎ２）｝が、閾値２を上回るΔＶ２となる場合には、ＳＭＲ＿Ｂ又はＳＭＲ＿Ｇ（ＳＭＲ３ａ又は３ｂ）の溶着ではなく、絶縁抵抗Ｒｐ又はＲｎの異常と判定できる。図３Ｂに示すステップＳ４９は、この異常を切り分けるために行う判定処理である。

【0114】

図８Ａは、実施形態１に係るバッテリ及びＳＭＲの各状態におけるフライングキャパシタの充電電圧を示す図である。また、図８Ｂは、実施形態１に係るバッテリ及びＳＭＲの各状態におけるフライングキャパシタの充電電圧の経時変化を示す図である。図８Ａのマトリクスに示すように、バッテリの絶縁状態が正常かつＳＭＲ正常の場合には、フライングキャパシタの総充電電圧Ｖは、ＳＭＲのオンオフに関わらず概ね０となる。また、バッテリの絶縁状態が正常かつＳＭＲ異常の場合には、フライングキャパシタの総充電電圧Ｖは、ＳＭＲのオンオフに関わらずＳＭＲオン（もしくはＳＭＲ溶着）による充電電圧ＶＬと概ね等しくなる。

【0115】

また、バッテリの絶縁状態が異常かつＳＭＲ正常の場合には、ＳＭＲオフのとき、フライングキャパシタの総充電電圧Ｖは、バッテリの絶縁状態が異常による充電電圧Ｖｐと概ね等しくなる。また、バッテリの絶縁状態が異常かつＳＭＲ正常の場合には、ＳＭＲオンのとき、フライングキャパシタの総充電電圧Ｖは、バッテリの絶縁状態が異常による充電電圧ＶｐとＳＭＲオンによる充電電圧ＶＬの和Ｖｐ＋ＶＬと概ね等しくなる。また、バッテリの絶縁状態が異常かつＳＭＲ異常の場合には、フライングキャパシタの総充電電圧ＶはＳＭＲのオンオフに関わらずＶｐ＋ＶＬと概ね等しくなる。

【0116】

すなわち、図８Ａから、少なくとも、バッテリの絶縁状態又はＳＭＲのいずれかが異常もしくはバッテリの絶縁状態及びＳＭＲが共に正常である場合は、フライングキャパシタの充電電圧をもとにこれらの異常又は正常を判定できることが分かる。

【0117】

よって、図８Ｂに示す曲線ｃ１のように、フライングキャパシタの充電電圧Ｖが、時刻が十分経過後においてＳＭＲオン溶着による充電電圧ＶＬの閾値（ＶＬ閾値）を下回る場合には、バッテリの絶縁状態及びＳＭＲのいずれも正常であると判定できる。また、図８Ｂに示す曲線ｃ２のように、フライングキャパシタの充電電圧Ｖが、時刻が十分経過後においてＶＬ閾値を超えかつバッテリの絶縁状態が異常による充電電圧Ｖｐの閾値（Ｖｐ閾値）を下回る場合には、ＳＭＲが異常かつバッテリの絶縁状態が正常であると判定できる。また、図８Ｂに示す曲線ｃ３のように、フライングキャパシタの充電電圧Ｖが、時刻が十分経過後においてＶｐ閾値を超える場合には、ＳＭＲが正常であり、バッテリの絶縁状態が異常であると判定できる。

【0118】

実施形態１によれば、既存の絶縁検知のための回路及び処理を用いてＳＭＲの溶着検知を行うため、簡易な制御処理及び回路構成で、ＳＭＲの溶着検知を行うことができる。また、実施形態１によれば、キャパシタ１２ｃ−１により構成される相対的に小容量のフライングキャパシタを用いることでフライングキャパシタのチャージ時間等を省略し、ＳＭＲの溶着検知処理時間を短縮できる。また、実施形態１は、車両のイグニション・オン時に電圧Ｖｏｆｆ及びＶｏｎを取得し、その差分を閾値判定するので、絶縁抵抗Ｒｐ又はＲｎの劣化時であってもＳＭＲの溶着検知を行うことができる。また、実施形態１によれば、ＳＭＲがＢ軸及びＧ軸の２軸構成であっても、電圧ＶｏｎのうちのＲｐ計測による電圧ＶＲｐ及びＲｎ計測による電圧ＶＲｎの比較により、ＳＭＲの溶着検知かついずれのＳＭＲが溶着したかの検知を行うことができる。また、実施形態１では、ＳＭＲをオフにした状態で計測した電圧Ｖｏｆｆが所定閾値未満である場合に、絶縁異常も溶着も発生していない正常と判定し、ＳＭＲをオンにした状態での電圧Ｖｏｎの計測をキャンセルするので、処理の効率化を図ることができる。

【0119】

［実施形態２］
実施形態１では、ＩＧ＿ＯＮ後において取得した電圧Ｖｏｆｆ及びＶｏｎをもとに、絶縁検知及びＳＭＲ溶着検知を行う。しかし、これに限らず、ＩＧ＿ＯＦＦ後において取得した電圧Ｖｏｆｆ及びＶｏｎをもとに、絶縁検知及びＳＭＲ溶着検知を行ってもよい。以下、ＩＧ＿ＯＦＦ後において取得した電圧Ｖｏｆｆ及びＶｏｎをもとに絶縁検知及びＳＭＲ溶着検知を行う例を、実施形態２として、実施形態１と異なる点について説明する。

【0120】

実施形態２は、実施形態１における絶縁及び溶着検知処理（図３Ａ参照）のステップＳ１１において、ＩＧ＿ＯＦＦ→ＩＧ＿ＯＮとする代わりにＩＧ＿ＯＮ→ＩＧ＿ＯＦＦとする。図９は、実施形態２に係る絶縁及び溶着検知処理の一例を示すタイミングチャートである。

【0121】

図９に示す実施形態２に係るタイミングｔ５１〜ｔ６２、ｔ６４〜ｔ７５におけるＳＷ１〜ＳＷ７のオンオフ制御は、図６に示す実施形態１に係るタイミングｔ１１〜ｔ２２、ｔ２４〜ｔ３５におけるＳＷ１〜ＳＷ７のオンオフ制御と同一である。しかし、実施形態２に係る絶縁及び溶着検知処理において、電池ＥＣＵ１０は、タイミングｔ６３以降でＳＭＲ＿Ｂ及びＳＭＲ＿Ｇ（すなわちＳＭＲ３ａ及び３ｂ）をオン状態からオフ状態へ制御する。この制御に伴い、低圧側平滑用キャパシタ２３ａ（ＶＬ）及び高圧側平滑用キャパシタ２３ｂ（ＶＨ）がディスチャージされ、タイミングｔ６４に至るまでに概ね放電完了状態となる。このように、ＩＧ＿ＯＦＦ時においても、ＳＭＲ＿Ｂ（ＳＭＲ３ａ）及びＳＭＲＧ（ＳＭＲ３ｂ）のオンオフ制御が行われるため、実施形態１と同様に溶着検知を行うことができる。

【0122】

実施形態１〜２において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部又は一部を手動的に行うこともできる。もしくは、実施形態１〜２において説明した各処理のうち、手動的に行われるものとして説明した処理の全部又は一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。この他、上述及び図示の処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて適宜変更することができる。

【0123】

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、開示の技術のより広範な態様は、上記のように表しかつ記述した特定の詳細及び代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0124】

１ 車載システム
２ 組電池
２Ａ、２Ｂ 電池スタック
２ａ、２ｂ 電池セル
３ａ、３ｂ ＳＭＲ
４ モータ
１０ 電池ＥＣＵ
１１ａ、１１ｂ 監視ＩＣ
１２ 電圧検出回路
１３ Ａ／Ｄ変換部
１４ 制御部
１４ａ 充電経路形成部
１４ｂ 放電経路形成部
１４ｃ 計測部
１４ｄ 判定部
１５ 電源ＩＣ
２０ ＰＣＵ
３０ ＭＧ＿ＥＣＵ
４０ ＨＶ＿ＥＣＵ

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9】