特許 6482901 劣化検出装置および劣化検出方法

(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】6482901

(24)【登録日】2019年2月22日

(45)【発行日】2019年3月13日

(54)【発明の名称】劣化検出装置および劣化検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/02 20060101AFI20190304BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20190304BHJP

   G01R 31/36 20190101ALI20190304BHJP

【ＦＩ】

   G01R31/02ZHV

   H02J7/00 Q

   G01R31/36 A

【請求項の数】5

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2015-39511(P2015-39511)

(22)【出願日】2015年2月27日

(65)【公開番号】特開2016-161358(P2016-161358A)

(43)【公開日】2016年9月5日

【審査請求日】2018年1月15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

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】川中 翔太

【審査官】 名取 乾治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１３２７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０２７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０２０９１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１５３０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０５０４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１１９９７６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ３１／０２

Ｇ０１Ｒ ３１／３６

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁された電源に接続されて充放電を行うキャパシタと、
前記キャパシタの電圧を検出する電圧検出部と、
前記電源の絶縁抵抗の劣化を検出する充電経路で充電されたときの前記キャパシタの電圧、および、前記キャパシタの放電時の電圧に基づいて前記電源の絶縁抵抗の劣化を検出する劣化検出部と
を備え、
前記劣化検出部は、
充電されたときの前記キャパシタの電圧と充電された前記キャパシタを所定時間放電させたときの前記キャパシタの電圧とに基づいて前記キャパシタの放電率を算出する放電率算出部
を備え、充電されたときの前記キャパシタの電圧が予め設定されたしきい値以上であり、かつ、前記放電率が予め設定された所定範囲外の場合、前記キャパシタを含む放電経路の素子は劣化していると判定し、前記電圧検出部で検出される前記キャパシタの電圧または前記しきい値を、前記放電経路の素子の劣化による前記キャパシタの電圧の増減を示す補正値で補正し、補正された前記キャパシタの電圧または前記しきい値を用いて前記電源の絶縁抵抗が劣化しているか否かを判定すること
を特徴とする劣化検出装置。

【請求項2】

前記劣化検出部は、
充電されたときの前記キャパシタの電圧が予め設定されたしきい値以上であり、かつ、前記放電率が予め設定された所定範囲内の場合、前記電源の絶縁抵抗は劣化していると判定すること
を特徴とする請求項１に記載の劣化検出装置。

【請求項3】

前記劣化検出部は、
充電されたときの前記キャパシタの電圧が予め設定されたしきい値未満であり、かつ、前記放電率が予め設定された所定範囲外の場合、前記キャパシタを含む放電経路の素子は劣化していると判定するとともに、前記電源の絶縁抵抗は劣化していないと判定すること
を特徴とする請求項１または２に記載の劣化検出装置。

【請求項4】

前記劣化検出部は、
充電されたときの前記キャパシタの電圧が予め設定されたしきい値以上であり、かつ、前記放電率が予め設定された所定範囲外の場合、前記電源の絶縁抵抗は劣化していないと判定すること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の劣化検出装置。

【請求項5】

絶縁された電源に接続されて充放電を行うキャパシタの電圧を検出する電圧検出工程と、
前記電源の絶縁抵抗の劣化を検出する充電経路で充電されたときの前記キャパシタの電圧、および、前記キャパシタの放電時の電圧に基づいて前記電源の絶縁抵抗の劣化を検出する劣化検出工程と
を含み、
前記劣化検出工程は、
充電されたときの前記キャパシタの電圧と充電された前記キャパシタを所定時間放電させたときの前記キャパシタの電圧とに基づいて前記キャパシタの放電率を算出する放電率算出工程
を含み、充電されたときの前記キャパシタの電圧が予め設定されたしきい値以上であり、かつ、前記放電率が予め設定された所定範囲外の場合、前記キャパシタを含む放電経路の素子は劣化していると判定し、前記電圧検出工程で検出される前記キャパシタの電圧または前記しきい値を、前記放電経路の素子の劣化による前記キャパシタの電圧の増減を示す補正値で補正し、補正された前記キャパシタの電圧または前記しきい値を用いて前記電源の絶縁抵抗が劣化しているか否かを判定すること
を特徴とする劣化検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、劣化検出装置および劣化検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えばハイブリッド自動車や電気自動車などの車両においては、動力源たるモータに対して電力を供給する電源を備えている。電源は、車体と絶縁されるように構成されており、また、かかる電源の絶縁状態を監視する装置、換言すれば、電源の絶縁抵抗の劣化を検出する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

上記した従来技術にあっては、フライングキャパシタ方式を用いて電源の絶縁抵抗の劣化を検出している。具体的に従来技術においては、電源から絶縁抵抗を介してキャパシタへ通電して充電し、充電されたキャパシタの電圧に基づいて電源の絶縁抵抗の劣化を検出している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−２０９１４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、充電されたキャパシタの電圧は、電源の絶縁抵抗の劣化状態のみならず、例えばキャパシタの劣化状態によっても増減する。従って、上記した従来技術においては、キャパシタ等の劣化状態によっては、電源の絶縁抵抗の劣化を精度よく検出することが難しい場合があった。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電源の絶縁抵抗における劣化の検出精度を向上させることができる劣化検出装置および劣化検出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】

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、劣化検出装置において、キャパシタと、電圧検出部と、劣化検出部とを備える。キャパシタは、絶縁された電源に接続されて充放電を行う。電圧検出部は、前記キャパシタの電圧を検出する。劣化検出部は、前記電源の絶縁抵抗の劣化を検出する充電経路で充電されたときの前記キャパシタの電圧、および、前記キャパシタの放電時の電圧に基づいて前記電源の絶縁抵抗の劣化を検出する。また、前記劣化検出部は、充電されたときの前記キャパシタの電圧と充電された前記キャパシタを所定時間放電させたときの前記キャパシタの電圧とに基づいて前記キャパシタの放電率を算出する放電率算出部を備える。また、前記劣化検出部は、充電されたときの前記キャパシタの電圧が予め設定されたしきい値以上であり、かつ、前記放電率が予め設定された所定範囲外の場合、前記キャパシタを含む放電経路の素子は劣化していると判定し、前記電圧検出部で検出される前記キャパシタの電圧または前記しきい値を、前記放電経路の素子の劣化による前記キャパシタの電圧の増減を示す補正値で補正し、補正された前記キャパシタの電圧または前記しきい値を用いて前記電源の絶縁抵抗が劣化しているか否かを判定する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、電源の絶縁抵抗における劣化の検出精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１の実施形態に係る劣化検出装置を含む充放電システムの構成例を示すブロック図である。

【図2】図２は、劣化検出装置の構成例を示すブロック図である。

【図3】図３は、電圧検出回路部の構成例を示す図である。

【図4】図４は、第１スタックの電圧でキャパシタの充電を行う充電経路を示す図である。

【図5】図５は、充電されたキャパシタの放電を行う放電経路を示す図である。

【図6】図６は、第２スタックの電圧でキャパシタの充電を行う充電経路を示す図である。

【図7】図７は、組電池の正極側の絶縁抵抗の劣化を検出する際の充電経路を示す図である。

【図8】図８は、組電池の負極側の絶縁抵抗の劣化を検出する際の充電経路を示す図である。

【図9】図９は、正極側の絶縁抵抗が劣化して漏電が生じた場合と同じような状態の強制充電経路を示す図である。

【図10】図１０は、負極側の絶縁抵抗が劣化して漏電が生じた場合と同じような状態の強制充電経路を示す図である。

【図11】図１１は、電池監視システムが実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。

【図12】図１２は、劣化検出処理を示すフローチャートである。

【図13】図１３は、第２の実施形態に係る劣化検出装置の劣化検出部の構成例を示すブロック図である。

【図14】図１４は、キャパシタの電圧の変化を示すグラフである。

【図15】図１５は、第２の実施形態に係る電池監視システムが実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。

【図16】図１６は、充電状態検出処理、および、キャパシタの劣化検出処理の処理手順を示すフローチャートである。

【図17】図１７は、絶縁抵抗の劣化検出処理の処理手順を示すフローチャートである。

【図18】図１８は、絶縁抵抗の劣化検出処理の処理手順を示すフローチャート（変形例）である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して、本願の開示する劣化検出装置および劣化検出方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0011】

（第１の実施形態）
＜１．充放電システムの構成＞
図１は、第１の実施形態に係る劣化検出装置を含む充放電システムの構成例を示すブロック図である。充放電システム１は、例えば、図示しないハイブリッド自動車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）、および、燃料電池自動車（ＦＣＶ：Fuel Cell Vehicle）等の車両に搭載される。充放電システム１は、車両の動力源たるモータに対して電力を供給する電源の充放電等を行うシステムである。

【0012】

詳しくは、充放電システム１は、組電池１０と、電池監視システム２０と、車両制御装置３０と、モータ４０と、電圧変換器５０と、フェールセーフ用リレー６０とを備える。また、電池監視システム２０は、モニタＩＣ（Integrated Circuit）２１等を有する複数のサテライト基板２２と、劣化検出装置２３とを備える。

【0013】

組電池１０は、図示しない車体と絶縁された電源（バッテリ）であり、複数のブロック１１により構成される。１つのブロック１１は、直列に接続された複数、例えば２個の電池スタック１２を備える。また、１つの電池スタック１２は、例えば直列に接続された複数の電池セル１３を備える。

【0014】

なお、ブロック１１、電池スタック１２および電池セル１３の個数は、上記あるいは図示のものに限定されない。また、上記した組電池１０としては、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など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】

複数の電池セル１３はそれぞれ、サテライト基板２２に設けられたモニタＩＣ２１に電気的に接続される。そして、各電池セル１３の電圧は、モニタＩＣ２１によって検出される。なお、モニタＩＣ２１は、第１モニタＩＣ２１ａおよび第２モニタＩＣ２１ｂの複数あり、第１、第２モニタＩＣ２１ａ，２１ｂがそれぞれ、１つの電池スタック１２分の電池セル１３の電圧を検出する。

【0016】

劣化検出装置２３は、電池監視システム２０が有する絶縁抵抗（後述）の劣化、および、電源たる組電池１０の電圧を測定するためのキャパシタ（後述）等の劣化を検出するが、これについては後に説明する。なお、ここで絶縁抵抗の劣化とは、例えば絶縁抵抗の抵抗値が低下して組電池１０の漏電が生じていることを意味し、キャパシタ等の劣化とは、例えばキャパシタの静電容量が、経年劣化によって初期の値と比べて許容範囲を超えた値になることを意味する。

【0017】

また、劣化検出装置２３は、複数の電池セル１３のそれぞれの個別電圧を監視するとともに、各電池スタック１２の電圧を監視する機能も有する。すなわち、劣化検出装置２３は、組電池１０の充電状態を監視する。

【0018】

具体的には、劣化検出装置２３は、モニタＩＣ２１に対して電圧検出要求を送信して複数の電池セル１３のそれぞれの個別電圧を検出させ、通信ラインＬ１を介して検出結果を受信することで、電池セル１３の電圧を監視する。また、劣化検出装置２３は、導線Ｌ２を介して後述するキャパシタに電池スタック１２の電圧（以下、「スタック電圧」と記載する場合がある）を充電することによりスタック電圧を直接測定して、組電池１０の充電状態を監視する。

【0019】

なお、劣化検出装置２３は、モニタＩＣ２１が正常に動作しているか否かを判定する機能も有していることが好ましい。具体的には、例えば、劣化検出装置２３は、モニタＩＣ２１から受信した各電池セル１３の個別電圧を加算して得たスタック電圧と、直接検出したスタック電圧とを比較し、両者の差が許容値より大きい場合にモニタＩＣ２１が異常であると判定する。そして、劣化検出装置２３は、モニタＩＣ２１が異常であると判定された場合、例えばフェールセーフ用リレー６０を切り離して、電池セル１３に対する充放電が行われないようにしてもよい。

【0020】

車両制御装置３０は、組電池１０の充電状態に応じて組電池１０に対する充放電を行って車両制御する。具体的には、車両制御装置３０は、電圧変換器５０を用いて組電池１０に充電された電圧を直流から交流の電圧に変換し、変換した電圧をモータ４０へ供給してモータ４０を駆動させる。これにより、組電池１０は放電されることとなる。

【0021】

また、車両制御装置３０は、モータ４０の回生制動によって発電した電圧を電圧変換器５０で交流から直流の電圧に変換し、組電池１０へ供給する。これにより、組電池１０は充電されることとなる。このように、車両制御装置３０は、劣化検出装置２３から取得した組電池１０の充電状態に基づいて組電池１０の電圧を監視し、監視結果に応じた制御を実行する。

【0022】

＜２．劣化検出装置の構成＞
次に、劣化検出装置２３の構成について説明する。図２は、劣化検出装置２３の構成例を示すブロック図である。なお、図２では、サテライト基板２２や通信ラインＬ１などを省略している。また、図２では、理解の便宜のため、複数のブロック１１のうちの１つを示すとともに、以下では、ブロック１１における２個の電池スタック１２のうちの一方を「第１スタック１２ａ」、他方を「第２スタック１２ｂ」と記載する場合がある。

【0023】

劣化検出装置２３は、例えば電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）であり、図２に示すように、電圧検出回路部２４と、Ａ／Ｄ変換部２５と、制御部２６とを備える。

【0024】

電圧検出回路部２４は、各スタック電圧の検出や絶縁抵抗の劣化検出、キャパシタの劣化検出などを行うための回路を備える。ここで、電圧検出回路部２４について図３を参照して詳しく説明する。

【0025】

図３は、電圧検出回路部２４の構成例を示す図である。図３に示すように、電圧検出回路部２４は、キャパシタＣ１と、第１スイッチＳ１〜第６スイッチＳ６と、劣化検出用スイッチＳ７と、第１抵抗Ｒ１〜第７抵抗Ｒ７と、劣化検出用抵抗Ｒ８とを備える。また、組電池１０は、正極側に絶縁抵抗Ｒｐを備え、負極側に絶縁抵抗Ｒｎを備える。

【0026】

かかる電圧検出回路部２４では、フライングキャパシタ方式が適用され、後述するように、キャパシタＣ１を各スタック１２ａ，１２ｂの電圧で充電した後、キャパシタＣ１の電圧を各スタック１２ａ，１２ｂの電圧として検出している。

【0027】

具体的には、電圧検出回路部２４は、キャパシタＣ１を介して充電側回路と放電側回路とに分かれている。充電側回路は、組電池１０の各スタック１２ａ，１２ｂとキャパシタＣ１とが接続され、各スタック１２ａ，１２ｂの電圧をキャパシタＣ１に充電する経路を含む部分である。また、放電側回路は、キャパシタＣ１に充電された電圧を放電する経路を含む部分である。

【0028】

そして、各スイッチＳ１〜Ｓ６のオン／オフが制御されることで、キャパシタＣ１への充電および放電が制御される。なお、上記した各スイッチＳ１〜Ｓ６および後述する劣化検出用スイッチＳ７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。また、第１スイッチＳ１〜第６スイッチＳ６は、接続用スイッチの一例である。また、第１抵抗Ｒ１〜第７抵抗Ｒ７および後述する劣化検出用抵抗Ｒ８は、キャパシタＣ１の電圧を検出するための電圧検出用抵抗である。

【0029】

電圧検出回路部２４の充電側回路は、キャパシタＣ１に対して、第１スタック１２ａおよび第２スタック１２ｂの各々が並列に接続されている。すなわち、キャパシタＣ１の両端は、第１スタック１２ａの正極および負極に接続されるとともに、第２スタック１２ｂの正極および負極とも接続されている。

【0030】

また、第１スタック１２ａの正極側とキャパシタＣ１との間には、第１抵抗Ｒ１、第１スイッチＳ１および第５抵抗Ｒ５が直列に設けられ、第１スタック１２ａの負極側とキャパシタＣ１との間には、第２抵抗Ｒ２および第２スイッチＳ２が直列に設けられている。

【0031】

また、第２スタック１２ｂの正極側とキャパシタＣ１との間には、第３抵抗Ｒ３、第３スイッチＳ３および第５抵抗Ｒ５が直列に設けられ、第２スタック１２ｂの負極側とキャパシタＣ１との間には、第４抵抗Ｒ４および第４スイッチＳ４が直列に設けられている。

【0032】

電圧検出回路部２４の放電側回路には、第１スタック１２ａおよび第２スタック１２ｂの正極側の経路に第５スイッチＳ５が設けられ、第５スイッチＳ５の一端とキャパシタＣ１との間に第５抵抗Ｒ５が設けられている。また、第１、第２スタック１２ａ，１２ｂの負極側の経路には、第６スイッチＳ６が設けられ、第６スイッチＳ６の一端がキャパシタＣ１に接続されている。

【0033】

そして、第５スイッチＳ５の他端は、Ａ／Ｄ変換部２５に接続されるとともに、途中で分岐して第６抵抗Ｒ６を介して車体ＧＮＤに接続されている。また、第６スイッチＳ６の他端は、第７抵抗Ｒ７を介して車体ＧＮＤに接続されている。

【0034】

Ａ／Ｄ変換部２５は、電圧検出回路部２４の接続点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２６へ出力する。

【0035】

ここで、第１、第２スタック１２ａ，１２ｂの電圧を検出するために行われる、キャパシタＣ１の充電および放電について図４〜図６を参照して説明する。図４は、第１スタック１２ａの電圧でキャパシタＣ１の充電を行う充電経路を示す図である。また、図５は、充電されたキャパシタＣ１の放電を行う放電経路を示す図であり、図６は、第２スタック１２ｂの電圧でキャパシタＣ１の充電を行う充電経路を示す図である。

【0036】

劣化検出装置２３では、第１、第２スタック１２ａ，１２ｂ毎にキャパシタＣ１が充電される。先ず、第１スタック１２ａの電圧（以下「第１スタック電圧」と記載する場合がある）でキャパシタＣ１を充電する例を説明すると、図４に示すように、第１スイッチＳ１および第２スイッチＳ２がオンされ、他のスイッチＳ３〜Ｓ６がオフされる。

【0037】

これにより、第１スタック１２ａの正極側は、第１抵抗Ｒ１、第１スイッチＳ１、第５抵抗Ｒ５、キャパシタＣ１、第２スイッチＳ２および第２抵抗Ｒ２を介して第１スタック１２ａの負極側と接続される。すなわち、第１スタック１２ａとキャパシタＣ１とを結ぶ第１経路Ｐ１が形成され、キャパシタＣ１に第１スタック電圧が充電される。

【0038】

そして、第１経路Ｐ１が形成されてから所定時間が経過した後、キャパシタＣ１の電圧を放電させる。具体的には、図５に示すように、第１スイッチＳ１および第２スイッチＳ２がオフされるとともに、第５スイッチＳ５および第６スイッチＳ６がオンされる。

【0039】

これにより、電圧検出回路部２４には、放電経路たる第２経路Ｐ２が形成される。第５スイッチＳ５の他端にはＡ／Ｄ変換部２５が接続されているため、第２経路Ｐ２が形成されると、キャパシタＣ１の電圧（すなわち第１スタック電圧）がＡ／Ｄ変換部２５に入力される。なお、Ａ／Ｄ変換部２５は、第５、第６スイッチＳ５，Ｓ６がオンした瞬間に入力されたアナログ値をデジタル値に変換して制御部２６へ出力する。これにより、第１スタック電圧が検出されることとなる。

【0040】

次に、第２スタック１２ｂの電圧（以下「第２スタック電圧」と記載する場合がある）でキャパシタＣ１を充電する例を説明する。図６に示すように、第３スイッチＳ３および第４スイッチＳ４がオンされ、他のスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ５，Ｓ６がオフされる。

【0041】

これにより、第２スタック１２ｂの正極側は、第３抵抗Ｒ３、第３スイッチＳ３、第５抵抗Ｒ５、キャパシタＣ１、第４スイッチＳ４および第４抵抗Ｒ４を介して第２スタック１２ｂの負極側と接続される。すなわち、第２スタック１２ｂとキャパシタＣ１とを結ぶ第３経路Ｐ３が形成され、キャパシタＣ１に第２スタック電圧が充電される。

【0042】

そして、第３経路Ｐ３が形成されてから所定時間が経過した後、第３、第４スイッチＳ３，Ｓ４がオフされるとともに、第５、第６スイッチＳ５，Ｓ６がオンされて、キャパシタＣ１の電圧を放電させる（図５参照）。

【0043】

これにより、電圧検出回路部２４には第２経路Ｐ２が形成され、キャパシタＣ１の電圧（すなわち第２スタック電圧）がＡ／Ｄ変換部２５に入力される。そして、Ａ／Ｄ変換部２５は、上記と同様に、入力された電圧のアナログ値をデジタル値に変換して制御部２６へ出力する。これにより、第２スタック電圧が検出されることとなる。

【0044】

このように、放電側の経路と充電側の経路とを切り替えてキャパシタＣ１への充電および放電が行われることで、第１スタック電圧および第２スタック電圧を検出することができる。

【0045】

また、電圧検出回路部２４の回路には、図３に示すように、上記した組電池１０の正極側の絶縁抵抗Ｒｐと負極側の絶縁抵抗Ｒｎとが設けられている。なお、これら各絶縁抵抗Ｒｐ，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を示しているが、ここでは、実装した抵抗、仮想的な抵抗のいずれであるかを問わない。

【0046】

各絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの抵抗値は、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。但し、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎが劣化した異常時には、例えば組電池１０が車体ＧＮＤなどと短絡して、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。

【0047】

ここで、組電池１０の絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を検出するために行われる、キャパシタＣ１の充電および放電について図７，８を参照して説明する。図７は、組電池１０の正極側の絶縁抵抗Ｒｐの劣化を検出する際の充電経路を示す図である。また、図８は、組電池１０の負極側の絶縁抵抗Ｒｎの劣化を検出する際の充電経路を示す図である。

【0048】

先ず、正極側の絶縁抵抗Ｒｐの劣化を検出する場合は、図７に示すように、第４スイッチＳ４および第５スイッチＳ５がオンされ、他のスイッチＳ１〜Ｓ３，Ｓ６がオフされる。これにより、第１スタック１２ａの正極側は、絶縁抵抗Ｒｐ、第６抵抗Ｒ６、第５スイッチＳ５、第５抵抗Ｒ５、キャパシタＣ１、第４スイッチＳ４、第４抵抗Ｒ４および第２スタック１２ｂを介して第１スタック１２ａの負極側と接続される。

【0049】

すなわち、第１、第２スタック１２ａ，１２ｂとキャパシタＣ１とを正極側の絶縁抵抗Ｒｐを介して結ぶ第４経路Ｐ４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４経路Ｐ４はほとんど導通せず、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４経路Ｐ４は導通することとなる。

【0050】

そして、第４経路Ｐ４が形成されてから所定時間が経過した後、第４スイッチＳ４がオフされるとともに、第６スイッチＳ６がオンされてキャパシタＣ１の電圧を放電させる（図５参照）。このときに検出されるキャパシタＣ１の電圧を「電圧ＶＲｐ」とし、電圧ＶＲｐに基づいて絶縁抵抗Ｒｐの劣化を検出するが、これについては後述する。

【0051】

負極側の絶縁抵抗Ｒｎの劣化を検出する場合は、図８に示すように、第１スイッチＳ１および第６スイッチＳ６がオンされ、他のスイッチＳ２〜Ｓ５がオフされる。これにより、第１スタック１２ａの正極側は、第１抵抗Ｒ１、第１スイッチＳ１、第５抵抗Ｒ５、キャパシタＣ１、第６スイッチＳ６、第７抵抗Ｒ７、絶縁抵抗Ｒｎおよび第２スタック１２ｂを介して第１スタック１２ａの負極側と接続される。

【0052】

すなわち、第１、第２スタック１２ａ，１２ｂとキャパシタＣ１とを負極側の絶縁抵抗Ｒｎを介して結ぶ第５経路Ｐ５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５経路Ｐ５はほとんど導通せず、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５経路Ｐ５は導通することとなる。

【0053】

そして、第５経路Ｐ５が形成されてから所定時間が経過した後、図５に示すように、キャパシタＣ１の電圧を放電させる。このときに検出されるキャパシタＣ１の電圧を「電圧ＶＲｎ」とし、電圧ＶＲｎに基づいて絶縁抵抗Ｒｎの劣化を検出するが、これについては後述する。

【0054】

なお、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出処理では、満充電に要するであろう時間よりも短い所定時間だけ充電を行い、その充電電圧を電圧ＶＲｐ，ＶＲｎとして用いて絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出を行う。

【0055】

ところで、上記したように、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化の検出は、キャパシタＣ１に充電された電圧ＶＲｐ，ＶＲｎに基づいて行われる。詳しくは、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎに劣化が生じるとキャパシタＣ１に充電される電圧が増加することから、充電されたキャパシタＣ１の電圧が増加してしきい値Ｖａ以上となった場合に、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を検出することができる。

【0056】

しかしながら、例えばキャパシタＣ１や第１〜第７抵抗Ｒ１〜Ｒ７など、充電経路の素子が劣化していた場合に、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を正確に検出できないおそれがある。

【0057】

すなわち、例えば仮に、キャパシタＣ１の劣化によって静電容量が減少していた場合、キャパシタＣ１に充電される電圧は増加する。そのため、キャパシタＣ１の劣化であるにもかかわらず、増加した電圧に基づいて、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎに劣化が生じていると誤検出してしまう場合があった。

【0058】

また、例えば仮に、キャパシタＣ１の劣化によって静電容量が増加していた場合、キャパシタＣ１に充電される電圧は減少する。そのため、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎが劣化しているにもかかわらず、減少した電圧に基づいて、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を検出できない場合があった。なお、キャパシタＣ１以外にも、第１〜第７抵抗Ｒ１〜Ｒ７など充電経路の時定数に影響を及ぼす素子が劣化した場合も、上記と同様に誤検出や非検出が生じるおそれがあった。

【0059】

そこで、第１の実施形態に係る劣化検出装置２３では、キャパシタＣ１の充電を行う充電経路における素子の劣化を検出することができるようにした。以下、劣化検出装置２３の構成についてさらに詳しく説明する。なお、ここで「充電経路の素子」とは、例えばキャパシタＣ１や第１〜第７抵抗Ｒ１〜Ｒ７など、充電経路の時定数に影響を及ぼす電子部品を意味するものとする。

【0060】

図３に示すように、劣化検出装置２３の電圧検出回路部２４は、劣化検出用スイッチＳ７と、劣化検出用抵抗Ｒ８と、キャパシタＣ２とを備える。劣化検出用スイッチＳ７は、電源たる組電池１０と車体ＧＮＤとの間に設けられる。なお、車体ＧＮＤは、接地点の一例である。

【0061】

詳しくは、劣化検出用スイッチＳ７は、隣接する第１、第２スタック１２ａ，１２ｂの間、より詳しくは、第１スタック１２ａの負極側と第２スタック１２ｂの正極側との間に設けられる。具体的には、劣化検出用スイッチＳ７の一端が、第１、第２スタック１２ａ，１２ｂの間と第３抵抗Ｒ３との間に接続される。

【0062】

なお、上記した劣化検出用スイッチＳ７の位置は、例示であって限定されるものではない。すなわち、例えば、劣化検出用スイッチＳ７の一端が第１、第２スタック１２ａ，１２ｂの間と第２抵抗Ｒ２との間に接続されていてもよい。

【0063】

さらには、例えば、劣化検出用スイッチＳ７を２個備えるようにし、劣化検出用スイッチＳ７の一端が第１スタック１２ａと第１抵抗Ｒ１との間、および、第２スタック１２ｂと第４抵抗Ｒ４との間にそれぞれ接続されていてもよい。但し、図３に示す劣化検出用スイッチＳ７が１個の構成の場合、劣化検出用スイッチＳ７が２個の構成に比べて部品点数を少なくすることができ、コスト的に有利である。

【0064】

劣化検出用抵抗Ｒ８とキャパシタＣ２とは、劣化検出用スイッチＳ７の他端と車体ＧＮＤとの間に直列に接続される。劣化検出用抵抗Ｒ８の抵抗値は、比較的低い値に設定され、例えば絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎが劣化して漏電しているときと同じような抵抗値に設定されることが好ましい。また、キャパシタＣ２は、劣化検出用スイッチＳ７がオン固着した場合に、電流が流れ続けることを防止するための絶縁用キャパシタである。

【0065】

図２に示すように、劣化検出装置２３の制御部２６は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどを備えたマイクロコンピュータであり、電圧検出回路部２４やＡ／Ｄ変換部２５などを含む劣化検出装置２３全体を制御する。具体的には、制御部２６は、充電経路形成部２６ａと、放電経路形成部２６ｂと、電圧検出部２６ｃと、充電状態監視部２６ｄと、劣化検出部２６ｅとを備える。

【0066】

充電経路形成部２６ａは、第１〜第６スイッチＳ１〜Ｓ６を制御し、第１、第３〜第５経路Ｐ１，Ｐ３〜Ｐ５を形成する、すなわち、充電経路を形成する（図４、図６〜８参照）。

【0067】

なお、第１〜第６スイッチＳ１〜Ｓ６および劣化検出用スイッチＳ７のスイッチングパターンは、ＲＡＭおよびＲＯＭなど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２６ａおよび放電経路形成部２６ｂは、適宜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、充電経路または放電経路を形成する。

【0068】

充電経路形成部２６ａはさらに、第１〜第６スイッチＳ１〜Ｓ６および劣化検出用スイッチＳ７を制御して、電源たる第１、第２スタック１２ａ，１２ｂとキャパシタＣ１と車体ＧＮＤとを導通してキャパシタＣ１の充電を行う充電経路（以下、「強制充電経路」と記載する場合がある）を形成する。

【0069】

具体的には、充電経路形成部２６ａは、劣化検出用スイッチＳ７等を制御することで、例えば、正極側の絶縁抵抗Ｒｐまたは負極側の絶縁抵抗Ｒｎが劣化して漏電が生じた場合と同じような状態の充電経路を強制的に形成させるようにする。

【0070】

図９は、正極側の絶縁抵抗Ｒｐが劣化して漏電が生じた場合と同じような状態の強制充電経路を示す図であり、図１０は、負極側の絶縁抵抗Ｒｎが劣化して漏電が生じた場合と同じような状態の強制充電経路を示す図である。

【0071】

図９に示すように、充電経路形成部２６ａは、第４スイッチＳ４、第５スイッチＳ５および劣化検出用スイッチＳ７をオンし、他のスイッチＳ１〜Ｓ３，Ｓ６をオフする。これにより、第２スタック１２ｂの正極側は、劣化検出用スイッチＳ７、劣化検出用抵抗Ｒ８、キャパシタＣ２、第６抵抗Ｒ６、第５スイッチＳ５、第５抵抗Ｒ５、キャパシタＣ１、第４スイッチＳ４および第４抵抗Ｒ４を介して第２スタック１２ｂの負極側と接続される。すなわち、第２スタック１２ｂとキャパシタＣ１とを劣化検出用スイッチＳ７を介して結ぶ第６経路Ｐ６（強制充電経路）が形成される。

【0072】

また、図１０に示すように、充電経路形成部２６ａは、第１スイッチＳ１、第６スイッチＳ６および劣化検出用スイッチＳ７をオンし、他のスイッチＳ２〜Ｓ５をオフする。これにより、第１スタック１２ａの正極側は、第１抵抗Ｒ１、第１スイッチＳ１、第５抵抗Ｒ５、キャパシタＣ１、第６スイッチＳ６、第７抵抗Ｒ７、キャパシタＣ２、劣化検出用抵抗Ｒ８および劣化検出用スイッチＳ７を介して第１スタック１２ａの負極側と接続される。すなわち、第１スタック１２ａとキャパシタＣ１とを劣化検出用スイッチＳ７を介して結ぶ第７経路Ｐ７（強制充電経路）が形成される。

【0073】

なお、上記した第６経路Ｐ６および第７経路Ｐ７は、充電経路の一例である。また、上記した充電経路たる第１、第３〜第５経路Ｐ１，Ｐ３〜Ｐ５の形成も充電経路形成部２６ａが行うものとする。

【0074】

放電経路形成部２６ｂは、上記した第６経路Ｐ６が形成されてから所定時間が経過した後、劣化検出用スイッチＳ７および第４スイッチＳ４をオフするとともに、第６スイッチＳ６をオンして、キャパシタＣ１の電圧を放電させる（図５参照）。

【0075】

また、放電経路形成部２６ｂは、上記した第７経路Ｐ７が形成されてから所定時間が経過した後、劣化検出用スイッチＳ７および第１スイッチＳ１をオフするとともに、第５スイッチＳ５をオンして、キャパシタＣ１の電圧を放電させる（図５参照）。なお、放電経路形成部２６ｂは、上記した第１、第３〜第５経路Ｐ１，Ｐ３〜Ｐ５の形成後に行われる、放電経路の形成も行うものとする。

【0076】

電圧検出部２６ｃは、放電経路形成部２６ｂによって放電経路が形成されると、充電されたキャパシタＣ１の電圧をＡ／Ｄ変換部２５を介して検出する。なお、以下では、第６経路Ｐ６によって充電されたキャパシタＣ１の電圧を「電圧ＶＲｐａ」、第７経路Ｐ７によって充電されたキャパシタＣ１の電圧を「電圧ＶＲｎａ」と記載する場合がある。また、電圧検出部２６ｃは、上記した第１、第２スタック電圧、電圧ＶＲｐ，ＶＲｎ、電圧ＶＲｐａ，ＶＲｎａを検出するものとする。

【0077】

そして、電圧検出部２６ｃは、検出したキャパシタＣ１の電圧を示す信号を充電状態監視部２６ｄや劣化検出部２６ｅへ出力する。

【0078】

充電状態監視部２６ｄは、第１経路Ｐ１や第３経路Ｐ３（図４，６参照）でキャパシタＣ１を充電した後に検出された第１、第２スタック電圧に基づいて、第１、第２スタック１２ａ，１２ｂの充電状態を監視する。そして、充電状態監視部２６ｄは、第１、第２スタック１２ａ，１２ｂを含む組電池１０の充電状態の監視結果を示す情報を車両制御装置３０（図１参照）へ出力する。なお、車両制御装置３０は、上述したように、組電池１０の充電状態の監視結果に応じて車両制御を行う。

【0079】

劣化検出部２６ｅは、第４経路Ｐ４や第５経路Ｐ５（図７，８参照）でキャパシタＣ１を充電した後に検出されたキャパシタＣ１の電圧ＶＲｐ，ＶＲｎに基づいて、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を検出する。

【0080】

具体的には、絶縁抵抗Ｒｐや絶縁抵抗Ｒｎが劣化しておらず抵抗値が低下していない場合は、キャパシタＣ１はほとんど充電されないか、あるいは充電されたとしても十分に小さい電圧が充電される。したがって、劣化検出部２６ｅは、電圧ＶＲｐや電圧ＶＲｎを、比較的低い値に予め設定されたしきい値Ｖａと比較する。

【0081】

そして、劣化検出部２６ｅは、キャパシタＣ１の電圧ＶＲｐがしきい値Ｖａ以上となった場合、絶縁抵抗Ｒｐの劣化を検出する、言い換えれば、絶縁抵抗Ｒｐに異常が生じていると判定する。他方、劣化検出部２６ｅは、電圧ＶＲｐがしきい値Ｖａ未満の場合、絶縁抵抗Ｒｐに劣化はない、言い換えれば、絶縁抵抗Ｒｐは正常であると判定する。

【0082】

同様に、劣化検出部２６ｅは、電圧ＶＲｎがしきい値Ｖａ以上となった場合、絶縁抵抗Ｒｎの劣化を検出する一方、電圧ＶＲｎがしきい値Ｖａ未満の場合、絶縁抵抗Ｒｎに劣化はないと判定する。なお、上記では、電圧ＶＲｎ，ＶＲｐと比較する値を同じしきい値Ｖａとしたが、これに限られず、互いに異なる値に設定されたしきい値を用いてもよい。

【0083】

さらに、劣化検出部２６ｅは、第６経路Ｐ６や第７経路Ｐ７（図９，１０参照）で充電された後に検出されたキャパシタＣ１の電圧ＶＲｐａ，ＶＲｎａに基づき、キャパシタＣ１を含む充電経路の素子の劣化を検出する。

【0084】

具体的には、劣化検出部２６ｅは、第６経路Ｐ６または第７経路Ｐ７で充電されたキャパシタＣ１の電圧ＶＲｐａ，ＶＲｎａが、予め設定された所定範囲Ｗａ内か否かを判定する。なお、所定範囲Ｗａは、例えば劣化していない正常な状態のキャパシタＣ１の静電容量や第１〜第７抵抗Ｒ１〜Ｒ７の抵抗値、劣化検出用抵抗Ｒ８の抵抗値に基づいて算出される正常時電圧を含む電圧範囲に設定され、記憶部に予め記憶されているものとする。

【0085】

したがって、劣化検出部２６ｅは、第６経路Ｐ６で充電されたキャパシタＣ１の電圧ＶＲｐａが所定範囲Ｗａ内である場合、例えばキャパシタＣ１などを含む充電経路（ここでは第６経路Ｐ６）の素子が劣化していないと判定することができる。また、劣化検出部２６ｅは、キャパシタＣ１の電圧ＶＲｐａが所定範囲Ｗａ外にある場合、充電経路（第６経路Ｐ６）の素子の劣化を検出することができる。

【0086】

同様に、劣化検出部２６ｅは、第７経路Ｐ７で充電されたキャパシタＣ１の電圧ＶＲｎａが所定範囲Ｗａ内である場合、例えばキャパシタＣ１などを含む充電経路（ここでは第７経路Ｐ７）の素子が劣化していないと判定することができる。また、劣化検出部２６ｅは、キャパシタＣ１の電圧ＶＲｎａが所定範囲Ｗａ外にある場合、充電経路（第７経路Ｐ７）の素子の劣化を検出することができる。なお、上記では、電圧ＶＲｐａ，ＶＲｎａと比較する値を同じ所定範囲Ｗａとしたが、これに限定されるものではなく、例えば互いに異なる値に設定された所定範囲を用いてもよい。

【0087】

そして、劣化検出部２６ｅは、上記した絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎや充電経路の素子の劣化状態の結果を示す情報を車両制御装置３０等へ出力する。そして、車両制御装置３０は、劣化状態に応じた車両制御やユーザへの報知動作などを行う。

【0088】

＜３．充電状態監視処理および劣化検出処理の具体的動作＞
次に、以上のように構成された電池監視システム２０で行われる、充電状態監視処理および劣化検出処理の具体的な動作について図１１を参照して説明する。図１１は、電池監視システム２０が実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。なお、図１１に示す各種の処理は、劣化検出装置２３の制御部２６による制御に基づいて実行される。

【0089】

図１１に示すように、先ずキャパシタＣ１等を含む充電経路の素子の劣化検出処理を行う（ステップＳ１）。図１２は、劣化検出処理を示すフローチャートである。図１２に示すように、制御部２６の充電経路形成部２６ａは、劣化検出用スイッチＳ７等を制御して第６経路Ｐ６を形成する（ステップＳ１０。図９参照）。次に、電圧検出部２６ｃは、放電経路形成部２６ｂによって形成された放電経路においてキャパシタＣ１の電圧ＶＲｐａを検出する（ステップＳ１１）。

【0090】

続いて、充電経路形成部２６ａは、劣化検出用スイッチＳ７等を制御して第７経路Ｐ７を形成する（ステップＳ１２。図１０参照）。その後、電圧検出部２６ｃは、放電経路形成部２６ｂによって形成された放電経路においてキャパシタＣ１の電圧ＶＲｎａを検出する（ステップＳ１３）。

【0091】

次に、劣化検出部２６ｅは、ステップＳ１１，Ｓ１３で検出されたキャパシタＣ１の電圧ＶＲｐａ，ＶＲｎａが所定範囲Ｗａ内か否かを判定する（ステップＳ１４）。そして、劣化検出部２６ｅは、キャパシタＣ１の電圧ＶＲｐａ，ＶＲｎａが所定範囲Ｗａ内の場合（ステップＳ１４，Ｙｅｓ）、キャパシタＣ１等を含む充電経路の素子に劣化はないと判定する（ステップＳ１５）。

【0092】

他方、劣化検出部２６ｅは、キャパシタＣ１の電圧ＶＲｐａ，ＶＲｎａが所定範囲Ｗａ外の場合（ステップＳ１４，Ｎｏ）、キャパシタＣ１等を含む充電経路の素子の劣化を検出する（ステップＳ１６）。

【0093】

そして、劣化検出部２６ｅは、充電経路の素子の劣化状態に応じて補正処理を行う（ステップＳ１７）。具体的には、例えばキャパシタＣ１が劣化して静電容量が減少した場合は、キャパシタＣ１の充電電圧が増加することから、かかる増加分の電圧を相殺するような補正処理を行う。

【0094】

すなわち、補正処理では、増加分の電圧に応じて、以降の処理で検出されるキャパシタＣ１の電圧等を補正する際に用いられる補正係数を算出したり、劣化検出部２６ｅのしきい値Ｖａを補正したりする。なお、電圧の補正係数としては、乗算係数や加算係数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。

【0095】

なお、ステップＳ１５で充電経路の素子に劣化はないと判定した場合は、しきい値Ｖａの補正は行わない、あるいは、電圧の補正係数は補正量がゼロとなる値（例えば乗算係数の場合は１、加算係数の場合は０）が設定される。また、以下の説明では、補正処理として補正係数に基づいて各電圧を補正することとする。

【0096】

これにより、例えばしきい値Ｖａなどを、劣化状態に応じて補正された正確な値とすることが可能となり、よって組電池１０の充電状態を正確に監視することができる。なお、補正の手法は、上記に限定されるものではない。また、補正処理自体を行わないように構成してもよい。

【0097】

なお、上記では、第６経路Ｐ６、第７経路Ｐ７の順で充電経路を形成するようにしたが、これに限定されるものではなく、第７経路Ｐ７、第６経路Ｐ６の順で形成してもよい。また、上記では、電圧ＶＲｐａ，ＶＲｎａを検出した後に、所定範囲Ｗａと比較するようにしたが、これに限らず、例えば電圧ＶＲｐａや電圧ＶＲｎａが検出される度に、所定範囲Ｗａと比較するようにしてもよい。さらには、電圧ＶＲｐａと電圧ＶＲｎａとを加算し、加算された電圧を予め設定された別の所定範囲と比較して、充電経路の素子の劣化を検出するようにしてもよい。

【0098】

続いて、図１１に示すように、制御部２６は、第１スタック１２ａの第１スタック電圧を検出し（ステップＳ２）、続いてキャパシタＣ１の電圧ＶＲｐを検出する（ステップＳ３）。次いで、制御部２６は、第２スタック１２ｂの第２スタック電圧を検出し（ステップＳ４）、続いてキャパシタＣ１の電圧ＶＲｎを検出する（ステップＳ５）。

【0099】

続いて、制御部２６は、第１、第２スタック電圧、およびキャパシタＣ１の電圧ＶＲｐ，ＶＲｎをステップＳ１７で算出した補正係数により補正する（ステップＳ６）。これにより、例えばスタック電圧などを、劣化状態に応じて補正された正確な値とすることが可能となり、よって組電池１０の充電状態をより正確に監視することができる。

【0100】

そして、制御部２６の劣化検出部２６ｅは、キャパシタＣ１の電圧ＶＲｐ，ＶＲｎに基づいて絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を検出する（ステップＳ７）。ステップＳ７では、キャパシタＣ１の電圧ＶＲｐ，ＶＲｎがキャパシタＣ１の劣化状態に応じて補正されていることから、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を精度よく検出することができる。

【0101】

次いで、制御部２６は、劣化検出結果として絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎや充電経路の素子の劣化状態を示す情報と、組電池１０の充電状態の監視結果として第１、第２スタック電圧を示す情報とを車両制御装置３０へ出力する（ステップＳ８）。

【0102】

上述してきたように、第１の実施形態に係る劣化検出装置２３は、キャパシタＣ１と、劣化検出用スイッチＳ７と、充電経路形成部２６ａと、電圧検出部２６ｃと、劣化検出部２６ｅとを備える。キャパシタＣ１は、電源に第１スイッチＳ１〜第６スイッチＳ６（接続用スイッチ）を介して接続される。劣化検出用スイッチＳ７は、電源と車体ＧＮＤ（接地点）との間に設けられる。充電経路形成部２６ａは、第１スイッチＳ１〜第６スイッチＳ６および劣化検出部２６ｅを制御して、電源とキャパシタＣ１と車体ＧＮＤとを導通してキャパシタＣ１の充電を行う充電経路（第６、第７経路Ｐ６，Ｐ７）を形成する。電圧検出部２６ｃは、充電経路で充電されたキャパシタＣ１の電圧ＶＲｐａ，ＶＲｎａを検出する。劣化検出部２６ｅは、キャパシタＣ１の電圧ＶＲｐａ，ＶＲｎａに基づき、キャパシタＣ１を含む充電経路の素子の劣化を検出する。

【0103】

これにより、簡易な構成でありながら、キャパシタＣ１の充電を行う充電経路において、キャパシタＣ１を含む充電経路の素子の劣化を検出することができる。なお、キャパシタＣ１を含む充電経路の素子は急速に劣化が進むものではないため、図１１のステップＳ１の劣化検出処理をステップＳ２〜Ｓ５の電圧検出処理よりも低い頻度で実行するようにしてもよい。例えば、ステップＳ２〜Ｓ５の電圧検出処理を複数回実行するたびに１回ステップＳ１の劣化検出処理を実行し、補正係数を新たな値に更新するようにする。

【0104】

＜４．第２の実施形態に係る劣化検出装置の構成＞
（第２の実施形態）
次いで、第２の実施形態に係る劣化検出装置２３を含む充放電システム１について説明する。なお、以下においては、第１の実施形態と共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0105】

第２の実施形態においては、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を検出する充電経路で充電されたときのキャパシタＣ１の電圧ＶＲｐ，ＶＲｎ、および、キャパシタＣ１の放電時の電圧に基づいて検出するようにした。

【0106】

詳説すると、充電されたキャパシタＣ１の電圧ＶＲｐ，ＶＲｎは、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化状態のみならず、例えばキャパシタＣ１等の劣化状態によっても増減する。そのため、例えばキャパシタＣ１の電圧ＶＲｐ，ＶＲｎが増加した場合、かかる増加が、キャパシタＣ１等の劣化に起因するものか、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化に起因するものか区別しにくく、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を精度よく検出することが難しかった。

【0107】

そこで、第２の実施形態では、劣化検出装置２３を、キャパシタＣ１等の劣化状態を考慮しつつ、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を精度よく検出できるような構成とした。

【0108】

図１３は、劣化検出装置２３の劣化検出部２６ｅの構成例を示すブロック図である。図１３に示すように、劣化検出部２６ｅは、キャパシタＣ１の放電率Ｄを算出する放電率算出部２６ｅ１を備える。

【0109】

図１４は、キャパシタＣ１の電圧の変化を示すグラフである。なお、図１４に示す例では、第１経路Ｐ１または第３経路Ｐ３が形成されてキャパシタＣ１の充電が終了し、放電を開始する時刻を「時刻ｔ１」とし、時刻ｔ１からキャパシタＣ１を所定時間放電させた時点を「時刻ｔ２」とする。なお、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの所定時間は、任意の値に設定可能であり、例えばキャパシタＣ１の放電を開始してから放電が完了するまでの時間よりも短く設定されることが好ましい。また、時刻ｔ１は、放電開始時に限られず、例えば放電開始後少し経過した時刻としてもよい。

【0110】

図１４に示すように、放電率Ｄは、充電されたとき（すなわち時刻ｔ１）のキャパシタＣ１の電圧Ｖ１と、充電されたキャパシタＣ１を所定時間放電させたとき（すなわち時刻ｔ２）のキャパシタＣ１の電圧Ｖ２とに基づいて算出される。なお、時刻ｔ１におけるキャパシタＣ１の電圧Ｖ１は、上記した第１スタック電圧または第２スタック電圧に相当するが、ここでは理解の便宜のため、電圧Ｖ１と記載するものとする。

【0111】

具体的に放電率Ｄは、下記の式（１）に示されるように、充電されたときのキャパシタＣ１の電圧Ｖ１から所定時間放電させたときの電圧Ｖ２を減算し、減算した値を電圧Ｖ１で除して得られる値である。すなわち、放電率Ｄは、キャパシタＣ１の放電の割合、換言すれば、放電時のキャパシタＣ１の電圧減少割合を示す値である。
放電率Ｄ＝（Ｖ１−Ｖ２）／Ｖ１ ・・・式（１）

【0112】

ここで、キャパシタＣ１等の劣化と放電率Ｄとの関係について説明すると、例えばキャパシタＣ１の静電容量が正常時に比べて減少している場合、放電経路における時定数は小さくなるため、放電が急激になる、言い換えれば放電率Ｄが正常時に比べて増加する。なお、図１４では、キャパシタＣ１の静電容量が正常時の電圧の変化を実線で示し、キャパシタＣ１が劣化して静電容量が減少しているときの電圧の変化を二点鎖線で示している。

【0113】

一方、例えばキャパシタＣ１が劣化して静電容量が正常時に比べて増加している場合、放電経路における時定数は大きくなるため、図１４に一点鎖線で示すように、放電が緩慢になる、言い換えれば放電率Ｄが正常時に比べて小さくなる。

【0114】

さらに、放電率Ｄは、キャパシタＣ１の電圧Ｖ１の値による影響を受けない。すなわち、放電率Ｄは、電圧Ｖ１が変化してもほぼ一定であり、時定数の変化により増減する。したがって、電圧Ｖ１は電池スタック１２の充電状態によって次々変化するが、変化したとしても放電率Ｄを計算すれば、放電経路における時定数が変化したか否か、すなわちキャパシタＣ１等が劣化したか否かを正確に判定することができる。

【0115】

このように、第２の実施形態では、上記したキャパシタＣ１等の劣化と放電率Ｄとの関係に着目して、キャパシタＣ１の劣化を検出するとともに、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を精度よく検出するようにした。なお、キャパシタＣ１以外に、第５〜第７抵抗Ｒ５〜Ｒ７など放電経路の時定数に影響を及ぼす素子の劣化も、放電率Ｄと同様な関係を有する。

【0116】

＜５．第２の実施形態における充電状態監視処理および劣化検出処理の具体的動作＞
次に、第２の実施形態に係る電池監視システム２０で行われる、充電状態監視処理、および、キャパシタＣ１や絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出処理の具体的な動作について図１５を参照して説明する。図１５は、第２の実施形態に係る電池監視システム２０が実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。

【0117】

図１５に示すように、制御部２６は、先ず第１、第２スタック１２ａ，１２ｂの充電状態、および、キャパシタＣ１の劣化を検出する処理を行う（ステップＳ１０１）。図１６は、充電状態検出処理、および、キャパシタＣ１の劣化検出処理の処理手順を示すフローチャートである。

【0118】

図１６に示すように、制御部２６は、第１スタック１２ａの第１スタック電圧を検出し（ステップＳ２０１）、続いて第１放電率Ｄ１を算出する（ステップＳ２０２）。詳しくは、制御部２６は、キャパシタＣ１を充電して時刻ｔ１のときの電圧Ｖ１を第１スタック電圧として検出し、その後所定時間放電させた時刻ｔ２のときの電圧Ｖ２を検出し、検出された電圧Ｖ１，Ｖ２に基づいて第１放電率Ｄ１を算出する。

【0119】

次いで、制御部２６は、第２スタック１２ａの第２スタック電圧を検出し（ステップＳ２０３）、第２放電率Ｄ２を算出する（ステップＳ２０４）。第２放電率Ｄ２の算出は、第１放電率Ｄ１の算出と同様である。すなわち、制御部２６は、キャパシタＣ１を充電して得た電圧Ｖ１を第２スタック電圧として検出し、その後放電させて電圧Ｖ２を検出し、検出された電圧Ｖ１，Ｖ２に基づいて第２放電率Ｄ２を算出する。

【0120】

そして、制御部２６の劣化検出部２６ｅは、各放電率Ｄ１，Ｄ２が予め設定された所定範囲Ｗｂ内か否かを判定する（ステップＳ２０５）。なお、所定範囲Ｗｂは、例えば劣化していない正常な状態のキャパシタＣ１の静電容量や第１〜第７抵抗Ｒ１〜Ｒ７の抵抗値に基づいて算出される正常時放電率を含む範囲に設定され、記憶部に予め記憶されているものとする。

【0121】

なお、ステップＳ２０５の処理では、第１、第２放電率Ｄ１，Ｄ２を平均化した値を放電率Ｄとして用いることができるが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、劣化検出部２６ｅが、第１放電率Ｄ１と第２放電率Ｄ２とをそれぞれ所定範囲Ｗｂと比較する、あるいは、第１、第２放電率Ｄ１，Ｄ２のいずれか一方を算出して所定範囲Ｗｂと比較するなどしてもよい。

【0122】

劣化検出部２６ｅは、各放電率Ｄ１，Ｄ２が所定範囲Ｗｂ内の場合（ステップＳ２０５，Ｙｅｓ）、キャパシタＣ１等を含む放電経路の素子に劣化はないと判定する（ステップＳ２０６）。なお、ここで「放電経路の素子」とは、例えばキャパシタＣ１や第５〜第７抵抗Ｒ５〜Ｒ７など、放電経路の時定数に影響を及ぼす電子部品を意味するものとする。

【0123】

他方、劣化検出部２６ｅは、各放電率Ｄ１，Ｄ２が所定範囲Ｗｂ外の場合（ステップＳ２０５，Ｎｏ）、キャパシタＣ１等を含む充電経路の素子の劣化を検出する（ステップＳ２０７）。

【0124】

なお、上記した放電率Ｄの算出処理およびキャパシタＣ１の劣化検出処理を、ステップＳ２０１，Ｓ２０３の電圧検出処理よりも低い頻度で実行するようにしてもよい。例えば、ステップＳ２０１，Ｓ２０３の電圧検出処理を複数回実行するたびに１回ステップＳ２０２，Ｓ２０４〜２０７の劣化検出処理を実行してもよい。

【0125】

次いで、図１５に示すように、制御部２６は、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を検出する処理を行う（ステップＳ１０２）。図１７は、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出処理の処理手順を示すフローチャートである。

【0126】

制御部２６は、キャパシタＣ１の電圧ＶＲｐを検出し（ステップＳ３０１）、続いてキャパシタＣ１の電圧ＶＲｎを検出する（ステップＳ３０２）。以下、理解の便宜のため、検出された電圧ＶＲｐ、電圧ＶＲｎ、または、各電圧ＶＲｐ，ＶＲｎを加算した電圧ＶＲｐ＋ＶＲｎ等を含む意味で、「電圧ＶＲ」と記載する場合がある。すなわち、かかる「電圧ＶＲ」は、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を検出する充電経路（第４、第５経路Ｐ４，５）で充電されたときのキャパシタＣ１の電圧を意味している。

【0127】

制御部２６の劣化検出部２６ｅは、キャパシタＣ１の電圧ＶＲがしきい値Ｖａ以上か否かを判定する（ステップＳ３０３）。劣化検出部２６ｅは、キャパシタＣ１の電圧ＶＲがしきい値Ｖａ未満の場合（ステップＳ３０３，Ｎｏ）、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎに劣化はないと判定する（ステップＳ３０４）。

【0128】

劣化検出部２６ｅは、キャパシタＣ１の電圧ＶＲがしきい値Ｖａ以上の場合（ステップＳ３０３，Ｙｅｓ）、キャパシタＣ１の劣化が検出されているか否かを判定する（ステップＳ３０５）。

【0129】

劣化検出部２６ｅは、キャパシタＣ１の劣化が検出されている場合（ステップＳ３０５，Ｙｅｓ）、キャパシタＣ１の劣化の影響で電圧ＶＲがしきい値Ｖａ以上となっていると推定できるため、ステップＳ３０４に進んで絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を検出しない、すなわち絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎに劣化はないと判定する。

【0130】

これにより、劣化検出部２６ｅは、キャパシタＣ１等の劣化に起因して電圧ＶＲがしきい値Ｖａ以上となっている状態を、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎが劣化していると誤検出してしまうことを防止でき、結果として絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を精度よく検出することができる。

【0131】

一方、劣化検出部２６ｅは、キャパシタＣ１の劣化が検出されていない場合（ステップＳ３０５，Ｎｏ）、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を検出する（ステップＳ３０６）。すなわち、放電率Ｄが所定範囲Ｗｂ内でキャパシタＣ１等を含む放電経路の素子は劣化していないことから、キャパシタＣ１の電圧ＶＲがしきい値Ｖａ以上となった原因は、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化にあると推定することができる。

【0132】

このように、劣化検出部２６ｅは、キャパシタＣ１等の劣化状態を考慮することで、具体的にはキャパシタＣ１の放電時の電圧（放電率Ｄ）を用いることで、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を精度よく検出することができる。

【0133】

続いて、図１５に示すように、制御部２６は、劣化検出結果として絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎや放電経路の素子の劣化状態を示す情報と、組電池１０の充電状態の監視結果として第１、第２スタック電圧を示す情報とを車両制御装置３０へ出力する（ステップＳ１０３）。

【0134】

上述してきたように、第２の実施形態に係る劣化検出装置２３は、キャパシタＣ１と、電圧検出部２６ｃと、劣化検出部２６ｅとを備える。キャパシタＣ１は、絶縁された電源に接続されて充放電を行う。電圧検出部２６ｃは、キャパシタＣ１の電圧を検出する。劣化検出部２６ｅは、電源の絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を検出する充電経路で充電されたときのキャパシタＣ１の電圧ＶＲ、および、キャパシタＣ１の放電時の電圧Ｖ２に基づいて電源の絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を検出する。

【0135】

これにより、電源の絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎにおける劣化の検出精度を向上させることができる。また、第２の実施形態では、劣化検出用スイッチＳ７や劣化検出用抵抗Ｒ８を除去することが可能となり、かかる場合、部品点数を少なくすることができ、劣化検出装置２３の小型化や低コスト化を図ることができる。なお、残余の構成および効果は、第１の実施形態と同一であるので、説明を省略する。

【0136】

＜６．第２の実施形態の変形例＞
次に、第２の実施形態の変形例について説明する。かかる変形例では、キャパシタＣ１の劣化が検出された場合、劣化状態に応じてキャパシタＣ１の電圧ＶＲやしきい値Ｖａを補正するようにした。

【0137】

図１８は、第２の実施形態の変形例に係る劣化検出装置２３において実行される、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、図１８のステップＳ４０１〜Ｓ４０５の処理については、図１７のステップＳ３０１〜Ｓ３０５の処理に概ね妥当するため、説明を省略する。

【0138】

変形例に係る劣化検出部２６ｅは、電圧ＶＲがしきい値Ｖａ以上でステップＳ４０５に進み、キャパシタＣ１の劣化が検出されている場合（ステップＳ４０５，Ｙｅｓ）、キャパシタＣ１を含む放電経路の素子の劣化状態に応じて補正処理を行う（ステップＳ４０６）。

【0139】

具体的には、劣化検出部２６ｅは、上記したステップＳ６やステップＳ１７で実行するような補正処理、すなわち、補正係数を用いた電圧ＶＲの補正やしきい値Ｖａ等の補正を行う。

【0140】

なお、ここでは、検出された電圧ＶＲを補正係数に基づいて補正する場合を例にとって説明するが、これに限定されるものではなく、しきい値Ｖａ等を補正してもよい。また、ステップＳ４０６の補正処理の具体的な内容は、上記したステップＳ６，Ｓ１７と同じにしたが、これに限られず、異なる補正の手法を用いてもよい。

【0141】

次いで、劣化検出部２６ｅは、補正された電圧ＶＲがしきい値Ｖａ以上か否かを再度判定する（ステップＳ４０７）。劣化検出部２６ｅは、補正後の電圧ＶＲがしきい値Ｖａ未満の場合（ステップＳ４０７，Ｎｏ）、すなわち、キャパシタＣ１の劣化状態を考慮して電圧ＶＲを補正した結果、しきい値Ｖａ未満となった場合、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎに劣化はないと判定する（ステップＳ４０４）。

【0142】

このように、劣化検出部２６ｅは、キャパシタＣ１等の劣化に起因して電圧ＶＲがしきい値Ｖａ以上となっている状態を、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎが劣化していると誤検出することがなく、結果として絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化をより精度よく検出することができる。

【0143】

一方、劣化検出部２６ｅは、補正後の電圧ＶＲがしきい値Ｖａ以上の場合（ステップＳ４０７，Ｙｅｓ）、すなわち、電圧ＶＲを補正した後もなおしきい値Ｖａ以上となった場合、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を検出する（ステップＳ４０８）。また、劣化検出部２６ｅは、キャパシタＣ１の劣化が検出されていない場合も（ステップＳ４０５，Ｎｏ）、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を検出する（ステップＳ４０８）。

【0144】

なお、上記において、第１の実施形態の絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出では、キャパシタＣ１の電圧ＶＲｐ、電圧ＶＲｎをそれぞれしきい値Ｖａと比較するようにしたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば電圧ＶＲｐと電圧ＶＲｎとを加算し、加算された電圧を予め設定された別のしきい値と比較して、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を検出するようにしてもよい。なお、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化検出において、キャパシタＣ１の電圧ＶＲｐ、電圧ＶＲｎ、電圧ＶＲｐ＋ＶＲｎのいずれを用いてもよい点は、第２の実施形態も同様である。

【0145】

また、第２の実施形態においては、第１、第２スタック電圧を検出する際に充放電されたときのキャパシタＣ１の電圧Ｖ１，Ｖ２に基づいて放電率Ｄを算出したが、これに限られない。すなわち、例えば、絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎの劣化を検出する際に充電されたときのキャパシタＣ１の電圧ＶＲｐ，ＶＲｎと、それからキャパシタＣ１を所定時間放電させたときのキャパシタＣ１の電圧とに基づいて放電率Ｄを算出してもよい。

【0146】

また、第１、第２の実施形態において劣化検出処理を実行するタイミングは、上記に限定されるものではない。すなわち、例えば車両始動時や車両停止時、所定時間間隔や所定走行距離ごとなど、劣化検出処理を実行するタイミングを変更してもよい。

【0147】

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

【符号の説明】

【0148】

１ 充放電システム
１０ 組電池
１２ａ 第１スタック
１２ｂ 第２スタック
２０ 電池監視システム
２３ 劣化検出装置
２４ 電圧検出回路部
２５ Ａ／Ｄ変換部
２６ 制御部
２６ａ 充電経路形成部
２６ｂ 放電経路形成部
２６ｃ 電圧検出部
２６ｄ 充電状態監視部
２６ｅ 劣化検出部
２６ｅ１ 放電率算出部
３０ 車両制御装置
４０ モータ
５０ 電圧変換器
６０ フェールセーフ用リレー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】