特許 6589368 電源装置、及び、電源装置の異常を診断する診断方法

(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】6589368

(24)【登録日】2019年9月27日

(45)【発行日】2019年10月16日

(54)【発明の名称】電源装置、及び、電源装置の異常を診断する診断方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/42 20060101AFI20191007BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20191007BHJP

   G01R 31/02 20060101ALI20191007BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20191007BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/42 P

   H01M10/48 P

   G01R31/02

   H02J7/00 Q

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-102478(P2015-102478)

(22)【出願日】2015年5月20日

(65)【公開番号】特開2016-219229(P2016-219229A)

(43)【公開日】2016年12月22日

【審査請求日】2018年1月26日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000486

【氏名又は名称】とこしえ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】森田 剛

(72)【発明者】

【氏名】須田 典子

(72)【発明者】

【氏名】赤堀 幸一

(72)【発明者】

【氏名】佐治 英和

(72)【発明者】

【氏名】川瀬 篤史

(72)【発明者】

【氏名】村田 道友

【審査官】 遠山 敬彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２０９９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３２９０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０４５５３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ １０／４２

Ｇ０１Ｒ ３１／０２

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

二次電池、前記二次電池の正極側に接続された正側スイッチ、及び前記二次電池の負極側に接続された負側スイッチを有した複数の電池体を、並列に接続した電池群と、
前記電池体の絶縁抵抗を検出する絶縁抵抗検出手段と、
前記正側スイッチ及び前記負側スイッチのオン、オフを切り換えるスイッチング指令を出力するスイッチ制御手段と、
前記絶縁抵抗検出手段により検出される前記絶縁抵抗の検出値及び前記スイッチング指令に基づいて、前記正側スイッチ又は前記負側スイッチの少なくともいずれか一方のスイッチの異常を診断する異常診断手段とを備え、
前記スイッチ制御手段は、
前記正側スイッチ又は前記負側スイッチにオフ固着が発生しているか否かを初めて診断する際に、前記正側スイッチ及び前記負側スイッチの全てのスイッチをオフにした状態で、２つ以上の前記正側スイッチをオンにし、その他の前記正側スイッチをオフにする、または、２つ以上の前記負側スイッチをオンにし、その他の負側スイッチをオフにする第３スイッチング指令を出力し、
前記第３スイッチング指令を前記正側スイッチ又は前記負側スイッチに出力した際に、前記絶縁抵抗の検出値が前記第３スイッチング指令の出力前の絶縁抵抗値より低下した場合、前記第３スイッチング指令によりオンした前記正側スイッチのうち何れか一つの前記正側スイッチをオフにし、前記第３スイッチング指令によりオフした前記正側スイッチのうち何れか一つの前記正側スイッチをオンにし、その他の前記正側スイッチをオフにする、または、前記第３スイッチング指令によりオンした前記負側スイッチのうち何れか一つの前記負側スイッチをオフにし、前記第３スイッチング指令によりオフした前記負側スイッチのうち何れか一つの前記負側スイッチをオンにし、その他の前記負側スイッチをオフにする第４スイッチング指令を出力し、
前記異常診断手段は、
前記第３スイッチング指令によりオンし、かつ、前記第４スイッチング指令によりオンした前記正側スイッチ又は前記負側スイッチにオフ固着が発生しているか否かを診断する
電源装置。

【請求項2】

請求項１記載の電源装置において、
前記スイッチ制御手段は、
前記正側スイッチ及び前記負側スイッチの全てのスイッチをオフにした状態で、複数の前記正側スイッチのうちいずれか一つの前記正側スイッチ、または、複数の前記負側スイッチのうちいずれか一つの前記負側スイッチをオンにする第１オン指令を出力し、
前記異常診断手段は、
前記第１オン指令を前記正側スイッチに出力した際に、前記絶縁抵抗の検出値が前記第１オン指令の出力前の絶縁抵抗値より低下した場合には、前記第１オン指令が出力された前記正側スイッチ以外の前記正側スイッチにオン固着が発生していると診断し、又は、
前記第１オン指令を前記負側スイッチに出力した際に、前記絶縁抵抗の検出値が前記第１オン指令の出力前の絶縁抵抗値より低下した場合には、前記第１オン指令が出力された前記負側スイッチ以外の前記負側スイッチにオン固着が発生していると診断する
電源装置。

【請求項3】

請求項２記載の電源装置において、
前記異常診断手段は、
前記第１オン指令を前記正側スイッチに出力した際に、前記絶縁抵抗の検出値がオン指令の出力前の絶縁抵抗値より低下していない場合には、前記複数の正側スイッチにオン固着が発生していないと診断し、又は、
前記第１オン指令を前記負側スイッチに出力した際に、前記絶縁抵抗の検出値がオン指令の出力前の絶縁抵抗値より低下していない場合には、前記複数の負側スイッチにオン固着が発生していないと診断する
電源装置。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか一項に記載の電源装置において、
前記スイッチ制御手段は、
前記正側スイッチ及び前記負側スイッチの全てのスイッチをオフにするオフ指令を出力し、
前記異常診断手段は、
前記オフ指令を前記スイッチに出力した際に、複数の前記電池体のうち、いずれか一つの前記電池体の絶縁抵抗の検出値が、絶縁抵抗の正常を示す正常閾値より低い場合には、前記絶縁抵抗が低下した前記電池体に含まれる前記二次電池の絶縁抵抗が低下していると診断する
電源装置。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか一項に記載の電源装置において、
前記スイッチ制御手段は、
前記正側スイッチ及び前記負側スイッチの全てのスイッチをオフにした状態で、複数の前記正側スイッチ、または、複数の前記負側スイッチをオンにする第２オン指令を出力し、
前記異常診断手段は、
前記第２オン指令を前記正側スイッチに出力した際に、前記絶縁抵抗の検出値が前記第２オン指令の出力前の絶縁抵抗値より低下していない場合には、オン指令が出力された前記複数の正側スイッチのうちいずれか１つのスイッチにオフ固着が発生していると診断し、又は、
前記第２オン指令を前記負側スイッチに出力した際に、前記絶縁抵抗の検出値が前記第２オン指令の出力前の絶縁抵抗値より低下していない場合には、オン指令が出力された前記複数の負側スイッチのうちいずれか１つのスイッチにオフ固着が発生していると診断する
電源装置。

【請求項6】

請求項５記載の電源装置において、
前記異常診断手段は、
前記第２オン指令を前記正側スイッチに出力した際に、前記絶縁抵抗の検出値が前記第２オン指令の出力前の絶縁抵抗値より低下した場合には、前記オン指令が出力された前記正側スイッチにオフ固着が発生していないと診断し、又は、
前記第２オン指令を前記負側スイッチに出力した際に、前記絶縁抵抗の検出値が前記第２オン指令の出力前の絶縁抵抗値より低下した場合には、前記オン指令が出力された前記負側スイッチにオフ固着が発生していないと診断する
電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電源装置、及び、電源装置の異常を診断する診断方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

蓄電装置の点検保守方法が特許文献１に開示されている。点検の対象となる蓄電装置は、直列接続された複数の電池を監視する電池監視ユニットを含む電池モジュールと、直列接続された電池モジュールを有する組電池ユニットと、ヒューズを含むサービスディスコネクトと、充放電路をオン又はオフするスイッチ回路と、電池監視ユニットとの相互通信及びスイッチ回路の制御を行う電池管理装置とを備えている。そして、点検保守方法では、充放電時の電流センサからの電流検出を行い、組電池ユニットにおいて充放電ができないことが電池管理ユニットにより判定された場合に、スイッチ回路の接点間抵抗を測定し、スイッチ回路の溶着の有無を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−７３８９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記の点検保守方法では、スイッチ回路の溶着を検出する前提として、電池の充放電を行うことで実際に電流を流して、組電池ユニットにおいて充放電ができるか否かを判定している。このため、スイッチ回路の溶着を検出する際の電力消費によって電池容量にばらつきが生じる、あるいは電池容量のばらつきを増大させてしまう可能性があった。

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、電池容量のばらつきを変化させる事なく、電源装置の状態を診断できる電源装置及び電源装置の診断方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、二次電池、二次電池の正極側に接続された正側スイッチ、及び二次電池の負極側に接続された負側スイッチを有した複数の電池体を、電池群として並列に接続した状態で、電池群のそれぞれの絶縁抵抗を検出し、正側スイッチ及び前記負側スイッチのオン、オフを切り換えるスイッチング指令を出力し、絶縁抵抗の検出値及びスイッチング指令に基づいて、正側スイッチ又は負側スイッチの少なくともいずれか一方のスイッチの異常を診断することによって上記課題を解決する。

【発明の効果】

【0007】

本発明は、スイッチング指令に対して正側スイッチ又は負側スイッチが正常に動作しているか否かを、電池群の絶縁抵抗から診断しているため、電池が負荷に対して充電又は放電していない状態で、スイッチの異常を診断できる。その結果として、本発明は、電源装置の状態を診断する際に電池容量を変化させることないため、電池容量のばらつきを大きくすることなく、電源装置の状態を診断できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本実施形態に係る電源装置のブロック図である。

【図2】図２は、プラス側のリレーを診断する際の制御フローを示す図である。

【図3】図３は、図２のステップＳ４の制御フローを示す図である。

【図4】図４は、マイナス側のリレーを診断する際の制御フローを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電源装置１００のブロック図である。

【0010】

本実施形態に係る電源装置１００は、電池群１０と、コントローラ２０とを備えている。電源装置１００は、負荷３０に対して電力を供給する電源である。また、電源装置１００は、負荷３０からの電力により、電池体Ｍ_ｎに含まれるバッテリＢ_ｎを充電することも可能である。電源装置は、負荷３０に接続されている。

【0011】

電池群１０は、ｎ個の電池体Ｍを有する。ｎ個の電池体Ｍは並列に接続されている。ｎ個の電池体Ｍの正極は、負荷３０に接続されている。またｎ個の電池体Ｍの負極はグランド（ＧＮＤ）に接続されている。なお、ｎは２以上の整数である。

【0012】

電池体Ｍ_ｎは、リレーＲａ_ｎと、リレーＲｂ_ｎと、バッテリＢ_ｎと、絶縁抵抗検知回路ＩＲ_ｎとを備えている。ｎ個の電池体Ｍは、電源装置１００内で並列に接続されている。ｎは、電源装置内に組み込まれる電池体の個数を表しており、図１に示すように、１番目の電池体Ｍ_１、２番目の電池体Ｍ_２の順で、ｎ番目の電池体Ｍ_ｎまでの電池体が接続されている。ｎ個の電池体Ｍは電源装置１００から取り外すことができる。例えば、ｎ個の電池体Ｍが接続されている状態から、２番目の電池体Ｍ_２を取り外すことができる。そして、電源装置１００は、２番目の電池体Ｍ_２を取り外した状態で、他の電池体（Ｍ_１、Ｍ_３、Ｍ_ｎ）により電力を供給できる構成になっている。また、取り外した２番目の電池体Ｍ_２の代わりに、他の電池体Ｍが、２番目の電池体Ｍ_２の位置に接続されてもよい。このとき、新たに接続される他の電池体Ｍは、必ずしも未使用の電池体に限らず、使用後の電池体であってもよい。これにより、電源装置１００は、負荷３０の規模により、電池容量をフレキシブルに合わせることができる。

【0013】

リレーＲａ_ｎは、バッテリＢ_ｎのプラス側の回路を導通及び遮断するスイッチである。リレーＲａ_ｎは、バッテリＢ_ｎの正極に接続されている。リレーＲａ_ｎがオン状態であるときには、バッテリＢ_ｎの正極は負荷３０及び他のリレーＲａ_１〜Ｒａ_ｎ−１と電気的に導通され、リレーＲａ_ｎがオフ状態であるときには、バッテリＢ_ｎの正極は負荷３０及び他のリレーＲａ_１〜Ｒａ_ｎ−１と遮断される。

【0014】

リレーＲｂ_ｎは、バッテリＢ_ｎのマイナス側の回路を導通及び遮断するスイッチである。リレーＲｂ_ｎは、バッテリＢ_ｎの負極に接続されている。リレーＲｂ_ｎがオン状態であるときには、バッテリＢ_ｎの負極は負荷３０及び他のリレーＲｂ_１〜Ｒｂ_ｎ−１と電気的に導通され、リレーＲｂ_ｎがオフ状態であるときには、バッテリＢ_ｎの負極は負荷３０及び他のリレーＲｂ_１〜Ｒｂ_ｎ−１と遮断される。

【0015】

バッテリＢ_ｎは、複数の二次電池を直列に接続された電池の直列体である。二次電池には、例えばリチウムイオン電池が用いられる。

【0016】

絶縁抵抗検知回路ＩＲ_ｎは、電池体Ｍ_ｎ内の絶縁抵抗を検知するための回路である。また絶縁抵抗検知回路ＩＲ_ｎは、バッテリＢ_ｎの絶縁抵抗も検知できる。絶縁抵抗検知回路ＩＲ_ｎは、バッテリＢ_ｎとリレーＲｂ_ｎとの間を接続する接続線と、グランド（ＧＮＤ）との間に接続されている。すなわち、絶縁抵抗検知回路ＩＲ_ｎは、電池体Ｍ_ｎの強電と、弱電のグランドの間に接続されている。そして、絶縁抵抗検知回路ＩＲ_ｎは、強電と弱電との間のインピーダンスを測定することで、バッテリＢ_ｎの絶縁抵抗を含めて、電池体Ｍ_ｎ内の絶縁抵抗を検知する。絶縁抵抗検知回路ＩＲ_ｎは、バッテリＢ_ｎを含んだ、リレーＲａ_ｎからリレーＲｎ_ｂまでの絶縁抵抗を検知している。絶縁抵抗検知回路ＩＲ_ｎは、電圧を検出することで、絶縁抵抗を検知している。

【0017】

絶縁抵抗検知回路ＩＲｎによる強電と弱電との間のインピーダンスの検出方法は例えば、所定の振幅を有する電圧信号であるパルスを電池体Ｍｎの強電との接続点に出力し、その際の接続点の電圧変化から検出することができる。すなわち、接続点にパルス状の電圧を印加した際の接続点の電圧振幅は強電と弱電との間のインピーダンスによって変化し、インピーダンスが低いほど接続点の電圧振幅が小さくなるため、接続点の電圧振幅を計測することによって電池体Ｍｎ内の絶縁抵抗を検出することができる。このような絶縁抵抗の検出方法は、例えば特開２００３−２５０２０１や特開２００４−５３３６５公報等に記載されているように、既に良く知られた公知の手法であるため、詳細な説明は省略する。

【0018】

なお、電池体Ｍ_１〜電池体Ｍ_ｎ−１の構成は、電池体Ｍ_ｎと同様の構成であるため、説明を省略する。

【0019】

コントローラ２０は、ｎ個の電池体Ｍを制御するためのコントローラであって、ＣＰＵ、ＲＡＭ等を備えている。また、コントローラ２０は、電池体Ｍを制御する際の機能ブロックとして、電池管理部２１と、リレー制御部２２と、異常診断部２３とを有している。

【0020】

電池管理部２１は、ｎ個の電池体Ｍに含まれる各バッテリＢの状態を管理しつつ、電池体Ｍの出力及び入力を制御する。電池管理部２１は、電池体Ｍに接続されたセンサ（図示しない）の検出値（バッテリＢの電圧）を用いて、バッテリＢの状態を管理する。電池管理部２１は、各バッテリＢが過充電又は過放電にならないように、バッテリＢの充電及び放電を制御する。また、電池管理部２１は、バッテリＢが過充電又は過放電になりそうな場合には、対象のバッテリＢに接続されたリレーＲａ、Ｒｂをオフにするための制御信号を、リレー制御部２２に出力する。リレー制御部は、制御信号により特定されたリレーＲａ、Ｒｂをオフにするように、スイッチング信号を出力する。これにより、過充電又は過放電になりそうなバッテリＢが切り離されて、安全性を担保できる。

【0021】

リレー制御部２２は、ｎ個のリレーＲａのオン、オフ、及び、ｎ個のリレーＲｂのオン、オフをそれぞれ切り替える。リレー制御部２２は、オン、オフを切り替えるスイッチング信号をｎ個のリレーＲａ及びｎ個のリレーＲｂにそれぞれ出力して、リレーＲａ、Ｒｂの状態を切り替える。リレー制御部２２は、ｎ個の電池体Ｍの電力を負荷３０に供給する場合には、全てのリレーＲａ、Ｒｂをオンにする。また、ｎ個の電池体Ｍのうち一部の電池体Ｍを切り離す場合には、リレー制御部２２は、切り離しの対象となる電池体ＭのリレーＲａ、Ｒｂをオフにし、切り離し対象外の電池体ＭのリレーＲａ、Ｒｂをオンにする。また、リレー制御部２２は、異常診断部２３からの制御指令により、リレーＲａ、Ｒｂの異常及びバッテリＢの異常を診断するためのスイッチング信号を、リレーＲａ、Ｒｂに送信する。

【0022】

異常診断部２３は、ｎ個のリレーＲａの異常、ｎ個のリレーＲｂの異常、及び、ｎ個のバッテリＢの地絡をそれぞれ診断する。異常診断部２３には、ｎ個の絶縁抵抗検知回路ＩＲにより検知された絶縁抵抗の抵抗値（検出値）が入力される。異常診断部２３は、リレー制御部２２によるリレーＲａ、Ｒｂの切り替え機能を用いて、リレーＲａ、Ｒｂの異常及びバッテリＢの地絡（絶縁抵抗の低下）を診断する。そして、異常診断部２３は、入力された絶縁抵抗の抵抗値及びリレー制御部２２から出力されるスイッチング信号に基づいて、リレーＲａ、Ｒｂの異常及びバッテリＢの地絡を診断する。異常診断部２３による診断機能の詳細は後述する。

【0023】

ところで、リレーＲａ、Ｒｂは、高電圧下で大電流の導通、遮断を切り換える。そのため、リレーＲａ、Ｒｂの接点が固着する可能性がある。例えば、過充電又は過放電の電池体Ｍを切り離す際に、リレーＲａ、Ｒｂがオン側に固着している場合には、リレーＲａ、Ｒｂをオフにすることできずに、電池体Ｍの電流を遮断できなくなってしまう。そこで、本実施形態に係る電源装置１００は、以下の要領で、リレーＲａ、Ｒｂの異常を診断している。

【0024】

図２〜図４を用いて、リレーＲａ、Ｒｂの異常を診断する診断制御及びバッテリＢの絶縁抵抗の低下を検知する検知制御を説明する。図２は、プラス側のリレーＲａを診断する際の診断制御のフローチャートである。図３は、１番目のリレーＲａ_１の異常を診断する際の診断制御のフローチャートである。図４は、マイナス側のリレーＲｂを診断する際の診断制御のフローチャートである。

【0025】

初期条件として、リレー制御部２２は、マイナス側の全てのリレーＲｂをオフにする。

【0026】

ステップＳ１にて、リレー制御部２２は、リレーＲａをオフにするためのスイッチング信号を、プラス側の全てのリレーＲａに出力する。異常診断部２３は、全てのリレーＲａに対してオフ信号を出力した際に、絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１〜ＩＲ_ｎにより、各電池体Ｍ_１〜Ｍ_ｎの絶縁抵抗を検知する。そして、異常診断部２３は、バッテリＢ_１〜Ｂ_ｎの地絡及びリレーＲａ_１〜Ｒａ_ｎのオン固着（Ｏｎ固着）を診断する。

【0027】

絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１〜ＩＲ_ｎの各検出値（各電池体Ｍ_１〜Ｍ_ｎの絶縁抵抗の抵抗値）のうち、１個の検出値が正常値（予め定めた、地絡が発生していない場合の抵抗値）より低い場合には、ステップＳ２にて、異常診断部２３は、バッテリＢの絶縁抵抗が低下していると判定する。絶縁抵抗が低下したバッテリＢは、正常値より低い絶縁抵抗をもつ電池体Ｍに含まれるバッテリＢである。正常値は、バッテリＢが正常な状態であるときの電池体Ｍの絶縁抵抗を示し、予め設定された値である。バッテリＢの絶縁抵抗が低下している場合には、バッテリＢに地絡が生じている可能性がある。そのため、異常診断部２３は、バッテリＢに異常が生じている旨の指令を、電池管理部２１に出力し、診断の制御フローを終了する。

【0028】

絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１〜ＩＲ_ｎの各検出値（各電池体Ｍ_１〜Ｍ_ｎの絶縁抵抗の抵抗値）のうち、２個以上の検出値が正常値より低い場合には、ステップＳ３にて、異常診断部２３は、プラス側のリレーＲａのオン固着が発生していると判定する。オン固着が発生したリレーＲａは、正常値より低い絶縁抵抗をもつ電池体Ｍに含まれるリレーＲａである。異常診断部２３は、リレーＲａのオン固着を診断した後、診断の制御フローを終了する。

【0029】

絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１〜ＩＲ_ｎの全ての検出値が正常値以上である場合には、ステップＳ４にて、異常診断部２３は、１番目のリレーＲａ_１の固着を診断する。

【0030】

図３を用いて、ステップＳ４の制御フローを説明する。図３は、ステップＳ４のサブ制御フローを示している。まず、異常診断部２３は、ステップＳ２１からステップＳ２７までの制御フローにより、リレーＲａ_１にオン固着が発生しているか否かを診断する。

【0031】

ステップＳ２１にて、リレー制御部２２は、リレーＲａをオンにするためのスイッチング信号（オン指令とも称す）を２番目のリレーＲａ_２に出力し、リレーＲａをオフにするためのスイッチング信号（オフ指令とも称す）を１番目のリレーＲａ_１と３番目からｎ番目までのリレーＲａ_３〜Ｒａ_ｎに出力する。

【0032】

ステップＳ２２にて、異常診断部２３は、１番目の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値が、オン指令の出力前の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値より低いか否か判定する。

【0033】

絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値が、オン指令の出力前の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値より低い場合には、ステップＳ２３にて、異常診断部２３は、１番目のリレーＲａ_１のオン固着が発生していると判定する。１番目のリレーＲａ_１のオン固着が発生している場合には、１番目のリレーＲａ_１と、スイッチング信号によりオン状態である２番目のリレーＲａ_２との間が電気的に導通されるため、１番目の電池体Ｍ_１と２番目の電池体Ｍ_２との間で閉ループが形成される。そのため、オン指令が２番目のリレーＲａ_２に出力された際に、１番目の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値が、オン指令の出力前の検出値に比べて低下する。

【0034】

すなわち、リレーＲａ_１とリレーＲａ_２の両方がオンとなっている場合には電気的に、電池体Ｍ_１（バッテリＢ_１）と電池体Ｍ₂（バッテリＢ₂）とで構成される直列体とグランド間の絶縁抵抗は、電池体Ｍ_１とグランド間の絶縁抵抗と電池体Ｍ₂とグランド間の絶縁抵抗とが並列接続された状態となる。このため、リレーＲａ_１のオン固着が発生していない場合（リレーＲａ_１がオフの場合）には、リレーＲａ_２がオンとなった際に絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値は変化しないが、リレーＲａ_１のオン固着が発生している場合（リレーＲａ_１がオンの場合）には、リレーＲａ２がオンとなった際に絶縁抵抗検知回路ＩＲ１の検出値が低下する。
異常診断部２３は、１番目のリレーＲａのオン固着を診断した後、診断の制御フローを終了する。

【0035】

絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値が、オン指令の出力前の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値以上である場合には、３番目のリレーＲａ_３をオンにして、１番目のリレーＲａ_１のオン固着が発生しているか否かを再度、判定する。

【0036】

ステップＳ２１〜ステップＳ２３の制御フローにおいて、２番目のリレーＲａ_２のオフ固着が発生している場合には、リレーＲａ_２にオン指令を出力しても、１番目のリレーＲａ_１の状態に関わらず、１番目の電池体Ｍ_１と２番目の電池体Ｍ_２との間で閉ループが形成されない。そのため、異常診断部２３が、１番目のリレーＲａ_１のオン固着を診断できない可能性がある。そこで、本実施形態では、ステップＳ３にて、２番目のリレーＲａ_２以外の他のプラス側のリレーをオンにして、リレーＲａ_１のオン固着の再診断を行っている。

【0037】

ステップＳ２４にて、リレー制御部２２は、オン指令を３番目のリレーＲａ_３に出力し、リレーＲａをオフにするためのスイッチング信号を１番目のリレーＲａ_１と、２番目のリレーＲａ_２と、４番目からｎ番目までのリレーＲａ_４〜Ｒａ_ｎにそれぞれ出力する。

【0038】

ステップＳ２５にて、異常診断部２３は、１番目の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値が、オン指令の出力前の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値より低いか否か判定する。

【0039】

絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値が、オン指令の出力前の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値より低い場合には、ステップＳ２６にて、異常診断部２３は、１番目のリレーＲａ_１のオン固着が発生していると判定する。

【0040】

一方、絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値が、オン指令の出力前の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値以上である場合には、ステップＳ２７にて、異常診断部２３は、１番目のリレーＲａ_１にオン固着が発生していないと判定する。

【0041】

次に、異常診断部２３は、ステップＳ２８からステップＳ３４までの制御フローにより、リレーＲａ_１にオフ固着が発生しているか否かを診断する。

【0042】

ステップＳ２８にて、リレー制御部２２は、オン指令を１番目のリレーＲａ_１、及び３番目のリレーＲａ_３に出力し、オフ指令を２番目のリレーＲａ_２及び４番目からｎ番目までのリレーＲａ_４〜Ｒａ_ｎに出力する。

【0043】

ステップＳ２９にて、異常診断部２３は、１番目の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値が、オン指令の出力前の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値より低いか否か判定する。

【0044】

絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値が、オン指令の出力前の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値以上である場合には、ステップＳ３０にて、異常診断部２３は、１番目のリレーＲａ_１のオフ固着が発生していると判定する。１番目のリレーＲａ_１のオフ固着が発生している場合には、オン指令が、１番目のリレーＲａ_１と３番目のリレーＲａ_３に対して出力されても、１番目のリレーＲａ_１と３番目のリレーＲａ_３との間が電気的に導通されないため、１番目の電池体Ｍ_１と３番目の電池体Ｍ_３との間で閉ループが形成されない。そのため、オン指令が１番目のリレーＲａ_１及び３番目のリレーＲａ_３に出力されたとしても、１番目の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値が、オン指令の出力前の検出値に比べて低下しない。異常診断部２３は、１番目のリレーＲａのオフ固着を診断した後、診断の制御フローを終了する。

【0045】

絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値が、オン指令の出力前の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値より低い場合には、ステップＳ３１にて、異常診断部２３は、１番目のリレーＲａ_１と２番目のリレーＲａ_２をオンにして、１番目のリレーＲａ_１のオフ固着が発生しているか否かを再度、判定する。２番目のリレーＲａ_２のオン固着が発生している場合には、ステップＳ２８からステップＳ３０の制御フローでは、リレーＲａ_１のオフ固着を正確に判定できない可能性があるため、本実施形態では、２番目のリレーＲａ_２をオンにして、リレーＲａ_１のオフ固着の再診断を行っている。

【0046】

ステップＳ３１にて、リレー制御部２２は、オン指令を１番目のリレーＲａ_１、及び２番目のリレーＲａ_２に出力し、オフ指令を３番目からｎ番目までのリレーＲａ_３〜Ｒａ_ｎに出力する。

【0047】

ステップＳ３２にて、異常診断部２３は、１番目の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値が、オン指令の出力前の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値より低いか否か判定する。

【0048】

絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値が、オン指令の出力前の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値以上である場合には、ステップＳ３３にて、異常診断部２３は、１番目のリレーＲａ_１のオフ固着が発生していると判定する。

【0049】

絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値が、オン指令の出力前の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１の検出値より低い場合には、ステップＳ３４にて、異常診断部２３は、１番目のリレーＲａ_１のオフ固着が発生していないと判定する。そして、ステップＳ３５にて、異常診断部２３は、１番目のリレーＲａ_１が正常であると判定する。これにより、１番目のリレーＲａ_１の状態が正常であることが確定し、ステップＳ４の制御フローが終了する。

【0050】

図２に示すように、ステップＳ５にて、リレー制御部２２は、オン指令を１番目のリレーＲａ_１に出力し、オフ指令を２番目からｎ番目までのリレーＲａ_２〜Ｒａ_ｎにそれぞれ出力する。ステップＳ６にて、異常診断部２３は、２番目からｎ番目までの絶縁抵抗検知回路ＩＲ_２〜ＩＲ_ｎの検出値が、オン指令の出力前の２番目からｎ番目までの絶縁抵抗検知回路ＩＲ_２〜ＩＲ_ｎの検出値より低いか否かを、それぞれ判定する。

【0051】

２番目からｎ番目までの絶縁抵抗検知回路ＩＲ_２〜ＩＲ_ｎの検出値のうち、いずれか一つの検出値が、オン指令の出力前の検出値より低い場合には、ステップＳ７にて、異常診断部２３は、プラス側のリレーＲａのオン固着が発生していると判定する。オン固着が発生したリレーＲａは、オン指令の出力前の検出値より低い絶縁抵抗をもつ電池体Ｍに含まれるリレーＲａである。異常診断部２３は、リレーＲａのオン固着を診断した後、診断の制御フローを終了する。

【0052】

２番目からｎ番目までの絶縁抵抗検知回路ＩＲ_２〜ＩＲ_ｎの検出値が、オン指令の出力前の検出値以上である場合には、ステップＳ８にて、異常診断部２３は、２番目からｎ番目のリレーＲａ_２〜Ｒａ_ｎにオン固着が発生していないと判定する。

【0053】

ステップＳ４の診断制御により、リレーＲａ_１の状態が正常であることが確定している。プラス側の全てのリレーＲａ_１〜ｎ及びマイナス側の全てのリレーＲｂ_１〜ｎがオフ状態で、１番目のリレーＲａ_１にオン指令を出力した際に、２番目からｎ番目のリレーＲａ_２〜Ｒａ_ｎのうち、いずれか一つのリレーＲａにオン固着が発生している場合には、１番目のリレーＲａ_１とオン固着のリレーＲａとの間が電気的に導通され、絶縁抵抗検知回路ＩＲの検出値は、オン指令の出力前の検出値よりも低下する。そして、異常診断部２３は、絶縁抵抗の低下した絶縁抵抗検知回路ＩＲを特定することで、２番目からｎ番目のリレーＲａ_２〜Ｒａ_ｎのうち、どのリレーＲａにオン固着が発生しているか、診断できる。

【0054】

一方、２番目からｎ番目の全てのリレーＲａ_２〜Ｒａ_ｎでオン固着が発生していない場合には、１番目のリレーＲａ_１と２番目からｎ番目のリレーＲａ_２〜Ｒａ_ｎとの間は遮断された状態のため、絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１〜ＩＲ_ｎの検出値は、オン指令の出力前の検出値よりも低下しない。そのため、異常診断部２３は、２番目からｎ番目のリレーＲａ_２〜Ｒａ_ｎにオン固着が発生していないことを診断できる。

【0055】

ステップＳ８の制御の後、ステップＳ９にて、リレー制御部２２は、オン指令の出力対象となるリレーＲａを２番目のリレーＲａ_２に設定する（図２に示す、ｐ＝２に相当する。なおｐは２からｎまでの整数である。）。ステップＳ１０にて、リレー制御部２２は、オン指令を１番目のリレーＲａ_１及びｐ番目リレーＲａ_ｐに出力し、オフ指令を１番目のリレーＲａ_１及びｐ番目リレーＲａ_ｐ以外のリレーＲａにそれぞれ出力する。

【0056】

ステップＳ１１にて、異常診断部２３は、ｐ番目の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_ｐの検出値が、オン指令の出力前のｐ番目の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_ｐの検出値より低下したか否かを判定する。ｐ番目の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_ｐの検出値が、オン指令の出力前の検出値より低下していない場合には、ステップＳ１２にて、異常診断部２３は、ｐ番目のリレーＲａ_ｐのオフ固着が発生していると判定する。異常診断部２３は、ｐ番目のリレーＲａ_ｐのオフ固着を診断した後、診断の制御フローを終了する。

【0057】

ｐ番目の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_ｐの検出値が、オン指令の出力前の検出値より低下した場合には、ステップＳ１３にて、異常診断部２３は、ｐ番目のリレーＲａ_ｐにオフ固着が発生していないと判定する。ステップＳ１４にて、異常診断部２３は、ｐがｎに達したか否かを判定する。ｐがｎ未満である場合には、ステップＳ１５にて、コントローラ２０は、ｐをインクリメントしつつ、ステップＳ１０の制御フローを実行する。そして、コントローラ２０が、ｐがｎに達するまで、ステップＳ１０からステップＳ１５までの制御フローを繰り返し実行することで、オフ固着の診断が、２番目からｎ番目まで行われる。

【0058】

ｐがｎと等しい場合には、ステップＳ１６にて、コントローラ２０は、プラス側の全てのリレーＲａ_１〜ｎが正常であると判定し、プラス側のリレーＲａの診断の制御フローを終了する。

【0059】

ステップＳ８までの制御フローにより、リレーＲａ_１の状態が正常であること、及び、リレーＲａ_２〜ｎのオン固着が発生していないことが確定している。プラス側の全てのリレーＲａ_１〜ｎ及びマイナス側の全てのリレーＲｂ_１〜ｎがオフ状態で、１番目のリレーＲａ_１及びｐ番目のリレーＲａ_ｐにオン指令を出力した際に、ｐ番目のリレーＲａ_ｐにオフ固着が発生している場合には、１番目のリレーＲａ_１とオフ固着のリレーＲａ_ｐとの間が電気的に遮断され、絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１、ＩＲ_ｐの検出値は、オン指令の出力前の検出値より低下しない。これにより、異常診断部２３は、ｐ番目のリレーＲａ_ｐにオフ固着が発生していることを、診断できる。

【0060】

一方、ｐ番目のリレーＲａ_ｐにオフ固着が発生していない場合には、１番目のリレーＲａ_１とｐ番目のリレーＲａ_ｐとの間が電気的に導通され、絶縁抵抗検知回路ＩＲ_１、ＩＲ_ｐの検出値は、オン指令の出力前の検出値より低下する。

【0061】

これにより、異常診断部２３は、ｐ番目のリレーＲａ_ｐにオフ固着が発生していないことを、診断できる。さらに、オン指令を出力するｐ番目のリレーＲａ_ｐを、２番目からｎ番目まで順に切り換えることで、異常診断部２３は、２番目からｎ番目までのリレーＲａ_２〜ｎのオフ固着を診断できる。

【0062】

プラス側の全てのリレーＲａが正常であることが診断された場合には、異常診断部２３は、図４に示す制御フローを実行することで、マイナス側のリレーＲｂの異常を診断する。マイナス側のリレーＲｂを診断する際の初期条件として、リレー制御部２２は、プラス側の全てのリレーＲｂをオフにする。

【0063】

ステップＳ４１からステップＳ４８までの制御フローは、ステップＳ１からステップＳ８までの制御フローと同様であるため、説明を省略する。また、ステップＳ４４の制御フロー（１番目のマイナス側のリレーＲｂ_１の診断制御）は、図３に示す制御フローと同様である。ただし、スイッチング信号を出力するリレーと、診断対象のリレーは、プラス側ではなく、マイナス側とする。

【0064】

ステップＳ４８の制御の後、異常診断部２３は、マイナス側のリレーＲｂのオフ固着を診断する。ステップＳ４９にて、リレー制御部２２は、全てのマイナス側のリレーＲｂ_１〜ｎにオン指令を出力する。

【0065】

プラス側のリレーＲａのオン固着の診断制御の際には（図２に示すステップＳ１０〜Ｓ１５の制御フローに相当）、マイナス側のリレーＲｂが正常であることは確定していないため、２番目からｎ番目まで、１つずつリレーＲａをオンにしていた。これにより、オンになったプラス側のリレーＲａと、オン固着が発生しているマイナス側のリレーＲｂとの間が、電気的に導通することを防ぐことができる。

【0066】

一方、マイナス側のリレーＲａのオン固着の診断制御の際には、プラス側のリレーＲａが正常であることは確定しているため、全てのプラス側のリレーＲａをオフにしつつ、全てのマイナス側のリレーＲｂをオンにしても、プラス側のリレーＲａとマイナス側のリレーＲｂが導通することはない。すなわち、２番目からｎ番目まで、１つずつリレーＲｂをオンにしなくてもよいため、制御フローが簡素化され、コントローラ２０の演算負荷を軽減できる。

【0067】

ステップＳ５０にて、異常診断部２３は、２番目からｎ番目の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_２〜ｎの検出値が、オン指令の出力前の２番目からｎ番目の絶縁抵抗検知回路ＩＲ_２〜ｎの検出値より低下したか否かを判定する。２番目からｎ番目の絶縁抵抗のうち、いずれか１つの絶縁抵抗がオン指令の出力前の絶縁抵抗よりも低下していない場合には、ステップＳ５１にて、異常診断部２３は、リレーＲｂのオフ固着が発生していると判定する。オフ固着が発生したリレーＲｂは、オン指令の出力前の検出値より低い絶縁抵抗をもつ電池体Ｍに含まれるリレーＲｂである。異常診断部２３は、リレーＲｂのオフ固着を診断した後、診断の制御フローを終了する。

【0068】

一方、２番目からｎ番目までの絶縁抵抗検知回路ＩＲ_２〜ＩＲ_ｎの検出値が、オン指令の出力前の検出値以上である場合には、ステップＳ５２にて、異常診断部２３は、２番目からｎ番目のリレーＲｂ_２〜Ｒｂ_ｎにオフ固着が発生していないと判定する。ステップＳ５３にて、コントローラ２０は、マイナス側の全てのリレーＲｂ_１〜ｎが正常であると判定し、マイナス側のリレーＲｂの診断の制御フローを終了する。

【0069】

コントローラ２０は、上記の制御フローにより、バッテリＢの絶縁抵抗の低下を検知した場合には、絶縁抵抗の低下したバッテリＢを他のバッテリＢから切り離すように、リレーＲａ、Ｒｂを制御する。また、コントローラ２０は、上記の制御フローにより、リレーＲａ、Ｒｂの固着を検知した場合には、フェールセーフ制御により、バッテリＢの安全性を確保する。

【0070】

上記のように、本実施形態では、バッテリＢ、リレーＲａ、及びリレーＲｂを有した電池体を並列に接続した電池群１０のそれぞれの絶縁抵抗を検出し、リレーＲａ、Ｒｂのオン、オフを切り換えるスイッチング指令を出力し、絶縁抵抗の検出値及びスイッチング指令に基づいて、リレーＲａ、Ｒｂの少なくともいずれか一方のリレーの異常を診断する。これにより、電池が負荷に対して充電又は放電していない状態で、スイッチの異常を診断できるため、本発明は、電池容量のばらつきを変化させることなく、電源装置の状態を診断できる。

【0071】

本実施形態では、全てのリレーＲａ、Ｒｂをオフにした状態で、複数のリレーＲａのうちいずれか一つのリレーＲａ、又は、複数のリレーＲｂのうちいずれか一つのリレーＲｂをオンにするオン指令を出力する。そして、オン指令をリレーＲａに出力した際に、絶縁抵抗の検出値がオン指令の出力前の絶縁抵抗値より低下した場合には、オン指令が出力されたリレーＲａ以外のリレーＲａにオン固着が発生していると診断する。また、オン指令をリレーＲｂに出力した際に、絶縁抵抗の検出値がオン指令の出力前の絶縁抵抗値より低下した場合には、オン指令が出力されたリレーＲｂ以外のリレーＲｂにオン固着が発生していると診断する。これにより、本実施形態は、リレーＲａ，Ｒｂのオン固着を診断できる。

【0072】

本実施形態では、全てのリレーＲａ、Ｒｂをオフにした状態で、複数のリレーＲａのうちいずれか一つのリレーＲａ、又は、複数のリレーＲｂのうちいずれか一つのリレーＲｂをオンにするオン指令を出力する。そして、オン指令をリレーＲａに出力した際に、絶縁抵抗の検出値がオン指令の出力前の絶縁抵抗値より低下していない場合には、オン指令が出力されたリレーＲａ以外のリレーＲａにオン固着が発生していないと診断する。また、オン指令をリレーＲｂに出力した際に、絶縁抵抗の検出値がオン指令の出力前の絶縁抵抗値より低下していない場合には、オン指令が出力されたリレーＲｂ以外のリレーＲｂにオン固着が発生していないと診断する。これにより、リレーＲａ，Ｒｂの状態を診断できる。

【0073】

また本実施形態では、リレーＲａ，Ｒｂの全てのスイッチをオフにするオフ指令を出力し、オフ指令をリレーＲａ，Ｒｂに出力した際に、Ｎ個の電池体のうち、複数の絶縁抵抗の検出値が正常値より低い場合には、絶縁抵抗が低下した電池体Ｍに含まれるリレーＲａ又はリレーＲｂにオン固着が発生していると診断する。これにより、リレーＲａ、Ｒｂのオフ固着を診断できる。

【0074】

また本実施形態では、リレーＲａ，Ｒｂの全てのスイッチをオフにするオフ指令を出力し、オフ指令をリレーＲａ，Ｒｂに出力した際に、Ｎ個の電池体の絶縁抵抗のそれぞれの検出値が正常値より低い場合には、絶縁抵抗が低下した電池体Ｍに含まれるバッテリＢの絶縁抵抗が低下していると診断する。これにより、バッテリＢの状態を診断できる。

【0075】

また本実施形態では、全てのリレーＲａ、Ｒｂをオフにした状態で、複数のリレーＲａ又は複数のリレーＲｂをオンにするオン指令を出力する。そして、オン指令を複数のリレーＲａに出力した際に、絶縁抵抗の検出値がオン指令の出力までの絶縁抵抗値より低下していない場合には、オン指令が出力された複数のリレーＲａのうち、いずれか１つのリレーＲａにオフ固着が発生していると診断する。また、そして、オン指令を複数のリレーＲｂに出力した際に、絶縁抵抗の検出値がオン指令の出力までの絶縁抵抗値より低下していない場合には、オン指令が出力された複数のリレーＲｂのうち、いずれか１つのリレーＲｂにオフ固着が発生していると診断する。これにより、リレーＲａ、Ｒｂのオフ固着を診断できる。

【0076】

また本実施形態では、全てのリレーＲａ、Ｒｂをオフにした状態で、複数のリレーＲａ又は複数のリレーＲｂをオンにするオン指令を出力する。そして、オン指令を複数のリレーＲａに出力した際に、絶縁抵抗の検出値がオン指令の出力までの絶縁抵抗値より低下した場合には、オン指令が出力された複数のリレーＲａにオフ固着が発生していないと診断する。また、そして、オン指令を複数のリレーＲｂに出力した際に、絶縁抵抗の検出値がオン指令の出力までの絶縁抵抗値より低下した場合には、オン指令が出力された複数のリレーＲｂにオフ固着が発生していないと診断する。これにより、リレーＲａ、Ｒｂの状態を診断できる。

【0077】

なお、本実施形態では、プラス側のリレーＲａ及びマイナス側のリレーＲｂの両方のリレーを診断したが、プラス側又はマイナス側のいずれか一方のリレーのみを診断してもよい。また、プラス側のリレーＲａの診断の後に、マイナス側のリレーＲｂの診断を行ったが、マイナス側のリレーＲｂの診断を、プラス側よりも先に行ってもよい。

【0078】

なお、本実施形態では、１番目のリレーＲａ_１の状態を診断した後に、他のリレーＲａの状態を診断したが、必ずしも１番目のリレーＲａ_１に限らず、他のリレーＲａの診断を１番目に行ってもよい。

【0079】

なお、本実施形態では、１番目のリレーＲａ_１が正常であることを確定させた後で、１番目のリレーＲａ_１と他のリレーＲａにオン指令を出力して、当該他のリレーＲａのオフ固着を診断している（ステップＳ１０〜ステップＳ１３の制御フローに相当）。本実施形態では、１つのリレーＲａが正常であることを確定させることなく、複数のリレーＲａにオン指令を出力し、絶縁抵抗を検知することで、複数のリレーＲａのうち、いずれか１つのリレーＲａにオン固着が発生していると診断してもよい。

【0080】

上記リレーＲａが本発明に係る「正側スイッチ」に相当し、リレーＲｂが本発明に係る「負側スイッチ」に相当し、絶縁抵抗検知回路ＩＲが本発明に係る「絶縁抵抗検出手段」に相当し、リレー制御部２２が本発明の「スイッチ制御手段」に相当し、異常診断部２３が本発明の「異常診断手段」に相当する。

【符号の説明】

【0081】

１０…電池群
２０…コントローラ
２１…電池管理部
２２…リレー制御部
２３…異常診断部
３０…負荷
１００…電源装置
Ｂ…バッテリ
ＧＮＤ…グランド
ＩＲ、ＩＲ_１〜ｎ…絶縁抵抗検知回路
Ｍ…電池体
Ｒａ、Ｒｂ、Ｒａ_１〜ｎ、Ｒｂ_１〜ｎ…リレー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】