特許 7563318 故障検出装置及び故障検出方法

(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】

(24)【登録日】2024-09-30

(45)【発行日】2024-10-08

(54)【発明の名称】故障検出装置及び故障検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/52 20200101AFI20241001BHJP

   G01R 31/64 20200101ALI20241001BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20241001BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20241001BHJP

【ＦＩ】

G01R31/52

G01R31/64

H02J7/00 Y

H02J7/02 H

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021116679

(22)【出願日】2021-07-14

(65)【公開番号】P2023012917

(43)【公開日】2023-01-26

【審査請求日】2023-07-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100175134

【弁理士】

【氏名又は名称】北 裕介

(72)【発明者】

【氏名】溝口 朝道

【審査官】島田 保

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１１４３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１１８８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２４７７７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１７７５５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３１／５０－３１／７４

Ｈ０２Ｊ ７／００－７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

通信経路（５０）を介して送信装置から交流信号が入力される受信装置に設けられ、前記通信経路上に設けられたコンデンサ部（６０）の故障を検出する故障検出装置（３０，４０）において、
前記コンデンサ部は、直流電流を遮断するように、直列に接続された複数のコンデンサ（６１，６２）によって構成され、
前記通信経路を介して前記送信装置から予め定められた検出用信号が入力される信号入力部（４１）と、
前記信号入力部に入力された前記検出用信号の電圧変化量に基づいて、前記コンデンサ部を構成するいずれかの前記コンデンサの短絡故障を検出する検出部（４４）と、を有する故障検出装置。

【請求項2】

前記検出部は、前記検出用信号の出力開始時からの電圧変化量が所定量に達するまでの時間が所定時間以上である場合には、短絡故障していると検出する請求項１に記載の故障検出装置。

【請求項3】

前記送信装置からハイレベル信号とローレベル信号とが出力されるように構成されており、
前記受信装置は、前記信号入力部に入力された信号が閾値電圧以上の場合には、ハイレベル信号が入力されたと判定する一方、前記閾値電圧未満の場合には、ローレベル信号が入力されたと判定する信号判定部（５３）を備え、
前記検出部は、前記送信装置から前記検出用信号であるハイレベル信号が出力されてから前記信号判定部によってローレベル信号が入力されたと判定されるまでの時間が所定時間以上である場合、又は前記送信装置から前記検出用信号であるローレベル信号が出力されてから前記信号判定部によってハイレベル信号が入力されたと判定されるまでの時間が所定時間以上である場合、短絡故障していると検出する請求項２に記載の故障検出装置。

【請求項4】

前記検出用信号として、前記送信装置からハイレベル信号とローレベル信号とが所定周期で交互に出力されるように構成されており、
前記受信装置は、
前記信号入力部に入力された信号が閾値電圧以上の場合には、ハイレベル信号が入力されたと判定する一方、前記閾値電圧未満の場合には、ローレベル信号が入力されたと判定する信号判定部（５３）と、
前記信号入力部に入力される信号の遷移タイミング及び通信周期に基づいて設定されるサンプリングタイミングにおいて、前記信号判定部の判定結果を取得し、当該判定結果に基づいて前記送信装置からハイレベル信号とローレベル信号のうちいずれが出力されたかを判定する論理判定部（４４）と、を備え、
前記検出部は、前記送信装置から前記検出用信号が出力されてから、前記通信周期を徐々に変化させて、前記論理判定部による判定結果が反転するタイミングを特定し、反転したタイミングにおける通信周期により、前記電圧変化量が所定量に達するまでの時間を特定する請求項２に記載の故障検出装置。

【請求項5】

故障検出時おいて、前記送信装置から前記ハイレベル信号が出力される場合、前記閾値電圧を高く設定する一方、前記ローレベル信号が出力される場合、前記閾値電圧を低く設定する閾値設定部（７０）を備える請求項３又は４に記載の故障検出装置。

【請求項6】

前記送信装置と前記受信装置との間には、複数の前記通信経路（１５１，１５２）が存在し、
故障検出時において、複数の前記通信経路のうち１つを選択する選択部（２０１）を備え、
前記信号入力部には、故障検出時において、前記選択部により選択された前記通信経路を介して前記送信装置から前記検出用信号が入力され、
前記検出部は、故障検出時において、前記信号入力部に入力された前記検出用信号の電圧変化量に基づいて、前記選択部により選択された前記通信経路における前記コンデンサ部を構成するいずれかの前記コンデンサの短絡故障を検出する請求項１～５のうちいずれか１項に記載の故障検出装置。

【請求項7】

前記送信装置と前記受信装置との間には、対となる前記通信経路（５０Ａ，５０Ｂ）が存在し、前記送信装置と前記受信装置は、その対となる前記通信経路を介して、差動通信を行うように構成されており、
前記信号入力部には、対となる前記通信経路を介して前記送信装置から前記検出用信号が入力され、
前記検出部は、前記信号入力部に入力された前記検出用信号の電圧変化量に基づいて、対となる前記通信経路における前記コンデンサ部を構成するいずれかの前記コンデンサの短絡故障を検出する請求項１又は２に記載の故障検出装置。

【請求項8】

前記検出部は、前記電圧変化量に基づいて、短絡故障しているコンデンサの個数を検出する請求項７に記載の故障検出装置。

【請求項9】

通信経路（５０）を介して送信装置から交流信号を入力する受信装置に設けられ、前記通信経路上に設けられたコンデンサ部（６０）の故障を検出する故障検出装置（３０，４０）が実施する故障検出方法において、
前記コンデンサ部は、直流電流を遮断するように、直列に接続された複数のコンデンサ（６１，６２）によって構成されており、
前記通信経路を介して前記送信装置から予め定められた検出用信号が入力される信号入力ステップ（Ｓ１０３）と、
前記信号入力ステップにおいて入力された前記検出用信号の電圧変化量に基づいて、前記コンデンサ部を構成するいずれかの前記コンデンサの短絡故障を検出する検出ステップ（Ｓ１０４～Ｓ１０８）と、を有する故障検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、短絡を検出する故障検出装置及び故障検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の電池セル毎に、電圧などの電池状態を監視する電池監視装置では、電池監視装置の監視結果等が各電池監視装置間で順次シリアル伝送されるように、各電池監視装置をデイジーチェーン方式により接続される構成が知られている。この場合、各電池監視装置間で基準電圧（グランド）が異なることから、各電池監視装置間における通信線には、通信線の電流を制限するために、絶縁素子としてコンデンサなどが設けられることが一般的である。

【0003】

このような通信線に設けられたコンデンサが短絡故障すると、過電流や過電圧により電池監視装置に不具合が生じる。そこで、特許文献１や特許文献２に記載されている方法で、短絡故障時における過電流等を防止し、電池監視装置に不具合が生じることを防止している。

【0004】

特許文献１，２における過電流等を防止方法について簡単に説明する。特許文献１では、短絡故障し、制限電圧以上の電圧が印加された際に、保護素子を介して通信線を基準線（グランド）に短絡させ、過電流等が流れることを防止している。特許文献２では、複数のコンデンサを直列に接続することにより、いずれか一方のコンデンサが短絡故障しても、通信を維持しつつ、過電流等が流れることを防止している。

【0005】

ところで、特許文献１の方法では、短絡故障した際に、電池監視装置は通信不能となる。そして、電池監視装置から電池状態を受信できない状態となった場合、電気自動車など、モータ以外に駆動源がない車両においては、安全を確保することができず、走行不能に陥るといった問題があった。

【0006】

一方、特許文献２の方法では、いずれか一方のコンデンサが短絡故障しても通信可能であるため、電池監視装置から電池状態を受信することができる。しかしながら、両方のコンデンサが短絡故障してしまえば通信不能となるので、一方のコンデンサが短絡故障した時点で短絡故障を検出する必要がある。そこで、特許文献２では、コンデンサ間の中間電圧を検出し、コンデンサの短絡故障を検出するための故障検出回路を設けている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１４－２２２２１６号公報

【文献】特開２０１６－１１４３７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献２では、電源監視装置とは別に、高電圧を検出可能な故障検出回路を別途設ける必要があり、部品点数が増え、装置が複雑となり、コストが高くなるといった問題がある。

【0009】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で短絡故障を検出可能な故障検出装置及び故障検出方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、通信経路を介して送信装置から交流信号を入力する受信装置に設けられ、前記通信経路上に設けられたコンデンサ部の故障を検出する故障検出装置において、前記コンデンサ部は、直流電流を遮断するように、直列に接続された複数のコンデンサによって構成され、前記通信経路を介して前記送信装置から予め定められた検出用信号を入力する信号入力部と、前記信号入力部が入力した前記検出用信号の電圧変化量に基づいて、前記コンデンサ部を構成するいずれかの前記コンデンサの短絡故障を検出する検出部と、を有する。

【0011】

コンデンサ部は、直列に接続された複数のコンデンサにより構成されている。いずれかのコンデンサが短絡故障すると、コンデンサ部における合成容量は大きくなり、充放電に係る時定数が大きくなる。その結果、予め定められた検出用信号がコンデンサに印加された場合、電圧が緩やかに変化することとなる。

【0012】

このため、検出部は、検出用信号の電圧変化量に基づいて、コンデンサ部を構成するいずれかのコンデンサの短絡故障を検出することが可能となる。つまり、受信装置に故障検出するための回路を設ける必要はなく、簡素な構成で故障検出を実現することが可能となる。

【0013】

なお、コンデンサ部において、いずれかのコンデンサが短絡故障しても直流電流の遮断を継続することが可能となっている。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】電池測定システムの構成図。

【図2】送受信部及びコンデンサ部を示す構成図。

【図3】通常時における信号の入出力タイミングを説明するためのタイミングチャート。

【図4】故障検出時における信号の入出力タイミングを説明するためのタイミングチャート。

【図5】故障検出処理のフローチャート。

【図6】充電時間及び放電時間を説明するためのタイミングチャート。

【図7】マンチェスタ符号化データを用いた通信方法についての説明を示すタイミングチャート。

【図8】第２実施形態における信号の入出力タイミングを説明するためのタイミングチャート。

【図9】第２実施形態における信号の入出力タイミングを説明するためのタイミングチャート。

【図10】第２実施形態における故障検出処理のフローチャート。

【図11】第３実施形態における電池測定システムの構成図。

【図12】第３実施形態における送受信部及びコンデンサ部を示す構成図。

【図13】第３実施形態における充電時間を説明するためのタイミングチャート。

【図14】変形例における電池測定システムの構成図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、故障検出装置を車両（例えば、電気自動車）に適用した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。詳しくは、本実施形態の故障検出装置は、車両において、蓄電池の状態を測定する電池測定システムを構成する受信装置に適用される。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一又は均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

【0016】

（第１実施形態）
図１に示すように、電池測定システム１００は、組電池１０と、組電池１０に接続され、組電池１０の状態を監視する電池監視装置２０と、電池監視装置２０に接続され、電池監視装置２０を制御するＥＣＵ３０と、を備える。

【0017】

組電池１０は、例えば百Ｖ以上となる端子間電圧を有し、複数の電池モジュール１１が直列に接続されて構成されている。各電池モジュール１１は、複数の電池セル１２が直列に接続されて構成されている。電池セル１２として、例えば、リチウムイオン蓄電池や、ニッケル水素蓄電池を用いることができる。

【0018】

電池監視装置２０は、電池モジュール１１ごとに設けられ、各電池セル１２の電池状態を検出（監視）する。電池状態には、電圧、電流、ＳＯＣ、ＳＯＨ、内部インピーダンス、電池温度等が含まれていてもよい。本実施形態において、各電池セル１２の電池状態として電圧を検出するものとして説明する。また、電池監視装置２０は、電池モジュール１１ごとに限らず、複数の電池セル１２ごとに、若しくは、電池セル１２ごとに、あるいは組電池１０ごとに設けてもよい。

【0019】

電池監視装置２０は、制御基板２１を備え、制御基板２１上に、監視ＩＣ４０などが設けられている。電池監視装置２０は、外部のＥＣＵ３０や他の電池監視装置２０に対してデイジーチェーン方式で接続されており、ＥＣＵ３０や他の電池監視装置２０と通信可能に構成されている。電池監視装置２０は、通信元（送信元、上流側）と通信先（送信先、下流側）がそれぞれ予め決められている。

【0020】

監視ＩＣ４０は、受信部４１や、送信部４２、電圧検出部４３などの各種機能を備えている。これらの機能は、監視ＩＣ４０に設けられた記憶部に記憶されたプログラムを実行することにより、又は監視ＩＣ４０に設けられた回路等のハードウェアにより、又はそれら両方によって実現される。

【0021】

受信部４１は、ＥＣＵ３０や他の電池監視装置２０等の通信元から信号を受信するためのものである。この受信部４１を備えることにより、ＥＣＵ３０や監視ＩＣ４０は、受信装置として機能する。送信部４２は、ＥＣＵ３０や他の電池監視装置２０等の通信先に対して信号を送信するためのものである。この送信部４２を備えることにより、ＥＣＵ３０や監視ＩＣ４０は、送信装置として機能する。

【0022】

電圧検出部４３は、受信部４１を介して、監視対象の電池セル１２を指定するセル選択指令を示す制御信号を入力すると、セル選択指令により指定された監視対象とする電池セル１２の電圧を検出する。そして、電圧検出部４３は、送信部４２を介して検出結果を示す制御信号を送信する。

【0023】

ＥＣＵ３０は、電池監視装置２０と同様に受信部４１や送信部４２を有する。また、ＥＣＵ３０は、各電池セル１２の電池状態を監視するために各種制御を実行する制御部３１を備え、各種制御信号を送受信する。例えば、ＥＣＵ３０は、所定のタイミングで、監視対象とする電池セル１２を選択し、選択した電池セル１２の電圧を要求するセル選択指令（制御信号）を各電池監視装置２０に送信する。そして、ＥＣＵ３０は、各電池監視装置２０から各電池セル１２の電池状態の検出結果（制御信号）を受信し、検出結果に応じて異常判定処理などを実行する。

【0024】

次に、図２に基づいて、受信部４１及び送信部４２の具体的な構成について説明する。ここでは、電池監視装置２０の受信部４１及び送信部４２を例示して説明するが、ＥＣＵ３０の受信部４１及び送信部４２も同様である。

【0025】

送信部４２は、送信する制御信号に基づいて交流信号を発生させる発信器５１と、バッファ５２を有している。この送信部４２は、通信経路５０に接続されており、通信経路５０を介して受信部４１に接続されている。図３（ａ）に示すように、送信部４２は、ハイレベル信号とローレベル信号からなる交流信号（２値信号）を出力することによって制御信号を送信するように構成されている。

【0026】

送信部４２は、送信側グランドＧＡ２に接地されており、送信側グランドＧＡ２の電圧を基準（０Ｖ）として、ハイレベル信号とローレベル信号からなる交流信号を出力する。ハイレベル信号は、送信側グランドＧＡ２の電圧を基準（０Ｖ）として、例えば５Ｖの信号であり、ローレベル信号は、送信側グランドＧＡ２の電圧を基準（０Ｖ）として、例えば０Ｖの信号である。本実施形態において、送信部４２が出力する交流信号を、信号Ｖｏと示し、送信部４２が出力するハイレベル信号をハイレベル信号Ｖｐｏと示し、送信部４２が出力するローレベル信号をローレベル信号Ｖｎｏと示す場合がある。

【0027】

受信部４１は、差動アンプ５３が設けられており、差動アンプ５３の非反転入力端子に通信経路５０が接続されている。図３（ｂ）に示すように、差動アンプ５３の非反転入力端子には、通信経路５０を介して送信部４２からの交流信号が入力される。また、差動アンプ５３の反転入力端子には、閾値設定回路により生成される閾値電圧Ｖｔｈが入力される。なお、差動アンプ５３の非反転入力端子に入力される交流信号を、信号Ｖｉと示す場合がある。

【0028】

閾値設定回路は、抵抗体Ｒ１０及び第１補助電源５５の直列接続体であり、その一端は、通信経路５０に接続され、他端は、受信側グランドＧＡ１に接続される。抵抗体Ｒ１０と第１補助電源５５との接続点に、反転入力端子が抵抗体Ｒ２０を介して接続されている。このため、閾値電圧Ｖｔｈは、受信側グランドＧＡ１の電圧を基準（０Ｖ）として設定される。第１補助電源５５の電圧は、ハイレベル信号Ｖｐｏの電圧とローレベル信号Ｖｎｏの電圧との間の電圧であり、例えば、２．５Ｖである。したがって、本実施形態において、閾値電圧Ｖｔｈは、受信側グランドＧＡ１の電圧を基準（０Ｖ）として２．５Ｖの電圧となっている。

【0029】

図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、差動アンプ５３は、非反転入力端子に入力された信号Ｖｉが閾値電圧Ｖｔｈよりも高い場合、つまり、非反転入力端子と反転入力端子との間における差動電圧が基準とする論理反転閾値よりも高い場合には、ハイレベル信号Ｖｐｏが入力されたと判定する。この場合、差動アンプ５３は、図３（ｄ）に示すように、その旨を出力する（ハイレベル信号Ｈを出力する）。以下、差動アンプ５３が出力するハイレベル信号を、ハイレベル信号Ｈと示す。

【0030】

同様に、差動アンプ５３は、非反転入力端子に入力された信号Ｖｉが閾値電圧Ｖｔｈよりも低い場合、つまり、差動電圧が論理反転閾値よりも低い場合には、ローレベル信号Ｖｎｏが入力されたと判定する。この場合、差動アンプ５３は、図３（ｄ）に示すように、その旨を出力する（ローレベル信号Ｌを出力する）。以下、差動アンプ５３が出力するローレベル信号を、ローレベル信号Ｌと示す。

【0031】

なお、差動アンプ５３は、ヒステリシス特性を有する。このため、実際には、非反転入力端子に入力された信号が閾値電圧Ｖｔｈよりも所定値高い（又は低い）場合に論理が反転する。つまり、ローレベル信号Ｌからハイレベル信号Ｈに遷移する（又はハイレベル信号Ｈからローレベル信号Ｌに遷移する）。図３（ｃ）において、論理反転閾値のヒステリシス特性を白丸で図示している。

【0032】

監視ＩＣ４０は、差動アンプ５３から出力されたハイレベル信号Ｈとローレベル信号Ｌからなる交流信号に基づいて、制御信号を受信する。

【0033】

上述したように、送信部４２は、送信側グランドＧＡ２に接続されており、受信部４１は、受信側グランドＧＡ１に接続されている。例えば、図１に示すように、送信側グランドＧＡ２及び受信側グランドＧＡ１は、それぞれ電池監視装置２０が接続されている電池モジュール１１の負極側電圧である。このため、送信側グランドＧＡ２と、受信側グランドＧＡ１は、電圧レベルが異なっている。したがって、送信部４２と受信部４１を直接接続すると、電圧レベルの違いから過電流が流れ、監視ＩＣ４０等、電池監視装置２０やＥＣＵ３０に不具合が生じる可能性がある。

【0034】

そこで、通信経路５０には、直流電流を遮断する絶縁部としてコンデンサ部６０が設けられ、送信部４２は、コンデンサ部６０を介して受信部４１に接続されている。コンデンサ部６０は、複数（電池監視装置２０の間では２つ）の直列接続されたコンデンサ６１，６２（絶縁素子としてのカップリングコンデンサ）から構成されている。図１に示すように、コンデンサ６１，６２のうち一方のコンデンサ６１は、受信部４１の側の制御基板２１上に搭載されており、他方のコンデンサ６２は、送信部４２の側の制御基板２１上に搭載されている。本実施形態のコンデンサ部６０は、複数の直列接続されたコンデンサ６１，６２から構成されているため、いずれか１つが短絡故障しても、直流電流を遮断することが可能となっている。

【0035】

なお、送信部４２からハイレベル信号Ｖｐｏが出力された場合、ハイレベル信号Ｖｐｏのほうが閾値電圧Ｖｔｈよりも高いため、コンデンサ部６０を構成するコンデンサ６１，６２が充電される。その結果、図３（ｂ）に示すように、非反転入力端子に入力される信号Ｖｉの電圧が低下し、図３（ｃ）に示すように、差動電圧も低下する（閾値電圧Ｖｔｈとの差が小さくなる）。

【0036】

また、送信部４２からローレベル信号Ｖｎｏが出力された場合、ローレベル信号Ｖｎｏのほうが閾値電圧Ｖｔｈよりも低いため、コンデンサ６１，６２が放電する。その結果、図３（ｂ）に示すように、非反転入力端子に入力される信号Ｖｉの電圧が上昇し、図３（ｃ）に示すように、差動電圧も上昇する（閾値電圧Ｖｔｈとの差が小さくなる）。

【0037】

なお、通信時において、交流信号の周期（ハイレベル信号Ｖｐｏとローレベル信号Ｖｎｏの切替周期）は、コンデンサ部６０における充放電の時定数を考慮して設定される。このため、通常の使用において、コンデンサ部６０の影響によって信号Ｖｉの電圧が変化して誤判定されることはない。

【0038】

ところで、直列接続されたコンデンサ６１，６２のいずれかが短絡故障すると、コンデンサ部６０における合成容量が大きくなる。例えば、コンデンサ６１，６２が同じ容量である場合、いずれかが短絡故障すると、コンデンサ部６０における合成容量は２倍となる。そして、コンデンサ部６０における合成容量が大きくなれば、前述した充放電の時定数も大きくなる。その結果、コンデンサ部６０における充放電に時間がかかるようになり、差動電圧が変化しにくくなる。

【0039】

本実施形態では、この原理を利用し、監視ＩＣ４０は、受信部４１に印加された信号Ｖｉの電圧変化量に基づいてコンデンサ部６０を構成するいずれかのコンデンサ６１，６２の短絡故障を検出することとしている。以下、詳しく説明する。

【0040】

図１に示すように、監視ＩＣ４０は、故障検出部４４としての機能を備える。故障検出部４４は、ソフトウェアまたはハードウェア若しくはその両方により実現される。故障検出部４４は、受信部４１に入力された信号Ｖｉの電圧変化量を計測し、その電圧変化量に基づいて、いずれかのコンデンサ６１，６２の短絡故障を検出する。電圧変化量に基づく短絡故障検出の原理について詳しく説明する。なお、説明の都合上、予め決められた検出用信号として、送信部４２からハイレベル信号Ｖｐｏが出力される場合について説明するが、ローレベル信号Ｖｎｏの場合も同様である。

【0041】

図４に示すように、時点Ｔ１０において、送信部４２から検出用信号としてのハイレベル信号Ｖｐｏが出力されると、受信部４１に入力される信号Ｖｉが遷移する。これに伴い、時点Ｔ１０において、差動アンプ５３に入力される信号Ｖｉの電圧が閾値電圧Ｖｔｈより高くなるので、差動アンプ５３は、その結果としてハイレベル信号Ｈを故障検出部４４に出力する。

【0042】

そのまま、送信部４２からハイレベル信号Ｖｐｏが出力され続けると、コンデンサ部６０への充電に伴い、受信部４１に入力される信号Ｖｉの電圧が変化（低下）する。このとき、コンデンサ部６０の合成容量によって、充電の時定数が異なる。具体的には、いずれかのコンデンサ６１，６２が短絡故障すると、合成容量が大きくなり、充電の時定数が大きくなる。したがって、受信部４１に入力される信号Ｖｉの電圧が、ある電圧まで変化（低下）するために費やす時間が異なる。若しくは、ある時点において、受信部４１に入力される信号Ｖｉの電圧が異なる（つまり、電圧変化量が異なる）。なお、図４では、短絡故障していないときにおける信号の様子を実線で示し、短絡故障しているときにおける信号の様子を破線で示している。

【0043】

本実施形態では、受信部４１に入力される信号Ｖｉの電圧が、ある電圧まで低下するために費やす時間が、所定時間Ｔｔｈよりも長くなったか否かを判定することにより、電圧変化量の大きさを判定し、短絡故障を検出している。つまり、送信部４２からハイレベル信号Ｖｐｏが出力され続けても、コンデンサ部６０への充電に伴い、受信部４１に入力される信号Ｖｉの電圧が、いつかは閾値電圧Ｖｔｈまでに低下する。このとき、差動アンプ５３は、ローレベル信号Ｌを出力する。このため、送信部４２から検出用信号であるハイレベル信号Ｖｐｏを出力させた時点から差動アンプ５３からローレベル信号Ｌを入力するまでの時間を計測し、所定時間Ｔｔｈよりも長くなったかを判定することにより、短絡故障を検出することができる。

【0044】

ただし、一般的に、受信部４１に入力される信号Ｖｉの電圧が、コンデンサ部６０への充電に伴って閾値電圧Ｖｔｈまで低下する時間は長時間となる。そこで、本実施形態では、故障診断を行うときに、差動アンプ５３の閾値電圧Ｖｔｈを変更するようにしている。具体的には、故障検出を行うため、送信部４２からハイレベル信号Ｖｐｏを出力させる場合、差動アンプ５３の閾値電圧Ｖｔｈを閾値電圧Ｖｔｈよりも予め決められた値だけ高い第１閾値電圧Ｖｔｈ１に変更するようにしている。図４では、白抜きの矢印でヒステリシス特性を考慮した論理反転閾値（白丸で示す）が変更されていることを図示している。なお、故障検出を行うため、送信部４２からローレベル信号Ｖｎｏを出力させる場合、同様に、差動アンプ５３の閾値電圧Ｖｔｈを閾値電圧Ｖｔｈよりも予め決められた値だけ低い第２閾値電圧Ｖｔｈ２に変更するようにしている。第１閾値電圧Ｖｔｈ１，第２閾値電圧Ｖｔｈ２は、時定数や所定時間Ｔｔｈなどを考慮して、実験などにより設定される。

【0045】

これにより、故障検出が行われる場合、差動アンプ５３は、信号Ｖｉの電圧が第１閾値電圧Ｖｔｈ１以下となった場合、ローレベル信号Ｌを出力することとなる。つまり、故障検出部４４は、ハイレベル信号Ｖｐｏを出力させた時点からローレベル信号Ｌを入力するまでの時間（充電時間Ｔｃに相当）が、所定時間Ｔｔｈよりも長い場合には、短絡故障していると判定する。一方、故障検出部４４は、ハイレベル信号Ｖｐｏを出力させた時点からローレベル信号Ｌを入力するまでの時間が、所定時間Ｔｔｈ以下の場合には、短絡故障していないと判定する。

【0046】

次に、閾値変更回路７０の一例について説明する。閾値電圧Ｖｔｈを変更するための閾値変更回路７０は、図２に示すように受信部４１に設けられている。閾値変更回路７０は、抵抗体Ｒ３０と、第１スイッチＳＷ１と、第２スイッチＳＷ２と、第２補助電源７１と、を備える。

【0047】

第２補助電源７１の正極端子は、第１スイッチＳＷ１を介して抵抗体Ｒ３０の両端のうち第１端に接続されている。同様に、第２補助電源７１の負極端子は、第２スイッチＳＷ２を介して抵抗体Ｒ３０の第１端に接続されている。第２補助電源７１は、第１補助電源５５の端子間電圧（例えば、２．５Ｖ）よりも高い端子間電圧（例えば、５．０Ｖ）を出力可能となっている。また、第２補助電源７１は、受信側グランドＧＡ１に接地されている。抵抗体Ｒ３０の第２端は、抵抗体Ｒ２０と反転入力端子との間に接続されている。

【0048】

そして、第１スイッチＳＷ１がオンされ、第２スイッチＳＷ２がオフされることにより、差動アンプ５３の反転入力端子には、閾値電圧Ｖｔｈよりも高い第１閾値電圧Ｖｔｈ１が印加される。また、第１スイッチＳＷ１がオフされ、第２スイッチＳＷ２がオンされることにより、差動アンプ５３の反転入力端子には、閾値電圧Ｖｔｈよりも低い第２閾値電圧Ｖｔｈ２が印加される。すなわち、閾値変更回路７０は、第１スイッチＳＷ１がオンされることにより、閾値電圧Ｖｔｈを第１閾値電圧Ｖｔｈ１に変更し、第２スイッチＳＷ２がオンされることにより、閾値電圧Ｖｔｈを第２閾値電圧Ｖｔｈ２に変更する。なお、この閾値変更回路７０は、一例であり、任意にその回路構成を変更してもよい。

【0049】

次に、故障検出部４４が実行する故障検出処理について図５に基づいて説明する。故障検出処理は、所定の実行タイミング、例えば、電源起動時等に実行される。なお、図５における故障検出処理は、送信部４２から検出用信号であるハイレベル信号Ｖｐｏを出力させて故障検出を行うものであるが、ローレベル信号Ｖｎｏの場合も同様であるため、説明を省略する。また、故障検出処理の開始時において、送信部４２からローレベル信号Ｖｎｏが出力されていたものとして説明する。また、故障検出処理の開始前において、コンデンサ部６０への充放電電流が安定して流れ（交流信号が流れ）、充放電されているものとして説明する。

【0050】

所定の実行タイミングで、故障検出部４４は、故障検出処理の実行を開始して、閾値変更回路７０の第１スイッチＳＷ１をオンにする（ステップＳ１０１）。これにより、差動アンプ５３の反転入力端子に入力される閾値電圧Ｖｔｈが第１閾値電圧Ｖｔｈ１に変更される。

【0051】

次に、故障検出部４４は、通信周期Ｔを設定する（ステップＳ１０２）。そして、故障検出部４４は、通信元の送信部４２に対して、検出用信号であるハイレベル信号Ｖｐｏを出力させるように指示する（ステップＳ１０３）。

【0052】

これにより、図６に示すように、送信部４２はハイレベル信号Ｖｐｏを出力し、差動アンプ５３の非反転入力端子に入力される信号Ｖｉの電圧が、第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも高くなり、差動アンプ５３は、ハイレベル信号Ｈを故障検出部４４に出力する。なお、前述したように、差動アンプ５３にはヒステリシス特性を有するため、実際には信号Ｖｉの電圧が、第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも所定値高くなった場合に、ハイレベル信号Ｈが出力される。

【0053】

次に、図５に示すように、故障検出部４４は、差動アンプ５３からローレベル信号Ｌが出力されたか否かを判定する（ステップＳ１０４）。この判定結果が否定の場合、故障検出部４４は、通信周期Ｔの経過後、再びステップＳ１０４の処理を実行する。つまり、故障検出部４４は、通信周期Ｔごとに、差動アンプ５３からローレベル信号Ｌが出力されたか否かを判定する。

【0054】

この間、送信部４２はハイレベル信号Ｖｐｏの出力を継続する。このため、図６に示すように、コンデンサ部６０が充電され、差動アンプ５３の非反転入力端子に入力される信号Ｖｉの電圧が徐々に低下する。そして、差動アンプ５３の非反転入力端子に入力される信号Ｖｉの電圧が第１閾値電圧Ｖｔｈ１以下となると、差動アンプ５３は、ローレベル信号Ｌを故障検出部４４に出力する。なお、前述したように、差動アンプ５３にはヒステリシス特性を有するため、実際には信号Ｖｉの電圧が、第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも所定値低くなった場合に、ローレベル信号Ｌが出力される。

【0055】

ステップＳ１０４の判定結果が肯定の場合、故障検出部４４は、ハイレベル信号Ｖｐｏの出力時点からローレベル信号Ｌの出力時点までの時間（充電時間Ｔｃ）を取得し、充電時間Ｔｃが所定時間Ｔｔｈよりも短いか否かを判定する（ステップＳ１０６）。図６において、充電時間Ｔｃを図示する。なお、ローレベル信号Ｖｎｏを出力させて故障検出を行う場合には、ローレベル信号Ｖｎｏの出力時点からハイレベル信号Ｈの出力時点までの時間（放電時間Ｔｄ）を測定することとなる。

【0056】

図５に示すように、ステップＳ１０６の判定結果が肯定の場合（短い場合）、故障検出部４４は、コンデンサ部６０が正常であると判定する（ステップＳ１０７）。一方、ステップＳ１０６の判定結果が否定の場合、故障検出部４４は、いずれかのコンデンサ６１，６２が短絡故障していると検出する（ステップＳ１０８）。

【0057】

ステップＳ１０７，１０８の終了後、故障検出部４４は、閾値変更回路７０の第１スイッチＳＷ１をオフにする（ステップＳ１０９）。これにより、差動アンプ５３の反転入力端子に、閾値電圧Ｖｔｈが入力される。また、故障検出部４４は、通信元の送信部４２に対して、ハイレベル信号Ｖｐｏの出力停止を指示する。その後、故障検出部４４は、故障検出処理を終了する。ステップＳ１０８において、短絡故障を検出した場合、故障検出部４４は、故障検出処理の終了後、その旨をＥＣＵ３０に通知するなど、短絡故障に係る処理を実施する。

【0058】

上記実施形態によれば、故障検出処理を実施する故障検出部４４を有する監視ＩＣ４０が、故障検出装置に相当する。なお、上記実施形態において、ＥＣＵ３０の制御部３１に故障検出部４４を備え、故障検出処理を実施させてもよい。この場合、ＥＣＵ３０が故障検出装置に相当することとなる。

【0059】

また、上記実施形態によれば、受信部４１が、検出用信号を入力する信号入力部に相当する。また、故障検出部４４が、コンデンサ６１，６２の短絡故障を検出する検出部に相当する。差動アンプ５３が、信号判定部に相当する。また、閾値変更回路７０が、閾値設定部に相当する。また、故障検出処理のステップＳ１０３が、信号入力ステップに相当し、ステップＳ１０４～Ｓ１０８が、コンデンサ６１，６２の短絡故障を検出する検出ステップに相当する。

【0060】

上記実施形態のような構成とすることにより、以下に示すような優れた効果を得ることができる。

【0061】

コンデンサ部６０は、直列に接続された複数のコンデンサ６１，６２により構成されている。いずれかのコンデンサ６１，６２が短絡故障すると、コンデンサ部６０における合成容量は大きくなり、充放電に係る時定数が大きくなる。その結果、予め定められた検出用信号を出力させている場合、受信部４１が入力する信号Ｖｉの電圧が緩やかに変化することとなる。

【0062】

そこで、故障検出部４４は、受信部４１が入力した信号Ｖｉの信号電圧の電圧変化量に基づいて、コンデンサ部６０を構成するいずれかのコンデンサ６１，６２の短絡故障を検出することとした。これにより、受信側の電池監視装置２０に故障検出するための回路を設ける必要はなく、簡素な構成で故障検出を実現することが可能となる。なお、コンデンサ部６０において、いずれかのコンデンサ６１，６２が短絡故障しても直流電流の遮断を継続することが可能となっている。

【0063】

故障検出部４４は、検出用信号であるハイレベル信号Ｖｐｏ（又はローレベル信号Ｖｎｏ）を出力させてからの電圧変化量が所定量に達するまでの時間が所定時間Ｔｔｈ以上の場合には、短絡故障していると検出する。これにより、信号Ｖｉの電圧を測定するセンサを必要としないため、簡素な構成で故障検出を実現することができる。

【0064】

より詳しくは、故障検出部４４は、送信部４２からハイレベル信号Ｖｐｏの出力期間中、ハイレベル信号Ｖｐｏを出力させた時からローレベル信号Ｌが出力される時までの時間（充電時間Ｔｃ）を測定し、その時間が所定時間Ｔｔｈ以上である場合、短絡故障していると検出する。同様に、故障検出部４４は、送信部４２からローレベル信号Ｖｎｏの出力期間中、ローレベル信号Ｖｎｏを出力させた時からハイレベル信号Ｈが出力される時までの時間（放電時間Ｔｄ）を測定し、その時間が所定時間Ｔｔｈ以上である場合、短絡故障していると検出する。このように、受信部４１の差動アンプ５３による信号判定に基づいて、電圧変化量に対応する充電時間Ｔｃ（又は放電時間Ｔｄ）を計測し、充電時間Ｔｃ（又は放電時間Ｔｄ）と所定時間Ｔｔｈとの比較に基づいて短絡故障を検出する。つまり、短絡故障を検出するために特別な装置（回路素子やセンサなど）がなくても、通信時に使用する信号判定を流用することにより、短絡故障を検出することができる。

【0065】

故障検出時おいて、送信部４２から検出用信号であるハイレベル信号Ｖｐｏが出力される場合、閾値電圧Ｖｔｈを、当該閾値電圧Ｖｔｈよりも高い第１閾値電圧Ｖｔｈ１に変更する一方、送信部４２から検出用信号であるローレベル信号Ｖｎｏが出力される場合、閾値電圧Ｖｔｈを、当該閾値電圧Ｖｔｈよりも低い第２閾値電圧Ｖｔｈ２に変更する閾値変更回路７０を備えた。これにより、故障検出時において、閾値電圧Ｖｔｈを変更しない場合に比較して、充電時間Ｔｃ及び放電時間Ｔｄを短くすることができ、判定を素早く行うことが可能となる。

【0066】

（第２実施形態）
上記第１実施形態の構成を、次の第２実施形態のように変更してもよい。以下、第２実施形態では、主に、上記各実施形態で説明した構成に対する相違部分について説明する。また、第２実施形態では、基本構成として、第１実施形態の電池測定システム１００を例に説明する。

【0067】

第２実施形態の受信部４１及び送信部４２は、マンチェスタ符号化データを用いて通信を行っている。マンチェスタ符号化データについての概要について説明する。図７に、マンチェスタ符号化データの復号化方法を示す。マンチェスタ符号は、２進数の「１」に、そのビット周期を１周期とする矩形波パターン「１０」を割り当て、２進数の「０」に、前述の矩形波パターンとは１８０°位相が異なる矩形波パターン「０１」を割り当てた符号である。従って、その反対に、マンチェスタ符号化データから２進数のデータを復号化する場合には、マンチェスタ符号化データのビット周期前半部又は後半部いずれか一方の情報を検出できれば、そのデータが２進数の「１」を表すのか「０」を表すのかを判定することができる。

【0068】

このため、マンチェスタ符号化データの変化点から復号用クロック（再生クロック）を再生すると、その位相をマンチェスタ符号化データの変化点に同期させた後、マンチェスタ符号化データのビット周期前半部又は後半部いずれか一方に対応するサンプリングクロック（クロックタイミング）で、これらサンプリングクロックに現れる情報を取り出すことにより、復号データを求める手法が採られる。

【0069】

例えば、図７の場合、すなわち、１Ｍｂｐｓで伝送されるマンチェスタ符号のビット周期後半部から復号データを得る場合、マンチェスタ符号化データに対し２倍の周波数（２ＭＨｚ）を有する再生クロックを当該データに位相同期させた後、当該再生クロックを構成する偶奇２種類のクロックタイミングのうち、ビット周期後半部に対応するサンプリングクロックを選択し、当該選択されたサンプリングクロックでマンチェスタ符号化データをサンプリングし、復号データとする手法が採られる。因みに、図７の場合、ビット周期後半部に対応するクロックは、偶数番目のクロックであるので、これをサンプリングクロックに選択する。この結果得られるのが、復号データ１である。実際には、さらにこの復号データ１を極性反転することにより、最終的な復号データ２（出力結果、論理結果）を得る。

【0070】

ところで、マンチェスタ符号化データを用いるような場合、送信部４２は、常にハイレベル信号Ｖｐｏ及びローレベル信号Ｖｎｏを交互に出力し続けるように構成されている。このため、第１実施形態のように故障検出を行う際に、複数周期に亘って、いずれか一方の信号のみを出力させ続けることができない。

【0071】

そこで、第２実施形態では、以下に説明するように通信周期Ｔを変更することにより、充電時間Ｔｃ及び放電時間Ｔｄを測定するようにしている。充電時間Ｔｃ及び放電時間Ｔｄの測定方法について、図８、図９に基づいて説明する。図８は、通信周期Ｔの１／４周期が充電時間Ｔｃ（又は放電時間Ｔｄ）よりも短い場合のタイミングチャートである。図９は、通信周期Ｔの１／４周期が充電時間Ｔｃ（又は放電時間Ｔｄ）よりも長い場合のタイミングチャートである。また、図８、図９において、通信周期Ｔの後半部から復号データを得るものとして説明する。つまり、図８、図９の場合、後半部に対応する再生クロックは、奇数番目のクロックであるので、これをサンプリングクロックに選択する。

【0072】

図８，９において、送信部４２は、検出用信号として、ハイレベル信号Ｖｐｏとローレベル信号Ｖｎｏを交互に出力する。それに伴い、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が交互にオンオフされる。これにより、受信部４１に入力される信号Ｖｉは、送信部４２からハイレベル信号Ｖｐｏが出力されるタイミング（時点Ｔ２０，Ｔ３０）で、第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも高くなる。なお、少なくともこの時点Ｔ２０，Ｔ３０において、差動アンプ５３からハイレベル信号Ｈが出力されることとなる。

【0073】

再生クロックは、ローレベル信号Ｖｎｏからハイレベル信号Ｖｐｏに遷移されるタイミング（時点Ｔ２０，Ｔ３０）で設定される。再生クロックに基づき、通信周期Ｔの１／４周期経過時（サンプリングクロック（時点Ｔ２１，Ｔ３１））において、故障検出部４４は、差動アンプ５３から出力された信号（ハイレベル信号Ｈ又はローレベル信号Ｌ）を復号データ１として読み取る。そして、故障検出部４４は、復号データ１の極性を反転し、復号データ２（出力結果、論理結果）を取得する。これにより、故障検出部４４が、論理判定部としての機能を有する。

【0074】

図８では、前提より、サンプリングクロック（時点Ｔ２１）において、信号Ｖｉの電圧は、第１閾値電圧Ｖｔｈ１以下（より詳しくは、ヒステリシス特性に基づいて第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも所定値低い電圧以下）となってはいない。このため、差動アンプ５３は、ハイレベル信号Ｈを復号データ１として出力する。なお、最終的な復号データ２は、この復号データ１が極性反転され、ローレベル信号（論理Ｌ）となる。

【0075】

一方、図９では、前提より、サンプリングクロック（時点Ｔ３１）において、信号Ｖｉの電圧は、第１閾値電圧Ｖｔｈ１以下（より詳しくは、ヒステリシス特性に基づいて第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも所定値低い電圧以下）となっている。このため、差動アンプ５３は、ローレベル信号Ｌを復号データ１として出力する。なお、最終的な復号データ２は、この復号データ１が極性反転され、ハイレベル信号（論理Ｈ）となる。

【0076】

以上のように、通信周期Ｔを徐々に変更することにより、入力される信号が反転する。そして、この反転するタイミングが、通信周期Ｔの１／４周期と充電時間Ｔｃとが一致するタイミングに等しい。このため、故障検出部４４は、この反転するタイミングにおける通信周期Ｔに基づいて充電時間Ｔｃを特定することが可能となる。なお、放電時間Ｔｄの場合も同様にして特定可能である。

【0077】

以下、第２実施形態における故障検出処理について図１０に基づいて説明する。

【0078】

故障検出部４４は、まず、通信周期Ｔに初期値を設定する（ステップＳ２０１）。初期値は、その１／４周期が充電時間Ｔｃ（又は放電時間Ｔｄ）よりも確実に短くなるように設定されることが望ましい。

【0079】

次に、故障検出部４４は、第１スイッチＳＷ１をオンし、第２スイッチＳＷ２をオフする（ステップＳ２０２）。これにより、差動アンプ５３の反転入力端子に入力される閾値電圧Ｖｔｈが第１閾値電圧Ｖｔｈ１に変更される。

【0080】

次に、故障検出部４４は、通信元の送信部４２に対して、ハイレベル信号Ｖｐｏを出力させるように指示する（ステップＳ２０３）。つまり、復号データ２として論理Ｌを出力させるために、ローレベル信号Ｖｎｏからハイレベル信号Ｖｐｏに遷移するように指示する。そして、故障検出部４４は、サンプリングクロックにおいて、差動アンプ５３からの出力結果（復号データ２）を取得する（ステップＳ２０４）。故障検出部４４は、出力結果を受信信号Ｖｉ＿１として記憶する。ちなみに、図８，９に示すように、信号Ｖｉが、電圧変化によって第１閾値電圧Ｖｔｈ１（より詳しくは、ヒステリシス特性に基づいて第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも所定値低い電圧、以下同じ）以下とならなければ、復号データ２として論理Ｌが取得され、第１閾値電圧Ｖｔｈ１以下となった場合、論理が反転し、論理Ｈが取得される。

【0081】

次に、故障検出部４４は、通信周期Ｔに基づく切替タイミングにおいて、第１スイッチＳＷ１をオフし、第２スイッチＳＷ２をオンする（ステップＳ２０５）。これにより、差動アンプ５３の反転入力端子に入力される閾値電圧Ｖｔｈが第２閾値電圧Ｖｔｈ２に変更される。

【0082】

次に、故障検出部４４は、通信元の送信部４２に対して、ローレベル信号Ｖｎｏを出力させるように指示する（ステップＳ２０６）。つまり、通信周期Ｔに基づく切替タイミングにおいて、復号データ２として論理Ｈを出力させるために、ハイレベル信号Ｖｐｏからローレベル信号Ｖｎｏに遷移するように指示する。そして、故障検出部４４は、サンプリングクロックにおいて、差動アンプ５３からの出力結果（復号データ２）を読み取る（ステップＳ２０７）。故障検出部４４は、出力結果を受信信号Ｖｉ＿２として記憶する。ちなみに、図８，９にしめすように、信号Ｖｉが、電圧変化によって第２閾値電圧Ｖｔｈ２（より詳しくは、ヒステリシス特性に基づいて第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも所定値高い電圧、以下同じ）以上とならなければ、復号データ２として論理Ｈが取得され、第２閾値電圧Ｖｔｈ２以上となった場合、論理が反転し、論理Ｌが取得される。

【0083】

そして、故障検出部４４は、受信信号Ｖｉ＿１が論理Ｈであって、かつ、受信信号Ｖｉ＿２が論理Ｌであるか否かを判定する（ステップＳ２０８）。つまり、送信部４２から出力させた信号Ｖｏと、出力結果が一致しなくなったか否かを判定する。すなわち、復号データ２として論理Ｌが出力されるはずにもかかわらず、受信信号Ｖｉ＿１が論理Ｈとなり、復号データ２として論理Ｈが出力されるはずにもかかわらず、受信信号Ｖｉ＿２が論理Ｌとなって、論理が反転したか否かを判定する。

【0084】

この判定結果が否定の場合（反転していない場合）、故障検出部４４は、それまでの通信周期Ｔに増加時間ΔＴを加算し、新たな通信周期Ｔとして設定する（ステップＳ２０９）。そして、故障検出部４４は、再びステップＳ２０２以降の処理を実施する。

【0085】

一方、ステップＳ２０８の判定結果が肯定の場合（反転した場合）、故障検出部４４は、設定されている通信周期Ｔの１／４周期が、所定時間Ｔｔｈ未満であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。つまり、故障検出部４４は、送信部４２から出力させた信号Ｖｏと出力結果が一致しない場合（反転した場合）、現在設定されている通信周期Ｔの１／４周期が、充電時間Ｔｃ（又は放電時間Ｔｄ）に相当すると判断し、通信周期Ｔの１／４周期が所定時間Ｔｔｈ未満であるか否かを判定する。

【0086】

ステップＳ２１０の判定結果が肯定の場合、故障検出部４４は、正常であると判定し（ステップＳ２１１）、否定の場合には、故障検出部４４は、短絡故障を検出する（ステップＳ２１２）。ステップＳ２１１，２１２の処理後、故障検出部４４は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２をともにオフする（ステップＳ２１３）。つまり、差動アンプ５３の反転入力端子に閾値電圧Ｖｔｈが入力されるようにする。そして、故障検出部４４は、故障検出処理を終了する。

【0087】

上記実施形態により、以下のような優れた効果を有する。

【0088】

故障検出部４４は、通信周期Ｔを徐々に変化させて、送信部４２から送信される信号Ｖｏを遷移させてから差動アンプ５３からの出力結果を取得するサンプリングタイミング（サンプリングクロック）までの時間を変化させる。これにより、故障検出部４４は、出力結果が反転するタイミングを特定し、反転したタイミングにおける通信周期Ｔを１／４にすることにより、電圧変化量が所定量に達するまでの時間（充電時間Ｔｃ及び放電時間Ｔｄ）を特定する。

【0089】

これにより、マンチェスタ符号化データのように、ハイレベル信号Ｖｐｏとローレベル信号Ｖｎｏのうちいずれか一方の信号を継続して出力させることができない場合であっても、通信周期Ｔに基づいて、充電時間Ｔｃ（又は放電時間Ｔｄ）を特定することができる。したがって、特別な回路などの構成を追加することなく、簡素な構成で故障検出を実現することができる。

【0090】

（第３実施形態）
上記第１実施形態の構成を、次の第３実施形態のように変更してもよい。以下、第３実施形態では、主に、上記各実施形態で説明した構成に対する相違部分について説明する。また、第３実施形態では、基本構成として、第１実施形態の電池測定システム１００を例に説明する。

【0091】

第３実施形態では、送信部４２と受信部４１との間で差動通信が行われる。以下、差動通信を行うための構成及び差動通信を行う場合における故障検出方法について説明する。

【0092】

図１１に示すように、第３実施形態では、送信部４２と受信部４１との間は、対となる通信経路５０Ａ，５０Ｂが設けられている。各通信経路５０Ａ，５０Ｂには、第１実施形態と同様に、それぞれコンデンサ部６０Ａ，６０Ｂが設けられている。

【0093】

図１２に示すように、通信経路５０Ａは、差動アンプ５３の非反転入力端子に接続され、通信経路５０Ｂは、差動アンプ５３の反転入力端子に接続されている。受信部４１の側において、通信経路５０Ａと通信経路５０Ｂとの間には、複数の抵抗体Ｒ４１，Ｒ４２が直列接続された直列接続体が設けられており、第１補助電源５５の正極は、抵抗体Ｒ４１と抵抗体Ｒ４２との接続点に接続され、負極は受信側グランドＧＡ１に接続されている。

【0094】

図１２に示すように、通信経路５０Ａのコンデンサ部６０Ａは、通信経路５０Ｂのコンデンサ部６０Ｂに直列に接続されていることとなる。このため、故障検出部４４は、第１実施形態と同様に、受信部４１に入力された信号Ｖｉの電圧変化量を計測し、その電圧変化量に基づいて、いずれかのコンデンサ６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂの短絡故障を検出する。

【0095】

詳しく説明すると、図１３に示すように、時点Ｔ４０において、送信部４２から通信経路５０Ａを介してハイレベル信号Ｖｐｏが出力されるとともに、通信経路５０Ｂを介してローレベル信号Ｖｎｏが出力されると、受信部４１に入力される信号Ｖｉが遷移する。これに伴い、時点Ｔ４０において、差動アンプ５３に入力される信号Ｖｉに基づく差動電圧が、閾値電圧Ｖｔｈより高くなるので、差動アンプ５３は、その結果としてハイレベル信号Ｈを故障検出部４４に出力する。なお、第３実施形態の差動アンプ５３において、ヒステリシス特性は有さない。

【0096】

そのまま、送信部４２からハイレベル信号Ｖｐｏが出力され続けると、コンデンサ部６０Ａ，６０Ｂへの充電に伴い、受信部４１に入力される信号Ｖｉの電圧が変化し、差動電圧が低下する。このとき、コンデンサ部６０Ａ，６０Ｂの合成容量によって、充電の時定数が異なる。具体的には、いずれかのコンデンサ６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂが短絡故障すると、合成容量が大きくなり、充電の時定数が大きくなる。なお、複数のコンデンサ６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂが短絡故障すると、合成容量がより大きくなり、充電の時定数がより大きくなる。

【0097】

したがって、差動電圧が、ある電圧まで変化（低下）するために費やす時間が異なる。若しくは、ある時点において差動電圧が異なる（つまり、電圧変化量が異なる）。具体的には、図１３に示すように、いずれかのコンデンサ６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂが短絡故障すると、差動電圧が、ある電圧まで変化（低下）するために費やす時間が長くなる。その際、複数のコンデンサ６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂが短絡故障すると、差動電圧が、ある電圧まで変化（低下）するために費やす時間が長くなる。

【0098】

図１３において、いずれのコンデンサ６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂも短絡故障していない場合の差動電圧等を実線で示す。また、いずれか１つのコンデンサ６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂが短絡故障している場合の差動電圧等を一点鎖線で示す。また、コンデンサ６１Ａ，６２Ａのうちいずれか１つと、コンデンサ６１Ｂ，６２Ｂのうちいずれか１つのコンデンサが短絡故障している場合の差動電圧等を破線で示す。

【0099】

本実施形態では、差動電圧が、閾値電圧Ｖｔｈまで低下するために費やす時間（図１３における充電時間Ｔｃ１，Ｔｃ２，Ｔｃ３）が、所定時間Ｔｔｈよりも長くなったか否かを判定することにより、電圧変化量の大きさを判定し、短絡故障を検出している。つまり、送信部４２からハイレベル信号Ｖｐｏが出力され続けても、コンデンサ部６０Ａ，６０Ｂへの充電に伴い、差動電圧が、いつかは閾値電圧Ｖｔｈまでに低下する。このとき、差動アンプ５３は、ローレベル信号Ｌを出力する。

【0100】

そこで、本実施形態において、故障検出部４４は、送信部４２から通信経路５０Ａを介してハイレベル信号Ｖｐｏを出力させるとともに、通信経路５０Ｂを介してローレベル信号Ｖｎｏを出力させた後、差動アンプ５３からローレベル信号Ｌを入力するまでの時間（図１３における充電時間Ｔｃ１，Ｔｃ２，Ｔｃ３）を計測する。そして、故障検出部４４は、計測した時間が、所定時間Ｔｔｈよりも長くなったかを判定することにより、短絡故障を検出する。これにより、簡素な構成で故障検出を実現することができる。

【0101】

その際、故障検出部４４は、計測した時間の違いにより、いくつのコンデンサ６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂが短絡故障しているかを検出してもよい。例えば、故障検出部４４は、計測した時間が、第２所定時間Ｔｔｈ２（第２所定時間Ｔｔｈ２＞所定時間Ｔｔｈ）よりも長いと判定した場合、コンデンサ６１Ａ，６２Ａのうちいずれか１つと、コンデンサ６１Ｂ，６２Ｂのうちいずれか１つのコンデンサが短絡故障していると判定する。このため、短絡故障しているコンデンサ６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂの数を特定することができる。つまり、故障検出部４４は、両方の通信経路５０Ａ，５０Ｂで短絡しているか、片方の通信経路５０Ａ，５０Ｂで短絡しているかを判定することが可能となる。

【0102】

（変形例）
・上記第１実施形態において、図１４に示すように、送信部４２と、受信部４１との間に、複数の通信経路１５１，１５２を設けてもよい。その際、複数の通信経路１５１，１５２のうち一方の通信経路１５１を、例えば、クロック線としてもよい。このようにする場合、故障検出する通信経路１５１，１５２を選択する選択部としての選択回路２０１を備えればよい。そして、故障検出部４４は、選択回路２０１によって、故障検出を行う通信経路１５１，１５２を選択したうえで、コンデンサ部１６１，１６２における短絡故障を検出すればよい。

【0103】

・上記実施形態において、コンデンサ部６０、６０Ａ，６０Ｂ，１６１，１６２を構成するコンデンサの数は、２以上の数であれば、任意に変更してもよい。
・上記第１実施形態のステップＳ１０４を通信周期Ｔごとに判定したが、差動アンプ５３からローレベル信号Ｌが出力された場合、割り込みして、充放電時間Ｔｃ，Ｔｄを特定するようにしてもよい。

【0104】

・上記実施形態において、故障検出部４４は、検出用信号の出力開始時における信号Ｖｉの電圧と、検出用信号を出力させてから所定時間経過時における信号Ｖｉの電圧を測定し、電圧変化量を算出してもよい。そして、故障検出部４４は、電圧変化量と閾値とを比較して、短絡を検出するように構成してもよい。

【0105】

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

【符号の説明】

【0106】

３０…ＥＣＵ、４０…監視ＩＣ、４１…受信部、４４…故障検出部、５０…通信経路、６０…コンデンサ部、６１…コンデンサ、６２…コンデンサ。

【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】