JP2000260481A - 組電池の異常判定装置および異常判定方法 - Google Patents
組電池の異常判定装置および異常判定方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 充放電のパターンや温度の変化に拘わらず簡
易な計算により正確に組電池の異常を判定する。 【解決手段】 組電池を構成する各単位電池の電圧のう
ちの最大値と最小値との偏差ΔＶを求め（Ｓ１２０，Ｓ
１３０）、これを組電池に流れる電流Ｉと対の値として
複数記憶する（Ｓ１４０）。電圧の偏差ΔＶと電流Ｉと
の関係を直線関係として捉えると、その傾きΔＲが内部
抵抗の偏差に相当することから、傾きΔＲを最小二乗法
により求め（Ｓ１７０）、この傾きΔＲの大きさによっ
て組電池の異常を判定する（Ｓ２００）。充放電のパタ
ーンによる起電圧の変動、温度変化による起電圧の変動
は電圧の偏差ΔＶを求める際に相殺されることにより考
慮されているから、より正確に組電池の異常を判定する
ことができる。
易な計算により正確に組電池の異常を判定する。 【解決手段】 組電池を構成する各単位電池の電圧のう
ちの最大値と最小値との偏差ΔＶを求め（Ｓ１２０，Ｓ
１３０）、これを組電池に流れる電流Ｉと対の値として
複数記憶する（Ｓ１４０）。電圧の偏差ΔＶと電流Ｉと
の関係を直線関係として捉えると、その傾きΔＲが内部
抵抗の偏差に相当することから、傾きΔＲを最小二乗法
により求め（Ｓ１７０）、この傾きΔＲの大きさによっ
て組電池の異常を判定する（Ｓ２００）。充放電のパタ
ーンによる起電圧の変動、温度変化による起電圧の変動
は電圧の偏差ΔＶを求める際に相殺されることにより考
慮されているから、より正確に組電池の異常を判定する
ことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、組電池の異常判定
装置に関し、詳しくは、複数の電池を直列に接続してな
る組電池の異常を判定する異常判定装置に関する。
装置に関し、詳しくは、複数の電池を直列に接続してな
る組電池の異常を判定する異常判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の組電池の異常判定装置と
しては、単位電池毎にあるいは複数の単位電池からなる
ブロック毎に電池の内部抵抗を算出し、その値の大きさ
に基づいて異常を判定するものが提案されている。単位
電池は、その構成に依存する内部抵抗が存在するから、
その内部抵抗を計算し、その値に基づいて異常を判定す
ることができる。
しては、単位電池毎にあるいは複数の単位電池からなる
ブロック毎に電池の内部抵抗を算出し、その値の大きさ
に基づいて異常を判定するものが提案されている。単位
電池は、その構成に依存する内部抵抗が存在するから、
その内部抵抗を計算し、その値に基づいて異常を判定す
ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た内部抵抗を算出しその値の大きさに基づいて異常を判
定する装置では、充放電のパターンによっては正確に判
定することが困難であるという問題があった。充放電の
パターンによっては組電池の起電力が変動する。内部抵
抗は電池の起電圧が変動しなければ正確に算出できる
が、ある内部抵抗値が充放電のパターンによって正常な
値となったり、異常な値となってしまう。また、電池の
起電圧は、電池の温度によっても変化するから、上述の
問題は更にクローズアップされる。さらに、単位電池毎
やブロック毎に内部抵抗を算出すると、その計算処理が
膨大なものとなるため、その計算に高性能なコンピュー
タを必要とする。
た内部抵抗を算出しその値の大きさに基づいて異常を判
定する装置では、充放電のパターンによっては正確に判
定することが困難であるという問題があった。充放電の
パターンによっては組電池の起電力が変動する。内部抵
抗は電池の起電圧が変動しなければ正確に算出できる
が、ある内部抵抗値が充放電のパターンによって正常な
値となったり、異常な値となってしまう。また、電池の
起電圧は、電池の温度によっても変化するから、上述の
問題は更にクローズアップされる。さらに、単位電池毎
やブロック毎に内部抵抗を算出すると、その計算処理が
膨大なものとなるため、その計算に高性能なコンピュー
タを必要とする。
【０００４】本発明の異常判定装置は、こうした問題を
解決し、充放電のパターンや温度が変化したときでも正
確に組電池の異常を判定することを目的の一つとする。
また、本発明の異常判定装置は、こうした異常の判定を
簡易な計算で行なうことを目的の一つとする。
解決し、充放電のパターンや温度が変化したときでも正
確に組電池の異常を判定することを目的の一つとする。
また、本発明の異常判定装置は、こうした異常の判定を
簡易な計算で行なうことを目的の一つとする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の異常判定装置は、上述の目的の少なくとも一部を
達成するために以下の手段を採った。
発明の異常判定装置は、上述の目的の少なくとも一部を
達成するために以下の手段を採った。
【０００６】本発明の組電池の異常判定装置は、複数の
電池を直列に接続してなる組電池の異常を判定する異常
判定装置であって、前記複数の電池の各々の電圧を計測
する電圧計測手段と、前記組電池を流れる電流を計測す
る電流計測手段と、所定のタイミングで前記電圧計測手
段により計測された前記各々の電圧を入力し該入力した
各々の電圧のうちの最大値と最小値との偏差を演算する
偏差演算手段と、前記所定のタイミングと同一のタイミ
ングで前記電流計測手段により計測された電流を入力す
ると共に該入力した電流と前記偏差演算手段により同一
のタイミングで読み込まれた前記各々の電圧から演算さ
れた偏差とを対の値として複数記憶する記憶手段と、該
記憶された複数の対の値に基づいて前記組電池の異常を
判定する異常判定手段とを備えることを要旨とする。
電池を直列に接続してなる組電池の異常を判定する異常
判定装置であって、前記複数の電池の各々の電圧を計測
する電圧計測手段と、前記組電池を流れる電流を計測す
る電流計測手段と、所定のタイミングで前記電圧計測手
段により計測された前記各々の電圧を入力し該入力した
各々の電圧のうちの最大値と最小値との偏差を演算する
偏差演算手段と、前記所定のタイミングと同一のタイミ
ングで前記電流計測手段により計測された電流を入力す
ると共に該入力した電流と前記偏差演算手段により同一
のタイミングで読み込まれた前記各々の電圧から演算さ
れた偏差とを対の値として複数記憶する記憶手段と、該
記憶された複数の対の値に基づいて前記組電池の異常を
判定する異常判定手段とを備えることを要旨とする。
【０００７】ここで、各々の電圧の最大値と最小値との
偏差と組電池を流れる電流とからなる対の値を複数用い
ることによって組電池の異常を判定できる原理について
説明する。電池の電圧（Ｖ）は、電池が正常であるか否
かに拘わらず、次式（１）に示すように、起電力（Ｖ
０）から電池を流れる電流（Ｉ）と内部抵抗（Ｒ）との
積を減じたものとして表わされる。
偏差と組電池を流れる電流とからなる対の値を複数用い
ることによって組電池の異常を判定できる原理について
説明する。電池の電圧（Ｖ）は、電池が正常であるか否
かに拘わらず、次式（１）に示すように、起電力（Ｖ
０）から電池を流れる電流（Ｉ）と内部抵抗（Ｒ）との
積を減じたものとして表わされる。
【０００８】Ｖ＝Ｖ０−Ｒ・Ｉ （１） いま、正常な電池と異常な電池とを直列に接続した組電
池を考える。正常な電池が示す電圧も異常な電池が示す
電圧も上式（１）によって表わされ、それぞれ次式
（２）および（３）となる。正常な電池と異常な電池を
直列に接続して組電池を構成している場合を考えている
から各電池に流れる電流（Ｉ）は同じ値となる。
池を考える。正常な電池が示す電圧も異常な電池が示す
電圧も上式（１）によって表わされ、それぞれ次式
（２）および（３）となる。正常な電池と異常な電池を
直列に接続して組電池を構成している場合を考えている
から各電池に流れる電流（Ｉ）は同じ値となる。
【０００９】Ｖ１＝Ｖ０１−Ｒ１・Ｉ （２） Ｖ２＝Ｖ０２−Ｒ２・Ｉ （３） 上式（３）から上式（２）を減じれば、次式（４）とな
り、左辺は電圧の偏差（ΔＶ）となる。
り、左辺は電圧の偏差（ΔＶ）となる。
【００１０】 ΔＶ＝Ｖ２−Ｖ１＝（Ｖ０２−Ｖ０１）−（Ｒ２−Ｒ１）・Ｉ （４） 各電池の電圧と組電池を電流が計測できるものであれ
ば、電圧の偏差（ΔＶ）と電流（Ｉ）とは既知のものと
して取り扱うことができるから、未知数は起電力の偏差
と内部抵抗の偏差の二つとなる。したがって、電圧の偏
差と電流とを対の値としたとき２以上の対の値を用いれ
ば起電力の偏差と内部抵抗の偏差とを求めることができ
る。一般に、電池の異常は内部抵抗に現われるから、内
部抵抗の偏差によって電池の異常は判定できるのであ
る。すなわち一方の電池が正常であれば、複数の対の値
に基づいて、すなわち複数の対の値から内部抵抗の偏差
に相当するものを求めることにより他方の電池が正常で
あるか否かを判定できるのである。
ば、電圧の偏差（ΔＶ）と電流（Ｉ）とは既知のものと
して取り扱うことができるから、未知数は起電力の偏差
と内部抵抗の偏差の二つとなる。したがって、電圧の偏
差と電流とを対の値としたとき２以上の対の値を用いれ
ば起電力の偏差と内部抵抗の偏差とを求めることができ
る。一般に、電池の異常は内部抵抗に現われるから、内
部抵抗の偏差によって電池の異常は判定できるのであ
る。すなわち一方の電池が正常であれば、複数の対の値
に基づいて、すなわち複数の対の値から内部抵抗の偏差
に相当するものを求めることにより他方の電池が正常で
あるか否かを判定できるのである。
【００１１】上述の原理の説明では、一方の電池が正常
であるものとして他方の電池の異常を判定している。本
発明の組電池の異常判定装置では、各々の電池の電圧の
最大値と最小値との偏差を演算することにより、電圧が
最大の電池を正常な電池と仮定すると共に電圧が最小の
電池を異常のおそれがある電池と仮定し、電圧が最小の
電池を判定することによって組電池の異常を判定するの
である。
であるものとして他方の電池の異常を判定している。本
発明の組電池の異常判定装置では、各々の電池の電圧の
最大値と最小値との偏差を演算することにより、電圧が
最大の電池を正常な電池と仮定すると共に電圧が最小の
電池を異常のおそれがある電池と仮定し、電圧が最小の
電池を判定することによって組電池の異常を判定するの
である。
【００１２】こうした本発明の組電池の異常判定装置に
よれば、各々の電池の電圧の最大値と最小値との偏差と
組電池を流れる電流とに基づいて組電池の異常を判定す
ることができる。しかも、起電圧の変動は差を算出する
ことにより打ち消されるから、充放電のパターンや温度
の変化に異常の判定が左右されることがない。
よれば、各々の電池の電圧の最大値と最小値との偏差と
組電池を流れる電流とに基づいて組電池の異常を判定す
ることができる。しかも、起電圧の変動は差を算出する
ことにより打ち消されるから、充放電のパターンや温度
の変化に異常の判定が左右されることがない。
【００１３】こうした本発明の組電池の異常判定装置に
おいて、前記異常判定手段は前記記憶手段により記憶さ
れた複数の対の値が所定対数となったときに異常を判定
する手段であるものとしたり、前記異常判定手段は前記
記憶手段により記憶された複数の対の値のうちの前記電
流の値が所定範囲を越えて分布したときに異常を判定す
る手段であるものとすることもできる。このように複数
の対の値を所定対数のものを使ったり、所定範囲を越え
た分布のものを使って異常を判定することにより、より
正確に組電池の異常を判定することができる。
おいて、前記異常判定手段は前記記憶手段により記憶さ
れた複数の対の値が所定対数となったときに異常を判定
する手段であるものとしたり、前記異常判定手段は前記
記憶手段により記憶された複数の対の値のうちの前記電
流の値が所定範囲を越えて分布したときに異常を判定す
る手段であるものとすることもできる。このように複数
の対の値を所定対数のものを使ったり、所定範囲を越え
た分布のものを使って異常を判定することにより、より
正確に組電池の異常を判定することができる。
【００１４】また、本発明の組電池の異常判定装置にお
いて、前記異常判定手段は、前記複数の対の値を用いて
最小二乗法により少なくとも傾きを演算し、該傾きに基
づいて異常を判定するものとすることもできる。上式
（４）は直線の式をなしており、内部抵抗の偏差はこの
直線の傾きをなすから、直線近似の手法として最小二乗
法を用いて傾きを求め、これにより組電池の異常を判定
することができる。こうした傾きにより判定をする組電
池の異常判定装置において、前記異常判定手段は、前記
傾きの絶対値が所定値より大きいときに異常と判定する
手段であるものとすることもできる。
いて、前記異常判定手段は、前記複数の対の値を用いて
最小二乗法により少なくとも傾きを演算し、該傾きに基
づいて異常を判定するものとすることもできる。上式
（４）は直線の式をなしており、内部抵抗の偏差はこの
直線の傾きをなすから、直線近似の手法として最小二乗
法を用いて傾きを求め、これにより組電池の異常を判定
することができる。こうした傾きにより判定をする組電
池の異常判定装置において、前記異常判定手段は、前記
傾きの絶対値が所定値より大きいときに異常と判定する
手段であるものとすることもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である
組電池の異常判定装置４０の構成の概略を例示する概略
構成図である。図示するように、実施例の組電池の異常
判定装置４０は、ｎ個の単位電池を直列に接続してなる
組電池２０に取り付けられており、組電池２０には、組
電池２０の充放電により動作する負荷３０が接続されて
いる。
例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である
組電池の異常判定装置４０の構成の概略を例示する概略
構成図である。図示するように、実施例の組電池の異常
判定装置４０は、ｎ個の単位電池を直列に接続してなる
組電池２０に取り付けられており、組電池２０には、組
電池２０の充放電により動作する負荷３０が接続されて
いる。
【００１６】実施例の異常判定装置４０は、組電池２０
の各単位電池の電圧Ｖ１〜Ｖｎを計測する複数の電圧計
からなる電圧計測器４２、組電池２０に流れる電流Ｉを
計測する電流計４４、異常判定装置４０全体を制御する
と共に組電池２０の異常の判定処理を行なう電子処理装
置５０、所定タイミング毎（例えば、１０ｍｓ毎）に電
子処理装置５０にクロック信号ＣＬを出力するクロック
発振回路６０、異常判定装置４０の各部に必要な電力を
供給する図示しない電源回路などを備える。
の各単位電池の電圧Ｖ１〜Ｖｎを計測する複数の電圧計
からなる電圧計測器４２、組電池２０に流れる電流Ｉを
計測する電流計４４、異常判定装置４０全体を制御する
と共に組電池２０の異常の判定処理を行なう電子処理装
置５０、所定タイミング毎（例えば、１０ｍｓ毎）に電
子処理装置５０にクロック信号ＣＬを出力するクロック
発振回路６０、異常判定装置４０の各部に必要な電力を
供給する図示しない電源回路などを備える。
【００１７】電子処理装置５０は、ＣＰＵ５２を中心と
して構成された１チップマイクロコンピュータであり、
その内部には処理プログラムを予め記憶した内部ＲＯＭ
５４と、データを一時的に記憶する内部ＲＡＭ５６と、
各種入力ポートおよび出力ポートとが備えられている。
入力ポートには、電圧計測器４２により計測された組電
池２０の各単電池の電圧Ｖ１〜Ｖｎや電流計４４により
計測された電流Ｉ，クロック発振回路６０から出力され
るクロック信号ＣＬなどが入力されており、出力ポート
からは、異常判定装置４０による組電池２０の異常の判
定結果をＬＣＤ７０や他の装置（例えば組電池２０の運
転を制御する図示しないコンピュータや負荷３０の運転
を制御する図示しないコンピュータなど）に出力する異
常判定信号Ｊ，Ｋが出力されている。
して構成された１チップマイクロコンピュータであり、
その内部には処理プログラムを予め記憶した内部ＲＯＭ
５４と、データを一時的に記憶する内部ＲＡＭ５６と、
各種入力ポートおよび出力ポートとが備えられている。
入力ポートには、電圧計測器４２により計測された組電
池２０の各単電池の電圧Ｖ１〜Ｖｎや電流計４４により
計測された電流Ｉ，クロック発振回路６０から出力され
るクロック信号ＣＬなどが入力されており、出力ポート
からは、異常判定装置４０による組電池２０の異常の判
定結果をＬＣＤ７０や他の装置（例えば組電池２０の運
転を制御する図示しないコンピュータや負荷３０の運転
を制御する図示しないコンピュータなど）に出力する異
常判定信号Ｊ，Ｋが出力されている。
【００１８】こうして構成された実施例の異常判定装置
４０は、内部ＲＯＭ５４に予め記憶された図２に例示す
る異常判定ルーチンを所定時間毎（例えば、１０ｍｓ
毎）に繰り返し実行することによって組電池２０に異常
がないか否かを監視している。なお、図示する異常判定
ルーチンを実行するタイミングは、クロック発振回路６
０から入力されるクロック信号ＣＬをカウントすること
によって計られている。以下、この異常判定ルーチンに
基づいて異常判定装置４０による組電池２０の異常の判
定について説明する。
４０は、内部ＲＯＭ５４に予め記憶された図２に例示す
る異常判定ルーチンを所定時間毎（例えば、１０ｍｓ
毎）に繰り返し実行することによって組電池２０に異常
がないか否かを監視している。なお、図示する異常判定
ルーチンを実行するタイミングは、クロック発振回路６
０から入力されるクロック信号ＣＬをカウントすること
によって計られている。以下、この異常判定ルーチンに
基づいて異常判定装置４０による組電池２０の異常の判
定について説明する。
【００１９】異常判定ルーチンが実行されると、ＣＰＵ
５２は、まず電流計４４により計測される電流Ｉと電圧
計測器４２により計測される組電池２０の各単位電池の
電圧Ｖ１〜Ｖｎを同タイミングで読み込む処理を実行す
る（ステップＳ１００）。次に、読み込んだ電流Ｉが値
０より大きいか否か判定し（ステップＳ１１０）、電流
Ｉが値０より大きいときには読み込んだ電圧Ｖ１〜Ｖｎ
のうちの最小値から最大値を減じて電圧偏差ΔＶを算出
し（ステップＳ１２０）、電流Ｉが値０以下のときには
逆に電圧Ｖ１〜Ｖｎのうちの最大値から最小値を減じて
電圧偏差ΔＶを算出する（ステップＳ１３０）。ここ
で、電流Ｉの値により電圧偏差ΔＶの符号を変えるの
は、電流Ｉが値０より大きいときの状態、即ち組電池２
０からの放電により負荷３０で電力を消費している状態
と、電流Ｉが値０以下のときの状態、即ち負荷３０によ
り供給される電力により組電池２０を充電している状態
とを考慮し、いずれの状態でも電圧偏差ΔＶを同様に扱
うためである。
５２は、まず電流計４４により計測される電流Ｉと電圧
計測器４２により計測される組電池２０の各単位電池の
電圧Ｖ１〜Ｖｎを同タイミングで読み込む処理を実行す
る（ステップＳ１００）。次に、読み込んだ電流Ｉが値
０より大きいか否か判定し（ステップＳ１１０）、電流
Ｉが値０より大きいときには読み込んだ電圧Ｖ１〜Ｖｎ
のうちの最小値から最大値を減じて電圧偏差ΔＶを算出
し（ステップＳ１２０）、電流Ｉが値０以下のときには
逆に電圧Ｖ１〜Ｖｎのうちの最大値から最小値を減じて
電圧偏差ΔＶを算出する（ステップＳ１３０）。ここ
で、電流Ｉの値により電圧偏差ΔＶの符号を変えるの
は、電流Ｉが値０より大きいときの状態、即ち組電池２
０からの放電により負荷３０で電力を消費している状態
と、電流Ｉが値０以下のときの状態、即ち負荷３０によ
り供給される電力により組電池２０を充電している状態
とを考慮し、いずれの状態でも電圧偏差ΔＶを同様に扱
うためである。
【００２０】次に、ＣＰＵ５２は、こうして算出された
電圧偏差ΔＶと電流Ｉとを対の値として内部ＲＡＭ５６
に一時的に記憶する（ステップＳ１４０）。そして、カ
ウンタＮをインクリメントし（ステップＳ１５０）、カ
ウンタＮの値が閾値Ｎｒｅｆより大きいか否かを判定す
る（ステップＳ１６０）。カウンタＮは、電圧偏差ΔＶ
と電流Ｉとからなる対の値を幾つ内部ＲＡＭ５６に記憶
したかをカウントするものであり、異常判定装置４０の
電源が投入されたときに実行される図示しない初期化ル
ーチンにより初期値として値０が設定されるものであ
る。また、閾値Ｎｒｅｆは、組電池２０を判定するのに
十分な対の値の数として設定されるものであり、組電池
２０に要求される安定性の程度や組電池２０を構成する
単位電池の数あるいは単位電池の製品のばらつきなどに
より定められる。カウンタＮが閾値Ｎｒｅｆ以下のとき
には、組電池２０の異常を判定するのに十分な数の対の
値を記憶していないと判断し本ルーチンを終了する。
電圧偏差ΔＶと電流Ｉとを対の値として内部ＲＡＭ５６
に一時的に記憶する（ステップＳ１４０）。そして、カ
ウンタＮをインクリメントし（ステップＳ１５０）、カ
ウンタＮの値が閾値Ｎｒｅｆより大きいか否かを判定す
る（ステップＳ１６０）。カウンタＮは、電圧偏差ΔＶ
と電流Ｉとからなる対の値を幾つ内部ＲＡＭ５６に記憶
したかをカウントするものであり、異常判定装置４０の
電源が投入されたときに実行される図示しない初期化ル
ーチンにより初期値として値０が設定されるものであ
る。また、閾値Ｎｒｅｆは、組電池２０を判定するのに
十分な対の値の数として設定されるものであり、組電池
２０に要求される安定性の程度や組電池２０を構成する
単位電池の数あるいは単位電池の製品のばらつきなどに
より定められる。カウンタＮが閾値Ｎｒｅｆ以下のとき
には、組電池２０の異常を判定するのに十分な数の対の
値を記憶していないと判断し本ルーチンを終了する。
【００２１】一方、カウンタＮが閾値Ｎｒｅｆより大き
いときには、記憶したＮ個の対の値を用いて最小二乗法
による演算により傾きΔＲを算出すると共に（ステップ
Ｓ１７０）、Ｎ個の電流Ｉよりその分散σＩを算出する
（ステップＳ１８０）。最小二乗法による傾きΔＲの算
出および電流Ｉの分散σＩの算出の手法については一般
的な数値計算法によるため、その計算手法についての説
明は省略する。
いときには、記憶したＮ個の対の値を用いて最小二乗法
による演算により傾きΔＲを算出すると共に（ステップ
Ｓ１７０）、Ｎ個の電流Ｉよりその分散σＩを算出する
（ステップＳ１８０）。最小二乗法による傾きΔＲの算
出および電流Ｉの分散σＩの算出の手法については一般
的な数値計算法によるため、その計算手法についての説
明は省略する。
【００２２】次に、算出した電流Ｉの分散σＩが閾値σ
ｒｅｆより大きいか否かを判定する（ステップＳ１９
０）。電流Ｉの分散σＩを考慮するのは、カウンタＮを
閾値Ｎｒｅｆと比較することにより組電池２０の異常を
判定するのに十分な数の対の値を記憶していると判定さ
れても、最小二乗法によって求められる傾きΔＲの精度
が電流Ｉの分散σＩによって左右されるからである。電
流Ｉの分散σＩが閾値σｒｅｆ以下のときには、十分な
精度の傾きΔＲが得られず組電池２０の異常を十分な精
度で判定できないと判断して、本ルーチンを終了する。
ｒｅｆより大きいか否かを判定する（ステップＳ１９
０）。電流Ｉの分散σＩを考慮するのは、カウンタＮを
閾値Ｎｒｅｆと比較することにより組電池２０の異常を
判定するのに十分な数の対の値を記憶していると判定さ
れても、最小二乗法によって求められる傾きΔＲの精度
が電流Ｉの分散σＩによって左右されるからである。電
流Ｉの分散σＩが閾値σｒｅｆ以下のときには、十分な
精度の傾きΔＲが得られず組電池２０の異常を十分な精
度で判定できないと判断して、本ルーチンを終了する。
【００２３】電流Ｉの分散σＩが閾値σｒｅｆより大き
いときには、傾きΔＲを閾値Ｒｒｅｆと比較する（ステ
ップＳ２００）。本発明の原理で説明したように、電池
の異常はその内部抵抗に現われるから、実施例の組電池
２０の場合には、内部抵抗の偏差、即ち傾きΔＲに基づ
いて組電池２０の異常を判定することができる。実施例
では、正常な単位電池の電圧と電流との関係および異常
な単位電池の電圧と電流との関係は共に直線関係にあ
り、電圧偏差ΔＶと電流Ｉとの関係も直線関係にあると
考えることにより、内部抵抗の偏差を傾きΔＲとして求
めている。図３に正常な単位電池および異常な単位電池
の電圧と電流との関係を例示する。図中直線状の線Ａは
正常な単位電池の電圧と電流との関係であり、直線状の
線Ｂは異常な単位電池の電圧と電流との関係である。図
示するように、それぞれの関係は上述した式（２）およ
び式（３）に示したような直線状のものとなる。したが
って、電圧偏差ΔＶと電流Ｉとの関係も図４に例示する
ように直線状のものとなる。いま、組電池２０を構成す
る単位電池のすべてが正常であれば、いずれの単位電池
も図３中の線Ａに近い特性を示すから、傾きΔＲは値０
に近いものとなる。組電池２０を構成する単位電池のう
ちのいずれかが異常であれば、その単位電池の特性は起
電力Ｖ０２は異なるものの図３中の線Ｂのように線Ａと
は異なる傾きの直線状になるから、傾きΔＲは値０に比
して大きな値となる。このような理由から、傾きΔＲを
閾値Ｒｒｅｆと比較することによって組電池２０の異常
を判定できるのである。なお、閾値Ｒｒｅｆの値は、組
電池２０を構成する単位電池の特性やその製品のばらつ
きなどによって定められるものである。
いときには、傾きΔＲを閾値Ｒｒｅｆと比較する（ステ
ップＳ２００）。本発明の原理で説明したように、電池
の異常はその内部抵抗に現われるから、実施例の組電池
２０の場合には、内部抵抗の偏差、即ち傾きΔＲに基づ
いて組電池２０の異常を判定することができる。実施例
では、正常な単位電池の電圧と電流との関係および異常
な単位電池の電圧と電流との関係は共に直線関係にあ
り、電圧偏差ΔＶと電流Ｉとの関係も直線関係にあると
考えることにより、内部抵抗の偏差を傾きΔＲとして求
めている。図３に正常な単位電池および異常な単位電池
の電圧と電流との関係を例示する。図中直線状の線Ａは
正常な単位電池の電圧と電流との関係であり、直線状の
線Ｂは異常な単位電池の電圧と電流との関係である。図
示するように、それぞれの関係は上述した式（２）およ
び式（３）に示したような直線状のものとなる。したが
って、電圧偏差ΔＶと電流Ｉとの関係も図４に例示する
ように直線状のものとなる。いま、組電池２０を構成す
る単位電池のすべてが正常であれば、いずれの単位電池
も図３中の線Ａに近い特性を示すから、傾きΔＲは値０
に近いものとなる。組電池２０を構成する単位電池のう
ちのいずれかが異常であれば、その単位電池の特性は起
電力Ｖ０２は異なるものの図３中の線Ｂのように線Ａと
は異なる傾きの直線状になるから、傾きΔＲは値０に比
して大きな値となる。このような理由から、傾きΔＲを
閾値Ｒｒｅｆと比較することによって組電池２０の異常
を判定できるのである。なお、閾値Ｒｒｅｆの値は、組
電池２０を構成する単位電池の特性やその製品のばらつ
きなどによって定められるものである。
【００２４】こうして傾きΔＲと閾値Ｒｒｅｆとを比較
し、傾きΔＲが閾値Ｒｒｅｆより大きいときには、組電
池２０を構成する単位電池のうちのいずれかが異常な状
態となり組電池２０に異常が発生したと判定して異常判
定フラグＦに値１をセットし（ステップＳ２１０）、カ
ウンタＮを値０にリセットして（ステップＳ２３０）、
本ルーチンを終了する。一方、傾きΔＲが閾値Ｒｒｅｆ
以下のときには、組電池２０を構成するいずれの単位電
池も正常な状態にあると判定して異常判定フラグＦに値
０をセットし（ステップＳ２２０）、カウンタＮを値０
にリセットして（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終
了する。実施例の異常判定装置４０では、このようにセ
ットされた異常判定フラグＦの値を異常判定信号Ｊ，Ｋ
としてＬＣＤ７０や他の装置に出力する。
し、傾きΔＲが閾値Ｒｒｅｆより大きいときには、組電
池２０を構成する単位電池のうちのいずれかが異常な状
態となり組電池２０に異常が発生したと判定して異常判
定フラグＦに値１をセットし（ステップＳ２１０）、カ
ウンタＮを値０にリセットして（ステップＳ２３０）、
本ルーチンを終了する。一方、傾きΔＲが閾値Ｒｒｅｆ
以下のときには、組電池２０を構成するいずれの単位電
池も正常な状態にあると判定して異常判定フラグＦに値
０をセットし（ステップＳ２２０）、カウンタＮを値０
にリセットして（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終
了する。実施例の異常判定装置４０では、このようにセ
ットされた異常判定フラグＦの値を異常判定信号Ｊ，Ｋ
としてＬＣＤ７０や他の装置に出力する。
【００２５】以上説明した実施例の組電池の異常判定装
置４０によれば、組電池２０を構成する各単位電池の電
圧Ｖ１〜Ｖｎのうちの最大値と最小値との偏差である電
圧偏差ΔＶと組電池２０に流れる電流Ｉとからなる対の
値に基づいて組電池２０の異常を判定することができ
る。しかも、電流Ｉの分散σＩを考慮して種々の充放電
のパターン等が含まれるようにするから、充放電のパタ
ーンに拘わらずより正確に組電池２０の異常を判定する
ことができる。また、組電池２０に温度変化が生じるこ
とにより正常な単位電池も異常な単位電池もその特性を
変化させるが、電圧の偏差である電圧偏差ΔＶを用いて
特性の変化を相殺するから、組電池２０に温度変化が生
じたときでも組電池２０の異常を正確に判定することが
できる。さらに、最小二乗法による演算で傾きΔＲを算
出するだけで組電池２０の異常を判定するから、組電池
２０を構成する各単位電池の内部抵抗をすべて計算して
異常を判定するものや複数個の単位電池により構成され
る電池ブロックの各内部抵抗を計算して異常を判定する
ものに比して簡易な計算により異常を判定することがで
きる。
置４０によれば、組電池２０を構成する各単位電池の電
圧Ｖ１〜Ｖｎのうちの最大値と最小値との偏差である電
圧偏差ΔＶと組電池２０に流れる電流Ｉとからなる対の
値に基づいて組電池２０の異常を判定することができ
る。しかも、電流Ｉの分散σＩを考慮して種々の充放電
のパターン等が含まれるようにするから、充放電のパタ
ーンに拘わらずより正確に組電池２０の異常を判定する
ことができる。また、組電池２０に温度変化が生じるこ
とにより正常な単位電池も異常な単位電池もその特性を
変化させるが、電圧の偏差である電圧偏差ΔＶを用いて
特性の変化を相殺するから、組電池２０に温度変化が生
じたときでも組電池２０の異常を正確に判定することが
できる。さらに、最小二乗法による演算で傾きΔＲを算
出するだけで組電池２０の異常を判定するから、組電池
２０を構成する各単位電池の内部抵抗をすべて計算して
異常を判定するものや複数個の単位電池により構成され
る電池ブロックの各内部抵抗を計算して異常を判定する
ものに比して簡易な計算により異常を判定することがで
きる。
【００２６】実施例の組電池の異常判定装置４０では、
電圧偏差ΔＶと電流Ｉとからなる対の値が閾値Ｎｒｅｆ
より多く、しかも電流Ｉの分散σＩが閾値σｒｅｆより
大きいときに組電池２０の異常を判定するものとした
が、電流Ｉの分散σＩは考慮せずに電圧偏差ΔＶと電流
Ｉとからなる対の値が閾値Ｎｒｅｆより大きいときに組
電池２０の異常を判定するものとしたり、カウンタＮを
用いずに単に電流Ｉの分散σＩが閾値σＩより大きくな
ったときに組電池２０の異常を判定するものとしても差
し支えない。
電圧偏差ΔＶと電流Ｉとからなる対の値が閾値Ｎｒｅｆ
より多く、しかも電流Ｉの分散σＩが閾値σｒｅｆより
大きいときに組電池２０の異常を判定するものとした
が、電流Ｉの分散σＩは考慮せずに電圧偏差ΔＶと電流
Ｉとからなる対の値が閾値Ｎｒｅｆより大きいときに組
電池２０の異常を判定するものとしたり、カウンタＮを
用いずに単に電流Ｉの分散σＩが閾値σＩより大きくな
ったときに組電池２０の異常を判定するものとしても差
し支えない。
【００２７】また、実施例の組電池の異常判定装置４０
では、正常な電池か否かに拘わらずその電圧と電流との
関係を直線関係として捉え、最小二乗法による直線近似
の手法で内部抵抗の偏差である傾きΔＲを求めて組電池
２０の異常を判定したが、電池と電流との関係を直線以
外の関係（例えば３次関数曲線やベゼー曲線など）とし
て捉えると共に電圧偏差ΔＶと電流Ｉとの関係も直線以
外の関係として捉え、その関係における単位電池の内部
抵抗に基づいて構成される項に着目し、これにより異常
を判定するものとしてもよい。
では、正常な電池か否かに拘わらずその電圧と電流との
関係を直線関係として捉え、最小二乗法による直線近似
の手法で内部抵抗の偏差である傾きΔＲを求めて組電池
２０の異常を判定したが、電池と電流との関係を直線以
外の関係（例えば３次関数曲線やベゼー曲線など）とし
て捉えると共に電圧偏差ΔＶと電流Ｉとの関係も直線以
外の関係として捉え、その関係における単位電池の内部
抵抗に基づいて構成される項に着目し、これにより異常
を判定するものとしてもよい。
【００２８】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
【図１】 本発明の一実施例である組電池の異常判定装
置４０の構成の概略を例示する概略構成図である。
置４０の構成の概略を例示する概略構成図である。
【図２】 実施例の異常判定装置４０の電子処理装置５
０により実行される異常判定ルーチンの一例を示すフロ
ーチャートである。
０により実行される異常判定ルーチンの一例を示すフロ
ーチャートである。
【図３】 正常な単位電池および異常な単位電池の電圧
と電流との関係の一例を示すグラフである。
と電流との関係の一例を示すグラフである。
【図４】 異常が生じているときの電圧偏差ΔＶと電流
Ｉとの関係の一例を示すグラフである。
Ｉとの関係の一例を示すグラフである。
２０ 組電池、３０ 負荷、４０ 異常判定装置、４２
電圧計測器、４４電流計、５０ 電子処理装置、５２
ＣＰＵ、５４ 内部ＲＯＭ、５６ 内部ＲＡＭ、６０
クロック発振回路。
電圧計測器、４４電流計、５０ 電子処理装置、５２
ＣＰＵ、５４ 内部ＲＯＭ、５６ 内部ＲＡＭ、６０
クロック発振回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川内 滋博 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 Ｆターム(参考） 2G016 CB05 CB06 CB13 CB31 CC01 CC02 CC06 CC21 CC27 CC28 CD01 CD02 CD03 CE00 CE03 5G003 BA03 EA08 GC05 5H030 AA06 AS20 BB00 FF00 FF41 FF42 FF43 FF52
Claims (5)
- 【請求項１】 複数の電池を直列に接続してなる組電池
の異常を判定する異常判定装置であって、 前記複数の電池の各々の電圧を計測する電圧計測手段
と、 前記組電池を流れる電流を計測する電流計測手段と、 所定のタイミングで、前記電圧計測手段により計測され
た前記各々の電圧を入力し、該入力した各々の電圧のう
ちの最大値と最小値との偏差を演算する偏差演算手段
と、 前記所定のタイミングと同一のタイミングで、前記電流
計測手段により計測された電流を入力すると共に、該入
力した電流と前記偏差演算手段により同一のタイミング
で読み込まれた前記各々の電圧から演算された偏差とを
対の値として複数記憶する記憶手段と、 該記憶された複数の対の値に基づいて前記組電池の異常
を判定する異常判定手段とを備える異常判定装置。 - 【請求項２】 前記異常判定手段は、前記記憶手段によ
り記憶された複数の対の値が所定対数となったときに異
常を判定する手段である請求項１記載の異常判定装置。 - 【請求項３】 前記異常判定手段は、前記記憶手段によ
り記憶された複数の対の値のうちの前記電流の値が所定
範囲を越えて分布したときに異常を判定する手段である
請求項１記載の異常判定装置。 - 【請求項４】 前記異常判定手段は、前記複数の対の値
を用いて最小二乗法により少なくとも傾きを演算し、該
傾きに基づいて異常を判定する請求項１ないし３いずれ
か記載の異常判定装置。 - 【請求項５】 前記異常判定手段は、前記傾きの絶対値
が所定値より大きいときに異常と判定する手段である請
求項４記載の異常判定装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06622299A JP4030217B2 (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | 組電池の異常判定装置および異常判定方法 |
| US09/520,445 US6477024B1 (en) | 1999-03-12 | 2000-03-07 | Fault determination apparatus and fault determination method for a battery set |
| CA002300455A CA2300455C (en) | 1999-03-12 | 2000-03-10 | Fault determination apparatus and fault determination method for a battery set |
| EP00105084A EP1037063B1 (en) | 1999-03-12 | 2000-03-10 | Fault determination apparatus and fault determination method for a battery set |
| DE60017960T DE60017960T2 (de) | 1999-03-12 | 2000-03-10 | Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung eines Fehlers in einem Batteriesatz |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06622299A JP4030217B2 (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | 組電池の異常判定装置および異常判定方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005026432A Division JP2005195604A (ja) | 2005-02-02 | 2005-02-02 | 組電池の異常判定装置および異常判定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000260481A true JP2000260481A (ja) | 2000-09-22 |
| JP4030217B2 JP4030217B2 (ja) | 2008-01-09 |
Family
ID=13309603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06622299A Expired - Lifetime JP4030217B2 (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | 組電池の異常判定装置および異常判定方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6477024B1 (ja) |
| EP (1) | EP1037063B1 (ja) |
| JP (1) | JP4030217B2 (ja) |
| CA (1) | CA2300455C (ja) |
| DE (1) | DE60017960T2 (ja) |
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| KR100615371B1 (ko) * | 2001-11-09 | 2006-08-25 | 도요다 지도샤 가부시끼가이샤 | 조합전지의 상태판정장치 |
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