JP2008157808A - 組電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】組電池から引き出された電圧検出線の異常を検出できる組電池システムを提供する。
【解決手段】複数の単位二次電池セル１１_１〜１１_ｘが直列に接続された組電池１と、複数の単位二次電池セルの各々から電圧検出線４_１〜４_ｘ＋１を介して送られてくる端子間電圧を同一タイミングで検出し、検出した端子間電圧に各単位二次電池セルに割り当てられたＩＤを付して出力する電圧検出手段２と、電圧検出手段２から送られてくる複数の単位二次電池セルの端子間電圧およびＩＤに基づいて複数の単位二次電池セルの異常および複数の単位二次電池セルの各々から引き出されている電圧検出線の断線を検出して出力する組電池管理手段３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の単位二次電池セルを直列に接続してなる組電池システムに関し、特に、複数の単位二次電池セルの各々から引き出されている電圧検出線の異常を検出する技術に関する。

従来、直流の高電圧を出力するために、複数の単位二次電池セル（以下、単に「セル」という）を直列に接続した組電池が知られている。この組電池は、１つのセルが過充電状態または過放電状態になると全体の性能が低下することから、各セルの端子間電圧を検出し、この検出結果に基づき異常の有無を判断して外部に知らせる機能を付加した組電池システムとして提供される場合が多い。

このような組電池システムでは、組電池の異常の有無は、図１０のフローチャートに示す手順で判断される。すなわち、まず、組電池を構成するすべてのセルの端子間電圧（以下、「セル電圧」という）が取得される（ステップＳ５１）。次いで、予め設定された上限電圧以上のセル電圧を出力するセルが存在するかどうかが判定される（ステップＳ５２）。ステップＳ５２において、上限電圧以上のセル電圧を出力するセルが存在しないことが判断されると、次いで、予め設定された下限電圧以下のセル電圧を出力するセルが存在するかどうかが判定される（ステップＳ５３）。ステップＳ５３で、下限電圧以下のセル電圧を出力するセルが存在しないことが判断されると、組電池システムの状態は正常であると判断され、ステップＳ５１に戻って上述した動作が繰り返される。

ステップＳ５３において、下限電圧以下のセル電圧を出力するセルが存在することが判断されると、組電池システムの状態（ステータス）は過放電状態であると判断される（ステップＳ５４）。この場合、図１０では図示を省略しているが、組電池への充電が開始される。その後、ステップＳ５１に戻って上述した動作が繰り返される。

ステップＳ５２において、上限電圧以上のセル電圧を出力するセルが存在することが判断されると、組電池システムの状態（ステータス）は過充電状態であると判断される（ステップＳ５５）。次いで、予め設定された下限電圧以下のセル電圧を出力するセルが存在するかどうかが判定される（ステップＳ５６）。ステップＳ５６で、下限電圧以下のセル電圧を出力するセルが存在しないことが判断されると、組電池への充電が停止され、その後、ステップＳ５１に戻って上述した動作が繰り返される。

ステップＳ５６において、下限電圧以下のセル電圧を出力するセルが存在することが判断されると、組電池システムの状態（ステータス）は過放電状態であると判断される（ステップＳ５７）。この場合、過充電状態のセルと過放電状態のセルが混在していることになり、組電池システムの状態（ステータス）は、「組電池システム異常」であると判断され、その旨を表す異常信号が出力される（ステップＳ５８）。

このような組電池システムの１つとして、特許文献１は、複数の単電池を直列接続した高電圧電池における複数の電圧源の電圧計測に適した積層電圧計測装置を開示している。この積層電圧計測装置は、直列接続された５個の電池モジュールに対して、直列接続された５個のコンデンサが設けられ、第１のスイッチング回路によって、各電池モジュールの電圧が、各コンデンサに、同一のタイミングでそれぞれ印加される。各コンデンサは、第２スイッチング回路によって、電圧計測回路に対してそれぞれ順番に接続されて、電圧計測回路によって、各コンデンサの電圧が、それぞれ順番に計測される。これにより、直列接続された複数の電圧源に流れる電流値の変動に影響されることなく、同時刻の各電圧源の電圧をそれぞれ正確に計測することができる。
特開２００２−１３９５２３号公報

上述した従来の組電池システムでは、各セルの両端子間から引き出されているセル電圧を検出するための電圧検出線が断線した場合、隣り合う２つのセルの各々の一方の電位が固定されず、通常の使用範囲を超えた高電圧または低電圧が検出される。なお、本明細書でいう「断線」には、電圧検出線自体が切断された場合の他に、電圧検出線がセルの端子からはずれた場合を含む。

充放電が可能な二次電池の場合、上述したように、セル電圧として高電圧が検出されたときは「過充電状態」と判断され、低電圧が検出されたときは「過放電状態」と判断されて組電池の異常と判断されるので、電圧検出線の断線と、組電池自体の異常とを切り分けることができない。その結果、組電池が正常であっても、電圧検出線の断線によって組電池の異常と判断されてしまうという問題がある。

本発明の課題は、組電池から引き出された電圧検出線の異常を検出できる組電池システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、複数の単位二次電池セルが直列に接続された組電池と、前記複数の単位二次電池セルの各々から電圧検出線を介して送られてくる端子間電圧を同一タイミングで検出し、検出した端子間電圧に各単位二次電池セルに割り当てられたＩＤを付して出力する電圧検出手段と、前記電圧検出手段から送られてくる複数の単位二次電池セルの端子間電圧およびＩＤに基づいて前記複数の単位二次電池セルの異常および複数の単位二次電池セルの各々から引き出されている電圧検出線の断線を検出して出力する組電池管理手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記組電池管理手段は、前記電圧検出手段から送られてくる単位二次電池セルの端子間電圧が所定の上限電圧以上である場合に過充電状態と判断し、所定の下限電圧以下である場合に過放電状態と判断する充放電判断手段と、前記過充電状態の単位二次電池セルと過放電状態の単位二次電池セルとが同時に存在する場合には、前記ＩＤに基づき過充電状態の単位二次電池セルと過放電状態の単位二次電池セルとが隣り合わせであるかどうかを判断する隣り合せ判断手段と、過充電状態の単位二次電池セルと過放電状態の単位二次電池セルとが隣り合わせでない場合には前記組電池が異常である旨を外部へ出力する外部出力手段と、過充電状態の単位二次電池セルと過放電状態の単位二次電池セルとが隣り合わせである場合には、過充電状態の単位二次電池セルの端子間電圧と過放電状態の単位二次電池セルの端子間電圧との和の電圧が、前記上限電圧の２倍の電圧と下限電圧の２倍の電圧との範囲内であるかどうかを判断する電圧判断手段とを備え、前記外部出力手段は、前記和の電圧が前記範囲内でない場合には、前記組電池が異常である旨を外部へ出力し、前記和の電圧が前記範囲内である場合には、前記電圧検出線が断線している旨を外部へ出力することを特徴とする。

また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記組電池を直列に複数接続し、前記電圧検出手段を前記複数の組電池に対応させて設け、前記組電池管理手段は、前記複数の電圧検出手段の各々から並列に入力される端子間電圧およびＩＤに基づき前記複数の組電池の各々を構成する複数の単位二次電池セルの異常および複数の単位二次電池セルの各々から引き出されている電圧検出線の断線を検出して出力することを特徴とする。

また、請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記組電池を直列に複数接続し、前記電圧検出手段を前記複数の組電池に対応させて設け、該複数の電圧検出手段のうちの特定の電圧検出手段以外の電圧検出手段は、検出した端子間電圧およびＩＤを前記特定の電圧検出手段に送り、前記組電池管理手段は、前記特定の電圧検出手段から出力される前記複数の電圧検出手段の端子間電圧およびＩＤに基づき前記複数の組電池の各々を構成する複数の単位二次電池セルの異常および複数の単位二次電池セルの各々から引き出されている電圧検出線の断線を検出して出力することを特徴とする。

また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の発明において、前記組電池管理手段から出力される単位二次電池セルの異常および電圧検出線の断線を記憶するメモリを備えたことを特徴とする。

また、請求項６記載の発明は、複数の単位二次電池セルが直列に接続された組電池と、
前記組電池を構成する複数の単位二次電池セルの各々から電圧検出線を介して送られてくる端子間電圧を同一タイミングで検出し、検出した端子間電圧に各単位二次電池セルに割り当てられたＩＤを付して出力する電圧検出手段と、前記電圧検出手段から出力される端子間電圧に含まれる高周波成分を検出し、検出した高周波成分の絶対値が所定の閾値を超えたか否かを判定する高周波成分検出手段と、前記高周波成分検出手段による判定結果に基づき電圧検出線の断線の有無を判定する電圧検出線異常判定手段とを備えたことを特徴とする。

さらに、請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記電圧検出線異常判定手段は、前記高周波成分検出手段によって高周波成分の絶対値が所定の閾値を超えたことが検出された端子間電圧に対応する単位二次電池セルが隣り合って存在する場合に、該２つの単位二次電池セルの間から引き出されている電圧検出線が断線している旨を判定することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、単位二次電池セルの異常と電圧検出線の断線とを分けて出力するので、組電池システムの重大な異常である組電池自体の異常と、電圧検出線の断線という軽微な故障とを切り分けることができる。したがって、メンテナンス時にどのような対策を行うかの指標を得ることができる。

また、請求項２記載の発明によれば、隣り合うセルの端子間電圧の和が上限電圧の２倍の電圧と下限電圧の２倍の電圧との範囲内である場合には、電圧検出線の断線と判定し、組電池の異常とは区別して出力するので、組電池システムの重大な異常である組電池自体の異常と、電圧検出線の断線という軽微な故障とを切り分けることができる。したがって、メンテナンス時にどのような対策を行うかの指標を得ることができる。

また、請求項３記載の発明によれば、複数の組電池を直列に接続して高電圧を得る場合であっても、組電池システムの重大な異常である組電池自体の異常と、電圧検出線の断線という軽微な故障とを切り分けることができるので、メンテナンス時にどのような対策を行うかの指標を得ることができる。

また、請求項４記載の発明によれば、請求項３に係る発明と同様の効果が得られるとともに、組電池管理手段に端子間電圧およびＩＤを送るための線が請求項３に係る組電池システムに比べて少なくて済むので、組電池システムの構成が簡単になる。

また、請求項５記載の発明によれば、組電池管理手段から出力される単位二次電池セルの異常および電圧検出線の断線をメモリに記憶するので、メンテナンス時にメモリを参照することにより、事象を再現させることなく電圧検出線の断線の有無を確認することができる。

また、請求項６記載の発明によれば、複数の単位二次電池セルから出力される端子間電圧に含まれる高周波成分を検出し、検出した高周波成分の絶対値が所定の閾値を超えたか否かを判定し、判定結果に基づき電圧検出線の断線の有無を判定するので、組電池システムの重大な異常である組電池自体の異常とは別に、電圧検出線の断線という軽微な故障を単独で検出できる。したがって、メンテナンス時にどのような対策を行うかの指標を得ることができる。

さらに、請求項７記載の発明によれば、隣り合うセルの端子間電圧の両方に高周波成分が含まれる場合に電圧検出線の断線と認識するので、組電池システムの重大な異常である組電池自体の異常とは別に、電圧検出線の断線という軽微な故障を単独で検出できる。したがって、メンテナンス時にどのような対策を行うかの指標を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る組電池システムの構成を示す図である。この組電池システムは、組電池１、電圧検出手段２および組電池管理手段３から構成されている。

組電池１は、ｘ個（ｘは２以上の整数）の単位二次電池セル（以下、単に「セル」という）１１_１〜１１_ｘが直列に接続されて構成されている。各セルの正極端子および負極端子からは電圧検出線４_１〜４_ｘ＋１が引き出され、電圧検出手段２に接続されている。なお、隣り合ったセルの正極端子と負極端子とから引き出される電圧検出線は共用されている。

電圧検出手段２は、ｘ個のセル１１_１〜１１_ｘから電圧検出線４_１〜４_ｘ＋１を介して送られてくる電圧に基づき、ｘ個のセル１１_１〜１１_ｘの各々の端子間電圧（セル電圧）を同一タイミングで検出し、各セルに割り当てられた固有のＩＤを付して組電池管理手段３に送る。

組電池管理手段３は、電圧検出手段２から送られてくるセル電圧およびＩＤに基づき組電池１の状態を管理し、セル１１_１〜１１_ｘまたは電圧検出線４_１〜４_ｘ＋１に異常が存在する場合には、異常信号を外部へ出力する。組電池管理手段３で行われる処理の詳細を図２のフローチャートに示す。組電池管理手段３は、図示していないが、図２に示すフローチャートの各処理のためのプログラムを記憶したメモリと、このメモリから処理プログラムを読み出して実行する中央処理装置（ＣＰＵ）等からなる制御部と、異常信号を外部へ出力する外部出力部とを備える。

組電池管理手段３では、まず、組電池１を構成するすべてのセル１１_１〜１１_ｘからセル電圧が取得される（ステップＳ１１）。すなわち、組電池管理手段３は、電圧検出手段２において同一のタイミングで検出されたすべてのセル１１_１〜１１_ｘのセル電圧をＩＤと一緒に、電圧検出手段２から取得する。

次いで、予め設定された上限電圧以上のセル電圧を出力するセルが存在するかどうかが判断される（ステップＳ１２）。すなわち、組電池管理手段３は、電圧検出手段２から送られてくるすべてのセル１１_１〜１１_ｘのセル電圧を参照し、ユーザによって予め設定された上限電圧以上のセル電圧を出力するセルが存在するかどうかを判断する。

このステップＳ１２において、上限電圧以上のセル電圧を出力するセルが存在しないことが判断されると、次いで、予め設定された下限電圧以下のセル電圧を出力するセルが存在するかどうかが制御部により判断される（ステップＳ１３）。すなわち、組電池管理手段３は、電圧検出手段２から送られてくるすべてのセル１１_１〜１１_ｘのセル電圧を参照し、ユーザによって予め設定された下限電圧以下のセル電圧を出力するセルが存在するかどうかを判断する。

ステップＳ１３において、下限電圧以下のセル電圧を出力するセルが存在しないことが判断されると、図３に示すように、すべてのセル１１_１〜１１_ｘのセル電圧は、予め設定された上限電圧（設定上限電圧）と予め設定された下限電圧（設定下限電圧）とにより規定される定格電圧の範囲内にあり、組電池システムの状態は正常であると判断される。その後、ステップＳ１１に戻って上述した動作が繰り返される。

ステップＳ１３において、下限電圧以下のセル電圧を出力するセルが存在することが判断されると、組電池システムの状態（ステータス）は過放電状態であると判断される（ステップＳ１４）。この場合、組電池管理手段３は、図示しない制御回路を制御することにより、図示しない定電圧源から組電池１への充電を開始させる。その後、ステップＳ１１に戻って上述した動作が繰り返される。

ステップＳ１２において、上限電圧以上のセル電圧を出力するセルが存在することが判断されると、組電池システムの状態（ステータス）は過充電状態であると判断される（ステップＳ１５）。次いで、上述したステップＳ１３と同様にして、予め設定された下限電圧以下のセル電圧を出力するセルが存在するかどうかが判断される（ステップＳ１６）。ステップＳ１３で、下限電圧以下のセル電圧を出力するセルが存在しないことが判断されると、図示しない制御回路は、図示しない定電圧源から組電池１への充電を停止させる。その後、ステップＳ１１に戻って上述した動作が繰り返される。

ステップＳ１６において、下限電圧以下のセル電圧を出力するセルが存在することが判断されると、組電池システムの状態（ステータス）は過放電状態であると判断される（ステップＳ１７）。この場合、組電池管理手段３は、過充電状態のセルと過放電状態のセルが混在していることを認識する。そして、上限電圧以上のセル電圧を出力するセル（以下、「最大電圧セル」という）と下限電圧以下のセル電圧を出力するセル（以下、「最小電圧セル」という）とが隣り合っているかどうかが判断される（ステップＳ１８）。すなわち、組電池管理手段３は、最大電圧セルのＩＤと最小電圧セルのＩＤとを照合することにより、これら両セルが隣り合っているかどうかを判断する。

ステップＳ１８において、最大電圧セルと最小電圧セルとが隣り合っていないことが判断されると、組電池システムの状態（ステータス）は、「組電池異常」であると認識され、その旨を表す異常信号が出力される（ステップＳ１９）。すなわち、組電池管理手段３は、組電池１に異常が存在する旨を認識し、異常信号を外部に出力する。

ステップＳ１８において、最大電圧セルと最小電圧セルとが隣り合っていることが判断されると、次いで、最大電圧セルから出力される最大電圧と最小電圧セルから出力される最小電圧との和が、定格電圧の２倍以下であるかどうかが判断される（ステップＳ２０）。すなわち、組電池管理手段３は、最大電圧と最小電圧との和が、下限電圧の２倍の電圧以上であって、かつ、上限電圧の２倍の電圧以下の範囲にあるかどうかを判断する。

ステップＳ２０において、最大電圧と最小電圧との和が、定格電圧の２倍以下でないことが判断されると、上述したステップＳ１９に進み、組電池システムの状態（ステータス）は、「組電池異常」であると認識され、その旨を表す異常信号が出力される。一方、最大電圧と最小電圧との和が、定格電圧の２倍以下であることが判断されると、組電池システムの状態（ステータス）は、「電圧検出線の断線」であると認識され、その旨を表す異常信号が出力される（ステップＳ２１）。すなわち、組電池管理手段３は、組電池１と電圧検出手段２とを結ぶ電圧検出線が断線している旨を認識し、その旨を表す異常信号を外部に出力する。

なお、ステップＳ１２〜ステップＳ１５の処理は、本発明の充放電判断手段に対応する。ステップＳ１７〜ステップＳ１８の処理は、本発明の隣り合せ判断手段に対応する。ステップＳ１９、ステップＳ２１の処理は、本発明の外部出力手段に対応する。ステップＳ２０の処理は、本発明の電圧判断手段に対応する。

以上説明したように、本発明の実施例１に係る組電池システムによれば、隣り合うセルのセル電圧の和が定格電圧の２倍以下であれば電圧検出線の断線と認識し、組電池の異常とは区別して出力するので、組電池システムの重大な異常である組電池１自体の異常と、電圧検出線の断線という軽微な故障とを切り分けることができる。したがって、メンテナンス時にどのような対策を行うかの指標を得ることができる。

本発明の実施例２に係る組電池システムは、実施例１に係る組電池システムで使用された組電池を直列に複数接続して高電圧を得ることことを特徴とする。

図４は、本発明の実施例２に係る組電池システムの構成を示すブロック図である。この組電池システムは、ｎ個（ｎは２以上の整数、以下においても同じ）の組電池１_１〜１_ｎ、ｎ個の電圧検出手段２_１〜２_ｎおよび１個の組電池管理手段３ａとを備える。

ｎ個の組電池１_１〜１_ｎは、直列に接続されている。ｎ個の組電池１_１〜１_ｎの各々は、実施例１に係る組電池システムの組電池１と同じである。

ｎ個の電圧検出手段２_１〜２_ｎの各々は、実施例１に係る組電池システムの電圧検出手段２と同じである。ｎ個の電圧検出手段２_１〜２_ｎは、ｎ個の組電池１_１〜１_ｎの出力をそれぞれ入力する。ｎ個の電圧検出手段２_１〜２_ｎの各々は、入力されたｘ個のセル１１_１〜１１_ｘの端子間電圧（セル電圧）を同一タイミングで検出し、各セルに割り当てられた固有のＩＤを付して、並列に組電池管理手段３ａに送る。

組電池管理手段３ａは、ｎ個の電圧検出手段２_１〜２_ｎから送られてくるセル電圧およびＩＤに基づきｎ個の組電池１_１〜１_ｎの状態を管理し、いずれかの組電池に異常が存在する場合は、その旨を表す異常信号を外部へ出力する。組電池管理手段３ａの動作は、ｎ個の組電池を対象として処理を行う点を除けば、実施例１に係る組電池システムの組電池管理手段３の動作と同じである。

以上説明したように、本発明の実施例２に係る組電池システムによれば、複数の組電池を直列に接続して高電圧を得る場合であっても、組電池システムの重大な異常である組電池１_１〜１_ｎ自体の異常と、電圧検出線の断線という軽微な故障とを切り分けることができるので、メンテナンス時にどのような対策を行うかの指標を得ることができる。

本発明の実施例３に係る組電池システムは、実施例１に係る組電池システムで使用された組電池を直列に複数接続して高電圧を得るとともに、実施例２に係る組電池システムより構成を簡単化したことを特徴とする。

図５は、本発明の実施例３に係る組電池システムの構成を示すブロック図である。この組電池システムは、ｎ個の組電池１_１〜１_ｎ、ｎ個の電圧検出手段２_１〜２_ｎおよび１個の組電池管理手段３ｂを備える。

ｎ個の組電池１_１〜１_ｎは、直列に接続されている。ｎ個の組電池１_１〜１_ｎの各々は、実施例１に係る組電池システムの組電池１と同じである。

ｎ個の電圧検出手段２_１〜２_ｎの各々は、実施例１に係る組電池システムの電圧検出手段２と同じである。ｎ個の電圧検出手段２_１〜２_ｎは、ｎ個の組電池１_１〜１_ｎの出力をそれぞれ入力する。ｎ個の電圧検出手段２_１〜２_ｎの各々は、入力されたｘ個のセル１１_１〜１１_ｘの端子間電圧（セル電圧）を同一タイミングで検出し、各セルに割り当てられた固有のＩＤを付して、直列に組電池管理手段３ｂに送る。具体的には、電圧検出手段２_１を特定の電圧検出手段とし、電圧検出手段２_２〜２_ｎは、電圧検出手段２_１を経由してセル電圧およびＩＤを組電池管理手段３ｂに送る。この場合、各電圧検出手段は、自己のセル電圧およびＩＤと、上流側（符号のサフィックスが大きい方の電圧検出手段）の電圧検出手段から送られてきたセル電圧およびＩＤとを下流側の電圧検出手段（符号のサフィックスが小さい方の電圧検出手段）に送るように構成することができる。

以上説明したように、本発明の実施例３に係る組電池システムによれば、実施例２に係る組電池システムと同様の効果を得られるとともに、組電池管理手段３ｂにセル電圧およびＩＤを送るための線が実施例２に係る組電池システムに比べて少なくて済むので、組電池システムの構成が簡単になる。

本発明の実施例４に係る組電池システムは、電圧検出線が断線すると、電圧検出手段に入力される信号は高周波成分を含むという性質を利用して、電圧検出線の断線を検出することを特徴とする。

図６は、本発明の実施例４に係る組電池システムの構成を示すブロック図である。この組電池システムは、組電池１、電圧検出手段２、高周波成分検出手段５および電圧検出線異常判定手段６から構成されている。

組電池１および電圧検出手段２は、実施例１に係る組電池システムのそれらと同じである。ここで、組電池１を構成するセル１１_１〜１１_ｘには、ＩＤ番号として「１〜ｘ」がそれぞれ付されている。具体的には、組電池１の最も負極側のセル１１_１のＩＤ番号を「１」とし、以下順次増加する番号を付し、組電池１の最も正極側のセル１１_ｘのＩＤ番号を「ｘ」とする。なお、組電池１の最も負極側のセル１１_１のＩＤ番号を「ｘ」とし、以下順次減少する番号を付し、組電池１の最も正極側のセル１１_ｘのＩＤ番号を「１」とすることもできる。

高周波成分検出手段５は、例えばハイパスフィルタからなり、電圧検出手段２から送られてｘ個のセル電圧を表す信号に含まれる高周波成分を抽出する。セル１１_１〜１１_ｘは直流電源であるので、電圧検出線に断線がない場合には、電圧検出手段２から送られてくる信号に高周波成分は含まれない。しかし、電圧検出線に断線がある場合には、電圧検出手段２に入力される信号は不安定になる。例えば図７に示すような、高周波成分が含まれた信号になる。高周波成分検出手段５は、さらに、抽出した高周波成分の絶対値を算出し、算出した高周波成分の絶対値が所定の閾値を超えたかどうかを判定する。この判定結果は、信号ｂ_１〜ｂ_ｘとして電圧検出線異常判定手段６に送られる。

電圧検出線異常判定手段６は、例えばＣＰＵからなり、高周波成分検出手段５から送られてくる信号ｂ_１〜ｂ_ｘに基づき電圧検出線の断線の有無を判定し、断線が存在すると判定された場合には、その旨を表す異常信号を外部へ出力する。電圧検出線異常判定手段６は、高周波成分検出手段５によって高周波成分の絶対値が所定の閾値を超えたことが検出された端子間電圧に対応する単位二次電池セルが隣り合って存在する場合に、２つの単位二次電池セルの間から引き出されている電圧検出線が断線している旨を判定する。

次に、上記のように構成される本発明の実施例４に係る組電池システムの動作を、電圧検出線異常判定処理を中心に、図８に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する。電圧検出線異常判定手段６は、図示していないが、図８に示すフローチャートの電圧検出線異常判定処理のためのプログラムを記憶したメモリと、このメモリから処理プログラムを読み出して実行するＣＰＵからなる制御部と、外部に異常信号を出力する外部出力部とを備える。

電圧検出線異常判定処理では、まず、変数ｋが「１」に初期化される（ステップＳ３１）。すなわち、電圧検出線異常判定手段６は、以下の処理で使用する変数ｋ（ｋ＝１、２、・・・、ｘ）を「１」に初期化する。

次いで、ＩＤ番号が「ｋ」のセル１１_ｋのセル電圧に含まれる高周波成分の絶対値が所定の閾値より大きいかどうかが判断される（ステップＳ３２）。すなわち、高周波成分検出手段５は、電圧検出手段２から送られてくるセル電圧に含まれる高周波成分を抽出し、
抽出した高周波成分の絶対値が所定の閾値より大きいかどうかを判断する。

ステップＳ３２において、高周波成分の絶対値が所定の閾値より大きくないことが判断されると、信号ｂ_ｋが「０」にセットされる（ステップＳ３３）。すなわち、高周波成分検出手段５は、信号ｂ_ｋを、電圧検出線に断線がない旨を表す「０」にセットして電圧検出線異常判定手段６に送る。その後、ステップＳ３６の処理に進む。

ステップＳ３２において、高周波成分の絶対値が所定の閾値より大きいことが判断されると、信号ｂ_ｋが「１」にセットされる（ステップＳ３４）。すなわち、高周波成分検出手段５は、信号ｂ_ｋを、電圧検出線に断線がある旨を表す「１」にセットして電圧検出線異常判定手段６に送る。

次いで、信号ｂ_ｋと信号ｂ_ｋ−１との乗算結果が「１」であるかどうかが判断される（ステップＳ３５）。すなわち、電圧検出線異常判定手段６は、高周波成分検出手段５から送られてきた信号ｂ_ｋと信号ｂ_ｋ−１とを乗算し、その乗算結果が「１」であるかどうかを判断する。なお、変数ｋが「１」の場合は、信号ｂ_１と信号ｂ_０との乗算が行われることになるが、この場合、信号ｂ_０は存在しないので、信号ｂ_０は「０」として扱われる。

ステップＳ３５において、乗算結果が「１」であることが判断されると、ＩＤ番号が「ｋ−１」のセル１１_ｋ−１とＩＤ番号が「ｋ」のセル１１_ｋとの間の電圧検出線が断線である旨が判定される（ステップＳ３９）。すなわち、電圧検出線異常判定手段６は、セル１１_ｋ−１のセル電圧およびセル１１_ｋのセル電圧の両方に、所定の閾値より大きい高周波成分の絶対値が含まれるので、セル１１_ｋ−１とセル１１_ｋとの接続点から引き出されている電圧検出線が断線である旨を判定し、その旨を表す異常信号を外部へ出力する。ステップＳ３５において、乗算結果が「１」でないことが判断されると、ステップＳ３６の処理に進む。

ステップＳ３６においては、ＩＤ番号が「ｋ−１」のセル１１_ｋ−１とＩＤ番号が「ｋ」のセル１１_ｋとの間の電圧検出線に断線がない旨が判定される。すなわち、電圧検出線異常判定手段６は、セル１１_ｋ−１のセル電圧とセル１１_ｋのセル電圧との少なくとも一方に、所定の閾値より大きい高周波成分の絶対値が含まれないので、隣り合ったセル１１_ｋ−１とセル１１_ｋとの接続点から引き出されている電圧検出線に断線がない旨を判定する。

次いで、変数ｋがｘになったかどうかが判定される（ステップＳ３７）。すなわち、電圧検出線異常判定手段６は、変数ｋが、組電池１を構成するセルの数であるｘであるかどうかを判定する。ステップＳ３７において、変数ｋがｘになっていないことが判断されると、変数ｋがインクリメント（＋１）され（ステップＳ３８）、その後、ステップＳ３２に戻って上述した処理が繰り返される。

ステップＳ３７において、変数ｋがｘになったことが判断されると、組電池１の両端のセルから引き出されている電圧検出線の検査が行われる。すなわち、信号ｂ_１が「１」であり、かつ、信号ｂ_２が「０」であるかどうかが判断される（ステップＳ４０）。ステップＳ４０において、信号ｂ_１が「１」であり、かつ、信号ｂ_２が「０」であることが判断されると、ＩＤ番号が「１」のセル１１_１の負極側の電圧検出線の断線である旨が判定される（ステップＳ４１）。すなわち、電圧検出線異常判定手段６は、セル１１_１の負極側から引き出されている電圧検出線が断線である旨を判定し、その旨を表す異常信号を外部へ出力する。

ステップＳ４０において、信号ｂ_１が「１」であり、かつ、信号ｂ_２が「０」でないことが判断されると、次いで、信号ｂ_ｘ−１が「０」であり、かつ、信号ｂ_ｘが「１」であるかどうかが判断される（ステップＳ４２）。ステップＳ４２において、信号ｂ_ｘ−１が「０」であり、かつ、信号ｂ_ｘが「１」であることが判断されると、ＩＤ番号が「ｘ」のセル１１_１の正極側の電圧検出線の断線である旨が判定される（ステップＳ４３）。すなわち、電圧検出線異常判定手段６は、セル１１_ｘの正極側から引き出されている電圧検出線が断線である旨を判定し、その旨を表す異常信号を外部へ出力する。

ステップＳ４２において、信号ｂ_ｘ−１が「０」であり、かつ、信号ｂ_ｘが「１」でないことが判断されると、組電池１から引き出されている電圧検出線のいずれにも断線がないことが判定される（ステップＳ４４）。以上により、電圧検出線異常判定処理は終了する。

以上説明したように、本発明の実施例４に係る組電池システムによれば、隣り合うセルのセル電圧の両方に高周波成分が含まれる場合に電圧検出線の断線と認識するので、組電池システムの重大な異常である組電池１自体の異常とは別に、電圧検出線の断線という軽微な故障を単独で検出できる。したがって、メンテナンス時にどのような対策を行うかの指標を得ることができる。

本発明の実施例５に係る組電池システムは、実施例１〜実施例３のいずれかに係る組電池システムにおいて、異常状態を記憶するものである。

図９は、実施例５に係る組電池システムの構成を示すブロック図である。この組電池システムは、実施例１に係る組電池システムにメモリ７が追加されて構成されている。メモリ７は、組電池管理手段３から出力される異常信号を記憶する。メモリ７に記憶する異常信号は、断線の有無をビットデータまたは特定の数値で表現することができる。

実施例５に係る組電池システムの動作は、組電池管理手段３から出力される電圧検出線の断線を表す異常信号が外部に出力される他に、メモリ７に格納される点を除けば、上述した実施例１に係る組電池システムの動作と同じである。

以上説明したように、本発明の実施例５に係る組電池システムによれば、異常信号をメモリに格納するので、メンテナンス時にメモリを参照することにより、事象を再現することなく電圧検出線の断線の有無を確認することができる。

本発明は、重大な異常である組電池自体の異常と、電圧検出線の断線という軽微な故障とを切り分けることが要求される組電池システムに利用可能である。

本発明の実施例１に係る組電池システムの構成を示す図である。 本発明の実施例１に係る組電池システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例１に係る組電池システムの動作を説明するための図である。 本発明の実施例２に係る組電池システムの構成を示す図である。 本発明の実施例３に係る組電池システムの構成を示す図である。 本発明の実施例４に係る組電池システムの構成を示す図である。 本発明の実施例４に係る組電池システムの動作を説明するための図である。 本発明の実施例４に係る組電池システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例５に係る組電池システムの構成を示す図である。 従来の組電池システムを説明するための図である。

符号の説明

１、１_１〜１_ｎ 組電池
１１_１〜１１_ｘ 単位二次電池セル（セル）
２、２_１〜２_ｎ 電圧検出手段
３、３ａ、３ｂ 組電池管理手段
４_１〜１１_ｘ 電圧検出線
５ 高周波成分検出手段
６ 電圧検出線異常判定手段
７ メモリ

Claims (7)

1. 複数の単位二次電池セルが直列に接続された組電池と、
   前記複数の単位二次電池セルの各々から電圧検出線を介して送られてくる端子間電圧を同一タイミングで検出し、検出した端子間電圧に各単位二次電池セルに割り当てられたＩＤを付して出力する電圧検出手段と、
   前記電圧検出手段から送られてくる複数の単位二次電池セルの端子間電圧およびＩＤに基づいて前記複数の単位二次電池セルの異常および複数の単位二次電池セルの各々から引き出されている電圧検出線の断線を検出して出力する組電池管理手段と
   を備えたことを特徴とする組電池システム。
2. 前記組電池管理手段は、
   前記電圧検出手段から送られてくる単位二次電池セルの端子間電圧が所定の上限電圧以上である場合に過充電状態と判断し、所定の下限電圧以下である場合に過放電状態と判断する充放電判断手段と、
   前記過充電状態の単位二次電池セルと過放電状態の単位二次電池セルとが同時に存在する場合には、前記ＩＤに基づき過充電状態の単位二次電池セルと過放電状態の単位二次電池セルとが隣り合わせであるかどうかを判断する隣り合せ判断手段と、
   過充電状態の単位二次電池セルと過放電状態の単位二次電池セルとが隣り合わせでない場合には前記組電池が異常である旨を外部へ出力する外部出力手段と、
   過充電状態の単位二次電池セルと過放電状態の単位二次電池セルとが隣り合わせである場合には、過充電状態の単位二次電池セルの端子間電圧と過放電状態の単位二次電池セルの端子間電圧との和の電圧が、前記上限電圧の２倍の電圧と下限電圧の２倍の電圧との範囲内であるかどうかを判断する電圧判断手段とを備え、
   前記外部出力手段は、前記和の電圧が前記範囲内でない場合には、前記組電池が異常である旨を外部へ出力し、前記和の電圧が前記範囲内である場合には、前記電圧検出線が断線している旨を外部へ出力することを特徴とする請求項１記載の組電池システム。
3. 前記組電池を直列に複数接続し、
   前記電圧検出手段を前記複数の組電池に対応させて設け、
   前記組電池管理手段は、
   前記複数の電圧検出手段の各々から並列に入力される端子間電圧およびＩＤに基づき前記複数の組電池の各々を構成する複数の単位二次電池セルの異常および複数の単位二次電池セルの各々から引き出されている電圧検出線の断線を検出して出力することを特徴とする請求項１記載の組電池システム。
4. 前記組電池を直列に複数接続し、
   前記電圧検出手段を前記複数の組電池に対応させて設け、該複数の電圧検出手段のうちの特定の電圧検出手段以外の電圧検出手段は、検出した端子間電圧およびＩＤを前記特定の電圧検出手段に送り、
   前記組電池管理手段は、
   前記特定の電圧検出手段から出力される前記複数の電圧検出手段の端子間電圧およびＩＤに基づき前記複数の組電池の各々を構成する複数の単位二次電池セルの異常および複数の単位二次電池セルの各々から引き出されている電圧検出線の断線を検出して出力することを特徴とする請求項１記載の組電池システム。
5. 前記組電池管理手段から出力される単位二次電池セルの異常および電圧検出線の断線を記憶するメモリを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の組電池システム。
6. 複数の単位二次電池セルが直列に接続された組電池と、
   前記組電池を構成する複数の単位二次電池セルの各々から電圧検出線を介して送られてくる端子間電圧を同一タイミングで検出し、検出した端子間電圧に各単位二次電池セルに割り当てられたＩＤを付して出力する電圧検出手段と、
   前記電圧検出手段から出力される端子間電圧に含まれる高周波成分を検出し、検出した高周波成分の絶対値が所定の閾値を超えたか否かを判定する高周波成分検出手段と、
   前記高周波成分検出手段による判定結果に基づき電圧検出線の断線の有無を判定する電圧検出線異常判定手段と、
   を備えたことを特徴とする組電池システム。
7. 前記電圧検出線異常判定手段は、
   前記高周波成分検出手段によって高周波成分の絶対値が所定の閾値を超えたことが検出された端子間電圧に対応する単位二次電池セルが隣り合って存在する場合に、該２つの単位二次電池セルの間から引き出されている電圧検出線が断線している旨を判定することを特徴とする請求項６記載の組電池システム。

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