JP2012110175A - 蓄電装置の制御装置およびそれを搭載する車両、ならびに蓄電装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各々がＣＩＤを含む複数の電池パックが並列に設けられた構成を有する蓄電装置を備えたシステムにおいて、ＣＩＤの作動を精度よく検出する。
【解決手段】各々がＣＩＤを有する複数の電池パックＢＰ１，ＢＰ２を含む蓄電装置１１０のＥＣＵ３００は、基準値設定部３１０と、偏差演算部３２０と、判定部３３０とを備える。基準値設定部３１０は、予め定められたタイミングにおける、各電池パックの出力電圧と負荷装置２００の入力電圧との偏差を基準偏差として設定する。偏差演算部３２０は、上記タイミングより後において、各電池パックについて、各電池パックの出力電圧および負荷装置２００の入力電圧の偏差と、基準偏差との各差分値を演算する。判定部３３０は、一方の電池パックの差分値の大きさが第１のしきい値を上回り、かつ他方の電池パックの差分値の大きさが第２のしきい値を下回る場合は、第１のしきい値を上回った電池パックに対応するＣＩＤが作動したと判定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、蓄電装置の制御装置およびそれを搭載する車両、ならびに蓄電装置の制御方法に関し、より特定的には、蓄電装置に含まれる電流遮断装置（Current Interrupt Device：ＣＩＤ）の作動を検出するための技術に関する。

近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。この車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。

このような蓄電装置は、一般的に、複数のバッテリセルを直列または並列に積層することによって、所望の電圧を出力するように構成される。これらのバッテリセルにおいて、断線や短絡などの異常が発生した場合には、蓄電装置の機能が正常に発揮されない場合が生じ得る。そのため、バッテリセルの異常を検出することが必要となる。

特開２００７−０１８８７１号公報（特許文献１）は、蓄電装置内のセルにおける過電圧の発生の有無を検出するための電圧検出回路を有するシステムにおいて、当該電圧検出回路に機能不全または通信異常などの異常が生じた場合の制御を開示する。

特開２００７−０１８８７１号公報（特許文献１）によれば、電圧検出回路に異常が生じた場合に、蓄電装置を充電する際の充電電圧を所望の電圧よりも低く制限することによって、蓄電装置の過充電を抑制しつつ、その蓄電装置から供給される負荷の作動を確保することができる。

特開２００７−０１８８７１号公報 特開２０００−２９９１３７号公報 特開平０９−１１７０７２号公報 特開２００４−２３６４７３号公報

このような蓄電装置には、各バッテリセルに電流遮断装置（以下、ＣＩＤ「Current Interrupt Device」とも称する。）を備えるものが存在する。このＣＩＤは、バッテリセルに異常が発生してバッテリセルの内圧が規定値を超えた場合に、その内圧によって作動して、蓄電装置の通電経路をハード的に遮断する構成を一般的に有する。そのため、ＣＩＤが作動することによって蓄電装置の過電圧が防止される。

しかしながら、ＣＩＤが作動したか否かが直接的に検出できない場合があり、たとえば、ハイブリッド車両などにおいて、ＣＩＤが作動したまま車両の走行を継続させると、ＣＩＤに大きな電圧が印加されてバッテリセル内部でのスパークの発生などの原因となり、二次的な故障を誘発するおそれがある。したがって、ＣＩＤが作動したことを速やかに検出することが必要となる。

一方で、近年、ハイブリッド自動車や電気自動車などの用途においては、蓄電装置からの電力でより長い距離を走行することが求められており、蓄電装置の容量を増加することがさらに必要とされている。そのために、蓄電装置には、並列に接続された複数の電池パックを有するものがある。このような場合に、これらの電池パックのうちの１つにおいてＣＩＤが作動した場合、ＣＩＤが作動していない電池パックから負荷へは継続して電圧が印加されるので、負荷への入力電圧を監視するのみでは、ＣＩＤの作動を検出することができない場合がある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、各々がＣＩＤを含む複数の電池パックが並列に設けられた構成を有する蓄電装置を備えたシステムにおいて、ＣＩＤの作動を精度よく検出することである。

本発明による蓄電装置の制御装置は、設定部と、演算部と、判定部とを備え、負荷装置に駆動電力を供給するための蓄電装置を制御する。蓄電装置は、負荷装置に対して並列に設けられた第１の電池パックおよび第２の電池パックを含む。第１および第２の電池パックの各々は、電池パックの内圧が規定値を超えた場合に作動して、電池パックの通電経路を遮断するように構成された遮断装置を有する。設定部は、予め定められたタイミングにおける、第１の電池パックの出力電圧と蓄電装置から負荷装置への入力電圧との第１の偏差、および、第２の電池パックの出力電圧と入力電圧との第２の偏差を、第１および第２の基準偏差としてそれぞれ設定する。演算部は、上記タイミングより後において、第１の偏差と第１の基準偏差との第１の差分値、および第２の偏差と第２の基準偏差との第２の差分値を演算する。判定部は、第１の差分値の大きさが予め定められた第１のしきい値を上回り、かつ第２の差分値の大きさが第１のしきい値以上の予め定められた第２のしきい値を下回る場合は、第２の電池パックに対応する遮断装置が作動したと判定する。

好ましくは、制御装置は、判定部によって、遮断装置が作動したと判定された電池パックの正極端と負荷装置の正極端とに接続される切換装置を動作させて、当該電池パックから負荷装置へ供給される電力を遮断するための制御部をさらに備える。

好ましくは、設定部は、上記タイミングにおける、第１の電池パックの出力電圧と第２の電池パックの出力電圧との第３の偏差を、第３の基準偏差としてさらに設定する。演算部は、タイミングより後において、第３の偏差と第３の基準偏差との第３の差分値をさらに演算する。そして、制御部は、第３の差分値の大きさが、予め定められた基準値を上回る場合は、第１および第２の電池パックの切換装置の両方を動作させて、第１および第２の電池パックから負荷装置へ供給される電力を遮断する。

好ましくは、負荷装置の入力端子間には、蓄電装置と並列に接続されたコンデンサが設けられる。

好ましくは、上記タイミングは、第１および第２の電池パックの正極端と負荷装置の正極端との間にそれぞれ接続される第１および第２の切換装置の両方が導通状態とされ、かつ負荷装置の正極端と負極端との間に接続されたコンデンサのプリチャージが完了したタイミングである。

本発明による車両は、蓄電装置と、蓄電装置からの電力を用いて車両の駆動力を発生するように構成された駆動装置を含む負荷装置と、蓄電装置を制御するための制御装置とを備える。蓄電装置は、負荷装置に対して並列に接続された第１の電池パックおよび第２の電池パックを含む。第１および第２の電池パックの各々は、電池パックの内圧が規定値を超えた場合に作動して、電池パックの通電経路を遮断するように構成された遮断装置を有する。制御装置は、設定部と、演算部と、判定部とを含む。設定部は、予め定められたタイミングにおける、第１の電池パックの出力電圧と蓄電装置から負荷装置への入力電圧との第１の偏差および第２の電池パックの出力電圧と入力電圧との第２の偏差を、第１および第２の基準偏差としてそれぞれ設定する。演算部は、上記タイミングより後において、第１の偏差と第１の基準偏差との第１の差分値、および第２の偏差と第２の基準偏差との第２の差分値を演算する。判定部は、第１の差分値の大きさが予め定められた第１のしきい値を上回り、かつ第２の差分値の大きさが第１のしきい値以上の予め定められた第２のしきい値を下回る場合は、第２の電池パックに対応する遮断装置が作動したと判定する。

本発明による蓄電装置の制御方法は、負荷装置に駆動電力を供給するための蓄電装置についての制御方法である。蓄電装置は、負荷装置に対して並列に接続された第１の電池パックおよび第２の電池パックを含む。第１および第２の電池パックの各々は、電池パックの内圧が規定値を超えた場合に作動して、電池パックの通電経路を遮断するように構成された遮断装置を有する。制御方法は、予め定められたタイミングにおける第１の電池パックの出力電圧と蓄電装置から負荷装置への入力電圧との第１の偏差を第１の基準偏差として設定するステップと、タイミングにおける第２の電池パックの出力電圧と入力電圧との第２の偏差を第２の基準偏差として設定するステップと、上記タイミングより後において第１の偏差と第１の基準偏差との第１の差分値を演算するステップと、上記タイミングより後において第２の偏差と第２の基準偏差との第２の差分値を演算するステップと、第１の差分値の大きさが予め定められた第１のしきい値を上回りかつ第２の差分値の大きさが第１のしきい値以上の予め定められた第２のしきい値を下回る場合は、第２の電池パックに対応する遮断装置が作動したと判定するステップとを備える。

本発明によれば、各々がＣＩＤを含む複数の電池パックが並列に設けられた構成を有する蓄電装置を備えたシステムにおいて、ＣＩＤの作動を精度よく検出することができる。

本実施の形態に従う車両の全体ブロック図である。 蓄電装置の詳細な構成を示す図である。 本実施の形態における、ＣＩＤの作動検出制御の概要を説明するための第１の図である。 本実施の形態における、ＣＩＤの作動検出制御の概要を説明するための第２の図である。 本実施の形態において、ＥＣＵで実行されるＣＩＤの作動検出制御を説明するための機能ブロック図である。 本実施の形態において、ＥＣＵで実行されるＣＩＤの作動検出制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本実施の形態に従う車両１００を示す全体ブロック図である。
図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０と、システムメインリレー（System Main Relay：ＳＭＲ）１１５と、負荷装置２００と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００と、コンデンサＣ１とを備える。負荷装置２００は、駆動装置１２０と、補機装置１７０とを含む。

駆動装置１２０は、コンバータ１２１と、インバータ１２２，１２３と、モータジェネレータ１３０，１３５と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、内燃機関であるエンジン１６０と、コンデンサＣ２とを含む。

蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、電池パックＢＰ１，ＢＰ２と、電圧センサ１１１，１１２とを含む。電池パックＢＰ１，ＢＰ２は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。

蓄電装置１１０は、負荷装置２００の正極端に接続される電力線ＰＬ１、および、負荷装置２００の負極端に接続される接地線ＮＬ１を介して負荷装置２００に接続される。そして、蓄電装置１１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力を駆動装置１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０、１３５で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。

電圧センサ１１１，１１２は、電池パックＢＰ１，ＢＰ２の電圧ＶＢ１，ＶＢ２をそれぞれ検出し、検出信号をＥＣＵ３００へ出力する。

ＳＭＲ１１５は、複数のリレーＳＭＲ−１，ＳＭＲ−２，ＳＭＲ−３，ＳＭＲ−Ｇを含む。ＳＭＲ−１の一方端は電池パックＢＰ１の正極端子に接続され、他方端は電力線ＰＬ１に接続される。ＳＭＲ−２の一方端は電池パックＢＰ２の正極端子に接続され、他方端は電力線ＰＬ１に接続される。ＳＭＲ−Ｇの一方端は、電池パックＢＰ１，ＢＰ２の負極端子同士の接続ノードＮＤに接続され、他方端は接地線ＮＬ１に接続される。直列接続されたＳＭＲ−３および抵抗Ｒ１は、ＳＭＲ−Ｇに並列に接続される。ＳＭＲ−３は、蓄電装置１１０から負荷装置２００への電力供給開始時の突入電流の低減、あるいは電力遮断時のＳＭＲ−Ｇの溶着防止のためのリレーである。ＳＭＲ１１５に含まれるこれらのリレーは、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１〜ＳＥ４に基づいて制御され、蓄電装置１１０と負荷装置２００との間での電力の供給と遮断とを切換える。

コンバータ１２１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１と電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１との間で電圧変換を行なう。

インバータ１２２，１２３は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１に並列に接続される。インバータ１２２，１２３は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２にそれぞれ基づいて、コンバータ１２１から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ１３０，１３５をそれぞれ駆動する。

コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。

電圧センサ１２４は、コンデンサＣ１の両端にかかる電圧、すなわち負荷装置２００への入力電圧ＶＬを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。電圧センサ１２５は、コンデンサＣ２の両端にかかる電圧ＶＨを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。

モータジェネレータ１３０，１３５は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。

モータジェネレータ１３０，１３５の出力トルクは、減速機や動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０，１３５は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、コンバータ１２１およびインバータ１２２，１２３によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。

また、モータジェネレータ１３０，１３５は動力伝達ギヤ１４０を介してエンジン１６０とも結合される。そして、ＥＣＵ３００により、モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１６０が協調的に動作されて必要な車両駆動力が発生される。さらに、モータジェネレータ１３０，１３５は、エンジン１６０の回転により発電が可能であり、この発電電力を用いて蓄電装置１１０を充電することができる。なお、本実施の形態においては、モータジェネレータ１３５を専ら駆動輪１５０を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータ１３０を専らエンジン１６０により駆動される発電機として用いるものとする。

また、図１においては、モータジェネレータが２つ設けられる構成が例として示されるが、モータジェネレータの数はこれに限定されず、モータジェネレータが１つの場合、あるいは２つより多くのモータジェネレータを設ける構成としてもよい。また、エンジン１６０は必須の構成ではなく、エンジン１６０を含まない、電気自動車や燃料電池車であってもよい。さらに、蓄電装置１１０に接続される負荷は上記のような車両には限られず、蓄電装置１１０から出力される電力で駆動される電気機器であれば、本実施の形態が適用可能である。

負荷装置２００は、低電圧系（補機系）の構成として補機装置１７０を含む。補機装置１７０としては、いずれも図示しないが、ＤＣ／ＤＣコンバータ、補機負荷、補機バッテリや、空調機であるエアコンなどが含まれる。

ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１００および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０に備えられる電圧センサ１１１，１１２からの電圧ＶＢ１，ＶＢ２および図示しない電流センサからの電流検出値に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態ＳＯＣ（State of Charge）を演算する。

なお、蓄電装置１１０は、図２で後述するように、複数のバッテリセルを直列に接続することによって所望の電圧が出力されるように構成されるが、電圧センサ１１１によって検出される電圧ＶＢは、蓄電装置１１０の両端の電圧ではなく、一般的に、個々のバッテリセルの電圧の和に基づいて算出される。そのため、ＣＩＤが作動しても電圧ＶＢの出力は必ずしもゼロとならない。

ＥＣＵ３００は、駆動装置１２０、ＳＭＲ１１５などを制御するための制御信号を生成して出力する。なお、図１においては、ＥＣＵ３００として１つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、駆動装置１２０用の制御装置や蓄電装置１１０用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。

図２は、蓄電装置１１０の詳細な構成を示す図である。図２を参照して、蓄電装置１１０に含まれる電池パックＢＰ１は、直列に接続された複数のバッテリセルＣＬ１１〜ＣＬ１ｎ（以下、総称してＣＬ１とも称する。）を含んで構成され、バッテリセルＣＬ１の個数により所望の出力電圧が得られる。この各バッテリセルＣＬ１には、電流遮断装置ＣＩＤが設けられる。また、電池パックＢＰ２についても同様に、直列に接続されたＣＩＤを含む複数のバッテリセルＣＬ２１〜ＣＬ２ｎ（以下、総称してＣＬ２とも称する。）が含まれる。

ＣＩＤは、バッテリセルの電解液から発生するガスによって、バッテリセルの内圧が規定値を上回った場合に、その内圧によって作動して、当該バッテリセルを同一電池パック内の他のバッテリセルから物理的に遮断する。したがって、バッテリセルのいずれかのＣＩＤが作動すると、ＣＩＤが作動した電池パックには電流が流れなくなる。

このようにＣＩＤが作動して電流が遮断されると、ＣＩＤが作動したバッテリセル以外のバッテリセルの合計電圧と、当該電池パックに印加される電圧（他方の電池パックからの電圧および負荷装置２００の入力電圧ＶＬ）との差電圧が、作動したＣＩＤに印加されることが知られている。したがって、ＣＩＤが作動した電池パックのリレー（図１における、ＳＭＲ−１，ＳＭＲ２）が導通したままの状態において、たとえば駆動装置１２０や補機装置１７０による電力消費により、他方の電池パックの電圧および電圧ＶＬが低下すると、それに伴って作動したＣＩＤに印加される電圧が増加する。ＣＩＤによって遮断された部分の間隙は比較的小さいため、ＣＩＤに印加される電圧が所定の耐電圧を上回ると、たとえば、上記の間隙においてスパークが発生するなどして、二次的な故障が誘発されるおそれがある。したがって、ＣＩＤの作動を速やかに検出することが必要となるが、一般的に、バッテリセルにおいては、ＣＩＤが作動したことを出力するための手段を有しない場合がある。

特に、図１に示すような複数の電池パックＢＰ１，ＢＰ２が負荷装置２００に対して並列に設けられた構成では、いずれか一方の電池パックのＣＩＤが作動したとしても、正常な電池パックからの電圧が負荷装置２００に印加されてしまう。そうすると、ＣＩＤが作動した電池パックがあったとしても、負荷装置２００の入力端においては、ＣＩＤの作動に伴う変化を検出することができず、ＣＩＤの作動検出が遅れ、結果としてＣＩＤの作動に伴う二次的な故障が発生するおそれがある。

このような問題に鑑み、本実施の形態においては、所定のタイミングにおいて蓄電装置１１０の電池パックＢＰ１，ＢＰ２のそれぞれの出力電圧ＶＢ１，ＶＢ２と負荷装置２００の入力電圧ＶＬとの偏差を、それぞれ第１および第２の基準偏差として記憶し、その所定のタイミング以降の電圧ＶＢ１，ＶＢ２と電圧ＶＬとのそれぞれの偏差と、上記基準偏差との差分値に基づいて、電池パックＢＰ１，ＢＰ２のどちらのＣＩＤが作動したかを検出するＣＩＤの作動検出制御を行なう。このようにすることによって、複数の電池パックが並列に設けられた構成を有する蓄電装置においても、精度良くＣＩＤが作動したことを検出することが可能となる。

図３は、本実施の形態における、ＣＩＤの作動検出制御の概要を説明するための図である。図３は、横軸に時間が示され、縦軸にはリレーＳＭＲ−１，ＳＭＲ−２の動作状態、電圧ＶＢ１，ＶＢ２，ＶＬの変化状態、電圧ＶＬと電圧ＶＢ１との偏差ΔＶＬＢ１（＝｜ＶＬ−ＶＢ１｜）の変化状態、電圧ＶＬと電圧ＶＢ２との偏差ΔＶＬＢ２（＝｜ＶＬ−ＶＢ２｜）の変化状態、および電圧ＶＢ１と電圧ＶＢ２との偏差ΔＶＢ１２（＝｜ＶＢ１−ＶＢ２｜）の変化状態が示される。

図１および図３を参照して、時刻ｔ１において、イグニッションスイッチが操作されてＳＭＲ１１５がオンに制御されると、リレーＳＭＲ−１，ＳＭＲ−２がオン状態（導通状態）となる。これによって、電池パックＢＰ１，ＢＰ２からの電圧が負荷装置２００に印加される。

このとき、たとえば、電池パックＢＰ１，ＢＰ２の回路開放時の電圧がＶＢ１０，ＶＢ２０（ＶＢ１０＞ＶＢ２０）であり、出力電圧に多少の差がある場合には、電池パックＢＰ１と電池パックＢＰ２との間で循環電流が流れることによって、電圧センサ１１１，１１２によって検出される電圧がほぼ同じとなるように均等化される（図３中の曲線Ｗ１，Ｗ２）。また、これによって、コンデンサＣ１の初期充電が実行され、電圧ＶＬの値が電圧ＶＢ１，ＶＢ２とほぼ同じ値まで上昇する（図３中の曲線Ｗ３）。なお、図３においては、理解を容易にするために、電圧センサ１１１，１１２，１２４による電圧ＶＢ１，ＶＢ２，ＶＬの出力値に若干のオフセットを有する場合が示されている。

そして、電池パックＢＰ１，ＢＰ２の出力電力が均等化され、かつコンデンサＣ１の初期充電が完了する時刻ｔ２において、そのときの電圧ＶＬ，ＶＢ１，ＶＢ２間の各電圧偏差ΔＶＬＢ１，ΔＶＬＢ２，ΔＶＢ１２が、基準偏差ΔＶ１ｒｅｆ，ΔＶ２ｒｅｆ，ΔＶ１２ｒｅｆとして記憶される。

その後、時刻ｔ２から負荷装置２００が駆動されることによって、電池パックＢＰ１，ＢＰ２の充放電が実行され、それに伴って電圧ＶＢ１，ＶＢ２が変動しながら減少する。時刻ｔ２からｔ３までは、電池パックＢＰ１，ＢＰ２のＣＩＤは動作していないので、このときの電圧偏差ΔＶＬＢ１，ΔＶＬＢ２，ΔＶＢ１２は、時刻ｔ１で記憶した基準偏差ΔＶ１ｒｅｆ，ΔＶ２ｒｅｆ，ΔＶ１２ｒｅｆとほぼ同じ値となる。

そして、時刻ｔ３において、電池パックＢＰ１のＣＩＤが作動すると、電池パックＢＰ１に電流が流れなくなり、電池パックＢＰ１からの電力の供給が停止する。そのため、時刻ｔ３以降は、電圧ＶＢ１は変化しない。

一方で、電池パックＢＰ２のＣＩＤは作動していないので、負荷装置２００には電池パックＢＰ２からの電力が継続して供給され、それに伴って電圧ＶＢ２および電圧ＶＬが継続して減少する。

これによって、電圧ＶＬと電圧ＶＢ１との電圧偏差ΔＶＬＢ１、および電圧ＶＢ１と電圧ＶＢ２との電圧偏差ΔＶＢ１２が増加する。そして、電圧偏差ΔＶＬＢ１と基準偏差ΔＶ１ｒｅｆとの差分値がしきい値α以上で、かつ電圧ＶＬＢ２と基準偏差ΔＶ２ｒｅｆとの差分値がしきい値β（α≧β）より小さくなる条件が成立すると、電池パックＢＰ１においてＣＩＤが作動していると判断される。これによって、リレーＳＭＲ−１がオフ（非導通）にされ、電池パックＢＰ１が負荷装置２００から切り離される。

なお、図３には示さないが、電池パックＢＰ２のＣＩＤが作動した場合には、電圧ＶＬと電圧ＶＢ１との電圧偏差ΔＶＬＢ１はほとんど変動せず、その代わりに、電圧ＶＬと電圧ＶＢ２との電圧偏差ΔＶＬＢ２が増加する。そして、電圧偏差ΔＶＬＢ１と基準偏差ΔＶ１ｒｅｆとの差分値がしきい値βより小さく、かつ電圧ＶＬＢ２と基準偏差ΔＶ２ｒｅｆとの差分値がしきい値α以上となる条件が成立すると、電池パックＢＰ２においてＣＩＤが作動していると判断され、リレーＳＭＲ−２がオフにされる。

このように、電圧偏差ΔＶＬＢ１，ΔＶＬＢ２について、それぞれの基準偏差ΔＶ１ｒｅｆ，ΔＶ２ｒｅｆとの差分値を、予め定められたしきい値と比較することによって、並列接続された電池パックＢＰ１，ＢＰ２のどちらのＣＩＤが作動したかを判断することができる。そして、ＣＩＤが作動した電池パックのみを負荷装置２００から切り離すことで、負荷装置の運転を継続しつつ、ＣＩＤが作動した電池パックの二次的な故障を防止することが可能となる。

なお、上述のしきい値α，βの値を適切に設定することにより、ＣＩＤの作動を判断する際に、適当な不感帯を設けることができる。これによって、たとえば、蓄電装置と負荷装置との間の充放電の急激な変化が生じた場合などの過渡状態における誤判定を抑制することが可能となる。

ところで、上記のように、ＣＩＤが作動した電池パックを特定することが必ずしもできない場合がある。たとえば、図４に示すように、基準偏差を設定後に、電圧ＶＬの検出値と電圧ＶＢ１，ＶＢ２の検出値とのオフセットが大きくなってしまったような場合にＣＩＤが作動すると、上記のような、一方の電池パックのみについて、電圧偏差と基準偏差との差分値が大きくなるような条件には該当しなくなる場合がある。そうすると、ＣＩＤが作動した電池パックを特定することができない。

そのため、本実施の形態においては、さらに、電圧ＶＢ１，ＶＢ２間の電圧偏差ΔＶＢ１２が対応する基準偏差ΔＶ１２ｒｅｆと比較され、これらの差分値がしきい値γを上回った場合には、どちらかは特定できないが電池パックＢＰ１，ＢＰ２のいずれか一方のＣＩＤが作動していることを検出することができる。

図５は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行されるＣＩＤの作動検出制御を説明するための機能ブロック図である。図５の機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、ＥＣＵ３００によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。

図１および図５を参照して、ＥＣＵ３００は、基準値設定部３１０と、偏差演算部３２０と、判定部３３０と、リレー制御部３４０とを含む。

基準値設定部３１０は、電圧センサ１１１，１１２からの電池パックＢＰ１，ＢＰ２の電圧ＶＢ１，ＶＢ２、および電圧センサ１２４からの電圧ＶＬの入力を受ける。また、基準値設定部３１０は、ＳＭＲ１１５に含まれるリレーＳＭＲ−１，ＳＭＲ−２，ＳＭＲ−３，ＳＭＲ−Ｇに対するそれぞれの制御信号ＳＥ１〜ＳＥ４を受ける。

基準値設定部３１０は、ＳＭＲ１１５におけるＳＭＲ−１，ＳＭＲ−２，ＳＭＲ−Ｇが閉成されることによって、電池パックＢＰ１，ＢＰ２の電圧ＶＢ１，ＶＢ２が均等化され、かつコンデンサＣ１のプリチャージが完了したタイミングにおいて、電池パックＢＰ１，ＢＰ２の電圧ＶＢ１，ＶＢ２と電圧ＶＬとのそれぞれの偏差ΔＶ１ｒｅｆ，ΔＶ２ｒｅｆ、および電池パックＢＰ１，ＢＰ２の電圧ＶＢ１，ＶＢ２の偏差ΔＶ１２ｒｅｆを基準偏差として設定する。そして、基準値設定部３１０は、設定したこれらの基準偏差を、判定部３３０へ出力する。

偏差演算部３２０は、電圧ＶＢ１，ＶＢ２および電圧ＶＬの入力を受ける。偏差演算部３２０は、電池パックＢＰ１，ＢＰ２の電圧ＶＢ１，ＶＢ２と電圧ＶＬとのそれぞれの偏差ΔＶＬＢ１，ΔＶＬＢ２、および電池パックＢＰ１，ＢＰ２の電圧ＶＢ１，ＶＢ２の偏差ΔＶＢ１２を演算する。そして、これらの演算結果を判定部３３０へ出力する。

判定部３３０は、基準値設定部３１０からの基準偏差ΔＶ１ｒｅｆ，ΔＶ２ｒｅｆ，ΔＶ１２ｒｅｆ、および偏差演算部３２０からの偏差ΔＶＬＢ１，ΔＶＬＢ２，ΔＶＢ１２を受ける。判定部３３０は、各基準偏差およびそれに対応する偏差の差分値を、図３で説明したようなしきい値と比較することによって、電池パックのＣＩＤが作動したか否か、および、いずれの電池パックのＣＩＤが作動したかを判定する。そして、その判定結果である判定フラグＦＬＧをリレー制御部３４０へ出力する。

リレー制御部３４０は、判定部３３０からの判定フラグＦＬＧを受ける。そして、リレー制御部３４０は、判定フラグＦＬＧに基づいて、リレーＳＭＲ−１，ＳＭＲ−２のうち、ＣＩＤが作動した電池パックに対応するリレーを開放するように制御信号ＳＥ１，ＳＥ２を生成する。これによって、ＣＩＤが作動した電池パックを負荷装置２００から切り離すとともに、正常な電池パックを使用して負荷装置２００を継続的に駆動することができる。

また、リレー制御部３４０は、図４で説明したように、いずれかの電池パックのＣＩＤが作動しているが、どちらのＣＩＤが作動しているかが不明である場合は、両方の電池パックＢＰ１，ＢＰ２を負荷装置２００から切り離すために、リレーＳＭＲ−１，ＳＭＲ−２の両方を開放するように制御信号ＳＥ１，ＳＥ２を生成する。

なお、図５には示さないが、ＥＣＵ３００は、判定部３３０によって電池パックＢＰ１，ＢＰ２の少なくとも一方のＣＩＤが作動したことが判定されたことに基づいて、警報装置（図示せず）によってユーザに対して視覚的および／または聴覚的にＣＩＤの作動を通知するようにしてもよい。

図６は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行されるＣＩＤの作動検出制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図６に示されるフローチャートは、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）で処理を実現することも可能である。

図１および図６を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、ＳＭＲ１１５内の各リレーが接続されてから一定時間が経過したか否かを判定する。

ＳＭＲ１１５が接続されてから一定時間が経過していない場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、処理がＳ１６０に進められ、ＥＣＵ３００は、電池パックＢＰ１，ＢＰ２の電圧ＶＢ１，ＶＢ２と電圧ＶＬとのそれぞれの偏差ΔＶ１ｒｅｆ，ΔＶ２ｒｅｆ、および電池パックＢＰ１，ＢＰ２の電圧ＶＢ１，ＶＢ２の偏差ΔＶ１２ｒｅｆを基準偏差として設定する。その後、処理がメインルーチンに戻される。

ＳＭＲ１１５が接続されてから一定時間が経過した場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、Ｓ１１０に処理が進められ、ＥＣＵ３００は、電圧ＶＢ１，ＶＢ２および電圧ＶＬの入力を受ける。偏差演算部３２０は、電池パックＢＰ１，ＢＰ２の電圧ＶＢ１，ＶＢ２と電圧ＶＬとのそれぞれの偏差ΔＶＬＢ１，ΔＶＬＢ２、および電池パックＢＰ１，ＢＰ２の電圧ＶＢ１，ＶＢ２の偏差ΔＶＢ１２を演算する。

次に、ＥＣＵ３００は、Ｓ２１０にて、基準偏差ΔＶ１ｒｅｆと偏差ΔＶＬＢ１との差分値の絶対値がしきい値α以上であり、かつ基準偏差ΔＶ２ｒｅｆと偏差ΔＶＬＢ２との差分値の絶対値がしきい値βより小さいか否か、すなわち電池パックＢＰ１においてＣＩＤが作動したか否かを判定する（α≧β）。

電池パックＢＰ１においてＣＩＤが作動したと判定した場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、処理をＳ１７０に進めて、リレーＳＭＲ−１をオフ（非接続）として、電池パックＢＰ１を負荷装置２００から切り離す。

一方、電池パックＢＰ１においてＣＩＤが作動していないと判定した場合（Ｓ１２０にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、処理をＳ１３０に進めて、次に、基準偏差ΔＶ１ｒｅｆと偏差ΔＶＬＢ１との差分値の絶対値がしきい値βよりも小さく、かつ基準偏差ΔＶ２ｒｅｆと偏差ΔＶＬＢ２との差分値の絶対値がしきい値α以上であるか否か、すなわち電池パックＢＰ２においてＣＩＤが作動したか否かを判定する。

電池パックＢＰ２においてＣＩＤが作動したと判定した場合（Ｓ１３０にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、処理をＳ１８０に進めて、リレーＳＭＲ−２をオフとして、電池パックＢＰ２を負荷装置２００から切り離す。

一方、電池パックＢＰ２においてＣＩＤが作動していないと判定した場合（Ｓ１３０にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、処理をＳ１４０に進めて、次に、基準偏差ΔＶ１２ｒｅｆと偏差ΔＶＢ１２との差分値の絶対値がしきい値γより大きいか否かを判定する。

基準偏差ΔＶ１２ｒｅｆと偏差ΔＶＢ１２との差分値の絶対値がしきい値γより大きい場合（Ｓ１４０にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、図４において説明したように、電池パックの電圧ＶＢ１，ＶＢ２と電圧ＶＬとの間のオフセットが大きいような場合に、電池パックＢＰ１，ＢＰ２のいずれか一方でＣＩＤが作動しているがいずれの電池パックであるかが特定できない状態であると判断する。そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ１５０にて、緊急処理として、ＳＭＲ１１５をオフとし、蓄電装置１１０の全体を負荷装置２００から切り離す。このとき、図１のようなハイブリッド（ＨＶ）自動車の場合には、ＥＣＵ３００は、エンジン１６０のみによって走行するバッテリレス走行に切換えて走行を継続する。

また、エンジンを搭載していない電気自動車（ＥＶ）の場合には、蓄電装置が負荷装置から切り離されることによって緊急停止が行なわれる。なお、走行中に緊急停止することは危険である場合があるので、ユーザによる退避走行が完了した後に緊急停止することが好ましい。

一方、基準偏差ΔＶ１２ｒｅｆと偏差ΔＶＢ１２との差分値の絶対値がしきい値γ以下の場合（Ｓ１４０にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、電池パックＢＰ１，ＢＰ２のいずれにおいてもＣＩＤが作動していないと判断して、処理をメインルーチンに戻す。

このような処理に従って制御を行なうことによって、各々がＣＩＤを含む複数の電池パックが並列に接続された構成を有する蓄電装置を備えたシステムにおいて、ＣＩＤの作動を精度よく検出することが可能となる。これによって、ＣＩＤが作動したことを迅速に検出することができるので、ＣＩＤが作動した場合の二次的な故障の発生を防止することが可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００ 車両、１１０ 蓄電装置、１１５ ＳＭＲ、１１１，１１２、１２４，１２５ 電圧センサ、１２０ 駆動装置、１２１ コンバータ、１２２，１２３ インバータ、１３０，１３５ モータジェネレータ、１４０ 動力伝達ギヤ、１５０ 駆動輪、１６０ エンジン、１７０ 補機装置、２００ 負荷装置、３００ ＥＣＵ、３１０ 基準値設定部、３２０ 偏差演算部、３３０ 判定部、３４０ リレー制御部、ＢＰ１，ＢＰ２ 電池パック、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、ＣＩＤ 電流遮断装置、ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ１１〜ＣＬ１ｎ，ＣＬ２１〜ＣＬ２ｎ バッテリセル、ＮＤ 接続ノード、ＮＬ１ 接地線、ＰＬ１，ＰＬ２ 電力線、Ｒ１ 抵抗、ＳＭＲ−１〜ＳＭＲ−３，ＳＭＲ−Ｇ リレー。

Claims (7)

1. 負荷装置に駆動電力を供給するための蓄電装置についての制御装置であって、
   前記蓄電装置は、前記負荷装置に対して並列に設けられた第１の電池パックおよび第２の電池パックを含み、
   前記第１および第２の電池パックの各々は、電池パックの内圧が規定値を超えた場合に作動して、電池パックの通電経路を遮断するように構成された遮断装置を有し、
   前記制御装置は、
   予め定められたタイミングにおける、前記第１の電池パックの出力電圧と前記蓄電装置から前記負荷装置への入力電圧との第１の偏差、および、前記第２の電池パックの出力電圧と前記入力電圧との第２の偏差を、第１および第２の基準偏差としてそれぞれ設定するための設定部と、
   前記タイミングより後において、前記第１の偏差と前記第１の基準偏差との第１の差分値、および前記第２の偏差と前記第２の基準偏差との第２の差分値を演算するための演算部と、
   前記第１の差分値の大きさが予め定められた第１のしきい値を上回り、かつ前記第２の差分値の大きさが前記第１のしきい値以上の予め定められた第２のしきい値を下回る場合は、前記第２の電池パックに対応する遮断装置が作動したと判定するように構成された判定部とを備える、蓄電装置の制御装置。
2. 前記判定部によって、前記遮断装置が作動したと判定された電池パックの正極端と前記負荷装置の正極端とに接続される切換装置を動作させて、当該電池パックから前記負荷装置へ供給される電力を遮断するための制御部をさらに備える、請求項１に記載の蓄電装置の制御装置。
3. 前記設定部は、前記タイミングにおける、前記第１の電池パックの出力電圧と前記第２の電池パックの出力電圧との第３の偏差を、第３の基準偏差としてさらに設定し、
   前記演算部は、前記タイミングより後において、前記第３の偏差と前記第３の基準偏差との第３の差分値をさらに演算し、
   前記制御部は、前記第３の差分値の大きさが、予め定められた基準値を上回る場合は、前記第１および第２の電池パックの切換装置の両方を動作させて、前記第１および第２の電池パックから前記負荷装置へ供給される電力を遮断する、請求項２に記載の蓄電装置の制御装置。
4. 前記負荷装置の入力端子間には、前記蓄電装置と並列に接続されたコンデンサが設けられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電装置の制御装置。
5. 前記タイミングは、前記第１および第２の電池パックの正極端と前記負荷装置の正極端との間にそれぞれ接続される第１および第２の切換装置の両方が導通状態とされ、かつ前記負荷装置の正極端と負極端との間に接続されたコンデンサのプリチャージが完了したタイミングである、請求項１に記載の蓄電装置の制御装置。
6. 車両であって、
   蓄電装置と、
   前記蓄電装置からの電力を用いて前記車両の駆動力を発生するように構成された駆動装置を含む負荷装置と、
   前記蓄電装置を制御するための制御装置とを備え、
   前記蓄電装置は、前記負荷装置に対して並列に接続された第１の電池パックおよび第２の電池パックを含み、
   前記第１および第２の電池パックの各々は、電池パックの内圧が規定値を超えた場合に作動して、電池パックの通電経路を遮断するように構成された遮断装置を有し、
   前記制御装置は、
   予め定められたタイミングにおける、前記第１の電池パックの出力電圧と前記蓄電装置から前記負荷装置への入力電圧との第１の偏差および前記第２の電池パックの出力電圧と前記入力電圧との第２の偏差を、第１および第２の基準偏差としてそれぞれ設定するための設定部と、
   前記タイミングより後において、前記第１の偏差と前記第１の基準偏差との第１の差分値、および前記第２の偏差と前記第２の基準偏差との第２の差分値を演算するための演算部と、
   前記第１の差分値の大きさが予め定められた第１のしきい値を上回り、かつ前記第２の差分値の大きさが前記第１のしきい値以上の予め定められた第２のしきい値を下回る場合は、前記第２の電池パックに対応する遮断装置が作動したと判定するように構成された判定部とを含む、車両。
7. 負荷装置に駆動電力を供給するための蓄電装置についての制御方法であって、
   前記蓄電装置は、前記負荷装置に対して並列に接続された第１の電池パックおよび第２の電池パックを含み、
   前記第１および第２の電池パックの各々は、電池パックの内圧が規定値を超えた場合に作動して、電池パックの通電経路を遮断するように構成された遮断装置を有し、
   前記制御方法は、
   予め定められたタイミングにおける前記第１の電池パックの出力電圧と前記蓄電装置から前記負荷装置への入力電圧との第１の偏差を第１の基準偏差として設定するステップと、
   前記タイミングにおける前記第２の電池パックの出力電圧と前記入力電圧との第２の偏差を、第２の基準偏差として設定するステップと、
   前記タイミングより後において前記第１の偏差と前記第１の基準偏差との第１の差分値を演算するステップと、
   前記タイミングより後において前記第２の偏差と前記第２の基準偏差との第２の差分値を演算するステップと、
   前記第１の差分値の大きさが予め定められた第１のしきい値を上回り、かつ前記第２の差分値の大きさが前記第１のしきい値以上の予め定められた第２のしきい値を下回る場合は、前記第２の電池パックに対応する遮断装置が作動したと判定するステップとを備える、蓄電装置の制御方法。

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