JP2012138278A - 電源装置の制御装置および電源装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＩＤを含む複数の電池パックを備えた電源装置のＣＩＤの作動を精度よく検出することができる、電源装置の制御装置および電源装置の制御方法を提供する。
【解決手段】電池パックＢＰ１，ＢＰ２は、電池パックに異常が生じ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第１および第２のＣＩＤをそれぞれ有する。ＥＣＵ３００は、電流検出部から電流値ＩＢ１，ＩＢ２を受け、電流値ＩＢ１，ＩＢ２が電流軸上でそれぞれ変化した軌跡の長さを示す軌跡長ＩＢＩＮＴ１，ＩＢＩＮＴ２を算出し、軌跡長ＩＢＩＮＴ１，ＩＢＩＮＴ２に基づいて第１および第２のＣＩＤのいずれかが作動したことを検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源装置の制御装置および電源装置の制御方法に関し、特に蓄電装置を含む電源装置の制御装置およびその制御方法に関する。

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積層しこれらを直列または並列に接続することによって、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２００８−１８２７７９号公報 特開２００７−２４０２３４号公報 特開平０７−１４３６７７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。）を設けたものが存在する。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破壊が防止される。

しかしながら、ＣＩＤが作動しても、２つの蓄電装置が並列に接続されて使用される場合には、片方の蓄電装置が正常であれば負荷には電源電圧が供給され続ける。このような場合に２つの蓄電装置が正常である場合と同様な電流を負荷で消費すると、片方の正常な蓄電装置に過電流が流れる可能性がある。したがってＣＩＤが作動したことを正確に検出して対策を講じる必要がある。

本発明の目的は、各々がＣＩＤを含む複数の電池パックを備えた電源装置のＣＩＤの作動を精度よく検出することができる、電源装置の制御装置および電源装置の制御方法を提供することである。

この発明は、要約すると、負荷装置に駆動電力を供給するための電源装置の制御装置であって、電源装置は、負荷装置に対して互いに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蓄電装置と、第１の電池パックに流れる第１の電流値と、第２の電池パックに流れる第２の電流値とを検出する電流検出部とを含み、第１および第２の電池パックは、電池パックに異常が生じ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第１および第２の遮断装置をそれぞれ有し、制御装置は、電流検出部から第１および第２の電流値を受け、第１および第２の電流値が電流軸上でそれぞれ変化した軌跡の長さを示す第１および第２の軌跡長を算出し、第１および第２の軌跡長に基づいて第１および第２の遮断装置のいずれかが作動したことを検出する。

好ましくは、制御装置は、第１および第２の電流値の一定時間間隔毎の変化量の絶対値をそれぞれ積算することによって第１および第２の軌跡長を算出する。

好ましくは、第１および第２の電池パックは、各々複数の電池セルを含む。第１および第２の遮断装置は、それぞれ第１および第２の電池パックの複数の電池セルのいずれかに設けられる。第１および第２の遮断装置は、電池パックに異常が生じた場合に自動的に作動する。電源装置は、第１の電池パックを負荷装置に接続する経路を開閉するための第１のリレーと、第２の電池パックを負荷装置に接続する経路を開閉するための第２のリレーとをさらに含む。制御装置は、第１および第２のリレーがともに閉状態にある場合において、第１の軌跡長の変化が第１のしきい値よりも小さく、第２の軌跡長の変化が第２のしきい値よりも大きいときには、第２のリレーを閉状態に維持したまま第１のリレーを開状態に制御する。

より好ましくは、制御装置は、ユーザの操作に応じて要求パワーを決定する要求パワー決定部と、第１および第２の電流値に応じて第１および第２の電池パックの故障を判定する判定部と、判定部の判定結果に応じて要求パワーを制限する要求パワー制限部と、判定部の判定結果に応じて要求パワー制限部によって要求パワーが制限されているときに第１および第２のリレーのいずれかの接続状態を切り替えるリレー制御部とを含む。

さらに好ましくは、負荷装置は、車両駆動用のモータを含む。制御装置は、第１および第２のリレーのいずれか一方を閉状態とし他方を開状態とした場合には、要求パワーを通常時よりも制限した状態に制御することによって車両の退避走行の実行を可能とする。

この発明は、他の局面においては、負荷装置に駆動電力を供給するための電源装置の制御方法であって、電源装置は、負荷装置に対して互いに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蓄電装置と、第１の電池パックに流れる第１の電流値と、第２の電池パックに流れる第２の電流値とを検出する電流検出部とを含み、第１および第２の電池パックは、電池パックに異常が生じ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第１および第２の遮断装置をそれぞれ有し、制御方法は、電流検出部から第１および第２の電流値を受け、第１および第２の電流値が電流軸上でそれぞれ変化した軌跡の長さを示す第１および第２の軌跡長を算出するステップと、第１および第２の軌跡長に基づいて第１および第２の遮断装置のいずれかが作動したことを検出するステップとを備える。

本発明によれば、各々がＣＩＤを複数の電池パックが並列に設けられた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１００を示す全体ブロック図である。 蓄電装置１１０の詳細な構成を示す図である。 軌跡長について説明するための図である。 図１のＥＣＵ３００の機能ブロック図である。 ＥＣＵ３００で実行されるＣＩＤの作動の判定に関する処理を説明するためのフローチャートである。 図５のステップＳ４，Ｓ７で判定される異常の領域を説明するための図である。 軌跡長の変化と異常判定の関係を説明するための動作波形図である。

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、動力分割機構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。

車両１００は、さらに、電池パックＢＰ１に流れる電流を検出するための電流センサ１１３と、電池パックＢＰ２に流れる電流を検出するための電流センサ１１４とをさらに含む。電流センサ１１３，１１４は、電流値ＩＢ１，ＩＢ２をそれぞれＥＣＵ３００に出力する。

ＳＭＲ１１５は、複数のリレーＳＭＲ−１，ＳＭＲ−２，ＳＭＲ−３，ＳＭＲ−Ｇを含む。リレー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。リレー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。リレー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。直列接続されたリレーＳＭＲ−３および抵抗Ｒ１は、リレーＳＭＲ−Ｇに並列に接続される。リレー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リレー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り替える。

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。なお、コンデンサＣ１に接続されている接地線ＮＬ１とコンデンサＣ２に接続されている接地線ＮＬ１とはコンバータ１２１の内部で接続されている。

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分割機構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は動力分割機構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が協調的に運転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を主として駆動輪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を主としてエンジン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、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、空調機であるエアコン、低電圧系（補機系）の補機負荷、補機負荷に電源電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータおよび補機バッテリなどが含まれる。

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。

車両１００は、さらに、アクセルペダル３５２と、車速センサ３５６と、車間センサ３５４とをさらに含む。

ＥＣＵ３００は、アクセルペダル３５２の操作度合いに応じて定まるアクセル開度や、オートクルーズコントロールを行なうための車速センサ３５６，車間センサ３５４の出力に応じて要求駆動力を検出する。

そして、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。

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。

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。

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、総称してバッテリセル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、総称してバッテリセル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，ＳＭＲ−２）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に示すように、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。

図１のＥＣＵ３００は、たとえば蓄電装置１１０から一定以上のパワーが出力されている場合において、電流がおよそ０の電池パックが存在すればそれを断線と見なして片方の正常な電池パックでの退避走行を実施することができる。また２つの電池パックＢＰ１，ＢＰ２の電圧ＶＢ１，ＶＢ２の偏差をモニタし、この偏差が大きく変動したときにシステム電圧ＶＬとの偏差変動が大きい方を断線（またはＣＩＤの作動）と見なして、断線が生じた電池パックに対応するシステムメインリレーを遮断することも考えられる。

しかしながら、このようなやり方では、ユーザの走行パターンにＣＩＤの作動または断線の検出頻度が左右されてしまう。たとえばノイズ等と区別して検出を行なうためには、負荷への要求パワーがある程度大きい状態が継続している必要がある。また、電流センサには公差の範囲内で検出値にばらつきがある。この点からも、ある程度大きなパワーが負荷に要求されていないといけない。また電圧偏差を使用する場合には、要求パワーの変化がある程度存在しなければ検出しづらい。

そこで、ＥＣＵ３００は、システムメインリレーＳＭＲが接続された後に、一定時間間隔毎の各電池の電流センサ１１３，１１４の出力の軌跡長を積算し比較する。電流センサ出力の軌跡長とは、電流センサの検出値が電流軸上で動いた軌跡の長さを示す。

図３は、軌跡長について説明するための図である。
図３を参照して、上段にバッテリ電流値ＩＢが示され、下段にその軌跡長ＩＢＩＮＴが示されている。時刻ｔ０〜ｔ８の一定時間間隔において電流値ＩＢの差が演算される。たとえば、時刻ｔ１における電流値ＩＢと時刻ｔ０における電流値ＩＢの差がΔＩＢ（１）である。そして次の時刻の電流の差の絶対値が次々と積算されて軌跡長ＩＢＩＮＴが求められる。軌跡長は、次式のようにも表すことができる。
ＩＢＩＮＴ＝Σ｜ΔＩＢ｜
このように、ＥＣＵ３００は、電池パックＢＰ１，ＢＰ２毎に軌跡長を求めておく。そして、ＥＣＵ３００は、所定の判定タイミングごとに、いずれかの電池パックの電流の軌跡長が設定値以上であり、かつもう一方の電池パックの電流の軌跡長がしきい値以下（ほぼ０Ａ）という条件が成立するか否かを判断する。この条件が成立した場合に、しきい値以下である電池パックの回路が意図せず開放されたものと見なし、ＥＣＵ３００は、対応するシステムメインリレーを速やかに遮断させる。

電流の軌跡長を判定に使用することにより、単に２つの電池パックの電圧や電流の差を判定に使用するよりも、誤検出が低減され高精度な電池パックの異常検出を行なうことができる。

図４は、図１のＥＣＵ３００の機能ブロック図である。
図４を参照して、ＥＣＵ３００は、要求パワー決定部３０２と、ＣＩＤ作動判定部３０４と、要求パワー制限部３０６と、ＭＧ制御部３０８と、リレー制御部３１０とを含む。

要求パワー決定部３０２は、ユーザの設定に基づいて車両の要求パワーＰｕｓｒを決定する。たとえば通常の走行時においては、運転者のアクセルペダル３５２の操作度合いに基づいて要求パワーＰｕｓｒが決定される。一方、たとえば、オートクルーズ制御中には、設定された車間や車速に基づいて、この設定に一致させるように車間センサ３５４の出力および車速センサ３５６の出力を監視しながら要求パワーＰｕｓｒが決定される。

ＣＩＤ作動判定部３０４は、電流センサ１１３から電池パックＢＰ１に流れる電流値ＩＢ１を受け、電流センサ１１４から、電池パックＢＰ２に流れる電流値ＩＢ２を受ける。そしてＣＩＤ作動判定部３０４は、これらの電流に基づいて電池パックＢＰ１，ＢＰ２の内部のＣＩＤが作動したか否かを判定する。

要求パワー制限部３０６は、要求パワー決定部によって決定されたＰｕｓｒを、ＣＩＤ作動判定部３０４の出力に基づいて制限する。具体的には、電池パックＢＰ１，ＢＰ２のいずれかのＣＩＤが作動した場合には、要求パワーＰｕｓｒをそのまま電気負荷に出力させると、ＣＩＤが作動していない方の電池パックに過電流が流れるおそれがあるので、正常である電池パックの数に基づいて要求パワーＰｕｓｒを制限する。

ＭＧ制御部３０８は、要求パワー制限部３０６の出力に基づいて、コンバータ１２１，インバータ１２２，１２３にそれぞれ制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を出力する。

リレー制御部３１０は、起動信号ＩＧＯＮに応じて制御信号ＳＥ１〜ＳＥ４を制御し、電池パックＢＰ１，ＢＰ２を車両負荷に接続する。リレー制御部３１０は、ＣＩＤ作動判定部３０４がいずれかの電池パックのＣＩＤが作動したと判定した場合には、ＣＩＤが作動した電池パックを切離すようにＳＭＲ−１，ＳＭＲ−２のいずれかを制御する。

図５は、ＥＣＵ３００で実行されるＣＩＤの作動の判定に関する処理を説明するためのフローチャートである。なおこのフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間毎または所定の条件が成立する毎に呼出されて実行される。

図１、図５を参照して、まず処理が開始されるとステップＳ１において、ＥＣＵ３００は、判定タイミングカウンタの加算を行なう。判定タイミングカウンタは、ＥＣＵ３００が内蔵しているカウンタであり、ＣＩＤの作動の有無を判定する一定時間ごとのタイミングを検出するために用いられる。ステップＳ１においてカウント値ＣＴＩＭＥに１が加算される。

続いてステップＳ２において、ＥＣＵ３００は、電流軌跡長の積算を行なう。電流軌跡長は、図４で説明したとおり、電流値が電流軸上で変化した軌跡の長さを示す値である。具体的には電流軌跡長は次式（１），（２）によって算出される。
ＩＢＩＮＴ１（ｉ）＝ＩＢＩＮＴ１（ｉ−１）＋｜ＩＢ１（ｉ）−ＩＢ１（ｉ−１）｜ … （１）
ＩＢＩＮＴ２（ｉ）＝ＩＢＩＮＴ２（ｉ−１）＋｜ＩＢ２（ｉ）−ＩＢ２（ｉ−１）｜ … （２）
続いてステップＳ３において、ＥＣＵ３００は、判定タイミングカウンタの加算値が判定タイミングＴ１に到達したか否かを判断する。ステップＳ３においてＣＴＩＭＥ≧Ｔ１が成立しない場合にはステップＳ１０に処理が進み、制御はメインルーチンに戻される。一方ステップＳ３においてＣＴＩＭＥ≧Ｔ１が成立した場合には、ステップＳ４に処理が進む。

ステップＳ４においては、電池パックＢＰ１の軌跡長ＩＢＩＮＴ１（ｉ）がしきい値βより小さく、かつ、電池パックＢＰ２の軌跡長ＩＢＩＮＴ２（ｉ）がしきい値αより大きいという条件が成立するか否かが判断される。ステップＳ４においてこの条件が成立した場合には、ステップＳ６において電池パックＢＰ１が異常であると判定されその後システムメインリレーＳＭＲ−１がオフ状態に制御され電池パックＢＰ１は負荷装置２００から切離される。その際、運転者に警告等などによって故障の発生を報知しても良い。ステップＳ４においてこの条件が成立しなかった場合にはステップＳ７に処理が進む。

ステップＳ７においては、電池パックＢＰ１の軌跡長ＩＢＩＮＴ１（ｉ）がしきい値αより大きく、かつ、電池パックＢＰ２の軌跡長ＩＢＩＮＴ２（ｉ）がしきい値βより小さいという条件が成立するか否かが判断される。ステップＳ７においてこの条件が成立した場合にはステップＳ８に処理が進み、電池パックＢＰ２が異常であると判定される。そしてシステムメインリレーＳＭＲ−２がオフ状態に制御され、電池パックＢＰ２は負荷装置２００から切離される。その際、運転者に警告等などによって故障の発生を報知しても良い。一方ステップＳ７においてこの条件が成立しなかった場合にはステップＳ９に処理が進む。

ステップＳ９においては、判定タイミングカウンタがクリアされ、カウント値ＣＴＩＭＥが０に初期化される。ステップＳ９においては、さらに、軌跡長積算値がリセットされる。すなわち、電池パックＢＰ１の軌跡長ＩＢＩＮＴ１（ｉ）に０が代入され、電池パックＢＰ２の軌跡長ＩＢＩＮＴ２（ｉ）にも０が代入される。

ステップＳ９の処理が終了するとステップＳ１０に処理が進み、制御はメインルーチンに戻される。

図６は、図５のステップＳ４，Ｓ７で判定される異常の領域を説明するための図である。

図６において、横軸は電池パックＢＰ１の軌跡長ＩＢＩＮＴが示され、縦軸には電池パックＢＰ２の軌跡長ＩＢＩＮＴ２が示される。電池パックＢＰ１，ＢＰ２がともに正常であれば、図６の平面上において２つの軌跡長の組をプロットした点は、ＩＢＩＮＴ２＝ＩＢＩＮＴ１で示される直線（理論値）付近に位置する。しかし、電池パックＢＰ１，ＢＰ２のいずれか一方のみに異常が生じた場合には、この直線から大きく離れた点にプロットされることになる。

ここで、図６のしきい値βは軌跡長が０に近いということを示す値であり、しきい値αは軌跡長が０とは有意の差があるということを示す値である。

電池パックＢＰ１の異常領域ＡＢ１では、軌跡長ＩＢＩＮＴ１がβより小、すなわち０に近いということが示され、かつ、軌跡長ＩＢＩＮＴ２がしきい値αより大きい、すなわち０とは有意の差がある値であるということが示される。

電池パックＢＰ２の異常領域ＡＢ２では、軌跡長ＩＢＩＮＴ２がβより小、すなわち０に近いということが示され、かつ、軌跡長ＩＢＩＮＴ１がしきい値αより大きい、すなわち０とは有意の差がある値であるということが示される。

図７は、軌跡長の変化と異常判定の関係を説明するための動作波形図である。
図７において、上から順に、判定タイミングカウンタのカウント値ＣＴＩＭＥ、ユーザ要求パワーＰｕｓｒ、システム要求パワーＰｓｙｓ、電池パックＢＰ１の電流値ＩＢ１、電池パックＢＰ２の電流値ＩＢ２、軌跡長ＩＢＩＮＴ１、軌跡長ＩＢＩＮＴ２、電池パックＢＰ１の異常フラグ、電池パックＢＰ２の異常フラグが示されている。

まず時刻ｔ１０までは、カウント値ＣＴＩＭＥが順に増加して時刻ｔ１０において０にリセットされる。カウント値ＣＴＩＭＥは、同様に、時刻ｔ１０〜ｔ２０の間は増加し、時刻ｔ２０でリセットされ、時刻ｔ２０〜ｔ３０の間は増加し、時刻ｔ３０でリセットされ、時刻ｔ３０〜ｔ４０の間は増加し、時刻ｔ４０でリセットされる。各リセットのタイミングにおいて、電池パックの異常の有無が判定される。

ここで、時刻ｔ１において電池パックＢＰ１のＣＩＤが作動したとする。これにより、時刻ｔ１までは電流値ＩＢ１，ＩＢ２は同様に変化していたが、時刻ｔ１〜ｔ１０の間では電流値ＩＢ１はほぼ０になり、その分電流値ＩＢ２が増加してしまう。

これに伴い、時刻ｔ１までは、軌跡長ＩＢＩＮＴ１，ＩＢＩＮＴ２は同じように増加していたが、時刻ｔ１〜ｔ１０の間は軌跡長ＩＢＩＮＴＩ１の増加は停止し、軌跡長ＩＢＩＮＴ２がより大きな傾きで増加することになる。ただし、最初の判定タイミングである時刻ｔ１０においては、軌跡長ＩＢＩＮＴ１はしきい値βよりも大きいため、図５のステップＳ４の条件には当てはまらない。

次の判定サイクルｔ１０〜ｔ２０の間でも、同様に判定タイミングカウンタのカウント値ＣＴＩＭＥは増加する。この間、一旦０にリセットされた軌跡長ＩＢＩＮＴ２は電流値ＩＢ２が変化するため増加する。これに対し軌跡長ＩＢＩＮＴ１は電流値ＩＢ１が変化しないため０のままである。そして時刻ｔ１１において軌跡長ＩＢＩＮＴ２はしきい値αより大きくなる。

このため時刻ｔ２０の判定タイミングにおいて、軌跡長ＩＢＩＮＴ１がしきい値βより小さく、かつ、軌跡長ＩＢＩＮＴ２がしきい値αより大きいという条件が成立するので、電池パックＢＰ１の異常フラグがオフ状態からオン状態に変化する。これに応じてシステムメインリレーＳＭＲ−１がオフ状態とされる。この準備のため、判定サイクルｔ２０〜ｔ３０の間は、リレーＳＭＲ−１の解放時のスパークを防ぐため一時的にシステム要求パワーＰｓｙｓが０に制限される。この間にシステムメインリレーの繋ぎ換えが行なわれる。

そして、時刻ｔ３０〜ｔ４０では、ユーザ要求パワーＰｕｓｒに対してシステム要求パワーＰｓｙｓが上限値ＰＬＩＭで制限される。このため電流値ＩＢ２は電池パックＢＰ２の出力電力制限値ＷＯＵＴおよび入力電力制限値ＷＩＮに対応する電流値で制限される。

このように時刻ｔ２０〜ｔ３０の間で、ＣＩＤが作動した電池パックＢＰ１が負荷装置２００から切離されることにより保護される。そしてさらに時刻ｔ３０以降は、ユーザ要求パワーＰｕｓｒに対してシステム要求パワーＰｓｙｓは制限されるため電池パックＢＰ２が過電流から保護された状態で、退避走行が可能となる。

以上説明したように、本実施の形態では、２つの電池パックの軌跡長を常時モニタし、一定時間間隔毎に比較してＣＩＤの作動などの異常を検出する。

具体的には、並列電池を備えた車両駆動電源システムの制御方法において、システムメインリレー接続後、一定時間間隔毎の各電池の電流軌跡長の積算値を比較して、いずれかの電池電流の軌跡長が設定値α以上であり、かつもう一方の軌跡長が所定値β以下の場合には、速やかに軌跡長が短い方の電池パックに対応するシステムメインリレーを遮断させる。

このようにすることにより、電池パック内の電池セル間または電池パックとシステム間との間に電位差が生じる前にシステムメインリレーを遮断でき安全性が向上する。これにより、スパーク発生等を防止することができる。

また、要求パワーの変動が激しいユーザの運転下においても、高精度かつ高頻度の検出が可能となる。つまり、走行の仕方や走行状態によらず、早期かつ高頻度での断線検出が可能となる。

さらに、電流センサの特性ずれ（特にオフセット誤差）に左右されず、断線やＣＩＤの作動などの以上を高精度に検出することが可能となる。

最後に、本実施の形態について、図１等を再び参照しながら総括する。本実施の形態は、負荷装置２００に駆動電力を供給するための電源装置の制御装置に関する。電源装置は、負荷装置２００に対して互いに並列に設けられた電池パックＢＰ１および電池パックＢＰ２を含む蓄電装置１１０と、電池パックＢＰ１に流れる電流値ＩＢ１と、電池パックＢＰ２に流れる電流値ＩＢ２とを検出する電流検出部（電流センサ１１３，１１４）とを含む。電池パックＢＰ１，ＢＰ２は、電池パックに異常が生じ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第１および第２のＣＩＤをそれぞれ有する。ＥＣＵ３００は、電流検出部から電流値ＩＢ１，ＩＢ２を受け、電流値ＩＢ１，ＩＢ２が電流軸上でそれぞれ変化した軌跡の長さを示す軌跡長ＩＢＩＮＴ１，ＩＢＩＮＴ２を算出し、軌跡長ＩＢＩＮＴ１，ＩＢＩＮＴ２に基づいて第１および第２のＣＩＤのいずれかが作動したことを検出する。

好ましくは、図３で説明したように、ＥＣＵ３００は、電流値ＩＢ１，ＩＢ２の一定時間間隔毎の変化量の絶対値をそれぞれ積算することによって軌跡長ＩＢＩＮＴ１，ＩＢＩＮＴ２を算出する。

好ましくは、図２に示すように、電池パックＢＰ１，ＢＰ２は、各々複数の電池セルＣＬ１１〜ＣＬ１ｎ，ＣＬ２１〜ＣＬ２ｎを含む。第１のＣＩＤは、電池パックＢＰ１の複数の電池セルＣＬ１１〜ＣＬ１ｎのすべてに設けられていても良いが、少なくともいずれかに設けられていれば良い。第２のＣＩＤは、電池パックＢＰ２の複数の電池セルＣＬ２１〜ＣＬ２ｎのすべてに設けられていても良いが、少なくともいずれかに設けられていれば良い。第１および第２のＣＩＤは、電池パックに異常が生じた場合に自動的に作動する。電源装置は、電池パックＢＰ１を負荷装置２００に接続する経路を開閉するためのリレーＳＭＲ−１と、電池パックＢＰ２を負荷装置２００に接続する経路を開閉するためのリレーＳＭＲ−２とをさらに含む。ＥＣＵ３００は、リレーＳＭＲ−１，ＳＭＲ−２がともに閉状態にある場合において、図６の領域ＡＢ１に示したように、軌跡長ＩＢＩＮＴ１の変化が第１のしきい値βよりも小さく、軌跡長ＩＢＩＮＴ２の変化が第２のしきい値αよりも大きいときには、リレーＳＭＲ−２を閉状態に維持したままリレーＳＭＲ−１を開状態に制御する。

より好ましくは、図４に示すように、ＥＣＵ３００は、ユーザの操作に応じて要求パワーＰｕｓｒを決定する要求パワー決定部３０２と、電流値ＩＢ１，ＩＢ２に応じて電池パックＢＰ１，ＢＰ２の故障を判定するＣＩＤ作動判定部３０４と、ＣＩＤ作動判定部３０４の判定結果に応じて要求パワーＰｕｓｒを制限する要求パワー制限部３０６と、ＣＩＤ作動判定部３０４の判定結果に応じて要求パワー制限部３０６によって要求パワーＰｕｓｒが制限されているときにリレーＳＭＲ−１，ＳＭＲ−２のいずれかの接続状態を切り替えるリレー制御部３１０とを含む。

さらに好ましくは、図１に示すように、負荷装置２００は、車両駆動用のモータＭＧ２を含む。ＥＣＵ３００は、リレーＳＭＲ−１，ＳＭＲ−２のいずれか一方を閉状態とし他方を開状態とした場合には、図７の時刻ｔ３０〜ｔ４０に示したように、システム要求パワーＰｓｙｓを通常時よりも制限した状態に制御することによって車両１００の退避走行の実行を可能とする。

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て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、１１１，１１２，１２４，１２５ 電圧センサ、１１３，１１４ 電流センサ、１１５ システムメインリレー、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 動力分割機構、１５０ 駆動輪、１６０ エンジン、１７０ 補機装置、２００ 負荷装置、３０２ 要求パワー決定部、３０４ ＣＩＤ作動判定部、３０６ 要求パワー制限部、３０８ ＭＧ制御部、３１０ リレー制御部、３５２ アクセルペダル、３５４ 車間センサ、３５６ 車速センサ、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、ＮＬ１ 接地線、ＰＬ１，ＰＬ２ 電力線、Ｒ１ 抵抗、ＳＭＲ−１，ＳＭＲ−２，ＳＭＲ−３，ＳＭＲ−Ｇ システムメインリレー。

Claims (6)

1. 負荷装置に駆動電力を供給するための電源装置の制御装置であって、
   前記電源装置は、
   前記負荷装置に対して互いに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蓄電装置と、
   前記第１の電池パックに流れる第１の電流値と、前記第２の電池パックに流れる第２の電流値とを検出する電流検出部とを含み、
   前記第１および第２の電池パックは、電池パックに異常が生じ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第１および第２の遮断装置をそれぞれ有し、
   前記制御装置は、前記電流検出部から前記第１および第２の電流値を受け、前記第１および第２の電流値が電流軸上でそれぞれ変化した軌跡の長さを示す第１および第２の軌跡長を算出し、前記第１および第２の軌跡長に基づいて前記第１および第２の遮断装置のいずれかが作動したことを検出する、電源装置の制御装置。
2. 前記制御装置は、前記第１および第２の電流値の一定時間間隔毎の変化量の絶対値をそれぞれ積算することによって前記第１および第２の軌跡長を算出する、請求項１に記載の電源装置の制御装置。
3. 前記第１および第２の電池パックは、各々複数の電池セルを含み、
   前記第１および第２の遮断装置は、それぞれ前記第１および第２の電池パックの複数の電池セルのいずれかに設けられ、
   前記第１および第２の遮断装置は、電池パックに異常が生じた場合に自動的に作動し、
   前記電源装置は、
   前記第１の電池パックを前記負荷装置に接続する経路を開閉するための第１のリレーと、
   前記第２の電池パックを前記負荷装置に接続する経路を開閉するための第２のリレーとをさらに含み、
   前記制御装置は、前記第１および第２のリレーがともに閉状態にある場合において、前記第１の軌跡長の変化が第１のしきい値よりも小さく、前記第２の軌跡長の変化が第２のしきい値よりも大きいときには、前記第２のリレーを閉状態に維持したまま前記第１のリレーを開状態に制御する、請求項１または２に記載の電源装置の制御装置。
4. 前記制御装置は、
   ユーザの操作に応じて要求パワーを決定する要求パワー決定部と、
   前記第１および第２の電流値に応じて前記第１および第２の電池パックの故障を判定する判定部と、
   前記判定部の判定結果に応じて前記要求パワーを制限する要求パワー制限部と、
   前記判定部の判定結果に応じて前記要求パワー制限部によって前記要求パワーが制限されているときに前記第１および第２のリレーのいずれかの接続状態を切り替えるリレー制御部とを含む、請求項３に記載の電源装置の制御装置。
5. 前記負荷装置は、
   車両駆動用のモータを含み、
   前記制御装置は、前記第１および第２のリレーのいずれか一方を閉状態とし他方を開状態とした場合には、前記要求パワーを通常時よりも制限した状態に制御することによって車両の退避走行の実行を可能とする、請求項４に記載の電源装置の制御装置。
6. 負荷装置に駆動電力を供給するための電源装置の制御方法であって、
   前記電源装置は、
   前記負荷装置に対して互いに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蓄電装置と、
   前記第１の電池パックに流れる第１の電流値と、前記第２の電池パックに流れる第２の電流値とを検出する電流検出部とを含み、
   前記第１および第２の電池パックは、電池パックに異常が生じ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第１および第２の遮断装置をそれぞれ有し、
   前記制御方法は、
   前記電流検出部から前記第１および第２の電流値を受け、前記第１および第２の電流値が電流軸上でそれぞれ変化した軌跡の長さを示す第１および第２の軌跡長を算出するステップと、
   前記第１および第２の軌跡長に基づいて前記第１および第２の遮断装置のいずれかが作動したことを検出するステップとを備える、電源装置の制御方法。

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