JP2013117410A - 組電池の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】休止期間中に生じた微小短絡を検出することができる組電池の制御装置を提供する。
【解決手段】複数の単電池を含む組電池を備えた組電池の制御装置であって、複数の単電池の電圧または充電状態を所定の目標値に調整する調整手段と、調整時間、または、調整回数、または、調整手段を用いて実際に調整した調整容量を演算する演算手段と、演算手段で演算された演算値を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された演算値を用いて、時系列で並べた演算値の傾き及び実測値の変化量から、組電池内の微小短絡による異常を判定する判定手段とを備え、判定手段は、制御装置の休止期間の前の傾きと休止期間の後の傾きとの差が所定の範囲内であり、かつ、休止期間の前後の変化量が微小短絡を示す閾値より大きい場合に、組電池内の微小短絡により組電池の異常が生じていると判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、組電池の制御装置に関するものである。

少なくとも１つの蓄電素子を含む蓄電部を複数個接続して構成された蓄電装置の異常を検出する装置であって、前記複数の蓄電部の各々の容量又は電圧のばらつきを均等化する処理を複数回実行する均等化処理部と、前記均等化処理部が１つの均等化処理を終了すると、当該１つの均等化処理よりも先に実行された他の１つの均等化処理との時間間隔を算出する均等化処理間隔算出部と、前記均等化処理間隔算出部が算出した時間間隔が、前記蓄電装置が異常状態に近い状態であると判定すべきとして設定された時間より短くなった場合に、前記蓄電装置が異常状態に近い状態であると判定する異常発生警告判定部と、前記異常発生警告判定部が前記蓄電装置を異常状態に近い状態にあると判定した場合に、当該判定以降に測定される前記蓄電装置の充放電容量を用いて前記蓄電装置の充放電電流の絶対値を積算したものである異常判定値を算出する異常判定値算出部と、前記異常判定値算出部が算出した異常判定値が、前記蓄電装置が異常状態であると判定すべきとして設定された所定の基準値以上である場合に、前記蓄電装置が異常状態であると判定する異常判定処理部とを備える蓄電装置の異常検出装置が知られている（特許文献１）。

特開２００８−１３４０６０号公報

しかしながら、異常検出装置が休止している休止期間は、充放電電流を積算することができず、当該休止期間に生じた電池の異常を検出することができないという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、休止期間中に生じた微小短絡を検出することができる組電池の制御装置を提供することである。

本発明は、複数の単電池の電圧または充電状態を目標値に調整するまでに実際に要した調整時間、調整手段を用いて実際に調整した単位時間あたりの調整回数、または、調整手段を用いて実際に調整した調整容量を演算し、制御装置の休止期間の前の演算値の傾きと休止期間の後の演算値の傾きとの差が所定の範囲内であり、かつ、休止期間の前後の演算値の変化量が微小短絡を示す閾値より大きい場合に、組電池内の微小短絡により組電池の異常が生じていると判定することによって上記課題を解決する。

本発明によれば、休止期間の前後の演算値の傾きを比較することで、休止期間中の電池劣化による演算値の変化を把握した上で、休止期間前後の演算値の変化量から微小短絡を検出するため、微小短絡による組電池の異常を精度よく検出することができる。

本発明の実施形態に係る組電池の制御装置を含む組電池システムの構成図である。 図１のバッテリコントローラのブロック図である。 図１の組電池における、時間に対する調整時間の特性を示すグラフである。 図２のバッテリコントローラにおける制御手順を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る組電池の制御装置において、組電池における、時間に対する調整時間の特性を示すグラフである。 本発明の他の実施形態に係る組電池の制御装置において、バッテリコントローラの制御手順を示すフローチャートである。 本発明の変化例に係る組電池の制御装置における、時間に対する調整時間の特性を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

《第１実施形態》
図１は、本実施形態に係る組電池の制御装置を含む組電池システムの構成図である。以下においては、本実施形態に係る組電池システムが、ハイブリッド車両や電気自動車などの車両用の電池として用いられる場合を例示して説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る組電池システムは、直列接続された複数の単電池Ｃ１〜ＣＮを備える組電池１００、組電池１００の両端に電気的に接続された負荷２００、組電池１００の容量調整を行なうための容量調整回路４００、および組電池システム全体を制御するバッテリコントローラ５００を備えている。

組電池１００は、Ｎ個の単電池Ｃ１〜ＣＮを直列に接続して構成されている。各単電池Ｃ１〜ＣＮとしては、ニッケル水素電池などのアルカリ蓄電池、リチウムイオン電池などの有機電解質二次電池などが挙げられるが、本実施形態では、単電池Ｃ１〜ＣＮとして、リチウムイオン電池を用いた場合を例示して説明する。また、単電池Ｃ１〜ＣＮとしては並列接続されており、測定できる端子電圧が同一となり、単電池とみなせる状態の複数の電池をも含む。なお、単電池の数Ｎは、特に限定されず、所望に応じて適宜設定することができる。また、組電池１００は、組電池１００を構成する単電池Ｃ１〜ＣＮの温度を測定するための温度センサ１０２を備えている。温度センサ１０２により測定された電池温度は、バッテリコントローラ５００に送信される。

組電池１００を構成するＮ個の単電池Ｃ１〜ＣＮには、容量調整回路４００が並列にそれぞれ接続されている。容量調整回路４００は、抵抗４０１およびスイッチ４０２から構成されており、スイッチ４０２を閉じて、単電池の容量調整放電を行なうことで、単電池の容量調整が可能となっている。なお、各スイッチ４０２の開閉は、バッテリコントローラ５００により制御される。

負荷２００は、たとえば、ハイブリッド車両や電気自動車両などに搭載されるモータおよびインバータであり、たとえば、回生制御の際に、モータおよびインバータを介して、電気エネルギーに逆変換され、組電池１００が充電可能となっている。また、組電池１００は、たとえば、不図示の外部電源と接続されることによっても、充電できるようになっている。

図２は、バッテリコントローラ５００の機能ブロック図である。図２に示すように、バッテリコントローラ５００は、電圧検出部５０１、電流検出部５０２、電池温度検出部５０３、容量調整部５０４、制御部５０５、異常判定部５０６、記憶部５０７、演算部５０８、報知部５０９、及び通信部５１０を備える。

電圧検出部５０１は、組電池１００を構成する各単電池Ｃ１〜ＣＮの端子電圧の電圧値を、各単電池に接続された複数の端子線を介して、所定の周期で時系列的で測定することで検出し、測定された各単電池の端子電圧をアナログ信号からデジタル信号に変換して、制御部５０５に送出する。なお、各単電池の端子電圧を測定する方法としては、たとえば、フライングキャパシタ方式などが挙げられる。

電流検出部５０２は、電流センサ３００により検出された充放電電流を所定の周期で取得し、取得した充放電電流をアナログ信号からデジタル信号に変換して、制御部５０５に送出する。なお、電流センサ３００は、たとえば、抵抗素子、電流変成器などで構成される。

電池温度検出部５０３は、組電池１００に備えられた温度センサ１０２により測定された各単電池Ｃ１〜ＣＮの温度を所定の周期で取得し、取得した各単電池Ｃ１〜ＣＮの温度をアナログ信号からデジタル信号に変換して、制御部５０５に送出する。

容量調整部５０４は、各単電池Ｃ１〜ＣＮ間において、端子電圧または各単電池Ｃ１〜ＣＮの充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）のばらつきが所定値以上となった場合に、制御部５０５からの容量調整指令に基づき、各容量調整回路４００に備えられた各スイッチ４０２の開閉を制御し、これにより組電池１００の容量調整を行なう。

制御部５０５は、電圧検出部５０１、電流検出部５０２、および電池温度検出部５０３から受信した各単電池の端子電圧、充放電電流、電池温度の各データに基づいて、容量調整部５０４に容量調整を行なわせるための容量調整制御を行う。具体的には、制御部５０５は、まず、組電池１００を構成する各単電池Ｃ１〜ＣＮの電圧を均一にするための電圧である目標均一化電圧Ｖ_ｔａｒを設定する。なお、目標均一化電圧Ｖ_ｔａｒとしては特に限定されず、任意に設定することができるが、たとえば、単電池Ｃ１〜ＣＮの電圧のうち、最も低い電圧を目標均一化電圧Ｖ_ｔａｒに設定する。あるいは、組電池１００の満充電付近の所定の電圧、または、予め定められた所定の電圧（たとえば、満充電電圧や、満充電電圧近傍の所定の電圧）を、目標均一化電圧Ｖ_ｔａｒとして予め設定してもよい。このようにして設定された目標均一化電圧Ｖ_ｔａｒは、バッテリコントローラ５００に備えられたメモリ（不図示）に記憶される。そして、制御部５０５は、各単電池Ｃ１〜ＣＮの端子間電圧の中から最大電圧値および最小電圧値を求め、さらにその電圧差を算出する。そして、その電圧差が予め設定されている電圧差閾値以上になった場合に、容量調整部５０４に、組電池１００を構成する各単電池Ｃ１〜ＣＮが、目標均一化電圧Ｖ_ｔａｒにおいて、均一な電圧となるような制御を行わせるための容量調整指令を生成し、生成した容量調整指令を容量調整部５０４に送出する。

ここで、電圧差閾値とは、各単電池のばらつきの大きさに相当し、当該閾値を小さくすることでばらつき条件が厳しくなり、当該閾値を大きくすることでばらつき条件が緩やかになる閾値である。本例において、電圧差閾値は任意に可変するようにしてもよい。

そして、容量調整部５０４は、容量調整指令に基づき、後述する実測部５０９で演算される調整時間の間、調整対象となる単電池Ｃ１〜ＣＮのスイッチ４０２をオンにすることで、容量調整を行なう。電圧検出部５０１は容量調整中も単電池の電圧を検出している。そして、制御部５０５は、容量調整中の単電池の検出電圧が目標均一化電圧Ｖ_ｔａｒになると、容量調整を終了する旨の指令を容量調整部５０４に送信する。容量調整部５０４は、当該指令に基づき、スイッチ４０２をオフにすることで、容量調整を終了する。容量調整部５０４及び制御部５０５は他の調整対象の電池についても、同様に容量調整を行う。これにより、容量調整部５０４は各スイッチ４０２のオン及びオフを制御することで、各単電池Ｃ１〜ＣＮの電圧が、目標均一化電圧Ｖ_ｔａｒにおいて、均一となるような制御を行うことで容量調整を行なうことができる。あるいは、容量調整部５０４は、容量調整指令に基づいて、各スイッチ４０２のオン及びオフを制御することで、各単電池Ｃ１〜ＣＮが、それぞれ所定の電圧となるように容量調整を行い、その後、組電池１００において、繰り返し充放電が行なわれることで、各単電池Ｃ１〜ＣＮの電圧が、目標均一化電圧Ｖ_ｔａｒにおいて、均一となるような制御を行うこともできる。

異常判定部５０６は、記憶部５０７に記憶されている、単電池Ｃ１〜ＣＮの容量調整に関するデータを用いて、組電池１００内で発生する微小短絡を検出し、組電池１００の異常を判定する判定部である。なお、異常判定部５０６における、組電池１００の異常判定のための制御は後述する。

記憶部５０７は、演算部５０８で演算された演算値である、単電池Ｃ１〜ＣＮの容量調整に要した調整時間、調整開始又は終了時間等、組電池１００の容量調整に関するデータを時系列で記憶するメモリである。

演算部５０８は、容量調整部５０４により、各単電池Ｃ１〜ＣＮの電圧を目標均一化電圧Ｖ_ｔａｒにするまでの時間を調整時間として演算する。放電により容量調整をする場合には、容量を調整する調整時間は各スイッチ４０２をオンする時間に相当する。スイッチ４０２のオン及びオフの制御は、容量調整部５０４で制御されるため、実測部５０９は、容量調整部５０４の制御において、スイッチ４０２のオン時間を計測することで、実際の容量調整時間を演算することができる。そして、演算部５０８は、演算した調整時間を、容量調整を実施した時刻と対応づけて記憶部５０７に記憶する。

なお、容量調整時間は、各単電池Ｃ１〜ＣＮの検出電圧と抵抗４０１の抵抗値から演算することができるため、実測部５０９は各単電池Ｃ１〜ＣＮの検出電圧を用いて演算により容量調整時間を演算してもよい。また、充放電により容量調整をする場合には、調整開始時から、各単電池Ｃ１〜ＣＮの電圧が目標均一化電圧Ｖ_ｔａｒになるまでの時間を演算することで、容量調整時間を演算してもよい。

報知部５０９は、異常判定部５０６により組電池１００の異常を検出した場合には、図示しない警告ランプ等を点灯させることで、組電池１００の異常を報知する。通信部５１０は、異常判定部５０６で判定された組電池１００の異常判定の結果を、外部に通信する通信器である。

次に、バッテリコントローラ５００における、組電池１００の異常判定の制御を、図２及び図３を用いて説明する。図３は、時間に対する調整時間の特性を示すグラフである。

異常判定部５０６で組電池１００の異常を判定するために、演算部５０８は記憶部５０７に記憶されている、組電池１００の容量調整に関するデータを用いて、時系列で並べた調整時間の傾きを演算する。また、演算部５０８は、当該データを用いて、異常判定部５０６が稼働していない休止期間の前後の調整時間の変化量を演算する。

休止期間とは、異常判定部５０６が組電池１００の異常を監視していない期間である。例えば、組電池１００と負荷２００との間に接続されているリレースイッチ（図示しない）のオン及びオフと連動して、異常判定部５０６が組電池１００の異常を監視する場合には、休止期間は当該リレースイッチのオフ期間に相当する。あるいは、車両のメインスイッチ（図示しない）のオン及びオフと連動して、異常判定部５０６が組電池１００の異常を監視する場合には、休止期間は当該メインスイッチのオフ期間に相当する。

次に、図３を用いて、時系列で並べた場合の調整時間の推移について、説明する。図３に示すように、起算となる時間（０）から時間（ｔ_１）までの期間及び時間（ｔ_２）以降の期間は、異常判定部５０６が稼働している稼働期間であり、時間（ｔ_１）から時間（ｔ_２）までの期間は、異常判定部５０６が稼働していない休止期間となる。

稼働期間中、組電池１００は負荷２００に電力を供給したり、負荷２００に含まれるモータの回生制御により充電されたりするため、単電池Ｃ１〜ＣＮ間の電圧にばらつきが発生する。そして、単電池Ｃ１〜ＣＮ間の電圧差が電圧差閾値に達すると、容量調整部５０４により容量調整が行われる。

単電池Ｃ１〜ＣＮ間の電圧差は、組電池１００の経時的な劣化の進行に伴って大きくなるため、時間の経過と共に、容量調整の調整時間も長くなる。そのため、図３に示すように、稼働時間中、調整時間は時間の経過に比例して長くなっている。また、稼働期間中の時間に対する調整時間の傾きＳ_１（単位時間あたりの調整時間）が、組電池１００の劣化による調整時間の変化割合となる。

そして、時間（ｔ_１）で稼働時間を終え、単電池Ｃ１〜ＣＮ間の電圧にバラツキが生じていない場合には、休止期間（ｔ_１〜ｔ_２）において、電圧にバラツキがない限り、容量調整が行われず、調整時間のデータは取得されない。

ここで、休止期間中に組電池１００内で微小短絡が発生したとする。かかる場合に、微小短絡が生じた単電池では電圧降下が生じるため、微小短絡が生じた単電池と、他の正常な単電池の電圧との電圧差が広がる。微小短絡は単電池Ｃ１〜ＣＮの容量劣化や内部抵抗の劣化のように時間の経過と供に生じるものではなく、単電池Ｃ１〜ＣＮの使用期間が短い場合でも短期的に起こる可能性がある。そして、微小短絡が発生した場合には、単電池Ｃ１〜ＣＮの劣化による電圧降下に比べて、微小短絡発生時の電圧効果は大きくなる。

そのため、時間（ｔ_２）で再び稼働期間になると、時間（ｔ_２）の調整時間は、時間（ｔ_１）の調整時間より長くなる。そして、時間（ｔ_２）以降の稼働時間では、時間（ｔ_１）までの稼働時間と同様に、組電池１００の劣化により、調整時間は時間に比例して長くなる。時間（ｔ_２）以降の稼働時間の調整時間の傾き（Ｓ_２）は、時間（ｔ_１）以前の稼働時間の調整時間の傾き（Ｓ_１）と同じになる。

ところで、本例とは異なり、稼働期間における、調整時間の傾きと閾値とを比較することのみで、組電池１００の異常を検出した時には、図３に示すように、休止期間中に微小短絡が発生した場合に、休止期間の前後の傾き（Ｓ_１及びＳ_２）には大きな違いがないため、休止期間中の微小短絡による組電池１００の異常を見逃す可能性ある。

そのため、本例において、異常判定部５０６は、以下のように休止期間前後の調整時間の傾きと、休止期間前後の調整時間の変化量から、組電池１００内の微小短絡による組電池１００の異常を判定する。

異常判定部５０６は、休止期間の後の再稼働時に、微小短絡が生じているか否かを判定する。微小短絡を検出する際に、組電池１００の劣化による異常を誤って微小短絡による異常であると判定しないように、異常判定部５０６の再稼働後、演算部５０８が調整時間の傾き（Ｓ_２）を演算する。そして、異常判定部５０６は、演算部５０８により演算された、休止期間前の調整時間の傾き（Ｓ_１）と、休止期間前の調整時間の傾き（Ｓ_２）との傾きの差（Ｓ_２−Ｓ_１）を演算する。

傾き（Ｓ_１及びＳ_２）を演算する際に、演算部５０８は、記憶部５０７に記憶されている調整時間を時系列で並べて、ｘ軸に時間をｙ軸に調整時間をとり、直線回帰演算し、回帰直線から傾きを近似的に演算してもよい。あるいは、時間ｔ_１及び時間ｔ_２と近い時間に演算された複数の調整時間から演算してもよい。

異常判定部５０６には、組電池１００の経時的な劣化や、調整時間の誤差等を考慮した、調整時間の傾きの変化量を示す範囲である許容範囲（−Ｓｃ〜Ｓｃ）が予め設定されている。そして、異常判定部５０６は、当該傾きの差（Ｓ_２−Ｓ_１）が許容範囲内にあるか否かを判定する。傾きの差（Ｓ_２−Ｓ_１）が許容範囲内にある場合には、異常判定部５０６は、調整時間の変化は組電池１００の経時的な劣化によるものである判定する。一方、傾きの差（Ｓ_２−Ｓ_１）が許容範囲外にある場合には、異常判定部５０６は、抵抗４０１の異常などにより異常が生じている、と判定する。

傾きの差（Ｓ_２−Ｓ_１）が許容範囲内にある場合には、休止期間中の微小短絡を検出するために、演算部５０８は、休止期間の直前の調整時間を、休止期間前の調整時間（図３の時間ｔ_１に対する調整時間）として演算する。また演算部５０８は、再稼働してから、最初に容量調整が行われた際の調整時間を、休止期間後の調整時間（図３の時間ｔ_２に対する調整時間）として演算する。そして、演算部５０８は、休止時間後の調整時間から休止時間前の調整時間の差分をとることで、休止期間前後の調整時間の変化量（ΔＡ）を演算する（図３を参照）。

異常判定部５０６には、微小短絡が発生したことを示す閾値として判定閾値（Ａｃ）が予め設定されている。そして、異常判定部５０６は、変化量（ΔＡ）と判定閾値（Ａｃ）とを比較する。変化量（ΔＡ）が判定閾値（Ａｃ）より大きい場合には、異常判定部５０６は、休止期間中に微小短絡が発生し、微小短絡により組電池１００内で異常が発生している、と判定する。一方、変化量（ΔＡ）が判定閾値（Ａｃ）より小さい場合には、異常判定部５０６は、組電池１００が正常である、と判定する。

次に、図４を用いて、本例のバッテリコントローラ５００の制御手順を説明する。図４はバッテリコントローラ５００の制御手順を示すフローチャートである。なお、図４に示す制御ループは、組電池１００が正常であると判定されれば、繰り返し行われる。

ステップＳ１にて、電圧検出部５０１は、所定の周期で、単電池Ｃ１〜ＣＮの端子電圧を検出する。ステップＳ２にて、制御部５０５は、各単電池の検出電圧の中から、最高電圧と最小電圧を特定し、最高電圧と最低電圧との差をとることで、電圧差（ΔＶ）を演算する。

ステップＳ３にて、制御部５０５は、電圧差（ΔＶ）と電圧差閾値とを比較する。電圧差（ΔＶ）が電圧差閾値未満である場合には、単電池間のばらつきが生じていないと判定し、ステップＳ１に戻る。一方、電圧差（ΔＶ）が電圧差閾値以上である場合には、ステップＳ４にて、制御部５０５は容量調整指令を容量調整部５０４に送信し、容量調整部５０４は当該指令に基づき、スイッチ４０２をオンにして容量調整を実施する。

ステップＳ５にて、容量調整部５０４は、電圧検出部５０１の検出電圧から、容量調整の対象となった全ての単電池の電圧が目標均一化電圧Ｖ_ｔａｒになったか否かを判定することで、容量調整が完了したか否かを判定する。容量調整が完了していない場合には、容量調整部５０４による容量調整制御を継続する。容量調整が完了した場合には、ステップＳ６に遷る。

ステップＳ６にて、演算部５０８は、ステップ及びステップＳ５の容量調整制御における調整時間を演算し、調整した時刻と対応しつつ記憶部５０７に記憶する。ステップＳ７にて、制御部５０５は、異常判定部５０６による異常判定制御を行うか否かを判定する。本例では、主に休止期間中の微小短絡を検出するための異常判定制御を行うため、制御部５０５は、例えば休止期間後、再駆動した場合に、本例の異常判定制御を行う。なお、制御部５０５は、図示しないメインスイッチからの信号に基づいて、再駆動したか否かを検出すればよい。そして、異常判定制御を行わない場合には、本例の制御を終了する。

異常判定制御を行う場合には、ステップＳ７１にて、演算部５０８は、記憶部５０７に記憶されているデータから、休止期間前後の調整時間の傾き（Ｓ_１及びＳ_２）を演算する。ステップＳ７２にて、演算部５０８は、記憶部５０７に記憶されているデータから、休止期間前後の調整時間の変化量（ΔＡ）を演算する。

ステップＳ７３にて、異常判定部５０６は、休止期間前後の調整時間の傾きの差（Ｓ_２−Ｓ_１）が、許容範囲（−Ｓｃ〜Ｓｃ）内、すなわち、当該差が−Ｓｃより大きくＳｃより小さいか否かを判定する。傾きの差（Ｓ_２−Ｓ_１）が許容範囲（−Ｓｃ〜Ｓｃ）内である場合には、ステップＳ７４にて、異常判定部５０６は変化量（ΔＡ）が判定閾値（Ａｃ）より大きいか否かを判定する。

変化量（ΔＡ）が判定閾値（Ａｃ）より大きい場合には、ステップＳ７５にて、異常判定部５０６は、組電池１００内の微小短絡により、組電池１００に異常が発生している、と判定する。制御部５０５は、異常判定部５０６による微小短絡の異常判定に基づいて、報知部５０９及び通信部５１０を制御し、報知部５０９は微小短絡による異常が生じている旨を報知し、通信部５１０は微小短絡による異常が生じている旨を外部に送信する。

ステップＳ７３に戻り、傾きの差（Ｓ_２−Ｓ_１）が許容範囲（−Ｓｃ〜Ｓｃ）外である場合には、ステップＳ７６にて、異常判定部５０６は、休止期間中の微小短絡以外の他の要因により、異常が生じている、と判定する。

ステップＳ７４に戻り、変化量（ΔＡ）が判定閾値（Ａｃ）以下である場合には、異常判定部５０６は、組電池１００に異常はないと判定して、本例の制御を終了する。

上記のように、本発明において、異常判定部５０６は、組電池１００の制御装置に含まれる異常判定部５０６の休止期間の前の調整時間の傾きと休止期間の後の調整時間の傾きとの差が許容範囲内であり、かつ、休止期間の前後の調整時間の変化量が微小短絡を示す判定閾値より大きい場合に、組電池１００内の微小短絡により組電池１００の異常が生じていると判定する。これにより、本例は、休止期間前後の調整時間の傾きの変化が小さいことを確認することで、組電池１００の急激な劣化や主観的な外乱等による影響を受けていないことを確認した上で、休止期間の前後の調整時間の変化量により微小短絡の異常を判定しているため、微小短絡による組電池１００の異常を精度よく検出することができる。また本例は、休止期間中の微小短絡による組電池１００の異常を精度よく検出することができる。

また本例において、報知部５０９は、組電池１００の異常を報知する。これにより、ユーザは組電池１００の異常を確認することできる。また組電池１００の異常が発生した場合に、報知部５０９は通信部５１０を介して、センター等の外部に、組電池１００の微小短絡による異常を報知することで、組電池１００と同様の電池における今後の異常の可能性を注意喚起することができる。

なお、本例において、演算部５０８は容量調整の調整時間を演算し、異常判定部５０６は調整時間に基づいて、微小短絡による組電池１００の異常を検出したが、演算部５０８は容量調整の単位時間あたりの調整回数を演算し、異常判定部５０６は単位時間あたりの調整回数に基づいて、微小短絡による組電池１００の異常を検出してもよい。

単電池Ｃ１〜ＣＮ間の電圧差は、組電池１００の経時的な劣化の進行に伴って大きくなるため、時間の経過と共に、容量調整の単位時間あたりの調整回数も多くなる。そして、容量調整を行った時系列で単位時間あたりの調整回数のデータを並べて、ｘ軸を時間、ｙ軸を単位時間あたりの調整回数にとると、図３と同様に、時間に比例して単位時間あたりの調整回数が多くなるグラフが得られる。

また、微小短絡が生じた場合には、微小短絡が生じた単電池では電圧降下が生じ、単電池Ｃ１〜ＣＮ間の電圧差はさらに大きくなり、微小短絡後の単位時間あたりの調整回数はさらに多くなる。そして、休止期間中に微小短絡が生じた場合に、時間に対する単位時間あたりの調整回数の推移は、図３と同様な特性を示す。

そのため、上記に説明した、バッテリコントローラ５００による組電池１００の異常判定制御のうち、調整時間を単位時間あたりの調整回数に置き換えることで、単位時間あたりの調整回数を用いても、微小短絡による組電池１００の異常を検出することができる。

なお、本例において、制御部５０５は、単電池Ｃ１〜ＣＮのＳＯＣを用いて容量のばらつきを判定する場合には、温度センサ１０２の検出温度を用いてもよい。単電池のＳＯＣと単電池の検出電圧との間には、一定の相関性を有しているが、当該相関性は温度依存性をもっている。そして、電池の特性に応じて、電池温度に対して電圧−ＳＯＣ曲線がどのように変化するか予め決まる。そのため、制御部５０５は、単電池の検出温度から当該曲線を参照して、対応するＳＯＣを算出し、温度センサ１０２に応じて補正することで、ＳＯＣを算出する。

なお本例において、抵抗４０１の抵抗値は固定値にしたが、抵抗４０１を可変抵抗にしてもよい。また、抵抗４０１を可変抵抗にした場合には、演算部５０８は、調整時間及び単位時間あたりの調整回数の代わりに、単電池Ｃ１〜ＣＮのバラツキを調整するまでの電池の調整容量（充放電容量）を用いる。なお、調整容量は、容量調整前の電池の容量と、容量調整後の電池の容量との差分に相当する。

制御部５０５は、容量調整部５０４で容量調整をする際に抵抗４０１の抵抗値を設定する。また制御部５０５は、容量調整中に、電流センサ３００の検出電流を積算することで、調整中の充放電電流の積算値を演算する。そして、制御部５０５は当該積算値と設定した抵抗値から、調整容量を演算することができる。

そして、組電池１００の経時的な劣化の進行に伴って、単電池Ｃ１〜ＣＮ間の電圧差は大きくなるため、調整容量も大きくなる。また、微小短絡が生じた場合には、微小短絡が生じた単電池では電圧降下が生じ、単電池Ｃ１〜ＣＮ間の電圧差はさらに大きくなり、微小短絡後の調整容量はさらに大きくなる。図３と同様の稼働期間及び休止期間において、休止期間中に微小短絡が生じた場合に、時間に対する調整回数の推移は、図３と同様な特性を示す。

そのため、上記に説明した、バッテリコントローラ５００による組電池１００の異常判定制御のうち、調整時間を調整容量に置き換えることで、調整容量を用いても、微小短絡による組電池１００の異常を検出することができる。

なお本例において、異常判定部５０６は、休止時間前後の調整時間の変化量を、単位時間あたりの変化量として、微小短絡による組電池１００の異常判定を行ってもよい。単位時間あたりの変化量は、変化量（ΔＡ）から休止期間の時間を除算することで演算される。また、判定閾値（Ａｃ）も単位時間あたりの変化量と対応する閾値にすればよい。これにより、本例は、休止期間中における、単位時間あたりの調整時間の変化量を検出し、微小短絡による組電池１００の異常を精度よく検出することができる。

上記の電圧検出部５０１が本発明の「電圧検出手段」に相当し、容量調整部５０４が本発明の「容量調整部」に、予測部５０７が「予測値演算手段」に、演算部５０８が「演算手段」に、異常判定部５０６が「判定手段」に、報知部５０９が「報知手段」に通信部５１０が「通信手段」に相当する。

《第２実施形態》
図５は、発明の他の実施形態の組電池の制御装置における、時間に対する調整時間の特性を示すグラフである。本例では上述した第１実施形態に対して、組電池１００の異常判定の制御の一部が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。

異常判定部５０６は、休止期間の長さに応じて判定閾値（Ａｃ）を設定し、休止期間が長くなるほど、判定閾値（Ａｃ）が大きくなるように、判定閾値（Ａｃ）を設定する。

図５に示すように、休止期間がΔｔ_１である場合には、休止期間の前後の調整時間の変化量はΔＡ_１であるが、休止期間がΔｔ_２（＞Δｔ_１）である場合には、休止期間の前後の調整時間の変化量はΔＡ_２になり、変化量（ΔＡ_２）は変化量（ΔＡ_１）より長くなる。すなわち、休止期間が長い場合には、微小短絡による降下電圧が大きくなるため、再稼働時の調整時間が長くなる。そのため、本例は、休止期間の長さに応じて判定閾値（Ａｃ）を設定する。

休止期間が長期間になった場合には、休止期間中に微小短絡が発生していない場合でも、組電池１００の劣化により単電池Ｃ１〜ＣＮ間の電圧差は大きくなる。そのため、長期間の休止期間後の再稼働時には、調整時間は長くなり、休止期間前後の変化量（ΔＡ）が大きくなる。そして、判定閾値（Ａｃ）を固定値にし、長期間の休止期間の前後の変化量（ΔＡ）が判定閾値（Ａｃ）より大きい場合には、異常判定部５０６は、長期間の劣化による調整時間の変化を、誤って微小短絡による組電池１００の異常であると判断する可能性がある。

一方、本例では、長期間の休止期間後の再稼働時には、判定閾値（Ａｃ）は大きい値に設定されているため、長期間の休止期間の前後の変化量（ΔＡ）が判定閾値（Ａｃ）より大きくなることはなく、異常判定部５０６は、長期間の劣化による調整時間の変化を誤って、微小短絡による組電池１００の異常であると判断することはない。

次に、バッテリコントローラの制御手順を、図６を用いて説明する。図６はバッテリコントローラ５００の制御手順を示すフローチャートである。なお、図６に示す制御ループは、組電池１００が正常であると判定されれば、繰り返し行われる。図６のステップＳ１〜ステップＳ７の制御内容は、図４のステップＳ１〜ステップＳ７の制御内容と同内容であるため説明を省略する。また、図６のステップＳ８１、ステップＳ８２、ステップＳ８４〜ステップＳ８７の制御内容は、図４のステップＳ７１〜７６とそれぞれ同内容であるため説明を省略する。

ステップＳ８２の後、ステップＳ８３にて、異常判定部５０６は、休止期間の長さに応じて判定閾値（Ａｃ）を設定し、ステップＳ８４に遷る。

上記のように、本例において、異常判定部５０６は、休止期間の長さに応じて判定閾値を設定する。これにより、微小短絡による組電池１００の異常を精度よく検出することができる。

なお、本例において、異常判定部５０６は、組電池１００の使用期間の長さに応じて判定閾値（Ａｃ）を設定し、組電池１００の使用期間が長くなるほど、判定閾値（Ａｃ）が大きくなるように、判定閾値（Ａｃ）を設定してもよい。組電池１００の使用期間が長い場合には、組電池１００の劣化度が高く、単電池Ｃ１〜ＣＮ間の電圧差のばらつきも大きくなる。

図７は、本発明の変化例に係る組電池の制御装置における、時間に対する調整時間の特性を示すグラフである。グラフａは組電池１００の使用期間が短い場合の特性を、グラフｂは組電池１００の使用期間が長い場合の特性を示す。図７に示すように、休止期間が同じ場合でも、使用期間の長い組電池１００は劣化度が高くなるため、使用期間の長い組電池１００の変化量（ΔＡ_２）は、使用期間の短い組電池１００の変化量（ΔＡ_１）より大きくなる。そのため、本例は、組電池１００の使用期間の長さに応じて判定閾値（Ａｃ）を設定することで、微小短絡による組電池１００の異常を精度よく検出することができる。

なお、本例において、異常判定部５０６は通信部５１０により受信された他の組電池１００に関する情報を用いて、判定閾値を設定してもよい。例えば、他車両において、組電池１００に関するデータが既に取得され、当該他車両を管理するセンターのデータベースに蓄積されており、他の車両の組電池１００に微小短絡が発生した場合の調整時間の変化量も過去データとしてセンターに蓄積されている。自車両で組電池１００を使用する際に、制御部５０５は通信部５１０を介して、微小短絡が発生した場合の調整時間の変化量に関する情報を受信する。そして、異常検出部５０６は通信部５１０で受信した当該情報から判定閾値（Ａｃ）を設定する。

これにより、本例は、自車両の組電池１００のデータだけではなく、他車両の組電池１００のデータも用いて判定閾値を設定することができるため、微小短絡による組電池１００の異常を精度よく検出することができる。

１００…組電池
Ｃ１〜ＣＮ、Ｃｐ…単電池
１０２…温度センサ
２００…負荷
３００…電流センサ
４００…容量調整回路
４０１…抵抗
４０２…スイッチ
５００…バッテリコントローラ
５０１…電圧検出部
５０２…電流検出部
５０３…電池温度検出部
５０４…容量調整部
５０５…制御部
５０６…異常判定部
５０７…記憶部
５０８…演算部
５０９…報知部
５１０…通信部

Claims (6)

1. 複数の単電池を含む組電池を備えた組電池の制御装置であって、
   前記複数の単電池の電圧または充電状態を所定の目標値に調整する調整手段と、
   前記調整手段を用いて前記複数の単電池の電圧または充電状態を前記目標値に調整するまでに実際に要した調整時間、または、前記調整手段を用いて実際に調整した単位時間あたりの調整回数、または、前記調整手段を用いて実際に調整した前記調整容量を演算する演算手段と、
   前記演算手段で演算された演算値を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記演算値を用いて、時系列で並べた前記演算値の傾き及び前記実測値の変化量から、前記組電池内の微小短絡による異常を判定する判定手段とを備え、
   前記判定手段は、
   前記制御装置の休止期間の前の前記傾きと前記休止期間の後の前記傾きとの差が所定の範囲内であり、かつ、前記休止期間の前後の前記変化量が微小短絡を示す閾値より大きい場合に、前記組電池内の微小短絡により前記組電池の異常が生じていると判定する
   ことを特徴とする組電池の制御装置。
2. 前記判定手段は、前記休止期間の長さに応じて前記閾値を設定する
   ことを特徴とする請求項１記載の組電池の制御装置。
3. 前記判定手段は、前記組電池の使用期間に応じて前記閾値を設定する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の組電池の制御装置。
4. 前記複数の単電池の電圧値を検出する電圧検出手段をさらに備え、
   前記調整手段は、
   前記単電池に接続された容量調整用の抵抗及びスイッチを有し、
   前記複数の単電池間の前記電圧値の電圧差に基づいて前記スイッチをオンにして前記単電池の容量を調整する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の組電池の制御装置。
5. 外部との通信を行う通信部をさらに備え、
   前記判定手段は、
   前記通信部により受信された前記組電池に関する情報を用いて前記閾値を設定する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の組電池の制御装置。
6. 前記組電池の異常を報知する報知手段をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の組電池の制御装置。

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