JP2013230023A - 蓄電システムおよび、電気部品の異常判別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気部品の過度の発熱を抑制する。
【解決手段】 蓄電システムは、充放電を行う蓄電装置（１０）と、蓄電装置の充放電に応じて電流が流れる電気部品（１２，１３，Ｃ，ＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐ）と、電気部品に流れる電流を検出する電流センサ（２２）と、電気部品の発熱に伴う異常状態を判別するコントローラ（３０）と、を有する。コントローラは、電気部品に電流を流し続けることができる上限時間の逆数と、電気部品に流れる電流との対応関係を用いて、電流センサによる検出電流に対応した逆数を算出する。コントローラは、逆数を算出するたびに逆数を積算して得られた積算値が、閾値以上であるとき、電気部品が異常状態であると判別する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、蓄電装置の充放電に伴って電流が流れる電気部品において、発熱による異常状態を判別できる技術に関する。

二次電池と電気的に接続された電気部品には、二次電池の充放電に応じて電流が流れることになる。電気部品に電流が流れると、電気部品の抵抗によって、電気部品が発熱する。ここで、電気部品が過度に発熱してしまうと、電気部品が正常に動作しないおそれがあるため、電気部品の発熱を抑制する必要がある。

電気部品が過度に発熱するのを抑制するために、電気部品に流れる電流に応じて、電気部品に電流を流し続けることができる上限時間を設定することがある。すなわち、電流および上限時間の関係を予め設定しておくことがある。これにより、電気部品に一定の電流を流すときには、この電流に対応した上限時間の範囲内において、電気部品に電流を流し続けることができる。また、電気部品に電流を流し続けた時間が、上限時間よりも長くなったときには、電気部品が発熱による異常状態であると判別することができる。

特開２０１０−２２６８９４号公報 特開２００８−２２００８８号公報 特開２００８−０９９４４９号公報 特開２０１１−０７２１３３号公報 特開平０７−２２２３７０号公報

二次電池の充放電によっては、電気部品に流れる電流が変化することがある。電気部品に流れる電流が変化してしまうと、電流および上限時間の関係を用いても、電気部品が発熱による異常状態であるか否かを判別し難くなってしまう。すなわち、電気部品に一定の電流が流れているときには、この電流に対応した上限時間を特定することができるが、電気部品に流れる電流が変化してしまうと、変化する電流から上限時間を特定し難くなってしまう。

本願第１の発明である蓄電システムは、充放電を行う蓄電装置と、蓄電装置の充放電に応じて電流が流れる電気部品と、電気部品に流れる電流を検出する電流センサと、電気部品の発熱に伴う異常状態を判別するコントローラと、を有する。ここで、コントローラは、電気部品に電流を流し続けることができる上限時間の逆数と、電気部品に流れる電流との対応関係を用いて、電流センサによる検出電流に対応した逆数を算出する。また、コントローラは、逆数を算出するたびに逆数を積算して得られた積算値が、閾値以上であるとき、電気部品が異常状態であると判別する。

本願第１の発明によれば、逆数を用いることにより、電気部品に流れる電流を検出するたびに、電気部品に電流が流れることによる熱的影響を把握することができる。すなわち、異常状態に対応した熱的影響のうち、現在の熱的影響が占める割合を把握することができる。そして、逆数を算出するたびに、逆数を積算することにより、互いに異なる電流における熱的影響を累積することができる。これにより、電気部品に流れる電流が変化しても、積算値を閾値と比較することにより、電気部品が異常状態であるか否かを判別することができる。

電気部品に流れる電流および逆数の関係としては、電気部品に流れる電流が大きいほど、逆数が大きくなる。言い換えれば、電気部品に流れる電流が小さいほど、逆数が小さくなる。電気部品に流れる電流が大きくなるほど、電気部品を放熱させても、電気部品の発熱は抑制しにくくなるため、電気部品は、異常状態に到達しやすくなる。このため、電気部品に流れる電流が大きくなるほど、逆数は大きくなる。一方、電気部品に流れる電流が小さくなるほど、電気部品の発熱は放熱によって解消されやすくなり、電気部品は異常状態に到達し難くなる。このため、電気部品に流れる電流が小さくなるほど、逆数は小さくなる。

電流センサによって検出された電流が上限値よりも大きいときには、逆数よりも大きな値を積算することができる。すなわち、積算値を算出するときには、逆数を積算するのではなく、逆数よりも大きな値を積算することができる。電気部品に流れる電流が大きくなるほど、電気部品は、異常状態に到達しやすいため、検出電流に対応した逆数よりも大きな値を積算することにより、積算値を増加させやすくなり、電気部品が異常状態であることを早期に判別することができる。

一方、電流センサによって検出された電流が下限値よりも小さいときには、積算値を増加させないことができる。電気部品に流れる電流が小さければ、通電によって電気部品が発熱しても、電気部品の放熱によって、電気部品の発熱を解消させることができる。このため、検出電流に対応した逆数を積算させる必要がなく、積算値を増加させる必要もない。

ここで、検出電流が下限値よりも小さいときには、逆数の代わりに、０以下の値を積算することができる。積算される値が０であれば、積算値は、増減しないことになる。また、積算される値が負の値であれば、積算値は、減少することになる。検出電流に応じて、積算値を減算させることにより、積算値が閾値を超えにくくすることができ、電気部品が異常状態であると判別されやすくなるのを抑制することができる。

本願第１の発明である蓄電システムには、リレーを設けることができる。リレーがオン状態であるときには、蓄電装置の充放電を行わせることができ、リレーがオフ状態であるときには、蓄電装置の充放電を行わせないようにすることができる。ここで、電気部品が異常状態であると判別したとき、リレーをオン状態からオフ状態に切り替えることができる。これにより、電気部品に電流が流れないようにすることができ、電気部品の発熱を抑制することができる。また、電気部品を積極的に放熱させることができ、電気部品を発熱前の状態に戻しやすくすることができる。

本願第１の発明である蓄電システムは、車両に搭載することができる。ここで、蓄電装置の出力を用いて、車両を走行させることができる。

本願第２の発明は、蓄電装置の充放電に応じて電流が流れる電気部品の発熱に伴う異常状態を判別する方法である。まず、電流センサを用いて、電気部品に流れる電流を検出し、電気部品に電流を流し続けることができる上限時間の逆数と、電気部品に流れる電流との対応関係を用いて、電流センサによる検出電流に対応した逆数を算出する。そして、逆数を算出するたびに逆数を積算して得られた積算値が、閾値以上であるとき、電気部品が異常状態であると判別する。本願第２の発明においても、本願第１の発明と同様の効果を得ることができる。

電池システムの構成を示す図である。 電流および保護時間の関係を示す図である。 電流および評価値の関係を示す図である。 電気部品の異常状態を判別する処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１である電池システムについて説明する。図１は、本実施例の電池システムの構成を示す図である。本実施例の電池システムは、車両に搭載することができる。車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両を走行させるための動力源として、後述する組電池に加えて、エンジン又は燃料電池を備えている。電気自動車は、車両の動力源として、後述する組電池だけを備えている。

組電池（蓄電装置に相当する）１０は、直列に接続された複数の単電池１１を有する。単電池１１としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタを用いることができる。組電池１０を構成する単電池１１の数は、組電池１０の要求出力などに基づいて、適宜設定することができる。

本実施例では、すべての単電池１１を直列に接続して組電池１０を構成しているが、組電池１０は、並列に接続された複数の単電池１１を含んでいてもよい。例えば、直列に接続された複数の単電池１１によって構成される電池ブロックを複数用意しておき、複数の電池ブロックを並列に接続することにより、組電池１０を構成することができる。

組電池１０の電流経路には、プラグ１２が設けられている。具体的には、プラグ１２は、組電池１０に含まれる２つの単電池１１のうち、一方の単電池１１の正極端子と、他方の単電池１１の負極端子とに接続されている。プラグ１２は、組電池１０における電流経路の一部を構成しており、プラグ１２が組電池１０に取り付けられているとき、組電池１０には、充放電電流が流れることになる。一方、プラグ１２を組電池１０から取り外すと、組電池１０の電流経路を遮断することができ、組電池１０の充放電が行われなくなる。なお、プラグ１２を設ける位置やプラグ１２の数は、適宜設定することができる。

組電池１０は、ヒューズ１３を有する。ヒューズ１３は、組電池１０に過大な電流が流れたときに溶断することによって、組電池１０の電流経路を遮断する。これにより、組電池１０に過大な電流が流れるのを抑制して、組電池１０を保護することができる。なお、ヒューズ１３を設ける位置やヒューズ１３の数は、適宜設定することができる。

監視ユニット２１は、組電池１０の端子間電圧を検出したり、単電池１１の端子間電圧を検出したりし、検出結果をコントローラ３０に出力する。組電池１０を構成する複数の単電池１１が複数の電池ブロックに分けられているとき、監視ユニット２１は、各電池ブロックの端子間電圧を検出することもできる。例えば、各電池ブロックは、直列に接続された複数の単電池１１によって構成することができ、複数の電池ブロックが直列に接続されることにより、組電池１０が構成される。

電流センサ２２は、組電池１０に流れる電流を検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。電流センサ２２を用いることにより、プラグ１２やヒューズ１３に流れる電流を検出したり、後述するライン（ケーブル）ＰＬ，ＮＬやコンデンサＣに流れる電流を検出したりすることができる。

組電池１０は、正極ライン（ケーブル）ＰＬおよび負極ライン（ケーブル）ＮＬを介してインバータ２３と接続されている。正極ラインＰＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂが設けられ、負極ラインＮＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇが設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｇには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび電流制限抵抗Ｒが並列に接続されている。ここで、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび電流制限抵抗Ｒは、直列に接続されている。

正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬには、コンデンサＣが接続されている。具体的には、コンデンサＣは、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂおよびインバータ２３を接続する正極ラインＰＬと、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇおよびインバータ２３を接続する負極ラインＮＬとに接続されている。コンデンサＣは、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬの間における電圧を平滑化するために用いられる。また、電流制限抵抗Ｒは、負荷（例えば、コンデンサＣ）に突入電流が流れるのを抑制するために用いられる。

システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐは、コントローラ３０からの制御信号を受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。組電池１０をインバータ２３と接続するとき、コントローラ３０は、まず、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐをオフからオンに切り替える。これにより、電流制限抵抗Ｒに電流を流すことができる。次に、コントローラ３０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替えた後に、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンからオフに切り替える。

これにより、組電池１０およびインバータ２３の接続が完了し、図１に示す電池システムは、起動状態（Ready-On）となる。一方、図１に示す電池システムの起動を停止させるとき、コントローラ３０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンからオフに切り替える。これにより、図１に示す電池システムは、停止状態（Ready-Off）となる。

インバータ２３は、組電池１０から出力された直流電力を交流電力に変換して、交流電力をモータ・ジェネレータ（ＭＧ）２４に出力する。モータ・ジェネレータ２４としては、例えば、三相交流モータを用いることができる。また、インバータ２３は、モータ・ジェネレータ２４から出力された交流電力を直流電力に変換して、直流電力を組電池１０に出力する。

モータ・ジェネレータ２４は、インバータ２３からの交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。モータ・ジェネレータ２４は、車輪と接続されており、モータ・ジェネレータ２４によって生成された運動エネルギは、車輪に伝達される。これにより、車両を走行させることができる。

車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータ２４は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ（交流電力）に変換する。モータ・ジェネレータ２４によって生成された交流電力は、インバータ２３を介して、組電池１０に供給される。これにより、回生電力を組電池１０に蓄えることができる。

コントローラ３０は、メモリ３１を有しており、メモリ３１には、コントローラ３０が特定の処理を実行するための情報が記憶されている。本実施例では、メモリ３１をコントローラ３０に内蔵しているが、コントローラ３０の外部にメモリ３１を設けることもできる。

一方、本実施例の電池システムでは、組電池１０をインバータ２３と接続しているが、これに限るものではない。具体的には、組電池１０およびインバータ２３の間の電流経路に、昇圧コンバータを設けることができる。昇圧コンバータを用いれば、組電池１０の出力電圧を昇圧し、昇圧後の電力をインバータ２３に出力することができる。また、昇圧コンバータを用いることにより、インバータ２３の出力電圧を降圧し、降圧後の電力を組電池１０に出力することができる。

本実施例の電池システムにおいては、外部電源からの電力を組電池１０に供給するシステムを追加することができる。外部電源とは、電池システムの外部において、電池システムとは別に設けられた電源であり、外部電源としては、例えば、商用電源を用いることができる。外部電源の電力を組電池１０に供給することにより、組電池１０を充電することができる。

外部電源が交流電力を供給するときには、交流電力を直流電力に変換するための充電器を設ける必要がある。充電器は、図１に示す電池システムに追加することもできるし、電池システムの外部において、電池システムとは別に設けることもできる。また、外部電源からの電力を組電池１０に供給するときには、電圧を変換することもできる。

一方、本実施例の電池システムにおいて、組電池１０の電力を外部機器に供給するシステムを追加することもできる。外部機器とは、電池システムの外部において、電池システムとは別に設けられた電子機器である。外部機器としては、例えば、家電製品を用いることができる。組電池１０の電力を外部機器に供給することにより、外部機器を動作させることができる。

本実施例の電池システムで用いられる電気部品には、組電池１０の充放電に応じて、電流が流れることになる。電気部品とは、組電池１０を充放電するときの電流経路に設けられた電気部品である。本実施例において、電気部品としては、例えば、プラグ１２、ヒューズ１３、ライン（ケーブル）ＰＬ，ＮＬ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐ、コンデンサＣがある。なお、電気部品は、上述した部品に限るものではなく、組電池１０を充放電するときの電流経路に設けられ、組電池１０の充放電に応じて電流が流れるものであればよい。

電気部品に電流が流れると、電気部品の抵抗によって、電気部品が発熱してしまう。発熱量は、電気部品の抵抗と、電流を二乗した値との積に比例するため、電流が大きくなるほど、電気部品の発熱量は増加することになる。電気部品が過度に発熱してしまうと、電気部品が正常に動作しなくなるおそれがあるため、電気部品の発熱量は、電気部品を正常に動作させることができる発熱量の上限値以下とする必要がある。

ここで、各電気部品については、図２（一例）に示すように、各電気部品を保護する上限値を予め設定しておくことができる。図２において、横軸は、電気部品に流れる電流であり、図２の右側に進むほど、電流が大きくなる。また、縦軸は保護時間であり、図２の上側に進むほど、保護時間が長くなる。保護時間とは、電気部品に電流を流し続けたときに、電気部品を正常に動作させることができる連続通電時間の上限である。図２に示すように、保護時間は、電気部品に流れる電流に応じて設定することができる。ここで、図２に示すグラフは、片対数グラフとして表している。

図２に示すように、電流が大きくなるほど、保護時間が短くなっている。言い換えれば、電流が小さくなるほど、保護時間が長くなっている。電気部品に流れる電流が大きくなるほど、電気部品の発熱量が多くなるため、電気部品を過度の発熱から保護するためには、電気部品の保護時間を短くする必要がある。一方、電気部品に流れる電流が小さくなるほど、電気部品の発熱量が少なくなったり、電気部品の放熱によって電気部品の発熱を抑制したりすることができる。この場合には、電気部品の保護時間を長くすることができる。

本実施例では、図２に示すグラフに基づいて、図３に示すグラフを予め作成している。図３に示すグラフも電気部品毎に作成される。図３において、横軸は、電気部品に流れる電流であり、図３の右側に進むほど、電流が大きくなる。また、縦軸は、評価値ｋであり、図３の上側に進むほど、評価値ｋが大きくなる。評価値ｋは、図２に示す保護時間の逆数であり、後述するように、電気部品の発熱に伴う異常状態を判別するために用いられる。

本実施例において、電流がＩｍｉｎ以上の領域では、評価値ｋが保護時間の逆数となる。すなわち、電流がＩｍｉｎ以上の領域では、図２に示す保護時間に基づいて、評価値ｋを算出することができる。一方、図３に示すように、電流がＩｍｉｎよりも小さい領域では、評価値ｋが０よりも小さい負の値となっている。本実施例では、評価値ｋが０よりも小さくなる電流範囲を設定しておくことにより、後述するように、電気部品の異常判別において、電気部品が異常状態であると判定されやすくなるのを抑制するようにしている。

電流Ｉｍｉｎの具体的な値は、電気部品の異常状態を判別する観点に基づいて、適宜設定することができる。ここで、電流Ｉｍｉｎを設定しなくてもよい。すなわち、すべての電流範囲における評価値ｋとして、図２に示す保護時間の逆数を用いることができる。図３に示すグラフに関する情報は、電気部品毎に予め用意しておき、メモリ３１に記憶しておくことができる。また、図３に示す電流の範囲は、組電池１０を充放電したときに取り得る電流の上限値および下限値が含まれていればよい。

次に、電気部品の異常状態を判別する処理について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。図４に示す処理は、所定の周期（例えば、１秒）において、コントローラ３０によって実行される。また、組電池１０の充放電が行われている間、具体的には、組電池１０がインバータ２３と接続されている間において、図４に示す処理が行われる。

ステップＳ１０１において、コントローラ３０は、電流センサ２２の出力に基づいて、電気部品に流れる電流を取得する。ここで、組電池１０の充電および放電に応じて、電気部品に流れる電流の向きが変化するが、電気部品に電流が流れれば、電気部品が発熱することになるため、電流の向きにかかわらず、電気部品に流れる電流の大きさを取得できればよい。

図１に示す電池システムでは、組電池１０（又は単電池１１）および電気部品が直列に接続されているため、組電池１０に流れる電流と、各電気部品に流れる電流とが等しくなる。このため、電流センサ２２によって検出された電流が、各電気部品に流れる電流となる。

なお、組電池１０において、複数の電池ブロックが並列に接続され、各電池ブロックが直列に接続された複数の単電池１１によって構成されているとき、電気部品に流れる電流としては、電流センサ２２によって検出された値をそのまま用いたり、電流センサ２２による検出電流に対して所定の演算処理を行った後の値を用いたりすることができる。電流センサ２２は、組電池１０の外部に設けられているため、複数の電池ブロックが並列に接続されて組電池１０が構成されているときには、各電池ブロックに流れる電流を取得することができない。例えば、各電池ブロックに対して、プラグ１２やヒューズ１３が設けられているときには、プラグ１２やヒューズ１３に流れる電流を取得することができない。

そこで、組電池１０を構成する複数の電池ブロックにおける内部抵抗が等しいと仮定したうえで、電流センサ２２による検出電流を、電池ブロックの数で除算することによって、各電池ブロックに流れる電流を求めることができる。各電池ブロックに設けられた電気部品に流れる電流を取得することができる。なお、各電池ブロックに対して電流センサ２２を設ければ、電流センサ２２の出力に基づいて、各電池ブロックに設けられた電気部品に流れる電流を取得することができる。ここで、本実施例のように、組電池１０に対して１つの電流センサ２２を設けることにより、電流センサ２２の数を減らして、コストダウンを図ることができる。

ステップＳ１０２において、コントローラ３０は、ステップＳ１０１の処理で取得した電流に基づいて、電気部品の評価値ｋ＿ｎｏｗを算出する。具体的には、コントローラ３０は、各電気部品に対応して設けられた図３に示すグラフを用いて、ステップＳ１０１で取得した電流に対応する評価値ｋ＿ｎｏｗを特定する。本実施例では、図３に示すグラフを用いて評価値ｋ＿ｎｏｗを特定しているが、これに限るものではない。例えば、図３に示すグラフに対応した演算式を用意しておき、この演算式に電流を代入することにより、評価値ｋ＿ｎｏｗを算出することもできる。

ステップＳ１０３において、コントローラ３０は、評価値ｋを積算した値である積算値Σｋを算出する。積算値Σｋを算出するときには、前回までの積算値Σｋ＿ｏｌｄに対して、ステップＳ１０２の処理で今回算出された評価値ｋ＿ｎｏｗを加算することになる。ここで、評価値ｋ＿ｎｏｗの算出が初めて行われたときには、積算値Σｋ＿ｏｌｄとして、０を用いることができる。コントローラ３０は、ステップＳ１０３の処理で算出された積算値Σｋをメモリ３１に記憶する。メモリ３１に記憶された積算値Σｋは、次回の処理で積算値Σｋを算出するときに用いられる。

ステップＳ１０１の処理で取得された電流がＩｍｉｎ（図３参照）よりも小さいとき、評価値ｋは、負の値となるため、積算値Σｋは、前回までの積算値Σｋ＿ｏｌｄよりも小さくなる。すなわち、評価値ｋが負の値であるとき、積算値Σｋは、増加せずに、減少することになる。電気部品に流れる電流がＩｍｉｎよりも小さいときには、電気部品に電流が流れることによって電気部品が発熱するが、電気部品の放熱が発熱を上回ることによって、電気部品の発熱は解消される。

後述するように、積算値Σｋは、発熱に伴う電気部品の異常状態を判別するために用いられるが、電気部品の発熱が解消されるときには、積算値Σｋを増加させる必要がない。また、電気部品の発熱が解消されているにもかかわらず、積算値Σｋを増加させてしまうと、電気部品が異常状態であると判別されやすくなってしまう。

このため、電流がＩｍｉｎよりも小さいとき、言い換えれば、放熱によって電気部品の発熱が解消される状態では、評価値ｋを０以下とすることができる。ここで、本実施例では、電流がＩｍｉｎよりも小さいとき、評価値ｋを負の値としている。評価値ｋとして、負の値を用いることにより、積算値Σｋの増加を抑制して、電気部品が異常状態であると判別されやすくなってしまうのを抑制するようにしている。なお、電流がＩｍｉｎよりも小さいときにおいて、積算値Σｋの増加も減少もさせない場合には、評価値ｋを０に設定しておけばよい。

ここで、Ｉｍｉｎは、固定値であってもよいし、電気部品の放熱に影響を与えるパラメータに基づいて、Ｉｍｉｎを変化させることもできる。電気部品の放熱に影響を与えるパラメータとしては、例えば、電気部品の周囲における温度（例えば、外気温）を用いることができる。

電気部品の周囲における温度が高くなると、電気部品は放熱し難くなり、電気部品の発熱は解消し難くなる。このため、電気部品の周囲における温度が高くなるほど、Ｉｍｉｎを０に近づけることができる。Ｉｍｉｎを小さくするほど、評価値ｋが０以下になり難くなり、積算値Σｋが増加しやすくなる。すなわち、電気部品は放熱しにくいため、積算値Σｋが増加することになる。

一方、電気部品に流れる電流が大きいほど、電気部品の放熱を無視することができる。すなわち、電気部品に過大な電流が流れると、電気部品が放熱したとしても、電気部品の発熱量は上昇しやすく、電気部品が異常状態に到達しやすい。この点を考慮して、電気部品に流れる電流が、予め定めた上限値よりも大きいときには、評価値ｋとして、図２に示す保護時間の逆数よりも大きくしておくことができる。

評価値ｋを、保護時間の逆数よりも大きくしておくことにより、積算値Σｋを増加させやすくなり、電気部品が異常状態に到達していることを早期に判別することができる。評価値ｋを、保護時間の逆数よりも大きくするときにおいて、保護時間の逆数および評価値ｋの差分は、適宜設定することができる。例えば、電気部品に流れる電流が大きくなるほど、差分を広げることができる。なお、電気部品に流れる電流が、Ｉｍｉｎよりも大きく、上限値よりも小さいときには、上述したように、評価値ｋとして、図２に示す保護時間の逆数を用いることができる。

組電池１０の充放電が行われている間は、電気部品に電流が流れるため、電気部品に流れる電流に対応した評価値ｋが積算されることになる。評価値ｋを積算し続けることにより、積算値Σｋは、１に近づくことになる。ここで、積算値Σｋが１であるときには、特定の電流を電気部品に流し続けたときの時間が、図２に示す保護時間に到達したときと同じ状態（すなわち、異常状態）となる。例えば、１００秒の保護時間に対応した電流を電気部品に流し続けたとき、図４に示す各処理で得られる評価値ｋは１／１００となり、評価値ｋを１００回積算すれば、言い換えれば、１００秒経過すれば、積算値Σｋが１となる。

ステップＳ１０４において、コントローラ３０は、積算値Σｋが閾値以上であるか否かを判別する。ここで、積算値Σｋが１であるときには、上述したように、電気部品が異常状態に到達していることになるため、閾値としては、１を用いることができる。ただし、閾値としては、１以外の値を用いることもできる。評価値ｋが、実際の電気部品の発熱状態からずれる可能性があることなどを考慮して、閾値を、１よりも大きい値に設定したり、１よりも小さい値に設定したりすることができる。ただし、閾値は、１に対して大きくずらさないことが好ましい。閾値に関する情報は、メモリ３１に記憶しておくことができる。

ステップＳ１０４の処理において、積算値Σｋが閾値以上であるときには、ステップＳ１０５の処理に進み、積算値Σｋが閾値よりも小さいときには、図４に示す処理を終了する。積算値Σｋが閾値以上であるときには、電気部品が、発熱に伴う異常状態にあると判別することができる。

ステップＳ１０５において、コントローラ３０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンからオフに切り替える。電気部品が異常状態であるときには、電気部品の更なる発熱を抑制するために、電気部品への通電を遮断する必要がある。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンからオフに切り替えることにより、組電池１０の充放電が行われなくなり、電気部品への通電を遮断することができる。

本実施例によれば、複数の電気部品のうち、いずれかの電気部品が異常状態であると判別されたときには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがオンからオフに切り替わることになる。これにより、異常状態に最も早く到達した電気部品を保護することができる。

外部電源からの電力を組電池１０に供給するシステムでは、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐを介して、組電池１０および外部電源を接続することができる。この場合には、外部電源からの電力を組電池１０に供給しているときに、電気部品が異常状態であるか否かを判別することができる。すなわち、電気部品に流れる電流を取得して積算値Σｋを求め、積算値Σｋが閾値以上であるか否かを判別することができる。

一方、組電池１０の電力を外部機器に供給するシステムでは、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐを介して、組電池１０および外部機器を接続することができる。この場合には、組電池１０の電力を外部機器に供給しているときに、電気部品が異常状態であるか否かを判別することができる。すなわち、電気部品に流れる電流を取得して積算値Σｋを求め、積算値Σｋが閾値以上であるか否かを判別することができる。

外部電源からの電力を組電池１０に供給するシステムや、組電池１０の電力を外部機器に供給するシステムにおいても、電気部品が異常状態であると判別したときには、本実施例と同様に、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンからオフに切り替えることができる。これにより、電気部品に電流が流れるのを遮断でき、電気部品を保護することができる。

システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ．ＳＭＲ−Ｇをオンからオフに切り替えたときには、組電池１０の電力をモータ・ジェネレータ２４に供給することができず、組電池１０の出力を用いて車両を走行させることができない。ここで、ハイブリッド自動車においては、組電池１０以外の他の動力源（例えば、エンジン又は燃料電池）を用いることにより、車両を走行させ続けることができる。

本実施例において、積算値Σｋが閾値に近づいたときには、ユーザに警告することができる。上述したように、積算値Σｋが閾値以上であるときには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがオンからオフに切り替えられるため、このような状態になることをユーザに予め知らせておくことができる。ユーザへの警告の内容は、適宜設定することができる。また、ユーザへの警告の方法としては、音又は表示を用いることができる。例えば、車両に搭載された音響設備を用いて、ユーザに警告したり、車両に搭載されたディスプレイに特定情報を表示させることにより、ユーザに警告したりすることができる。

電気部品に流れる電流が一定であるときには、図２に示すマップを用いて、電気部品の異常状態を判別しやすい。すなわち、電気部品に流れる電流に対応した保護時間以上、電気部品に電流が流れ続けたときには、電気部品が異常状態であると判別することができる。一方、組電池１０の充放電を行うとき、電流センサ２２によって検出される電流、すなわち、電気部品に流れる電流は、車両の走行パターンなどに応じて変化する。

電気部品に流れる電流が変化しやすい状況では、図２に示すマップを用いても、電気部品の異常状態を判別しにくい。すなわち、時間に応じて、電気部品に流れる電流が変化するとともに、保護時間も変化してしまうため、電気部品が異常状態であるか否かを判別するための情報を取得しにくい。

本実施例によれば、評価値ｋとして、保護時間の逆数を用いることにより、各判別周期（図４に示す処理が行われる周期）において、電気部品に流れた電流による熱的影響を把握することができる。すなわち、閾値のうち、電気部品に電流が流れることによる熱的影響が占める割合を把握することができる。図２に示すように、電気部品に流れる電流が異なると、電気部品が異常状態と判別されるまでの時間（保護時間）が異なってくる。すなわち、電気部品に流れる電流が大きいほど、閾値に占める熱的影響が大きくなる。言い換えれば、電気部品に流れる電流が小さいほど、閾値に占める熱的影響が小さくなる。

保護時間の逆数である評価値ｋを用いれば、電流の値に応じて、閾値に占める熱的影響を把握することができる。そして、閾値に占める熱的影響（評価値ｋ）を積算すれば、積算値Σｋが閾値に到達しているか否か、言い換えれば、電気部品が異常状態に到達しているか否かを容易に判別することができる。このように、電気部品に流れる電流が変化しても、評価値ｋを積算することにより、電気部品が異常状態であるか否かを判別することができる。

また、本実施例によれば、電流センサ２２の検出結果だけを用いて、電気部品が異常状態であるか否かを判別でき、異常状態の判別処理を容易に行うことができる。

なお、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンからオフに切り替えて、電気部品に電流が流れなくなった後では、電気部品の放熱によって、電気部品の温度は低下する。そして、電気部品に電流が流れなくなっている時間が長いほど、電気部品は、発熱前の状態に戻りやすくなる。このため、電気部品に電流が流れなくなっている時間、言い換えれば、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐがオフとなっている時間を計測し、計測時間が、予め定めた基準時間よりも長いときには、電気部品が発熱前の状態に戻っていると判別することができる。この場合には、積算値Σｋを０に設定することができる。

また、電気部品に電流が流れなくなっている時間に応じて、積算値Σｋを減少させることもできる。例えば、電気部品に電流が流れなくなっている時間と、積算値Σｋの減少量との対応関係を予め決めておき、電気部品に電流が流れなくなっている時間に対応した減少量の分だけ、積算値Σｋを減少させることができる。ここで、図４に示す処理を行うときには、減少後の積算値Σｋを基準として、評価値ｋを積算することができる。

１０：組電池、１１：単電池、１２：プラグ、１３：ヒューズ、２１：監視ユニット、
２２：電流センサ、２３：インバータ、２４：モータ・ジェネレータ、
３０：コントローラ、３１：メモリ、ＰＬ：正極ライン、ＮＬ：負極ライン、
ＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐ：システムメインリレー、
Ｒ：電流制限抵抗、Ｃ：コンデンサ

Claims (8)

1. 充放電を行う蓄電装置と、
   前記蓄電装置の充放電に応じて電流が流れる電気部品と、
   前記電気部品に流れる電流を検出する電流センサと、
   前記電気部品の発熱に伴う異常状態を判別するコントローラと、を有し、
   前記コントローラは、
   前記電気部品に電流を流し続けることができる上限時間の逆数と、前記電気部品に流れる電流との対応関係を用いて、前記電流センサによる検出電流に対応した前記逆数を算出し、
   前記逆数を算出するたびに前記逆数を積算して得られた積算値が、閾値以上であるとき、前記電気部品が前記異常状態であると判別することを特徴とする蓄電システム。
2. 前記電気部品に流れる電流が大きいほど、前記逆数が大きいことを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
3. 前記コントローラは、前記検出電流が上限値よりも大きいとき、前記逆数よりも大きな値を積算することを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電システム。
4. 前記コントローラは、前記検出電流が下限値よりも小さいとき、前記積算値を増加させないことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の蓄電システム。
5. 前記コントローラは、前記検出電流が前記下限値よりも小さいとき、前記逆数の代わりに、０以下の値を用いることを特徴とする請求項４に記載の蓄電システム。
6. 前記蓄電装置の充放電を行わせるオン状態と、前記蓄電装置の充放電を行わせないオフ状態との間で切り替わるリレーを有しており、
   前記コントローラは、前記電気部品が前記異常状態であると判別したとき、前記リレーを前記オン状態から前記オフ状態に切り替えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の蓄電システム。
7. 前記蓄電装置は、車両に搭載され、前記車両の走行に用いられるエネルギを出力することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の蓄電システム。
8. 蓄電装置の充放電に応じて電流が流れる電気部品の発熱に伴う異常状態を判別する方法であって、
   電流センサを用いて、前記電気部品に流れる電流を検出し、
   前記電気部品に電流を流し続けることができる上限時間の逆数と、前記電気部品に流れる電流との対応関係を用いて、前記電流センサによる検出電流に対応した前記逆数を算出し、
   前記逆数を算出するたびに前記逆数を積算して得られた積算値が、閾値以上であるとき、前記電気部品が前記異常状態であると判別することを特徴とする異常判別方法。
   

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