JP2014007821A - 車両に搭載される蓄電装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハードウェア構成の別途の装置を必要とせずに、蓄電装置の異常状態を検出する。
【解決手段】本発明は、車両に搭載される蓄電装置の制御装置である。制御装置は、外部電源から供給される電力を充電する外部充電を行う場合に、蓄電装置のＳＯＣを算出するにあたって蓄電装置の端子間電圧に基づく第１ＳＯＣを算出する第１ＳＯＣ推定処理及び蓄電装置に対する電流積算値に基づく第２ＳＯＣを算出する第２ＳＯＣ推定処理をそれぞれ遂行して第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとの間の第１変化率を算出するとともに、外部充電における今回満充電容量と外部充電前における前回満充電容量との間の第２変化率を算出する。そして、第１変化率が第１所定値を超えると判別された場合に第２変化率が第２所定値未満であれば、蓄電装置が異常状態であると判定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両に搭載される蓄電装置の制御に関し、特に、蓄電装置の異常状態を検出する技術に関する。

例えば、過充電の際に過剰に流れ込んだ電気によって電池パックを構成する単電池内の電解液の電気分解が始まることにより、ガス等が発生することが知られている。ガス等の発生は、単電池の異常状態を表す１つの要因として捉えることができるため、迅速かつ正確な検出が望まれる。

特許文献１では、単電池の外装に設けられるスイッチ動作に応じて単電池の膨張、すなわち、ガス等の発生を検出している。具体的には、発生したガス等によって単電池が膨張して変位すると、積層方向に隣り合う単電池間に位置するスイッチが機械的に動作し、ガス等の発生が検出される。

特表２０１１−５０５６５０号公報 特開２０１２−０５８０２８号公報

しかしながら、単電池に対してスイッチ等の別部品を搭載すると、電池パックの大型化を招いてしまう。つまり、特許文献１のように電池パックに対してハードウェア構成の別途の装置を用いて単電池の異常状態を検出しようとすると、電池パックの小型化を図ることが難しく、かつ部品点数が増加してしまう。

そこで、本発明の目的は、ハードウェア構成の別途の装置を必要とせずに、蓄電装置の異常状態を検出することができる蓄電装置の制御装置を提供することにある。

本願発明である車両に搭載される蓄電装置の制御装置は、外部電源から供給される電力を充電する外部充電を行う場合に、蓄電装置のＳＯＣを算出するにあたって蓄電装置の端子間電圧に基づく第１ＳＯＣを算出する第１ＳＯＣ推定処理及び蓄電装置に対する電流積算値に基づく第２ＳＯＣを算出する第２ＳＯＣ推定処理をそれぞれ遂行して第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとの間の第１変化率を算出するとともに、外部充電における今回満充電容量と外部充電前における前回満充電容量との間の第２変化率を算出する。第１変化率が第１所定値を超えると判別された場合に第２変化率が第２所定値未満であれば、蓄電装置が異常状態であると判定する。

本願発明によれば、満充電容量の変化が小さい状態で、蓄電装置に対する電流積算値に基づく第２ＳＯＣに対して蓄電装置の端子間電圧に基づく第１ＳＯＣが所定値以上乖離している場合、充電電流が副反応に使用されているものと判別し、蓄電装置の異常状態を検出することができるので、ハードウェア構成の別途の装置を必要とせずに、蓄電装置の異常状態を迅速に検出でき、蓄電装置の大型化を抑制できるととともに、部品点数を削減することができる。

電池システムの構成を示す図である。 ＯＣＶとＳＯＣの関係を示す図である。 電池システムの外部充電制御のフローチャートを示す図である。 電池システムの外部充電制御の変形例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。

（実施例１）
本発明の実施例１である電池システム（蓄電システム）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、組電池だけを備えている。

組電池１０（蓄電装置）は、直列に接続された複数の単電池１１（蓄電素子）を有する。組電池１０を構成する単電池１１の数は、要求出力などに基づいて、適宜設定することができる。また、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。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（コンデンサ）を用いることができる。

単電池１１は、円筒状や矩形状の外装を構成する電池ケースの内部に充放電を行う発電要素を収容して構成することができる（不図示）。発電要素は、充放電を行う要素であり、正極板と、負極板と、正極板および負極板の間に配置されるセパレータとを有する。正極板は、集電板と、集電板の表面に形成された正極活物質層とを有する。負極板は、集電板と、集電板の表面に形成された負極活物質層とを有する。正極活物質層は、正極活物質や導電剤などを含んでおり、負極活物質層は、負極活物質や導電剤などを含んでいる。

単電池１１としてリチウムイオン二次電池を用いるときには、例えば、正極板の集電板をアルミニウムで形成し、負極板の集電板を銅で形成することができる。また、正極活物質としては、例えば、LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂を用い、負極活物質としては、例えば、カーボンを用いることができる。セパレータ、正極活物質層および負極活物質層には、電解液がしみ込んでいる。電解液を用いる代わりに、正極板および負極板の間に、固体電解質層を配置することもできる。

また、単電池１１は、発電要素を収容する電池ケースの端部にガス放出弁を設けることもできる。ガス放出弁は、単電池１１内で発生したガスにより内圧が上昇した際、所定の圧力以上で弁が開状態となる機械的な排気弁である。

組電池１０は、接続ラインを介して昇圧コンバータ４１に接続されている。組電池１０の正極端子と昇圧コンバータ４１との間にシステムメインリレー３１が設けられ、組電池１０の負極端子と昇圧コンバータ４１との間にシステムメインリレー３２が設けられている。システムメインリレー３１，３２は、コントローラ５０からの制御信号を受けて、オン（接続状態）およびオフ（遮断状態）の間で切り替わる。

昇圧コンバータ４１は、組電池１０の出力電圧を昇圧して、昇圧後の電力をインバータ４２に出力する。また、昇圧コンバータ４１は、インバータ４２の出力電圧を降圧して、降圧後の電力を組電池１０に出力する。昇圧コンバータ４１は、例えば、チョッパ回路で構成することができる。昇圧コンバータ４１は、コントローラ５０からの制御信号を受けて動作する。

インバータ４２は、昇圧コンバータ４１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）４３に出力する。モータ・ジェネレータ４３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４２は、モータ・ジェネレータ４３から出力された交流電力を直流電力に変換して、直流電力を昇圧コンバータ４１に出力する。

モータ・ジェネレータ４３は、インバータ４２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４３は、車輪と接続されており、モータ・ジェネレータ４３によって生成された運動エネルギは、車輪に伝達される。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４３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４３によって生成された交流電力は、インバータ４２に出力される。これにより、回生電力を組電池１０に蓄えることができる。

本実施例の電池システムでは、組電池１０から電力を受けて動作する負荷としてモータ・ジェネレータ４３を用いることができる。また、昇圧コンバータ４１は省略することもできる。すなわち、組電池１０をインバータ４２と接続することができる。

電圧センサ２０は、コントローラ５０に接続され、組電池１０の端子間電圧を検出して検出結果をコントローラ５０に出力する。また、電圧センサ２０は、組電池１０を構成する直列に接続された各単電池１１それぞれの電圧を検出することもできる。

電流センサ２１は、充放電を行う組電池１０の充放電電流を検出してコントローラ５０に検出結果を出力する。例えば、組電池１０を放電しているときには、電流センサ２１によって検出された電流値として、正の値を用いることができる。また、組電池１０を充電しているときには、電流センサ２１によって検出された電流値として、負の値を用いることができる。

また、電流センサ２１は、充電器６０を介して組電池１０に流れる外部充電電流を検出し、コントローラ５０に検出結果を出力する。本実施例の電流センサ２１は、充電器６０から組電池１０に出力される外部充電電流の電流経路に設けられ、システムメインリレー３１，３２がオフ状態、すなわち、組電池１０と負荷との接続が遮断された状態で、外部充電電流が組電池１０に流れる電流経路に設けられる。なお、充電器６０を介して組電池１０に流れる外部充電電流を検出する電流センサと、組電池１０の充放電制御において組電池１０を流れる電流を検出する電流センサとをそれぞれ個別に設けて別々に電流を検出するようにしてもよい。

充電器６０は、組電池１０に接続される。充電器６０は、外部電源７０から供給された交流電力を直流電力に変換する不図示のＡＣ／ＤＣコンバータや、外部電源７０又はＡＣ／ＤＣコンバータから出力される外部充電電流（直流電流）を昇圧して組電池１０に出力するＤＣ／ＤＣコンバータ等を含むことができる。

充電器６０と組電池１０の正極端子との間の電流経路上に、充電リレー６１が設けられ、充電器６０と組電池１０の負極端子との間に電流経路上に、充電リレー６２が設けられている。充電リレー６１，６２は、コントローラ５０からの制御信号を受けて、オン（接続状態に相当する）およびオフ（遮断状態に相当する）の間で切り替わる。

充電器６０は、本実施例の電池システムを搭載する車両の側部に設けられるインレット６３と接続される。インレット６３には、外部電源７０に連結する接続プラグ７１を有する充電ケーブル７２が接続される。

外部電源７０は、車両の外部において、車両とは別に設けられた電源である。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。なお、商用電源以外にも例えば、ＤＣ充電スタンドなどの直流電流を直接供給可能な電源を外部電源７０とすることもできる。つまり、本実施例の電池システムは、家庭用コンセントに充電ケーブルを接続し、商用電源を外部電源として充電するＡＣ充電、ＤＣ充電スタンドなどの直流電流を直接供給可能な外部電源と充電ケーブルを接続して充電するＤＣ急速充電の双方又は一方の充電機能を備えることができる。

コントローラ５０は、組電池１０の充放電制御を行う制御装置である。コントローラ５０は、車両出力要求に基づいて負荷に組電池１０の電力を出力する放電制御、車両が減速したり、停止したりする際の車両制動時における回生電力を組電池１０に充電する充電制御を行う。本実施例のコントローラ５０は、充電制御部５１、異常判定部５２、及びメモリ５３を含んで構成される。

コントローラ５０は、車両のイグニッションスイッチがＯＮされて充放電制御を開始してから（ＩＧ−ＯＮ）、イグニッションスイッチがＯＦＦされて充放電制御が終了するまで（ＩＧ−ＯＦＦ）の間や外部充電制御において、電圧センサ２０で検出される組電池１０の端子間電圧、電流センサ２１で検出される電流値を所定のタイミングや所定の時間間隔で取得し、取得されたＣＣＶから組電池１０のＯＣＶを算出してＳＯＣを推定する第１ＳＯＣ推定処理又は後述する第２ＳＯＣ推定処理を遂行することができる。各処理で算出された値や検出値等は、充放電制御に用いられるとともに、メモリ５３に記憶される。

組電池１０のＳＯＣは、組電池１０の満充電容量に対して現在の充電容量の割合（充電状態）を示すものであり、満充電容量はＳＯＣの上限値である。ＳＯＣは、組電池１０のＯＣＶ（Open Circuit Voltage）から特定することができ、図２に示すようにＳＯＣ及びＯＣＶは対応関係にあるため、この対応関係を予め求めておけば、ＯＣＶからＳＯＣを特定することができる。組電池１０のＯＣＶは、電圧センサ２０によって検出された組電池１０の端子間電圧（ＣＣＶ：Closed Circuit Voltage）から算出することができる。

例えば、電圧センサ２０によって検出された組電池１０の端子間電圧から、組電池１０の内部抵抗Ｒに起因する電圧降下分の変動値を減算することで、組電池１０のＯＣＶを算出することができる。例えば、組電池１０のＯＣＶと、電圧センサ２０によって検出された組電池１０の端子間電圧（ＣＣＶ）との関係は、「ＯＣＶ＝ＣＣＶ−ＩＲ」で表すことができる。ＩＲ項は、組電池１０の内部抵抗Ｒに対して流れる電流Ｉで決定される電圧降下分の変動値である。

なお、内部抵抗Ｒは、例えば、製造時の初期状態において予め測定された値を用いることができる。このとき、内部抵抗Ｒは、温度によって変化するため、組電池１０の温度に応じて補正することができる。

コントローラ５０は、電圧センサ２０によって検出される組電池１０の端子間電圧から組電池１０のＯＣＶを算出し、算出したＯＣＶに対応するＳＯＣをメモリ５３に記憶されているＯＣＶ−ＳＯＣマップに基づいて算出（推定）する第１ＳＯＣ推定処理を行う。

また、コントローラ５０は、充放電制御中の充放電電流を積算する処理を行い、充放電電流積算値を充放電履歴としてメモリ５３に記憶することができる。例えば、電流センサ２１によって検出される検出値において、放電電流をプラス、充電電流をマイナスとして積算し、充放電電流積算値を算出することができる。

本実施例では、充放電電流の積算値を用いて組電池１０のＳＯＣを推定する第２ＳＯＣ推定処理を遂行する。コントローラ５０は、例えば、製造初期の状態における組電池１０の所定ＳＯＣの充放電電流積算値を０とし、放電電流をプラス、充電電流をマイナスとして電流の出入りを充放電電流積算値として常時把握することで、現在のＳＯＣを算出することができる。具体的には、電流センサ２１によって検出される電流値が流れた時間に応じた容量を所定ＳＯＣに加算又は減算することで、現在のＳＯＣが算出される。このとき、外部充電制御における充電電流も積算値に含むことができ、後述する外部充電制御では、外部充電制御前の充放電制御までに積算された値に対して外部充電中の充電電流を積算することができる。なお、本実施例では、外部充電中の積算値（外部充電電流の積算値）も個別に算出することができる。

車両のイグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦに切り替わると、コントローラ５０は、電池システムの充放電制御を終了し、ＯＣＶ算出処理及びＳＯＣ推定処理を終了させて、算出値や検出値等を組電池１０の充放電履歴としてメモリ５３に記憶する。

また、コントローラ５０は、組電池１０の満充電容量を算出して充放電履歴としてメモリ５３に記憶することもできる。満充電容量は、所定区間（所定時間）でのＳＯＣの変動量とその所定区間における充放電電流積算値とを用いて算出することができ、下記の式１のように算出することができる。
（式１）満充電容量＝１００÷（ＳＯＣ２−ＳＯＣ１）×電流積算値

ＳＯＣ１は、所定区間の開始時点において電圧センサ２０によって検出された組電池１０の電圧ＯＣＶ１に基づいて算出されるＳＯＣである。同様にＳＯＣ２は、所定区間の終了時点において電圧センサ２０によって検出された組電池１０のＯＣＶ２に基づいて算出されるＳＯＣである。電流積算値は、電流センサ２１によって検出された当該所定区間での電流値を積算して算出したものであり、所定区間終了時の電流積算値から所定区間開始時の電流積算値を引いた値である。

一例として、車両のイグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦに切り替わり、電池システムの充放電制御を終了させる際に、組電池１０の満充電容量を算出することができる。車両のイグニッションスイッチがＯＮされた際の電池システムの起動時、例えば、システムメインリレー３１，３２を、オフからオンに切り替えたときの組電池１０の電圧ＯＣＶ１、車両のイグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦされた際の充放電制御を終了するときの組電池１０の電圧ＯＣＶ２をそれぞれ取得する。このとき、電圧ＯＣＶ１及びＯＣＶ２は、電圧センサ２０によって検出される各電圧値（ＣＣＶ）をそのまま用いることができる。

コントローラ５０は、車両のイグニッションスイッチがＯＮされてからＯＦＦされるまでの間の１サイクル中の充放電電流積算値（イグニッションスイッチがＯＦＦされたときの電流積算値からイグニッションスイッチがＯＮされたときの電流積算値を引いた値）と、ＯＣＶ１及びＯＣＶ２を用いて、式１に示すように組電池１０の満充電容量を算出することができる。

他の例としては、外部充電による充電器６０を介した組電池１０の外部充電の際にも満充電容量を算出することができる。例えば、外部充電制御において、充電リレー６１、６２をオフからオンに切り替えたときの組電池１０の電圧ＯＣＶ１、外部充電制御を終了するときの組電池１０の電圧ＯＣＶ２をそれぞれ取得する。このときも、電圧ＯＣＶ１及びＯＣＶ２は、電圧センサ２０によって検出される各電圧値（ＣＣＶ）をそのまま用いることができる。

そして、コントローラ５０は、外部充電制御を開始してから終了するまでの間の充電中の充電電流積算値（外部充電制御終了時の電流積算値から外部充電制御開始時の電流積算値を引いた値）と、ＯＣＶ１及びＯＣＶ２を用いて、式１に示すように組電池１０の満充電容量を算出することができる。

メモリ５３は、コントローラ５０を動作させるためのプログラムや、各種情報を記憶しており、図２に示した組電池１０のＯＣＶとＳＯＣの対応関係データ（ＯＣＶ−ＳＯＣマップ）等の各種データを記憶している。

次に、本実施例の外部充電制御について説明する。外部充電制御は、充電制御部５１によって遂行されるとともに、外部充電制御中において異常判定部５２が、組電池１０の状態を監視して異常状態の発生を検出する。なお、充電制御部５１及び異常判定部５２の両方又は一方を、コントローラ５０と個別の制御装置として構成することもできる。

本実施例では、組電池１０のＳＯＣを２つの算出方法によって推定し、推定された各ＳＯＣの変化に基づいて、組電池１０が異常状態（例えば、ガス等の発生）であるか否かを判定する。

上述したように、組電池１０のＳＯＣは、組電池１０の電圧値（ＯＣＶ）から図２に示したＳＯＣとの対応関係に基づいて算出することができる。これを第１ＳＯＣとする。一方で組電池１０のＳＯＣは、組電池１０の電気エネルギー量の出入り、すなわち、組電池１０から流れた電流量及び組電池１０に流れ込む電流量を積算することで算出することができる。これを第２ＳＯＣとする。

ここで、組電池１０に流れ込む電気エネルギが組電池１０に蓄えられずに単電池１１内の副反応に使用される場合がある。例えば、過充電のように、組電池１０に蓄えることができる容量を超えて過剰な電気エネルギが流れ込むと、単電池１１内の電解液を電気分解するエネルギに使用され、ガス等が発生することがある。つまり、組電池１０に流れ込む電気エネルギが蓄電（充電反応）以外にも使用され、ガス等が発生する。

このとき、組電池１０に流れ込む電流量の一部が副反応に使用されると、組電池１０に流れ込む電流量に対して蓄電される電流量が減少するので、組電池１０のＳＯＣの変化が、電気エネルギが副反応に使用されない状態のＳＯＣの変化と異なることになる。

そこで、本実施例では、組電池１０の実測値（ＯＣＶ）に基づいて算出される第１ＳＯＣと、組電池１０に対する電気エネルギの出入りを計算することで推定される第２ＳＯＣとの間の変化に基づいて、組電池１０に流れ込む電流が副反応に使用される異常状態（例えば、ガス等の発生）であるか否かを検出する。

具体的には、例えば、過充電が生じると、電解液の電気分解に充電電流の一部が使用されるので、組電池１０に流れ込む電流量に対して蓄電される電気エネルギ量が減少し、電流積算値で求める第２ＳＯＣに対して組電池１０のＯＣＶに基づく第１ＳＯＣが低くなる。本実施例では、組電池１０の第２ＳＯＣに対する第１ＳＯＣの変化率を求め、その変化率が所定値を超える場合、言い換えれば、第２ＳＯＣに対して第１ＳＯＣが所定値以上乖離している場合、充電電流が副反応の使用される状態であると検出する。

なお、第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとの間の変化に基づいて組電池１０の異常状態を検出するにあたり、満充電容量の状態を考慮することができる。すなわち、組電池１０のＳＯＣは、上述のように満充電容量に対する現在の充電容量の割合を示すものであるため、ＳＯＣの上限値である満充電容量が大きく変化していると、第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとの間の変化が捉えにくくなる。例えば、今回満充電容量と前回満充電容量との間の変化が大きく、前回満充電容量よりも今回満充電容量が所定値以上小さくなっている場合、組電池１０に流れ込む電流量の一部が副反応に使用されることで生じる第２ＳＯＣに対する第１ＳＯＣの乖離が把握し難くなる。

そこで、本実施例では、第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとの間に所定値以上の変化があった場合でも、満充電容量の劣化が大きく現われている場合は、組電池１０が異常状態であると判定しないようにしている。言い換えれば、本実施例の組電池１０の異常判定処理は、満充電容量の変化が小さいにもかかわらず、第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとの間に所定値以上の変化がある場合には、組電池１０に流れ込む電流量の一部が副反応に使用されていると判断し、組電池１０が異常状態であると判定する。

図３は、外部電源７０から本実際例の電池システムを充電する外部充電動作を示すフローチャートである。外部充電前は、システムメインリレー３１，３２、充電リレー６１，６２はオフとなっている。

コントローラ５０は、外部電源７０から延設された接続プラグ７１がインレット６３に接続されたことを検出すると、充電リレー６１，６２をオフからオンに切り替えて充電器６０と組電池１０とを接続し、外部充電開始前の組電池１０の端子間電圧（ＯＣＶ１）を電圧センサ２０から取得する（Ｓ１０１）。

ステップＳ１０２において、コントローラ５０は、充電器６０を介した外部充電を開始する。具体的には、充電器６０に制御信号を出力し、充電器６０を介して所定の充電電流で組電池１０に電力を供給させつつ、電流センサ２１によって検出される充電電流を積算する充電電流積算処理を行う（Ｓ１０３）。

充電器６０は、充電制御部５１からの制御信号に基づいて充電電流を制御する。例えば、コントローラ５０は、予め決められた充電電流値に従って充電電流の電流値を充電器６０に出力し、充電器６０は、外部電源７０から供給される電流を整調（ＡＣ／ＤＣ変換，昇圧等）し、組電池１０に充電電流を出力する。

コントローラ５０は、充電開始時のＯＣＶ１（ＳＯＣ１）から所定の目標ＳＯＣに到達するまでの充電電流を制御することができ、ステップＳ１０４において目標ＳＯＣに達したか否かを判別し、所定の目標ＳＯＣに対応する電圧に達したと判別された場合、コントローラ５０は、充電終了の制御信号を充電器６０に出力する。目標ＳＯＣに達していない場合は、ステップＳ１０３に戻る。

コントローラ５０は、充電終了の制御信号を充電器６０に出力して組電池１０への充電電流の出力を停止させた後の端子間電圧（ＯＣＶ２）を電圧センサ２０から取得する（Ｓ１０５）。コントローラ５０は、今回の外部充電の充電履歴を生成してメモリ５３に記憶することができる（Ｓ１０６）。充電履歴は、時系列順に外部充電の回数を連番で割り当て、各回数毎の充電履歴が記録される。充電履歴は、充電時間、充電電流積算値、充電開始時のＯＣＶ１、充電終了時のＯＣＶ２を含むことができる。

続いて、コントローラ５０は、組電池１０の異常状態判定処理を遂行する（Ｓ１０７〜Ｓ１１４）。この異常状態判定処理は、充電終了の制御信号を充電器６０に出力して組電池１０への充電電流の出力を停止させた後の終了シーケンスにおいて、任意のタイミングで行うことができる。

コントローラ５０は、充電終了時の組電池１０のＯＣＶ２及び図２に示したＯＣＶ−ＳＯＣマップを用いて、第１ＳＯＣを算出する（Ｓ１０７）。さらに、コントローラ５０は、外部充電開始前の組電池１０の充放電制御までに積算された値に対して外部充電中の充電電流を積算した電流積算値に基づいて第２ＳＯＣを算出する（Ｓ１０８）。

コントローラ５０は、ステップＳ１０９において、第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとの間の変化率が所定値よりも大きいか否かを判別する。コントローラ５０は、第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとの間の変化率が所定値よりも大きい（第１ＳＯＣが第２ＳＯＣよりも所定値以上小さい値）場合には、コントローラ５０は、ステップＳ１１０に進み、満充電容量を算出する。一方、第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとの間の変化率が所定値よりも小さい場合には、異常判定処理を終了する。

コントローラ５０は、充電開始前のＯＣＶ１に対応するＳＯＣ１及び充電終了時のＯＣＶ２に対応するＳＯＣ２と、充電電流積算値（充電開始時の電流積算値−充電終了時の電流積算値）を用い、式１に基づいて組電池１０の今回満充電容量を算出する（Ｓ１１０）。

コントローラ５０は、ステップＳ１１０で算出された今回満充電容量と、前回算出された前回満充電容量と比較する（Ｓ１１１）。前回満充電容量は、例えば、充電開始前の直近に算出されてメモリ５３に記憶されている満充電容量を用いることができる。

コントローラ５０は、ステップＳ１１１において、前回満充電容量に対する今回満充電容量の割合、すなわち、前回満充電容量に対する今回満充電容量の変化率が所定値よりも小さいか否かを判別する。

前回満充電容量に対する今回満充電容量の変化率が所定値よりも小さい場合、コントローラ５０は、組電池１０が異常状態である判定して、カウンターを１インクリメントする（Ｓ１１２）。カウンターは、組電池１０の異常判定頻度を示すものであり、一回の外部充電において異常判定される度に、増加する値である。一方、前回満充電容量に対する今回満充電容量の変化率が所定値よりも大きい場合には、異常判定処理を終了する。

ステップＳ１１３において、カウンターを１インクリメントした後に、今回の外部充電と前回以前の外部充電を含めて異常判定された頻度（回数）が、所定の閾値を超えているか否かを判別する。コントローラ５０は、異常判定された頻度が閾値を超えている場合、組電池１０の異常状態が一定期間継続したものとして、組電池１０に対する充電を行わないようにする（Ｓ１１４）。

本実施例の異常判定処理は、外部充電毎に遂行され、異常判定された回数をカウンターで累積し、異常状態に継続性があった場合に、組電池１０の充電を行わないようにしている。このとき、カウンターは、例えば、前回の外部充電の際に異常判定されたカウンターが１インククリメントされた後の外部充電において、異常判定されない場合（正常である判定）はそのままカウンター値が保持される。また、異常状態の継続性としては、単にカウンター値を累積するだけではなく、例えば、異常判定が連続して所定回数なされた場合に、組電池１０の充電を行わないように制御してもよい。

なお、本実施例では、カウンターを用いて組電池１０の異常状態が一定期間継続した場合に、その後の組電池１０の充電を行わないように制御しているが、これに限るものではない。例えば、一回の異常判定で組電池１０の充電を行わないように制御することもできる。

さらに、コントローラ５０は、ステップＳ１１４において充電を行わない旨の判定を行った場合、外部充電後の次のＩＧ−ＯＮ後（電池システム起動後）の充放電制御において、充電を行わずに放電のみを許可するように組電池１０の充放電を制御することができる。すなわち、ＩＧ−ＯＮ後の組電池の充放電制御において回生エネルギを組電池１０に蓄える充電制御を禁止した制御を行うことができる。なお、コントローラ５０は、ステップＳ１１４において充電を行わない旨の判定がなされた以後は、外部充電を禁止する。

他の例として、充電を行わない旨の判定がなされた場合、コントローラ５０は、外部充電後の次のＩＧ−ＯＮにおいて、システムメインリレー３１，３２をオン状態にしないで電池システムを起動しないように制御することもできる。

コントローラ５０は、異常判定処理後、充電リレー６１，６２をオンからオフに切り替えて充電器６０と組電池１０とを接続を遮断し、外部充電制御を終了させる。

このように本実施例は、満充電容量の変化が小さい状態で、組電池１０に対する電流積算値に基づく第２ＳＯＣに対して組電池１０の端子間電圧に基づく第１ＳＯＣが所定値以上乖離している場合、充電電流が副反応に（充電反応以外に）使用されているものと判別し、組電池１０の異常状態を検出する。このため、ハードウェア構成の別途の装置を必要とせずに、組電池１０の異常状態を迅速に検出でき、組電池１０の大型化を抑制できるととともに、部品点数を低減することができる。

なお、図３の例では、第１ＳＯＣと第２ＳＯＣの変化率が所定値を超える場合に、満充電容量の変化率が所定値よりも小さいか否かを判別しているが、これに限らず例えば、満充電容量の変化率が所定値よりも小さい場合に、第１ＳＯＣと第２ＳＯＣの変化率が所定値を超えるか否かを判別するようにしてもよい。

図４は、外部充電制御の変形例を示すフローチャートであり、図３に示した異常判定処理は、外部充電制御における終了シーケンスにおいて遂行されていたが、図４では、外部電源７０から電力が供給される充電中に、異常判定処理を行う一例である。図４において、図３の処理と同様に外部充電前はシステムメインリレー３１，３２、充電リレー６１，６２はオフとなっている。

コントローラ５０は、外部電源７０から延設された接続プラグ７１がインレット６３に接続されたことを検出すると、充電リレー６１，６２をオフからオンに切り替えて充電器６０と組電池１０とを接続し、外部充電開始前の組電池１０の端子間電圧（ＯＣＶ１）を電圧センサ２０から取得する（Ｓ３０１）。

コントローラ５０は、外部充電開始前の組電池１０のＯＣＶ１を取得した後、充電器６０を介した外部充電を開始する（Ｓ３０２）。コントローラ５０は、充電器６０に制御信号を出力し、充電器６０を介して所定の充電電流で組電池１０に電力を供給させつつ、電流センサ２１によって検出される充電電流を積算する充電電流積算処理を行う（Ｓ３０３）。充電器６０は、充電制御部５１からの制御信号に基づいて充電電流を制御する（図３のステップ１０３と同じ）。

コントローラ５０は、充電中の所定タイミング、例えば、充電中の時刻ｔでの電圧センサ２０によって検出される電圧値Ｖ１を取得し、電圧値Ｖ１に対応する第１ＳＯＣを算出する（Ｓ３０４、Ｓ３０５）。さらにコントローラ５０は、第１ＳＯＣを算出するに際して、時刻ｔまでの電流積算値を用いて第２ＳＯＣを算出する（Ｓ３０６）。第１ＳＯＣ及び第２ＳＯＣは、充電中の同じ時点を基準として算出される値である。

コントローラ５０は、算出された第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとを用いて、第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとの間の変化率を算出し、変化率が所定値よりも大きいか否かを判別する（Ｓ３０７）。コントローラ５０は、第２ＳＯＣに対して第１ＳＯＣの変化率が所定値よりも大きい場合、第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとが乖離していると判別する。

コントローラ５０は、ステップＳ３０８において、満充電容量の変化の状態を判別する。本実施例では、満充電容量としてメモリ５３に記憶されている外部充電開始前の２つの満充電容量を使用することができる。例えば、外部充電開始前の直近の満充電容量を今回満充電容量、外部充電開始前の直近の満充電容量よりもさらに１つ前の満充電容量を前回満充電容量として、これらを比較することができる。

コントローラ５０は、前回満充電容量に対する今回満充電容量の変化率が所定値よりも小さい場合、コントローラ５０は、組電池１０が異常状態である判定して、カウンターを１インクリメントする（Ｓ３０９）。本変形例でも同様、カウンターは、組電池１０の異常判定頻度を示すものである。一方、ステップＳ３０８において前回満充電容量に対する今回満充電容量の変化率が所定値よりも大きい場合には、異常判定処理を終了する。

ステップＳ３０９においてカウンターを１インクリメントした後に、コントローラ５０は、異常判定された頻度（回数）が、所定の閾値を超えているか否かを判別する（Ｓ３１０）。コントローラ５０は、異常判定された頻度が閾値を超えている場合、組電池１０の異常状態が一定期間継続したものとして、外部充電を停止するように制御する（Ｓ３１２）。一方、異常判定された頻度（回数）が、所定の閾値を超えていない場合、コントローラ５０はステップＳ３０３に戻る。

本実施例では、充電中にステップＳ３０４からステップＳ３１１を所定の時間間隔で繰り返し行い、一定期間継続して異常判定された場合に、組電池１０が異常状態であると判別して外部充電を停止するように制御する。コントローラ５０は、ステップＳ３１２において外部充電を停止する判定がなされた場合、充電器６０への制御信号の送出を止めて、充電リレー６１，６２をオンからオフに切り替えて外部充電制御を終了させる。

コントローラ５０は、所定の目標ＳＯＣに到達するまでの充電電流を制御することができ、ステップＳ３１１において、充電目標のＳＯＣに達したか否かを判別する。所定の目標ＳＯＣに対応する電圧に達したと判別された場合、コントローラ５０は、充電制御を終了する。充電終了の制御信号を充電器６０に出力するとともに、ＳＯＣ推定処理及び充電電流の積算処理を終了する。

コントローラ５０は、充電終了の制御信号を充電器６０に出力して組電池１０への充電電流の出力を停止させた後の端子間電圧（ＯＣＶ２）を電圧センサ２０から取得する（Ｓ３１３）。コントローラ５０は、充電リレー６１，６２をオンからオフに切り替えて充電器６０と組電池１０とを接続を遮断するとともに、今回の外部充電の充電履歴を生成してメモリ５３に記憶する（Ｓ３１４）。充電履歴は、図３の例と同様である。また、ステップＳ３１２で充電を停止（禁止）する旨の判定を行った場合のその後のＩＧ−ＯＮ時や電池システム起動時の制御についても図３の例と同様とすることができる。

このように本実施例の図４の変形例では、外部充電中において組電池１０に対する電流積算値に基づく第２ＳＯＣに対して組電池１０の端子間電圧に基づく第１ＳＯＣが所定値以上乖離しているか、すなわち、充電電流が副反応に（充電反応以外に）使用されているか否かを判定し、組電池１０の異常状態を検出した場合に外部充電を停止することができる。図３の例と同様に、組電池１０の大型化の抑制及び部品点数を低減することができるとともに、外部充電中の組電池１０の異常状態を迅速に検出することができる。

１０ 組電池
１１ 単電池
２０ 電圧センサ
２１ 電圧センサ
２２ 温度センサ
４１ 昇圧コンバータ
４２ インバータ
４３ モータ・ジェネレータ
５０ コントローラ
５１ 充電制御部
５２ 異常判定部
５３ 記憶部
６０ 充電器
７０ 外部電源

Claims (1)

1. 車両に搭載される蓄電装置の制御装置であって、
   外部電源から供給される電力を充電する外部充電を行う場合に、前記蓄電装置のＳＯＣを算出するにあたって前記蓄電装置の端子間電圧に基づく第１ＳＯＣを算出する第１ＳＯＣ推定処理及び前記蓄電装置に対する電流積算値に基づく第２ＳＯＣを算出する第２ＳＯＣ推定処理をそれぞれ遂行して前記第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとの間の第１変化率を算出するとともに、前記外部充電における今回満充電容量と前記外部充電前における前回満充電容量との間の第２変化率を算出し、
   前記第１変化率が第１所定値を超えると判別された場合に前記第２変化率が第２所定値未満であれば、前記蓄電装置が異常状態であると判定することを特徴とする蓄電装置の制御装置。