JP2015077028A - 異常判定装置、充放電情報提示装置、二次電池モジュール、異常判定方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】セル電池及び周辺機器を含む二次電池モジュールの異常の有無を判定する。【解決手段】ＢＭＵ１６が、温度算出部１０７と判定部１１０とを備える。温度算出部１０７は、二次電池モジュールが充放電する電気に係る物理量に基づいて二次電池モジュールの温度を算出する。判定部は、温度算出部１０７が算出した温度と二次電池モジュールの実測温度との差が所定の温度範囲を超える場合に、二次電池モジュールが異常であると判定する。【選択図】図２

Description

本発明は、異常判定装置、充放電情報提示装置、二次電池モジュール、異常判定方法、及びプログラムに関する。

リチウムイオン電池などの二次電池は、複数のセル電池を備える二次電池モジュールとして用いられることがある。このような二次電池モジュールには、複数のセル電池を制御するＢＭＵが設けられる。ＢＭＵは、セル電池の情報を収集し、セル電池の異常判定を行う。例えば、特許文献１には、複数のセル電池のパラメータ値と閾値との比較により、セル電池が異常な状態に陥る可能性があるか否かを判定する技術が開示されている。パラメータ値の例としては、電圧などが挙げられる。

特開２０１１−７６７４６号公報

特許文献１に開示された方法により、ＢＭＵは、セル電池の異常発熱など、セル電池そのものの異常を判定することができる。他方、ＢＭＵは、二次電池モジュールに設けられたセンサやファンなど、二次電池モジュールが備える周辺機器の異常を判定することができない。

本発明の目的は、セル電池及び周辺機器を含む二次電池モジュールの異常の有無を判定することができる異常判定装置、充放電情報提示装置、二次電池モジュール、異常判定方法、及びプログラムに関する。

第１の態様は、二次電池モジュールが充放電する電気に係る物理量に基づいて前記二次電池モジュールの温度を算出する温度算出部と、前記温度算出部が算出した温度と前記二次電池モジュールの実測温度との差が所定の温度範囲を超える場合に、前記二次電池モジュールが異常であると判定する判定部と、を備える異常判定装置。

また、第２の態様は、前記二次電池モジュールの実測温度または前記二次電池モジュールの充電率に基づいて、前記二次電池モジュールの実測温度または前記二次電池モジュールの充電率に対する前記二次電池モジュールの内部抵抗値の変化率が大きいほど広くなる前記温度範囲を特定する温度範囲特定部を備え、前記判定部は、前記温度算出部が算出した温度と前記二次電池モジュールの実測温度との差が前記温度範囲特定部が特定した温度範囲を超える場合に、前記二次電池モジュールが異常であると判定する第１の態様に記載の異常判定装置。

また、第３の態様は、前記判定部は、前記温度算出部が算出した温度と前記二次電池モジュールの実測温度との差が所定の温度範囲を超える状態が所定の判定時間以上継続した場合に、前記二次電池モジュールが異常であると判定する請求項１または第２の態様に記載の異常判定装置。

また、第４の態様は、前記二次電池モジュールの実測温度または前記二次電池モジュールの充電率に基づいて、前記二次電池モジュールの実測温度または前記二次電池モジュールの充電率に対する前記二次電池モジュールの内部抵抗値の変化率が大きいほど長くなる前記判定時間を特定する判定時間特定部を備え、前記判定部は、前記温度算出部が算出した温度と前記二次電池モジュールの実測温度との差が所定の温度範囲を超える状態が、前記判定時間特定部が特定した判定時間以上継続した場合に、前記二次電池モジュールが異常であると判定する第３の態様に記載の異常判定装置。

また、第５の態様は、前記温度算出部は、第１時刻における前記電気に係る物理量に基づいて、前記第１時刻より所定時間経過後の時刻である第２時刻における前記二次電池モジュールの温度を算出し、前記判定部は、前記第２時刻において計測された前記二次電池モジュールの実測温度と、前記温度算出部が算出した温度との差が所定の温度範囲を超えた場合に、前記二次電池モジュールが異常であると判定する第１から第４の何れかの態様に記載の異常判定装置。

また、第６の態様は、前記二次電池モジュールに冷媒を供給する送風ファンが動作しているか否かを判定する送風判定部を備え、前記温度算出部は、前記送風ファンの動作の有無に応じて定まる前記二次電池モジュールの熱伝達係数と前記二次電池モジュールが充放電する電気に係る物理量とに基づいて前記二次電池モジュールの温度を算出する第１から第５の何れかの態様に記載の異常判定装置。

また、第７の態様は、前記二次電池モジュールの温度及び前記二次電池モジュールの充電率と、前記二次電池モジュールの内部抵抗値とを関連付けて記憶する内部抵抗記憶部を備え、前記温度算出部は、前記二次電池モジュールの実測温度及び前記二次電池モジュールの充電率に関連付けられた内部抵抗値と前記二次電池モジュールが充放電する電気に係る物理量とに基づいて前記二次電池モジュールの温度を算出する第１から第６の何れかの態様に記載の異常判定装置。

また、第８の態様は、前記二次電池モジュールの電気に係る物理量が所定の変化率以下となった時の前記二次電池モジュールの電気に係る物理量に基づいて、前記二次電池モジュールの内部抵抗値を算出する内部抵抗算出部と、前記内部抵抗算出部が算出した内部抵抗値と前記内部抵抗記憶部が記憶する内部抵抗値との比率を抵抗劣化係数として算出する抵抗劣化係数算出部とを備え、前記温度算出部は、前記二次電池モジュールの実測温度及び前記二次電池モジュールの充電率に関連付けられた内部抵抗値に前記抵抗劣化係数を乗じた値と前記二次電池モジュールが充放電する電気に係る物理量とに基づいて前記二次電池モジュールの温度を算出する第７の態様に記載の異常判定装置。

また、第９の態様は、前記二次電池モジュールの雰囲気温度に基づいて、前記二次電池モジュールの充放電を所定の連続充放電時間の間継続することで、前記二次電池モジュールの温度が所定の異常判定温度以上になる、前記充放電に係る物理量を算出する物理量算出部と、前記物理量算出部が算出した物理量に基づいた情報を提示する提示部と、を備える第１から第８の何れかの態様に記載の異常判定装置。

また、第１０の態様は、前記提示部は、前記二次電池モジュールの充放電に係る物理量と前記物理量算出部が算出した物理量との差が所定の範囲を超える場合に、警告を提示する第９の態様に記載の異常判定装置。

また、第１１の態様は、前記温度算出部は、前記二次電池モジュールの温度変化量、前記二次電池モジュールの劣化に係る内部抵抗値及び前記二次電池モジュールの充放電に係る電気の物理量によって定まる発熱量と前記二次電池モジュールの雰囲気への放熱量の差との関係を示す式に基づいて前記二次電池モジュールの温度を算出する第１から第１０の何れかの態様に記載の異常判定装置。

また、第１２の態様は、二次電池モジュールの雰囲気温度に基づいて、前記二次電池モジュールの充放電を所定の連続充放電時間の間継続することで、前記二次電池モジュールの温度が所定の異常判定温度以上になる、前記充放電に係る物理量を算出する物理量算出部と、前記物理量算出部が算出した物理量に基づいた情報を提示する提示部と、を備える充放電情報提示装置。

また、第１３の態様は、前記物理量算出部は、前記二次電池モジュールの温度変化量と前記二次電池モジュールの劣化に係る内部抵抗値と充放電に係る電気の物理量によって定まる発熱量と前記二次電池モジュールの雰囲気への放熱量の差の関係を示す式に基づいて前記充放電に係る物理量を算出する第１２の態様に記載の充放電情報提示装置。

また、第１４の態様は、複数のセル電池と、第１から第１１の何れかの態様に記載の異常判定装置とを備える二次電池モジュール。

また、第１５の態様は、二次電池モジュールが異常であるか否かを判定する異常判定方法であって、二次電池モジュールが充放電する電気に係る物理量に基づいて前記二次電池モジュールの温度を算出するステップと、前記温度算出部が算出した温度と前記二次電池モジュールの実測温度との差が所定の温度範囲を超える場合に、前記二次電池モジュールが異常であると判定するステップと、を有する異常判定方法。

また、第１６の態様は、コンピュータを、二次電池モジュールが充放電する電気に係る物理量に基づいて前記二次電池モジュールの温度を算出する温度算出部、前記温度算出部が算出した温度と前記二次電池モジュールの実測温度との差が所定の温度範囲を超える場合に、前記二次電池モジュールが異常であると判定する判定部、として機能させるためのプログラムである。

上記態様のうち少なくとも１つの態様によれば、セル電池及び周辺機器を含む二次電池モジュールの異常の有無を判定することができる。

少なくとも１つの実施形態に係る二次電池モジュールの構成を示す概略図である。 第１の実施形態に係るＢＭＵの構成を示す概略ブロック図である。 セル電池の充電率を固定した場合におけるセル温度と内部抵抗値との関係の一例を示す図である。 セル温度を固定した場合におけるセル電池の充電率と内部抵抗値との関係の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る二次電池モジュールの異常判定方法を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係るＢＭＵの構成を示す概略ブロック図である。 第３の実施形態に係るＢＭＵの構成を示す概略ブロック図である。 第４の実施形態に係るＢＭＵの構成を示す概略ブロック図である。 少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。

以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
《第１の実施形態》
図１は、少なくとも１つの実施形態に係る二次電池モジュール１の構成を示す概略図である。
二次電池モジュール１は、外殻をなす筐体１１、複数のセル電池１２、複数のＣＭＵ１３（Ｃｅｌｌ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｕｎｉｔ：セル監視回路）、送風ファン１４、雰囲気温度センサ１５、ＢＭＵ１６（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ：電池制御回路）とを備える。

セル電池１２は、筐体１１の内部に設けられ、各々が直列に接続される。図１に示す例では、筐体１１内部のセル電池１２の数は４個であるが、セル電池１２の数は、４個以外であっても良い。
ＣＭＵ１３は、セル電池１２毎に設けられ、セル電池１２の電圧値、電流値、セル温度を測定する。つまり、ＣＭＵ１３は、セル電池１２毎に設けられた図示しない電流センサ、電圧センサ、温度センサから、センサ値を取得する。なお、本実施形態においてＣＭＵ１３が測定するセル温度は、実測温度の一例である。また、ＣＭＵ１３は、セル電池１２毎ではなく、複数のセル電池について１個設けて、その１個から計測ケーブルを各セル電池１２まで延長して、各セル電池１２の電圧値、電流値、セル温度を計測しても良い。セル電池１２が直列に接続してあれば、セル電池１２の電流値は全て同じになるので、電流値の計測は直列に接続された複数のセル電池１２のどこか一か所で行えば良い。
送風ファン１４は、筐体１１の内部から筐体内部で発生した熱で温められた空気を強制移動させる機能を有する。本実施形態において空気は冷媒の一例である。
雰囲気温度センサ１５は、二次電池モジュール１の雰囲気温度を計測する。つまり、雰囲気温度センサ１５は、筐体１１の外部の温度を計測する。

ＢＭＵ１６は、二次電池モジュール１を監視し、制御する。ＢＭＵ１６は、セル電池１２、電圧センサ、電流センサ、セル温度センサ、雰囲気温度センサ１５の何れかに障害が発生しているか否かを判定する。本実施形態においてＢＭＵ１６は、異常判定装置の一例である。図１に示す例では、二次電池モジュール１単位にＢＭＵ１６を１個設置しているが、複数の二次電池モジュール１についてＢＭＵ１６を１個設置しても良い。セル電池１２の個数が少ない場合等には、ＢＭＵ１６にて各セル電池１２の電圧値、電流値、セル温度を計測しても良い。

図２は、第１の実施形態に係るＢＭＵ１６の構成を示す概略ブロック図である。
ＢＭＵ１６は、センサ値取得部１０１、充電率推定部１０２、内部抵抗記憶部１０３、内部抵抗特定部１０４、温度範囲特定部１０５、判定時間特定部１０６、温度算出部１０７、算出温度記憶部１０８、差分算出部１０９、判定部１１０、計時部１１１を備える。

センサ値取得部１０１は、ＣＭＵ１３から電圧値、電流値、セル温度を取得する。センサ値取得部１０１は、雰囲気温度センサ１５から二次電池モジュール１の雰囲気温度を取得する。

充電率推定部１０２は、センサ値取得部１０１が取得した電圧値または電流値に基づいてセル電池１２の充電率を推定する。例えば、充電率推定部１０２は、センサ値取得部１０１が取得した電圧値から推定される開放電圧に基づいてセル電池１２の充電率を推定する。また例えば、充電率推定部１０２は、センサ値取得部１０１が取得した電流値の積算値に基づいてセル電池１２の充電率を推定する。

内部抵抗記憶部１０３は、セル温度と充電率の組み合わせに関連付けて、劣化のないセル電池１２が当該温度かつ当該充電率である場合における内部抵抗値を記憶する。なお、内部抵抗値は、予め実験などにより求められた値である。

内部抵抗特定部１０４は、センサ値取得部１０１が取得したセル温度と充電率推定部１０２が推定した充電率との組み合わせに関連付けられた内部抵抗値を、内部抵抗記憶部１０３から読み出すことで、セル電池１２の内部抵抗値を特定する。

温度範囲特定部１０５は、内部抵抗値が大きいほど広くなる温度範囲を特定する。例えば、温度範囲特定部１０５は、内部抵抗値と温度範囲との関係を示すテーブルに基づいて温度範囲を特定する。また例えば、温度範囲特定部１０５は、所定の単調非減少関数に内部抵抗を代入することで温度範囲を特定する。なお、本実施形態では、温度範囲特定部１０５が特定する温度範囲の下限値は０度である。

判定時間特定部１０６は、内部抵抗特定部１０４が特定した内部抵抗値に基づいて、内部抵抗値に対して単調非減少する判定時間を特定する。つまり、判定時間特定部１０６は、内部抵抗値が大きいほど長くなる判定時間を特定する。例えば、判定時間特定部１０６は、内部抵抗値と判定時間との関係を示すテーブルに基づいて判定時間を特定しても良い。また例えば、判定時間特定部１０６は、事前に決定した関数に内部抵抗を代入することで判定時間を特定しても良い。

温度算出部１０７は、センサ値取得部１０１が取得した雰囲気温度及び電流値、並びに内部抵抗特定部１０４が特定した内部抵抗値を用いて、セル温度を算出する。具体的には、温度算出部１０７は、以下に示す式（１）に従って、セル温度を算出する。

Ｔｓ_（ｔ）は、温度算出部１０７が算出した時刻ｔにおけるセル温度である。つまり、Ｔｓ_（ｔ）は、時刻ｔにおけるセル温度の理論値である。ΔＴは、温度算出部１０７によるセル温度の算出周期である。Ｈは、セル電池１２の熱伝達係数である。Ａは、セル電池１２の伝熱面積である。Ｃは、セル電池１２の比熱である。Ｍは、セル電池１２の質量である。Ｔ∞_（ｔ）は、時刻ｔにおける二次電池モジュール１の雰囲気温度である。Ｉ_（ｔ）は、時刻ｔにセル電池１２に流れる電流の電流値である。ＤＣＲ_（ｔ）は、時刻ｔにおけるセル電池１２の内部抵抗値である。このうち、算出周期ΔＴ、熱伝達係数Ｈ、伝熱面積Ａ、比熱Ｃ及び質量Ｍは、予め計測によって求められる値である。
なお、本実施形態において時刻ｔは、第１時刻の一例であり、時刻ｔ＋ΔＴは、第２時刻の一例である。

なお、式（１）は、微分方程式で示される熱計算式（２）を前進差分離散式で表したものである。つまり、式（１）は、式（２）と等価である。式（２）は、二次電池モジュール１の温度変化量と、内部抵抗値及び電流値によって定まる発熱量と二次電池モジュール１の雰囲気への放熱量の差との関係を示す式である。

算出温度記憶部１０８は、時刻に関連付けて、温度算出部１０７が算出したセル温度を記憶する。具体的には、算出温度記憶部１０８は、時刻ｔに温度算出部１０７が算出した時刻ｔ＋ΔＴにおけるセル温度を、時刻ｔ＋ΔＴに関連付けて記憶する。

差分算出部１０９は、算出温度記憶部１０８が記憶するセル温度とセンサ値取得部１０１が取得したセル温度との差分絶対値を算出する。つまり、差分算出部１０９は、時刻ｔ＋ΔＴにセンサ値取得部１０１が取得したセル温度と、時刻ｔに温度算出部１０７が算出した時刻ｔ＋ΔＴにおけるセル温度との差分絶対値を算出する。

判定部１１０は、差分算出部１０９が算出した差分絶対値が、温度範囲特定部１０５が特定した温度範囲を超える状態が、判定時間特定部１０６が特定した判定時間以上継続したか否かを判定することにより、二次電池モジュール１が異常であるか否かを判定する。
計時部１１１は、差分算出部１０９が算出した差分絶対値が、温度範囲特定部１０５が特定した温度範囲を超える状態の継続時間を計時する。

ここで、温度範囲及び判定時間を内部抵抗値に対して単調非減少する値とする理由について説明する。
図３は、セル電池１２の充電率を固定した場合におけるセル温度と内部抵抗値との関係の一例を示す図である。
図３に示すように、セル温度が低いほど、セル電池１２の内部抵抗値は高い値となる。また、図３に示すように、セル温度が低いほど、つまり内部抵抗値が高いほど、内部抵抗値の変化率は高い値となる。つまり、内部抵抗値が高いほど、温度センサの誤差による内部抵抗値のバラツキが大きくなる。そのため、内部抵抗値に対して単調非減少する温度範囲及び判定時間を用いることで、当該バラツキによって異常が誤検出されることを防ぐことができる。
なお、内部抵抗値に対して単調非減少であることと、セル温度に対する内部抵抗値の変化率に対して単調非減少であることとが等価であることは、上述した説明から明らかである。

図４は、セル温度を固定した場合におけるセル電池１２の充電率と内部抵抗値との関係の一例を示す図である。
図４に示すように、セル電池１２の充電率が所定の充電率（例えば、５０％）から離れるほど、セル電池１２の内部抵抗値は高い値となる。また、図４に示すように、セル電池１２の充電率が所定の充電率から離れるほど、つまり内部抵抗値が高いほど、内部抵抗値の変化率は高い値となる。つまり、内部抵抗値が高いほど、電圧センサや電流センサの誤差等により生じる充電率推定誤差のため、内部抵抗値のバラツキが大きくなる。そのため、内部抵抗値に対して単調非減少する温度範囲及び判定時間を用いることで、当該バラツキによって異常が誤検出されることを防ぐことができる。なお、充電率と内部抵抗値の関係は、図４に示す例に限られない。例えば、二次電池の設計によっては、セル電池１２の充電率が低いほど内部抵抗が高い値になることもある。
なお、内部抵抗値に対して単調非減少であることと、充電率に対する内部抵抗値の変化率に対して単調非減少であることとが等価であることは、上述した説明から明らかである。

次に、第１の実施形態に係る二次電池モジュール１の異常判定方法について説明する。
図５は、第１の実施形態に係る二次電池モジュール１の異常判定方法を示すフローチャートである。

ＢＭＵ１６のセンサ値取得部１０１は、ＣＭＵ１３及び雰囲気温度センサ１５から、電圧値、電流値及びセル温度、並びに雰囲気温度を取得する（ステップＳ１）。次に、充電率推定部１０２は、センサ値取得部１０１が取得した電流値または電圧値に基づいてセル電池１２の充電率を推定する（ステップＳ２）。

次に、内部抵抗特定部１０４は、充電率推定部１０２が推定した充電率とセンサ値取得部１０１が取得したセル温度とに関連付けられた内部抵抗値を、内部抵抗記憶部１０３から読み出す（ステップＳ３）。
次に、温度範囲特定部１０５は、内部抵抗特定部１０４が特定した内部抵抗に対して単調非減少する温度範囲を特定する（ステップＳ４）。
また、判定時間特定部１０６は、内部抵抗特定部１０４が特定した内部抵抗に対して単調非減少する判定時間を特定する（ステップＳ５）。

次に、温度算出部１０７は、算出温度記憶部１０８から現在時刻に関連付けられたセル温度を読み出す（ステップＳ６）。次に、温度算出部１０７は、センサ値取得部１０１が取得した雰囲気温度及び電流値、内部抵抗特定部１０４が特定した内部抵抗値、並びに算出温度記憶部１０８から読み出したセル温度を式（１）に代入して、算出周期ΔＴ経過後のセル温度を算出する（ステップＳ７）。次に、温度算出部１０７は、現在時刻に算出周期ΔＴを加算した時刻に関連付けて、算出温度記憶部１０８に算出したセル温度を記録する（ステップＳ８）。

次に、差分算出部１０９は、ステップＳ６で温度算出部１０７が読み出した現在時刻のセル温度とセンサ値取得部１０１が取得したセル温度との差分絶対値を算出する（ステップＳ９）。次に、判定部１１０は、差分算出部１０９が算出した差分絶対値が、温度範囲特定部１０５が特定した温度範囲を超えているか否かを判定する（ステップＳ１０）。

判定部１１０は、差分算出部１０９が算出した差分絶対値が、温度範囲特定部１０５が特定した温度範囲を超えていると判定した場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、差分絶対値が温度範囲を超えた状態の継続時間を計時部１１１が計時しているか否かを判定する（ステップＳ１１）。判定部１１０は、差分絶対値が温度範囲を超えた状態の継続時間を計時部１１１が計時していないと判定した場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、計時部１１１による計時を開始させ（ステップＳ１２）、ステップＳ１に処理を戻す。

他方、判定部１１０は、差分絶対値が温度範囲を超えた状態の継続時間を計時部１１１が計時していると判定した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、計時部１１１が計時する継続時間が、判定時間特定部１０６が特定した判定時間以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。判定部１１０は、計時部１１１が計時する継続時間が、判定時間特定部１０６が特定した判定時間未満であると判定した場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、ステップＳ１に処理を戻す。これは、センサ値の誤差等によって偶発的に差分絶対値が温度範囲を超えた可能性があるためである。
他方、判定部１１０は、計時部１１１が計時する継続時間が、判定時間特定部１０６が特定した判定時間以上であると判定した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、二次電池モジュール１に異常があると判定し（ステップＳ１４）、処理を終了する。

他方、判定部１１０は、ステップＳ１０において、差分算出部１０９が算出した差分絶対値が、温度範囲特定部１０５が特定した温度範囲を超えていないと判定した場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、差分絶対値が温度範囲を超えた状態の継続時間を計時部１１１が計時しているか否かを判定する（ステップＳ１５）。判定部１１０は、差分絶対値が温度範囲を超えた状態の継続時間を計時部１１１が計時していないと判定した場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、ステップＳ１に処理を戻す。他方、判定部１１０は、差分絶対値が温度範囲を超えた状態の継続時間を計時部１１１が計時していると判定した場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、計時部１１１が計時している継続時間をリセットし、計時を停止させて（ステップＳ１６）、ステップＳ１に処理を戻す。

ここで、センサ値取得部１０１が取得したセル温度（実測値）と温度算出部１０７が算出したセル温度（理論値）との差が大きい場合に、二次電池モジュール１に異常があると判定する理由について説明する。
二次電池モジュール１が正常である場合、セル温度と電流値と雰囲気温度と内部抵抗との関係は、式（１）を満たす。そのため、センサの計測誤差があったとしても、セル温度の実測値と理論値との差は小さい値となる。他方、セル電池１２に異常発熱があった場合、セル温度の実測値は、理論値より大きくなる。セル電池１２の異常発熱とは、例えばセル電池１２同士を接続するバスバーの接触不良によって生じるアーク放電による発熱や、セル電池１２の劣化による発熱などが挙げられる。また、セル電池１２に設けられる充放電に係る物理量を計測するセンサ（電流センサ、電圧センサ）や雰囲気温度センサ１５が故障した場合、温度算出部１０７が算出したセル温度が正確な値でなくなるため、セル温度の理論値とセル温度の実測値との差は大きくなる。また、セル電池１２に設けられた温度センサが故障した場合、セル温度の実測値が正確な値でなくなるため、セル温度の理論値と実測値との差は大きくなる。
このように、本実施形態によれば、ＢＭＵ１６は、セル電池１２及び周辺機器を含む二次電池モジュール１の異常の有無を判定することができる。

なお、本実施形態では、差分算出部１０９がセル温度の実測値とセル温度の理論値との差分っ絶対値を算出する場合について説明したが、これに限られない。例えば、差分算出部１０９は、セル温度の実測値からセル温度の理論値を減算した値を算出しても良い。この場合、温度範囲特定部１０５は、下限値を負値とし、上限値を正値とする温度範囲を特定することで、本実施形態と同様の効果を得ることができる。他方、他の実施形態では、セル温度の実測値が予測値より高い場合のみ、判定部１１０が異常判定を行うようにしても良い。これは、セル温度の実測値が予測値より低い場合には、セル電池１２の発熱が生じておらず、異常判定の必要性が低いためである。

また、本実施形態では、温度算出部１０７は、雰囲気温度センサ１５から取得した雰囲気温度に基づいてセル温度の理論値を算出する場合について説明したが、これに限られない。例えば、温度算出部１０７は、二次電池モジュール１の外部に設けられた空調機器により雰囲気温度が常に一定に保たれるのであれば、固定の雰囲気温度を用いてセル温度の理論値を算出しても良い。この場合、二次電池モジュール１は、雰囲気温度センサ１５を備えなくても良い。

また、他の実施形態では、二次電池の充電率や実測温度の範囲によっては、判定部１１０は異常判定を行わなくても良い。例えば、内部抵抗特定部１０４が特定した内部抵抗値が所定の範囲内にない場合には、判定部１１０が異常判定を行わなくても良い。これは、二次電池の内部抵抗が大きい領域では、発熱が大きく計算誤差が出やすいためである。

また、本実施形態では、温度範囲及び判定時間が内部抵抗値に対して単調非減少する場合について説明したが、これに限られない。例えば、温度範囲または判定時間は、電流値に単調非減少しても良い。これは、電流値が高いほど二次電池に生じる発熱が大きく、電池温度の実測値との計算誤差が生じやすくなるためである。

《第２の実施形態》
次に、第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態に係る二次電池モジュール１は、第１の実施形態とＢＭＵ２６の動作が異なる。

図６は、第２の実施形態に係るＢＭＵ２６の構成を示す概略ブロック図である。
第２の実施形態に係るＢＭＵ２６は、第１の実施形態の構成に加えて、送風判定部２１２と熱伝達係数決定部２１３とをさらに備える。また、第２の実施形態に係るＢＭＵ２６は、第１の実施形態と温度算出部２０７の動作が異なる。

送風判定部２１２は、送風ファン１４が動作しているか否かを判定する。送風ファン１４は、セル電池１２の温度に応じてＢＭＵ２６によって動作・非動作が切り替えられる。ＢＭＵ２６は、セル電池１２の温度が１つでも所定の閾値（例えば、摂氏３５度）を超えたときに、送風ファン１４を動作させる。つまり、送風ファン１４は、冷却の必要性が高いときのみ動作する。これは、送風ファン１４の寿命が動作時間で決まるためである。またこれは、送風ファン１４の動作により補機電力損失が発生するためである。
なお、熱交換の効率は流速によって異なるため、送風ファン１４が動作しているか否かによって空気による熱交換の効率が変化する。

熱伝達係数決定部２１３は、送風判定部２１２による判定結果に基づいて式（１）の熱伝達係数Ｈを決定する。具体的には、送風ファン１４が動作しているときの熱伝達係数Ｈｏｎと送風ファン１４が動作していないときの熱伝達係数Ｈｏｆｆとを実験などにより予め計測しておく。熱伝達係数決定部２１３は、送風判定部２１２によって送風ファン１４が動作していると判定された場合に、熱伝達係数Ｈを熱伝達係数Ｈｏｎに決定する。他方、熱伝達係数決定部２１３は、送風判定部２１２によって送風ファン１４が動作していないと判定された場合に、熱伝達係数Ｈを熱伝達係数Ｈｏｆｆに決定する。

温度算出部２０７は、式（１）の熱伝達係数Ｈとして、熱伝達係数決定部２１３が決定した熱伝達係数を用いて、セル温度を算出する。
これにより、本実施形態に係るＢＭＵ２６は、より正確にセル電池１２の温度を予測することができる。そのため、ＢＭＵ２６は、精度よく二次電池モジュール１の故障を判定することができる。

《第３の実施形態》
図７は、第３の実施形態に係るＢＭＵ３６の構成を示す概略ブロック図である。
第３の実施形態に係るＢＭＵ３６は、第１の実施形態の構成に加えて、内部抵抗算出部３１４と、抵抗劣化係数算出部３１５とをさらに備える。また、第３の実施形態に係るＢＭＵ３６は、第１の実施形態と内部抵抗特定部３０４の動作が異なる。

内部抵抗算出部３１４は、センサ値取得部１０１が取得した電流値または電圧値が所定の変化率以下となった時の電流値または電圧値に基づいて、セル電池１２の内部抵抗値を算出する。例えば、内部抵抗算出部３１４は、所定の時間（例えば１秒）の間にセンサ値取得部１０１が取得した電流値の変化の分散が所定値より小さい場合に、セル電池１２が静定状態であると判定する。内部抵抗算出部３１４は、静定状態の時のセル電池１２の電圧値及び電流値を図示しない記憶部に記録する。内部抵抗算出部３１４は、記憶部に異なる時刻に記録された電圧値及び電流値の差に基づいて、セル電池１２の内部抵抗値を算出する。

抵抗劣化係数算出部３１５は、内部抵抗算出部３１４が算出した内部抵抗値と内部抵抗特定部３０４が内部抵抗記憶部１０３から読み出した内部抵抗値との比率を、抵抗劣化係数として算出する。内部抵抗算出部３１４が算出した内部抵抗値は、セル電池１２の劣化が反映された内部抵抗値である。他方、内部抵抗記憶部１０３が記憶する内部抵抗値は、セル電池１２の劣化が無い場合の内部抵抗値である。したがって、抵抗劣化係数算出部３１５は、劣化が反映された内部抵抗値と劣化が無い場合の内部抵抗値との比をとることで、抵抗劣化係数を算出することができる。

内部抵抗特定部３０４は、内部抵抗記憶部１０３から読み出した内部抵抗値に、抵抗劣化係数算出部３１５が算出した抵抗劣化係数を乗算することで、劣化が反映された内部抵抗値を算出することができる。

なお、内部抵抗算出部３１４は、セル電池１２が特定の運用状態にならなければセル電池１２の内部抵抗値を算出することができない。なお、特定の運用状態とは、例えば、急峻な充放電電流が生じた時で、その際の電圧変化ΔＶと電流変化ΔＩから抵抗ＤＣＲ＝ΔＶ／ΔＩを求めることができるような場合である。
しかし、本実施形態によれば、抵抗劣化係数算出部３１５が算出した抵抗劣化係数γを用いることで、内部抵抗特定部３０４は、セル電池１２が特定の運用状態であるか否かに関わらず、内部抵抗値を、劣化も考慮してＤＣＲ×γの値として特定することができる。
このように、抵抗劣化係数γが分かる場合、式（１）のＤＣＲ_（ｔ）は、ＤＣＲ_（ｔ）×γに、式（２）のＤＣＲはＤＣＲ×γに修正することができる。これにより、本実施形態に係るＢＭＵ３６は、より正確にセル電池１２の温度を予測することができる。そのため、ＢＭＵ３６は、精度よく二次電池モジュール１の故障を判定することができる。
なお、劣化をセル電池１２の異常とみなさない場合は、上述した補正を行うが、劣化を異常とみなす場合、内部抵抗特定部２０４は、上記補正を行わなくても良い。

《第４の実施形態》
図８は、第４の実施形態に係るＢＭＵ４６の構成を示す概略ブロック図である。
第４の実施形態に係るＢＭＵ４６は、第１の実施形態の構成に加えて、許容電流算出部４１６と提示部４１７とをさらに備える。なお、第４の実施形態に係るＢＭＵ４６は、異常判定装置の一例であり、充放電情報提示装置の一例でもある。

許容電流算出部４１６は、センサ値取得部１０１が取得した雰囲気温度と内部抵抗特定部１０４が特定した内部抵抗とに基づいて、セル温度が所定の異常判定温度となる電流である許容電流値を算出する。異常判定温度とは、セル電池１２が異常であると判定される温度である。
許容電流算出部４１６は、具体的には、式（３）に基づいて許容電流値を算出する。
なお、異常判定温度Ｔｓｉｎｈが雰囲気温度Ｔ∞以下である場合（Ｔｓｉｎｈ−Ｔ∞≦０）、許容電流算出部４１６は、式（３）によらず許容電流を０Ａとする。本実施形態において許容電流算出部４１６は、物理量算出部の一例である。

Ｉｍａｘは、許容電流である。式（３）は、式（２）の電池温度Ｔｓに異常判定温度Ｔｓｉｎｈを代入し、温度変化量ｄＴｓ／ｄｔに０を代入して展開することで得られる式である。なお、第３の実施形態のように、抵抗劣化係数γが分かる場合、式（３）のＤＣＲはＤＣＲ×γに修正して用いても良い。なお、劣化をセル電池１２の異常とみなさない場合は、上述した補正を行うが、劣化を異常とみなす場合、許容電流算出部４１６は、上記補正を行わなくても良い。

提示部４１７は、許容電流算出部４１６が算出した許容電流値に基づいた情報を提示する。具体的には、提示部４１７は、二次電池モジュール１の利用者に対し、二次電池モジュール１の充放電に係る電流の電流値を、許容電流算出部４１６が算出した許容電流値以下に制限すべき旨の通知を提示する。また、提示部４１７は、センサ値取得部１０１が取得した電流値と許容電流値との差が温度範囲を超える時間が判定時間以上継続した場合に、警告を提示する。
なお、本実施形態では、許容電流算出部４１６が異常判定温度となる電流である許容電流値を算出する場合について説明したが、これに限られない。例えば、許容電流算出部４１６に代えて、異常判定温度となる電圧である許容電圧値を算出する許容電圧算出部を備えても良い。

以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。

図９は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータ９００の構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、インタフェース９０４を備える。
上述のＢＭＵは、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域を主記憶装置９０２に確保する。

なお、少なくとも１つの実施形態において、補助記憶装置９０３は、一時的でない有形の媒体の一例である。一時的でない有形の媒体の他の例としては、インタフェース９０４を介して接続される磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等が挙げられる。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムを主記憶装置９０２に展開し、上記処理を実行しても良い。

また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、当該プログラムは、前述した機能を補助記憶装置９０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

また、他の実施形態では、前述した機能の一部または全部は、ＣＰＵ９０１ではなく、専用の集積回路によって実行されても良い。

１…二次電池モジュール １１…筐体 １２…セル電池 １３…ＣＭＵ １４…送風ファン １５…雰囲気温度センサ １６…ＢＭＵ １０１…センサ値取得部 １０２…充電率推定部 １０３…内部抵抗記憶部 １０４…内部抵抗特定部 １０５…温度範囲特定部 １０６…判定時間特定部 １０７…温度算出部 １０８…算出温度記憶部 １０９…差分算出部 １１０…判定部 １１１…計時部 ２６…ＢＭＵ ２０７…温度算出部 ２１２…送風判定部 ２１３…熱伝達係数決定部 ３６…ＢＭＵ ３０４…内部抵抗特定部 ３１４…内部抵抗算出部 ３１５…抵抗劣化係数算出部 ４６…ＢＭＵ ４１６…許容電流算出部 ４１７…提示部 ９００…コンピュータ ９０１…ＣＰＵ ９０２…主記憶装置 ９０３…補助記憶装置 ９０４…インタフェース

Claims (16)

1. 二次電池モジュールが充放電する電気に係る物理量に基づいて前記二次電池モジュールの温度を算出する温度算出部と、
   前記温度算出部が算出した温度と前記二次電池モジュールの実測温度との差が所定の温度範囲を超える場合に、前記二次電池モジュールが異常であると判定する判定部と、
   を備える異常判定装置。
2. 前記二次電池モジュールの実測温度または前記二次電池モジュールの充電率に基づいて、前記二次電池モジュールの実測温度または前記二次電池モジュールの充電率に対する前記二次電池モジュールの内部抵抗値の変化率が大きいほど広くなる前記温度範囲を特定する温度範囲特定部を備え、
   前記判定部は、前記温度算出部が算出した温度と前記二次電池モジュールの実測温度との差が前記温度範囲特定部が特定した温度範囲を超える場合に、前記二次電池モジュールが異常であると判定する
   請求項１に記載の異常判定装置。
3. 前記判定部は、前記温度算出部が算出した温度と前記二次電池モジュールの実測温度との差が所定の温度範囲を超える状態が所定の判定時間以上継続した場合に、前記二次電池モジュールが異常であると判定する
   請求項１または請求項２に記載の異常判定装置。
4. 前記二次電池モジュールの実測温度または前記二次電池モジュールの充電率に基づいて、前記二次電池モジュールの実測温度または前記二次電池モジュールの充電率に対する前記二次電池モジュールの内部抵抗値の変化率が大きいほど長くなる前記判定時間を特定する判定時間特定部を備え、
   前記判定部は、前記温度算出部が算出した温度と前記二次電池モジュールの実測温度との差が所定の温度範囲を超える状態が、前記判定時間特定部が特定した判定時間以上継続した場合に、前記二次電池モジュールが異常であると判定する
   請求項３に記載の異常判定装置。
5. 前記温度算出部は、第１時刻における前記電気に係る物理量に基づいて、前記第１時刻より所定時間経過後の時刻である第２時刻における前記二次電池モジュールの温度を算出し、
   前記判定部は、前記第２時刻において計測された前記二次電池モジュールの実測温度と、前記温度算出部が算出した温度との差が所定の温度範囲を超えた場合に、前記二次電池モジュールが異常であると判定する
   請求項１から請求項４の何れか１項に記載の異常判定装置。
6. 前記二次電池モジュールに冷媒を供給する送風ファンが動作しているか否かを判定する送風判定部を備え、
   前記温度算出部は、前記送風ファンの動作の有無に応じて定まる前記二次電池モジュールの熱伝達係数と前記二次電池モジュールが充放電する電気に係る物理量とに基づいて前記二次電池モジュールの温度を算出する
   請求項１から請求項５の何れか１項に記載の異常判定装置。
7. 前記二次電池モジュールの温度及び前記二次電池モジュールの充電率と、前記二次電池モジュールの内部抵抗値とを関連付けて記憶する内部抵抗記憶部を備え、
   前記温度算出部は、前記二次電池モジュールの実測温度及び前記二次電池モジュールの充電率に関連付けられた内部抵抗値と前記二次電池モジュールが充放電する電気に係る物理量とに基づいて前記二次電池モジュールの温度を算出する
   請求項１から請求項６の何れか１項に記載の異常判定装置。
8. 前記二次電池モジュールの電気に係る物理量が所定の変化率以下となった時の前記二次電池モジュールの電気に係る物理量に基づいて、前記二次電池モジュールの内部抵抗値を算出する内部抵抗算出部と、
   前記内部抵抗算出部が算出した内部抵抗値と前記内部抵抗記憶部が記憶する内部抵抗値との比率を抵抗劣化係数として算出する抵抗劣化係数算出部と
   を備え、
   前記温度算出部は、前記二次電池モジュールの実測温度及び前記二次電池モジュールの充電率に関連付けられた内部抵抗値に前記抵抗劣化係数を乗じた値と前記二次電池モジュールが充放電する電気に係る物理量とに基づいて前記二次電池モジュールの温度を算出する
   請求項７に記載の異常判定装置。
9. 前記二次電池モジュールの雰囲気温度に基づいて、前記二次電池モジュールの温度が所定の異常判定温度になるような、前記充放電に係る物理量を算出する物理量算出部と、
   前記物理量算出部が算出した物理量に基づいた情報を提示する提示部と、
   を備える請求項１から請求項８の何れか１項に記載の異常判定装置。
10. 前記提示部は、前記二次電池モジュールの充放電に係る物理量と前記物理量算出部が算出した物理量との差が所定の範囲を超える場合に、警告を提示する
    請求項９に記載の異常判定装置。
11. 前記温度算出部は、前記二次電池モジュールの温度変化量、前記二次電池モジュールの内部抵抗値及び前記二次電池モジュールの充放電に係る電気の物理量によって定まる発熱量と前記二次電池モジュールの雰囲気への放熱量の差との関係を示す式に基づいて前記二次電池モジュールの温度を算出する
    請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の異常判定装置。
12. 二次電池モジュールの雰囲気温度に基づいて、前記二次電池モジュールの雰囲気温度に基づいて、前記二次電池モジュールの温度が所定の異常判定温度になるような、前記充放電に係る物理量を算出する物理量算出部と、
    前記物理量算出部が算出した物理量に基づいた情報を提示する提示部と、
    を備える充放電情報提示装置。
13. 前記物理量算出部は、前記二次電池モジュールの温度変化量と前記二次電池モジュールの内部抵抗値と充放電に係る電気の物理量によって定まる発熱量と前記二次電池モジュールの雰囲気への放熱量の差の関係を示す式に基づいて前記充放電に係る物理量を算出する
    請求項１２に記載の充放電情報提示装置。
14. 複数のセル電池と、請求項１から請求項１１の何れか１項に記載の異常判定装置とを備える二次電池モジュール。
15. 二次電池モジュールが異常であるか否かを判定する異常判定方法であって、
    二次電池モジュールが充放電する電気に係る物理量に基づいて前記二次電池モジュールの温度を算出するステップと、
    前記温度算出部が算出した温度と前記二次電池モジュールの実測温度との差が所定の温度範囲を超える場合に、前記二次電池モジュールが異常であると判定するステップと、
    を有する異常判定方法。
16. コンピュータを、
    二次電池モジュールが充放電する電気に係る物理量に基づいて前記二次電池モジュールの温度を算出する温度算出部、
    前記温度算出部が算出した温度と前記二次電池モジュールの実測温度との差が所定の温度範囲を超える場合に、前記二次電池モジュールが異常であると判定する判定部、
    として機能させるためのプログラム。

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