JP2016140156A - 蓄電装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池セルおよび均等化回路のうちのいずれの異常であるかを適切に判定する。【解決手段】ＥＣＵ３００は、電圧異常が生じた判定対象の電池セル１１に対応するスイッチＳＷ１をオフ制御した状態における単位時間当たりの第１電圧降下量（ΔＶ１）と、判定対象の電池セル１１に対応するスイッチＳＷ１をオン制御した状態における単位時間当たりの第２電圧降下量（ΔＶ２）との差分（ΔＶ３）が、所定値よりも小さい場合には、少なくとも判定対象の電池セル１１に対応する放電回路２５の異常であると判定する一方で、第１電圧降下量（ΔＶ１）と第２電圧降下量（ΔＶ２）との差分（ΔＶ３）が所定値よりも大きい場合には、判定対象の電池セル１１の異常であると判定する。【選択図】図５

Description

本発明は、複数の電池セルを含む蓄電装置の制御装置に関する。

近年、複数の電池セルを含む蓄電装置が様々な所で用いられている。たとえば、ハイブリッド車および電気自動車などの電動車両は、車載の蓄電装置の電力を用いてモータを駆動することにより走行可能に構成されている。

蓄電装置に含まれる各電池セルは、電気特性が互いに同じであれば、充放電の挙動も互いに同じになる。しかし、実際には、各電池セルにおいて互いに同じ電気特性を保つことは難しく、複数の電池セルの間で電圧に差が生じることがある。

従来から、複数の電池セルの間の電圧を均等化するための均等化回路が提案されている。均等化回路は、複数の電池セルにそれぞれ対応する複数のスイッチを適宜閉じることにより、閉じられたスイッチに対応する電池セルの電圧を降下させて、複数の電池セルの間の電圧を均等化させるものである。ここで、均等化回路において、スイッチの故障によるリーク異常など、自然放電に伴う電圧降下よりも大きい電圧降下が生じる異常が生じた場合、均等化回路にリーク電流が流れて電池セルが過放電状態となってしまう。

そこで、特開２０１４−１０８０２８号公報（特許文献１）には、特定の電池セルについて、所定期間における実際の電圧降下量が、所定期間における自然放電に伴う電圧降下量よりも大きい場合に、均等化回路が異常であると判定する蓄電システムが開示されている。

特開２０１４−１０８０２８号公報

しかしながら、電池セルの過放電は、均等化回路が異常である場合に限らず、電池セル内での微短絡など、電池セル自体が異常である場合にも起こり得る。しかも、均等化回路が異常である場合と、電池セルが異常である場合とでは、放電の挙動が似ていることが多い。このため、上記の蓄電システムのように、所定期間における実際の電圧降下量と、所定期間における自然放電に伴う電圧降下量とを単純に比較するだけでは、電池セルおよび均等化回路のうちのいずれの異常であるかまでは判定することができない。その結果、実際は電池セルの異常であるにも関わらず、均等化回路の異常であると誤って判定してしまう虞がある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電池セルおよび均等化回路のうちのいずれの異常であるかを適切に判定することである。

本発明に係る蓄電装置の制御装置は、均等化回路と、異常判定部とを備える。均等化回路は、複数の電池セルにそれぞれ対応する複数のスイッチを含み、当該スイッチを閉じることにより、対応する電池セルの電圧を降下させて複数の電池セルの間の電圧を均等化する。異常判定部は、複数の電池セルのうちのいずれかの電池セルの電圧がしきい値よりも低い電圧異常が生じた場合に、電圧異常が生じた判定対象の電池セルと当該判定対象の電池セルに対応する均等化回路とのうちのいずれの異常であるかを判定する。具体的に、異常判定部は、判定対象の電池セルに対応するスイッチを開く制御をした状態で当該判定対象の電池セルの単位時間当たりの第１電圧降下量を算出し、判定対象の電池セルに対応するスイッチを閉じる制御をした状態で当該判定対象の電池セルの単位時間当たりの第２電圧降下量を算出し、第１電圧降下量と第２電圧降下量との差分が所定値よりも小さい場合には少なくとも判定対象の電池セルに対応する均等化回路の異常であると判定する一方で、差分が所定値よりも大きい場合には判定対象の電池セルの異常であると判定する。

上記の蓄電装置の制御装置においては、複数の電池セルのうちのいずれかの電池セルの電圧がしきい値よりも低い電圧異常が生じた場合、電圧異常が生じた電池セルに対応する均等化回路の異常であれば、スイッチを開く制御をした状態と閉じる制御をした状態とで、電池セルの単位時間当たりの電圧降下量はさほど変化しない。このため、蓄電装置の制御装置においては、電圧異常が生じた判定対象の電池セルに対応するスイッチを開く制御をした状態における単位時間当たりの第１電圧降下量と判定対象の電池セルに対応するスイッチを閉じる制御をした状態における単位時間当たりの第２電圧降下量との差分が所定値よりも小さい場合には、少なくとも判定対象の電池セルに対応する均等化回路の異常であると判定することができる。一方、第１電圧降下量と第２電圧降下量との差分が所定値よりも大きい場合には、均等化回路は正常であると考えられるため、判定対象の電池セルの異常であると判定することができる。これにより、蓄電装置の制御装置によれば、電池セルおよび均等化回路のうちのいずれの異常であるかを適切に判定することができる。

本実施の形態に係る電動車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。 本実施の形態に係る監視ユニットの構成を示す図である。 イグニッションスイッチがオフにされた以降のセル電圧の変化の一例を示すタイミングチャートである。 ＥＣＵの機能ブロック構成を説明するための図である。 ＥＣＵが実行する異常判定処理を説明するためのフローチャートである。

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、参照する図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付してその説明は繰り返さない。

[電動車両の基本構成]
図１に示すように、本実施の形態に係る電動車両１は、バッテリ１０と、監視ユニット２０と、システムメインリレー（以下、ＳＭＲ（System Main Relay）とも称する）５０と、ＰＣＵ（Power Control Unit）２００と、第１モータジェネレータ（以下、第１ＭＧとも称する）１１０と、第２モータジェネレータ（以下、第２ＭＧとも称する）１２０と、動力分割機構１３０と、エンジン１００と、駆動輪３５０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００とを備える。

バッテリ１０は、「蓄電装置」の一実施形態に対応する。バッテリ１０は、充放電が可能に構成された直流電源であり、直列に接続された複数の電池セル１１を含む。電池セル１１としては、たとえば、リチウムイオン電池もしくはニッケル水素電池などの二次電池が用いられる。なお、複数の電池セル１１は、直列に接続されるものに限らず、並列に接続されるものであってもよい。

電動車両１の運転時においては、バッテリ１０の各電池セル１１から放電された電力がＰＣＵ２００に供給されて駆動力が発生する。電動車両１の回生制動時においては、第１ＭＧ１１０または第２ＭＧ１２０で発電された電力がバッテリ１０に供給され、各電池セル１１が充電される。

なお、バッテリ１０は、外部からの電力を用いて充電することが可能に構成されていてもよい。たとえば、バッテリ１０は、外部電源に接続可能な充電器と接続され、ユーザが充電器を外部電源に接続することにより、外部電源からバッテリ１０に対して電力が供給されるものであってもよい。

監視ユニット２０は、バッテリ１０に接続されている。監視ユニット２０は、バッテリ１０の端子間電圧ＶＢ、および各電池セル１１の電圧Ｖｂ（以下、セル電圧とも称する）を検出し、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。さらに、監視ユニット２０は、複数の電池セル１１の間の電圧を均等化する放電回路２５を含む。放電回路２５については、図２を用いて具体的に後述する。

ＳＭＲ５０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥに応じて、閉成または開放する。ＳＭＲ５０が閉成した場合には、バッテリ１０と電力供給ラインＰＬ，ＮＬとが電気的に連結され、バッテリ１０からの電力が電力供給ラインＰＬ，ＮＬに供給可能となる。ＳＭＲ５０が開放した場合には、バッテリ１０と電力供給ラインＰＬ，ＮＬとが電気的に分離され、バッテリ１０からの電力が電力供給ラインＰＬ，ＮＬに供給不可能となる。

ＰＣＵ２００は、バッテリ１０から供給された直流電力を交流電力に変換して、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０に供給する。一方、ＰＣＵ２００は、第１ＭＧ１１０または第２ＭＧ１２０で発電された交流電力を直流電力に変換して、バッテリ１０に供給する。

エンジン１００は、たとえば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどの内燃機関である。第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０は、たとえば、永久磁石がロータに埋設された三相交流回転電機である。動力分割機構１３０は、たとえば、遊星歯車機構であり、エンジン１００が発生させた動力を、駆動輪３５０に伝達する動力と、第１ＭＧ１１０に伝達する動力とに分割する。

第１ＭＧ１１０は、動力分割機構１３０を介してエンジン１００のクランク軸に連結される。第１ＭＧ１１０は、エンジン１００を始動する際に、バッテリ１０の電力を用いてエンジン１００のクランク軸を回転させる。また、第１ＭＧ１１０は、エンジン１００の動力を用いて発電することも可能である。第１ＭＧ１１０で発電された交流電力は、ＰＣＵ２００により直流電力に変換されてバッテリ１０に供給される。なお、第１ＭＧ１１０で発電された交流電力は、第２ＭＧ１２０に供給されることもある。

第２ＭＧ１２０は、バッテリ１０の電力および第１ＭＧ１１０で発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動軸を回転させる。また、第２ＭＧ１２０は、回生制動によって発電することも可能である。第２ＭＧ１２０で発電された交流電力は、ＰＣＵ２００により直流電力に変換されてバッテリ１０に供給される。

ＥＣＵ３００は、いずれも図示を省略するが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリと、バッファとを含む。ＥＣＵ３００は、メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、各センサからの信号を用いた演算処理を実行し、演算処理結果に応じた制御信号を出力する。なお、ＥＣＵ３００の一部あるいは全部は、電子回路などのハードウェアにより演算処理を実行するように構成されてもよい。

[監視ユニットの構成]
図２に示すように、監視ユニット２０は、複数の電圧検出ラインＬ１，Ｌ２を介して、各電池セル１１と接続されている。

２つの電圧検出ラインＬ１のうち、一方の電圧検出ラインＬ１は、バッテリ１０の正極端子に接続され、他方の電圧検出ラインＬ１は、バッテリ１０の負極端子に接続されている。なお、バッテリ１０の回路構成において、バッテリ１０の正極端子は、一端に位置するセル電池１１の正極端子に相当し、バッテリ１０の負極端子は、他端に位置するセル電池１１の負極端子に相当する。

バッテリ１０の正極端子に接続された電圧検出ラインＬ１には、抵抗Ｒ２１およびサンプリングスイッチＳＷ２１が設けられている。バッテリ１０の負極端子に接続された電圧検出ラインＬ１には、抵抗Ｒ２２およびサンプリングスイッチＳＷ２２が設けられている。なお、これら抵抗Ｒ２１、抵抗Ｒ２２、サンプリングスイッチＳＷ２１、およびサンプリングスイッチＳＷ２２は、監視ユニット２０に含まれている。

電圧検出ラインＬ２は、電気的に直列に接続された２つのセル電池１１において、一方のセル電池１１の負極端子と、他方のセル電池１１の正極端子とに接続されている。

電圧検出ラインＬ２は、監視ユニット２０の内部において、２つの分岐ラインＬ２１，Ｌ２２に分岐されている。分岐ラインＬ２１には、抵抗Ｒ２１およびサンプリングスイッチＳＷ２１が設けられている。分岐ラインＬ２２には、抵抗Ｒ２２およびサンプリングスイッチＳＷ２２が設けられている。なお、これら抵抗Ｒ２１、抵抗Ｒ２２、サンプリングスイッチＳＷ２１、およびサンプリングスイッチＳＷ２２は、監視ユニット２０に含まれている。

バッテリ１０の正極端子に接続された電圧検出ラインＬ１と分岐ラインＬ２２との間には、キャパシタＣおよびスイッチＳＷ１が接続されている。具体的には、キャパシタＣおよびスイッチＳＷ１は、抵抗Ｒ２１とサンプリングスイッチＳＷ２１との間に位置する電圧検出ラインＬ１と、抵抗Ｒ２２とサンプリングスイッチＳＷ２２との間に位置する分岐ラインＬ２２とに接続されている。なお、キャパシタＣおよびスイッチＳＷ１は、監視ユニット２０に含まれている。

バッテリ１０の負極端子に接続された電圧検出ラインＬ１と分岐ラインＬ２１との間には、キャパシタＣおよびスイッチＳＷ１が接続されている。具体的には、キャパシタＣおよびスイッチＳＷ１は、抵抗Ｒ２２とサンプリングスイッチＳＷ２２との間に位置する電圧検出ラインＬ１と、抵抗Ｒ２１とサンプリングスイッチＳＷ２１との間に位置する分岐ラインＬ２１とに接続されている。なお、キャパシタＣおよびスイッチＳＷ１は、監視ユニット２０に含まれている。

一方の電圧検出ラインＬ２における分岐ラインＬ２１と、隣り合う他方の電圧検出ラインＬ２における分岐ラインＬ２２との間には、キャパシタＣおよびスイッチＳＷ１が接続されている。具体的には、キャパシタＣやスイッチＳＷ１は、抵抗Ｒ２１とサンプリングスイッチＳＷ２１との間に位置する分岐ラインＬ２１と、抵抗Ｒ２２とサンプリングスイッチＳＷ２２との間に位置する分岐ラインＬ２２とに接続されている。なお、キャパシタＣおよびスイッチＳＷ１は、監視ユニット２０に含まれている。

各スイッチＳＷ１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＣＯＮを受信することにより、オンおよびオフの間で切り替わる。スイッチＳＷ１がオフ制御された場合はスイッチＳＷ１が開いた状態となり、スイッチＳＷ１がオン制御された場合はスイッチＳＷ１が閉じた状態となる。スイッチＳＷ１をオンおよびオフの間で切り換えることにより、複数の電池セル１１の間の電圧を均等化することができる。

たとえば、複数の電池セル１１のうち、特定の電池セル１１の電圧が他の電池セル１１の電圧よりも高い場合、特定の電池セル１１と電気的に並列に接続されたスイッチＳＷ１を閉じればよい。スイッチＳＷ１を閉じると、閉じたスイッチＳＷ１に対応する特定の電池セル１１から抵抗Ｒ２１，Ｒ２２に対して放電電流が流れ、特定の電池セル１１の電圧が降下する。これにより、特定の電池セル１１の電圧を、他の電池セル１１の電圧に揃えることができる。

このように、本実施の形態においては、放電電流を流す放電用抵抗として、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２が電圧検出ラインＬ１，Ｌ２にそれぞれ設けられ、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２と、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２に直列に接続されるスイッチＳＷ１とにより、放電回路２５が構成されている。この放電回路２５は、「均等化回路」の一実施形態に対応する。なお、放電回路２５は、電圧監視ユニット２０内に限らず、電圧監視ユニット２０と各電池セル１１との間など、電圧監視ユニット２０外に設けられていてもよい。

キャパシタＣは、各電池セル１１に蓄えられた電荷を貯める。このため、キャパシタＣの電圧は、各電池セル１１の電圧と等しくなる。

各電池セル１１の正極端子に接続されたサンプリングスイッチＳＷ２１、および各電池セル１１の負極端子に接続されたサンプリングスイッチＳＷ２２は、コンパレータ２３に接続されている。具体的には、サンプリングスイッチＳＷ２１は、コンパレータ２３における一方の入力端子と接続され、サンプリングスイッチＳＷ２２は、コンパレータ２３における他方の入力端子と接続されている。

各サンプリングスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＣＯＮを受信することにより、オンおよびオフの間で切り替わる。サンプリングスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２がオフ制御された場合はサンプリングスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２が開いた状態となり、サンプリングスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２がオン制御された場合はサンプリングスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２が閉じた状態となる。サンプリングスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２をオンおよびオフの間で切り換えることにより、特定の電池セル１１のセル電圧Ｖｂを検出することができる。

たとえば、複数の電池セル１１のうち、特定の電池セル１１のセル電圧を検出する場合、特定の電池セル１１に対応したサンプリングスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２のみを閉じればよい。サンプリングスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２を閉じると、閉じたスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２に対応するキャパシタＣの電圧のみがコンパレータ２３に出力される。コンパレータ２３に出力された電圧は、ＥＣＵ３００に入力される。これにより、ＥＣＵ３００は、特定の電池セル１１のセル電圧のみを検出することができる。

監視ユニット２０は、２つの電圧検出ラインＬ３を介して、バッテリ１０と接続されている。２つの電圧検出ラインＬ３のうち、一方の電圧検出ラインＬ３は、バッテリ１０の正極端子に接続され、他方の電圧検出ラインＬ３は、バッテリ１０の負極端子に接続されている。

２つの電圧検出ラインＬ３は、電圧検出ラインＬ１，Ｌ２と同様に、コンパレータ２３の２つの入力端子それぞれに接続されている。バッテリ１０の正極端子に接続された電圧検出ラインＬ３には、抵抗Ｒ２１およびサンプリングスイッチＳＷ２１が設けられている。バッテリ１０の負極端子に接続された電圧検出ラインＬ３には、抵抗Ｒ２１およびサンプリングスイッチＳＷ２２が設けられている。

２つの電圧検出ラインＬ３の間には、キャパシタＣｔが接続されている。具体的には、キャパシタＣｔは、抵抗Ｒ２１とサンプリングスイッチＳＷ２１との間に位置する電圧検出ラインＬ３と、抵抗Ｒ２１とサンプリングスイッチＳＷ２２との間に位置する電圧検出ラインＬ３とに接続されている。キャパシタＣｔは、キャパシタＣの耐電圧よりも大きい耐電圧を有している。たとえば、キャパシタＣｔは、バッテリ１０の満充電時における複数の電池セル１１の合計電圧に応じた耐電圧を有している。

各サンプリングスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＣＯＮを受信することにより、オンおよびオフの間で切り替わる。サンプリングスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２がオフ制御された場合はサンプリングスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２が開いた状態となり、サンプリングスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２がオン制御された場合はサンプリングスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２が閉じた状態となる。サンプリングスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２をオンおよびオフの間で切り換えることにより、バッテリ１０の端子間電圧ＶＢを検出することができる。

たとえば、バッテリ１０の端子間電圧を検出する場合、各電圧検出ラインＬ３に設けられたサンプリングスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２を閉じればよい。サンプリングスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２を閉じると、閉じたスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２に対応するキャパシタＣｔの電圧がコンパレータ２３に出力される。コンパレータ２３に出力された電圧は、ＥＣＵ３００に入力される。これにより、ＥＣＵ３００は、バッテリ１０の端子間電圧を検出することができる。

[電池セルの過放電]
上述のように、監視ユニット２０においては、複数の電池セル１１のうち、他の電池セル１１よりもセル電圧が高い特定の電池セル１１に対応するスイッチＳＷ１を閉じることにより、閉じたスイッチＳＷ１に対応する特定の電池セル１１から抵抗Ｒ２１，Ｒ２２に対して放電電流を流して特定の電池セル１１の電圧を降下させ、複数の電池セル１１の間の電圧を均等化することができる。

ここで、放電回路２５において、スイッチＳＷ１の故障によるリーク異常など、自然放電に伴う電圧降下よりも大きい電圧降下が生じる異常が生じた場合、放電回路２５にリーク電流が流れて電池セル１１が過放電状態となってしまう。たとえば、特定の放電回路２５のスイッチＳＷ１が故障して常に閉じられた状態になった場合、ＥＣＵ３００によりスイッチＳＷ１がオフ制御されているにも関わらず、実際はスイッチＳＷ１がオンのままであるため、スイッチＳＷ１に対応する電池セル１１から抵抗Ｒ２１，Ｒ２２に放電電流（リーク電流）が流れてセル電圧が徐々に低下し、その結果、電池セル１１が過放電状態となってしまう。

そこで、このような放電回路２５の異常を検出する方法として、電圧異常が疑われる電池セル１１の所定期間における実際の電圧降下量を測定し、予め記憶しておいた所定期間における自然放電に伴う電圧降下量と比較することが考えられる。つまり、放電回路２５が異常であれば、自然放電時よりも多くの放電電流が流れるため、所定期間における実際の電圧降下量が、所定期間における自然放電に伴う電圧降下量よりも大きい場合に、放電回路２５が異常であると判定すればよい。

しかし、電池セル１１の電圧異常は、放電回路２５が異常である場合に限らず、電池セル１１内での微短絡など、電池セル１１自体が異常である場合にも起こり得る。しかも、放電回路２５が異常である場合と、電池セル１１が異常である場合とでは、放電の挙動が似ていることが多い。このため、上述したように、所定期間における実際の電圧降下量と、所定期間における自然放電に伴う電圧降下量とを単純に比較するだけでは、電池セル１１の電圧異常が生じていることは特定できても、電池セル１１および放電回路２５のうちのいずれの異常であるかまでは判定することができない。その結果、実際は電池セル１１の異常であるにも関わらず、放電回路２５の異常であると誤って判定してしまう虞がある。

[異常判定処理]
そこで、本実施の形態においては、複数の電池セル１１のうちのいずれかの電池セル１１の電圧がしきい値よりも低い電圧異常が生じた場合に、電圧異常が生じた判定対象の電池セル１１と判定対象の電池セル１１に対応する放電回路２５とのうちのいずれの異常であるかを判定する異常判定処理がＥＣＵ３００によって実行される。

複数の電池セル１１のうちのいずれかの電池セル１１の電圧がしきい値よりも低い電圧異常が生じた場合、電圧異常が生じた電池セル１１に対応する放電回路２５が異常であれば、スイッチＳＷ１をオフ制御した状態とオン制御した状態とで、電池セル１１の単位時間当たりの電圧降下量はさほど変化しない。このため、ＥＣＵ３００は、異常判定処理において、まず、判定対象の電池セル１１に対応するスイッチＳＷ１をオフ制御した状態で判定対象の電池セル１１の単位時間当たりの電圧降下量（以下、第１電圧降下量とも称する）を算出する。次に、ＥＣＵ３００は、判定対象の電池セル１１に対応するスイッチＳＷ１をオン制御した状態で判定対象の電池セル１１の単位時間当たりの電圧降下量（以下、第２電圧降下量とも称する）を算出する。さらに、ＥＣＵ３００は、第１電圧降下量と第２電圧降下量との差分が所定値よりも小さい場合には少なくとも判定対象の電池セル１１に対応する放電回路２５の異常であると判定する一方で、差分が所定値よりも大きい場合には判定対象の電池セル１１の異常であると判定する。これにより、電池セル１１および放電回路２５のうちのいずれの異常であるかを適切に判定することができる。

図３のタイミングチャートを参照しながら、ＥＣＵ３００が実行する異常判定処理について、より具体的に説明する。

図３において、縦軸にはセル電圧を示し、横軸には時間を示す。横軸においては、電動車両１のシステムを起動または停止させるイグニッションスイッチ（図示は省略する）がオフにされたタイミングｔ０以降において、ＥＣＵ３００が定期的に起動するタイミング（ｔ１〜ｔ７）を順次示す。ここで、イグニッションスイッチがオフにされた以降で異常判定処理を実行する理由は、バッテリ１０に負荷が掛かっていない状態で異常判定する方が、より正確な結果を得られるためである。

図３において、特定の電池セル１１および特定の電池セル１１に対応する放電回路２５の両方が正常なときのセル電圧の変化の一例は、点線で示す。特定の電池セル１１に対応する放電回路２５が異常であるときのセル電圧の変化の一例と、特定の電池セル１１が異常であるときのセル電圧の変化の一例とは、実線で示す。なお、放電回路２５が異常である場合においては、電池セル１１が正常である場合と、電池セル１１も異常である場合とが想定されるが、図３においては、放電回路２５が異常であり、かつ電池セル１１は正常である場合の一例を示す。

ｔ０でイグニッションスイッチがオフにされた後、第１タイミングとなるｔ１において、ＥＣＵ３００は、複数の電池セル１１のうち、セル電圧が所定のしきい値よりも低い電圧異常が生じている電池セル１１を特定する。なお、本実施の形態における第１タイミングとは、イグニッションスイッチがオフにされた後、最初にＥＣＵ３００が起動するタイミングであるが、適宜設定可能である。ここで、しきい値としては、たとえば、各セル電圧の平均値（Ｖave）よりも所定の電圧分だけ低い電圧値を用いればよく、適宜設定可能である。

電池セル１１および放電回路２５が正常である場合、ｔ０からｔ７までの間、自然放電に伴う電圧降下量分しか変化しない。このとき、第１タイミングにおけるセル電圧は、各セル電圧の平均値（Ｖave）付近となり、しきい値よりも高くなる。なお、図３においては、電池セル１１および放電回路２５が正常である場合の第１タイミングにおけるセル電圧は、平均値（Ｖave）と同じである。このため、電池セル１１および放電回路２５が正常である場合、ＥＣＵ３００は、電圧異常が生じていると特定しない。よって、ＥＣＵ３００は、第１タイミング以降において、異常判定処理を実行しない。

一方、スイッチＳＷ１の故障など放電回路２５が異常である場合、第１タイミングにおけるセル電圧（Ｖ１）は、しきい値よりも低くなる。このため、放電回路２５が異常である場合、ＥＣＵ３００は、電圧異常が生じていると特定する。よって、ＥＣＵ３００は、第１タイミング以降において、異常判定処理を実行する。

また、微短絡など電池セル１１が異常である場合も、第１タイミングにおけるセル電圧（Ｖ１）は、しきい値よりも低くなる。このため、電池セル１１が異常である場合も、ＥＣＵ３００は、電圧異常が生じていると特定する。よって、ＥＣＵ３００は、第１タイミング以降において、異常判定処理を実行する。

ｔ１以降の異常判定処理において、ＥＣＵ３００は、判定対象の電池セル１１に対応するスイッチＳＷ１をオフ制御した状態で、第２タイミングとなるｔ４に到達するまで待機する。なお、本実施の形態における第２タイミングとは、第１タイミングの後、ＥＣＵ３００が３回目に起動するタイミングであるが、適宜設定可能である。

第２タイミングに到達すると、ＥＣＵ３００は、判定対象の電池セル１１のセル電圧（Ｖ２）を測定する。さらに、ＥＣＵ３００は、第１タイミングにおけるセル電圧（Ｖ１）から第２タイミングにおけるセル電圧（Ｖ２）を減算し、判定対象の電池セル１１の単位時間（本実施の形態においては、ｔ１〜ｔ４の期間）当たりの第１電圧降下量（ΔＶ１）を算出する。

図３に例示するように、電池セル１１および放電回路２５のうちのいずれの異常であっても、スイッチＳＷ１をオフ制御した状態における単位時間当たりの第１電圧降下量（ΔＶ１）はさほど変わらない。つまり、放電回路２５が異常である場合と、電池セル１１が異常である場合とでは、放電の挙動が似ている。このため、この時点では、電池セル１１および放電回路２５のうちのいずれの異常であるかまでは判定できない。

そこで、ＥＣＵ３００は、判定対象の電池セル１１に対応するスイッチＳＷ１をオフからオンに切り替える制御を実行し、スイッチＳＷ１をオン制御した状態で、第３タイミングとなるｔ７に到達するまで待機する。なお、本実施の形態における第３タイミングとは、第２タイミングの後、ＥＣＵ３００が３回目に起動するタイミングであるが、適宜設定可能である。但し、第１タイミングから第２タイミングまでの期間と、第２タイミングから第３タイミングまでの期間は、同じ期間（本実施の形態における単位時間）とする。

第３タイミングに到達すると、ＥＣＵ３００は、判定対象の電池セル１１のセル電圧（Ｖ３）を測定する。さらに、ＥＣＵ３００は、第２タイミングにおけるセル電圧（Ｖ２）から第３タイミングにおけるセル電圧（Ｖ７）を減算し、判定対象の電池セル１１の単位時間（本実施の形態においては、ｔ４〜ｔ７の期間）当たりの第２電圧降下量（ΔＶ２）を算出する。

ここで、放電回路２５が異常である場合、つまり、電池セル１１自体は正常である場合、スイッチＳＷ１をオフ制御した状態であっても、実際はスイッチＳＷ１がオンのままであるため、電池セル１１から抵抗Ｒ２１，Ｒ２２に放電電流（リーク電流）が流れてセル電圧が徐々に低下する。また、その後、スイッチＳＷ１をオン制御しても、元々スイッチＳＷ１がオンのままであるため、スイッチＳＷ１をオフ制御したときと同じような下がり方でセル電圧が徐々に低下する。

図３の例においても、放電回路２５が異常である場合、スイッチＳＷ１をオフ制御した期間（ｔ１〜ｔ４）における第１電圧降下量（ΔＶ１）と、スイッチＳＷ１をオン制御した期間（ｔ４〜ｔ７）における第２電圧降下量（ΔＶ２）との差はほぼ無いに等しい。

これに対して、電池セル１１が異常である場合、つまり、放電回路２５は正常である場合、スイッチＳＷ１をオフ制御した状態では、電池セル１１から抵抗Ｒ２１，Ｒ２２に放電電流（リーク電流）が流れることがない。しかし、電池セル１１が異常であるため、スイッチＳＷ１が閉じられていても、セル電圧が徐々に低下する。また、その後、スイッチＳＷ１をオン制御したときには、スイッチＳＷ１を閉じたことによってもセル電圧が低下するため、スイッチＳＷ１をオフ制御したときよりも、さらにセル電圧が低下する。

図３の例においても、電池セル１１が異常である場合、スイッチＳＷ１をオフ制御した期間（ｔ１〜ｔ４）における第１電圧降下量（ΔＶ１）と、スイッチＳＷ１をオン制御した期間（ｔ４〜ｔ７）における第２電圧降下量（ΔＶ２）との差は大きい。

そこで、ＥＣＵ３００は、第２電圧降下量（ΔＶ２）を算出すると、第１電圧降下量（ΔＶ１）と第２電圧降下量（ΔＶ２）との差分（ΔＶ３）を算出し、算出した差分（ΔＶ３）が所定値よりも大きいか否かを判定する。ここで、所定値としては、たとえば、各電池セル１１におけるスイッチＳＷ１をオフ制御した状態における単位時間当たりの電圧降下量と、スイッチＳＷ１をオン制御した状態における単位時間当たりの電圧降下量との差分の平均値を用いてもよく、適宜設定可能である。

ＥＣＵ３００は、第１電圧降下量（ΔＶ１）と第２電圧降下量（ΔＶ２）との差分（ΔＶ３）が、所定値よりも小さい場合には、放電回路２５の異常であると判定する。一方、ＥＣＵ３００は、第１電圧降下量（ΔＶ１）と第２電圧降下量（ΔＶ２）との差分（ΔＶ３）が所定値よりも大きい場合、つまり、スイッチＳＷ１をオフ制御からオン制御に切り替えたときに電圧降下が大きく生じたときには、スイッチＳＷ１故障ではなく放電回路２５は正常であると考えられるため、電池セル１１の異常であると判定する。

なお、図３においては、放電回路２５が異常であり、かつ電池セル１１が正常である場合の一例を示したが、電池セル１１および放電回路２５の両方が異常である場合においても、第１電圧降下量（ΔＶ１）と第２電圧降下量（ΔＶ２）との差分（ΔＶ３）は所定値よりも小さくなる。よって、ＥＣＵ３００は、第１電圧降下量（ΔＶ１）と第２電圧降下量（ΔＶ２）との差分（ΔＶ３）が、所定値よりも小さい場合には、電池セル１１が正常であるか否かに関わらず、少なくとも放電回路２５の異常であると判定することができる。

このように、本実施の形態においては、電圧異常が生じた判定対象の電池セル１１に対応するスイッチＳＷ１をオフ制御した状態における単位時間当たりの第１電圧降下量（ΔＶ１）と判定対象の電池セル１１に対応するスイッチＳＷ１をオン制御した状態における単位時間当たりの第２電圧降下量（ΔＶ２）との差分（ΔＶ３）が所定値よりも小さい場合には、少なくとも判定対象の電池セル１１に対応する放電回路２５の異常であると判定することができる。一方、第１電圧降下量（ΔＶ１）と第２電圧降下量（ΔＶ２）との差分（ΔＶ３）が所定値よりも大きい場合には、放電回路２５は正常であると考えられるため、判定対象の電池セル１１の異常であると判定することができる。これにより、電池セル１１および放電回路２５のうちのいずれの異常であるかを適切に判定することができる。

[ＥＣＵの機能ブロック構成]
次に、図４を参照しながら、ＥＣＵ３００の機能ブロック構成について説明する。なお、図４に示すＥＣＵ３００の各種機能は一部であり、ＥＣＵ３００は、その他の機能も有する。

ＥＣＵ３００は、スイッチ切替部３０１、カウント部３０２、記憶部３０３、および異常判定部３０４といった各種機能を有する。

スイッチ切替部３０１は、監視ユニット２０に含まれる複数の放電回路２５のそれぞれに接続され、各放電回路２５内のスイッチＳＷ１をオンおよびオフの間で切り換える。スイッチ切替部３０１は、異常判定部３０４からの指令に基づき、各放電回路２５に制御信号ＣＯＮを送信し、スイッチＳＷ１をオン制御またはオフ制御する。

カウント部３０２は、異常判定部３０４からの指令に基づき、時間を計測し始め、計測した時間を異常判定部３０４に通知する。

記憶部３０３は、各種情報を記憶する。特に、本実施の形態における記憶部３０３は、監視ユニット２０から取得した各電池セル１１のセル電圧を記憶する。さらに、記憶部３０３は、異常判定部３０４から取得した、各電池セル１１のセル電圧の平均値（Ｖave）、判定対象の電池セル１１の単位時間当たりの第１電圧降下量（ΔＶ１）、判定対象の電池セル１１の単位時間当たりの第２電圧降下量（ΔＶ２）、および第１電圧降下量（ΔＶ２）と第２電圧降下量（ΔＶ２）との差分（ΔＶ３）を記憶する。

異常判定部３０４は、異常判定処理を実行し、「異常判定部」の一実施形態に対応する。異常判定部３０４は、上述したように、判定対象の電池セル１１の単位時間当たりの第１電圧降下量（ΔＶ１）と第２電圧降下量（ΔＶ２）とを算出し、その差分（ΔＶ３）に基づき、電池セル１１および放電回路２５のうちのいずれの異常であるかを判定する。

[異常判定処理のフローチャート]
図５を参照しながら、ＥＣＵ３００が実行する異常判定処理の具体的な内容を説明する。ＥＣＵ３００は、イグニッションスイッチがオフにされた以降において、定期的（たとえば、図３に示すｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・といった各タイミング）に起動する。ＥＣＵ３００は、イグニッションスイッチがオフにされたとき、および、その後起動するごとに、図５に示す処理を実行する。

なお、図５に示すフローチャートの各ステップは、基本的にはＥＣＵ３００によるソフトウェア処理によって実現されるが、ＥＣＵ３００内に作製されたハードウェア（たとえば、電子回路）によって実現されてもよい。また、図５に示すステップのうち、ステップ（以下、Ｓと略す）１０〜Ｓ２３は、異常判定処理に特に関する内容である。

ＥＣＵ３００は、イグニッションスイッチがオフにされたとき（図３に示すｔ０）に、まず、監視ステータスが「no_monitor」にセットされているか否かを判定する（Ｓ１）。なお、監視ステータスは、図５に示す処理において用いられ、監視ステータスの内容に応じて、ＥＣＵ３００は処理を進行させる。監視ステータスは、イグニッションスイッチがオフにされたときには、最初「no_monitor」にセットされている。

ＥＣＵ３００は、監視ステータスが「no_monitor」にセットされている場合（Ｓ１でＹＥＳ）、全てのスイッチＳＷ１をオフ制御する（Ｓ２）。ＥＣＵ３００は、第１タイミング（図３に示すｔ１）であるか否かを判定する（Ｓ３）。ＥＣＵ３００は、未だ第１タイミングに到達していない場合（Ｓ３でＮＯ）、本ルーチンを終了する。

次の起動タイミングになったとき（図３に示すｔ１）には、ＥＣＵ３００は、再びＳ１から処理を実行する。Ｓ３において、ＥＣＵ３００は、第１タイミングに到達したと判定する（Ｓ３でＹＥＳ）。この場合、ＥＣＵ３００は、各電池セル１１のセル電圧を監視ユニット２０から取得して記憶する（Ｓ４）。たとえば、図３に示す例の場合、電池セル１１および放電回路２５の両方が正常であれば平均値（Ｖave）付近の電圧が取得され、電池セル１１および放電回路２５のうちのいずれかが異常であれば平均値（Ｖave）よりも低いセル電圧（Ｖ１）が取得される。

ＥＣＵ３００は、取得した各電池セル１１のセル電圧から、平均値（Ｖave）を算出して記憶する（Ｓ５）。

ＥＣＵ３００は、各電池セル１１のセル電圧と、算出した平均値（Ｖave）に基づき算出されたしきい値とを比較して、セル電圧が所定のしきい値よりも低い電圧異常が生じている電池セル１１があるか否かを判定する（Ｓ６）。ＥＣＵ３００は、しきい値よりも低い電圧異常が生じている電池セル１１が存在しない場合（Ｓ６でＮＯ）、いずれの電池セル１１も電圧異常が生じておらず正常であると判定し（Ｓ７）、本ルーチンを終了する。

一方、ＥＣＵ３００は、しきい値よりも低い電圧異常が生じている電池セル１１が存在する場合（Ｓ６でＹＥＳ）、電池セル１１の電圧異常が生じていると判定する（Ｓ８）。

ここで、この時点では、ＥＣＵ３００は、電池セル１１の電圧異常が生じていることしか特定できておらず、電圧異常の原因が電池セル１１および放電回路２５のうちのいずれの異常であるかまでは判定できていない。そこで、電池セル１１および放電回路２５のうちのいずれの異常であるかを判定する異常判定処理を実行するため、ＥＣＵ３００は、監視ステータスを「SWoff」にセットし（Ｓ９）、本ルーチンを終了する。

次の起動タイミングになったとき（図３に示すｔ２）には、ＥＣＵ３００は、再びＳ１の処理を実行する。Ｓ１において、ＥＣＵ３００は、監視ステータスが「no_monitor」にセットされていない場合（Ｓ１でＮＯ）、監視ステータスが「SWoff」にセットされているかを判定する（Ｓ１０）。

ＥＣＵ３００は、監視ステータスが「SWoff」にセットされている場合（Ｓ１０でＹＥＳ）、第２タイミングであるか否かを判定する（Ｓ１１）。ＥＣＵ３００は、未だ第２タイミングに到達していない場合（Ｓ１１でＮＯ）、本ルーチンを終了する。

次の起動タイミングになったとき（図３に示すｔ３）においても、Ｓ１１の処理において、ＥＣＵ３００は、未だ第２タイミングに到達していないと判定するため（Ｓ１１でＮＯ）、本ルーチンを終了する。

次の起動タイミングになったとき（図３に示すｔ４）には、Ｓ１１の処理において、ＥＣＵ３００は、第２タイミングに到達したと判定する（Ｓ１１でＹＥＳ）。この場合、ＥＣＵ３００は、判定対象のセル電圧（Ｖ２）を監視ユニット２０から取得して記憶する（Ｓ１２）。

ＥＣＵ３００は、Ｓ４で取得した第１タイミング時のセル電圧（Ｖ１）からＳ１２で取得した第２タイミング時のセル電圧（Ｖ２）を減算し、判定対象の電池セル１１の単位時間当たりの第１電圧降下量（ΔＶ１）を算出して記憶する（Ｓ１３）。

なお、電池セル１１および放電回路２５のうちのいずれの異常であっても、スイッチＳＷ１をオフ制御した状態における第１電圧降下量（ΔＶ１）は変わらないため、この時点では、ＥＣＵ３００は、電池セル１１および放電回路２５のうちのいずれの異常であるかまでは未だ判定できていない。

そこで、ＥＣＵ３００は、スイッチＳＷ１をオン制御した状態における電圧降下量を算出するため、監視ステータスを「SWon」にセットし（Ｓ１４）、判定対象の電池セル１１に対応するスイッチＳＷ１をオン制御する（Ｓ１５）。その後、ＥＣＵ３００は、本ルーチンを終了する。なお、スイッチＳＷ１に対するオン制御は、後述するＳ２４で監視ステータスを「end」にセットするまで維持される。

次の起動タイミングになったとき（図３に示すｔ５）には、ＥＣＵ３００は、再びＳ１の処理を実行する。ＥＣＵ３００は、監視ステータスが「no_monitor」にセットされておらず（Ｓ１でＮＯ）、かつ監視ステータスが「SWoff」にセットされていない場合（Ｓ１０でＮＯ）、監視ステータスが「SWon」にセットされているかを判定する（Ｓ１６）。ＥＣＵ３００は、監視ステータスが「SWon」にセットされていない場合（Ｓ１６でＮＯ）、本ルーチンを終了する。

一方、ＥＣＵ３００は、監視ステータスが「SWon」にセットされている場合（Ｓ１６でＹＥＳ）、第３タイミングであるか否かを判定する（Ｓ１７）。ＥＣＵ３００は、未だ第３タイミングに到達していない場合（Ｓ１７でＮＯ）、本ルーチンを終了する。

次の起動タイミングになったとき（図３に示すｔ６）においても、Ｓ１７の処理において、ＥＣＵ３００は、未だ第３タイミングに到達していないと判定するため（Ｓ１７でＮＯ）、本ルーチンを終了する。

次の起動タイミングになったとき（図３に示すｔ７）には、Ｓ１７の処理において、ＥＣＵ３００は、第３タイミングに到達したと判定する（Ｓ１７でＹＥＳ）。この場合、ＥＣＵ３００は、判定対象のセル電圧（Ｖ３）を監視ユニット２０から取得して記憶する（Ｓ１８）。

ＥＣＵ３００は、Ｓ１２で取得した第２タイミング時のセル電圧（Ｖ２）からＳ１８で取得した第３タイミング時のセル電圧（Ｖ３）を減算し、判定対象の電池セル１１の単位時間当たりの第２電圧降下量（ΔＶ２）を算出して記憶する（Ｓ１９）。

ＥＣＵ３００は、Ｓ１３で算出した第１電圧降下量（ΔＶ２）と、Ｓ１９で算出した第２電圧降下量（ΔＶ２）との差分（ΔＶ３）を算出して記憶する（Ｓ２０）。

ＥＣＵ３００は、算出した差分（ΔＶ３）が所定値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ２１）。ＥＣＵ３００は、差分（ΔＶ３）が所定値よりも小さい場合（Ｓ２１でＮＯ）、少なくとも放電回路２５の異常であると判定する（Ｓ２３）。一方、ＥＣＵ３００は、算出した差分（ΔＶ３）が所定値よりも大きい場合（Ｓ２１でＹＥＳ）、放電回路２５は正常であると考えられるため、電池セル１１の異常であると判定する（Ｓ２２）。その後、ＥＣＵ３００は、監視ステータスを「end」にセットし（Ｓ２４）、本ルーチンを終了する。

以上のように、本実施の形態におけるＥＣＵ３００は、まず、Ｓ６の処理において電圧異常が生じている電池セル１１を特定する。この時点では、電池セル１１および放電回路２５のうちのいずれの異常であるかまでは判定できていないため、ＥＣＵ３００は、Ｓ１０〜Ｓ２３において異常判定処理を実行する。異常判定処理において、ＥＣＵ３００は、電圧異常が生じた判定対象の電池セル１１に対応するスイッチＳＷ１をオフ制御した状態における単位時間当たりの第１電圧降下量（ΔＶ１）と、判定対象の電池セル１１に対応するスイッチＳＷ１をオン制御した状態における単位時間当たりの第２電圧降下量（ΔＶ２）との差分（ΔＶ３）を算出する。さらに、ＥＣＵ３００は、算出した差分（ΔＶ３）と、所定値とを比較する。ＥＣＵ３００は、算出した差分（ΔＶ３）が所定値よりも小さい場合には、少なくとも判定対象の電池セル１１に対応する放電回路２５の異常であると判定することができる。一方、ＥＣＵ３００は、算出した差分（ΔＶ３）が所定値よりも大きい場合には、放電回路２５が正常であると考えられるため、判定対象の電池セル１１の異常であると判定することができる。これにより、電池セル１１および放電回路２５のうちのいずれの異常であるかを適切に判定することができる。

[その他の実施形態]
本実施の形態においては、複数の電池セル１１のうちのいずれかの電池セル１１の電圧がしきい値よりも低い電圧異常が生じた場合に、判定対象の電池セル１１に対して異常判定処理に移行するものであったが、この場合、電池セル１１のみが異常である場合と、放電回路２５のみが異常である場合と、電池セル１１および放電回路２５の両方が異常である場合との３パターンが想定される。よって、異常判定処理に移行する前に、まず、電池セル１１および放電回路２５の両方が異常である場合を特定して異常判定処理の対象から除外してもよい。

たとえば、しきい値よりもさらに電圧が低い第２のしきい値を設定し、判定対象の電池セル１１のセル電圧が第２のしきい値よりも低ければ、電池セル１１および放電回路２５の両方が異常であると特定して異常判定処理に移行せず、判定対象の電池セル１１のセル電圧が第２のしきい値よりも高ければ、電池セル１１および放電回路２５のうちのいずれの異常であるかを判定する異常判定処理に移行するものであってもよい。

このようにすれば、第１に、電圧異常が生じている電池セル１１を特定し、第２に、電池セル１１および放電回路２５の両方が異常であるか否かを判定し、第３に、電池セル１１および放電回路２５のうちのいずれの異常であるかを判定することができ、より適切に電圧異常の原因を特定することができる。

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。

１ 電動車両、１０ バッテリ、１１ 電池セル、２０ 監視ユニット、２３ コンパレータ、５０ システムメインリレー（ＳＭＲ）、１００ エンジン、１１０ 第１モータジェネレータ、１２０ 第２モータジェネレータ、１３０ 動力分割機構、３００ ＥＣＵ、３５０ 駆動輪。

Claims (1)

1. 複数の電池セルを含む蓄電装置の制御装置であって、
   前記複数の電池セルにそれぞれ対応する複数のスイッチを含み、当該スイッチを閉じることにより、対応する前記電池セルの電圧を降下させて前記複数の電池セルの間の電圧を均等化する均等化回路と、
   前記複数の電池セルのうちのいずれかの電池セルの電圧がしきい値よりも低い電圧異常が生じた場合に、電圧異常が生じた判定対象の電池セルと当該判定対象の電池セルに対応する前記均等化回路とのうちのいずれの異常であるかを判定する異常判定部とを備え、
   前記異常判定部は、
   前記判定対象の電池セルに対応する前記スイッチを開く制御をした状態で当該判定対象の電池セルの単位時間当たりの第１電圧降下量を算出し、
   前記判定対象の電池セルに対応する前記スイッチを閉じる制御をした状態で当該判定対象の電池セルの単位時間当たりの第２電圧降下量を算出し、
   前記第１電圧降下量と前記第２電圧降下量との差分が所定値よりも小さい場合には少なくとも前記判定対象の電池セルに対応する前記均等化回路の異常であると判定する一方で、前記差分が前記所定値よりも大きい場合には前記判定対象の電池セルの異常であると判定する、蓄電装置の制御装置。

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