JP2017211262A - セル断線検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】断線検査の精度をより向上できる断線検査方法を提供する。【解決手段】本発明の断線検査方法は、複数の電池セルを並列接続してなる電池ブロックＢｎを、さらに、複数、直列に接続してなる組電池において、前記電池セルの断線を検査するセル断線検査方法であって、前記組電池に流れる電流値である組電池電流値と、前記電池ブロックＢｎの電圧値と、に基づいて、前記電池ブロックＢｎの抵抗値であるブロック抵抗値ＲＢｎを取得するステップと、基準となる電池ブロックＢｉのブロック抵抗値ＲＢｉと、検査対象の電池ブロックＢｊのブロック抵抗値ＲＢｊと、の比率である抵抗比ＲＲｉ−ｊを、予め規定された基準抵抗比ＲＲｈと比較した結果に基づいて、当該検査対象の電池ブロックＢｊの断線本数に対応する値を特定するステップと、を含み、前記基準抵抗比ＲＲｈが、前記組電池の充電率Ｃａｓに応じて変動する可変値である、ことを特徴とする。【選択図】図６

Description

本発明は、複数の電池セルを並列接続してなる電池ブロックを、複数、直列に接続してなる組電池において、前記電池セルの断線の本数を検査するセル断線検査方法に関する。

複数の電池セルを並列接続してなる電池ブロックを、さらに、複数直列に接続してなる組電池が知られている。この種の組電池においては、電池セルの異常の有無を検査することが必要となるが、電池セルそれぞれに電圧センサ等を設けることは、非経済的である。そこで、従来から、電池ブロック全体の電気的特性の変化に基づいて、電池セルの断線の有無を検査する技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、組電池全体の電圧値が一定以上変化した際の、複数の電池ブロックの開放電圧の変化量が、規定の閾値以上の場合に、電池セル同士を接続する並列接続体に断線等の異常があると判断する技術が開示されている。この異常の有無判定に用いる閾値は、組電池の劣化度や温度に応じて変化させてもよいことが、特許文献１には、開示されている。

特開２００９−２１６４４８号公報

ここで、一般に、リチウムイオン二次電池等の二次電池では、充電率（すなわち、ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）が低いと、内部抵抗値が増加することが知られている。こうした内部抵抗値の増減は、当然ながら、検出される電池ブロックの電圧値や、電圧値および電流値から算出される電池ブロックの抵抗値等に影響を与える。

特許文献１等の従来の断線検査技術では、こうした充電率による内部抵抗値の変動、ひいては、電池ブロックの電圧値の変動については何ら考慮されていない。その結果、従来の断線検査技術では、断線検査を実行した際の充電率によっては、検査精度が悪くなるおそれがあった。

そこで、本実施形態では、断線検査の精度をより向上できる断線検査方法を提供することを目的とする。

本発明の断線検査方法は、複数の電池セルを並列接続してなる電池ブロックを、さらに、複数、直列に接続してなる組電池において、前記電池セルの断線を検査するセル断線検査方法であって、前記組電池に流れる電流値である組電池電流値と、前記電池ブロックの電圧値と、に基づいて、前記電池ブロックの抵抗値であるブロック抵抗値を取得するステップと、基準となる電池ブロックのブロック抵抗値と、検査対象の電池ブロックのブロック抵抗値と、の比率である抵抗比を、予め規定された比較値と比較した結果に基づいて、当該検査対象の電池ブロックの断線本数に対応する値を特定するステップと、を含み、前記比較値が、前記組電池の充電率に応じて変動する可変値である、ことを特徴とする。

本発明によれば、比較値が、組電池の充電率に応じて変動する可変値であるため、充電率の違いに起因する内部抵抗値の違いを考慮して、断線本数に対応する値を特定でき、断線検査の精度をより向上できる。

電池システムの構成を示す図である。 均等化処理部の構成を示す図である。 断線に伴うブロック抵抗値の見掛け上の増加を説明するイメージ図である。 ブロック充電率とブロック抵抗値との関係を示すグラフである。 断線に伴うブロック充電率のズレを説明するイメージ図である。 組電池充電率と基準抵抗比の関係を示すグラフである。 断線本数判定マップの一例を示す図である。 比較ブロックと基準ブロックの対応関係を示す図である。 断線検査の流れを示すフローチャートである。 制限量マップの一例を示す図である。 他の断線検査の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である断線検査方法を実施する電池システム１０の構成を示す図である。また、図２は、均等化処理部１４の構成を示す図である。

この電池システム１０は、電動車両（例えばハイブリッド自動車や電気自動車）に搭載される。電池システム１０は、複数の電池ブロックＢｎ（ｎ＝１，２，・・・，ｂｍａｘ）を直列に接続した組電池１２を有している。各電池ブロックＢｎは、複数の電池セルＥｋ（ｋ＝１，２，・・・，ｃｍａｘ）を並列に接続して構成される。電池セルＥｋは、充放電可能な二次電池であり、例えば、リチウムイオン二次電池や、ニッケル水素電池等である。かかる組電池１２は、システムメインリレー２０およびインバータ２２を介して、モータジェネレータ２４に接続されている。モータジェネレータ２４は、電動車両の駆動源として機能するもので、組電池１２からの電力により動力を出力する電動機として機能する。また、モータジェネレータ２４は、動力を受けて電力を発電する発電機としても機能し、当該モータジェネレータ２４で発電された電力で、組電池１２が充電される。

電池システム１０は、さらに、電流センサ１３と、電圧検出部１６と、均等化処理部１４と、を備えている。電流センサ１３は、組電池１２に流れる電流値（以下「組電池電流値Ｉａｓと呼ぶ」）を検出する。検出された組電池電流値Ｉａｓは、コントローラ１８に入力される。電圧検出部１６は、組電池１２の端子間電圧値である組電池電圧値Ｖａｓと、各電池ブロックＢｎの端子間電圧値であるブロック電圧値と、を検出する。ここで、検出される電圧値としては、電流が流れていないときの端子間電圧である開放電圧値（ＯＣＶ）と、電流が流れているときの端子間電圧である閉鎖電圧値（ＣＣＶ）と、がある。通常、充電率（すなわち、ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）の算出等には、開放電圧値ＯＣＶが用いられる。一方、後述する断線の検査には、各電池ブロックＢｎの内部抵抗値であるブロック抵抗値ＲＢｎが必要であるが、このブロック抵抗値ＲＢｎの算出には、電池ブロックＢｎの開放電圧値ＯＣＶと閉鎖電圧値ＣＣＶの双方が必要となる。そこで、両者を区別するために、電池ブロックＢｎの開放電圧値は、「ブロック電圧値Ｖ_Ｂｎ」と呼び、電池ブロックＢｎの閉鎖電圧値は、「閉鎖電圧値ＣＣＶ_Ｂｎ」と呼ぶ。また、「組電池電圧値Ｖａｓ」は、特に説明が無い限り、組電池１２の開放電圧値を示す。

電圧検出部１６は、例えば、対応する電池ブロックＢｎと並列に接続されたキャパシタと、サンプリングスイッチを介して各電圧値検出線２８に接続されたコンパレータ（いずれも図示せず）と、を含む。かかる電圧検出部１６の場合、検出したい電池ブロックＢｎに対応するサンプリングスイッチをオンにすることで、当該電池ブロックＢｎの電圧値（対応するキャパシタの電圧値）がコンパレータから出力される。また、電圧検出部１６は、組電池１２全体と並列に接続されたキャパシタおよびサンプリングスイッチを有しており、組電池電圧値Ｖａｓも検出する。電圧検出部１６で検出された電圧値Ｖ_Ｂｎ，ＣＣＶ_Ｂｎ，Ｖａｓは、Ａ／Ｄ変換後、コントローラ１８に入力される。

均等化処理部１４は、電池ブロックＢｎ間でのブロック電圧値Ｖ_Ｂｎ、ひいては、充電率のバラツキを均等化する部位である。電池セルＥｋの自己放電量には、バラツキがあり、このバラツキに起因して各電池セルＥｋの電圧値、ひいては、ブロック電圧値Ｖ_Ｂｎにもバラツキが生じる。ブロック電圧値Ｖ_Ｂｎのバラツキが発生すると、電池セルＥｋの劣化が加速的に進行したり、利用可能なエネルギ量が低下したりする。かかる問題を避けるために、必要に応じて特定の電池ブロックＢｎを放電させて、当該特定の電池ブロックＢｎのブロック電圧値Ｖ_Ｂｎを下げる均等化処理部１４が設けられている。均等化処理部１４は、電池ブロックＢｎと並列に接続された均等化回路２６を、電池ブロックＢｎの個数分、有している。均等化回路２６は、図２に示すように、抵抗素子Ｒとスイッチング素子ＳＷと、を直列に接続した回路である。

コントローラ１８は、特定の電池ブロックＢｎのブロック電圧値Ｖ_Ｂｎが、他の電池ブロックＢｎのブロック電圧値Ｖ_Ｂｎよりも高いときには、当該特定の電池ブロックＢｎと並列に接続されたスイッチング素子ＳＷをオフからオンに切り替えることにより、特定の電池ブロックＢｎを放電させる。そして、この放電処理を、ブロック電圧値Ｖ_Ｂｎが一定以上に高い電池ブロックＢｎ全てに対して行うことで、複数の電池ブロックＢｎのブロック開放電圧値Ｖ_Ｂｎを均等に揃えることができる。以下では、電池ブロックＢｎ間でのブロック電圧値Ｖ_Ｂｎのバラツキを揃える処理を、「均等化処理」と呼ぶ。

コントローラ１８は、ＣＰＵおよびメモリ（いずれも図示せず）を備えており、必要に応じて各種演算や、制御信号の送受信を行う。より具体的には、コントローラ１８は、均等化処理部１４の駆動を制御したり、組電池１２の充電率を算出したりする。組電池充電率とは、組電池１２の満充電量に対する現在の充電量の比率を示す値で、一般的には、ＳＯＣ（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）と呼ばれるものである。

コントローラ１８は、この組電池１２の充電率を、組電池１２の開放電圧値（組電池電圧値Ｖａｓ）および組電池電流値Ｉａｓから算出する。すなわち、一般に、組電池１２の充電率は、組電池電圧値Ｖａｓと一定の関係を持っており、組電池電圧値Ｖａｓにほぼ比例する。したがって、コントローラ１８は、組電池電圧値Ｖａｓが得られれば、当該組電池電圧値Ｖａｓに基づいて組電池１２の充電率を算出する。また、組電池１２に負荷が接続（システムメインリレー２０がオン）されており、開放電圧値（組電池電圧値Ｖａｓ）の取得が困難な場合、コントローラ１８は、直近で得られた組電池電圧値Ｖａｓから求まる組電池１２の充電率に、積算電流値Ａｈから求まる充電率の増減量を加算したものを、組電池１２の充電率として算出する。なお、充電率としては、組電池１２全体の充電率の他に、電池ブロックＢｎごとの充電率もある。以下では、組電池１２全体の充電率を「組電池充電率Ｃａｓ」と呼び、電池ブロックＢｎごとの充電率を、「ブロック充電率Ｃ_Ｂｎ」と呼ぶ。

また、コントローラ１８は、電圧検出部１６で検出されたブロック電圧値Ｖ_Ｂｎや、閉鎖電圧値ＣＣＶ_Ｂｎ、組電池電流値Ｉａｓに基づいて電池セルＥｋの断線の有無検査も行う。この電池セルＥｋの断線検査について詳説する。電池セルＥｋの断線とは、複数の電池セルＥｋを並列接続する接続線が途中で断線し、一部の電池セルＥｋと、残りの電池セルＥｋとの電気的接続が損なわれることである。例えば、図２における位置Ｐ１において断線が生じると、その近傍の電池セルＥ１と、他の電池セルＥｋとの電気的接続が損なわれ、電池セルＥ１が電気的に機能しなくなる。この場合、電池ブロックＢｎの電池容量が低下することになる。

かかる電池セルＥｋの断線が生じると、電池ブロックＢｎの内部抵抗値（以下「ブロック抵抗値Ｒ_Ｂｎ」という）の見掛け上の値が増加する。これについて図３を参照して説明する。通常、ブロック抵抗値Ｒ_Ｂｎは、直接測定することは出来ないため、測定された電圧値Ｖ_Ｂｎ，ＣＣＶ_Ｂｎおよび組電池電流値Ｉａｓから算出される。一つの電池ブロックＢｎの閉鎖電圧値ＣＣＶ_Ｂｎの値は、当該電池ブロックＢｎを構成する電池セルＥｋに流れる電流をセル電流値Ｉｅとした場合、次の式１で表される。
ＣＣＶ_Ｂｎ＝Ｖ_Ｂｎ−Ｒ_Ｂｎ・Ｉｅ 式１

ここで、一つの電池セルＥｋに流れる電流値Ｉｅは、測定できないため、通常、セル電流値Ｉｅは、組電池電流値Ｉａｓを、電池セルＥｋの規定の並列数Ｍで割った値としている（Ｉｅ＝Ｉａｓ／Ｍ）。したがって、ブロック抵抗値Ｒ_Ｂｎは、測定可能な値であるブロック電圧値ＶＢｎ、閉鎖電圧値ＣＣＶ_Ｂｎ、および、組電池電流値Ｉａｓを用いて、式２のように表すことができる。コントローラ１８は、この式２に基づいて、ブロック抵抗値Ｒ_Ｂｎを算出している。
Ｒ_Ｂｎ＝（Ｖ_Ｂｎ−ＣＣＶ_Ｂｎ）・Ｍ／Ｉａｓ 式２

電池セルＥｋの断線が生じると、組電池電流値Ｉａｓは、変化しないが、閉鎖電圧値ＣＣＶ_Ｂｎが低下する。これは、断線に伴い、電流密度が増加し、式１におけるＩｅの値が大きくなるからである。例えば、規定の並列数Ｍ＝５の場合において、一つの電池セルＥｋが断線したとする。この場合、断線後のセル電流値Ｉｅｂは、断線前の値Ｉｅａの５／４倍となる（Ｉｅｂ＝５／４・Ｉｅａ）。実際のセル電流値Ｉｅが増加すれば、検知される閉鎖電圧値ＣＣＶ_Ｂｎが低下する。そして、閉鎖電圧値ＣＣＶ_Ｂｎが低下することにより、式２に基づいて算出されるブロック抵抗値Ｒ_Ｂｎが見掛け上、増加する（ただし、実際に増加しているのは、セル電流値Ｉｅであって、ブロック抵抗値Ｒ_Ｂｎではない。）。

本実施形態では、この電池セルＥｋの断線に伴い生じる、ブロック抵抗値Ｒ_Ｂｎの見掛け上の増減に基づいて、電池セルＥｋの断線本数を判定している。具体的に説明すると、本実施形態では、基準となる電池ブロック（以下「基準ブロックＢｉ」と呼ぶ）のブロック抵抗値Ｒ_Ｂｉと、検査対象の電池ブロック（以下「対象ブロックＢｊ」と呼ぶ）のブロック抵抗値Ｒ_Ｂｊと、の比率である抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊを求める。抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊは、次の式３で表される。
ＲＲ_ｉ−ｊ＝｜（Ｒ_Ｂｊ／Ｒ_Ｂｉ−１）×１００｜ 式３

抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊが求まれば、この抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊを予め規定された基準抵抗比ＲＲｈ（比較値）と比較する。基準抵抗比ＲＲｈは、断線本数がｈ本のときに生じると予想される抵抗比である。本実施形態では、１〜４本までの断線の有無を判別するために、基準抵抗比ＲＲ１〜ＲＲ４を予め設定し、メモリに記憶している。対象ブロックＢｊの抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊが得られれば、当該ＲＲ_ｉ−ｊを基準抵抗比ＲＲ１と比較し、ＲＲ_ｉ−ｊ＜ＲＲ１なら、対象ブロックＢｊには、断線が生じていないと判断する。一方、ＲＲ_ｉ−ｊ≧ＲＲ１なら、続いて、抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊを基準抵抗比ＲＲ２と比較する。比較の結果、ＲＲ_ｉ−ｊ＜ＲＲ２なら、対象ブロックＢｊには、１本の断線が生じていると判断し、ＲＲ_ｉ−ｊ≧ＲＲ２なら、続いて、抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊを基準抵抗比ＲＲ３と比較する。そして、同様の手順をＲＲ４まで繰り返し、対象ブロックＢｊに含まれる断線本数を特定する。

断線本数が特定できれば、コントローラ１８は、特定された断線本数に応じて、入出力電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを制限する。この入出力電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの制限態様としては、種々考えられる。本実施形態では、この制限を、最も断線本数が多い電池ブロックＢｎを基準として行う。具体的には、入出力電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの制限率Ｑを算出するが、規定の並列数をＭ、最も断線本数が多い電池ブロックＢｎの断線本数をＭｂとした場合、制限率Ｑは、Ｑ＝（Ｍ−Ｍｂ）／Ｍとなる。この制限率Ｑが得られれば、コントローラ１８は、標準の入出力電力許容値Ｗｉｎ＿ｓｔ，Ｗｏｕｔ＿ｓｔに制限率Ｑを乗算した値を、新たな入出力電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとして設定する。

ところで、上述した通り、電池ブロックＢｎのブロック抵抗値Ｒ_Ｂｎは、断線に伴い見掛け上、増減するが、この見掛け以上の増減に加えて、さらに、ブロック充電率Ｃ_Ｂｎの違いにより、ブロック抵抗値Ｒ_Ｂｎが実際に増減することもある。すなわち、リチウムイオン二次電池等の二次電池では、充電率に応じて、内部抵抗値が変化することが知られている。図４は、リチウムイオン二次電池におけるブロック充電率Ｃ_Ｂｎとブロック抵抗値Ｒ_Ｂｎとの関係を示すグラフである。図４に示す通り、電池ブロックＢｎのブロック抵抗値Ｒ_Ｂｎは、ブロック充電率Ｃ_Ｂｎが低くなるほど、増加する。

ここで、断線が生じていない電池ブロックＢａと、断線が生じた電池ブロックＢｂとは、充放電を繰り返す過程で、そのブロック充電率Ｃ_Ｂａ，Ｃ_Ｂｂに差が生じる。これについて図５を参照して説明する。図５は、充電率８０％で均等化処理した後、放電を繰り返した際のブロック充電率Ｃ_Ｂａ，Ｃ_Ｂｂのイメージ図である。所定の充電率（開放電圧値）になるように均等化処理した直後においては、図５の左側に示す通り、断線の有無に関わらず、全ての電池ブロックＢａ，Ｂｂの充電率Ｃ_Ｂａ，Ｃ_Ｂｂは、ほぼ等しい。

均等化処理の後、放電を行うと、断線が生じた電池ブロックＢｂは、断線のない電池ブロックＢａに比べて、容量が低下しているため、充電率の低下量が大きくなる。結果として、電池ブロックＢｂの充電率Ｃ_Ｂｂは、電池ブロックＢａの充電率Ｃ_Ｂａよりも小さくなる。例えば、充電率８０％で均等化処理した後、正常な電池ブロックＢａの充電率Ｃ_Ｂａが１０％になるまで放電したとする。この場合、断線の生じている電池ブロックＢｂの充電率Ｃ_Ｂｂは、２．３％となる（規定の並列数が１０の場合）。こうしたブロック充電率の違いは、実際のブロック抵抗値の違いを生じる。すなわち、図４の例では、ブロック充電率２．３％の電池ブロックＢｂは、ブロック充電率１０％の電池ブロックＢａと比べて、実際のブロック抵抗値がΔＲだけ大きくなる。つまり、断線が生じた電池ブロックＢｎは、断線が生じていない電池ブロックＢａと比べて、ブロック充電率の変動特性が異なっており、その結果、実際のブロック抵抗値も異なる。

つまり、断線が生じた電池ブロックＢｎのブロック抵抗値Ｒ_Ｂｎには、断線に起因する見掛け上のブロック抵抗値Ｒ_Ｂｎの増加（実際はセル電流値の増加）に加え、充電率に起因する実際のブロック抵抗値Ｒ_Ｂｎの増減が含まれている。抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊと基準抵抗比ＲＲｈとの比較に基づいて、断線本数を特定する際には、ブロック充電率Ｃ_Ｂｎに依存した実際のブロック抵抗値Ｒ_Ｂｎの変化も考慮する必要がある。

そこで、本実施形態では、断線本数を特定する際の比較値となる基準抵抗比ＲＲｈを、組電池充電率Ｃａｓに応じて変化する可変値としている。図６は、本実施形態で用いる基準抵抗比ＲＲ１〜ＲＲ４の一例を示すグラフである。図６において、黒菱形は、ＲＲ１、黒正方形は、ＲＲ２、黒三角形は、ＲＲ３、黒丸は、ＲＲ４の値を示している。図６から明らかな通り、ＲＲｈは、特定する断線本数が高いほど大きくなる。したがって、組電池充電率Ｃａｓが同じであれば、ＲＲ４＞ＲＲ３＞ＲＲ２＞ＲＲ１となる。また、ＲＲｈは、組電池充電率Ｃａｓが小さくなるにつれ、増加する。

ところで、本実施形態では、基準抵抗比ＲＲｈを組電池充電率Ｃａｓに応じて変化させているが、本来であれば、基準抵抗比ＲＲｈは、断線が生じていない正常な電池ブロックＢｎのブロック充電率Ｃ_Ｂｎに応じて変化させることが望ましい。しかし、断線検査を実施している際には、断線の生じていない、正常な電池ブロックＢｎを特定できない。そこで、本実施形態では、正常な電池ブロックＢｎのブロック充電率Ｃ_Ｂｎでは無く、組電池充電率Ｃａｓに応じて、基準抵抗比ＲＲｈを変化させている。一部の電池セルＥｋが断線した場合、組電池１２全体の容量も低下するが、電池ブロックＢｎと異なり、組電池１２全体における電池セルＥｋ一つの影響は、非常に小さい。したがって、セル断線に伴う組電池１２の容量低下は、実質的に無視することができ、組電池充電率Ｃａｓの変動特性は、正常な電池ブロックＢｎのブロック充電率の変動特性と、ほぼ同じとみなすことができる。

本実施形態では、抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊと断線本数との関係を示す断線本数判定マップを、複数の組電池充電率Ｃａｓごとに用意しておき、当該断線本数判定マップを参照して、断線本数を特定する。図７は、断線本数判定マップの一例を示す図である。図７において、横軸は、抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊを、縦軸は、断線本数を示している。また、破線は、組電池充電率Ｃａｓ＝１０％の場合の判定線を、実線は、組電池充電率Ｃａｓ＝８０％の場合の判定線を示している。図７において、判定線が一段階上昇するときの抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊが、基準抵抗比ＲＲｈである。図７に示すように、ブロック充電率ＣＢｎに応じて、断線と判定するための基準抵抗比ＲＲｈが異なる。したがって、例えば、組電池充電率Ｃａｓ＝８０％のときには抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊ＝Ｘ％で、断線本数は２本と判定されるが、組電池充電率Ｃａｓ＝１０％のときには、抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊ＝Ｘ％でも断線本数は、１本と判定される。

このように、基準抵抗比ＲＲｈを、組電池充電率Ｃａｓに応じて変化させることで、断線本数をより正確に判定することができる。そして、これにより、断線本数が、実際よりも多めに判定されること、ひいては、入出力電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔが過剰に制限されることが防止できる。

次に、基準ブロックＢｉと対象ブロックＢｊの選択について説明する。本実施形態では、検査対象である対象ブロックＢｊのブロック抵抗値Ｒ_Ｂｊと、基準となる基準ブロックＢｉのブロック抵抗値Ｒ_Ｂｉとの比率に基づいて、断線の有無を判断している。ここで、誤差の影響を低減するためには、比較する二つの電池ブロックＢｉ，Ｂｊの電池特性、例えば、電池抵抗や電池容量は、互いに類似していることが望ましい。電池特性の差は、劣化によるものと、温度特性によるものが多く、劣化も温度による感度が大きい。そのため、二つの電池ブロックＢｎそれぞれの温度特性が近ければ、これら二つの電池ブロックＢｎの電池特性も類似していることが多い。そこで、本実施形態では、温度特性が基準ブロックＢｉに近い電池ブロックを、対象ブロックＢｊとして設定している。

図８は、基準ブロックＢｉと対象ブロックＢｊとの対応関係の一例を示す図である。図８に示すように、図面手前側から冷却風が供給される場合、手前側から奥側にいくほど、冷却がされにくく、電池温度が高くなりやすい。換言すれば、奥行き方向の位置が同じ電池ブロックＢｎは、温度特性、ひいては、電池特性が類似していると言える。そのため、図８の下段に示すように、最も手前側に位置する電池ブロックＢ８，Ｂ９，Ｂ１３の断線検査の際には、同じく最も手前側に位置する電池ブロックＢ１を基準ブロックとして選択する。また、最も奥側に位置する電池ブロックＢ５，Ｂ１２，Ｂ１６の断線検査の際には、同じく、最も奥側に位置する電池ブロックＢ４を基準ブロックとして選択する。そして、コントローラ１８は、こうした基準ブロックＢｉと対象ブロックＢｊとの対応表を予め記憶しておき、断線検査の際には、当該対応表を参照して、対象ブロックＢｊに対応する基準ブロックＢｉを特定する。

次に、本実施形態における断線検査処理の流れについて図９を参照して説明する。図９は、断線検査処理の流れを示すフローチャートである。図９に示す通り、コントローラ１８は、まず、各電池ブロックＢｎの電圧値Ｖ_Ｂｎ、ＣＣＶ_Ｂｎ、組電池電流値Ｉａｓを取得する（Ｓ１０）。次に、コントローラ１８は、得られたパラメータに基づいて、各電池ブロックＢｎのブロック抵抗値Ｒ_Ｂｎを算出する（Ｓ１２）。ブロック抵抗値Ｒ_Ｂｎが算出できれば、続いて、コントローラ１８は、電池ブロックＢ１〜Ｂｂｍａｘそれぞれの抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊを算出する（Ｓ１４〜Ｓ２２）。

具体的には、コントローラ１８は、メモリに記憶されている対応表を参照して、対象ブロックＢｊに対応する基準ブロックＢｉを特定する（Ｓ１６）。次に、この基準ブロックＢｉと対象ブロックＢｊの抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊ＝｜（Ｒｊ／Ｒｉ−１）×１００｜を算出する（Ｓ１８）。抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊを算出すれば、続いて、コントローラ１８は、全ての電池ブロックＢｎについて検査が終了したか否かを判断する（Ｓ２０）。抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊを算出していない電池ブロックＢｎが存在する場合、すなわち、ｊ≠ｂｍａｘの場合は、ｊ＝ｊ＋１としたうえで（Ｓ２２）、ステップＳ１６に戻る。

一方、全ての電池ブロックＢｎの抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊが算出できれば、すなわちｊ＝ｂｍａｘとなれば、コントローラ１８は、ステップＳ２４に進む。この時点で、抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊは、電池ブロックＢｎの個数ｂｍａｘ分、算出されるが、ステップＳ２４では、このｂｍａｘ個の抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊのうち、最大の抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊを最大抵抗比ＲＲ_ｍａｘとして特定する。

次に、コントローラ１８は、現在の組電池充電率Ｃａｓに基づいて、使用する断線本数判定マップを特定する（Ｓ２６）。そして、特定された断線本数判定マップに、最大抵抗比ＲＲ_ｍａｘを照らし合わせて、断線本数Ｍｂを推定する（Ｓ２８）。

断線本数Ｍｂが、推定できれば、続いて、コントローラ１８は、この断線本数Ｍｂに基づいて、入出力電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの制限率Ｑを算出する（Ｓ３０）。制限率Ｑは、上述した通り、断線前の並列数をＭ、断線本数Ｍｂとした場合、Ｑ＝（Ｍ−Ｍｂ）／Ｍである。そして、制限率Ｑが求まれば、断線検査は、終了となる。コントローラ１８は、得られた制限率Ｑに応じて、入出力電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを制限する。

以上の説明から明らかな通り、本実施形態では、組電池充電率Ｃａｓに応じて、最大抵抗比ＲＲｍａｘと比較する値（断線本数判定マップに規定された値）を変更している。その結果、充電率のズレに起因するブロック抵抗値Ｒ_Ｂｎの違いも考慮して断線本数が判定できるため、断線検査の精度をより向上できる。

なお、本実施形態では、抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊから断線本数Ｍｂを特定しているが、断線本数に対応する値であって、制限率Ｑを算出できる値であれば、抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊから他のパラメータを特定してもよい。例えば、制限率Ｑを、Ｑ＝１００／（１００＋ｑ）と表したときの制限量ｑを、抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊから求めるようにしてもよい。この制限量ｑは、断線本数Ｍｂが大きくなるほど、大きくなる値であり、断線本数に対応する値と言える。

図１０は、抵抗比と、制限量ｑとの関係を示す制限量マップの一例を示す図である。図１０において、横軸は、抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊであり、縦軸は、制限量ｑを示す。また、図１０において実線は、組電池充電率Ｃａｓが８０％のときの制限量ｑを、破線は、組電池充電率Ｃａｓが１０％のときの制限量ｑを示している。図１０に示す通り、抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊが大きくなるほど、制限量ｑも大きくなり、制限率Ｑは、小さくなる。また、組電池充電率Ｃａｓが小さい程、制限量ｑに対する抵抗比ＲＲ_ｉ−ｊは大きくなっている。コントローラ１８は、こうした制限量マップに基づいて、制限率Ｑを求める。

図１１は、制限量マップを利用した断線検査処理の流れを示すフローチャートである。この場合、ステップＳ１０〜Ｓ２４まで、すなわち、最大抵抗比ＲＲｍａｘを求めるまでの流れは、図９を参照して説明した断線検査処理の流れと同じである。最大抵抗比ＲＲｍａｘが求まれば、コントローラ１８は、現在の組電池充電率Ｃａｓに基づいて、参照する制限量マップを特定する（Ｓ３２）。制限量マップが特定できれば、続いて、コントローラ１８は、特定された制限量マップに、最大抵抗比ＲＲ_ｍａｘを照らし合わせて、制限量ｑを推定する（Ｓ３４）。制限量ｑが推定できれば、続いて、コントローラ１８は、この制限量ｑに基づいて、入出力電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの制限率Ｑ＝１００／（１００＋ｑ）を算出する（Ｓ３６）。そして、制限率Ｑが求まれば、断線検査は、終了となる。コントローラ１８は、得られた制限率Ｑに応じて、入出力電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを制限する。

以上、説明したように、本実施形態でも、最大抵抗比ＲＲｍａｘと比較する値（制限量マップで規定された値）を、組電池充電率Ｃａｓに応じて変化させている。その結果、ブロック充電率Ｃ_Ｂｎのズレに起因するブロック抵抗値Ｒ_Ｂｎの違いも考慮して制限量ｑ（断線本数を示す値）を判定できるため、断線検査の精度をより向上できる。

１０ 電池システム、１２ 組電池、１３ 電流センサ、１４ 均等化処理部、１６ 電圧検出部、１８ コントローラ、２０ システムメインリレー、２２ インバータ、２４ モータジェネレータ、２６ 均等化回路、２８ 電圧値検出線、Ｂｎ 電池ブロック、Ｃ_Ｂｎ ブロック充電率、ＣＣＶ_Ｂｎ 閉鎖電圧値、Ｃａｓ 組電池充電率、Ｅｋ 電池セル、Ｉａｓ 組電池電流値、Ｉｅ セル電流値、Ｒ_Ｂｎ ブロック抵抗値、ＲＲ_ｉ−ｊ 抵抗比、Ｖ_Ｂｎ ブロック電圧値、Ｖａｓ 組電池電圧値。

Claims (1)

1. 複数の電池セルを並列接続してなる電池ブロックを、さらに、複数、直列に接続してなる組電池において、前記電池セルの断線を検査するセル断線検査方法であって、
   前記組電池に流れる電流値である電池電流値と、前記電池ブロックの電圧値と、に基づいて、前記電池ブロックの抵抗値であるブロック抵抗値を取得するステップと、
   基準となる電池ブロックのブロック抵抗値と、検査対象の電池ブロックのブロック抵抗値と、の比率である抵抗比を、予め規定された比較値と比較した結果に基づいて、当該検査対象の電池ブロックの断線本数に対応する値を特定するステップと、
   を含み、
   前記比較値が、前記組電池の充電率に応じて変動する可変値である、
   ことを特徴とするセル断線検査方法。