JP2018148612A - 電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のブロックを含む組電池を備えた電池システムにおいて、均等化制御を実施した場合でも断線を高精度に検出する。
【解決手段】均等化回路３０１，３０２は、ブロック１０１のＳＯＣとブロック１０２のＳＯＣとの不均等を解消する均等化制御を実施するために設けられる。ＥＣＵ１００は、ブロック１０１およびブロック１０２のＳＯＣからブロック１０１とブロック１０２との抵抗比Ｘ１を推定し、推定された抵抗比Ｘ１からブロック１０１，１０２のいずれかに生じた断線を検出するように構成される。ＥＣＵ１００は、均等化制御の実施前後での所定の基準ＳＯＣ（ＳＯＣ１ａ＊）におけるブロック１０１とブロック１０２との抵抗比Ｘ１の変化から、均等化制御による抵抗比Ｘ１の変化を相殺するための補正係数Ｋ１を算出し、算出された補正係数Ｋ１を用いて推定された抵抗比Ｘ１を補正する。
【選択図】図７

Description

本開示は、電池システムに関し、より特定的には、複数のブロックを含む組電池を備えた電池システムにおいて、ブロック内の断線を検出するための技術に関する。

近年、走行用バッテリが搭載された、ハイブリッド車または電気自動車などの電動車両の普及が進んでいる。走行用バッテリとしては一般に、組電池が用いられる。組電池では、複数のセルが並列接続されてブロック（あるいはモジュール）を構成し、複数のブロックが直列接続されて組電池を構成する。

組電池では、ブロック内に断線が生じ得る。より詳細に説明すると、たとえば、組電池の保護を目的にヒューズ等の電流遮断器が各セルに設けられている構成において、過大な電流がセルを流れる場合がある。そうすると、電流遮断器がセルの電流経路を遮断することで、そのセルを含むブロック内に断線が生じることになる。

組電池の充放電を適切に行なうためには、そのような断線が生じたか否か（上述の例では電流遮断器が作動したか否か）を検出することが求められる。組電池には、組電池全体（すなわち各ブロック）を流れる電流を検出するための電流センサが設けられる。しかし、この電流センサでは、各セルに流れる電流を監視することはできないので、断線を検出することはできない。一方、複数のセルの各々に電流センサを設けることも考えられる。各電流センサの検出値を監視することにより、断線を検出することが可能である。しかしながら、一般に、車載用の組電池には数十〜数百程度のセルが含まれるため、各セルに電流センサを設けることは部材コストの面から難しい。

このような事情の下、ブロックを流れる電流に代えて、ブロックの内部抵抗を用いて断線を検出する技術が提案されている。たとえば特開２０１３−１２８３４０号公報（特許文献１）は、複数のブロックの内部抵抗の変化を監視することで断線を検出する手法を開示する。

特開２０１３−１２８３４０号公報 特開２００６−１３８７５０号公報 特開２０１４−０８２９００号公報

組電池では、時間の経過に伴い、ブロックの自己放電電流のばらつき等に起因して、ブロック間のＳＯＣ（State Of Charge）（あるいはＯＣＶ（Open Circuit Voltage））に不均等（アンバランス）が生じ得る。また、ブロック間のＳＯＣの不均等は、ブロック毎の充電効率のばらつきによっても生じ得る。

このようにブロック間のＳＯＣの不均等に備えた対策として、均等化制御が知られている。均等化制御により、複数のブロックのうちの一部（ＳＯＣが相対的に高いブロック）に蓄えられた電力が他のブロック（ＳＯＣが相対的に低いブロック）に放電され、ＳＯＣの不均等が解消される。

ブロックの内部抵抗にはＳＯＣ依存性が存在する。そのため、均等化制御によりブロックのＳＯＣが変化すると、内部抵抗も変化し得る。その結果、断線が生じた場合の内部抵抗の変化量が小さくなり、断線を正しく検出することができない可能性がある。特許文献１に開示された手法は、均等化制御について特に考慮していない点において改善の余地がある。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数のブロックを含む組電池を備えた電池システムにおいて、均等化制御を実施した場合でも断線を高精度に検出することである。

本開示のある局面に従う電池システムは、組電池と、均等化回路と、制御装置とを備える。組電池は、直列に接続された第１および第２のブロックを含む。均等化回路は、第１のブロックのＳＯＣと第２のブロックのＳＯＣとの不均等を解消する均等化制御を実施するために設けられる。制御装置は、第１および第２のブロックのＳＯＣから第１のブロックと第２のブロックとの内部抵抗比を推定し、推定された内部抵抗比から第１および第２のブロックのいずれかに生じた断線を検出するように構成される。制御装置は、均等化制御の実施前後での所定の基準ＳＯＣにおける第１のブロックと第２のブロックとの内部抵抗比の変化から、均等化制御による内部抵抗比の変化を相殺するための補正係数を算出し、算出された補正係数を用いて推定された内部抵抗比を補正する。

上記構成によれば、補正係数を用いて内部抵抗比を補正することで内部抵抗比の推定精度が向上する（補正手法の詳細については後述する）。これにより、均等化制御を実施した場合でも断線を高精度に検出することができる。

本開示によれば、複数のブロック（第１および第２のブロック）を含む組電池を備えた電池システムにおいて、均等化制御を実施した場合でも断線の検出精度を向上させることができる。

本開示の実施の形態に係る電池システムが搭載された車両の全体構成を概略的に示す図である。 組電池の構成を説明するための図である。 断線発生時の内部抵抗の変化の一例を示す図である。 内部抵抗のＳＯＣ依存性を説明するための図である。 本実施の形態における断線検出処理を説明するためのフローチャートである。 補正係数の算出処理を説明するためのフローチャートである。 図６の均等化前推定処理（Ｓ２００の処理）を説明するためのフローチャートである。

以下、本開示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、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［実施の形態］
＜電池システムの構成＞
図１は、本開示の実施の形態に係る電池システムが搭載された車両１の全体構成を概略的に示す図である。なお、以下では、車両１がいわゆるプラグインハイブリッド車両である場合について代表的に説明するが、本開示に係る電池システムは、プラグインハイブリッド車両に限らず、組電池を搭載する車両全般（たとえば電気自動車または通常のハイブリッド車両）に適用可能である。また、本開示に係る電池システムの用途は車載用に限られず、定置用であってもよい。

図１を参照して、車両１は、電池システム１Ａと、モータジェネレータ１１１，１１２と、エンジン１２０と、動力分割装置１３０と、駆動輪１４０と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）１５０と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）１６０と、充電リレー（ＣＨＲ：Charge Relay）１７０と、電力変換装置１８０と、インレット１９０とを備える。電池システム１Ａは、組電池１０と、監視ユニット２０と、電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１００とを備える。

モータジェネレータ１１１，１１２の各々は、交流回転電機であり、たとえば、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。

モータジェネレータ１１１は、主として、動力分割装置１３０を経由してエンジン１２０により駆動される発電機として用いられる。モータジェネレータ１１１が発電した電力は、ＰＣＵ１５０を介してモータジェネレータ１１２または組電池１０に供給される。

モータジェネレータ１１２は、主として電動機として動作し、駆動輪１４０を駆動する。モータジェネレータ１１２は、組電池１０からの電力およびモータジェネレータ１１１の発電電力の少なくとも一方を受けて駆動され、モータジェネレータ１１２の駆動力は駆動軸７０に伝達される。一方、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、モータジェネレータ１１２は、発電機として動作して回生発電を行なう。モータジェネレータ１１２が発電した電力は、ＰＣＵ１５０を介して組電池１０に供給される。

エンジン１２０は、空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギーをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギーに変換することによって動力を出力する内燃機関である。

動力分割装置１３０は、たとえば、サンギヤ、キャリア、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を含む。動力分割装置１３０は、エンジン１２０から出力される動力を、モータジェネレータ１１１を駆動する動力と、駆動輪１４０を駆動する動力とに分割する。

ＰＣＵ１５０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に従って、組電池１０とモータジェネレータ１１１，１１２との間で双方向の電力変換を実行する。ＰＣＵ１５０は、モータジェネレータ１１１，１１２の状態をそれぞれ別々に制御可能に構成されており、たとえば、モータジェネレータ１１１を回生状態（発電状態）にしつつ、モータジェネレータ１１２を力行状態にすることができる。ＰＣＵ１５０は、たとえば、モータジェネレータ１１１，１１２に対応して設けられる２つのインバータと、各インバータに供給される直流電圧を組電池１０の出力電圧以上に昇圧するコンバータ（いずれも図示せず）とを含んで構成される。

ＳＭＲ１６０は、ＰＣＵ１５０と組電池１０とを結ぶ電力線に電気的に接続されている。ＳＭＲ１６０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に応じて、ＰＣＵ１５０と組電池１０との間での電力の供給と遮断とを切り替える。

充電リレー１７０は、組電池１０と電力変換装置１８０とを結ぶ電力線に電気的に接続されている。充電リレー１７０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に応じて、組電池１０と電力変換装置１８０との間での電力の供給と遮断とを切り替える。

電力変換装置１８０は、たとえばＡＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）を含んで構成され、車両外部の充電装置２から供給される交流電力を直流電力に変換して組電池１０に供給する。なお、車両外部の充電装置２から供給される電力による組電池１０の充電を「外部充電」とも称する。

インレット１９０は、充電ケーブル３のコネクタの一端を接続することが可能に構成される。充電装置２は、外部充電時には、系統電源２００からの交流電力を充電ケーブル３を介して車両１に供給する。

組電池１０は、複数のセルを含んで構成される（詳細な構成は後述）。組電池１０は、モータジェネレータ１１１，１１２を駆動するための電力を蓄え、ＰＣＵ１５０を通じてモータジェネレータ１１１，１１２へ電力を供給する。また、組電池１０は、モータジェネレータ１１１，１１２の発電時にＰＣＵ１５０を通じて発電電力を受けて充電される。

監視ユニット２０は、電圧センサ２１（図２参照）と、電流センサ２２（図２参照）と、温度センサ（図示せず）とを含む。電圧センサ２１は、組電池１０において並列接続される複数のセルの電圧ＶＢを検出する。電流センサ２２は、組電池１０に入出力される電流ＩＢを検出する。温度センサは、セル毎の温度ＴＢを検出する。なお、温度センサは、組電池１０に対して複数個（セル数よりも少ない数）設けられ、隣接する複数（たとえば数個）のセルを監視単位として温度を検出してもよい。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００Ａと、メモリ（より具体的にはＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory））１００Ｂと、各種信号を入出力するための入出力ポート（図示せず）とを含んで構成される。ＥＣＵ１００は、各センサから受ける信号並びにメモリ１００Ｂに記憶されたプログラムおよびマップに基づいてエンジン１２０およびＰＣＵ１５０を制御することにより、組電池１０の充放電を制御する。ＥＣＵ１００により実行される主要な制御として、組電池１０の均等化制御と、組電池１０における断線検出処理とが挙げられる。これらの制御または処理の詳細については後述する。

＜組電池の構成＞
図２は、組電池１０の構成を説明するための図である。組電池１０においては、複数のセルが並列接続されてブロック（あるいはモジュール）を構成し、複数のブロックが直列接続されて組電池１０を構成する。具体的には、組電池１０は、直列接続されたＭ個のブロック１０１〜１０Ｍを含む。ブロック１０１〜１０Ｍの各々は、並列接続されたＮ個のセルを含む。なお、Ｍ，Ｎは、２以上の自然数である。

各セルは、たとえばリチウムイオン二次電池またはニッケル水素電池である。ただし、セルの種類は特に限定されるものではない。図示しないが、各セルには直列にヒューズが接続されている。ヒューズは、過大な電流が流れた場合にセルの電流経路を遮断する。なお、ヒューズに代えて、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタを用いてもよい。また、セル内に電流遮断弁を設けてもよい。

電圧センサ２１１は、ブロック１０１の電圧を検出する。すなわち、電圧センサ２１１は、ブロック１０１を構成するＮ個のセルの電圧ＶＢ１を検出する。電圧センサ２１２〜２１Ｍについても同様である。

電流センサ２２は、各ブロック１０１〜１０Ｍに流れる電流ＩＢを検出する。すなわち、電流センサ２２は、各ブロックのＮ個のセルに流れる総電流を検出する。

組電池１０では、時間の経過に伴い、ブロック１０１〜１０Ｍの自己放電電流のばらつき、または、電圧センサ２１１〜２１Ｍの消費電流のばらつき等に起因してブロック１０１〜１０Ｍ間のＳＯＣ（あるいはＯＣＶ）がばらつき得る。また、ブロック１０１〜１０Ｍ間のＳＯＣのばらつきは、充電効率のばらつきによっても生じ得る。このようなブロック間のＳＯＣの不均等（アンバランス）を解消するために、ブロック１０１〜１０Ｍには、均等化回路３０１〜３０Ｍがそれぞれ設けられている。

均等化回路３０１〜３０Ｍの各々は、図示しないが、バイパス抵抗と、スイッチング素子（トランジスタ等）とを含む。ＥＣＵ１００は、電圧センサ２１１〜２１Ｍからブロック１０１〜１０Ｍの電圧ＶＢ１〜ＶＢＭを取得すると、最も電圧が低いブロックとほぼ同じ電圧となるまで他のブロックを放電するように均等化回路３０１〜３０Ｍを制御する（制御信号をＥ１〜ＥＭで示す）。これにより、ブロック１０１〜１０Ｍ間のＳＯＣの不均等が解消される。

＜組電池における断線＞
以上のように構成された組電池１０では、各ブロック内の配線に断線が生じる可能性がある。たとえば各セルに接続されたヒューズが作動した場合には、そのセルを含むブロック内で断線が生じることとなる。ＥＣＵ１００は、以下の処理により断線が生じたブロックを特定する。

まず、ＥＣＵ１００は、各ブロックの内部抵抗を算出する。以下では、ブロック１０１〜１０Ｍの内部抵抗をＲ１〜ＲＭとそれぞれ表す。ＥＣＵ１００は、たとえば隣接するブロック毎に内部抵抗を比較する。より具体的には、ＥＣＵ１００は、ブロック１０１の内部抵抗Ｒ１とブロック１０２との内部抵抗Ｒ２との比である抵抗比Ｘ１（＝Ｒ２／Ｒ１）を算出する。また、ＥＣＵ１００は、ブロック１０２の内部抵抗Ｒ２とブロック１０３の内部抵抗Ｒ３との比である抵抗比Ｘ２（＝Ｒ３／Ｒ２）を算出する。残りのブロックについても同様である。そして、ＥＣＵ１００は、各抵抗比の時間変化を監視する。なお、以下では、どのブロック間の抵抗比かを特に区別しない場合には、単に「抵抗比Ｘ」と記載する場合がある。

なお、ブロック内に断線が生じる要因としてヒューズの作動を例に説明したが、断線の要因はこれに限定されない。セルの異常（ドライアップ等のオープンモード故障）または接続不良などによっても断線が生じる可能性がある。

図３は、断線発生時の内部抵抗の変化の一例を示す図である。図３において、横軸は経過時間を示す。縦軸は、内部抵抗Ｒ１と内部抵抗Ｒ２との抵抗比Ｘ１を示す。

図３に示すように、断線が発生するまでは抵抗比Ｘ１は、組電池１０の温度変化に伴い変化し得るものの、ほぼ一定である。しかし、時刻ｔｃにおいてブロック１０２に断線が発生すると、内部抵抗Ｒ２が増加する。一方、ブロック１０１の内部抵抗Ｒ１は、ほとんど変化しない。したがって、抵抗比Ｘ１（＝Ｒ２／Ｒ１）が時刻ｔｃにて急激に増加することになる。これにより、ＥＣＵ１００は、ブロック１０２内（ブロック１０２内のいずれかのセル）に断線が生じたと判定することができる。なお、図示しないが、抵抗比Ｘ１が急激に減少した場合には、ＥＣＵ１００は、ブロック１０１内のいずれかのセルに断線が生じたと判定することができる。

＜内部抵抗のＳＯＣ依存性＞
本発明者は、このように断線が検出される場合に、各ブロックの内部抵抗がＳＯＣに応じて変化することによって以下のような課題が生じ得る点に着目した。

図４は、内部抵抗のＳＯＣ依存性を説明するための図である。図４において、横軸は、あるブロック（ブロック１０１〜１０Ｍのうちのいずれかのブロック）のＳＯＣを示し、縦軸は、そのブロックの内部抵抗を示す。図４に示すように、ブロックのＳＯＣが高くなるに従って、そのブロックの内部抵抗は減少する。

上述の均等化制御を実行すると、ブロック１０１〜１０ＭのＳＯＣが変化し、それによりブロック１０１〜１０Ｍの内部抵抗も変化し得る。そうすると、ブロック１０１〜１０Ｍ間の抵抗比も変化する可能性がある。その結果、断線が生じた場合の抵抗比Ｘの変化量が小さくなり、断線を正しく検出することができない可能性がある。なお、逆に、実際には断線が生じていないにもかかわらず抵抗比Ｘが大きく変化することで、断線が生じたと誤検出してしまう可能性がある。

そこで、本実施の形態においては、均等化制御に伴うＳＯＣずれを補正するための構成を採用する。より具体的には、ブロック１０１〜１０Ｍの満充電容量（後述するＣ１〜ＣＭ）と、均等化制御の実施前後での所定の基準ＳＯＣ（後述する）における２つのブロック間の抵抗比Ｘの変化とから、均等化制御による抵抗比Ｘの変化を相殺するための補正係数Ｋを算出し、補正係数Ｋを用いて抵抗比Ｘを補正する。本実施の形態における断線検出処理および上記補正手法について、以下に詳細に説明する。

＜処理フロー＞
図５は、本実施の形態における断線検出処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートは、所定条件が成立した場合にメインルーチンから呼び出されて実行される。各ステップ（以下、Ｓと略す）は、基本的にはＥＣＵ１００によるソフトウェア処理によって実現されるが、ＥＣＵ１００内に作製された電子回路によるハードウェア処理によって実現されてもよい。

なお、図５ならびに後述する図６および図７のフローチャートでは、抵抗比Ｘの推定対象とするブロックを区別するために、添字ｎ（ｎは１以上かつ（Ｍ−１）以下の自然数）が用いられる。たとえばｎ＝１の場合には、ブロック１０１〜１０Ｍのうちブロック１０１とブロック１０２との抵抗比Ｘ１（＝Ｒ１／Ｒ２）が推定される。

図２および図５を参照して、Ｓ１０において、ＥＣＵ１００は、電圧センサ２１１〜２１Ｍの検出値（ＶＢ１〜ＶＢＭ）および電流センサの検出値（ＩＢ）から、各ブロックのＯＣＶｎを算出する。ＯＣＶの算出方法は公知であるため、説明は繰り返さない。

Ｓ２０において、ＥＣＵ１００は、予め取得されメモリ１００Ｂに格納されたＯＣＶ−ＳＯＣカーブ（図示せず）を用いて、Ｓ１０にて算出されたＯＣＶｎから、ブロック１０ｎのＳＯＣであるＳＯＣｎを算出する。

Ｓ３０において、ＥＣＵ１００は、図４に示したマップＭＰを参照することで、Ｓ２０にて算出されたＳＯＣｎから、ブロック１０ｎの内部抵抗Ｒｎを算出する。

Ｓ４０において、ＥＣＵ１００は、隣接するブロックの内部抵抗比を比較することで、抵抗比Ｘｎを推定する。なお、比較対象とするブロックは必ずしも隣接している必要はなく、任意の２つのブロックの内部抵抗を比較して抵抗比を推定することができる。

Ｓ５０において、ＥＣＵ１００は、補正係数Ｋｎを用いて、対応するブロック１０ｎの抵抗比Ｘｎを補正する。補正後の抵抗比をＸｎ’と表す（Ｘｎ’＝Ｋｎ×Ｘｎ）。補正係数Ｋｎの算出手法については図６および図７にて詳細に説明する。

Ｓ６０において、ＥＣＵ１００は、Ｓ５０にて補正後の抵抗比Ｘｎ’のなかから最大抵抗比Ｘｍａｘを算出する。

Ｓ７０において、ＥＣＵ１００は、Ｓ６０にて算出された最大抵抗比Ｘｍａｘの変化量（ΔＸｍａｘ）の大きさが所定のしきい値Ｘｔｈよりも大きいか否かを判定する。しきい値Ｘｔｈは、断線が生じたブロックの内部抵抗と断線が生じていないブロックの内部抵抗とを測定することによって、上記２つの内部抵抗の間の値として予め実験的に決定することができる。

ΔＸｍａｘがしきい値Ｘｔｈよりも大きい場合（Ｓ７０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、最大抵抗比Ｘｍａｘに対応するブロックに断線が発生したと判定する（Ｓ８０）。一方、ΔＸｍａｘがしきい値Ｘｔｈ以下の場合（Ｓ７０においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ブロック１０１〜１０Ｍには断線は発生していないと判定する（Ｓ９０）。その後、一連の処理は終了する。

図６は、補正係数Ｋｎの算出処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートは、所定期間が経過する毎または所定条件が成立した毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。なお、図６および後述する図７において、各パラメータの末尾に付された「ａ」は、そのパラメータが均等化制御の実施前のパラメータであることを示す。一方、均等化制御の実施後のパラメータの末尾には「ｂ」を付して区別する。

図２および図６を参照して、Ｓ１１０において、ＥＣＵ１００は、組電池１０の均等化制御を実施済みであるか否かを判定する。組電池１０の均等化制御が実施されていない場合（Ｓ１１０においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、均等化制御の実施前における各ブロック１０１〜１０Ｍの抵抗比Ｘを推定するための「均等化前推定処理」を実行する。一方、組電池１０の均等化制御が実施済みである場合（Ｓ１１０においてＹＥＳ）には、ＥＣＵ１００は、均等化制御の実施後における各ブロック１０１〜１０Ｍの抵抗比Ｘを推定するための「均等化後推定処理」を実行する。これら各推定処理については図７にて説明する。なお、均等化制御を実施済みであるか否かは、たとえばフラグを用いて管理することができる。補正係数Ｋｎの算出後（Ｓ１３０の処理後）にはフラグが解消される。

Ｓ１２０において、ＥＣＵ１００は、均等化前推定処理（Ｓ２００の処理）および均等化後推定処理（Ｓ３００の処理）の両方を実行済みであるか否かを判定する。両処理を実行済みである場合（Ｓ１２０においてＹＥＳ）には、ＥＣＵ１００は、補正係数Ｋｎを算出する（詳細は後述）。均等化前推定処理および均等化後推定処理をいずれも実行していないか、いずれか一方のみしか実行していない場合（Ｓ１２０においてＮＯ）には、ＥＣＵ１００は、Ｓ１３０の処理をスキップする。その後、一連の処理は終了する。

図７は、図６の均等化前推定処理（Ｓ２００の処理）を説明するためのフローチャートである。なお、図７では、説明の理解を容易にするため、ブロック１０１（第１のブロック）とブロック１０２（第２のブロック）との抵抗比Ｘ１を推定する例（すなわち添字ｎ＝１の例）について代表的に説明する。

図２および図７を参照して、Ｓ２１０において、ＥＣＵ１００は、ブロック１０１の満充電容量Ｃ１と、ブロック１０２の満充電容量Ｃ２とを取得する。満充電容量Ｃ１，Ｃ２は、たとえば組電池１０の外部充電時に図示しない別フローを実行することで算出することができる。満充電容量Ｃ１，Ｃ２の算出手法については公知の手法を用いることができるため、説明は繰り返さない。

Ｓ２２０において、ＥＣＵ１００は、電圧センサ２１１，２１２の検出値から、ブロック１０１，１０２のＯＣＶであるＯＣＶ１ａ，ＯＣＶ２ａをそれぞれ算出する。

Ｓ２３０において、ＥＣＵ１００は、予め取得されたＯＣＶ−ＳＯＣカーブ（図示せず）を用いて、Ｓ２２０にて算出されたＯＣＶ１ａ，ＯＣＶ２ａから、ブロック１０１，１０２のＳＯＣであるＳＯＣ１ａ、ＳＯＣ２ａをそれぞれ算出する。Ｓ２２０，Ｓ２３０の処理は、図５のＳ１０，Ｓ２０の処理と同様に実現することができる。

本実施の形態においては、ＯＣＶ−ＳＯＣカーブが均等化制御の実施前後で基本的に相似の形状を有する点に着目し、基準となる所定のＳＯＣ（後述のＳＯＣ１ａ＊等）における内部抵抗比（２つのブロック間の抵抗比Ｘ）を均等化制御の実施前と実施後とで比較する。より詳細には、本実施の形態では、以下のＳ２３０〜Ｓ２６０の処理が実行される。

均等化制御の実施前において、ブロック１０１のＳＯＣ（＝ＳＯＣ１ａ）と、基準となるＳＯＣ（＝ＳＯＣ１ａ＊）との差をΔＳＯＣ１（＝ＳＯＣ１ａ＊−ＳＯＣ１ａ）と表すと、ブロック１０２のＳＯＣ（＝ＳＯＣ２ａ）と、比較に用いられるブロック１０２のＳＯＣ（＝ＳＯＣ２ａ＊）との差ΔＳＯＣ２（＝ＳＯＣ２ａ＊−ＳＯＣ２ａ）は、満充電容量Ｃ１，Ｃ２の逆比を用いて下記式（１）のように表される。

ΔＳＯＣ２ａ／ΔＳＯＣ１ａ＝Ｃ１／Ｃ２ ・・・（１）
ＥＣＵ１００は、上記式（１）を変形することで求められる下記式（２）を用いて、ＳＯＣ２ａ＊を算出する（Ｓ２４０）。

ＳＯＣ２ａ＊＝ＳＯＣ２ａ−（ＳＯＣ１ａ−ＳＯＣ１ａ＊）×Ｃ１／Ｃ２・・・（２）
式（２）において、ＳＯＣ１ａには、予め定められた固定値が用いられる。ＳＯＣ１ａ，ＳＯＣ２ａには、Ｓ２３０にて算出された値が用いられる。満充電容量Ｃ１，Ｃ２には、Ｓ２１０にて取得された値が用いられる。

Ｓ２５０において、ＥＣＵ１００は、図４に示したマップＭＰを参照することで、Ｓ２４０にて算出されたＳＯＣ１ａ＊，ＳＯＣ２ａ＊から、ブロック１０１，１０２の内部抵抗Ｒ１ａ，Ｒ２ａをそれぞれ算出する。

Ｓ２６０において、ＥＣＵ１００は、ブロック１０１とブロック１０２との抵抗比Ｘ１ａ＝Ｒ１ａ／Ｒ２ａを算出する。この抵抗比Ｘ１ａは、基準となる特定のＳＯＣ（ＳＯＣ１ａ＊）から算出されたものであるものの、抵抗比Ｘ１ａには、均等化制御の実施前におけるブロック１０１，１０２間の内部抵抗の傾向（たとえば、Ｒ１ａがＲ２ａよりも高くなりやすいとの傾向）が反映されている。

Ｓ２７０において、ＥＣＵ１００は、すべてのブロック１０ｎ（ｎ１〜（Ｍ−１））の抵抗比Ｘｎの推定が完了したか否かを判定する。すべてのブロック１０ｎの抵抗比Ｘｎの推定が完了していない場合（Ｓ２７０においてＮＯ）には、添字ｎが１だけインクリメントされ（Ｓ２８０）、処理がＳ２１０に戻される。これにより、すべてのブロック１０ｎの抵抗比Ｘｎの推定が完了するまでＳ２１０〜Ｓ２６０の処理が繰り返し実行される。

均等化後推定処理（図６のＳ３００の処理）は、各パラメータの末尾を「ｂ」に変更すれば、基本的に図７に示した処理（Ｓ２００の処理）と同等であるため詳細な説明は繰り返さない。均等化後推定処理により推定される抵抗比Ｘ１ｂには、均等化制御の実施後におけるブロック１０１，１０２間の内部抵抗の傾向が反映されている。したがって、抵抗比Ｘ１ａと抵抗比Ｘ１ｂとを比較する（より詳細には比を取る）ことで、均等化制御がブロック１０１，１０２に与える影響（内部抵抗の変化の方向や変化のしやすさ）を抵抗比Ｘ１の推定の際に考慮に入れることができる。すなわち、抵抗比Ｘ１を補正することができる。

より具体的には、図６のＳ１３０においては、図７のＳ２６０にて算出された均等化制御の実施前における抵抗比Ｘ１ａと、図示しないが同様にして推定された均等化制御の実施後における抵抗比Ｘ１ｂとの比（＝Ｘ１ａ／Ｘ１ｂ）から補正係数Ｋ１が算出される（図６では、より一般的に補正係数Ｋｎと記載している）。この補正係数Ｋ１を抵抗比Ｘ１に乗算することで（図５のＳ５０参照）、均等化制御に伴うＳＯＣずれの影響を補正する（均等化制御に伴う抵抗比Ｘ１の変化を相殺する）ことができる。

以上のように、本実施の形態によれば、均等化制御の実施前後での所定の基準ＳＯＣ（ＳＯＣ１ａ＊等）における２つのブロック間の内部抵抗比（Ｘ１ａ，Ｘ１ｂ等）の変化から補正係数Ｋｎが算出される。補正係数Ｋｎを用いた補正により、均等化制御が各ブロックに与える影響を考慮に入れることができる。したがって、均等化制御を実施した場合でも断線を高精度に検出することができる。

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。本開示の範囲は、上記した実施の形態の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 車両、１Ａ 電池システム、２ 充電装置、３ 充電ケーブル、１０ 組電池、１０１〜１０Ｍ ブロック、２０ 監視ユニット、２１，２１１〜２１Ｍ 電圧センサ、２２ 電流センサ、３０１〜３０Ｍ 均等化回路、７０ 駆動軸、１００ ＥＣＵ、１００Ａ ＣＰＵ、１００Ｂ メモリ、１１１，１１２ モータジェネレータ、１２０ エンジン、１３０ 動力分割装置、１４０ 駆動輪、１５０ ＰＣＵ、１６０ ＳＭＲ、１７０ 充電リレー、１８０ 電力変換装置、１９０ インレット、２００ 系統電源。

Claims (1)

1. 直列に接続された第１および第２のブロックを含む組電池と、
   前記第１のブロックのＳＯＣ（State Of Charge）と前記第２のブロックのＳＯＣとの不均等を解消する均等化制御を実施するための均等化回路と、
   前記第１および第２のブロックのＳＯＣから前記第１のブロックと前記第２のブロックとの内部抵抗比を推定し、推定された内部抵抗比から前記第１および第２のブロックのいずれかに生じた断線を検出するように構成された制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記均等化制御の実施前後での所定の基準ＳＯＣにおける前記第１のブロックと前記第２のブロックとの内部抵抗比の変化から、前記均等化制御による内部抵抗比の変化を相殺するための補正係数を算出し、算出された補正係数を用いて前記推定された内部抵抗比を補正する、電池システム。

Images