JP2020136247A - 並列ユニットの異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充放電時であっても並列ユニットの異常の有無を短時間で判定できる並列ユニットの異常検出装置を提供すること。【解決手段】並列ユニットの異常検出装置は、電圧検出部１６と、内部抵抗推定部と、異常判定部としての電池ＥＣＵ１８と、を備える。電池ＥＣＵ１８は、充放電がなされているとき、各並列ユニットＹについて、各並列ユニットＹの内部抵抗と別の並列ユニットＹの内部抵抗との差が比較用閾値以下となる別の並列ユニットＹを比較用として選択する。そして、電池ＥＣＵ１８は、各並列ユニットＹと、比較用として選択された別の並列ユニットＹとの両端電圧の差が判定用閾値以上の場合に、当該２つの並列ユニットＹのいずれかに異常有りと判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、並列ユニットの異常検出装置に関する。

電気自動車などの車両には、走行用モータへの供給電力を蓄える電池パックが搭載されている。電池パックにおいて、複数の二次電池を直列に接続すると出力電圧を高くでき、複数の二次電池を並列に接続すると充放電容量を大きくできる。したがって、複数の二次電池を並列に接続して並列ユニットとし、さらに複数の並列ユニットを直列に接続した電池モジュールとすることで、充放電容量を大きくしながら出力電圧を調整できる。

並列ユニットを複数直列に接続した電池モジュールを備える電池パックにおいては、各並列ユニットの複数の二次電池のうちの一部において、断線などの異常が発生する場合があり、その異常を検知するようにしている。

例えば、特許文献１に開示の電池パックは、複数の二次電池が並列接続された並列ユニットを直列接続してなる電池モジュールと、この電池モジュールに流れる充放電の電流と、各並列ユニットの電圧をマルチプレクサで切り換えて時分割に検出する電流・電圧検出部と、を備える。また、電池パックは、電流・電圧検出部で検出される各並列ユニットの電圧変化から並列ユニットの異常を判定する制御・演算部を備える。制御・演算部は、電流・電圧検出部で検出される電流の変化量を設定値と比較し、電流の変化量が設定値以下となる状態において、並列ユニットの電圧変化から並列ユニットの異常を判定する。

特開２００７−２４０２３４号公報

しかし、特許文献１の電池パックにおいて、制御・演算部は、電流変化が大きいと、電流によって並列ユニットの電圧が変化することから、充放電時のように電池の電流変化が設定値よりも大きい場合は、並列ユニットの異常を判定しない。このため、特許文献１の電池パックを車両に搭載しても、例えば、走行用モータへの電力供給が行われる放電時のように、電流変化が大きい場合には、走行用モータの挙動による影響を受けて並列ユニットの異常を判定できない。また、特許文献１において、電池パックに電流を流した後の電圧変化が一定値以上あった場合に、制御・演算部は、異常と判定しており、電圧変化が生じるまでに要する時間が長い。特に、ＳＯＣが高い電池モジュールほど、電圧変化が生じるまでに要する時間が長くなり、特許文献１においては、異常を検出するまでに多くの時間を要する。

本発明の目的は、充放電時であっても並列ユニットの異常の有無を短時間で判定できる並列ユニットの異常検出装置を提供することにある。

上記問題点を解決するための並列ユニットの異常検出装置は、並列に接続された複数の二次電池を有する並列ユニットが複数直列に接続され、充電器又は負荷によって充放電される電池モジュールと、前記並列ユニット毎に設けられ、各並列ユニットの両端電圧を検出する電圧検出部と、各並列ユニットの内部抵抗を推定する内部抵抗推定部と、前記充放電がなされているとき、各並列ユニットについて、前記内部抵抗推定部によって推定された各並列ユニットの前記内部抵抗と別の並列ユニットの前記内部抵抗との差が比較用閾値以下となる別の並列ユニットを比較用として選択し、比較用として選択された別の並列ユニットとの前記両端電圧の差が判定用閾値以上の場合に、当該両端電圧の差を算出した２つの並列ユニットのいずれかに異常有りと判定する異常判定部と、を有することを要旨とする。

これによれば、異常判定部は、各並列ユニットについて、各並列ユニットの内部抵抗と別の並列ユニットの内部抵抗との差が比較用閾値以下の別の並列ユニットを比較用として選択する。つまり、両端電圧の差を算出する２つの並列ユニットの内部抵抗をほぼ揃える。このため、両端電圧の差を算出する２つの並列ユニット同士で、内部抵抗に依存した両端電圧のバラツキを抑えることとなり、両端電圧を用いた判定の判定精度が上がる。そして、異常判定部は、充放電がなされているとき、任意の時点で電圧検出部によって検出された両端電圧を用いて異常の有無の判定を行う。よって、例えば、並列ユニットの異常が発生してから一定の電圧差が開くまで電流を流して異常判定する場合と比べると、並列ユニットの異常の有無を短時間で判定できる。

また、並列ユニットの異常検出装置について、前記並列ユニットの温度を取得する温度取得部を備え、前記内部抵抗推定部は、前記温度取得部が取得した温度から前記内部抵抗を推定してもよい。

これによれば、内部抵抗の値は温度によって変動する。よって、温度取得部によって取得された温度を用いることで、内部抵抗推定部による内部抵抗の推定精度を高めることができる。その結果、内部抵抗のより近い並列ユニットを比較用として選択でき、異常判定の精度が高まる。

また、並列ユニットの異常検出装置について、前記並列ユニットの充電率を推定する充電率推定部を備え、前記異常判定部は、各並列ユニットについて、比較用として選択された別の並列ユニットとの前記充電率の差が充電率閾値以下の場合に異常の有無を判定してもよい。

これによれば、内部抵抗の値は並列ユニットの充電率によっても変動する。よって、温度及び充電率を加味することで、各並列ユニットについて、内部抵抗のより近い並列ユニットを比較用の並列ユニットとして選択でき、異常判定の精度が高まる。

また、並列ユニットの異常検出装置について、前記並列ユニットに流れる電流を検出する電流検出部を備え、前記異常判定部は、前記内部抵抗推定部によって前記内部抵抗が推定された時点で前記電流検出部によって検出される電流値を取得し、取得された前記電流値が大きいほど前記判定用閾値を大きくしてもよい。

これによれば、並列ユニットに流れる電流の大きさに応じて両端電圧も変動する。したがって、異常判定部によって異常の有無を判定するとき、電流値に応じて判定用閾値を変えることで、異常の有無の判定精度を高めることができる。

上記問題点を解決するための並列ユニットの異常検出装置は、並列に接続された複数の二次電池を有する並列ユニットが複数直列に接続され、充電器又は負荷によって充放電される電池モジュールと、前記並列ユニット毎に設けられ、各並列ユニットの両端電圧を検出する電圧検出部と、各並列ユニットの温度を取得する温度取得部と、前記充放電がなされているとき、各並列ユニットについて、前記温度取得部によって取得された前記温度に最も近い温度を有する別の並列ユニットを比較用として選択し、比較用として選択された別の並列ユニットとの前記両端電圧の差が判定用閾値以上の場合に、当該両端電圧の差を算出した２つの並列ユニットのいずれかに異常有りと判定する異常判定部と、を有することを要旨とする。

これによれば、異常判定部は、各並列ユニットについて温度が最も近い並列ユニットを比較用として選択する。内部抵抗の値は温度によってほぼ決まるため、比較用の並列ユニットを温度から選択しても、両端電圧の差を算出する２つの並列ユニットの内部抵抗をほぼ揃えることが容易にできる。このため、両端電圧の差を算出する２つの並列ユニット同士で、内部抵抗に依存した両端電圧のバラツキを抑えることとなり、両端電圧を用いた判定の判定精度が上がる。そして、異常判定部は、充放電がなされているとき、任意の時点で電圧検出部によって検出された両端電圧を用いて異常の有無の判定を行う。よって、例えば、並列ユニットの両端電圧が、並列ユニットの異常が発生してから一定の電圧差が開くまで電流を流して異常判定する場合と比べると、並列ユニットの異常の有無を短時間で判定できる。

本発明によれば、充放電時であっても並列ユニットの異常の有無を短時間で判定できる。

実施形態の車両の概略構成図。 電池モジュールを示す平面図。 異常検出を行う制御フローを示す図。 温度と内部抵抗との関係を示すグラフ。 充電率と内部抵抗と温度との関係を示すグラフ。

以下、並列ユニットの異常検出装置を具体化した一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。
図１に示すように、車両１０は、電池パック１１と、パワーコントロールユニット２０と、負荷としての走行用モータ２１と、を搭載する。電池パック１１は、電池モジュール１２と、セルバランス回路１３と、電圧検出部１６と、電流検出部１７と、温度取得部、異常判定部及び内部抵抗推定部としての電池ＥＣＵ１８と、温度検出部１９と、を備える。本実施形態では、電池モジュール１２と、電圧検出部１６と、電流検出部１７と、電池ＥＣＵ１８と、温度検出部１９とから、後述する並列ユニットの異常検出装置が構成されている。

車両１０において、走行用モータ２１は、電池パック１１の電池モジュール１２から供給される電力によって駆動する。走行用モータ２１には、パワーコントロールユニット２０を介して電池モジュール１２が接続されている。

電池モジュール１２の正極端子には、正極側電力ラインＰＬ１を介してパワーコントロールユニット２０が接続され、正極側電力ラインＰＬ１には正極側システムメインリレーＳＭＲ１が設けられている。また、電池モジュール１２の負極端子には、負極側電力ラインＮＬ１を介してパワーコントロールユニット２０が接続され、負極側電力ラインＮＬ１には負極側システムメインリレーＳＭＲ２が設けられている。

正極側システムメインリレーＳＭＲ１及び負極側システムメインリレーＳＭＲ２がオンされた状態において、パワーコントロールユニット２０は、電池モジュール１２から供給される直流電力を交流電力に変換して走行用モータ２１に出力する。また、正極側システムメインリレーＳＭＲ１及び負極側システムメインリレーＳＭＲ２がオンされた状態において、車両１０が減速したり、停止したりするとき、パワーコントロールユニット２０は、走行用モータ２１が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を電池モジュール１２に出力する。電池モジュール１２は、走行用モータ２１が生成した回生電力を蓄える。

車両１０は、充電スタンドや駐車場等に設置された充電器２４からの電力により電池モジュール１２を充電可能なプラグイン式のハイブリッド車両やＥＶ車両として構成されている。車両１０の車体側部には受電コネクタ１０ａが配置されている。受電コネクタ１０ａには、正極側充電電力ラインＰＬ２と負極側充電電力ラインＮＬ２が接続されている。正極側充電電力ラインＰＬ２には正極側充電リレーＲ１が設けられ、正極側充電電力ラインＰＬ２は、正極側システムメインリレーＳＭＲ１を介して正極側電力ラインＰＬ１に接続される。また、負極側充電電力ラインＮＬ２には負極側充電リレーＲ２が設けられ、負極側充電電力ラインＮＬ２は、負極側システムメインリレーＳＭＲ２を介して負極側電力ラインＮＬ１に接続される。

そして、受電コネクタ１０ａが充電器２４に接続され、正極側充電リレーＲ１及び負極側充電リレーＲ２と、正極側システムメインリレーＳＭＲ１及び負極側システムメインリレーＳＭＲ２がオンされることにより、電池モジュール１２が充電器２４によって充電されるようになっている。このとき、パワーコントロールユニット２０から走行用モータ２１には電力が出力されない。

正極側システムメインリレーＳＭＲ１及び負極側システムメインリレーＳＭＲ２は、図示しない車両１０のイグニッションスイッチがオンされているときや、車両１０が充電器２４に接続されているときにオンされる。また、電池モジュール１２が過放電や過充電等の異常状態であるときには、正極側システムメインリレーＳＭＲ１及び負極側システムメインリレーＳＭＲ２はオフされ、電池モジュール１２をパワーコントロールユニット２０又は充電器２４から遮断する。

図２に示すように、電池モジュール１２は、並列接続された複数（本実施形態では２つ）の二次電池１２ａからなる並列ユニットＹを複数備える。二次電池１２ａは、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などが挙げられる。電池モジュール１２において、二次電池１２ａの並設方向に隣り合う一対の二次電池１２ａによって一組の並列ユニットＹが構成されている。並列ユニットＹは、板状のバスバー１２ｂによって並列接続されている。また、各並列ユニットＹは、他の並列ユニットＹと異なる極の電極端子とバスバー１２ｂによって接続され、複数の並列ユニットＹは、直列接続されている。

図１に示すように、セルバランス回路１３は、並列ユニットＹのそれぞれに対応して、互いに直列接続された放電抵抗１４と放電スイッチ１５と、を備える。放電抵抗１４と放電スイッチ１５との直列接続体は、並列ユニットＹに並列接続されている。放電スイッチ１５がオン状態の場合、並列ユニットＹと放電抵抗１４とが接続され、放電抵抗１４に電流が流れて並列ユニットＹの放電が行われる。そして、セルバランス回路１３により、放電させる並列ユニットＹの充電率：ＳＯＣ（State Of Charge）を、目標とする並列ユニットＹのＳＯＣとを均等化させるセルバランスが行われる。本実施形態のセルバランス回路１３は、パッシブ方式のセルバランスを行う。

電圧検出部１６は、各並列ユニットＹの両端電圧Ｖを測定する。各電圧検出部１６で検出される値は、電池ＥＣＵ１８に入力される。電池ＥＣＵ１８は、電圧検出部１６によって検出された両端電圧Ｖの値を取得する。電池ＥＣＵ１８は、電圧検出部１６によって検出された両端電圧Ｖの値を用いて並列ユニットＹの異常の有無の判定を行う。電流検出部１７は、電池モジュール１２と走行用モータ２１との間に設けられ、充放電電流を検出する。

温度検出部１９は、電池モジュール１２の各並列ユニットＹの温度を検出する。図２に示すように、本実施形態では、１つの電池モジュール１２に３つの温度検出部１９が設けられている。なお、温度検出部１９の数は単数でもよいし、２つか、４つ以上でもよい。

図１に示すように、電池ＥＣＵ１８は、ＣＰＵ１８ａと、ＲＡＭ及びＲＯＭ等からなる記憶部１８ｂと、を備える電子制御ユニット(Electronic Control Unit）である。ＣＰＵ１８ａと記憶部１８ｂは信号接続されている。記憶部１８ｂには、並列ユニットＹの異常の有無を判定するためのプログラムや、パッシブセルバランスを行うためのプログラムや、並列ユニットＹの断線を検出するためのプログラムが記憶されている。電池ＥＣＵ１８は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェア、例えば、特定用途向け集積回路：ＡＳＩＣを備えていてもよい。電池ＥＣＵ１８は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、ＡＳＩＣ等の１つ以上の専用のハードウェア回路、あるいは、それらの組み合わせを含む回路として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ、並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含む。メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリ、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆるものを含む。

次に、並列ユニットＹの異常である断線を検出する方法について説明する。
電池モジュール１２から走行用モータ２１への電力供給がある場合、つまり、各二次電池１２ａが放電している場合（放電電流が流れている場合）において、各並列ユニットＹに断線が無い場合は、各並列ユニットＹの二次電池１２ａそれぞれが放電する。一方、各並列ユニットＹの複数の二次電池１２ａのうちの一部に断線が有る場合は、断線のない二次電池１２ａ（以下、正常な二次電池１２ａとする）のみが放電するため、断線が有る場合は、正常な二次電池１２ａの容量の減り方が速くなる。

また、断線に伴い、断線した二次電池１２ａによる内部抵抗は無限大になるため、並列ユニットＹの各二次電池１２ａの内部抵抗の合成抵抗である並列ユニットＹの内部抵抗Ｒは、断線のない場合より大きくなるとともに、電圧検出部１６によって検出される並列ユニットＹの両端電圧Ｖも電圧降下が大きくなることによって小さくなる。

このため、各並列ユニットＹの両端電圧Ｖを比較することで、並列ユニットＹの異常の有無を判定することができる。しかし、並列ユニットＹの両端電圧Ｖの値は、並列ユニットＹの内部抵抗Ｒ、つまり各二次電池１２ａの内部抵抗によって変動するため、比較する並列ユニットＹ同士で内部抵抗Ｒが大きく異なっていると、両端電圧Ｖの比較だけでは並列ユニットＹの断線といった異常を精度良く検知できない場合がある。

並列ユニットＹの各二次電池１２ａの内部抵抗をＲ’とすると、各並列ユニットＹの内部抵抗Ｒ、つまり合成抵抗は、Ｒ’／ｎで表される。なお、「ｎ」は並列ユニットＹを構成する二次電池１２ａの個数である。また、並列ユニットＹを構成する二次電池１２ａ同士の内部抵抗Ｒ’は同じとする。

１つの並列ユニットＹの両端電圧Ｖは以下の式１で示される。
Ｖ＝Ｅ−Ｒ×Ｉ…式１
Ｅは、並列ユニットＹの各二次電池１２ａの開回路電圧を表す。また、Ｉは放電電流を表す。異常が無い並列ユニットＹの内部抵抗Ｒは、Ｒ’／ｎで表される。一方、並列ユニットＹにおいて、複数の二次電池１２ａのうちの１つの二次電池１２ａに異常が有る場合の並列ユニットＹの内部抵抗ＲはＲ’／（ｎ−１）で表される。本実施形態では、並列ユニットＹの２つの二次電池１２ａのうちの１つの二次電池１２ａに異常が有る場合の並列ユニットＹの内部抵抗ＲはＲ’／１で表される。

したがって、本実施形態では、並列ユニットＹを構成する２つの二次電池１２ａのうち、１つの二次電池１２ａに断線による異常が有る場合、異常のある並列ユニットＹの電圧降下分Ｒ×Ｉは、異常が無い並列ユニットＹの電圧降下分Ｒ×Ｉの２倍（ｎ／ｎ−１倍）になる。つまり、並列ユニットＹの内部抵抗Ｒの値が大きいほど、言い換えると、各並列ユニットＹにおいて、異常の有る二次電池１２ａの数が多いほど、式１から並列ユニットＹの両端電圧Ｖが小さくなる。

しかし、並列ユニットＹの内部抵抗Ｒは、ＳＯＣによって変動するとともに、温度の影響を受けて変動することが知られている。
図４に、並列ユニットＹの温度と内部抵抗Ｒとの関係を表すグラフを示す。縦軸は内部抵抗Ｒを示し、横軸は温度を示す。図４の実線に、断線による異常があったときの温度と内部抵抗Ｒとの関係を示し、図４の破線に、異常がないときの温度と内部抵抗Ｒとの関係を示す。並列ユニットＹの内部抵抗Ｒは、温度が上昇するほど小さくなる特性を有する。逆に、並列ユニットＹの内部抵抗Ｒは、温度が低くなるほど大きくなる特性を有する。また、上記したように、断線による異常があったとき、並列ユニットＹの内部抵抗Ｒは、異常がないときより大きくなる。

図５に、並列ユニットＹのＳＯＣと内部抵抗Ｒとの関係を表すグラフを示す。縦軸は内部抵抗Ｒを示し、横軸はＳＯＣを示す。実線は、並列ユニットＹが２０℃のときのＳＯＣと内部抵抗Ｒとの関係を表し、破線は並列ユニットＹが１０℃のときのＳＯＣと内部抵抗Ｒとの関係を表し、１点鎖線は並列ユニットＹが０℃のときのＳＯＣと内部抵抗Ｒとの関係を表す。図５に示すように、並列ユニットＹの温度及びＳＯＣによって内部抵抗Ｒの値が異なる。よって、並列ユニットＹの異常を判定する場合、比較する並列ユニットＹ同士でＳＯＣ及び温度を加味することで、内部抵抗Ｒの推定精度を高めることができる。その結果、両端電圧Ｖを比較するときの条件をより精度良く揃えることができ、並列ユニットＹの異常判定の精度が高まる。

次に、電池ＥＣＵ１８による異常判定処理を作用とともに図３に基づいて説明する。
まず、電池ＥＣＵ１８は、ステップＳ１において、各並列ユニットＹの温度を推定する。各並列ユニットＹの温度は、温度検出部１９によって取得された温度から推定する。したがって、本実施形態では、電池ＥＣＵ１８が温度取得部として機能する。温度検出部１９は、１つの電池モジュール１２に３つ設けられており、電池モジュール１２は６つの並列ユニットＹを備えることから、温度検出部１９によって各並列ユニットＹの温度は直接検出できない。しかし、充放電時は、電池モジュール１２における二次電池１２ａの並設方向の中央ほど温度が高くなり、並設方向の端ほど温度が低くなる。この条件から、並列ユニットＹにおける各並列ユニットＹの温度は、並列ユニットＹの並設方向の位置と充放電電流の大きさに応じて予め把握することができる。したがって、３つの温度検出部１９が検出した温度から、電池ＥＣＵ１８は各並列ユニットＹの温度を推定する。

次に、電池ＥＣＵ１８は、ステップＳ２において、各並列ユニットＹについて、推定された温度から内部抵抗Ｒを推定する。したがって、電池ＥＣＵ１８が内部抵抗推定部として機能する。内部抵抗Ｒの値は、並列ユニットＹの温度と内部抵抗Ｒとを対応付けたマップを用いて導出され、各並列ユニットＹの内部抵抗Ｒは、紐付けされて記憶部１８ｂに記憶される。

次に、電池ＥＣＵ１８は、ステップＳ３において、各並列ユニットＹのＳＯＣを推定する。したがって、本実施形態では、電池ＥＣＵ１８が充電率推定部として機能する。並列ユニットＹのＳＯＣは、電流積算法により推定される。電流積算法は、並列ユニットＹの充放電電流を積算することにより充電率を推定する方法である。また、並列ユニットＹのＳＯＣは、充放電電流が流れていない状態で電圧検出部１６によって検出された両端電圧Ｖを開回路電圧：ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）とし、ＯＣＶ−ＳＯＣ曲線から推定してもよい。

次に、電池ＥＣＵ１８は、ステップＳ４において、各並列ユニットＹについて、他の並列ユニットＹのうち、各並列ユニットＹの内部抵抗Ｒと別の並列ユニットＹの内部抵抗Ｒとの差が比較用閾値以下となる別の並列ユニットＹを、「比較用」の並列ユニットＹとして選択する。つまり、電池ＥＣＵ１８は、各並列ユニットＹについて、内部抵抗Ｒがほぼ同じ比較用の並列ユニットＹを紐付ける。比較用閾値は、２つの並列ユニットＹの内部抵抗Ｒの差が、並列ユニットＹの内部抵抗Ｒの推定精度以内に収まるように設定される。各並列ユニットＹの内部抵抗Ｒと別の並列ユニットＹの内部抵抗Ｒとの差が比較用閾値以下の別の並列ユニットＹが複数存在する場合には、各並列ユニットＹと最も内部抵抗Ｒが近いものを選んでもよいし、各並列ユニットＹと最も距離が近いものを選んでもよい。

次に、電池ＥＣＵ１８は、ステップＳ５において、紐付けされた２つの並列ユニットＹのＳＯＣ同士を比較し、ＳＯＣの差が充電率閾値以下か否かを判定する。ＳＯＣの差が充電率閾値より大きい場合、つまり、ステップＳ５でＮＯの場合、電池ＥＣＵ１８は処理を終了する。つまり、紐付けされた２つの並列ユニットＹにおいて、ＳＯＣが大きく離れている場合は、内部抵抗Ｒが近くてもＳＯＣを原因として両端電圧Ｖが大きく離れる可能性がある。このため、ステップＳ５では、温度に加え、ＳＯＣも加味して内部抵抗Ｒの近い並列ユニットＹを選択する。ＳＯＣの差が充電率閾値以下の場合、つまり、ステップＳ５でＹＥＳの場合、電池ＥＣＵ１８は、ステップＳ６において、紐付けされた２つの並列ユニットＹそれぞれの両端電圧Ｖを電圧検出部１６から取得し、紐付けされた２つの並列ユニットＹの両端電圧Ｖの差を算出する。そして、算出された両端電圧Ｖの差が判定用閾値以上か否かを判定する。したがって、本実施形態では、電池ＥＣＵ１８が異常判定部として機能する。

判定用閾値は、内部抵抗Ｒを推定した時点（ステップＳ２）で電流検出部１７によって検出された電流値に応じて変更する。両端電圧Ｖの差を算出した２つの並列ユニットＹは、内部抵抗Ｒの値は近いが両端電圧Ｖは必ずしも一致するとは限らない。そして、放電時に並列ユニットＹに流れる電流値が大きくなれば、並列ユニットＹの電圧降下分Ｒ×Ｉも大きくなり、両端電圧Ｖの差も大きく開きやすくなる。このため、例えば、判定用閾値が小さすぎると、２つの並列ユニットＹに異常が無い場合であっても、両端電圧Ｖの差が判定用閾値以上になってしまい、異常有りと判定する虞がある。よって、電流値の大きさに応じて判定用閾値を変更するのが好ましく、電流値が大きいほど、判定用閾値を大きくする。

そして、ステップＳ６において、両端電圧Ｖの差が判定用閾値以上の場合、つまり、ステップＳ６でＹＥＳの場合、電池ＥＣＵ１８は、両端電圧Ｖの差を算出した２つの並列ユニットＹのいずれかに断線による異常があると判定する（ステップＳ７）。

上記したように、並列ユニットＹの２つの二次電池１２ａのうちの１つの二次電池１２ａに異常が有る場合、その並列ユニットＹの電圧降下分Ｒ×Ｉは、異常が無い並列ユニットＹの電圧降下分Ｒ×Ｉの２倍（ｎ／ｎ−１倍）になる。そして、紐付けされた２つの並列ユニットＹは内部抵抗Ｒの値が近く、内部抵抗Ｒによる両端電圧Ｖのバラツキが抑えられている。このため、紐付けされた２つの並列ユニットＹの両端電圧Ｖを比較し、判定用閾値と比較することで、２つの並列ユニットＹのうち、いずれか一方に異常がありと、精度良く判定できる。

一方、ステップＳ６において、両端電圧Ｖの差が判定用閾値未満の場合、つまり、ステップＳ６でＮＯの場合、電池ＥＣＵ１８は、両端電圧Ｖの差を算出した２つの並列ユニットＹに断線が無いと判定する（ステップＳ８）。その後、電池ＥＣＵ１８は処理を終了する。

よって、本実施形態では、並列ユニットＹの異常検出装置は、電池モジュール１２と、電圧検出部１６と、電流検出部１７と、温度取得部、充電率推定部及び異常判定部としての電池ＥＣＵ１８と、温度検出部１９とから構成されている。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）電池ＥＣＵ１８は、各並列ユニットＹについて、各並列ユニットＹの内部抵抗Ｒと別の並列ユニットＹの内部抵抗Ｒとの差が比較用閾値以下の別の並列ユニットＹを比較用として選択する。つまり、両端電圧Ｖの差を算出する２つの並列ユニットＹ同士で内部抵抗Ｒをほぼ揃える。このため、両端電圧Ｖの差を算出する２つの並列ユニットＹ同士で、内部抵抗Ｒに依存した両端電圧Ｖのバラツキを抑えることとなり、両端電圧Ｖを用いた異常判定の判定精度が上がる。そして、電池ＥＣＵ１８は、電池モジュール１２の放電時に、両端電圧Ｖを用いて各並列ユニットＹの異常の有無の判定を行う。よって、例えば、異常が発生してから一定の電圧差が開くまで電流を流して異常判定する場合と比べると、並列ユニットＹの異常の有無を短時間で判定できる。

（２）電池ＥＣＵ１８は、並列ユニットＹの温度から内部抵抗Ｒを推定する。内部抵抗Ｒは温度によって変動するため、温度から内部抵抗Ｒを推定することにより、内部抵抗Ｒの推定精度を高めることができる。その結果、内部抵抗Ｒのより近い並列ユニットＹを比較用として選択でき、異常判定の精度が高まる。

（３）電池ＥＣＵ１８は、比較用として選択された別の並列ユニットＹとのＳＯＣの差が充電率閾値以下の場合に、並列ユニットＹの異常の有無の判定を行う。言い換えると、電池ＥＣＵ１８は、比較用として選択された別の並列ユニットＹとのＳＯＣの差が大きく開いている場合は、並列ユニットＹの異常の有無の判定は行わない。よって、温度及びＳＯＣを加味することで、各並列ユニットＹについて、内部抵抗Ｒのより近い並列ユニットＹを別の並列ユニットとして選択でき、異常判定の精度が高まる。

（４）放電電流の大きさによって両端電圧Ｖも変動する。このため、判定用閾値を並列ユニットＹに流れる電流の大きさに応じて変更することにより、異常の有無の判定精度を高めることができる。

（５）並列ユニットＹの異常の有無の判定は、電圧検出部１６によって検出された実測値を用いて行う。このため、異常の有無の判定を内部抵抗等の推定値を用いて行う場合と比べると、判定精度を高めることができる。

なお、各実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 電池ＥＣＵ１８による異常判定において、電池ＥＣＵ１８は、各並列ユニットＹの温度を推定し、取得した後、各並列ユニットＹについて、取得された温度に最も近い温度を有する別の並列ユニットＹを、「比較用」の並列ユニットＹとして選択してもよい。そして、電池ＥＣＵ１８は、各並列ユニットＹについて、比較用として選択された別の並列ユニットＹとの両端電圧Ｖの差が判定用閾値以上の場合に、当該両端電圧Ｖの差を算出した２つの並列ユニットＹのいずれかに異常有りと判定する。

このように構成した場合、電池ＥＣＵ１８は、各並列ユニットＹについて温度が最も近い並列ユニットＹを「比較用」として選択する。内部抵抗Ｒの値は温度によってほぼ決まるため、温度から比較用の並列ユニットＹを選択しても、両端電圧Ｖの差を算出する２つの並列ユニットＹの内部抵抗Ｒをほぼ揃えることが容易にできる。このため、両端電圧Ｖの差を算出する２つの並列ユニットＹ同士で、内部抵抗Ｒに依存した両端電圧Ｖのバラツキを抑えることとなり、両端電圧Ｖを用いた判定の判定精度が上がる。そして、電池ＥＣＵ１８は、充放電がなされているとき、任意の時点で電圧検出部１６によって検出された両端電圧Ｖを用いて異常の有無の判定を行う。よって、例えば、並列ユニットＹの両端電圧Ｖが、並列ユニットＹの異常が発生してから一定の電圧差が開くまで電流を流して異常判定する場合と比べると、並列ユニットＹの異常の有無を短時間で判定できる。

なお、温度に基づいて比較用の並列ユニットＹを選択して紐付けした後、電池ＥＣＵ１８は、紐付けされた２つの並列ユニットＹのＳＯＣ同士を比較し、ＳＯＣの差が充電率閾値以下か否かを判定してもよい。そして、電池ＥＣＵ１８は、ＳＯＣの差が充電率閾値より大きい場合は処理を終了し、ＳＯＣの差が充電率閾値以下の場合、二つの並列ユニットＹの両端電圧Ｖを比較して異常の有無を判定してもよい。

○ 電池ＥＣＵ１８による異常判定において、ステップＳ３における並列ユニットＹのＳＯＣの推定、及びステップＳ５における充電率閾値との比較をする処理は無くてもよい。電池モジュール１２においては、セルバランス回路１３によって各並列ユニットＹのＳＯＣは均等化されており、ＳＯＣは近いと想定されるためである。このため、ＳＯＣの推定及び充電率閾値との比較は無くても、内部抵抗Ｒはほぼ近いものと推定される。

○ 判定用閾値は、電流の大きさに応じて変更しなくてもよい。
○ 内部抵抗Ｒは、ＳＯＣと温度の両方を相関付けたマップから推定してもよい。
○ 内部抵抗Ｒは、温度を加味せず、ＳＯＣのみから推定してもよい。

○ 内部抵抗Ｒは、二次電池１２ａの劣化度合いを加味して推定してもよい。これによれば、二次電池１２ａの内部抵抗Ｒは劣化が進むほど高くなるため、より内部抵抗Ｒの推定精度が高まる。

○ 電池ＥＣＵ１８による異常判定において、紐付けされた２つの並列ユニットＹの劣化度合いを比較し、劣化度合いが劣化閾値以下か否かを判定してもよい。そして、電池ＥＣＵ１８は、劣化度合いの差が劣化閾値より大きい場合は処理を終了し、劣化度合いの差が劣化閾値以下の場合、２つの並列ユニットＹの両端電圧Ｖを比較して異常の有無の判定を行ってもよい。

○ 並列ユニットＹの異常判定は、電池モジュール１２から走行用モータ２１への放電時に行ったが、車両１０が減速したり、停止したりするとき、電池モジュール１２が走行用モータ２１で生成された回生電力を充電するときに行ってもよい。又は、並列ユニットＹの異常判定は、充電器２４から電池モジュール１２に充電するときに行ってもよい。

○ 並列ユニットの異常検出装置において、各並列ユニットＹに温度検出部１９を設け、電池ＥＣＵ１８は、各温度検出部１９から並列ユニットＹの温度を直接取得してもよい。

○ 内部抵抗推定部、温度取得部、充電率推定部を、電池ＥＣＵ１８以外のＥＣＵによって構成してもよい。又は、内部抵抗推定部、温度取得部、及び充電率推定部のうちのいずれか１つ又は２つを電池ＥＣＵ１８以外のＥＣＵによって構成してもよい。

○ 負荷は、走行用モータ２１以外のオルタネータや電動圧縮機であってもよい。
○ 並列ユニットＹの異常検出装置は、車両以外に搭載されていてもよく、例えば、パソコンやモバイルフォンの電池パックに搭載されていてもよい。

Ｙ…並列ユニット、１２…電池モジュール、１２ａ…二次電池、１６…電圧検出部、１７…電流検出部、１８…内部抵抗推定部、異常判定部、温度取得部、及び充電率推定部としての電池ＥＣＵ、２１…負荷としての走行用モータ、２４…充電器。

Claims (5)

1. 並列に接続された複数の二次電池を有する並列ユニットが複数直列に接続され、充電器又は負荷によって充放電される電池モジュールと、
   前記並列ユニット毎に設けられ、各並列ユニットの両端電圧を検出する電圧検出部と、
   各並列ユニットの内部抵抗を推定する内部抵抗推定部と、
   前記充放電がなされているとき、各並列ユニットについて、前記内部抵抗推定部によって推定された各並列ユニットの前記内部抵抗と別の並列ユニットの前記内部抵抗との差が比較用閾値以下となる別の並列ユニットを比較用として選択し、比較用として選択された別の並列ユニットとの前記両端電圧の差が判定用閾値以上の場合に、当該両端電圧の差を算出した２つの並列ユニットのいずれかに異常有りと判定する異常判定部と、を有する並列ユニットの異常検出装置。
2. 前記並列ユニットの温度を取得する温度取得部を備え、前記内部抵抗推定部は、前記温度取得部が取得した温度から前記内部抵抗を推定する請求項１に記載の並列ユニットの異常検出装置。
3. 前記並列ユニットの充電率を推定する充電率推定部を備え、前記異常判定部は、各並列ユニットについて、比較用として選択された別の並列ユニットとの前記充電率の差が充電率閾値以下の場合に異常の有無を判定する請求項２に記載の並列ユニットの異常検出装置。
4. 前記並列ユニットに流れる電流を検出する電流検出部を備え、前記異常判定部は、前記内部抵抗推定部によって前記内部抵抗が推定された時点で前記電流検出部によって検出される電流値を取得し、取得された前記電流値が大きいほど前記判定用閾値を大きくする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の並列ユニットの異常検出装置。
5. 並列に接続された複数の二次電池を有する並列ユニットが複数直列に接続され、充電器又は負荷によって充放電される電池モジュールと、
   前記並列ユニット毎に設けられ、各並列ユニットの両端電圧を検出する電圧検出部と、
   各並列ユニットの温度を取得する温度取得部と、
   前記充放電がなされているとき、各並列ユニットについて、前記温度取得部によって取得された前記温度に最も近い温度を有する別の並列ユニットを比較用として選択し、比較用として選択された別の並列ユニットとの前記両端電圧の差が判定用閾値以上の場合に、当該両端電圧の差を算出した２つの並列ユニットのいずれかに異常有りと判定する異常判定部と、を有する並列ユニットの異常検出装置。