JP2023025388A - 蓄電装置、蓄電装置の管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ故障時にセルが不安全モードに至るリスクを低減する。【解決手段】蓄電装置５０は、セル６２と、前記セル６２の物理量を計測する複数のセンサ５４、１１０、５８と、管理装置１２０と、を備える。前記管理装置１２０は、前記センサの計測結果に基づく前記セル６２の状態監視と並行して、前記セル６２の等価回路モデル１３０に基づいて前記セル６２の物理量を推定する。前記管理装置１２０は、前記複数のセンサ５４、１１０、５８の一部が故障した場合、前記等価回路モデル１３０の推定値を用いて、前記セル６２の状態監視を継続し、センサ故障後、前記等価回路モデル１３０の推定精度の維持が困難であると判断した場合、上位装置１５０に縮退制御への移行を要求する。【選択図】図１０

Description

本発明は、センサ故障時にセルの安全性を確保する技術に関する。

二次電池には、過電流、過充電、過放電などの不安全モードが存在する。リチウムイオン二次電池を用いた蓄電装置は、管理装置を搭載している。管理装置が、センサの計測値に基づいて電池の状態を監視して、電池が不安全モードに至らないようにしている。センサが故障した後も、電池が使用され続けた場合、電池の状態を監視できないため不安全モードを検出できない。

特許文献１は、電池モデルに基づく電池状態の推定技術を開示する。特許文献１は、電流センサに異常が生じていると判断した場合、電流センサの検出値に代えて、電池モデルに基づいて推定された電流に基づいて、電池のSOCを算出する技術を開示する（特許文献１の請求項８参照）。

特開２０１７－１３８１２８号公報

センサ故障時、センサの計測値に代えて等価回路モデル（電池モデル）の推定値を用いることで、電池セルの状態監視を継続することが出来る。しかし、推定期間が長くなると、等価回路モデルによる推定値の精度が低下するため、電池セルの不安全モードを検出できない可能性がある。電池セルが劣化した場合も、同様の課題がある。
本発明の一態様は、センサ故障時にセルが不安全モードに至るリスクを低減する、ことを課題とする。

蓄電装置は、セルと、前記セルの物理量を計測する複数のセンサと、管理装置と、を備える。前記管理装置は、前記センサの計測結果に基づく前記セルの状態監視と並行して、前記セルの等価回路モデルに基づいて前記セルの物理量を推定する。

前記管理装置は、一局面において、前記複数のセンサの一部が故障した場合、前記等価回路モデルの推定値を用いて、前記セルの状態監視を継続し、センサ故障後、前記等価回路モデルの推定精度の維持が困難であると判断した場合、上位装置に縮退制御への移行を要求する。

前記管理装置は、他の局面において、前記複数のセンサの一部が故障した場合、前記等価回路モデルの推定値を用いて、前記セルの状態監視を継続し、センサ故障後、前記等価回路モデルの推定精度の維持が困難であると判断した場合、セルの縮退制御を実行する。

本技術は、蓄電装置の管理方法や、蓄電装置の管理プログラムにも適用することが出来る。

本技術は、センサ故障時にセルが、不安全モードに至るリスクを低減することが出来る。

車両の側面図 バッテリの分解斜視図 セルの平面図 図３のＡ－Ａ線断面図 バッテリの電気的構成を示すブロック図 セルのＳＯＣ－ＯＣＶの相関性を示すグラフ セルの等価回路モデル 管理装置のブロック図 電圧の使用範囲を示す図 センサ故障時における縮退モードへの移行処理の実行フロー 管理装置のブロック図 センサ故障時における縮退モードへの移行処理の実行フロー センサ故障時における縮退モードへの移行処理の実行フロー

蓄電装置の概要を説明する。
蓄電装置は、セルと、前記セルの物理量を計測する複数のセンサと、管理装置と、を備える。前記管理装置は、前記センサの計測結果に基づく前記セルの状態監視と並行して、前記セルの等価回路モデルに基づいて前記セルの物理量を推定する。

前記管理装置は、前記複数のセンサの一部が故障した場合、前記等価回路モデルの推定値を用いて、前記セルの状態監視を継続し、センサ故障後、前記等価回路モデルの推定精度の維持が困難であると判断した場合、上位装置に縮退制御への移行を要求する。

前記管理装置は、前記複数のセンサの一部が故障した場合、前記等価回路モデルの推定値を用いて、前記セルの状態の監視を継続し、センサ故障後、前記等価回路モデルの推定精度の維持が困難であると判断した場合、前記セルの縮退制御を実行する。

この構成は、センサ故障後、等価回路モデルによる推定値の精度の維持が困難な場合、蓄電装置又は車両を縮退制御に移行する。縮退制御への移行により、蓄電装置に対する依存を下げ、蓄電装置の使用を減らすことが出来る。そのため、セルの異常が顕在化し、不安全モードに至るリスクを低減することでき、安全性を向上させることが出来る。

前記管理装置は、センサ故障後、所定期間が経過した場合、前記等価回路モデルによる推定値の精度の維持が困難であると判断してもよい。この構成では、センサ故障後の所定期間は、性能、機能を制限することなく、蓄電装置を使用できる。所定期間経過後は、縮退制御に移行し、蓄電装置に対する依存が下がる。そのため、蓄電装置が不安全モードに至るリスクを低減することが可能である。

前記管理装置は、センサ故障後、前記セルの劣化が許容値を超えた場合、前記等価回路モデルによる推定値の精度の維持が困難であると判断してもよい。この構成では、センサ故障後、セルの劣化が少ない期間（劣化が許容値以下）は、性能、機能を制限することなく、蓄電装置を使用できる。セルの劣化が許容値を超えた以降は、縮退制御に移行し、蓄電装置に対する依存が下がる。そのため、蓄電装置が不安全モードに至るリスクを低減することができる。

前記管理装置は、センサ故障後、車両の目的地までの移動距離が制限値以上の場合、前記等価回路モデルの推定値の精度の維持が困難であると判断してもよい。この構成では、センサ故障後、車両の目的地までの移動距離が制限値より短い場合、性能、機能を制限することなく、蓄電装置を使用できる。移動距離が制限値より長い場合、縮退制御に移行し、蓄電装置に対する依存が下がる。そのため、車両の走行中に、蓄電装置が不安全モードに至るリスクを低減することができる。

＜実施形態１＞
１．バッテリ５０の説明
図１に示すように、車両１０には、エンジン２０と、エンジン２０の始動等に用いられるバッテリ５０とが搭載されている。バッテリ５０は「蓄電装置」の一例である。車両１０には、エンジン２０（内燃機関）に代えて、車両駆動用の蓄電装置や、燃料電池が搭載されていてもよい。

図２に示すように、バッテリ５０は、組電池６０と、回路基板ユニット６５と、収容体７１を備える。収容体７１は、合成樹脂材料からなる本体７３と蓋体７４とを備える。本体７３は有底筒状であり、底面部７５と、４つの側面部７６と、を備える。４つの側面部７６によって、本体７３の上端に開口部７７が形成されている。

収容体７１は、組電池６０と回路基板ユニット６５を収容する。回路基板ユニット６５は、回路基板１００上に各種部品（電流遮断装置５３、図５に示す電流センサ５４や電圧センサ１１０、管理装置１２０等）を搭載した基板ユニットであり、図２に示すように組電池６０の、例えば上方に隣接して配置されている。代替的に、回路基板ユニット６５は、組電池６０の側方に隣接して配置されていてもよい。

蓋体７４は、本体７３の開口部７７を閉鎖する。蓋体７４の周囲には外周壁７８が設けられている。蓋体７４は、平面視略Ｔ字形の突出部７９を有する。蓋体７４の前部のうち、一方の隅部に正極の外部端子５１が固定され、他方の隅部に負極の外部端子５２が固定されている。回路基板ユニット６５は、収容体７１の本体７３に代えて、蓋体７４内に（例えば突出部７９内に）収容されていてもよい。

組電池６０は、複数のセル６２から構成されている。図４に示すように、セル６２は、直方体形状（プリズマティック）のケース８２に電極体８３を非水電解質と共に収容したものである。セル６２は、例えばリチウムイオン二次電池セルである。ケース８２は、ケース本体８４と、その上方の開口部を閉鎖する蓋８５とを有している。

電極体８３は、詳細は図示しないが、銅箔からなる基材に活物質を塗布した負極板と、アルミニウム箔からなる基材に活物質を塗布した正極板との間に、多孔性の樹脂フィルムからなるセパレータを配置したものである。これらはいずれも帯状で、セパレータに対して負極板と正極板とを幅方向の反対側にそれぞれ位置をずらした状態で、ケース本体８４に収容可能となるように扁平状に巻回されている。電極体８３は、巻回タイプのものに代えて、積層タイプのものであってもよい。

正極板には正極集電体８６を介して正極端子８７が、負極板には負極集電体８８を介して負極端子８９がそれぞれ接続されている。正極集電体８６及び負極集電体８８は、平板状の台座部９０と、この台座部９０から延びる脚部９１とを有する。台座部９０には貫通孔が形成されている。脚部９１は正極板又は負極板に接続されている。

正極端子８７及び負極端子８９は、端子本体部９２と、その下面中心部分から下方に突出する軸部９３とからなる。正極端子８７の端子本体部９２と軸部９３とは、アルミニウム（単一材料）によって一体成形されている。負極端子８９においては、端子本体部９２がアルミニウム製で、軸部９３が銅製であり、これらが組み付けられている。正極端子８７及び負極端子８９の端子本体部９２は、蓋８５の両端部に絶縁材料からなるガスケット９４を介して配置され、図３に示すように、このガスケット９４から外方へ露出されている。

蓋８５は、圧力開放弁９５を有している。圧力開放弁９５は、正極端子８７と負極端子８９の間に位置している。圧力開放弁９５は、安全弁である。圧力開放弁９５は、ケース８２の内圧が制限を超えた場合に、開放して、ケース８２の内圧を下げる。

図５は、バッテリ５０の電気的構成を示すブロック図である。バッテリ５０は、組電池６０と、電流遮断装置５３と、電流センサ５４と、電圧センサ１１０と、温度センサ５８と、管理装置１２０と、を備える。

バッテリ５０には、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）１５０と、エンジン２０の動力により発電する発電機であるオルタネータ１６０と、車載された電気負荷１７０と、が電気的に接続されている。

車両ＥＣＵ１５０は、車両１０を制御する車両制御部である。車両ＥＣＵ１５０は、オルタネータ１６０や電気負荷１７０を制御する。また、車両ＥＣＵ１５０は、バッテリ５０の充電電圧や許容充放電量を制御する。充電電圧は、オルタネータ１６０の界磁電流により制御することが出来る。許容充放電量は、バッテリのＳＯＣの情報を参照しつつ、オルタネータ１６０や電気負荷１７０を制御することにより調整できる。

車両ＥＣＵ１５０は、エンジン等の駆動系も制御してもよい。車両ＥＣＵ１５０は１つに限らず、複数でもよい。車両ＥＣＵ１５０は、「上位装置」の一例である。上位装置は、蓄電装置を含むシステム（この例では車両システム）や、システムの制御部である。

エンジン２０の駆動中において、オルタネータ１６０の発電量が電気負荷１７０の電力消費量より大きい場合、バッテリ５０はオルタネータ１６０により充電される。オルタネータ１６０の発電量が電気負荷１７０の電力消費量より小さい場合、バッテリ５０は、その不足分を補うため、放電する。

エンジン２０の停止中、オルタネータ１６０は発電を停止する。発電停止中、バッテリ５０は、充電されない状態となり、車両ＥＣＵ１５０や電気負荷１７０に対して放電のみ行う状態となる。

組電池６０のセル６２は、例えば１２個あり（図２参照）、３並列で４直列に接続されている。図５は、並列に接続された３つのセル６２を１つの電池記号で表している。セル６２Ａ～６２Ｄは、プリズマティックセルに限定はされず、円筒型セルであってもよいし、ラミネートフィルムケースを有するパウチセルであってもよい。

組電池６０、電流遮断装置５３及び電流センサ５４は、パワーライン５５Ｐ、パワーライン５５Ｎを介して、直列に接続されている。パワーライン５５Ｐ、５５Ｎは、銅などの金属材料からなる板状導体であるバスバーＢＳＢ（図２参照）を用いることが出来る。

図５に示すように、パワーライン５５Ｐは、正極の外部端子５１と組電池６０の正極とを接続する。パワーライン５５Ｎは、負極の外部端子５２と組電池６０の負極とを接続する。外部端子５１、５２は、バッテリ５０の、車両１０（電気負荷１７０）との接続用端子である。バッテリ５０を、外部端子５１、５２を介してオルタネータ１６０や電気負荷１７０に電気的に接続することが出来る。

電流遮断装置５３は、正極のパワーライン５５Ｐに設けられている。電流遮断装置５３は、ＦＥＴなどの半導体スイッチでもよいし、機械式の接点を有するリレーでもよい。電流遮断装置５３は、ラッチリレーなどの自己保持型スイッチであることが好ましい。電流遮断装置５３は、ノーマリクローズタイプであり、正常時、クローズ状態に制御される。バッテリ５０に何らかの異常があった場合、電流遮断装置５３をクローズ状態からオープン状態に切り換えることで、組電池６０の電流Ｉを遮断できる。

電流センサ５４は、負極のパワーライン５５Ｎに設けられている。電流センサ５４は、シャント抵抗でもよい。抵抗式の電流センサ５４は、電流センサ５４の両端を、信号線５４Ｌを介して管理装置１２０に接続している。抵抗式の電流センサ５４は、両端電圧Ｖｒに基づいて、組電池６０の電流Iを計測することができる。抵抗式の電流センサ５４は、両端電圧Ｖｒの極性（正負）から放電と充電を判別できる。代替的に、電流センサ５４は、磁気センサでもよい。電流Iは、セルの「物理量」の一例である。

電圧センサ１１０は、信号線１１０Ｌを介して、各セル６２Ａ～６２Ｄとそれぞれ接続されており、各セル６２Ａ～６２Ｄの端子電圧V1～V4を計測することができる。端子電圧Vは、セルの「物理量」の一例である。

温度センサ５８Ａ、５８Ｂは、組電池６０に取り付けられている。温度センサ５８Ａ、５８Ｂは、信号線５８Ｌを介して、管理装置１２０にそれぞれ接続されている。温度センサ５８Ａは、組電池６０の中央部に位置し、組電池６０の中央の温度T1を計測する。温度センサ５８Ｂは、組電池６０の端部に位置し、組電池６０の端部の温度T2を計測する。温度Tは、セルの「物理量」の一例である。

管理装置１２０は、回路基板１００（図２参照）上に実装されている。管理装置１２０は、信号線を介して、車両ＥＣＵ１５０に対して接続されており、車両ＥＣＵ１５０と通信する。

管理装置１２０は、車両ＥＣＵ１５０から、車両１０の動作状態（走行中、停車中、駐車中など）に関する信号を通信により受信できる。管理装置１２０は、CPU等の演算処理部を含む。

２．セル６２のSOC－OCV相関特性
図６は、セル６２のSOC－OCV相関特性である。セル６２は、正極活物質にリン酸鉄リチウム(LiFePO4)、負極活物質にグラファイトを用いたリン酸鉄系のセルである。

SOC（state of charge：充電状態）は、満充電容量に対する残存容量の比率であり、下記式にて表される。

SOC［％］＝（Cr／Co）×100
Coはセル６２の満充電容量、Crはセル６２の残存容量である。

OCV［V］は、セル６２の起電力（開放電圧）である。

セル６２は、図６に示すように、SOCの変化量に対するOCVの変化量が相対的に低い低変化領域Ｌ１、Ｌ２と、相対的に高い高変化領域Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３を含む複数の充電領域を有している。

低変化領域Ｌ１と低変化領域Ｌ２は、SOCの変化量に対するOCVの変化量が非常に小さくOCVが３．３［Ｖ］で略一定のプラトー領域となっている。プラトー領域は、SOCの変化量に対するOCVの変化量が２［ｍＶ／％］以下の領域である。

３．等価回路モデル１３０によるセル６２の状態推定
図7はセル６２の等価回路モデル１３０である。電圧Vはセル６２の端子電圧であり、OCVと、R×Iと、Vtranにより表すことが出来る。以下、OCV、SOC、R、Tの添え字の「i」は、セルの番号を示す。

OCViは、セル６２の起電力（直流電圧源）である。OCViはSOCiとTiにより変化する。この実施形態では、SOC-OCVテーブルを用いて、SOCからOCVを算出する。SOC-OCVテーブルは、温度Tごとに設けてもよいし、共通のテーブルを用いてもよい。

Riは、セル６２の内部抵抗（集電体や電解液等での導体抵抗）である。

Vtraniは、充放電時における、セル６２の電圧Vの過渡応答（分極電圧）である。この実施形態では、セル６２の過渡応答を、第１インピーダンスZ1と第２インピーダンスZ2により模擬している。

第１インピーダンスZ1は、セル６２の速い応答部分、すなわち短期分極電圧を模擬したインピーダンスである。第２インピーダンスZ2は、セルの遅い応答部分、すなわち、長期分極電圧を模擬したインピーダンスである。

Vtraniは、SOCi、Ti、I、tにより変化し、SOCi、Ti、I、tの関数として、表すことが出来る。

セル６２の電流I、端子電圧V、温度Tは、上記の等価回路モデル１３０を用いて、以下の数式１～数式３により、推定することが出来る。

SOCは、電流積算法により算出することが出来る。
SOC[％]＝SOCo＋100×（∫Idt／Co）
SOCoは、SOCの初期値である。Ｉは電流である（充電時＋、放電時－）

セル６２の物理量（V、I、T）の推定で使用するRi、OCVi、Vtransi、Ci、Ti、Aij、Bij等のパラメータは、製品搭載前の事前フィッティングや、搭載後にセンサの計測値を用いて同定してもよい。メモリ１２６は同定した各パラメータを格納する。更に、電流積算法により算出したSOC、SOC-OCVテーブル及びVtraniの関数式も格納する。

４．セルの状態監視とセンサ故障時の状態推定
図８に示すように、管理装置１２０は、監視部１２１と、故障判定部１２３と、モデル計算部１２５と、を備える。

監視部１２１には、電流センサ５４、電圧センサ１１０及び温度センサ５８の計測結果が入力される。監視部１２１は、各センサ５４、１１０、５８の計測結果に基づいて、セル６２の物理量（V、I、T）を監視し、以下の３項目について、異常の有無を検出する。

（１） 過充電及び過放電
（２） 過電流
（３） 過温度

＜過充電と過放電の監視＞
監視部１２１は、セル６２Ａ～６２Ｄの端子電圧V1～V4を「使用範囲Ｘ」と比較し、上限値Vmaxよりも高い場合、そのセル６２Ａ～６２Ｄを「過充電」と判断する。下限値Vminよりも低い場合、そのセル６２Ａ～６２Ｄを「過放電」と判断する（図９参照）。過放電、過充電は、組電池６０の総電圧で、判断してもよい。

＜過電流と過温度の監視＞
監視部１２１は、セル６２Ａ～６２Ｄの電流Iを「許容電流」と比較し、電流Iが許容電流よりも大きい場合、「過電流」と判断する。また、セル６２Ａ～６２Ｄの温度Tを「許容温度」と比較し、温度Tが許容温度より高い場合、「過温度」と判断する。

監視部１２１は、「過充電」、「過放電」、「過電流」及び「過温度」のうち、いずれかの異常を検出した場合、車両ＥＣＵ１５０に対してアラームを出力する。車両１０に対してアラームを出力し、バッテリ５０の使用を制限するなど必要な措置を講ずることで、バッテリ５０が不安全モードに至るリスクを低減する。

故障判定部１２３には、監視部１２１と同様に、電流センサ５４、電圧センサ１１０、温度センサ５８の計測結果が入力される。故障判定部１２３は、各センサ５４、１１０、５８の出力に基づいて、各センサ５４、１１０、５８の故障を判定する。

センサ故障は、センサ５４、１１０、５８が計測結果を出力しているか否か、計測値が正常値であるか、否かにより判断することが出来る。

モデル計算部１２５には、監視部１２１、故障判定部１２３と同様に、電流センサ５４、電圧センサ１１０、温度センサ５８の計測結果が入力される。モデル計算部１２５は、電流センサ５８と温度センサ５４の計測値を入力値として、各セル６２Ａ～６２Ｄの端子電圧V1～V4を推定する。

モデル計算部１２５は、各セル６２Ａ～６２Ｄの端子電圧V1～V4の推定値を、電圧センサ１１０の計測値と比較し、誤差があった場合、Ri、OCVi、Vtransi、Ci、Ti、Aij、Bijの各パラメータを補正する。

パラメータの補正により、等価回路モデル１３０による、セル６２Ａ～６２Ｄの物理量の推定誤差、つまり、端子電圧V、電流I、温度Ｔの推定誤差を抑えることが出来る。

センサ故障により、セル６２の物理量（V、I、T）の一部が計測出来なくなった場合、モデル計算部１２５は監視部１２１に対して、等価回路モデル１３０による推定値を、代替センサ値として出力する。代替センサ値の出力により、監視部１２１は、代替センサ値を用いて、セル６２の状態監視を継続することができる。

例えば、セル６２Ａの信号線が切断した場合、モデル計算部１２５は、等価回路モデル１３０を用いて推定したV1を、電圧センサ１１０の代替値として、監視部１２１に出力する。

また、電流センサ５４の信号線５４Ｌが切断した場合、モデル計算部１２５は、等価回路モデル１３０を用いて推定したIを、電流センサ５４の代替値として、監視部１２１に出力する。

等価回路モデル１３０は、短期間（例えば数日）であれば、セル６２の物理量（V、I、T）を精度よく推定できる。しかし、センサ故障後、推定値と計測値の比較が困難となり、パラメータの補正は制限されるため、長期的な精度保証は難しい。

そのため、センサ故障後の経過時間が所定期間を超えた場合、管理装置１２０は、車両１０及びバッテリ５０を縮退制御に移行させる。車両１０及びバッテリ５０を縮退制御に移行することで、バッテリ５０に対する依存を下げて、バッテリ５０の使用を減らすことができる。そのため、バッテリ５０が不安全モードに至るリスクを低減することが出来る。

縮退制御は、制御対象の性能や機能の一部を制限して、限定した使用状態とする制御である。車両１０の縮退制御は、（Ａ）～（Ｃ）が有り、バッテリ５０の縮退制御は、（Ｄ）が有る。

（Ａ）バッテリ５０の充電電圧や許容充放電量の制限
（Ｂ）ユーザーによるバッテリ５０へのアクセス制限
（Ｃ）車両１０の自動運転レベルの低下
（Ｄ）駐車中のバッテリ使用禁止（電流遮断装置オープン）

アクセス制限は、例えば、外部充電器による充電禁止や、ボンネットの開放操作禁止である。アクセス制限は、ユーザーに警告を行うものでもよいし、物理的な手段により、アクセスを制限してもよい。

自動運転レベルの低下は、車両１０に自動運転のレベルが複数設定されている場合に、レベルを下げてドライバーの運転負担を多くすることにより、電気負荷を低減することを意図する。

管理装置１２０のメモリ１２２は、センサ故障時における縮退制御への移行処理の実行プログラムを格納する。実行プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体に記憶して使用、譲渡、貸与等されてもよい。プログラムは、電気通信回線を用いて配信されてもよい。

図１０は、センサ故障時における縮退制御への移行処理の実行フローである。実行フローはＳ１０～Ｓ７０の７つのステップを１サイクルとしており、管理装置１２０の起動中、所定周期で実行される。

管理装置１２０は、実行フローがスタートとすると、バッテリ５０を、第１モードで、制御する（Ｓ１０）。第１モードは、バッテリ５０の制御モードの１つであり、機能や性能を制限せず、バッテリ５０を使用するモードである。

第１モード中、管理装置１２０は、電圧センサ１１０、電流センサ５４、温度センサ５８の計測結果に基づいて、セル６２Ａ～６２Ｄの状態を監視する。また、セル６２Ａ～６２Ｄの状態監視と並行して、等価回路モデル１３０を用いて、セル６２Ａ～６２Ｄの物理量（V、I、T）を推定する。

次に、管理装置１２０は、電圧センサ１１０、電流センサ５４、温度センサ５８の故障を判断する（Ｓ２０）。

センサ１１０、５４、５８が全て正常な場合（Ｓ２０：ＮＯ）、管理装置１２０は、第１モードを維持する。

センサ１１０、５４、５８のいずれかが故障の場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、管理装置１２０は、故障したセンサの計測値に代えて、モデル計算部１２５の推定値を用いて、セル６２Ａ～６２Ｄの物理量（V、I、T）を監視する（Ｓ３０）。

また、管理装置１２０は、車両ＥＣＵ１５０に対して、センサの故障を通知する（Ｓ４０）。センサ故障をバッテリ５０から車両ＥＣＵ１５０に通知することで、ドライバーにセンサ故障を報知することが出来る。

その後、管理装置１２０は、センサ故障後、所定期間が経過したか、否かを判定する（Ｓ５０）。所定期間は、一例として、１か月である。

センサ故障後、所定期間以内の場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）、管理装置１２０は、第１モードを維持する（Ｓ６０）。

センサ故障後、所定期間が経過した場合（Ｓ５０：ＮＯ）、管理装置１２０は、バッテリ５０の制御モードを、第１モードから第２モードに移行する（Ｓ７０）。

第２モードに移行すると、管理装置１２０は、バッテリ５０の縮退制御を実行する。この実施形態では、車両１０の駐車中におけるバッテリ５０の使用を禁止する。

また、第２モードに移行すると、管理装置１２０は、車両ＥＣＵ１５０に対して車両１０の縮退制御を要求する。これにより、車両１０は、（Ａ）～（Ｃ）のいずれかの縮退制御又は複数の縮退制御を実行する。

４．効果説明
この構成では、センサ故障後、所定期間が経過した場合、バッテリ５０及車両１０を縮退制御に移行する。縮退制御への移行により、バッテリ５０に対する依存を下げて、バッテリ５０の使用を減らすことが出来る。そのため、セル６２の異常が顕在化するリスクを低減することが可能となり、安全性を向上させることが出来る。

＜実施形態２＞
等価回路モデル１３０は、センサ故障後、セル６２の劣化が進まなければ、セル６２の物理量（V、I、T）を精度よく推定できる。しかし、センサ故障後、推定値と計測値の比較が困難となり、パラメータの補正が制限されるため、セル６２の劣化が進行すると、精度保証は難しい。

図１１は、管理装置２２０のブロック図である。管理装置２２０は、監視部１２１と、故障判定部１２３と、モデル計算部１２５と、劣化率算出部１２７と、を備えており、実施形態１の管理装置１２０に対して、劣化率算出部１２７を追加している。

劣化率算出部１２７は、以下の式に基づいて、セル６２の劣化率Xを算出する。
Ｘ［％］＝（Rt/R0）×100
Rtは、セルの内部抵抗、R0は、内部抵抗の初期値である。

セル６２の劣化率Xは、全セル共通であり、センサ故障後も、正常にデータが取得可能なセル６２を対象として、算出することが出来る。

例えば、信号線１１０Ｌの切断により、セル６２Ａの端子電圧V1が計測できなくても、セル６２Ｂの端子電圧V2が計測可能であれば、ΔV2とIからセル６２Ｂの内部抵抗Rtを求めることが出来る。そのため、セル６２Ｂの劣化率Xを算出することが可能である。

図１２は、センサ故障時における縮退制御への移行処理の実行フローである。図１２の実行フローは、図１０の実行フローに対して、Ｓ５３の処理が相違している。

管理装置２２０は、Ｓ５３に移行すると、センサ故障後、セル６２の劣化は許容値以下か、判断する。

例えば、センサ故障時点のセル６２の劣化率Ｘが110％、許容値が5％の場合、劣化率Ｘが115％以下であれば、劣化は許容範囲と判断され、120％を超えると、劣化は許容範囲外と判断される。

管理装置１２０は、センサ故障後、セル６２の劣化が許容値以下の場合（Ｓ５３：ＹＥＳ）、第１モードを維持し（Ｓ６０）、セル６２の劣化が許容値を超えた場合（Ｓ５３：ＮＯ）、第２モードに移行する（Ｓ７０）。

第２モードに移行すると、管理装置１２０は、バッテリ５０の縮退制御を実行し、更に、車両ＥＣＵ１５０に対して車両１０の縮退制御を要求する。

この構成では、センサ故障後、セル６２の劣化が進行した場合、バッテリ５０及車両１０を縮退制御に移行する。縮退制御への移行により、バッテリ５０に対する依存を下げて、バッテリ５０の使用を減らすことが出来る。そのため、セル６２の異常が顕在化するリスクを低減することが可能となり、安全性を向上させることが出来る。

＜実施形態３＞
等価回路モデル１３０は、センサの故障後、車両１０の走行距離が短ければ、セル６２の物理量（V、I、T）を精度よく推定できる。しかし、センサの故障後、推定値と計測値の比較が困難となり、パラメータの補正が制限されるため、車両１０の走行距離が長いと、精度保証は難しい。

図１３は、センサ故障時における縮退制御への移行処理の実行フローである。図１３の実行フローは、図１０の実行フローに対して、Ｓ４５を追加している点と、Ｓ５５が相違している。

管理装置１２０は、Ｓ４５に移行すると、車両ＥＣＵ１５０に対して目的地の設定を依頼する。依頼を受けた車両ＥＣＵ１５０は、カーナビゲーションシステムの起動と目的地の入力をドライバーに促す。

ドライバーがカーナビゲーションシステム上で目的地を入力すると、車両ＥＣＵ１５０は、管理装置１２０に対して、現在位置から目的地までの走行距離のデータを送信する。管理装置１２０は、走行距離のデータを受信すると、その後、Ｓ５５に移行する。

管理装置１２０は、Ｓ５５に移行すると、車両１０の目的地までの走行距離を制限値と比較する。制限値は一例として100kmである。

管理装置１２０は、目的地までの走行距離が制限値より短い場合（Ｓ５５：ＹＥＳ）、第１モードを維持し（Ｓ６０）、目的地までの走行距離が制限値より長い場合（Ｓ５５：ＮＯ）、第２モードに移行する（Ｓ７０）。

第２モードに移行すると、管理装置１２０は、バッテリ５０の縮退制御を実行し、更に、車両ＥＣＵ１５０に対して車両１０の縮退制御を要求する。

この構成では、センサ故障後、目的地までの走行距離が制限値より長い場合、バッテリ５０及車両１０を縮退制御に移行する。縮退制御への移行により、バッテリ５０に対する依存を下げて、バッテリ５０の使用を減らすことが出来る。そのため、セル６２の異常が顕在化するリスクを低減することが可能となり、安全性を向上させることが出来る。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）セル（繰り返し充放電可能な蓄電セル）６２は、リチウムイオン二次電池セルに限らず、他の非水電解質二次電池セルでもよい。二次電池セル６２に代えて、キャパシタを用いることも出来る。

（２）上記実施形態では、バッテリ５０を車両１０に搭載したが、船舶や航空機など車両以外の移動体に搭載してもよい。また、バッテリ５０やバッテリ５０の管理方法を、移動体に限らず、分散型発電システムにおける変動吸収用の蓄電装置やＵＰＳ（無停電電源装置）など、定置用途に用いてもよい。

（３）上記実施形態では、センサ故障後、等価回路モデル１３０の推定精度（推定値の精度）の維持が困難な場合（図１０のＳ５０、図１２のＳ５３、図１３のＳ５５：ＮＯ）、車両１０とバッテリ５０の双方を縮退制御に移行した。車両１０のみ縮退制御に移行してもよい。また、バッテリ５０のみ縮退制御に移行してもよい。

（４）上記実施形態では、バッテリ５０が縮退制御に移行した場合、管理装置１２０は、駐車中に電流遮断装置５３をオープンしてバッテリ５０の使用を禁止した。これ以外に、車両１０に他バッテリが搭載されている場合、他バッテリが使用可能な期間、電流遮断装置５３をオープンしてバッテリ５０の使用を禁止してもよい。

（５）上記実施形態では、図７の等価回路モデル１３０を用いて、セル６２の物理量（V、I、T）を推定した。等価回路モデル１３０は、セル６２を模擬した回路モデルであれば、等価回路モデル１３０以外の等価回路モデルでもよい。また、数式１～３も、I、V、Tを推定できる式であれば、他の式でもよい。

１０ 車両
５０ バッテリ（蓄電装置）
５３ 電流遮断装置
５４ 電流センサ
５８ 温度センサ
６０ 組電池
６２ セル
１１０ 電圧センサ
１２０ 管理装置
１２１ 監視部
１２３ 故障判定部
１２５ モデル計算部
１２７ 劣化率算出部
１５０ 車両ＥＣＵ（上位装置）

Claims (7)

1. 蓄電装置であって、
   セルと、
   前記セルの物理量を計測する複数のセンサと、
   管理装置と、を備え、
   前記管理装置は、
   前記センサの計測結果に基づく前記セルの状態監視と並行して、前記セルの等価回路モデルに基づいて前記セルの物理量を推定し、
   前記複数のセンサの一部が故障した場合、前記等価回路モデルの推定値を用いて、前記セルの状態監視を継続し、
   センサ故障後、前記等価回路モデルの推定精度の維持が困難であると判断した場合、上位装置に縮退制御への移行を要求する、蓄電装置。
2. 蓄電装置であって、
   セルと、
   前記セルの物理量を計測する複数のセンサと、
   管理装置と、を備え、
   前記管理装置は、
   前記センサの計測結果に基づく前記セルの状態監視と並行して、前記セルの等価回路モデルに基づいて前記セルの物理量を推定し、
   前記複数のセンサの一部が故障した場合、前記等価回路モデルの推定値を用いて、前記セルの状態監視を継続し、
   センサ故障後、前記等価回路モデルの推定精度の維持が困難であると判断した場合、前記セルの縮退制御を実行する、蓄電装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置であって、
   前記管理装置は、センサ故障後、所定期間が経過した場合、前記等価回路モデルの推定精度の維持が困難であると判断する、蓄電装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置であって、
   前記管理装置は、センサ故障後、セルの劣化が許容値を超えた場合、前記等価回路モデルの推定精度の維持が困難であると判断する、蓄電装置。
5. 請求項１又は請求項２に記載の車載用の蓄電装置であって、
   前記管理装置は、センサ故障後、車両の目的地までの移動距離が制限値以上の場合、前記等価回路モデルの推定精度の維持が困難であると判断する、蓄電装置。
6. 蓄電装置の管理方法であって、
   蓄電装置は、セルと、前記セルの物理量を計測する複数のセンサと、を備え、
   前記センサの計測結果に基づくセルの状態の監視と並行して、前記セルの等価回路モデルに基づいて前記セルの物理量を推定し、
   前記複数のセンサの一部が故障した場合、前記等価回路モデルの推定値を用いて、前記セルの状態監視を継続し、
   センサ故障後、前記等価回路モデルの推定精度の維持が困難であると判断した場合、上位装置に縮退制御への移行を要求する、蓄電装置の管理方法。
7. 蓄電装置の管理方法であって、
   蓄電装置は、セルと、前記セルの物理量を計測する複数のセンサと、を備え、
   前記センサの計測結果に基づくセルの状態の監視と並行して、前記セルの等価回路モデルに基づいて前記セルの物理量を推定し、
   前記複数のセンサの一部が故障した場合、前記等価回路モデルの推定値を用いて、前記セルの状態監視を継続し、
   センサ故障後、前記等価回路モデルの推定精度の維持が困難であると判断した場合、前記セルの縮退制御を実行する、蓄電装置の管理方法。

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