JP2024008508A - 異常診断システム、異常診断装置及び異常診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池の状態を検知するための構成の異常を検知する。【解決手段】異常診断システムは、二次電池に接続されたスイッチと抵抗素子とが直列に接続されて前記スイッチがオンのときに前記二次電池を放電させる放電部の前記スイッチを制御する放電制御部と、前記二次電池から流れる電流と前記二次電池の電圧を測定する測定部と、前記スイッチがオフのときに前記測定部が測定した電流値と、前記スイッチがオンのときに前記測定部が測定した電流値に基づいて前記放電部の異常を判定する判定部と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、異常診断システム、異常診断装置及び異常診断方法に関する。

充電可能な電池（以下、二次電池という）の状態検知に係る発明として、例えば特許文献１に開示された劣化判定装置や、特許文献２に開示された状態検知装置がある。特許文献１に開示された劣化判定装置は、二次電池を放電させたときの応答電圧と電流から内部インピーダンスを求め、求めた内部インピーダンスから二次電池の劣化程度を判定する。

特許文献２に開示された状態検知装置は、二次電池の間欠的な放電により二次電池の状態を検知する装置である。この状態検知装置は、電流の測定精度の低下を検出することを目的としており、抵抗素子が直列に接続されたスイッチをオンとオフにすることにより二次電池を放電させてスイッチがオンのときに抵抗素子に流れる電流の電流値を取得し、二次電池の電圧と記憶している抵抗素子の抵抗値とから抵抗素子に流れる電流の電流値を推定し、推定した電流値と、取得した電流値とが所定の値以上異なる場合には、電流の測定が異常であると判定する。

特許第３９６０９９８号公報 特許第６０４５９８４号公報

放電により二次電池の状態を検知する装置では、二次電池を放電させるための回路に異常があると放電による電圧値と電流値を正確に取得することができず、二次電池の状態の推定を誤ることとなる。特許文献２に開示された状態検知装置では電流測定の異常を判定できるものの、放電回路の異常を判定していないため、放電回路に異常がある場合には二次電池の状態の検知を誤る虞がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、二次電池の状態を検知するための構成の異常を検知することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る異常診断システムは、二次電池に接続されたスイッチと抵抗素子とが直列に接続されて前記スイッチがオンのときに前記二次電池を放電させる放電部の前記スイッチを制御する放電制御部と、前記二次電池から流れる電流と前記二次電池の電圧を測定する測定部と、前記スイッチがオフのときに前記測定部が測定した電流値と、前記スイッチがオンのときに前記測定部が測定した電流値に基づいて前記放電部の異常を判定する判定部と、を備える。

本発明の一態様に係る異常診断システムにおいては、前記判定部は、前記スイッチがオンのときに前記測定部で測定された電圧値と、前記抵抗素子の抵抗値とから算出した前記スイッチがオンのときに前記抵抗素子に流れる電流値と、前記スイッチがオンのときに前記測定部が測定した電流値とに基づいて、前記測定部の異常を判定するようにしてもよい。

本発明の一態様に係る異常診断システムにおいては、前記判定部が前記放電部と前記測定部とに異常なしと判定した場合、前記放電制御部が前記二次電池を所定の放電パターンで放電させ、前記所定の放電パターンで放電が行われているときに前記測定部が測定した電圧と電流とから前記二次電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗算出部を備えるようにしてもよい。

本発明の一態様に係る異常診断システムにおいては、前記判定部が前記放電部と前記測定部とに異常ありと判定した場合、前記内部抵抗算出部は前記内部抵抗値の算出を行わないようにしてもよい。

本発明の一態様に係る異常診断システムにおいては、前記測定部は、前記二次電池に接続されるＡＤコンバータを有し、前記判定部は、前記ＡＤコンバータに異常がある場合、前記放電部の異常を判定しないようにしてもよい。

本発明の一態様に係る異常診断装置は、二次電池に接続されたスイッチと抵抗素子とが直列に接続されて前記スイッチがオンのときに前記二次電池を放電させる放電部の前記スイッチを制御する放電制御部と、前記二次電池から流れる電流と前記二次電池の電圧を測定する測定部と、前記スイッチがオフのときに前記測定部が測定した電流値と、前記スイッチがオンのときに前記測定部が測定した電流値に基づいて前記放電部の異常を判定する判定部と、を備える。

本発明の一態様に係る異常診断方法は、二次電池に接続されたスイッチと抵抗素子とが直列に接続されて前記スイッチがオンのときに前記二次電池を放電させる放電部の前記スイッチを制御する放電制御ステップと、前記二次電池から流れる電流と前記二次電池の電圧を測定する測定ステップと、前記スイッチがオフのときに前記測定ステップで測定した電流値と、前記スイッチがオンのときに前記測定ステップで測定した電流値に基づいて前記放電部の異常を判定する判定ステップと、を備える。

本発明によれば、二次電池の状態を検知するための構成の異常を検知することができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態に係る車両の電源系統を示す図である。 図２は、診断装置の構成を示すブロック図である。 図３は、制御部において実現する機能の構成を示すブロック図である。 図４は、制御部が実行する処理の流れを示すフローチャートである。 図５は、制御部が実行する処理の流れを示すフローチャートである。 図６は、試験放電の処理のタイムチャートである。 図７は、制御部が実行する処理の流れを示すフローチャートである。 図８は、制御部が実行する処理の流れを示すフローチャートである。 図９は、他の実施形態に係る車両の電源系統を示す図である。 図１０は、変形例に係るＥＣＵの構成を示す図である。 図１１は、変形例に係るサーバ装置の構成を示す図である。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素については適宜同一の符号を付している。

［実施形態］
（実施形態の構成）
図１は、本発明の実施形態に係る車両２Ａの電源系統を示す図である。二次電池２０は、電解液を有する充電可能な電池であり、例えば、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム電池、又はニッケル水素電池等によって構成されている。二次電池２０は、オルタネータ２５によって充電され、スタータモータ２７を駆動するとともに、負荷２８に電力を供給する。スタータモータ２７は、例えば、直流電動機によって構成され、二次電池２０から供給される電力によって回転力を発生し、エンジン２６を始動する。エンジン２６は、例えば、ガソリンエンジン、及びディーゼルエンジン等のレシプロエンジン、又はロータリーエンジン等によって構成されている。エンジン２６は、スタータモータ２７によって始動され、トランスミッションを介して駆動輪を駆動し、車両２Ａに推進力を与えるとともに、オルタネータ２５を駆動する。オルタネータ２５は、エンジン２６によって駆動されて交流電力を発生し、発生した交流電力を整流回路によって直流電力に変換して二次電池２０を充電する。負荷２８は、例えば、電動ステアリングモータ、デフォッガ、シートヒータ、イグニッションコイル、カーオーディオ、及びカーナビゲーション等によって構成され、二次電池２０から供給される電力によって動作する。

直列に接続されたスイッチＳＷ１と抵抗素子Ｒ１は、二次電池２０を所定の放電パターンで放電させる放電回路２１Ａとして構成されている。ここで、「所定の放電パターン」とは、所定の放電電流と所定の放電時間を有する。スイッチＳＷ１は、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）またはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体スイッチまたはリレー等の電磁スイッチによって構成されている。スイッチＳＷ１は、一端が二次電池２０の正極に接続され、他端が抵抗素子Ｒ１に接続されている。抵抗素子Ｒ１は、一端がスイッチＳＷ１に接続され、他端が診断装置１の端子Ｔ３に接続されて接地されている。スイッチＳＷ１は、診断装置１の端子Ｔ４から供給される制御信号に応じてオンまたはオフの状態となり、スイッチＳＷ１がオンのときに二次電池２０を放電させ、スイッチＳＷ１がオフのときに二次電池２０の放電を停止させる。抵抗素子Ｒ１は、スイッチＳＷ１がオンの状態になった場合、二次電池２０から所定の放電電流が流れる。

抵抗素子Ｒ２は、一端が診断装置１の端子Ｔ２と二次電池２０の負極に接続され、他端が診断装置１の端子Ｔ３に接続されて接地されている。抵抗素子Ｒ２は、電流センサを構成し、流れた電流に対応する電圧を発生して診断装置１の端子Ｔ２、Ｔ３に供給する。この抵抗素子Ｒ２に生じる電圧を後述するＡＤコンバータ１３で変換することで、抵抗素子Ｒ２に流れる電流を知ることができる。なお、診断装置１は、端子Ｔ１、Ｔ２に印加される電圧を後述するＡＤコンバータ１３で変換することで、電圧センサとして機能して二次電池２０の電圧を検出する。

二次電池２０の状態を検知する異常診断装置の一例である診断装置１は、端子Ｔ４から出力する制御信号によってスイッチＳＷ１をオンとオフに制御することにより、二次電池２０を所定の放電パターンで放電させる。診断装置１は、この所定の放電パターンで放電がされているときに測定した電圧と電流から二次電池２０の内部抵抗値を求め、求めた内部抵抗値に基づいて二次電池２０の状態を検知する。なお、診断装置１、放電回路２１Ａ、抵抗素子Ｒ２、温度センサ２３を別々の構成とするのではなく、これらの一部または全てをまとめた構成を診断装置としてもよい。

図２は、診断装置１の構成の一例を示すブロック図である。診断装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０ｂ、及びＲＡＭ（Random Access Memory）１０ｃを含む制御部１０、記憶部１１、通信部１２、ＡＤコンバータ１３、及びバス１４、を有している。なお、制御部１０は、ＣＰＵ１０ａの代わりに、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、または、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等によって構成するようにしてもよい。ここで、診断装置１の各要素（制御部１０、記憶部１１、通信部１２、ＡＤコンバータ１３）は、全てまとまっている必要はなく、例えば異常診断システムとして車両２の内部に各要素が分散していてもよい。

バス１４は、ＣＰＵ１０ａ、ＲＯＭ１０ｂ、ＲＡＭ１０ｃ、記憶部１１、通信部１２、及びＡＤコンバータ１３を相互に接続し、これらの間で情報の授受を可能とするための信号線群である。記憶部１１は、不揮発性メモリによって構成され、例えば、抵抗素子Ｒ１、Ｒ２の抵抗値と、後述する各種閾値を記憶する。ＡＤコンバータ１３は、アナログ信号をデジタル信号に変換するコンバータであり、端子Ｔ１－Ｔ３の電圧をデジタル信号に変換する。通信部１２は、車両２Ａの駆動系の主要な制御を司る上位装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）３との間で通信を行い、各種情報をＥＣＵ３へ通知する。

ＲＯＭ１０ｂは、不揮発性の半導体メモリ等によって構成され、プログラム１０ｂａ等を格納している。ＲＡＭ１０ｃは、半導体メモリ等によって構成され、ＣＰＵ１０ａがプログラム１０ｂａを実行する際に生成されるデータや、各種測定結果、測定結果を用いてＣＰＵ１０ａにより算出される各種の値等を記憶する。

ＣＰＵ１０ａは、ＲＯＭ１０ｂに格納されているプログラム１０ｂａに基づいて各部を制御する。制御部１０の機能は、ＣＰＵ１０ａがＲＯＭ１０ｂからプログラム１０ｂａを読み出して実行することで、機能部として実現される。

図３は、ＣＰＵ１０ａがプログラム１０ｂａを実行することにより制御部１０において実現する機能の構成を示す機能ブロック図である。制御部１０においては、放電制御部１０１、測定部１０２、判定部１０３、内部抵抗算出部１０４、及び状態検知部１０５が実現する。

放電制御部１０１は、端子Ｔ４からスイッチＳＷ１をオンにする信号又はオフにする信号を出力させ、スイッチＳＷ１の状態を制御する。また、放電制御部１０１は、二次電池２０の内部抵抗値を算出する際には、二次電池２０を所定の放電パターンで放電させる制御信号を端子Ｔ４から出力させる。測定部１０２は、ＡＤコンバータ１３が行ったＡＤ変換の結果、抵抗素子Ｒ１の抵抗値、抵抗素子Ｒ２の抵抗値を用いて二次電池２０から流れる電流や二次電池２０の電圧を測定する。判定部１０３は、測定部１０２の測定結果に基づいて放電回路２１Ａの異常の判定や、二次電池２０の電流測定の異常を判定する。内部抵抗算出部１０４は、放電制御部１０１が制御信号を出力したときの測定部１０２の測定結果に基づいて、二次電池２０の内部抵抗値を算出する。状態検知部１０５は内部抵抗算出部１０４が算出した内部抵抗値に基づいて、二次電池２０の状態を検知する。放電制御部１０１、測定部１０２、判定部１０３は、異常診断システムとして機能する。

（実施形態の動作例）
次に本実施形態の動作例について説明する。図４は、制御部１０が二次電池２０の内部抵抗値の測定に際して実行する処理の流れを示すフローチャートである。図４に示す処理は、例えば、イグニッションオフ操作がされる毎、数日、数週、または、数ヶ月おきというように定期的に実行される。なお、図４に示す処理は、ユーザからの要求があった場合や、不定期に実行してもよい。

まず制御部１０は、スイッチＳＷ１を制御して二次電池２０の試験放電を行なう（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１は、放電制御ステップの一例である。制御部１０がステップＳ１０１で行う処理の流れを図５に示す。また、ステップＳ１０１の処理のタイムチャートを図６に示す。図６（ａ）は、端子Ｔ４から出力される制御信号によるスイッチＳＷ１のオン／オフを示す図であり、図６（ｂ）は、制御部１０が測定した電流を示す図である。

制御部１０は、まず、図６（ａ）に示すようにスイッチＳＷ１をオフにする（ステップＳ２０１）。次に制御部１０は、スイッチＳＷ１がオフのときに二次電池２０から流れる電流の基準値となる基準電流値を測定する（ステップＳ２０２）。図６（ｂ）では、スイッチＳＷ１がオフの状態で二次電池２０から流れる電流はＩ１である。なお、図６（ｂ）では、二次電池２０が充電される場合をプラスに定義し、二次電池２０が放電される場合をマイナスに定義しているため、放電電流が流れると電流はマイナス方向に流れる。ここで制御部１０は、予め記憶部１１に記憶されている抵抗素子Ｒ２の抵抗値と、ＡＤコンバータ１３で変換された抵抗素子Ｒ２にかかる電圧とから抵抗素子Ｒ２に流れる電流の電流値を算出し、算出した電流値を基準電流値とする。具体的には、制御部１０は、抵抗素子Ｒ２にかかる電圧を所定の周期で複数回測定し、測定した電圧毎に電流値を算出し、算出した電流値の平均値を基準電流値とする。

次に制御部１０は、スイッチＳＷ１がオフのときにステップＳ２０２の後で二次電池２０から流れる電流の電流値であるオフ電流値を測定する（ステップＳ２０３）。ここで制御部１０は、予め記憶部１１に記憶されている抵抗素子Ｒ２の抵抗値と、ＡＤコンバータ１３で変換された抵抗素子Ｒ２にかかる電圧とから抵抗素子Ｒ２に流れる電流の電流値を算出し、算出した電流値をオフ電流値とする。具体的には、制御部１０は、抵抗素子Ｒ２にかかる電圧を所定の周期で複数回測定し、測定した電圧毎に電流値を算出し、算出した電流値の平均値をオフ電流値とする。ここで、ステップＳ２０２の後、例えば負荷２８により電圧が変動した場合、オフ電流値は基準電流値と異なる値となる。

次に制御部１０は、図６（ａ）に示すようにスイッチＳＷ１をオンにする（ステップＳ２０４）。制御部１０は、図６（ｂ）に示すようにスイッチＳＷ１がオンのときに二次電池２０から流れる電流の電流値であるオン電流値を測定する（ステップＳ２０５）。ここで制御部１０は、予め記憶部１１に記憶されている抵抗素子Ｒ１の抵抗値と、ＡＤコンバータ１３で変換された抵抗素子Ｒ１にかかる電圧とから抵抗素子Ｒ１に流れる電流の電流値を算出し、算出した電流値をオン電流値とする。具体的には、制御部１０は、抵抗素子Ｒ１にかかる電圧を所定の周期で複数回測定し、測定した電圧毎に電流値を算出し、算出した電流値の平均値をオン電流値とする。なお、抵抗素子Ｒ２にも電圧が生じるが、抵抗素子Ｒ２の抵抗値は、抵抗素子Ｒ１の抵抗値に比較して無視できる程度に小さいものとされており、抵抗素子Ｒ２に生じる電圧は無視することができることから、抵抗素子Ｒ１に係る電圧に替えて二次電池２０の電圧を用いてオン電流値を算出してもよい。

次に制御部１０は、図６（ａ）に示すようにスイッチＳＷ１がオンのときに抵抗素子Ｒ１に係る電圧の電圧値であるオン電圧値を測定する（ステップＳ２０６）。ここで制御部１０は、ＡＤコンバータ１３で変換された抵抗素子Ｒ１にかかる電圧をオン電圧値とする。次に制御部１０は、図６（ａ）に示すようにスイッチＳＷ１をオフにし（ステップＳ２０７）、試験放電の処理を終了する。図５の処理で基準電流値を測定するステップ、オフ電流値を測定するステップ、オン電流値を測定するステップ、オン電圧を測定するステップは、測定ステップの一例である。

図４に戻り、次に制御部１０は、ＡＤコンバータ１３に異常がないか判定する（ステップＳ１０２）。ここで制御部１０は、例えば、ステップＳ１０１において電圧を測定する際にＡＤコンバータ１３の出力値がレンジオーバーとなっていた場合やＡＤ変換が所定時間内に終了せずにタイムアウトとなっていた場合、ＡＤコンバータ１３に異常があると判定する（ステップＳ１０２でＮＯ）。また、制御部１０は、ＡＤコンバータ１３でレンジオーバーやタイムアウトが生じていない場合、ＡＤコンバータ１３に異常がないと判定する（ステップＳ１０２でＹＥＳ）。制御部１０は、ＡＤコンバータ１３に異常がある場合、図４に示す処理を終了する。なお、制御部１０は、ステップＳ１０２の処理を行なわず、ステップＳ１０１の後にステップＳ１０３の処理を行なうようにしてもよい。

制御部１０は、ＡＤコンバータ１３に異常がない場合、放電回路２１Ａの診断を行なう（ステップＳ１０３）。制御部１０がステップＳ１０３で行う処理の流れを図７に示す。まず制御部１０は、ステップＳ２０３で測定したオフ電流値が所定範囲内であるか判定する（ステップＳ３０１）。ここで制御部１０は、例えば、閾値Ａ＜（オフ電流値－基準電流値）、である場合、所定範囲内であると判定し（ステップＳ３０１でＮＯ）、閾値Ａ≧（オフ電流値－基準電流値）、である場合、所定範囲外であると判定する（ステップＳ３０１でＹＥＳ）。制御部１０は、ステップＳ３０１で所定範囲外と判定した場合、第１フラグをオンにする（ステップＳ３０４）。また、制御部１０は、ここで第１フラグをオンにした回数をカウントする。なお、閾値Ａは、予め実験により定めた値である。

制御部１０は、ステップＳ３０１で所定範囲内と判定した場合、ステップＳ２０５で測定したオン電流値が所定範囲内であるか判定する（ステップＳ３０２）。ここで制御部１０は、例えば、閾値Ｃ≦（オン電流値－基準電流値）≦閾値Ｄ、である場合、所定範囲内であると判定し（ステップＳ３０２でＹＥＳ）、閾値Ｃ≦（オン電流値－基準電流値）≦閾値Ｄ、ではない場合、所定範囲外であると判定する（ステップＳ３０２でＮＯ）。また、制御部１０は、例えば、閾値Ｅ≦オン電流値≦閾値Ｆ、である場合、所定範囲内であると判定し（ステップＳ３０２でＹＥＳ）、閾値Ｅ≦オン電流値≦閾値Ｆ、ではない場合、所定範囲外であると判定してもよい（ステップＳ３０２でＮＯ）。なお、閾値Ｃ、閾値Ｄ、閾値Ｅ、及び閾値Ｆは、予め実験により定めた値である。制御部１０は、ステップＳ３０２で所定範囲外と判定した場合、第１フラグをオンにする（ステップＳ３０４）。また、制御部１０は、ここで第１フラグをオンにした回数をカウントする。また、制御部１０は、ステップＳ３０２で所定範囲内と判定した場合、第１フラグをオフにする（ステップＳ３０３）。

図４に戻り、次に制御部１０は、電流異常診断を行なう（ステップＳ１０４）。制御部１０がステップＳ１０４で行う処理の流れを図８に示す。まず制御部１０は、抵抗素子Ｒ１の抵抗値を記憶部１１から取得する（ステップＳ４０１）。なお、抵抗素子Ｒ１の抵抗値に温度依存性がある場合には、温度センサ２３で測定された温度に基づいて抵抗素子Ｒ１の抵抗値を補正するようにしてもよい。例えば、温度係数を記憶部１１に記憶しておき、温度Ｔにこの温度係数を乗算することで、抵抗値を補正することも可能である。もちろん、温度係数が十分に小さい場合には、温度による抵抗値の変化は無視するようにしてもよい。

次に制御部１０は、ステップＳ２０６で測定したオン電圧をステップＳ４０１で取得した抵抗値で除算することで電流推定値Ｉｅを算出する（ステップＳ４０２）。また、制御部１０は、ステップＳ２０５で測定したオン電流値と、ステップＳ４０２で算出した電流推定値Ｉｅとの差分の絶対値であるΔＩ（＝｜オン電流値－電流推定値Ｉｅ｜）を算出する（ステップＳ４０３）。

次に制御部１０は、算出したΔＩが所定の閾値以上であるか判定する（ステップＳ４０４）。制御部１０は、ΔＩが閾値以上である場合（ステップＳ４０４でＹＥＳ）、第２フラグをオンにする（ステップＳ４０５）。なお、ステップＳ４０５で用いる閾値は、予め実験により定めた値である。また、制御部１０は、ここで第２フラグをオンにした回数をカウントする。制御部１０は、ΔＩが閾値未満である場合（ステップＳ４０４でＹＥＳ）、第２フラグをオフにする（ステップＳ４０６）。

図４に戻り、次に制御部１０は、ステップＳ１０３の診断結果とステップＳ１０４の診断結果が異常なしであるか判定する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０３とステップＳ１０５の処理は、判定ステップの一例である。ここで制御部１０は、少なくとも第１フラグと第２フラグの一方がオンである場合、診断結果が異常ありと判定する（ステップＳ１０５でＮＯ）。制御部１０は、診断結果が異常ありである場合、ステップＳ１０３の診断とステップＳ１０４の診断を所定回数実施したか判定する（ステップＳ１０６）。所定回数は、例えば１以上の任意の回数である。制御部１０は、診断の回数が所定回数に達していない場合（ステップＳ１０６でＮＯ）、処理の流れをステップＳ１０１に戻す。

制御部１０は、診断の回数が所定回数に達している場合（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、放電回路２１Ａを異常ありと判定した回数が所定回数であるか判定する（ステップＳ１０７）。ここで制御部１０は、ステップＳ３０４において第１フラグをオンにした回数が所定回数である場合（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、放電回路異常フラグをオンにし（ステップＳ１０８）、処理の流れを処理の流れをステップＳ１０９へ移す。また、制御部１０は、ステップＳ３０４において第１フラグをオンにした回数が所定回数未満である場合（ステップＳ１０７でＮＯ）、ステップＳ１０８の処理を行なわずに処理の流れをステップＳ１０９へ移す。

次に制御部１０は、電流異常ありと判定した回数が所定回数であるか判定する（ステップＳ１０９）。ここで制御部１０は、ステップＳ４０５において第２フラグをオンにした回数が所定回数である場合（ステップＳ１０９でＹＥＳ）、電流異常フラグをオンにし（ステップＳ１１０）、図４の処理を終了する。また、制御部１０は、ステップＳ４０５において第２フラグをオンにした回数が所定回数未満である場合（ステップＳ１０９でＮＯ）、ステップＳ１１０の処理を行なわずに図４の処理を終了する。

なお、制御部１０は、放電回路異常フラグ又は電流異常フラグがオンの場合、異常の発生をアラートとしてＥＣＵ３へ通知するようにしてもよい。この結果、ＥＣＵ３は、ユーザに対して例えばインストルメントパネルである計器パネルでの表示やスピーカからの音で異常の発生を通知することができる。また、ＥＣＵ３では、制御部１０から異常の発生を通知されたことを契機としてフェールセーフの動作を行うようにしてもよい。また、ＥＣＵ３は、内部抵抗を用いた制御がある場合、制御部１０から異常の発生を通知された場合、内部抵抗を用いた制御の停止など制御の切り替えを行ってもよい。

ステップＳ１０５に戻り、制御部１０は、第１フラグがオフ且つ第２フラグがオフである場合、診断結果が異常なしと判定する（ステップＳ１０５でＹＥＳ）。制御部１０は、ステップＳ１０５でＹＥＳと判定した場合、放電回路異常フラグと電流異常フラグをオフにする（ステップＳ１１１）。次に制御部１０は、二次電池２０の内部抵抗値を測定する（ステップＳ１１２）。ここで制御部１０は、例えば、スイッチＳＷ１を交互にオンとオフにすることにより二次電池２０を所定の放電パターンで放電させたときの二次電池２０の電圧及び電流を測定し、測定結果から二次電池２０の内部抵抗値を求める。なお、制御部１０は、放電回路異常フラグがオフ且つ電流異常フラグがオフの場合、ＥＣＵ３に対して、異常がないことを通知するようにしてもよい。制御部１０は、ステップＳ１１２で測定した内部抵抗値に基づいて二次電池２０の状態を検知することができる。

本実施形態によれば、二次電池２０の状態を検知するための放電回路２１Ａについて異常の有無を判定するため、二次電池２０の状態を検知するための構成の異常を検知することができる。また、本実施形態によれば、放電回路２１Ａの異常の有無をステップＳ１０３で診断し、放電回路２１Ａに異常がある場合には内部抵抗値の測定を行わないため、異常がある状態での状態の検知を回避することができる。また、異常があるときの電圧値及び電流値を内部抵抗値の測定に使用しないため、不正確な測定結果で二次電池２０の状態を検知することを回避することができ、二次電池２０の状態の検知精度を向上させることができる。また、本実施形態によれば、放電回路２１Ａの異常をＥＣＵ３へ知らせ、ＥＣＵ３から計器パネルでの表示やスピーカからの音で異常の発生をユーザに知らせることができる。なお、ＥＣＵ３において内部抵抗値を用いた処理がある場合、制御部１０からの通知に応じて、二次電池２０の異常を加味した処理に切り替えるようにしてもよい。

［他の実施形態］
図９は、本発明の他の実施形態に係る車両２Ｂの電源系統を示す図である。車両２Ｂは、車両２Ａに対してさらに放電回路２１Ｂを備えている点で相違する。放電回路２１Ｂは、二次電池２０を放電させる回路であり、直列に接続されたスイッチＳＷ２と抵抗素子Ｒ３で構成されている。スイッチＳＷ２は、例えば、ＦＥＴ又はＩＧＢＴ等の半導体スイッチまたはリレー等の電磁スイッチによって構成されている。スイッチＳＷ２は、一端が二次電池２０の正極に接続され、他端が抵抗素子Ｒ３に接続されている。抵抗素子Ｒ３は、一端がスイッチＳＷ２に接続され、他端が診断装置１の端子Ｔ３に接続されて接地されている。スイッチＳＷ２は、診断装置１の端子Ｔ５から供給される信号に応じてオンまたはオフの状態となり、スイッチＳＷ２がオンのときに二次電池２０を放電させる。抵抗素子Ｒ３は、スイッチＳＷ２がオンの状態になった場合、二次電池２０から所定の放電電流が流れる。

車両２Ｂの制御部１０は、例えば、ステップＳ１０１の試験放電の処理を放電回路２１Ａと放電回路２１Ｂに対して行い、放電回路２１ＡのスイッチＳＷ１を制御したときの基準電流値、オフ電流値、オン電流値、及びオン電圧と、放電回路２１ＢのスイッチＳＷ２を制御したときの基準電流値、オフ電流値、オン電流値、及びオン電圧を測定する。また、車両２Ｂの制御部１０は、放電回路２１Ａの試験放電での測定結果に基づいてステップＳ１０３で放電回路２１Ａの診断を行い、放電回路２１Ｂの試験放電での測定結果に基づいてステップＳ１０３で放電回路２１Ｂの診断を行なう。

制御部１０は、放電回路２１Ａと放電回路２１Ｂで一方の放電回路の診断結果が異常ありであり、他方の放電回路の診断結果が異常なしの場合、他方の放電回路で二次電池２０の内部抵抗値の測定を行う。制御部１０は、両方の放電回路の診断結果が異常なしの場合、定期的に実行する図４の処理において、ステップＳ１０１の試験放電とステップＳ１０３の放電回路診断の対称となる放電回路を定期的に変更するようにしてもよい。また、制御部１０は、放電回路２１Ａの試験放電での測定結果に基づいてステップＳ１０４の電流異常診断を行い、放電回路２１Ｂの試験放電での測定結果に基づいてステップＳ１０４の電流異常診断を行ってもよい。

なお、制御部１０は、放電回路２１Ａを使用して測定した二次電池２０の内部抵抗値と、放電回路２１Ｂを使用して測定した二次電池２０の内部抵抗値との差が所定範囲内である場合、両方の放電回路は異常なしと判定してもよい。この所定範囲は、試験によりばらつきを確認して予め設定される。また、制御部１０は、放電回路２１Ａと放電回路２１Ｂの一方の放電回路の診断結果が異常なしの場合、この一方の放電回路を用いて測定した内部抵抗値の測定結果に対し、他方の放電回路を用いて測定した内部抵抗値の測定結果が所定範囲内である場合、他方の放電回路について異常なしと判定してもよい。

また、試験放電と放電回路診断により一方の放電回路を異常なしと判定した場合、他方の放電回路については、測定した基準電流値、オフ電流値、オン電流値、及びオン電圧と、異常なしと判定した放電回路で測定した基準電流値、オフ電流値、オン電流値、及びオン電圧との差が所定範囲内である場合、異常なしと判定してもよい。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。なお、上述した実施形態及び以下の変形例は、各々を組み合わせてもよい。上述した各実施形態及び各変形例の構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態や変形例に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

上述した実施形態においては、ステップＳ１１１の前に放電回路異常フラグと電流異常フラグが所定回数オフになったか判定し、所定回数オフになっていない場合には処理の流れをステップＳ１０１へ戻し、所定回数オフになった場合にはステップＳ１１１以降の処理を行なうようにしてもよい。

上述した実施形態においては、ステップＳ１０７とステップＳ１０８の処理を実行しない構成としてもよい。また、上述した実施形態においては、ステップＳ１０９とステップＳ１１０の処理を実行しない構成としてもよい。

上述した実施形態においては、ステップＳ１０３の処理とステップＳ１０４の処理を並行して実行するようにしてもよい。

上述した実施形態においては、ステップＳ１０５でＮＯとなった場合、ステップＳ１０３の処理、即ち図７の処理を複数回実行するが、ステップＳ３０１で用いる閾値を実行する毎に異なる値としてもよい。

上述した実施形態においては、ステップＳ２０３でオフ電流値の測定を複数回行うようにしてもよい。この場合、複数回測定されたオフ電流値毎にオフ電流値が所定範囲内であるか判定してもよい。また、オフ電流値の複数回の測定とオン電流値の測定とを行なう場合、これらの測定の判定結果のパターンに基づいて、ステップＳ１０５において診断結果が異常なしであるか判定してもよい。例えば、一回目のオフ電流値が所定範囲内、二回目のオフ電流値が所定範囲内、オン電流値が所定範囲外とのパターンが所定回数連続した場合、ステップＳ１０５でＮＯと判定し、ステップＳ１０７～ステップＳ１１０の処理を行なうようにしてもよい。

上述した実施形態においては、ステップＳ１０５において診断結果が異常ありとなった累積の回数が所定回数となった場合、ステップＳ１０７～ステップＳ１１０の処理を実行し、ステップＳ１０５において診断結果が異常ありとなった累積の回数が所定回数未満である場合、ステップＳ１１１とステップＳ１１２の処理を実行するようにしてもよい。

本発明においては、ステップＳ１０３の前にステップＳ１０３以降の処理を実行するか否かの判定を行なうようにしてもよい。例えば、制御部１０は、オン電圧が所定の電圧値異常であり、オフ電流値が予め定められた所定値以下であるとの条件を満たしている場合、ステップＳ１０３以降の処理を実行し、この条件を満たしていない場合、図４の処理を終了するようにしてもよい。

本発明においては、放電回路２１ＡがスイッチＳＷ１に対応する半導体スイッチを有するＩＰＤ（Intelligent Power Device）である場合、ＩＰＤが自身の半導体スイッチの状態を検知し、制御部１０は、ＩＰＤが検知した半導体スイッチの状態を取得してもよい。この場合、制御部１０は、取得した状態が、半導体スイッチが正常であることを示す場合、第１フラグをオフとし、取得した状態が、半導体スイッチが異常であることを示す場合、第１フラグをオンとしてもよい。

本発明においては、基準電流値、オフ電流値及びオン電流値を測定する電流センサと、二次電池２０の電圧を測定する電圧センサとを診断装置１に外付けで設ける構成としてもよい。

上述した実施形態においては、車両２Ａが備える診断装置１が各種診断と二次電池２０の内部抵抗値の測定を行っているが、これらの処理をＥＣＵ３が行う構成としてもよい。図１０は、各種診断と二次電池２０の状態の検知をＥＣＵ３が行う実施形態の構成を示すブロック図である。

ＥＣＵ３は、制御部３０、記憶部３１、通信部３２、及び図示省略したバスを有している。また、制御部３０は、制御部１０と同様にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有している。なお、制御部３０は、ＣＰＵの代わりに、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、または、ＡＳＩＣ等によって構成するようにしてもよい。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、記憶部３１、及び通信部３２は、バスにより相互に接続され、これらの間で情報の授受を行なう。通信部３２は、診断装置１との間で通信を行い、診断装置１との間で情報の授受を行なう。記憶部３１は、不揮発性メモリによって構成され、例えば、抵抗素子Ｒ１、Ｒ２の抵抗値と、上述した各種閾値を記憶する。

ＣＰＵがＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することにより、制御部３０においては、判定部３０３、内部抵抗算出部３０４、及び状態検知部３０５が実現する。判定部３０３は、測定部１０２の測定結果に基づいて放電回路２１Ａの異常の判定や、二次電池２０の電流測定の異常を判定する。内部抵抗算出部３０４は、放電制御部１０１が制御信号を出力したときの測定部１０２の測定結果に基づいて、二次電池２０の内部抵抗値を算出する。状態検知部３０５は内部抵抗算出部３０４が算出した内部抵抗値に基づいて、二次電池２０の状態を検知する。放電制御部１０１、測定部１０２、判定部３０３は、異常診断システムとして機能する。

制御部１０は、ステップＳ１０１の処理で測定した基準電流値、オフ電流値、オン電流値、及びオン電圧をＥＣＵ３へ送信する。制御部３０は、送信された基準電流値、オフ電流値、オン電流値、及びオン電圧を受信し、受信した基準電流値、オフ電流値、オン電流値、及びオン電圧を用いてステップＳ１０３の放電回路診断の処理と、ステップＳ１０４の電流異常診断の処理を実行する。制御部３０は、ステップＳ１０５の診断結果が異常なしの場合、二次電池２０の内部抵抗値の測定指示を診断装置１へ送信し、ステップＳ１０５の診断結果が異常ありの場合、二次電池２０の内部抵抗値の測定停止指示を診断装置１へ送信する。制御部１０は、測定指示を受信すると、ステップＳ１１２の処理を実行し、測定した電圧値及び電流値をＥＣＵ３へ送信する。また、制御部１０は、測定停止指示を受信すると、二次電池２０の内部抵抗値の測定を停止する。制御部３０は、測定指示に応じて制御部１０から送信された電流値及び電圧値に基づいて、二次電池２０の内部抵抗値を算出し、算出した内部抵抗値に基づいて二次電池２０の状態を検知する。

この構成においても、二次電池２０の状態を検知するための放電回路２１Ａについて異常の有無を判定するため、二次電池２０の状態を検知するための構成の異常を検知することができる。また、この構成においても、放電回路２１Ａに異常がある場合には内部抵抗値の測定を行わないため、異常がある状態での状態の検知を回避することができる。また、異常があるときの電圧値及び電流値を内部抵抗値の測定に使用しないため、不正確な測定結果で二次電池２０の状態を検知することを回避することができ、二次電池２０の状態の検知精度を向上させることができる。また、ＥＣＵ３では、放電回路２１Ａの異常を検知したことを契機としてフェールセーフの動作を行うようにしてもよい。また、ＥＣＵ３は、内部抵抗を用いた制御がある場合、放電回路２１Ａの異常を検知すると、制御の停止など制御の切り替えを行ってもよい。

なお、ＥＣＵ３がＡＤコンバータを有する構成においては、制御部３０がプログラムを実行することにより放電制御部１０１、測定部１０２、判定部１０３、内部抵抗算出部１０４、及び状態検知部１０５を実現し、制御部３０が制御部１０と同じ処理を行ってもよい。

また、本発明においては、各種診断と二次電池２０の内部抵抗値の測定を通信ネットワークに接続されたサーバ装置が行う構成としてもよい。図１１は、各種診断と二次電池２０の状態の検知をサーバ装置４が行う実施形態の構成を示すブロック図である。

サーバ装置４は、制御部４０、記憶部４１、通信部４２、及び図示省略したバスを有している。また、制御部４０は、制御部１０と同様にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有している。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、記憶部４１、及び通信部４２は、バスにより相互に接続され、これらの間で情報の授受を行なう。通信部４２は、通信ネットワーク１０００を介して診断装置１との間で通信を行い、診断装置１との間で情報の授受を行なう。記憶部４１は、例えば、抵抗素子Ｒ１、Ｒ２の抵抗値と、上述した各種閾値を記憶する。なお、サーバ装置４は、情報の入力を行なうためのマウスやキーボードや、情報の表示を行なうためのディスプレイ装置をユーザインターフェースとして有する構成であってもよい。

ＣＰＵがＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することにより、制御部４０においては、判定部４０３、内部抵抗算出部４０４、及び状態検知部４０５が実現する。判定部４０３は、測定部１０２の測定結果に基づいて放電回路２１Ａの異常の判定や、二次電池２０の電流を測定する構成の異常を判定する。内部抵抗算出部４０４は、放電制御部１０１が制御信号を出力したときの測定部１０２の測定結果に基づいて、二次電池２０の内部抵抗値を算出する。状態検知部４０５は内部抵抗算出部４０４が算出した内部抵抗値に基づいて、二次電池２０の状態を検知する。放電制御部１０１、測定部１０２、判定部４０３は、異常診断システムとして機能する。

制御部１０は、ステップＳ１０１の処理で測定した基準電流値、オフ電流値、オン電流値、及びオン電圧を通信部１２から無線通信により通信ネットワーク１０００を介してサーバ装置４へ送信する。制御部４０は、送信された基準電流値、オフ電流値、オン電流値、及びオン電圧を受信し、受信した基準電流値、オフ電流値、オン電流値、及びオン電圧を用いてステップＳ１０３の放電回路診断の処理と、ステップＳ１０４の電流異常診断の処理を実行する。制御部４０は、ステップＳ１０５の診断結果が異常なしの場合、二次電池２０の内部抵抗値の測定指示を診断装置１へ送信し、ステップＳ１０５の診断結果が異常ありの場合、二次電池２０の内部抵抗値の測定停止指示を診断装置１へ送信する。制御部１０は、測定指示を受信すると、ステップＳ１１２の処理を実行し、測定した内部抵抗値をサーバ装置４へ送信する。また、制御部１０は、測定停止指示を受信すると、二次電池２０の内部抵抗値の測定を停止する。制御部４０は、測定指示に応じて制御部１０から送信された電流値及び電圧値に基づいて、二次電池２０の内部抵抗値を算出し、算出した内部抵抗値に基づいて二次電池２０の状態を検知する。

この構成においても、二次電池２０の状態を検知するための放電回路２１Ａについて異常の有無を判定するため、二次電池２０の状態を検知するための構成の異常を検知することができる。また、この構成においても、放電回路２１Ａに異常がある場合には内部抵抗値の測定を行わないため、不正確な測定結果で二次電池２０の状態を検知することを回避することができ、二次電池２０の状態の検知制度を向上させることができる。なお、サーバ装置４で行う処理を通信ネットワーク１０００に接続されたパーソナルコンピュータ等の端末装置が実行するようにしてもよい。

また、サーバ装置４は、受信した基準電流値、オフ電流値、オン電流値、及びオン電圧を履歴として記憶し、記憶した値を学習して各種閾値を更新してもよい。また、診断装置１が各種診断と二次電池２０の内部抵抗値の測定を行う場合、診断装置１が記憶している閾値をサーバ装置４が更新した閾値で更新するようにしてもよい。診断装置１が記憶している閾値を所定のタイミングでサーバ装置４から更新する構成とすれば、閾値を診断に適した値に更新することができる。

上述した実施形態においては、診断装置１と放電回路２１Ａを車両２Ａが有する構成であるが、モータボート等の船舶、ドローン等の航空機、農業機械、建築機械等の移動体が診断装置１と放電回路２１Ａを有し、放電回路２１Ａの診断と、船舶、航空機、農業機械、建築機械が有する二次電池の内部抵抗値の測定を、診断装置１が行うようにしてもよい。また、診断装置１と放電回路２１Ａを有するものは移動体に限定されるものではなく、ガス、水道、鉄道、通信、電力設備等で二次電池２０を用いる装置が診断装置１と放電回路２１Ａを有し、放電回路２１Ａの診断と、二次電池の内部抵抗値の測定を、診断装置１が行うようにしてもよい。

上述した実施形態では、車両２においてエンジン２６のみが駆動力を出力する構成としたが、車両２は、例えば、エンジン２６をアシストする電動モータを具備したハイブリッド車又は電動モータで駆動される電気自動車などの電動車であってもよい。ハイブリッド車の場合、二次電池２０は、リチウム電池等によって構成される高圧システム（電動モータを駆動するシステム）を起動し、高圧システムがエンジン２６を始動する。また、車両２が電気自動車などの電動車の場合、高圧システムが電動モータを駆動して走行する。

１ 診断装置
２Ａ、２Ｂ 車両
３ ＥＣＵ
４ サーバ装置
１０ 制御部
１１ 記憶部
１２ 通信部
１３ ＡＤコンバータ
１４ バス
２０ 二次電池
２１Ａ、２１Ｂ 放電回路
１０１ 放電制御部
１０２ 測定部
１０３、３０３、４０３ 判定部
１０４、３０４、４０４ 内部抵抗算出部
１０５、３０５、４０５ 状態検知部
ＳＷ１、ＳＷ２ スイッチ

Claims (7)

1. 二次電池に接続されたスイッチと抵抗素子とが直列に接続されて前記スイッチがオンのときに前記二次電池を放電させる放電部の前記スイッチを制御する放電制御部と、
   前記二次電池から流れる電流と前記二次電池の電圧を測定する測定部と、
   前記スイッチがオフのときに前記測定部が測定した電流値と、前記スイッチがオンのときに前記測定部が測定した電流値に基づいて前記放電部の異常を判定する判定部と、
   を備える異常診断システム。
2. 前記判定部は、前記スイッチがオンのときに前記測定部で測定された電圧値と、前記抵抗素子の抵抗値とから算出した前記スイッチがオンのときに前記抵抗素子に流れる電流値と、前記スイッチがオンのときに前記測定部が測定した電流値とに基づいて、前記測定部の異常を判定する
   請求項１に記載の異常診断システム。
3. 前記判定部が前記放電部と前記測定部とに異常なしと判定した場合、前記放電制御部が前記二次電池を所定の放電パターンで放電させ、前記所定の放電パターンで放電が行われているときに前記測定部が測定した電圧と電流とから前記二次電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗算出部
   を備える請求項２に記載の異常診断システム。
4. 前記判定部が前記放電部と前記測定部とに異常ありと判定した場合、前記内部抵抗算出部は前記内部抵抗値の算出を行わない
   請求項３に記載の異常診断システム。
5. 前記測定部は、前記二次電池に接続されるＡＤコンバータを有し、
   前記判定部は、前記ＡＤコンバータに異常がある場合、前記放電部の異常を判定しない
   請求項１に記載の異常診断システム。
6. 二次電池に接続されたスイッチと抵抗素子とが直列に接続されて前記スイッチがオンのときに前記二次電池を放電させる放電部の前記スイッチを制御する放電制御部と、
   前記二次電池から流れる電流と前記二次電池の電圧を測定する測定部と、
   前記スイッチがオフのときに前記測定部が測定した電流値と、前記スイッチがオンのときに前記測定部が測定した電流値に基づいて前記放電部の異常を判定する判定部と、
   を備える異常診断装置。
7. 二次電池に接続されたスイッチと抵抗素子とが直列に接続されて前記スイッチがオンのときに前記二次電池を放電させる放電部の前記スイッチを制御する放電制御ステップと、
   前記二次電池から流れる電流と前記二次電池の電圧を測定する測定ステップと、
   前記スイッチがオフのときに前記測定ステップで測定した電流値と、前記スイッチがオンのときに前記測定ステップで測定した電流値に基づいて前記放電部の異常を判定する判定ステップと、
   を備える異常診断方法。

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