JP3437823B2 - 微小短絡セル検出方法、セルショート検出方法、微小短絡セル検出装置およびセルショート検出装置 - Google Patents
微小短絡セル検出方法、セルショート検出方法、微小短絡セル検出装置およびセルショート検出装置Info
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- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
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Description
ョートを検出する装置および方法に関するものである。
場合、1つのセルでは十分な電力が得られないため、複
数のセルを直列接続し、システムを駆動するのに十分な
電力を生成している。このような、システムを駆動する
のに十分な電力が供給可能な、複数のセルが直列接続さ
れた組をバッテリパックと呼ぶ。また、一つ一つのセル
はバッテリとも呼ばれる。
のバッテリを用いバッテリパックを構成している。ハイ
ブリッド電気自動車においては、バッテリのセルショー
トに対しては従来のセルショート判定方法では検出がで
きないため行われていなかった。他のシステムにおける
既存のセルショート判定方法として下記のものを挙げ
る。
接続されたバッテリに対して一定電気量を強制充電し、
その後に電圧が一定値以上に上がらないことにより1セ
ルショートを判定している。特許第1253012号で
は、バッテリを急放電させた時の電解液中の気泡発生し
た音を検出してセルショートを判定する方法が挙げられ
ている。
ている従来のバッテリのショート判定方法の説明図であ
る。バッテリのセルショートを判定するために、バッテ
リを所定時間Tの間充電する。次に、時間T経過後のバ
ッテリ電圧を検出し、検出したバッテリ電圧を予め設定
した基準電圧Vbと比較する。バッテリ電圧が予め設定
した基準電圧Vb以上でない場合は、バッテリのセルの
どれかがショートしていると判定される。
セルがショートしたとき、その検出ができない場合に
は、次にあげる現象が起こり問題となっていた。
する残存容量差が生じるため、バッテリパック内のセル
は数セルごとにブロックに分けている。バッテリの容量
推定はブロック毎に電圧を指標として行っているが、シ
ョートしているセルを含むブロックでは電圧が低いため
残存容量が正確に把握できない。このため、ショートし
ているセルを含むブロックが過充電状態にあっても、さ
らに充電してしまう。その結果、ショートしているセル
を含む当該ブロック以外の正常なセルも過充電により寿
命が短くなる。
ックの電圧が残存容量に比べ低く現れるため、他の正常
セルの残存容量が十分残っている場合でもバッテリパッ
クの容量が低いと判定してしまう。その結果、バッテリ
パック全体に対し放電を停止してしまう。このためバッ
テリパックの容量を有効活用することができない。
げる点が技術的課題となる。
イバーのアクセル要求によってセルを充放電するシステ
ムでは、セルのショートを判定するためにセルを連続し
て充電することはできない。そのため前述の特許第27
54506号のように強制的にバッテリに連続充電をす
る方式で判定することはできない。
にセル1つずつに音を計測するためのマイクを設置する
のはコスト上望ましくない。
流により大きく変化するため、セルのショートによる電
圧降下が前記残存容量、充放電電流による大きな変化に
埋もれてしまう。このため、セルのショートを検出する
ことが難しい。
ショートを検出し、上記の問題点を解決する。
等に用いられるバッテリパックのセルショートを検出す
ることができるセルのショート判定方法および装置を提
供することにある。
パックのセルショートを検出することができるセルのシ
ョート判定方法および装置を提供することにある。
放電電流によりバッテリの電圧が大きく変化するばあい
であっても、確実にセルのショートを検出することがで
きるセルのショート判定方法および装置を提供すること
にある。
出方法は、バッテリパックを構成する複数のセルの内の
微小短絡を検出する微小短絡セル検出方法であって、前
記バッテリパックは、直列接続された複数のブロックを
含み、前記複数のブロックのそれぞれは、直列接続され
た前記複数のセルの内のいくつかのセルを含み、前記バ
ッテリパックの充電時に前記複数のブロックの内の少な
くとも2つのブロックの電圧を測定する第1ステップ
と、前記バッテリパックの放電時に前記少なくとも2つ
のブロックの電圧を測定する第2ステップと、前記第1
ステップの測定結果と前記第2ステップの測定結果とに
基づいて、少なくとも一つの前記微小短絡を検出する第
3ステップとを包含し、前記第3ステップは、前記少な
くとも2つのブロックの前記いくつかのセルのいずれか
が微小短絡していると判定する第4ステップを含み、前
記第4ステップは、前記少なくとも2つのブロック間の
電圧の差分が所定のしきい値より大きいことを条件と
し、前記放電時において前記条件が第1の規定時間以上
成立し、かつ前記充電時において前記条件が第2の規定
時間以上成立しないときに、前記いくつかのセルのいず
れかが微小短絡していると判定する。
た温度分布の結果に基づいて複数のグループに分類さ
れ、前記第4ステップは、同一の前記グループに属する
前記少なくとも2つのブロック間の電圧の差分が前記所
定のしきい値より大きいことを条件としてもよい。
のブロックの電圧から残存容量を推定する第5ステップ
を含み、前記第5ステップは、前記第4ステップにおい
て微小短絡セルが検出された場合、残存容量を推定する
ための所定の比較値から前記所定のしきい値相当の電圧
値を減算し、減算された電圧値と前記第2ステップにお
いて測定された電圧値とを比較してもよい。
のブロックの電圧から残存容量を推定する第6ステップ
を含み、前記第6ステップは、前記第4ステップにおい
て微小短絡セルが検出された場合、前記微小短絡セルを
含むブロックから前記第2ステップにおいて測定された
電圧値に前記所定のしきい値相当の電圧値を加算し、加
算された電圧値と残存容量を推定するための所定の比較
値とを比較してもよい。
とが同じ長さであってもよい。
検出した場合には、前記バッテリパックに与える充放電
の電流値を通常の制御時より減少させるステップを含ん
でもよい。
リパックを構成する複数のセルの内のセルショートを検
出するセルショート検出方法であって、前記バッテリパ
ックは、直列接続された複数のブロックを含み、前記複
数のブロックのそれぞれは、直列接続された前記複数の
セルの内のいくつかのセルを含み、前記バッテリパック
の充電時に前記複数のブロックの内の少なくとも2つの
ブロックの電圧を測定する第1ステップと、前記バッテ
リパックの放電時に前記少なくとも2つのブロックの電
圧を測定する第2ステップと、前記第1ステップの測定
結果と前記第2ステップの測定結果とに基づいて、少な
くとも一つの前記セルショートを検出する第3ステップ
とを包含し、前記第3ステップは、前記少なくとも2つ
のブロックの前記いくつかのセルのいずれかがセルショ
ートしていると判定する第4ステップを含み、前記第4
ステップは、前記少なくとも2つのブロック間の電圧の
差分が所定のしきい値より大きいことを条件とし、前記
放電時において前記条件が第1の規定時間以上成立し、
かつ前記充電時において前記条件が第2の規定時間以上
成立するときに、前記いくつかのセルのいずれかがセル
ショートしていると判定する。
た温度分布の結果に基づいて複数のグループに分類さ
れ、前記第4ステップは、同一の前記グループに属する
前記少なくとも2つのブロック間の電圧の差分が前記所
定のしきい値より大きいことを条件としてもよい。
とが同じ長さであってもよい。
検出された場合、バッテリパックの異常を使用者に知ら
せる信号の出力を行うステップを含んでもよい。
微小短絡を検出する微小短絡セル検出方法であって、前
記セルの充電時に前記セルの電圧を測定する第1ステッ
プと、前記セルの放電時に前記セルの電圧を測定する第
2ステップと、前記第1ステップの測定結果と前記第2
ステップの測定結果とに基づいて前記微小短絡を検出す
る第3ステップとを包含し、前記第3ステップは、放電
時において、規定時間t1’以上セルの電圧が所定のし
きい値より小さい値を示し、かつ充電時において、規定
時間t2’以上セルの電圧が所定のしきい値より小さい
値を示さないときに、セルが微小短絡していると判定す
る。また、本発明の微小短絡セル検出装置は、セルの微
小短絡を検出する微小短絡セル検出装置であって、前記
セルの充電時に前記セルの電圧を測定する第1手段と、
前記セルの放電時に前記セルの電圧を測定する第2手段
と、前記第1手段の測定結果と前記第2手段の測定結果
とに基づいて前記微小短絡を検出する第3手段とを包含
し、前記第3手段は、放電時において、規定時間t1’
以上セルの電圧が所定のしきい値より小さい値を示し、
かつ充電時において、規定時間t2’以上セルの電圧が
所定のしきい値より小さい値を示さないときに、セルが
微小短絡していると判定する。
微小短絡を検出する微小短絡セル検出方法であって、前
記セルの充電時に前記セルの電圧を測定する第1ステッ
プと、前記セルの放電時に前記セルの電圧を測定する第
2ステップと、前記第1ステップの測定結果と前記第2
ステップの測定結果とに基づいて前記微小短絡を検出す
る第3ステップとを包含し、前記第3ステップは、前記
セルの電圧が所定のしきい値より小さいことを条件と
し、前記放電時において前記条件が第1の規定時間以上
成立し、かつ前記充電時において前記条件が第2の規定
時間以上成立しないときに、前記セルが微小短絡してい
ると判定する。
とが同じ長さであってもよい。
した場合には、前記セルに与える充放電の電流値を通常
の制御時より減少させるステップを含んでもよい。
セルショートを検出するセルショート検出方法であっ
て、前記セルの充電時に前記セルの電圧を測定する第1
ステップと、前記セルの放電時に前記セルの電圧を測定
する第2ステップと、前記第1ステップの測定結果と前
記第2ステップの測定結果とに基づいて前記セルショー
トを検出する第3ステップとを包含し、前記第3ステッ
プは、放電時において、規定時間t1’以上セルの電圧
が所定のしきい値より小さい値を示し、かつ充電時にお
いて、規定時間t2’以上セルの電圧が所定のしきい値
より小さい値を示すときに、セルがセルショートしてい
ると判定する。また、本発明のセルショート検出装置
は、セルのセルショートを検出するセルショート検出装
置であって、前記セルの充電時に前記セルの電圧を測定
する第1手段と、前記セルの放電時に前記セルの電圧を
測定する第2手段と、前記第1手段の測定結果と前記第
2手段の測定結果とに基づいて前記セルショートを検出
する第3手段とを包含し、前記第3手段は、放電時にお
いて、規定時間t1’以上セルの電圧が所定のしきい値
より小さい値を示し、かつ充電時において、規定時間t
2’以上セルの電圧が所定のしきい値より小さい値を示
すときに、セルがセルショートしていると判定する。
セルショートを検出するセルショート検出方法であっ
て、前記セルの充電時に前記セルの電圧を測定する第1
ステップと、前記セルの放電時に前記セルの電圧を測定
する第2ステップと、前記第1ステップの測定結果と前
記第2ステップの測定結果とに基づいて前記セルショー
トを検出する第3ステップとを包含し、前記第3ステッ
プは、前記セルの電圧が所定のしきい値より小さいこと
を条件とし、前記放電時において前記条件が第1の規定
時間以上成立し、かつ前記充電時において前記条件が第
2の規定時間以上成立するときに、前記セルがセルショ
ートしていると判定する。
とが同じ長さであってもよい。
検出された場合、前記セルの異常を使用者に知らせる信
号の出力を行うステップを含んでもよい。
の実施の形態を説明する。
判定装置100の構成を示す。バッテリパック1は動力
負荷6を駆動するために十分な電力を供給するために、
複数のセル2Aが直列接続されて構成される。バッテリ
パック1内では数個のセル2Aを1ブロックとする複数
のブロック2に分けられる。温度分布により複数のブロ
ック2を1まとまりとして複数のグループ3が構成され
る。
ラ7により充放電の電流を制御される。複数のブロック
2からは各ブロック2毎にA/D変換器4を介して電圧
値が測定される。A/D変換器4は、セル状態推定部5
に接続される。セル状態推定部5にはA/D変換器4か
ら各ブロック2毎の電圧値および各ブロック2の電流値
が入力される。
でのブロック2がショートしているか判定し、ブロック
2の残存容量を正しく推定する。セル状態推定部5は典
型的には、CPUやメモリを含むコンピュータである。
セル状態推定部5からセル充放電コントローラ7へ、ブ
ロック2の残存容量と、ブロック2を構成するセルの正
常もしくは異常に関する情報とが渡される。
ク1へ供給する充放電電流を決定し、決定した充放電電
流をバッテリパック1へ供給する。セル充放電コントロ
ーラ7も典型的にはCPUやメモリを含むコンピュータ
であり、機能的にセル状態推定部5と分けず、同一のC
PUで処理を行うことも可能である。
判定方法のフローチャートである。図2を参照して、図
1に示す構成を有するセルのショート判定装置100の
動作を詳細に説明する。
は、セルの異常状態であるショートの初期状態のことを
指し、充電時は正常なセルと同じ電圧を保持するが、放
電時は電圧が0Vとなる状態のことである。なお、「微
小短絡セル」とは、微小短絡状態にあるセルのことを指
す。
状態であるショートの末期状態のことを指し、充電時お
よび放電時ともに電圧が0Vとなる状態のことである。
り測定されたバッテリパック1内のブロック毎の同期し
た電圧値を取得する(S201)。セル状態推定部5
は、バッテリパック1内の温度分布に基づいてグループ
分けされた、各ブロック2のグループ分けを参照する
(S202)。
する。高温になると充電効率の落ちるセル(例えばニッ
ケル水素畜電池)では、バッテリパック1内の温度分布
により設置位置に応じて残存容量の差が生じる。残存容
量の差が生じると各ブロック2間で電圧差が生じる。バ
ッテリパック1内で温度の近接した複数のブロックにグ
ループ分けすると、同一グループ内に入るブロック2間
では残存容量の差を抑えることができる。
で扱える場合は、もちろんグループ分けの必要はない。
どのブロックをどのグループに対応させるかはあらかじ
め温度を計測し、計測結果に基づいて定義しておく。定
義された情報はプログラム内などに格納しておく。ま
た、S201での電圧を取得する同期は同じグループ内
のブロックで確保できれば良い。
比較する電圧を求める。セル状態推定部5は、同一のグ
ループに属するブロック2毎の電圧を比較し、最大電圧
VBmax、最小電圧VBminを抽出する(S20
3)。
ープに属するブロック2間で電圧差があるか否かを判定
する。セル状態推定部5は、バッテリパック1の各グル
ープ3毎に最大電圧VBmaxと最小電圧VBminの
比較を行う。セル状態推定部5は、しきい値αに対し、
放電時に規定された時間t1以上下記式(1)の条件が
満たされるか否かを判断する(S204)。しきい値α
としては、実施の形態に応じた任意の値が適用される。
満たしたときはS205へ進む。満たさないときはセル
状態推定部5はセルのショート無しと判定する(S21
0)。
を構成するセル2Aの数が最大電圧VBmaxのブロッ
ク2でm個、最小電圧VBminのブロック2でn個と
個数が異なった場合には、判定レベルとして下記式を適
用する。
属するブロック2間で電圧差があるか否かを判定する
(S205)。充電時においても常時最大電圧VBma
xと最小電圧VBminとの間の電圧差を判定する。セ
ル状態推定部5は、式(1)または式(2)の条件に基
づいて比較を行う。セル状態推定部5は、規定された時
間t2以上条件が成立した場合にはセルがショートとし
ていると判断し、規定された時間t2以上条件が成立し
ない場合にはセルが微小短絡していると判断する。
場合には、セル状態推定部5はセルが微小短絡している
場合の処理を実行する(S207)。セル状態推定部5
は、微小短絡が検出されたブロック2に対しては、ブロ
ック2の残存容量が高い状態を判定するしきい値は変化
させず、ブロック2の残存容量が低い状態を判定するし
きい値を微小短絡が判定された当該ブロック2に対して
1セル分減少させる。
であっても良い。また、放電時のしきい値と充電時のし
きい値とが異なる値であってもよい。
取得された電圧値と容量判定のための比較値βを比較し
て行われる。比較値βはあらかじめ残存容量ごとのブロ
ック2の電流値と電圧値の関係からマップとして与えら
れている。つまり、容量毎の比較すべき電圧値、すなわ
ち容量20%時の電圧β20、容量30%時の電圧β3
0、容量40%時の電圧β40…が電流値によって求ま
り、ブロック2から取得された電圧とβ20、β30、
β40…を比較し、最も近いものにより残存容量として
定められる。微小短絡セルがある場合、微小短絡セルの
電圧がゼロ値であるため、ブロック2に含まれる他の正
常セルの残存容量を正しく推定するためには補正が必要
である。
のセルで構成されているときの、1セル分減少させる前
のしきい値βと減少させた後のしきい値β’の関係は下
記に示す式(3)となる。
れないので、残存容量が高い状態を判定するしきい値に
ついては変更を行わずブロック2に充電を行っても過充
電にはならず、残存容量が低い状態を判定するしきい値
のみを1セル分下げることで、低容量判定の早がかりを
防止する効果が期待できる。
クから取得された電圧に正常セル1セル分相当の電圧を
加算することで、微小短絡セルが含まれないブロック2
から取得する電圧と同等になるように補正が行え、補正
された電圧を比較値βと比較することで前記と同様の早
がかりの防止効果が期待できる。
クの容量の誤認識を示している。より詳細には、「早が
かり」とは、安全のために放電停止するようになってい
るシステムが、微小短絡セルが存在する場合に、バッテ
リパックの容量が十分あるにもかかわらず、バッテリパ
ックの容量が低くなったと勘違いして早めにセルの放電
停止をしてしまうことである。
に放電すると熱を発生し、セルが破壊およびバッテリパ
ックを組み込んでいるシステム全体も熱のために破壊す
る可能性がある。そのため、バッテリパックを組み込ん
だシステムでは容量が低いと判定したときには放電を停
止する。バッテリパックの容量に対して出力電圧が低い
と「早がかり」がおきる。
ブロックでは微小短絡セルの出力電圧がゼロ値であるた
め、他の正常セルの残存容量に対しブロックとしての出
力電圧が小さくなり「早がかり」を招く。「早がかり」が
おきると放電が停止してしまうためバッテリパックの容
量を有効活用できなくなる。それによりバッテリパック
を使用したシステムでは稼働時間が短くなるという弊害
が起こる。
しているときの処理を実行する(S209)。セルショ
ートを検出したときには、セル状態推定部5はセルを交
換するための非常信号をセル充放電コントローラ7へ出
力する。これはセルが過充電して温度上昇を引き起こす
前にセルを交換するためである。セルショートを検出し
たときには、セル充放電コントローラ7はセルに与える
充放電の電流値を通常の制御時より減少させる。
のブロック2の電圧の変動を表わす電圧特性図である。
横軸は時間tを表わし、縦軸はブロック2の電圧を表わ
す。時間毎に充放電を切り替えたときの電圧変動を示し
ており、フェーズ1では一定電流の充電、フェーズ2で
は一定電流の放電、フェーズ3では充電を示している。
からなるときの電圧変動を示す。点線L2は、ブロック
2に1セルの微小短絡したセルが含まれている場合の電
圧変動を示す。一点鎖線L3は、ブロック2に1セルの
ショートしたセルが含まれている場合の電圧変動を示
す。
ルは放電前であるので正常セルと同一の電圧を出力して
いるものとする。フェーズ1では、微小短絡したセルを
含むブロック2の電圧変動を示す点線L2は、全て正常
なセルからなるブロック2の電圧変動を示す細線L1と
同様な電圧変動を示す。ショートしたセルを含むブロッ
ク2の電圧変動を示す一点鎖線L3は、ショートしたセ
ルは電圧がゼロ値であるため、全て正常なセルからなる
ブロック2の電圧変動を示す細線L1に比べ電圧値が1
セル分小さくなる。
ブロック2の電圧変動を示す点線L2は、放電開始時に
は正常セルからなるブロック2の電圧変動を示す細線L
1と同電圧であるが、放電を数秒継続すると微小短絡し
たセルの電圧がゼロ値となり、正常セルからなるブロッ
ク2の電圧変動を示す細線L1より1セル分電圧が低下
する。ショートしたセルを含むブロック2の電圧変動を
示す一点鎖線L3は、フェーズ1と同様に正常セルから
なるブロック2の電圧変動を示す細線L1に比べ電圧値
が1セル分小さくなる。
ブロック2の電圧変動を示す点線L2は、充電開始時に
おいては放電時の影響で微小短絡したセルの電圧値がゼ
ロ値となっているため、ブロックとして電圧を比較する
と正常セルからなるブロック2の電圧変動を示す細線L
1に比べ1セル分電圧が低下している。しかしながら充
電を数秒継続すると微小短絡したセルの電圧値は正常な
セルと同様の電圧値に復帰し、ブロックの電圧としてみ
ても正常セルからなるブロック2の電圧変動を示す細線
L1と同様の電圧値に戻る。ショートしたセルを含むブ
ロック2の電圧変動を示す一点鎖線L3は、フェーズ1
と同様に正常セルからなるブロック2の電圧変動を示す
細線L1に比べ電圧値が1セル分小さくなる。
に見られる電圧の特性を利用して、正常なブロックと微
小短絡したセルを含むブロックとセルショートしたセル
を含むブロックとを区別することができる。
容量の比較的近い各ブロック2を一まとめにしているの
で、1セル分電圧が低くなるブロック2があれば必ずそ
のブロック2がグループ3内で最小電圧のブロック2と
なる。つまり、同一グループ内で、同期して取得された
各ブロック2の電圧の最大値と最小値とを比較すれば、
正常なセルからなるブロックと微小短絡・ショート状態
のセルを含んでいる疑いが最も高いブロックの電圧比較
を行っていることになる。
ブロックと正常なセルからなるブロックとは放電時の電
圧で区別することが出来る。放電時には微小短絡あるい
はショートを起こしているセルは電圧がゼロ値となるた
め、1セル分の電圧差がグループ内で生じているか判定
すれば、微小短絡あるいはショートしたセルを含むか区
別することができる。
ショートしたセルを含むブロックであるかの区別は充電
時に行う。微小短絡のセルは充電開始時にゼロ値であっ
ても数秒間連続充電を行えば電圧が回復する。一方、シ
ョートの状態のセルは常にゼロ値である。従って、充電
時に1セル分の電圧差が規定時間t2以上グループ内で
生じているか否かを判定すると、セルショート状態のセ
ルを含むブロックであるか、微小短絡状態のセルを含む
ブロックであるか区別することができる。
1内のブロックのグループ分けの1例を示す。グループ
分けは、バッテリパック1を充放電させたときのパック
内の温度分布により決められる。バッテリパック1に充
放電を頻繁に繰り返すとセルは短時間で温度が上昇す
る。セルは高温になると定格容量が低下し使用可能なセ
ルの容量域が減ってしまうため、バッテリパック1の冷
却用にはファンを用いている。図4においては、ファン
の風を下方からバッテリパック1に送っている。
上、上方からA、BおよびCの3つのグループに分けて
いる。グループ分けは、同じグループ内でのセルの温度
ばらつきを抑えるために必要である。これは、同じグル
ープ内で温度ばらつきが生じると、各ブロック間の容量
に差が生じるからである。容量の差は、各ブロック間の
電圧の差となるので、同じグループ内の温度ばらつきが
大きいと、正常なブロックを「セルショート」のブロッ
クとして誤検出してしまうという問題が生じる。
熱を発生し、セルの蓄積可能な電力量が低下してしまう
ため、ファンによりセルの冷却を行う。ファンからの風
を下方から当てた場合、下方のセルほど風が良く当たる
ため、セルの温度は下方のセルほど低くなる。
冷却すると、上方になるにつれて冷却性能が落ちてパッ
ク内で温度分布が生じる。上方になるほど温度が上がっ
ていくため、ファンからの送風の方向と垂直にグループ
分けを行うこととなる。
グループにグループ分けを行った例が示されている。図
4では、1段が3個のブロック2から構成されているた
め、3つのグループ(グループA、グループBおよびグ
ループC)はそれぞれ6個のブロックからなる。このよ
うに、バッテリパック1内の温度分布に基づいてグルー
プ分けを行うと、グループ内でのセルの容量ばらつきを
防ぐことができる。
同一のグループに分けられていることが好ましい。それ
は、バッテリパック使用毎にグループ構成が変化する
と、グループ内でセルの容量の差が生じて電圧差が生じ
る可能性が増加するからである。そのため、予めセルの
十分な充放電テストを行った上で、グループ分けがされ
ることが望ましい。
法およびセルショート検出方法は、一つのセルに対して
も実施可能である。つまり、図1に示されるセル2Aの
個数が一つのみである場合、即ちバッテリパック1の替
わりに一つのセルが設けられているような実施形態にお
いても本発明は実施可能である。
電時の電圧変化とを測定し、それぞれの電圧変化と実施
の形態に応じたしきい値とを比較することにより、セル
の状態(正常、微小短絡、セルショート)が判定され
る。このとき、放電時において、規定時間t1’以上セ
ルの電圧が所定のしきい値より小さい値を示し、かつ充
電時において、規定時間t2’以上セルの電圧が所定の
しきい値より小さい値を示さないときに、セルが微小短
絡していると判定される。また、放電時において、規定
時間t1’以上セルの電圧が所定のしきい値より小さい
値を示し、かつ充電時において、規定時間t2’以上セ
ルの電圧が所定のしきい値より小さい値を示すときに、
セルがセルショートしていると判定される。なお、規定
時間t1’およびt2’は同じ長さであってもよい。ま
た、放電時のしきい値と充電時のしきい値とが異なる値
であってもよい。
びセルショート検出方法においては、放電時のブロック
(またはセル)の電圧の測定と、充電時のブロック(ま
たはセル)の電圧の測定とは、どちらが先に測定されて
もよい。
ッド電気自動車におけるセルのセルショートを検出する
ことができるセルのショート判定方法を提供することが
できる。
ョートを検出することができるセルのショート判定方法
を提供することができる。
電流によりセルの電圧が大きく変化するばあいであって
も、確実にセルのショートを検出することができるセル
のショート判定方法を提供することができる。
ックとし、数ブロックの電圧値を同期して取得し、最大
値と最小値の電圧差がしきい値αより大きいという条件
を規定時間満たした場合が、充電時放電時ともに存在し
た場合をセルショート、放電時のみ存在した場合を微小
短絡と判定する方式としているため、異常のあるブロッ
クを早期に特定してショート状態の進行を防ぐことがで
きる。
れるブロックの残存容量を推定する下限推定しきい値を
1セル分下げ正確なブロックの残存容量を推定できるよ
うにする。これによりバッテリパックの使用可能域が低
下するのを防ぎ、バッテリパックが搭載されるシステム
の使用時間が短くなる現象を防ぐことができる。また、
セルへの入出力電力に制限をかけることでショートへの
進行を防ぎセルの延命を図ることができる。 (2)ショートセルを発見した場合には速やかにセルを
交換するよう非常信号を出力することで、セルが過充電
により温度上昇を引き起こし他の搭載システムに熱によ
る悪影響を与える前に交換することができる。
において、セルショートの初期状態である微小短絡を検
出し、充放電電流を制御することでショート状態の進行
を抑え、かつバッテリパックの容量推定を正しく行いバ
ッテリパックの使用可能となる容量を減少させないよう
にすることができる。
成図。
ローチャート。
放電時の電圧特性曲線図。
分けの1例を示す図。
Claims (20)
- 【請求項1】 バッテリパックを構成する複数のセルの
内の微小短絡を検出する微小短絡セル検出方法であっ
て、 前記バッテリパックは、直列接続された複数のブロック
を含み、 前記複数のブロックのそれぞれは、直列接続された前記
複数のセルの内のいくつかのセルを含み、 前記バッテリパックの充電時に前記複数のブロックの内
の少なくとも2つのブロックの電圧を測定する第1ステ
ップと、 前記バッテリパックの放電時に前記少なくとも2つのブ
ロックの電圧を測定する第2ステップと、 前記第1ステップの測定結果と前記第2ステップの測定
結果とに基づいて、少なくとも一つの前記微小短絡を検
出する第3ステップとを包含し、 前記第3ステップは、前記少なくとも2つのブロックの
前記いくつかのセルのいずれかが微小短絡していると判
定する第4ステップを含み、 前記第4ステップは、前記少なくとも2つのブロック間
の電圧の差分が所定のしきい値より大きいことを条件と
し、前記放電時において前記条件が第1の規定時間以上
成立し、かつ前記充電時において前記条件が第2の規定
時間以上成立しないときに、前記いくつかのセルのいず
れかが微小短絡していると判定する微小短絡セル検出方
法。 - 【請求項2】 前記複数のブロックは、あらかじめ計測
した温度分布の結果に基づいて複数のグループに分類さ
れ、 前記第4ステップは、同一の前記グループに属する前記
少なくとも2つのブロック間の電圧の差分が前記所定の
しきい値より大きいことを条件とする、請求項1記載の
微小短絡セル検出方法。 - 【請求項3】 前記第3ステップは、前記少なくとも2
つのブロックの電圧から残存容量を推定する第5ステッ
プを含み、 前記第5ステップは、前記第4ステップにおいて微小短
絡セルが検出された場合、残存容量を推定するための所
定の比較値から前記所定のしきい値相当の電圧値を減算
し、減算された電圧値と前記第2ステップにおいて測定
された電圧値とを比較する、請求項1記載の微小短絡セ
ル検出方法。 - 【請求項4】 前記第3ステップは、前記少なくとも2
つのブロックの電圧から残存容量を推定する第6ステッ
プを含み、 前記第6ステップは、前記第4ステップにおいて微小短
絡セルが検出された場合、前記微小短絡セルを含むブロ
ックから前記第2ステップにおいて測定された電圧値に
前記所定のしきい値相当の電圧値を加算し、加算された
電圧値と残存容量を推定するための所定の比較値とを比
較する、請求項1記載の微小短絡セル検出方法。 - 【請求項5】 前記第1の規定時間と前記第2の規定時
間とが同じ長さである、請求項1記載の微小短絡セル検
出方法。 - 【請求項6】 前記第3ステップは、前記微小短絡セル
を検出した場合には、前記バッテリパックに与える充放
電の電流値を通常の制御時より減少させるステップを含
む、請求項1記載の微小短絡セル検出方法。 - 【請求項7】 バッテリパックを構成する複数のセルの
内のセルショートを検出するセルショート検出方法であ
って、 前記バッテリパックは、直列接続された複数のブロック
を含み、 前記複数のブロックのそれぞれは、直列接続された前記
複数のセルの内のいくつかのセルを含み、 前記バッテリパックの充電時に前記複数のブロックの内
の少なくとも2つのブロックの電圧を測定する第1ステ
ップと、 前記バッテリパックの放電時に前記少なくとも2つのブ
ロックの電圧を測定する第2ステップと、 前記第1ステップの測定結果と前記第2ステップの測定
結果とに基づいて、少なくとも一つの前記セルショート
を検出する第3ステップとを包含し、 前記第3ステップは、前記少なくとも2つのブロックの
前記いくつかのセルのいずれかがセルショートしている
と判定する第4ステップを含み、 前記第4ステップは、前記少なくとも2つのブロック間
の電圧の差分が所定のしきい値より大きいことを条件と
し、前記放電時において前記条件が第1の規定時間以上
成立し、かつ前記充電時において前記条件が第2の規定
時間以上成立するときに、前記いくつかのセルのいずれ
かがセルショートしていると判定するセルショート検出
方法。 - 【請求項8】 前記複数のブロックは、あらかじめ計測
した温度分布の結果に基づいて複数のグループに分類さ
れ、 前記第4ステップは、同一の前記グループに属する前記
少なくとも2つのブロック間の電圧の差分が前記所定の
しきい値より大きいことを条件とする、請求項7記載の
セルショート検出方法。 - 【請求項9】 前記第1の規定時間と前記第2の規定時
間とが同じ長さである、請求項7記載のセルショート検
出方法。 - 【請求項10】 前記第3ステップは、前記セルショー
トが検出された場合、バッテリパックの異常を使用者に
知らせる信号の出力を行うステップを含む、請求項7記
載のセルショート検出方法。 - 【請求項11】 セルの微小短絡を検出する微小短絡セ
ル検出方法であって、 前記セルの充電時に前記セルの電圧を測定する第1ステ
ップと、 前記セルの放電時に前記セルの電圧を測定する第2ステ
ップと、 前記第1ステップの測定結果と前記第2ステップの測定
結果とに基づいて前記微小短絡を検出する第3ステップ
とを包含し、 前記第3ステップは、放電時において、規定時間t1’
以上セルの電圧が所定のしきい値より小さい値を示し、
かつ充電時において、規定時間t2’以上セルの電圧が
所定のしきい値より小さい値を示さないときに、セルが
微小短絡していると判定する微小短絡セル検出方法。 - 【請求項12】 セルの微小短絡を検出する微小短絡セ
ル検出方法であって、 前記セルの充電時に前記セルの電圧を測定する第1ステ
ップと、 前記セルの放電時に前記セルの電圧を測定する第2ステ
ップと、 前記第1ステップの測定結果と前記第2ステップの測定
結果とに基づいて前記微小短絡を検出する第3ステップ
とを包含し、 前記第3ステップは、前記セルの電圧が所定のしきい値
より小さいことを条件とし、前記放電時において前記条
件が第1の規定時間以上成立し、かつ前記充電時におい
て前記条件が第2の規定時間以上成立しないときに、前
記セルが微小短絡していると判定する微小短絡セル検出
方法。 - 【請求項13】 前記第1の規定時間と前記第2の規定
時間とが同じ長さである、請求項12記載の微小短絡セ
ル検出方法。 - 【請求項14】 前記第3ステップは、前記微小短絡を
検出した場合には、前記セルに与える充放電の電流値を
通常の制御時より減少させるステップを含む、請求項1
1または12記載の微小短絡セル検出方法。 - 【請求項15】 セルのセルショートを検出するセルシ
ョート検出方法であって、 前記セルの充電時に前記セルの電圧を測定する第1ステ
ップと、 前記セルの放電時に前記セルの電圧を測定する第2ステ
ップと、 前記第1ステップの測定結果と前記第2ステップの測定
結果とに基づいて前記セルショートを検出する第3ステ
ップとを包含し、 前記第3ステップは、放電時において、規定時間t1’
以上セルの電圧が所定のしきい値より小さい値を示し、
かつ充電時において、規定時間t2’以上セルの電圧が
所定のしきい値より小さい値を示すときに、セルがセル
ショートしていると判定するセルショート検出方法。 - 【請求項16】 セルのセルショートを検出するセルシ
ョート検出方法であって、 前記セルの充電時に前記セルの電圧を測定する第1ステ
ップと、 前記セルの放電時に前記セルの電圧を測定する第2ステ
ップと、 前記第1ステップの測定結果と前記第2ステップの測定
結果とに基づいて前記セルショートを検出する第3ステ
ップとを包含し、 前記第3ステップは、前記セルの電圧が所定のしきい値
より小さいことを条件とし、前記放電時において前記条
件が第1の規定時間以上成立し、かつ前記充電時におい
て前記条件が第2の規定時間以上成立するときに、前記
セルがセルショートしていると判定するセルショート検
出方法。 - 【請求項17】 前記第1の規定時間と前記第2の規定
時間とが同じ長さである、請求項16記載のセルショー
ト検出方法。 - 【請求項18】 前記第3ステップは、前記セルショー
トが検出された場合、前記セルの異常を使用者に知らせ
る信号の出力を行うステップを含む、請求項15または
16記載のセルショート検出方法。 - 【請求項19】 セルの微小短絡を検出する微小短絡セ
ル検出装置であって、 前記セルの充電時に前記セルの電圧を測定する第1手段
と、 前記セルの放電時に前記セルの電圧を測定する第2手段
と、 前記第1手段の測定結果と前記第2手段の測定結果とに
基づいて前記微小短絡を検出する第3手段とを包含し、 前記第3手段は、放電時において、規定時間t1’以上
セルの電圧が所定のしきい値より小さい値を示し、かつ
充電時において、規定時間t2’以上セルの電圧が所定
のしきい値より小さい値を示さないときに、セルが微小
短絡していると判定する微小短絡セル検出装置。 - 【請求項20】 セルのセルショートを検出するセルシ
ョート検出装置であって、 前記セルの充電時に前記セルの電圧を測定する第1手段
と、 前記セルの放電時に前記セルの電圧を測定する第2手段
と、 前記第1手段の測定結果と前記第2手段の測定結果とに
基づいて前記セルショートを検出する第3手段とを包含
し、 前記第3手段は、放電時において、規定時間t1’以上
セルの電圧が所定のしきい値より小さい値を示し、かつ
充電時において、規定時間t2’以上セルの電圧が所定
のしきい値より小さい値を示すときに、セルがセルショ
ートしていると判定するセルショート検出装置。
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