JP3975798B2 - Abnormality detection apparatus and abnormality detection method for battery pack - Google Patents

Abnormality detection apparatus and abnormality detection method for battery pack Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、組電池の異常検出装置に関し、特に、複数の単電池を直列に接続して構成される組電池の異常を検出する異常検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両に搭載されて駆動源に電力を供給したり、補機に電力供給したりする電池として、複数の単電池を直列に接続して構成される組電池がある。このような組電池を構成する単電池は、各単電池の使用の経過に伴って、劣化する、この劣化は、電池内部の活物質の腐食などにより発生し、満充電容量の低下や電池の内部抵抗の上昇などの現象が表れる。
【0003】
また、単電池の自己放電電流のばらつきや、単電池に付設される単電池電圧検出回路の消費電流のばらつき等に起因して単電池個々の電圧がばらつく。これに加えて、充電効率のばらつきにより単電池個々の電圧がばらつく。このような単電池からなる組電池の電圧アンバランスを解消する均等化装置が提案されている。この均等化装置では、単電池毎に電圧を検出し、最低電圧の単電池とほぼ同じ電圧となるよう他の単電池を放電することにより、各単電池の電圧アンバランスを解消する。
【0004】
さらに、こうした組電池の均等化装置に関して、特開2002−10512号公報は、組電池の容量を調整する方法を開示する。
【0005】
この公報に開示された容量調整方法は、組電池を構成する単電池の開放電圧の最低電圧値を容量調整目標値として設定する設定ステップと、各単電池毎に目標値との偏差に対応した放電時間を算出する算出ステップと、算出された放電時間だけ放電させる放電ステップと、他の多数の単電池よりもも相対的に電圧低下量が大きいけれども、時間の経過に順次対応して他の多数の単電池の電圧と同レベルへ近づいていく単電池を異常ではないと、最大電圧値と最低電圧値を除く単電池の電圧の平均で求めるからしきい値を越えるほどに開放電圧が低下する単電池を異常であると判断する判断ステップとを含む。
【0006】
この容量調整方法では、単電池毎に放電時間を算出し、放電後の開放電圧に基づいて、正常な電圧低下量にある単電池と異常な電圧低下量の単電池とを明確に識別して、異常が発生している単電池を検出することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の公報に開示された異常検出装置では、放電時間を各単電池毎に算出しなければならず、異常検出装置の構成が複雑になる。
【0008】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、組電池を構成する単電池の異常を容易かつ正確に検出することができる、組電池の異常検出装置および異常検出方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
第1の発明に係る異常検出装置は、複数の単電池を直列に接続して構成される組電池の異常を検出する。この異常検出装置は、複数の単電池の容量の均等化を図るための容量均等化手段と、各単電池の容量が均等化された状態から、各単電池を均一に放電した際に測定した各単電池の電圧に基づいて、組電池を構成する単電池の異常を判定するための異常判定手段とを含む。
【0010】
第1の発明によると、容量均等化手段により各単電池の容量が均等化された状態から、各単電池における放電量を均一にして放電させる。このとき、たとえば、容量均等化手段に含まれる各単電池に対応付けて設けられた抵抗(抵抗値は同じ)に同じ放電時間だけ放電させる。このようにして同じ放電量を放電した場合、劣化して満充電容量が低下した単電池における開放電圧の低下は、初期状態の単電池における開放電圧の低下よりも大きい。このため、満充電容量が低下して大きく開放電圧が低下した単電池を、劣化した電池であって異常と判断できる。また、たとえば、組電池を大容量の負荷に接続して大電流で放電した場合、劣化して内部抵抗が大きくなった単電池における電圧降下は、初期状態の単電池における電圧降下よりも大きい。このため、単電池の内部抵抗が上昇して、大きく開放電圧が低下した単電池を、劣化した電池であって異常と判断できる。その結果、組電池を構成する単電池の異常を容易かつ正確に検出することができる、組電池の異常検出装置を提供することができる。
【0011】
第2の発明に係る組電池の異常検出装置は、第1の発明の構成に加えて、異常判定手段は、各単電池の容量が均等化された状態から、容量均等化手段を用いて各単電池を同じ量だけ放電した際に測定した各単電池の電圧に基づいて、組電池を構成する単電池の異常を判定するための手段を含む。
【0012】
第2の発明によると、容量均等化手段により各単電池の容量が均等化された状態から、各単電池における放電量を均一にして放電させる。このとき、容量均等化手段に含まれる各単電池に対応付けて設けられた抵抗(抵抗値は同じ)に同じ放電時間だけ放電させる。このようにして同じ放電量を放電した場合、劣化して満充電容量が低下した単電池における開放電圧の低下は、初期状態の単電池における開放電圧の低下よりも大きい。このため、満充電容量が低下して大きく開放電圧が低下した単電池を、劣化した電池であって異常と判断できる。その結果、組電池を構成する単電池の異常を容易かつ正確に検出することができる、組電池の異常検出装置を提供することができる。
【0013】
第3の発明に係る組電池の異常検出装置は、第1の発明の構成に加えて、異常判定手段は、各単電池の容量が均等化された状態から、組電池を大容量の負荷に接続することにより放電した際に測定した各単電池の電圧に基づいて、組電池を構成する単電池の異常を判定するための手段を含む。
【0014】
第3の発明によると、容量均等化手段により各単電池の容量が均等化された状態から、各単電池における放電量を均一にして放電させる。このとき、組電池を大容量の負荷に接続して大電流で放電した場合、劣化して内部抵抗が大きくなった単電池における電圧降下は、初期状態の単電池における電圧降下よりも大きい。このため、単電池の内部抵抗が上昇して大きく開放電圧が低下した単電池を、劣化した電池であって異常と判断できる。その結果、組電池を構成する単電池の異常を容易かつ正確に検出することができる、組電池の異常検出装置を提供することができる。
【0015】
第4の発明に係る組電池の異常検出装置は、第1〜第3のいずれかの発明の構成に加えて、単電池は、リチウム電池であるものである。
【0016】
第4の発明によると、複数のリチウム電池から構成される組電池の異常を正確に検出できる異常検出装置を提供できる。
【0017】
第5の発明に係る異常検出方法は、複数の単電池を直列に接続して構成される組電池の異常を検出する。この異常検出方法は、複数の単電池の容量の均等化を図る容量均等化ステップと、各単電池の容量が均等化された状態から、各単電池を均一に放電した際に測定した各単電池の電圧に基づいて、組電池を構成する単電池の異常を判定する異常判定ステップとを含む。
【0018】
第5の発明によると、容量均等化ステップにて各単電池の容量が均等化された状態から、各単電池における放電量を均一にして放電させる。このとき、たとえば、容量均等化ステップにて使用される、各単電池に対応付けて設けられた抵抗(抵抗値は同じ)に同じ放電時間だけ放電させる。このようにして同じ放電量を放電した場合、劣化して満充電容量が低下した単電池における開放電圧の低下は、初期状態の単電池における開放電圧の低下よりも大きい。このため、満充電容量が低下して、大きく開放電圧が低下した単電池を、劣化した電池であって異常と判断できる。また、たとえば、組電池を大容量の負荷に接続して大電流で放電した場合、劣化して内部抵抗が大きくなった単電池における電圧降下は、初期状態の単電池における電圧降下よりも大きい。このため、単電池の内部抵抗が上昇して大きく開放電圧が低下した単電池を、劣化した電池であって異常と判断できる。その結果、組電池を構成する単電池の異常を容易かつ正確に検出することができる、組電池の異常検出方法を提供することができる。
【0019】
第6の発明に係る異常検出方法は、第5の発明の構成に加えて、異常判定ステップは、各単電池の容量が均等化された状態から、容量均等化ステップを用いて各単電池を同じ量だけ放電した際に測定した各単電池の電圧に基づいて、組電池を構成する単電池の異常を判定するステップを含む。
【0020】
第6の発明によると、容量均等化ステップにて各単電池の容量が均等化された状態から、各単電池における放電量を均一にして放電させる。このとき、容量均等化ステップにて使用される、各単電池に対応付けて設けられた抵抗(抵抗値は同じ)に同じ放電時間だけ放電させる。このようにして同じ放電量を放電した場合、劣化して満充電容量が低下した単電池における開放電圧の低下は、初期状態の単電池における開放電圧の低下よりも大きい。このため、満充電容量が低下して大きく開放電圧が低下した単電池を、劣化した電池であって異常と判断できる。その結果、組電池を構成する単電池の異常を容易かつ正確に検出することができる、組電池の異常検出方法を提供することができる。
【0021】
第7の発明に係る異常検出方法が、第5の発明の構成に加えて、異常判定ステップは、各単電池の容量が均等化された状態から、組電池を大容量の負荷に接続することにより放電した際に測定した各単電池の電圧に基づいて、組電池を構成する単電池の異常を判定するステップを含む。
【0022】
第7の発明によると、容量均等化ステップにて各単電池の容量が均等化された状態から、各単電池における放電量を均一にして放電させる。このとき、組電池を大容量の負荷に接続して大電流で放電した場合、劣化して内部抵抗が大きくなった単電池における電圧降下は、初期状態の単電池における電圧降下よりも大きい。このため、単電池の内部抵抗が上昇して大きく開放電圧が低下した単電池を、劣化した電池であって異常と判断できる。その結果、組電池を構成する単電池の異常を容易かつ正確に検出することができる、組電池の異常検出方法を提供することができる。
【0023】
第8の発明に係る異常検出方法が、第5〜第7のいずれかの発明の構成に加えて、単電池は、リチウム電池であるものである。
【0024】
第8の発明によると、複数のリチウム電池から構成される組電池の異常を正確に検出できる異常検出方法を提供できる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。なお、以下の説明では、リチウム電池により組電池が構成されているとして説明するがこれに限定されない。また、この組電池は車両に搭載されているものとして説明する。
【0026】
<第1の実施の形態>
図1に、本実施の形態に係る組電池の異常検出システムを示す。この異常検出システムは、リレー200と、組電池300と、リレー200を介して負荷400に接続された組電池300の異常を検出する異常検出装置100とを含む。N(Nは自然数)個の単電池が、直列に接続されている。異常検出装置100は、組電池300を構成する単電池B(1)〜B(N)の接続点と導電ラインL(0)〜L(N)を介して接続された電池ECU(Electronic Control Unit)110と、導電ラインL(0)〜L(N)間に各々直列に接続されたトランジスタT(1)〜T(N)と抵抗R(1)〜R(N)とを含む。なお、抵抗R(1)〜R(N)の抵抗値は、すべて同じである。
【0027】
組電池300は、リチウム電池である単電池B(1)〜B(N)を直列に接続して構成されている。組電池300には、リレー200を介して負荷400が接続される。
【0028】
電池ECU110は、CPU112と、CPU112で実行されるプログラムを記憶したROM(Read Only Memory)114と、一時的にデータを記憶するRAM(Random Access Memory)116とを含む。この電池ECU100からは、組電池300の異常を表示するインジケータ120への点灯信号や各トランジスタT(1)〜T(N)へのオンオフ信号などが出力ポートを介して出力される。
【0029】
電池ECU100からのオンオフ信号によりトランジスタT(1)〜T(N)がオンされると、オンされたトランジスタを介して直列に接続された抵抗に電流が流れて、電力が消費される。
【0030】
電池ECU110のCPU112は、各単電池B(1)〜B(N)の電圧VB(1)〜VB(N)を検出する。CPU112は、各単電池B(1)〜B(N)の電圧VB(1)〜VB(N)を、導電ラインL(0)〜L(N)のライン間の電位差として検出する。
【0031】
電池ECU110のCPU112は、予め定められたタイミングから、設定された充電時間が経過をしたことを計測することができるタイマを内蔵する。CPU112は、このタイマにより、均等化処理後のテスト放電時間の完了を検知する。抵抗R(1)〜R(N)の抵抗値は、すべて同じであるので、放電量と放電時間とは相関関係を有する。以下の説明では、放電量を直接検知しないで、均等化処理後に、均等化回路の抵抗R(1)〜R(N)を用いて、各単電池に共通する放電時間だけ放電して、その放電時間経過後の各単電池の電圧に基づいて異常な単電池を検出するとして説明するが、本発明はこれに限定されない。たとえば、放電時間以外の物理量を検知してその物理量に基づいて放電量を算出して、その放電量が各単電池において均一になるように放電した後の電圧に基づいて異常な単電池を検出するものであってもよい。
【0032】
図2を参照して、本実施の形態に係る組電池の異常検出システムで異常を検出する対象であるリチウム電池のSOC(States Of Charge)とOCV(Open Current Voltage)との関係について説明する。図2に示すように、横軸にSOCを縦軸にOCVをとった場合、リチウム電池は、SOCの上昇に従ってOCVが上昇する傾向を有する。測定されたOCVが4.1ボルトの場合にはSOCが100%という関係を有する。
【0033】
図3を参照して、リチウム電池の容量とOCVとの関係について説明する。図3には、初期状態のリチウム電池と、劣化状態にあるリチウム電池とについて、容量とOCVの関係を示す。初期状態にあり劣化していないリチウム電池においては、計測されたOCVが4.1ボルトの場合に満充電となり約12Ahの電気量を充電した状態にある。一方、経時的な変化により劣化して満充電容量が低下したリチウム電池においては、測定されたOCVが4.1ボルトであっても、充電された電気容量は8Ah程度である。すなわち、リチウム電池のOCVが同じ4.1ボルトと測定された場合であっても、初期状態のリチウム電池は12Ah、劣化したリチウム電池は8Ahの容量が充電された状態である。
【0034】
図3に示すように、リチウム電池を充電することにより容量もOCVも上昇し、リチウム電池から放電することにより容量もOCVも下降する。また、図3に示すように、初期状態にあるリチウム電池および劣化状態にあるリチウム電池に対して、満充電状態から同じ放電量ΔQをそれぞれ放電すると、初期状態のリチウム電池のOCVよりも劣化状態のリチウム電池のOCVが低くなる。
【0035】
図4を参照して、本実施の形態に係る組電池の異常検出装置100の電池ECU110で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【0036】
ステップ(以下、ステップをSと略す)100にて、電池ECU110のCPU112は、各単電池の電圧VB(K)(K=1〜N)を検知する。S102にて、CPU112は、電圧VBのばらつきがΔVよりも小さいか否かを判断する。電圧VBのばらつきがΔVよりも小さい場合には(S102にてYES)、処理はS106へ移される。もしそうでないと(S102にてNO)、処理はS104へ移される。
【0037】
S104にて、CPU112は、均等化回路を用いて均等化処理を行なう。このとき、各単電池の電圧が単電池の電圧VB(K)の中で最低の電圧になるまで、トランジスタT(K)がオンされて、単電池がそれぞれ放電される。
【0038】
S106にて、CPU112はテスト放電条件を満足したか否かを判断する。この判断は、均等化処理が完了した後であって、負荷400と組電池300とが、切り離されているか否かにより判断される。テスト放電条件を満足していると(S106にてYES)、処理はS108へ移される。もしそうでないと(S106にてNO)、処理はS106へ戻され、テスト放電条件を満足するまで待つ。
【0039】
S108にて、CPU112は、トランジスタT(K)(K=1〜N)をオンする。S110にて、CPU112は、タイマをスタートさせる。S112にて、CPU112は、タイマスタートから予め定められた時間が経過したか否かを判断する。タイマスタートから予め定められた時間が経過すると(S112にてYES)、処理はS114へ移される。もしそうでないと(S112にてNO)、処理はS112へ戻され、タイマスタートから予め定められた時間が経過するまで待つ。
【0040】
S114にて、CPU112は、トランジスタT(K)(K=1〜N)をオフする。S116にて、CPU112は、変数Kを初期化(K=1)する。S118にて、CPU112はK番目の単電池の電圧VB(K)を検知する。S120にて、CPU112は、K番目の単電池の電圧VB(K)が、予め定められた、電圧に関するしきい値VBLIMよりも低いか否かを判断する。K番目の単電池の電圧VB(K)がしきい値VBLIMよりも低い場合には(S120にてYES)、処理はS122へ移される。もしそうでないと(S120にてNO)、処理はS124へ移される。
【0041】
S122にて、CPU112は、K番目の単電池の異常フラグをセットする。S124にて、CPU112は、変数Kに1を加算する。S126にて、CPU112は、変数Kが単電池の個数Nよりも大きいか否かを判断する。変数Kが単電池の個数Nよりも大きい場合には(S126にてYES)、処理はS128へ移される。もしそうでないと(S126にてNO)、処理はS118へ戻され、次の単電池についての処理が行なわれる。
【0042】
S128にて、CPU112は、異常フラグがセットされた単電池を異常としてRAM116に記憶する。その後、CPU112は、インジケータ120に対して単電池の異常に関する情報を表示させる。
【0043】
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る電池ECUのCPU112の動作について説明する。
【0044】
車両が停止してイグニッションスイッチがオフなどされると、各単電池の電圧VB(K)(K=1〜N)が検知される(S100)。電圧VBのばらつきがΔVよりも小さいと(S102にてYES)、均等化処理は行なわれずテスト放電条件が満足しているか否かが判断される(S106)。
【0045】
テスト放電条件が満足されていると(S106にてYES)、トランジスタT(K)(K=1〜N)がオンされる(S108)。タイマがスタートされ(S110)、予め定められた時間が経過すると(S112にてYES)、トランジスタT(K)(K=1〜N)がオフされる(S114)。K番目の単電池の電圧VB(K)が検知される(S118)。検知された電圧VB(K)が予め定められたしきい値VBLIMよりも低い場合には(S120にてYES)、K番目の単電池の異常フラグがセットされる(S122)。
【0046】
このとき、図3を用いて説明したように、単電池において同じ放電量を放電した場合であっても、初期状態のリチウム電池に比べて劣化したリチウム電池は、より低くOCVが測定される。そのため、K番目の単電池の電圧VB(K)が予め定められたしきい値VBLIMよりも低い場合には、その単電池が劣化しているものとして異常フラグがセットされる。このような処理が、単電池の個数N回だけ繰返し行なわれる。すべての単電池についての処理が行なわれると、異常フラグがセットされた単電池を異常としてRAM116に記憶される(S128)。
【0047】
以上のようにして、本実施の形態に係る異常検出装置によると、均等化回路により単電池の容量のばらつきをなくした後、その均等化回路の単電池にそれぞれ対応して設けられた抵抗を用いて同じ時間だけ放電する。このとき、均等化回路の抵抗は同じ抵抗値であるため、同じ放電時間だけ放電すると同じ電気量ΔQが放電される。複数の単電池において同じ電気量ΔQを放電した場合に、より多くOCVが低下した電池は満充電容量が低下した電池として判断できる。
【0048】
なお、本実施の形態においては、テスト放電後の単電池の電圧VB(K)が予め定められたしきい値VBLIMよりも低い場合に満充電容量が低下した単電池と判断したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、テスト放電後の単電池の電圧VB(K)がその組電池を構成する他の電池よりも相対的に低い場合に、満充電容量が低下した単電池と判断する、すべての判断方法を含む。
【0049】
<第2の実施の形態>
以下、本発明の第2の実施の形態に係る組電池の異常検出システムを示す。図5に示すように、本実施の形態に係る異常検知システムは、第1の実施の形態に係る異常検出装置100を含む。この異常検出装置100は、第1の実施の形態の組電池300である36ボルトバッテリ302に接続される。36ボルトバッテリ302は、それぞれの単電池B(1)〜B(N)に内部抵抗RB(1)〜RB(N)を含む。また、リレー200は、DC/DCコンバータ500に接続され、DC/DCコンバータ500は12ボルトバッテリ600に接続される。
【0050】
リレー200がオンされると、36ボルトバッテリ302からDC/DCコンバータ500を介して12ボルトバッテリ600に大電流が流れる。これ以外のハードウェア構成については、前述の第1の実施の形態に係る異常検知システムにおけるハードウェア構成と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰返さない。
【0051】
図6を参照して、本実施の形態に係る異常検出装置100の電池ECU110で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、図6に示すフローチャートの中で、前述の図4に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについての処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【0052】
S200にて、CPU112は、リレー200をオンして、DC/DCコンバータ500に電力を供給してテスト放電を開始する。S202にて、CPU112は、変数Kを初期化(K=1)する。S204にて、CPU112は、K番目の電池の電圧VB(K)を検知する。S206にて、CPU112は、電圧VB(K)をRAM116に記憶する。S208にて、CPU112は、変数Kに1を加算する。S210にて、CPU112は、変数Kが単電池の個数Nよりも大きいか否かを判断する。変数Kが単電池の個数Nよりも大きい場合には(S210にてYES)、処理はS212へ移される。もしそうでないと(S210にてNO)、処理はS204へ戻され、次の単電池についての処理が行なわれる。
【0053】
S212にて、CPU112は、リレー200をオフして、テスト放電を終了させる。S214にて、CPU112は、N個の単電池の中で最低電圧VBMINを判定する。この最低電圧であると判定された単電池は、電池の内部抵抗の上昇による電圧降下が最も小さく、組電池の中で最も劣化していない単電池である。
【0054】
S216にて、CPU112は、変数Kを初期化(K=1)する。S218にて、CPU112は、評価値Eを、E=電圧VB(K)/VBMINとして算出する。S220にて、CPU112は、評価値Eが予め定められたしきい値EMAXよりも大きいか否かを判断する。評価値Eが予め定められたしきい値EMAXよりも大きい場合には(S220にてYES)、処理はS222へ移される。もしそうでないと(S220にてNO)、処理はS224へ移される。このとき、1番目の電池B(1)に付随する内部抵抗RB(1)よりも電池B(2)に付随する内部抵抗RB(2)の方が大きい場合には、2番目の電池B(2)において電池の内部抵抗による電圧降下がより大きく発生する。そのため、電圧VB(K)が高く検知される。その結果、2番目の電池B(2)の評価値Eが、1番目の電池B(1)の評価値Eよりも大きく算出される。
【0055】
S222にて、CPU112は、K番目の単電池の異常フラグをセットする。S224にて、CPU112は、変数Kに1を加算する。S226にて、CPU112は、変数Kが単電池の個数Nよりも大きいか否かを判断する。変数Kが単電池の個数Nよりも大きい場合には(S226にてYES)、処理はS128へ移される。もしそうでないと(S226にてNO)、処理はS218へ戻され、次の単電池についての処理が行なわれる。
【0056】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る異常検出装置100のCPU112の動作について説明する。
【0057】
車両が停止してイグニッションスイッチがオフされるなどの条件が整うと、各単電池の電圧VB(K)(K=1〜N)が検知される(S100)。電圧VBのばらつきがΔVよりも小さいと(S102にてYES)、均等化処理が行なわれず、リレー200がオンされて、DC/DCコンバータ500に36ボルトバッテリから電力が供給されてテスト放電が開始される(S200)。この状態でK番目の単電池の電圧VB(K)が検知され(S204)、検知された電圧VB(K)がRAM116に記憶される(S206)。このような処理が、すべての単電池について繰返し行なわれる。
【0058】
その後、リレー200がオフされテスト放電が終了する(S212)。N個の単電池の中で最低電圧VBMINが判定される(S214)。それぞれの単電池についてRAM116に記憶された電圧VB(K)をVBMINで除算して、評価値Eが算出される(S218)。算出された評価値Eが予め定められたしきい値EMAXよりも大きいと(S220にてYES)、K番目の単電池の異常フラグがセットされる(S222)。このような処理が、すべての単電池に対して繰返し実行される。
【0059】
以上のようにして、本実施の形態に係る組電池の異常検出装置によると、組電池に接続されたDC/DCコンバータなどを用いて、たとえば100アンペア程度の大電流を流したときの各単電池の電圧を測定する。経時的な変化により単電池の内部抵抗が上昇した単電池においては電圧降下として現われる電圧VB(K)が大きく測定される。内部抵抗による電圧降下が大きい電池は、劣化した電池であるとしての異常フラグがセットされ、組電池を構成する単電池の異常を検出することができる。
【0060】
なお、本実施の形態においては、大電流を流している場合の、最低電圧VBMIN単電池に対する電圧VB(K)の比率である評価値Eが、予め定められたしきい値EMAXよりも大きい場合に、内部抵抗が上昇した単電池と判断したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、テスト放電中の単電池の電圧VB(K)が、その組電池を構成する他の電池よりも相対的に高い場合に、内部抵抗が上昇した単電池と判断する、すべての判断方法を含む。
【0061】
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。本発明の範囲は上記した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。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態に係る異常検出システムの制御ブロック図である。
【図2】 SOCとOCVとの関係を表わす図である。
【図3】 容量とOCVとの関係を表わす図である。
【図4】 本発明の第1の実施の形態に係る異常検出システムの電池ECUで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図5】 本発明の第2の実施の形態に係る異常検出システムの制御ブロック図である。
【図6】 本発明の第2の実施の形態に係る異常検出システムの電池ECUで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【符号の説明】
100 異常検出装置、110 電池ECU、112 CPU、114 ROM、116 RAM、200 リレー、300 組電池、302 36Vバッテリ、400 負荷、500 DC/DCコンバータ、600 12Vバッテリ。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an assembled battery abnormality detection device, and more particularly to an abnormality detection device that detects an abnormality in an assembled battery configured by connecting a plurality of single cells in series.
[0002]
[Prior art]
As a battery that is mounted on a vehicle and supplies power to a drive source or supplies power to an auxiliary machine, there is an assembled battery configured by connecting a plurality of single cells in series. The unit cells constituting such an assembled battery deteriorate with the progress of use of each unit cell. This deterioration occurs due to corrosion of the active material inside the battery. Phenomena such as an increase in internal resistance appear.
[0003]
In addition, the voltage of individual cells varies due to variations in self-discharge current of the cells, variations in current consumption of the cell voltage detection circuit attached to the cells, and the like. In addition to this, the voltage of individual cells varies due to variations in charging efficiency. There has been proposed an equalizing device that eliminates the voltage imbalance of an assembled battery including such single cells. In this equalization apparatus, the voltage imbalance of each unit cell is eliminated by detecting the voltage for each unit cell and discharging the other unit cell so that the voltage is almost the same as the minimum unit cell.
[0004]
Furthermore, regarding such an assembled battery equalizing apparatus, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-10512 discloses a method for adjusting the capacity of the assembled battery.
[0005]
The capacity adjustment method disclosed in this publication corresponds to the setting step of setting the minimum voltage value of the open voltage of the cells constituting the assembled battery as the capacity adjustment target value, and the deviation from the target value for each cell. The calculation step for calculating the discharge time, the discharge step for discharging only for the calculated discharge time, and the voltage drop amount is relatively larger than that of many other single cells. If the cells that are approaching the same level as the voltage of many cells are not abnormal, the open voltage decreases as the threshold value is exceeded because the average of the cell voltages excluding the maximum and minimum voltage values is obtained. A determination step of determining that the unit cell is abnormal.
[0006]
In this capacity adjustment method, the discharge time is calculated for each unit cell, and based on the open circuit voltage after discharge, the unit cell having a normal voltage drop amount and the unit cell having an abnormal voltage drop amount are clearly identified. , It is possible to detect a unit cell in which an abnormality has occurred.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the abnormality detection device disclosed in the above-mentioned publication, the discharge time must be calculated for each unit cell, and the configuration of the abnormality detection device becomes complicated.
[0008]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and provides an assembled battery abnormality detection device and abnormality detection method that can easily and accurately detect abnormality of a single battery constituting the assembled battery. Is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The abnormality detection device according to the first aspect of the invention detects an abnormality of an assembled battery configured by connecting a plurality of single cells in series. This abnormality detection device was measured when each cell was uniformly discharged from the capacity equalization means for equalizing the capacity of the plurality of cells and the state where the capacity of each cell was equalized. And an abnormality determining means for determining an abnormality of the unit cells constituting the assembled battery based on the voltage of each unit cell.
[0010]
According to the first invention, discharge is performed with the discharge amount in each unit cell made uniform from the state in which the capacity of each unit cell is equalized by the capacity equalizing means. At this time, for example, a resistor (corresponding to the same resistance value) provided in association with each unit cell included in the capacity equalizing means is discharged for the same discharge time. When the same discharge amount is discharged in this way, the decrease in the open voltage in the single cell that has deteriorated and the full charge capacity has decreased is larger than the decrease in the open voltage in the single cell in the initial state. For this reason, a single battery whose full charge capacity is reduced and the open circuit voltage is greatly reduced is a deteriorated battery and can be determined to be abnormal. For example, when the assembled battery is connected to a large-capacity load and discharged with a large current, the voltage drop in the unit cell that has deteriorated and has increased internal resistance is larger than the voltage drop in the unit cell in the initial state. For this reason, it is possible to determine that a battery cell whose internal resistance has increased and the open-circuit voltage has greatly decreased is a deteriorated battery and is abnormal. As a result, it is possible to provide an assembled battery abnormality detection device that can easily and accurately detect abnormality of the cells constituting the assembled battery.
[0011]
In the battery pack abnormality detection device according to the second invention, in addition to the configuration of the first invention, the abnormality determination means uses the capacity equalization means from the state where the capacity of each unit cell is equalized. Means for determining an abnormality of the unit cells constituting the assembled battery based on the voltage of each unit cell measured when the unit cell is discharged by the same amount is included.
[0012]
According to the second aspect of the invention, the discharge amount in each unit cell is made uniform from the state in which the capacity of each unit cell is equalized by the capacity equalizing means. At this time, a resistor (corresponding to the same resistance value) provided in association with each unit cell included in the capacity equalizing means is discharged for the same discharge time. When the same discharge amount is discharged in this way, the decrease in the open voltage in the single cell that has deteriorated and the full charge capacity has decreased is larger than the decrease in the open voltage in the single cell in the initial state. For this reason, a single battery whose full charge capacity is reduced and the open circuit voltage is greatly reduced is a deteriorated battery and can be determined to be abnormal. As a result, it is possible to provide an assembled battery abnormality detection device that can easily and accurately detect abnormality of the cells constituting the assembled battery.
[0013]
In addition to the configuration of the first invention, the abnormality determination device for the assembled battery according to the third invention is configured so that the abnormality determining means sets the assembled battery to a large-capacity load from a state in which the capacity of each unit cell is equalized. Means for determining an abnormality of the unit cells constituting the assembled battery based on the voltage of each unit cell measured when discharged by connecting.
[0014]
According to the third aspect of the invention, from the state where the capacity of each unit cell is equalized by the capacity equalizing means, the discharge amount in each unit cell is made uniform and discharged. At this time, when the assembled battery is connected to a large-capacity load and discharged at a large current, the voltage drop in the unit cell that has deteriorated and has increased internal resistance is larger than the voltage drop in the unit cell in the initial state. For this reason, a unit cell whose open-circuit voltage is greatly decreased due to an increase in the internal resistance of the unit cell can be determined to be abnormal because it is a deteriorated battery. As a result, it is possible to provide an assembled battery abnormality detection device that can easily and accurately detect abnormality of the cells constituting the assembled battery.
[0015]
In the battery pack abnormality detection device according to the fourth invention, in addition to the configuration of any one of the first to third inventions, the unit cell is a lithium battery.
[0016]
According to the fourth invention, it is possible to provide an abnormality detection device capable of accurately detecting an abnormality of an assembled battery including a plurality of lithium batteries.
[0017]
An abnormality detection method according to a fifth aspect of the invention detects an abnormality of an assembled battery configured by connecting a plurality of single cells in series. This abnormality detection method includes a capacity equalization step for equalizing the capacities of a plurality of unit cells, and each unit measured when each unit cell is uniformly discharged from a state in which the capacity of each unit cell is equalized. And an abnormality determination step of determining an abnormality of the single cells constituting the assembled battery based on the voltage of the battery.
[0018]
According to the fifth aspect of the invention, from the state where the capacity of each unit cell is equalized in the capacity equalizing step, the discharge amount in each unit cell is made uniform and discharged. At this time, for example, a resistor (corresponding to the same resistance value) provided in association with each unit cell used in the capacity equalization step is discharged for the same discharge time. When the same discharge amount is discharged in this way, the decrease in the open voltage in the single cell that has deteriorated and the full charge capacity has decreased is larger than the decrease in the open voltage in the single cell in the initial state. For this reason, a single battery whose full charge capacity is reduced and the open-circuit voltage is greatly reduced is a deteriorated battery and can be determined to be abnormal. For example, when the assembled battery is connected to a large-capacity load and discharged with a large current, the voltage drop in the unit cell that has deteriorated and has increased internal resistance is larger than the voltage drop in the unit cell in the initial state. For this reason, a unit cell whose open-circuit voltage is greatly decreased due to an increase in the internal resistance of the unit cell can be determined to be abnormal because it is a deteriorated battery. As a result, it is possible to provide an assembled battery abnormality detection method capable of easily and accurately detecting abnormality of the single cells constituting the assembled battery.
[0019]
In the abnormality detection method according to the sixth aspect of the invention, in addition to the configuration of the fifth aspect of the invention, the abnormality determination step uses the capacity equalization step to replace each unit cell from the state where the capacity of each unit cell is equalized. The method includes a step of determining an abnormality of the unit cells constituting the assembled battery based on the voltage of each unit cell measured when the same amount is discharged.
[0020]
According to the sixth invention, discharge is performed with the discharge amount in each unit cell made uniform from the state in which the capacity of each unit cell is equalized in the capacity equalization step. At this time, a resistor (corresponding to the same resistance value) provided in association with each unit cell used in the capacity equalization step is discharged for the same discharge time. When the same discharge amount is discharged in this way, the decrease in the open voltage in the single cell that has deteriorated and the full charge capacity has decreased is larger than the decrease in the open voltage in the single cell in the initial state. For this reason, a single battery whose full charge capacity is reduced and the open circuit voltage is greatly reduced is a deteriorated battery and can be determined to be abnormal. As a result, it is possible to provide an assembled battery abnormality detection method capable of easily and accurately detecting abnormality of the single cells constituting the assembled battery.
[0021]
In the abnormality detection method according to the seventh invention, in addition to the configuration of the fifth invention, the abnormality determination step connects the assembled battery to a large-capacity load from a state in which the capacity of each unit cell is equalized. The step of determining the abnormality of the unit cells constituting the assembled battery based on the voltage of each unit cell measured when discharged by the above.
[0022]
According to the seventh invention, discharge is performed with the discharge amount in each unit cell made uniform from the state in which the capacity of each unit cell is equalized in the capacity equalization step. At this time, when the assembled battery is connected to a large-capacity load and discharged at a large current, the voltage drop in the unit cell that has deteriorated and has increased internal resistance is larger than the voltage drop in the unit cell in the initial state. For this reason, a unit cell whose open-circuit voltage is greatly decreased due to an increase in the internal resistance of the unit cell can be determined to be abnormal because it is a deteriorated battery. As a result, it is possible to provide an assembled battery abnormality detection method capable of easily and accurately detecting abnormality of the single cells constituting the assembled battery.
[0023]
In the abnormality detection method according to the eighth invention, in addition to the configuration of any one of the fifth to seventh inventions, the unit cell is a lithium battery.
[0024]
According to the eighth invention, it is possible to provide an abnormality detection method capable of accurately detecting an abnormality of an assembled battery composed of a plurality of lithium batteries.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated. In the following description, it is assumed that the assembled battery is constituted by a lithium battery, but the present invention is not limited to this. In addition, this assembled battery will be described as being mounted on a vehicle.
[0026]
<First Embodiment>
FIG. 1 shows an assembled battery abnormality detection system according to the present embodiment. This abnormality detection system includes a relay 200, an assembled battery 300, and an abnormality detection device 100 that detects an abnormality of the assembled battery 300 connected to the load 400 via the relay 200. N (N is a natural number) unit cells are connected in series. The abnormality detection apparatus 100 includes a battery ECU (Electronic Control Unit) connected to connection points of the cells B (1) to B (N) constituting the assembled battery 300 via conductive lines L (0) to L (N). ) 110, and transistors T (1) to T (N) and resistors R (1) to R (N) connected in series between the conductive lines L (0) to L (N), respectively. The resistance values of the resistors R (1) to R (N) are all the same.
[0027]
The assembled battery 300 is configured by connecting single cells B (1) to B (N), which are lithium batteries, in series. A load 400 is connected to the assembled battery 300 via the relay 200.
[0028]
Battery ECU 110 includes a CPU 112, a ROM (Read Only Memory) 114 that stores a program executed by CPU 112, and a RAM (Random Access Memory) 116 that temporarily stores data. The battery ECU 100 outputs a lighting signal to the indicator 120 that displays an abnormality of the assembled battery 300, an on / off signal to each of the transistors T (1) to T (N), and the like via an output port.
[0029]
When the transistors T (1) to T (N) are turned on by the on / off signal from the battery ECU 100, current flows through the resistors connected in series via the turned-on transistors, and power is consumed.
[0030]
The CPU 112 of the battery ECU 110 detects the voltages VB (1) to VB (N) of the individual cells B (1) to B (N). The CPU 112 detects the voltages VB (1) to VB (N) of the single cells B (1) to B (N) as potential differences between the conductive lines L (0) to L (N).
[0031]
The CPU 112 of the battery ECU 110 incorporates a timer capable of measuring that a set charging time has elapsed from a predetermined timing. The CPU 112 detects the completion of the test discharge time after the equalization process using this timer. Since the resistance values of the resistors R (1) to R (N) are all the same, the discharge amount and the discharge time have a correlation. In the following description, the discharge amount is not directly detected, and after the equalization process, the resistors R (1) to R (N) of the equalization circuit are used to discharge only the discharge time common to each unit cell. Although described as detecting an abnormal unit cell based on the voltage of each unit cell after the discharge time has elapsed, the present invention is not limited to this. For example, a physical quantity other than the discharge time is detected, the discharge quantity is calculated based on the physical quantity, and abnormal cells are detected based on the voltage after discharging so that the discharge quantity is uniform in each single battery. You may do.
[0032]
With reference to FIG. 2, the relationship between SOC (States Of Charge) and OCV (Open Current Voltage) of a lithium battery which is a target for detecting an abnormality in the abnormality detection system for an assembled battery according to the present embodiment will be described. As shown in FIG. 2, when SOC is plotted on the horizontal axis and OCV is plotted on the vertical axis, the lithium battery tends to increase in OCV as the SOC increases. When the measured OCV is 4.1 volts, the SOC is 100%.
[0033]
The relationship between the capacity of the lithium battery and the OCV will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the relationship between capacity and OCV for a lithium battery in an initial state and a lithium battery in a deteriorated state. The lithium battery in the initial state and not deteriorated is fully charged when the measured OCV is 4.1 volts and is charged with an electric quantity of about 12 Ah. On the other hand, in a lithium battery in which the full charge capacity is deteriorated due to deterioration over time, the charged electric capacity is about 8 Ah even if the measured OCV is 4.1 volts. That is, even when the OCV of the lithium battery is measured to be the same 4.1 volts, the lithium battery in the initial state is charged with a capacity of 12 Ah, and the deteriorated lithium battery is charged with a capacity of 8 Ah.
[0034]
As shown in FIG. 3, both the capacity and the OCV are increased by charging the lithium battery, and both the capacity and the OCV are decreased by discharging from the lithium battery. Further, as shown in FIG. 3, when the same discharge amount ΔQ is discharged from the fully charged state to the lithium battery in the initial state and the lithium battery in the deteriorated state, the deterioration state is higher than the OCV of the lithium battery in the initial state. The lithium ion battery has a lower OCV.
[0035]
With reference to FIG. 4, a control structure of a program executed by battery ECU 110 of abnormality detection apparatus 100 for the assembled battery according to the present embodiment will be described.
[0036]
In step (hereinafter step is abbreviated as S) 100, CPU 112 of battery ECU 110 detects voltage VB (K) (K = 1 to N) of each unit cell. In S102, CPU 112 determines whether or not variation in voltage VB is smaller than ΔV. If variation in voltage VB is smaller than ΔV (YES in S102), the process proceeds to S106. If not (NO in S102), the process proceeds to S104.
[0037]
In S104, CPU 112 performs equalization processing using an equalization circuit. At this time, the transistor T (K) is turned on and the cells are discharged until the voltage of each cell becomes the lowest voltage among the voltages VB (K) of the cells.
[0038]
In S106, CPU 112 determines whether or not the test discharge condition is satisfied. This determination is made after the equalization process is completed, and is determined based on whether or not the load 400 and the assembled battery 300 are disconnected. If the test discharge condition is satisfied (YES in S106), the process proceeds to S108. If not (NO in S106), the process returns to S106 and waits until the test discharge condition is satisfied.
[0039]
In S108, CPU 112 turns on transistor T (K) (K = 1 to N). In S110, CPU 112 starts a timer. In S112, CPU 112 determines whether or not a predetermined time has elapsed since the timer start. If a predetermined time has elapsed from the start of the timer (YES in S112), the process proceeds to S114. If not (NO in S112), the process returns to S112 and waits until a predetermined time elapses from the start of the timer.
[0040]
In S114, CPU 112 turns off transistor T (K) (K = 1 to N). In S116, CPU 112 initializes variable K (K = 1). At S118, CPU 112 detects voltage VB (K) of the Kth unit cell. In S120, CPU 112 determines whether or not voltage VB (K) of the Kth cell is lower than a predetermined threshold value VBLIM related to the voltage. If voltage VB (K) of Kth unit cell is lower than threshold value VBLIM (YES in S120), the process proceeds to S122. If not (NO in S120), the process proceeds to S124.
[0041]
In S122, CPU 112 sets an abnormality flag for the Kth unit cell. In S124, CPU 112 adds 1 to variable K. In S126, CPU 112 determines whether variable K is larger than the number N of single cells. If variable K is larger than the number N of single cells (YES in S126), the process proceeds to S128. If not (NO in S126), the process returns to S118, and the process for the next unit cell is performed.
[0042]
At S128, CPU 112 stores the unit cell in which the abnormality flag is set as abnormal in RAM 116. Thereafter, the CPU 112 causes the indicator 120 to display information regarding the abnormality of the single battery.
[0043]
The operation of CPU 112 of battery ECU according to the present embodiment based on the above-described structure and flowchart will be described.
[0044]
When the vehicle stops and the ignition switch is turned off, the voltage VB (K) (K = 1 to N) of each unit cell is detected (S100). If variation in voltage VB is smaller than ΔV (YES in S102), equalization processing is not performed and it is determined whether or not test discharge conditions are satisfied (S106).
[0045]
If the test discharge condition is satisfied (YES in S106), transistor T (K) (K = 1 to N) is turned on (S108). When the timer is started (S110) and a predetermined time has elapsed (YES in S112), transistor T (K) (K = 1 to N) is turned off (S114). The voltage VB (K) of the Kth unit cell is detected (S118). If detected voltage VB (K) is lower than a predetermined threshold value VBLIM (YES in S120), an abnormality flag for the Kth cell is set (S122).
[0046]
At this time, as described with reference to FIG. 3, even when the same discharge amount is discharged in the single battery, the lithium battery deteriorated compared with the lithium battery in the initial state has a lower OCV. Therefore, when the voltage VB (K) of the Kth unit cell is lower than the predetermined threshold value VBLIM, the abnormality flag is set as that unit cell has deteriorated. Such a process is repeated for the number N of unit cells. When processing for all the unit cells is performed, the unit cell in which the abnormality flag is set is stored as an abnormality in the RAM 116 (S128).
[0047]
As described above, according to the abnormality detection device according to the present embodiment, after eliminating the variation in the capacity of the unit cells by the equalization circuit, the resistance provided corresponding to each unit cell of the equalization circuit is provided. Use and discharge for the same amount of time. At this time, since the resistance of the equalization circuit has the same resistance value, the same amount of electricity ΔQ is discharged when discharged for the same discharge time. When the same amount of electricity ΔQ is discharged in a plurality of single cells, a battery whose OCV has decreased more can be determined as a battery whose full charge capacity has decreased.
[0048]
In the present embodiment, it is determined that the battery has a reduced full charge capacity when the voltage VB (K) of the battery after the test discharge is lower than a predetermined threshold value VBLIM. Is not limited to this. In the present invention, when the voltage VB (K) of the unit cell after the test discharge is relatively lower than the other cells constituting the assembled battery, all the determinations that determine that the unit cell has a reduced full charge capacity Including methods.
[0049]
<Second Embodiment>
An assembled battery abnormality detection system according to a second embodiment of the present invention will be described below. As shown in FIG. 5, the abnormality detection system according to the present embodiment includes an abnormality detection device 100 according to the first embodiment. The abnormality detection apparatus 100 is connected to a 36-volt battery 302 that is the assembled battery 300 according to the first embodiment. The 36-volt battery 302 includes internal resistances RB (1) to RB (N) in the respective cells B (1) to B (N). Relay 200 is connected to DC / DC converter 500, and DC / DC converter 500 is connected to 12-volt battery 600.
[0050]
When relay 200 is turned on, a large current flows from 36-volt battery 302 to 12-volt battery 600 via DC / DC converter 500. Since the hardware configuration other than this is the same as the hardware configuration in the abnormality detection system according to the first embodiment described above, detailed description thereof will not be repeated here.
[0051]
With reference to FIG. 6, a control structure of a program executed by battery ECU 110 of abnormality detection device 100 according to the present embodiment will be described. In the flowchart shown in FIG. 6, the same steps as those in the flowchart shown in FIG. 4 are given the same step numbers. The processing for them is the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated here.
[0052]
In S200, CPU 112 turns on relay 200, supplies power to DC / DC converter 500, and starts test discharge. In S202, CPU 112 initializes variable K (K = 1). In S204, CPU 112 detects voltage VB (K) of the Kth battery. In S206, CPU 112 stores voltage VB (K) in RAM 116. In S208, CPU 112 adds 1 to variable K. In S210, CPU 112 determines whether or not variable K is larger than the number N of single cells. If variable K is larger than the number N of single cells (YES in S210), the process proceeds to S212. If not (NO in S210), the process returns to S204, and the process for the next unit cell is performed.
[0053]
In S212, CPU 112 turns off relay 200 and ends the test discharge. In S214, CPU 112 determines the lowest voltage VBMIN among the N unit cells. The unit cell determined to have the lowest voltage is the unit cell that has the smallest voltage drop due to the increase in the internal resistance of the cell and is the least deteriorated among the assembled cells.
[0054]
In S216, CPU 112 initializes variable K (K = 1). In S218, CPU 112 calculates evaluation value E as E = voltage VB (K) / VBMIN. At S220, CPU 112 determines whether or not evaluation value E is greater than a predetermined threshold value EMAX. If evaluation value E is larger than predetermined threshold value EMAX (YES in S220), the process proceeds to S222. If not (NO in S220), the process proceeds to S224. At this time, if the internal resistance RB (2) associated with the battery B (2) is greater than the internal resistance RB (1) associated with the first battery B (1), the second battery B ( In 2), a larger voltage drop due to the internal resistance of the battery occurs. Therefore, the voltage VB (K) is detected high. As a result, the evaluation value E of the second battery B (2) is calculated to be larger than the evaluation value E of the first battery B (1).
[0055]
In S222, CPU 112 sets an abnormality flag for the Kth unit cell. In S224, CPU 112 adds 1 to variable K. In S226, CPU 112 determines whether or not variable K is larger than the number N of single cells. If variable K is larger than the number N of single cells (YES in S226), the process proceeds to S128. If not (NO in S226), the process returns to S218, and the process for the next unit cell is performed.
[0056]
An operation of CPU 112 of abnormality detection apparatus 100 according to the present embodiment based on the above-described structure and flowchart will be described.
[0057]
When conditions such as the vehicle stops and the ignition switch is turned off, the voltage VB (K) (K = 1 to N) of each unit cell is detected (S100). If variation in voltage VB is smaller than ΔV (YES in S102), equalization processing is not performed, relay 200 is turned on, power is supplied from 36-volt battery to DC / DC converter 500, and test discharge starts. (S200). In this state, the voltage VB (K) of the Kth cell is detected (S204), and the detected voltage VB (K) is stored in the RAM 116 (S206). Such a process is repeated for all the single cells.
[0058]
Thereafter, the relay 200 is turned off and the test discharge ends (S212). The lowest voltage VBMIN among the N cells is determined (S214). The evaluation value E is calculated by dividing the voltage VB (K) stored in the RAM 116 for each single cell by VBMIN (S218). If calculated evaluation value E is greater than a predetermined threshold value EMAX (YES in S220), an abnormality flag for the Kth unit cell is set (S222). Such a process is repeatedly executed for all the single cells.
[0059]
As described above, according to the battery pack abnormality detection device according to the present embodiment, each unit when a large current of, for example, about 100 amperes is passed using a DC / DC converter or the like connected to the battery pack. Measure the battery voltage. In the unit cell in which the internal resistance of the unit cell has increased due to changes over time, the voltage VB (K) that appears as a voltage drop is greatly measured. A battery having a large voltage drop due to internal resistance is set with an abnormality flag indicating that it is a deteriorated battery, and an abnormality of a single battery constituting the assembled battery can be detected.
[0060]
In the present embodiment, the evaluation value E, which is the ratio of the voltage VB (K) to the lowest voltage VBMIN unit cell when a large current is flowing, is greater than a predetermined threshold value EMAX. In addition, although it is determined that the cell has an increased internal resistance, the present invention is not limited to this. In the present invention, all the determinations that determine that the internal resistance is increased when the voltage VB (K) of the unit cell during the test discharge is relatively higher than the other cells constituting the battery assembly. Including methods.
[0061]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a control block diagram of an abnormality detection system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between SOC and OCV.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between capacity and OCV.
FIG. 4 is a flowchart showing a control structure of a program executed by the battery ECU of the abnormality detection system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a control block diagram of an abnormality detection system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing a control structure of a program executed by the battery ECU of the abnormality detection system according to the second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
100 abnormality detection device, 110 battery ECU, 112 CPU, 114 ROM, 116 RAM, 200 relay, 300 assembled battery, 302 36V battery, 400 load, 500 DC / DC converter, 600 12V battery.

Claims (8)

複数の単電池を直列に接続して構成される組電池の異常を検出する異常検出装置であって、
前記複数の単電池の容量の均等化を図るための容量均等化手段と、
各前記単電池の容量が均等化された状態から、各前記単電池を均一に放電した際に測定した各前記単電池の電圧に基づいて、前記組電池を構成する単電池の異常を判定するための異常判定手段とを含む、組電池の異常検出装置。
An abnormality detection device that detects an abnormality of a battery pack configured by connecting a plurality of single cells in series,
Capacity equalizing means for equalizing the capacity of the plurality of single cells;
Based on the voltage of each unit cell measured when each unit cell is uniformly discharged from the state in which the capacity of each unit cell is equalized, an abnormality of the unit cell constituting the assembled battery is determined. And an abnormality detection device for the assembled battery.
前記異常判定手段は、各前記単電池の容量が均等化された状態から、前記容量均等化手段を用いて各前記単電池を同じ量だけ放電した際に測定した各前記単電池の電圧に基づいて、前記組電池を構成する単電池の異常を判定するための手段を含む、請求項1に記載の組電池の異常検出装置。The abnormality determination means is based on the voltage of each unit cell measured when the unit cells are discharged by the same amount from the state where the capacity of each unit cell is equalized. The abnormality detection device for an assembled battery according to claim 1, further comprising means for determining an abnormality of the single cells constituting the assembled battery. 前記異常判定手段は、各前記単電池の容量が均等化された状態から、前記組電池を大容量の負荷に接続することにより放電した際に測定した各前記単電池の電圧に基づいて、前記組電池を構成する単電池の異常を判定するための手段を含む、請求項1に記載の組電池の異常検出装置。The abnormality determining means is based on the voltage of each unit cell measured when discharging the battery by connecting the assembled battery to a large-capacity load from a state where the capacity of each unit cell is equalized. The assembled battery abnormality detection device according to claim 1, comprising means for determining an abnormality of a single battery constituting the assembled battery. 前記単電池は、リチウム電池である、請求項1〜3のいずれかに記載の組電池の異常検出装置。The assembled battery abnormality detection device according to claim 1, wherein the unit cell is a lithium battery. 複数の単電池を直列に接続して構成される組電池の異常を検出する異常検出方法であって、
前記複数の単電池の容量の均等化を図る容量均等化ステップと、
各前記単電池の容量が均等化された状態から、各前記単電池を均一に放電した際に測定した各前記単電池の電圧に基づいて、前記組電池を構成する単電池の異常を判定する異常判定ステップとを含む、組電池の異常検出方法。
An abnormality detection method for detecting an abnormality in an assembled battery configured by connecting a plurality of single cells in series,
Capacity equalization step for equalizing the capacity of the plurality of unit cells;
Based on the voltage of each unit cell measured when each unit cell is uniformly discharged from the state in which the capacity of each unit cell is equalized, an abnormality of the unit cell constituting the assembled battery is determined. An abnormality detection method for an assembled battery, including an abnormality determination step.
前記異常判定ステップは、各前記単電池の容量が均等化された状態から、前記容量均等化ステップを用いて各前記単電池を同じ量だけ放電した際に測定した各前記単電池の電圧に基づいて、前記組電池を構成する単電池の異常を判定するステップを含む、請求項5に記載の組電池の異常検出方法。The abnormality determination step is based on the voltage of each unit cell measured when the unit cell is discharged by the same amount from the state in which the unit cell capacity is equalized using the capacity equalization step. The abnormality detection method for an assembled battery according to claim 5, further comprising a step of determining an abnormality of a single battery constituting the assembled battery. 前記異常判定ステップは、各前記単電池の容量が均等化された状態から、前記組電池を大容量の負荷に接続することにより放電した際に測定した各前記単電池の電圧に基づいて、前記組電池を構成する単電池の異常を判定するステップを含む、請求項5に記載の組電池の異常検出方法。The abnormality determination step is based on the voltage of each unit cell measured when discharging the battery by connecting the assembled battery to a large-capacity load from a state where the capacity of each unit cell is equalized. The assembled battery abnormality detection method according to claim 5, comprising a step of determining an abnormality of a single battery constituting the assembled battery. 前記単電池は、リチウム電池である、請求項5〜7のいずれかに記載の組電池の異常検出方法。The battery cell abnormality detection method according to claim 5, wherein the single battery is a lithium battery.
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