JP5304661B2 - 蓄電装置の状態判別システムおよび状態判別方法 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電装置の状態を判別することができるシステムに関するものである。

従来、電池パックの異常を検出するための構成が提案されている。特許文献１に記載の技術では、蓄電池のブロック毎に充電電圧を測定し、ブロック毎の充電電圧相互の差電圧に基づいて、蓄電池の異常の有無を判定している。また、特許文献２に記載の技術では、複数のセルのうちのいずれか１つのセルの電圧が所定電圧を超えたときに、異常検出信号を出力するようにしている。

特開２００５−１０８５４３号公報 特開２００４−３１２８３５号公報 特開平０９−０１５３１１号公報 特開２００３−１３４６７５号公報 特開２００５−１０５７４３号公報

本発明は、上述した従来技術とは異なる方法によって、蓄電装置の状態を判別することができる技術を提供する。

本願第１の発明は、複数の蓄電素子が電気的に接続された蓄電装置の状態を判別するための判別システムであって、蓄電装置の放電電流および充電電流を検出するための電流センサと、蓄電装置を複数のブロックに分けたときの各ブロックの電圧を検出するための電圧センサと、電流センサおよび電圧センサの出力に基づいて、蓄電装置の状態を判別するコントローラと、を有する。そして、コントローラは、放電閾値以上の電流での異常放電から充電閾値以上の電流での異常充電に切り替わる第１の状態と、各ブロックの電圧が基準電圧よりも低下している第２の状態とを検出し、第１および第２の状態の発生頻度に応じて、蓄電装置の異常状態を予測する。

ここで、コントローラは、各ブロックの電圧を蓄電装置の電圧で割った値と、複数のブロックの総数の逆数とを比較することにより、第２の状態を検出することができる。また、コントローラは、第１の状態として、異常放電の完了から１秒後に異常充電に切り替わることを検出することができる。

放電閾値として、６Ｃ（レート）に設定し、充電閾値として、８Ｃ（レート）に設定することができる。さらに、電圧センサは、ブロックの電圧として、複数の蓄電素子を含む電圧や、各蓄電素子の電圧を検出することができる。

コントローラによって蓄電装置の異常状態が予測されたときには、この予測結果に関する情報を、情報出力ユニットを用いて出力させることができる。情報出力ユニットとしては、例えば、音を発生させるスピーカや、ディスプレイがある。

一方、コントローラは、各ブロックの電圧が基準電圧に対して、第２の状態における低下量よりも小さい低下量で低下している第３の状態を検出し、第３の状態の発生頻度および異常放電の発生頻度が所定関係にあるときに、第１および第２の状態の検出を行うことができる。ここで、各ブロックの電圧を蓄電装置の電圧で割った値と、複数のブロックの総数の逆数とを比較することにより、第３の状態を検出することができる。

また、コントローラは、各ブロックの電圧が基準電圧に対して、第３の状態における低下量よりも小さい低下量で低下している第４の状態を検出し、第４の状態の発生頻度に応じて、第３の状態の検出を行うことができる。ここで、各ブロックの電圧を蓄電装置の電圧で割った値と、複数のブロックの総数の逆数とを比較することにより、第４の状態を検出することができる。

蓄電装置は、車両に搭載することができる。ここで、蓄電装置の放電によって車両の走行に用いられるエネルギを発生させることができたり、車両の制動時に発生するエネルギを蓄電装置に蓄えたりすることができる。

本願第２の発明は、複数の蓄電素子が電気的に接続された蓄電装置の状態を判別するための判別方法であって、蓄電装置の放電電流および充電電流を検出する電流検出ステップと、蓄電装置を複数のブロックに分けたときの各ブロックの電圧を検出する電圧検出ステップと、電流検出ステップおよび電圧検出ステップの検出結果に基づいて、蓄電装置の状態を判別する判別ステップと、を有する。そして、判別ステップにおいて、放電閾値以上の電流での異常放電から充電閾値以上の電流での異常充電に切り替わる第１の状態と、各ブロックの電圧が基準電圧よりも低下している第２の状態とを検出し、第１および第２の状態の発生頻度に応じて、蓄電装置の異常状態を予測する。

本願第２の発明である蓄電装置の状態判別方法においても、本願第１の発明におけるコントローラの処理と同様の処理を行うことができる。

本発明によれば、異常放電から異常充電に切り替わる第１の状態と、各ブロックの電圧が基準電圧よりも低下している第２の状態とを検出することにより、第１および第２の状態の発生頻度に応じて、蓄電装置の異常状態を予測することができる。すなわち、第１および第２の状態の発生頻度を監視することにより、蓄電装置が異常状態に到達する前の状態を特定することができる。これにより、蓄電装置が異常状態に到達する前の状態において、蓄電装置の入出力を制限したり、蓄電装置の交換を行ったりすることができる。

本発明の実施例１である車両の一部の構成を示す図である。 実施例１において、電池パックの異常状態を予測するシステムの構成を示す図である。 実施例１において、電池パックの異常状態を予測する処理を示すフローチャートである。 実施例１における第１の異常判定処理を示すフローチャートである。 実施例１における第２の異常判定処理を示すフローチャートである。 実施例１における第３の異常判定処理を示すフローチャートである。 実施例１における第４の異常判定処理を示すフローチャートである。 第４の異常判定処理の実験結果を示す図である。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１である車両について、図１を用いて説明する。図１は、本実施例の車両における一部の構成を示す図である。本実施例の車両には、電池パック（蓄電装置）１０が搭載されており、電池パック１０の出力を用いて車両を走行させることができる。この車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、電池パック１０に加えて、燃料電池や内燃機関といった他の動力源を備えた車両である。電気自動車は、電池パック１０の出力だけを用いて走行する車両である。

電池パック１０は、複数の単電池（蓄電素子）１１を有しており、複数の単電池１１は、電気的に直列に接続されている。単電池１１としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。なお、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることもできる。また、複数の単電池１１の一部を電気的に並列に接続することもできる。単電池１１の数は、電池パック１０の出力に基づいて適宜設定することができる。

電池パック１０は、システムメインリレー２１，２２を介して、昇圧回路２３に接続されている。昇圧回路２３は、電池パック１０の出力電圧を昇圧して、インバータ２４に供給する。インバータ２４は、昇圧回路２３からの直流電力を交流電力に変換して、モータ・ジェネレータ２５に出力する。本実施例では、モータ・ジェネレータ２５として、三相交流モータを用いている。モータ・ジェネレータ２５は、インバータ２４からの電力を受けて運動エネルギを発生させ、この運動エネルギは車輪（不図示）に伝達される。これにより、車両を走行させることができる。

一方、車両を減速させたり、停止させたりするときには、モータ・ジェネレータ２５は、制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギに変換する。モータ・ジェネレータ２５によって生成された交流電力は、インバータ２４によって直流電力に変換された後に、昇圧回路２３に供給される。昇圧回路２３は、インバータ２４からの出力電圧を降圧した後に、電池パック１０に供給する。これにより、電池パック１０を充電することができる。

なお、本実施例では、車両の制動時に発生する電気エネルギを電池パック１０に充電しているが、これに限るものではない。例えば、車両の外部に配置された電源（外部電源）を、電池パック１０に接続する構造を設けておき、外部電源からの電力供給によって電池パック１０を充電することができる。

次に、電池パック１０の異常状態を予測するためのシステムの構成について、図２を用いて説明する。

電池パック１０を構成する、すべての単電池１１は、複数のブロック（電池ブロック）Ｂ１，Ｂ２〜Ｂｎに分けられており、各電池ブロックＢ１，Ｂ２〜Ｂｎは、複数の単電池１１で構成されている。ここで、電池ブロックの数や、各電池ブロックを構成する単電池１１の数は、適宜設定することができる。第１電圧センサ３１は、各電池ブロックＢ１，Ｂ２〜Ｂｎに対応して設けられており、各電池ブロックＢ１，Ｂ２〜Ｂｎにおける電圧（以下、ブロック電圧という）を検出し、検出結果をコントローラ４０に出力する。

第２電圧センサ３２は、電池パック１０の電圧（以下、総電圧という）を検出し、検出結果をコントローラ４０に出力する。電流センサ３３は、電池パック１０に流れる電流値を検出して、検出結果をコントローラ４０に出力する。コントローラ４０は、メモリ４１およびカウンタ４２を有している。

次に、電池パック１０の異常状態を予測するための処理について説明する。本実施例では、電池パック１０の異常状態を予測するための判定モードとして、４つの判定モードを設定している。そして、後述するように、４つの異常判定モードにおいて、電池パック１０の異常に関する異常判定フラグが設定されたときに、電池パック１０が異常状態に到達する可能性が高いと判断（予測）するようにしている。すなわち、電池パック１０が異常状態に到達する直前の状態であることを、判断できるようにしている。

電池パック１０の異常状態とは、電池パック１０の入出力を制限しなければならない状態をいう。電池パック１０の入出力値を制限することには、電池パック１０の入出力を制御するときに用いられる基準値（閾値）を低下方向に変化させることや、電池パック１０の入出力を禁止することが含まれる。電池パック１０の入出力を禁止する場合には、電池パック１０を交換する必要がある。

まず、本実施例における異常予測処理の概要について、図３を用いて説明する。図３に示す処理は、コントローラ４０によって行われる。

ステップＳ１０１において、コントローラ４０は、第１の異常判定モードを設定して第１の異常判定処理を行う。この処理の内容については、後述する。第１の異常判定処理では、第１の異常判定フラグが設定されるようになっており、ステップＳ１０２において、コントローラ４０は、第１の異常判定フラグが設定されているか否かを判別する。第１の異常判定フラグが設定されていれば、ステップＳ１０３に進み、そうでなければ、第１の異常判定処理を継続する。

ステップＳ１０３において、コントローラ４０は、第２の異常判定モードを設定して第１の異常判定処理を行う。この処理の内容については、後述する。第２の異常判定処理では、第２の異常判定フラグが設定されるようになっており、ステップＳ１０４において、コントローラ４０は、第２の異常判定フラグが設定されているか否かを判別する。第２の異常判定フラグが設定されていれば、ステップＳ１０５に進み、そうでなければ、第２の異常判定処理を継続する。

ステップＳ１０５において、コントローラ４０は、第３の異常判定モードを設定して第３の異常判定処理を行う。この処理の内容については、後述する。第３の異常判定処理では、第３の異常判定フラグが設定されるようになっており、ステップＳ１０６において、コントローラ４０は、第３の異常判定フラグが設定されているか否かを判別する。第３の異常判定フラグが設定されていれば、ステップＳ１０７に進み、そうでなければ、第３の異常判定処理を継続する。

ステップＳ１０７において、コントローラ４０は、第４の異常判定モードを設定して第４の異常判定処理を行う。この処理の内容については、後述する。第４の異常判定処理では、第４の異常判定フラグが設定されるようになっており、ステップＳ１０８において、コントローラ４０は、第４の異常判定フラグが設定されているか否かを判別する。第４の異常判定フラグが設定されていれば、ステップＳ１０９に進み、そうでなければ、第４の異常判定処理を継続する。

ステップＳ１０９において、コントローラ４０は、電池パック１０が異常状態に到達する可能性が高いと判断する。この場合において、コントローラ４０は、電池パック１０の入出力（充放電）を制限したり、電池パック１０が異常状態に到達する可能性が高いことを示す情報をユーザに知らせたりすることができる。ここで、ユーザに知らせる手段（情報出力ユニット）としては、例えば、ディスプレイによる表示、スピーカによる音声出力を用いることができる。

次に、第１の異常判定処理について、図４を用いて説明する。図４に示す処理は、コントローラ４０によって行われ、所定時間が経過するたびに行うことができる。所定時間として、例えば、１秒に設定することができる。

ステップＳ２０１において、コントローラ４０は、第１電圧センサ３１の出力に基づいてブロック電圧Ｖbを検出するとともに、第２電圧センサ３２の出力に基づいて総電圧Ｖtotalを検出する。ブロック電圧Ｖbは、電池ブロックＢ１〜Ｂｎの数（ｎ個）だけ検出される。

ステップＳ２０２（第４の状態の検出）において、コントローラ４０は、ステップＳ２０１で得られた複数のブロック電圧Ｖbのうち、最も低い値を示すブロック電圧Ｖb_minを特定して、電圧比（Ｖb_min/Ｖtotal）を算出する。そして、コントローラ４０は、電圧比（Ｖb_min/Ｖtotal）が、予め設定された第１閾値（ｋ１＊１/ｎ）よりも小さいか否かを判別する。

ここで、ｋ１は、１よりも小さい所定の定数であり、適宜設定することができる。また、ｎは、電池ブロックＢ１〜Ｂｎの数を示しており、１／ｎの値は、すべての電池ブロックＢ１〜Ｂｎに対する各電池ブロックの占める割合を示している。第１閾値（ｋ１＊１/ｎ）に関する情報は、メモリ４１に格納しておくことができる。第１の閾値に関する情報とは、第１の閾値を特定するための情報であり、例えば、（ｋ１＊１/ｎ）の値を示す情報や、ｋ１およびｎの値を示す情報が挙げられる。

ステップＳ２０２の処理を言い換えれば、コントローラ４０は、ブロック電圧Ｖb_minが基準電圧よりも低い状態において、ブロック電圧Ｖb_minおよび基準電圧の差が第１所定量以上であるか否かを判別している。基準電圧は、電池パック１０の総電圧Ｖtotalを電池ブロックＢ１〜Ｂｎの数で割った値である。

単電池１１が劣化していない状態であれば、電圧比は１／ｎと等しくなる。しかし、単電池１１が劣化し始めると、劣化し始めた単電池１１が含まれる電池ブロックの電圧が低下し始め、電圧比は、１／ｎの値よりも小さくなる。定数ｋ１は、電圧比が１／ｎに対して、どれだけ小さくなっているかを規定する数値である。

ステップＳ２０２において、電圧比（Ｖb_min/Ｖtotal）が第１閾値（ｋ１＊１/ｎ）よりも大きいときには、ステップＳ２０１の処理に戻る。また、電圧比（Ｖb_min/Ｖtotal）が第１閾値（ｋ１＊１/ｎ）よりも小さいときには、ステップＳ２０３に進み、コントローラ４０は、第１の異常判定フラグを設定する。第１の異常判定フラグが設定されると、第２の異常判定処理が行われる。

次に、第２の異常判定処理について、図５を用いて説明する。図５に示す処理は、コントローラ４０によって行われ、所定時間が経過するたびに行うことができる。第２の異常判定処理は、第１の異常判定処理の内容と概ね同様であり、図５に示すステップＳ３０１〜３０３の処理は、図４で説明したステップＳ２０１〜２０３の処理に対応している。

第２の異常判定処理では、ステップＳ３０２の処理で用いられる閾値（第２閾値）を、第１閾値とは異なる値に設定している。具体的には、第２閾値として、１／ｎの値に定数ｋ２を乗じた値を用いており、定数ｋ２は、定数ｋ１よりも小さい値であり、適宜設定することができる。

ここで、総電圧Ｖtotalを一定とした場合において、第２閾値に対応したブロック電圧の最小値Ｖb_minは、第１閾値に対応したブロック電圧の最小値Ｖb_minよりも小さくなる。このように、第１閾値（定数ｋ１）および第２閾値（定数ｋ２）を設定することにより、ブロック電圧の最小値Ｖb_minが徐々に低下していること、言い換えれば、最小値Ｖb_minを示す電池ブロックに含まれる単電池１１が徐々に劣化していることを判断することができる。

ここで、ステップＳ３０２の処理を言い換えれば、コントローラ４０は、ブロック電圧Ｖb_minが基準電圧よりも低い状態において、ブロック電圧Ｖb_minおよび基準電圧の差が第２所定量（第１所定量よりも大きい）以上であるか否かを判別している。この基準電圧は、電池パック１０の総電圧Ｖtotalを電池ブロックＢ１〜Ｂｎの数で割った値である。

次に、第３の異常判定処理について、図６を用いて説明する。図６に示す処理は、コントローラ４０によって行われ、所定時間が経過するたびに行うことができる。

ステップＳ４０１において、コントローラ４０は、第１電圧センサ３１の出力に基づいてブロック電圧Ｖbを検出するとともに、第２電圧センサ３２の出力に基づいて総電圧Ｖtotalを検出する。また、コントローラ４０は、電流センサ３３の出力に基づいて、電流値を検出する。ステップＳ４０１の後は、ステップＳ４０２およびステップＳ４０４の処理に分岐する。

ステップＳ４０２において、コントローラ４０は、電流センサ３３の出力に基づいて、６Ｃ（放電閾値）以上の電流で放電（異常放電）が行われているか否かを判別する。ここで、６Ｃ以上の電流で放電が行われていれば、ステップＳ４０３に進み、そうでなければステップＳ４０１に戻る。

なお、本実施例では、放電閾値を６Ｃに設定しているが、これに限るものではない。例えば、放電閾値は、６Ｃよりも小さく、６Ｃの近傍の値であってもよい。６Ｃの近傍となる範囲は、本実施例で説明する処理（特に、図６および図７に示す処理）と同様の処理を行った場合において、本実施例と同様の判断（単電池１１の異常状態の予測）を行うことができものであればよい。また、単電池１１の特性によっても、放電閾値が６Ｃと異なることがある。

ステップＳ４０３において、コントローラ４０のカウンタ４２は、カウント値Ｚ１をインクリメントする。図６に示す処理は、所定時間が経過するたびに繰り返して行われるようになっているため、６Ｃ以上の電流で放電が行われていると判断された数だけ、カウント値Ｚ１が増加することになる。カウント値Ｚ１に関する情報は、メモリ４１に格納することができる。カウント値Ｚ１に関する情報とは、カウント値Ｚ１を特定するための情報である。

ステップＳ４０４の処理（第３の状態の検出）は、第２の異常判定処理（図５）におけるステップＳ３０２の処理と同じである。ここで、電圧比（Ｖb_min/Ｖtotal）が第２閾値（ｋ２＊１/ｎ）よりも小さければ、ステップＳ４０５に進み、そうでなければステップＳ４０１に戻る。本実施例では、ステップＳ４０４の処理において、第２の異常判定処理で用いられている第２閾値を用いているが、これに限るものではない。すなわち、第３の異常判定処理で用いられる閾値としては、第２閾値とは異なる値を設定することができる。このときの閾値に含まれる定数は、定数ｋ２よりも小さくすることが好ましい。

ステップＳ４０５において、コントローラ４０のカウンタ４２は、カウント値ｍ１をインクリメントする。本処理は、所定時間が経過するたびに繰り返して行われるようになっており、電圧比が第２閾値よりも小さいと判断される数だけ、カウント値ｍ１が増加することになる。カウント値ｍ１に関する情報は、メモリ４１に格納することができる。カウント値ｍ１に関する情報とは、カウント値ｍ１を特定するための情報である。

ステップＳ４０６において、コントローラ４０は、カウント比（ｍ１／Ｚ１）を算出し、カウント比が第１基準値ａ１よりも大きいか否かを判別する。第１基準値ａ１は、０よりも大きく、１よりも小さい値であり、例えば、０．１に設定することができる。

カウント比は、６Ｃ以上の放電の回数（単位時間当たりの回数）Ｚ１に対する、電圧比が第２閾値よりも小さくなったときの回数（単位時間当たりの回数）ｍ１の割合を示している。このため、カウント比（ｍ１／Ｚ１）が０よりも大きくなるにつれて、電池パック１０が劣化状態に近づいていることを判断することができる。すなわち、カウント比が０よりも大きくなるほど、電圧比が第２閾値よりも小さくなる頻度が高くなり、単電池１１の劣化が進行していることを判断することができる。

ステップＳ４０６において、カウント比が第１基準値ａ１よりも小さければ、ステップＳ４０１の処理に戻る。また、カウント比が第１基準値ａ１よりも大きければ、ステップＳ４０７に進んで、第３の異常判定フラグを設定する。第３の異常判定フラグが設定されれば、第４の異常判定処理が行われることになる。

次に、第４の異常判定処理について、図７を用いて説明する。図７に示す処理は、コントローラ４０によって行われ、所定時間が経過するたびに行うことができる。

ステップＳ５０１において、コントローラ４０は、第３の異常判定処理（図６）のステップＳ４０１と同様に、電流値、ブロック電圧（Ｖb）および総電圧（Ｖtotal）を検出する。そして、ステップＳ５０２（第１の状態の検出）において、コントローラ４０は、６Ｃ以上の電流で放電が行われた後であって、所定時間経過後に、８Ｃ（充電閾値）以上の電流で充電（異常充電）が行われたか否かを判別する。

ここで、電流値の変化をメモリ４１に格納しておけば、６Ｃ以上の放電や８Ｃ以上の充電を判別することができる。また、６Ｃ以上の放電が完了してから８Ｃ以上の充電に切り替わるまでの時間としては、適宜設定することができる。すなわち、この時間は、本実施例と同様の判断（単電池１１の異常状態の予測）を行うことができる範囲内において、適宜設定すればよく、例えば、１秒に設定することができる。

なお、本実施例では、充電閾値を８Ｃに設定しているが、これに限るものではない。例えば、充電閾値は、８Ｃよりも小さく、８Ｃの近傍の値であってもよい。８Ｃの近傍となる範囲は、本実施例で説明する処理（特に、図７に示す処理）と同様の処理を行った場合において、本実施例と同様の判断（単電池１１の異常状態の予測）を行うことができものであればよい。また、単電池１１の特性によっても、充電閾値が８Ｃと異なることがある。

ステップＳ５０２において、６Ｃ以上の放電から８Ｃ以上の充電に切り替われば、ステップＳ５０３に進み、カウント値Ｚ２をインクリメントする。カウント値Ｚ２に関する情報は、メモリ４１に格納することができる。カウント値Ｚ２に関する情報とは、カウント値Ｚ２を特定するための情報である。なお、６Ｃ以上の放電から８Ｃ以上の充電に切り替わらなければ、ステップＳ５０１の処理に戻る。

ステップＳ５０４（第２の状態の検出）において、コントローラ４０は、電圧比（Ｖb_min/Ｖtotal）を算出し、電圧比（Ｖb_min/Ｖtotal）が、予め設定された閾値（第３閾値）よりも小さいか否かを判別する。第３閾値として、１／ｎの値に定数ｋ３を乗じた値を用いており、定数ｋ３は、定数ｋ２よりも小さい値であり、適宜設定することができる。

ここで、ステップＳ５０４の処理を言い換えれば、コントローラ４０は、ブロック電圧Ｖb_minが基準電圧よりも低い状態において、ブロック電圧Ｖb_minおよび基準電圧の差が第３所定量（第２所定量よりも大きい）以上であるか否かを判別している。基準電圧は、電池パック１０の総電圧Ｖtotalを電池ブロックＢ１〜Ｂｎの数で割った値である。

ステップＳ５０４において、電圧比が第３閾値よりも大きいときには、ステップＳ５０１の処理に戻り、電圧比が第３閾値よりも小さいときには、ステップＳ５０５に進む。ステップＳ５０５において、コントローラ４０のカウンタ４２は、カウント値ｍ２をインクリメントする。本処理は、所定時間が経過するたびに繰り返して行われるようになっており、電圧比が第３閾値よりも小さいと判断される数だけ、カウント値ｍ２が増加することになる。カウント値ｍ２に関する情報は、メモリ４１に格納することができる。

ステップＳ５０６において、コントローラ４０は、カウント比（ｍ２／Ｚ２）を算出し、カウント比が第２基準値ａ２よりも大きいか否かを判別する。第２基準値ａ２は、０よりも大きく、１よりも小さい値である。第２基準値ａ２は、図６のステップＳ４０６の処理で用いられる第１基準値ａ１と同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。

ステップＳ５０６において、カウント比が第２基準値ａ２よりも小さければ、ステップＳ５０１の処理に戻る。また、カウント比が第２基準値ａ２よりも大きければ、ステップＳ５０７に進んで、第４の異常判定フラグを設定する。

第４の異常判定フラグが設定されれば、図３を用いて説明したように、電池パック１０、言い換えれば、電池パック１０に含まれる少なくとも１つの単電池１１が異常状態に到達する可能性が高いことを判断することができる。

本実施例では、上述したように、４つの異常判定処理を行うことにより、電池パック１０が異常状態に到達することを予測するようにしているが、これに限るものではない。具体的には、上述した第４の異常判定処理を行うだけでもよい。

図８は、第４の異常判定処理を行った結果を示す図であり、横軸は時間（日数）を示し、縦軸はカウント比（ｍ２／Ｚ２）を示している。図８に示すデータを取得するときには、意図的に車両の加速および減速を行うようにして、第４の異常判定処理で説明したように、６Ｃ以上の放電から８Ｃ以上の充電に積極的に切り替わるようにしている。

このように電池パック１０に対して過剰な負荷を与え続けた状況においては、３５０日頃までは、カウント比（ｍ２／Ｚ２）が０となっていた。そして、４００日頃において、カウント比が０よりも大きくなり、０．０１に到達した。４００日を過ぎると、カウント比が大幅に上昇し始め、４１０日目でカウント比が０．２となった。そして、４１０日目において、電池パック１０が劣化状態であると判断した。

図８に示す結果を踏まえると、第２基準値ａ２として、例えば、０．０２に設定しておけば、電池パック１０が異常状態に到達する直前の状態を判別することができる。これにより、電池パック１０が実際に異常状態となる前に、電池パック１０の入出力を制限したり、電池パック１０を交換したりすることができる。第２基準値ａ２は、上述したように、実験結果に基づいて予め設定することができる。

本実施例によれば、電池パック１０（単電池１１）が異常状態に到達してしまうことを事前に予測することができる。また、本実施例では、第４の異常判定処理を行う前に、第１〜第３の異常判定処理を行うようにすることで、第４の異常判定処理における誤検知を抑制することができる。すなわち、第４の異常判定処理だけを行った場合には、回路上の原因等によって、第４の異常判定フラグを誤って設定してしまうおそれがある。本実施例では、第１〜第３の異常判定処理を予め行っているため、第４の異常判定処理の結果の信頼性を向上させることができる。

また、本実施例では、ブロック電圧Ｖbの実測値を監視するのではなく、総電圧Ｖtotalに対する各ブロック電圧Ｖbの比（Ｖb/Ｖtotal）を監視するようにしている。これにより、電池パック１０を構成するすべての電池ブロックＢ１〜Ｂｎに対する各電池ブロックの状態を監視することができ、ブロック電圧Ｖbの実測値を監視する場合に比べて、監視精度を向上させることができる。

一方、本実施例では、４つの異常判定処理を行っているが、互いに異なる条件を用いた複数の異常判定処理を段階的に行い、複数の異常判定処理の結果に基づいて、電池パック１０が異常状態に到達することを予測することができる。具体的には、異常判定処理の条件として、発生確率（条件が満たされる確率）が高い側から低い側に移行するように、複数の異常判定処理を段階的に行うことができる。ここで、異常判定処理の回数は、適宜設定することができる。

例えば、第１および第２の異常判定処理で用いられた閾値（第１閾値および第２閾値）を３つ以上用意しておき、閾値の数だけ異常判定処理を行うことができる。この場合において、複数の異常判定処理は、閾値の大きい側から順に行えばよい。

また、本実施例では、第１電圧センサ３１を用いて、各電池ブロックＢ１〜Ｂｎの電圧（ブロック電圧）を検出しているが、これに限るものではない。具体的には、電圧センサを用いて、各単電池１１の電圧を検出することもできる。この場合には、本実施例の処理において、ブロック電圧を単電池１１の電圧に置き換え、単電池１１の総数を値ｎとして設定すればよい。ここで、本実施例のようにブロック電圧を検出することにより、単電池１１の電圧を検出する場合に比べて、電圧センサの数を減らすことができ、コストを低減することができる。

さらに、本実施例では、第１〜第４の異常判定フラグのすべてが設定されたときに、電池パック１０が異常状態に到達する可能性が高いことをユーザに知らせるようにしているが、これに限るものではない。例えば、各異常判定フラグが設定されたときに、各異常判定フラグに対応した情報をユーザに知らせることができる。より具体的には、第３の異常判定フラグが設定された場合において、このときの車両の走行パターンは、電池パック１０が異常状態になりやすいことを、ユーザに知らせることができる。

また、本実施例では、電池パック１０の異常を予測しているが、各電池ブロックＢ１〜Ｂｎの異常を予測することができる。すなわち、本実施例で説明した処理では、ブロック電圧が最小となる電池ブロックを特定できるため、特定した電池ブロックが異常状態に到達する可能性が高いことを予測することもできる。この場合には、異常状態の予測が行われた電池ブロックだけに対して、入出力を制限したり、交換を行ったりすることができる。

１０：電池パック（蓄電装置） １１：単電池（蓄電素子）
２１，２２：システムメインリレー ２３：昇圧回路
２４：インバータ ２５：モータ・ジェネレータ
３１：第１電圧センサ ３２：第２電圧センサ
３３：電流センサ ４０：コントローラ
４１：メモリ ４２：カウンタ

Claims (16)

1. 複数の蓄電素子が電気的に接続された蓄電装置の状態を判別するための判別システムであって、
   前記蓄電装置の放電電流および充電電流を検出するための電流センサと、
   前記蓄電装置を複数のブロックに分けたときの前記各ブロックの電圧を検出するための電圧センサと、
   前記電流センサおよび前記電圧センサの出力に基づいて、前記蓄電装置の状態を判別するコントローラと、を有し、
   前記コントローラは、
   放電閾値以上の電流での異常放電から充電閾値以上の電流での異常充電に切り替わる第１の状態と、前記各ブロックの電圧が基準電圧よりも低下している第２の状態とを検出し、
   前記第１および第２の状態の発生頻度に応じて、前記蓄電装置の異常状態を予測することを特徴とする状態判別システム。
2. 前記コントローラは、前記第１の状態として、前記異常放電の完了から１秒後に前記異常充電に切り替わることを検出することを特徴とする請求項１に記載の状態判別システム。
3. 前記放電閾値が６Ｃであり、前記充電閾値が８Ｃであることを特徴とする請求項１又は２に記載の状態判別システム。
4. 前記コントローラは、前記各ブロックの電圧を前記蓄電装置の電圧で割った値と、前記複数のブロックの総数の逆数とを比較することにより、前記第２の状態を検出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の状態判別システム。
5. 前記コントローラによって前記蓄電装置の異常状態が予測されたときに、この予測結果に関する情報を出力するための情報出力ユニットを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の状態判別システム。
6. 前記コントローラは、
   前記各ブロックの電圧が前記基準電圧に対して、前記第２の状態における低下量よりも小さい低下量で低下している第３の状態を検出し、
   前記第３の状態の発生頻度および前記異常放電の発生頻度が所定関係にあるときに、前記第１および第２の状態の検出を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の状態判別システム。
7. 前記コントローラは、前記各ブロックの電圧を前記蓄電装置の電圧で割った値と、前記複数のブロックの総数の逆数とを比較することにより、前記第３の状態を検出することを特徴とする請求項６に記載の状態判別システム。
8. 前記コントローラは、
   前記各ブロックの電圧が前記基準電圧に対して、前記第３の状態における低下量よりも小さい低下量で低下している第４の状態を検出し、
   前記第４の状態の発生頻度に応じて、前記第３の状態の検出を行うことを特徴とする請求項６に記載の状態判別システム。
9. 前記コントローラは、前記各ブロックの電圧を前記蓄電装置の電圧で割った値と、前記複数のブロックの総数の逆数とを比較することにより、前記第４の状態を検出することを特徴とする請求項８に記載の状態判別システム。
10. 前記蓄電装置は、車両に搭載されており、放電によって車両の走行に用いられるエネルギを出力するとともに、車両の制動時に発生するエネルギが入力されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の状態判別システム。
11. 複数の蓄電素子が電気的に接続された蓄電装置の状態を判別するための判別方法であって、
    前記蓄電装置の放電電流および充電電流を検出する電流検出ステップと、
    前記蓄電装置を複数のブロックに分けたときの前記各ブロックの電圧を検出する電圧検出ステップと、
    前記電流検出ステップおよび前記電圧検出ステップの検出結果に基づいて、前記蓄電装置の状態を判別する判別ステップと、を有し、
    前記判別ステップにおいて、
    放電閾値以上の電流での異常放電から充電閾値以上の電流での異常充電に切り替わる第１の状態と、前記各ブロックの電圧が基準電圧よりも低下している第２の状態とを検出し、
    前記第１および第２の状態の発生頻度に応じて、前記蓄電装置の異常状態を予測することを特徴とする状態判別方法。
12. 前記判別ステップにおいて、前記第１の状態として、前記異常放電の完了から１秒後に前記異常充電に切り替わることを検出することを特徴とする請求項１１に記載の状態判別方法。
13. 前記放電閾値が６Ｃであり、前記充電閾値が８Ｃであることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の状態判別方法。
14. 前記判別ステップにおいて、前記各ブロックの電圧を前記蓄電装置の電圧で割った値と、前記複数のブロックの総数の逆数とを比較することにより、前記第２の状態を検出することを特徴とする請求項１１から１３のいずれか１つに記載の状態判別方法。
15. 前記判別ステップにおいて、
    前記各ブロックの電圧が前記基準電圧に対して、前記第２の状態における低下量よりも小さい低下量で低下している第３の状態を検出し、
    前記第３の状態の発生頻度および前記異常放電の発生頻度が所定関係にあるときに、前記第１および第２の状態の検出を行うことを特徴とする請求項１１から１４のいずれか１つに記載の状態判別方法。
16. 前記判別ステップにおいて、
    前記各ブロックの電圧が前記基準電圧に対して、前記第３の状態における低下量よりも小さい低下量で低下している第４の状態を検出し、
    前記第４の状態の発生頻度に応じて、前記第３の状態の検出を行うことを特徴とする請求項１５に記載の状態判別方法。

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