JP5794205B2 - 蓄電システムおよび断線判別方法 - Google Patents

Description

本発明は、並列に接続された複数の蓄電装置において、いずれかの蓄電装置における断線を判別する蓄電システムと、この判別方法に関する。

二次電池を負荷と接続するシステムでは、電流経路が意図せずに遮断されているか否か、すなわち、断線が発生しているか否かを判別する必要がある。電流経路が遮断されれば、電流が流れなくなるため、電流センサを用いることにより、断線が発生しているか否かを判別することができる。

特開平０５−１９１９２９号公報 特開２０１１−１３５６５６号公報 特開２００８−０７１５６８号公報 特開平０７−１３７６１２号公報

電流センサを用いるときには、検出誤差を考慮する必要がある。電流センサによって検出された電流は、実際の電流とは異なることがあるため、この誤差分を考慮する必要がある。ここで、二次電池に流れる電流が、電流センサの検出誤差の範囲内に含まれるときには、電流センサを用いても、断線が発生しているか否かを判別し難くなる。

本願第１の発明である蓄電システムは、並列に接続され、充放電を行う第１及び第２の蓄電装置と、各蓄電装置の電圧および、第１及び第２の蓄電装置の総電圧をそれぞれ検出する電圧センサと、電圧センサの検出結果を用いて、第１及び第２の蓄電装置のいずれかにおいて、電流経路が遮断された断線状態を判別するコントローラと、を有する。総電圧は、第１及び第２の蓄電装置の正極端子に接続された正極ラインと、第１及び第２の蓄電装置の負極端子に接続された負極ラインとの間の電圧である。コントローラは、各蓄電装置に関して、各蓄電装置の電圧と総電圧との電圧差を算出するとともに、電圧差を積算した積算値を算出する。また、コントローラは、第１及び第２の蓄電装置における積算値の差が閾値以上であるとき、積算値が大きい蓄電装置を断線状態と判別する。

第１及び第２の蓄電装置のうち、いずれかの蓄電装置が断線状態になると、断線状態にある蓄電装置の電圧は変化しなくなる。一方、断線状態ではない蓄電装置の電圧は、充電又は放電に応じて変化するとともに、この電圧変化に応じて、総電圧も変化する。したがって、断線状態にある蓄電装置では、電圧差が増加し、断線状態ではない蓄電装置では、電圧差が変化しない。このように、いずれかの蓄電装置が断線状態になると、第１及び第２の蓄電装置における電圧差が互いに異なることになる。そこで、電圧差を比較することにより、断線状態にある蓄電装置を特定することができる。

ここで、蓄電装置の電圧が僅かに変化する状況では、電圧差を比較し難くなり、断線状態の判別が困難となる。そこで、本発明では、電圧差を比較するのではなく、各蓄電装置に関して電圧差を積算し、積算値を比較するようにしている。積算値は、電圧差を積算したものであるため、電圧差を比較するよりも、積算値を比較するほうが容易である。すなわち、積算値の差分は、電圧差の差分よりも大きくなるため、積算値を比較しやすくなる。

このため、本発明では、積算値を比較することにより、断線状態を判別するようにしている。積算値を比較することにより、電圧差を比較する場合に比べて、断線状態の判別精度を向上させることができる。また、積算値は比較しやすいため、断線状態の判別をスムーズ（早期）に行うことができる。

各蓄電装置の電圧や総電圧には、検出誤差によってバラツキが発生することがある。この場合には、第１及び第２の蓄電装置における積算値が互いに異なることがある。積算値が異なっているだけで、断線状態の判別を行うと、上述したように、検出誤差に伴う積算値の相違に基づいて、断線状態の判別を誤ってしまうおそれがある。

そこで、積算値の差が閾値以上であるときに、断線状態の判別を行うようにすれば、検出誤差に伴う積算値の相違を排除することができ、断線状態の判別が誤って行われてしまうのを防止することができる。これにより、断線状態の判別精度を向上させることができる。

外部電源からの電力を第１及び第２の蓄電装置に供給するときに、断線状態の判別を行うことができる。外部電源の電力を第１及び第２の蓄電装置に供給するときには、微小な電流を用いて、蓄電装置を充電することがある。この場合において、本発明を用いれば、積算値を比較することによって、断線状態の判別を容易に行うことができる。

第１及び第２の蓄電装置を負荷に接続したとき、負荷の電圧に揃うように、電圧センサによって検出される各蓄電装置の電圧を補正することができる。蓄電装置の電圧や総電圧は、検出誤差や検出タイミングの相違などによってばらつくことがある。そこで、各蓄電装置の電圧を補正して、電圧のバラツキを予め無くしておけば、積算値において、電圧のバラツキ分が含まれてしまうのを防止することができる。

本願第２の発明である断線判別方法は、まず、並列に接続され、充放電を行う第１及び第２の蓄電装置の電圧をそれぞれ検出するとともに、第１及び第２の蓄電装置の総電圧を検出する。総電圧は、第１及び第２の蓄電装置の正極端子に接続された正極ラインと、第１及び第２の蓄電装置の負極端子に接続された負極ラインとの間の電圧である。また、各蓄電装置に関して、各蓄電装置の電圧と総電圧との電圧差を算出するとともに、電圧差を積算した積算値を算出する。そして、第１及び第２の蓄電装置における積算値の差が閾値以上であるとき、積算値が大きい蓄電装置を、電流経路が遮断された断線状態と判別する。本願第２の発明によれば、本願第１の発明と同様の効果を得ることができる。

電池システムの構成を示す図である。 断線状態の検出処理を説明するフローチャートである。 第１組電池が断線状態にあるとき、第１組電池および第２組電池における積算値の変化を示す図である。

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である電池システムについて説明する。図１は、本実施例である電池システムの構成を示す図である。本実施例の電池システムは、車両に搭載することができる。なお、車両以外であっても、本発明を適用することができる。

電池システムが搭載される車両としては、電気自動車やハイブリッド自動車がある。電気自動車は、車両を走行させる動力源として、後述する組電池だけを備えている。ハイブリッド自動車は、車両を走行させる動力源として、後述する組電池の他に、エンジンや燃料電池を備えている。

第１組電池（蓄電装置に相当する）１０は、直列に接続された複数の単電池１１を有する。ここで、第１組電池１０には、並列に接続された複数の単電池１１を含めることもできる。第２組電池（蓄電装置に相当する）２０は、直列に接続された複数の単電池２１を有する。ここで、第２組電池２０には、並列に接続された複数の単電池２１を含めることもできる。

組電池１０，２０を構成する単電池１１，２１の数は、組電池１０，２０の要求出力などを考慮して適宜設定することができる。本実施例では、２つの組電池１０，２０を並列に接続しているが、３つ以上の組電池を並列に接続することもできる。並列に接続される組電池の数は、適宜設定することができる。複数の組電池を並列に接続することにより、電池容量を増やすことができ、組電池の出力を用いた車両の走行距離を延ばすことができる。

単電池１１，２１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。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタを用いることができる。単電池１１，２１としては、同一構成の単電池を用いたり、互いに異なる構成の単電池を用いたりすることができる。単電池１１，２１の構成を互いに異ならせることにより、単電池１１，２１の特性を互いに異ならせることができる。

例えば、単電池１１は、単電池２１よりも大きな電流で充放電を行うことができるようにすることができる。このような単電池１１を高出力型電池という。また、単電池２１には、単電池１１よりも大きなエネルギ容量を持たせることができる。このような単電池２１を高容量型電池という。

高出力型電池の出力密度は、高容量型電池の出力密度よりも高くなる。出力密度は、例えば、単電池の単位質量当たりの電力（単位［Ｗ／ｋｇ］）や、単電池の単位体積当たりの電力（単位［Ｗ／Ｌ］）として表すことができる。一方、高容量型電池の電力容量密度は、高出力型電池の電力容量密度よりも高くなる。電力容量密度は、例えば、単電池の単位質量当たりの容量（単位［Ｗｈ／ｋｇ］）や、単電池の単位体積当たりの容量（単位［Ｗｈ／Ｌ］）として表すことができる。

第１監視ユニット（電圧センサに相当する）３１は、第１組電池１０の電圧ＶＢ＿ｂｔ１を取得するために用いられる。第１監視ユニット３１の出力信号は、コントローラ１００に入力される。ここで、第１監視ユニット３１が第１組電池１０の端子間電圧を検出することにより、電圧ＶＢ＿ｂｔ１を取得することができる。また、第１監視ユニット３１が、第１組電池１０を構成する各単電池１１の電圧を検出するとき、すべての単電池１１の電圧を加算することにより、電圧ＶＢ＿ｂｔ１を取得することができる。

第２監視ユニット（電圧センサに相当する）３２は、第２組電池２０の電圧ＶＢ＿ｂｔ２を取得するために用いられる。第２監視ユニット３２の出力信号は、コントローラ１００に入力される。ここで、第２監視ユニット３２が第２組電池２０の端子間電圧を検出することにより、電圧ＶＢ＿ｂｔ２を取得することができる。また、第２監視ユニット３２が、第２組電池２０を構成する各単電池２１の電圧を検出するとき、すべての単電池２１の電圧を加算することにより、電圧ＶＢ＿ｂｔ２を取得することができる。

コントローラ１００は、メモリ１０１を有しており、メモリ１０１は、コントローラ１００が所定の処理を行うときに用いられる情報を記憶する。本実施例では、メモリ１０１がコントローラ１００に内蔵されているが、コントローラ１００の外部にメモリ１０１を設けることもできる。

第１組電池１０および第２組電池２０は、並列に接続されている。第１組電池１０の正極端子および第２組電池２０の正極端子には、正極ライン（ケーブル）ＰＬが接続されている。正極ラインＰＬの一部は分岐しており、分岐部分が、組電池１０，２０の正極端子とそれぞれ接続されている。

また、第１組電池１０に対応した正極ラインＰＬ（分岐部分）には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１が設けられており、第２組電池２０に対応した正極ラインＰＬ（分岐部分）には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２が設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２は、コントローラ１００からの制御信号を受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。

システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１をオンにすれば、第１組電池１０を充放電させることができ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１をオフにすれば、第１組電池１０の充放電が行われなくなる。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２をオンにすれば、第２組電池２０を充放電させることができ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２をオフにすれば、第２組電池２０の充放電が行われなくなる。

第１組電池１０の負極端子および第２組電池２０の負極端子には、負極ライン（ケーブル）ＮＬが接続されている。負極ラインＮＬの一部は、分岐しており、分岐部分が、組電池１０，２０の負極端子とそれぞれ接続されている。負極ラインＮＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇが設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｇは、コントローラ１００からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。

システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび電流制限抵抗Ｒ１は、互いに直列に接続されているとともに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇに対して並列に接続されている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｐは、コントローラ１００からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。電流制限抵抗Ｒ１は、組電池１０，２０を負荷と接続するときに、後述するコンデンサＣなどに突入電流が流れることを抑制するために用いられる。

本実施例の電池システムでは、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｇおよび電流制限抵抗Ｒ１が、組電池１０，２０に対して共通に用いられているが、これに限るものではない。すなわち、組電池１０，２０のそれぞれに対して、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｇおよび電流制限抵抗Ｒ１を設けることができる。ここで、本実施例のように、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｇおよび電流制限抵抗Ｒ１を、組電池１０，２０に対して共通に用いることにより、部品点数を減らすことができ、コストを低減することができる。

正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬには、コンデンサＣが接続されている。コンデンサＣは、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬの間における電圧を平滑化するために用いられる。また、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬには、抵抗Ｒ２が接続されている。電圧センサ３３は、コンデンサＣにおける電圧ＶＬを検出し、検出結果をコントローラ１００に出力する。電圧ＶＬは、組電池１０，２０および負荷の間における電圧となる。

組電池１０，２０は、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬを介して、インバータ４０と接続されている。このため、組電池１０，２０の出力電力は、インバータ４０に供給されたり、インバータ４０の出力電力が組電池１０，２０に供給されたりする。インバータ４０は、組電池１０，２０から出力された直流電力を交流電力に変換して、交流電力をモータ・ジェネレータ（三相交流モータ）５０に出力する。また、モータ・ジェネレータ５０は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ（交流電力）に変換し、交流電力をインバータ４０に出力する。インバータ４０は、モータ・ジェネレータ５０が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を組電池１０，２０に出力する。

インバータ４０は、Ｕ相アームと、Ｖ相アームと、Ｗ相アームとを有する。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、並列に接続されている。

Ｕ相アームは、トランジスタ４１１，４１２およびダイオード４１３，４１４を有する。トランジスタ４１１，４１２は、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬの間で、直列に接続されている。ダイオード４１３，４１４は、トランジスタ４１１，４１２に対して、それぞれ並列に接続されている。具体的には、ダイオード４１３，４１４のアノードは、トランジスタ４１１，４１２のエミッタと接続され、ダイオード４１３，４１４のカソードは、トランジスタ４１１，４１２のコレクタと接続されている。

Ｖ相アームは、トランジスタ４２１，４２２およびダイオード４２３，４２４を有する。トランジスタ４２１，４２２は、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬの間で、直列に接続されている。ダイオード４２３，４２４は、トランジスタ４２１，４２２に対して、それぞれ並列に接続されている。具体的には、ダイオード４２３，４２４のアノードは、トランジスタ４２１，４２２のエミッタと接続され、ダイオード４２３，４２４のカソードは、トランジスタ４２１，４２２のコレクタと接続されている。

Ｗ相アームは、トランジスタ４３１，４３２およびダイオード４３３，４３４を有する。トランジスタ４３１，４３２は、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬの間で、直列に接続されている。ダイオード４３３，４３４は、トランジスタ４３１，４３２に対して、それぞれ並列に接続されている。具体的には、ダイオード４３３，４３４のアノードは、トランジスタ４３１，４３２のエミッタと接続され、ダイオード４３３，４３４のカソードは、トランジスタ４３１，４３２のコレクタと接続されている。

モータ・ジェネレータ５０は、インバータ４０から供給された電気エネルギ（交流電力）を運動エネルギに変換する。モータ・ジェネレータ５０は、車輪と接続されており、モータ・ジェネレータ５０によって生成された運動エネルギ（回転力）は、車輪に伝達される。これにより、車両を走行させることができる。また、車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータ５０は、車輪からの回転力を受けて発電する。モータ・ジェネレータ５０によって生成された交流電力は、インバータ４０に出力される。

第１組電池１０をインバータ４０と接続するとき、コントローラ１００は、まず、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｐをオフからオンに切り替える。これにより、電流制限抵抗Ｒ１に電流を流しながら、コンデンサＣをプリチャージすることができる。次に、コントローラ１００は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替えた後に、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンからオフに切り替える。これにより、第１組電池１０およびインバータ４０の接続が完了する。

第２組電池２０をインバータ４０と接続するとき、コントローラ１００は、まず、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２，ＳＭＲ−Ｐをオフからオンに切り替える。これにより、電流制限抵抗Ｒ１に電流を流しながら、コンデンサＣをプリチャージすることができる。次に、コントローラ１００は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替えた後に、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンからオフに切り替える。これにより、第２組電池２０およびインバータ４０の接続が完了する。

第１組電池１０および第２組電池２０の少なくとも一方がインバータ４０と接続されたとき、図１に示す電池システムは、起動状態（Ready-On）となる。また、第１組電池１０および第２組電池２０がインバータ４０と接続されていないとき、電池システムは停止状態（Ready-Off）となる。電池システムが停止状態にあるとき、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２，ＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｇは、オフとなっている。

一方、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬには、充電器６１が接続されている。具体的には、充電器６１は、充電リレーＲＣＨ１，ＲＣＨ２を介して、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２およびインバータ４０を接続する正極ラインＰＬと、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇおよびインバータ４０を接続する負極ラインＮＬとに接続されている。充電器６１には、インレット（コネクタ）６２が接続されている。充電リレーＲＣＨ１，ＲＣＨ２は、コントローラ１００からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。

インレット６２には、不図示の外部電源と接続されたプラグ（コネクタ）が接続される。外部電源とは、図１に示す電池システムとは別に設けられた電源であり、外部電源としては、例えば、商用電源を用いることができる。プラグをインレット６２に接続することにより、外部電源からの電力を、充電器６１を介して組電池１０，２０に供給することができる。これにより、外部電源を用いて、組電池１０，２０を充電することができる。外部電源が交流電力を供給するとき、充電器６１は、外部電源からの交流電力を直流電力に変換し、直流電力を組電池１０，２０に供給する。コントローラ１００は、充電器６１の動作を制御することができる。

外部電源の電力を組電池１０，２０に供給するとき、充電器６１は、電圧を変換することもできる。ここで、外部電源の電力を組電池１０，２０に供給して、組電池１０，２０を充電することを外部充電という。本実施例の電池システムでは、充電リレーＲＣＨ１，ＲＣＨ２およびシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｇがオンであるときに、外部電源からの電力が第１組電池１０に供給されるようになっている。また、充電リレーＲＣＨ１，ＲＣＨ２およびシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２，ＳＭＲ−Ｇがオンであるときに、外部電源からの電力が第２組電池２０に供給されるようになっている。

外部充電を行うとき、組電池１０，２０には一定の電流を供給することができ、定電流の下で、組電池１０，２０を充電することができる。

外部電源の電力を組電池１０，２０に供給するシステムは、図１に示すシステムに限るものではない。例えば、充電器６１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２，ＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｇを介さずに、組電池１０，２０と接続することができる。

すなわち、充電器６１は、充電リレーＲＣＨ１，ＲＣＨ２を介して、第１組電池１０の正極端子およびシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１を接続する正極ラインＰＬと、第１組電池１０の負極端子およびシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇを接続する負極ラインＮＬとに接続することができる。また、充電器６１は、充電リレーＲＣＨ１，ＲＣＨ２を介して、第２組電池２０の正極端子およびシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２を接続する正極ラインＰＬと、第２組電池２０の負極端子およびシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇを接続する負極ラインＮＬとに接続することができる。

この場合には、充電リレーＲＣＨ１，ＲＣＨ２をオフからオンに切り替えるだけで、外部充電を行うことができる。また、充電器６１から組電池１０，２０に電力を供給する経路において、電圧センサを用いて電圧を検出する必要がある。この電圧は、上述した電圧ＶＬに相当する。

本実施例では、プラグをインレット６２に接続することにより、外部充電を行うようにしているが、これに限るものではない。具体的には、いわゆる非接触方式の充電システムを用いることにより、外部電源の電力を組電池１０，２０に供給することができる。非接触方式の充電システムでは、電磁誘導や共振現象を利用することにより、ケーブルを介さずに電力を供給することができる。非接触方式の充電システムとしては、公知の構成を適宜採用することができる。

本実施例では、充電器６１が車両に搭載されているが、これに限るものではない。すなわち、充電器６１は、車両の外部において、車両とは別に設けられていてもよい。この場合には、コントローラ１００および充電器６１の間の通信によって、コントローラ１００は、充電器６１の動作を制御することができる。

各組電池１０，２０には、電流経路を遮断する電流遮断器を設けることがある。ここで、電流遮断器が動作すると、組電池１０，２０には電流が流れなくなる。また、組電池１０，２０は、複数の単電池１１，２１が電気的に接続されることによって構成されているが、電気的な接続部分が過度の外力を受けて変形することなどにより、組電池１０，２０の電流経路が遮断されてしまうおそれがある。また、組電池１０，２０およびライン（ケーブル）ＰＬ，ＮＬの接続部分が過度の外力を受けて変形することなどにより、組電池１０，２０の電流経路が遮断されてしまうおそれがある。

上述したような電流経路の遮断を断線という。本実施例では、組電池１０，２０のいずれか一方において、断線状態が発生しているか否かを判別するものである。

上述した電流遮断器としては、例えば、ヒューズ、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子又は、電流遮断弁を用いることができる。これらの電流遮断器は、個別に用いることもできるし、併用することもできる。

ヒューズは、ヒューズに流れる電流に応じて溶断する。ヒューズを溶断させることにより、電流経路を機械的に遮断することができる。これにより、単電池１１，２１に過大な電流が流れることを防止して、単電池１１，２１を保護することができる。ヒューズは、単電池１１，２１の外装を構成するケースに収容することもできるし、単電池１１，２１の外部に設けることもできる。

ＰＴＣ素子は、電流経路に配置されており、ＰＴＣ素子の温度上昇に応じてＰＴＣ素子の抵抗が増加する。ＰＴＣ素子に流れる電流が増加すると、ジュール熱によってＰＴＣ素子の温度が上昇する。ＰＴＣ素子の温度上昇に応じて、ＰＴＣ素子の抵抗が増加することにより、ＰＴＣ素子において、電流を遮断することができる。これにより、単電池１１，２１に過大な電流が流れることを防止して、単電池１１，２１を保護することができる。

電流遮断弁は、単電池１１，２１の内圧上昇に応じて変形し、単電池１１，２１の内部における電流経路を遮断することができる。単電池１１，２１の内部は、密閉状態となっており、過充電などによってガスが発生すると、単電池１１，２１の内圧が上昇する。単電池１１，２１の内圧が上昇することに応じて、電流遮断弁を変形させることにより、電流経路を機械的に遮断することができる。これにより、ガスが発生した単電池１１，２１に電流が流れることを阻止し、単電池１１，２１を保護することができる。

次に、組電池１０，２０における断線状態を検出する処理について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。図２に示す処理は、コントローラ１００によって実行される。図２に示す処理は、図１に示す電池システムが起動状態となったときに開始される。

ステップＳ１０１において、コントローラ１００は、第１監視ユニット３１の出力から第１組電池１０の電圧ＶＢ＿ｂｔ１を取得するとともに、第２監視ユニット３２の出力から第２組電池２０の電圧ＶＢ＿ｂｔ２を取得する。また、コントローラ１００は、電圧センサ３３の出力から電圧ＶＬを取得する。

ステップＳ１０２において、コントローラ１００は、電圧ＶＬを基準として、電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２を補正する。すなわち、各電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２が電圧ＶＬとなるように、各電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２の補正値を算出する。補正値は、各電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２および電圧ＶＬの差分となる。補正後の電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２は、電圧ＶＬと等しくなる。

監視ユニット３１，３２および電圧センサ３３には、検出誤差が発生することがある。また、各監視ユニット３１，３２によって電圧を検出するタイミングや、電圧センサ３３によって電圧を検出するタイミングが互いに異なっているときには、電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２，ＶＬにバラツキが発生することがある。

そこで、本実施例では、電池システムを起動したときに、上述したように、電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２を補正しておくことにより、電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２，ＶＬのバラツキを解消させることができる。各電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２の補正値に関する情報は、メモリ１０１に記憶することができる。ステップＳ１０２以降の処理では、電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２として、補正後の電圧が用いられる。なお、ステップＳ１０２の処理（補正処理）を省略することもできる。

ステップＳ１０３において、コントローラ１００は、充電器６１の動作を制御することにより、組電池１０，２０の外部充電を開始させる。当然のことながら、ステップＳ１０３の処理を行う前に、プラグはインレット６２に接続されている。外部充電を開始することにより、外部電源からの電力が組電池１０，２０に供給され、組電池１０，２０の電圧は上昇することになる。

ステップＳ１０４において、コントローラ１００は、外部充電を行っている間、監視ユニット３１，３２および電圧センサ３３の出力に基づいて、電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２，ＶＬを取得する。取得された電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２は、ステップＳ１０２の処理で算出された補正値を用いて補正される。

また、ステップＳ１０４において、コントローラ１００は、補正後の電圧ＶＢ＿ｂｔ１および電圧ＶＬの差である偏差ΔＶＢ１を算出する。また、コントローラ１００は、補正後の電圧ＶＢ＿ｂｔ２および電圧ＶＬの差である偏差ΔＶＢ２を算出する。偏差ΔＶＢ１，ΔＶＢ２は、下記式（１），（２）に示すように絶対値となる。

ΔＶＢ１＝｜ＶＢ＿ｂｔ１−ＶＬ｜ ・・・（１）
ΔＶＢ２＝｜ＶＢ＿ｂｔ２−ＶＬ｜ ・・・（２）

偏差ΔＶＢ１，ΔＶＢ２を算出するとき、電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２，ＶＬとしては、監視ユニット３１，３２および電圧センサ３３の検出電圧に対して平滑化処理（徐変処理）を行った値を用いることができる。監視ユニット３１，３２や電圧センサ３３の出力にノイズなどが含まれると、短時間の間だけ、電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２，ＶＬが急激に変化してしまう。平滑化処理を行えば、電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２，ＶＬの急激な変化を抑制することができ、偏差ΔＶＢ１，ΔＶＢ２を適切に把握しやすくなる。なお、平滑化処理としては、公知の処理を適宜採用することができる。

本実施例では、所定の周期において、電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２，ＶＬが取得され、電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２，ＶＬを取得するたびに、偏差ΔＶＢ１，ΔＶＢ２が算出される。

組電池１０，２０が断線状態ではないとき、外部充電が進行するほど、電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２，ＶＬは同様の挙動を示す。ここで、組電池１０，２０は並列に接続されているため、各電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２，ＶＬの変化量は等しくなる。電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２は、ステップＳ１０２の処理で説明したように、電圧ＶＬに揃えられているため、各電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２，ＶＬの変化量が等しければ、偏差ΔＶＢ１，ΔＶＢ２は、ゼロとなる。

一方、組電池１０，２０のいずれかにおいて、断線が発生したとき、断線状態である組電池の電圧は、断線が発生する直前の電圧に維持される。すなわち、断線状態である組電池には、充電電流が流れないため、組電池の電圧は変化しないことになる。また、外部充電が進行するほど、断線状態ではない組電池の電圧が上昇するとともに、組電池の電圧上昇に伴って電圧ＶＬも上昇する。例えば、第１組電池１０だけが断線状態であるとき、電圧ＶＢ＿ｂｔ１は変化しなくなり、電圧ＶＢ＿ｂｔ２，ＶＬが上昇する。これにより、偏差ΔＶＢ２は変化しないが、偏差ΔＶＢ１は増加する。

ステップＳ１０５において、コントローラ１００は、偏差ΔＶＢ１，ΔＶＢ２を算出するたびに、各偏差ΔＶＢ１，ΔＶＢ２を積算する。積算値Σ（ΔＶＢ１），Σ（ΔＶＢ２）に関する情報は、メモリ１０１に記憶される。ここで、電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２の差が所定値以下であるとき、すなわち、組電池１０，２０の電圧が揃っているとみなせるとき、コントローラ１００は、積算値Σ（ΔＶＢ１），Σ（ΔＶＢ２）を０にリセットすることができる。所定値は、組電池１０，２０の電圧が揃っているとみなす範囲の上限値とすることができる。

ステップＳ１０６において、コントローラ１００は、ステップＳ１０５の処理で算出した積算値Σ（ΔＶＢ１），Σ（ΔＶＢ２）の差分ΔＶtotalを算出する。差分ΔＶtotalは、下記式（３）に基づいて算出することができる。下記式（３）に示すように、差分ΔＶtotalは、積算値Σ（ΔＶＢ１），Σ（ΔＶＢ２）の差の絶対値となる。

ΔＶtotal＝｜Σ（ΔＶＢ１）−Σ（ΔＶＢ２）｜ ・・・（３）

組電池１０，２０が断線状態ではないとき、偏差ΔＶＢ１，ΔＶＢ２は変化せず、積算値Σ（ΔＶＢ１），Σ（ΔＶＢ２）も変化しない。ただし、外部充電が進行すると、監視ユニット３１，３２および電圧センサ３３によって検出される電圧にバラツキが発生するおそれがある。すなわち、ステップＳ１０２の処理によって、電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２を電圧ＶＬに揃えても、外部充電が進むにつれて、補正後の電圧ＶＢ＿ｂｔ１，ＶＢ＿ｂｔ２が電圧ＶＬからずれることがある。この場合には、偏差ΔＶＢ１，ΔＶＢ２が増加し、積算値Σ（ΔＶＢ１），Σ（ΔＶＢ２）も増加することになる。

一方、例えば、第１組電池１０が断線状態であるとき、上述したように、外部充電が進行するにつれて、偏差ΔＶＢ１が増加する。偏差ΔＶＢ１が増加すれば、積算値Σ（ΔＶＢ１）も増加することになる。積算値Σ（ΔＶＢ１）は、偏差ΔＶＢ１を積算しているため、積算値Σ（ＶＢ１）の増加率は、偏差ΔＶＢ１の増加率よりも大きくなる。ここで、第２組電池２０は断線していないため、偏差ΔＶＢ２は変化せず、積算値Σ（ΔＶＢ２）も変化しない。このような状況では、外部充電が進行するにつれて、差分ΔＶtotalが上昇することになる。

ステップＳ１０７において、コントローラ１００は、差分ΔＶtotalが閾値ΔＶｔｈ以上であるか否かを判別する。閾値ΔＶｔｈは、監視ユニット３１，３２および電圧センサ３３の誤差などを考慮して予め定めておくことができる。閾値ΔＶｔｈに関する情報は、メモリ１０１に記憶することができる。

上述したように、外部充電が進行したとき、監視ユニット３１，３２および電圧センサ３３によって検出される電圧にバラツキが発生することがある。この場合には、偏差ΔＶＢ１，ΔＶＢ２が増加し、積算値Σ（ΔＶＢ１），Σ（ΔＶＢ２）も増加してしまう。

偏差ΔＶＢ１，ΔＶＢ２が互いに異なるときには、積算値Σ（ΔＶＢ１），Σ（ΔＶＢ２）も互いに異なることになり、差分ΔＶtotalは増加してしまう。この増加分は、上述したように、監視ユニット３１，３２および電圧センサ３３の誤差などによって発生するものであり、組電池１０，２０の断線によるものではない。本実施例では、監視ユニット３１，３２や電圧センサ３３の誤差などによって発生する差分ΔＶtotalを排除するために、閾値ΔＶｔｈを設定している。

すなわち、差分ΔＶtotalが閾値ΔＶｔｈ以上であれば、この差分ΔＶtotalは、上述した誤差などによって発生し得ないものであり、組電池１０，２０の断線によるものであると判別することができる。後述するように、積算値Σ（ΔＶＢ１），Σ（ΔＶＢ２）が互いに異なっているときには、積算値Σ（ΔＶＢ１），Σ（ΔＶＢ２）の大小関係に基づいて、組電池１０，２０の一方が断線状態であると判別している。

このため、上述した誤差などによって差分ΔＶtotalが発生しているときにも、積算値Σ（ΔＶＢ１），Σ（ΔＶＢ２）の大小関係に基づいて、断線状態を判別してしまうと、誤った判別を行ってしまうことがある。本実施例では、閾値ΔＶｔｈを用いて、誤差などによって発生する差分ΔＶtotalを排除しているため、断線状態の判別を誤ってしまうことを防止することができる。

差分ΔＶtotalが閾値ΔＶｔｈ以上であるときには、ステップＳ１０８の処理に進む。一方、差分ΔＶtotalが閾値ΔＶｔｈよりも小さいときには、図２に示す処理を終了する。ステップＳ１０８において、コントローラ１００は、積算値Σ（ΔＶＢ１）が積算値Σ（ΔＶＢ２）よりも大きいか否かを判別する。ここで、コントローラ１００は、ステップＳ１０５の処理で得られた積算値Σ（ΔＶＢ１），Σ（ΔＶＢ２）を用いる。

積算値Σ（ΔＶＢ１）が積算値Σ（ΔＶＢ２）よりも大きいときには、ステップＳ１０９の処理に進み、積算値Σ（ΔＶＢ１）が積算値Σ（ΔＶＢ２）よりも小さいときには、ステップＳ１１１の処理に進む。上述したように、組電池が断線状態にあるとき、断線状態にある組電池に対応した積算値Σ（ΔＶＢ）は増加する。例えば、第１組電池１０が断線状態にあるとき、積算値Σ（ΔＶＢ１）は増加する。ここで、第２組電池２０が断線状態ではないとき、積算値Σ（ΔＶＢ２）は増加し難くなっている。

上述したように、断線状態にある組電池の積算値Σ（ΔＶＢ）は、断線状態ではない組電池の積算値Σ（ΔＶＢ）よりも大きくなる。このため、積算値Σ（ΔＶＢ）の大小関係を特定することにより、断線状態にある組電池を特定することができる。

ここで、積算値Σ（ΔＶＢ１），Σ（ΔＶＢ２）の変化（一例）を図３に示す。図３において、縦軸は積算値Σ（ΔＶＢ）であり、横軸は時間である。図３に示す例では、第１組電池１０だけが断線状態となっている。第１組電池１０が断線状態となることで、第１組電池１０に対応した積算値Σ（ΔＶＢ１）は、断線状態ではない第２組電池２０に対応した積算値Σ（ΔＶＢ２）よりも大きくなる。図３に示すように、時間が経過するほど、差分ΔＶtotalが広がりやすくなる。

ステップＳ１０９において、コントローラ１００は、第１組電池１０が断線状態であると判別する。ステップＳ１１１において、コントローラ１００は、第２組電池２０が断線状態であると判別する。組電池１０，２０が断線状態であると判別したとき、コントローラ１００は、ユーザなどに対して判別結果を通知することができる。この通知手段は、適宜設定することができ、例えば、音やディスプレイを用いることができる。ユーザは、音を聞いたり、ディスプレイの表示内容を見たりすることにより、組電池１０，２０が断線状態であることを確認することができる。

ステップＳ１１０において、コントローラ１００は、第２組電池２０を用いて車両を走行させることができる。第１組電池１０は、断線状態であるため、第２組電池２０の電力だけをモータ・ジェネレータ５０に供給したり、モータ・ジェネレータ５０が生成した電力を第２組電池２０だけに供給したりすることができる。

ステップＳ１１２において、コントローラ１００は、第１組電池１０を用いて車両を走行させることができる。第２組電池２０は、断線状態であるため、第１組電池１０の電力だけをモータ・ジェネレータ５０に供給したり、モータ・ジェネレータ５０が生成した電力を第１組電池１０だけに供給したりすることができる。

本実施例では、監視ユニット３１，３２および電圧センサ３３の検出結果を用いて、組電池１０，２０の一方における断線状態を判別するようにしている。ここで、組電池１０，２０の断線状態を判別する方法としては、電流センサを用いることが考えられる。具体的には、各組電池１０，２０に対して電流センサを設けておけば、電流センサの出力に基づいて、各組電池１０，２０に電流が流れているか否か、すなわち、各組電池１０，２０が断線状態であるか否かを判別することができる。

しかし、電流センサの検出結果には、誤差が含まれることがあり、電流センサの検出結果を用いても、各組電池１０，２０の断線状態を判別し難いことがある。外部充電を行うときに組電池１０，２０に流れる電流は、車両を走行させるときに組電池１０，２０に流れる電流よりも小さいことがある。このような微小電流が組電池１０，２０に流れているときには、電流センサの検出結果を用いても、組電池１０，２０が断線状態であるか否かを判別し難い。

本実施例では、上述したように、偏差ΔＶＢ１，ΔＶＢ２を算出し、この偏差ΔＶＢ１，ΔＶＢ２を積算している。ここで、偏差ΔＶＢ１，ΔＶＢ２を比較することによって、断線状態を判別することも考えられる。例えば、第１組電池１０が断線状態にあるときには、上述したように、偏差ΔＶＢ１は、偏差ΔＶｂ２よりも大きくなる。このため、偏差ΔＶＢ１，ΔＶＢ２の大小関係を確認することにより、断線状態を判別することができる。

しかし、微小な電流を組電池１０，２０に流して、組電池１０，２０を充電するときには、組電池１０，２０の電圧が僅かに上昇していくだけである。組電池１０，２０の電圧が僅かに上昇する状況では、偏差ΔＶＢ１，ΔＶＢ２を比較し難い。偏差ΔＶＢ１，ΔＶＢ２を比較し難ければ、断線状態の判別を誤ってしまうおそれがある。

そこで、本実施例では、偏差ΔＶＢ１，ΔＶＢ２を積算し、積算値Σ（ΔＶＢ１），Σ（ΔＶＢ２）を比較している。偏差ΔＶＢ１，ΔＶＢ２の差が僅かであっても、偏差ΔＶＢ１，ΔＶＢ２を積算することによって、積算値Σ（ΔＶＢ１），Σ（ΔＶＢ２）の差分ΔＶtotalを広げることができる。すなわち、積算値Σ（ΔＶＢ１），Σ（ΔＶＢ２）を算出することにより、積算値Σ（ΔＶＢ１），Σ（ΔＶＢ２）を比較しやすくなる。これにより、偏差ΔＶＢ１，ΔＶＢ２を比較する場合と比べて、断線状態の判別を素早く行ったり、断線状態の判別を精度良く行ったりすることができる。

本実施例では、組電池１０，２０を外部充電するときに、断線状態の判別を行っているが、これに限るものではない。すなわち、組電池１０，２０を充電又は放電するときに、積算値Σ（ΔＶＢ１），Σ（ΔＶＢ２）を比較することによって、断線状態を判別することができる。ここで、断線状態の判別は、組電池１０，２０を継続的に充電又は放電するときに行うことが好ましい。

組電池１０，２０を放電しているときに、断線状態を判別する場合としては、以下に説明する場合がある。例えば、電池システムが起動状態となっており、車両を走行させていないが、組電池１０，２０の電力が車両に搭載された補機（電子機器）に継続的に供給されているとき、本実施例と同様の方法によって、断線状態の判別を行うことができる。車両を走行させていない場合としては、シフトポジションがパーキングレンジ（Ｐレンジ）又はニュートラルレンジ（Ｎレンジ）に設定される場合がある。

組電池１０，２０の電力を補機に供給し続けているとき、例えば、第１組電池１０が断線状態になると、第１組電池１０の電圧ＶＢ＿ｂｔ１は、第２組電池２０の電圧ＶＢ＿ｂｔ２や電圧ＶＬよりも高くなる。第２組電池２０の電圧ＶＢ＿ｂｔ２は、放電し続けるほど低下し、これに応じて、電圧ＶＬも低下する。このため、第２組電池２０の積算値Σ（ΔＶＢ２）は、変化し難くなり、第１組電池１０の積算値Σ（ΔＶＢ１）は、増加し続ける。したがって、積算値Σ（ΔＶＢ１），Σ（ΔＶＢ２）を比較することにより、組電池１０，２０の断線状態を判別することができる。

本実施例で説明した断線状態の判別処理を用いれば、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２の固着を判別することもできる。具体的には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２をオンにする制御を行っているにもかかわらず、積算値Σ（ΔＶＢ１），Σ（ΔＶＢ２）が互いに異なっているときには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２の一方がオフのままで固着していると判別することができる。例えば、積算値Σ（ΔＶＢ１）が積算値Σ（ΔＶＢ２）よりも大きいときには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１がオフのままで固着していると判別することができる。

また、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２をオフにする制御を行っているにもかかわらず、積算値Σ（ΔＶＢ１），Σ（ΔＶＢ２）が互いに異なっているときには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２の一方がオンのままで固着していると判別することができる。例えば、積算値Σ（ΔＶＢ１）が積算値Σ（ΔＶＢ２）よりも大きいときには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ２がオンのままで固着していると判別することができる。

１０：第１組電池、２０：第２組電池、１１，２１：単電池、
３１，３２，３３：電圧センサ、４０：インバータ、
４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２：トランジスタ、
４１３，４１４，４２３，４２４，４３３，４３４：ダイオード、
５０：モータ・ジェネレータ、６１：充電器、６２：インレット、
１００：コントローラ、１０１：メモリ、
ＳＭＲ−Ｂ１，ＳＭＲ−Ｂ２，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐ：システムメインリレー、
Ｒ１：電流制限抵抗、Ｒ２：抵抗、Ｃ１：コンデンサ、
ＲＣＨ１，ＲＣＨ２：充電リレー、ＰＬ：正極ライン、ＮＬ：負極ライン

Claims (4)

1. 並列に接続され、充放電を行う第１及び第２の蓄電装置と、
   前記各蓄電装置の電圧と、前記第１及び第２の蓄電装置の正極端子に接続された正極ラインと、前記第１及び第２の蓄電装置の負極端子に接続された負極ラインとの間の電圧である総電圧とをそれぞれ検出する電圧センサと、
   前記電圧センサの検出結果を用いて、前記第１及び第２の蓄電装置のいずれかにおいて、電流経路が遮断された断線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、
   前記各蓄電装置に関して、前記各蓄電装置の電圧と前記総電圧との電圧差を算出するとともに、前記電圧差を積算した積算値を算出し、
   前記第１及び第２の蓄電装置における前記積算値の差が閾値以上であるとき、前記積算値が大きい前記蓄電装置を前記断線状態と判別することを特徴とする蓄電システム。
2. 前記コントローラは、外部電源からの電力を前記第１及び第２の蓄電装置に供給するときに、前記断線状態の判別を行うことを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
3. 前記コントローラは、前記第１及び第２の蓄電装置を負荷に接続したとき、前記負荷の電圧に揃うように、前記電圧センサによって検出される前記各蓄電装置の電圧を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電システム。
4. 並列に接続され、充放電を行う第１及び第２の蓄電装置の電圧をそれぞれ検出し、
   前記第１及び第２の蓄電装置の正極端子に接続された正極ラインと、前記第１及び第２の蓄電装置の負極端子に接続された負極ラインとの間の電圧である総電圧を検出し、
   前記各蓄電装置に関して、前記各蓄電装置の電圧と前記総電圧との電圧差を算出するとともに、前記電圧差を積算した積算値を算出し、
   前記第１及び第２の蓄電装置における前記積算値の差が閾値以上であるとき、前記積算値が大きい前記蓄電装置を、電流経路が遮断された断線状態と判別する、
   ことを特徴とする断線判別方法。

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