JP6379956B2 - 蓄電素子の異常判断装置 - Google Patents

Description

蓄電素子の異常を判断するための技術に関する。

従来から、二次電池の微小短絡（マイクロショート）の不良を判断する技術が知られている（特許文献１）。この技術では、装置に搭載前の二次電池にエージングを実施し、エージング前後の端子電圧によって二次電池の微小短絡を判断する。

特開２００１−２２８２２４号公報

しかし、上述した従来の技術は、エージングに例えば数日など比較的長い時間が必要とされ、装置に搭載後の二次電池などの蓄電素子に適用することが難しい。このため、エージングを用いずに蓄電素子の微小短絡等の異常を容易に判断できる技術が望まれている。

本明細書では、蓄電素子の異常を容易に判断できる技術を開示する。

本明細書によって開示される蓄電素子の異常判断装置は、第１蓄電素子と第２蓄電素子との電圧を検出する電圧検出部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１蓄電素子の端子間電圧と前記第２蓄電素子の端子間電圧との大小関係の変化に基づいて、蓄電素子の異常を判断する判断処理を実行する。

本発明によれば、蓄電素子の異常を容易に判断することができる。

電池パックの構成を示す概略図 電池モジュールの構成を示す概略図 実施形態１の異常判断シーケンスの処理の流れを示すフローチャート図 実施形態１の充電終了時の二次電池の電圧を示す図 基準電池の均等化及び放電の処理を示す図 対象電池の異常の有無を示す図 実施形態２の異常判断シーケンスの処理の流れを示すフローチャート図 実施形態２の基準電池の均等化及び放電の処理を示す図

（本実施形態の概要）
初めに、本実施形態の異常判断装置の概要について説明する。
本明細書によって開示される異常判断装置は、第１蓄電素子と第２蓄電素子との電圧を検出する電圧検出部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１蓄電素子の端子間電圧と前記第２蓄電素子の端子間電圧との大小関係の変化に基づいて、蓄電素子の異常を判断する判断処理を実行する。

いずれかの蓄電素子に異常があって自己放電量が異なると、各端子間電圧の大小関係の態様に現れる。この異常判断装置により第１蓄電素子の端子間電圧と第２蓄電素子の端子間電圧との大小関係の変化を見ることにより、第１又は第２蓄電素子の異常を判断することができ、これにより、例えば、装置に搭載されている蓄電素子であっても、その異常を容易に判断することができる。

さらに、制御部が、第２蓄電素子の端子間電圧と第１蓄電素子の端子間電圧とが所定の関係となるようにする電圧調整処理を実行した後に、前記判断処理を実行するようにすると、その後の各端子間電圧の大小関係の変化をより高精度で把握することができるから、異常判断の精度が高まる。
前記電圧調整処理としては、第２蓄電素子の端子間電圧が第１蓄電素子の端子間電圧よりも所定の電圧差だけ高くなるように第１蓄電素子を放電し、判断処理では、電圧調整処理後に第２蓄電素子の端子間電圧が第１蓄電素子の端子間電圧よりも低くなったことに基づいて第２蓄電素子を異常と判断することができる。
なお、第１蓄電素子及び第２蓄電素子は、材料・仕様が同一である同種の蓄電素子とすると、より高精度の異常判断が可能となる。
また、制御部が電圧調整処理から判断処理までの経過時間を測定する経過時間測定処理を実行し、判断処理では、第２蓄電素子の端子間電圧が第１蓄電素子の端子間電圧よりも所定の基準電圧だけ低くなったことに基づいて前記第２蓄電素子を異常と判断するようにし、その基準電圧を前記経過時間に応じて設定することが好ましい。次の理由による。
第２蓄電素子に自己放電等の異常がある場合、電圧調整処理を実行してから第２蓄電素子の端子間電圧は徐々に低下する。その自己放電量、ひいては第２蓄電素子の端子間電圧の低下度合いは、電圧調整処理を行ってから判断処理までの経過時間に影響を受けることがある。その場合、判断処理で異常と判断する基準電圧が経過時間に応じて設定されることで、基準電圧が経過時間によらず一定に設定される場合に比べて、第２蓄電素子の異常を正確に判断することができる。
さらに、制御部が電圧調整処理から判断処理までの経過時間を測定する経過時間測定処理を実行し、電圧調整処理では、第２蓄電素子の端子間電圧と第１蓄電素子の端子間電圧との電圧差が所定の電圧差となるようにし、判断処理では、第２蓄電素子の端子間電圧が第１蓄電素子の端子間電圧よりも所定の基準電圧だけ低くなったことに基づいて第２蓄電素子を異常と判断するようにした上で、前記所定の電圧差と前記基準電圧との合計値を前記経過時間に基づいて設定することが好ましい。その合計値が経過時間によらず一定に設定される場合に比べて、第２蓄電素子の異常を正確に判断することができる。
第１蓄電素子と前記第２蓄電素子とが複数の蓄電素子が直列に接続されてなる組電池に含まれる場合、前記制御部が、充電後の各蓄電素子の端子間電圧を当該端子間電圧が最も小さい蓄電素子である最小電圧素子の端子間電圧に均等化する均等化処理と、均等化処理において規定回数連続して特定の蓄電素子が最小電圧素子となったことに応じて当該特定の蓄電素子を前記第２蓄電素子として選定し、残りの蓄電素子から前記第１蓄電素子を選定する選定処理とを実行するようにすることが更に好ましい。均等化処理の度に電圧調整処理及び判断処理が実行されることを抑制することができる。
また、充電後の各蓄電素子の端子間電圧を当該端子間電圧が最も小さい蓄電素子である最小電圧素子の端子間電圧に均等化する均等化処理と、前記各蓄電素子の前記均等化処理に必要な時間である均等化時間を測定する均等化測定処理と、この均等化測定処理において規定回数連続して前記各蓄電素子の均等化時間の平均値が規定均等化時間よりも長くなったことに応じて最小電圧素子を第２蓄電素子として選定し、残りの蓄電素子から第１蓄電素子を選定する選定処理とを実行してもよい。これによっても、均等化処理の度に電圧調整処理及び判断処理が実行されることを抑制することができる。

＜実施形態１＞
以下、実施形態１について、図１から図６を参照しつつ説明する。
１．電池パックの構成
図１は、本実施形態における電池パック６０の構成を示す図である。本実施形態の電池パック６０は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車に搭載され、電気エネルギーで作動する動力源に電力を供給するものである。本実施形態では、電気自動車に搭載された電池パック６０の例を用いて説明を行う。

図１に示すように、電池パック６０は、複数の二次電池１４（図２参照）が直列に接続されて構成された組電池１２と、センサユニット３０や通信部２８等が形成された基板であるセルセンサ（以下、ＣＳ）２０とを含む複数個の電池モジュール１０を有するとともに、これらの電池モジュール１０を管理するバッテリ−マネージャー（以下、ＢＭ）６２、及び電流センサ６４を有する。ＢＭ６２及びＣＳ２０は、異常判断装置の一例であり、二次電池１４は、蓄電素子の一例である。

各電池モジュール１０の組電池１２及び電流センサ６４は、配線６８を介して直列に接続されており、電気自動車の外部に設けられた充電器１８、または、電気自動車の内部に設けられた動力源等の負荷１８に接続される。

ＢＭ６２は、中央処理装置（以下、ＣＰＵ）７０の他、電流センサ６４を用いて組電池１２の充電電流または放電電流（以下、充放電電流という）の電流値Ｉを所定期間毎に測定する電流計測部７２、及び、通信部７４を備える。ＣＰＵ７０は、制御部の一例である。

図１に示すように、ＣＰＵ７０は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ７６と、アナログ信号として測定される電流値Ｉをデジタル値に変換するアナログ−デジタル変換器（以下、ＡＤＣ）７８と、を有する。メモリ７６には、ＣＳ２０の動作を制御するための各種のプログラム（電池管理プログラムを含む）が記憶されており、ＣＰＵ７０は、メモリ７６から読み出したプログラムに従って、後述する異常判断シーケンスを実行するなど、各部の制御を行う。

また、メモリ７６には、異常判断シーケンスの実行に必要なデータ、例えば、後に詳述する規定電圧ＶＫ、規定放電電圧差ΔＶＫ、規定経過時間ＴＫ、規定回数ＮＫ、規定カウンタ値ＣＫ等の規定値が記憶されている。また、異常判断シーケンスで二次電池１４の開回路電圧（ＯＣＶ）を推定することから、開回路電圧を推定するプログラムが記憶されている。なお、開回路電圧を推定する方法としては、公知の技術を適宜用いることができ、例えば、二次電池１４の内部抵抗、充放電電流等から開回路電圧を推定してもよい。

通信部７４は、通信ライン８０を介して各電池モジュール１０のＣＳ２０と接続されており、例えば、各ＣＳ２０で測定された電圧Ｖや温度ｔ等の情報を受け取る。また、通信部７４は、車載のＥＣＵ（図示せず）と接続されており、例えば、ステータス情報等の情報を受け取る。ＣＰＵ７０は、これらの情報を用いて組電池１２の状態を監視するとともに、各二次電池１４の異常を判断する。

なお、電池パック６０には、この他に、ユーザからの入力を受け付ける操作部（図示せず）、組電池１２の劣化状態等を表示する液晶ディスプレイからなる表示部やスピーカなどからなる報知部６６が設けられている。

図２に、電池モジュール１０の構成を概略的に示す。組電池１２は、繰り返し充放電可能な複数の二次電池（例えば、３元系のリチウムイオン二次電池や、オリビン鉄系のリチウムイオン二次電池）１４から構成されている。ＣＳ２０は、放電回路２２と電圧測定回路２４と温度センサ２６とを含むセンサユニット３０と通信部２８とを含む。電圧測定回路２４は、電圧検出部の一例である。

尚、３元系のリチウムイオン二次電池は、正極活物質にＣｏ，Ｍｎ、Ｎｉの元素を含有したリチウム含有金属酸化物を用いたものであり、オリビン鉄系のリチウムイオン二次電池は、正極活物質にオリビン型リン酸鉄、すなわちリン酸鉄リチウム(LiFePO4)を用いたものである。尚、負極活物質はグラファイトやカーボン等を用いることが出来る。

放電回路２２は、組電池１２に含まれる各二次電池１４の両端に接続され、ＢＭ６２のＣＰＵ７０からの指令により、各二次電池１４を個別に放電する。電圧測定回路２４は、組電池１２に含まれる各二次電池１４の両端に接続され、各二次電池１４の両端間の電圧Ｖ［Ｖ］を所定期間毎に測定する。温度センサ２６は、接触式あるいは非接触式で組電池１２に含まれる各二次電池１４の温度ｔ［℃］を所定期間毎に測定する。

通信部２８は、通信ライン８０を介してＢＭ６２と接続されており、ＣＳ２０で測定した上記電圧Ｖや温度ｔ等の情報をＢＭ６２に送信する。ＢＭ６２は、各ＣＳ２０から送信される電圧Ｖや温度ｔ等をメモリ７６に記憶する。

２．異常判断シーケンス
次に、二次電池１４の異常を判断する異常判断シーケンスについて図３を参照して説明する。異常判断シーケンスは、二次電池１４の充電時にＢＭ６２のＣＰＵ７０により実行される。具体的には、電池パック６０の組電池１２を充電する場合には、車載のＥＣＵからＢＭ６２に対して充電を示すステータス情報が通知される。ＣＰＵ７０は、ＥＣＵから充電を示すステータス情報の通知を受けると、異常判断シーケンスを実行する。

ＣＰＵ７０は、異常判断シーケンスを開始すると、電圧測定回路２４を用いて充電中の各二次電池１４の電圧Ｖを測定する処理を開始する（Ｓ２：検出処理）。電圧測定回路２４により測定された電圧Ｖは、デジタル値に変換された後にＢＭ６２に送信され、メモリ７６に記憶される。

ＣＰＵ７０は、電圧Ｖの測定を開始すると、次に充電が終了したか否かを判断する（Ｓ４）。具体的には、ＣＰＵ７０は、測定された電圧Ｖを規定電圧ＶＫと比較し、組電池１２に含まれる少なくとも１つの二次電池１４の電圧Ｖが充電終了電圧である規定電圧ＶＫに到達しかた否かを判断する。規定電圧ＶＫとは、例えば、３元系のリチウムイオン二次電池では４．０〜４．１[Ｖ]、オリビン鉄系のリチウムイオン二次電池では３．４〜３．５[Ｖ]である。

ＣＰＵ７０は、少なくとも１つの二次電池１４の電圧Ｖが規定電圧ＶＫに到達するのを待機する（Ｓ４：ＮＯ）。そして、図４に示すように、少なくとも１つの二次電池１４の電圧Ｖ（１番目の二次電池１４）が規定電圧ＶＫに到達し（Ｓ４：ＹＥＳ）、充電が終了したと判断すると、ＣＰＵ７０は、充電終了時に測定された電圧Ｖから各二次電池１４の開回路電圧を推定し（Ｓ６：取得処理）、電圧Ｖを開回路電圧に更新する。以後の処理では、各二次電池１４の端子間電圧Ｖとして開回路電圧が用いられる。

次に、ＣＰＵ７０は、後述する対象電池ＤＸが選定されているか否かを確認し（Ｓ８）、対象電池が選定されていない場合（Ｓ８：ＮＯ）、開回路電圧である電圧Ｖが最も小さい二次電池１４である最小電圧電池を検出する（Ｓ１０）。本実施形態では、図４に示すように、Ｎ番目の二次電池１４の電圧Ｖが最も小さい。そのため、ＣＰＵ７０は、Ｎ番目の二次電池１４を最小電圧電池として検出するとともに、検出した二次電池１４の番号（この場合はＮ）をメモリ７６に記憶する。

ＣＰＵ７０は、最小電圧電池を検出すると、均等化処理を実行する（Ｓ１２）。均等化処理では、ＣＰＵ７０が、放電回路２２を用いて、組電池１２に含まれる最小電圧電池以外の各二次電池１４を個別に放電し、各二次電池１４の電圧Ｖを最小電圧電池の電圧ＶＸに等しくなるようにする。図５には、開回路電圧である電圧Ｖが最も大きい二次電池１４である最大電圧電池（図４の左から１番目の二次電池１４）の均等化処理の例を示す。ＣＰＵ７０は、図５に矢印４２で示すように、放電回路２２を用いて規定電圧ＶＫとなっている最大電圧電池ＤＹの放電を行わせ、最大電圧電池ＤＹの電圧Ｖを最小電圧電池の電圧ＶＸに揃える。

更に、ＣＰＵ７０は、メモリ７６に記憶された二次電池１４の番号に基づき、最小電圧電池が連続して同じ二次電池１４であるか否かを判断する（Ｓ１４）。ＣＰＵ７０は、最小電圧電池が規定回数であるＮＫ回連続して同じ二次電池１４となっていない場合（Ｓ１４：ＮＯ）、異常判断シーケンスを終了する。一方、ＣＰＵ７０は、最小電圧電池がＮＫ回連続して同じ二次電池１４となっている場合、最小電圧電池が異常か否かを判断するための準備処理を実行する（Ｓ１６〜Ｓ２０）。規定回数のＮＫ回としては、例えば十数回から数十回程度が好ましい。

最小電圧電池は、充電終了時における電圧Ｖが最も小さく、充電終了時に蓄電されている蓄電量が最も少ない。充電毎に均等化処理を実行しているにも関わらず、特定の二次電池１４の蓄電量が最も少ない場合、当該二次電池１４には例えば微小短絡等の電気を蓄えにくい異常が発生している可能性が高い。

そして、組電池１２に異常な二次電池１４が含まれる場合、均等化処理において他の二次電池１４から放電される電力量が増加し、組電池１２に十分な電力を蓄えることができない。また、微小短絡等のために自己放電量が多い異常な二次電池１４では、他の二次電池１４に比べて充電完了後の単位時間当たりの放電量が多く、他の二次電池１４に比べて早期に蓄電量が枯渇する。そのため、他の二次電池１４では蓄電量が残っている場合でも、組電池１２の放電を終了しなければならず、蓄えられた電力を十分に利用することができない。従って、最小電圧電池がそのような異常な電池であるか否かを判断する必要がある。

ＣＰＵ７０は、準備処理において、まず、最小電圧電池を対象電池ＤＸとして選定し、最大電圧電池を基準電池ＤＹとして選定する（Ｓ１６：選定処理）。基準電池ＤＹは、本実施形態では１番目の二次電池１４に相当する。また、対象電池ＤＸは、第２蓄電素子の一例であり、本実施形態ではＮ番目の二次電池１４に相当する。

次に、ＣＰＵ７０は、図５に矢印４４で示すように基準電池ＤＹを放電し（Ｓ１８：放電処理）、基準電池ＤＹの電圧ＶＹを対象電池ＤＸの電圧ＶＸよりも所定の電圧差電圧差ΔＶＫ（以下、これを「規定放電電圧差ΔＶＫ」という）だけ低くする。この基準電池ＤＹの放電処理は、２個の蓄電素子すなわち基準電池ＤＹの端子間電圧ＶＹと対象電池ＤＸの端子間電圧ＶＸとが所定の関係（ＶＹ＋ΔＶＫ＝ＶＸ）となるようにする電圧調整処理の一例である。
そして、ＣＰＵ７０は、基準電池ＤＹの放電を終了すると、基準電池ＤＹの放電終了からの経過時間Ｔを測定する処理を開始し（Ｓ２０：経過時間測定処理）、異常判断シーケンスを終了する。経過時間Ｔは、二次電池１４に充放電電流が流れていない状態での経過時間を積算測定することが好ましいが、充放電電流が流れている時間を含めてもよい。なお、規定放電電圧差ΔＶＫとしては、例えば数 [ｍＶ]が好ましい。

一方、ＣＰＵ７０は、以前の異常判定シーケンスにより対象電池ＤＸが選定されている場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、当該対象電池ＤＸが選定された異常判断シーケンスにおいて基準電池ＤＹが放電されてからの経過時間Ｔを規定経過時間ＴＫと比較する（Ｓ２２）。ＣＰＵ７０は、経過時間Ｔが規定経過時間ＴＫ未満である場合（Ｓ２２：ＮＯ）、対象電池ＤＸの異常を正確に判断することができない場合があるため、この実施形態では対象電池ＤＸを異常と判断することなく、異常判断シーケンスを終了する。規定経過時間ＴＫは、例えば一週間程度が好ましい。

また、ＣＰＵ７０は、経過時間Ｔが規定経過時間ＴＫ以上である場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、当該経過時間Ｔから二次電池１４を異常と判断するための基準電圧である規定異常電圧差ΔＶＩを設定する（Ｓ２４）。ここで、規定異常電圧差ΔＶＩは以下のように設定される。二次電池１４には、種類毎に正常とみなされる充放電電流の範囲が所定の幅を持って設定されている。以下、その幅を正常ばらつき幅Ｗと称する。そのため、基準電池ＤＹの放電終了から経過時間Ｔが経過した場合、対象電池ＤＸに異常が発生していない場合でも、次の式に示すように、最大、経過時間Ｔに正常ばらつき幅Ｗを積した量ΔＩだけ充放電電流が変化し、これに伴って基準電池ＤＹの電圧ＶＹと対象電池ＤＸの電圧ＶＸとの電圧差が最大電圧差ΔＶＭだけ変化し得る。
Ｔ×Ｗ＝ΔＩ∝ΔＶＭ

ＣＰＵ７０は、規定放電電圧差ΔＶＫと規定異常電圧差ΔＶＩとの合計が最大電圧差ΔＶＭと等しくなるように設定する。これにより、経過時間Ｔに生じた基準電池ＤＹの電圧ＶＹと対象電池ＤＸの電圧ＶＸとの電圧差が正常ばらつき幅Ｗ及び経過時間Ｔに起因したものであるか否かを判断することができる。
ΔＶＫ＋ΔＶＩ＝ΔＶＭ

ＣＰＵ７０は、対象電池ＤＸの電圧ＶＸから基準電池ＤＹの電圧ＶＹを引いた電圧差ΔＶが規定異常電圧差ΔＶＩよりも大きいか否かを判断する（Ｓ２６）。ＣＰＵ７０は、図６の６Ａ、６Ｂに示すように、電圧ＶＹが電圧ＶＸ以下の場合、或は、電圧ＶＹが電圧ＶＸよりも大きいもののその電圧差ΔＶが規定異常電圧差ΔＶＩよりも小さい場合（Ｓ２６：ＮＯ）、当該電圧差が正常ばらつき幅Ｗ及び経過時間Ｔに起因したものであると判断する。

この場合、ＣＰＵ７０は対象電池ＤＸを正常と判断する（Ｓ２８）。ＣＰＵ７０は、必要に応じて後述する異常カウンタＣのリセット、対象電池ＤＸ及び基準電池ＤＹの選定の解除、経過時間Ｔの測定の終了等の処理を実行し、異常判断シーケンスを終了する。

一方、ＣＰＵ７０は、図６の６Ｃに示すように、電圧ＶＹが電圧ＶＸよりも大きく、その電圧差ΔＶが規定異常電圧差ΔＶＩよりも大きい場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、当該電圧差が正常ばらつき幅Ｗ及び経過時間Ｔに起因したものに加え、何らかの異常によるものであると判断する。

この場合、ＣＰＵ７０は異常カウンタＣを１増加させ（Ｓ３０）、増加後の異常カウンタＣを規定カウンタ値ＣＫと比較する処理を実行する（Ｓ３２）。ＣＰＵ７０は、異常カウンタＣが規定カウンタ値ＣＫ未満の場合（Ｓ３２：ＮＯ）、上記の事象が突発的な異常による可能性があることから、対象電池ＤＸを異常と判断することなく、異常判断シーケンスを終了する。規定カウンタ値ＣＫとしては、例えば数から十数程度が好ましい。

一方、ＣＰＵ７０は、異常カウンタＣが規定カウンタ値ＣＫ以上の場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、上記の事象が突発的な異常による可能性が低いことから、対象電池ＤＸを異常と判断する（Ｓ３４：判断処理）。この場合、ＣＰＵ７０は報知部６６を用いて、或は、車載のＥＣＵを介して電気自動車の操作パネルを用いて、組電池１２に異常な二次電池１４が含まれることを報知し（Ｓ３６）、異常判断シーケンスを終了する。

３．本実施形態の効果
上述した実施形態では、異常判断シーケンスにおいて、対象電池ＤＸの電圧ＶＸと基準電池ＤＹの電圧ＶＹとの大小関係の変化に基づいて対象電池ＤＸの異常を判断する（Ｓ３６）。電圧ＶＸと電圧ＶＹとの大小関係を検出することで対象電池ＤＸの異常を容易に判断することができ、これにより、電気自動車等に搭載後の二次電池１４の異常を判断することができる。

上述した実施形態では、異常判断シーケンスにおいて、対象電池ＤＸの電圧ＶＸが基準電池ＤＹの電圧ＶＹよりも大きくなるように基準電池ＤＹを放電する（Ｓ１８）。これにより、その後の異常判断シーケンスにより対象電池ＤＸの電圧ＶＸが基準電池ＤＹの電圧ＶＹよりも小さくなったことに応じて、微小短絡等の異常が発生していることを判断することができる。

上述した実施形態では、異常判断シーケンスにおいて、規定放電電圧差ΔＶＫと規定異常電圧差ΔＶＩとの合計が、経過時間Ｔに基づいて決定される最大電圧差ΔＶＭと等しくなるように設定される（Ｓ２４）。これにより、規定放電電圧差ΔＶＫと規定異常電圧差ΔＶＩとの合計が、経過時間Ｔによらずに決定される場合に比べて、正常ばらつき幅Ｗを考慮した対象電池ＤＸの異常を判断することができる。

上述した実施形態では、異常判断シーケンスにおいて、対象電池ＤＸの電圧ＶＸと基準電池ＤＹの電圧ＶＹとの少なくとも一方が規定電圧ＶＫとなったことに応じて、基準電池ＤＹを放電し、対象電池ＤＸの異常を判断する（Ｓ４：ＹＥＳ）。これにより、略一定状態の対象電池ＤＸ及び基準電池ＤＹに対して、放電や判断を実行することができる。

上述した実施形態では、異常判断シーケンスにおいて、経過時間Ｔが規定経過時間ＴＫ以上であることに応じて対象電池ＤＸが異常か否かを判断する（Ｓ２２：ＹＥＳ）。これにより、対象電池ＤＸの異常判定の精度は、経過時間Ｔが長いほど良い。そのため、経過時間Ｔが規定経過時間ＴＫ以上であることに応じて対象電池ＤＸが異常か否かを判断することで、対象電池ＤＸの異常判定の精度を、規定経過時間ＴＫに起因した一定精度よりも高く維持することができる。

上述した実施形態では、異常判断シーケンスにおいて、直列に接続された対象電池ＤＸと基準電池ＤＹの少なくとも一方の電圧Ｖが規定電圧ＶＫとなったことに応じて、基準電池ＤＹを放電し、対象電池ＤＸの異常を判断する（Ｓ４：ＹＥＳ）。これにより、基準電池ＤＹと比較して対象電池ＤＸの異常を容易に判断することができる。

上述した実施形態では、異常判断シーケンスにおいて、規定回数ＮＫ回連続して特定の二次電池１４が最小電圧電池となったことに基づいて当該二次電池１４を対象電池ＤＸとして選定する（Ｓ１４）。そのため、多数の二次電池１４群のうちの一つに一時的な異常が発生し、それがいったん最小電圧電池として検出されたとしても、その電池が正常に戻れば、対象電池ＤＸとして選定されない。従って、一時的な異常発生の都度、最小電圧電池の異常を判断する処理が実行されてしまうことを抑制することができる。

上述した実施形態では、異常判断シーケンスにおいて開回路電圧を推定し（Ｓ６）、開回路電圧を電圧Ｖとして用いて対象電池ＤＸの異常を判断する処理を実行する。これにより、開回路電圧に安定する前の電圧を用いる場合に比べて、対象電池ＤＸの異常を正確に判断することができる。

上述した実施形態では、異常判断シーケンスにおいて、対象電池ＤＸが異常と判断した場合には当該異常を報知するので、電気自動車の使用者は、電池モジュール１０の交換等、必要な措置を取ることができる。

＜実施形態２＞
実施形態２について、図７を参照しつつ説明する。本実施形態では、異常判断シーケンスにおいて、準備処理を実行するか否かを判断する処理、準備処理において基準電池ＤＹを放電する処理、及び、対象電池ＤＸを異常と判断する処理が上記実施形態と異なる。以下の説明では、実施形態１と同一の内容については重複した記載を省略する。

１．異常判断シーケンス
ＣＰＵ７０は、異常判断シーケンスを開始し、均等化処理を実行すると（Ｓ１２）、各二次電池１４について、それらの電圧Ｖを最小電圧電池の電圧ＶＸに等しくなるまで放電するに要した時間である均等化時間Ｙをそれぞれ測定し（Ｓ４２）、メモリ７６に記憶する。

更に、ＣＰＵ７０は、メモリ７６に記憶された均等化時間Ｙの平均値ＹＡを算出し、当該平均値ＹＡをメモリ７６に記憶された規定均等化時間ＹＫと比較する（Ｓ４４：選定処理）。ＣＰＵ７０は、均等化時間Ｙの平均値ＹＡが規定均等化時間ＹＫよりも短い場合、或は、均等化時間Ｙの平均値ＹＡが規定均等化時間ＹＫよりも長いものの、当該事象が規定回数ＮＫ連続していない場合（Ｓ４４：ＮＯ）、異常判断シーケンスを終了する。

一方、ＣＰＵ７０は、均等化時間Ｙの平均値ＹＡが規定均等化時間ＹＫよりも長く、当該事象が規定回数ＮＫ連続している場合（Ｓ４４：ＹＥＳ）、Ｓ１０において検出された最小電圧電池が異常か否かを判断するための準備処理を実行する（Ｓ１６、Ｓ４６、Ｓ２０）。

ＣＰＵ７０は、準備処理において、対象電池ＤＸ、基準電池ＤＹを選定すると（Ｓ１６）、図８に示すように、規定電圧ＶＫとなっている基準電池ＤＹを電圧ＶＹになるまで放電する（Ｓ４６）。この際、ＣＰＵ７０は、充電終了時の基準電池ＤＹの電圧ＶＫと、対象電池ＤＸの電圧ＶＸとの電圧差ΔＶＺ（以下、これを「充電時電圧差ΔＶＺ」という）を算出し、電圧ＶＹをＶＹ＝ＶＸ−ΔＶＺとして設定する。

また、ＣＰＵ７０は、以前の異常判定シーケンスにより対象電池ＤＸが選定されており（Ｓ８：ＹＥＳ）、且つ、経過時間Ｔが規定経過時間ＴＫ以上である場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、対象電池ＤＸの電圧ＶＸが基準電池ＤＹの電圧ＶＹよりも高いか否かを判断する（Ｓ４８）。ＣＰＵ７０は、電圧ＶＸが電圧ＶＹより高い場合（Ｓ４８：ＮＯ）、すなわち電圧ＶＸと電圧ＶＹとの大小関係が準備処理を行った時点と変化がない場合には、対象電池ＤＸを正常と判断する（Ｓ２８）。
一方、ＣＰＵ７０は、電圧ＶＸが電圧ＶＹよりも低い、すなわち電圧ＶＸと電圧ＶＹとの大小関係が準備処理を行った時点とは変化（逆転）した場合（Ｓ４８：ＹＥＳ）には、対象電池ＤＸに異常の可能性があると判断し、Ｓ３０からの処理を実行し、それらの事象が規定カウンタＣＫ以上の繰り返されたときに対象電池ＤＸを異常と判断して（Ｓ３４），それを報知する（Ｓ３６）。

２．本実施形態の効果
上述した実施形態では、基準電池ＤＹの放電後の電圧ＶＹが、充電終了時の基準電池ＤＹの電圧ＶＹと対象電池ＤＸの電圧ＶＸとの充電時電圧差ΔＶＺに基づいて設定される。これにより、基準電池ＤＹを容易に放電することができるとともに、充電時電圧差ΔＶＺに基づいて対象電池ＤＸの異常を容易に判断することができる。

上述した実施形態では、異常判断シーケンスにおいて、規定回数ＮＫ連続して均等化時間Ｙの平均値ＹＡが規定均等化時間ＹＫよりも長くなったことに応じて最小電圧電池を対象電池ＤＸとして選定する（Ｓ１４）。そのため、均等化時間Ｙの平均値ＹＡが規定均等化時間ＹＫを超える度に対象電池ＤＸを選定し、当該対象電池ＤＸの異常を判断する処理が実行されることを抑制することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

上記実施形態１、２では、蓄電素子の一例としてリチウムイオン二次電池を例示したが、これに限らず、リチウムイオン二次電池以外の二次電池や、電気化学現象を伴うキャパシタ等であってもよく、蓄電素子の種類を問わない。自己放電量が同程度で、環境温度や劣化度が同程度の同種の蓄電素子であれば、精度良く異常を判断することができる。

上記実施形態１、２では、制御部の一例としてＣＰＵ７０を例示した。制御部は、複数のＣＰＵを備える構成や、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハード回路を備える構成や、ハード回路及びＣＰＵの両方を備える構成でもよい。

上記実施形態１、２では、予め基準電池ＤＹを放電するようにしたが（Ｓ１８、Ｓ４６）、その放電処理を行わず、均等化処理を行って所定時間が経過した時点で基準電池ＤＹと対象電池ＤＸの各端子間電圧の大小関係の変化を見るようにしてもよい。この場合、均等化処理（Ｓ１２）が、両電池ＤＹ，ＤＸの各端子間電圧ＶＹ，ＶＸが所定の関係（ＶＹ＝ＶＸ）となるようにする電圧調整処理に相当する。均等化処理後の所定時間が経過した時点で、対象電池ＤＸの端子間電圧ＶＸが基準電池ＤＹの端子間電圧ＶＹよりも規定電圧だけ低くなっているとすると、その対象電池ＤＸにおける自己放電量が多いという異常が発生していることが疑われる。
また、上記実施形態１，２では、均等化処理後に基準電池ＤＹを放電させる際に放電後の基準電池ＤＹの電圧ＶＹを、予め定められた規定放電電圧差ΔＶＫや、充電終了時の充電時電圧差ΔＶＺに基づいて設定することを例示した。しかし、基準電池ＤＹを放電する際には、上記のように電圧差に基づいて設定する場合の他、基準電池ＤＹを予め定められた規定放電時間放電しても良ければ、充電終了時の電圧ＶＹが予め定められた放電終了電圧となるまで放電してもよい。電圧差を測定する必要がない分だけ、基準電池ＤＹを容易に放電することができる。

上記各実施形態１，２では、基準電池ＤＹの端子間電圧ＶＸと対象電池ＤＸの端子間電圧ＶＹとを所定の関係にする電圧調整処理では、基準電池ＤＹの放電を行わせるようにした。しかし、例えば各二次電池１４の均等化処理を行うために各二次電池１４を個別に充電可能に構成している場合には、放電によって電圧調整処理を行うに限らず、充電によって電圧調整処理を実行してもよい。

１４：二次電池、２０：ＣＳ、２２：放電回路、２４：電圧測定回路、３０：センサユニット、６０：電池パック、６２：ＢＭ、６４：電流センサ、６６：報知部、７０：ＣＰＵ、７２：電流計測部、７６：メモリ、Ｃ：異常カウンタ、ＤＸ：対象電池、ＤＹ：基準電池、Ｔ：経過時間、ΔＶＩ：規定異常電圧差、ΔＶＫ：規定放電電圧差、ΔＶＭ：最大電圧差、ΔＶＺ：充電時電圧差、Ｗ：正常ばらつき幅、Ｙ：均等化時間

Claims (7)

1. 第１蓄電素子と第２蓄電素子との電圧を検出する電圧検出部と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記第２蓄電素子の端子間電圧と前記第１蓄電素子の端子間電圧とが所定の関係となるようにする電圧調整処理を実行し、
   その後に、前記第１蓄電素子の端子間電圧と前記第２蓄電素子の端子間電圧との大小関係の変化に基づいて、前記第１蓄電素子又は前記第２蓄電素子の異常を判断する判断処理を実行する、蓄電素子の異常判断装置。
2. 請求項１に記載の蓄電素子の異常判断装置であって、
   前記電圧調整処理は、前記第２蓄電素子の端子間電圧が前記第１蓄電素子の端子間電圧よりも所定の電圧差だけ高くなるように前記第１蓄電素子を放電し、
   前記判断処理では、前記電圧調整処理後に前記第２蓄電素子の端子間電圧が前記第１蓄電素子の端子間電圧よりも低くなったことに基づいて前記第２蓄電素子を異常と判断する、蓄電素子の異常判断装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の異常判断装置であって、
   前記制御部は、
   前記電圧調整処理から前記判断処理までの経過時間を測定する経過時間測定処理を実行し、
   前記判断処理では、前記第２蓄電素子の端子間電圧が前記第１蓄電素子の端子間電圧よりも所定の基準電圧だけ低くなったことに基づいて前記第２蓄電素子を異常と判断するものであって、
   前記基準電圧は前記経過時間に応じて設定される蓄電素子の異常判断装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載の蓄電素子の異常判断装置であって、
   前記第１蓄電素子及び第２蓄電素子は、材料・仕様が同一である同種の蓄電素子である蓄電素子の異常判断装置。
5. 請求項２ないし請求項４のいずれか一項に記載の異常判断装置であって、
   前記制御部は、
   前記電圧調整処理から前記判断処理までの経過時間を測定する経過時間測定処理を実行し、
   前記電圧調整処理では、前記第２蓄電素子の端子間電圧と前記第１蓄電素子の端子間電圧との電圧差が所定の電圧差となるようにし、
   前記判断処理では、前記第２蓄電素子の端子間電圧が前記第１蓄電素子の端子間電圧よりも所定の基準電圧だけ低くなったことに基づいて前記第２蓄電素子を異常と判断するものであって、
   前記所定の電圧差と前記基準電圧との合計値は前記経過時間に基づいて設定される、蓄電素子の異常判断装置。
6. 請求項５に記載の蓄電素子の異常判断装置であって、
   前記第１蓄電素子と前記第２蓄電素子とは、複数の蓄電素子が直列に接続されてなる組電池に含まれ、
   前記電圧検出部は、前記組電池に含まれる各蓄電素子の電圧を検出し、
   前記制御部は、
   充電中の前記各蓄電素子の電圧を検出する検出処理と、
   充電後の前記各蓄電素子の端子間電圧を当該端子間電圧が最も小さい蓄電素子である最小電圧素子の端子間電圧に均等化する均等化処理と、
   前記均等化処理において規定回数連続して特定の蓄電素子が最小電圧素子となったことに応じて当該特定の蓄電素子を前記第２蓄電素子として選定し、残りの蓄電素子から前記第１蓄電素子を選定する選定処理と、
   を実行する、蓄電素子の異常判断装置。
7. 請求項６に記載の蓄電素子の異常判断装置であって、
   前記第１蓄電素子と前記第２蓄電素子は、複数の蓄電素子が直列に接続されてなる組電池に含まれ、
   前記電圧検出部は、前記組電池に含まれる各蓄電素子の電圧を検出し、
   前記制御部は、
   前記検出処理では、充電中の前記各蓄電素子の電圧を検出し、
   更に、
   充電後の前記各蓄電素子の端子間電圧を当該端子間電圧が最も小さい蓄電素子である最小電圧素子の端子間電圧に均等化する均等化処理と、
   前記各蓄電素子の前記均等化処理に必要な時間である均等化時間を測定する均等化測定処理と、
   前記均等化測定処理において規定回数連続して前記各蓄電素子の均等化時間の平均値が規定均等化時間よりも長くなったことに応じて最小電圧素子を前記第２蓄電素子として選定し、残りの蓄電素子から前記第１蓄電素子を選定する選定処理と、
   を実行する、蓄電素子の異常判断装置。

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