JP6405942B2 - 電池パックの異常判定装置 - Google Patents
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Description
(3)前記複数の監視ユニットは、それぞれの前記電池モジュールの温度及び充電率をモニタリングすることが好ましい。この場合、前記記憶部は、前記複数の監視ユニットでそれぞれモニタリングされた前記温度及び前記充電率を積算時間とともに前記履歴として個別に記憶することが好ましい。また、前記算出部は、前記電池モジュール毎に、前記記憶部に記憶された前記温度及び前記充電率に基づいて補正係数を取得し、取得した前記補正係数と前記記憶部に記憶された前記積算時間とから前記第一補正量を算出することが好ましい。
図1に示すように、本実施形態に係る異常判定装置は、複数の電池モジュール20をケーシング11内に配置した電池パック10に適用される。電池モジュール20は、複数の電池セル30が直列接続された状態で電池ケース21内に収納されたものである。電池セル30は、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池等のエネルギ密度の高い二次電池である。図1には、八つの電池セル30から構成された電池モジュール20が、ケーシング11内に四つ配置されたものを例示しているが、電池セル30,電池モジュール20の個数は特に限定されない。電池パック10は、例えば電動車両(電気自動車やハイブリッド自動車など)の動力源や電子機器の電力源として用いられる。
制御装置1は、CMU8からの情報に基づいて、電池モジュール20のCMU8の異常(以下、モジュール異常ともいう)の判定と電池セル30の異常(以下、セル異常ともいう)の判定とを、所定の判定周期で実施する。この判定周期は、異常判定の精度と演算負荷とに応じて設定されるものであり、例えば一日〜数日のように比較的長い時間としてもよいし、数分〜数時間のように一日のうちに何度も判定を行うように設定してもよい。
また、記憶部2は、CMU8によってモニタリングが実施されている間の時間を補正計算時間taとして積算して記憶する。すなわち、補正計算時間taは、CMU8によるモニタリングが行われていない時間を除いた時間を積算したものである。さらに、記憶部2は、充放電が実施されている間の時間を総通電時間tcとして積算して記憶する。なお、上記の積算時間txは常に積算する時間であって、これらの補正計算時間ta及び総通電時間tcとは異なるものである。
D_(25℃,劣化なし)=K10%×t1+K20%×t2+…+K100%×t10 …式1
ここで、K10%,K20%,…,K100%は、温度T=25℃,劣化なしの状態で、かつ、モジュールSOC=10%,20%,…,100%の各状態である場合の補正係数Kである。また、t1,t2,…,t10は、温度T=25℃,劣化なしの状態で、かつ、モジュールSOC=10%,20%,…,100%の各状態における積算時間tx(滞在時間を積算した値)である。
第二補正量C2=平均消費電力×補正計算時間ta …式2
なお、平均消費電力は、CMU8のモニタリング時の消費電力であって、予め求めたCMU8の製品平均値に相当する。この平均消費電力は、予め制御装置1に記憶されていてもよいし、複数のCMU8の各消費電力が予め制御装置1に記憶されていて、算出部4がこれらの値を平均して算出されてもよい。
また、算出部4は、今回の判定周期においてCMU8で検出された各電池モジュール20のモジュールSOCを補正部5へ伝達する。ここで伝達されるモジュールSOCは、その電池モジュール20のその判定周期における実際のSOCに相当するものであり、以下、実モジュールSOCという。
図3は、モジュール異常及びセル異常の判定の手順の一例を説明するためのフローチャートであり、図4は図3のサブフローチャートである。このフローチャートは制御装置1において、上記の演算周期で繰り返し実施される。
図3に示すように、ステップS10では、電池モジュール20毎に設けられた複数のCMU8でモニタリングされた情報が制御装置1に入力される。ステップS20では、前ステップで取得した情報のうち充放電電流Aの履歴が記憶部2に記憶される。
次に、図5(a)〜(c)を用いて、本異常判定装置によって実施されるモジュール異常及びセル異常の判定の一例を説明する。図5(a)〜(c)において、横軸は電池モジュール20の番号(モジュールNo.1〜4)を示す。図5(a)は補正前の各電池モジュール20のモジュールSOC(実モジュールSOC)を示し、図5(b)は補正後の各電池モジュール20のモジュールSOC(補正モジュールSOC)を示す。図5(c)は、セル異常の判定について説明する図である。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上記実施形態では、CMU8がモジュールSOC及びセルSOCをモニタリングする場合を例示したが、充電率(モジュールSOC,セルSOC)の代わりに、電圧値や電力値をモニタリングし、これらの値を用いて補正や異常判定を行う構成としてもよい。
2 記憶部
3 推定部
4 算出部
5 補正部
6 モジュール異常判定部
7 セル異常判定部
8 CMU(監視ユニット)
10 電池パック
20 電池モジュール
30 電池セル
Claims (8)
- それぞれが複数の電池セルからなる複数の電池モジュールと、前記電池モジュール毎に設けられ、当該電池モジュールを電力源として当該電池モジュールの状態をモニタリングする複数の監視ユニットと、を備えた電池パックの異常判定装置であって、
前記複数の監視ユニットでモニタリングされた前記複数の電池モジュールの状態を履歴として個別に記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記複数の電池モジュールの各履歴に基づいて、自然発生する電力減少量を前記電池モジュール毎に積算し、その積算値をそれぞれの前記電池モジュールの補正量として算出する算出部と、
前記算出部で前記電池モジュール毎に算出された前記補正量を用いて前記複数の電池モジュールの充電率を補正する補正部と、
前記補正部で補正された前記複数の電池モジュールの各補正充電率がそれぞれ所定の判定範囲以内であるか否かを判定し、前記補正充電率が前記判定範囲外である場合に当該電池モジュールが異常であると判定するモジュール異常判定部と、を備えた
ことを特徴とする、電池パックの異常判定装置。 - 前記補正量には、前記電池モジュールをなす前記複数の電池セルの自己放電によって生じる前記電力減少量を補正するための第一補正量が含まれる
ことを特徴とする、請求項1記載の電池パックの異常判定装置。 - 前記複数の監視ユニットは、それぞれの前記電池モジュールの温度及び充電率をモニタリングし、
前記記憶部は、前記複数の監視ユニットでそれぞれモニタリングされた前記温度及び前記充電率を積算時間とともに前記履歴として個別に記憶し、
前記算出部は、前記電池モジュール毎に、前記記憶部に記憶された前記温度及び前記充電率に基づいて補正係数を取得し、取得した前記補正係数と前記記憶部に記憶された前記積算時間とから前記第一補正量を算出する
ことを特徴とする、請求項2記載の電池パックの異常判定装置。 - 前記複数の電池モジュールの劣化度を個別に推定する推定部を備え、
前記算出部は、前記温度と前記充電率と前記劣化度と前記補正係数との関係が予め設定されたマップを有するとともに、前記電池モジュール毎に、前記記憶部に記憶された前記温度及び前記充電率と前記推定部で推定された前記劣化度とを前記マップに適用して前記補正係数を取得する
ことを特徴とする、請求項3記載の電池パックの異常判定装置。 - 前記記憶部は、前記複数の監視ユニットによってモニタリングが実施されている間の時間を補正計算時間として積算して記憶し、
前記補正量には、前記監視ユニットでの消費電力に相当する前記電力減少量を補正するための第二補正量が含まれ、
前記算出部は、前記複数の監視ユニットの消費電力の平均値と前記記憶部に記憶された前記補正計算時間とから前記第二補正量を算出する
ことを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載の電池パックの異常判定装置。 - 前記複数の電池モジュールの充放電電流を計測する電流計を備え、
前記記憶部は、前記電流計で計測された前記充放電電流を前記履歴として記憶し、
前記モジュール異常判定部は、前記電池モジュール毎に、前記記憶部に記憶された前記充放電電流に基づいて前記電池モジュールの充電率を推定充電率として推定するとともに前記推定充電率を判定基準値とし、該判定基準値の上下に同一の所定幅を持った範囲を前記判定範囲として設定する
ことを特徴とする、請求項1〜5の何れか1項に記載の電池パックの異常判定装置。 - 前記複数の監視ユニットは、それぞれの前記電池モジュールの充電率をモニタリングし、
前記モジュール異常判定部は、前記複数の監視ユニットでモニタリングされた複数の前記充電率の平均値を判定基準値とし、該判定基準値の上下に同一の所定幅を持った範囲を前記判定範囲として設定する
ことを特徴とする、請求項1〜5の何れか1項に記載の電池パックの異常判定装置。 - 前記補正部で補正された前記複数の電池モジュールの前記補正充電率を考慮して、全ての前記電池セルの中から最も充電率の高い前記電池セルと最も充電率の低い前記電池セルとを選択し、これら二つの電池セルの充電率の差が所定の閾値以上の場合に、異常な電池セルが存在すると判定するセル異常判定部を備え、
前記セル異常判定部は、前記モジュール異常判定部により異常と判定された前記電池モジュールがあった場合は、異常と判定された前記電池モジュールを除いた残りの前記電池モジュールの全ての前記電池セルを用いて前記判定を行う
ことを特徴とする、請求項1〜7の何れか1項に記載の電池パックの異常判定装置。
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