JP6442822B2 - 異常判定装置 - Google Patents

Description

蓄電素子間を接続する導電体、及び、蓄電素子と導電体との締結部の異常を判定するための技術に関する。

従来から、複数の電池セル同士がバスバーを介して接続されてなるバッテリが用いられている。このようなバッテリでは、電池セルとバスバーとを締結する締結部材が振動などにより緩むことがあり、締結部材の緩みを検出する技術が知られている（特許文献１）。締結部材が緩むと、電池セルとバスバーとを締結する締結部の接触不良により抵抗値が増大し、電池セル及びバスバーを介して電流を流した場合、締結部材が緩んでいない場合に比べて、締結部の温度が上昇する。この技術では、締結部周りの温度を検出し、検出した温度により締結部材の緩みを検出する。

特開２０１０−２８２８１６号公報

電流を流したことによる温度の上昇量は、流した電流の積算量に比例する。そのため、締結部材の緩みなどの締結部の異常を温度により検出する場合、締結部を介して大電流が長時間流れている場合には、温度の上昇量も多く、異常を検出しやすい。その一方、締結部を介して流れる電流が小さい場合、或は、締結部を介して電流が流れる期間が短い場合、電流の積算量が少なく、温度の上昇量が少ない。そのため、バッテリなどの蓄電素子周辺の温度や湿度などの環境条件によっては、締結部に異常が発生している場合でも、その異常を検出できず、異常を判定できない問題が生じていた。なお、締結部周辺に生じる異常としては、バスバーなどの導電体の破損や腐食などの異常も存在する。導電体の異常をする場合にも、上記と同じ問題が生じていた。

本明細書では、環境条件によらず、導電体や締結部の異常を判定する技術を開示する。

本明細書によって開示される異常判定装置は、複数の蓄電素子を導電体によって接続してなる蓄電装置の異常判定装置であって、前記蓄電素子と前記導電体とを締結する締結部を含む前記導電体の複数の検出点における電圧値を検出する電圧検出部と、制御部と、を備え、前記制御部は、各導電体に対する２つの検出点の電圧値の差である電位差であって、前記２つの検出点のうち、少なくとも一方が前記締結部である前記２つの検出点間の電位差に基づき、前記導電体と前記締結部の少なくとも一方の異常を判定する判定処理、を実行する構成を有する。

本明細書によって開示される発明によれば、環境条件によらず、導電体や締結部の異常を判定することができる。

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 組電池の構成を示す概略図 実施形態１、２における組電池の概略的な斜視図 実施形態１の異常判定処理を示すフローチャート 放電時における圧接部の電圧値の分布を示すグラフ 電流取得処理を示すを示すフローチャート 実施形態２の異常判定処理を示すフローチャート 充電時における圧接部の電圧値の分布を示すグラフ その他の実施形態における組電池の概略的な斜視図

（本実施形態の概要）
初めに、本実施形態の異常判定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定装置は、複数の蓄電素子間を複数本の導電体によって直列接続してなる蓄電装置の異常判定装置であって、前記蓄電素子と前記導電体とを締結する締結部を含む前記導電体の２つの検出点間の電位差を検出する電圧検出部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記各導電体の前記２つの検出点間の電位差であって、前記２つの検出点のうち、少なくとも一方が前記締結部である前記２つの検出点間の電位差に基づき異常を判定する判定処理、を実行する構成を有する。

この異常判定装置では、電圧検出部を用いて、締結部を含む各導電体の複数の検出点における電圧値を検出し、検出された電圧値から算出される２つの検出点間の電位差を用いて２つの検出部間の異常、すなわち、導電体と締結部の少なくとも一方の異常を判定する。電位差は、温度と異なり、環境条件による影響が少ない。加えて、温度の検出に用いる温度センサでは、その取り付け方・取り付け場所により、検出される温度に影響を与えるが、電圧検出部による電圧値の検出では、その影響が少ない。そのため、電位差を用いることで、導電体を介して流れる電流が小さい場合、或いは、導電体を介して電流が流れる期間が短く、温度上昇が見込めない場合でも、導電体や締結部の異常を判定することができる。また、締結部間の電位差は、蓄電素子の影響を受けないことから、蓄電素子の影響を抑制して導電体や締結部の異常を判定することができる。

上記の異常判定装置では、前記電圧検出部は、前記締結部における電圧値を検出し、前記制御部は、前記判定処理において、２つの締結部間の電位差に基づき、前記導電体と前記締結部の少なくとも一方の異常を判定する構成を有してもよい。この異常判定装置によれば、２つの締結部間の電位差を用いて２つの締結部間の異常を判定することができる。

上記の異常判定装置では、基準値が記憶された記憶部を更に備え、前記制御部は、前記判定処理において、前記電位差が前記基準値を超えている場合に、前記導電体と前記締結部の少なくとも一方が異常と判定する構成を有してもよい。

この異常判定装置では、算出される電位差を予め定められた基準値と比較する。そのため、算出される電位差が基準値を超えて大きくなった場合に、導電体や締結部における異常の発生を判定することができる。

上記の異常判定装置では、前記制御部は、前記判定処理において、複数の前記導電部材に対する複数の前記電位差同士を比較し、前記電位差が一致しない場合に、前記導電部材と前記締結部の少なくとも一方が異常と判定する構成を有してもよい。

この異常判定装置では、算出される電位差同士を比較するので、蓄電装置周辺の温度や湿度などの環境条件の変化による影響を抑制して、導電体や締結部における異常の発生を判定することができる。

上記の異常判定装置では、前記蓄電素子と前記導電体とは、締結部材を用いて締結されており、前記締結部の異常は、前記締結部材の緩みを含む構成を有してもよい。この異常判定装置によれば、締結部材の緩みに起因する締結部の異常を判定することができる。

上記の異常判定装置では、閾値が記憶された記憶部と、前記導電体に流れる電流値を検出する電流検出部と、を更に備え、前記制御部は、前記導電体に前記閾値以上の電流が流れた場合に、前記判定処理を実行する構成を有してもよい。

電位差に基づいて導電体や締結部の異常を判定する場合、導電体及び締結部に流れる電流が大きいほど、算出される電位差は増大し、異常の判定精度も向上する。この異常判定装置によれば、閾値以上の電流が流れた場合に導電体や締結部の異常を判定するので、閾値に対応した一定の精度で導電体や締結部の異常を判定することができる。

上記の異常判定装置では、前記制御部は、前記判定処理において前記導電体及び前記締結部に異常がないと判定された場合に、前記電位差に基づき、前記導電体に流れる電流値を推定する推定処理、を更に実行する構成を有してもよい。

導電体及び締結部は、異常がない場合、所定範囲の抵抗値を有する抵抗部材とみなすことができる。そのため、この所定範囲の抵抗値により生じる電位差から、導電体及び締結部に流れる電流値を推定することができる。

上記の異常判定装置では、前記導電体に流れる電流値を検出する電流検出部を更に備え、前記電流検出部は、検出可能な最大の電流値である最大電流値が設定されており、前記制御部は、前記導電体に流れる電流値が前記最大電流値よりも大きい場合、前記電位差に基づき、前記導電体に流れる電流値を推定する構成を有してもよい。

この異常判定装置では、導電体に流れる電流値が電流検出部の最大電流値を超えた場合には、電位差に基づいて導電体に流れる電流値を推定する。そのため、電流検出部としては、充放電中に導電体に流れる最大の電流値にあわせた比較的大きな最大電流値を有するものを選定する必要がなく、比較的小さい最大電流値を有する電流検出部を選定することができる。一般に、最大電流値の小さい電流検出部は、最大電流値の大きい電流検出部に比べて、検出精度を向上させることができるとともに、電流検出部のコスト削減を実現することができる。また、電位差に基づいて導電体に流れる電流値を推定する場合、導電体に流れる電流値が大きいほど、推定精度が向上する。この異常判定装置では、最大電流値を超えた場合に、電位差に基づいて導電体に流れる電流値を推定するので、最大電流値よりも大きい電流値の推定精度を向上させることができる。

上記の異常判定装置では、前記電流検出部は、前記最大電流値が、前記蓄電素子の充電時において前記導電体に流れる最大の電流値に基づいて選定され、前記制御部は、前記蓄電素子の放電時において、前記導電体に流れる電流値が前記最大電流値よりも大きい場合には、前記電位差に基づき、前記導電体に流れる電流値を推定する構成を有してもよい。

一般に、放電時には、充電時に比べて大きな電流が流れる。そのため、充電時における最大の電流値から電流検出部を選定することで、従来のように、放電時における最大の電流値から電流検出部を選定する場合に比べて、電流検出部の最大電流値を小さくすることができる。

上記の異常判定装置では、前記導電体に流れる電流値を検出する電流検出部を更に備え、前記制御部は、前記電位差に基づき推定された電流値と、前記電流検出部により検出された電流値とを比較し、前記電流値が一致しない場合に、前記電流検出部の故障を判断する故障判断処理、を更に実行する構成を有してもよい。

この異常判定装置によれば、電位差に基づく電流値の推定と電流検出部に基づく電流値の検出とを併用することで、導電体に流れる電流値から電流検出部の故障を判断することができる。

上記の異常判定装置では、前記蓄電素子は単電池であり、前記導電体は、複数の前記単電池間を接続する構成を有してもよい。この異常判定装置によれば、単電池間の接続に用いられる導電体や、当該導電体と単電池との締結部の異常を判定することができる。

上記の異常判定装置では、前記蓄電素子は単電池が複数接続されてなる組電池であり、前記導電体は、複数の前記組電池間を接続する構成を有してもよい。この異常判定装置によれば、組電池間の接続に用いられる導電体や、当該導電体と組電池との締結部の異常を判定することができる。

＜実施形態１＞
以下、実施形態１について、図１から図７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ト自動車に搭載され、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り、蓄電装置の一例である。

図１に示すように、電池パック６０は、複数の単電池１４（図２参照）から構成される組電池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。単電池１４及び組電池１２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は、バスバー６６を介して直列に接続されている。また、各電池モジュール１０の組電池１２と電流センサ６４とは、配線６８を介して直列に接続されており、配線６８を介して電気自動車等の外部に設けられた充電器１８、または、電気自動車等の内部に設けられた動力源等の負荷１８に接続される。バスバー６６は、導電体の一例であり、ＢＭ６２とＣＳ２０と電流センサ６４とを併せたものが、異常判定装置の一例である。

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［Ａ］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。電流センサ６４には、測定可能な最大電流値ＩＭ、及び、測定レンジが予め設定されている。本実施形態では、電池パック６０に使用する電流センサ６４として、電流センサ６４の最大電流値ＩＭが、充電電流の最大値と略等しくなるものが選定されている。ＣＰＵ７０は、制御部の一例であり、電流計測部７２と電流センサ６４とを併せたものが、電流検出部の一例である。

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−デジタル変換機（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、後述する充電状態推定処理を実行するなど、各部の制御を行う。また、メモリ７６には、後述して説明する基準値ＶＫや閾値ＩＳ等の値や範囲が記憶されている。メモリ７６は、記憶部の一例である。

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、後述するように各ＣＳ２０で測定された電圧値Ｖや温度Ｄ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の充放電を制御するとともに、各単電池１４のＳＯＣを推定する。ここで、「ＳＯＣ（state of charge）」とは、単電池１４の充電状態を示しており、満充電状態においてＳＯＣが１００％となり、完放電状態においてＳＯＣが０％となる。

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（図示せず）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、複数の単電池１４がバスバー１６を介して直列接続された構成である。一例として、高電圧側から４個の単電池１４Ａ〜１４Ｄが一列に並んで収容された組電池１２を図３に示す。各単電池１４には、正負一対の電極端子３２Ａ、３２Ｂが形成されており、各単電池１４は、隣り合う単電池１４の電極端子３２の極性が交互に逆向きになるように配置されている。組電池１２では、隣り合う単電池１４の極性の異なる電極端子３２同士が、同一素材及び同一形状のバスバー１６Ａ〜１６Ｃにより接続される。バスバー１６は、導電体の別例である。

詳細には、図４に示すように、単電池１４の電極端子３２には、ねじ溝が形成されており、電極端子３２の周辺には、電極端子３２に電気的に接続する電極プレート３４が形成されている。バスバー１６は、電極端子３２に形成されたねじ溝に螺合するナット３６により電極プレート３４に圧接され、これにより、電極プレート３４とバスバー１６とが締結される。同様に、隣り合う組電池１２を接続するバスバー６６は、ナット３６により電極プレート３４に圧接され、これにより、電極プレート３４とバスバー６６とが締結される。バスバー１６、６６と電極プレート３４との圧接部４０Ａ〜４０Ｈには、更に、導電性のプレート３８が挟まれており、後述するセンサユニット３０の電圧測定回路２４は、プレート３８を用いて圧接部４０の電圧値Ｖを測定する。ナット３６は、締結部材の一例であり、圧接部４０は、締結部の一例である。

単電池１４は、繰り返し充放電可能な二次電池である。より具体的には、単電池１４は、満充電時の両端間の電圧値が略４Ｖとなるリチウムイオン電池である。単電池１４は、リチウムイオン電池に限らず、ニッケル水素電池などの他の二次電池でもよい。

また、図２に示すように、ＣＳ２０は、電圧測定回路２４と温度センサ２６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、上述したプレート３８を用いて、各圧接部４０の電圧値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に含まれる各単電池１４の温度Ｄ［℃］を所定期間毎に測定する。電圧測定回路２４とプレート３８とを併せたものが、電圧検出部の一例である。

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で測定された上記電圧値Ｖや温度Ｄ等の情報をＢＭ６２に送信する。ＢＭ６２は、各ＣＳ２０から送信される電圧値Ｖや温度Ｄ等をメモリ７６に記憶する。

２．異常判定処理
次に、圧接部４０やバスバー１６の異常を判定する異常判定処理について説明する。圧接部４０の異常としては、例えば、振動等によるナット３６の緩みが存在する。また、バスバー１６の異常としては、例えば、バスバーの破損や腐食が存在する。これらの異常が発生すると、各バスバー１６に対応する一対の圧接部４０間の抵抗値が増大し、その結果、圧接部４０間の電位差ΔＶ（図６参照）が増大する。異常判定処理では、この電位差ΔＶに基づいて、圧接部４０やバスバー１６の異常を判定する。そのため、異常判定処理は、単電池１４の充放電状態において実行される。

電池パック６０では、例えば電気自動車への電源の投入、あるいは電気自動車への充電開始等、ユーザによって電池パック６０が起動されると、ＢＭ６２及びＣＳ２０が起動し、組電池１２への充放電が開始される。ＢＭ６２が起動すると、ＣＰＵ７０はメモリ７６からプログラムを読み出し、管理処理を開始する。図５に示すように、ＣＰＵ７０は、管理処理を開始すると、センサユニット３０に電圧値Ｖ及び温度Ｄの測定を開始させ（Ｓ２）、電流計測部７２に電流値Ｉの測定を開始させる（Ｓ４）。

図６に、所定の組電池１２において測定された放電時の電圧値Ｖを示す。図６において、横軸は、組電池１２に含まれる各単電池１４Ａ〜１４Ｄを示しており、縦軸は、各圧接部４０Ａ〜４０Ｈの電圧値Ｖを示している。図３に示すように、単電池１４Ａには、圧接部４０Ａ、４０Ｂが対応しており、図６では、単電池１４Ａに対応させて、圧接部４０Ａ、４０Ｂの電圧値ＶＡ、ＶＢが示されている。また、単電池１４Ｂには、圧接部４０Ｃ、４０Ｄが対応しており、圧接部４０Ｃ、４０Ｄの電圧値ＶＣ、ＶＤが示されている。単電池１４Ｃ、１４Ｄについても、同様である。

図６において、電圧値ＶＡと電圧値ＶＢの差は、単電池１４Ａの起電力ＰＡを示しており、電圧値ＶＣと電圧値ＶＤの間の差は、単電池１４Ｂの起電力ＰＢを示している。単電池１４Ｃ、１４Ｄの起電力ＰＣ、ＰＤも同様である。
ＰＡ＝ＶＡ−ＶＢ
ＰＢ＝ＶＣ−ＶＤ
ＰＣ＝ＶＥ−ＶＦ
ＰＤ＝ＶＧ−ＶＨ

また、電圧値ＶＢと電圧値ＶＣの差は、バスバー１６Ａの抵抗値、及び、圧接部４０Ａ、４０Ｂの抵抗値により生じる電位差ΔＶＡを示しており、電圧値ＶＤと電圧値ＶＥの差は、バスバー１６Ｂの抵抗値、及び、圧接部４０Ｃ、４０Ｄの抵抗値により生じるに対応する圧接部４０Ｄ、４０Ｅ間の電位差ΔＶＢを示している。バスバー１６Ｃにおける電位差ΔＶＣも同様である。
ΔＶＡ＝｜ＶＢ−ＶＣ｜
ΔＶＢ＝｜ＶＤ−ＶＥ｜
ΔＶＣ＝｜ＶＦ−ＶＧ｜

次に、ＣＰＵ７０は、測定された電流値Ｉをメモリ７６に記憶された閾値ＩＳと比較する（Ｓ６）。ＣＰＵ７０は、測定された電流値Ｉが閾値ＩＳ以上となるのを待機する（Ｓ６：ＮＯ）。そして、測定された電流値Ｉが閾値ＩＳ以上となると（Ｓ６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７０は、当該電流値Ｉが測定されたタイミング後であって、当該タイミングに最も近いタイミングで測定された電圧値Ｖを用いて、各バスバー１６における電位差ΔＶを算出する（Ｓ８）。

ＣＰＵ７０は、算出された各電位差ΔＶをメモリ７６に記憶された基準値ＶＫと比較し（Ｓ１０）、算出された電位差ΔＶの少なくとも一つが基準値ＶＫを超えている場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、圧接部４０やバスバー１６に異常が発生していると判定する（Ｓ１２）。例えば、図６下図に示すように、電位差ΔＶＡが基準値ＶＫを超えて大きい場合、電位差ΔＶＡに対応する圧接部４０Ｂ、圧接部４０Ｃ、及びバスバー１６Ａの少なくとも一つに異常が発生していると判定する。

この場合、ＣＰＵ７０は、表示部を用いて使用者に異常の発生を報知し（Ｓ１４）、基準値ＶＫを超えた電位差ΔＶに基づいて異常の発生している圧接部４０やバスバー１６を特定して表示部に表示して、異常判定処理を終了する。

一方、ＣＰＵ７０は、図６上図に示すように、算出された電位差ΔＶの全てが基準値ＶＫ以下である場合（Ｓ１０：ＮＯ）、圧接部４０及びバスバー１６に異常が発生していないと判定する（Ｓ１６）。この場合、ＣＰＵ７０は、後述する充電処理において用いられる電位差使用モードをオフからオンに切り替え（Ｓ１８）、異常判定処理を終了する。

３．電流取得処理
次に、図７を用いて、単電池１４の充放電に伴って実行される電流取得処理について説明する。ＣＰＵ７０は、単電池１４を充放電する際、先に行われた異常判定処理の結果に基づいて、電流値Ｉを決定する方法を切り替える。

図７に示すように、ＣＰＵ７０は、電流取得処理を開始すると、まず、電位差使用モードを確認する（Ｓ２２）。ＣＰＵ７０は、電位差使用モードがオフに維持されている場合（Ｓ２２：ＮＯ）、圧接部４０及びバスバー１６に異常が発生していることから、電流取得処理を終了する。

その一方、電位差使用モードがオンに切り替えられている場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７０は、センサユニット３０に電圧値Ｖ及び温度Ｄの測定を開始させ（Ｓ２４）、各バスバー１６の電位差ΔＶから電流値Ｉを推定する処理を開始する（Ｓ２６）。

先に行われた異常判定処理において電位差使用モードがオンに切り替えられている場合、各バスバー１６における電位差ΔＶは基準値ＶＫ以下に抑えられており、各バスバー１６の抵抗値、及び、各圧接部４０の抵抗値も正常範囲内に保たれている。そのため、各バスバー１６における電位差ΔＶから、単電池１４及びバスバー１６を介して流れる電流値Ｉを推定することができる。

また、ＣＰＵ７０は、電流計測部７２に電流値Ｉの測定を開始させ（Ｓ２８）、電流センサ６４を用いた電流値Ｉの測定を開始する（Ｓ３０）。つまり、電流取得処理において電位差使用モードがオンに切り替えられている場合、ＣＰＵ７２は、電位差ΔＶから電流値Ｉを推定するとともに、電流センサ６４を用いて電流値Ｉを測定する。

次に、ＣＰＵ７０は、Ｓ２６とＳ３０の少なくとも一方で取得された電流値Ｉと、メモリ７６に記憶された基準電流値ＩＫ、及び、電流センサ６４の最大電流値ＩＭとを比較する（Ｓ３２、３４）。基準電流値ＩＫは、電流センサ６４の最大電流値ＩＭよりも小さく、且つ、最大電流値ＩＭの半分以上の電流値に設定されている。好ましくは、最大電流値ＩＭの８〜９割程度の電流値に設定されている。

取得された電流値Ｉが基準電流値ＩＫ以下の場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、電流値Ｉが比較的小さく、電位差ΔＶから精度良く電流値Ｉを推定することができない。この場合、ＣＰＵ７０は、電流センサ６４を用いて測定された電流値Ｉを電流値Ｉとして採用することを決定する（Ｓ３６）。

一方、取得された電流値Ｉが基準電流値ＩＫよりも大きく、最大電流値ＩＭ以下の場合（Ｓ３２：ＮＯ、Ｓ３４：ＹＥＳ）、電流値Ｉが比較的大きく、電位差ΔＶから電流値Ｉを比較的精度良く推定することができる。また、電流センサ６４を用いて電流値Ｉの測定が可能である。この場合、ＣＰＵ７０は、更に、電位差ΔＶから推定した電流値Ｉと、電流センサ６４を用いて測定された電流値Ｉとを比較する（Ｓ３８）。ＣＰＵ７０は、電位差ΔＶから推定した電流値Ｉと、電流センサ６４を用いて測定された電流値Ｉとが等しいか否か、具体的には、電位差ΔＶから推定した電流値Ｉと、電流センサ６４を用いて測定された電流値Ｉとがメモリ７６に記憶された基準電流範囲内で一致するか否かを確認する。

ＣＰＵ７０は、電位差ΔＶから推定した電流値Ｉと、電流センサ６４を用いて測定された電流値Ｉとが基準電流範囲内で一致しない場合（Ｓ３８：ＮＯ）、電位差ΔＶから推定された電流値Ｉは、電位差ΔＶと同様に正常範囲内に保たれていると推定されることから、電流センサ６４を用いて測定された電流値Ｉが異常であると判断する。つまり、電流センサ６４が故障していると判断する（Ｓ４４）。この場合、ＣＰＵ７０は、表示部を用いて使用者に電流センサ６４の故障の発生を報知し（Ｓ４６）、電流取得処理を終了する。

その一方、電位差ΔＶから推定した電流値Ｉと、電流センサ６４を用いて測定された電流値Ｉとが基準電流範囲内で一致する場合（Ｓ３８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７０は、電流センサ６４が故障していないと判断する。この場合、ＣＰＵ７０は、電位差ΔＶから推定された電流値Ｉ、及び、電流センサ６４を用いて測定された電流値Ｉのいずれか一方を電流値Ｉとして採用することを決定する（Ｓ４０）。

また、取得された電流値Ｉが最大電流値ＩＭよりも大きい場合（Ｓ３２：ＮＯ、Ｓ３４：ＮＯ）、電流センサ６４を用いて電流値Ｉの測定をすることができない。本実施形態では、電流センサ６４の最大電流値ＩＭが、充電電流の最大値と略等しくなるように選定されている。そして、一般に、充電電流の最大値は放電電流の最大値よりも小さい。そのため、上記の状況は、放電時において大電流が流れた場合に実現される。この場合、ＣＰＵ７０は、電位差ΔＶから推定した電流値Ｉを電流値Ｉとして採用することを決定する（Ｓ４２）。

ＣＰＵ７０は、上記処理において採用した電流値Ｉを用いて、ＳＯＣの推定や、充電終了タイミングの決定など、単電池１４の充放電に必要な各種処理を実行する（Ｓ４８）。ＣＰＵ７０は、単電池１４の充放電が終了するまでＳ３２からの処理を繰り返し（Ｓ５０：ＮＯ）、単電池１４の充放電が終了すると（Ｓ５０：ＹＥＳ）、電流取得処理を終了する。

４．本実施形態の効果
（１）本実施形態の電池パック６０では、ＣＰＵ７０が圧接部４０の電圧値Ｖを測定し、測定された電圧値Ｖから算出される電位差ΔＶを用いて、圧接部４０やバスバー１６の異常を判定する。具体的には、算出される電位差ΔＶを予めメモリ７６に記憶された基準値ＶＫと比較し、当該電位差ΔＶが基準値ＶＫを超えている場合に、異常と判定する。

各バスバー１６における電位差ΔＶは、当該バスバー１６の抵抗値、及び、当該バスバー１６に対応する圧接部４０の抵抗値を反映しており、単電池１４の劣化等による影響を受けない。そのため、電位差ΔＶを用いることで、単電池１４の影響を抑制して圧接部４０やバスバー１６の異常を判定することができる。つまり、電位差ΔＶが基準値ＶＫを超えている場合には、振動等によるナット３６の緩みにより、圧接部４０の抵抗値が増加したこと、或は、破損や腐食等により、バスバー１６の抵抗値が増加したこと、の少なくとも一方の事象が発生したことを判定することができる。

（２）また、電位差ΔＶは、単電池１４の充放電中であればいつでも算出することができ、環境条件による影響が少ない。例えば、圧接部４０の異常を圧接部４０の温度を用いて判定する場合、測定される圧接部４０の温度は、圧接部４０を流れる電流による温度上昇と、バスバー１６周囲の空気による温度低下の両方の影響を受ける。そのため、バスバー１６を介して流れる電流が小さい場合や、バスバー１６を介して電流が流れる期間が短い場合などでは、バスバー１６周囲の空気による温度低下の影響が相対的に強くなり、圧接部４０の温度により圧接部４０の異常を正確に判定することができない。

その一方、電位差ΔＶの算出に用いる電圧値Ｖは、圧接部４０を流れる電流による電圧降下の影響を受け、バスバー１６周囲の空気による影響、つまり環境条件による影響がほぼ無いか、有るとしても少ない。そのため、バスバー１６を介して流れる電流が小さい場合や、バスバー１６を介して電流が流れる期間が短い場合など、温度上昇が見込めない場合でも、電位差ΔＶに基づいて圧接部４０等の異常を判定することができる。

（３）加えて、圧接部４０の温度の測定では、温度の検出に用いる温度センサの取り付け方や取り付け場所により、測定される温度が変動するが、電位差ΔＶの算出に用いる電圧値Ｖの測定では、その変動がほぼ無いか、有るとしても少ない。そのため、電位差ΔＶを用いることで、センサの取り付け方や取り付け場所による影響を抑制して、電位差ΔＶに基づいて圧接部４０等の異常を判定することができる。

（４）本実施形態の電池パック６０では、各単電池１４の起電力Ｐを測定するために測定される圧接部４０の電圧値Ｖを用いて、各バスバー１６における電位差ΔＶを算出する。そのため、電位差ΔＶの算出においては、電位差ΔＶを測定するための専用の手段を新たに設ける必要なく電位差ΔＶを算出することができ、起電力Ｐの測定においては、バスバー１６の破損や腐食等による影響を受けずに、起電力Ｐを測定することができる。

（５）本実施形態の電池パック６０では、圧接部４０やバスバー１６の異常を判定する際に、単電池１４及びバスバー１６を介して流れる電流値Ｉを測定し、測定された電流値Ｉが閾値ＩＳ以上である場合に、圧接部４０やバスバー１６の異常を判定する。電位差ΔＶに基づいて圧接部４０やバスバー１６の異常を判定する場合、単電池１４及びバスバー１６に流れる電流値Ｉが大きいほど、算出される電位差ΔＶは増大し、異常の判定精度も向上する。この電池パック６０によれば、閾値ＩＳに対応した一定の精度において、圧接部４０やバスバー１６の異常を判定することができる。

（６）本実施形態の電池パック６０では、圧接部４０やバスバー１６の異常を判定し、異常がないと判定された場合、各バスバー１６における圧接部４０間の電位差ΔＶから、単電池１４及びバスバー１６を介して流れる電流値Ｉを推定する。圧接部４０及びバスバー１６に異常がない場合、圧接部４０の抵抗値、及び、バスバー１６の抵抗値は、正常範囲内の抵抗値に保たれる。そのため、電位差ΔＶから、単電池１４及びバスバー１６を介して流れる電流値Ｉを推定することができる。

（７）従って、単電池１４及びバスバー１６を介して流れる電流値Ｉを決定する際に、電流センサ６４に代えて、電位差ΔＶを用いることができる。例えば、電流センサ６４の最大電流値ＩＭを超えるような電流値Ｉが流れる場合には、電流センサ６４に代えて、電位差ΔＶを用いて電流値Ｉを決定することができる。

（８）本実施形態の電池パック６０では、電流センサ６４の最大電流値ＩＭが、充電電流の最大値と略等しく設定されている。そのため、従来のように、放電電流の最大値から電流センサ６４を選定する場合に比べて、電流センサ６４の最大電流値ＩＭを小さくすることができる。電流センサ６４では、最大電流値ＩＭに基づいて検出レンジが設定されている。そのため、電流センサ６４の最大電流値ＩＭを小さくすることで、電流値Ｉの検出精度を向上させることができる。

そして、単電池１４の放電時において放電電流が電流センサ６４の最大電流値ＩＭを超える場合には、電位差ΔＶを用いて電流値Ｉを決定することができる。本実施形態の電池パック６０では、電流値Ｉが基準電流値ＩＫを超えた場合に、電位差ΔＶを用いて電流値Ｉを推定する。電位差ΔＶを用いた電流値Ｉの推定では、電流値Ｉが大きいほど推定精度が向上する。そのため、電位差ΔＶを用いた電流値Ｉの推定を、電流値Ｉが最大電流値を超えた場合とすることで、電流値Ｉの推定精度を向上させることができる。

（９）更に、電流センサ６４では、最大電流値に基づいて価格が設定されており、一般に、最大電流値が小さくなるほど、価格が低くなる。そのため、最大電流値の小さい電流センサ６４を用いることで、電池パック６０の製造コストを削減することができる。

（１０）本実施形態の電池パック６０では、電位差ΔＶから電流値Ｉを推定する場合、併せて、電流センサ６４の故障を判断する。具体的には、電流値Ｉが基準電流値ＩＫよりも大きく、最大電流値ＩＭ以下の場合、つまり、電位差ΔＶを用いても、電流センサ６４を用いても、比較的精度良く電流値Ｉを推定、或は、測定可能である場合に、電流センサ６４の故障を判断する。そのため、単電池１４の充放電中に、電流センサ６４の故障を判断することができる。

＜実施形態２＞
実施形態２について、図８または図９を参照しつつ説明する。本実施形態の電池パック６０では、異常判定処理が単電池１４の放電状態において実行され、且つ、異常判定処理において圧接部４０やバスバー１６の異常を判定する際に、算出された電位差ΔＶ同士を比較する点で、実施形態１の電池パック６０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．異常判定処理
本実施形態の異常判定処理において、ＣＰＵ７０は、図８に示すように、各バスバー１６における電位差ΔＶを算出すると（Ｓ８）、算出された電位差ΔＶ同士を比較する（Ｓ５２）。ＣＰＵ７０は、算出された電位差ΔＶ同士の差分値がメモリ７６に記憶された基準範囲ＨＫ内であるか否か、つまり、算出された電位差ΔＶが基準範囲ＨＫ内で一致するか否かを確認する。ＣＰＵ７０は、図９の下図に示すように、算出された電位差ΔＶが基準範囲ＨＫ内で一致しない電位差ΔＶの組み合わせが存在する場合（Ｓ５２：ＮＯ）、圧接部４０やバスバー１６に異常が発生していると判定する（Ｓ１２）。

一方、すべての電位差ΔＶが基準範囲ＨＫ内で一致する場合（Ｓ５２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７０は、圧接部４０及びバスバー１６に異常が発生していないと判定する（Ｓ１６）。この場合、ＣＰＵ７０は、電位差使用モードをオフからオンに切り替え（Ｓ１８）、異常判定処理を終了する。

２．本実施形態の効果
本実施形態の電池パック６０では、圧接部４０やバスバー１６の異常を判定する際に、算出された電位差ΔＶ同士を比較する。各バスバー１６における電位差ΔＶは、同時に測定された圧接部４０の電圧値Ｖから算出されており、同一の環境条件において測定された電圧値Ｖを用いて算出されている。そのため、環境条件による影響を抑制して、圧接部４０やバスバー１６の異常を判定することができる。

＜他の実施形態＞
本明細書が開示する技術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、例えば次のような種々の態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、蓄電素子の一例として二次電池の単電池１４を示したが、これに限らず、蓄電素子は、一次電池であってもよければ、電気化学現象を伴うキャパシタであってもよい。

（２）上記実施形態では、単電池１４同士を接続するバスバー１６と、単電池１４とバスバー１６との圧接部４０の異常を判定する例を用いて説明を行ったが、異常を判定する対象はこれに限られない。例えば、組電池１２同士を接続するバスバー６６と、組電池１２とバスバー６６との圧接部４０の異常を判定するのに用いられてもよい。

（３）上記実施形態では、複数の組電池１２がバスバー６６を介して直列に接続され、複数の単電池１４がバスバー１６を介して直列に接続される例を用いて説明を行ったが、複数の組電池１２がバスバー６６を介して並列に接続されても良ければ、複数の単電池１４がバスバー１６を介して並列に接続されても良い。

この場合、各バスバー１６、６６には、３つ以上の圧接部４０が設けられる。この場合でも、各バスバー１６、６６における圧接部４０のうち、２つの圧接部４０を選択し、その２つの圧接部４０間の電位差ΔＶから、選択した圧接部４０やバスバー１６の異常を判定することができる。そして、各バスバー１６、６６における全ての圧接部４０が選択されるまで、異常の判定を繰り返し行うことで、各バスバー１６、６６における全ての圧接部４０やバスバー１６全域の異常を判定することができる。

（４）上記実施形態では、組電池１２内で使用される複数のバスバー１６が、同一形状である例を用いて説明を行ったが、本発明はこれに限られず、組電池１２内で使用される各バスバー１６の形状が異なっていてもよい。この場合、メモリ７６に各バスバーの長さや幅などの形状に関する情報しておき、算出された電位差ΔＶを、当該メモリ７６に記憶された形状に関する情報を用いて規格化する。規格化された電位差ΔＶを用いることで、圧接部４０やバスバー１６の異常を判定することができる。

（５）上記実施形態では、電圧測定回路２４が、プレート３８を用いて圧接部４０の電圧値Ｖを測定する例を用いて説明を行ったが、電圧測定回路２４が電圧値Ｖを測定するバスバー１６、６６上の測定点は、圧接部４０に限られない。例えば、図１０に示すように、バスバー１６の圧接部４０の中央部に穴が開けられ、ボルト４２とナット３６によってプレート３８が固定されている場合には、バスバー１６の中央部の電圧値Ｖを測定してもよい。この場合、バスバー１６の中央部の電圧値Ｖと一方の圧接部４０との電位差ΔＶから、当該一方の圧接部４０の異常や、当該一方の圧接部４０からバスバー１６の中央部までの異常を判定することができる。

（６）上記実施形態では、圧接部４０において、バスバー１６と電極プレート３４とがナット３６により締結され、圧接部４０の異常として、振動等によるナット３６の緩みを判定する例を用いて説明を行ったが、本発明はこれに限られない。例えば、バスバー１６と電極プレート３４、或は、バスバー１６と電極端子３２とが溶接されている場合には、圧接部４０の異常として、振動等による溶接部分の乖離を判定してもよい。

（７）上記実施形態では、制御部の一例として、ＢＭ６２に含まれる１つのＣＰＵ７０を例示した。しかし、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。要するに、制御部は、上記の異常判定処理等を、ソフト処理またはハード回路を利用して実行するものであればよい。

（８）上記実施形態では、ＣＰＵ７０が読み込んで実行するプログラムとして、メモリ７６に記憶されたものを例に挙げた。しかし、プログラムは、これに限らず、ハードディスク装置、フラッシュメモリ（登録商標）などの不揮発性メモリや、ＣＤ−Ｒなどの記憶媒体などに記憶されたものでもよい。また、メモリ７６は、必ずしもＣＰＵ７０の内部に設けられる必要はなく、ＣＰＵ７０の外部に設けられていてもよい。

１０：電池モジュール、１２：組電池、１４：単電池、１６：バスバー、２０：ＣＳ、２４：電圧測定回路、３２：電極端子、３４：電極プレート、３６：ナット、３８：プレート、４０：圧接部、６２：ＢＭ、６４：電流センサ、６６：バスバー、７６：メモリ、ＨＫ：基準範囲、ＩＳ：閾値、Ｐ：起電力、ＶＫ：基準値、ΔＶ：電位差

Claims (4)

1. 複数の蓄電素子間を複数本の導電体によって直列接続してなる蓄電装置の異常判定装置であって、
   前記蓄電素子と前記導電体とを締結する締結部を含む前記導電体の２つの検出点間の電位差を検出する電圧検出部と、前記導電体に流れる電流値を検出する電流検出部と、制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記各導電体の前記２つの検出点間の電位差であって、前記２つの検出点のうち、少なくとも一方が前記締結部である前記２つの検出点間の電位差に基づき異常を判定する判定処理を実行し、前記判定処理によって異常が検出されない場合であって、前記導電体に流れる電流が前記電流検出部により検出可能な最大電流値を越えているときには、前記電位差と前記導電体の抵抗に基づき前記導電体に流れる電流値を推定する構成を有する、異常判定装置。
2. 請求項１記載の異常判定装置であって、
   前記締結部は前記蓄電素子の電極端子に螺合するナットにより前記導電体を締結してなり、前記導電体の前記検出点は前記ナットにより前記導電体に圧接された導電性のプレートとされている、異常判定装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の異常判定装置であって、
   前記制御部は、前記判定処理において、複数の前記導電体に対する複数の前記電位差同士を比較し、前記電位差が一致しない場合に、前記導電体と前記締結部との少なくとも一方が異常と判定する、異常判定装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の異常判定装置であって、
   前記制御部は、
   前記電位差に基づき推定された電流値と、前記電流検出部により検出された電流値とを比較し、前記両電流値が一致しない場合に、前記電流検出部の故障を判断する故障判断処理を更に実行する、異常判定装置。

Images