JP6536070B2 - 電池監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、電池監視装置に関する。

下記特許文献１には、複数の二次電池からなる組電池と負荷とをバスバーとボルトとで接続する電池システムにおいて、ボルトによる締め付けの緩み（連結緩み）を早期に判定する技術が記載されている。この電池システムは、複数の電圧計が取得した各二次電池の端子間電圧と単一の電流計が取得した負荷電流とをパラメータ検出部に入力してデジタル信号化し、当該デジタル信号である各端子間電圧パラメータ及び電流パラメータをＢＭＵ（Battery Management Unit）に供給し、当該ＢＭＵにおいて各端子間電圧パラメータ及び電流パラメータに基づいて各ボルト接続部における接触抵抗を演算することにより結線緩みの発生を判定している。

特開２０１２−１９５７７号公報

ところで、上記接触抵抗を正確に評価することは結線緩みの発生を正確に判定するために必要不可欠な事項である。しかしながら、上記従来技術では、複数の電圧計からＢＭＵまでの電圧信号伝送時間と電流計からＢＭＵまでの電流信号伝送時間のずれを考慮していないため、接触抵抗を正確に評価することができない。

すなわち、電圧信号伝送時間と電流信号伝送時間とが所定時間ずれていた場合、ＢＭＵは異なる時間に計測された端子間電圧と負荷電流とに基づいて接触抵抗を演算することになるが、所定時間において端子間電圧あるいは負荷電流が変動した場合には、正確な接触抵抗を演算することができない。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、電池システムにおける接触抵抗を従来よりも正確に評価することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、電池ユニット端子と電力伝送部材とがボルト接続され、電力伝送部材を介して外部に電力を供給する電池システムの状態を監視する電池監視装置であって、電池システムの電圧を順次計測する電圧計測手段と、電池システムに流れる電流を順次計測する電流計測手段と、電流しきい値よりも小さい電流が計測される期間における電圧計測手段の計測値及び電流計測手段の計測値を除外した電圧計測手段の計測値及び電流計測手段の計測値を用いて電池ユニット端子と電力伝送部材とのボルト接続部の接触抵抗を演算する接触抵抗演算手段とを具備する、という手段を採用する。

本発明では、第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、接触抵抗演算手段は、変化率しきい値よりも大きい変化率の電流が計測される期間における電圧計測手段の計測値及び電流計測手段の計測値を除外した電圧計測手段の計測値及び電流計測手段の計測値を用いて電池ユニット端子と電力伝送部材との接触抵抗を演算する、という手段を採用する。

本発明では、第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、接触抵抗演算手段は、電圧計測手段の計測値及び電流計測手段の計測値に基づいて電圧及び電流に関する回帰直線を求め、当該回帰直線の傾きに基づいて接触抵抗を求める、という手段を採用する。

本発明では、第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、接触抵抗演算手段は、予め電圧計測手段の計測値及び電流計測手段の計測値に基づいて基準データとして回帰直線を求め、基準データとの比較に基づいてボルト接続部の緩みを判断する、という手段を採用する。

本発明では、第５の解決手段として、上記第４の解決手段において、接触抵抗演算手段は、電流計測手段の計測値及び基準データに基づいて求めた電圧値と、電圧計測手段の計測値とを比較し、比較結果に基づいてボルト接続部の緩みを判断する、という手段を採用する。

本発明では、第６の解決手段として、上記第４の解決手段において、接触抵抗演算手段は、電圧計測手段の計測値及び電流計測手段の計測値に基づいて回帰直線を求め、該回帰直線と、基準データとの傾きを比較し、比較結果に基づいてボルト接続部の緩みを判断する、という手段を採用する。

本発明では、第７の解決手段として、上記第２の解決手段において、接触抵抗演算手段は、電圧計測手段の計測値及び電流計測手段の計測値をローパスフィルタ処理することにより、電流しきい値よりも小さく、かつ、変化率しきい値よりも大きい変化率の電流が計測される期間における電圧計測手段の計測値及び電流計測手段の計測値を除外する、という手段を採用する。

本発明では、第８の解決手段として、上記第１〜第７のいずれかの解決手段において、電池が複数の二次電池ユニットの電池ユニット端子を電力伝送部材を介してボルト接続したものである場合、電圧計測手段は、電池ユニット端子によるボルト接続部に対して設けられると共に、電池ユニット端子によるボルト接続部に対して設けられる、という手段を採用する。

本発明では、第９の解決手段として、上記第１〜第８のいずれかの解決手段において、電圧計測手段は、電力伝送部材による各々のボルト接続部に対して設けられ、接触抵抗演算手段は、ボルト接続部の各々について接触抵抗を演算する、という手段を採用する。

本発明によれば、接触抵抗演算手段は、電圧計測手段の計測値及び電流計測手段の計測値のうち、電流しきい値よりも小さい電流が計測される期間における電圧計測手段の計測値及び電流計測手段の計測値を除外してボルト接続部の接触抵抗を演算するので、電池システムにおける接触抵抗を従来よりも正確に評価することが可能である。すなわち、電流しきい値よりも小さい電流が計測される期間における電圧計測手段の計測値及び電流計測手段の計測値は各々に値が小さいため、電圧計測手段から接触抵抗演算手段までの計測値の伝送時間と電流計測手段から接触抵抗演算手段までの計測値の伝送時間との間にずれが生じた場合に、接触抵抗の判定に与える影響が電流が上記電流しきい値よりも大きい場合よりも大きい。また、電流しきい値よりも小さい電流が計測される期間における電圧計測手段の計測値及び電流計測手段の計測値は各々に値が小さいため、計測誤差の影響も大きい。したがって、本発明によれば、電流の大小に依らず全ての計測値を用いて接触抵抗を演算する従来技術に比較して、電池システムにおける接触抵抗を正確に評価することが可能である。

本発明の一実施形態における電池システムの機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る電池監視装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態における充電時の電流全体値を示す波形（ａ）及び線形回帰直線（ｂ）を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電池監視装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る電池監視装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る電池監視装置の動作を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電池監視装置の動作を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電池監視装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態における電池システムの構成の変形例を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態における電池システムの構成の変形例を示す機能ブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態における電池システムＡは、例えば、船舶に搭載され、電力変換器Ｄｃを介して船舶に搭載される各種負荷Ｌｄへの放電処理や、図示しない発電機や充電器から供給される電力の充電処理を行う。

電池システムＡは、図１に示すように、電池モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３、電流センサＹ（電流計測手段）、電圧センサＤ（電圧計測手段）、バスバーＢｓ１〜Ｂｓ４及びデータ処理部Ｋｓを備える。なお、バスバーＢｓ１及びバスバーＢｓ４は、本実施形態における電力伝送部材である。また、バスバーＢｓ２及びバスバーＢｓ３は、本実施形態における第２電力伝送部材である。

電池モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３は、二次電池ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３を構成する電池セルｂ１１〜ｂ１３，ｂ２１〜ｂ２３，ｂ３１〜ｂ３３各々の電圧を検出し、該電圧を示すセル電圧データを出力する。なお、電池モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３は同じ構成であるので、詳細な説明は電池モジュールＭ１について行い、電池モジュールＭ２，Ｍ３については省略する。

電池モジュールＭ１は、一対の電池ユニット端子Ｔ１１，Ｔ１２、二次電池ユニットＵ１、セル電圧計測部Ｓｋ１（電圧計測手段）及び通信処理部Ｔｓ１備える。一対の電池ユニット端子Ｔ１１，Ｔ１２は、電池セルｂ１１〜ｂ１３の電力を二次電池ユニットＵ１の外部に出力するための端子である。電池ユニット端子Ｔ１１は、バスバーＢｓ１を介して、電力変換器Ｄｃの電池端子ＤＴ１に接続されている。一方、電池ユニット端子Ｔ１２は、バスバーＢｓ２を介して、電池モジュールＭ２の電池ユニット端子Ｔ２１に接続されている。

二次電池ユニットＵ１は、リチウムイオン電池や鉛蓄池等の二次電池である３個の電池セルｂ１１，ｂ１２，ｂ１３からなり、電池セルｂ１１，ｂ１２，ｂ１３が直列に接続されるユニットである。セル電圧計測部Ｓｋ１は、電池セルｂ１１〜ｂ１３それぞれの電圧を検出し、検出結果をデジタル変換し、電池セルｂ１１〜ｂ１３それぞれの電圧を示すセル電圧データを通信処理部Ｔｓ１に出力する。通信処理部Ｔｓ１は、電池モジュールＭ２に設けられる通信処理部Ｔｓ２に接続され、セル電圧計測部Ｓｋ１から入力されるセル電圧データを通信処理部Ｔｓ２に出力する。なお、本実施形態では、電池セルｂ１１〜ｂ１３個々の電圧を検出するセル電圧計測部Ｓｋ１を使用しているが、セル電圧計測部Ｓｋ１に代わって二次電池ユニットＵ１の電圧を検出するユニット電圧計測部を使用してもよい。

また、電池モジュールＭ２において、通信処理部Ｔｓ２は、通信処理部Ｔｓ１から入力されるセル電圧データと、電池モジュールＭ２に設けられるセル電圧計測部Ｓｋ２から入力されると共に二次電池ユニットＵ２の電池セルｂ２１〜ｂ２３それぞれの電圧を示すセル電圧データとを、電池モジュールＭ３に設けられる通信処理部Ｔｓ３に出力する。

また、電池モジュールＭ３において、通信処理部Ｔｓ３は、通信処理部Ｔｓ２から入力されるセル電圧データと、電池モジュールＭ３に設けられるセル電圧計測部Ｓｋ３から入力される二次電池ユニットＵ３の電池セルｂ３１〜ｂ３３それぞれの電圧を示すセル電圧データとを、データ処理部Ｋｓに出力する。つまり、通信処理部Ｔｓ３は、電池セルｂ１１〜ｂ１３，ｂ２１〜ｂ２３，ｂ３１〜ｂ３３各々の電圧を示すセル電圧データを、データ処理部Ｋｓに順次出力する。また、電池セルｂ１１〜ｂ１３，ｂ２１〜ｂ２３，ｂ３１〜ｂ３３は、直列に接続されている。

また、電池モジュールＭ２において、一対の電池ユニット端子Ｔ２１，Ｔ２２のうち、電池ユニット端子Ｔ２１は、バスバーＢｓ２を介して、電池モジュールＭ１の電池ユニット端子Ｔ１２に接続されている。一方、電池ユニット端子Ｔ２２は、バスバーＢｓ３を介して、電池モジュールＭ３の電池ユニット端子３１に接続されている。また、電池モジュールＭ３において、一対の電池ユニット端子Ｔ３１，Ｔ３２のうち、電池ユニット端子Ｔ３１は、上述したように、バスバーＢｓ３を介して、電池モジュールＭ２の電池ユニット端子Ｔ２２に接続されている。一方、電池ユニット端子Ｔ３２は、バスバーＢｓ４を介して、電力変換器Ｄｃの一対の電池端子ＤＴ１，ＤＴ２のうち、電池端子ＤＴ２に接続されている。

バスバーＢｓ１（電力伝送部材）は、一端が電池モジュールＭ１の電池ユニット端子Ｔ１１に接続され、他端が電力変換器Ｄｃの電池端子ＤＴ１に接続される。バスバーＢｓ２（第２電力伝送部材）は、一端が電池モジュールＭ１の電池ユニット端子Ｔ１２に接続され、他端が電池モジュールＭ２の電池ユニット端子Ｔ２１に接続されている。バスバーＢｓ３（第２電力伝送部材）は、一端が電池モジュールＭ２の電池ユニット端子Ｔ２２に接続され、他端が電池モジュールＭ３の電池ユニット端子Ｔ３１に接続されている。バスバーＢｓ４（電力伝送部材）は、一端が電池モジュールＭ３の電池ユニット端子Ｔ３２に接続され、他端が電力変換器Ｄｃの電池端子ＤＴ２に接続されている。上述した電池ユニット端子Ｔ１１，Ｔ１２、電池ユニット端子Ｔ２１，Ｔ２２、電池ユニット端子Ｔ３１，Ｔ３２及び電池端子ＤＴ１，ＤＴ２と、バスバーＢｓ１〜Ｂｓ４とは、ボルトによって接続されている。

電流センサＹは、電池端子ＤＴ１，ＤＴ２を介して電力変換器Ｄｃに入力される電池セルｂ１１〜ｂ１３，ｂ２１〜ｂ２３，ｂ３１〜ｂ３３の電流をタイムインターバルをあけて順次検出し、検出した電流を示す電流検出信号をデータ処理部Ｋｓに出力する。電圧センサＤは、電池端子ＤＴ１，ＤＴ２を介して電力変換器Ｄｃに入力される電池セルｂ１１〜ｂ１３，ｂ２１〜ｂ２３，ｂ３１〜ｂ３３の電圧をタイムインターバルをあけて順次検出し、検出した電圧を示す電圧検出信号をデータ処理部Ｋｓに出力する。

データ処理部Ｋｓは、アナログ入力部Ａｋ、デジタル入力部Ｄｋ、デジタル出力部Ｄｓ及び演算処理部Ｍｃ（接触抵抗演算手段）を備える。アナログ入力部Ａｋは、電流センサＹから入力される電流検出信号及び電圧センサＤから入力される電圧検出信号を、デジタル変換して、演算処理部Ｍｃに出力する。デジタル入力部Ｄｋは、通信処理部Ｔｓ３から入力されるセル電圧データを受信し、演算処理部Ｍｃに出力する。デジタル出力部Ｄｓは、演算処理部Ｍｃから入力される演算結果データを外部の監視装置やデータ記憶装置等に出力する。

演算処理部Ｍｃは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びインターフェイス回路等から構成されている。なお、上記インターフェイス回路は、アナログ入力部Ａｋ、デジタル入力部Ｄｋ、デジタル出力部Ｄｓと電気的に接続されている。この演算処理部Ｍｃは、アナログ入力部Ａｋから入力される電流検出信号及び電圧検出信号や、デジタル入力部Ｄｋから入力されるセル電圧データに基づいて所定の演算処理を実行し、演算処理によって得られる演算結果データをデジタル出力部Ｄｓに出力する。なお、本実施形態に係る電池監視装置は、上述したセル電圧計測部Ｓｋ１，Ｓｋ２，Ｓｋ３、電流センサＹ、電圧センサＤ、データ処理部Ｋｓ及び通信処理部Ｔｓ１，Ｔｓ２，Ｔｓ３を備える。

次に、このように構成されたデータ処理部Ｋｓの動作について図２〜図８を参照して説明する。
データ処理部Ｋｓは、上述した電池ユニット端子Ｔ１１，Ｔ１２、電池ユニット端子Ｔ２１，Ｔ２２、電池ユニット端子Ｔ３１，Ｔ３２及び電池端子ＤＴ１，ＤＴ２と、バスバーＢｓ１〜Ｂｓ４との結線緩みを検出するために、以下の各種動作を実行する。

例えば、データ処理部Ｋｓは、電池システムＡの製造時に、結線緩みを検出するための基準データを取得する第１採取動作を実行する。つまり、データ処理部Ｋｓにおいて、演算処理部Ｍｃは、二次電池ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の充電率のパターンと充電電流及び放電電流のパターンとの組み合わせ毎にデータ（電圧全体値、電圧合計値及び電流全体値）を取得する。

なお、上記電圧全体値は、電池システムＡのシステム全体の出力電圧、すなわち、電圧検出信号によって示される電圧である。また、上記電圧合計値とは、セル電圧データによって示される電池セルｂ１１〜ｂ１３，ｂ２１〜ｂ２３，ｂ３１〜ｂ３３各々の電圧値を合計した値である。また、上記電流全体値は、電池システムＡのシステム全体の出力電流、つまり電流検出信号によって示される電流である。なお、電圧合計値は、セル電圧データに基づいて演算処理部Ｍｃにより算出される。

例えば、作業者は、上述した充電率のパターンとして、二次電池ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の充電率を調整して９５％、５０％及び５％の３パターンに切り替えると共に、充電率のパターン毎に、放電電流のパターンとして、最大放電電流の１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％の１０パターンに切り替えて放電させる。つまり、作業者は、各パターンを組み合わせた３０通りの二次電池ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の動作状態を、各種操作によって作り出す。

また、作業者は、充電率を調整して９５％、５０％及び５％の３パターンに切り替えると共に、充電率のパターン毎に、充電電流として最大充電電流の１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％の１０パターンに切り替えて充電させる。つまり、作業者は、さらに３０通りの二次電池ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の動作状態を、各種操作によって作り出す（ステップＳ１）。

演算処理部Ｍｃは、上述した合計６０通りの組み合わせ毎に、電圧全体値、電圧合計値及び電流全体値を取得する。ここで、演算処理部Ｍｃは、電圧全体値、電圧合計値及び電流全体値を取得する際に、電流検出信号によって示される電流全体値を監視する。そして、演算処理部Ｍｃは、電流全体値が安定した状態になってから、電圧全体値、電圧合計値及び電流全体値を取得する。例えば、演算処理部Ｍｃは、充電時、図３（ａ）に示すように電流全体値が変化し、図３（ａ）に示す安定状態となってから電流全体値を取得する（ステップＳ２）。

演算処理部Ｍｃは、電流全体値の変化率が変化率しきい値よりも小さくなる、あるいは電流全体値の電流値が電流しきい値よりも高くなった場合に、電流全体値が安定状態になったと判断する。なお、演算処理部Ｍｃは、電流全体値の変化率と電流全体値の電流値との両方の条件が満たされた場合に、電流全体値が安定状態になったと判断するようにしてもよい。そして、演算処理部Ｍｃは、電流全体値が安定状態になると、その後、電流全体値に加え、電圧全体値及び電圧合計値を取得する。

また、演算処理部Ｍｃは、作業者からの取得指示に基づいて電流全体値が安定状態になったとして、電流全体値、電圧全体値及び電圧合計値を取得するようにしてもよい。例えば、充電時、電流全体値は、放電開始から約１秒程度で安定状態となる。作業者は、電流全体値が安定状態になると、演算処理部Ｍｃに取得指示を入力する。演算処理部Ｍｃは、取得指示が入力されると、電流全体値、電圧全体値及び電圧合計値を取得する。なお、作業者からの取得指示は、所定の操作部あるいは、通信を介して演算処理部Ｍｃに入力するようにすればよい。これにより、演算処理部Ｍｃは、電流全体値の変化率が変化率しきい値よりも大きい、あるいは電流全体値の電流値が電流しきい値よりも小さい期間における電流全体値、電圧全体値及び電圧合計値を取得できる。

そして、演算処理部Ｍｃは、上述した合計６０通りの組み合わせに応じて取得した電圧全体値、電圧合計値及び電流全体値に基づいて線形回帰直線「ｙ＝αｘ＋β」（図３（ｂ）参照）を求める（ステップＳ３）。この線形回帰直線「ｙ＝αｘ＋β」の「ｘ」は「電流全体値」である。また、「ｙ」は、「電圧合計値−電圧全体値」である。また、「α」（傾き）は、結線緩み等によって生じる接触抵抗や、バスバーＢｓ１〜Ｂｓ４の線路抵抗を示す値である。また、「β」（切片）は、電圧センサＤやセル電圧計測部Ｓｋ１による測定誤差を示す値である。演算処理部Ｍｃは、上記線形回帰直線「ｙ＝αｘ＋β」を基準データとして記憶する。演算処理部Ｍｃは、上記ステップＳ１〜Ｓ３の処理を実行して、第１採取動作を完了する。

また、データ処理部Ｋｓは、実際に運航される船舶に電池システムＡが搭載され、電池セルｂ１１〜ｂ１３，ｂ２１〜ｂ２３，ｂ３１〜ｂ３３の取り替え等によって、ボルトの取り外し及び締め直しを行った後に、基準データを取り直す第２採取動作を実行する。つまり、演算処理部Ｍｃは、船舶の運航時に、所定の操作部に第２データ採取指示が入力されると、所定回数、データ（電圧全体値、電圧合計値及び電流全体値）を取得する。なお、船舶の運航時には、動作に応じて二次電池ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の放電及び充電が行われている。

また、演算処理部Ｍｃは、上記所定回数のうち、半分を、二次電池ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の放電時にデータを取得し（ステップＳ１１）、一方残り半分を、充電時にデータを取得する（ステップＳ１２）。したがって、上記所定回数は、偶数であることが望ましい。演算処理部Ｍｃは、例えば、所定回数が１００回である場合、放電時に５０回データを取得し、一方、充電時に５０回データを取得する。

ここで、演算処理部Ｍｃは、電圧全体値、電圧合計値及び電流全体値を取得する際に、第１採取動作のステップＳ２の処理同様、電流検出信号によって示される電流全体値を監視する。つまり、演算処理部Ｍｃは、第１採取動作同様、電流全体値が安定した状態になってから、電圧全体値、電圧合計値及び電流全体値を取得する。

そして、演算処理部Ｍｃは、所定回数、データを取得すると、第１採取動作同様、取得したデータである電圧全体値、電圧合計値及び電流全体値に基づいて線形回帰直線「ｙ＝αｘ＋β」を求める（ステップＳ１３）。演算処理部Ｍｃは、上記線形回帰直線「ｙ＝αｘ＋β」を基準データとして記憶する。演算処理部Ｍｃは、上記ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理を実行して、第２採取動作を完了する。

また、データ処理部Ｋｓは、上記基準データを使用して、結線緩みを判定する第１緩み判定動作を実行する。例えば、演算処理部Ｍｃは、船舶の運航時に、定期的に、上記第１緩み判定動作を実行する。まず、演算処理部Ｍｃは、充電時、所定回数、結線緩みを判定するためのデータ（電圧全体値、電圧合計値及び電流全体値）を取得する（ステップＳ２１）。ここで、演算処理部Ｍｃは、１回の充電動作の間に、所定回数、データ（電圧全体値、電圧合計値及び電流全体値）を取得する。したがって、取得された電圧全体値、電圧合計値及び電流全体値各々は、近似した値となる。そのため、データによって示されるポイントは、図６（ａ）に示すように、かたまっている。

また、演算処理部Ｍｃは、電圧全体値、電圧合計値及び電流全体値を取得する際に、第１採取動作同様、電流検出信号によって示される電流全体値を監視する。つまり、演算処理部Ｍｃは、第１採取動作同様、電流全体値が安定した状態になってから、電圧全体値、電圧合計値及び電流全体値を取得する。

続いて、演算処理部Ｍｃは、所定回数、データの取得が完了すると、下記式（１）に基づいて各取得データの「電圧合計値−電圧全体値」を標本とする標本平均Ｖavgを算出する（ステップＳ２２）。なお、下記式（１）の値「ｎ」は、データの個数、つまり、上記所定回数と同じ値になる。
Ｖavg = Σ（電圧合計値−電圧全体値）/ｎ （１）
そして、演算処理部Ｍｃは、下記式（２）に上記標本平均Ｖavgを代入して不偏分散Ｓ^２を算出する（ステップＳ２３）。
Ｓ^２＝Σ{(電圧合計値−電圧全体値)−Ｖavg)}^２/(ｎ−1) （２）

そして、演算処理部Ｍｃは、標本平均Ｖavg及び不偏分散Ｓ^２に基づいて下記式（３）に示す信頼区間、つまり上記標本を含む母集団の母平均の信頼区間を求める。（ステップＳ２４）。
Ｖavg−ｋ×Ｓ^２/√ｎ≦母平均≦Ｖavg＋ｋ×Ｓ^２/√ｎ （３）
なお、第１緩み判定動作では、標本の数が少ない、つまり、取得したデータの数が少ないため、上記変数「ｋ」を信頼度(９５％や９９％等)に基づいてｔ分布から決定する。

続いて、演算処理部Ｍｃは、基準データ「ｙ＝αｘ＋β」の「ｘ」に、上記ステップＳ２１の処理で取得した電流全体値の平均値を代入して「ｙ」の値である基準電圧値を取得する。そして、演算処理部Ｍｃは、基準電圧値が上記信頼区間に含まれるか否か判断する（ステップＳ２５）。演算処理部Ｍｃは、基準電圧値が信頼区間に含まれる場合（ＹＥＳの場合）、結線緩み無しと判断する（ステップＳ２６）。一方、演算処理部Ｍｃは、基準電圧値が信頼区間に含まれない場合（ＮＯの場合）、基準電圧値に対して信頼区間が負側に存在するか否か判定する（ステップＳ２７）。

基準電圧値に対して信頼区間が負側に存在する（図６（ｂ）参照）ということは、結線緩み等による接触抵抗が増加して、電圧全体値が大きくなっていることを示している。つまり、演算処理部Ｍｃは、電圧全体値が結線緩み等によって大きくなることで、基準電圧値に対して信頼区間が負側に存在するか否か判定している。演算処理部Ｍｃは、基準電圧値に対して信頼区間が負側に存在する場合（ＹＥＳの場合）、結線緩みが有ると判断する（ステップＳ２８）。

一方、演算処理部Ｍｃは、基準電圧値に対して信頼区間が負側に存在しない場合（ＮＯの場合）、上記ステップＳ２６の処理において、結線緩み無しと判断する。そして、演算処理部Ｍｃは、結線緩みの有りあるいは無しの判断結果を、外部の監視装置やデータ記憶装置等に出力する。演算処理部Ｍｃは、上記ステップＳ２１〜Ｓ２８の処理を実行して、第１緩み判定動作を完了する。

また、上記第１緩み判定動作では、上記ステップＳ２１の処理において、充電時にデータを取得しているが、充電時ではなく、放電時に、データを取得するようにしてもよい。その場合、演算処理部Ｍｃは、上記ステップＳ２７の処理において、基準電圧値に対して信頼区間が正側に存在するか否か判定し、基準電圧値に対して信頼区間が正側に存在する場合（図６（ｃ）参照）、上記ステップＳ２８の処理において、結線緩みが有ると判断する。

また、電池セルｂ１１〜ｂ１３，ｂ２１〜ｂ２３，ｂ３１〜ｂ３３の取り替え等によって、ボルトの取り外し及び締め直しを行った後に、基準データを取り直す第２採取動作を実行する前に、例えば、上記第１緩み判定動作を行うことで、ボルトの締め直し判定を行うようにしてもよい。その際、結線緩み等があったとしても発火のおそれのない低い電流を充電あるいは放電して、上記第１緩み判定動作を行うことで、結線緩みを判断するようにしてもよい。

さらに、上記第１緩み判定動作では、基準電圧に対して信頼区間が負側に存在するか否かに基づいて結線緩みの有り無しを判定しているが、他の方法によって判断するようにしてもよい。例えば、演算処理部Ｍｃは、下記式（１１）に基づいて結線緩みの有り無しを判定するようにしてもよい。
Ｖavg≦基準電圧値−Ｖerror （１１）

上記Ｖerrorは、予め実施された試験等に基づいて求められた値である。つまり、演算処理部Ｍｃは、「Ｖavg（標本平均）」が「基準電圧値−Ｖerror」以下であるか否か判定する。「Ｖavg」が「基準電圧値−Ｖerror」以下である（図７参照）ということは、結線緩み等による接触抵抗が増加して、電圧全体値が大きくなっていることを示している。つまり、演算処理部Ｍｃは、電圧全体値が、結線緩み等によって大きくなることで、「Ｖavg」が「基準電圧値−Ｖerror」以下となっているか否か判定している。演算処理部Ｍｃは、「Ｖavg」が「基準電圧値−Ｖerror」以下である場合、結線緩みが有ると判断する。一方、演算処理部Ｍｃは、「Ｖavg」が「基準電圧値−Ｖerror」以下でない場合、結線緩みが無いと判断する。また、充電時ではなく、放電時に、データを取得する場合、下記式（１２）に基づいて結線緩みの有り無しを判定するようにしてもよい。
Ｖavg≧基準電圧値＋Ｖerror （１２）
つまり、演算処理部Ｍｃは、「Ｖavg」が「基準電圧値＋Ｖerror」以上である場合、結線緩みが有ると判断する。

また、データ処理部Ｋｓは、第１緩み判定動作に代わって、第１緩み判定動作と異なる第２緩み判定動作を実行するようにしてもよい。例えば、演算処理部Ｍｃは、船舶の運航時に、定期的に、上記第２緩み判定動作を実行する。

まず、演算処理部Ｍｃは、船舶の運航時に、所定回数、結線緩みを判定するためのデータ（電圧全体値、電圧合計値及び電流全体値）を取得する。なお、船舶の運航時には、動作に応じて二次電池ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の放電及び充電が行われている。

また、演算処理部Ｍｃは、上記所定回数のうち、半分を、二次電池ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の放電時にデータを取得し（ステップＳ３１）、一方残り半分を、充電時にデータを取得する（ステップＳ３２）。したがって、上記所定回数は、偶数であることが望ましい。演算処理部Ｍｃは、例えば、所定回数が１００回である場合、放電時に５０回データを取得し、一方、充電時に５０回データを取得する。

ここで、演算処理部Ｍｃは、電圧全体値、電圧合計値及び電流全体値を取得する際に、第１採取動作のステップＳ２の処理同様、電流検出信号によって示される電流全体値を監視する。つまり、演算処理部Ｍｃは、第１採取動作同様、電流全体値が安定した状態になってから、電圧全体値、電圧合計値及び電流全体値を取得する。そして、演算処理部Ｍｃは、上記ステップＳ３１及びステップＳ３２の処理を所定の複数回繰り返す（ステップＳ３３）。つまり、演算処理部Ｍｃは、上記ステップＳ３１〜Ｓ３３の処理によって、所定回数、データを取得する動作を、所定の複数回繰り返す。

続いて、演算処理部Ｍｃは、上記ステップＳ３１及びステップＳ３２の処理を所定の複数回繰り返してデータの取得が完了すると、下記式(21)に基づいて各取得データから線形回帰直線「ｙ＝Ｃｘ＋Ｅ」を求め、該線形回帰直線からボルトの緩み等が原因の接触抵抗を示す傾き「Ｃ」を取得する（ステップＳ３４）。つまり、上記線形回帰直線「ｙ＝Ｃｘ＋Ｅ」は、上記ステップＳ３１及びステップＳ３２の処理を繰り返した回数分だけ線形回帰直線「ｙ＝Ｃｘ＋Ｅ」を取得するので、回数分の傾き「Ｃ」を取得できる。
そして、演算処理部Ｍｃは、下記式（２１）に基づいて「Ｃ」を標本とする標本平均Ｃavgを算出する（ステップＳ３５）。なお、下記式（２１）の値「ｍ」は、データの個数、つまり、上記所定回数と同じ値になる。
Ｃavg = ΣＣ/ｍ （２１）
そして、演算処理部Ｍｃは、下記式（２２）に上記標本平均Ｃavgを代入して不偏分散Ｓ^２を算出する（ステップＳ３６）。
Ｓ^２＝Σ{(Ｃ−Ｃavg)}^２/(ｍ−1) （２２）

そして、演算処理部Ｍｃは、標本平均Ｃavg及び不偏分散Ｓ^２に基づいて下記式(23)に示す上記標本を含む母集団の母平均の信頼区間を求める。（ステップＳ３７）。
Ｃavg−ｋ×Ｓ^２/√ｍ≦母平均≦Ｃavg＋ｋ×Ｓ^２/√ｍ （２２）
なお、第２緩み判定動作では、標本の数が少ない、つまり、取得したデータの数が少ないため、上記変数「ｋ」を信頼度(９５％や９９％等)に基づいてｔ分布から決定する。

続いて、演算処理部Ｍｃは、基準データ「ｙ＝αｘ＋β」の傾き「α」（すなわち基準データの接触抵抗）が上記信頼区間に含まれるか否か判断する（ステップＳ３８）。演算処理部Ｍｃは、傾き「α」が信頼区間に含まれる場合（ＹＥＳの場合）、結線緩み無しと判断する（ステップＳ３９）。一方、演算処理部Ｍｃは、傾き「α」が信頼区間に含まれない場合（ＮＯの場合）、傾き「α」に対して信頼区間が大きい側に存在するか否か判定する（ステップＳ４０）。

傾き「α」に対して信頼区間が大きい側に存在するということは、結線緩み等による接触抵抗が増加していることを示している。つまり、演算処理部Ｍｃは、接触抵抗が増加することで、傾き「α」に対して信頼区間が大きい側に存在するか否か判定する。演算処理部Ｍｃは、傾き「α」に対して信頼区間が大きい側に存在する場合には、結線緩み有りと判断する（ステップＳ４１）。

一方、演算処理部Ｍｃは、「α」に対して信頼区間が大きい側に存在しない場合には、結線緩み無しと判断する。そして、演算処理部Ｍｃは、結線緩みの有りあるいは無しの判断結果を、外部の監視装置やデータ記憶装置等に出力する。演算処理部Ｍｃは、上記ステップＳ３１〜Ｓ４１の処理を実行して、第２緩み判定動作を完了する。

また、電池セルｂ１１〜ｂ１３，ｂ２１〜ｂ２３，ｂ３１〜ｂ３３の取り替え等によって、ボルトの取り外し及び締め直しを行った後に、基準データを取り直す第２採取動作を実行する前に、例えば、上記第２緩み判定動作を行うことで、ボルトの締め直し判定を行うようにしてもよい。その際、結線緩み等があったとしても発火のおそれのない低い電流を充電あるいは放電して、上記第２緩み判定動作を行うことで、結線緩みを判断するようにしてもよい。

さらに、上記第２緩み判定動作では、傾き「α」に対して信頼区間が大きい側に存在するか否かに基づいて結線緩みの有り無しを判定しているが、他の方法によって判断するようにしてもよい。例えば、演算処理部Ｍｃは、下記式（３１）に基づいて結線緩みの有り無しを判定するようにしてもよい。
Ｃavg≧Ｃerror （３１）

上記Ｃerrorは、予め実施された試験等に基づいて求められた値である。つまり、演算処理部Ｍｃは、「Ｃavg（標本平均）」が「Ｃerror」以上であるか否か判定する。「Ｃavg」が「Ｃerror」以上であるということは、結線緩み等による接触抵抗が増加していることを示している。つまり、演算処理部Ｍｃは、結線緩み等によって接触抵抗が大きくなることで、「Ｃavg」が「Ｃerror」以上となっているか否か判定している。

演算処理部Ｍｃは、「Ｃavg」が「Ｃerror」以上である場合、結線緩みが有ると判断する。一方、演算処理部Ｍｃは、「Ｃavg」が「Ｃerror」以下でない場合、結線緩みが無いと判断する。また、所定の複数回、ステップＳ３１，Ｓ３２の処理を繰り返してデータを取得し、このデータに基づいて「Ｃavg（標本平均）」を求めているが、１回の上記ステップＳ３１及びステップＳ３２の処理で得られるデータの線形回帰直線「ｙ＝Ｃｘ＋Ｅ」の傾き「Ｃ」と「Ｃerror」とを比較して、結線緩みの有り無しを判断するようにしてもよい。

このような本実施形態によれば、演算処理部Ｍｃは、電圧センサＤ、電流センサＹ及びセル電圧計測部Ｓｋ１，Ｓｋ２，Ｓｋ３の計測値（電圧全体値、電流全体値及びセル電圧）のうち、所定の電流しきい値よりも小さい電流が計測される期間における電圧全体値、電流全体値及びセル電圧を除外する、つまり、電流全体値が安定した状態になってから、電圧全体値、電圧合計値及び電流全体値を取得し、線形回帰直線を求める（つまり接触抵抗を求める）ので、電池システムＡにおける接触抵抗を従来よりも正確に評価することが可能である。

すなわち、電流しきい値よりも小さい電流が計測される期間における電圧全体値、電流全体値及びセル電圧は各々に値が小さいため、セル電圧計測部Ｓｋ１，Ｓｋ２，Ｓｋ３から演算処理部Ｍｃまでのデータの伝送時間と、電圧センサＤ及び電流センサＹら演算処理部Ｍｃまでの伝送時間との間にずれが生じた場合に、接触抵抗の判定に与える影響が電流が上記電流しきい値よりも大きい場合よりも大きい。また、電流しきい値よりも小さい電流が計測される期間における電圧全体値、電流全体値及びセル電圧は各々に値が小さいため、計測誤差の影響も大きい。

したがって、本実施形態によれば、電流の大小に依らず全ての計測値を用いて接触抵抗を演算する従来技術に比較して、電池システムＡにおける接触抵抗を正確に評価することが可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態は、図１に示す構成となっているが、本発明はこれに限定されない。例えば、図９に示すように、線路電圧計測部Ｒｋ１，Ｒｋ２，Ｒｋ３，Ｒｋ４を備えるようにしてもよい。線路電圧計測部Ｒｋ１，Ｒｋ２，Ｒｋ３，Ｒｋ４は、バスバーＢｓ１〜Ｂｓ４各々のボルト接続部に対して設けられ、電池ユニット端子Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ３１，Ｔ３２及び電池端子ＤＴ１，ＤＴ２を介して、バスバーＢｓ１〜Ｂｓ４を流れる電力の電圧（つまりバスバーＢｓ１〜Ｂｓ４の両端電圧）を検出し、検出結果をデジタル変換し、線路電圧データを通信処理部Ｔｓ１，Ｔｓ２，Ｔｓ３に出力する。通信処理部Ｔｓ１，Ｔｓ２，Ｔｓ３に出力される線路電圧データは、セル電圧データと同様、通信処理部Ｔｓ１，Ｔｓ２，Ｔｓ３を介して、演算処理部Ｍｃに出力される。演算処理部Ｍｃは、ボルト接続部各々における接触抵抗を求め、結線緩みが発生している場所を特定できる。また、図１０のように、線路電圧計測部Ｒｋ１，Ｒｋ２，Ｒｋ３，Ｒｋ４に代わって、アナログである線路電圧検出信号を出力する線路電圧センサｓｄ１，ｓｄ２，ｓｄ３，ｓｄ４を備えることも考えられる。線路電圧センサｓｄ１，ｓｄ２，ｓｄ３，ｓｄ４は、線路電圧検出信号をアナログ入力部Ａｋに出力する。アナログ入力部Ａｋは、線路電圧検出信号をデジタル変換して、演算処理部Ｍｃに出力する。演算処理部Ｍｃは、ボルト接続部各々における接触抵抗を求め、結線緩みが発生している場所を特定できる。また、上記実施形態では、演算処理部Ｍｃが、電圧検出信号、電流検出信号及びセル電圧データに基づいて上述した第１採取動作、第２採取動作、第１緩み判定動作及び第２緩み判定動作を行っているが、上述した動作を行わず、外部の監視装置やデータ記憶装置等に電圧検出信号、電流検出信号及びセル電圧データを出力し、外部に上述した動作を実行させるようにしてもよい。

（２）上記実施形態では、電池セルｂ１１〜ｂ１３，ｂ２１〜ｂ２３，ｂ３１〜ｂ３３から構成される二次電池ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３がバスバーＢｓ２，バスバーＢｓ３を介して接続されることで１つの電池を構成し、電池セルｂ１１〜ｂ１３，ｂ２１〜ｂ２３，ｂ３１〜ｂ３３各々がセル電圧計測部Ｓｋ１，Ｓｋ２，Ｓｋ３によって電圧が計測される構成となっているが、本発明はこれに限定されない。例えば、電力変換器Ｄｃに接続される１つの電池に対して、セル電圧計測部Ｓｋ１，Ｓｋ２，Ｓｋ３を設けない。一方、演算処理部Ｍｃは、電圧センサＤからの電圧検出信号によって示される電圧全体値と、電流センサＹからの電流検出信号によって示される電圧全体値とに基づいてバスバーＢｓ１やバスバーＢｓ４のボルトの接続部の接触抵抗を算出するようにしてもよい。

（３）上記実施形態では、電圧全体値、電圧合計値及び電流全体値に基づいて線形回帰直線を求めているが、これは得られるデータ（電圧全体値、電圧合計値及び電流全体値）にばらつきがあるためである。例えば、演算処理部Ｍｃは、電圧全体値、電圧合計値及び電流全体値を、ローパスフィルタ処理することにより、電流しきい値よりも小さく、かつ、変化率しきい値よりも大きい変化率の電流全体値が計測される期間における電圧全体値、電圧合計値及び電流全体値を除外するようにしてもよい。ローパスフィルタ処理によってデータのばらつきが低減されるため、ローパスフィルタ処理を施されたデータをそのまま使用して接触抵抗を求めた場合でも、誤差を小さくすことができる。

（４）上記実施形態では、３個の電池モジュールＭ１〜Ｍ３の各々に対して３個の電池セルｂ１１〜ｂ１３，ｂ２１〜ｂ２３，ｂ３１〜ｂ３３を備える例を挙げたが、電池モジュールや電池セルの個数が限定されることはない。

Ａ 電池システム
Ａｋ アナログ入力部
ｂ１１〜ｂ１３ 電池セル
ｂ２１〜ｂ２３ 電池セル
ｂ３１〜ｂ３３ 電池セル
Ｂｓ１〜Ｂｓ４ バスバー（電力伝送部材、第２電力伝送部材）
Ｄ 電圧センサ（電圧計測手段）
Ｄｃ 電力変換器
Ｄｋ デジタル入力部
Ｄｓ デジタル出力部
ＤＴ１，ＤＴ２ 電池端子
Ｋｓ データ処理部
Ｌｄ 負荷
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３ 電池モジュール
Ｍｃ 演算処理部（接触抵抗演算手段）
Ｒｋ１，Ｒｋ２，Ｒｋ３，Ｒｋ４ 線路電圧計測部（電圧計測手段）
ｓｄ１，ｓｄ２，ｓｄ３，ｓｄ４ 線路電圧センサ（電圧計測手段）
Ｓｋ１，Ｓｋ２，Ｓｋ３ セル電圧計測部（電圧計測手段）
Ｔ１１，Ｔ１２ 電池ユニット端子
Ｔ２１，Ｔ２２ 電池ユニット端子
Ｔ３１，Ｔ３２ 電池ユニット端子
Ｔｓ１，Ｔｓ２，Ｔｓ３ 通信処理部
Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３ 二次電池ユニット
Ｙ 電流センサ（電流計測手段）

Claims (8)

1. 電池ユニット端子と電力伝送部材とがボルト接続され、前記電力伝送部材を介して外部に電力を供給する電池システムの状態を監視する電池監視装置であって、
   前記電池システムの電圧を順次計測する電圧計測手段と、
   前記電池システムに流れる電流を順次計測する電流計測手段と、
   電流しきい値よりも小さい前記電流が計測される期間かつ変化率しきい値よりも大きい変化率の前記電流が計測される期間における前記電圧計測手段の計測値及び前記電流計測手段の計測値を除外した前記電圧計測手段の計測値及び前記電流計測手段の計測値を用いて前記電池ユニット端子と前記電力伝送部材とのボルト接続部の接触抵抗を演算する接触抵抗演算手段と
   を具備することを特徴とする電池監視装置。
2. 前記接触抵抗演算手段は、前記電圧計測手段の計測値及び前記電流計測手段の計測値に基づいて前記電圧及び前記電流に関する回帰直線を求め、当該回帰直線の傾きに基づいて接触抵抗を求めることを特徴とする請求項１記載の電池監視装置。
3. 前記接触抵抗演算手段は、予め前記電圧計測手段の計測値及び前記電流計測手段の計測値に基づいて基準データとして前記回帰直線を求め、前記基準データとの比較に基づいてボルト接続部の緩みを判断することを特徴とする請求項２に記載の電池監視装置。
4. 前記接触抵抗演算手段は、前記電流計測手段の計測値及び前記基準データに基づいて求めた電圧値と、前記電圧計測手段の計測値とを比較し、比較結果に基づいてボルト接続部の緩みを判断することを特徴とする請求項３に記載の電池監視装置。
5. 前記接触抵抗演算手段は、前記電圧計測手段の計測値及び前記電流計測手段の計測値に基づいて回帰直線を求め、該回帰直線と、前記基準データとの傾きを比較し、比較結果に基づいてボルト接続部の緩みを判断することを特徴とする請求項３に記載の電池監視装置。
6. 前記接触抵抗演算手段は、前記電圧計測手段の計測値及び前記電流計測手段の計測値をローパスフィルタ処理することにより、前記電流しきい値よりも小さく、かつ、前記変化率しきい値よりも大きい変化率の前記電流が計測される期間における前記電圧計測手段の計測値及び前記電流計測手段の計測値を除外することを特徴とする請求項１に記載の電池監視装置。
7. 前記電池システムが複数の二次電池ユニットの電池ユニット端子を電力伝送部材を介してボルト接続したものである場合、
   前記電圧計測手段は、前記電池ユニット端子によるボルト接続部に対して設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電池監視装置。
8. 前記電圧計測手段は、前記電力伝送部材による各々のボルト接続部に対して設けられ、
   前記接触抵抗演算手段は、前記ボルト接続部の各々について接触抵抗を演算することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電池監視装置。

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