JP6673035B2 - 電池システム - Google Patents

Description

本発明は、２以上の電池セルを直列に接続して構成される電池モジュールを含む電池システムであって、特に、前記電池セルの抵抗異常を検査する機能を有した電池システムに関する。

従来から、充放電可能な二次電池、例えば、リチウムイオン二次電池等からなる電池セルを複数、直列に接続して構成される電池モジュールが知られている。かかる電池モジュールでは、経年変化等に起因して電池セルの内部抵抗が徐々に増加することが知られている。内部抵抗が大きくなると、電池セルに電流を流した際の電圧降下が大きくなり、電池セルが容易に下限電圧に達してしまう。その結果、電池セルの劣化が促進され、電池モジュールの性能を低下させてしまう。そこで、電池セルの内部抵抗が大幅に増加した、いわゆる、抵抗異常の有無を検査する技術が従来から提案されている。

特開２０１３−１１８７５７号公報 特開平１１−２５９１９０号公報

例えば、特許文献１には、複数の単電池を含む組電池の制御装置であって、複数の単電池の電圧を所定の目標値に調整する調整手段を備え、この調整手段による調整時間に基づいて単電池の異常を判定する技術が開示されている。すなわち、単電池の電圧の調整は、単電池を放電させて電圧を所定の目標電圧まで降下させることにより行われる。単電池の内部抵抗が大きくなると、単電池の出力電流が小さくなるため、電圧降下のために要する放電時間が長くなる。したがって、調整に要する時間が長い場合には、単電池の内部抵抗が増加した抵抗異常が発生していると判断することができる。

しかしながら、特許文献1の技術では、抵抗異常の有無を判定するために、電圧調整の時間が必要であり、抵抗異常の判定を完了するまでに時間がかかるという問題があった。

そこで、本発明では、電池セルの内部抵抗異常の有無判定を、より短時間で行える電池システムを提供することを目的とする。

本発明の電池システムは、２以上の電池セルを直列接続した電池モジュールと、１以上の電池セルごとに設けられ、前記１以上の電池セルに対して並列に接続された検査用回路であって、それぞれが、互いに直列に接続された検査用スイッチと検査用抵抗とを含む検査用回路と、前記電池モジュール全体の電圧値をモジュール電圧値として検出する電圧検出手段と、全ての検査用回路の検査用スイッチをオフしたときの前記モジュール電圧値であるオフ電圧値と、１以上の検査用回路の検査用スイッチをオンしたときの前記モジュール電圧値であるオン電圧値と、の変化量が、予め規定された基準変化量超過の場合に、前記オンした検査用スイッチに対応する電池セルに抵抗異常が発生していると判定する制御装置と、を備えることを特徴とする。

好適な態様では、前記抵抗異常の判定処理は、前記電池モジュールに流れる電流がゼロのときに実施する。この場合、前記電池システムは、電動車両に搭載される車載の電池システムであって、前記制御装置は、前記電動車両の動作状態に基づいて、前記電池モジュールに流れる電流がゼロか否かを判定する、ことが望ましい。

他の好適な態様では、前記電池システムは、電動車両に搭載される車載の電池システムであり、前記抵抗異常の判定処理は、前記電池モジュールに流れる電流がゼロでないときにも実施しており、前記制御装置は、前記オフ電圧値を取得してから前記オン電圧値を取得するまでの時間を、前記電池モジュールに流れる電流値変化に起因する前記モジュール電圧値の変化量が、前記基準変化量未満となる時間とする。

他の好適な態様では、前記制御装置は、前記オフ電圧値と複数の電池セルを同時にオンしたときのオン電圧値との変化量が前記基準変化量超過か否かを判定し、前記変化量が前記基準変化量超過の場合、さらに当該複数の電池セルを個々にオンしたときのオン電圧値と前記オフ電圧値との差分量が、前記基準変化量超過か否かを判定し、前記差分量が、前記基準変化量超過の場合に、前記個々にオンした電池セルに抵抗異常が発生していると特定する。

他の好適な態様では、前記電圧検出手段は、フライングキャパシタ回路を含む。

本発明によれば、全ての検査用スイッチをオフしたときのモジュール電圧値と、一部の検査用スイッチをオンしたときのモジュール電圧値との変化量に基づいて抵抗異常の有無を判定している。そのため、電圧を所望の値に調整するための時間が不要となり、従来技術に比して、短時間で抵抗異常の有無を判定できる。

本発明の実施形態である電池システムの構成を示す図である。 ある電池セルと、検出用回路と、を示す模式図である。 モジュール電流値と、モジュール電圧値と、の関係を示す図である。 抵抗異常の有無検査の流れを示すフローチャートである。 抵抗異常の有無検査の流れを示すフローチャートである 他の電池システムの構成を示す図である。 抵抗異常の有無判定処理の他の例を示すイメージ図である。 図７の判定処理の流れを示すフローチャートである。 検査用スイッチのオン・オフの切り替え順序と、そのときの変化量と、の一例を示す表である。

以下、本発明の実施形態である電池システム１０について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である電池システム１０の構成を示す図である。この電池システム１０は、電動車両（例えばハイブリッド自動車や電気自動車等）に搭載されるもので、充放電可能な電池モジュール１２を備えている。電池モジュール１２は、充放電可能な電池セルＣｎ（ｎ＝１，２，・・・，ｍａｘ）を複数、直列に接続して構成される。以下では、電池セルＣｎの個数を６個（すなわち、ｍａｘ＝６）として説明しているが、電池セルＣｎの個数は、特に限定されず、６個未満でもよいし、６個超過でもよい。各電池セルＣｎは、充放電可能な二次電池で、例えば、リチウムイオン二次電池等である。各電池セルＣｎは、それぞれ固有の内部抵抗値ｒｎを持っている。図１における抵抗Ｅｒｎは、この内部抵抗値ｒｎを示している。

各電池セルＣｎには、この電池セルＣｎの内部抵抗値ｒｎを検査するための検査用回路ＴＣｎが接続されている。検査用回路ＴＣｎは、互いに直列に接続された検査用抵抗ＥＲｎと、検査用スイッチＳＷｎと、を備えている。本実施形態では、この複数の検査用抵抗ＥＲｎおよび検査用スイッチＳＷｎを、一つのＩＣ１４内に実装している。複数の検査用抵抗ＥＲｎの抵抗値Ｒｎは、全て同じである。また、検査用スイッチＳＷｎは、後述する制御装置１６からの制御信号によりＯＮ／ＯＦＦされる。

電池モジュール１２に流れる電流値Ｉｂは、当該電池モジュール１２に接続された電流センサ１８で検出される。検出されたモジュール電流値Ｉｂは、Ａ／Ｄコンバータ２０でデジタル信号に変換されたうえで、制御装置１６に送られる。

電池モジュール１２には、さらに、電圧検出回路２２が並列に接続されている。電圧検出回路２２は、電池モジュール１２全体の電圧値、すなわち、モジュール電圧値Ｖｍを検出する回路である。電圧検出回路２２の構成は、種々考えられるが、本実施形態では、フライングキャパシタ回路２４を用いて電圧検出回路２２を構成している。フライングキャパシタ回路２４は、コンデンサＣの前後にスイッチＳＷｆ，ＳＷｒを設けた回路である。モジュール電圧値Ｖｍを検出する際には、前段のスイッチＳＷｆをオン、後段のスイッチＳＷｒをオフにしてコンデンサＣをチャージした後、前段のスイッチＳＷｆをオフ、後段のスイッチＳＷｒをオンにして、コンデンサＣにチャージした電圧値をコンパレータ２８を介してモジュール電圧値Ｖｍとして出力する。Ａ／Ｄコンバータ２６は、コンパレータ２８から出力されたモジュール電圧値Ｖｍをデジタル信号に変換したうえで、制御装置１６に送る。

制御装置１６は、スイッチＳＷｎ，ＳＷｆ，ＳＷｒやＡ／Ｄコンバータ２０，２６に駆動信号を出力し、これらの駆動を制御する。この制御装置１６は、例えば、ＣＰＵとメモリとを備えている。ＣＰＵは、各種演算を行う。メモリには、制御プログラムや、各種制御パラメータが予め記憶されている。また、メモリには、検出された電流値や電圧値が一時記憶される。メモリに記憶される制御パラメータの中には、後述する基準変化量ΔＶｒｅｆ等がある。こうした制御装置１６は、単一の装置として構成されてもよいし、互いに通信可能な複数の装置で構成されてもよい。

制御装置１６は、また、Ａ／Ｄコンバータ２６から送られたモジュール電圧値Ｖｍに基づいて電池セルＣｎの抵抗異常の有無判定も行う。すなわち、電池セルＣｎは、それぞれ固有の内部抵抗値ｒｎを持っている。この内部抵抗値ｒｎは、電池セルＣｎの経年劣化等に起因して増加する。そして、内部抵抗値ｒｎが、過度に大きくなると、電池セルＣｎに電流を流した際の電圧降下が大きくなり、電池セルＣｎが容易に下限電圧に達してしまう。かかる問題を避けるためには、内部抵抗値ｒｎが、過度に大きくなった状態、いわゆる抵抗異常の有無を判定し、必要に応じて、充放電電力Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを制限したり、電池セルＣｎの交換を行ったりする必要がある。そこで、制御装置１６は、モジュール電圧値Ｖｍに基づいて、各電池セルＣｎごとに抵抗異常の有無を判定する。以下、この抵抗異常の有無判定について説明する。

モジュール全体の電圧値、すなわち、モジュール電圧値Ｖｍは、各電池セルＣｎの両端の電圧値Ｖｃｎ（以下「端子間電圧Ｖｃｎ」と呼ぶ）の合計値となる。すなわち、図１の例では、Ｖｍ＝Ｖｃ１＋Ｖｃ２＋・・・＋Ｖｃ６となる。ここで、各端子間電圧Ｖｃｎは、対応する検査用回路ＴＣｎの検査用スイッチＳＷｎをオフからオンに切り替えると、低下する。そして、端子間電圧Ｖｃｎが低下すると、モジュール電圧値Ｖｍも低下する。この低下量（変化量ΔＶ）は、複数の検査用抵抗ＥＲｎの抵抗値Ｒｎが互いに等しい場合、内部抵抗値ｒｎが大きい程大きくなる。

これについて図２を参照して説明する。図２は、ある電池セルＣｎと、当該電池セルＣｎに並列接続された検査用回路ＴＣｎを示す模式図である。検査用スイッチＳＷｎをオフからオンに切り替えると、電池セルＣｎに流れる電流が増減し、端子間電圧ＶｃｎがΔＶ変化する。この変化量ΔＶは、電池セルＣｎの内部抵抗値ｒｎと検査用抵抗ＥＲｎの抵抗値Ｒｎの分圧値で決まる。すなわち、電池セルＣｎの電位差をＶＯｎとした場合、検査用スイッチＳＷｎがオフのときは、端子間電圧Ｖｃｎ＝ＶＯｎとなる。一方、検査用スイッチＳＷｎがオンのときは、端子間電圧Ｖｃｎ＝ＶＯｎ・Ｒｎ／（ｒｎ＋Ｒｎ）となる。したがって、検査用スイッチＳＷｎをオフからオンに切り替えたときの端子間電圧Ｖｃｎの変化量ΔＶは、ΔＶ＝ＶＯｎ・ｒｎ（ｒｎ＋Ｒｎ）となり、内部抵抗値ｒｎが大きくなるほど、変化量ΔＶも大きくなる。

図３は、モジュール電流値Ｉｂと、モジュール電圧値Ｖｍと、の関係を示す図である。図３において、実線は、検査用スイッチＳＷｎを全てオフにしたときのモジュール電圧値（以下「オフ電圧値Ｖｍ＿ｏｆｆ」と呼ぶ）、破線は、一部の検査用スイッチＳＷｎをオンにしたときのモジュール電圧値（以下「オン電圧値Ｖｍ＿ｏｎ」と呼ぶ）、を示している。また、太線は、内部抵抗異常が無い場合の、細線は、内部抵抗異常がある場合の、モジュール電圧値を示している。

図３から明らかな通り、モジュール電圧値Ｖｍは、モジュール電流値Ｉｂが増加するにつれて、低下する。また、抵抗異常の有無に関わらず、検査用スイッチＳＷｎをオンすると、モジュール電圧値Ｖｍが低下する。ただし、抵抗異常が存在する場合の低下量（変化量ΔＶ２）は、抵抗異常が存在しない場合の低下量（変化量ΔＶ１）よりも大きくなる。本実施形態では、この原理を利用して、内部抵抗の有無判定を行っている。

図４、図５は、抵抗異常の有無検査の流れを示すフローチャートである。本実施形態では、抵抗異常の有無検査は、原則として、モジュール電流値Ｉｂがゼロのとき、すなわち、電池システム１０が使用されていない場合に行う。これは、図３に示す通り、モジュール電圧値Ｖｍが、モジュール電流値Ｉｂに応じて変化するためである。抵抗異常の有無を正確に判定するためには、モジュール電流値Ｉｂの変化に起因するモジュール電圧値Ｖｍの変化が生じていない状態で、変化量ΔＶを取得する必要がある。そこで、制御装置１６は、モジュール電流値Ｉｂをモニタリングし（Ｓ１０）、モジュール電流値Ｉｂがゼロか否かを判断する（Ｓ１２）。判断の結果、モジュール電流値Ｉｂが、ゼロ超過の場合、制御装置１６は、抵抗異常の有無判定を行うことなく、待機する。一方、モジュール電流値Ｉｂがゼロの場合、制御装置１６は、抵抗異常判定処理を実行する（Ｓ１４）。

抵抗異常判定処理において、制御装置１６は、まず、全ての検査用スイッチＳＷｎをオフにする（Ｓ２０）。そして、その状態で、電圧検出回路２２から出力されたモジュール電圧値をオフ電圧値Ｖｍ＿ｏｆｆとして取得する（Ｓ２２）。次に、制御装置１６は、セル番号ｎを初期化、すなわち、ｎ＝１に設定する（Ｓ２４）。続いて、制御装置１６は、ＩＣ１４に、ｎ番目の検査用スイッチＳＷｎをオンにする制御信号を出力する（Ｓ２６）。ｎ番目の検査用スイッチＳＷｎがオンとなれば、制御装置１６は、その状態で、電圧検出回路２２から出力されたモジュール電圧値Ｖｍを、オン電圧値Ｖｍ＿ｏｎとして取得する（Ｓ２８）。

次に、制御装置１６は、オフ電圧値Ｖｍ＿ｏｆｆとオン電圧値Ｖｍ＿ｏｎとの差分値（Ｖｍ＿ｏｆｆ−Ｖｍ＿ｏｎ）を、変化量ΔＶとして算出する（Ｓ３０）。変化量ΔＶが算出できれば、続いて、この変化量ΔＶを、メモリに予め記憶されている基準変化量ΔＶｒｅｆと比較する（Ｓ３２）。基準変化量ΔＶｒｅｆは、予め実験やシミュレータにより求められる値である。基準変化量ΔＶｒｅｆは、電池セルＣｎの内部抵抗値ｒｎが正常値である場合に、検査用スイッチＳＷｎをオフ／オン切り替えた場合に生じ得る電圧変化量に、若干の許容誤差量を付加した値である。この基準変化量ΔＶｒｅｆは、固定値でもよいし、温度や電池モジュール１２の状態（例えば使用開始してからの経過時間や、想定される電池セルＣｎの材料劣化度等）に応じて変化する可変値でもよい。

比較の結果、変化量ΔＶが、基準変化量ΔＶｒｅｆ以下の場合、制御装置１６は、ｎ番目の電池セルＣｎの内部抵抗値ｒｎは、正常であると判定する（Ｓ３４）。一方、変化量ΔＶが、基準変化量ΔＶｒｅｆより大きい（超過）場合、制御装置１６は、ｎ番目の電池セルＣｎの内部抵抗値ｒｎは、異常であると判定する（Ｓ３６）。この場合、制御装置１６は、その旨を示すフラグをメモリに記憶する。そして、必要に応じて、ユーザに警告を通知したり、電池モジュール１２の充放電電力を制限したりする。

一つの電池セルＣｎについて抵抗異常の有無が判定できれば、制御装置１６は、セル番号ｎが、最大値ｍａｘに達したか否かを判断する（Ｓ３８）。判断の結果、セル番号ｎが最大値ｍａｘ未満の場合には、セル番号ｎをインクリメントしたうえで（Ｓ３９）、ステップＳ２６〜Ｓ３８を繰り返す。セル番号ｎが最大値ｍａｘに達した場合には、異常判定処理は、終了となる。

以上の説明から明らかな通り、本実施形態では、検査用スイッチＳＷｎをオフからオンに切り替えた際のモジュール電圧値Ｖｍの変化量ΔＶに基づいて、抵抗異常の有無を判定している。換言すれば、電池セルＣｎの電圧値の調整等が不要であるため、特許文献１等の従来技術に比して、抵抗異常の有無判定に要する時間を低減できる。

また、本実施形態では、各電池セルＣｎの端子間電圧Ｖｃｎの変化量では無く、モジュール電圧値Ｖｍの変化量に基づいて抵抗異常の有無を判定している。そのため、特許文献２のように、各電池セルＣｎごとに電圧検出回路２２を設ける必要がなく、回路構成を簡易化、ひいては、コストを低減することができる。また、特許文献２のように、各電池セルＣｎの端子間電圧Ｖｃｎの変化量に基づいて、抵抗異常の有無を判定する場合には、各電池セルＣｎごとに、検査用スイッチＳＷｎをオフしたときのモジュール電圧値Ｖｍと、オンしたときのモジュール電圧値Ｖｍと、を取得する必要がある。換言すれば、この場合、ｍａｘ個の電池セルＣｎの抵抗異常を判定するために、（２×ｍａｘ）回、電圧値の検出を行う必要がある。一方、本実施形態では、上述の説明から明らかな通り、検査用スイッチＳＷｎをオフしたときのモジュール電圧値Ｖｍ（オフ電圧値Ｖｍ＿ｏｆｆ）は、１回取得するだけでよいため、（１＋ｍａｘ）回だけ電圧値を検出すればよい。したがって、本実施形態によれば、各電池セルＣｎの端子間電圧Ｖｃｎの変化量に基づいて抵抗異常の有無を判定する場合に比して、短時間で抵抗異常の有無を判定することができる。

なお、これまで説明した構成は、一例であり、全部の検査用スイッチＳＷｎをオフしたときと、一部の検査用スイッチＳＷｎをオンしたときとのモジュール電圧値の変化量ΔＶに基づいて抵抗異常の有無を判定するのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、本実施形態では、モジュール電圧値Ｖｍを、フライングキャパシタ回路２４を用いて検出していたが、電圧検出回路２２は、適宜、変更されてもよい。例えば、図６に示すように、通常の作動増幅回路３０で、モジュール電圧値Ｖｍを検出するようにしてもよい。この場合、フライングキャパシタ回路２４を用いた電圧検出回路２２よりも、電圧検出時間を短縮できる。

また、これまでの説明では、一つの電池セルＣｎに対して、一つの検査用回路ＴＣｎを設けていたが、２以上の電池セルＣｎごとに、一つの検査用回路ＴＣｎを設けてもよい。例えば、図６に示すように、連続して並ぶ三つの電池セル（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３），（Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６）に対して、一つの検査用回路ＴＣ１，ＴＣ２を並列に接続する構成としてもよい。この場合、抵抗異常のある電池セルＣｎの特定の範囲が広がる。すなわち、１番目の検査用スイッチＳＷ１のオフ／オン切り替えの前後で、変化量ΔＶが大きくなった場合、１〜３番の電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３の中に抵抗異常であることは分かるが、１〜３番の電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３のいずれに抵抗異常があるかは特定できない。しかし、この場合、検査用回路ＴＣｎを構成する素子をより低減できるため、コストをより低減できる。

また、図１の構成では、電流センサ１８の検出値に基づいてモジュール電流値Ｉｂを判定していた。しかし、電流センサ１８の検出値に代えて、他の制御信号に基づいてモジュール電流値Ｉｂを判定してもよい。例えば、車両に搭載される電池モジュール１２の場合には、当該電池モジュール１２と、外部回路との間に、システムメインリレーが設けられている。通常、このシステムメインリレーがオフの場合、電池モジュール１２に流れる電流値Ｉｂはゼロとなる。したがって、システムメインリレーを駆動する制御信号等、電動車両の動作状態を示す信号に基づいて、モジュール電流値Ｉｂがゼロか否かを判定するようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、モジュール電流値Ｉｂの変動に起因するモジュール電圧値Ｖｍの変動の影響を無くすために、Ｉｂ＝０の場合にのみ、抵抗異常の有無判定を行っていた。しかし、モジュール電流値Ｉｂが変化する時間よりも十分に短い間隔で、オフ電圧値Ｖｍ＿ｏｆｆとオン電圧値Ｖｍ＿ｏｎを取得できるのであれば、Ｉｂ≠０において、抵抗異常の有無判定を行ってもよい。図７は、この抵抗異常の有無判定処理を示すイメージ図である。図７において、上段は、モジュール電流値Ｉｂを、中段は、検査用スイッチＳＷｎの駆動タイミングを、下段は、モジュール電圧値Ｖｍを、それぞれ示している。

図７に示す通り、この場合、オフ電圧値Ｖｍ＿ｏｆｆを取得した直後に、オン電圧値Ｖｍ＿ｏｎを取得する。したがって、上述の実施形態と異なり、この場合、各電池セルＣｎごとに、オフ電圧値Ｖｍ＿ｏｆｆおよびオン電圧値Ｖｍ＿ｏｎを取得する必要がある。かかる構成とすれば、オフ電圧値Ｖｍ＿ｏｆｆを取得してからオン電圧値Ｖｍ＿ｏｎを取得するまでの時間を、モジュール電流値Ｉｂの変化速度に比して、十分に短くすることができる。その結果、変化量ΔＶにおけるモジュール電流値Ｉｂの変化の影響を小さくすることができ、Ｉｂ≠０において、抵抗異常の有無を判定できる。なお、図７の例では、モジュール電流値の変化量ΔＶが大きい４番目の電池セルＣ４に抵抗異常があると判断できる。

図８は、この場合における抵抗異常の有無判定処理の流れを示すフローチャートである。図８に示す通り、この場合、制御装置１６は、まず、セル番号ｎを初期化（すなわち、ｎ＝１に設定）する（Ｓ４０）。続いて、制御装置１６は、検査用スイッチＳＷｎを全てオフとし（Ｓ４２）、その状態で検出されたモジュール電圧値Ｖｍをオフ電圧値Ｖｍ＿ｏｆｆとして取得する（Ｓ４４）。オフ電圧値Ｖｍ＿ｏｆｆが取得できれば、制御装置１６は、モジュール電流値Ｉｂが大きく変化するよりも前に、ｎ番目の検査用スイッチＳＷｎをオンにする（Ｓ４６）。そして、その状態で検出されたモジュール電圧値Ｖｍを、オン電圧値Ｖｍ＿ｏｎとして取得する（Ｓ４８）。オフ電圧値Ｖｍ＿ｏｆｆおよびオン電圧値Ｖｍ＿ｏｎが得られれば、制御装置１６は、両者の差分値を変化量ΔＶｎとして算出する（Ｓ５０）。そして、制御装置１６は、得られた変化量ΔＶｎと、メモリに記憶されている基準変化量ΔＶｒｅｆとを比較する（Ｓ５２）。比較の結果、変化量ΔＶｎが、基準変化量ΔＶｒｅｆ以下の場合、制御装置１６は、ｎ番目の電池セルＣｎの内部抵抗値ｒｎは、正常であると判定する（Ｓ５４）。一方、変化量ΔＶｎが、基準変化量ΔＶｒｅｆ超過の場合、制御装置１６は、ｎ番目の電池セルＣｎの内部抵抗値ｒｎは、異常であると判定する（Ｓ５６）。

一つの電池セルＣｎについて抵抗異常の有無が判定できれば、制御装置１６は、セル番号ｎが、最大値ｍａｘに達したか否かを判断する（Ｓ５８）。判断の結果、セル番号ｎが最大値ｍａｘ未満の場合には、セル番号ｎをインクリメントしたうえで（Ｓ６０）、ステップＳ４２〜Ｓ５８を再度繰り返す。セル番号ｎが最大値ｍａｘに達した場合には、異常判定処理は、終了となる。

以上の通り、オフ電圧値Ｖｍ＿ｏｆｆの取得タイミングと、オン電圧値Ｖｍ＿ｏｎの取得タイミングとの時間差を短くできるのであれば、Ｉｂ≠０でも、抵抗異常の有無を判定することができる。結果として、抵抗異常の有無判定の機会をより多く得ることができる。

また、これまでの説明は、検査用スイッチＳＷｎを、１個ずつオンする例のみを挙げたが、検査用スイッチＳＷｎは、複数個、同時にオンされてもよい。図９は、図１の構成における検査用スイッチＳＷｎのオン・オフの切り替え順序と、そのときの変化量ΔＶと、の一例を示す表である。図９に示すように、１回目においては、全ての検査用スイッチＳＷｎをオフにして、オフ電圧値Ｖｍ＿ｏｆｆを取得する。続いて、２回目においては、１，２番目の検査用スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオンにして、３回目においては、３，４番目の検査用スイッチＳＷ３，ＳＷ４をオンにして、４回目においては、５，６番目の検査用スイッチＳＷ５，ＳＷ６をオンにして、オン電圧値Ｖｍ＿ｏｎを検出する。そして、１回目に得られたオフ電圧値Ｖｍ＿ｏｆｆと、２〜４回目に得られたオン電圧値Ｖｍ＿ｏｎとの差分値を変化量ΔＶとして算出する。その結果、２回目、３回目に得られた変化量ΔＶが基準変化量ΔＶｒｅｆ以下で、４回目に得られた変化量ΔＶが基準変化量ΔＶｒｅｆより大きいとする。この場合、５番目の電池セルＣ５または６番目の電池セルＣ６に、抵抗異常があると判断することができる。したがって、この場合、制御装置１６は、５番目の検査用スイッチＳＷ５のみをオンにしたうえで、そのときのオン電圧値Ｖｍ＿ｏｎを取得する。そして、得られたオン電圧値Ｖｍ＿ｏｎと、１回目に得られたオフ電圧値Ｖｍ＿ｏｆｆとの差分値を変化量ΔＶとして算出する。図９に示すように、この５回目に得られる変化量ΔＶが、基準変化量ΔＶｒｅｆ以下の場合には、６番目の電池セルＣ６に抵抗異常があると判断できる。一方、５回目に得られる変化量ΔＶが、基準変化量ΔＶｒｅｆより大きい場合には、５番目の電池セルＣ５に抵抗異常があると判断できる。なお、この場合、５番目の電池セルＣ５に抵抗異常があることは分かるが、６番目の電池セルＣ６の抵抗異常の有無は、判断できない。したがって、５回目の変化量ΔＶが、基準変化量ΔＶｒｅｆより大きい場合には、さらに、６番目の検査用スイッチＳＷ６をオンしたうえで６回目の電圧検出も行う。

以上の説明から明らかな通り、図９の場合は、モジュール電圧値Ｖｍを５回または６回検出することで、抵抗異常の電池セルＣｎを特定することができる。したがって、検査用スイッチＳＷｎを一つずつオン／オフ切り替えする場合に比べて、電圧検出の回数を低減でき、抵抗異常の判定処理の時間をより短縮できる。

１０ 電池システム、１２ 電池モジュール、１６ 制御装置、１８ 電流センサ、２０，２６ Ａ／Ｄコンバータ、２２ 電圧検出回路、２４ フライングキャパシタ回路、２８ コンパレータ、３０ 作動増幅回路、Ｃ コンデンサ、Ｃｎ 電池セル、ＥＲｎ 検査用抵抗、Ｅｒｎ 内部抵抗、Ｉｂ モジュール電流値、ＳＷｎ 検査用スイッチ、ＴＣｎ 検査用回路。

Claims (6)

1. ２以上の電池セルを直列接続した電池モジュールと、
   １以上の電池セルごとに設けられ、前記１以上の電池セルに対して並列に接続された検査用回路であって、それぞれが、互いに直列に接続された検査用スイッチと検査用抵抗とを含む検査用回路と、
   前記電池モジュール全体の電圧値をモジュール電圧値として検出する電圧検出手段と、
   全ての検査用回路の検査用スイッチをオフしたときの前記モジュール電圧値であるオフ電圧値と、１以上の検査用回路の検査用スイッチをオンしたときの前記モジュール電圧値であるオン電圧値と、の変化量が、予め規定された基準変化量超過の場合に、前記オンした検査用スイッチに対応する電池セルに抵抗異常が発生していると判定する制御装置と、
   を備えることを特徴とする電池システム。
2. 請求項１に記載の電池システムであって、
   前記抵抗異常の判定処理は、前記電池モジュールに流れる電流がゼロのときに実施する、ことを特徴とする電池システム。
3. 請求項２に記載の電池システムであって、
   前記電池システムは、電動車両に搭載される車載の電池システムであって、
   前記制御装置は、前記電動車両の動作状態に基づいて、前記電池モジュールに流れる電流がゼロか否かを判定する、ことを特徴とする電池システム。
4. 請求項１に記載の電池システムであって、
   前記電池システムは、電動車両に搭載される車載の電池システムであり、
   前記抵抗異常の判定処理は、前記電池モジュールに流れる電流がゼロでないときにも実施しており、
   前記制御装置は、前記オフ電圧値を取得してから前記オン電圧値を取得するまでの時間を、前記電池モジュールに流れる電流値変化に起因する前記モジュール電圧値の変化量が、前記基準変化量未満となる時間とする、
   ことを特徴とする電池システム。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の電池システムであって、
   前記制御装置は、前記オフ電圧値と複数の電池セルを同時にオンしたときのオン電圧値との変化量が前記基準変化量超過か否かを判定し、前記変化量が前記基準変化量超過の場合、さらに当該複数の電池セルを個々にオンしたときのオン電圧値と前記オフ電圧値との差分量が、前記基準変化量超過か否かを判定し、前記差分量が、前記基準変化量超過の場合に、前記個々にオンした電池セルに抵抗異常が発生していると特定する、ことを特徴とする電池システム。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の電池システムであって、
   前記電圧検出手段は、フライングキャパシタ回路を含む、ことを特徴とする電池システム。

Images