JP6708096B2 - 二次電池の断線検出システム - Google Patents

Description

本開示は、二次電池の断線検出システムに係り、特に、複数の電池セルが並列接続されたセルブロックを含む二次電池の断線検出システムに関する。

車両に搭載される二次電池は、必要な高電圧大電力を確保するため、複数の電池セルを直列及び並列に接続した組電池とし、これが電池パックとして用いられる。

特許文献１には、複数の電池セルが並列接続されたセルブロックが複数段で直列接続された内蔵電池を含む電池パックにおいて、断線時の抵抗変化に基づいて、セルブロック内の並列電池セルの一部の接続の脱落を検出する抵抗法が以下のように開示されている。

すなわち、充電前のテスト期間と満充電後で放電前の期間とにおいて各セルブロックの開放回路電圧（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ：ＯＣＶ）を測定し、充放電時の端子間電圧とＯＣＶとの差電圧を充放電電流で除して各セルブロックの内部抵抗を算出する。セルブロックが２つ電池セルの並列の場合、セルブロックの内部抵抗は正常時で２０〜２５ｍΩ、２つの電池セルの並列の一方の接続が脱落すると正常時の倍の４０〜５０ｍΩとなることを利用する。

特許文献２には、リチウムイオン電池について、電極表面におけるリチウムイオンの出入りに関する抵抗成分を反応抵抗として、反応抵抗と電解液の塩濃度との関係を以下のように述べている。すなわち、所定の塩濃度を境界にして、塩濃度が高い領域では塩濃度の変化に対する反応抵抗の変化が小さく、塩濃度が低い領域では塩濃度の変化に対する反応抵抗の変化が大きい。

特開２００８−０２７６５８号公報 特開２０１０−０６０４０６号公報

ｎ個の電池セルが並列接続されたセルブロックでは、ｎ個の内、ｘ個の電池セルが断線すると、セルブロック全体の抵抗上昇は、断線が全くない正常状態の抵抗に対して［｛ｘ／（ｎ−ｘ）｝］であり、抵抗上昇率は、｛ｘ／（ｎ−ｘ）｝×１００（％）となる。すなわち、並列接続数ｎが大きくなると、断線による抵抗上昇率は小さくなる。断線による抵抗上昇率が小さくなると、断線有無に関する検知感度が低下し、抵抗法を用いた断線検知において、断線の有無に関する誤検知が生じ得る。

そこで、複数の電池セルが並列接続されたセルブロックを含む二次電池において、電池セルの並列接続からの断線の有無に関する誤検知を抑制できる二次電池の断線検出システムが要望される。

本開示に係る二次電池の断線検出システムは、電気化学反応に寄与する反応物質を内部に含む正極と負極、及び、イオン化した反応物質を正極と負極と間で伝導する電解液を含んだイオン伝導体を有する電池セルを複数個並列に接続したセルブロックを含む二次電池と、セルブロックの端子間電圧を検出する端子間電圧検出部と、セルブロックに流れる電流を検出する電流検出部と、セルブロックの端子間電圧及び電流の検出データに基づき、セルブロックにおける複数の電池セルの接続に関する断線を検知する断線検知部と、電解液中におけるイオン化した反応物質の濃度を塩濃度として、二次電池の充放電履歴、及び、電解液におけるイオン化した反応物質の拡散定数と輸率に基づいて、電池セルの正負極間の塩濃度分布を求め、塩濃度分布における塩濃度差を算出する塩濃度差算出部と、塩濃度差が大きくなるにつれて電池セルの抵抗が大きくなる特性において、抵抗の増加が予め定めた値以上となる塩濃度差を判定塩濃度差とし、算出した塩濃度差が判定塩濃度差よりも大きいか否かを判定する塩濃度差判定部と、塩濃度差判定部の判定が肯定されるときは、複数の電池セルの接続に関し断線検知部による断線検知を許可し、判定が否定されるときは、断線検知部による断線検知を禁止する断線検知許可部と、を備える。

上記構成によれば、電池セルの抵抗が予め定めた値以上となる塩濃度差のときに、複数の電池セルの接続に関する抵抗法による断線検知を許可し、それ以外は抵抗法による断線検知を禁止するので、断線の有無に関する誤検知を抑制できる。

本開示の二次電池の断線検出システムによれば、複数の電池セルが並列接続されたセルブロックを含む二次電池において、電池セルの並列接続からの断線の有無に関する誤検知を抑制できる。

実施の形態に係る二次電池の断線検出システムの構成図である。 実施の形態に係る二次電池の断線検出システムに用いられる電池セルにおけるリチウムイオンの状態を示す図である。図２（ａ）は、電池セルの電極間におけるリチウムイオンと電子の流れを示す図であり、（ｂ）は、リチウムイオン濃度である塩濃度の分布を示す図であり、（ｃ）は、長時間放電後の塩濃度分布を示す図である。 実施の形態に係る二次電池の断線検出システムに用いられる電池セルの抵抗と塩濃度との関係を示す図である。 図３の関係が生じる理由として、塩濃度とイオン伝導率との関係を示す図である。 図３に関連し、電池セルに放電するときに生じる電圧降下の変化を示す図である。図５（ａ）は、放電電流の大小について、放電による電圧降下と放電時間との関係を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）における放電電流の大小を示す図である。 実施の形態に係る二次電池の断線検出システムにおける断線検出の手順を示すフローチャートである。 図６において、判定塩濃度差と塩枯れ領域発生の判定との関係を示す図である。図６（ａ）は、電池セルの抵抗と判定塩濃度差との関係を示す図であり、（ｂ）は、判定塩濃度差と塩枯れ領域発生に関する判定値との関係を示す図である。 実施の形態に係る二次電池の断線検出システムにおいて、平均塩濃度の変化が生じるときについて、図３に対応する図である。 図８について、平均塩濃度の変化が生じるときの判定塩濃度差の補正を示す図である。図９（ａ）は、平均塩濃度の変化が生じるときについて図６（ａ）に対応する図であり、（ｂ）は、図６（ｂ）に対応する図である。 実施の形態に係る二次電池の断線検出システムにおいて、電極面内で生じる塩濃度差を示す図である。 図１０について、電極面内で塩濃度差が生じるときの判定塩濃度差の補正を示す図である。図９（ａ）は、電極面内で塩濃度差が生じるときについて図６（ａ）に対応する図であり、（ｂ）は、図６（ｂ）に対応する図である。 実施の形態に係る二次電池の断線検出システムにおける断線検出の手順について、図６に図９と図１１の判定塩濃度差の補正を追加したフローチャートである。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、二次電池として、リチウムイオン電池を述べるが、これは説明のための例示である。二次電池は電解液を用いるが、その中で電解液中の塩濃度が充放電により偏る性質を有する二次電池であればよい。

以下では、回転電機によって駆動される電気自動車（ＥＶ車両）に搭載される二次電池の断線検出システムを述べる。電気自動車としたのは、比較的長い充電時間に亘って二次電池が充電され、比較的長い放電時間に亘って二次電池が放電され、電極間における塩濃度分布について塩濃度差が生じやすい車両の例示である。電気自動車でなくても、比較的長い充電時間を有するプラグインハイブリッド車両であってもよく、大電流で充放電を繰り返す場合のあるハイブリッド車両であってもよい。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、電気自動車に搭載される二次電池の断線検出システム１０の構成図である。以下では、特に断らない限り、二次電池の断線検出システム１０を、断線検出システム１０と呼ぶ。

断線検出システム１０は、回転電機１２と、回転電機１２に接続される駆動回路部１４と、駆動回路部１４に接続される二次電池２０と、制御装置６０とを含む。

回転電機１２は、電気自動車の駆動源となるモータ・ジェネレータ（ＭＧ）である。モータ・ジェネレータは、駆動回路部１４から電力が供給されるときはモータとして機能し、電気自動車の制動時には発電機として機能する三相同期型回転電機である。

駆動回路部１４は、電力変換器とインバータ回路とを含む。電力変換器は、二次電池２０とインバータ回路の間に接続配置され、二次電池２０の直流電圧と、インバータ回路の正極母線と負極母線の間の電圧であるシステム電圧値との間との電圧差を同じにする昇降圧用の電力変換回路である。電力変換器は、リアクトルと、スイッチング素子等を含んで構成される。インバータ回路は、二次電池２０の直流電力を回転電機１２の三相交流電力への電力変換、または、回転電機１２の三相交流電力を二次電池２０の直流電力への電力変換を行う回路である。インバータ回路は、複数のスイッチング素子と複数のダイオードとを含んで構成される。

二次電池２０は、放電によって、回転電機１２に対し駆動回路部１４を介して電力を供給し、また、回転電機１２から駆動回路部１４を介して充電電力を受け取り充電される蓄電装置である。二次電池２０は、回転電機１２の駆動等に必要な高電圧大電力を、複数の電池セル３０を並列及び直列に接続して構成される組電池である。図１の例では、二次電池２０は、電池セル３０をｎ個並列に接続したセルブロック２２をｍ個直列に接続して構成され、二次電池２０は、（ｎ×ｍ）個の電池セル３０を含む組電池である。図１では、ｍ個のセルブロック２２の内の３つを、セルブロック２２₁，２２₂，２２_mと示す。ｎ，ｍの一例を示すと、ｎ＝１５、ｍ＝５である。以下では、この１５並列５直列型の二次電池２０について述べる。

電池セル３０は、電解液を用いて構成される単電池である。かかる電池セル３０として、リチウムイオン電池セルを用いる。電気自動車に搭載される二次電池２０を構成する電池セル３０としては、リチウムイオン電池セルとは別の種類の電池セルを用いることができるが、以下では、特に、電解液中の塩濃度が充放電により偏る性質を有する電池セル３０の例として、リチウムイオン電池セルについて述べる。

電池セル３０は、正極にリチウムと遷移金属の複合酸化物、負極に炭素材料、電解質に有機溶媒等の非水電解液を用いる。図２は、電池セル３０の構成と、電池セル３０におけるリチウムイオンＬｉ⁺の状態とを示す図であり、その内、図２（ａ）は、電池セル３０の模式図で、正極３２と負極３４との間におけるリチウムイオンＬｉ⁺と電子ｅ^-の流れを示す図である。

電池セル３０は、正極３２と、負極３４と、セパレータ３６とを含む。図２に、直交する３方向として、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を示す。Ｘ方向は、正極３２、負極３４の厚さ方向であり、Ｚ方向は、正極３２、負極３４の高さ方向であり、Ｙ方向は、図２では紙面に垂直な方向で、正極３２、負極３４の幅方向である。正極３２、負極３４の電極面は、ＹＺ平面に平行な面であり、電池セル３０内でリチウムイオンＬｉ⁺の移動する方向がＸ方向である。

正極３２と負極３４とは、電池セル３０における電気化学反応に寄与する反応物質を内部に含む。リチウムイオン電池セルにおいて、反応物質はＬｉであり、イオン化した反応物質は、リチウムイオンＬｉ⁺である。

正極３２は、リチウムイオンＬｉ⁺を放出または吸蔵する反応物質である正極活物質３８の集合体で構成される。正極３２には、リチウムイオンＬｉ⁺の放出と吸蔵とに対応して生じる電子ｅ^-を集電する正極集電体３１が設けられる。正極集電体３１はアルミニウムで構成され、電池セル３０における正極端子となる。正極活物質３８は、リチウムと遷移金属の複合酸化物の粉末が導電性黒鉛および結着材とともに混合され、正極集電体３１の上に塗布される。リチウムと遷移金属の複合酸化物としては、例えば、ＬｉＣｏＯ₂，ＬｉＮｉＯ₂，ＬｉＭｎＯ₂等が用いられる。導電性黒鉛としては、カーボンブラック等が用いられる。結着材の例はＶｄＦである。

負極３４は、リチウムイオンＬｉ⁺を放出または吸蔵する反応物質である負極活物質４０の集合体で構成される。負極３４には、リチウムイオンＬｉ⁺の放出と吸蔵とに対応して生じる電子ｅ^-を集電する負極集電体３３が設けられる。負極集電体３３は銅で構成され、電池セル３０における負極端子となる。負極活物質４０は、黒鉛が結着材とともに混合され、負極集電体３３の上に塗布される。黒鉛としては、天然黒鉛の他、人造黒鉛等が用いられる。

セパレータ３６は、正極３２と負極３４との間が電気的に短絡しないように、例えば、電解液４２を浸透させた樹脂によって構成でき、正極３２と負極３４との間に配設される。電解液４２としては、ＬｉＰＦ₆等のリチウム塩を、炭酸エチレンや炭酸ジエチル等の有機溶媒に含ませた非水電解液が用いられる。樹脂としては、多孔質のポリオレフィン樹脂が用いられる。セパレータ３６は、電池セル３０におけるイオン伝導体に対応する。上記の材料は、説明のための例示であり、リチウムイオン電池セルの材料として周知の他の材料を用いてもよい。

図２（ａ）では、正極端子である正極集電体３１と負極端子である負極集電体３３との間に駆動回路部１４を接続して、電池セル３０の放電状態を示す。このときの駆動回路部１４は、図１において、二次電池２０から回転電機１２に電力を供給するときの機能を有し、電池セル３０に対し負荷として働く。電池セル３０の放電時には、負極３４の負極活物質４０の界面上で、リチウムイオンＬｉ⁺及び電子ｅ^-を放出する化学反応が生じ、放出されたリチウムイオンＬｉ⁺は電解液４２に溶け出し、放出された電子ｅ^-は負極集電体３３によって集電され、駆動回路部１４を経由して、正極集電体３１に流れる。一方、正極３２の正極活物質３８の界面上では、正極集電体３１に流れ込む電子ｅ^-と、セパレータ３６を介して電解液４２を拡散してきたリチウムイオンＬｉ⁺を吸蔵する化学反応が生じる。このように、セパレータ３６を介するリチウムイオンＬｉ⁺の授受によって、電池セル３０の放電が行なわれ、駆動回路部１４に放電電流が流れる。

図１において、回転電機１２が発電するときは、駆動回路部１４は、回転電機１２から二次電池２０に対し充電電力を供給する機能となり、電池セル３０に対し、電源として働く。このときは、図２とは逆方向の反応が生じ、正極３２側の正極活物質３８の界面上で、リチウムイオンＬｉ⁺及び電子ｅ^-が放出され、負極３４側の負極活物質４０の界面上で、リチウムイオンＬｉ⁺及び電子ｅ^-が吸蔵される。このように、セパレータ３６を介して、放電時とは逆方向のリチウムイオンＬｉ⁺の授受が生じ、電池セル３０の充電が行なわれる。このように、放電時と充電時とは、リチウムイオンＬｉ⁺と電子ｅ^-の流れ方が逆になるだけの相違であるので、以下では、主として、放電時について述べる。

放電時には、負極３４から電解液４２中に放出されたリチウムイオンＬｉ⁺は、拡散及び泳動によって正極３２へ移動し、正極３２に吸蔵される。このとき、電解液４２におけるリチウムイオンＬｉ⁺の拡散に遅れが生じると、負極３４側でリチウムイオンＬｉ⁺濃度が増加するが、正極３２側ではリチウムイオンＬｉ⁺濃度が減少し、電解液４２においてリチウムイオンＬｉ⁺の濃度分布が生じる。リチウムイオン電池セル３０においては、電解液中のＬｉＰＦ₆等のリチウム塩濃度を、電解液４２中のリチウムイオンＬｉ⁺濃度と言い換えることができるので、以下では、特に断らない限り、リチウムイオンＬｉ⁺濃度を、塩濃度Ｃｅと呼ぶ。

図２（ｂ）は、電解液４２におけるリチウムイオンＬｉ⁺の拡散に遅れが生じたときの塩濃度分布８０を示す図である。横軸は、図２（ａ）と同様にＸ方向の位置を示し、縦軸は塩濃度Ｃｅである。電池セル３０のＸ方向についての塩濃度の平均値を平均塩濃度８１とすると、平均塩濃度８１に対し、塩濃度分布８０は、負極３４側で塩濃度Ｃｅが高く、正極３２側で塩濃度Ｃｅが低くなっている。負極３４と電解液４２との界面における塩濃度７９と、正極３２と電解液４２との界面における塩濃度８９との差が、電解液４２における塩濃度差ΔＣｅである。

図２（ｂ）は、電池セル３０の放電時の塩濃度分布８０であるが、充電時にはこれとは逆に、正極３２側で塩濃度Ｃｅが高く、負極３４側で塩濃度Ｃｅが低くなる。したがって、適当な電流レベルで適当な時間間隔で充電と放電とを繰り返すときには、塩濃度差ΔＣｅが平均化されて小さな値に留まる。これに対し、長時間に渡って放電を継続すると、図２（ｂ）の傾向が解消されずに累積し、塩濃度差ΔＣｅが増加する。長時間に渡り充電を継続する場合も同様に塩濃度差ΔＣｅが増加する。また、充放電を繰り返す場合であって充電頻度と放電頻度に差がある場合には、塩濃度差ΔＣｅの増加が生じ得る。

図２（ｃ）は、電池セル３０について長時間放電後の塩濃度分布８２を実線で示す図である。図２（ｂ）と同様に、横軸はＸ方向の位置を示し、縦軸は塩濃度である。破線は、図２（ｂ）の塩濃度分布８０で、適当な放電時間のときの塩濃度分布に相当する。長時間放電のときの塩濃度分布８２における塩濃度差ΔＣｅ’は、適当な放電時間の塩濃度分布８０における塩濃度差ΔＣｅよりも増加している。

塩濃度差ΔＣｅが生じると、電池セル３０の電極間の抵抗Ｒが増加する。抵抗Ｒは、｛（電池セル３０の端子間電圧）／（電池セル３０を流れる電流）｝によって算出される。電池セル３０が図１におけるセルブロック２２₁を構成する例では、抵抗Ｒ＝｛（セルブロック２２₁の端子間電圧Ｖ₁）／（二次電池２０を流れる電流Ｉ）｝である。電池セル３０がセルブロック２２₁，２２_mを構成する場合も、電池セル３０の抵抗Ｒを同様に求めることができる。

図３は、電池セル３０の抵抗Ｒと、塩濃度差ΔＣｅとの関係特性８４を示す図である。横軸は塩濃度差ΔＣｅであり、縦軸は電池セル３０の抵抗Ｒである。関係特性８４において、塩濃度差ΔＣｅが小さい間は、Ｒはほぼ一定のＲ₀であるが、塩濃度差ΔＣｅがある程度大きくなると、塩濃度差ΔＣｅが増加するほどＲも増加する。

図４は、塩濃度Ｃｅと、電解液４２中のイオン導電率との関係を示す図で、これを用いて、図３の現象が生じる理由を説明する。図４の横軸は塩濃度Ｃｅで、縦軸はイオン電導度である。図４に示すように、電解液４２中のイオン導電率は塩濃度Ｃｅに対し非線形特性を有し、特に塩濃度Ｃｅが低濃度の領域でイオン導電率が極端に小さくなる。ここで、塩濃度差ΔＣｅがあるときは、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、正極３２側か負極３４側のいずれか側において、塩濃度Ｃｅが低濃度となり、この領域のイオン導電率が小さな値となる。電池セル３０の正極端子と負極端子の間の抵抗Ｒは、その間の高抵抗領域で律されるので、塩濃度差ΔＣｅが増加して塩濃度Ｃｅが低濃度となる領域が生じると、電池セル３０の抵抗Ｒが増加し、図３の特性となる。

換言すれば、電池セル３０の抵抗Ｒが増加するのは、電解液４２の正極３２側か負極３４側のいずれか側において、塩濃度Ｃｅが低濃度となり枯渇する領域が発生するときである。塩濃度Ｃｅが枯渇する領域を、塩枯れ領域と呼ぶと、電池セル３０の抵抗Ｒが増加するのは、電解液４２において塩枯れ領域が発生するときである。

図５（ａ）は、図３に関連し、電池セル３０に放電することで生じる電圧降下ΔＶの変化を示す図である。放電することで生じる電圧降下ΔＶとは、電池セル３０の端子間電圧の成分の内で、抵抗Ｒによって損失となる成分で、電池セル３０に流れる電流をＩとして、電圧降下ΔＶ＝ＩＲで与えられる。Ｉ＝０のときの電池セル３０の端子間電圧をＶ₀とすると、Ｖ₀にはΔＲ＝ＩＲが含まれない。電池セル３０に電流Ｉが流れると、Ｒによって電圧降下ＩＲが生じるので、電池セル３０の電気化学反応には、（Ｖ₀−ＩＲ）が寄与する。図５（ａ）の横軸は時間で、縦軸は、放電による電圧降下ΔＶである。電圧降下ΔＶは、電池セル３０に通電しないときの状態をΔＶ＝０として、縦軸の下側に向かうほど大きな降下値となる。

図５（ｂ）に電池セル３０に流す放電電流Ｉと時間の関係を示す。図５（ｂ）の横軸は時間で、図５（ａ）と時間軸の原点を合わせてある。図５（ｂ）の縦軸は放電電流Ｉである。実線は、小電流放電の例で、「Ｉ小」と示す。破線は、大電流放電の場合で、「Ｉ大」と示す。時間ｔ＝０ではＩ＝０で、時間ｔ＝ｔ₀から「Ｉ小」または「Ｉ大」の放電が行われる。

図５（ｂ）の放電条件に応じて、図５（ａ）において、時間ｔ＝０ではΔＶ＝０であり、時間ｔ＝ｔ₀から電圧降下ΔＶが生じる。時間ｔ＝ｔ₀からの経過時間が短いうちは、電圧降下ΔＶの大きさは放電電流Ｉとほぼ比例する。すなわち、ほぼ｛ΔＶ（Ｉ大）／ΔＶ（Ｉ小）｝＝ｋ｛（Ｉ大）／（Ｉ小）｝の関係で、係数ｋは時間に関係せずほぼ一定である。時間ｔ＝ｔ₀からの経過時間が長い長時間放電になると、電圧降下ΔＶの大きさは放電電流Ｉと比例しなくなり、｛ΔＶ（Ｉ大）／ΔＶ（Ｉ小）｝＝ｋ｛（Ｉ大）／（Ｉ小）｝の関係が崩れ、係数ｋは、時間経過とともに増大する。図５（ａ）において、係数ｋが時間経過とともに増大する領域を縦線引きした領域で示す。この縦線引きした領域が、図３においてΔＣｅが増大するとともに抵抗Ｒが増大する領域、すなわち、電解液４２における塩枯れ領域に対応する。

図1に戻り、端子間電圧検出部５０₁は、セルブロック２２₁の端子間電圧Ｖ₁を検出する電圧検出手段である。同様に、端子間電圧検出部５０₂は、セルブロック２２₂の端子間電圧Ｖ₂を検出する電圧検出手段であり、端子間電圧検出部５０_mは、セルブロック２２_mの端子間電圧Ｖ_mを検出する電圧検出手段である。電流検出部５２は、二次電池２０を流れる電流Ｉを検出する電流検出手段である。ｍ個のセルブロックは互いに直列接続されるので、各セルブロック２２₁，２２₂，２２_mを流れる電流は、二次電池２０を流れる電流Ｉに等しいので、電流検出部５２は、各セルブロック２２₁，２２₂，２２_mを流れる電流Ｉを検出していることになる。これらの検出データは、適当な信号線を介して、制御装置６０に伝送される。

制御装置６０は、二次電池２０の断線検出に関し、断線検出システム１０の各構成要素の動作を制御する。制御装置６０は、端子間電圧検出部５０₁，５０₂，５０_m、電流検出部５２からそれぞれ伝送された端子間電圧Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ_m、電流Ｉを取得し、駆動回路部１４の動作状態が二次電池２０に対し負荷の状態か電源の状態かを取得する。駆動回路部１４の動作状態が二次電池２０に対し負荷の状態とは、二次電池２０が放電する直流電力を受け取り、これを交流電力に変換して回転電機１２に駆動電力として供給する動作状態である。駆動回路部１４の動作状態が二次電池２０に対し電源の状態とは、制動時にある回転電機１２が発電する交流電力を直流電力に変換し、二次電池２０に充電電力として供給する動作状態である。かかる制御装置６０は、車両搭載に適したコンピュータを用いることができる。制御装置６０は、独立の装置としてもよいが、場合によっては、電気自動車に搭載される他の制御装置の一部としてもよい。例えば、電気自動車の統合制御装置の一部を制御装置６０としてもよい。

制御装置６０は、塩濃度差ΔＣｅを算出する塩濃度差算出部６２、算出された塩濃度差ΔＣｅが予め定めた判定塩濃度差ΔＣｅｔｈ以上か否かを判定する塩濃度差判定部６４、塩濃度差判定部６４の判定に従って抵抗法による断線検知を許可するか禁止するかを定める断線検知許可部６６、抵抗法による断線検知を行う断線検知部６８を含む。

かかる機能は、制御装置６０に搭載されたソフトウェアを実行することで実現される。具体的には、制御装置６０がソフトウェアとしての断線検出プログラムを実行することで実現できる。かかる機能の一部をハードウェアで実現するものとしてもよい。

制御装置６０と接続される記憶部７０は、制御装置６０が実行するプログラムを格納する。記憶部７０は、制御装置６０の塩濃度差判定部６４において用いられる判定塩濃度差ΔＣｅｔｈに関する判定パラメータファイル７２を記憶する。表示部７４は、制御装置６０の断線検知許可部６６の結果等を表示する表示装置である。表示装置としては、ディスプレイ等を用いることができる。

上記構成の作用、特に、制御装置６０の各機能について、図６以下を用いてさらに詳細に説明する。図６は、断線検出の手順を示すフローチャートである。各手順は、断線検出プログラムの各処理手順に対応する。

電気自動車の動作システムが立ち上がると、断線検出システム１０の各構成要素の初期化等が行われ、断線検出プログラムが立ち上がる。そして、定められた断線検出制御の制御周期ごとに、そのときの二次電池２０の充放電履歴に基づき、二次電池２０を構成する電池セル３０について図２で述べた塩濃度分布が推定され、推定された塩濃度分布に基づいて塩濃度差ΔＣｅが算出される（Ｓ１０）。この処理手順は、制御装置６０の塩濃度差算出部６２の機能によって実行される。二次電池２０の充放電履歴は、定められた検出周期において、電流検出部５２が検出する充電電流データと放電電流データとに基づいて作成される。電流検出部５２が充電電流と放電電流との間の区別ができない仕様のときは、駆動回路部１４から伝送されてくる動作状態データに基づいて、放電状態か充電状態かを区別することが可能である。充放電履歴としては、塩濃度差ΔＣｅに関連する履歴が特に重要である。例えば、長時間に渡り放電を継続した履歴、長時間に渡り充電継続した履歴、充放電を繰り返す場合であって充電頻度と放電頻度に差がある履歴等である。これらの各履歴においては、塩濃度差ΔＣｅの増加が生じ得るからである。

充放電履歴に基づいて行う塩濃度分布の推定は、電解液実効拡散係数Ｄ_ef ^eff、リチウムイオンＬｉ⁺の輸率ｔ₊ ⁰、及び塩濃度Ｃｅとの関係式（１）に基づいて行うことができる。輸率ｔ₊ ⁰は、電解液４２に電流を流した際に、リチウムイオンＬｉ⁺が担った電流成分の全電流に占める割合である。

ここで、添え字のｊは、電極識別子で、ｊ＝１は正極を示し、ｊ＝２は負極を示す。ｘは、Ｘ方向に沿った位置であり、ｔは時間であり、ナブラ∇はｘに関する微分演算子である。添え字でないｊは、単位時間・単位体積当たりのリチウムイオンＬｉ⁺の生成量であり、これを時間積分すると電流密度ｉとなる。電流密度ｉは、単位面積当たりの充放電電流Ｉに相当する。したがって、充放電履歴は、ｔとｊとｉとに反映される。θは、活物質界面におけるリチウムの局部的ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）である。ε_eは、電解液４２の体積についての分率、Ｆはファラデー定数である。

塩濃度分布の推定に関係式（１）以外の推定式を用いてもよい。例えば、輸率ｔ₊ ⁰にｘ依存性がないときは、関係式（１）の右辺の第三項を省略した推定式を用いることができる。

塩濃度分布の推定が行われると、正極３２の電解液界面における塩濃度８９と、負極３４の電解液界面における塩濃度７９とをそれぞれ求め、その差から塩濃度差ΔＣｅを算出する。

塩濃度差ΔＣｅが算出されると、図３で述べた塩濃度差ΔＣｅと抵抗Ｒとの間の関係を用いて、塩濃度差ΔＣｅが予め定めた判定塩濃度差ΔＣｅｔｈより大きいか否かを判定する（Ｓ１２）。この処理手順は、制御装置６０の塩濃度差判定部６４の機能によって実行される。判定塩濃度差ΔＣｅｔｈは、電池セル３０の抵抗Ｒが増加する塩枯れ領域が発生しているか否かを判定するために用いる塩濃度差ΔＣｅである。

図７に、判定塩濃度差ΔＣｅｔｈの定め方を示す。図７（ａ）は、図３で述べた関係特性８４である。関係特性８４は、塩濃度Ｃｅが平均塩濃度８１の付近であって塩濃度差ΔＣｅが小さい間は、電池セル３０の抵抗Ｒはほぼ一定のＲ₀であるが、塩濃度差ΔＣｅが大きくなるにつれて電池セル３０の抵抗ＲはＲ₀から次第に単調増加する特性である。ＲがＲ₀から増加を始めるときは、電解液４２中に塩枯れ領域が発生するときである。判定塩濃度差ΔＣｅｔｈは、塩枯れ領域が発生するときの塩濃度差ΔＣｅである。図７（ｂ）は、横軸に塩濃度差ΔＣｅを取り、縦軸に、Ｓ１２の判定値を示す。（塩濃度差ΔＣｅ）＜（判定塩濃度差ΔＣｅｔｈ）のときは、判定値＝ＬＯＷで、であり、（塩濃度差ΔＣｅ）≧（判定塩濃度差ΔＣｅｔｈ）のときは、判定値＝ＨＩＧＨとなる。判定値＝ＨＩＧＨのΔＣｅの領域が、塩枯れ領域に相当する。

ΔＣｅｔｈは、関係特性８４において、抵抗ＲのＲ₀からの増加である抵抗変化ΔＲ＝（Ｒ−Ｒ₀）が、予め定めた値ΔＲｔｈ以上となる塩濃度差ΔＣｅとして設定される。ΔＲｔｈは、図１におけるセルブロック２２₁，２２₂，２２_mにおける電池セル３０の並列接続数ｎに基づいて定める。抵抗法を用いて電池セル３０の並列接続に関する断線検知を行うと、並列接続数ｎが大きいほど、断線検知の感度が低下する。塩枯れ領域が発生すると、電池セル３０の抵抗Ｒは、Ｒ₀より大きくなり、抵抗変化ΔＲが生じ、断線検知の感度が増加する。ΔＣｅｔｈにおけるΔＲｔｈは、抵抗法を用いるときに、断線検知の誤検知を抑制できる断線検知感度に基づいて定めることができる。

例えば、電池セル３０の抵抗ＲをＲ₀として、ｎ＝２の場合、断線が無いときのセルブロック全体の抵抗は、（Ｒ₀／２）である。ここで、ｎ＝２の内１つが断線すると、セルブロック全体の抵抗はＲ₀に変化する。抵抗変化ΔＲ＝（Ｒ₀／２）であり、これは、断線がないときのセルブロック全体の抵抗を基準にすると、１００％の抵抗上昇率に相当し、断線検知について誤検知の恐れがない。

図１の場合は、ｎ＝１５であるので、断線が無いときのセルブロック全体の抵抗は、（Ｒ₀／１５）である。ここで、ｎ＝２の内１つが断線すると、セルブロック全体の抵抗は（Ｒ₀／１４）に変化する。抵抗変化ΔＲは、｛（Ｒ₀／１４）−（Ｒ₀／１５）｝＝（Ｒ₀／１５）×｛（１５／１４）−１｝＝（Ｒ₀／１５）×（１／１４）であり、これは、断線がないときのセルブロック全体の抵抗（Ｒ₀／１５）を基準にすると、約７％の抵抗上昇率に過ぎない。

一例として、抵抗法による断線検出のために必要な抵抗上昇感度を、断線がないときの抵抗に対し１０〜１５％とすると、塩濃度差ΔＣｅによる抵抗Ｒの増加がなく、Ｒ＝Ｒ₀の場合、約７％の抵抗上昇率では、断線の有無に関して誤検知する恐れがある。この場合でも、断線検知の感度向上を１．５倍〜２倍とできれば、ｎ＝１５の場合でも、抵抗法による断線検出を行っても誤検知しない。すなわち、図７（ａ）において、Ｒが（１．５〜２）Ｒ₀となるように、ΔＣｅｔｈにおけるΔＲｔｈを設定する。図７（ａ）には、Ｒ＝２Ｒ₀、ΔＲｔｈ＝Ｒ₀となるときのΔＣｅを判定塩濃度差ΔＣｅｔｈとする例を示す。この場合、図７（ｂ）においてＨＩＧＨとなる塩枯れ領域は、電池セル３０の抵抗Ｒが２Ｒ₀以上となる領域となる。

上記の例のように、抵抗法による断線検出を行っても誤検知しない抵抗上昇感度を、断線がないときの抵抗に対し１０〜１５％とすると、ｎ＝２のときは、ΔＣｅｔｈ＝０としてよい。ｎ＝１０のときに、１つが断線したときの抵抗変化ΔＲを計算すると、（Ｒ₀／１０）×（１／９）である。これは、断線がないときのセルブロック全体の抵抗（Ｒ₀／１０）を基準にすると、約１１％の抵抗上昇率となるので、抵抗法による断線検出の限界に近い。この場合には、例えば、抵抗Ｒの増加の程度が（１．１〜１．２）Ｒ₀となるように、ΔＣｅｔｈのときのΔＲｔｈを設定することがよい。このように、ΔＣｅｔｈは、抵抗法による断線検出を行ったときの誤検知抑制に必要な抵抗変化感度と、セルブロック２２₁，２２₂，２２_mにおける電池セル３０の並列接続数ｎに基づいて定めることができる。以下では、電池セル３０の並列接続数ｎ＝１５として、上記のように、ΔＲｔｈ＝Ｒ₀のときの塩濃度差ΔＣｅを判定塩濃度差ΔＣｅｔｈに設定するものとする。

判定塩濃度差ΔＣｅｔｈは、関係特性、ΔＲをパラメータとして、予め実験やシミュレーションによって求められる。求められた結果は、記憶部７０の判定パラメータファイル７２に記憶される。Ｓ１２では、該当する関係特性やΔＲを検索キーとして記憶部７０からΔＣｅｔｈを読み出し、Ｓ１０で算出されたΔＣｅと比較して、ΔＣｅ≧ΔＣｅｔｈの判定を行う。

Ｓ１２の判定が肯定されるときは、電池セル３０の抵抗Ｒは、２Ｒ₀より大きくなるので、電池セル３０の並列接続数ｎ＝１５の内、１つが断線したときでも、抵抗法による断線検出を行ったときの誤検知抑制に必要な抵抗変化感度を確保できる。そこで、Ｓ１４に進み、抵抗法による断線検知が許可される。この処理手順は、制御装置６０の断線検知許可部６６の機能によって実行される。

Ｓ１４において抵抗法による断線検知が許可されると、ｍ個のセルブロック２２₁，２２₂，２２_mのそれぞれについて、順次、抵抗法による断線検知が行われる（Ｓ１６）。この処理手順は、制御装置６０の断線検知部６８の機能によって実行される。具体的には、端子間電圧検出部５０₁が検出するセルブロック２２₁の端子間電圧Ｖ₁を取得し、電流検出部５２が検出する電流Ｉを取得する。そして、（Ｖ₁／Ｉ）を、セルブロック２２₁の全体としての抵抗として算出する。一方で、１つの電池セル３０の抵抗Ｒ₀を予め実験等で取得しておく。電池セル３０の並列接続数ｎ＝１５において、全く断線がない正常状態のときのセルブロック２２₁の全体の抵抗は、（Ｒ₀／１５）である。この（Ｒ₀／１５）と、算出された（Ｖ₁／Ｉ）とを比較して、断線の有無、断線があるときの断線数を求める。これらの算出は、抵抗法による断線検出として周知であるので、詳細な説明を省略する。セルブロック２２₁についての抵抗法による断線検知が終わると、次に、セルブロック２２₂について同様の処理手順が実行される。これが繰り返され、ｍ個目のセルブロック２２_mについて同様の処理手順が実行される。これが終了すると、Ｓ１６の処理手順が終了する。

Ｓ１２の判定が否定されるときは、電池セル３０の抵抗Ｒは、２Ｒ₀より小さいので、電池セル３０の並列接続数ｎ＝１５の内、１つが断線したときにおける抵抗法による断線検出を行うと誤検知の恐れがある。そこで、Ｓ１８に進み、抵抗法による断線検知が禁止される。この処理手順も、制御装置６０の断線検知許可部６６の機能によって実行される。Ｓ１６の結果、及びＳ１８の結果は、表示部７４に表示され、断線がある場合、抵抗法による断線検出が行われなかった場合には、別途定めた対応処理に進む。全ての処理手順が終了すると、断線検出制御の次の制御周期において、Ｓ１０に戻り、上記の処理手順が繰り返される。

上記では、電池セル３０の抵抗Ｒの上昇の原因となる塩枯れ領域の発生について、正極３２と負極３４との間の塩濃度差ΔＣｅに基づくΔＣｅｔｈを用いて判定するものとした。正極３２と負極３４との間の塩濃度差ΔＣｅの他に、電解液４２中の平均塩濃度の変化や、電極面内の塩濃度分布における塩濃度差が生じることがある。これらは、塩枯れ領域の発生に影響を与える。以下では、塩枯れ領域の発生に影響を与えるこれらについてのΔＣｅｔｈの補正について述べる。

図８は、電解液４２中の平均塩濃度が変化する例を示す図である。図８は、図２（ｂ）に対応する図で、横軸はＸ方向の位置を示し、縦軸は塩濃度Ｃｅである。破線は、図２（ｂ）で述べた塩濃度分布８０と、その平均塩濃度８１である。電池セル３０を長時間動作させると、主として、正極活物質３８、負極活物質４０の表面に皮膜が形成され、そのために電解液４２中のリチウム塩が消費されるので、電解液４２中の平均塩濃度が低下する。そのときの塩濃度分布８６と、平均塩濃度８７を実線で示す。平均塩濃度８７は、図２（ｂ）で述べた平均塩濃度８１よりも低下している。平均塩濃度の変化をΔ（平均Ｃｅ）で示す。Δ（平均Ｃｅ）＝｛（平均塩濃度８１）−（平均塩濃度８７）｝である。

平均塩濃度が低下すると、電解液４２の抵抗が増加するので、電池セル３０の抵抗Ｒも増加する。これによって、より低い塩濃度差ΔＣｅで塩枯れ領域が発生する。そのために、判定塩濃度差ΔＣｅｔｈの補正が必要となる。

図９は、図７に対応する図で、図９（ａ）の横軸は塩濃度差ΔＣｅであり、縦軸は電池セル３０の抵抗Ｒである。図９（ｂ）の横軸は塩濃度差ΔＣｅであり、縦軸はＳ１２の判定値を示す。破線は、図３、図７（ａ）で述べた関係特性８４である。実線の関係特性８８は、図８の塩濃度分布８６に対応する特性で、関係特性８４に比較して、同じ塩濃度差ΔＣｅにおける抵抗Ｒが高い値となっている。判定塩濃度差ΔＣｅｔｈをＲ＝２Ｒ₀に対応する塩濃度差として、関係特性８８におけるΔＣｅｔｈは、関係特性８４におけるΔＣｅｔｈよりも小さい値である。図９（ｂ）に示すように、平均塩濃度が低下すると、その分だけ小さい塩濃度差で塩枯れ領域が生じる。そこで、図６において、Ｓ１２の判定におけるΔＣｅｔｈを補正する必要がある。その補正値をΔＣｅｔｈ補正１とすると、（ΔＣｅｔｈ補正１）＝｛（関係特性８４におけるΔＣｅｔｈ）−（関係特性８８におけるΔＣｅｔｈ）｝である。

ΔＣｅｔｈ補正１は、関係特性８４，８８、平均塩濃度、Δ（平均Ｃｅ）をパラメータとして、予め実験やシミュレーションによって求められる。ここで、Δ（平均Ｃｅ）は、塩濃度分布８０の算出に用いる関係式（１）に基づいても算出できるが、その他に、実験等で温度等の関数として二次電池２０のＳＯＣの低下速度を見積り、アレニウス式等を用いて算出する方法を用いてもよい。求められた結果は、記憶部７０の判定パラメータファイル７２に記憶される。

図１０は、電極面内の塩濃度分布における塩濃度差の例として、正極３２の電極面内における塩濃度分布９０と、塩濃度分布９０における塩濃度差を示す図である。正極３２の電極面とは、正極３２と電解液４２との界面で、ＹＺ平面に平行な面である。図２（ｂ）で述べたように、正極３２と電解液４２との界面のＹＺ平面内では、一定の塩濃度８９である。電池セル３０が充放電によって発熱し、電解液４２の膨張・収縮や、正極活物質３８及び負極活物質４０の膨張・収縮が起こると、正極３２の電極面内及び負極３４の電極面内で電解液４２の流れが生じ、これによって、電極面内の塩濃度分布における塩濃度差が生じる。図１０では、正極３２の電極面内においてＹ方向に沿った塩濃度分布９０を示す。塩濃度分布９０は、正極３２の電極面の中央部で最小の塩濃度で、電極面の両側の端部において最大の塩濃度となっている。この塩濃度分布９０における塩濃度差が、面内塩濃度差であり、Δ（面内Ｃｅ）で示す。Δ（面内Ｃｅ）＝｛（中央部における最大塩濃度）−（端部における最小塩濃度）｝である。

図１１は、図９に対応する図で、図１１（ａ）の横軸は塩濃度差ΔＣｅであり、縦軸は電池セル３０の抵抗Ｒである。図１１（ｂ）の横軸は塩濃度差ΔＣｅであり、縦軸はＳ１２の判定値を示す。破線は、図３、図７（ａ）で述べた関係特性８４である。実線の関係特性９２は、図１０の塩濃度分布９０に対応する特性で、関係特性８４に比較して、同じ塩濃度差ΔＣｅにおける抵抗Ｒが高い値となっている。判定塩濃度差ΔＣｅｔｈをＲ＝２Ｒ₀に対応する塩濃度として、関係特性９２におけるΔＣｅｔｈは、関係特性８４におけるΔＣｅｔｈよりも小さい値である。図１１（ｂ）に示すように、Δ（面内Ｃｅ）が生じると、その分だけ小さい塩濃度差で塩枯れ領域が生じる。そこで、図６において、Ｓ１２の判定におけるΔＣｅｔｈを補正する必要がある。その補正値をΔＣｅｔｈ補正２とすると、（ΔＣｅｔｈ補正１）＝｛（関係特性８４におけるΔＣｅｔｈ）−（関係特性９２におけるΔＣｅｔｈ）｝である。

ΔＣｅｔｈ補正２は、関係特性８４，９２をパラメータとして、予め実験やシミュレーションによって求められる。求められた結果は、記憶部７０の判定パラメータファイル７２に記憶される。

図１２は、電解液４２における平均塩濃度差であるΔ（平均Ｃｅ）によるΔＣｅｔｈ補正１と、電極面内の塩濃度分布における塩濃度差であるΔ（面内Ｃｅ）によるΔＣｅｔｈ補正２を行うときの断線検出の手順を示すフローチャートである。

図１２において、塩濃度差ΔＣｅ算出（Ｓ１０）の内容は、図６のＳ１０と同じである。次のΔＣｅｔｈ算出（Ｓ１１）は、図６のＳ１２の内容の内で、判定塩濃度差ΔＣｅｔｈにおけるΔＲの設定に関する部分であるので、詳細な説明を省略する。

図６のＳ１２では、ΔＲの設定で定まる判定塩濃度差ΔＣｅｔｈを用いて、Ｓ１０で算出された塩濃度差ΔＣｅと判定塩濃度差ΔＣｅｔｈとの比較を行うが、図１２では、その前に、平均塩濃度差であるΔ（平均Ｃｅ）の算出（Ｓ２０）及びΔＣｅｔｈ補正１の算出（Ｓ２２）と、面内塩濃度差であるΔ（面内Ｃｅ）の算出（Ｓ２４）及びΔＣｅｔｈ補正２の算出（Ｓ２６）とを行う。これは、Δ（平均Ｃｅ）の発生と、Δ（面内Ｃｅ）とが、独立して発生する可能性があるためである。Δ（平均Ｃｅ）に関するＳ２０，Ｓ２２の処理手順と、Δ（面内Ｃｅ）に関するＳ２４，Ｓ２６とは、いずれを先に処理してもよく、可能であれば、並列に処理しても構わない。

Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２４，Ｓ２６の内容は、それぞれ、図８、図９、図１０、図１１に関連して述べた。ここで、ΔＣｅｔｈ補正１、ΔＣｅｔｈ補正２は、それらの算出データが記憶部７０に記憶されているので、Ｓ２２では、該当する関係特性８４，８８、平均塩濃度、Δ（平均Ｃｅ）を検索キーとして記憶部７０からΔＣｅｔｈ補正１を読み出す処理を行う。同様に、Ｓ２４では、該当する関係特性８４，９２を検索キーとして記憶部７０からΔＣｅｔｈ補正２を読み出す処理を行う。

Ｓ１３は、図６のＳ１２の内で、ΔＣｅとΔＣｅｔｈとを比較する処理手順に相当する部分である。ここでは、Ｓ２２においてΔＣｅｔｈ補正１が算出され、Ｓ２６においてΔＣｅｔｈ補正２が算出されているので、Ｓ１１で算出されたΔＣｅｔｈについて、これらの補正を行い、（補正後のΔＣｅｔｈ）とする。そして、ΔＣｅが（補正後のΔＣｅｔｈ）以上か否かを判定する。ΔＣｅｔｈ補正１とΔＣｅｔｈ補正２とは独立であるので、（補正後のΔＣｅｔｈ）は、４つの可能性がある。１つ目は、（ΔＣｅｔｈ補正１）＝（ΔＣｅｔｈ補正２）＝０で、このときは、（補正後のΔＣｅｔｈ）＝（Ｓ１１のΔＣｅｔｈ）である。２つ目は、（ΔＣｅｔｈ補正１）のみが０の場合で、このときは、（補正後のΔＣｅｔｈ）＝｛（Ｓ１１のΔＣｅｔｈ）−（ΔＣｅｔｈ補正２）｝となる。３つ目は、（ΔＣｅｔｈ補正２）のみが０の場合で、このときは、（補正後のΔＣｅｔｈ）＝｛（Ｓ１１のΔＣｅｔｈ）−（ΔＣｅｔｈ補正１）｝となる。４つ目は、（ΔＣｅｔｈ補正１）も（ΔＣｅｔｈ補正２）も０でない場合で、このときは、（補正後のΔＣｅｔｈ）＝｛（Ｓ１１のΔＣｅｔｈ）−（ΔＣｅｔｈ補正１）−（ΔＣｅｔｈ補正２）｝となる。

Ｓ１３の判定が肯定されるとＳ１４，Ｓ１６に進み、否定されると、Ｓ１８に進む。Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１８の内容は、図６のＳ１４，Ｓ１６，Ｓ１８と同じであるので、詳細な説明を省略する。このようにして、正負極間の塩濃度差ΔＣｅ、平均塩濃度差であるΔ（平均Ｃｅ）、面内塩濃度差であるΔ（面内Ｃｅ）が生じるときの電池セル３０の抵抗Ｒの上昇を利用し、抵抗法による断線検知の誤検知を抑制することができる。

本実施の形態に係る二次電池の断線検出システム１０は、電池セル３０を複数個並列に接続したセルブロック２２₁，２２₂，２２_mを含む二次電池２０を備える。電池セル３０は、電気化学反応に寄与する反応物質を内部に含む正極と負極、及び、イオン化した反応物質を正極と負極と間で伝導する電解液を含んだイオン伝導体を有する。二次電池の断線検出システム１０は、さらに、セルブロック２２₁，２２₂，２２_mの端子間電圧Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ_mを検出する端子間電圧検出部５０₁，５０₂，５０_mと、セルブロック２２₁，２２₂，２２_mに流れる電流Ｉを検出する電流検出部５２とを備える。さらに、セルブロック２２₁，２２₂，２２_mの端子間電圧Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ_m及び電流Ｉの検出データに基づき、セルブロック２２₁，２２₂，２２_mにおける複数の電池セル３０の接続に関する断線を検知する断線検知部６８を備える。さらに、電池セル３０の正負極間の塩濃度分布を求め、塩濃度分布における塩濃度差を算出する塩濃度差算出部６２を備える。ここで、塩濃度差算出部６２は、電解液中におけるイオン化した反応物質の濃度を塩濃度として、二次電池２０の充放電履歴、及び、電解液におけるイオン化した反応物質の拡散定数と輸率に基づいて、電池セル３０の正負極間の塩濃度分布を求める。さらに、塩濃度差が大きくなるにつれて電池セル３０の抵抗が大きくなる特性において、抵抗の増加が予め定めた値以上となる塩濃度差を判定塩濃度差とし、算出した塩濃度差が判定塩濃度差よりも大きいか否かを判定する塩濃度差判定部６４を備える。さらに、塩濃度差判定部の判定が肯定されるときは、複数の電池セルの接続に関し断線検知部による断線検知を許可し、判定が否定されるときは、断線検知部による断線検知を禁止する断線検知許可部６６を備える。

上記構成によれば、電池セル３０の抵抗が予め定めた値以上となる塩濃度差のときに、複数の電池セル３０の接続に関する抵抗法による断線検知を許可し、それ以外は抵抗法による断線検知を禁止するので、断線の有無に関する誤検知を抑制できる。

１０ （二次電池の）断線検出システム、１２ 回転電機、１４ 駆動回路部、２０ 二次電池、２２，２２₁，２２₂，２２_m セルブロック、３０ （リチウムイオン）電池セル、３１ 正極集電体、３２ 正極、３３ 負極集電体、３４ 負極、３６ セパレータ（イオン伝導体）、３８ 正極活物質、４０ 負極活物質、４２ 電解液、５０₁，５０₂，５０_m 端子間電圧検出部、５２ 電流検出部、６０ 制御装置、６２ 塩濃度差算出部、６４ 塩濃度差判定部、６６ 断線検知許可部、６８ 断線検知部、７０ 記憶部、７２ 判定パラメータファイル、７４ 表示部、７９，８９ 塩濃度、８０，８２，８６，９０ 塩濃度分布、８１，８７ 平均塩濃度、８４，８６，８８，９２ 関係特性。

Claims (1)

1. 電気化学反応に寄与する反応物質を内部に含む正極と負極、及び、イオン化した反応物質を前記正極と前記負極と間で伝導する電解液を含んだイオン伝導体を有する電池セルを複数個並列に接続したセルブロックを含む二次電池と、
   前記セルブロックの端子間電圧を検出する端子間電圧検出部と、
   前記セルブロックに流れる電流を検出する電流検出部と、
   前記セルブロックの前記端子間電圧及び前記電流の検出データに基づき、前記セルブロックにおける複数の前記電池セルの接続に関する断線を検知する断線検知部と、
   前記電解液中における前記イオン化した反応物質の濃度を塩濃度として、前記二次電池の充放電履歴、及び、前記電解液における前記イオン化した反応物質の拡散定数と輸率に基づいて、前記電池セルの正負極間の塩濃度分布を求め、該塩濃度分布における塩濃度差を算出する塩濃度差算出部と、
   前記塩濃度差が大きくなるにつれて前記電池セルの抵抗が大きくなる特性において、前記抵抗の増加が予め定めた値以上となる前記塩濃度差を判定塩濃度差とし、前記算出した塩濃度差が前記判定塩濃度差よりも大きいか否かを判定する塩濃度差判定部と、
   前記塩濃度差判定部の前記判定が肯定されるときは、複数の前記電池セルの接続に関し前記断線検知部による断線検知を許可し、前記判定が否定されるときは、前記断線検知部による前記断線検知を禁止する断線検知許可部と、
   を備える、二次電池の断線検出システム。

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