JP7015449B2 - 組電池の異常判定システム - Google Patents

Description

本発明は、組電池の異常判定システムに関する。

例えば、特開２０１５－１２９６７７号公報には、電解液に部分的に浸された状態の電極体を有するセルと、セルを冷却する冷却機構とを含む二次電池の異常検出機構が開示されている。上記異常検出機構は、セルの内部抵抗の初期値からの変化率が判定値以上であり、かつ、セルの温度が閾値以上である場合に、セルが傾いていると判断するコントローラを備え、セルの傾きという異常を検出できるように構成されている。

また、特開２０１６－０３１８７６号公報には、モデル化温度分布と実測温度分布とを比較し、両者が離れている場合に冷却量を調整するバッテリ冷却状態判定装置が開示されている。上記文献に開示されたバッテリ冷却状態判定装置は、冷却調整前の実測温度分布に対して冷却調整後の実測温度分布が同温度分布形状をなしつつ温度域だけが変化している場合には冷却装置に異常はなく、温度分布形状が崩れて変化している場合には冷却装置に異常が生じていると判断する。

さらに、特開２０１６－０５２２１５号公報には、各セルの現在温度分布と前回温度分布とを比較するとともに、温度センサおよび冷却装置からの故障信号を受信し、現在温度分布と前回温度分布との差が許容値外であり、かつ、温度センサおよび冷却装置から故障信号を受けていない場合に、セルの故障と判断するバッテリ故障判定装置が開示されている。

特開２０１５－１２９６７７号公報 特開２０１６－０３１８７６号公報 特開２０１６－０５２２１５号公報

特開２０１５－１２９６７７号公報に開示された技術によれば、電池の温度異常の原因として電池の傾きを特定することができるが、組電池の電池の温度が異常値を示す原因は、電池の傾きの他にも種々考えられる。特開２０１６－０５２２１５号公報に開示された技術では、冷却装置の故障以外の原因による冷却異常がセルの故障と判断される恐れがある。また、特開２０１６－０３１８７６号公報に開示された技術では、冷却装置の故障以外の原因による冷却異常が冷却装置の異常と判断される恐れがある。冷却装置の故障以外の原因による冷却異常としては、例えば、冷却流路の異常が挙げられる。従来の技術では、冷却装置の異常に起因する電池の温度異常と、冷却流路の異常に起因する電池の温度異常とを区別することは困難であった。

ここに開示する組電池の異常判定システムは、第１温度センサと、第２温度センサと、電流計と、判定装置とを備えている。第１温度センサは、複数の電池と、複数の電池のそれぞれに対して配置された複数の冷却流路と、複数の冷却流路に送風する冷却ファンとを備えた組電池に設けられ、複数の電池の温度をそれぞれ測定する。第２温度センサは、冷却ファンが送風する空気の温度を測定する。電流計は、組電池に流れる電流を測定する。
判定装置は、第１取得部と、第２取得部と、第３取得部と、第１演算部と、第１判定部と、第２演算部と、第２判定部と、記憶部と、第３演算部と、第３判定部とを備えている。
第１取得部は、第１温度センサから複数の電池の温度をそれぞれ取得する。
第２取得部は、第２温度センサから冷却ファンが送風する空気の温度を取得する。
第３取得部は、電流計から組電池に流れる電流を取得する。
第１演算部は、組電池に入力または出力があり、かつ、冷却ファンが動作している状態において、第１取得部によって取得された温度のうち組電池の端部に配置された電池のうちの１つの電池の温度と組電池の中央部に配置された電池のうちの１つの電池の温度と間の温度差を計算する。
第１判定部は、第１演算部で計算された温度差が所定の第１閾値以上かどうかを判定する。
第２演算部は、第１判定部によって温度差が前記第１閾値以上と判定された場合、組電池に入力または出力があり、かつ、冷却ファンが停止している状態において、複数の電池のうちの所定の１つの電池の温度と他の電池の温度との間の温度差をそれぞれ計算する。
第２判定部は、第２演算部で計算された温度差が所定の第２閾値以下かどうかを判定する。
記憶部は、複数の電池のそれぞれの温度と、冷却ファンが送風する空気の温度と、組電池に流れる電流とに基づいて、組電池に入力または出力があり、かつ冷却ファンが動作している状態における複数の電池のそれぞれの温度変化を推定する演算式を記憶している。
第３演算部は、第２判定部によって上記温度差が第２閾値以下と判定された場合に、記憶部に記憶された演算式に基づいて、組電池に入力または出力があり、かつ、冷却ファンが動作している状態における複数の電池のそれぞれの温度変化を演算する。
第３判定部は、組電池に入力または出力があり、かつ、冷却ファンが動作している状態において、第３演算部によって演算された温度変化に沿って温度が変化する電池が前記複数の電池の中にあるかどうかを判定する。

上記組電池の異常判定システムによれば、冷却ファンの異常に起因する電池の温度異常と、冷却流路の異常に起因する電池の温度異常とを区別することができる。

図１は、二次電池システム１０の模式図である。 図２は、組電池３０の断面図である。 図３は、異常判定システム１００のブロック図である。 図４は、異常判定システム１００による異常判定の流れを示すフローチャートである。

以下、組電池の異常判定システムの一実施形態を説明する。なお、ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。また、各図は模式図であり、必ずしも実際の実施品が忠実に反映されたものではない。以下では、同じ作用を奏する部材、部位には同じ符号を付し、重複する説明は適宜省略または簡略化する。

図１は、二次電池システム１０の模式図である。二次電池システム１０は、例えば、電池の放電によって車両を走行させ、車両の回生制動により電池に充電を行う車載の二次電池システムである。図１に示すように、この実施形態に係る二次電池システム１０は、電池パック２０と、モータジェネレータ７０と、制御回路８０と、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electric Control Unit）９０と、組電池の異常判定システム１００とを備えている。

電池パック２０は、複数の組電池３０を組み合わせて大容量化した電池である。図１に示すように、電池パック２０は、複数の組電池３０を備えている。

図２は、組電池３０の断面図である。図２に示すように、組電池３０は、複数の電池４１～４５と、複数の冷却流路５１～５５と、冷却ファン６０とを備えている。組電池３０は、複数の電池４１～４５が組み合わされた電池である。図２では、組電池３０は、第１電池４１、第２電池４２、第３電池４３、第４電池４４、および第５電池４５の５つの電池が組み合わされて構成されている。ただし、組電池３０が備える電池の数量は特に限定されない。組電池３０が備える電池の数量は５つより多くてもよく、少なくてもよい。複数の電池４１～４５は、組電池３０のケース３１に収納されている。

ケース３１は、略直方体に形成されている。ケース３１には、吸気口３１ａと、排気口３１ｂの２つの開口が設けられている。吸気口３１ａは、ケース３１の１つの隅（図２では右上の隅）付近に設けられている。排気口３１ｂは、吸気口３１ａと対角の隅（図２では左下の隅）付近に設けられている。

複数の電池４１～４５は、ここでは密閉型のセル電池である。例えば、第１電池４１は、電池ケース４１ａを備え、電池ケース４１ａの内部に電極体と電解液とを収納している。電池ケース４１ａは、扁平な略直方体の形状を有している。そこで、図２に示すように、第１電池４１は、対向する一対の幅広面４１ａ１と、対向する一対の幅狭面４１ａ２とを有している。第１電池４１は、ここでは、充電および放電可能に構成された二次電池であり、例えば、リチウムイオン電池である。ただし、第１電池４１の種類は特に限定されない。第２電池４２～第５電池４５は、ここでは、第１電池４１と同じ電池である。

ケース３１内において、第１電池４１～第５電池４５は、一方向（図２では左右方向）に並ぶように配置されている。第１電池４１～第５電池４５は、幅広面同士が向かい合うように並べられている。図２に示すように、ケース３１の内部において、複数の電池４１～４５の間にはスペーサ３２が挟まれている。電池４１～４５は、スペーサ３２によって互いに離間されている。スペーサ３２は、第５電池４５の第４電池４４と反対側にも設けられ、第５電池４５とケース３１とを離間している。スペーサ３２は、内部を風が通り抜けできるように構成されている。スペーサ３２によって電池４１～４４同士の間に形成された４つの隙間と、スペーサ３２によって第５電池４５とケース３１との間に形成された隙間とは、５つの冷却流路５１～５５を形成している。

複数の冷却流路５１～５５は、複数の電池４１～４５のそれぞれに対して配置された流路である。複数の冷却流路５１～５５は、冷却ファン６０が送る風が通過しうるように構成されている。第１電池４１に対応する第１冷却流路５１は、第１電池４１と第２電池４２との間に形成されている。同様に、第２電池４２に対応する第２冷却流路５２は、第２電池４２と第３電池４３との間に形成されている。第３電池４３に対応する第３冷却流路５３は、第３電池４３と第４電池４４との間に形成されている。第４電池４４に対応する第４冷却流路５４は、第４電池４４と第５電池４５との間に形成されている。第５電池４５に対応する第５冷却流路５５は、第５電池４５とケース３１との間に形成されている。

ケース３１の内部において、電池４１～４５の一対の幅狭面の先（図２では、電池４１～４５の上と下）には、それぞれ空間が設けられている。上記空間のうちの一方の空間は、ケース３１の吸気口３１ａと連通し、入口側流路５０ａを構成している。上記空間のうち他方の空間は、ケース３１の排気口３１ｂと連通し、出口側流路５０ｂを構成している。入口側流路５０ａと出口側流路５０ｂとは、第１冷却流路５１～第５冷却流路５５によって連通されている。

冷却ファン６０は、複数の冷却流路５１～５５に送風するように構成されている。冷却ファン６０は、組電池３０のケース３１に開口した吸気口３１ａに面して設けられている。冷却ファン６０は、吸気口３１ａに風を送るように構成されている。冷却ファン６０が送る風は、吸気口３１ａからケース３１内に入り、入口側流路５０ａを通過して、第１冷却流路５１～第５冷却流路５５に分岐される。第１冷却流路５１～第５冷却流路５５を通過した風は、出口側流路５０ｂにおいて再び集約され、排気口３１ｂから排出される。冷却ファン６０の構成は限定されないが、ここでは、電動モータ６１を備えている。電動モータ６１は、制御装置６２によって制御されている。制御装置６２は、電池４１～４５の温度が所定の第１温度以上になると冷却ファン６０を動作させ、電池４１～４５の温度が所定の第２温度以下になると冷却ファン６０を停止させる。第１温度と第２温度とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。また、冷却ファン６０は、送風する空気から異物を取り除くフィルタ６３を備えている。

図１に示すように、組電池３０において、複数の電池４１～４５は直列に接続されている。複数の電池４１～４５は、例えば、バスバーによって電気的に接続されている。直列に接続された複数の電池４１～４５において、第１電池４１の正極は、他の電池４２～４５のいずれの端子とも接続されず、組電池３０の外部に取り出されている。第１電池４１の正極は、組電池３０の正極を構成している。また、第５電池４５の負極は、他の電池４１～４４のいずれの端子とも接続されず、組電池３０の外部に取り出されている。第５電池４５の負極は、組電池３０の負極を構成している。

電池パック２０は、複数の組電池３０を備えている。電池パック２０において、複数の組電池３０は、並列に接続されている。電池パック２０においては、組電池３０の正極同士が接続され、電池パック２０の正極を構成している。また、組電池３０の負極同士が接続され、電池パック２０の負極を構成している。組み合わされた複数の組電池３０は、ケース２１に収容されている。ケース２１の外側には、電池パック２０の正極および負極が取り出されている。

電池パック２０の正極および負極は、制御回路８０を介してモータジェネレータ７０に接続されている。モータジェネレータ７０は、電池パック２０の放電により車両を走行させるための駆動力を生成するとともに、車両の回生制動時には、回生制動に伴う運動エネルギーを電気エネルギーに変換する部位である。

制御回路８０は、電池パック２０が放電する電力によってモータジェネレータ７０を駆動する際、および、モータジェネレータ７０が生成した電力によって電池パック２０に充電が行われる際に、直流／交流の変換や電圧の変換などを行う部位である。制御回路８０は、例えば、インバータなどを備えている。

電子制御ユニット９０は、モータジェネレータ７０と制御回路８０とを制御して、放電／充電の切り替えや出力の制御を行う部位である。電子制御ユニット９０は、モータジェネレータ７０と制御回路８０とを制御して放電／充電の管理を行うだけでなく、電池パック２０の放電／充電の履歴を記録している。

図３は、組電池３０の異常判定システム１００（以下では、単に異常判定システム１００と呼ぶ。）のブロック図である。図３に示すように、異常判定システム１００は、第１温度センサ１１０と、第２温度センサ１２０と、電流計１３０と、判定装置１４０とを備えている。なお、この実施形態では、異常判定システム１００は、１つの組電池３０につき１つ設けられているが、構成は共通である。そこで、１つの異常判定システム１００について説明を行うこととし、１つの異常判定システム１００を除いて図示は省略する。

第１温度センサ１１０は、組電池３０に設けられ、複数の電池４１～４５の温度をそれぞれ測定する部材である。図２に示すように、第１温度センサ１１０は、第１電池４１～第５電池４５にそれぞれ対応する５つの温度センサから構成されている。第１温度センサ１１０の機構は特に限定されないが、第１温度センサ１１０は、例えば、熱電対やサーミスタを備えているとよい。

第２温度センサ１２０は、冷却ファン６０が送風する空気の温度を測定する部材である。図１に示すように、この実施形態では、第２温度センサ１２０は、冷却ファン６０が組電池３０の外部から空気を吸い込む吸込口付近の空気の温度を測定している。ただし、第２温度センサ１２０が設置される場所は限定されず、例えば、冷却ファン６０が風を送出する送出口付近でもよい。第２温度センサ１２０も、例えば、熱電対やサーミスタを備えているとよい。

電流計１３０は、組電池３０に流れる電流を測定する部材である。電流計１３０は、組電池３０の正極が他の組電池３０の正極と接続される前の回路、または、組電池３０の負極が他の組電池３０の負極と接続される前の回路のいずれかに設けられる。図２では、電流計１３０は、組電池３０の正極が他の組電池３０の正極と接続される前の回路に設けられている。ただし、電流計１３０は、負極が他の組電池３０の負極と接続される前の回路に設けられていてもよい。

図３に示すように、判定装置１４０は、第１取得部１４１と、第２取得部１４２と、第３取得部１４３と、第１演算部１４４と、第１判定部１４５と、第２演算部１４６と、第２判定部１４７と、記憶部１４８と、第３演算部１４９と、第３判定部１５０と、出力部１５１とを備えている。

判定装置１４０は、例えば、予め定められたプログラムに沿って駆動するコンピュータによって具現化されうる。具体的には、判定装置１４０の各機能は、判定装置１４０を構成する各コンピュータの演算装置（プロセッサ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro-processing unit）とも称される）や記憶装置（メモリーやハードディスクなど）と、ソフトウエアとの協働によって処理される。例えば、判定装置１４０の各構成および処理は、コンピュータによって具現化されるデータを予め定められた形式で記憶するデータベース、データ構造、予め定められたプログラムに従って所定の演算処理を行う処理モジュールなどとして、または、それらの一部として具現化されうる。

第１取得部１４１は、第１温度センサ１１０から複数の電池４１～４５の温度をそれぞれ取得する。この実施形態では、第１取得部１４１は、一定の時間間隔で、複数の電池４１～４５の温度をそれぞれ取得している。

第２取得部１４２は、第２温度センサ１２０から、冷却ファン６０が送風する空気の温度を取得する。この実施形態では、第２取得部１４２は、第１取得部１４１と同じタイミングで、冷却ファン６０が送風する空気の温度を取得している。ただし、第２取得部１４２が冷却ファン６０が送風する空気の温度を取得するタイミングは、第１取得部１４１と同じタイミングでなくともよい。

第３取得部１４３は、電流計１３０から組電池３０に流れる電流を取得する。この実施形態では、第３取得部１４３は、第１取得部１４１および第２取得部１４２と同じタイミングで、組電池３０に流れる電流の値を取得している。ただし、第３取得部１４３が電流値を取得するタイミングは、第１取得部１４１および第２取得部１４２と同じタイミングでなくともよい。

第１演算部１４４は、組電池３０に入力または出力があり、かつ、冷却ファン６０が動作している状態において、第１取得部１４１によって取得された温度のうち組電池３０の端部に配置された電池のうちの１つの電池の温度と組電池３０の中央部に配置された電池のうちの１つの電池の温度と間の温度差を計算するように設定されている。ここでは、第１演算部１４４は、第１取得部１４１によって取得された温度Ｔａのうち、第１電池４１の温度Ｔａ１と第３電池４３の温度Ｔａ３と間の温度差ΔＴａを計算する。このとき、組電池３０は充電または放電されており、かつ、冷却ファン６０は動作している。「組電池３０に入力または出力がある」とは、ここでは、組電池３０が充電または放電されていることを意味する。また、「組電池３０の端部に配置された電池のうちの１つの電池」は、ここでは第１電池４１である。「組電池３０の中央部に配置された電池のうちの１つの電池」は、ここでは第３電池４３である。

なお、ここで言う「組電池３０の端部」とは、例えば、電池の並びのうち末端から所定の割合（例えば、１０％）に入る部位のことなどであってもよい。また、ここで言う「組電池３０の中央部」とは、例えば、電池の並びのうち真ん中から所定の割合（例えば、両側にそれぞれ５％）に入る部位のことなどであってもよい。ここでの端部および中央部は、電気的な接続順に関するものではなく、ケース３１内部における電池の配置順に関するものである。

第１判定部１４５は、第１演算部１４４で計算された温度差ΔＴａが所定の第１閾値Ｖ１以上かどうかを判定する部位である。第１判定部１４５では、温度差ΔＴａと第１閾値Ｖ１の大小が比較される。

第２演算部１４６は、第１判定部１４５によって温度差ΔＴａが第１閾値Ｖ１以上と判定された場合、組電池３０に入力または出力があり、かつ、冷却ファン６０が停止している状態において、複数の電池４１～４５のうちの所定の１つの電池の温度と他の電池の温度との間の温度差をそれぞれ計算する。ここでは、第２演算部１４６は、複数の電池４１～４５の温度Ｔｂのうち、第３電池４３の温度Ｔｂ３と、他の４つの電池４１、４２、４４、４５の温度Ｔｂ１、Ｔｂ２、Ｔｂ４、Ｔｂ５との間の温度差ΔＴｂ１、ΔＴｂ２、ΔＴｂ４、ΔＴｂ５をそれぞれ計算する。このとき、組電池３０は充電または放電されており、かつ、冷却ファン６０は停止している。なお、この実施形態では、温度差の基準となる電池は第３電池４３に設定されているが、どの電池であってもよい。また、以下では、温度差ΔＴｂ１、ΔＴｂ２、ΔＴｂ４、ΔＴｂ５を総称して、温度差ΔＴｂと称することがある。

第２判定部１４７は、第２演算部１４６で計算された温度差ΔＴｂが所定の第２閾値Ｖ２以下かどうかを判定する部位である。第２判定部１４７では、温度差ΔＴｂ１と第２閾値Ｖ２の大小、温度差ΔＴｂ２と第２閾値Ｖ２の大小、温度差ΔＴｂ４と第２閾値Ｖ２の大小、温度差ΔＴｂ５と第２閾値Ｖ２の大小が、それぞれ比較される。

記憶部１４８は、組電池３０に入力または出力があり、かつ冷却ファン６０が動作している状態における複数の電池４１～４５のそれぞれの温度変化を推定する演算式を記憶している。上記演算式は、複数の電池４１～４５のそれぞれの温度と、冷却ファン６０が送風する空気の温度と、組電池３０に流れる電流とに基づいて、複数の電池４１～４５のそれぞれの温度変化を推定する演算式である。複数の電池４１～４５のそれぞれの温度は、第１温度センサ１１０によって測定され、第１取得部１４１によって取得される温度である。冷却ファン６０が送風する空気の温度は、第２温度センサ１２０によって測定され、第２取得部１４２によって取得される温度である。組電池３０に流れる電流は、電流計１３０によって測定され、第３取得部１４３によって取得される電流値である。

上記複数の電池４１～４５のそれぞれの温度変化を推定する演算式は、例えば、電池４１～４５の温度、組電池３０に流れる電流、冷却ファン６０が吸い込む吸気の温度を様々に変えて電池４１～４５の温度変化を確認することによって得られる。ここでは、上記演算式は、予め測定された電池の温度変化に基づいて設定されたものである。この演算式の演算結果は、冷却流路５１～５５と冷却ファン６０とが全て正常である場合の電池４１～４５の温度変化を推定したものである。演算結果は、例えば、時間軸に沿って変化する電池４１～４５の推定温度という形で出力される。ただし、このような出力形式は１つの好適な例であり、これに限定されない。例えば、演算結果は、予め定められた時間が経過した後の電池４１～４５の推定温度であってもよい。また、この演算結果は幅を持っていてもよい。

第３演算部１４９は、第２判定部１４７によって温度差ΔＴｂが第２閾値Ｖ２以下と判定された場合に、記憶部１４８に記憶された演算式に基づいて、組電池３０に入力または出力があり、かつ、冷却ファン６０が動作している状態における複数の電池４１～４５のそれぞれの温度変化ΔＴｐ１～ΔＴｐ５を演算する。第３演算部１４９は、記憶部１４８に記憶された演算式に電池４１～４５の温度、組電池３０に流れる電流、冷却ファン６０が吸い込む吸気の温度を入力することによって、複数の電池４１～４５のそれぞれの推定温度変化ΔＴｐ１～ΔＴｐ５を演算する。なお、以下では、複数の電池４１～４５のそれぞれの推定温度変化ΔＴｐ１～ΔＴｐ５を総称して、ΔＴｐと称することがある。

第３判定部１５０は、組電池３０に入力または出力があり、かつ、冷却ファン６０が動作している状態において、第３演算部１４９によって演算された温度変化ΔＴｐに沿って温度Ｔｃが変化する電池が複数の電池４１～４５の中にあるかどうかを判定する。ここでは、「電池の温度Ｔｃが演算された温度変化ΔＴｐに沿って変化する」とは、電池の実際の温度Ｔｃの変化が、演算された温度変化ΔＴｐに対して、所定の値または割合以内に収まることを意味する。上記所定の値または割合は、任意に設定されてよい。

出力部１５１は、第３判定部１５０の判定結果に対応する信号を発信する。出力部１５１が発信する信号は、例えば、電子制御ユニット９０に送信され、電子制御ユニット９０は、受信した信号に対応するダイアグを立てる。詳しくは、電子制御ユニット９０は、複数の電池４１～４５の温度Ｔｃのうちに第３演算部１４９によって推定された温度変化ΔＴｐに沿って変化したものがあることを示す信号を受け取った場合には、冷却流路５１～５５の一部が異常であるというダイアグを立てる。また、電子制御ユニット９０は、複数の電池４１～４５の温度Ｔｃのうちに第３演算部１４９によって推定された温度変化ΔＴｐに沿って変化したものがないことを示す信号を受け取った場合には、冷却ファン６０が異常であるというダイアグを立てる。

図４は、異常判定システム１００による異常判定の流れを示すフローチャートである。ステップＳ０１において、異常判定システム１００は、複数の電池４１～４５の温度Ｔａを取得する。上記温度Ｔａの取得は、電池４１～４５に入力または出力があり、かつ、冷却ファン６０の制御装置６２が冷却ファン６０を動作させているタイミングで行われる。

ステップＳ０２では、ステップＳ０１で取得された温度Ｔａのうち第１電池４１の温度Ｔａ１と第３電池４３の温度Ｔａ３との温度差ΔＴａが計算される。例えば、組電池３０における電池４１～４５の温度が端部において高く、中央部において低い傾向が見られる場合、温度差ΔＴａ＝Ｔａ１－Ｔａ３となる。

続くステップＳ０３では、ステップＳ０２で計算された温度差ΔＴａが第１閾値Ｖ１以上かどうかが判定される。温度差ΔＴａが第１閾値Ｖ１よりも小さい場合（ΔＴａ＜Ｖ１）、ステップＳ０３の判定結果はＮＯであり、ステップＳ０１に戻る。ステップＳ０３の判定結果がＮＯの場合は、冷却に異常がないと判定された場合である。比較される温度は組電池３０の端部に配置された第１電池４１の温度と中央部に配置された第３電池４３の温度であるが、両者の温度差が所定の値よりも小さければ、組電池３０の複数の電池４１～４５の温度のばらつきは所定の値よりも小さいと判断される。温度差ΔＴａが第１閾値Ｖ１以上の場合（ΔＴａ≧Ｖ１）、ステップＳ０３の判定結果はＹＥＳであり、ステップＳ０４に進む。ステップＳ０３の判定結果がＹＥＳの場合は、冷却異常の可能性があると判定された場合である。

ステップＳ０４では、組電池３０の複数の電池４１～４５の温度Ｔｂが取得される。この温度Ｔｂの取得は、電池４１～４５に入力または出力があり、かつ、冷却ファン６０が停止されているタイミングで行われる。この実施形態では、温度Ｔｂの取得は、電池４１～４５の温度が下がり、冷却ファン６０の制御装置６２が冷却ファン６０を停止させるのを待って行われる。

ステップＳ０５では、複数の電池４１～４５のうちの所定の１つの電池の温度と他の電池の温度との間の温度差ΔＴｂが計算される。この実施形態では、第３電池４３の温度Ｔｂ３と、他の４つの電池４１、４２、４４、４５の温度Ｔｂ１、Ｔｂ２、Ｔｂ４、Ｔｂ５との間の温度差ΔＴｂ１、ΔＴｂ２、ΔＴｂ４、ΔＴｂ５がそれぞれ計算される。

ステップＳ０６では、ステップＳ０５で計算された温度差ΔＴｂが第２閾値Ｖ２以下であるかどうかが判定される。ステップＳ０６では、温度差ΔＴｂ１、ΔＴｂ２、ΔＴｂ４、ΔＴｂ５のいずれかが第２閾値Ｖ２よりも大きい（ΔＴｂ１＞Ｖ２、または、ΔＴｂ２＞Ｖ２、または、ΔＴｂ４＞Ｖ２、または、ΔＴｂ５＞Ｖ２）場合、ステップＳ０６の判定結果はＮＯとなり、ステップＳ０１に戻る。ステップＳ０６の判定結果がＮＯの場合は、冷却に異常がないと判定された場合である。冷却ファン６０が停止している状態において複数の電池４１～４５の間の温度のばらつきが所定の値よりも大きい場合、冷却ファン６０動作時における電池４１～４５の温度のばらつきの原因は、複数の電池４１～４５の発熱のばらつきであり、冷却の異常ではないと判断される。温度差ΔＴｂ１、ΔＴｂ２、ΔＴｂ４、ΔＴｂ５の全てが第２閾値Ｖ２以下（ΔＴｂ１≦Ｖ２、かつ、ΔＴｂ２≦Ｖ２、かつ、ΔＴｂ４≦Ｖ２、かつ、ΔＴｂ５≦Ｖ２）の場合、ステップＳ０６の判定結果はＹＥＳであり、ステップＳ０７に進む。ステップＳ０６の判定結果がＹＥＳの場合は、冷却に異常があると判定された場合である。冷却ファン６０が停止している状態において複数の電池４１～４５の間の温度のばらつきが所定の値よりも小さい場合、冷却ファン６０動作時における電池４１～４５の温度のばらつきの原因は、冷却の異常であると判断される。

ステップＳ０７では、記憶部１４８に記憶された演算式に基づいて、電池４１～４５の推定温度変化ΔＴｐが演算される。

続くステップＳ０８では、電池４１～４５の推定温度変化ΔＴｐと、電池４１～４５の実際の温度Ｔｃの変化とが比較される。具体的には、推定温度変化ΔＴｐに沿って温度Ｔｃが変化する電池が複数の電池４１～４５の中にあるかどうかが判定される。電池４１～４５の実際の温度Ｔｃは、電池４１～４５に入力または出力があり、かつ、冷却ファン６０が動作している状態で取得される。推定温度変化ΔＴｐに沿って温度Ｔｃが変化する電池が複数の電池４１～４５の中にある場合（ＹＥＳの場合）には、複数の冷却流路５１～５５の一部が異常であると判断される。複数の冷却流路５１～５５の一部が異常な場合とは、例えば、複数の冷却流路５１～５５のうちの一部が目詰まりし、目詰まりした冷却流路に隣接する電池に冷却風が届かない場合などである。推定温度変化ΔＴｐに沿って温度Ｔｃが変化する電池が複数の電池４１～４５の中にない場合（ＮＯの場合）には、冷却ファン６０が異常であると判断される。冷却ファン６０が異常な場合とは、例えば、冷却ファン６０のフィルタ６３が目詰まりし、冷却風が電池４１～４５に届かない場合などである。

ステップＳ０８の判定結果がＹＥＳの場合、ステップはステップＳ０９Ａに進む。ステップＳ０９Ａでは、複数の電池４１～４５の温度Ｔｃのうちに推定温度変化ΔＴｐに沿って変化したものが存在することを示す信号Ｓｇ１が電子制御ユニット９０に発信される。このとき、複数の電池４１～４５の温度Ｔｃのうちのいずれの温度が推定された温度変化ΔＴｐから外れて変化したかを特定する信号が発信されてもよい。ステップＳ０８の判定結果がＮＯの場合、ステップはＳ０９Ｂに進む。ステップＳ０９Ｂでは、複数の電池４１～４５の温度Ｔｃのうちに推定温度変化ΔＴｐに沿って変化したものが存在しないことを示す信号Ｓｇ２が電子制御ユニット９０に発信される。

このように、この実施形態に係る組電池の異常判定システム１００は、組電池３０の複数の電池４１～４５の温度をそれぞれ測定する第１温度センサ１１０と、冷却ファン６０が送風する空気の温度を測定する第２温度センサ１２０と、組電池３０に流れる電流を測定する電流計１３０と、判定装置１４０を備えている。判定装置１４０は、第１取得部１４１と、第２取得部１４２と、第３取得部１４３と、第１演算部１４４と、第１判定部１４５と、第２演算部１４６と、第２判定部１４７と、記憶部１４８と、第３演算部１４９と、第３判定部１５０とを備えている。第１取得部１４１は、第１温度センサ１１０から複数の電池４１～４５の温度をそれぞれ取得する。第２取得部１４２は、第２温度センサ１２０から冷却ファン６０が送風する空気の温度を取得する。第３取得部１４３は、電流計１３０から組電池３０に流れる電流を取得する。第１演算部１４４は、組電池３０に入力または出力があり、かつ、冷却ファン６０が動作している状態において、第１取得部１４１によって取得された温度のうち組電池３０の端部に配置された電池のうちの１つの電池の温度と組電池３０の中央部に配置された電池のうちの１つの電池の温度と間の温度差を計算する。第１判定部１４５は、第１演算部１４４で計算された温度差が所定の第１閾値以上かどうかを判定する。第２演算部１４６は、第１判定部１４５によって温度差が第１閾値以上と判定された場合、組電池３０に入力または出力があり、かつ、冷却ファン６０が停止している状態において、複数の電池４１～４５のうちの所定の１つの電池の温度と他の電池の温度との間の温度差をそれぞれ計算する。第２判定部１４７は、第２演算部１４６で計算された温度差が所定の第２閾値以下かどうかを判定する。記憶部１４８は、複数の電池４１～４５のそれぞれの温度と、冷却ファン６０が送風する空気の温度と、組電池３０に流れる電流とに基づいて、組電池３０に入力または出力があり、かつ冷却ファン６０が動作している状態における複数の電池４１～４５のそれぞれの温度変化を推定する演算式を記憶している。第３演算部１４９は、第２判定部１４７によって温度差が第２閾値以下と判定された場合に、記憶部１４８に記憶された演算式に基づいて、組電池３０に入力または出力があり、かつ、冷却ファン６０が動作している状態における複数の電池４１～４５のそれぞれの温度変化を演算する。第３判定部１５０は、組電池３０に入力または出力があり、かつ、冷却ファン６０が動作している状態において、第３演算部１４９によって演算された温度変化に沿って温度が変化する電池が複数の電池４１～４５の中にあるかどうかを判定する。
このような組電池の異常判定システム１００によれば、冷却ファン６０を動作させた状態における複数の電池４１～４５の間の温度のばらつきと、冷却ファン６０を停止させた状態における複数の電池４１～４５の間の温度のばらつきとを比較することにより、複数の電池４１～４５の間の温度のばらつきの原因が、電池４１～４５のばらつきによるものなのか、冷却によるものなのかを判別することができる。さらに、この組電池の異常判定システム１００によれば、複数の電池４１～４５の間の温度のばらつきの原因が冷却によるものだった場合に、複数の電池４１～４５のうちに実測温度が予想温度に沿って変化するものが存在するのかしないのかによって、さらに異常の原因を判別できる。具体的には、複数の電池４１～４５のうちに実測温度が予想温度に沿って変化するものがある場合には冷却流路５１～５５の一部の異常であり、実測温度が予想温度に沿って変化するものがない場合には冷却ファン６０の異常であることが分かる。

以上、ここで提案される組電池の異常判定システムについて、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた組電池の異常判定システムの実施形態などは、本発明を限定しない。

１０ 二次電池システム
２０ 電池パック
２１ ケース
３０ 組電池
３１ ケース
３１ａ 吸気口
３１ｂ 排気口
３２ スペーサ
４１ 第１電池
４１ａ 電池ケース
４１ａ１ 電池ケースの幅広面
４１ａ２ 電池ケースの幅狭面
４２ 第２電池
４３ 第３電池
４４ 第４電池
４５ 第５電池
５０ａ 入口側流路
５０ｂ 出口側流路
５１ 第１冷却流路
５２ 第２冷却流路
５３ 第３冷却流路
５４ 第４冷却流路
５５ 第５冷却流路
６０ 冷却ファン
６１ 電動モータ
６２ 制御装置
６３ フィルタ
７０ モータジェネレータ
８０ 制御回路
９０ 電子制御ユニット
１００ 異常判定システム
１１０ 第１温度センサ
１２０ 第２温度センサ
１３０ 電流計
１４０ 判定装置
１４１ 第１取得部
１４２ 第２取得部
１４３ 第３取得部
１４４ 第１演算部
１４５ 第１判定部
１４６ 第２演算部
１４７ 第２判定部
１４８ 記憶部
１４９ 第３演算部
１５０ 第３判定部
１５１ 出力部

Claims (1)

1. 複数の電池と、前記複数の電池のそれぞれに対して配置された複数の冷却流路と、前記複数の冷却流路に送風する冷却ファンとを備えた組電池に設けられ、前記複数の電池の温度をそれぞれ測定する第１温度センサと、
   前記冷却ファンが送風する空気の温度を測定する第２温度センサと、
   前記組電池に流れる電流を測定する電流計と、
   判定装置と
   を備え、
   前記判定装置は、
   前記第１温度センサから前記複数の電池の温度をそれぞれ取得する第１取得部と、
   前記第２温度センサから前記冷却ファンが送風する空気の温度を取得する第２取得部と、
   前記電流計から前記組電池に流れる電流を取得する第３取得部と、
   前記組電池に入力または出力があり、かつ、前記冷却ファンが動作している状態において、前記第１取得部によって取得された温度のうち前記組電池の端部に配置された電池のうちの１つの電池の温度と前記組電池の中央部に配置された電池のうちの１つの電池の温度と間の温度差を計算する第１演算部と、
   前記第１演算部で計算された温度差が所定の第１閾値以上かどうかを判定する第１判定部と、
   前記第１判定部によって前記温度差が前記第１閾値以上と判定された場合、前記組電池に入力または出力があり、かつ、前記冷却ファンが停止している状態において、前記複数の電池のうちの所定の１つの電池の温度と他の電池の温度との間の温度差をそれぞれ計算する第２演算部と、
   前記第２演算部で計算された温度差が所定の第２閾値以下かどうかを判定する第２判定部と、
   前記複数の電池のそれぞれの温度と、前記冷却ファンが送風する空気の温度と、前記組電池に流れる電流とに基づいて、前記組電池に入力または出力があり、かつ前記冷却ファンが動作している状態における前記複数の電池のそれぞれの温度変化を推定する演算式を記憶する記憶部と、
   前記第２判定部によって前記温度差が前記第２閾値以下と判定された場合に、前記記憶部に記憶された演算式に基づいて、前記組電池に入力または出力があり、かつ、前記冷却ファンが動作している状態における前記複数の電池のそれぞれの温度変化を演算する第３演算部と、
   前記組電池に入力または出力があり、かつ、前記冷却ファンが動作している状態において、前記第３演算部によって演算された温度変化に沿って温度が変化する電池が前記複数の電池の中にあるかどうかを判定する第３判定部と
   を備えている、組電池の異常判定システム。
   

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