JP7380411B2

JP7380411B2 - battery monitoring device

Info

Publication number: JP7380411B2
Application number: JP2020082703A
Authority: JP
Inventors: 稔岡宮; 洋人本谷
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-05-08
Filing date: 2020-05-08
Publication date: 2023-11-15
Anticipated expiration: 2040-05-08
Also published as: JP2021177472A

Description

本発明は、電池監視装置に関するものである。 The present invention relates to a battery monitoring device.

従来から、車両用電源として複数の電池セルから構成される組電池が利用されている。このような組電池を利用する電源システムでは、組電池の異常を的確に検出する必要ある。例えば、特許文献１では、隣り合う２つの電池ブロックの電圧差が、所定値よりも大きく、かつ、電池ブロックに含まれる所定数の電池セルのいずれかが過放電状態である場合、組電池が異常であると判定している。 BACKGROUND ART Conventionally, assembled batteries made up of a plurality of battery cells have been used as power sources for vehicles. In a power supply system using such an assembled battery, it is necessary to accurately detect abnormalities in the assembled battery. For example, in Patent Document 1, when the voltage difference between two adjacent battery blocks is larger than a predetermined value and any of the predetermined number of battery cells included in the battery block is in an overdischarge state, the assembled battery is It has been determined that it is abnormal.

特開２０１０－１６４５１０号公報Japanese Patent Application Publication No. 2010-164510

しかしながら、この異常判定方法では、隣り合う２つの電池ブロックの電圧差が、所定値よりも大きいことを前提に、異常を判定しているため、水没時など、複数の電池セルが（同時多発的に）異常な状態に陥った場合、的確に異常を判定しえない場合がある。 However, in this abnormality determination method, an abnormality is determined on the premise that the voltage difference between two adjacent battery blocks is larger than a predetermined value. ) If an abnormal condition occurs, it may not be possible to accurately determine the abnormality.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、異常を的確に判定できる電池監視装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a battery monitoring device that can accurately determine abnormality.

上記課題を解決するための手段は、複数の電池セルを接続することにより構成される組電池の状態を監視する電池監視装置において、任意のタイミングで前記各電池セルの電圧を取得する電圧取得部と、前記電圧取得部が検出した前記各電池セルの電圧をそれぞれ記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された電圧に基づいて、前記電池セル毎の電圧変化の傾きを算出する演算部と、前記演算部により算出された前記電圧変化の傾きに基づいて、前記電池セルの異常を判定する異常判定部と、を備える。 Means for solving the above problem is provided by a voltage acquisition unit that acquires the voltage of each battery cell at an arbitrary timing in a battery monitoring device that monitors the state of an assembled battery configured by connecting a plurality of battery cells. a storage unit that stores the voltage of each battery cell detected by the voltage acquisition unit; and a calculation unit that calculates a slope of voltage change for each battery cell based on the voltage stored in the storage unit. , an abnormality determination unit that determines whether the battery cell is abnormal based on the slope of the voltage change calculated by the calculation unit.

電池又はその外部環境の異常時に電池セルの電圧変化の傾きを見ると、見かけ上電池セルの自己放電が増加して見える。このため、電圧変化の傾きに基づいて電池セルの自己放電が増加している場合、異常と判定することができる。そして、このように構成することにより、複数の電池セルが同時に低下する場合であっても、異常を判定することができる。また、組電池の漏電を検出する回路や、液体冷媒の導電率（絶縁率）を計測するセンサや、水没を検出するセンサ等を設ける必要もない。 When looking at the slope of the voltage change of a battery cell when there is an abnormality in the battery or its external environment, it appears that the self-discharge of the battery cell increases. Therefore, if the self-discharge of the battery cell is increasing based on the slope of the voltage change, it can be determined that there is an abnormality. With this configuration, even if a plurality of battery cells are degraded at the same time, an abnormality can be determined. Further, there is no need to provide a circuit for detecting leakage of the assembled battery, a sensor for measuring the conductivity (insulation rate) of the liquid refrigerant, a sensor for detecting submergence in water, etc.

電源システムを示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing a power supply system. 異常判定処理の流れを示すフローチャート。5 is a flowchart showing the flow of abnormality determination processing. 放電時の電圧の変化を示すタイムチャート。A time chart showing changes in voltage during discharge. 充電時の電圧の変化を示すタイムチャート。A time chart showing changes in voltage during charging. 第２実施形態の電源システムを示す構成図。FIG. 2 is a configuration diagram showing a power supply system according to a second embodiment. 冷媒温度の変化を示すタイムチャート。A time chart showing changes in refrigerant temperature.

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、例えば電気自動車やＰＨＶ、ＨＶのようなモータを駆動源として走行する車両において、当該車両のモータ等の各種機器に電力を供給する車載電源の電源システムとして具体化するものとしている。なお、エンジンを駆動源として走行する車両の車載電源である電源システムとして具現化してもよい。 (First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described based on the drawings. In this embodiment, in a vehicle that runs using a motor as a drive source, such as an electric vehicle, PHV, or HV, the present embodiment is embodied as a power supply system for an on-vehicle power supply that supplies power to various devices such as the motor of the vehicle. . Note that the present invention may be implemented as a power supply system that is an on-vehicle power supply for a vehicle that runs using an engine as a drive source.

図１は、電源システム１０の概略構成図である。電源システム１０は、電池装置としての電池パック２０と、液体冷媒を循環させる循環ポンプ３０と、チラー等の熱交換器４０と、を備える。電池パック２０と、循環ポンプ３０と、熱交換器４０とは、液体冷媒が通過する冷媒通路５０を介して、直列に配置されており、循環ポンプ３０の作動により液体冷媒がこれらの間で循環可能に構成されている。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power supply system 10. As shown in FIG. The power supply system 10 includes a battery pack 20 as a battery device, a circulation pump 30 that circulates liquid refrigerant, and a heat exchanger 40 such as a chiller. The battery pack 20, the circulation pump 30, and the heat exchanger 40 are arranged in series through a refrigerant passage 50 through which the liquid refrigerant passes, and the operation of the circulation pump 30 circulates the liquid refrigerant between them. configured to be possible.

熱交換器４０は、通過する液体冷媒を熱交換して、液体冷媒の温度調整を行うものである。具体的には、熱交換器４０は、通過する液体冷媒を放熱して、冷却する冷却装置である。 The heat exchanger 40 exchanges heat with the liquid refrigerant passing therethrough to adjust the temperature of the liquid refrigerant. Specifically, the heat exchanger 40 is a cooling device that radiates heat and cools the liquid refrigerant passing therethrough.

電池パック２０は、組電池６０と、電池監視装置７０と、それらを収容する電池パック筐体８０と、を備える。なお、電池監視装置７０は、電池パック筐体８０の外部に設けてもよい。 The battery pack 20 includes a battery pack 60, a battery monitoring device 70, and a battery pack housing 80 that houses them. Note that the battery monitoring device 70 may be provided outside the battery pack housing 80.

組電池６０は、例えば百Ｖ以上となる端子間電圧を有し、複数の電池セル６１が直列接続されて構成されている。電池セル６１として、例えば、リチウムイオン蓄電池や、ニッケル水素蓄電池を用いることができる。各電池セル６１は、電解質と複数の電極とを有する蓄電池である。 The assembled battery 60 has an inter-terminal voltage of, for example, 100 V or more, and is configured by a plurality of battery cells 61 connected in series. As the battery cell 61, for example, a lithium ion storage battery or a nickel hydride storage battery can be used. Each battery cell 61 is a storage battery having an electrolyte and a plurality of electrodes.

図１に示すように、電池セル６１は、扁平の直方体形状に形成されており、その上面において、長手方向両端に、電源端子６２（正極側電源端子６２ａと負極側電源端子６２ｂ）が設けられている。正極側電源端子６２ａと負極側電源端子６２ｂは、電池セル６１から同方向に同程度突出している。そして、複数の電池セル６１は、側面が重なるように、短手方向に積層されている。その際、隣接する電池セル６１とは、正極側電源端子６２ａと負極側電源端子６２ｂとが互い違いとなるように配置されている。なお、電池セル６１の設置方法及び接続態様は一例であり、任意に変更してもよい。 As shown in FIG. 1, the battery cell 61 is formed into a flat rectangular parallelepiped shape, and power terminals 62 (a positive power terminal 62a and a negative power terminal 62b) are provided at both ends in the longitudinal direction on the upper surface of the battery cell 61. ing. The positive power terminal 62a and the negative power terminal 62b protrude from the battery cell 61 in the same direction and to the same extent. The plurality of battery cells 61 are stacked in the lateral direction so that their side surfaces overlap. At this time, the adjacent battery cells 61 are arranged so that the positive electrode side power terminal 62a and the negative electrode side power terminal 62b are alternated. Note that the installation method and connection mode of the battery cells 61 are merely examples, and may be changed arbitrarily.

そして、各電池セル６１が、直列に接続されるように、電池セル６１の正極側電源端子６２ａは、隣接する一方側の電池セル６１の負極側電源端子６２ｂにバスバー６３を介して接続されている。そして、電池セル６１の負極側電源端子６２ｂは、隣接する他方側の電池セル６１の正極側電源端子６２ａにバスバー６３を介して接続されている。バスバー６３は、導電性の材料で構成されており、隣接する電源端子６２が届く程度の長さを有する薄板状に形成されている。 The positive power terminal 62a of the battery cell 61 is connected to the negative power terminal 62b of the adjacent battery cell 61 via the bus bar 63 so that the battery cells 61 are connected in series. There is. The negative power terminal 62b of the battery cell 61 is connected to the positive power terminal 62a of the other adjacent battery cell 61 via a bus bar 63. The bus bar 63 is made of a conductive material and is formed in a thin plate shape with a length that allows the adjacent power terminals 62 to reach.

そして、図１に示すように、組電池６０に接続される電源経路Ｌ１には、図示しないインバータ等の電気負荷の入出力端子が接続されている。電源経路Ｌ１には、リレースイッチ６４が設けられており、リレースイッチ６４により、通電及び通電遮断が切り替え可能に構成されている。このリレースイッチ６４は、図１に示すように電池パック筐体８０内に収容されている。また、電源経路Ｌ１には、電流センサ６５が設けられており、検出結果が電池監視装置７０に入力されるように構成されている。なお、リレースイッチ６４や電流センサ６５は、電池パック筐体８０の外部に設けてもよい。 As shown in FIG. 1, input/output terminals of an electric load such as an inverter (not shown) are connected to the power supply path L1 connected to the assembled battery 60. A relay switch 64 is provided in the power supply path L1, and the relay switch 64 is configured to be able to switch between energization and energization cutoff. This relay switch 64 is housed within a battery pack housing 80 as shown in FIG. Further, a current sensor 65 is provided in the power supply path L1, and the detection result is input to the battery monitoring device 70. Note that the relay switch 64 and the current sensor 65 may be provided outside the battery pack housing 80.

電池監視装置７０は、ＣＰＵやメモリなどの回路素子が回路基板上に配置されることにより構成されている。この電池監視装置７０は、各種情報を取得可能に構成されている。例えば、電池監視装置７０は、組電池６０を構成する各電池セル６１の端子間電圧を検出し、取得可能に構成されている。また、電池監視装置７０は、電流センサ６５から組電池６０から入出力される電流の電流値を取得可能に構成されている。 The battery monitoring device 70 is configured by placing circuit elements such as a CPU and a memory on a circuit board. This battery monitoring device 70 is configured to be able to acquire various information. For example, the battery monitoring device 70 is configured to be able to detect and acquire the voltage between the terminals of each battery cell 61 that constitutes the assembled battery 60. Further, the battery monitoring device 70 is configured to be able to acquire the current value of the current input and output from the assembled battery 60 from the current sensor 65.

また、電池監視装置７０は、各種機能を備え、取得した各種情報に基づき、各種機能を実行する。これらの機能は、電池監視装置７０が備える記憶装置（記憶用メモリ）に記憶されたプログラムが実行されることで、各種機能が実現される。 Further, the battery monitoring device 70 includes various functions and executes various functions based on various acquired information. These functions are realized by executing programs stored in a storage device (storage memory) included in the battery monitoring device 70.

電池パック筐体８０は、組電池６０、電池監視装置７０、バスバー６３、及びリレースイッチ６４等をそれぞれ所定位置に配置して、収容している。組電池６０を構成する電池セル６１は、図１に示すように、電源端子６２が、上方（車両の上方）に配置されている。また、バスバー６３は、電源端子６２以上の高さとなるように配置されている。また、リレースイッチ６４は、電源端子６２以上の高さとなるように配置されている。電池監視装置７０は、組電池６０、バスバー６３、及びリレースイッチ６４よりも高くなる位置に配置されている。 The battery pack housing 80 accommodates the assembled battery 60, the battery monitoring device 70, the bus bar 63, the relay switch 64, etc., arranged at predetermined positions. As shown in FIG. 1, the battery cells 61 constituting the assembled battery 60 have power terminals 62 arranged above (above the vehicle). Further, the bus bar 63 is arranged to have a height higher than the power terminal 62. Further, the relay switch 64 is arranged at a height higher than the power terminal 62. The battery monitoring device 70 is arranged at a position higher than the assembled battery 60, the bus bar 63, and the relay switch 64.

そして、電池パック筐体８０の内部は、液体冷媒によって満たされており、組電池６０、電池監視装置７０、バスバー６３、及びリレースイッチ６４等、収容されている各種部材を液体冷媒に浸漬している。これにより、収容されている各種部材を液体冷媒により冷却するように構成されている。液体冷媒は、絶縁性の冷媒であり、例えば、絶縁性ＬＬＣ（ロングライフクーラント）などである。なお、電池パック筐体８０の液体冷媒は、前述したように、冷媒通路５０を介して、熱交換器４０との間で循環し、所定の温度となるように温度制御が行われている。 The inside of the battery pack housing 80 is filled with liquid refrigerant, and the various components housed therein, such as the assembled battery 60, battery monitoring device 70, bus bar 63, and relay switch 64, are immersed in the liquid refrigerant. There is. Thereby, the various members accommodated are cooled by the liquid refrigerant. The liquid refrigerant is an insulating refrigerant, such as insulating LLC (Long Life Coolant). Note that, as described above, the liquid refrigerant in the battery pack housing 80 circulates between the refrigerant passage 50 and the heat exchanger 40, and is temperature-controlled to a predetermined temperature.

ところで、液体冷媒は、時間の経過とともに劣化する場合や、異物が混入する場合がある。これらの場合、液体冷媒の導電率が上昇し、適切に絶縁することができない虞がある。この場合、組電池６０の各電池セル６１に異常が発生することとなる。例えば、電池セル６１を浸漬している液体冷媒の導電率が低下すると、電池セル６１の電源端子６２同士が液体冷媒を介して短絡し、漏電する可能性がある。また、リレースイッチ６４やバスバー６３など、電池セル６１の端子間電圧よりも高電圧となる部位が存在するが、これらから漏電する可能性もある。そこで、この実施形態では、電池監視装置７０は、電池セル６１の異常を判定する異常判定処理を行っている。 By the way, liquid refrigerant may deteriorate over time or may be contaminated with foreign matter. In these cases, the conductivity of the liquid refrigerant increases, and there is a possibility that proper insulation may not be achieved. In this case, an abnormality will occur in each battery cell 61 of the assembled battery 60. For example, if the conductivity of the liquid refrigerant in which the battery cells 61 are immersed decreases, the power supply terminals 62 of the battery cells 61 may be short-circuited via the liquid refrigerant, resulting in electrical leakage. Further, there are parts such as the relay switch 64 and the bus bar 63, which have a voltage higher than the voltage between the terminals of the battery cell 61, and there is a possibility of electrical leakage from these parts. Therefore, in this embodiment, the battery monitoring device 70 performs an abnormality determination process to determine whether the battery cell 61 is abnormal.

以下、図２に基づいて詳しく説明する。異常判定処理は、電池監視装置７０により任意のタイミングで実行される。例えば、電源システム１０への電源投入時、車両の始動時、週の初め、月の初め、所定距離走行時などのタイミングで実行される。また、所定周期ごとに実行されてもよい。 A detailed explanation will be given below based on FIG. 2. The abnormality determination process is executed by the battery monitoring device 70 at an arbitrary timing. For example, it is executed at timings such as when power is turned on to the power supply system 10, when the vehicle is started, at the beginning of the week, at the beginning of the month, and when driving a predetermined distance. Further, it may be executed at predetermined intervals.

電池監視装置７０は、各電池セル６１の電圧を検出し、取得する（ステップＳ１０１）。そして、電池監視装置７０は、検出した各電池セル６１の電圧を記憶部としてのメモリに記憶する。なお、今回の異常判定処理において検出された各電池セル６１の電圧を今回値と示す。ステップＳ１０１により、電池監視装置７０は、電圧取得部に相当する。また、電池監視装置７０とは別に、各電池セル６１の電圧を検出する電圧センサを設け、当該電圧センサから各電池セル６１の電圧を取得してもよい。また、ステップＳ１０１により、電池監視装置７０のメモリが、記憶部に相当する。 The battery monitoring device 70 detects and acquires the voltage of each battery cell 61 (step S101). Then, the battery monitoring device 70 stores the detected voltage of each battery cell 61 in a memory serving as a storage section. Note that the voltage of each battery cell 61 detected in the current abnormality determination process is indicated as the current value. According to step S101, the battery monitoring device 70 corresponds to a voltage acquisition section. Moreover, a voltage sensor for detecting the voltage of each battery cell 61 may be provided separately from the battery monitoring device 70, and the voltage of each battery cell 61 may be acquired from the voltage sensor. Further, in step S101, the memory of the battery monitoring device 70 corresponds to a storage section.

次に電池監視装置７０は、前回の異常判定処理の実行時に取得された各電池セル６１の電圧値（以下、前回値と示す）が記憶されているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。この判定結果が否定の場合、電池監視装置７０は、異常判定処理を終了する。 Next, the battery monitoring device 70 determines whether or not the voltage value of each battery cell 61 (hereinafter referred to as the previous value) acquired during execution of the previous abnormality determination process is stored (step S102). If this determination result is negative, battery monitoring device 70 ends the abnormality determination process.

一方、ステップＳ１０２の判定結果が肯定の場合、電池監視装置７０は、前回の異常判定処理の実行時から今回実行時までの間において、組電池６０から入出力された電流値が一定値又は０であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。すなわち、前回の異常判定処理の実行時から組電池６０から一定の電流が充放電され続けた場合、もしくは、組電池６０の充放電がなかった場合、電池監視装置７０は、このステップＳ１０３を肯定判定することとなる。なお、前回の異常判定処理の実行時から今回実行時までの間において組電池６０から入出力された電流値は、電流センサ６５により検出され、電池監視装置７０のメモリに記憶されている。 On the other hand, if the determination result in step S102 is affirmative, the battery monitoring device 70 determines that the current value input and output from the assembled battery 60 is a constant value or 0 between the execution of the previous abnormality determination process and the current execution. It is determined whether or not (step S103). That is, if a constant current has continued to be charged and discharged from the assembled battery 60 since the last execution of the abnormality determination process, or if the assembled battery 60 has not been charged or discharged, the battery monitoring device 70 affirms this step S103. It will be decided. Note that the current value input/output from the assembled battery 60 from the time of execution of the previous abnormality determination process to the time of execution this time is detected by the current sensor 65 and stored in the memory of the battery monitoring device 70.

ステップＳ１０３の判定結果が否定の場合、電池監視装置７０は、異常判定処理を終了する。一方、ステップＳ１０３の判定結果が肯定の場合、電池監視装置７０は、前回値、今回値、及び前回の異常判定処理が実行されてからの経過時間に基づいて、各電池セル６１の電圧変化の傾きをそれぞれ算出する（ステップＳ１０４）。具体的には、今回値から前回値を減算し、減算した値を経過時間で除算することにより、単位時間当たりの電圧変化の傾きを算出する。したがって、通常、充電している場合、傾きが正となり、放電している場合には、傾きが負となる。また、経過時間は、電池監視装置７０により計測され、電池監視装置７０のメモリに記憶されている。このステップＳ１０４により、電池監視装置７０が演算部に相当する。 If the determination result in step S103 is negative, the battery monitoring device 70 ends the abnormality determination process. On the other hand, if the determination result in step S103 is affirmative, the battery monitoring device 70 monitors the voltage change of each battery cell 61 based on the previous value, the current value, and the elapsed time since the previous abnormality determination process was performed. The respective slopes are calculated (step S104). Specifically, the slope of voltage change per unit time is calculated by subtracting the previous value from the current value and dividing the subtracted value by the elapsed time. Therefore, normally, when charging, the slope is positive, and when discharging, the slope is negative. Further, the elapsed time is measured by the battery monitoring device 70 and stored in the memory of the battery monitoring device 70. Through this step S104, the battery monitoring device 70 corresponds to a calculation section.

そして、電池監視装置７０は、各電池セル６１の電圧変化の傾きがそれぞれ所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。閾値は、電流積算値に応じて設定される。電流積算値は、検出された電流値に基づいて電池監視装置７０により算出され、記憶されている。 Then, the battery monitoring device 70 determines whether the slope of the voltage change of each battery cell 61 is greater than or equal to a predetermined threshold (step S105). The threshold value is set according to the current integrated value. The current integrated value is calculated by the battery monitoring device 70 based on the detected current value and is stored.

具体的には、ステップＳ１０５において、電気負荷へ放電している場合には基準閾値よりも小さくなるように（負側に値を大きくするように）、閾値を設定する。なお、基準閾値は、組電池６０からの充放電がない場合（電流値がゼロの場合）における閾値とする。例えば、基準閾値が「－１．０」とした場合、閾値を「－１．１」とするように調整（設定）する。一方、充電している場合には基準閾値よりも大きくなるように（負側に値を小さくするように）閾値を設定する。例えば、基準閾値が「－１．０」とした場合、閾値を「－０．９」とするように調整する。なお、どれだけ小さく（又は大きく）するかは、電流積算値の大きさに応じて調整される。このステップＳ１０５により、電池監視装置７０が異常判定部に相当する。 Specifically, in step S105, the threshold value is set so that it is smaller than the reference threshold value (increasing the value on the negative side) when discharging to the electrical load. Note that the reference threshold value is a threshold value when there is no charging or discharging from the assembled battery 60 (when the current value is zero). For example, if the reference threshold value is "-1.0", the threshold value is adjusted (set) to "-1.1". On the other hand, when the battery is being charged, the threshold value is set so that it is larger than the reference threshold value (the value is decreased on the negative side). For example, if the reference threshold value is "-1.0", the threshold value is adjusted to "-0.9". Note that how much to decrease (or increase) is adjusted depending on the magnitude of the current integrated value. Through this step S105, the battery monitoring device 70 corresponds to an abnormality determining section.

ステップＳ１０５の判定結果が肯定の場合、電池監視装置７０は、各電池セル６１が正常であると判定し、異常判定処理を終了する。つまり、放電していない、もしくは、放電が正常範囲内である場合、各電池セル６１が正常であると判定する。 If the determination result in step S105 is affirmative, the battery monitoring device 70 determines that each battery cell 61 is normal, and ends the abnormality determination process. That is, if it is not discharging or if the discharge is within the normal range, it is determined that each battery cell 61 is normal.

一方、ステップＳ１０５の判定結果が否定の場合、つまり、傾きが閾値よりも小さく、放電（電圧降下）が異常である場合、電池監視装置７０は、各電池セル６１のいずれかが異常であると判定し、異常時にすべき処理を実行する（ステップＳ１０６）。例えば、電池監視装置７０は、異常である旨を示す異常フラグを設定する。また、例えば、電池監視装置７０は、異常である旨を通知する信号を、上位ＥＣＵ等の外部装置に出力する。また、例えば、電池監視装置７０は、スイッチ部としてのリレースイッチ６４をオフ制御して、組電池６０と、電気負荷との通電を遮断する。なお、電池監視装置７０は、リレースイッチ６４をオフ制御するように、上位ＥＣＵ等の外部装置に対して指示を行ってもよい。また、例えば、電池監視装置７０は、電池パック筐体８０から液体冷媒を排出させ、電池セル６１が、液体冷媒に漬からないようにしてもよい。 On the other hand, if the determination result in step S105 is negative, that is, if the slope is smaller than the threshold and the discharge (voltage drop) is abnormal, the battery monitoring device 70 determines that one of the battery cells 61 is abnormal. The determination is made and the processing to be performed in the event of an abnormality is executed (step S106). For example, the battery monitoring device 70 sets an abnormality flag indicating that there is an abnormality. Further, for example, the battery monitoring device 70 outputs a signal notifying that there is an abnormality to an external device such as a host ECU. Further, for example, the battery monitoring device 70 controls the relay switch 64 as a switch unit to turn off, thereby cutting off the power supply between the assembled battery 60 and the electric load. Note that the battery monitoring device 70 may instruct an external device such as a host ECU to turn off the relay switch 64. Further, for example, the battery monitoring device 70 may discharge the liquid refrigerant from the battery pack housing 80 so that the battery cells 61 are not immersed in the liquid refrigerant.

異常と判定される場合における電池セル６１の電圧変化の傾きについて説明する。図３は、一定放電中における各電池セル６１の電圧変化の傾きを示している。図３に示すように、一定放電中である場合、一定の傾き（負の傾き）で各電池セル６１の電圧が変化する。つまり、電圧降下が生じる。ここで、破線で示す時点Ｔ１１で異常が生じたものとする。この場合、時点Ｔ１１以降では、各電池セル６１の電圧変化の傾きが、小さくなる（負側に大きくなる）。これにより、各電池セル６１の電圧変化の傾きが閾値（破線で示す）よりも小さくなり、電圧降下が異常値であると判定されるため、異常であると判定される。なお、電気負荷への放電量が大きければ大きいほど、閾値は、小さくなる（負側に大きくなる）傾向がある。 The slope of the voltage change of the battery cell 61 when it is determined to be abnormal will be explained. FIG. 3 shows the slope of the voltage change of each battery cell 61 during constant discharge. As shown in FIG. 3, during constant discharge, the voltage of each battery cell 61 changes with a constant slope (negative slope). In other words, a voltage drop occurs. Here, it is assumed that an abnormality occurs at time T11 indicated by a broken line. In this case, after time T11, the slope of the voltage change of each battery cell 61 becomes smaller (increases in the negative side). As a result, the slope of the voltage change of each battery cell 61 becomes smaller than the threshold value (indicated by a broken line), and the voltage drop is determined to be an abnormal value, so it is determined that the voltage drop is abnormal. Note that the larger the amount of discharge to the electrical load, the smaller the threshold value tends to be (increasing on the negative side).

図４は、一定充電中における各電池セル６１の電圧変化の傾きを示している。図４に示すように、一定充電中である場合、一定の傾き（正の傾き）で各電池セル６１の電圧が変化する。ここで、破線で示す時点Ｔ１２で異常が生じたものとする。この場合、時点Ｔ１２以降では、各電池セル６１の電圧変化の傾きが、小さくなる（又はゼロとなる、又は負側に大きくなる）。これにより、各電池セル６１の電圧変化の傾きが閾値（破線で示す）よりも小さくなるため、異常であると判定される。なお、充電中は、放電中と比較して閾値が大きくなる傾向がある。また、充電量が大きければ大きいほど、閾値は、大きくなる（負側に小さくなる）傾向がある。 FIG. 4 shows the slope of the voltage change of each battery cell 61 during constant charging. As shown in FIG. 4, during constant charging, the voltage of each battery cell 61 changes with a constant slope (positive slope). Here, it is assumed that an abnormality occurs at time T12 indicated by a broken line. In this case, after time T12, the slope of the voltage change of each battery cell 61 becomes smaller (or becomes zero, or becomes larger on the negative side). As a result, the slope of the voltage change of each battery cell 61 becomes smaller than the threshold value (indicated by a broken line), so it is determined that there is an abnormality. Note that during charging, the threshold value tends to be larger than during discharging. Moreover, the larger the amount of charge, the larger the threshold value tends to be (become smaller on the negative side).

以上、第１実施形態の構成によれば、以下の効果を有する。 As described above, the configuration of the first embodiment has the following effects.

電池監視装置７０は、任意のタイミングで各電池セル６１の電圧を検出、記憶する。そして、電池監視装置７０は、前回値、今回値及び経過時間に基づいて電池セル６１毎に、任意の時間における電圧変化の傾きを算出し、算出した前記電圧変化の傾きに基づいて、各電池セル６１の異常を判定する。これにより、複数の電池セル６１の電圧が同時に低下する場合であっても、異常を判定することができる。また、組電池６０の漏電を検出する回路や、液体冷媒の導電率（絶縁率）を計測するセンサを設ける必要もない。 The battery monitoring device 70 detects and stores the voltage of each battery cell 61 at an arbitrary timing. Then, the battery monitoring device 70 calculates the slope of the voltage change at a given time for each battery cell 61 based on the previous value, the current value, and the elapsed time, and calculates the slope of the voltage change for each battery cell 61 based on the calculated slope of the voltage change. Determine whether the cell 61 is abnormal. Thereby, even if the voltages of a plurality of battery cells 61 decrease at the same time, it is possible to determine an abnormality. Further, there is no need to provide a circuit for detecting leakage of the battery pack 60 or a sensor for measuring the conductivity (insulation rate) of the liquid refrigerant.

組電池６０から電気負荷への放電状態もしくは充電状態によっては、各電池セル６１の電圧変化が一定とならない場合がある。各電池セル６１の電圧変化が一定とならないにもかかわらず、単位時間当たりの電圧変化の傾きに基づいて異常を判定すると誤判定する虞がある。そこで、組電池６０から入出力される電流値が一定（もしくはゼロ）である場合に限って、電圧変化の傾きに基づいて異常を判定することとした。これにより、誤判定を抑制できる。 Depending on the discharging state or charging state of the assembled battery 60 to the electrical load, the voltage change of each battery cell 61 may not be constant. Even though the voltage change of each battery cell 61 is not constant, there is a risk of an erroneous determination if an abnormality is determined based on the slope of the voltage change per unit time. Therefore, an abnormality is determined based on the slope of the voltage change only when the current value input and output from the assembled battery 60 is constant (or zero). Thereby, misjudgment can be suppressed.

また、組電池６０から入出力される電流値が一定である場合であっても、入出力される電流値の大きさで、電圧変化の傾きが正常となる範囲が変化しうる。このため、閾値を常に一定値とした場合、異常判定に誤差が生じる可能性がある。そこで、閾値は、組電池６０から入出力される電流積算値に応じて設定（調整）されるようにした。これにより、誤判定を抑制できる。 Further, even if the current value input and output from the assembled battery 60 is constant, the range in which the slope of voltage change is normal may change depending on the magnitude of the input and output current value. Therefore, if the threshold value is always set to a constant value, an error may occur in abnormality determination. Therefore, the threshold value is set (adjusted) according to the integrated current value input and output from the assembled battery 60. Thereby, misjudgment can be suppressed.

また、異常を検知した場合、電池監視装置７０は、リレースイッチ６４をオフ制御して、組電池６０と、電気負荷又は充電器との通電を遮断するため、安全を確保することができる。 Furthermore, when an abnormality is detected, the battery monitoring device 70 turns off the relay switch 64 to cut off the power supply between the assembled battery 60 and the electric load or charger, thereby ensuring safety.

（第２実施形態）
上記第１実施形態を以下のように変更してもよい。 (Second embodiment)
The first embodiment described above may be modified as follows.

第２実施形態では、図５に示すように、電池パック筐体８０において、液体冷媒が流出する流出口８０ｂには、流出口８０ｂにおける液体冷媒の流出温度を検出する温度センサ１０２が設けられている。また、電池パック筐体８０において、液体冷媒が流入する流入口８０ａには、流入口８０ａにおける液体冷媒の流入温度を検出する温度センサ１０１が設けられている。 In the second embodiment, as shown in FIG. 5, in the battery pack housing 80, a temperature sensor 102 is provided at an outlet 80b from which the liquid refrigerant flows out, to detect the temperature at which the liquid refrigerant flows out from the outlet 80b. There is. In addition, in the battery pack housing 80, a temperature sensor 101 is provided at an inlet 80a into which the liquid refrigerant flows, which detects the inflow temperature of the liquid refrigerant at the inlet 80a.

そして、電池監視装置７０は、温度センサ１０１，１０２から、流入温度、及び流出温度を取得するように構成されている。このため、第２実施形態において、電池監視装置７０は、冷媒温度取得部を備えることとなる。 The battery monitoring device 70 is configured to obtain the inflow temperature and the outflow temperature from the temperature sensors 101 and 102. Therefore, in the second embodiment, the battery monitoring device 70 includes a refrigerant temperature acquisition section.

ところで、図６の実線で示すように、一般的に、電池セル６１自体に異常が発生した場合（時点Ｔ１３）、液体冷媒に異常が生じた場合に比較して、液体冷媒の温度上昇は大きくなる。図６では、電池セル６１自体に異常が発生した場合における液体冷媒の温度上昇を実線で示し、液体冷媒に異常が生じた場合における液体冷媒の温度上昇を破線で示す。 By the way, as shown by the solid line in FIG. 6, when an abnormality occurs in the battery cell 61 itself (time T13), the temperature of the liquid refrigerant generally increases more than when an abnormality occurs in the liquid refrigerant. Become. In FIG. 6, a solid line indicates the temperature rise of the liquid refrigerant when an abnormality occurs in the battery cell 61 itself, and a broken line indicates the temperature rise of the liquid refrigerant when an abnormality occurs in the liquid refrigerant.

そこで、第２実施形態において電池監視装置７０は、取得した流入温度と流出温度との差がセル温度異常値（所定の差）以上である場合、電池セル６１に異常があると判定する。セル温度異常値は、図６に示す実線以上の値に基づいて、設定される。 Therefore, in the second embodiment, the battery monitoring device 70 determines that there is an abnormality in the battery cell 61 when the difference between the acquired inflow temperature and outflow temperature is equal to or higher than the cell temperature abnormal value (predetermined difference). The cell temperature abnormal value is set based on a value equal to or higher than the solid line shown in FIG.

また、第２実施形態において電池監視装置７０は、取得した流入温度と流出温度との差が冷媒温度異常値以上である場合、異常判定処理を実行する。この異常判定処理において、電池セル６１に異常がないと判定された場合、液体冷媒に異常があると判定する。一方、この異常判定処理において、電池セル６１に異常があると判定された場合には、電池セル６１に異常があると判定する。なお、冷媒温度異常値は、セル温度異常値よりも小さい値が設定され、例えば、図６に示す実線と破線との間の領域に基づいて設定される。 Furthermore, in the second embodiment, the battery monitoring device 70 executes an abnormality determination process when the difference between the acquired inflow temperature and outflow temperature is equal to or higher than the refrigerant temperature abnormal value. In this abnormality determination process, if it is determined that there is no abnormality in the battery cell 61, it is determined that there is an abnormality in the liquid refrigerant. On the other hand, in this abnormality determination process, if it is determined that the battery cell 61 is abnormal, it is determined that the battery cell 61 is abnormal. Note that the refrigerant temperature abnormal value is set to a value smaller than the cell temperature abnormal value, and is set, for example, based on the area between the solid line and the broken line shown in FIG. 6.

そして、電池監視装置７０は、流入温度と流出温度との差が、冷媒温度異常値及びセル温度異常値よりも小さい場合（つまり、図６に示す破線以下の場合）、異常判定処理を実行する。この異常判定処理において、電池セル６１に異常がないと判定された場合、正常であると判定する。一方、この異常判定処理において、電池セル６１に異常があると判定された場合には、電池セル６１に異常があると判定する。 Then, if the difference between the inflow temperature and the outflow temperature is smaller than the refrigerant temperature abnormal value and the cell temperature abnormal value (that is, below the broken line shown in FIG. 6), the battery monitoring device 70 executes the abnormality determination process. . In this abnormality determination process, if it is determined that there is no abnormality in the battery cell 61, it is determined that the battery cell 61 is normal. On the other hand, in this abnormality determination process, if it is determined that the battery cell 61 is abnormal, it is determined that the battery cell 61 is abnormal.

第２実施形態の構成によれば、組電池６０等に異常が生じて、発熱量が多くなった場合、液体冷媒の温度に基づいて、その異常を検出することができる。これにより、より正確に異常を判定することができる。また、例えば、電池セル６１の充電率によっては、電圧変化が少ない（傾きの絶対値が小さい）場合がある。このような場合においても液体冷媒の温度に基づいて異常を判定することができる。また、冷媒温度に基づいて、電池セル６１に異常があるか、液体冷媒に異常があるのかを判定することができる。 According to the configuration of the second embodiment, when an abnormality occurs in the assembled battery 60 or the like and the amount of heat generated increases, the abnormality can be detected based on the temperature of the liquid refrigerant. Thereby, abnormality can be determined more accurately. Further, for example, depending on the charging rate of the battery cell 61, the voltage change may be small (the absolute value of the slope may be small). Even in such a case, an abnormality can be determined based on the temperature of the liquid refrigerant. Furthermore, based on the refrigerant temperature, it can be determined whether there is an abnormality in the battery cell 61 or in the liquid refrigerant.

（他の実施形態）
上記実施形態は、以下のように変更してもよい。 (Other embodiments)
The above embodiment may be modified as follows.

・上記実施形態では、水冷式であったが、組電池６０を空冷式の電池パック筐体に収容されてもよい。 - Although the battery pack 60 is water-cooled in the above embodiment, it may be housed in an air-cooled battery pack housing.

・上記実施形態において、各電池セル６１の温度をそれぞれ検出するセル温度センサを備えてもよい。そして、電池監視装置７０は、セル温度センサから各電池セル６１の温度を取得し、各電池セル６１の温度を、電池セル６１の異常を判定する際の判断材料としてもよい。例えば、電池セル６１の充電率によっては、電圧変化が小さい場合がある。このような場合において電圧変化とともに電池セル６１の温度に基づいて異常を判定するなどしてもよい。具体的には、温度に基づいて閾値を調整する、もしくは電圧変化の傾きが閾値未満であって、温度の上昇量が所定の上昇量以上である場合、異常であると判定してもよい。このように電池セル６１の温度を電圧検出の冗長で見ることにより、より正確に異常を判定することができる。なお、この場合、電池監視装置７０が、各電池セル６１の温度をそれぞれ取得するセル温度取得部に相当する。また、電池監視装置７０に、セル温度センサを設けてもよい。 - In the embodiment described above, a cell temperature sensor that detects the temperature of each battery cell 61 may be provided. Then, the battery monitoring device 70 may acquire the temperature of each battery cell 61 from the cell temperature sensor, and may use the temperature of each battery cell 61 as a basis for determining whether the battery cell 61 is abnormal. For example, depending on the charging rate of the battery cell 61, the voltage change may be small. In such a case, an abnormality may be determined based on the temperature of the battery cell 61 as well as the voltage change. Specifically, the threshold value may be adjusted based on the temperature, or if the slope of the voltage change is less than the threshold value and the amount of increase in temperature is greater than or equal to a predetermined amount of increase, it may be determined that there is an abnormality. By observing the temperature of the battery cell 61 with redundant voltage detection in this way, abnormality can be determined more accurately. Note that in this case, the battery monitoring device 70 corresponds to a cell temperature acquisition unit that acquires the temperature of each battery cell 61. Further, the battery monitoring device 70 may be provided with a cell temperature sensor.

・上記実施形態において、電池セル６１と電池監視装置７０との間における信号線が断線又は電圧検出系の異常が発生した場合、電圧変化の傾きは、電池セル６１が短絡した場合に比較しても急激に変化することが多い。そこで、故障判定用閾値を設け、故障判定用閾値と電圧変化の傾きとの比較に基づいて、信号線の断線又は電圧検出系の異常を判定してもよい。なお、故障判定用閾値は、通常、異常判定処理における閾値よりもはるかに小さく（負側に大きく）設定される。このため、電圧変化の傾きが、故障判定用閾値よりも小さい場合（負側に大きい場合）、断線又は電圧検出系の異常を判定することとなる。 - In the above embodiment, when the signal line between the battery cell 61 and the battery monitoring device 70 is disconnected or an abnormality occurs in the voltage detection system, the slope of the voltage change is lower than when the battery cell 61 is short-circuited. It also often changes rapidly. Therefore, a failure determination threshold may be provided, and a break in the signal line or an abnormality in the voltage detection system may be determined based on a comparison between the failure determination threshold and the slope of the voltage change. Note that the failure determination threshold is usually set much smaller (larger on the negative side) than the threshold in the abnormality determination process. Therefore, if the slope of the voltage change is smaller than the failure determination threshold (larger on the negative side), it is determined that there is a disconnection or an abnormality in the voltage detection system.

・上記実施形態において、電圧変化の傾きは、前回値から今回値を減算した値を除算することにより算出してもよい。この場合、計算方法に応じて閾値の大小関係を適宜変更することは言うまでもない。 - In the above embodiment, the slope of the voltage change may be calculated by dividing the value obtained by subtracting the current value from the previous value. In this case, it goes without saying that the magnitude relationship of the threshold values is changed as appropriate depending on the calculation method.

・上記実施形態において、電流センサ６５を備えなくてもよい。この場合、例えば、駐車中など、明確に充放電がない期間であると電池監視装置７０等の制御装置が判定した場合、当該期間（例えば、前回停車時から今回起動時までの期間）における電池セル６１の電圧変化の傾きを算出し、異常を判定してもよい。 - In the above embodiment, the current sensor 65 may not be provided. In this case, if the control device such as the battery monitoring device 70 determines that there is no clear charging or discharging, such as during parking, the battery during the period (for example, the period from the previous stop to the current start-up) An abnormality may be determined by calculating the slope of the voltage change of the cell 61.

・上記実施形態において、全電池セル６１の電圧変化の傾きを算出し、全電池セル６１の異常をそれぞれ判定したが、全電池セル６１のうち、一部（１又は複数）の電圧変化の傾きを算出し、一部の異常を判定してもよい。 - In the above embodiment, the slope of the voltage change of all the battery cells 61 was calculated and the abnormality of each of the battery cells 61 was determined, but the slope of the voltage change of some (one or more) of all the battery cells 61 may be calculated to determine some abnormalities.

・本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 - The control unit and the method described in the present disclosure are implemented by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. May be realized. Alternatively, the controller and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by a processor configured with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control unit and the method described in the present disclosure may be implemented using a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may be implemented by one or more dedicated computers configured. The computer program may also be stored as instructions executed by a computer on a computer-readable non-transitory tangible storage medium.

６０…組電池、６１…電池セル、７０…電池監視装置。 60... assembled battery, 61... battery cell, 70... battery monitoring device.

Claims

In a battery monitoring device (70) that monitors the state of an assembled battery (60) configured by connecting a plurality of battery cells (61),
a voltage acquisition unit (70) that acquires the voltage of each battery cell at an arbitrary timing;
a storage unit (70) that stores the voltage of each battery cell detected by the voltage acquisition unit;
a calculation unit (70) that calculates a slope of voltage change for each battery cell based on the voltage stored in the storage unit;
an abnormality determination unit (70) that determines an abnormality in the battery cell based on the slope of the voltage change calculated by the calculation unit ,
The abnormality determining unit is configured to determine whether the battery cell is abnormal based on a comparison between the slope of the voltage change and a threshold value,
A battery monitoring device , wherein the threshold value is set according to an integrated value of current input and output from the assembled battery .

The battery monitoring device according to claim 1 , wherein the battery cell is cooled by being immersed in an insulating liquid coolant.

The battery monitoring device according to claim 1 , wherein the assembled battery is housed in an air-cooled housing.

In a battery monitoring device (70) that monitors the state of an assembled battery (60) configured by connecting a plurality of battery cells (61),
a voltage acquisition unit (70) that acquires the voltage of each battery cell at an arbitrary timing;
a storage unit (70) that stores the voltage of each battery cell detected by the voltage acquisition unit;
a calculation unit (70) that calculates a slope of voltage change for each battery cell based on the voltage stored in the storage unit;
an abnormality determination unit (70) that determines an abnormality in the battery cell based on the slope of the voltage change calculated by the calculation unit ,
The battery cell is cooled by being immersed in an insulating liquid refrigerant,
The battery cell is housed in a housing (80),
The casing has an outlet (80b) through which the liquid refrigerant flows out, and an inlet (80a) into which the liquid refrigerant cooled by the cooling device flows,
comprising a refrigerant temperature acquisition unit (70) that acquires an inflow temperature of the liquid refrigerant at the inlet and an outflow temperature of the liquid refrigerant at the outlet;
The abnormality determination unit includes:
If the difference between the inflow temperature and the outflow temperature acquired by the temperature acquisition unit is greater than or equal to a predetermined difference, it is determined that the battery cell is abnormal; If the difference is less than a predetermined value, the battery monitoring device determines whether the battery cell is abnormal based on the slope of the voltage change .

comprising a cell temperature acquisition unit (70) that acquires the temperature of each battery cell,
The abnormality determination unit includes:
The battery monitoring device according to any one of claims 1 to 4 , wherein abnormality of the battery cell is determined based on the temperature of each battery cell acquired by the cell temperature acquisition unit.

1 . The battery pack according to claim 1 , further comprising a control unit ( 70 ) that instructs a switch unit ( 64 ) for switching between energizing and energizing the assembled battery to cut off energization when the abnormality determining unit determines that there is an abnormality. - The battery monitoring device according to any one of 5 .

The abnormality determination unit compares the slope of the voltage change with a failure determination threshold for determining a disconnection of a signal line between the battery cell and the battery monitoring device or an abnormality in the voltage detection system, The battery monitoring device according to any one of claims 1 to 6 , which determines whether the signal line is disconnected or the voltage detection system is abnormal.