(57)【要約】【課題】  定電流の下で蓄電ユニットを充電又は放電するとき、蓄電ユニットの抵抗値を推定する。【解決手段】  蓄電システムは、充放電を行う蓄電ユニット（１，１００）と、蓄電ユニットの電圧値を検出する電圧センサ（２０１）と、蓄電ユニットの抵抗値が閾値よりも高いときに、蓄電ユニットが異常状態であると判別するコントローラ（３００）と、を有する。蓄電ユニットを定電流で充電又は放電するとき、コントローラは、まず、通電時間および分極電圧値の対応関係を用いて、通電時間に対応した分極電圧値を特定する。そして、コントローラは、電圧センサの検出電圧値と、特定した分極電圧値と、通電後の蓄電ユニットの開放電圧値と、通電時の電流値とを用いて、通電後の蓄電ユニットの抵抗値を算出する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電を行う蓄電ユニットと、
前記蓄電ユニットの電圧値を検出する電圧センサと、
前記蓄電ユニットの抵抗値が閾値よりも高いときに、前記蓄電ユニットが異常状態であると判別するコントローラと、を有し、
前記コントローラは、
前記蓄電ユニットを定電流で充電又は放電するとき、
通電時間および分極電圧値の対応関係を用いて、通電時間に対応した分極電圧値を特定し、
前記電圧センサの検出電圧値と、特定した分極電圧値と、通電後の前記蓄電ユニットの開放電圧値と、通電時の電流値とを用いて、通電後の前記蓄電ユニットの抵抗値を算出する、
ことを特徴とする蓄電システム。
【請求項２】
前記蓄電ユニットに流れる電流を検出する電流センサを有しており、
前記コントローラは、通電を開始するときの前記蓄電ユニットの開放電圧値と、通電中において前記電流センサの検出電流値を積算した値とを用いて、通電後の前記蓄電ユニットの開放電圧値を算出することを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項３】
前記コントローラは、外部電源から供給される電力を用いて、前記蓄電ユニットを定電流で充電するときに、充電後の前記蓄電ユニットの抵抗値を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電システム。
【請求項４】
前記蓄電ユニットから出力された直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記インバータから出力された交流電力を、車両の走行に用いられる運動エネルギに変換するモータと、
を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の蓄電システム。
【請求項５】
前記コントローラは、前記蓄電ユニットから前記モータに電力を供給しているとき、前記蓄電ユニットの電流値および電圧値の挙動から、前記蓄電ユニットの抵抗値を算出することを特徴とする請求項４に記載の蓄電システム。
【請求項６】
前記コントローラは、
前記蓄電ユニットを定電流で充電又は放電しているときに算出される前記蓄電ユニットの抵抗値が第１閾値よりも高いときに、前記蓄電ユニットが異常状態であると判別し、
前記蓄電ユニットから前記モータに電力を供給しているときに算出される前記蓄電ユニットの抵抗値が第２閾値よりも高いときに、前記蓄電ユニットが異常状態であると判別し、
前記第１閾値は、前記第２閾値よりも低い、
ことを特徴とする請求項５に記載の蓄電システム。
【請求項７】
蓄電ユニットを定電流で充電又は放電するとき、通電時間および分極電圧値の対応関係を用いて、通電時間に対応した分極電圧値を特定し、
電圧センサによって検出された前記蓄電ユニットの電圧値と、特定した分極電圧値と、通電後の前記蓄電ユニットの開放電圧値と、通電時の電流値とを用いて、通電後の前記蓄電ユニットの抵抗値を算出し、
算出した抵抗値が閾値よりも高いときに、前記蓄電ユニットが異常状態であると判別する、
ことを特徴とする異常判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電ユニットの抵抗値に基づいて、蓄電ユニットの異常状態を判別する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電池の内部抵抗の異常を検出方法が記載されている。具体的には、電流値および電圧値を座標軸とした座標系において、電池を充放電したときの電流値および電圧値の関係をプロットする。そして、複数のプロットに対する近似直線（Ｉ−Ｖ直線）を算出し、近似直線の傾きに基づいて、電池の内部抵抗の異常を検出している。ここで、電池の内部抵抗値が上昇するほど、近似直線の傾きが急になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０２１９３１号公報
【特許文献２】特開２００５−０１００３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、電流値が変化しなければ、近似直線を求めることができず、近似直線の傾きに基づいて、内部抵抗の異常を検出することもできない。すなわち、電池を定電流で充電又は放電するときには、近似直線を求めることができない。
【０００５】
また、電流値にノイズが含まれやすい状況では、電池の内部抵抗を把握し難くなる。電流値にノイズが含まれる場合としては、例えば、リプル電流が発生した場合や、スイッチング動作に伴うノイズが電流値に含まれる場合がある。電流値にノイズが含まれると、電流値を取得するタイミングに応じて電流値が変化してしまい、電流値に基づいて内部抵抗を算出するときに、内部抵抗を精度良く推定し難くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願第１の発明である蓄電システムは、充放電を行う蓄電ユニットと、蓄電ユニットの電圧値を検出する電圧センサと、蓄電ユニットの抵抗値が閾値よりも高いときに、蓄電ユニットが異常状態であると判別するコントローラと、を有する。蓄電ユニットを定電流で充電又は放電するとき、コントローラは、まず、通電時間および分極電圧値の対応関係を用いて、通電時間に対応した分極電圧値を特定する。そして、コントローラは、電圧センサの検出電圧値と、特定した分極電圧値と、通電後の蓄電ユニットの開放電圧値と、通電時の電流値とを用いて、通電後の蓄電ユニットの抵抗値を算出する。
【０００７】
電圧センサの検出電圧値と、分極電圧値と、通電後の蓄電ユニットの開放電圧値と、通電時の電流値とを特定すれば、定電流の下で蓄電ユニットを充電又は放電するときでも、通電後の蓄電ユニットの抵抗値を算出することができる。具体的には、下記式（I）を用いることにより、通電後の蓄電ユニットの抵抗値を算出することができる。
【０００８】
【数１】
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【０００９】
上記式（I）において、Ｒｃは、通電後の蓄電ユニットの抵抗値であり、ＣＣＶは、通電後に電圧センサによって検出された蓄電ユニットの電圧値であり、ＯＣＶは、通電後の蓄電ユニットの開放電圧値である。Ｖｄｙｎは、通電に伴う分極電圧値であり、Ｉｃｈは、通電時の電流値（一定値）である。
【００１０】
分極電圧値は、通電時の電流値が変動することに応じて変化してしまうが、定電流の下で蓄電ユニットを充電又は放電するときには、電流値の変動を考慮しなくてよく、分極電圧値を特定しやすくなる。すなわち、通電時間および分極電圧値の対応関係を予め求めておけば、通電時間に対応した分極電圧値を特定することができる。
【００１１】
上述したように電流値の変動を考慮しなくてよいため、電流値が変動したときの分極電圧値を推定する場合と比べて、分極電圧値を推定しやすくなり、分極電圧値の推定精度を向上させることができる。上記式（I）に示すように、通電後の蓄電ユニットの抵抗値は、分極電圧値から算出されるため、分極電圧値の推定精度を向上させることにより、通電後の蓄電ユニットにおける抵抗値の推定精度も向上させることができる。
【００１２】
通電後の蓄電ユニットの開放電圧値は、通電を開始するときの蓄電ユニットの開放電圧値と、通電中において電流センサの検出電流値を積算した値とから算出することができる。ここで、蓄電ユニットの開放電圧値および充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）は、対応関係にあるため、通電を開始するときの開放電圧値を取得すれば、この開放電圧値に対応した充電状態を特定することができる。
【００１３】
蓄電ユニットを通電している間、電流センサの検出電流値を積算すれば、通電を開始するときの充電状態および電流積算値から、通電後における蓄電ユニットの充電状態を算出することができる。通電後の充電状態を算出すれば、開放電圧値および充電状態の対応関係を用いて、通電後の充電状態に対応した開放電圧値を特定することができる。
【００１４】
外部電源からの電力を蓄電ユニットに供給することにより、蓄電ユニットを充電することができる。このときには、定電流で蓄電ユニットを充電することができるため、上述したように、蓄電ユニットの抵抗値を算出することができる。ここで、外部電源とは、蓄電システムとは別に設けられた電源である。
【００１５】
また、外部電源の電力を蓄電ユニットに供給するときには、蓄電ユニットに流れる電流値にノイズが含まれにくくなる。すなわち、蓄電ユニットから出力された電力を用いて負荷を駆動するときには、負荷の駆動に応じて、蓄電ユニットの電流値にノイズが含まれやすくなることがある。外部電源の電力を蓄電ユニットに供給するときには、負荷を駆動しないため、蓄電ユニットの電流値にノイズが含まれてしまうことを抑制することができる。
【００１６】
蓄電ユニットの電流値にノイズが含まれてしまうと、電流値などから算出される抵抗値に誤差が含まれてしまい、抵抗値の推定精度が低下してしまうおそれがある。上述したように、蓄電ユニットの電流値にノイズが含まれることを抑制できれば、抵抗値に誤差が含まれるのを抑制でき、抵抗値の推定精度を向上させることができる。
【００１７】
負荷としては、例えば、モータを用いることができる。具体的には、インバータによって、蓄電ユニットから出力される直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータに供給することができる。モータが生成した運動エネルギは、車両を走行させるためのエネルギとして用いることができる。
【００１８】
蓄電ユニットの電力を用いてモータを駆動しているときには、モータの駆動状態に応じて、蓄電ユニットの電流値が変化しやすい。このため、蓄電ユニットの電流値および電圧値の挙動から、蓄電ユニットの抵抗値を算出することができる。具体的には、電流値および電圧値を座標軸とした座標系において、電流値および電圧値の関係をプロットし、複数のプロットに近似する直線を特定すれば、近似直線の傾きが、蓄電ユニットの抵抗値となる。
【００１９】
蓄電ユニットを定電流で充電又は放電しているときに算出される蓄電ユニットの抵抗値が第１閾値よりも高いときには、蓄電ユニットが異常状態であると判別することができる。また、蓄電ユニットからモータに電力を供給しているときに算出される蓄電ユニットの抵抗値が第２閾値よりも高いときには、蓄電ユニットが異常状態であると判別することができる。
【００２０】
蓄電ユニットの電力を用いてモータを駆動しているときには、モータの駆動状態に応じて、蓄電ユニットの電流値にノイズが含まれやすい。このため、このときに算出される抵抗値の推定精度は、定電流で充電又は放電しているときに算出される抵抗値の推定精度よりも低くなりやすい。
【００２１】
蓄電ユニットの異常状態を特定するための閾値を理論上で設定したとき、推定誤差を考慮して、第１閾値および第２閾値が設定される。すなわち、理論上の閾値に対して、推定誤差分を加算することにより、第１閾値および第２閾値を設定することができる。上述したように、抵抗値の推定誤差が互いに異なるため、第１閾値に対応した推定誤差分は、第２閾値に対応した推定誤差分よりも小さくできる。結果として、第１閾値は、第２閾値よりも小さくすることができる。
【００２２】
本願第２の発明は、蓄電ユニットの異常状態を判別する異常判別方法である。まず、蓄電ユニットを定電流で充電又は放電するとき、通電時間および分極電圧値の対応関係を用いて、通電時間に対応した分極電圧値を特定する。次に、電圧センサによって検出された蓄電ユニットの電圧値と、特定した分極電圧値と、通電後の蓄電ユニットの開放電圧値と、通電時の電流値とを用いて、通電後の蓄電ユニットの抵抗値を算出する。そして、算出した抵抗値が閾値よりも高いときに、蓄電ユニットが異常状態であると判別する。本願第２の発明においても、本願第１の発明と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】電池システムの構成を示す図である。
【図２】電池システムの一部の構成を示す図である。
【図３】単電池の異常状態を判別する処理を説明するフローチャートである。
【図４】分極電圧値と、外部充電の継続時間との関係を示す図である。
【図５】監視ユニットの検出電圧に含まれる電圧成分を説明する図である。
【図６】ＳＯＣおよびＯＣＶの対応関係を示す図である。
【図７】第１閾値および第２閾値の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本実施例の電池システム（蓄電システムに相当する）の構成を示す図である。図１に示す電池システムは、例えば、車両に搭載することができる。車両としては、ＰＨＶ（Plug-in Hybrid Vehicle）およびＥＶ（Electric Vehicle）がある。なお、車両以外であっても、本発明を適用することができる。
【００２６】
ＰＨＶでは、車両を走行させるための動力源として、後述する組電池に加えて、内燃機関又は燃料電池といった他の動力源を備えている。また、ＰＨＶでは、外部電源からの電力を用いて組電池を充電することができる。ＥＶは、車両の動力源として、組電池だけを備えており、外部電源からの電力供給を受けて、組電池を充電することができる。外部電源とは、車両の外部において、車両とは別に設けられた電源（例えば、商用電源）である。
【００２７】
組電池１００は、直列に接続された複数の単電池（蓄電ユニットに相当する）１を有する。単電池１としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタを用いることができる。
【００２８】
単電池１の数は、組電池１００の要求出力などに基づいて、適宜設定することができる。組電池１００には、並列に接続された複数の単電池１を含めることもできる。監視ユニット２０１は、組電池１００の端子間電圧（ＣＣＶ：Closed Circuit Voltage）を検出したり、各単電池１の電圧（ＣＣＶ）を検出したりし、検出結果をコントローラ３００に出力する。
【００２９】
図２に示すように、監視ユニット２０１は、組電池１００を構成する単電池１の数だけ、電圧監視ＩＣ（Integrated Circuit）２０１ａを有しており、各電圧監視ＩＣ（電圧センサに相当する）２０１ａは、各単電池１に並列に接続されている。各電圧監視ＩＣ２０１ａは、対応する単電池１の電圧を検出し、検出結果をコントローラ３００に出力する。
【００３０】
本実施例では、各単電池１に対して電圧監視ＩＣ２０１ａを設けているが、これに限るものではない。例えば、組電池１００を構成する複数の単電池１を、複数の電池ブロック（蓄電ユニットに相当する）に分けたとき、各電池ブロックに対して電圧監視ＩＣ２０１ａを設けることができる。すなわち、各電池ブロックに対して電圧監視ＩＣ２０１ａを並列に接続することができる。
【００３１】
この場合において、電圧監視ＩＣ２０１ａは、対応する電池ブロックの電圧を検出し、検出結果をコントローラ３００に出力する。ここで、各電池ブロックは、直列に接続された複数の単電池１によって構成されており、複数の電池ブロックが直列に接続されることにより、組電池１００が構成される。なお、各電池ブロックには、並列に接続された複数の単電池１を含めることもできる。
【００３２】
電流センサ２０２は、組電池１００に流れる電流を検出し、検出結果をコントローラ３００に出力する。ここで、組電池１００を放電しているときには、電流センサ２０２によって検出される電流値として、正の値を用いることができる。また、組電池１００を充電しているときには、電流センサ２０２によって検出される電流値として、負の値を用いることができる。
【００３３】
本実施例では、組電池１００の正極端子と接続された正極ラインＰＬに電流センサ２０２を設けているが、電流センサ２０２は、組電池１００に流れる電流を検出できればよく、電流センサ２０２を設ける位置は適宜設定することができる。なお、複数の電流センサ２０２を用いることもできる。
【００３４】
コントローラ３００は、メモリ３０１を有しており、メモリ３０１は、コントローラ３００が所定処理（例えば、本実施例で説明する処理）を行うための各種の情報を記憶している。また、コントローラ３００は、タイマ３０２を有しており、タイマ３０２は、時間の計測に用いられる。本実施例では、メモリ３０１やタイマ３０２が、コントローラ３００に内蔵されているが、メモリ３０１およびタイマ３０２の少なくとも一方は、コントローラ３００の外部に設けることもできる。
【００３５】
組電池１００の正極端子と接続された正極ラインＰＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂが設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂは、コントローラ３００からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。組電池１００の負極端子と接続された負極ラインＮＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇが設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｇは、コントローラ３００からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。
【００３６】
システムメインリレーＳＭＲ−Ｇには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび電流制限抵抗２０３が並列に接続されている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび電流制限抵抗２０３は、直列に接続されている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｐは、コントローラ３００からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。電流制限抵抗２０３は、組電池１００を負荷（具体的には、後述するインバータ２０４）と接続するときに、突入電流が流れることを抑制するために用いられる。
【００３７】
組電池１００は、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬを介して、インバータ２０４と接続されている。組電池１００をインバータ２０４と接続するとき、コントローラ３００は、まず、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂをオフからオンに切り替えるとともに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオフからオンに切り替える。これにより、電流制限抵抗２０３に電流が流れることになる。
【００３８】
次に、コントローラ３００は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替えた後に、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンからオフに切り替える。これにより、組電池１００およびインバータ２０４の接続が完了し、図１に示す電池システムは、起動状態（Ready-On）となる。コントローラ３００には、車両のイグニッションスイッチのオン／オフに関する情報が入力され、コントローラ３００は、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わると、電池システムを起動する。
【００３９】
一方、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったとき、コントローラ３００は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンからオフに切り替える。これにより、組電池１００およびインバータ２０４の接続が遮断され、電池システムは、停止状態（Ready-Off）となる。
【００４０】
インバータ２０４は、組電池１００から出力された直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ・ジェネレータ２０５に出力する。モータ・ジェネレータ２０５としては、例えば、三相交流モータを用いることができる。モータ・ジェネレータ２０５は、インバータ２０４から出力された交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。モータ・ジェネレータ２０５によって生成された運動エネルギは、車輪に伝達され、車両を走行させることができる。
【００４１】
車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータ２０５は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ（交流電力）に変換する。インバータ２０４は、モータ・ジェネレータ２０５が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を組電池１００に出力する。これにより、組電池１００は、回生電力を蓄えることができる。
【００４２】
本実施例では、組電池１００をインバータ２０４に接続しているが、これに限るものではない。具体的には、組電池１００を昇圧回路に接続するとともに、昇圧回路をインバータ２０４に接続することができる。昇圧回路を用いることにより、組電池１００の出力電圧を昇圧することができる。また、昇圧回路は、インバータ２０４から組電池１００への出力電圧を降圧することができる。
【００４３】
正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬには、充電器２０６が接続されている。具体的には、充電器２０６は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂおよびインバータ２０４を接続する正極ラインＰＬと、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇおよびインバータ２０４を接続する負極ラインＮＬとに接続されている。充電器２０６には、インレット（コネクタ）２０７が接続されている。
【００４４】
充電器２０６およびラインＰＬ，ＮＬを接続するラインには、充電リレーＲｃｈ１，Ｒｃｈ２が設けられている。充電リレーＲｃｈ１，Ｒｃｈ２は、コントローラ３００からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。
【００４５】
インレット２０７には、不図示の外部電源と接続されたプラグ（コネクタ）が接続される。プラグをインレット２０７に接続することにより、外部電源からの電力を、充電器２０６を介して組電池１００に供給することができる。これにより、外部電源を用いて、組電池１００を充電することができる。外部電源を用いた組電池１００の充電を外部充電という。
【００４６】
外部電源が交流電力を供給するとき、充電器２０６は、外部電源からの交流電力を直流電力に変換し、直流電力を組電池１００に供給する。コントローラ３００は、充電器２０６の動作を制御することができる。外部充電を行うとき、充電器２０６は、電圧を変換することもできる。
【００４７】
本実施例の電池システムでは、充電リレーＲｃｈ１，Ｒｃｈ２およびシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがオンであるときに、外部電源からの電力が組電池１００に供給されるようになっている。外部充電を行うとき、組電池１００には一定の充電電流を流すことができ、定電流の下で、組電池１００を充電することができる。
【００４８】
外部電源の電力を組電池１００に供給するシステムは、図１に示すシステムに限るものではない。例えば、充電器２０６は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｇを介さずに、組電池１００と接続することができる。具体的には、充電器２０６は、組電池１００およびシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂを接続する正極ラインＰＬと、組電池１００およびシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇを接続する負極ラインＮＬとに対して、充電リレーＲｃｈ１，Ｒｃｈ２を介して接続することができる。この場合には、充電リレーＲｃｈ１，Ｒｃｈ２をオフからオンに切り替えることにより、外部充電を行うことができる。
【００４９】
本実施例では、プラグをインレット２０７に接続することにより、外部充電を行うようにしているが、これに限るものではない。具体的には、いわゆる非接触方式の充電システムを用いることにより、外部電源の電力を組電池１００に供給することができる。非接触方式の充電システムでは、電磁誘導や共振現象を利用することにより、ケーブルを介さずに電力を供給することができる。非接触方式の充電システムとしては、公知の構成を適宜採用することができる。
【００５０】
本実施例では、充電器２０６が車両に搭載されているが、これに限るものではない。すなわち、充電器２０６は、車両の外部において、車両とは別に設けられていてもよい。この場合には、車両の外部から図１に示す電池システムに対して、直流電力が供給されることになる。また、コントローラ３００および充電器２０６の間の通信によって、コントローラ３００は、充電器２０６の動作を制御することができる。
【００５１】
単電池１の劣化が進行すると、単電池１の抵抗値が上昇するため、単電池１の抵抗値を算出（推定）することにより、単電池１の劣化状態を把握することができる。そして、単電池１の劣化状態によっては、単電池１が異常状態であると判別することができる。
【００５２】
図３に示すフローチャートを用いて、単電池１の異常状態を判別する処理について説明する。図３に示す処理は、コントローラ３００によって実行される。
【００５３】
以下に説明する処理では、単電池１の抵抗値を算出し、算出した抵抗値に基づいて、単電池１（組電池１００）の異常状態を判別しているが、これに限るものではない。具体的には、組電池１００又は、上述した電池ブロックの抵抗値を算出し、算出した抵抗値に基づいて、組電池１００又は電池ブロックの異常状態を判別することができる。この場合において、組電池１００や電池ブロックは、本発明における蓄電ユニットに相当する。
【００５４】
ステップＳ１０１において、コントローラ３００は、外部充電を行うか否かを判別する。本実施例の電池システムでは、プラグをインレット２０７に接続することにより、外部充電を開始することができるため、コントローラ３００は、プラグがインレット２０７に接続されているか否かを判別することにより、外部充電を行うか否かを判別することができる。なお、上述した非接触方式の充電システムにおいては、コントローラ３００は、電力を供給する側のシステムと通信を行うことにより、外部充電が行われるか否かを判別することができる。
【００５５】
外部充電を行うことにより、例えば、組電池１００を満充電状態とすることができる。外部充電を行うときには、一定の充電電流を組電池１００に流し続けることにより、組電池１００（単電池１）の電圧値が上昇する。組電池１００（単電池１）の電圧値が上限電圧値に到達すれば、組電池１００（単電池１）を満充電状態とすることができる。
【００５６】
外部充電を行うとき、コントローラ３００は、ステップＳ１０２の処理を行い、外部充電を行わないとき、コントローラ３００は、ステップＳ１０６の処理を行う。ステップＳ１０２において、コントローラ３００は、外部充電を完了したときの単電池１の分極電圧値を推定する。分極電圧値とは、単電池１を充電したときの分極に伴う電圧変動量である。
【００５７】
外部充電を行うときには、一定の電流が継続して組電池１００に流れるため、図４に示すマップ（一例）を実験などによって予め用意しておくことにより、分極電圧値を推定することができる。図４において、縦軸は分極電圧値であり、横軸は、外部充電の継続時間（通電時間）である。外部充電を開始すると、単電池１の分極が発生し、分極電圧値が上昇することになる。
【００５８】
図４に示すマップを作成するときには、外部充電を行うときの電流値（一定値）を基準として、分極電圧値と外部充電の継続時間との関係を求めればよい。分極電圧値は、組電池１００に流れる電流値によっても変化するが、外部充電を行うときには、特定の電流値が流れ続けるだけであるため、このときの電流値を基準として、図４に示すマップを作成しておけばよい。
【００５９】
外部充電後の分極電圧値を推定するときには、電流値の変動を考慮しなくてもよいため、外部充電の継続時間を考慮するだけで、分極電圧値を精度良く推定することができる。ここで、電流値が変動するときには、電流値の変動も考慮して分極電圧値を推定しなければならず、分極電圧値を推定し難くなる。外部充電を行うときには、電流値の変動を考慮しなくてよいため、分極電圧値を推定しやすくなる。そして、外部充電後の分極電圧値を推定する場合には、電流値の変動も考慮して分極電圧値を推定する場合と比べて、分極電圧値の推定精度を向上させることができる。
【００６０】
図４に示すマップは、メモリ３０１に記憶しておくことができる。コントローラ３００は、外部充電を開始してからの時間（継続時間）を計測することにより、計測時間に対応した分極電圧値を図４に示すマップから特定することができる。ここで、外部充電を開始してからの時間は、タイマ３０２を用いて計測することができる。
【００６１】
ステップＳ１０３において、コントローラ３００は、単電池１の抵抗値Ｒｃを推定する。具体的には、コントローラ３００は、下記式（１）に基づいて、単電池１の抵抗値Ｒｃを算出することができる。本実施例では、単電池１の抵抗値Ｒｃを算出しているが、組電池１００の抵抗値を算出したり、上述した電池ブロックの抵抗値を算出したりすることができる。この場合であっても、単電池１の抵抗値Ｒｃを算出する方法と同様の方法によって、組電池１００や電池ブロックの抵抗値を算出することができる。
【００６２】
【数２】
2014085118.tif 000004
【００６３】
上記式（１）において、ＣＣＶ（Closed Circuit Voltage）は、監視ユニット２０１によって検出される単電池１の電圧値であり、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）は、単電池１の開放電圧値である。ＣＣＶおよびＯＣＶは、外部充電を完了した後における単電池１のＣＣＶおよびＯＣＶである。Ｖｄｙｎは、ステップＳ１０２の処理で推定された分極電圧値である。Ｉｃｈは、組電池１００（単電池１）を充電しているときの電流値である。外部充電を行っているときには、電流値Ｉｃｈは略一定となる。
【００６４】
監視ユニット２０１によって検出される単電池１の電圧値（ＣＣＶ）は、図５に示すように、単電池１のＯＣＶと、単電池１の内部抵抗（抵抗値Ｒｃ）に伴う電圧上昇量と、分極電圧値とを含んでいる。図５に示す関係から、上記式（１）を導出することができる。
【００６５】
外部充電を完了した後の単電池１のＯＣＶは、外部充電を開始したときの単電池１の電圧（ＯＣＶ）と、外部充電を行っている間の電流積算値とに基づいて、算出することができる。以下に、外部充電を完了した後の単電池１のＯＣＶを算出する方法について説明する。
【００６６】
まず、外部充電を開始する前では、監視ユニット２０１を用いて、単電池１のＯＣＶを測定することができる。例えば、組電池１００が負荷（インバータ２０４）と接続されていない状態において、単電池１に微弱な電流を流すことにより、単電池１のＯＣＶを測定することができる。ここで、単電池１に微弱な電流を流すことにより、単電池１の内部抵抗に伴う電圧変化量を無視することができ、監視ユニット２０１によって検出された単電池１の電圧を、単電池１のＯＣＶと見なすことができる。
【００６７】
単電池１のＯＣＶを測定できれば、このＯＣＶに対応したＳＯＣ（State of Charge）を特定することができる。ＳＯＣは、満充電容量に対する、現在の充電容量の割合である。図６に示すように、ＯＣＶおよびＳＯＣは、対応関係にあるため、この対応関係を実験などによって予め求めておけば、ＯＣＶに対応したＳＯＣを特定することができる。
【００６８】
次に、外部充電を行っている間、電流センサ２０２によって検出された電流値を積算することにより、外部充電を完了した後のＳＯＣを算出することができる。すなわち、外部充電を開始するときのＳＯＣと、外部充電を行っている間の電流積算値とに基づいて、外部充電を完了したときのＳＯＣを算出することができる。ＳＯＣを算出すれば、図６に示すＳＯＣおよびＯＣＶの対応関係に基づいて、算出したＳＯＣに対応するＯＣＶを特定することができる。これにより、外部充電が完了したときの単電池１のＯＣＶを算出することができる。
【００６９】
本実施例では、外部充電を完了した後の単電池１の抵抗値Ｒｃを算出しているが、これに限るものではない。すなわち、上記式（１）を用いれば、外部充電を行っている間であっても、単電池１の抵抗値Ｒｃを算出することができる。ここで、上記式（１）に示すＣＣＶおよびＯＣＶとしては、外部充電中の特定のタイミングにおけるＣＣＶおよびＯＣＶを用いることができる。また、Ｖｄｙｎとしては、特定のタイミングまでの継続時間に対応した分極電圧値を用いることができる。
【００７０】
ステップＳ１０４において、コントローラ３００は、ステップＳ１０３の処理で算出した抵抗値Ｒｃが第１閾値Ｒｔｈ１よりも高いか否かを判別する。第１閾値Ｒｔｈ１は、単電池１が異常状態であるか否かを判別するための閾値であり、適宜設定することができる。第１閾値Ｒｔｈ１に関する情報は、メモリ３０１に記憶しておくことができる。
【００７１】
組電池１００を構成する複数の単電池１において、抵抗値Ｒｃが互いに異なるときには、最も高い抵抗値Ｒｃを第１閾値Ｒｔｈ１と比較することができる。これにより、組電池１００を構成するすべての単電池１において、抵抗値Ｒｃが第１閾値Ｒｔｈ１よりも低いか否かを判別することができる。
【００７２】
なお、組電池１００又は電池ブロックの抵抗値を算出するときには、この抵抗値に対応した第１閾値Ｒｔｈ１を設定すればよい。また、複数の電池ブロックにおいて、抵抗値が互いに異なるときには、最も高い抵抗値を第１閾値Ｒｔｈ１と比較することができる。これにより、すべての電池ブロックにおいて、抵抗値が第１閾値Ｒｔｈ１よりも低いか否かを判別することができる。
【００７３】
抵抗値Ｒｃが第１閾値Ｒｔｈ１よりも高いとき、コントローラ３００は、ステップＳ１０５の処理を行い、抵抗値Ｒｃが第１閾値Ｒｔｈ１よりも低いとき、コントローラ３００は、図３に示す処理を終了する。ステップＳ１０５において、コントローラ３００は、単電池１が異常状態であると判別する。
【００７４】
単電池１が異常状態であると判別したとき、組電池１００には、異常状態の単電池１が含まれていることになるため、コントローラ３００は、組電池１００が異常状態であると判別することもできる。なお、電池ブロックの抵抗値に基づいて、電池ブロックが異常状態であると判別したときにも、組電池１００には異常状態の電池ブロックが含まれることになるため、コントローラ３００は、組電池１００が異常状態であると判別することができる。
【００７５】
単電池１（組電池１００）が異常状態であると判別したとき、コントローラ３００は、異常状態に関する情報をユーザなどに通知することができる。通知の手段としては、音や表示を用いることができる。例えば、コントローラ３００は、スピーカを駆動することにより、組電池１００が異常状態であることを示す情報を出力することができる。また、コントローラ３００は、ディスプレイを駆動することにより、組電池１００が異常状態であることを示す情報を表示させることができる。
【００７６】
一方、単電池１（組電池１００）が異常状態であるとき、コントローラ３００は、組電池１００の入出力（充放電）を制限することができる。組電池１００の入出力を制限する場合には、組電池１００の入出力を許容する上限値を低下させることができる。上限値は、組電池１００の入力（充電）および出力（放電）のそれぞれにおいて設定されている。ここで、組電池１００を充放電するときの電力が上限値を超えないように、組電池１００の充放電が制御されるため、上限値を低下させることにより、組電池１００の充放電を制限することができる。
【００７７】
組電池１００の充放電を制限すれば、異常状態の単電池１に電流が流れにくくなり、単電池１を保護することができる。ここで、上限値を低下させることには、上限値を０［ｋＷ］に設定することも含まれる。入力に対応した上限値を０［ｋＷ］に設定すれば、組電池１００を充電させないことができる。また、出力に対応した上限値を０［ｋＷ］に設定すれば、組電池１００を放電させないことができる。
【００７８】
外部充電を行わないとき、言い換えれば、車両を走行させているとき、コントローラ３００は、ステップＳ１０６の処理を行う。ステップＳ１０６において、コントローラ３００は、ＳＮ比が閾値よりも小さいか否かを判別する。閾値は、組電池１００に流れる電流値にノイズが含まれるときに、許容できるノイズであるか否かを判別するための閾値である。この閾値に関する情報は、メモリ３０１に記憶することができる。
【００７９】
車両が走行しているとき、コントローラ３００は、単電池１の電流値および電圧値に基づいて、単電池１の抵抗値を算出することができる。具体的には、電流値および電圧値のそれぞれを座標軸とした座標系において、検出した電流値および電圧値の関係をプロットする。そして、複数のプロットに近似する直線を算出すれば、近似直線の傾きが単電池１の抵抗値となる。車両が走行しているときには、電流値が変化しやすいため、近似直線を得ることができる。
【００８０】
ここで、単電池１の電流値にノイズが含まれているときには、ノイズの大きさに応じて、電流値が変動してしまう。ノイズが大きくなるほど、検出された電流値は、真の電流値からずれやすくなる。このような状態では、単電池１の抵抗値を算出したとしても、算出した抵抗値は、真の抵抗値からずれてしまい、単電池１の劣化状態を把握し難くなる。そこで、本実施例では、閾値を設定し、ＳＮ比が閾値よりも小さいときに限り、単電池１の抵抗値を算出するようにしている。
【００８１】
ＳＮ比が閾値よりも大きいとき、コントローラ３００は、図３に示す処理を終了する。すなわち、ＳＮ比が閾値よりも大きいとき、コントローラ３００は、単電池１の抵抗値Ｒｃを算出しない。一方、ＳＮ比が閾値よりも小さいとき、コントローラ３００は、ステップＳ１０７の処理を行う。
【００８２】
ステップＳ１０７において、コントローラ３００は、単電池１の抵抗値Ｒｃを推定する。具体的には、上述したように、コントローラ３００は、検出した電流値および電圧値の関係をプロットし、近似直線の傾きを算出することにより、単電池１の抵抗値Ｒｃを特定することができる。単電池１の電流値は、電流センサ２０２を用いて検出することができ、単電池１の電圧値は、監視ユニット２０１を用いて検出することができる。
【００８３】
ステップＳ１０８において、コントローラ３００は、ステップＳ１０７の処理で算出した抵抗値Ｒｃが第２閾値Ｒｔｈ２よりも高いか否かを判別する。第２閾値Ｒｔｈ２は、上述した第１閾値Ｒｔｈ１に対応した値であり、単電池１が異常状態であるか否かを判別するための閾値である。第２閾値Ｒｔｈ２に関する情報は、メモリ３０１に記憶しておくことができる。
【００８４】
図７に示すように、第１閾値Ｒｔｈ１は、第２閾値Ｒｔｈ２よりも低くなっている。単電池１の異常状態を判別するときには、異常状態であるか否かを区別するための閾値Ｒｌｉｍを設定する。閾値Ｒｌｉｍは、理論上の値となる。第１閾値Ｒｔｈ１および第２閾値Ｒｔｈ２は、閾値Ｒｌｉｍを基準として設定される。
【００８５】
第２閾値Ｒｔｈ２は、抵抗値の推定誤差ΔＲ２を考慮して設定される。すなわち、閾値Ｒｌｉｍに推定誤差ΔＲ２を加算した値が、第２閾値Ｒｔｈ２となる。また、第１閾値Ｒｔｈ１は、抵抗値の推定誤差ΔＲ１を考慮して設定される。すなわち、閾値Ｒｌｉｍに推定誤差ΔＲ１を加算した値が、第１閾値Ｒｔｈ１となる。
【００８６】
ここで、外部充電を行うときには、一定の電流が組電池１００に流れ続けており、電流値が変動しにくいため、上記式（１）から算出される抵抗値Ｒｃに誤差が発生し難くなる。また、外部充電を行うときには、上述したように、分極電圧値を把握しやすくなるため、抵抗値Ｒｃの推定精度を向上させることができる。
【００８７】
一方、外部充電を行わないとき、言い換えれば、車両を走行させるときには、電流センサ２０２によって検出される電流値にノイズが含まれやすくなる。例えば、インバータ２０４のスイッチングによるノイズが電流値に含まれたり、モータ・ジェネレータ２０５を駆動したときにリプル電流が発生したりすることがある。特に、モータ・ジェネレータ２０５を駆動するときには、電流値に対するノイズの影響が出やすい。
【００８８】
このため、外部充電を行ったときに算出される抵抗値Ｒｃの推定精度は、外部充電を行っていないとき、言い換えれば、車両を走行させているときに算出される抵抗値Ｒｃの推定精度よりも高くなる。したがって、図７に示すように、推定誤差ΔＲ１は、推定誤差ΔＲ２よりも小さくすることができる。
【００８９】
電流値にノイズが含まれやすい状況において、推定誤差ΔＲ２を小さくしてしまうと、単電池１の異常状態を誤って判別しやすくなってしまう。そこで、車両が走行しているときには、電流値にノイズが含まれやすい分だけ、推定誤差ΔＲ２を大きくしておく必要がある。
【００９０】
一方、外部充電を行うときには、抵抗値Ｒｃの推定精度を向上させることができるため、推定誤差ΔＲ１は推定誤差ΔＲ２よりも小さくできる。ここで、推定誤差ΔＲ１を推定誤差ΔＲ２よりも小さくすることにより、単電池１の異常状態を早期に判別することができる。
【００９１】
車両が走行しているときには、抵抗値Ｒｃが第２閾値Ｒｔｈ２よりも高くなったときに、単電池１が異常状態であると判別される。一方、外部充電時に推定した抵抗値Ｒｃは、第２閾値Ｒｔｈ２に到達していなくても、第１閾値Ｒｔｈ１よりも高くなったときに、単電池１が異常状態であると判別することができる。これにより、外部充電を行ったときには、車両の走行中に比べて、単電池１の異常状態を早期に判別することができる。
【００９２】
本実施例によれば、車両が走行しているときだけでなく、外部充電を行っているときにも、単電池１の抵抗値Ｒｃを推定することができる。これにより、単電池１の抵抗値Ｒｃを推定する機会を増やすことができ、現在の単電池１の抵抗値Ｒｃを把握しやすくなる。ここで、車両が走行しているとき、電流値に含まれるノイズが大きすぎると、抵抗値Ｒｃの推定が行われないため、抵抗値Ｒｃを算出する機会を失ってしまう。外部充電時にも抵抗値Ｒｃを算出することにより、抵抗値Ｒｃを算出する頻度を増やすことができる。
【００９３】
本実施例では、外部充電を行うとき、言い換えれば、定電流の下で組電池１００を充電するときに、抵抗値Ｒｃを算出しているが、これに限るものではない。具体的には、定電流の下で組電池１００を放電するときにも、抵抗値Ｒｃを算出することができる。
【００９４】
例えば、車両の外部に設けられた機器（外部機器）に組電池１００を接続し、定電流の下で、組電池１００の電力を外部機器に供給することができる。また、図１に示す電池システムが起動状態（Ready-On）にあり、シフトポジションがＰ（Parking）レンジ又はＮ（Neutral）レンジにあるとき、定電流の下で、組電池１００の電力が、車両に搭載された補機に供給されることがある。このような場合には、定電流の下で、組電池１００が放電されることになる。
【００９５】
上述したように、定電流の下で組電池１００を放電しているときには、上記式（１）を用いて、単電池１の抵抗値Ｒｃを算出することができる。ここで、定電流の下で組電池１００を放電しているため、分極電圧値と、放電の継続時間（通電時間）との関係（図４に対応する関係）を実験などによって予め求めておけば、放電の継続時間に対応した分極電圧値を特定することができる。
【００９６】
定電流の下で組電池１００を放電する場合でも、電流値にノイズが含まれることを抑制することができ、本実施例と同様に、抵抗値Ｒｃの推定精度を向上させることができる。車両の走行時および外部充電時の他に、定電流での放電時にも抵抗値Ｒｃを算出することにより、抵抗値Ｒｃを算出する機会を増やすことができる。これにより、現在の単電池１の抵抗値Ｒｃを把握しやすくなる。
【符号の説明】
【００９７】
１：単電池、１００：組電池、２０１：監視ユニット、２０１ａ：電圧監視ＩＣ、
２０２：電流センサ、２０３：電流制限抵抗、２０４：インバータ、
２０５：モータ・ジェネレータ、２０６：充電器、２０７：インレット、
３００：コントローラ、３０１：メモリ、３０２：タイマ
【図１】
2014085118.tif 000005
【図２】
2014085118.tif 000006
【図３】
2014085118.tif 000007
【図４】
2014085118.tif 000008
【図５】
2014085118.tif 000009
【図６】
2014085118.tif 000010
【図７】
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