(57)【要約】【課題】電池の内部抵抗を推定する際に用いられる電流と電圧を記憶しておくための記憶部の記憶領域を削減することでコストの増大を抑えつつ、電池の異常判断精度の悪化を抑えることができる電池異常判断装置を提供することを目的とする。【解決手段】電池２に流れる電流を検出する電流検出部３と、電池の電圧を検出する電圧検出部４と、電流検出部３により２回検出された電流の差分と電圧検出部４により２回検出された電圧の差分とにより電池２の内部抵抗を推定し、異常閾値以上の内部抵抗が異常確定回数以上になるとき、電池２が異常であると判断する制御部７とを備えて電池異常判断装置を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電池の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電流検出部により２回検出された電流の差分と前記電圧検出部により２回検出された電圧の差分とにより前記電池の内部抵抗を推定し、異常閾値以上の内部抵抗が異常確定回数以上になるとき、前記電池が異常であると判断する制御部と、
を備えることを特徴とする電池異常判断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電池異常判断装置であって、
前記制御部は、前記異常閾値よりも大きい重大異常閾値以上の内部抵抗が重大異常確定回数以上になるとき、前記電池が重大異常であると判断する
ことを特徴とする電池異常判断装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電池異常判断装置であって、
前記制御部は、今回の電圧及び電流の検出時において、前記電池の出力又は前記電池の電力供給先の負荷の出力やトルクに応じて前記内部抵抗を推定しない
ことを特徴とする電池異常判断装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の電池異常判断装置であって、
前記制御部は、前記電池の満充電容量に対する現在の充電容量の割合が低いほど、前記異常閾値を高くする
ことを特徴とする電池異常判断装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の電池異常判断装置であって、
前記電池の温度を検出する温度検出部を備え、
前記制御部は、前記温度検出部により検出される温度が低いほど、前記異常閾値を高くする
ことを特徴とする電池異常判断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の技術は、電池の内部抵抗により電池異常を判断する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
充電可能な複数の電池を直列に接続して高電圧の電池を実現する技術が実用化されている。この種の電池は、近年では、例えば、電動フォークリフト、ハイブリッドカー、又は電気自動車などの車両への実装において注目されている。
【０００３】
また、電池の内部抵抗により電池の異常を判断することが行われている。例えば、特許文献１参照。
電池の内部抵抗の推定方法として、例えば、図６に示すように、電池に流れる電流とそのときの電池の電圧を多数取得して、それら電流と電圧により最小２乗法などを用いて近似直線を求め、その近似直線の傾きを電池の内部抵抗として推定するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したように、多数の電流と電圧により内部抵抗を推定する場合では、電流と電圧を記憶しておくための記憶部に多くの記憶領域を必要とするため、その分コストが増大してしまう。
【０００６】
また、上述したように、多数の電流と電圧により内部抵抗を推定する場合では、多数の電流と電圧の取得に多くの時間がかかるため、電流と電圧を取得している間に電池の分極などの影響を受けて電池の電圧が変動してしまうと、内部抵抗の推定精度が悪くなり、電池の異常判断精度が悪化してしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、電池の内部抵抗を推定する際に用いられる電流と電圧を記憶しておくための記憶部の記憶領域を削減することでコストの増大を抑えつつ、電池の異常判断精度の悪化を抑えることができる電池異常判断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の電池異常判断装置は、電流検出部と、電圧検出部と、制御部とを備える。
電流検出部は、電池に流れる電流を検出する。
電圧検出部は、電池の電圧を検出する。
【０００９】
制御部は、電流検出部により２回検出された電流の差分と前記電圧検出部により２回検出された電圧の差分とにより電池の内部抵抗を推定し、異常閾値以上の内部抵抗が異常確定回数以上になるとき、電池が異常であると判断する。
【００１０】
このように、実施形態の電池異常判断装置では、２回検出された電流の差分と２回検出された電圧の差分とにより電池の内部抵抗を推定しているため、上述したように、多数の電流及び電圧により内部抵抗を推定する場合に比べて、電流と電圧を記憶しておくための記憶部の記憶領域を削減することができ、コストの増大を抑えることができる。
【００１１】
また、実施形態の電池異常判断装置では、異常閾値以上の内部抵抗が異常確定回数以上になるとき、電池が異常であると判断しているため、内部抵抗の異常判断の信頼性を高めることができ、電池の異常判断精度の悪化を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電池の内部抵抗を推定する際に用いられる電流と電圧を記憶しておくための記憶部の記憶領域を削減することでコストの増大を抑えつつ、電池の異常判断精度の悪化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態の電池異常判断装置の一例を示す図である。
【図２】制御部の動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】制御部の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】記憶部に記憶される情報の一例を示す図である。
【図５】（ａ）は電池のＳＯＣと内部抵抗との関係を示す図であり、（ｂ）は電池の温度と内部抵抗との関係を示す図である。
【図６】充放電中の電池に流れる電流とそのときの電池の電圧から求められる近似直線の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、実施形態の電池異常判断装置の一例を示す図である。
図１に示す電池異常判断装置は、負荷１に電力を供給する電池２が異常であるか否かを判断するものであって、電流検出部３と、電圧検出部４と、温度検出部５と、記憶部６と、制御部７とを備える。なお、負荷１は、例えば、電動フォークリフト、ハイブリッドカー、又は電気自動車などの車両に搭載されるモータ及びそのモータを駆動するインバータ回路などとする。
【００１５】
電流検出部３は、例えば、電流計などであって、電池２に流れる電流を検出する。
電圧検出部４は、例えば、電圧計などであって、電池２の電圧を検出する。
温度検出部５は、例えば、定電圧が印加されるサーミスタであって、電池２の温度を検出する。
【００１６】
記憶部６は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）であって、電池２の内部抵抗を推定するために用いられる情報や電池２の異常を判断するために用いられる情報などを記憶する。
【００１７】
制御部７は、電流検出部３により検出される電流や電圧検出部４により検出される電圧などを用いて、電池２の内部抵抗を推定する。また、制御部７は、推定した内部抵抗、電池２の満充電容量に対する現在の充電容量の割合（ＳＯＣ（State Of Charge））、及び温度検出部５により検出される温度などを用いて、電池２が異常であるか否かを判断する。なお、制御部７は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）により構成され、記憶部６に記憶されているプログラムをＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、又はプログラマブルなデバイスが読み出して実行することによって、上述のように、電池２の内部抵抗を推定するための動作や電池２が異常であるか否かの判断を行うための操作などが実現される。
【００１８】
図２及び図３は、制御部７の動作の一例を示すフローチャートである。なお、図２及び図３に示すフローチャートは、一定時間（例えば、１［秒］）毎に行われるものとする。
まず、図２において、制御部７は、電流検出部３から取得される電流を今回の電流として記憶部６に記憶するとともに、電圧検出部４から取得される電圧を今回の電圧として記憶部６に記憶する（Ｓ１）。例えば、制御部７は、図４に示すように、今回の電流［Ａ］として「１５」を記憶部６に記憶するとともに、今回の電圧［Ｖ］として「３．９５」を記憶部６に記憶する。
【００１９】
次に、制御部７は、抵抗算出許可条件を満たしているか否かを判断する（Ｓ２）。例えば、制御部７は、「ＳＯＣが所定ＳＯＣ範囲内である状態」、「温度検出部５により検出される温度が所定温度範囲内である状態」、及び「電池２からモータとしての負荷１へ供給される電力に含まれるリプル電流が所定電流以下である状態、モータとしての負荷１の出力が所定値以下である状態、又は、モータとしての負荷１が低回転高トルクで駆動している状態」が生じているとき、抵抗算出許可条件を満たしていると判断する。また、制御部７は、上記各状態のうち、少なくとも１つ以上の状態が生じているとき、抵抗算出許可条件を満たしていると判断してもよい。
【００２０】
制御部７は、抵抗算出許可条件を満たしていないと判断すると（Ｓ２：ＮＯ）、記憶部６に記憶されている前回の電流及び前回の電圧をクリアするとともに、前回値正常代入フラグをＯＦＦにし（Ｓ３）、図２及び図３のフローチャートに示す動作を終了し、次回の図２及び図３のフローチャートに示す動作を実行する。即ち、電池２のＳＯＣの状態、電池２の温度、電池２の出力（電池２から負荷１へ供給される電力に含まれるリプル電流の状態）、又は電池２の電力供給先の負荷１の出力やトルクに応じて内部抵抗を推定しない。
【００２１】
また、制御部７は、抵抗算出許可条件を満たしていると判断すると（Ｓ２：ＹＥＳ）、前回値正常代入フラグがＯＮになっているか否かを判断する（Ｓ４）。
制御部７は、前回値正常代入フラグがＯＦＦになっていると判断すると（Ｓ４：ＮＯ）、記憶部６に記憶されている今回の電流を前回の電流とし、記憶部６に記憶されている今回の電圧を前回の電圧とするとともに、前回値正常代入フラグをＯＮにする（Ｓ５）。
【００２２】
また、制御部７は、前回値正常代入フラグがＯＮになっていると判断すると（Ｓ４：ＹＥＳ）、今回の電流が前回の電流と一致していないか否かを判断する（Ｓ６）。
制御部７は、今回の電流が前回の電流と一致していると判断すると（Ｓ６：ＮＯ）、電池２の内部抵抗をゼロとして記憶部６に記憶する（Ｓ７）。
【００２３】
また、制御部７は、今回の電流が前回の電流と一致していないと判断すると（Ｓ６：ＹＥＳ）、電池２の内部抵抗を推定して記憶部６に記憶し（Ｓ８）、Ｓ５に進む。例えば、制御部７は、図４に示す今回の電流（１５［Ａ］）と前回の電流（１０［Ａ］）との電流差分値として５［Ａ］を求め、図４に示す今回の電圧（３．９５［Ｖ］）と前回の電圧（３．９０［Ｖ］）との電圧差分値として０．０５［Ｖ］を求め、電圧差分値（０．０５［Ｖ］）を電流差分値（５［Ａ］）で除算した値である１０［ｍΩ］を電池２の内部抵抗として推定する。このとき、制御部７は、図４に示すように、前回値正常代入フラグをＯＮにする。
【００２４】
次に、図３において、制御部７は、計測カウンタを１カウントアップし（Ｓ９）、記憶部６に記憶されている内部抵抗が異常閾値以上であるとき（Ｓ１０：ＹＥＳ）、異常カウンタを１カウントアップする（Ｓ１１）。
【００２５】
次に、制御部７は、記憶部６に記憶されている内部抵抗が重大異常閾値以上であるとき（Ｓ１２：ＹＥＳ）、重大異常カウンタを１カウントアップする（Ｓ１３）。なお、異常閾値（例えば、１０［ｍΩ］）＜重大異常閾値（例えば、２０［ｍΩ］）とする。また、例えば、異常閾値は、電池２が経年劣化したときの電池２の内部抵抗に相当する値とし、重大異常閾値は、電池２内部のＣＩＤ（Current Interrupt Device）により電池２内部の電気的な切断が行われたときの電池２の内部抵抗に相当する値とする。
【００２６】
次に、制御部７は、計測カウンタが異常判定許可回数以上でないと判断すると（Ｓ１４：ＮＯ）、今回の図２及び図３のフローチャートに示す動作を終了し、次回の図２及び図３のフローチャートに示す動作を実行する。
【００２７】
また、制御部７は、計測カウンタが異常判定許可回数以上であると判断した後（Ｓ１４：ＹＥＳ）、異常カウンタが異常確定回数以上であるとき（Ｓ１５：ＹＥＳ）、異常フラグをＯＮにし（Ｓ１６）、異常カウンタが異常確定回数以上でないとき（Ｓ１５：ＮＯ）、異常フラグをＯＦＦにする（Ｓ１７）。例えば、異常判定許可回数が３０であり、異常確定回数が１０であるとき、制御部７は、図４に示すように、計測カウンタが３０になるとき、異常カウンタが１０以上であれば、異常フラグをＯＮにする。
【００２８】
次に、制御部７は、重大異常カウンタが重大異常確定回数以上であるとき（Ｓ１８：ＹＥＳ）、重大異常フラグをＯＮにし（Ｓ１９）、重大異常カウンタが重大異常確定回数以上でないとき（Ｓ１８：ＮＯ）、重大異常フラグをＯＦＦにする（Ｓ２０）。例えば、異常判定許可回数が３０であり、重大異常確定回数が３のとき、制御部７は、図４に示すように、計測カウンタが３０になるとき、重大異常カウンタが３以上であれば、重大異常フラグをＯＮにする。
【００２９】
そして、制御部７は、記憶部６に記憶されている計測カウンタ、異常カウンタ、重大異常カウンタ、及び内部抵抗をクリアして（Ｓ２１）、今回の図２及び図３のフローチャートに示す動作を終了し、次回の図２及び図３のフローチャートに示す動作を実行する。なお、制御部７は、今回の図２及び図３のフローチャートが終了したとき、記憶部６に記憶されている異常フラグがＯＮであった場合、電池２が異常である旨を車両の走行を制御する不図示の上位制御部に通知したり、不図示の表示部などに電池２が異常である旨を表示させたりしてもよい。また、制御部７は、今回の図２及び図３のフローチャートが終了したとき、記憶部６に記憶されている重大異常フラグがＯＮであった場合、電池２が重大異常である旨を車両の走行を制御する不図示の上位制御部に通知したり、不図示の表示部などに電池２が重大異常である旨を表示させたりしてもよい。
【００３０】
実施形態の電池異常判断装置では、２回検出された電池２の電流の差分と２回検出された電池２の電圧の差分とにより電池２の内部抵抗を推定しているため、多数の電流及び電圧により内部抵抗を推定する場合に比べて、電流と電圧を記憶しておくための記憶部の記憶領域を削減することができ、コストの増大を抑えることができる。
【００３１】
また、実施形態の電池異常判断装置では、異常閾値以上の内部抵抗が異常確定回数以上になるとき、電池２が異常であると判断し、異常閾値以上の内部抵抗が重大異常確定回数以上になるとき、電池２が重大異常であると判断しているため、内部抵抗の異常判断の信頼性を高めることができ、電池２の異常判断精度の悪化を抑えることができる。
【００３２】
なお、上記実施形態では、異常閾値や重大異常閾値を固定値としているが、異常閾値や重大異常閾値を可変させてもよい。例えば、図５（ａ）に示すように、電池２のＳＯＣの低下に伴って、電池２の内部抵抗が上昇する。このことを考慮して、制御部７は、電池２のＳＯＣが低いほど、異常閾値や重大異常閾値を高くしてもよい。これにより、電池２のＳＯＣの低下に伴って、異常閾値や重大異常閾値を高くすることができるため、異常閾値や重大異常閾値をより正確な値に設定することができ、電池２の異常判断をより高精度に行うことができる。また、例えば、図５（ｂ）に示すように、電池２の温度の低下に伴って、電池２の内部抵抗が上昇する。このことを考慮して、制御部７は、温度検出部５から取得される温度が低いほど、異常閾値や重大異常閾値を高くしてもよい。これにより、電池２の温度の低下に伴って、異常閾値や重大異常閾値を高くすることができるため、異常閾値や重大異常閾値をより正確な値に設定することができ、電池２の異常判断をより高精度に行うことができる。
【００３３】
また、上記実施形態では、測定カウンタが異常判定許可回数以上になる度に、異常カウンタが異常確定回数以上であるか否かの判断処理や重大異常カウンタが重大異常確定回数以上であるか否かの判断処理を行う構成であるが、内部抵抗を推定する毎に、内部抵抗が異常閾値以上であるか否かの判断処理や内部抵抗が重大異常閾値以上であるか否かの判断処理、及び、異常カウンタが異常確定回数以上であるか否かの判断処理や重大異常カウンタが重大異常確定回数以上であるか否かの判断処理電池が異常であるか否かの判断処理を行うように構成してもよい。
【００３４】
また、上記実施形態では、電池異常判断装置に温度検出部５が含まれたが、温度検出部５はなくても良い。この場合、ステップＳ２の抵抗算出許可条件のうち、「温度検出部５により検出される温度が所定温度範囲内である状態」の条件は除かれる。
【符号の説明】
【００３５】
１  負荷
２  電池
３  電流検出部
４  電圧検出部
５  温度検出部
６  記憶部
７  制御部
【図１】
2015155858.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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