(57)【要約】 電池モジュールの故障推定システム（１)において、故障推定装置（２０）は、電池モジュール（６）の充電状態を算出する充電状態算出部（３０）と、電池モジュール（６）の充電状態からの充電状態の変化量ΔＳＯＣを算出するΔＳＯＣ算出部（３１）と、複数の電池ブロックの間での最大端子間電圧値と最小端子間電圧値の差であるΔＶを算出し、算出されたΔＶを順次積算したΔＶ積算値を算出するΔＶ積算値算出部（３２）と、記憶部（２１）に記憶されるΔＳＯＣとΔＶ積算値との関係を故障電池数に関連付けて関連付けファイル（３５）を参照して、算出されたΔＳＯＣとΔＶ積算値に対応する故障電池数を推定する故障電池数推定部（３３）を含む。
2014115513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池を並列接続した電池ブロックを複数直列接続して形成される電池モジュールと、
前記電池モジュールが放電負荷あるいは充電電源と接続されるときに前記電池モジュールに入出力する電流を検出する電流検出部と、
前記複数の電池ブロックのそれぞれの端子間電圧を検出する複数の電圧検出部と、
前記複数の電池ブロックのそれぞれを構成する前記複数の電池のうち、充放電に寄与しない故障電池数を推定して出力する故障推定装置と、
を備え、
前記故障推定装置は、
前記電流検出部によって検出された電流を積算して前記電池モジュールの充電状態を算出する充電状態算出部と、
予め定めた故障推定期間の始期から終期の間で予め定めた検出周期ごとに、前記充電状態算出部の算出値に基き、前記始期における前記電池モジュールの充電状態からの充電状態の変化量を充電状態変化量ΔＳＯＣとしてΔＳＯＣを算出するΔＳＯＣ算出部と、
前記電圧検出部の検出値に基き、前記複数の電池ブロックの間での最大端子間電圧値と最小端子間電圧値の差をブロック間最大電圧差ΔＶとしてΔＶを前記検出周期ごとに算出し、算出された前記ΔＶを故障推定期間の前記始期から順次積算して前記終期における積算値であるΔＶ積算値を算出するΔＶ積算値算出部と、
前記ΔＳＯＣと前記ΔＶ積算値との関係を前記故障電池数に関連付けて関連付けファイルとして記憶する記憶部と、
前記故障推定期間の前記終期における前記ΔＳＯＣと前記ΔＶ積算値を前記関連付けファイルを参照し、前記故障電池数を推定する推定部と、
を含む、電池モジュールの故障推定システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電池モジュールの故障推定システムにおいて、
前記ΔＳＯＣ算出部は、前記電池モジュールが充電状態のときと放電状態のときとで前記ΔＳＯＣの符号を逆にし、
前記ΔＶ積算値算出部は、前記電池モジュールが充電状態のときと放電状態のときとで前記ΔＶに異なる符号を付して前記ΔＶを積算する、電池モジュールの故障推定システム。
【請求項３】
請求項１に記載の電池モジュールの故障推定システムにおいて、
前記ΔＶ積算値算出部は、前記故障推定期間の前記始期における前記ΔＶを初期オフセット値として、前記検出周期のそれぞれで算出される前記ΔＶから前記初期オフセット値を補正する、電池モジュールの故障推定システム。
【請求項４】
請求項１に記載の電池モジュールの故障推定システムにおいて、
前記関連付けファイルは、
正極電極と負極電極の間で導通がなく絶縁状態となっている電池を前記故障電池とする、電池モジュールの故障推定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池を接続した電池ブロックを複数接続して形成される電池モジュールにおける故障電池数を推定する電池モジュールの故障推定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数のリチウムイオン電池セルを電気的に直列に接続した接続体である電池ブロックを２つ電気的に直列に接続して電池モジュールとすることが述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２２１８４４号公報
【発明の概要】
【０００４】
本発明の目的は、複数の電池を接続した電池ブロックを複数接続して形成される電池モジュールにおける故障電池数を推定する故障推定システムを提供することである。
【０００５】
本発明に係る電池モジュールの故障推定システムは、複数の電池を並列接続した電池ブロックを複数直列接続して形成される電池モジュールと、電池モジュールが放電負荷あるいは充電電源と接続されるときに電池モジュールに入出力する電流を検出する電流検出部と、複数の電池ブロックのそれぞれの端子間電圧を検出する複数の電圧検出部と、複数の電池ブロックのそれぞれを構成する複数の電池のうち、充放電に寄与しない故障電池数を推定して出力する故障推定装置と、を備え、故障推定装置は、電流検出部によって検出された電流を積算して電池モジュールの充電状態を算出する充電状態算出部と、予め定めた故障推定期間の始期から終期の間で予め定めた検出周期ごとに、充電状態算出部の算出値に基き、始期における電池モジュールの充電状態からの充電状態の変化量を充電状態変化量ΔＳＯＣとしてΔＳＯＣを算出するΔＳＯＣ算出部と、電圧検出部の検出値に基き、複数の電池ブロックの間での最大端子間電圧値と最小端子間電圧値の差をブロック間最大電圧差ΔＶとしてΔＶを検出周期ごとに算出し、算出されたΔＶを故障推定期間の始期から順次積算して終期における積算値であるΔＶ積算値を算出するΔＶ積算値算出部と、ΔＳＯＣとΔＶ積算値との関係を故障電池数に関連付けて関連付けファイルとして記憶する記憶部と、故障推定期間の終期におけるΔＳＯＣとΔＶ積算値を関連付けファイルを参照し、故障電池数を推定する推定部と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明に係る実施形態の一例における電池モジュールの故障推定システムの構成図である。
【図２】本発明に係る実施形態の一例における電池モジュールの故障推定システムの電池ブロックの構成図である。
【図３】本発明に係る実施形態の一例における電池モジュールの故障推定システムの推定原理を説明する図である。
【図４】本発明に係る実施形態の一例における電池モジュールの故障推定システムの電池のモデル図である。
【図５】本発明に係る実施形態の一例における電池モジュールの故障推定システムの関連付けファイルの例を示す図である。
【図６】本発明に係る実施形態の一例における電池モジュールの故障推定の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明に係る実施形態の一例における電池モジュールの故障推定に用いられる充放電パターンを示す図である。
【図８】本発明に係る実施形態の一例における電池モジュールの故障推定の各算出データの一例を示す図である。
【図９】図８についてΔＳＯＣとΔＶ積算値の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に図面を用いて、本発明に係る実施形態の一例を詳細に説明する。以下で述べる電池の数、電池ブロックの数、電池ブロックの端子間電圧値、ΔＳＯＣの値、ΔＶ積算値等は、説明のための例示であって、電池モジュールの故障推定システムの推定対象の内容に応じて適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【０００８】
図１は、電池モジュールの故障推定システム１の構成図である。電池モジュールの故障推定システム１は、４つの電池ブロック２，３，４，５を直列接続した電池モジュール６と、電池モジュール６が放電負荷７あるいは充電電源８と接続されるときに電池モジュール６に入出力する電流を検出する電流検出部９と、４つの電池ブロック２〜５のそれぞれの端子間電圧を検出する４つの電圧検出部１０，１１，１２，１３と、故障推定装置２０と、故障推定装置２０に接続される記憶部２１を含んで構成される。
【０００９】
図２は、電池ブロック２の構成図である。電池ブロック２は、２０個の電池２２が並列に接続されて構成される。各電池２２には、電池を保護するための素子２３が直列に接続される。電池を保護するための素子２３は、例えば過電流から電池を保護するためのヒューズである。他の電池ブロック３，４，５も同様の構成を有する。
【００１０】
電池２２は、充放電可能な二次電池である。二次電池としては、リチウムイオン電池が用いられる。これ以外に、ニッケル水素電池、アルカリ電池等を用いてもよい。電池２２は、円筒形の外形を有する。円筒形の両端部のうち一方端が正極端子、他方端が負極端子として用いられる。電池２２の一例を挙げると、直径が１８ｍｍ、高さが６５ｍｍ、端子間電圧が３．０から４．２Ｖ、容量が２．９Ａｈのリチウムイオン電池である。これは説明のための例示であって、これ以外の寸法、特性値であってもよい。また電池は円筒形電池に限られず、他の外形を有する電池であってもよい。
【００１１】
電池ブロック２〜５は、電池２２を適当なケースに収納して取扱い易い形態にまとめたものである。電池ブロック２を例にとると、電池２２が２０個並列に接続されるので、容量が（２０×２．９Ａ）＝５８Ａｈを有する。電池モジュール６は、４つの電池ブロック２〜５を適当な筐体に収納してまとめたものである。電池モジュール６は、端子間電圧が（３．０から４．２Ｖ）×４＝（１２．０から１６．８Ｖ）となる。
【００１２】
放電負荷７は、電池モジュール６から供給される放電電力を利用する機器である。ここでは、車両に搭載される回転電機、電気機器等である。放電負荷としては、これ以外に、家庭用の電灯、パーソナルコンピュータ等の電気機器等、工場の照明器具、電気機器等であってもよい。
【００１３】
充電電源８は、商用電源２４や太陽電池２５等の発電装置が充電器２６を介して電池モジュール６と接続される。
【００１４】
電流検出部９は、充電電源８から電池モジュール６に入力される充電電流、電池モジュール６から放電負荷７に出力される放電電流を区別して検出する電流検出手段である。電流検出部９としては、適当な電流計を用いることができる。電流検出部９が検出した電流値は、充電電流値をプラスの電流値、放電電流値をマイナスの電流値として、適当な信号線で故障推定装置２０に伝送される。
【００１５】
電圧検出部１０〜１３は、４つの電池ブロック２〜５のそれぞれの端子間電圧ＶA，ＶB，ＶC，ＶDを検出する電圧検出手段である。電圧検出部１０〜１３としては、適当な電圧計を用いることができる。電圧検出部１０〜１３がそれぞれ検出したＶA，ＶB，ＶC，ＶDは、適当な信号線で故障推定装置２０に伝送される。
【００１６】
故障推定装置２０は、伝送されてきた電流検出部９の検出値と電圧検出部１０〜１３の検出値とに基づいて、電池ブロック２〜５のそれぞれを構成する複数の電池２２のうち、充放電に寄与しない故障電池数を推定して出力する装置である。かかる故障推定装置２０は、適当なコンピュータで構成することができる。
【００１７】
ここで、充放電に寄与しない故障電池とは、正極電極と負極電極の間で導通がなく絶縁状態となっている電池である。図２で、電池を保護するための素子２３が溶断した電池２２は、その正極電極と負極電極の間で導通がなくなるので、故障電池である。また、電池２２は電流遮断機構を備える。電池内部のガス圧力が過大になったときに、電流遮断機構が作動し、正極電極と電池内部の正極板との間、あるいは負極電極と電池内部の負極板との間を開放する。電流遮断機構が作動した電池２２は故障電池となる。
【００１８】
故障推定装置２０は、電流検出部９によって検出された電流を積算して電池モジュールの充電状態を算出する充電状態算出部３０と、予め定めた故障推定期間の始期から終期の間で予め定めた検出周期ごとに、充電状態算出部３０の算出値に基き、始期における電池モジュールの充電状態からの充電状態の変化量を充電状態変化量ΔＳＯＣとしてΔＳＯＣを算出するΔＳＯＣ算出部３１と、電圧検出部１０〜１３の検出値に基き、４つの電池ブロック２〜５の間での最大端子間電圧値と最小端子間電圧値の差をブロック間最大電圧差ΔＶとしてΔＶを検出周期ごとに算出し、算出されたΔＶを故障推定期間の始期から順次積算して終期における積算値であるΔＶ積算値を算出するΔＶ積算値算出部３２と、故障電池数を推定する故障電池数推定部３３を含んで構成される。
【００１９】
かかる機能は、故障推定装置２０がソフトウェアを実行することで実現できる。具体的には、故障推定装置２０が故障推定プログラムを実行することでこれらの機能を実現できる。これらの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。
【００２０】
故障推定装置２０に接続される出力部３４は、故障電池数推定部３３で推定された故障電池数Ｄを出力する装置である。出力部３４としては、適当なディスプレイを用いることができる。図１では、出力部３４が、Ｄ＝２と表示して、故障電池数Ｄが２つであることを示している。なお、出力部３４は、故障推定装置２０から離れた場所に設置することができ、故障推定装置２０と無線通信等によって通信するような構成にすることもできる。
出力部３４を故障推定装置２０から離れた場所に設置することにより、複数の電池モジュールの故障推定システムを、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）によりまとめて管理することができる。
【００２１】
故障推定装置２０に接続される記憶部２１は、故障推定装置２０で用いられるプログラム等を格納するメモリである。ここでは、特に、ΔＳＯＣとΔＶ積算値との関係を故障電池数に関連付けて関連付けファイル３５として記憶する。故障推定装置２０の故障電池数推定部３３は、ΔＳＯＣ算出部３１によって算出されたΔＳＯＣの値と、ΔＶ積算値算出部３２によって算出されたΔＶ積算値とを、関連付けファイル３５を参照し、該当する故障電池数を読み出し、その値を故障電池数と推定する。
【００２２】
上記では、出力部３４と記憶部２１を故障推定装置２０とは独立のものとして述べたが、これらを故障推定装置２０に含まれるものとして構成してもよい。
【００２３】
関連付けファイル３５の内容の説明の前に、ΔＳＯＣとΔＶ積算値との関係が故障電池数に関連付けられる原理を図３と図４を用いて説明する。図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）は、時間軸を共通にして、縦軸にそれぞれ、充放電電流値、充放電状態を示す値であるＳＯＣ値とＩＲドロップ値をとって示す図である。図３（ｄ）、図３（ｅ）は、ΔＳＯＣ値を共通にして、縦軸にそれぞれ、起電力Ｅ、ΔＶSとΔＶ積算値をとって示す図である。
【００２４】
図３（ａ）は、横軸が時間で、縦軸に電流検出部９が検出した充放電電流値４０をとって充放電電流値４０の時間変化を示す図である。図３（ａ）で示される時間の範囲では、充放電電流値４０はほとんどが放電電流値である。
【００２５】
図３（ｂ）は、電池モジュール６に出入りする充放電電流値４０が図３（ａ）で与えられるとき、電池ブロック２から５の充放電状態の値であるＳＯＣ４１の時間変化を示す図である。図３（ａ）で示される時間の範囲では、充放電電流値４０はほとんどが放電電流値であるので、時間の経過とともにＳＯＣが低下する。初期のＳＯＣからの低下量をΔＳＯＣとすると、ΔＳＯＣは、電池モジュール６が放電状態のときと充電状態のときで符号が逆になる。すなわち、ΔＳＯＣは、電池モジュール６が初期のＳＯＣよりも放電状態のときにマイナスの値をとり、電池モジュール６が初期のＳＯＣよりも充電状態のときにプラスの値をとる。
【００２６】
図３（ｃ）は、電池モジュール６に出入りする充放電電流値４０が図３（ａ）で与えられるとき、電池ブロック２から５のＩＲドロップの時間変化を示す図である。電池ブロック２から５のＩＲドロップは、これらを構成する複数の電池２２に故障電池が含まれているかいないかで差が生じる。図３（ｃ）では、電池ブロック２が故障電池を２つ含み、電池ブロック３から５が故障電池を全く含まない場合を例として、電池ブロック２のＩＲドロップＩＲA４２の時間変化と、電池ブロック３のＩＲドロップＩＲB４３の時間変化を示した。
【００２７】
図３（ｃ）に示されるように、故障電池を全く含まない電池ブロック３のＩＲドロップＩＲB４３の時間変化に対し、故障電池を２つ含む電池ブロック２のＩＲドロップＩＲA４２の時間変化は、充放電電流値４０がプラスの値のときにＩＲドロップＩＲBよりも大きな値となり、逆に充放電電流値４０がマイナスの値のときにＩＲドロップＩＲBよりも小さな値となる。
【００２８】
その理由について、図４のモデルを用いて説明する。図４は、電池ブロック２，３，４，５についての等価モデルである。電池ブロック２，３，４，５は、内部抵抗ＲBと起電力Ｅとでモデル化して表すことができる。端子間電圧をＶとし、充電方向の電流Ｉをプラスとすると、端子間電圧Ｖ＝起電力Ｅ＋電流Ｉ×内部抵抗Ｒの計算式が成り立つ。このとき、故障電池を全く含まない電池ブロック３の端子間電圧ＶBは、端子間電圧ＶB＝起電力ＥB＋電流Ｉ×内部抵抗ＲBで表される。故障電池を２つ含む電池ブロック２の端子間電圧ＶAは、端子間電圧ＶA＝起電力ＥA＋電流Ｉ×内部抵抗ＲAで表される。
【００２９】
ここで、各電池２２の内部抵抗をｒとすると、故障電池を全く含まない電池ブロック３の内部抵抗ＲBは、（１／ＲB）＝（１／ｒ）×２０である。これに対し、２つの故障電池を含む電池ブロック２の内部抵抗ＲBは、（１／ＲA）＝（１／ｒ）×１８となる。したがって、２つの故障電池を含む電池ブロック２の内部抵抗ＲAは、故障電池を全く含まない電池ブロック３の内部抵抗ＲBの（２０／１８）倍大きな値となる。
【００３０】
電池ブロック２〜５は互いに直列接続されるので、電池ブロック２〜５を流れる充放電電流値４０は同じ値である。したがって、電池ブロック２，３のＩＲドロップは、内部抵抗Ｒの相違に応じてその値が異なってくる。いまの場合、電池ブロック２のＩＲドロップＩＲAの変化量は、充放電電流が流れる期間について、電池ブロック３のＩＲドロップＩＲBの変化量の（２０／１８）倍となる。これが図３（ｃ）において、電池ブロック２のＩＲドロップＩＲAは、充放電電流値４０がプラスの値のときにＩＲドロップＩＲBよりも大きな値となり、逆に充放電電流値４０がマイナスの値のときにＩＲドロップＩＲBよりも小さな値となる理由である。
【００３１】
図３（ｄ）に示されるように、電池モジュール６に出入りする充放電電流値４０が図３（ｂ）で与えられるような充放電状態の場合、故障電池を全く含まない電池ブロック３の起電力ＥB４４よりも、故障電池を２つ含む電池ブロック２の起電力ＥA４５の方が小さくなる。このため、ΔＳＯＣの絶対値が大きくなるにつれて、起電力ＥB４４と起電力ＥA４５の差であるΔＥは大きくなる。
【００３２】
その理由は次のように説明できる。故障電池を全く含まない電池ブロック３の容量は、（２０×２．９Ａ）＝５８Ａｈである。これに対し、故障電池を２つ含む電池ブロック２の容量は、（１８×２．９Ａ）＝５２．２Ａｈとなり、５．８Ａｈ少ない。電池ブロック２〜５は互いに直列接続されるので、電池ブロック２〜５を流れる充放電電流値４０は同じ値である。したがって、容量の少ない電池ブロック２の方が容量の大きい電池ブロック３に比較して、速い時期に空容量となる。ＳＯＣと起電力Ｅの間には相関関係があることが知られている。放電が進むと、故障電池を全く含まない電池ブロック３の起電力ＥB４４よりも、故障電池を２つ含む電池ブロック２の起電力ＥA４５が速い時期に小さくなる。これがΔＳＯＣの絶対値が大きくなるにつれて、起電力ＥB４４と起電力ＥA４５の差であるΔＥは大きくなる理由である。
【００３３】
図３（ｃ）から、故障電池の有無、更に進んで故障電池数は、電池ブロック２のＩＲドロップＩＲAと電池ブロック３のＩＲドロップＩＲBの差をΔＩＲとして、ΔＩＲの大きさで判断できる可能性があることが分かる。しかし、上記の例で、ΔＩＲは１００Ａで放電したときであっても、０．０３Ｖ程度の小さな値であり、２０個の電池２２の間のばらつきや測定の誤差等を考えると、ΔＩＲのみによって故障電池の有無、更に進んで故障電池数を判断するのは、かなり困難である。そこで、放電の所定期間の間、｜ΔＩＲ＋ΔＥ｜＝｜ＶB−ＶA｜＝ΔＶを積算すれば、故障電池を全く含まない電池ブロック３と、故障電池を２つ含む電池ブロック２との相違がΔＶを用いるよりもさらにはっきりすると考えられる。これについて、図３（ｅ）に基づいて、説明を行う。
【００３４】
なお、ΔＶの積算時には、ΔＶに対して、充電状態のときはプラスの符号を付与し、放電状態のときはマイナスの符号を付与する。これは、ΔＶに符号を付与しない状態でΔＶ積算値を算出すると、充電と放電が同程度繰り返された場合に、ΔＳＯＣがほとんど変化しないにも関わらず、ΔＶ積算値は単調増加してしまうためである。
【００３５】
図３（ｅ）は、ΔＳＯＣを横軸とし、ΔＶS４６とΔＶSを積算したΔＶ積算値４７を縦軸として示す図である。ΔＶS４６は、ΔＶに対して、充電状態のときはプラスの符号を付与し、放電状態のときはマイナスの符号を付与したものである。図３（ｅ）のΔＶ積算値４７は、ΔＳＯＣの絶対値が増加するに従い二次関数的に増大するため、これを用いて、故障電池の有無、更に進んで故障電池数を判断することが可能になる。
【００３６】
図５は、ΔＳＯＣとΔＶ積算値との関係を故障電池数に関連付けた関連付けファイル３５の例を示す図である。図５は、図２で説明した電池ブロック２を、車両搭載に適した個数を直列接続して、車両搭載用電池モジュールを構成し、その車両搭載用モジュールを実際に車両の力行と回生に用いて、図３で説明したように、ΔＳＯＣとΔＶ積算値を求めたものである。車両の力行においては、車両搭載用電池モジュールは放電状態となり、車両の回生においては、車両搭載用電池モジュールは充電状態となる。このときに、故障電池数Ｄを０，２，４，６とした。
【００３７】
図５の横軸はΔＳＯＣである。図３（ｂ）で説明したように、車両搭載用電池モジュールが充電状態のときΔＳＯＣはプラスの符号をとり、車両搭載用電池モジュールが放電状態のときΔＳＯＣはマイナスの符号をとる。図５の縦軸は、ΔＶ積算値である。図３（ｄ）で説明したように、ΔＶ積算値の算出には、符号が付与されたΔＶの絶対値であるΔＶSを用いる。図５でＤは、故障電池数である。
【００３８】
図５に示されるように、故障電池数Ｄが大きくなるほど、ΔＶ積算値の絶対値が大きくなる。関連付けファイル３５に、算出されたΔＳＯＣとΔＶ積算値を与えることで、故障電池数Ｄを求めることができる。例えば、ΔＳＯＣ＝−１０％、ΔＶ積算値＝−２０Ｖと算出されるときは、故障電池数Ｄ＝２である。
【００３９】
図５の関連付けファイル３５は、電池モジュール６を定めて実験等で予め求めておくことができる。予め求められた関連付けファイル３５は、記憶部２１に格納される。
【００４０】
図５では、関連付けファイル３５をマップとして説明した。関連付けファイル３５の様式は、ΔＳＯＣとΔＶ積算値と故障電池数Ｄが相互に関連付けられていれば、マップ以外の様式であってもよい。例えば、ルックアップテーブル、数式、ΔＳＯＣとΔＶ積算値と故障電池数Ｄのうちの２つを入力すると残りの１つが出力されるＲＯＭ等の様式であってもよい。
【００４１】
上記構成の作用を図６から図９を用いてさらに詳細に説明する。ここでは図１で説明した４つの電池ブロック２〜５で構成される電池モジュール６について、故障電池数Ｄを推定する手順について述べる。図６は、電池モジュール６の故障推定の手順を示すフローチャートである。図７は故障推定期間を説明する図、図８は、実際のΔＶ積算値の算出の様子を示す図、図９は、図８の結果から故障電池数Ｄを推定する様子を説明する図である。
【００４２】
故障推定は、予め定めた故障推定期間について行われる。図７は、故障推定期間を示す図である。図７（ａ）は、電池モジュール６における充放電電流値５０の時間変化を示す図で、図３（ａ）に対応する図である。ここでは、電池モジュール６の放電負荷としての車両搭載回転電機が力行状態にあり、ときどき回生状態となるときの充放電電流値５０の時間変化が示されている。図７（ｂ）は、（ａ）に対応するＳＯＣ５１の時間変化を示す図である。
【００４３】
故障推定期間は、始期を時間ｔSとし、終期を時間ｔEとして、時間ｔSから時間ｔEの間の期間である。故障推定期間は、所定の時間として設定することができる。例えば、始期から１０分間と設定することができる。あるいは、始期から終期の間のΔＳＯＣの値で設定することができる。例えば、始期からΔＳＯＣ＝１０％となるまでの期間と設定することができる。ここでは、故障推定期間を始期からΔＳＯＣ＝１０％となるまでの期間とする。
【００４４】
図６において、故障推定期間が設定されると、その始期において（Ｓ１）、故障推定に必要な初期値が取得される（Ｓ２）。取得される初期値としては、ＳＯＣの初期値、電池ブロック２〜５の端子間電圧ＶA，ＶB，ＶC，ＶDの初期値である。
【００４５】
ＳＯＣの初期値は、電流検出部９によって検出された電流を時間経過と共に積算して、電池モジュール６の容量５８Ａｈに対し、どれだけの電流値×時間の電荷が満たされているかを％で計算し、電池モジュール６の充電状態を示す値であるＳＯＣとする。この処理手順は、故障推定装置２０の充電状態算出部３０の機能によって実行される。
【００４６】
始期における初期値が取得されると、始期から予め定めた所定の検出周期で、ΔＳＯＣ算出（Ｓ３）と、ΔＶR算出（Ｓ４）が行われる。
【００４７】
ΔＳＯＣは、充電状態算出部３０によって時々刻々算出されるＳＯＣに基づき、図３（ｃ）で説明したように、時間経過に伴うＳＯＣの変化量として算出される。ΔＳＯＣの算出の処理手順は、故障推定装置２０のΔＳＯＣ算出部３１の機能によって実行される。
【００４８】
図８は、横軸に始期からの時間をとり、縦軸に充放電状態、ΔＳＯＣ、端子間電圧ＶA，ＶB，ＶC，ＶDをとり、ΔＳＯＣとＶA，ＶB，ＶC，ＶDの時間変化からΔＶ積算値を算出する様子を示す図である。ここでは、検出周期を１ｓとし、ΔＳＯＣ＝−１０％となるときが３６０ｓとして、始期から１１ｓ経過までの充放電状態、ΔＳＯＣ，ＶA，ＶB，ＶC，ＶDの時間変化が示され、その後を省略して、終期のΔＳＯＣ＝−１０％となる時点でのＶA，ＶB，ＶC，ＶDの値が示される。なお、以下で示すＶA，ＶB，ＶC，ＶDの値は説明のための例示であり、これ以外の値であっても構わない。
【００４９】
図８において、初期値は、ＶA＝３．９００Ｖ，ＶB＝３．９２０Ｖ，ＶC＝３．９４０Ｖ，ＶD＝３．９６０Ｖである。ここで、ΔＶRは、４つの端子間電圧ＶA，ＶB，ＶC，ＶDの中の最大値と最小値の差として算出される。いまの場合、最大端子間電圧値は、ＶD＝３．９６０Ｖ、最小端子間電圧値はＶA＝３．９００Ｖであるので、ΔＶR＝０．０６０Ｖと算出される。図８では、始期から各時間経過について、それぞれのＶA，ＶB，ＶC，ＶDの間の最大端子間電圧値と最小端子間電圧から算出されたΔＶRが示されている。例えば、故障推定期間の終期では、ΔＶR＝０．０６９Ｖと算出された。
【００５０】
再び図６に戻り、ΔＶRが算出されると、初期オフセット値を用いてΔＶRの補正が行われ（Ｓ５）、ΔＶが算出される（Ｓ６）。初期オフセット値は、故障推定期間の始期におけるΔＶRの値である。図８の例では、初期オフセット値＝０．０６０Ｖである。初期オフセット値は、４つの電池ブロック２〜５の間のばらつきを示す値であるので、このばらつきをΔＶRに対して補正し、補正後の値をΔＶとする。
【００５１】
図８では、始期において、ΔＶR＝０．０６０Ｖ、初期オフセット値＝０．０６０Ｖであるので、ΔＶ＝｜ΔＶR−（初期オフセット値）｜＝｜０．０６０Ｖ−０．０６０Ｖ｜＝０Ｖとなる。始期から１ｓ後では、ΔＶR＝０．０６１Ｖであるので、ΔＶ＝｜ΔＶR−（初期オフセット値）｜＝｜０．０６１Ｖ−０．０６０Ｖ｜＝０．００１Ｖとなる。同様に、始期から２ｓ後では、ΔＶR＝０．０５８Ｖであるので、ΔＶ＝｜ΔＶR−（初期オフセット値）｜＝｜０．０５８Ｖ−０．０６０Ｖ｜＝０．００２Ｖとなる。
【００５２】
再び図６に戻り、ΔＶが算出されると、充放電状態を用いてΔＶへ符号を付与してΔＶSを求め、ΔＶSを積算することによってΔＶ積算値が算出される（Ｓ７）。この処理手順は、故障推定装置２０のΔＶ積算値算出部３２の機能によって実行される。ΔＶ積算値は、故障推定期間の始期からΔＶSを順次積算することで算出される。
【００５３】
図８では、始期から１ｓ後において、ΔＶ＝０．００１Ｖである。充放電状態が放電であるのでΔＶにマイナスを付与し、ΔＶS＝−０．００１Ｖとなる。このため、始期から１ｓ経過時におけるΔＶ積算値＝０Ｖ−０．００１Ｖ＝−０．００１Ｖとなる。同様に、始期から２ｓ後では、ΔＶ＝０．００２Ｖ、充放電状態が充電であるのでプラスを付与し、ΔＶS＝０．００２Ｖとなる。このため、始期から２ｓ経過時におけるΔＶ積算値＝−０．００１Ｖ＋０．００２Ｖ＝０．００１Ｖとなる。以下、図８に示されるように、ΔＶ積算値は、各検出周期で算出されたΔＶに符号を付与し、故障推定期間の始期から順次積算することで算出される。例えば、始期から１１ｓ経過時におけるΔＶ積算値＝−０．０１２Ｖと算出される。
【００５４】
再び図６に戻り、故障推定期間の終期に至ったか否かが判断される（Ｓ８）。Ｓ８で判断が否定されると、Ｓ３に戻り、上記の手順が繰り返される。Ｓ８で判断が肯定されると、故障推定期間の終期となるので、そのときのΔＳＯＣとΔＶ積算値とが関連付けファイル３５と参照され（Ｓ９）、故障電池数Ｄが推定され、推定結果が出力部３４に出力される（Ｓ１０）。この処理手順は、故障推定装置２０の故障電池数推定部３３の機能によって実行される。
【００５５】
図８では、ΔＳＯＣ＝−１０％となるときが故障推定期間の終期である。この終期は、始期から数えて３６０ｓに相当する。この終期において、ΔＶ積算値＝−２０Ｖである。
【００５６】
図９は、横軸にΔＳＯＣを取り、縦軸にΔＶSとΔＶ積算値をとって、図８における時間経過に従って算出された結果を示したものである。図９（ａ）は全体図で、（ｂ）はΔＳＯＣが０から−０．２１％の間を拡大して示す図である。ΔＳＯＣ＝０．２１％は、図８において初期から１１ｓ経過時に相当する。これらの図において、ΔＶS５２の時間変化とΔＶ積算値５３の時間変化が示される。ΔＶS５２の時間変化は、ΔＳＯＣの変化に対応して緩やかに大きくなる。このため、ΔＶ積算値５３の時間変化は、ΔＳＯＣの変化量が大きくなるに従って、急激に大きな値となる。このように、故障電池の有無、故障電池数Ｄの推定には、ΔＶSよりもΔＶ積算値を用いる方が好ましい。
【００５７】
図９（ａ）を図５の関連付けファイル３５と参照すると、ΔＳＯＣ＝−１０％でΔＶ積算値＝−２０Ｖは、故障電池数Ｄ＝２に相当することが分かる。このように、電池モジュール６について、ΔＳＯＣとΔＶ積算値とを算出し、その結果を関連付けファイル３５と参照することで、電池モジュール６に含まれる故障電池数Ｄを推定することができる。
【００５８】
なお、上記実施形態では、ΔＶRをＶA，ＶB，ＶC，ＶDの間の最大端子間電圧値と最小端子間電圧値から算出した。しかしながら、ΔＶRは、ＶA，ＶB，ＶC，ＶDの平均値と各ＶA，ＶB，ＶC，ＶDとを比較して算出することもできる。この場合、ΔＶRは、ＶA，ＶB，ＶC，ＶDの各々について算出される。ＶA，ＶB，ＶC，ＶDの各々についてΔＶRを算出することにより、電池ブロック２〜５のうち、どの電池ブロックで故障電池が発生しているかを検出することができ、故障電池数Ｄを推定することができる。
【００５９】
また、上記実施形態では故障推定期間を予め定めた上で故障推定を行ったが、故障推定期間を予め定めずとも故障推定を行うこともできる。これについて以下に説明する。
【００６０】
まず故障推定が開始されると、その始期において、故障推定に必要な初期値が取得される（Ｓ２に相当する）。始期における初期値が取得されると、始期から予め定めた所定の検出周期で、ΔＳＯＣ算出（Ｓ３に相当する）と、ΔＶR算出（Ｓ４に相当する）が行われる。ΔＶRが算出されると、初期オフセット値を用いてΔＶRの補正が行われ（Ｓ５に相当する）、ΔＶが算出される（Ｓ６に相当する）。次に、充放電状態を用いてΔＶに符号を付与してΔＶSを求め、ΔＶSを積算することによってΔＶ積算値の算出が行われる（Ｓ７に相当する）。このときのΔＳＯＣと算出されたΔＶ積算値とが関連付けファイル３５と参照され、故障電池数Ｄを推定する。
【００６１】
例えばΔＳＯＣが−５％であった場合に、関連付けファイル３５を参照した結果、ΔＶ積算値が−１０Ｖ以下であれば電池が２本以上故障していることを検出でき、ΔＶ積算値が−２０Ｖ以下であれば電池が４本以上故障していることを検出でき、ΔＶ積算値が−４０Ｖ以下であれば電池が６本以上故障していることを検出できる。
【００６２】
したがって、故障推定期間を定めずとも、故障電池数Ｄを推定することができ、推定結果を出力部３４に出力することができる。この処理手順は、故障推定装置２０の故障電池数推定部３３の機能によって実行される。
【００６３】
また、上記実施形態では、関連付けファイル３５を参照した上で、故障電池の有無を判別したが、図３（ｅ）のΔＶ積算値４７によっても故障電池の有無を判別可能である。ΔＶ積算値４７は、故障電池が含まれることにより算出可能な値である。図３（ｅ）のΔＶ積算値４７は、ΔＳＯＣの絶対値が増加するに伴い、二次関数的に増大する。つまり、ΔＶ積算値４７の変化の割合ｘとｙは、ΔＳＯＣの変動幅ａが等しいにも関わらず、ｙ＞ｘとなる。このように、ΔＶ積算値４７の変化の割合の変動によっても、故障電池の有無を判別することが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１  電池モジュールの故障推定システム、２，３，４，５  電池ブロック、６  電池モジュール、７  放電負荷、８  充電電源、９  電流検出部、１０，１１，１２，１３  電圧検出部、２０  故障推定装置、２１  記憶部、２２  電池、２３  （電池保護）素子、２４  商用電源、２５  太陽電池、２６  充電器、３０  充電状態算出部、３１  ΔＳＯＣ算出部、３２  ΔＶ積算値算出部、３３  故障電池数推定部、３４  出力部、３５  関連付けファイル、４０，５０  充放電電流値、４１，５１  ＳＯＣ、４２，４３  ＩＲドロップ、４４，４５  起電力Ｅ、４６，５２  ＶS、４７，５３  ΔＶ積算値。
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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