(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次電池の電極端子と導電部材とが固定部材により結線され且つ固定された組電池と、
前記組電池に接続される電力負荷と、
前記複数の二次電池の各々の端子間電圧を測定する第１の電圧計と、
前記組電池の電圧を測定する第２の電圧計と、
前記電力負荷に流れる電流を測定する電流計と、
前記第１の電圧計から上記各々の端子間電圧のそれぞれに相当する複数の端子間電圧パラメータ値を受け、前記第２の電圧計から全体電圧パラメータ値を受け、前記電流計から電流パラメータ値を受ける制御装置と、
前記組電池の接触抵抗値と前記制御装置の誤差値と前記電流の閾値とを格納した記憶部とを有し、
前記制御装置は、前記電流パラメータ値が前記閾値より大きい場合には、前記全体電圧パラメータ値と前記複数の端子間電圧パラメータ値と前記電流パラメータ値と前記接触抵抗値とを用いて前記結線が緩んだか否かの結線緩み判定を行い、前記電流パラメータ値が前記閾値より小さい場合には、前記全体電圧パラメータ値と前記複数の端子間電圧パラメータ値と前記誤差値とを用いて前記制御装置が故障したか否かの装置故障発生判定を行うことを特徴とする電池システム。
【請求項２】
前記記憶部は、接触抵抗増分閾値と誤差増分閾値とをさらに格納しており、
前記制御装置は、
前記結線緩み発生判定を行う際、前記複数の端子間電圧パラメータ値の合計と前記全体電圧パラメータ値との差分を前記電流パラメータ値で除算した値の絶対値からさらに前記接触抵抗値を引算した値に相当する値が前記接触抵抗増分閾値より大きいと前記結線の緩みありと判定し、
前記装置故障発生判定を行う際、前記複数の端子間電圧パラメータ値の合計と前記全体電圧パラメータ値との差分の絶対値からさらに前記誤差値を引算した値に相当する値が前記誤差増分閾値より大きいと前記制御装置の故障ありと判定することを特徴とする請求項１に記載の電池システム。
【請求項３】
前記電流の閾値は、第１の補助閾値と、前記第１の補助閾値より大きい値の第２の補助閾値とからなり、
前記制御装置は、前記電流パラメータ値が前記第２の補助閾値より大きい場合には、前記結線緩み判定を行い、前記電流パラメータ値が前記第１の補助閾値より小さい場合には、前記装置故障発生判定を行うことを特徴とする請求項２に記載の電池システム。
【請求項４】
表示装置をさらに有し、
前記制御装置は、前記結線の緩みありと判定した場合には、前記表示装置を制御して前記表示装置に当該判定に対応する光学的表示をさせ、前記制御装置の故障ありと判定した場合には、前記表示装置を制御して前記表示装置に当該判定に対応する光学的表示をさせることを特徴とする請求項３に記載の電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の二次電池により構成された組電池を管理する電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の二次電池により構成された組電池が、電気自動車などで利用されている。組電池は、例えば、バスバーと呼ばれる導電体で複数の二次電池の電極端子同士を連結して構成されている。より具体的には、複数の二次電池をバスバーにより接続する場合、二次電池の電極端子とバスバーとをボルトで締め付けることによりバスバーを電極端子に固定する。
なお、複数の二次電池をバスバーによって連結した組電池に関する技術が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−３３９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、組電池を構成する二次電池間は一般的にバスバー等の金属部材（導電部材）により接続されているが、組電池を使用している最中などに、このボルトによる締め付けに緩みが発生し、バスバー等の金属部材と電極端子との電気接続が良好でなくなることで接触抵抗が増加する（以下、「結線緩み」とも称する）ことがある。この結線緩みを放置すると、組電池とそれによって電力供給をされる電力負荷との間の電気経路が意図せずに遮断される恐れがある。電気経路が意図せずに遮断されると、例えば電気自動車であれば突然に減速することになるなど、電池システムとしての安全性に問題が生じるため、早期に結線緩みを発見する必要がある。
一方、電池システムにおいては、組電池を構成する各二次電池の特性を監視する制御回路が一般的に用いられている。しかしながら、監視を行っている制御回路も故障する場合があり、この故障を放置するとやはり電池システムとしての安全性に問題が生じるため、早期に装置故障を発見する必要がある。
【０００５】
そこで本発明は、結線緩みや装置故障を早期に判定することで安全性を向上した電池システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の電池システムは、複数の二次電池の電極端子と導電部材とが固定部材により結線され且つ固定された組電池と、前記組電池に接続される電力負荷と、前記複数の二次電池の各々の端子間電圧を測定する第１の電圧計と、前記組電池の電圧を測定する第２の電圧計と、前記電力負荷に流れる電流を測定する電流計と、前記第１の電圧計から上記各々の端子間電圧のそれぞれに相当する複数の端子間電圧パラメータ値を受け、前記第２の電圧計から全体電圧パラメータ値を受け、前記電流計から電流パラメータ値を受ける制御装置と、前記組電池の接触抵抗値と前記制御装置の誤差値と前記電流の閾値とを格納した記憶部とを有し、
前記制御装置は、前記電流パラメータ値が前記閾値より大きい場合には、前記全体電圧パラメータ値と前記複数の端子間電圧パラメータ値と前記電流パラメータ値と前記接触抵抗値とを用いて前記結線が緩んだか否かの結線緩み判定を行い、前記電流パラメータ値が前記閾値より小さい場合には、前記全体電圧パラメータ値と前記複数の端子間電圧パラメータ値と前記誤差値とを用いて前記制御装置が故障したか否かの装置故障発生判定を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電流の閾値を用いて場合分けを行い、結線緩みや装置故障の発生を容易に判定でき、これにより安全性に優れた電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】電池システムの構成を示すブロック図である。
【図２】組電池とＢＭＳとの接続関係を示す図である。
【図３】ＢＭＳと上位制御装置等との接続関係を示す図である。
【図４】バスバーと電極端子との結線等の状態を示す図である。
【図５】差分電圧と電流との関係の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態による電池システムについて図面を参照して説明する。
図１は、同実施形態による電池システムの構成を示すブロック図である。
本実施形態において電池システム１は、例えば電気自動車である。当該電池システム１は、組電池１０、上位制御装置３０、表示装置４０、電力負荷５０、ＢＭＳ（Battery Management System）２０を備えている。組電池１０と当該組電池１０の監視制御装置であるＢＭＳ２０とは１つのバッテリーモジュールを形成しており、電池システム１の外部から電池システム１の内部へはめ込まれる。バッテリーモジュールとすることで、電池システム１の外部から容易に交換可能となっている。なお、電力負荷５０、上位制御装置３０、および表示装置４０は電池システム１に予め組み込まれている。また、電池システムにおける上位制御装置３０およびＢＭＳ２０とを併せて単に制御装置という場合もある。
ここで、本発明の電池システム１は、電気自動車以外にも、例えば、フォークリフトなどの産業車両や電車、電力負荷５０である電気モータにプロペラまたはスクリューを接続した飛行機または船などの移動体であってもよい。さらに、電池システム１は、例えば家庭用の電力貯蔵システムや、風車や太陽光のような自然エネルギー発電と組み合わせた系統連系円滑化蓄電システムなどの定置用のシステムであってもよい。すなわち、電池システム１は、組電池１０を構成する複数の二次電池による電力の充放電を利用するシステムである。
【００１０】
組電池１０は、電池システム１の電力負荷５０に電力を供給するものであり、複数の二次電池１１ａ〜１１ｆ（以下、総称して二次電池１１とする）が直列に接続されることにより構成される。組電池１０としては、複数の二次電池を並列接続したものであってもよい。組電池１０を構成する二次電池１１のそれぞれには、温度、電圧、電流等を計測する各種センサーが取り付けられており、これらセンサーにより計測され且つ出力された計測情報は、後で詳述するＢＭＳ２０に入力される。
上位制御装置３０は、ユーザーの指示（例えば、ユーザーによるアクセルの踏み込み量）に応じて電力負荷５０を制御するとともに、ＢＭＳ２０から送信される組電池１０の関連情報（上記計測情報に関連した情報であり、ＢＭＳ２０にて演算される各二次電池１１の充電率や、後述する結線緩み判定処理や装置故障判定処理の判定結果等を含む）を受信し、表示装置４０を制御して、適宜、当該関連情報を表示装置４０に表示させる。また、上位制御装置３０は、上記関連情報が異常値であると判断した場合には、表示装置４０に内蔵された異常ランプ４０１を点灯させる等（光学的表示であればよいので、後述のモニターの画面に異常である旨の表示をしてもよい）するとともに、表示装置４０に内蔵されたブザー等の音響装置４０２を作動させて警報を鳴らし、光と音により視覚および聴覚を刺激してユーザーの注意を促す。なお、上位制御装置３０は、後述する結線緩み判定処理や装置故障判定処理をＢＭＳ２０に行わせるために、所定のタイミングでＢＭＳ２０に判定開始信号を出力する。当該所定のタイミングは、例えば５分間毎など所定時間毎であってもよいし、上記関連情報のうち電力負荷５０に流れる電流値が後述の閾値Ｉｔｈより大きくなった場合または閾値Ｉｔｈより小さくなった場合としてもよい。所定時間毎であると上記２つの判定処理の一方がなかなか実施されない場合が生じうるが、上記関連情報のうち電力負荷５０に流れる電流値が後述の閾値Ｉｔｈより大きくなった場合と閾値Ｉｔｈより小さくなった場合とすれば上記２つの判定処理がほぼ均等に行われることとなるので望ましい。
表示装置４０は、例えば上記音響装置４０２を備えた液晶パネル等のモニターであり、上位制御装置３０からの制御に基づいて組電池１０を構成する二次電池１１の上記関連情報の表示等を行う。
電力負荷５０は、例えば電気自動車の車輪に接続された電気モータやインバータ等の電力変換器である。電力負荷５０は、ワイパーなどを駆動する電気モータであってもよい。
【００１１】
次に、ＢＭＳ２０について簡単に概説した後、その動作等につき詳述する。
図１に示すとおり、電池システム１のＢＭＳ２０は、ＣＭＵ（Cell Monitor Unit）２１と、ＢＭＵ（Battery Management Unit）２２を含んで構成される。
ここで、ＣＭＵ２１は、図示しないＡＤＣ（Analog Digital Converter）を備えており、上記各種センサーが検知して出力する複数の上記計測情報をそれぞれアナログ信号として受け、これらアナログ信号をＡＤＣによってそれぞれに対応するデジタル信号に変換した後、上記関連情報を算出するための複数のパラメータとしてＢＭＵ２２へ出力している。そして、本実施形態においては、図１に示すように、ＣＭＵ２１が６つの二次電池１１ａ〜１１ｆと信号線により接続されている。
また、ＢＭＵ２２は、ＣＭＵ２１から入力された組電池１０および各二次電池１１それぞれの上記パラメータに基づいて、上位制御装置３０から上記判定開始信号が入力されるたびに、後述する結線緩み判定処理や装置故障判定処理を行い、その判定結果を上位制御装置３０に出力する。
なお、ここでは、ＣＭＵ２１は１つだけ示され、また、ＣＭＵ２１は６つの二次電池１１と接続されているが、この態様に限定されない。例えばＣＭＵ２１を複数備えて、各ＣＭＵ２１に４つずつ二次電池１１を接続してもよいし、複数の二次電池１１に対して一対一の関係でＣＭＵ２１が備わっていてもよい。すなわち、ＢＭＵ２２が上記２つの判定処理を行うために必要となる複数のパラメータをＣＭＵ２１から取得できるのであれば、ＣＭＵ２１の個数はいくつであってもよい。ＣＭＵ２１を含んでＢＭＵ２２が構成されるのであれば、ＢＭＳ２０はＢＭＵ２２のみで構成されてもよい。
【００１２】
では、図２および図３を用いてＢＭＳ２０の内部構成および動作を詳述する。なお、１つの二次電池１１（単電池）やこれらの組電池１０における電極端子とバスバー１２および電圧計との計測線との接続等は図４を適宜用いて説明し、ＢＭＳ２０における結線緩み判定処理や装置故障判定処理における差分電圧と電流との関係の一例については、図５を適宜用いて説明する。
【００１３】
図２に示すように、二次電池１１ａ〜１１ｆのそれぞれに一対一に対応して電圧計３ａ〜３ｆの各々が設けられている。具体的には、対応する二次電池１１の正極端子と負極端子との間に各電圧計３ａ〜３ｆがそれぞれ接続されている。そして、ＣＭＵ２１は、パラメータ値検出部２１１を備え、当該パラメータ値検出部２１１は各電圧計３ａ〜３ｆが計測し且つ出力した計測情報としての各電圧値をアナログ信号として取得する（当該アナログ信号がパラメータ値検出部２１１に入力される）。
また、電力負荷５０に加えることができる最大電圧を測定するため、組電池１０の正極端子と負極端子の間に電圧計３ｇ接続されている。ここでは、組電池１０（複数の二次電池１１がバスバー１２によって直列接続された構成）の両端に存在する二次電池１１ａの正極端子と二次電池１１ｆの負極端子との間に電圧計３ｇが接続されている。そして、上記パラメータ値検出部２１１は、電圧計３ｇが計測し且つ出力した計測情報としての電圧値をアナログ信号として取得する（当該アナログ信号がパラメータ値検出部２１１に入力される）。なお、以下、電圧計３ａ〜３ｇを総称して電圧計３という。
さらに、電力負荷５０に流れる電流を測定するため、組電池１０と電力負荷５０の間に電流計２が接続されている。そして、上記パラメータ値検出部２１１は、電流計２が計測し且つ出力した計測情報としての電流値をアナログ信号として取得する（当該アナログ信号がパラメータ値検出部２１１に入力される）。
そして、上記パラメータ検出部２１１は、上記ＡＤＣを内蔵しており、上記電流計２および電圧計３から取得した電流値および電圧値であるアナログ信号をデジタル信号に変換して、それぞれに対応したパラメータの値としてＢＭＵ２２に出力する。
【００１４】
なお、上記電流計２および電圧計３は、上記各種センサーの一例である。
また、組電池１０は、直列に接続された複数の二次電池１１からなるユニットが複数並列に接続されて構成されるようにしてもよい。この場合には、並列に隣り合うユニット同士は例えばスイッチ等の解列手段を介して互いに接続され、後述の結線緩み判定処理および装置故障判定処理を行うにあたっては、後述のＢＭＵ２２における処理特定部２３３が、他の列の影響を排除するため適宜解列することで、１ユニットごとに１つずつ判定を行うとよい。
【００１５】
そして、図３に示すように、ＢＭＵ２２は、パラメータ取得部２３（組電池パラメータ取得部２３１と二次電池パラメータ取得部２３２とを含む）、処理特定部２３３、結線緩み判定処理部２３４、装置故障判定処理部２３５、記憶部２３６を備えている。
まず、パラメータ取得部２３内の二次電池パラメータ取得部２３２は、組電池１０内で直列接続された全ての二次電池１１ａ〜１１ｆの各端子間電圧値（各二次電池１１における正極端子と負極端子の間の電圧値）に相当するパラメータの値（二次電池１１ａ〜１１ｆのそれぞれ対応する当該パラメータを端子間電圧パラメータＶａ〜Ｖｆといい、これらの値を端子間電圧パラメータ値という）を、ＣＭＵ２１から入力してそれぞれ取得する。
また、パラメータ取得部２３内の組電池パラメータ取得部２３１は、電圧計３ｇにより計測された組電池１０全体にかかる電圧値に相当するパラメータの値（当該パラメータを全体電圧パラメータＶ全といい、この値を全体電圧パラメータ値という）を、また、電流計２より計測された組電池１０を流れる電流値に相当するパラメータの値（当該パラメータを電流パラメータＩといい、この値を電流パラメータ値という）をＣＭＵ２１から入力してそれぞれ取得する。
【００１６】
そして、組電池パラメータ取得部２３１および二次電池パラメータ取得部２３２は、それぞれ取得した電圧値や電流値に相当するパラメータの値を処理特定部２３３へ出力する。すると、処理特定部２３３は、組電池パラメータ取得部２３１より入力される組電池１０全体にかかる電圧値Ｖ全から、二次電池パラメータ取得部２３２より入力される各二次電池１１それぞれにかかる電圧値（Ｖａ〜Ｖｆ）の合計を減じて、差分電圧値αを算出する。すなわち、処理特定部２３３は、α＝Ｖ全-（Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋Ｖｄ＋Ｖe＋Ｖｆ）の演算を行い、差分電圧値αを算出する。
【００１７】
ここで、差分電圧値αの生じる理由には２つの理由があり、その１つは次のとおりである。
図４で示したように各二次電池１１の電極端子１４ａ（正極端子）、１４ｂ（負極端子）の上にバスバー１２が配置されて、ボルト１３によりバスバー１２が各電極端子上に固定されている。また、当該二次電池１１に対応して接続される電圧計３ａ〜３ｆの計測線１５と各電極端子の結線は、バスバー１２の電極端子１４ａ、１４ｂに対する接続箇所よりも当該二次電池１１の容器に内包される電極板に電気経路として近い側に接続される（ここでは、電池容器である電池缶と各電極端子との間を絶縁する絶縁体１６の直上の電極端子の領域で上記結線がなされている）。従って、バスバー１２の電極端子１４ａ、１４ｂに対する接触抵抗の影響（接触抵抗による電圧降下）がほとんどない状態で端子間電圧パラメータ値が計測される。一方、全体電圧パラメータ値は、各二次電池１１に接続されているバスバー１２の上記接触抵抗の合計に電流パラメータ値を乗じた分だけ、大きい電圧値となる。このため、差分電圧値αが得られることになる。
なお、バスバー１２を各電極端子にボルト１３等の固定部材でしっかりと緩みなく固定した初期状態における組電池１０全体の接触抵抗の値をＲとする。また、組電池１０を使用すると振動等でボルト等の固定部材が緩み、初期状態の当該接触抵抗の値Ｒから抵抗値が増加する場合があるが、この増加した接触抵抗の増加分の値をｒとする。これらＲとｒの和は、結線緩みによる接触抵抗Ｒｅｒｒとする。すなわち、Ｒｅｒｒ＝Ｒ+ｒである（ただし、Ｒ＞０Ω、ｒ≧０Ω）。
後述の結線緩み判定処理は、バスバー１２の電極端子１４ａ、１４ｂへの締め付けが緩むと、上記接触抵抗が増加するので全体電圧パラメータ値が増加し、結果として差分電圧値αが増加することを用いるものである。すなわち、結線緩みによる接触抵抗Ｒｅｒｒにおける初期状態からのｒの増加の程度を判定することでバスバー１２の緩みを判定するものである。
【００１８】
また、差分電圧値αの生じるもう１つの理由は次の通りである。
ＢＭＵ２２が取得した全体電圧パラメータ値や二次電池１１各々の端子間電圧パラメータ値には、ＣＭＵ２１で行われるアナログ−デジタル変換の際に生じる変換誤差や、組電池パラメータ取得部２３１および二次電池パラメータ取得部２３２がＣＭＵ２１から送信される全体電圧パラメータ値および端子間電圧パラメータ値を取得する処理の際に生じる処理誤差などによる電圧誤差が含まれる。ここでは、変換誤差や処理誤差を含んで電圧計測誤差といい、その値を誤差値という。
この電圧計測誤差の値、すなわち誤差値は、真の電圧値からの誤差を加味した電圧値であって、上記各電圧計で計測され出力されるアナログ信号のＣＭＵ２１やＢＭＵ２２での処理の際に生じる誤差、すなわちＢＭＳ２０内部のハードウェア等に起因する誤差であるから、例えばこのハードウェアが故障しない限り、組電池１０を流れる電流値が変動してもその変化率はほぼ一定であると考えられる。
例えば、各電圧計３ａ〜３ｆが計測し且つ出力した各電圧値がＢＭＳ２０内で処理される過程で、少なくとも処理特定部２３３に入力される当該各電圧値に相当するデータに±30ｍＶの電圧計側誤差が生じるとすると、全体電圧パラメータＶ全の値には±30ｍＶの誤差値がすでに含まれており、また、各電圧値Ｖａ〜Ｖｆのそれぞれにも±30ｍＶの誤差値がすでに含まれていることとなる。
従って、処理特定部２３３が、α＝Ｖ全-（Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋Ｖｄ＋Ｖe＋Ｖｆ）の演算を行うと、接触抵抗Ｒｅｒｒが全くないと仮定した場合においても、所定範囲の電圧計側誤差Ｖｅｒｒが差分電圧値αとなって表れることとなる。すなわち、この場合には、α＝Ｖｅｒｒ（ただし、Ｖｅｒｒ≠０Ｖ）であり、かつ、ここでは-２１０ｍＶ≦Ｖｅｒｒ≦+２１０ｍＶとなる。
なお、このＶｅｒｒはＢＭＳ２０等に故障のない初期状態における誤差値の範囲（当該範囲の両端は±βとする。β＞０であって、ここではβ＝210ｍＶ）であるが、ＢＭＳ２０等に故障が生じた又は生じ始めた場合には、Ｖｅｒｒの範囲から範囲が逸脱する場合がある。この逸脱分の値を±γとすると、-β-γ≦Ｖｅｒｒ≦+β+γとなる（γ≧０とする）。
後述の装置故障判定処理は、略一定範囲であるはずの電圧計測誤差Ｖｅｒｒの値が当該一定範囲から逸脱し、結果として差分電圧値αが増加することを用いるものである。すなわち、γの増加の程度を判定することで、ＢＭＳ２０等の装置の故障可能性を判定するものである。
【００１９】
以上より、差分電圧値αは、組電池パラメータ取得部２３１から出力され処理特定部２３３に入力されるある時点の電流パラメータＩの値をＩｐとすると（すなわち、Ｉ＝Ｉｐとすると）、Ｉｐの絶対値を用いて、α＝Ｖｅｒｒ＋（｜Ｉｐ｜×Ｒｅｒｒ）と表すことができる。なお、ここでは、Ｉｐの値が正の場合は放電、Ｉｐの値が負の場合は充電であることをＢＭＳ２０を含む制御装置が認識できるように、図５に示す一例のように電流パラメータＩの値としては正負ありうるとして説明する。
従って、ある時点の電流の値Ｉｐの絶対値が小さければ小さいほど、α≒Ｖｅｒｒとなって接触抵抗を実質的に無視することが可能となり、また、ある時点の電流の値Ｉｐの絶対値が大きければ大きいほど、α≒｜Ｉｐ｜×Ｒｅｒｒとなって電圧計測誤差を実質的に無視することが可能となる。
よって、ある時点の電流の値Ｉｐが小さいためα≒Ｖｅｒｒとなる領域で後述の装置故障判定処理を行い、ある時点の電流の値Ｉｐが大きいためα≒｜Ｉｐ｜×Ｒｅｒｒとなる領域で後述の結線緩み判定処理を行うのが、これら２つの判定処理を正確に行うに当たって有効である。
このため、本実施形態においては、一定値である閾値Ｉｔｈ（ただし、Ｉｔｈ＞０Ａ）を設定し、充電と放電で逆転する電流方向を鑑みて、電流パラメータが-Ｉｔｈ＜＜Ｉ＜＜Ｉｔｈの領域で装置故障判定処理を行い、Ｉ＜＜-IｔｈまたはＩｔｈ＜＜Ｉの領域で結線緩み判定処理を行う
【００２０】
では、これより、装置故障判定処理および結線緩み判定処理につき説明する。
まず、処理特定部２３３では、上記判定開始信号がＢＭＳ２０に入力され、それに対応した信号が処理特定部２３３に入力されると、上記演算を行って差分電圧値αを算出するとともに、記憶部２３６に格納されている閾値Ｉｔｈを用いて、入力される電流パラメータＩの値Ｉｐを閾値Ｉｔｈと比較する。そして比較した結果が、-Ｉｔｈ＜＜Ｉｐ＜＜Ｉｔｈの場合には、処理特定部２３３は装置故障判定処理部２３５に差分電圧値αを送信し、これらを受信した装置故障判定処理部２３５で装置故障判定処理が行われる。また、Ｉｐ＜＜-IｔｈまたはＩｔｈ＜＜Ｉｐの場合には、処理特定部２３３は結線緩み判定処理部２３４に差分電圧値αを送信し、これらを受信した結線緩み判定処理部２３４で結線緩み判定処理が行われる。
ここで、処理特定部２３３における-Ｉｔｈ＜＜Ｉｐ＜＜Ｉｔｈの判断、およびＩｐ＜＜-IｔｈまたはＩｔｈ＜＜Ｉｐの判断については、具体的にはＩｔｈａ＜Ｉｔｈ＜Ｉｔｈｂ（ただし、０Ａ＜Ｉｔｈａおよび０Ａ＜Ｉｔｈｂ）となる２つの補助閾値ＩｔｈａおよびＩｔｈｂが用いられる。すなわち、-Ｉｔｈａ＜Ｉｐ＜Ｉｔｈａの場合には、処理特定部２３３は装置故障判定処理部２３５に差分電圧値αを送信し、Ｉｐ＜-IｔｈｂまたはＩｔｈｂ＜Ｉｐの場合には、処理特定部２３３は結線緩み判定処理部２３４に差分電圧値αを送信する。これら補助閾値は、記憶部２３６に予め格納されており、上記判断の際に適宜記憶部２３６から適宜閾値Ｉｔｈとして又はＩｔｈと共に読み出されて処理特定部２３３にて用いられる。
【００２１】
なお、処理特定部２３３に入力される電流値Ｉｐには、電圧値と同様に装置による計測誤差、すなわち電流計測誤差が含まれる。この電流計測誤差がＩｐ＝５Ａのとき例えば±２５０ｍＡであるとすると、充電と放電を電流値の正負の値で判定する処理もＢＭＳ２０は別途行っていることから、補助閾値Ｉｔｈａは少なくともこの電流計測誤差の絶対値である２５０ｍＡよりも大きい必要がある。すなわち、電流計測誤差θ（ただし、０Ａ＜θ）とすると、θ＜Ｉｔｈａとなる必要がある。一方、組電池１０の安全性の観点から、組電池１０から出力することが許容される最大の電流値、すなわち最大許容電流値も定められている。この最大許容電流値が例えば３００Ａであるとすると、閾値Ｉｔｈｂは少なくとも最大許容電流値である３００Ａよりも小さい必要がある。すなわち、最大許容電流値Ｉｍ（ただし、０Ａ＜Ｉｍ）とすると、Ｉｔｈｂ＜Ｉｍとなる必要がある。
また、差分電圧値は結線緩みが大きくなるほど大きくなり、最大の差分電圧値はバスバーが電極端子から外れて電流経路が遮断される直前に生じると考えられるが、最大の差分電圧値に占める電圧計側誤差Ｖｅｒｒの比率は、装置の構成にも依存するが一般的に極めて小さいといえる。例えば、電圧計側誤差Ｖｅｒｒの誤差値の上限であるβは図１の構成において例えば０＜β≦２１０ｍＶであり、これにγが加算されてもＶｅｒｒの最大値は３００ｍＶ程度である。一方、初期状態の接触抵抗の値Ｒは図１の構成では例えば５ｍΩ程度であり、差分電圧値αに占めるＶｅｒｒの値と（｜Ｉｐ｜×Ｒ）の値が１：３程度の比率である電流値を補助閾値Ｉｔｈｂとすれば、結線緩みの判定の一応の指針となると考えられるので、｛（Ｖｅｒｒの最大値）×３÷Ｒ}≦Ｉｔｈｂ＜Ｉｍであればよい。よって、ここでは、Ｉｔｈｂ＝１８０Ａとして設定している。
さらに、補助閾値Ｉｔｈａについては、可能な限り小さい電流値であって且つ電流計測誤差の影響が小さい必要がある。少なくとも電流計測誤差の影響は１０％以内に抑えると実用的と考えられるため、電流計測誤差の１０倍程度の電流値とすればよい。従って、θ＜Ｉｔｈａ≦（電流計測誤差）×１０であればよい。よって、ここではＩｔｈａ＝２Ａとして設定している。
【００２２】
次に、結線緩み判定処理部２３４における結線緩み判定処理につき説明する。先述のとおり、Ｉ＜＜-IｔｈまたはＩｔｈ＜＜Ｉの場合に本判定処理が行われる。
まず、結線緩み判定処理部２３４は、入力された差分電圧値αおよび電流値Ｉｐの絶対値を算出するとともに、記憶部２３６に格納されている初期状態における組電池１０全体の接触抵抗の値Ｒと後述の接触抵抗増分閾値ｒthとを読み出す。なお、Ｒ＞０Ω、ｒth＞０Ωである。
そして、接触抵抗に起因する電位差である接触抵抗起因電圧値Ｖｚを、Ｖｚ＝｜α｜とする。
さらに、結線緩み判定処理部２３４は、接触抵抗起因電圧値Ｖｚを、算出した電流値Ｉｐの絶対値で除算してＲｅｒｒを算出する。すなわちＲｅｒｒ＝Ｖｚ÷｜Ｉｐ｜の演算を行う。
上述のとおり、Ｒｅｒｒ＝Ｒ+ｒであるので、結線緩み判定処理部２３４は、算出したＲｅｒｒから上記読み出したＲを引算して、接触抵抗の増加分の値ｒを算出する。すなわち、ｒ＝Ｒｅｒｒ-Ｒの演算を行う。
その後、すでに読み出した接触抵抗増分閾値ｒthと算出したｒとを比較して、ｒの値がｒthの値より大きい場合に、すなわちｒ＞ｒthの場合に、結線緩み有りと判定する。一方、ｒの値がｒthの値より小さい場合に、すなわちｒ＜ｒthの場合に、結線緩み無しと判定する。
ここで、上記説明においては、ｒを算出するための演算の順序等を明記したが、ｒに相当する値が得られればいかような順序、演算方式が採用されてもよい。また、ｒと接触抵抗増分閾値ｒthとの比較を行ったが、ＲｅｒｒとＲとを比較してその増分により結線緩みの有無を判定してもよい。
なお、この接触抵抗増分閾値ｒthは、この値を超える接触抵抗の増加分があれば、ボルト等の固定部材が緩んでバスバーと電極端子の接触が所望の状態にない、すなわち結線緩みが発生していると判断するための閾値であって、予め実験等により数値が求められた上で設定され、記憶部２３６に格納されている（ここでは、例えばｒth＝３６ｍΩとしている）。また、初期状態における組電池１０全体の接触抵抗の値Ｒも、予め実験等により数値が求められた上で設定され、記憶部２３６に格納されている（ここでは、例えばＲ＝５ｍΩとしている）。
そして、結線緩み発生判定処理部２３４は、結線緩み有りと判定した場合には、上位制御装置３０へ結線緩み発生信号を出力する。また、結線緩み無しと判定した場合には、上位制御装置３０へ結線緩み無し信号を出力する。
【００２３】
次に、装置故障判定処理部２３５における装置故障判定処理につき説明する。先述のとおり、-Ｉｔｈ＜＜Ｉ＜＜Ｉｔｈの場合に本判定処理が行われる。
まず、装置故障判定処理部２３５は、入力された差分電圧値αの絶対値を算出するとともに、記憶部２３６に格納されている初期状態における電圧計測誤差Ｖｅｒｒの上限値βと誤差増分閾値γthとを読み出す。なお、この誤差増分閾値γthは、この値を超える電圧の増加分があれば、ＢＭＳ２０等の処理における誤差が許容範囲を超えている、すなわちＢＭＳ２０等の装置の故障が発生していると判断するための閾値であって、予め実験等により数値が求められた上で設定され、記憶部２３６に格納されている（γth＞０Ｖであって、ここでは、例えば装置故障がない場合の誤差値の上限値βと同じ値、すなわちβ＝γth＝２１０ｍＶとしている）。
ＢＭＳ２０等の装置に故障が生じた又は生じ始めた場合には、初期状態におけるＶｅｒｒの範囲から範囲が逸脱し、逸脱分の値γが加味されるので、０＜｜Ｖｅｒｒ｜≦β+γであり、また、｜α｜≒｜Ｖｅｒｒ｜である。従って、装置故障判定処理部２３５は、差分電圧値αの絶対値から初期状態における電圧計測誤差Ｖｅｒｒの範囲の上限値βを引算し、逸脱分の値γを算出する。すなわち、γ＝｜α｜-βの演算を行う。
その後、電圧計側誤差判定処理部２３５は、算出したγと読み出したγthとを比較し、γがγthより大きい場合、すなわちγ＞γthの場合に、装置故障有りと判定する。一方、γがγthより小さい場合、すなわちγ＜γthの場合に、装置故障無しと判定する。
ここで、上記説明においては、γを算出するための演算の順序等を明記したが、γに相当する値が得られればいかような順序、演算方式が採用されてもよい。また、γと誤差増分閾値γthとの比較を行ったが、｜Ｖｅｒｒ｜とβとを比較してその増分により装置故障の有無を判定してもよい。
そして、電圧計側誤差判定処理部２３５は、装置故障有りと判定した場合には、上位制御装置３０へ装置故障発生信号を出力する。また、装置故障無しと判定した場合には、上位制御装置３０へ装置故障無し信号を出力する。
【００２４】
以上の結線緩み判定処理では、Ｉ＜＜-IｔｈまたはＩｔｈ＜＜Ｉの領域においてα≒｜Ｉｐ｜×Ｒｅｒｒとなる特性を利用し、装置故障判定処理では、-Ｉｔｈ＜＜Ｉｐ＜＜Ｉｔｈの領域においてα≒Ｖｅｒｒとなる特性を利用しているが、より厳密に処理を行う場合には、α＝Ｖｅｒｒ＋（｜Ｉｐ｜×Ｒｅｒｒ）であることを利用してもよい。
この場合には後述のようにαからＶｅｒｒまたは（｜Ｉｐ｜×Ｒｅｒｒ）を除外してより厳密な計算を行うので、Ｉ＜＜-IｔｈまたはＩｔｈ＜＜Ｉの領域および-Ｉｔｈ＜＜Ｉｐ＜＜Ｉｔｈの領域の判断をする必要はなく、Ｉ＜-IｔｈまたはＩｔｈ＜Ｉの領域および-Ｉｔｈ＜Ｉｐ＜Ｉｔｈの領域の判断としても十分に上記２つの判定処理が可能である。従って、上記２つの補助閾値ＩｔｈａおよびＩｔｈｂを使用せずに、例えばＩｔｈ＝ＩｔｈａとしてＩｔｈの値を予め設定し、以下の動作を行わせてもよい。Ｉｔｈとして上記２つの補助閾値のうち値の小さいＩｔｈａを選択しているのは、上述のとおり、装置故障判定処理では電流パラメータの値ができるだけ小さい方が精度のよい判定ができるためである。なお、この場合には該当するＩｔｈの値を予め記憶部２３６内に格納しておく。
まず、処理特定部２３３では、上記した演算を行って差分電圧値αを算出するとともに、入力される電流パラメータＩの値Ｉｐを記憶部２３６に格納している閾値Ｉｔｈを読み出してこれと比較する。そして比較した結果が、-Ｉｔｈ＜Ｉｐ＜Ｉｔｈの場合には、処理特定部２３３は装置故障判定処理部２３５に差分電圧値αおよび電流値Ｉｐを送信し、また、Ｉｐ＜-IｔｈまたはＩｔｈ＜Ｉｐの場合には、処理特定部２３３は結線緩み判定処理部２３４に差分電圧値αおよび電流値Ｉｐを送信する。
結線緩み判定処理部２３４は、入力された差分電圧値αおよび電流値Ｉｐの絶対値を算出するとともに、記憶部２３６に格納されている初期状態における電圧計測誤差Ｖｅｒｒの上限値βと初期状態における組電池１０全体の接触抵抗の値Ｒと接触抵抗増分閾値ｒthとを読み出す。
そして、接触抵抗に起因する電位差である電圧値Ｖｚを、Ｖｚ＝｜α｜+βの演算を行って算出する。ここでβを加算しているのは、上述のとおり-β-γ≦Ｖｅｒｒ≦+β+γであるため、Ｖｅｒｒが負であると仮定して計算を行った方がより早く結線緩みを判定でき、結果として電池システムの安全性をさらに増すことができるからである。なお、ここではγ＝０としてγを無視しているが、これはγの値はもともと小さいものであり、かつ、装置故障がないとして結線緩み判定を行っても電池システムの安全性の観点からは十分と考えられるからである。
【００２５】
さらに、結線緩み判定処理部２３４は、算出した電圧値Ｖｚを算出した電流値Ｉｐの絶対値で除算してＲｅｒｒを算出する。すなわちＲｅｒｒ＝Ｖｚ÷｜Ｉｐ｜の演算を行う。
上述のとおり、Ｒｅｒｒ＝Ｒ+ｒであるので、結線緩み判定処理部２３４は、算出したＲｅｒｒから上記読み出したＲを引算して、接触抵抗の増加分の値ｒを算出する。すなわち、ｒ＝Ｒｅｒｒ-Ｒの演算を行う。
その後、すでに読み出した接触抵抗増分閾値ｒthと算出したｒとを比較して、ｒの値がｒthの値より大きい場合に、すなわちｒ＞ｒthの場合に、結線緩み有りと判定する。一方、ｒの値がｒthの値より小さい場合に、すなわちｒ＜ｒthの場合に、結線緩み無しと判定する。
ここで、上記説明においては、ｒを算出するための演算の順序等を明記したが、ｒに相当する値が得られればいかような順序、演算方式が採用されてもよい。また、ｒと接触抵抗増分閾値ｒthとの比較を行ったが、ＲｅｒｒとＲとを比較してその増分により結線緩みの有無を判定してもよい。
そして、結線緩み発生判定処理部２３４は、結線緩み有りと判定した場合には、上位制御装置３０へ結線緩み発生信号を出力する。また、結線緩み無しと判定した場合には、上位制御装置３０へ結線緩み無し信号を出力する。
【００２６】
また、この場合における装置故障判定処理部２３５における装置故障判定処理は次のようになる。
まず、装置故障判定処理部２３５は、入力された差分電圧値αおよび電流値Ｉｐの絶対値をそれぞれ算出するとともに、記憶部２３６に格納されている初期状態における電圧計測誤差Ｖｅｒｒの上限値βと誤差増分閾値γthと初期状態における組電池１０全体の接触抵抗の値Ｒとを読み出す。
そして、装置故障に起因する電位差である電圧値Ｖｙを、Ｖｙ＝｜α｜-｜Ｉｐ｜×Ｒの演算を行って算出する。ここで、Ｒｅｒｒ＝Ｒ+ｒであるにもかかわらずｒ＝０としてｒを無視しているのは、厳密にはｒが存在していたとしても、電流値Ｉｐが閾値Ｉｔｈより小さくその影響は相対的に小さいと考えるからである。
さらに、装置故障判定処理部２３５は、Ｖｙの絶対値を算出し、算出したＶｙの絶対値から初期状態における電圧計測誤差Ｖｅｒｒの範囲の上限値βを引算し、逸脱分の値γを算出する。すなわち、γ＝｜Ｖｙ｜-βの演算を行う。
その後、装置故障判定処理部２３５は、算出したγと読み出したγthとを比較し、γがγthより大きい場合、すなわちγ＞γthの場合に、装置故障有りと判定する。一方、γがγthより小さい場合、すなわちγ＜γthの場合に、装置故障無しと判定する。
ここで、上記説明においては、γを算出するための演算の順序等を明記したが、γに相当する値が得られればいかような順序、演算方式が採用されてもよい。また、γと誤差増分閾値γthとの比較を行ったが、｜Ｖｅｒｒ｜とβとを比較してその増分により装置故障の有無を判定してもよい。
そして、装置故障判定処理部２３５は、装置故障有りと判定した場合には、上位制御装置３０へ装置故障発生信号を出力する。また、装置故障無しと判定した場合には、上制御装置３０へ装置故障無し信号を出力する。
【００２７】
さて、上位制御装置３０は、結線緩み発生信号、結線緩み無し信号、装置故障発生信号、または装置故障無し信号が入力された場合には、次のように動作する。
すなわち、上位制御装置３０に結線緩み発生信号または装置故障発生信号が入力された場合には、上位制御装置３０は、自身が出力した判定開始信号による一連の処理が終了したと認識するとともに、表示装置４０を制御して結線緩み発生信号または装置故障発生信号の各々に対応する光学的表示を行い（例えば、当該各々に対応する異常ランプ４０１を点灯）または音響装置４０２で当該各々に対応する警報を鳴らし、ユーザーの注意喚起をする。一方、結線緩み無し信号または装置故障無し信号が入力された場合には、上位制御装置３０は、自身が出力した判定開始信号による一連の処理が終了したと認識する。
これにより、例えば電池システムが電気自動車である場合には、運転者であるユーザが結線緩み又は装置故障の発生、すなわち電池システムの異常を容易に把握でき、修理工場等に修理の依頼を要求するなど、電池システムの安全性の向上を図ることができる。
【００２８】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限りで種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態ではバスバー１２で組電池１０の各二次電池間が配線されて電流経路が形成されていたが、ボルトまたはネジ等の固定部材で上記各二次電池間の電極端子に接続・固定される接続端子を有する金属部材（導電部材）であればよく、たとえばケーブル等で配線して上記二次電池間を接続し、上記電流経路を形成してもよい。この場合の接続端子の電極端子に対する緩みも、結線緩みとなる。
【符号の説明】
【００２９】
１・・・電池システム
１０・・・組電池
１１・・・二次電池
２０・・・ＢＭＳ
２１・・・ＣＭＵ
２２・・・ＢＭＵ
２３・・・パラメータ取得部
３０・・・上位制御装置
４０・・・表示装置
５０・・・電力負荷
２１１・・・パラメータ値検出部
２３１・・・組電池パラメータ取得部
２３２・・・二次電池パラメータ取得部
２３３・・・処理特定部
２３４・・・結線緩み発生判定処理部
２３５・・・装置故障判定処理部
４０１・・・異常ランプ
４０２・・・音響装置
【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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