(57)【要約】【課題】部品点数の増加を抑制した電源装置の異常検出システムを提供する。【解決手段】本発明は、車両に搭載され、複数の蓄電素子が直列に接続された電源装置の異常検出システムである。異常検出システムは、蓄電素子の電圧を検出する電圧センサと、所定期間における少なくとも２つの蓄電素子それぞれの電圧変動量を算出し、蓄電素子間の電圧変動量を比較して蓄電素子の異常を検出する制御装置と、を含む。電圧センサによる検出値のみで電源装置の異常を検出でき、部品点数の削減を図ることができるとともに、誤検出を低減することができる。【選択図】図１
2013088183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、複数の蓄電素子が直列に接続された電源装置の異常検出システムであって、
前記蓄電素子の電圧を検出する電圧センサと、
所定期間における少なくとも２つの前記蓄電素子それぞれの電圧変動量を算出し、前記蓄電素子間で各電圧変動量を比較して前記蓄電素子の異常を検出する制御装置と、
を含むことを特徴とする異常検出システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記蓄電素子間での前記電圧変動量の比率を算出し、前記比率が所定の閾値を超える場合に前記蓄電素子の異常を検出することを特徴とする請求項１に記載の異常検出システム。
【請求項３】
前記制御装置は、一定の電圧挙動検出時間内に検出された最大電圧と最小電圧との電圧差を前記電圧変動量として算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の異常検出システム。
【請求項４】
前記制御装置は、所定の時間間隔で検出された各電圧値の変化量を前記電圧変動量として算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の異常検出システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記電源装置の温度及びＳＯＣの少なくとも一方に応じて前記所定の閾値を変化させることを特徴とする請求項２に記載の異常検出システム。
【請求項６】
前記電源装置の温度を検出する温度センサをさらに含み、
前記制御装置は、前記電源装置の温度とＳＯＣに応じて予め設定された閾値の中から前記温度センサによって検出された温度及び前記電源装置のＳＯＣ情報に応じた閾値を選択し、前記比率が前記選択された閾値を超える場合に前記蓄電素子の異常を検出することを特徴とする請求項５に記載の異常検出装置。
【請求項７】
前記制御装置は、第１蓄電素子及び第２蓄電素子の間で前記電圧変動量を比較し、さらに前記第２蓄電素子と第３蓄電素子の間で前記電圧変動量を比較して、少なくとも一方の蓄電素子間での比較で異常が検出された場合に、前記蓄電素子の異常を検出することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の異常検出システム。
【請求項８】
複数の蓄電素子が直列に接続され、車両に搭載される電源装置の異常検出装置であって、
前記蓄電素子の電圧を検出する電圧センサによって検出される検出値を用いて所定期間における少なくとも２つの前記蓄電素子それぞれの電圧変動量を算出し、前記蓄電素子間で各電圧変動量を比較して前記蓄電素子の異常を検出する制御部、を含むことを特徴とする異常検出装置。
【請求項９】
複数の蓄電素子が直列に接続され、車両に搭載される電源装置の異常検出方法であって、
前記蓄電素子の電圧を検出する電圧センサによって検出される検出値を用いて所定期間における少なくとも２つの前記蓄電素子それぞれの電圧変動量を算出するステップと、
前記蓄電素子間で各電圧変動量を比較して前記蓄電素子の異常を検出するステップと、
を含むことを特徴とする異常検出方法。
【請求項１０】
前記電圧変動量を算出するステップは、一定の電圧挙動検出時間内に検出された最大電圧と最小電圧との電圧差、又は所定の時間間隔で検出された各電圧値の変化量を前記電圧変動量として算出することを特徴とする請求項９に記載の異常検出方法。
【請求項１１】
前記異常を検出するステップは、前記蓄電素子間での前記電圧変動量の比率を算出して、前記比率が所定の閾値を超える場合に前記蓄電素子の異常を検出するとともに、
前記電源装置の温度及びＳＯＣの少なくとも一方に応じて前記所定の閾値を変化させるステップをさらに含み、
前記所定の閾値を変化させるステップは、
前記電源装置の温度を検出する温度センサによって検出される検出値と前記電源装置のＳＯＣ情報に基づいて、前記電源装置の温度とＳＯＣに対して予め設定された閾値の中から該当する閾値を選択することを特徴とする請求項９又は１０に記載の異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される電源装置の異常検出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の二次電池の異常検出は、二次電池を流れる電流を検出する電流センサの検出値と、二次電池の電圧を検出する電圧センサの検出値とを用いている。例えば、充電中の二次電池の電圧が減少している場合に、二次電池の異常を検出している。
【０００３】
特許文献２では、二次電池を構成する電池セル間の電圧差が所定値以上である場合に電池セルの異常を検出するとともに、二次電池のＳＯＣが低残存領域の際には、異常検出を中止して誤検出を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２０１６８号公報
【特許文献２】特開２００９−２５４１６５号公報
【特許文献３】特開２００９−０３７９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、異常検出のために二次電池の電圧検出値及び電流検出値が必要となり、少なくとも電流センサ、電圧センサの各センサを備える必要がある。
【０００６】
また、特許文献２のように単に電池セル間で電圧差を比較するだけでは、電圧検出時の状況や電池セルの状態によって異常検出の精度が低減してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願第１の発明である車両に搭載される電源装置の異常検出システムは、直列に接続された複数の蓄電素子のうち少なくとも２つの蓄電素子の電圧値を電圧センサで測定し、所定期間における蓄電素子それぞれの電圧変動量を算出する。蓄電素子間の電圧変動量を比較することで、蓄電素子の異常を検出する。
【０００８】
本願第１の発明によれば、電圧センサの検出値のみで蓄電素子の異常を検出できるので、電圧センサ以外の電流センサ等の機器類が不要となり、部品点数の増加を抑制できるとともに、所定期間における各電圧変動量を蓄電素子間で比較して蓄電素子の異常を検出しているので、電圧センサの電圧検出値を比較した異常検出に比べて誤検出を抑制でき、精度よく蓄電素子の異常を検出することができる。
【０００９】
蓄電素子間での電圧変動量の比率を算出し、比率が所定の閾値を超える場合に蓄電素子の異常を検出することで、電流センサによる計測によらずに各蓄電素子に実際に流れた電流に対する蓄電素子間の抵抗倍率が所定の閾値を超えているか否かによって、蓄電素子の異常を検出することができる。
【００１０】
各蓄電素子の電圧変動量として、一定の電圧挙動検出時間内に検出された最大電圧と最小電圧との電圧差、又は所定の時間間隔で検出された各電圧値の変化量を用いることができる。
【００１１】
電源装置の温度及びＳＯＣの少なくとも一方に応じて所定の閾値を変化させることができ、電源装置の温度を検出する温度センサをさらに含むように構成して、電源装置の温度とＳＯＣに応じて予め設定された閾値の中から温度センサによって検出された温度及び電源装置のＳＯＣ情報に応じた閾値を選択し、比率が選択された閾値を超える場合に蓄電素子の異常を検出することができる。
【００１２】
温度とＳＯＣによって異なる蓄電素子の電圧（蓄電素子の抵抗）に対し、電源装置の温度とＳＯＣに応じて異常検出を判定する基準値を変化させることで、異常検出精度を向上させることができる。
【００１３】
直列に接続された１つの蓄電素子と他の２つの蓄電素子それぞれとを比較して、少なくとも一方の蓄電素子間での比較で異常が検出された場合に、蓄電素子の異常を検出するように構成できる。
【００１４】
本願第２の発明である車両に搭載される電源装置の異常検出装置は、電圧センサによって検出される検出値を用いて直列に接続された複数の蓄電素子のうち少なくとも２つの蓄電素子の所定期間における蓄電素子それぞれの電圧変動量を算出する。蓄電素子間での電圧変動量を比較することで、蓄電素子の異常を検出する。
【００１５】
本願第３の発明である車両に搭載される電源装置の異常検出方法は、電圧センサによって検出される検出値を用いて直列に接続された複数の蓄電素子のうち少なくとも２つの蓄電素子の所定期間におけるそれぞれの電圧変動量を算出するステップと、蓄電素子間の電圧変動量を比較して蓄電素子の異常を検出ステップと、を含む。
【００１６】
電圧変動量を算出するステップは、一定の電圧挙動検出時間内に検出された最大電圧と最小電圧との電圧差、又は所定の時間間隔で検出された各電圧値の変化量を電圧変動量として算出することができる。
【００１７】
異常を検出するステップは、蓄電素子間での電圧変動量の比率を算出して、比率が所定の閾値を超える場合に蓄電素子の異常を検出することができ、上記異常検出方法は、電源装置の温度及びＳＯＣの少なくとも一方に応じて所定の閾値を変化させるステップをさらに含むことができる。所定の閾値を変化させるステップは、電源装置の温度を検出する温度センサによって検出される検出値と電源装置のＳＯＣ情報に基づいて、電源装置の温度とＳＯＣに対して予め設定された閾値の中から該当する閾値を選択するように構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】組電池の異常検出システムの構成を示す図である。
【図２】正常な単電池の電圧挙動，抵抗異常の単電池の電圧挙動の一例を示す図である。
【図３】正常な単電池の電圧挙動，抵抗異常の単電池の電圧挙動の一例を示す図である。
【図４】組電池の温度及びＳＯＣに応じた閾値マップの一例を示す図である。
【図５】組電池の異常検出動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００２０】
（実施例１）
本発明の実施例１である組電池（電源装置に相当する）の異常検出システムについて説明する。図１は、本実施例の組電池の異常検出システムの構成を示す図である。
【００２１】
組電池１０は、直列に接続された複数の単電池（蓄電素子に相当する）１１を有する。単電池１１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（コンデンサ）を用いることができる。組電池１０を構成する単電池１１の数は、要求出力などに基づいて、適宜設定することができる。また、組電池１０は、並列に接続された複数の単電池１１を含んでいてもよい。
【００２２】
本実施例の組電池１０は、車両に搭載することができる。車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両を走行させるための動力源として、組電池１０に加えて、エンジン又は燃料電池を備えている。電気自動車は、車両の動力源として、組電池１０のみを備えている。
【００２３】
組電池１０の正極端子及び負極端子は、昇圧コンバータ２３と接続されている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがコントローラ３０からの制御信号を受けて、オン（接続状態）およびオフ（遮断状態）の間で切り替わることで、組電池１０と昇圧コンバータ２３との接続が制御される。
【００２４】
昇圧コンバータ２３は、組電池１０の出力電圧を昇圧して、昇圧後の電力をインバータ２３に出力する。また、昇圧コンバータ２３は、インバータ２４の出力電圧を降圧して、降圧後の電力を組電池１０に出力する。昇圧コンバータ２３は、例えば、チョッパ回路で構成することができる。昇圧コンバータ２３は、コントローラ３０からの制御信号を受けて動作する。
【００２５】
インバータ２４は、昇圧コンバータ２３から出力された直流電力を交流電力に変換して、交流電力をモータ・ジェネレータ（ＭＧ）２５に出力する。モータ・ジェネレータ２５としては、例えば、三相交流モータを用いることができる。また、インバータ２４は、モータ・ジェネレータ２５から出力された交流電力を直流電力に変換して、直流電力を昇圧コンバータ２３に出力する。
【００２６】
モータ・ジェネレータ２５は、インバータ２４からの交流電力を受けて、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２５は、車輪と接続されており、モータ・ジェネレータ２５によって生成された運動エネルギは、車輪に伝達される。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２５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。モータ・ジェネレータ２５によって生成された交流電力は、インバータ２４に出力される。これにより、回生電力を組電池１０に蓄えることができる。
【００２７】
電圧監視ＩＣ２０は、電圧センサ２１を含んで構成される。電圧センサ２１は、組電池１０を構成する直列に接続された各単電池１１に設けられ、単電池１１それぞれの電圧を検出する。電圧監視ＩＣ２０は、コントローラ３０に接続され、電圧センサ２１によって検出された各検出値をコントローラ３０に出力する。
【００２８】
温度センサ２２は、組電池１０の温度を検出する。温度センサ２２は、コントローラ３０に接続され、検出結果をコントローラ３０に出力する。なお、温度センサ２２は、電圧監視ＩＣ２０に含まれるように構成することができ、例えば、組電池１０の電圧及び温度を検出する監視ＩＣとして構成できる。
【００２９】
コントローラ３０は、組電池１０の充放電制御を行う制御装置である。コントローラ３０は、車両出力要求に基づいて負荷に組電池１０の電力を出力する放電制御、車両が減速したり、停止したりする際の車両制動時における回生電力を組電池１０に充電する充電制御を行う。
【００３０】
ＳＯＣ（State of Charge）は、組電池１０の満充電容量に対する現在充電容量の割合を示すものであり、コントローラ３０は、組電池１０のＳＯＣを管理するために、電圧センサ２１による検出結果を用いて組電池１０のＳＯＣを算出したり特定する処理を行い、記憶部３２に組電池１０の充放電履歴やＳＯＣ情報を記憶して管理することができる。
【００３１】
組電池１０のＳＯＣは、組電池１０のＯＣＶ（Open Circuit Voltage）から特定することができる。ＳＯＣ及びＯＣＶは対応関係にあるため、この対応関係を予め求めておけば、ＯＣＶからＳＯＣを特定することができる。組電池１０のＯＣＶは、電圧センサ２１によって検出された組電池１０の電圧（ＣＣＶ：Closed Circuit Voltage）から算出することができる。組電池１０のＳＯＣと共に、組電池１０を構成する直列に接続された単電池１１それぞれのＳＯＣを算出することもでき、本実施例のコントローラ３０は、組電池１０全体のＳＯＣと各単電池１１それぞれのＳＯＣを管理することができる。
【００３２】
コントローラ３０は、電圧センサ２１によって検出された検出値を用いて組電池１０の異常検出を行う異常検出部３１と記憶部３２を含んで構成される。本実施例の異常検出部３１を含むコントローラ３０は、組電池１０の異常検出を行う制御装置として機能する。なお、異常検出部３１は、コントローラ３０とは別途の制御装置として構成することもでき、コントローラ３０に対して外的に又は内的に設けることができる。
【００３３】
次に、本実施例の組電池１０の異常検出について説明する。異常検出は、異常検出部３１によって遂行される。異常検出部３１は、組電池１０の電圧を検出する電圧センサ２１によって検出される電圧検出値を用いて当該組電池１０の異常を検出する異常検出装置として機能する。また、異常検出部３１及び組電池１０の電圧を検出する電圧センサ２１は、組電池１０の異常検出システムを構成する。
【００３４】
異常検出部３１は、車両のイグニッションスイッチがオフからオンに切り替わり、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがオンされてコントローラ３０によって充放電制御が開始された後に、組電池１０の異常検出処理を行う。異常検出部３１は、組電池１０を構成する直列に接続された複数の単電池１１のうち、少なくとも２つの単電池１１について電圧センサ２１で検出された電圧挙動から所定期間における電圧変動値を算出し、算出された各電圧変動値を単電池１１間で比較して、電圧変動値の比率が基準値（閾値）を超える場合、単電池１１の異常（組電池１０の異常）を検出する。
【００３５】
図２に示すように、単電池１１に異常が発生した場合、正常時の電圧挙動（太線で示した電圧挙動）と異なる電圧挙動（点線で示した電圧挙動）が検出される。本実施例では、電圧センサ２１によって検出された単電池１１間の各電圧値を比較するのではなく、直列に接続された単電池１１それぞれの所定期間における電圧変動値を比較して、単電池１１の異常を検出する。
【００３６】
ある計測点、例えば、時間ｔにおける単電池１１それぞれで検出された電圧値を比較すると、一方の単電池１１に異常が発生している場合でも同じ電圧値が検出されたり、電圧値の差分が小さく検出される場合があるため、単電池１１の異常を精度よく検出できないことがある。具体的には、図２の例において点線と太線とが重なる個所に相当する時点の電圧検出値は、正常な単電池１１及び異常な単電池１１それぞれで同じ電圧が検出されてしまい、単電池１１の異常を的確に検出できない。
【００３７】
一方で、電圧センサ２１で検出される電圧検出値は、単電池１１のＳＯＣによって異なる。このため、各単電池１１でＳＯＣにバラツキがあると、ＳＯＣの低い単電池１１とＳＯＣが高い単電池１１それぞれの電圧検出値の間にＳＯＣ差に応じた差分値が含まれるので、誤検出などの検出精度の低下を招く要因となる。これに対しは、電流センサによって測定された電流値を用いて単電池１１間のＳＯＣのバラツキによる誤差を補正することが考えられるが、別途電流センサが必要となり、部品点数の増加を抑制することができない。
【００３８】
本実施例では、電圧センサ２１によって検出された検出結果から所定期間の電圧変動量を算出することで、単電池１１間にＳＯＣのバラツキがあっても電流センサによる計測によらずに各単電池１１に実際に流れた電流に対してＳＯＣの影響を低減した電圧、すなわち、各単電池１１に実際に流れた電流に対してＳＯＣの影響が抑制された単電池１１の抵抗を単電池１１間で比較し、単電池１１間のＳＯＣのバラツキによる検出精度の低下を抑制している。
【００３９】
本実施例では、図２及び図３に示す２通りの方法で電圧変動量を算出することができる。図２は、単電池１１の正常時及び異常時の電圧挙動の一例を示す図であり、縦軸が電圧（Ｖ）、横軸が時間ｔである。
【００４０】
異常検出部３１は、電圧センサ２１の検出結果から組電池１０を構成する単電池１１の一定時間の電圧検出期間Ｔ（電圧挙動検出期間）内の最大電圧及び最小電圧を取得する。
【００４１】
異常検出部３１は、時間ｔ１からｔ２までの電圧検出期間Ｔにおける最大電圧と最小電圧を取得し、最大電圧と最小電圧との電圧差を電圧変動値として算出する。異常検出部３１は、少なくとも２つの単電池１１それぞれの同じ電圧検出期間Ｔにおける最大電圧と最小電圧との電圧差に基づく電圧変動値を算出する。
【００４２】
図２の例では、一定時間内の電圧挙動における最大電圧及び最小電圧の電圧差を算出するので、電圧検出期間Ｔは、後述する図３の例の所定期間よりも長い時間（例えば、数十秒、数分）とすることができる。
【００４３】
単電池１１の電圧変動値ΔＩＲは、電圧検出期間Ｔの最大電圧（ＭａｘＣＣＶ）から最小電圧（ＭｉｎＣＣＶ）を減算して算出することができる。
（式１）ΔＩＲ＝ＭａｘＣＣＶ−ＭｉｎＣＣＶ
【００４４】
ＣＣＶは、電圧センサ２１によって検出された電圧検出値である。電圧センサ２１によって検出された単電池１１のＣＣＶとＯＣＶは、下記に示す式２の関係を有するので、式１は下記に示す式３に変形できる。
（式２）ＣＣＶ＝ＯＣＶ＋ＩＲ
（式３）ΔＩＲ＝ＯＣＶ＋ＭａｘＩＲ−（ＯＣＶ＋ＭｉｎＩＲ）
ここで、Ｒは単電池１１の抵抗、ΔＩは電流センサ等の機器で検出した値ではなく、電圧センサ２１によって検出された電圧値に基づく実際に単電池１１に流れた電流値である。
【００４５】
単電池１１のＯＣＶは、電圧検出期間Ｔが短時間である場合、その間の単電池１１のＯＣＶの変動は、極めて小さく、最大電圧及び最小電圧それぞれの各ＯＣＶを同じ値とみなすことができる。このため、上記式３において最大電圧と最小電圧それぞれに含まれるＯＣＶは互いに相殺され、電圧検出期間Ｔにおける単電池１１の電圧変動量ΔＩＲは、以下の式４で表すことができる。
（式４）ΔＩＲ＝ＭａｘＩＲ−ＭｉｎＩＲ
【００４６】
このように異常検出部３１は、電圧センサ２１によって検出される検出値のみを用いて、単電池１１それぞれの電圧検出期間Ｔにおける電圧変動値ΔＩＲを算出することができる。
【００４７】
図３は、単電池１１の正常時及び異常時の電圧挙動の一例を示す図であり、縦軸が電圧（Ｖ）、横軸が時間ｔである。また、正常時の電圧挙動を太線で、異常時の電圧挙動を点線で示している。
【００４８】
異常検出部３１は、電圧センサ２１の検出結果から組電池１０を構成する単電池１１の所定の時間間隔（電圧検出周期ｔｓ）で検出された各電圧値を取得する。すなわち、電圧センサ２１は、例えば、秒間隔で各単電池１１の電圧を検出する。
【００４９】
異常検出部３１は、電圧検出周期ｔｓで今回検出された時間ｔｂの電圧検出値と前回検出された電圧検出値とを取得し、少なくとも２つの単電池１１それぞれの時間ｔａから時間ｔｂ間の電圧変化量を電圧変動量として算出する。
【００５０】
図３の例における単電池１１の電圧変動値ΔＩＲは、電圧検出周期ｔｓで今回検出された時間ｔｂの電圧検出値（ＣＣＶ（ｔ））から前回検出された時間ｔａの電圧検出値（ＣＣＶ（ｔ−１））を減算することで、算出することができる。ｔは、電圧検出周期ｔｓで検出された時系列順を示している。
（式５）ΔＩ（ｔ）Ｒ＝ＣＣＶ（ｔ）−ＣＣＶ（ｔ−１）
【００５１】
ＣＣＶは、電圧センサ２１によって検出された電圧検出値であり、上述のように電圧センサ２１によって検出された単電池１１のＣＣＶとＯＣＶは、上記式２の関係を有するので、式５は下記に示す式６に変形できる。
（式６）ΔＩ（ｔ）Ｒ＝{ＯＣＶ＋Ｉ（ｔ）Ｒ−（ＯＣＶ＋Ｉ（ｔ−１）Ｒ）}
Ｒは単電池１１の抵抗、ΔＩ（ｔ）は図２の例と同様に、電圧センサ２１によって検出された電圧値に基づいて電圧検出周期ｔｓにおいて実際に単電池１１に流れた電流値である。
【００５２】
図２に例と同様に、図３の例においても単電池１１のＯＣＶは、電圧検出周期ｔｓが短時間である場合、その間の単電池１１のＯＣＶの変動は、極めて小さく、時間ｔ及び時間ｔ−１それぞれの各ＯＣＶを同じ値とみなすことができるので、時間ｔａから時間ｔｂの電圧検出周期ｔｓにおける単電池１１の電圧変動量ΔＩ（ｔ）Ｒは、以下の式６で表すことができる。
（式６）ΔＩ（ｔ）Ｒ＝Ｉ（ｔ）Ｒ−Ｉ（ｔ−１）Ｒ
【００５３】
このように異常検出部３１は、電圧センサ２１によって検出される検出値のみを用いて、単電池１１それぞれの電圧検出周期ｔｓにおける所定の時間間隔での電圧変化量を電圧変動値ΔＩ（ｔ）Ｒとして算出することができる。
【００５４】
異常検出部３１は、図２及び図３に示した一方の算出方法で、少なくとも２つの単電池１１（１）の電圧変動値ΔＩＲ１、単電池１１（２）の電圧変動値ΔＩＲ2を求めて、さらに２つの単電池１１の一方の単電池１１に対する他方の単電池１１の電圧変動値の比率を求める。
（式７）ΔＩ（ｔ）Ｒ１／ΔＩ（ｔ）Ｒ2（＝Ｒ１／Ｒ2）
【００５５】
式７に示すように、単電池１１それぞれは直列に接続されているので、各単電池１１に流れる電流値は一定であり、単電池１１間の電圧変動値の比率は、各単電池１１間の抵抗倍率（抵抗比率）を表している。
【００５６】
本実施例では、所定期間における各電圧変動量を単電池１１間で比較して単電池１１の抵抗異常を検出することで、組電池１０の異常を検出する。具体的には、上記式７のように少なくとも２つの単電池１１間での抵抗倍率を算出し、抵抗倍率が所定の閾値を超える場合に単電池１１の異常を検出することができる。
【００５７】
単電池１１が正常である場合、直列に接続された単電池１１それぞれは、同じ電圧挙動を示すので、単電池１１間の抵抗倍率は、１又は１に近い値となる。一方、他方の単電池１１に抵抗異常がある場合、電圧挙動が正常時に比べてより大きく（又はより小さく）なり、抵抗異常が発生していない単電池１１と抵抗異常が発生した単電池１１との間の抵抗倍率は、数倍又は数分の１となる。本実施例では、所定期間における各電圧変動量を単電池１１間で比較して抵抗倍率が所定の閾値を超えるか否か、又は所定の閾値よりも小さいか否かを判別し、単電池１１の抵抗異常を検出することで、単電池１１の異常を検出する。
【００５８】
なお、少なくとも２つの単電池１１は、直列に接続された隣り合う２つの単電池１１や任意の接続位置における２つの単電池１１（例えば、単電池１１（１）と単電池１１（３）や単電池１１（１）と単電池１１（ｎ））とすることができる。
【００５９】
また、図３の例における電圧変動値（電圧検出周期ｔｓにおける所定の時間間隔での電圧変化量）を用いた抵抗倍率の算出では、過去に算出された抵抗倍率を今回算出された抵抗倍率に反映させる重み付け処理を適用することができる。
【００６０】
例えば、式６において今回時間ｔの電圧変動量ΔＩ（ｔ）Ｒ＝Ｉ（ｔ）Ｒ−Ｉ（ｔ−１）Ｒに、前回時間ｔ−１の電圧変動量ΔＩ（ｔ−１）Ｒ＝Ｉ（ｔ−１）Ｒ−Ｉ（ｔ−２）Ｒを重み値として反映させることができる。
【００６１】
今回時間ｔの電圧変動量ΔＩ（ｔ）Ｒを、今回時間ｔの電圧変動量ΔＩ（ｔ）Ｒと前回（電圧検出周期で１つ前の）時間ｔ−１の電圧変動量ΔＩ（ｔ−１）Ｒを所定の割合で加算して算出したり、前回時間ｔ−１，前々回時間ｔ−２、・・・・の複数の過去の電圧変動量を平均した値と今回時間ｔの電圧変動量ΔＩ（ｔ）Ｒとを所定の割合で加算した値を、今回時間ｔの電圧変動量ΔＩ（ｔ）Ｒとして算出することができる。また、今回時間ｔから順に前の時間ｔ−１、時間ｔ−２、時間ｔ−３・・・・それぞれを所定の割合で今回時間ｔの電圧変動量ΔＩ（ｔ）Ｒに反映させたり、今回時間ｔから前の任意の時間ｔ−ｎ（ｔ＞ｎ）の電圧変動量を１つ又は複数選択して反映させることができる。
【００６２】
図３の例における電圧検出周期ｔｓで検出された電圧検出値を用いて算出される抵抗倍率を、それ以前に算出された過去の抵抗倍率で評価するように重み付け処理を行うことで、電圧検出時のノイズの影響を小さくすることができ、異常検出精度をさらに向上させることができる。
【００６３】
次に、本実施例の抵抗倍率を用いた抵抗異常を判別するための基準値である閾値について説明する。本実施例の閾値は、組電池１０の温度及びＳＯＣの少なくとも一方に応じて変化する。
【００６４】
組電池１０の温度が低いと、単電池１１の抵抗が大きくなり、また、単電池１１のＳＯＣが低いと単電池１１の抵抗が大きくなる。正常な単電池１１であっても単電池１１の状態及び環境に応じて内部抵抗が相違するので、電圧変動量に基づく抵抗倍率も温度とＳＯＣの一方又は両方の影響を受けて相違する。本実施例では、閾値と抵抗倍率との関係を組電池１０の温度とＳＯＣに応じて変化させることで、異常検出の精度をさらに向上させている。
【００６５】
図４は、組電池１０の温度及びＳＯＣに応じて予め作成された閾値マップの一例であり、異常検出部３１は、組電池１０の温度又はＳＯＣのいずれか一方、又は温度及びＳＯＣに基づいて、図４に示した閾値マップから該当の閾値を選択し、選択された閾値と抵抗倍率とを比較して抵抗倍率が閾値を超えている場合、又は閾値よりも小さい場合に、単電池１１の異常を検出する。図４の閾値マップは、記憶部３２に格納することができる。
【００６６】
図４の縦軸は温度（℃）、横軸はＳＯＣ（％）であり、異常検出部３１は、温度センサ２２によって検出された組電池１０の温度に該当する閾値を選択したり、組電池１０のＳＯＣに該当する閾値を選択することができる。また、温度及びＳＯＣに該当する閾値を選択することができる。図４の閾値マップでは、組電池１０の温度が低く、かつＳＯＣが低い場合に閾値が大きくなり、組電池１０の温度及びＳＯＣが高い場合に閾値が低くなるように閾値が設定されている。
【００６７】
また、本実施例では、２つの閾値それぞれと抵抗倍率とを比較し、単電池１１間の抵抗異常を判別することができる。例えば、閾値Ａは、抵抗倍率が１以上の場合の閾値、閾値Ｂは抵抗倍率が１未満の閾値として用いることができる。すなわち、本実施例の組電池１０の異常検出では、単電池１１間での電圧変動量の比率が閾値Ａと閾値Ｂとの間（閾値の上限値と下限値との間）であれば単電池１１は正常であると判別し、単電池１１間での電圧変動量の比率が閾値Ａを超えている場合、又は閾値Ｂを下回る場合には、単電池１１は異常であると判別する。
【００６８】
図５は、本実施例の電流センサの異常検出の動作を示すフローチャートである。図５に示す処理は、コントローラ３０の異常検出部３１によって実行される。異常検出部３１は、例えば、車両のイグニッションスイッチがオフからオンに切り替わり、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがオンされて充放電制御が開始されることに伴って、組電池１０の異常検出処理を開始することができる（Ｓ１０１）。
【００６９】
ステップＳ１０２において、異常検出部３１は、組電池１０の直列に接続された各単電池１１それぞれの電圧検出値を、電圧監視ＩＣ２０を介して取得する。
【００７０】
ステップＳ１０３において、異常検出部３１は、電圧センサ２１によって検出された所定期間の電圧値を用いて、図２及び図３に示した一方の算出手法で電圧変動量ΔＩＲ（ΔＶ）を算出する。電圧電動量ΔＩＲの算出については上述した通りであり、予め一方の算出プログラムが記憶部３２に記憶され、異常検出部３１は、記憶部３２に記憶された算出プログラムに従って、図２又は図３に示した一方の算出方法を用いて所定期間における各単電池１１それぞれの電圧変動量ΔＩＲを算出する。
【００７１】
ステップＳ１０４において、異常検出部３１は、ステップＳ１０３で算出した所定期間における各電圧変動量を単電池１１間で比較した抵抗倍率を算出する。抵抗倍率は、上記式７のように求めることができる。
【００７２】
ステップＳ１０５において、異常検出部３１は、組電池１０の温度とＳＯＣに応じて閾値を変化させる閾値選択処理を行う。異常検出部３１は、温度センサ２２によって検出された組電池１０の温度及びコントローラ３０で管理されている組電池１０のＳＯＣ情報を取得し、取得した組電池１０の温度及びＳＯＣ情報に応じた閾値を図４に示した閾値マップから選択する。
【００７３】
ステップＳ１０６、Ｓ１０７において、異常検出部３１は、ステップＳ１０４で算出された抵抗倍率とステップＳ１０５で選択された閾値を用いて、比較対象の単電池１１に抵抗異常があるか否かを判別する。
【００７４】
本実施例では、直列に接続された隣り合う単電池１１間の抵抗異常を判別したり、任意の単電池１１間の抵抗異常を判別することで、単電池１１の異常が検出するが、さらに検出精度を向上させるために、１つの単電池１１を他の異なる２つの単電池１１それぞれと比較することで、単電池１１の異常を検出するように構成できる。
【００７５】
なお、抵抗倍率を求める各単電池１１の選択は、任意であり、異常検出部３１は、例えば、異常検出処理を開始する際に比較対象の単電池１１を決定し、決定された単電池１１のみの電圧変動量ΔＩＲを求めるようにしたり、複数の各単電池１１それぞれの電圧変動量ΔＩＲを求めてから、比較対象の単電池１１それぞれをランダムに又は所定のルールに従って決定するようにしてもよい。また、図５の例では、１つの単電池１１を他の異なる２つの単電池１１それぞれと比較することで、単電池１１の異常を検出しているが、上述のように、後述するステップＳ１０６及びステップＳ１０７の少なくとも一方を含む異常検出によって組電池１０の異常を検出するようにしてもよい。
【００７６】
まず、ステップ１０６において、異常検出部３１は、第１単電池１１及び第２単電池１１間の電圧変動量に基づく抵抗倍率を閾値と比較して抵抗異常を判別する。抵抗異常があると判別された場合には、ステップＳ１１０に進み、組電池１０に異常があると判別して異常処理を遂行する。
【００７７】
一方、ステップＳ１０６において、第１単電池１１及び第２単電池１１間の電圧変動量に基づく抵抗倍率が抵抗異常ではないと判別された場合、異常検出部３１は、ステップＳ１０７に進む。
【００７８】
ステップＳ１０７において、異常検出部３１は、ステップＳ１０６で比較対象の第２単電池１１と第１単電池１１を除く他の第３単電池１１との間の電圧変動量に基づく抵抗倍率を閾値と比較して抵抗異常を判別する。抵抗異常があると判別された場合には、ステップＳ１１０に進み、組電池１０に異常があると判別して異常処理を遂行する。
【００７９】
一方、ステップＳ１０７において、第２単電池１１及び第３単電池１１間の電圧変動量に基づく抵抗倍率が抵抗異常ではないと判別された場合、異常検出部３１は、ステップＳ１０８に進み、組電池１０が正常であると判別してステップＳ１０９に進む。
【００８０】
ステップＳ１０９において、異常検出部３１は、組電池１０が正常であると判別されている間は、イグニッションスイッチがオフされるまで、ステップＳ１０２からステップＳ１０９を繰り返し行い、組電池１０の異常検出を行う。
【００８１】
このように、１つの単電池１１を他の異なる２つの単電池１１それぞれと比較することで、少なくとも一方の単電池１１間での抵抗比率に異常が検出された場合に、単電池１１の異常を判別する、言い換えれば、１つの単電池１１と他の異なる２つの単電池１１それぞれとの間で各抵抗比率に異常が検出されない場合に、組電池１０が正常であると判別することで、２つの単電池１１間での抵抗比率の異常検出に比べてさらに精度よく異常検出を行うことができる。
【００８２】
ステップＳ１１０の異常処理としては、例えば、ユーザなどに対して異常が発生していることを通知することができる。この通知は、ユーザの視覚又は聴覚で認識できるものであればよく、例えば、異常検出ランプを点灯させたり、スピーカを用いて異常が発生していることを示す情報を出力したり、異常が発生していることを示す情報をディスプレイに表示させることができる。
【００８３】
また、組電池１０の異常を検出した場合に、本実施例の組電池１０を搭載するハイブリッド車両では、エンジンのみを駆動源とする走行モードに設定したり、電気自動車では、走行を中止する通知を行うなど、組電池１０からの電力を用いた走行や機器の駆動を行わないようにすることもできる。ステップＳ１０９を遂行した後、異常検出部３１は、異常検出処理を終了する。
【００８４】
本実施では、電圧センサ２１の検出値のみで単電池１１の異常を検出できるので、電圧センサ２１以外の電流センサ等の機器類が不要となり、部品点数の増加を抑制できる。さらに、所定期間における各電圧変動量を単電池１１間で比較して単電池１１の異常、すなわち、組電池１０の異常を検出するので、電圧センサ２１の電圧検出値を単に比較した異常検出に比べて精度よく単電池１１の異常を検出することができる。
【００８５】
また、電圧センサ２１によって検出された検出結果から所定期間の電圧変動量を算出することで、単電池１１間にＳＯＣのバラツキがあっても電流センサによる計測によらずに各単電池１１に実際に流れた電流に対してＳＯＣの影響を低減した電圧、すなわち、各単電池１１に実際に流れた電流に対してＳＯＣの影響が抑制された単電池１１の抵抗を単電池１１間で比較して異常を検出するので、検出精度が向上する。
【符号の説明】
【００８６】
１０  組電池（電源装置）
１１  単電池（蓄電素子）
２０  電圧監視ＩＣ
２１  電圧センサ
２２  温度センサ
２３  昇圧コンバータ
２４  インバータ
２５  モータ・ジェネレータ
３０  コントローラ
【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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