(57)【要約】【課題】蓄電素子の異常判断を正確に行うとともに、蓄電モジュールの交換作業を効率的に遂行することを可能にする。【解決手段】本発明の交換方法は、蓄電池１６に異常が有るか否かを判断する異常検出工程と、異常が有ると判断された前記蓄電池１６が含む異常蓄電モジュール１２ｅを、他の蓄電モジュール１２Ａと交換する蓄電モジュール交換工程と、前記異常蓄電モジュール１２ｅに接続された電圧検出回路２２Ａを、他の電圧検出回路２２Ａと交換する異常検出センサ交換工程を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄電素子が積層された蓄電モジュールを複数組み備えるとともに、前記蓄電素子の異常を検出する異常検出センサが搭載された蓄電装置において、前記蓄電モジュールを交換する蓄電モジュールの交換方法であって、
前記蓄電素子に異常が有るか否かを判断する異常検出工程と、
異常が有ると判断された前記蓄電素子を含む異常蓄電モジュールを、他の蓄電モジュールと交換する蓄電モジュール交換工程と、
前記異常蓄電モジュールに接続されていた前記異常検出センサを、他の異常検出センサと交換する異常検出センサ交換工程と、
を有することを特徴とする蓄電モジュールの交換方法。
【請求項２】
請求項１記載の交換方法において、前記異常蓄電モジュールが２組存在すると判断された際、前記蓄電装置全体を、他の蓄電装置と交換することを特徴とする蓄電モジュールの交換方法。
【請求項３】
複数の蓄電素子が積層された蓄電モジュールを複数組み備えるとともに、前記蓄電素子の異常を検出する異常検出センサが搭載された蓄電装置において、前記蓄電モジュールを交換する蓄電モジュールの交換方法であって、
前記蓄電素子に異常が有るか否かを判断する第１異常検出工程と、
前記第１異常検出工程により、前記蓄電素子に異常が有ると判断された際、該蓄電素子の異常を検出した前記異常検出センサを、他の異常検出センサと交換する工程と、
交換された前記他の異常検出センサを用いて、前記蓄電素子に異常が有るか否かを判断する第２異常検出工程と、
前記第２異常検出工程により、前記蓄電素子に異常であると判断された際、異常が有ると判断された前記蓄電素子を含む異常蓄電モジュールを、他の蓄電モジュールと交換する蓄電モジュール交換工程と、
を有することを特徴とする蓄電モジュールの交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の蓄電素子が積層された蓄電モジュールを複数組み備えるとともに、前記蓄電素子の異常を検出する異常検出センサが搭載された蓄電装置において、前記蓄電モジュールを交換する蓄電モジュールの交換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、複数の蓄電池（バッテリセル）を積層した蓄電モジュールが知られている。この蓄電モジュールは、例えば、ハイブリッド車両やＥＶ等の電動車両に搭載されるため、多数組みの前記蓄電モジュールを備える蓄電装置を構成している。
【０００３】
この場合、蓄電装置では、蓄電池の発電性能の低下が検知されると、不具合を有する前記蓄電池が組み込まれている蓄電モジュールを、不具合の無い新規又は使用途中の蓄電モジュールと交換する作業が行われている。その際、手間がかからなく、容易に組電池の電池状態を診断することを目的として、特許文献１に開示されている組電池の電池状態診断装置が知られている。
【０００４】
この電池状態診断装置は、単位電池の無負荷電圧を算出する無負荷電圧算出手段と、第１判定手段及び第２判定手段とを備えている。第１判定手段は、無負荷電圧算出手段により算出された単位電池無負荷電圧に基づいて、各単位電池の電池状態の正常・異常をそれぞれ判定している。第２判定手段は、第１判定手段により異常と判定された単位電池を含むモジュール電池を、交換が必要とされる異常モジュール電池と判定している。
【０００５】
従って、組電池を構成するモジュール電池のどれが異常であるかを、自動的に判定している。これにより、従来のようにモジュール電池のそれぞれを人手によって検査する方式に比べて、異常モジュール電池の交換作業が非常に簡便化される、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１４９９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記の特許文献１では、無負荷電圧算出手段として、各セルに設けられた電圧センサの信号に基づいて、無負荷時のセル電圧を求めるバッテリコントローラを備えている。そして、バッテリコントローラは、セル電圧に基づいてモジュール電池の電池状態を診断している。
【０００８】
しかしながら、電圧センサは、回路の故障や結露による短絡等が発生し易く、セル電圧を正確に検出することができない場合がある。このため、モジュール電池の異常状態が、セル自体の異常に起因するものか、電圧センサの不具合に起因するものかを判断することができない。
【０００９】
従って、セル異常であると診断された際、モジュール電池の交換を行っても、交換されたモジュール電池に異常があると誤診されるおそれがある。これにより、モジュール電池の交換作業が効率的に遂行されないという問題がある。
【００１０】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、蓄電素子の異常判断を正確に行うとともに、蓄電モジュールの交換作業を効率的に遂行することが可能な蓄電モジュールの交換方法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】
【００１１】
本発明は、複数の蓄電素子が積層された蓄電モジュールを複数組み備えるとともに、前記蓄電素子の異常を検出する異常検出センサが搭載された蓄電装置において、前記蓄電モジュールを交換する方法に関するものである。
【００１２】
この交換方法は、蓄電素子に異常が有るか否かを判断する異常検出工程と、異常が有ると判断された前記蓄電素子を含む異常蓄電モジュールを、他の蓄電モジュールと交換する蓄電モジュール交換工程と、を有している。次いで、この交換方法は、異常蓄電モジュールに接続されていた異常検出センサを、他の異常検出センサと交換する異常検出センサ交換工程を有している。
【００１３】
また、この交換方法では、異常蓄電モジュールが２組存在すると判断された際、蓄電装置全体を、他の蓄電装置と交換することが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明に係る交換方法は、蓄電素子に異常が有るか否かを判断する第１異常検出工程を有している。そして、第１異常検出工程により、蓄電素子に異常が有ると判断された際、該蓄電素子の異常を検出した異常検出センサを、他の異常検出センサと交換する工程を有している。
【００１５】
さらにまた、交換された他の異常検出センサを用いて、蓄電素子に異常が有るか否かを判断する第２異常検出工程を有している。次に、第２異常検出工程により、蓄電素子に異常であると判断された際、異常が有ると判断された前記蓄電素子を含む異常蓄電モジュールを、他の蓄電モジュールと交換する蓄電モジュール交換工程を有している。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、異常が有ると判断された蓄電素子を含む異常蓄電モジュールが、他の蓄電モジュールと交換されるとともに、前記異常蓄電モジュールに接続された異常検出センサが、他の異常検出センサと交換されている。このため、異常検出センサ自体が故障している場合にも、正常な蓄電素子を異常であると誤検出して蓄電モジュールを不要に交換することがない。これにより、蓄電素子の異常判断を正確に行うとともに、蓄電モジュールの交換作業を効率的に遂行することが可能になる。
【００１７】
また、本発明によれば、蓄電素子に異常が有ると判断された際、先ず、該蓄電素子の異常を検出した異常検出センサを、他の異常検出センサと交換する処理が行われている。そして、交換された他の異常検出センサを用いて、蓄電素子に異常が有るか否かを判断するため、前記蓄電素子自体の故障の有無が正確に検出される。このため、蓄電素子の異常判断を正確に行うとともに、蓄電モジュールの交換作業を効率的に遂行することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る蓄電モジュールの交換方法が適用される蓄電装置の概略構成説明図である。
【図２】前記蓄電装置を構成する電圧検出回路の要部説明図である。
【図３】前記交換方法を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る蓄電モジュールの交換方法が適用される蓄電装置の概略構成説明図である。
【図５】前記交換方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る蓄電モジュールの交換方法が適用される蓄電装置１０は、例えば、図示しないハイブリッド自動車又はＥＶ等の電動車両に搭載される。
【００２０】
蓄電装置１０は、電気的に直列に接続される複数組み、例えば、４組の蓄電モジュール１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄを備える。蓄電モジュール１２Ａは、一対のエンドプレート１４ａ、１４ｂ間に複数の蓄電池（蓄電素子）１６が水平方向又は重力方向に積層される。
【００２１】
蓄電池１６は、例えば、リチウムイオンバッテリからなり、エンドプレート１４ａ、１４ｂ間では、各蓄電池１６は、バスバー（図示せず）を介して電気的に直列に接続される。
【００２２】
蓄電モジュール１２Ａ〜１２Ｄは、それぞれ負極端子（−出力端子）１８ａと正極端子（＋出力端子）１８ｂとを設ける。蓄電モジュール１２Ａの正極端子１８ｂと蓄電モジュール１２Ｂの負極端子１８ａとは、配線２０ａを介して電気的に直列に接続される。蓄電モジュール１２Ｂの正極端子１８ｂと蓄電モジュール１２Ｃの負極端子１８ａとは、配線２０ｂを介して電気的に直列に接続される。蓄電モジュール１２Ｃの正極端子１８ｂと蓄電モジュール１２Ｄの負極端子１８ａとは、配線２０ｃを介して電気的に直列に接続される。
【００２３】
蓄電モジュール１２Ａには、各蓄電池１６のセル電圧を検出する電圧検出回路２２Ａが接続される。図２に示すように、電圧検出回路２２Ａは、各蓄電池１６の電圧を測定する電圧センサ２４を備えるとともに、スイッチ２６と抵抗２８を有する放電回路を設ける。
【００２４】
蓄電モジュール１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄには、各蓄電池１６のセル電圧を検出する電圧検出回路２２Ｂ、２２Ｃ及び２２Ｄが接続される。なお、電圧検出回路２２Ｂ〜２２Ｄは、上記の電圧検出回路２２Ａと同様に構成されており、その詳細な説明は省略する。
【００２５】
電圧検出回路２２Ａ〜２２Ｄは、診断用コントローラ３０に接続される。診断用コントローラ３０は、各蓄電モジュール１２Ａ〜１２Ｄ内の複数の蓄電池１６において、最大電圧値と最小電圧値との電圧差を判定する電圧差判定部３２を有する。診断用コントローラ３０は、電圧差の判定結果に基づいて、異常を有する蓄電池１６（以下、異常蓄電池１６ｅともいう）を特定する異常セル特定部３４を有する。
【００２６】
診断用コントローラ３０は、異常蓄電池１６ｅを含む蓄電モジュール（以下、異常蓄電モジュール１２ｅともいう）を特定する異常モジュール特定部３６及び表示部３８を有する。表示部３８は、電圧差判定部３２の判定結果、異常蓄電池１６ｅの位置情報（異常蓄電モジュール１２ｅの積層方向一端から何番目等）、及び異常蓄電モジュール１２ｅがいずれの蓄電モジュールであるか等の情報を表示する。
【００２７】
このように構成される蓄電装置１０において、第１の実施形態に係る蓄電モジュールの交換方法について、図３に示すフローチャートに沿って、以下に説明する。
【００２８】
先ず、蓄電モジュール１２Ａを構成する各蓄電池１６の電圧（セル電圧）は、電圧検出回路２２Ａにより計測される（ステップＳ１）。電圧検出回路２２Ａでは、蓄電モジュール１２Ａを構成する各蓄電池１６の最大電圧と最小電圧との電圧差を検出している（ステップＳ２）。
【００２９】
同様に、蓄電モジュール１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄを構成する各蓄電池１６の電圧（セル電圧）は、電圧検出回路２２Ｂ、２２Ｃ及び２２Ｄにより検出される。電圧検出回路２２Ｂ、２２Ｃ及び２２Ｄでは、蓄電モジュール１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄの各蓄電池１６の最大電圧と最小電圧との電圧差が検出されている（ステップＳ２）。なお、上記のステップＳ１及びステップＳ２は、蓄電装置１０が搭載される車両上で行われている。
【００３０】
次いで、蓄電装置１０は、診断用コントローラ３０に接続される。診断用コントローラ３０では、電圧差判定部３２により電圧差が判定値以上であると判断されると（ステップＳ２中、ＹＥＳ）、ステップＳ３に進む。このステップＳ３では、異常セル特定部３４により電圧差が判定値以上であると判断された蓄電池１６、すなわち、異常蓄電池１６ｅが特定される。そして、異常モジュール特定部３６では、異常蓄電池１６ｅを含む異常蓄電モジュール１２ｅ（例えば、蓄電モジュール１２Ａ）が特定された後（ステップＳ４）、ステップＳ５に進む。
【００３１】
ステップＳ５では、異常蓄電モジュール１２ｅを除いた、例えば、蓄電モジュール１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄの各蓄電池１６の最大電圧と最小電圧との電圧差が検出される。異常蓄電モジュール１２ｅを除いた全ての蓄電池１６の電圧差が判定値未満であると、すなわち、蓄電モジュール１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄは、異常を有しないと判断されると（ステップＳ５中、ＮＯ）、ステップＳ６に進む。
【００３２】
ステップＳ６では、異常蓄電モジュール１２ｅ（例えば、蓄電モジュール１２Ａ）及びそれに付随する、例えば、電圧検出回路２２Ａが、セットで新たな蓄電モジュール１２Ａ及び新たな電圧検出回路２２Ａと交換される。
【００３３】
一方、ステップＳ５において、異常蓄電モジュール１２ｅを除いたいずれかの蓄電池１６の電圧差が、判定値以上であると判断されると（ステップＳ５中、ＹＥＳ）、ステップＳ７に進む。すなわち、蓄電モジュール１２Ｂ、１２Ｃ又は１２Ｄが、異常蓄電モジュール１２ｅであり、蓄電装置１０には、２組の異常蓄電モジュール１２ｅが存在している。このため、ステップＳ７では、蓄電装置１０全体が、新たな蓄電装置１０と交換される。
【００３４】
この場合、第１の実施形態では、異常が有ると判断された蓄電池１６（異常蓄電池１６ｅ）が含まれた異常蓄電モジュール１２ｅを、蓄電装置１０外の他の蓄電モジュール１２Ａ（１２Ｂ、１２Ｃ又は１２Ｄ）と交換している。同時に、異常蓄電モジュール１２ｅに接続された電圧検出回路２２Ａ（２２Ｂ、２２Ｃ又は２２Ｄ）を、他の電圧検出回路２２Ａ（２２Ｂ、２２Ｃ又は２２Ｄ）と交換している。
【００３５】
このため、電圧検出回路２２Ａ（２２Ｂ、２２Ｃ又は２２Ｄ）自体が故障している場合にも、蓄電モジュール１２Ａ（１２Ｂ、１２Ｃ又は１２Ｄ）を不要に交換することがない。例えば、故障している電圧検出回路２２Ａが使用されると、交換された新たな蓄電モジュール１２Ａを、再度、異常蓄電モジュール１２ｅと判定するからである。
【００３６】
特に、図２に示すように、電圧検出回路２２Ａでは、スイッチ２６が閉じられて放電回路が常時オンされたり、回路内の結露Ｗによる短絡が発生したりし易い。従って、電圧検出回路２２Ａの故障による誤検出が惹起するおそれがある。
【００３７】
これにより、電圧検出回路２２Ａ（２２Ｂ、２２Ｃ又は２２Ｄ）の交換が行われるため、蓄電池１６の異常判断を正確に行うとともに、蓄電モジュール１２Ａ（１２Ｂ、１２Ｃ又は１２Ｄ）の交換作業を効率的に遂行することが可能になるという効果が得られる。
【００３８】
なお、第１の実施形態では、蓄電池１６の電圧差から該蓄電池１６の異常を判断しているが、これに限定されるものではない。例えば、各蓄電池１６の温度を計測し、最高温度と最低温度との温度差を判定値と比較することにより、前記蓄電池１６の異常を判断することも可能である。また、以下に説明する第２の実施形態においても、同様である。
【００３９】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る蓄電モジュールの交換方法が適用される蓄電装置４０の概略構成説明図である。なお、第１の実施形態に用いられた蓄電装置１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００４０】
蓄電装置４０は、電圧検出回路２２Ｂ〜２２Ｄを備えるとともに、前記電圧検出回路２２Ｂ〜２２Ｄには、自己診断部４２Ａ〜４２Ｄが設けられる。自己診断部４２Ａ〜４２Ｄは、電圧検出回路２２Ｂ〜２２Ｄに不具合が発生したこと、例えば、図２に示す放電回路のオン故障や結露Ｗによる短絡等を検出すると、異常であると判定する。
【００４１】
蓄電装置４０は、診断用コントローラ４４に接続される。診断用コントローラ４４は、異常回路特定部４６を備え、電圧検出回路２２Ａ〜２２Ｄのいずれに異常が発生したかを特定する。
【００４２】
このように構成される蓄電装置４０において、第２の実施形態に係る蓄電モジュールの交換方法について、図５に示すフローチャートに沿って、以下に説明する。なお、第１の実施形態に係る交換方法と同一の工程については、詳細な説明は省略する。
【００４３】
ステップＳ１〜ステップＳ４と同様に、ステップＳ１１〜ステップＳ１４が行われ、異常蓄電池１６ｅを含む異常蓄電モジュール１２ｅが特定される。そして、蓄電モジュール１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄは、異常を有しないと判断されると（ステップＳ１５中、ＮＯ）、ステップＳ１６に進む。
【００４４】
ステップＳ１６では、異常蓄電モジュール１２ｅの、例えば、電圧検出回路２２Ａに異常が有るか否かが判断される。電圧検出回路２２Ａには、自己診断部４２Ａが設けられており、前記自己診断部４２Ａにより前記電圧検出回路２２Ａに異常が有ると判断されると（ステップＳ１６中、ＹＥＳ）、ステップＳ１７に進む。
【００４５】
ステップＳ１７では、異常が有ると判断された電圧検出回路２２Ａを、新たな電圧検出回路２２Ａと交換した後、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８は、ステップＳ１２と同様に、異常蓄電池１６ｅと判断された蓄電池１６の電圧差が、判定値以上であるか否かが判断される。電圧検出回路２２Ａを交換しても、蓄電池１６の電圧差が判定値以上であると判断されると（ステップＳ１８中、ＹＥＳ）、ステップＳ１９に進んで、異常蓄電モジュール１２ｅが、新たな蓄電モジュール１２Ａと交換される。
【００４６】
一方、ステップＳ１６において、異常蓄電モジュール１２ｅの電圧検出回路２２Ａに異常が無いと判断されると（ステップＳ１６中、ＮＯ）、ステップＳ２０に進む。このステップＳ２０では、異常蓄電モジュール１２ｅ（例えば、蓄電モジュール１２Ａ）及びそれに付随する、例えば、電圧検出回路２２Ａが、セットで新たな蓄電モジュール１２Ａ及び新たな電圧検出回路２２Ａと交換される。
【００４７】
また、ステップＳ１５において、蓄電モジュール１２Ｂ、１２Ｃ又は１２Ｄが、異常蓄電モジュール１２ｅであると判断されると（ステップＳ１５中、ＹＥＳ）、ステップＳ２１に進む。このため、蓄電装置１０には、２組の異常蓄電モジュール１２ｅが存在すると判断され、前記蓄電装置１０全体が、新たな蓄電装置１０と交換される。
【００４８】
この場合、第２の実施形態では、蓄電池１６に異常が有ると判断された際、先ず、該蓄電池１６の異常を検出した、例えば、電圧検出回路２２Ａを、新たな電圧検出回路２２Ａと交換する処理が行われている。そして、交換された他の電圧検出回路２２Ａを用いて、蓄電池１６に異常が有るか否かを判断している。このため、蓄電池１６自体の故障の有無が正確に検出される。
【００４９】
次いで、交換された他の電圧検出回路２２Ａを用いて、蓄電池１６に異常が有ると判断されると、異常蓄電池１６ｅを含む異常蓄電モジュール１２ｅが、新たな蓄電モジュール１２Ａと交換されている。従って、蓄電池１６の異常判断を正確に行うとともに、蓄電モジュール１２Ａ（１２Ｂ、１２Ｃ又は１２Ｄ）の交換作業を効率的に遂行することが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００５０】
１０…蓄電装置                      １２Ａ〜１２Ｄ…蓄電モジュール
１６…蓄電池                        １８ａ…負極端子
１８ｂ…正極端子                    ２２Ａ〜２２Ｄ…電圧検出回路
２４…電圧センサ                    ２６…スイッチ
２８…抵抗                          ３０、４４…診断用コントローラ
３２…電圧差判定部                  ３４…異常セル特定部
３６…異常モジュール特定部          ３８…表示部
４０…蓄電装置                      ４２Ａ〜４２Ｄ…自己診断部
４６…異常回路特定部
【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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