JP2023543779A - バッテリー管理システム、バッテリーパック、電気車両及びバッテリー管理方法 - Google Patents

Abstract

本発明によるバッテリー管理システムは、バッテリーモニター、バランサー及び前記バランサーを制御する制御回路を含む。前記制御回路は、各バッテリーの無負荷電圧を示す第１電圧値を決定し、最近の基準時間の間に行われた前記バランシング処理による各バッテリーのバランシング容量を用いて、各バッテリーの前記第１電圧値を補償し、各バッテリーの前記補償された第１電圧値と基準電圧値との差である電圧差を決定し、前記基準時間の間の各バッテリーの前記電圧差の変化量を臨界値と比較して、各バッテリーの内部短絡故障を検出できる。

Description

本発明は、バッテリーの内部短絡故障を検出するための技術に関する。

本出願は、２０２１年７月２６日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００９８１４１号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。

最近、ノートブックＰＣ、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急増し、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれ、反復的な充放電の可能な高性能バッテリーについての研究が活発に進行しつつある。

現在、商用化したバッテリーとしては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウムバッテリーなどがあり、このうち、リチウムバッテリーは、ニッケル系のバッテリーに比べてメモリー効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。

電気車両などのようなアップリケーションの高電圧及び大容量の要求を満たすために、少なくとも一つ以上のバッテリー群（即ち、複数のバッテリーの直列接続体）を含むバッテリーシステム（例えば、バッテリーパック）が広く普及されている。

このようなバッテリーシステムにおいて、いくつかのバッテリーの故障がバッテリーシステムの全体的な性能と安全性に悪影響を与える可能性が高い。したがって、バッテリーシステムを運用するに際し、個別のバッテリーの故障を適切に検出することが重要である。

複数のバッテリーは、製造工程及び／または使用過程での内・外部的な要因によって相互間の特性差が発生する。複数のバッテリー間の特性差は、電圧不均一状態を誘発する。バランサーは、複数のバッテリー各々に対するバランシング処理（例えば、放電）を行い、複数のバッテリー間の電圧不均一状態を解消するための用途として広く活用されている。

一方、バッテリーの多様な故障類型の中で、内部短絡故障は火事に直・間接的に影響を及ぼす主な故障である。内部短絡故障は、バッテリー内での副反応及び／またはバッテリー内への異物の浸透などによって漏洩電流の経路が生成された状態を指す。従来には、複数のバッテリーの電圧不均一状態を用いて、複数のバッテリーのうち内部短絡故障のバッテリーを検出していた。

ところが、バランシング処理が行われる場合、内部短絡故障を検出するのに重要な情報となる複数のバッテリーの電圧不均一状態が解消されてしまう。即ち、複数のバッテリーより内部短絡故障のバッテリーを検出するに際し、過去に行われていたバランシング処理が妨害要素と作用するのである。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バランシング処理によって複数のバッテリー間の電圧不均一状態が解消された状態でも、複数のバッテリーのうち内部短絡故障のバッテリーを正確に検出するバッテリー管理システム、バッテリーパック、電気車両及びバッテリー管理方法を提供することを目的とする。

本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに理解されるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。

本発明の一面によるバッテリー管理システムは、直列に接続された複数のバッテリーの各々の電圧を検出するように構成されるバッテリーモニターと、各バッテリーに対してバランシング処理を行うように構成されるバランサーと、前記バッテリーモニターによって検出された各バッテリーの電圧に基づいて前記バランサーを制御するように構成される制御回路と、を含む。前記制御回路は、各バッテリーの無負荷電圧を示す第１電圧値を決定するように構成される。前記制御回路は、最近の基準時間の間に行われた前記バランシング処理による各バッテリーのバランシング容量を用いて、各バッテリーの前記第１電圧値を補償するように構成される。前記制御回路は、各バッテリーの前記補償された第１電圧値と基準電圧値との差である電圧差を決定するように構成される。前記制御回路は、前記基準時間の間の各バッテリーの前記電圧差の変化量を臨界値と比較して、各バッテリーの内部短絡故障を検出するように構成される。

前記制御回路は、各バッテリーの前記電圧差の変化量が前記臨界値以上である場合、各バッテリーの故障カウントを１だけ増加させるように構成され得る。前記制御回路は、各バッテリーの故障カウントが所定の値以上である場合、各バッテリーを内部短絡故障として検出するように構成され得る。

前記制御回路は、前記複数のバッテリーのうち少なくとも二つ以上のバッテリーの前記補償された第１電圧値の平均値または中央値と同一に前記基準電圧値を決定するように構成され得る。

前記バランサーは、前記複数のバッテリーに一対一に並列接続される複数のバランシング回路を含み得る。各バランシング回路は、直列接続される放電抵抗及び放電スイッチを含む。

前記制御回路は、前記基準時間の期間内に行われた各バランシング処理による各バッテリーセルの放電容量を累算して、各バッテリーセルの前記バランシング容量を決定するように構成され得る。

前記制御回路は、各バランシング処理に関わる第１バランシングデータに容量推定関数を適用して、各バランシング処理による各バッテリーの前記放電容量を決定するように構成され得る。前記第１バランシングデータは、前記バランシング処理の開始時の各バッテリーの無負荷電圧を示す第２電圧値及び前記バランシング処理の継続時間を含む。

前記制御回路は、各バランシング処理の第２バランシングデータにＳＯＣ－ＯＣＶマップを適用して、各バランシング処理による各バッテリーの前記放電容量を決定するように構成され得る。前記第２バランシングデータは、前記バランシング処理の開始時の各バッテリーの無負荷電圧を示す第２電圧値及び前記バランシング処理の終了時の各バッテリーの無負荷電圧を示す第３電圧値を含む。

前記制御回路は、各バッテリーの前記第１電圧値にＳＯＣ－ＯＣＶマップを適用して、各バッテリーのＳＯＣの推定値を決定するように構成され得る。前記制御回路は、各バッテリーの前記ＳＯＣの推定値に前記バランシング容量に対応するＳＯＣ変化量を合わせて各バッテリーの前記ＳＯＣの推定値を補償するように構成され得る。前記制御回路は、各バッテリーの前記補償されたＳＯＣの推定値に前記ＳＯＣ－ＯＣＶマップを適用して、前記補償された第１電圧値を決定するように構成され得る。

本発明の他面によるバッテリーパックは、前記バッテリー管理システムを含む。

本発明のさらに他面による電気車両は、前記バッテリーパックを含む。

本発明のさらに他面によるバッテリー管理方法は、直列接続された複数のバッテリーの各々の無負荷電圧を示す第１電圧値を決定する段階と、最近の基準時間の間に行われたバランシング処理による各バッテリーのバランシング容量を用いて、各バッテリーの前記第１電圧値を補償する段階と、各バッテリーの前記補償された第１電圧値と基準電圧値との差である電圧差を決定する段階と、前記基準時間の間の各バッテリーの前記電圧差の変化量を臨界値と比較して、各バッテリーの内部短絡故障を検出する段階と、を含む。

各バッテリーの内部短絡故障を検出する段階は、各バッテリーの前記電圧差の変化量が前記臨界値以上である場合、各バッテリーの故障カウントを１だけ増加させる段階と、各バッテリーの前記故障カウントが所定の値以上である場合、各バッテリーを内部短絡故障として検出する段階と、を含み得る。

前記バッテリー管理方法は、前記複数のバッテリーのうち少なくとも二つ以上のバッテリーの前記補償された第１電圧値の平均値または中央値と同一に前記基準電圧値を決定する段階をさらに含み得る。

各バッテリーの前記第１電圧値を補償する段階は、各バッテリーの前記第１電圧値にＳＯＣ－ＯＣＶマップを適用して、各バッテリーのＳＯＣの推定値を決定する段階と、各バッテリーの前記ＳＯＣの推定値に前記バランシング容量に対応するＳＯＣ変化量を合わせて、各バッテリーの前記ＳＯＣの推定値を補償する段階と、各バッテリーの前記補償されたＳＯＣの推定値に前記ＳＯＣ－ＯＣＶマップを適用して、前記補償された第１電圧値を決定する段階と、を含み得る。

本発明の実施例の少なくとも一つによれば、バランシング処理によって複数のバッテリー間の電圧不均一状態が解消された状態でも、複数のバッテリーのうち内部短絡故障のバッテリーを正確に検出可能である。

本発明の効果は上述した効果に制限されず、言及されていない本発明の他の効果は請求範囲の記載から当業者により明らかに理解されるだろう。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

本発明による電気車両の構成を示した図である。 バッテリーの例示的な等価回路を説明するための参照図である。 バッテリーの内部短絡故障の検出原理を説明するための参照図である。 バッテリーの内部短絡故障の検出原理を説明するための参照図である。 バッテリーの内部短絡故障の検出原理を説明するための参照図である。 バッテリーの内部短絡故障の検出原理を説明するための参照図である。 本発明の第１実施例によるバッテリー管理方法を示すフローチャートである。 本発明の第１実施例によるバッテリー管理方法を示すフローチャートである。 本発明の第２実施例によるバッテリー管理方法を示すフローチャートである。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。

したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素のうちいずれか一つを残りと区別する目的として使用され、このような用語によって構成要素が限定されることではない。

なお、明細書の全体にかけて、ある部分が、ある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反する記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。また、明細書に記載の「制御部」のような用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を示し、これはハードウェアやソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの結合せにより具現され得る。

さらに、明細書の全体に亘って、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されているとするとき、これは、「直接的に連結（接続）」されている場合のみならず、その中間に他の素子を介して「間接的に連結（接続）」されている場合も含む。

図１は、本発明による電気車両の構成を示した図である。

図１を参照すると、電気車両１は、車両コントローラ２と、バッテリーパック１０と、電気負荷３０と、を含む。バッテリーパック１０の充放電端子Ｐ＋、Ｐ－は、充電ケーブルなどによって充電器４０に電気的に結合し得る。充電器４０は、電気車両１に含まれるか、または電気車両１の外部の充電スチーションに設けられたものであり得る。

車両コントローラ２（例えば、ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）は、電気車両１に設けられた始動ボタン（図示せず）が使用者によってオン位置に切り換えられたことに応じて、キーオン（ｋｅｙ－ｏｎ）信号をバッテリー管理システム１００に伝送するように構成される。車両コントローラ２は、始動ボタンが使用者によってオフ位置に切り換えられたことに応じて、キーオフ信号をバッテリー管理システム１００に伝送するように構成される。充電器４０は、車両コントローラ２と通信して、バッテリーパック１０の充放電端子Ｐ＋、Ｐ－を介して充電電力（例えば、定電流、定電圧、定電力）を供給し得る。

バッテリーパック１０は、バッテリー群１１、リレー２０及びバッテリー管理システム１００を含む。

バッテリー群１１は、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎ（Ｎは２以上の自然数）の直列接続体を含む。即ち、バッテリー群１１内で、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎは、互いに直列に接続される。複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎは、互いに同じ電気化学的仕様を有するように製造された一つの単位セルまたは二つ以上の直列、並列または直・並列に接続された単位セルを含み得る。単位セルとは、独立的に充放電が可能な蓄電要素の最小単位である。例えば、リチウムイオンセルのように反復的な充放電が可能なものであれば、単位セルの種類は特に限定されない。

以下では、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎに共通する内容を説明するに際し、バッテリーに対して符号「Ｂ」を付与する。

リレー２０は、バッテリー群１１及び電気負荷３０を接続する電力経路を通して、バッテリー群１１に電気的に直列に接続される。図１では、リレー２０がバッテリー群１１の正極端子と充放電端子Ｐ＋との間に接続されたことが示されている。リレー２０は、バッテリー管理システム１００及び／または車両コントローラ２からのスイチング信号に応じて、オンオフ制御される。リレー２０は、コイルの磁気力によってオンオフされる機械式コンテックトであるか、またはＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のような半導体スイッチであり得る。

電気負荷３０は、インバータ３１及び電気モーター３２を含む。インバータ３１は、バッテリー管理システム１００または車両コントローラ２からの命令に応じて、バッテリーパック１０に含まれたバッテリー群１１からの直流電流を交流電流に切り換えるように提供される。電気モーター３２は、インバータ３１からの交流電力を用いて駆動する。電気モーター３２としては、例えば三相交流モーターを用い得る。

リレー２０がオンされてバッテリーＢが充放電中にある状態を負荷状態（サイクル状態）と称し得る。

リレー２０がオンからオフに切り換えられる場合、バッテリーＢは、無負荷状態（休止状態、カレンダー状態）になり、無負荷状態にあるバッテリーＢのバッテリー電圧を無負荷電圧（ｎｏ－ｌｏａｄ ｖｏｌｔａｇｅ）と称し得る。無負荷電圧は、緩和電圧（ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ ｖｏｌｔａｇｅ）と開路電圧（ＯＣＶ：ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｖｏｌｔａｇｅ）を総称する用語である。具体的には、バッテリーＢが負荷状態から無負荷状態へ切り換えられた場合、バッテリーＢに発生した分極が自然解消されながらバッテリーＢの無負荷電圧が変化する。ＯＣＶは、バッテリーＢが無負荷状態で所定時間（例えば、２時間）以上維持され、バッテリーＢの電圧変化率が一定の値未満になったときの無負荷電圧を示す。即ち、ＯＣＶは、バッテリーＢの分極が無視できるほどに小さくなった状態での無負荷電圧である。緩和電圧は、分極が自然解消されていく間の無負荷電圧を示す。

バッテリー管理システム１００は、バッテリーモニター１１０、バランサー１３０及び制御回路１４０を含む。バッテリー管理システム１００は、通信回路１５０をさらに含み得る。以下では、バッテリー管理システム１００がバッテリーモニター１１０と、制御回路１４０と、通信回路１５０と、を含み得る。

バッテリーモニター１１０は、電圧検出回路１１２を含む。バッテリーモニター１１０は、電流検出器１１４をさらに含み得る。

電圧検出回路１１２は、バッテリー群１１に含まれた複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎの各々の正極端子及び負極端子に接続され、バッテリーＢの両端にかかった電圧（バッテリー電圧と称することがある。）を検出し、検出されたバッテリー電圧を示す電圧信号を生成するように構成される。

電流検出器１１４は、バッテリー群１１とインバータ３０との間の電流経路を通してバッテリー群１１に直列に接続される。電流検出器１１４は、シャント抵抗、ホール効果素子などのような公知の電流検出素子の一つまたは二つ以上の組合せによって具現され得る。複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎは、直列に接続されているため、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎには共通する充放電電流が流れる。

図１においては、シャント抵抗が電流検出器１１４として用いられたことを示している。この場合、電圧検出回路１１２は、シャント抵抗の両端にかかった電圧に基づき、充放電電流の方向及び大きさを示す電流信号を制御回路１４０に出力し得る。勿論、電流検出器１１４は、バッテリー群１１を通して流れる充放電電流を示す電流信号を直接生成して制御回路１４０に出力することも可能である。

バランサー１３０は、制御回路１４０からのバランシング実施命令に応じて、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎのうちバランシングが必要なバッテリーＢに対するバランシング処理を行うように構成される。以下では、バランシングが必要であると判定されたバッテリーＢを「ターゲットバッテリー」と称する。バランシング実施命令は、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_ＮのうちターゲットバッテリーＢに対する目標時間を含み得る。目標時間は、ターゲットバッテリーＢに対して要求されるバランシング処理の継続時間を意味する。

図１においては、バランサー１３０の一例として、バランサー１３０が複数のバランシング回路Ｄ_１～Ｄ_Ｎを含む場合を示している。複数のバランシング回路Ｄ_１～Ｄ_Ｎは、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎに一対一に並列に接続され得る。以下では、複数のバランシング回路Ｄ_１～Ｄ_Ｎに共通する内容を説明するに際し、バッテリーに対して符号「Ｄ」を付与する。

バランシング回路Ｄは、放電抵抗１３１と放電スイッチ１３２の直列回路である。放電スイッチ１３２は、バランシング実施命令に応じて、ターンオンされる。放電スイッチ１３２がターンオンされている間に、バッテリーＢは、放電抵抗１３１によって放電される。放電スイッチ１３２は、ＭＯＳＦＥＴのような半導体スイッチであり得る。

制御回路１４０は、リレー２０、バッテリーモニター１１０、バランサー１３０及び通信回路１５０に動作可能に結合し得る。二つの構成が動作可能に結合するということは、単方向または双方向に信号を送受信可能に二つの構成が直・間接的に接続していることを意味する。

制御回路１４０は、「バッテリーコントローラ」と称することがあり、ハードウェア的に、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ，特定用途向け集積回路）、ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，デジタルシグナルプロセッサ）、ＤＳＰＤ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ，デジタル信号処理デバイス）、ＰＬＤ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅ，プログラマブルロジックデバイス）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ，フィールドプログラマブルゲートアレイ）、マイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、その他の機能遂行のための電気的ユニットの少なくとも一つを用いて具現され得る。

制御回路１４０は、バッテリーモニター１１０からの電圧信号及び／または電流信号を収集し得る。一例で、制御回路１４０は、内部に設けられたＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を用いて、バッテリーモニター１１０から収集されたアナログ信号をデジタル値に変換及び記録し得る。または、バッテリーモニター１１０は、その自体でアナログ信号をデジタル値に変換した結果を制御回路１４０に伝達し得る。

メモリー１４１は、例えば、フラッシュメモリー（登録商標）タイプ（ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ ｔｙｐｅ）、ハードディスクタイプ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｔｙｐｅ）、ＳＳＤタイプ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｉｓｋ ｔｙｐｅ，ソリッドステートディスクタイプ）、ＳＤＤタイプ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ ｔｙｐｅ，シリコンディスクドライブタイプ）、マルチメディアカードマイクロタイプ（ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｃａｒｄ ｍｉｃｒｏ ｔｙｐｅ）、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ，ランダムアクセスメモリー）、ＳＲＡＭ（ｓｔａｔｉｃ ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ，スタティックランダムアクセスメモリー）、ＲＯＭ（ｒｅａｄ‐ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ，リードオンリーメモリー）、ＥＥＰＲＯＭ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｅｒａｓａｂｌｅ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ‐ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ，エレクトリカリーイレーサブルプログラマブルリードオンリーメモリー）、ＰＲＯＭ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ‐ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ，プログラマブルリードオンリーメモリー）の少なくとも一つのタイプの保存媒体を含み得る。メモリー部１４１は、制御回路１４０による演算動作に要求されるデータ及びプログラムを保存し得る。メモリー部１４１は、制御回路１４０による演算動作の結果を示すデータを保存し得る。メモリー１４１は、バッテリーＢの内部短絡故障を検出するのに利用されるように予め与えられた関数、ロジッグ、アルゴリズムを保存し得る。メモリー１４１は、制御部１４０内に集積化され得る。

制御回路１４０は、車両コントローラ２からのキーオン信号に応じて、リレー２０をターンオンし得る。制御回路１４０は、車両コントローラ２からのキーオフ信号に応じて、リレー２０をターンオフし得る。キーオン信号は、無負荷状態から負荷状態への切り換えを要請する信号である。キーオフ信号は、負荷状態から無負荷状態への切り換えを要請する信号である。または、リレー２０のオンオフ制御は、制御回路１４０の代わりに車両コントローラ２が担当し得る。

制御回路１４０は、バッテリーモニター１１０によって検出されたバッテリーＢの電圧に基づいてバランサー１３０を制御するように構成される。

制御回路１４０は、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎの各々の電圧をモニターして、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎの最大電圧及び最小電圧を識別し得る。最大電圧とは、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎの電圧のうち最大のものを指す。最小電圧とは、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎの電圧のうち最小のものを指す。

通信回路１５０は、制御回路１４０と車両コントローラ２との間の有線通信または無線通信を支援するように構成される。有線通信は、例えば、ＣＡＮ（ｃｏｎｔｏｌｌｅｒ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）通信であり、無線通信は、例えば、ジグビー（登録商標）やブルートゥース（登録商標）通信であり得る。勿論、制御回路１４０と車両コントローラ２との間の有無線通信を支援するものであれば、通信プロトコールの種類は特に限定されない。通信回路１５０は、制御回路１４０及び／または車両コントローラ２から受信された情報を使用者（運転者）が認識可能な形態で提供する出力デバイス（例えば、ディスプレイ、スピーカー）を含み得る。

以下、制御回路１４０が内部短絡故障のバッテリーを検出するために行う動作について具体的に説明する。

制御回路１４０は、バッテリーＢの無負荷電圧の電圧値を決定する。

制御回路１４０は、バッテリーＢが無負荷状態である場合、バッテリーモニター１１０によって検出されたバッテリーＢの電圧の電圧値と同一にバッテリーＢの無負荷電圧の電圧値を決定し得る。

制御回路１４０は、バッテリーＢが負荷状態である場合、バッテリー状態推定アルゴリズムを用いて、バッテリーモニター１１０によって検出されたバッテリーＢのバッテリー電圧及び電流検出器１１４によって検出されたバッテリーＢの充放電電流に基づいて、バッテリーＢの無負荷電圧の電圧値を決定（推定）し得る。一例で、オームの法則に従って、バッテリーＢの充放電電流とバッテリーＢの内部抵抗との積に対応する電圧をバッテリーモニター１１０によって検出されたバッテリーＢのバッテリー電圧から減算することで、バッテリーＢの無負荷電圧を推定し得る。

または、制御回路１４０は、バッテリーＢが無負荷状態と負荷状態のどの状態であるかとは無関係に、所定のバッテリー状態推定アルゴリズムを用いて、バッテリーＢの充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）の推定値を決定した後、バッテリーＢのＳＯＣの推定値に関わるＯＣＶの値を予め与えられたＳＯＣ－ＯＣＶマップ（図５参照）から取得し得る。バッテリー状態推定アルゴリズムとしては、公知のアルゴリズム（例えば、カルマンフィルターなど）を採用し得る。

制御回路１４０は、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_ＮのうちターゲットバッテリーＢを決定する。制御回路１４０は、バッテリー群１１が負荷状態から無負荷状態に切り換えられる場合、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎのうち少なくとも一つのバッテリーＢに対するバランシング処理が必要であるか否かを判定し得る。ターゲットバッテリーＢの存在有無に対する判定は、バッテリー群１１が負荷状態から無負荷状態に切り換えられた時点、即ち、無負荷状態の開始時から無負荷状態の継続中に周期的に行われ得る。

一例で、制御回路１４０は、無負荷電圧が複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎの最小無負荷電圧より基準値以上に高いバッテリーＢをターゲットバッテリーに設定し得る。他の例で、制御回路１４０は、ＳＯＣの推定値が複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎの最小ＳＯＣよりも基準値以上に高いバッテリーＢをターゲットバッテリーに設定し得る。

制御回路１４０は、ターゲットバッテリー（例えば、Ｂ_ｉ）と基準バッテリー（例えば、Ｂ_ｊ）との電圧差（またはＳＯＣの差）に対応する容量と同一にターゲットバッテリーＢの目標容量を決定し得る。基準バッテリーは、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎのうち最小無負荷電圧（または最小ＳＯＣ）に対応するバッテリーを指す。制御回路１４０は、目標容量と目標時間との相関関係として予め与えられたマップを用いてターゲットバッテリーＢに対する目標時間を決定し得る。目標容量と目標時間との相関関係は、バッテリーＢと同じ電気化学的性能を有するように製造されたバッテリーに対する実験によって決定され得る。

または、バランサー１３０は、バランシング実施命令が受信される度に、ターゲットバッテリーＢに対するバランシング処理を第１時間の間に行った後、第２時間の間にバランシング処理を停止し得る。制御回路１４０は、バランサー１３０のバランシング処理が停止されている期間毎に、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_ＮのうちターゲットバッテリーＢをさらに識別し、ターゲットバッテリーＢに対するバランシング実施命令をバランサー１３０に伝達し得る。

バランシング実施命令は、放電スイッチ１３２に直接印加され、放電スイッチ１３２をオフ状態からオン状態へ誘導するハイレベル電圧であり得る。放電スイッチ１３２は、バランシング実施命令が受信されない間には、オフ状態に維持され得る。

一方、制御回路１４０は、ターゲットバッテリーＢに対するバランシング処理が行われる間に無負荷状態から負荷状態への切り換えが要請される場合、バランサー１３０からバランシング停止命令を出力し得る。バランサー１３０は、バランシング停止命令に応じて、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎ全体に対するバランシング処理を終了し得る。

図２は、バッテリーの例示的な等価回路を説明するための参照図である。本明細書において、正常バッテリーとは、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎのうち内部短絡故障のないバッテリーを指し、故障バッテリーとは、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎのうち内部短絡故障のバッテリーを指す。

図２を参照すると、正常バッテリーは、直流電圧源Ｖ_ＤＣ、内部抵抗Ｒ_０及び ＲＣペアＲ_１、Ｃの直列回路として等価化され得る。これに対し、故障バッテリーは、正常バッテリーに対応する直列回路の両端の間に追加的な抵抗Ｒ_ＩＳＣが接続されたことで等価化され得る。追加的な抵抗Ｒ_ＩＳＣは、漏洩電流Ｉ_ＩＳＣの経路として作用する。参照までに、直流電圧源Ｖ_ＤＣの電圧は、バッテリーＢのＯＣＶであり、バッテリー電圧は、直流電圧源Ｖ_ＤＣ、内部抵抗成分Ｒ_０及びＲＣペアＲ_１、Ｃの直列回路の総電圧である。ＲＣペアＲ_１、Ｃの電圧がゼロ（０Ｖ）である場合、緩和電圧とＯＣＶは同一である。

故障バッテリーの充電時、充電電力の一部は、故障バッテリーに貯蔵されなかったままで漏洩電流Ｉ_ＩＳＣとして消耗されてしまう。また、故障バッテリーの放電時、放電電力の一部は電気負荷３０に供給されなかったままで漏洩電流Ｉ_ＩＳＣとして消耗されてしまう。抵抗Ｒ_ＩＳＣの抵抗値の減少は、内部短絡故障がひどくなることを意味し、内部短絡故障がひどくなるほど漏洩電流Ｉ_ＩＳＣとして消耗される電力量が増加し得る。

結果的には、充電において、故障バッテリーの電圧変化（即ち、ＳＯＣの上昇量）は、正常バッテリーよりも小さい。一方、放電において、故障バッテリーの電圧変化（即ち、ＳＯＣの低下量）は、正常バッテリーよりも大きい。さらに、無負荷状態においても、故障バッテリーに貯蔵されたエネルギーが漏洩電流Ｉ_ＩＳＣとして消耗されてしまう。

図３～図６は、バッテリーの内部短絡故障の検出原理を説明するための参照図である。

図３は、バッテリー群１１に対する負荷状態（充電）、無負荷状態、負荷状態（放電）及び無負荷状態が順次に行われる期間にわたる、バッテリーＢ_ｉとバッテリーＢ_ｊの各々の無負荷電圧の経時変化を示している。図３においては、バッテリーＢ_ｉが正常バッテリーであり、バッテリーＢ_ｊが故障バッテリーであることに仮定している。

図３を参照すると、カーブ３１０はバッテリーＢ_ｉの無負荷電圧を、カーブ３２０はバッテリーＢ_ｊの無負荷電圧を示す。時点ｔＢは、検出タイミング、即ち、制御回路１４０が複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎより故障バッテリーを検出する時点である。時点ｔＡは、時点ｔＢから基準時間Δｔ_ＲＥＦだけ先立つ過去の時点である。基準時間Δｔ_ＲＥＦの長さは予め決められ得る。理解を助けるために、時点ｔＡでは、バッテリーＢ_ｉとバッテリーＢ_ｊの無負荷電圧が同一であると仮定した。

時点ｔＡから時点ｔ１までは充電期間であって、バッテリーＢ_ｉとバッテリーＢ_ｊの無負荷電圧は上昇し続ける。但し、バッテリーＢ_ｊは、バッテリーＢ_ｉより無負荷電圧の上昇が遅く、充電期間ｔＡ～ｔ１にかけてバッテリーＢ_ｉとバッテリーＢ_ｊの電圧差は、次第に大きくなる。即ち、充電期間ｔＡ～ｔ１の間、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎの電圧不均衡状態が次第にひどくなる。

時点ｔ１から時点ｔ４までは無負荷期間であって、バッテリーＢ_ｉとバッテリーＢ_ｊの充放電が中断される。バッテリーＢ_ｊの無負荷電圧は、漏洩電流（図２参照）によって無負荷期間ｔ１～ｔ４でも徐々に下降する。一方、時点ｔ２から時点ｔ３までは、バッテリーＢ_ｉに対するバランシング処理が行われる期間、即ち、バッテリーＢ_ｉのバランシング期間である。制御回路１４０は、時点ｔ１と時点ｔ２の間で、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_ＮのうちでバッテリーＢ_ｉをターゲットバッテリーに設定する。一例で、時点ｔ１でバッテリーＢ_ｊの無負荷電圧が複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎの最小無負荷電圧である場合、バッテリーＢ_ｉの無負荷電圧は、バッテリーＢ_ｊの無負荷電圧より高いので、バッテリーＢ_ｉはターゲットバッテリーに設定される。勿論、残りのバッテリーうち、最小の無負荷電圧より低い無負荷電圧が検出された少なくとも一つのバッテリーがターゲットバッテリーとしてさらに設定され得る。バッテリーＢ_ｉに対するバランシング処理が行われることによって、バッテリーＢ_ｉの無負荷電圧は、バランシング期間ｔ２～ｔ３にかけて下降し続ける。即ち、バランシング期間ｔ２～ｔ３の間、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎの電圧不均衡状態が次第に解消される。

時点ｔ４から時点ｔ５までは放電期間であって、バッテリーＢ_ｉとバッテリーＢ_ｊの無負荷電圧は下降し続ける。バッテリーＢ_ｊは、バッテリーＢ_ｉよりも無負荷電圧の下降が速く、放電期間ｔ４～ｔ５にかけてバッテリーＢ_ｉとバッテリーＢ_ｊの電圧差は次第に増加する。即ち、放電期間ｔ４～ｔ５の間、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎの電圧不均衡状態が次第にひどくなる。

時点ｔ５から時点ｔＢまでは、無負荷期間である。バッテリーＢ_ｊの無負荷電圧は、無負荷期間ｔ５～ｔＢにかけて徐々に下降する。一方、時点ｔ６から時点 ｔ７までは、バッテリーＢ_ｉのバランシング期間である。制御回路１４０は、時点ｔ５と時点ｔ６の間で、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎよりターゲットバッテリーを設定する。一例で、時点ｔ６では、時点ｔ２と同様に、バッテリーＢ_ｉはターゲットバッテリーに設定される。バッテリーＢ_ｉに対するバランシング処理が行われることによって、バッテリーＢ_ｉの無負荷電圧は、バランシング期間ｔ６～ｔ７にかけて下降し続ける。即ち、バランシング期間ｔ６～ｔ７の間、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎの電圧不均衡状態がさらに解消されていく。

図３を参照して上述された説明によれば、バッテリーＢ_ｉに対するバランシング処理が行われる度に、バッテリーＢ_ｉとバッテリーＢ_ｊとの無負荷電圧の差が減少する。これによって、時点ｔＢ（内部短絡故障の検出タイミング）で複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎの無負荷電圧をある臨界値と比較するだけでは、バッテリーＢ_ｊが故障バッテリーであるか否かを識別することが不可能であるという課題がある。

本発明は、内部短絡故障の検出タイミング（時点ｔＢ）を基準にして、最近の基準時間Δｔ_ＲＥＦの期間（即ち、ｔＡ～ｔＢ）での複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎの各々のバランシング容量を用いて、検出タイミング（時点ｔＢ）での複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎの各々の無負荷電圧の電圧値を補償する。バッテリーＢの補償された電圧値は、期間ｔＡ～ｔＢにかけてバッテリーＢに対するバランシング処理が行われなかった場合の検出タイミング（時点ｔＢ）でのバッテリーＢの無負荷電圧の推定値を示す。これによって、検出タイミング（時点ｔＢ）での複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎ間の電圧不均衡状態が非常に弱いとしても、バッテリーＢ_ｊが故障バッテリーとして検出され得る。

制御回路１４０は、所定の時間間隔の検出タイミング毎に、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎより故障バッテリーを検出し得る。一例で、基準時間Δｔ_ＲＥＦは、隣接する二つの検出タイミングの時間間隔の１００倍であることがあり、最近の基準時間Δｔ_ＲＥＦの期間は、ムービングウィンドウを用いて特定され得る。制御回路１４０は、検出実施条件が満たされる場合に内部短絡故障の検出を行い得る。検出実施条件は、例えば、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎ全部に対してバランシング処理が停止されている無負荷状態であり得る。

期間ｔＡ～ｔＢでのバッテリーＢのバランシング容量とは、期間ｔＡ～ｔＢで行われたバランシング処理によるバッテリーＢの放電容量の累算値、即ち、期間ｔＡ～ｔＢにわたる総放電容量である。期間ｔＡ～ｔＢでバランシング処理が一回も行われていないバッテリー（例えば、Ｂ_ｊ）のバランシング容量は、０Ａｈに決定される。

以下、バランシング処理が一回行われる度に放電容量を決定する原理について説明する。

図４は、図３での無負荷期間ｔ１～ｔ４内でバッテリーＢ_ｉに対して行われたバランシング処理についての説明のための図である。カーブ４１０とカーブ４１１は各々、バッテリーＢ_ｉの無負荷電圧及び放電容量の経時変化を示す。バッテリーＢ_ｉの無負荷電圧の電圧値は、時点ｔ１から時点ｔ２までＶ２として一定であり、時点ｔ２から時点ｔ３まで下降し続け、時点ｔ３ではＶ３に到達している。時点ｔ３は、バッテリーＢ_ｉに対するバランシング処理が終了した時点である。

制御回路１５０は、バランシング処理の第１バランシングデータに容量推定関数を適用し、バランシング処理によるバッテリーＢ_ｉの放電容量を決定し得る。第１バランシングデータは、バランシング処理の開始電圧値及び継続時間を含む。開始電圧値は、バランシング処理の開始時点ｔ２でのバッテリーＢ_ｉの無負荷電圧を示し、図４ではＶ２である。継続時間は、バランシング処理の開始時点ｔ２から終了時点ｔ３までの時間間隔を示し、図４ではΔｔ_ＢＣ＝ｔ３－ｔ２である。

容量推定関数は、開始電圧値、継続時間及び放電容量の間の相関関係を規定するものであり、バッテリーＢと同じ電気化学的性能を有するように製造されたバッテリーに対する実験によって決定され得る。下記の数１は、容量推定関数の一例である。

数１において、Ｖ_{ｓｔａｒｔ}は開始電圧値、Δｔ_ＢＣは継続時間、Ｒは放電抵抗１３１の予め決められた抵抗値（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）、Ｑ_ｄｉｓはバランシング処理当りの放電容量である。Ｖ_{ｓｔａｒｔ}／Ｒはバランシング処理の開始時に放電抵抗１３１を通して流れるバランシング電流を示す。

下記の数２は、容量推定関数の他の例である。

数２において、Ｖ_ｅｎｄは終了電圧値であり、残りのファクターは数１と同一である。

または、制御回路１５０は、バランシング処理の第２バランシングデータにＳＯＣ－ＯＣＶマップを適用して、バランシング処理によるバッテリーＢ_ｉの放電容量を決定し得る。第２バランシングデータは、バランシング処理の開始電圧値及び終了電圧値を含む。終了電圧値は、バランシング処理の終了時点ｔ３での無負荷電圧を示し、図４ではＶ３である。図５は、ＳＯＣ－ＯＣＶマップの一例である。図５を参照すると、Ｚ２は開始電圧値Ｖ２に対応するＳＯＣであり、Ｚ３は終了電圧値Ｖ３に対応するＳＯＣである。制御回路１４０は、二つの ＳＯＣの差、即ちＺ２－Ｚ３にバッテリーＢ_ｉの完全充電容量（ＦＣＣ：Ｆｕｌｌ Ｃｈａｒｇｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ）を掛け算して、バランシング期間ｔ２～ｔ３で行われたバランシング処理によるバッテリーＢ_ｉの放電容量を決定し得る。完全充電容量の推定法は公知であるので、具体的な説明は省略する。

または、バランシング処理の開始時から終了時まで、放電抵抗１３１の電圧と抵抗値にオームの法則を適用して周期的に計算されるバランシング電流を積算することで、バッテリーＢのバランシング容量を直接的に計算することも可能である。

前述したバランシング容量の決定は、バランシング処理が一回行われる度に行われ得る。

期間ｔＡ～ｔＢにおいて、バッテリーＢ_ｉに対するバランシング処理は二回行われた。これによって、制御回路１４０は、バランシング期間ｔ２～ｔ３での放電容量とバランシング期間ｔ６～ｔ７での放電容量を合わせて、期間ｔＡ～ｔＢの間にバッテリーＢ_ｉから消耗した総容量であるバッテリーＢ_ｉのバランシング容量を決定し得る。

図５を参照すると、制御回路１４０は、検出タイミング（時点ｔＢ）で、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎ各々のＳＯＣの推定値を決定し得る。一例で、時点ｔＢで検出されたバッテリーＢ_ｉの無負荷電圧の電圧値がＶ_ｉである場合、制御回路１４０は、電圧値Ｖ_ｉにＳＯＣ－ＯＣＶマップを適用して、電圧値Ｖ_ｉに対応するＺ_ｉをバッテリーＢ_ｉのＳＯＣの推定値として決定し得る。

制御回路１４０は、検出タイミング（時点ｔＢ）を基準にして最近の基準時間Δｔ_ＲＥＦの間の複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎ各々のバランシング容量に後述する所定の電圧補償ロジッグを適用して、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎの各々の無負荷電圧の電圧値を補償し得る。具体的には、制御回路１４０は、バッテリーＢ_ｉのバランシング容量をバッテリーＢ_ｉの完全充電容量に割り、バッテリーＢ_ｉのＳＯＣ変化量ΔＺ_ｉを決定し得る。制御回路１４０は、ＳＯＣの推定値Ｚ_ｉにＳＯＣ変化量ΔＺ_ｉを合わせて、バッテリーＢ_ｉのＳＯＣの推定値をＺ_ｉからＺ_ｉ＋に補償する。制御回路１４０は、補償されたＳＯＣの推定値Ｚ_ｉ＋にＳＯＣ－ＯＣＶマップを適用して、Ｚ_ｉ＋に対応する電圧値Ｖ_ｉ＋を決定する。電圧値Ｖ_ｉ＋は、バッテリーＢ_ｉのバランシング容量を用いて電圧値Ｖ_ｉを補償した結果である。一方、バッテリーＢ_ｊに対しては、期間ｔＡ～ｔＢにかけてバランシング処理が一回も行われていないので、バッテリーＢ_ｊの補償された電圧値Ｖ_ｊ＋は、時点ｔＢで検出された電圧値Ｖ_ｊと同一である。

図３をさらに参照すると、カーブ３１１は、カーブ３１０にバッテリーＢ_ｉのバランシング容量の経時変化を適用して、カーブ３１０を補償した結果である。即ち、カーブ３１１は、期間ｔＡ～ｔＢの間にバッテリーＢ_ｉに対するバランシング処理が全然行われなかったときのバッテリーＢ_ｉの無負荷電圧の経時変化を示す。充電期間ｔＡ～ｔ１では、バランシング処理が行われないため、カーブ３１０とカーブ３２０は、充電期間ｔＡ～ｔ１で完全に重ねられている。また、放電期間ｔ４～ｔ５においてもバランシング処理が行われないため、カーブ３１０とカーブ３２０の差は、放電期間ｔ４～ｔ５にかけて同一に維持される。図５で説明したとおり、検出タイミングｔＢでのバッテリーＢ_ｉの電圧値がＶ_ｉからＶ_ｉ＋に補償されることによって、バッテリーＢ_ｊの電圧値Ｖ_ｊとの差が拡大されたことを確認することができる。

前述した一連の過程（電圧補償ロジッグ）は、検出タイミング毎に複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎに対して全て共通に適用される。制御回路１４０は、検出タイミング毎に、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎのうち二つ以上のバッテリーの補償された電圧値の平均値または中央値と同一に基準電圧値を決定し得る。即ち、基準電圧値は、検出タイミング毎に新たに更新され得る。一例で、基準電圧値は、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎに対して決定された、（ｉ）複数の補償された電圧値全部または（ｉｉ）複数の補償された電圧値のうち大きい順に所定の個数の補償された電圧値の平均値または中央値であり得る。図３を参照すると、Ｖ_Ｒは時点ｔＢでの基準電圧値である。または、基準電圧値は、複数のバッテリーＢ_１～Ｂ_Ｎの電圧変化にかかわらず、予め与えられた値であり得る。

制御回路１４０は、検出タイミング毎に、基準電圧値とバッテリーＢの補償された電圧値との差である電圧差を決定し得る。また、制御回路１４０は、最近の基準時間Δｔ_ＲＥＦの期間ｔＡ～ｔＢにわたる、順次に複数回決定されたバッテリーＢの電圧差の経時変化を示す時系列をメモリー１４１に記録しておき得る。期間ｔＡ～ｔＢ内の幾つかの検出タイミングでのバッテリーＢの電圧差が脱落する場合、時系列内の残りの電圧差の値にインターポレーションを適用して、脱落した電圧差の値が時系列に追加され得る。図６において、カーブ６１０及びカーブ６２０は各々、バッテリーＢ_ｉの電圧差とバッテリーＢ_ｊの電圧差の経時変化を示す。

制御回路１４０は、最近基準時間Δｔ_ＲＥＦの間のバッテリーＢの電圧差の変化量を決定し得る。図６において、ΔＶ_ｉＡ及びΔＶ_ｉＢは各々、時点ｔＡ及びｔＢでのバッテリーＢ_ｉの電圧差であり、バッテリーＢ_ｉの電圧差の変化量はΔＶ_ｉＡ－ΔＶ_ｉＢである。また、ΔＶ_ｊＡ及びΔＶ_ｊＢは各々、時点ｔＡ及びｔＢでのバッテリーＢ_ｊの電圧差であり、バッテリーＢ_ｊの電圧差の変化量はΔＶ_ｊＡ－ΔＶ_ｊＢである。因みに、図３を参照すると、ΔＶ_ｉＢ＝Ｖ_ｉ＋－Ｖ_Ｒであり、ΔＶ_ｊＢ＝Ｖ_ｊ＋－Ｖ_Ｒである。

制御回路１４０は、検出タイミング毎に、バッテリーＢの電圧差の変化量を臨界値と比較して、バッテリーＢが内部短絡故障であるか否かを判定する。一例で、時点ｔＢで、ΔＶ_ｉＡ－ΔＶ_ｉＢ＜臨界値≦ΔＶ_ｊＡ－ΔＶ_ｊＢである場合、バッテリーＢ_ｉは正常バッテリーとして判定され、バッテリーＢ_ｊは故障バッテリーとして判定される。

制御回路１４０は、検出タイミング毎に、バッテリーＢの電圧差の変化量を臨界値と比較して、バッテリーＢの電圧差の変化量が臨界値以上であるものが連続した回数をカウントし、カウントされた回数が所定の回数に到達すると、バッテリーＢに対して内部短絡故障に判定し得る。

図７及び図８は、本発明の第１実施例によるバッテリー管理方法を示すフローチャートである。図７の方法は、所定の時間間隔を置いて反復して行われ得る。理解を助けるために、図７の方法が、時点ｔＢで行われたと仮定して説明する。

図１～図７を参照すると、段階Ｓ７００で、制御回路１４０は、バッテリーＢの無負荷電圧を示す第１電圧値を決定する。例えば、図３のＶ_ｉ及びＶ_ｊは各々、バッテリーＢ_ｉとバッテリーＢ_ｊの第１電圧値を示す。

段階Ｓ７１０で、制御回路１４０は、バッテリーＢのバランシング容量を用いて、バッテリーＢの第１電圧値を補償する。段階Ｓ７１０は、サブルーチンとして図８に示した段階Ｓ８１０、Ｓ８２０、Ｓ８３０及びＳ８４０を含み得る。

段階Ｓ８１０で、制御回路１４０は、バッテリーＢの第１電圧値にＳＯＣ－ＯＣＶマップを適用して、バッテリーＢのＳＯＣの推定値を決定する。図５を参照すると、Ｚ_ｉはバッテリーＢ_ｉの第１電圧値Ｖ_ｉに対応するバッテリーＢ_ｉの ＳＯＣの推定値である。

段階Ｓ８２０で、制御回路１４０は、バッテリーＢのバランシング容量を決定する。バッテリーＢのバランシング容量は、最近の基準時間Δｔ_ＲＥＦの間にバッテリーＢに対して行われたバランシング処理による放電容量の累算値であり得る。

段階Ｓ８３０で、制御回路１４０は、バッテリーＢのＳＯＣの推定値にバランシング容量に対応するＳＯＣ変化量を合わせて、バッテリーＢのＳＯＣの推定値を補償する。図５を参照すると、Ｚ_ｉにΔＺ_ｉが加えられ、バッテリーＢ_ｉの補償されたＳＯＣの推定値Ｚ_ｉ＋が得られる。

段階Ｓ８４０で、制御回路１４０は、バッテリーＢの補償されたＳＯＣの推定値にＳＯＣ－ＯＣＶマップを適用して、バッテリーＢの補償された第１電圧値を決定する。図５を参照すると、バッテリーＢの補償された第１電圧値は、Ｚ_ｉ＋に対応するＶ_ｉ＋と同一に決定される。

段階Ｓ７２０で、制御回路１４０は、基準電圧値を決定する。図３のＶ_Ｒは時点ｔＢでの基準電圧値である。

段階Ｓ７３０で、制御回路１４０は、バッテリーＢの補償された第１電圧値と基準電圧値との差と同一にバッテリーＢの電圧差を決定する。図６を参照すると、ΔＶ_ｉＢ及びΔＶ_ｊＢは各々、バッテリーＢ_ｉの電圧差とバッテリーＢ_ｊの電圧差である。

段階Ｓ７４０で、制御回路１４０は、最近基準時間Δｔ_ＲＥＦの間のバッテリーＢの電圧差の変化量を決定する。図６を参照すると、ΔＶ_ｉＡ－ΔＶ_ｉＢはバッテリーＢ_ｉの電圧差の変化量であり、ΔＶ_ｊＡ－ΔＶ_ｊＢはバッテリーＢ_ｊの電圧差の変化量である。

段階Ｓ７５０で、制御回路１４０は、バッテリーＢの電圧差の変化量が臨界値以上であるか否かを判定する。段階Ｓ７５０の値が「はい」である場合、段階Ｓ７６０へ進む。

段階Ｓ７６０で、制御回路１４０は、バッテリーＢを内部短絡故障として検出する。さらに、制御回路１４０は、所定の保護動作を行い得る。保護動作は、バッテリーＢが内部短絡故障であることを知られる診断メッセージの出力であり得る。診断メッセージは、通信回路１５０によって車両コントローラ２に伝送され得る。通信回路１５０は、診断メッセージを受信すると、使用者に警告信号を出力し得る。

図９は、本発明の第２実施例によるバッテリー管理方法を示すフローチャートである。図９の方法は、所定の時間間隔を置いて反復して行われ得る。理解を助けるために、図９の方法が時点ｔＢで行われたと仮定して説明する。

図９を参照すると、段階Ｓ７００から段階Ｓ７４０までの過程は、第１実施例と共通する。段階Ｓ７４０が行われた後、段階Ｓ９１０へ進む。段階Ｓ９１０で、制御回路１４０は、バッテリーＢの電圧差の変化量が臨界値以上であるか否かを判定する。段階Ｓ９１０の値が「はい」である場合、段階Ｓ９２０へ進む。段階Ｓ９１０の値が「いいえ」である場合、段階Ｓ９２２へ進む。

段階Ｓ９２０で、制御回路１４０は、バッテリーＢの故障カウントを１だけ増加させる。段階Ｓ９２２で、制御回路１４０は、バッテリーＢの故障カウントを初期値（例えば、０）と同一にリセットする。

段階Ｓ９３０で、制御回路１４０は、バッテリーＢの故障カウントが所定の値以上であるか否かを判定する。即ち、バッテリーＢの電圧差の変化量が臨界値以上であって、所定の回数が連続してカウントされたか否かが判定される。段階Ｓ９３０の値が「はい」である場合、段階Ｓ９４０へ進む。

段階Ｓ９４０で、制御回路１４０は、バッテリーＢを内部短絡故障として検出する。第１実施例と同様に、制御回路１４０は、所定の保護動作を行い得る。

第２実施例は第１実施例の変形例であって、故障バッテリーの呉検出を防止し得る。

以上で説明した本発明の実施例は、必ずしも装置及び方法を通じて具現されることではなく、本発明の実施例の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じて具現され得、このような具現は、本発明が属する技術分野における専門家であれば、前述した実施例の記載から容易に具現できるはずである。

以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

また、上述の本発明は、本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想から脱しない範囲内で多様な置換、変形及び変更が可能であるため、上述の実施例及び添付された図面によって限定されず、多様な変形が行われるように各実施例の全部または一部を選択的に組み合わせて構成可能である。

Claims (14)

1. 直列に接続された複数のバッテリーの各々の電圧を検出するバッテリーモニターと、
   各バッテリーに対してバランシング処理を行うバランサーと、
   前記バッテリーモニターによって検出された各バッテリーの電圧に基づいて前記バランサーを制御する制御回路と、を含み、
   前記制御回路は、
   前記各バッテリーの無負荷電圧を示す第１電圧値を決定し、
   最近の基準時間の間に行われた前記バランシング処理による前記各バッテリーのバランシング容量を用いて、前記各バッテリーの前記第１電圧値を補償し、
   前記各バッテリーの前記補償された第１電圧値と基準電圧値との差である電圧差を決定し、
   前記基準時間の間の前記各バッテリーの前記電圧差の変化量を臨界値と比較して、前記各バッテリーの内部短絡故障を検出する、バッテリー管理システム。
2. 前記制御回路は、
   前記各バッテリーの前記電圧差の変化量が前記臨界値以上である場合、前記各バッテリーの故障カウントを１だけ増加させ、
   前記各バッテリーの故障カウントが所定の値以上である場合、前記各バッテリーを内部短絡故障として検出する、請求項１に記載のバッテリー管理システム。
3. 前記制御回路は、
   前記複数のバッテリーのうち少なくとも二つ以上のバッテリーの前記補償された第１電圧値の平均値または中央値と同一に前記基準電圧値を決定する、請求項１に記載のバッテリー管理システム。
4. 前記バランサーは、前記複数のバッテリーに一対一に並列接続される複数のバランシング回路を含み、
   各バランシング回路は、直列接続される放電抵抗及び放電スイッチを含む、請求項１に記載のバッテリー管理システム。
5. 前記制御回路は、
   前記基準時間の期間内に行われた各バランシング処理による各バッテリーセルの放電容量を累算して、前記各バッテリーセルの前記バランシング容量を決定する、請求項１に記載のバッテリー管理システム。
6. 前記制御回路は、
   各バランシング処理に関わる第１バランシングデータに容量推定関数を適用して、前記各バランシング処理による前記各バッテリーの前記放電容量を決定し、
   前記第１バランシングデータは、前記バランシング処理の開始時の前記各バッテリーの無負荷電圧を示す第２電圧値及び前記バランシング処理の継続時間を含む、請求項５に記載のバッテリー管理システム。
7. 前記制御回路は、
   各バランシング処理の第２バランシングデータにＳＯＣ－ＯＣＶマップを適用して、各バランシング処理による前記各バッテリーの前記放電容量を決定し、
   前記第２バランシングデータは、前記バランシング処理の開始時の前記各バッテリーの無負荷電圧を示す第２電圧値及び前記バランシング処理の終了時の前記各バッテリーの無負荷電圧を示す第３電圧値を含む、請求項５に記載のバッテリー管理システム。
8. 前記制御回路は、
   前記各バッテリーの前記第１電圧値にＳＯＣ－ＯＣＶマップを適用して、前記各バッテリーのＳＯＣの推定値を決定し、
   前記各バッテリーの前記ＳＯＣの推定値に前記バランシング容量に対応するＳＯＣ変化量を合わせて前記各バッテリーの前記ＳＯＣの推定値を補償し、
   前記各バッテリーの前記補償されたＳＯＣの推定値に前記ＳＯＣ－ＯＣＶマップを適用して、前記補償された第１電圧値を決定する、請求項１に記載のバッテリー管理システム。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリー管理システムを含む、バッテリーパック。
10. 請求項９に記載のバッテリーパックを含む、電気車両。
11. 直列接続された複数のバッテリーの各々の無負荷電圧を示す第１電圧値を決定する段階と、
    最近の基準時間の間に行われたバランシング処理による各バッテリーのバランシング容量を用いて、前記各バッテリーの前記第１電圧値を補償する段階と、
    前記各バッテリーの前記補償された第１電圧値と基準電圧値との差である電圧差を決定する段階と、
    前記基準時間の間の前記各バッテリーの前記電圧差の変化量を臨界値と比較して、前記各バッテリーの内部短絡故障を検出する段階と、を含む、バッテリー管理方法。
12. 前記各バッテリーの内部短絡故障を検出する段階は、
    前記各バッテリーの前記電圧差の変化量が前記臨界値以上である場合、前記各バッテリーの故障カウントを１だけ増加させる段階と、
    各バッテリーの前記故障カウントが所定の値以上である場合、各バッテリーを内部短絡故障として検出する段階と、を含む、請求項１１に記載のバッテリー管理方法。
13. 前記複数のバッテリーのうち少なくとも二つ以上のバッテリーの前記補償された第１電圧値の平均値または中央値と同一に前記基準電圧値を決定する段階をさらに含む、請求項１１または１２に記載のバッテリー管理方法。
14. 各バッテリーの前記第１電圧値を補償する段階は、
    各バッテリーの前記第１電圧値にＳＯＣ－ＯＣＶマップを適用して、各バッテリーのＳＯＣの推定値を決定する段階と、
    各バッテリーの前記ＳＯＣの推定値に前記バランシング容量に対応するＳＯＣ変化量を合わせて、各バッテリーの前記ＳＯＣの推定値を補償する段階と、
    各バッテリーの前記補償されたＳＯＣの推定値に前記ＳＯＣ－ＯＣＶマップを適用して、前記補償された第１電圧値を決定する段階と、を含む、請求項１１または１２に記載のバッテリー管理方法。

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