JP5286708B2 - 二次電池の異常検出装置および異常検出方法 - Google Patents

Description

この発明は、二次電池の異常検出装置および異常検出方法に関し、より特定的には、複数の電池セルが直列接続された組電池により構成される二次電池の異常検出に関する。

出力電圧を確保するために、複数の二次電池（電池セル）を直列接続した組電池が用いられている。このような組電池では、直列接続された複数の電池セルのうちから、異常が発生した電池セルを検出する構成が必要となる。

このような異常検出を行なうために、特開２００２−３３４７２６号公報（特許文献１）には、組電池を構成する各セルの電圧を測定することによって、特に、各セルの電圧と、全セルの平均電圧と、異常判定しきい値と、平均電圧または異常判定しきい値を補正する補正値とに基づいて異常セルを検出する、組電池の異常検出が開示されている。

また、特開２０００−１５０００２号公報（特許文献２）や、特開２００３−２５７５０４号公報（特許文献３）は、組電池を構成する直列接続された複数の電池セルを電池ブロックあるいはモジュールに分割して、当該電池ブロックあるいはモジュールごとに電圧計を設けることにより、当該電圧計により検出されたブロックごとあるいはモジュールごとの電圧に基づいて、過放電した異常セルを検出する構成が開示されている。

特に、特許文献２による組電池における過放電セル検出装置によれば、モジュール間の電圧差検出手段に、さらに組電池を流れる電流を検出する電流計を備えて、電圧の変化が電流値の変化に非依存的であるかを検出することにより過放電セルの発生をセルの内部抵抗差の発生から区別して検地することが開示されている。

また、特許文献３では、各電池ブロックごとに電圧計および温度計を設けて、さらに組電池の電流値を電流計で測定することにより、電流値の積算により起電圧検出部で電池のＳＯＣから起電圧を検出し、電池および温度から内部抵抗と分極電圧とを検出し、これらの起電圧、内部抵抗、分極電圧から電圧推定部により各電池ブロックの推定電圧を求めることによって、この推定電圧と電圧計で測定した実電圧との差から過放電の有無を判定することが開示されている。
特開２００２−３３４７２６号公報 特開２０００−１５０００２号公報 特開２００３−２５７５０４号公報

上記のような二次電池の異常検出では、実際には過放電等の異常が発生していないのに電圧測定値等に基づいて異常を誤検出してしまうことが問題となる。すなわち、誤検出の防止を図る必要がある。

一般に、二次電池は残存容量の変化に対して出力電圧が変化する特性を有するが、この変化特性は、二次電池の種類によって異なってくる。特に、残存容量の変化に対する出力電圧の変化率が、残存容量のレベルによって大きく異なるような特性を有する二次電池も存在する。したがって、このような特性を有する二次電池を用いて構成された組電池では、ブロック間の電圧差に基づいて異常検出を行なう際に、残存容量のばらつきに起因した電圧差によって、正常な電池ブロックについて異常を誤検出するおそれがある。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、複数の電池セルが直列接続された組電池として構成される二次電池における、複数の電池ブロックの出力電圧に基づく電池ブロック単位の異常検出について、異常の誤検出を防止することである。

この発明による二次電池の異常検出装置は、各々が少なくとも１個の電池セルにより構成される複数の電池ブロックを有する二次電池の異常検出装置であって、複数の電圧検出部と、電圧差算出部と、異常検出部と、異常検出停止部とを備える。そして、二次電池は、残存容量に対する出力電圧の変化特性において、残存容量の変化に対する出力電圧の変化率が相対的に大きい第１の動作領域と、変化率が第１の領域よりも小さい第２の動作領域とを有する。複数の電圧検出部は複数の電池ブロックの出力電圧をそれぞれ検出する。電圧差算出部は複数の電圧検出部による検出値に基づいて、複数の電池ブロックについてブロック間での電圧差を算出する。異常検出部は、電圧算出部によって算出された電圧差が所定の判定値を超えたときに、当該電圧差が生じている電池ブロックの異常を検出する。異常検出停止部は、二次電池が第１の動作領域にあるときに、異常検出部による異常検出を強制的に中止させる。

この発明による二次電池の異常検出方法は、各々が少なくとも１個の電池セルにより構成される複数の電池ブロックを有する二次電池の異常検出方法であって、二次電池は、残存容量に対する出力電圧の変化特性において、残存容量の変化に対する出力電圧の変化率が相対的に大きい第１の動作領域と、変化率が第１の領域よりも小さい第２の動作領域とを有する。そして、異常検出方法は、複数の電池ブロックにそれぞれ対応して設けられた複数の電圧検出部の出力に基づいて、複数の電池ブロックのそれぞれの出力電圧を取得するステップと、複数の電池ブロックのそれぞれの出力電圧に基づいて、複数の電池ブロックについてブロック間での電圧差を算出するステップと、電圧算出部によって算出された電圧差が所定の判定値を超えたときに、当該電圧差が生じている電池ブロックの異常を検出するステップと、二次電池が第１の動作領域にあるときに、異常検出を無効にするステップとを備える。

上記二次電池の異常検出装置および異常検出方法によれば、残存容量の変化に対する出力電圧の変化率が大きい動作領域（低残存容量領域）において、電池ブロック間の電圧差に基づく異常検出を強制的に中止することができる。この結果、低残存容量領域では正常時でも電池ブロック間での残存容量ばらつきに起因して電圧差が発生する点に着目して、このような電圧差に基づいて電池ブロックの異常を誤検出することを防止できる。

好ましくは、異常検出装置は、二次電池の状態量に基づいて、二次電池の残存容量推定値を算出する電池状態推定部をさらに備える。そして、異常検出停止部は、電池状態推定部により推定された残存容量推定値が所定値以下であるときに、二次電池が第１の動作領域であると判断する。あるいは、異常検出装置は、二次電池の状態量に基づいて、複数の電池ブロックのそれぞれの開放電圧を推定する電池状態推定部をさらに備える。そして、異常検出停止部は、電池状態推定部により推定された複数の電池ブロックのそれぞれの推定開放電圧のうちの最高電圧が所定電圧以下であるときに、二次電池が第１の動作領域にあると判断する。または、異常検出停止部は、複数の電圧検出部によって検出された複数の電池ブロックのそれぞれの出力電圧のうちの最高電圧が所定電圧以下であるときに、二次電池が第１の動作領域にあると判断する。

また好ましくは、異常検出方法において、無効にするステップは、二次電池全体の残存容量推定値または複数の電池ブロックのそれぞれの残存容量推定値の最高値が、所定値以下であるときに、二次電池が第１の動作領域にあると判断する。あるいは、無効にするステップは、複数の電池ブロックのそれぞれの推定開放電圧のうちの最高電圧が所定電圧以下であるときに、二次電池が第１の動作領域にあると判断する。または、無効にするステップは、複数の電池ブロックのそれぞれの出力電圧のうちの最高電圧が所定電圧以下であるときに、二次電池が第１の動作領域にあると判断する。

これにより、二次電池の残存容量推定値（ＳＯＣ値）あるいは開放電圧推定値、電池ブロック間での出力電圧の最大値に基づいて、残存容量の変化に対する出力電圧の変化率が大きい動作領域（低残存容量領域）にあるかどうかを簡易に判定することができる。

さらに好ましくは、異常検出装置は、複数の電池ブロックの温度をそれぞれ検出する複数の温度検出部をさらに備える。そして、二次電池が第１の動作領域にあるかどうかの判断に用いられる、所定値または所定電圧は、複数の温度検出部による検出値に応じて可変に設定される。あるいは、異常検出方法では、無効にするステップにおいて、所定電圧または所定値は、複数の電池ブロックの温度検出値に応じて可変に設定される。

これにより、残存容量に対する出力電圧の変化特性が二次電池の温度によって変化することを反映して、残存容量の変化に対する出力電圧の変化率が大きい動作領域（低残存容量領域）にあるかどうかをより正確に判断できる。この結果、異常誤検出の防止効果を高めることができる。

また好ましくは、二次電池は、ハイブリッド自動車に搭載される。そして、異常検出停止部は、二次電池が第１の動作領域にあると判断されるときに加えて、ハイブリッド自動車の所定部品に故障が発生したとき、または、ハイブリッド自動車の燃料残量が所定量以下であるときにも、異常検出部による異常検出を強制的に中止させる。あるいは、異常検出方法は、ハイブリッド自動車の所定部品に故障が発生したとき、または、ハイブリッド自動車の燃料残量が所定量以下であるときにも、異常検出を無効にするステップをさらに備える。

これにより、所定部品の故障時や、燃料残量が極小であるときのような特殊ケースでの異常検出を非実行とするので、異常の誤検出をさらに確実に防止することができる。

この発明によれば、複数の電池セルが直列接続された組電池として構成される二次電池における、複数の電池ブロックの出力電圧に基づく電池ブロック単位の異常検出について、異常の誤検出を防止できる。

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。

図１は、本発明の実施の形態による二次電池の異常検出が適用される電池システムの全体構成を示す回路図である。

図１を参照して、二次電池１０は、複数の電池セル１２が直列接続された組電池として構成される。複数の電池セル１２は、複数の電池ブロック１４に分割される。各電池ブロック１４は、単一の電池セル１２、あるいは図示しないが直列接続された複数の電池セル１２によって構成される。なお、電池ブロック１４が複数個の電池セル１２によって構成される場合には、各電池ブロック１４は、同一個数の電池セル１２によって構成することが好ましい。なお、電池ブロック１４間で電池セル１２の個数が異なるときには、以下で説明する電池ブロック１４ごとの出力電圧について、当該個数差を反映した補正を行なう必要がある。

各電池ブロック１４には、電圧センサ２０および温度センサ２２が配置される。また、二次電池１０から負荷５０への入出力電流を計測するための電流センサ２４が配置される。

電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成されるバッテリＥＣＵ１００は、電流センサ２４により検出された電池電流Ｉｂと、温度センサ２２によって検出された電池ブロック１４ごとの電池温度Ｔｂ（ｉ）と、電圧センサ２０によって検出された電池ブロック１４ごとの出力電圧Ｖｂ（ｉ）を受ける。電池温度Ｔｂ（ｉ）および出力電圧Ｖｂ（ｉ）における記号（ｉ）は、第ｉ番目の電池ブロックの検出値であることを示す（ｉ：１〜Ｎの整数、Ｎは電池ブロック１４の個数）。

バッテリＥＣＵ１００は、電圧センサ２０、温度センサ２２および電流センサ２４による検出値に基づき、二次電池１０の異常検出を行なう機能を有する。バッテリＥＣＵ１００の異常検出機能により、本発明による二次電池の異常検出装置が構成される。また、バッテリＥＣＵ１００が予め記憶した所定プログラムの実行をすることによって、本発明による二次電池の異常検出方法が実現される。

図２は、本発明の実施の形態による二次電池の異常検出装置の構成を説明する概略ブロック図である。

図２を参照して、本発明の実施の形態による二次電池の異常検出装置１０５は、ブロック間電圧差算出部１１０と、異常検出部１２０と、異常検出停止部１３０と、電池状態推定部１４０とを含む。

ブロック間電圧差算出部１１０は、電圧センサ２０によって検出された電池ブロック１４ごとの出力電圧Ｖｂ（ｉ）に基づいて、各電池ブロック１４について、他の電池ブロックとの電圧差ΔＶｂ（ｉ）を算出する。たとえば、ブロック間電圧差算出部１１０は、各電池ブロック１４について、隣接する電池ブロック１４との間の出力電圧差に従って電圧差ΔＶｂ（ｉ）を算出する。なお、電圧差ΔＶｂ（ｉ）の算出には、電池ブロック１４の出力電圧Ｖｂ（ｉ）に加えて、そのときの電池電流Ｉｂや、電池温度Ｔｂ（ｉ）をさらに反映して設定してもよい。たとえば、内部抵抗による影響が生じやすい二次電池１０の動作領域においては、電圧差ΔＶｂ（ｉ）を過大に算出することがないように、電池電流Ｉｂおよび／または電池温度Ｔｂ（ｉ）を用いて、出力電圧Ｖｂ（ｉ）の差を適宜修正して、電圧差ΔＶｂ（ｉ）を算出することが好ましい。

異常検出部１２０は、ブロック間電圧差算出部１１０によって算出された各電池ブロック１４の電圧差ΔＶｂ（ｉ）を所定の判定値と比較する。そして、電圧差ΔＶｂ（ｉ）が当該判定値を超えた電池ブロック１４について、過放電等の異常を検出する。このとき、異常検出部１２０は、当該電池ブロックに対応する異常検出フラグＦＬ（ｉ）をオンする。

電池状態推定部１４０は、電池ブロック１４ごとの出力電圧Ｖｂ（ｉ）および電池温度Ｔｂ（ｉ）ならびに電池電流Ｉｂに基づいて、二次電池１０全体の、あるいはこれに加えて電池ブロック１４ごとの残存容量推定値（ＳＯＣ：State of Charge）を算出する。ＳＯＣは、たとえば満充電状態を１００％とし、完放電状態を０％として、０〜１００％の間の値に算出される。

あるいは、電池状態推定部１４０は、電池ブロック１４ごとの出力電圧Ｖｂ（ｉ）および電池温度Ｔｂ（ｉ）ならびに電池電流Ｉｂに基づいて、内部抵抗の推定により、電池ブロック１４ごとの開放電圧（ＯＣＶ）を推定して、推定電圧ＯＣＶ♯（ｉ）を算出する。

ここで、二次電池１０の残存容量に対する出力電圧の変化特性について、図３を用いて説明する。

図３を参照して、二次電池１０における、残存容量（ＳＯＣ）の変化に対する出力電圧Ｖｂの変化率（ΔＶｂ／ΔＳＯＣ）、すなわち図３の特性線における接線の傾きは、ＳＯＣ領域に依存して大きく異なる。このような、変化特性は、二次電池１０、すなわち各電池セル１２がニッケル水素電池であるときに顕著に生じる。

具体的には、ニッケル水素電池では、低残存容量領域２００では、ＳＯＣ変化に対するＶｂ変化率が、通常残存容量領域２１０と比較してかなり大きくなっている。このため、低残存容量領域２００では、電池ブロック１４間での残存容量差に起因して、異常が発生していない電池ブロック１４においても出力電圧Ｖｂ（ｉ）が急激に低下するため、電池ブロック１４の異常を誤検出してしまうおそれがある。すなわち、図３において、低残存容量領域２００は、本発明での「第１の動作領域」に対応し、通常残存容量領域２１０は、本発明での「第２の動作領域」に対応する。

再び図２を参照して、異常検出停止部１３０は、電池状態推定部１４０によって算出されたＳＯＣに基づいて、異常検出部１２０における異常検出を強制的に中止させるための停止信号ＳＴＰを出力する。すなわち、異常検出部１２０は、異常検出停止部１３０によって停止信号ＳＴＰが発生されている場合には、いずれかの電池ブロック１４においてブロック間電圧差算出部１１０によって算出された電圧差ΔＶｂ（ｉ）が判定値を超えているときでも、対応の異常検出フラグＦＬ（ｉ）をオンしない。すなわち、停止信号ＳＴＰが発生中には、各異常検出フラグＦＬ（ｉ）は、強制的にオフに固定される。

異常検出フラグＦＬ（ｉ）がオンされたときには、バッテリＥＣＵ１００は、後程説明する所定の異常時処理を行なう。この異常時処理には、二次電池１０からの出力電力を制限する等のフェールセーフ処理が含まれる。

一方、図４に示されるように、バッテリＥＣＵ１００は、残存容量（ＳＯＣ）に応じた出力制限を行なうように構成されるのが一般的である。すなわち、二次電池からの許容出力が、電池状態推定部１４０により推定されるＳＯＣに応じて可変に設定され、低残存容量領域２００では、許容出力が通常残存容量領域２１０よりも著しく制限されて、好ましくは出力電力＝０に制限される。

このように、低残存容量領域２００では、出力電力が著しく制限されるために、異常検出およびそれに伴うフェールセーフ処理（許容出力制限を含む）を行なう必要性が低い。したがって、上述のように、異常検出部１２０における異常検出を強制的に中止しても、悪影響が生じ難いことが理解される。

このため、本実施の形態による二次電池の異常検出装置１０５によれば、このような低残存容量領域２００において、電池ブロック１４間での電圧差ΔＶｂ（ｉ）に基づく異常検出を強制的に停止することにより、異常の誤検出を防止することができる。

なお、異常検出停止部１３０は、電池状態推定部１４０において推定された二次電池１０全体のＳＯＣが所定値以下であるとき、または、電池ブロック１４ごとのＳＯＣのうちの最高値が所定値以下であるときに、二次電池１０が低残存容量領域２００にあると判断して、停止信号ＳＴＰを出力する構成とすることができる。

あるいは、異常検出停止部１３０は、各電池ブロック１４の出力電圧Ｖｂ（ｉ）のうちの最高電圧が所定電圧以下であるときに、停止信号ＳＴＰを出力する構成としてもよい。また、電池状態推定部１４０によって推定された電池ブロック１４ごとの開放電圧ＯＣＶ♯（ｉ）に基づき、推定ＯＣＶのうちの最高電圧が所定電圧以下であるときに、二次電池１０が低残存容量領域２００にあると判断して、停止信号ＳＴＰを出力する構成としてもよい。

さらに、二次電池１０が低残存容量領域２００にあるか否か、すなわち、停止信号ＳＴＰの出力要否の判断に用いられる、上述の判定値（ＳＯＣ）および判定電圧は、電池温度Ｔｂ（ｉ）に応じて可変に設定してもよい。このようにすると、残存容量や充放電電流に対する出力電圧の変化特性が二次電池の温度によって変化することを反映して、二次電池１０が異常検出を停止すべき低残存容量領域２００にあるか否かの判断をより正確に判断できる。この結果、異常誤検出の防止効果を高めることができる。

図５は、本発明の実施の形態による二次電池の異常検出の処理手順を説明するフローチャートである。バッテリＥＣＵ１００は、図５に示した一連の処理を実行するための、予め格納された所定プログラムの実行により、本発明の実施の形態による二次電池の異常検出を実現することができる。

図５を参照して、バッテリＥＣＵ１００は、ステップＳ１００により、電圧センサ２０、温度センサ２２、電流センサ２４により検出された、各電池ブロック１４の出力電圧Ｖｂ（ｉ）および電池温度Ｔｂ（ｉ）ならびに電池電流Ｉｂを取得する。そして、ステップＳ１１０では、各電池ブロック１４について、他電池ブロックとの間の電圧差ΔＶｂ（ｉ）を算出する。ステップＳ１１０による処理は、上述した、図２のブロック間電圧差算出部１１０による処理と同様である。

さらに、バッテリＥＣＵ１００は、ステップＳ１２０では、ステップＳ１１０で求めた各電池ブロック１４の電圧差ΔＶｂ（ｉ）が所定の判定値Ｖｍａｘを超えているかどうかを判定する。なお、誤検出を防止するために、ΔＶｂ（ｉ）＞Ｖｍａｘが所定時間（たとえば２〜４秒程度）継続しているときに、ステップＳ１２０をＹＥＳ判定とする。基本的には、ステップＳ１２０がＹＥＳ判定とされることは、ΔＶｂ（ｉ）＞Ｖｍａｘとなった電池ブロック１４が異常検出されたのと等価である。

バッテリＥＣＵ１００は、ステップＳ１２０のＹＥＳ判定時には、ステップＳ１３０をさらに実行する。ステップＳ１３０では、図２の異常検出停止部１３０と同様の処理により、二次電池１０が異常検出を停止すべき低残存容量領域２００にあるか否かを判断する。

そして、バッテリＥＣＵ１００は、ステップＳ１３０のＮＯ判定時、すなわち、いずれかの電池ブロック１４に判定値Ｖｍａｘを超える電圧差ΔＶｂ（ｉ）が発生し、かつ、二次電池１０が低残存容量領域２００にない場合には、ステップＳ１４０により、当該電池ブロック１４の異常を検出する。そして、必要に応じて、フェールセーフ処理が実行される。フェールセーフ処理として、たとえば、ＳＯＣ推定値を管理下限のＳＯＣ値に置き換えることによって二次電池１０の充電要求が発生される。

これに対して、バッテリＥＣＵ１００は、ステップＳ１３０のＹＥＳ判定時には、ステップＳ１４０をスキップすることにより、異常検出を無効化する。これにより、いずれかの電池ブロック１４に判定値Ｖｍａｘを超える電圧差ΔＶｂ（ｉ）が発生していても（Ｓ１２０がＹＥＳ判定）、異常は検出されない。すなわち、ステップＳ１３０のＹＥＳ判定は、図２における、異常検出停止部１３０による停止信号ＳＴＰの出力と等価である。

バッテリＥＣＵ１００は、ステップＳ１５０により、複数トリップにわたって異常が検出されているかどうかが判定される。１トリップは、運転開始／終了時オンオフされるスイッチ（代表的には、イグニッションキースイッチ等）がオンされてからオフされるまでの期間を示すものとする。ステップＳ１５０は、たとえば、２トリップ連続して、ステップＳ１４０による異常検出がなされた場合にＹＥＳ判定とされる。バッテリＥＣＵ１００は、ステップＳ１５０のＹＥＳ判定時には、ステップＳ１６０により、電池故障が発生していると判定する。これにより、電池故障の発生していることを示すダイアグコードが発生され、運転者に通知される。また、必要に応じて、二次電池からの出力電力を制限（または禁止）するフェールセーフ処理も実行される。

一方、ステップＳ１４０により異常検出がなされた場合にも、それが初回の検出である場合には、ステップＳ１５０はＮＯ判定とされるので、ステップＳ１６０による電池故障判定はスキップされる。なお、この際には、当該トリップにおいて異常検出がなされたことを示す情報が格納されて、以降のトリップでのステップＳ１５０の判定に用いられる。

以上説明したように、本発明の実施の形態による二次電池の異常検出によれば、残存容量の変化に対する出力電圧の変化率が大きい動作領域（低残存容量領域２００）において、電池ブロック１４間の出力電圧差に基づく異常検出を強制的に中止することができる。この結果、低残存容量領域２００では正常時でも電池ブロック間での残存容量ばらつきに起因して電圧差が発生する点に着目して、このような電圧差に基づいて電池ブロックの異常を誤検出することを防止できる。

［変形例］
図６は、本発明の実施の形態の変形例による二次電池の異常検出装置の構成を説明する概略ブロック図である。

図６を図２と比較して、実施の形態の変形例による二次電池の異常検出装置１０５♯では、異常検出停止部１３０は、二次電池１０が搭載されたハイブリッド車両中の部品故障情報や、図示しない燃料タンクにおける燃料残量を示す情報をさらに受ける。そして、異常検出停止部１３０は、図２で説明した条件の成立時に加えて、ハイブリッド自動車の所定部品に故障が発生しているとき、または、燃料残量が所定量以下であり、いわゆるガス欠状態（燃料残量≒０）であるときにも、停止信号ＳＴＰを出力する。

図６のその他の部分の構成および各ブロックの動作は、図２と同様であるので詳細な説明は繰返さない。

図７は、図５と比較されるべき、本発明の実施の形態の変形例による二次電池の異常検出方法の処理手順を説明するフローチャートである。

図７を参照して、実施の形態の変形例による二次電池の異常検出では、バッテリＥＣＵ１００は、図５に示したフローチャートでの処理に加えた、ステップＳ２００およびＳ２１０をさらに実行する。図７に示したその他のステップは、図５と同様であるので詳細な説明は繰返さない。

バッテリＥＣＵ１００は、ステップＳ２００では、所定部品に故障があることを示す故障情報が入力されているかどうかを判断する。ここで、所定部品とは、ハイブリッド自動車の搭載部品のうち、二次電池の充電に必要な部品、たとえば、エンジン、エンジンを始動させるための電動機、燃料ポンプ、トランスミッション等を含む。

そして、バッテリＥＣＵ１００は、ステップＳ２１０では、燃料残量が所定値以下であり、二次電池１０が搭載されたハイブリッド自動車が、いわゆるガス欠状態となっているかどうかを判断する。

バッテリＥＣＵ１００は、いずれかの電池ブロック１４に判定値Ｖｍａｘを超える電圧差ΔＶｂ（ｉ）が発生しているとき（Ｓ１２０のＹＥＳ判定時）にも、ステップＳ１３０，Ｓ２００，Ｓ２１０のいずれかがＹＥＳ判定となると、ステップＳ１４０をスキップすることにより、異常検出を無効化する。すなわち、所定部品に故障があるとき（Ｓ２００のＹＥＳ判定時）、または、ハイブリッド自動車がガス欠状態であるとき（Ｓ２１０のＹＥＳ判定時）にも、二次電池１０が低残存容量領域２００にあるとき（Ｓ１３０のＹＥＳ判定時）と同様に、電池ブロック１４間の出力電圧差に基づく異常検出が強制的に中止される。

このように、実施の形態の変形例による二次電池の異常検出によれば、所定部品の故障時や、燃料残量が極小であるときのような特殊ケースでの異常検出を非実行とすることにより、異常の誤検出をさらに確実に防止することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態による二次電池の異常検出が適用される電池システムの全体構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態による二次電池の異常検出装置の構成を説明する概略ブロック図である。 二次電池の残存容量に対する出力電圧の変化特性を説明する概念図である。 二次電池の残存容量に対する出力電力制限例を示す概念図である。 本発明の実施の形態による二次電池の異常検出方法の処理手順を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態の変形例による二次電池の異常検出装置の構成を説明する概略ブロック図である。 本発明の実施の形態の変形例による二次電池の異常検出方法の処理手順を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０ 二次電池、１２ 電池セル、１４ 電池ブロック、２０ 電圧センサ、２２ 温度センサ、２４ 電流センサ、５０ 負荷、１００ バッテリＥＣＵ、１０５，１０５♯ 異常検出装置、１１０ ブロック間電圧差算出部、１２０ 異常検出部、１４０ 残存容量推定部、２００ 低残存容量領域、２１０ 通常残存容量領域、ＦＬ（ｉ） 異常検出フラグ、Ｉｂ 電池電流、ＯＣＶ♯（ｉ） 推定ＯＣＶ、ＳＴＰ 停止信号、Ｔｂ（ｉ） 電池温度（各電池ブロック）、Ｖｂ（ｉ） 出力電圧（各電池ブロック）、Ｖｍａｘ 判定値、ΔＶｂ（ｉ） 電圧差（電池ブロック間）。

Claims (10)

1. 各々が少なくとも１個の電池セルにより構成される複数の電池ブロックを有する二次電池の異常検出装置であって、
   前記二次電池は、残存容量に対する出力電圧の変化特性において、前記残存容量の変化に対する前記出力電圧の変化率が相対的に大きい第１の動作領域と、前記変化率が前記第１の動作領域よりも小さい第２の動作領域とを有し、
   前記異常検出装置は、
   前記複数の電池ブロックの出力電圧をそれぞれ検出する複数の電圧検出部と、
   前記複数の電圧検出部による検出値に基づいて、前記複数の電池ブロックについてブロック間での電圧差を算出する電圧差算出部と、
   前記電圧差算出部によって算出された前記電圧差が所定の判定値を超えたときに、当該電圧差が生じている電池ブロックの異常を検出する異常検出部と、
   前記二次電池が前記第１の動作領域にあるときに、前記異常検出部による異常検出を強制的に中止させる異常検出停止部と、
   前記二次電池の状態量に基づいて、前記二次電池の残存容量推定値を算出する電池状態推定部と、
   前記複数の電池ブロックの温度をそれぞれ検出する複数の温度検出部とを備え、
   前記異常検出停止部は、前記電池状態推定部により推定された残存容量推定値が所定値以下であるときに、前記二次電池が前記第１の動作領域であると判断し、
   前記二次電池が前記第１の動作領域にあるかどうかの判断に用いられる前記所定値は、前記複数の温度検出部による検出値に応じて可変に設定され、
   前記二次電池は、ハイブリッド自動車に搭載され、
   前記異常検出停止部は、前記二次電池が前記第１の動作領域にあると判断されるときに加えて、前記ハイブリッド自動車の燃料残量が所定量以下であるときにも、前記異常検出部による異常検出を強制的に中止させる、二次電池の異常検出装置。
2. 前記二次電池の状態量に基づいて、前記前記複数の電池ブロックのそれぞれの開放電圧を推定する電池状態推定部をさらに備え、
   前記異常検出停止部は、さらに、前記電池状態推定部により推定された前記複数の電池ブロックのそれぞれの推定開放電圧のうちの最高電圧が所定電圧以下であるときにも、前記二次電池が前記第１の動作領域にあると判断する、請求項１記載の二次電池の異常検出装置。
3. 前記異常検出停止部は、さらに、前記複数の電圧検出部によって検出された前記複数の電池ブロックのそれぞれの出力電圧のうちの最高電圧が所定電圧以下であるときにも、前記二次電池が前記第１の動作領域にあると判断する、請求項１記載の二次電池の異常検出装置。
4. 前記二次電池が前記第１の動作領域にあるかどうかの判断に用いられる前記所定電圧は、前記複数の温度検出部による検出値に応じて可変に設定される、請求項２または３記載の二次電池の異常検出装置。
5. 前記異常検出停止部は、さらに、前記ハイブリッド自動車の、前記二次電池の充電に必要な所定の部品に故障が発生したときにも、前記異常検出部による異常検出を強制的に中止させる、請求項１記載の二次電池の異常検出装置。
6. 各々が少なくとも１個の電池セルにより構成される複数の電池ブロックを有する二次電池の異常検出方法であって、
   前記二次電池は、残存容量に対する出力電圧の変化特性において、前記残存容量の変化に対する前記出力電圧の変化率が相対的に大きい第１の動作領域と、前記変化率が前記第１の動作領域よりも小さい第２の動作領域とを有し、
   前記複数の電池ブロックにそれぞれ対応して設けられた複数の電圧検出部の出力に基づいて、前記複数の電池ブロックのそれぞれの出力電圧を取得するステップと、
   前記複数の電池ブロックのそれぞれの出力電圧に基づいて、前記複数の電池ブロックについてブロック間での電圧差を算出するステップと、
   前記算出するステップによって算出された前記電圧差が所定の判定値を超えたときに、当該電圧差が生じている電池ブロックの異常を検出するステップと、
   前記二次電池が前記第１の動作領域にあるときに、異常検出を無効にするステップとを備え、
   前記無効にするステップは、前記二次電池全体の残存容量推定値または前記複数の電池ブロックのそれぞれの残存容量推定値の最高値が、所定値以下であるときに、前記二次電池が前記第１の動作領域にあると判断し、
   前記無効にするステップにおいて、前記前記所定値は、前記複数の電池ブロックの温度検出値に応じて可変に設定され、
   前記二次電池は、ハイブリッド自動車に搭載され、
   前記無効にするステップでは、前記二次電池が前記第１の動作領域にあると判断されるときに加えて、前記ハイブリッド自動車の燃料残量が所定量以下であるときにも、前記異常検出は強制的に無効にされる、二次電池の異常検出方法。
7. 前記無効にするステップは、さらに、前記複数の電池ブロックのそれぞれの推定開放電圧のうちの最高電圧が所定電圧以下であるときにも、前記二次電池が前記第１の動作領域にあると判断する、請求項６記載の二次電池の異常検出方法。
8. 前記無効にするステップは、さらに、前記複数の電池ブロックのそれぞれの出力電圧のうちの最高電圧が所定電圧以下であるときにも、前記二次電池が前記第１の動作領域にあると判断する、請求項６記載の二次電池の異常検出方法。
9. 前記無効にするステップにおいて、前記所定電圧は、前記複数の電池ブロックの温度検出値に応じて可変に設定される、請求項７または８記載の二次電池の異常検出方法。
10. 前記ハイブリッド自動車の、前記二次電池の充電に必要な所定の部品に故障が発生したときにも、前記異常検出を無効にするステップをさらに備える、請求項６記載の二次電池の異常検出方法。

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