JP6323639B2

JP6323639B2 - 組電池の異常判定装置

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Publication number: JP6323639B2
Application number: JP2013123854A
Authority: JP
Inventors: 智長谷川
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2013-06-12
Filing date: 2013-06-12
Publication date: 2018-05-16
Anticipated expiration: 2033-06-12
Also published as: JP2014240807A

Description

本発明は、組電池の異常判定装置に係り、詳しくは、組電池交換時の異常判定制御に関する。

従来、電動機で走行する電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両には、電動機を駆動するための高電圧の電力を蓄電し、当該高電圧の電力を電動機に供給する二次電池で構成される組電池（電池パック）が備えられている。そして、当該電池パックは、複数の電池モジュールを直列に接続して構成されている。また、当該電池モジュールは、複数の電池セルを直列に接続して構成されている。

このような電池パックは、充放電を繰り返すことによって電池セルが劣化し電池セルの電池容量が減少する。
そして、電池パックの劣化度合いが大きくなると、電動車両の走行距離の低下を招くことから、一部の電池モジュールの劣化度合いが大きいような場合には、劣化度合いの大きな電池モジュールのみを新品の電池モジュールに交換することがある。

このように劣化度合いの大きな電池モジュールを新品の電池モジュールに交換すると、交換していない電池モジュールも充放電を繰り返しており劣化度合いが小さいながらも劣化していることから、交換していない電池モジュールと交換した新品の電池モジュールとでは劣化度合いが異なる。
したがって、例えば、電池モジュールの劣化度合いより電池パックの異常判定を行う組電池の異常判定装置では、同一の電池パック内で劣化度合いが異なる電池モジュールがあるような場合には、電池パックに異常ありと誤判定する虞がある。

そこで、特許文献１では、各々の電池モジュールの使用頻度に応じて閾値を設定し、当該閾値に基づいて電池パックの異常の判定を行うことで、誤判定を防止している。

特開２００５−１１４４０１号公報

このように上記特許文献１の組電池の異常判定装置では、各々の電池モジュールの使用頻度に基づいて、電池パックの異常判定を行うための閾値を各々に設定し、当該閾値に基づいて異常判定を行っている。
しかしながら、使用頻度によって異常判定を行うために各々に閾値を変えることは、複数の閾値を持つことになるので、電池パックの異常判定が複雑となり好ましいことではない。

本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡易な制御で確実に電池パックの異常を判定することのできる組電池の異常判定装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の組電池の異常判定装置では、複数の電池セルからなる電池モジュールを３つ以上複数組み合わせた組電池の異常判定装置において、前記電池セルの劣化状態に関する値を検出する電池状態検出手段と、前記組電池の異常判定を行う異常判定手段と、前記電池モジュールの交換を検出する電池交換検出手段と、を備え、前記異常判定手段は、前記電池交換検出手段にて前記電池モジュールの交換が検出されない場合、検出された前記劣化状態に関する値に基づき、前記電池モジュールにおける劣化状態パラメータを算出し、算出した前記劣化状態パラメータが予め定められた異常判定閾値を越えた場合に前記組電池に異常ありと判定し、前記電池交換検出手段にて前記電池モジュールの交換が検出されると、前記複数の電池モジュールのうち交換した前記電池モジュールを除外した電池モジュールを第１電池モジュールグループとし、前記交換した前記電池モジュールを第２電池モジュールグループとし、検出された前記劣化状態に関する値に基づき、前記第１電池モジュールグループにおける第１劣化状態パラメータと、前記第２電池モジュールグループにおける第２劣化状態パラメータとを算出し、算出した前記第１劣化状態パラメータが前記異常判定閾値を越えた場合もしくは算出した前記第２劣化状態パラメータが前記異常判定閾値と同一の値を越えた場合に前記組電池に異常ありと判定し、前記第１劣化状態パラメータは、前記第１電池モジュールグループを形成する複数の前記電池セルにてそれぞれ検出された前記劣化状態に関する値に基づき算出され、前記第２劣化状態パラメータは、前記第２電池モジュールグループを形成する複数の前記電池セルにてそれぞれ検出された前記劣化状態に関する値に基づき算出されることを特徴とする。

また、請求項２の組電池の異常判定装置では、請求項１において、前記第１劣化状態パラメータは、前記第１電池モジュールグループを形成する複数の前記電池セルにてそれぞれ検出された前記劣化状態に関する値のうち最大値と最小値との差分であり、前記第２劣化状態パラメータは、前記第２電池モジュールグループを形成する複数の前記電池セルにてそれぞれ検出された前記劣化状態に関する値のうち最大値と最小値との差分であることを特徴とする。

また、請求項３の組電池の異常判定装置では、請求項１又は請求項２において、前記異常判定手段は、前記電池交換検出手段にて、複数の前記電池モジュールの同時交換が検出されると、前記複数の電池モジュールのうち同時に交換した前記複数の電池モジュールを除外した電池モジュールを前記第１電池モジュールグループとし、同時に交換した前記複数の電池モジュールを第２電池モジュールグループとして、前記組電池の前記異常判定を行うことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、電池モジュールの交換が検出されると、複数の電池モジュールのうち交換した電池モジュールを除外した第１電池モジュールグループの異常判定と、交換した電池モジュールを含む第２電池モジュールグループの異常判定とをそれぞれ行っており、組電池内の電池モジュールを交換し、同一の組電池内で電池モジュールの劣化状態パラメータが異なるような場合であっても、交換した電池モジュールを除外した第１電池モジュールグループと交換した電池モジュールを含む第２電池モジュールグループとを同一の異常判定閾値を用いてそれぞれ異常判定を行うことで、異常判定閾値を電池モジュールの劣化状態によって変更することなく、簡易な制御で確実に組電池の異常を判定することができる。

また、請求項２の発明によれば、確実に組電池の異常を判定することができる。

また、請求項３の発明によれば、複数の電池モジュールを同時に交換しても、交換した個々の電池モジュールにおいて、組電池の異常判定を行わないので、簡易な制御にすることができる。

本発明に係る組電池の異常判定装置が適用された車両の概略構成図である。電池パックの概略構成図である。本発明に係る組電池の異常判定装置が適用された車両での電池パック異常判定における手順を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る組電池の異常判定装置が適用された車両の概略構成図である。図中の太線は、高電圧回路１２を示す。また、図２は、電池パックの概略構成図である。なお、図２中の電池パック（本発明の組電池に相当）１１では、８個の電池モジュールＩＤ１〜ＩＤ８を有しているが、一部の電池モジュールを省略して記載してある。以下、組電池の異常判定装置の構成を説明する。

図１に示すように、本発明に係る車両の異常判定装置が用いられる車両１０は、電池パック１１と、高電圧回路１２と、インバータ１３と、モータ１４と、バッテリモニタリングユニット（電池セル異常判定手段、異常判定手段）１５と、車両コントロールユニット１６と、変速装置２１と、駆動軸２２と、駆動輪２３とで構成される電動車両である。
電池パック１１は、複数のリチウムイオン電池等の二次電池で構成されるものである。図２に示すように、電池パック１１は、複数（本実施例では８個）の電池モジュール（本発明の電池に相当）ＩＤ１〜ＩＤ８で構成されている。また、電池モジュールＩＤ１〜ＩＤ８は、複数（本実施例では８個）の電池セル（本発明の電池に相当）Ｃ１〜Ｃ８で構成されている。そして、個々の電池モジュールＩＤ１〜ＩＤ８には、それぞれの電池セルＣ１〜Ｃ８を監視するセルモニタリングユニット（電池セル劣化状態検出手段、電池状態検出手段）ＣＵが設けられている。セルモニタリングユニットＣＵは、電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧値、セル温度、電池容量、内部抵抗値等を検出し、当該検出情報をバッテリモニタリングユニット１５に供給するものである。なお、セルモニタリングユニットＣＵは、電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧値、電池容量及び内部抵抗値を車両１０の停車時、即ちモータ１４の停止時に検出し、セル温度を車両１０の走行時、即ちモータ１４の作動時に検出する。そして、このように構成される電池パック１１は、高電圧回路１２を介して高電圧の電力をインバータ１３に供給するものである。

インバータ１３は、車両コントロールユニット１６からの制御信号に基づき、モータ１４に出力する電力を調整しモータ１４の出力を制御するものである。
モータ１４は、電池パック１１に蓄電され、インバータ１３にて調整された高電圧の電力によって駆動される。そして、モータ１４は、変速装置２１と駆動軸２２を介して、駆動輪２３を駆動するものである。

バッテリモニタリングユニット１５は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びタイマ等を含んで構成される。
バッテリモニタリングユニット１５の入力側には、各々の電池モジュールＩＤ１〜ＩＤ８のセルモニタリングユニットＣＵ及び車両コントロールユニット１６が接続されており、これらの機器からの検出情報が入力される。

一方、バッテリモニタリングユニット１５の出力側には、車両コントロールユニット１６が接続されている。
そして、バッテリモニタリングユニット１５は、セルモニタリングユニットＣＵの検出情報に基づき、各々の電池モジュールＩＤ１〜ＩＤ８のセル温度、電池残量等を監視するものである。また、バッテリモニタリングユニット１５は、各々の電池モジュールＩＤ１〜ＩＤ８の電池セルＣ１〜Ｃ８の状態に基づいて、電池パック１１の異常の有無を判定する異常判定制御を行うものである。詳しくは、バッテリモニタリングユニット１５の異常判定制御は、車両１０の電源がＯＮとされると、電池モジュールＩＤ１〜ＩＤ８のいずれも交換されていない場合には、各々のセルモニタリングユニットＣＵにて検出される各々の電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧値、セル温度、電池容量、内部抵抗値等に基づいて、各々のセルモニタリングユニットＣＵにて検出される全ての電池セルにおける電圧の最大値と最小値の差分や、セル温度の最大値と最小値の差分や、電池容量の最大値と最小値の差分や、内部抵抗値の最大値と最小値の差分等（本発明の電池セルの劣化状態パラメータ、或いは電池モジュールの劣化状態パラメータに相当）を算出する。そして、算出結果のいずれかが電圧値、セル温度、電池容量、内部抵抗値のそれぞれに設定される所定異常判定範囲（本発明の異常判定閾値に相当）外であると、電池パック１１に異常ありと判定する。また、バッテリモニタリングユニット１５は、電池モジュールＩＤ１〜ＩＤ８のいずれかが劣化し電池モジュールが交換された場合には、車両コントロールユニット１６より供給される電池モジュール交換情報に基づいて、まず交換した電池モジュールを除外した電池モジュールを第１電池モジュールグループとし、当該第１電池モジュールグループに属する電池モジュールのそれぞれのセルモニタリングユニットＣＵにて検出される各々の電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧値、セル温度、電池容量、内部抵抗値等に基づいて、上記電池モジュールＩＤ１〜ＩＤ８のいずれも交換されていない場合と同様に電池セルにおける電圧の最大値と最小値の差分や、セル温度の最大値と最小値の差分や、電池容量の最大値と最小値の差分や、内部抵抗値の最大値と最小値の差分等を算出する。更に、交換した電池モジュールを第２電池モジュールグループとし、当該第２電池モジュールグループに属する電池モジュールのそれぞれのセルモニタリングユニットＣＵにて検出される各々の電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧値、セル温度、電池容量、内部抵抗値等に基づいて、上記電池モジュールＩＤ１〜ＩＤ８のいずれも交換されていない場合と同様に電池セルにおける電圧の最大値と最小値の差分や、セル温度の最大値と最小値の差分や、電池容量の最大値と最小値の差分や、内部抵抗値の最大値と最小値の差分等を算出する。そして、交換した電池モジュールを除外した電池モジュールでの算出結果、或いは交換した電池モジュールの算出結果のいずれかが、電圧値、セル温度、電池容量、内部抵抗値のそれぞれに設定される所定異常判定範囲外であると、電池パック１１に異常ありと判定する。なお、同時に複数の電池モジュールが交換された場合には、同時に交換した全ての電池モジュールを第２電池モジュールグループとし、当該第２電池モジュールグループに属する電池モジュールのそれぞれのセルモニタリングユニットＣＵにて検出される各々の電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧値、セル温度、電池容量、内部抵抗値等に基づいて、電池セルにおける電圧の最大値と最小値の差分や、セル温度の最大値と最小値の差分や、電池容量の最大値と最小値の差分や、内部抵抗値の最大値と最小値の差分等を算出する。例えば、電池モジュールＩＤ１と電池モジュールＩＤ３とが同時に交換された場合には、電池モジュールＩＤ１と電池モジュールＩＤ３とを除外した電池モジュールＩＤ２，ＩＤ４〜ＩＤ８を第１電池モジュールグループとし、当該第１電池モジュールグループに属する電池モジュールＩＤ２，ＩＤ４〜ＩＤのそれぞれのセルモニタリングユニットＣＵにて検出される各々の電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧値、セル温度、電池容量、内部抵抗値等に基づいて、電池セルにおける電圧の最大値と最小値の差分や、セル温度の最大値と最小値の差分や、電池容量の最大値と最小値の差分や、内部抵抗値の最大値と最小値の差分等を算出する。また、交換した電池モジュールＩＤ１と電池モジュールＩＤ３とを第２電池モジュールグループとし、当該第２電池モジュールグループに属する電池モジュールＩＤ１と電池モジュールＩＤ３のそれぞれのセルモニタリングユニットＣＵにて検出される各々の電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧値、セル温度、電池容量、内部抵抗値等に基づいて、電池セルにおける電圧の最大値と最小値の差分や、セル温度の最大値と最小値の差分や、電池容量の最大値と最小値の差分や、内部抵抗値の最大値と最小値の差分等を算出する。そして、電池モジュールＩＤ１と電池モジュールＩＤ３とを除外した電池モジュールＩＤ２，ＩＤ４〜ＩＤ８、即ち第１電池モジュールグループでの算出結果、或いは交換した電池モジュールＩＤ１と電池モジュールＩＤ３、即ち第２電池モジュールグループの算出結果のいずれかが、電圧値、セル温度、電池容量、内部抵抗値のそれぞれに設定される所定異常判定範囲外であると、電池パック１１に異常ありと判定する。なお、一例として、電池モジュールグループを第１電池モジュールグループと第２電池モジュールグループとしたが、電池モジュールのいずれかが交換される毎に電池モジュールグループは、電池パック１１が交換されない限り順次追加される。そして、それぞれの電池モジュールグループ毎に、電池セルにおける電圧の最大値と最小値の差分や、セル温度の最大値と最小値の差分や、電池容量の最大値と最小値の差分や、内部抵抗値の最大値と最小値の差分等が算出され、電池パック１１の異常判定を行う。

そして、バッテリモニタリングユニット１５は、各々の電池モジュールＩＤ１〜ＩＤ８のセル温度、電池残量等の監視結果及び各々の電池モジュールＩＤ１〜ＩＤ８の異常判定制御の判定結果を車両コントロールユニット１６に供給する。
車両コントロールユニット１６は、車両１０の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びタイマ等を含んで構成される。

車両コントロールユニット１６の入力側には、上記インバータ１３、バッテリモニタリングユニット１５、ＩＧスイッチ３１及び外部入力装置（電池交換検出手段）４１が接続されており、これらの機器からの検出情報が入力される。
一方、車両コントロールユニット１６の出力側には、上記インバータ１３、バッテリモニタリングユニット１５及び表示装置３２が接続されている。

そして、車両コントロールユニット１６は、電池モジュールＩＤ１〜ＩＤ８のいずれかが劣化し、電池モジュールが交換された場合に、外部入力装置４１より電池モジュール交換情報が供給されると、バッテリモニタリングユニット１５に、当該電池モジュール交換情報を供給する。また、バッテリモニタリングユニット１５より、電池パック１１に異常ありとの判定結果が供給されると、車両１０の運転者に電池パック１１の異常を知らせるように表示装置３２の表示を制御する。

変速装置２１は、モータ１４と駆動軸２２との間に介装され、モータ１４の出力を減速して駆動軸２２を介して駆動輪２３に伝達するものである。
以下、このように構成され組電池の異常判定装置が適用された車両での電池パック異常判定における手順について説明する。図３は、本発明に係る組電池の異常判定装置が適用された車両１０での電池パック異常判定における手順を示す図である。

図３に示すように、ステップＳ１０では、ＩＧスイッチ３１を操作し、ＩＧＯＮ、即ち車両１０の電源をＯＮにする。そして、ステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２では、電池モジュールＩＤ１〜ＩＤ８の交換の有無を判別する。詳しくは、外部入力装置４１より入力され、車両コントロールユニット１６より供給される電池モジュール交換情報に基づいて、バッテリモニタリングユニット１５にて電池モジュールＩＤ１〜ＩＤ８のいずれかが交換されたか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で電池モジュールＩＤ１〜ＩＤ８のいずれかが交換されていれば、ステップＳ１４に進む。また、判別結果が否（Ｎｏ）で電池モジュールＩＤ１〜ＩＤ８のいずれも交換されていなければ、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１４では、電池パック１１の異常判定を行う。詳しくは、電池モジュールＩＤ１〜ＩＤ８のいずれかが劣化し、電池モジュールが交換された場合には、車両コントロールユニット１６より供給される電池モジュール交換情報に基づいて、まず交換した電池モジュールを除外した電池モジュールを第１電池モジュールグループとし、当該第１電池モジュールグループに属する電池モジュールのそれぞれのセルモニタリングユニットＣＵにて検出される各々の電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧値、セル温度、電池容量、内部抵抗値等に基づいて、交換した電池モジュールを除外した電池モジュール、即ち第１電池モジュールグループに属する電池モジュールの電池セルにおける電圧の最大値と最小値の差分や、セル温度の最大値と最小値の差分や、電池容量の最大値と最小値の差分や、内部抵抗値の最大値と最小値の差分等をバッテリモニタリングユニット１５にて算出する。次に、交換した電池モジュールを第２電池モジュールグループとし、当該第２電池モジュールグループに属する電池モジュールのそれぞれのセルモニタリングユニットＣＵにて検出される各々の電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧値、セル温度、電池容量、内部抵抗値等に基づいて、交換した電池モジュール、即ち第２電池モジュールグループに属する電池モジュールの電池セルＣ１〜Ｃ８における電圧の最大値と最小値の差分や、セル温度の最大値と最小値の差分や、電池容量の最大値と最小値の差分や、内部抵抗値の最大値と最小値の差分等をバッテリモニタリングユニット１５にて算出する。そして、交換した電池モジュールを除外した電池モジュール、即ち第１電池モジュールグループでの算出結果、或いは交換した電池モジュール、即ち第２電池モジュールグループの算出結果のいずれかが、電圧値、セル温度、電池容量、内部抵抗値のそれぞれに設定される所定異常判定範囲外であると、電池パック１１に異常ありとバッテリモニタリングユニット１５にて判定する。そして、ステップＳ１８に進む。

一方、ステップＳ１６では、電池パック１１の異常判定を行う。詳しくは、各々のセルモニタリングユニットＣＵにて検出される各々の電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧値、セル温度、電池容量、内部抵抗値等に基づいて、検出される全ての電池セルにおける電圧の最大値と最小値の差分や、セル温度の最大値と最小値の差分や、電池容量の最大値と最小値の差分や、内部抵抗値の最大値と最小値の差分等をバッテリモニタリングユニット１５にて算出する。そして、算出結果のいずれかが電圧値、セル温度、電池容量、内部抵抗値のそれぞれに設定される所定異常判定範囲外であると、電池パック１１に異常ありとバッテリモニタリングユニット１５にて判定する。そして、ステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８では、電池パック１１に異常ありと判定されたか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でバッテリモニタリングユニット１５にて、電池パック１１に異常ありと判定されていれば、ステップＳ２０に進む。また、判別結果が否（Ｎｏ）でバッテリモニタリングユニット１５にて、電池パック１１に異常ありと判定されていなければ、ステップＳ３８に進む。

ステップＳ２０では、異常を表示する。詳しくは、車両コントロールユニット１６により、車両１０の運転者に電池パック１１の異常を知らせるように表示装置３２の表示を制御する。そして、ステップＳ２２に進む。
ステップＳ２２では、ＩＧスイッチ３１を操作し、ＩＧＯＦＦ、即ち車両１０の電源をＯＦＦにする。そして、ステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４では、電池交換作業を実施する。詳しくは、電池パック１１内の異常のある電池モジュール或いは電池パック１１を交換する。そして、ステップＳ２６に進む。
ステップＳ２６では、電池モジュールＩＤ１〜ＩＤ８のいずれかが交換されたか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で電池モジュールＩＤ１〜ＩＤ８のいずれかが交換されていれば、ステップＳ２８に進む。また、判別結果が否（Ｎｏ）で電池モジュールＩＤ１〜ＩＤ８のいずれも交換されていなければ、ステップＳ３２に進む。

ステップＳ２８では、ＩＧスイッチ３１を操作し、ＩＧＯＮにする。そして、ステップＳ３１に進む。
ステップＳ３０では、電池モジュール交換情報を送信する。詳しくは、外部入力装置４１を用いて、車両コントロールユニット１６に交換した電池モジュールの識別番号等の電池モジュール交換情報を送信する。そして、ステップＳ３８に進む。

ステップＳ３２では、電池パック１１が交換されたか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で電池パック１１が交換されていれば、ステップＳ３４に進む。また、判別結果が否（Ｎｏ）で電池パック１１が交換されていなければ、本ルーチンをリターンする。
ステップＳ３４では、ＩＧスイッチ３１を操作し、ＩＧＯＮにする。そして、ステップＳ３６に進む。

ステップＳ３６では、電池モジュール交換情報をリセットする。詳しくは、電池パック１１を交換しており、現在までの電池モジュールの交換情報が不要となるので、外部入力装置４１を用いて、現在までに交換した電池モジュールの識別番号等の電池モジュール交換情報をリセットする。そして、ステップＳ３８に進む。
ステップＳ３８では、ＩＧスイッチ３１を操作し、ＩＧＯＦＦにする。そして、本ルーチンをリターンする。

このように、本発明に係る組電池の異常判定装置では、電池モジュールＩＤ１〜ＩＤ８のいずれも交換されていない場合には、全ての電池モジュールＩＤ１〜ＩＤ８の各々の電池セルＣ１〜Ｃ８における電圧の最大値と最小値の差分や、セル温度の最大値と最小値の差分や、電池容量の最大値と最小値の差分や、内部抵抗値の最大値と最小値の差分等を算出し、算出結果のいずれかがそれぞれに設定される所定異常判定範囲外であると、電池パック１１に異常ありと判定している。また、いずれかの電池モジュールが交換された場合には、交換した電池モジュールを除外した電池モジュールを第１電池モジュールグループとし、当該第１電池モジュールグループに属する電池モジュールのセルモニタリングユニットＣＵにて検出される各々の電池セルＣ１〜Ｃ８における電圧の最大値と最小値の差分や、セル温度の最大値と最小値の差分や、電池容量の最大値と最小値の差分や、内部抵抗値の最大値と最小値の差分等を算出する。更に、交換した電池モジュールを第２電池モジュールグループとし、当該第２電池モジュールグループに属する電池モジュールのセルモニタリングユニットＣＵにて検出される各々の電池セルＣ１〜Ｃ８における電圧の最大値と最小値の差分や、セル温度の最大値と最小値の差分や、電池容量の最大値と最小値の差分や、内部抵抗値の最大値と最小値の差分等を算出する。そして、交換した電池モジュールを除外した電池モジュール、即ち第１電池モジュールグループでの算出結果、或いは交換した電池モジュール、即ち第２電池モジュールグループでの算出結果のいずれかが、それぞれに設定される所定異常判定範囲外であると、電池パック１１に異常ありと判定している。また、同時に複数の電池モジュールが交換された場合には、同時に交換した全ての電池モジュールを第２電池モジュールグループとし、当該第２電池モジュールグループに属する電池モジュールのセルモニタリングユニットＣＵにて検出される各々の電池セルＣ１〜Ｃ８における電圧の最大値と最小値の差分や、セル温度の最大値と最小値の差分や、電池容量の最大値と最小値の差分や、内部抵抗値の最大値と最小値の差分等を算出している。

したがって、電池モジュールの交換が検出されると、交換した電池モジュールを除外した電池モジュールで構成される第１電池モジュールグループに属する電池モジュールの各々の電池セルＣ１〜Ｃ８における電圧の最大値と最小値の差分や、セル温度の最大値と最小値の差分や、電池容量の最大値と最小値の差分や、内部抵抗値の最大値と最小値の差分等の電池セルの状態と、それぞれに設定される所定異常判定範囲とに基づいて電池パック１１の異常判定を行い、更に交換した電池モジュールで構成される第２電池モジュールグループに属する電池モジュールの各々の電池セルＣ１〜Ｃ８における電圧の最大値と最小値の差分や、セル温度の最大値と最小値の差分や、電池容量の最大値と最小値の差分や、内部抵抗値の最大値と最小値の差分等の電池セルの状態と、それぞれに設定される所定異常判定範囲とに基づいて電池パック１１の異常判定を行っており、電池パック１１内の電池モジュールを交換し、同一の電池パック１１内で電池モジュールの状態が異なる、即ち電池モジュールの劣化度合いが異なるような場合であっても、交換した電池モジュールと交換していない電池モジュールとを同一の所定異常判定範囲を用いて別々に電池パック１１の異常判定を行うことで、所定異常判定範囲を電池モジュールの状態によって変更することなく、簡易な制御で確実に電池パックの異常を判定することができる。

また、交換した電池モジュールを除外した電池モジュールの各々の電池セルＣ１〜Ｃ８或いは交換した電池モジュールの各々の電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧値や、セル温度や、電池容量や、内部抵抗値の最大値と最小値の差分を算出して、当該算出結果とそれぞれに設定される所定異常判定範囲とに基づいて、即ち複数の電池セルの状態を比較して、該比較結果と所定異常判定範囲とに基づいて、電池パック１１の異常判定を行うことで、複数の電池セルの状態を比較することで劣化度合いに起因する電池セルの性能差を正確に監視することができ、確実に電池パック１１の異常を判定することができる。

また、複数の電池モジュールの同時交換が検出されると、同時に交換した複数の電池モジュールを第２電池モジュールグループとし、当該第２電池モジュールグループに属する電池モジュールの各々の電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧値や、セル温度や、電池容量や、内部抵抗値の最大値と最小値の差分を算出して、当該算出結果と所定異常判定範囲とに基づいて、電池パック１１の異常判定を行うことで、複数の電池モジュールを同時に交換しても、個々の電池モジュールにおいて電池パック１１の異常判定を行わないので、簡易な制御にすることができる。

以上で発明の実施形態の説明を終えるが、発明の形態は本実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、車両１０を駆動源にモータ１４のみを備えた電動車両としているが、これに限定されるものではなく、電池パック１１を備えた車両であればよく、例えば、駆動源としてモータ１４の他に内燃機関を備えたハイブリッド車両であっても良い。

また、電池パック１１の異常判定方法として、電池モジュールの各々の電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧値や、セル温度や、電池容量や、内部抵抗値の最大値と最小値の差分を算出して、算出結果と所定異常判定範囲とに基づいて判定しているが、これに限定されるものではなく、例えば、電池モジュール各々の電池セルＣ１〜Ｃ８の厚さや、電池セル間の圧力や、電池セルの温度変化量等の最大値と最小値の差分を用いて、電池パック１１の異常判定を行ってもよい。

また、電池モジュール交換情報を外部入力装置４１より車両コントロールユニット１６に入力して電池モジュール或いは電池パック１１の交換を判定しているが、これに限定されるものではなく、例えば、電池モジュール或いは電池パック１１の交換を検出するセンサ等を車両１０に設けて、当該センサの検出結果に基づいて、電池モジュール或いは電池パック１１の交換を判定してもよい。

また、本実施例では、セルモニタリングユニットＣＵにて電池セルＣ１〜Ｃ８の電圧値、セル温度、電池容量、内部抵抗値等を検出し、当該検出情報をバッテリモニタリングユニット１５に供給するようにしているが、セルモニタリングユニットＣＵで収集された電圧及び温度を基にバッテリマネージメントユニット１５が各電池セルＣ１〜Ｃ８の電池容量及び内部抵抗を記憶するようにしても良い。

１０車両
１１電池パック（組電池）
ＩＤ１〜ＩＤ８電池モジュール
ＣＵセルモニタリングユニット（電池セル劣化状態検出手段、電池状態検出手段）
Ｃ１〜Ｃ８電池セル
１５バッテリモニタリングユニット（電池セル異常判定手段、異常判定手段）
１６車両コントロールユニット
４１外部入力装置（電池交換検出手段）

Claims

複数の電池セルからなる電池モジュールを３つ以上複数組み合わせた組電池の異常判定装置において、
前記電池セルの劣化状態に関する値を検出する電池状態検出手段と、
前記組電池の異常判定を行う異常判定手段と、
前記電池モジュールの交換を検出する電池交換検出手段と、を備え、
前記異常判定手段は、
前記電池交換検出手段にて前記電池モジュールの交換が検出されない場合、検出された前記劣化状態に関する値に基づき、前記電池モジュールにおける劣化状態パラメータを算出し、算出した前記劣化状態パラメータが予め定められた異常判定閾値を越えた場合に前記組電池に異常ありと判定し、
前記電池交換検出手段にて前記電池モジュールの交換が検出されると、前記複数の電池モジュールのうち交換した前記電池モジュールを除外した電池モジュールを第１電池モジュールグループとし、前記交換した前記電池モジュールを第２電池モジュールグループとし、検出された前記劣化状態に関する値に基づき、前記第１電池モジュールグループにおける第１劣化状態パラメータと、前記第２電池モジュールグループにおける第２劣化状態パラメータとを算出し、算出した前記第１劣化状態パラメータが前記異常判定閾値を越えた場合もしくは算出した前記第２劣化状態パラメータが前記異常判定閾値と同一の値を越えた場合に前記組電池に異常ありと判定し、
前記第１劣化状態パラメータは、前記第１電池モジュールグループを形成する複数の前記電池セルにてそれぞれ検出された前記劣化状態に関する値に基づき算出され、
前記第２劣化状態パラメータは、前記第２電池モジュールグループを形成する複数の前記電池セルにてそれぞれ検出された前記劣化状態に関する値に基づき算出されることを特徴とする、組電池の異常判定装置。
前記第１劣化状態パラメータは、前記第１電池モジュールグループを形成する複数の前記電池セルにてそれぞれ検出された前記劣化状態に関する値のうち最大値と最小値との差分であり、
前記第２劣化状態パラメータは、前記第２電池モジュールグループを形成する複数の前記電池セルにてそれぞれ検出された前記劣化状態に関する値のうち最大値と最小値との差分であることを特徴とする、請求項１に記載の組電池の異常判定装置。
前記異常判定手段は、前記電池交換検出手段にて、複数の前記電池モジュールの同時交換が検出されると、前記複数の電池モジュールのうち同時に交換した前記複数の電池モジュールを除外した電池モジュールを前記第１電池モジュールグループとし、同時に交換した前記複数の電池モジュールを第２電池モジュールグループとして、前記組電池の前記異常判定を行うことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の組電池の異常判定装置。