以下、本発明の実施形態について説明す� ��。

 図1に、本実施形態における組電池の異常 検出装置の構成を示す。異常検出装置は図14� ��示す組電池制御装置と同様にハイブリッド� ��動車に搭載され、組電池の異常を検出する� ��図1には、図14における電池電力入出力部1や 車両制御部5、エンジン制御部13等が図示され ていないが、これらは図14と同一構成である� ��めその説明は省略する。

 図1において、蓄電装置としての組電池100 は、複数のブロックB1~Bnから構成され、各ブ� ��ックB1~Bnは直列接続される。各ブロックは1� ��または複数の単電池が直列接続されて構成� ��れる。各電池は例えばニッケル水素電池や� ��チウムイオン電池である。

 電圧センサ120-1~120-nは、組電池100を構成� �る各ブロックB1~Bnのそれぞれのブロック電圧 VB1~VBnを検出する。検出したブロック電圧VB1~V Bnは、それぞれ比較器140-1~140-nに供給される� �

 比較器140-1~140-nは、それぞれ入力された� �ロック電圧VB1~VBnを所定電圧と比較し、それ� ��れのブロック電圧VB1~VBnが所定電圧に達した か否かを判定する。ブロック電圧VB1~VBnが所� �電圧に一致する場合、各比較器140-1~140-0nは� �れぞれ一致信号を判定部160に供給する。各� �較器140-1~140-nにおける判定用の所定電圧は同 一値である。したがって、各ブロック電圧VB1 ~VBnがほとんど等しい値であれば、各比較器14 0-1~140-nからほぼ等しいタイミングで一致信号 が出力される。一方、各ブロック電圧VB1~VBn� �等しくない場合、各比較器140-1~140-nからはブ ロック電圧の値に応じたタイミングで一致信 号が出力される。各比較器140-1~140nから出力� �れる一致信号は、組電池の電流をサンプリ� �グするタイミングを規定するサンプリング� �号として機能する。

 電流センサ180は、組電池100の電流IBを検� �する。検出された電流IBは判定部160に供給さ れる。

 判定部160は、各比較器140-1~140-nから供給� �れた一致信号のタイミングで電流センサ180� �ら供給された電流IBをサンプリングしメモリ に記憶する。したがって、メモリにはブロッ クB1のブロック電圧VB1が所定電圧に達したタ� ��ミングにおける電流群、ブロックB2のブロ� �ク電圧VB2が所定電圧に達したタイミングに� �ける電流群、・・・、ブロックBnのブロック 電圧VBnが所定電圧に達したタイミングにおけ る電流群がそれぞれ記憶される。判定部160は 、各ブロック毎にメモリに記憶されたサンプ リング電流群を統計処理してそのブロックの 代表電流値とする。例えば、統計処理として 平均値とし、ブロックB1についてサンプリン� ��電流群の平均値を算出してブロックB1の代� �電流値I1とし、ブロックB2についてサンプリ� ��グ電流群の平均値を算出してブロックB2の� �表電流値I2とし、ブロックBnについてサンプ� ��ング電流群の平均値を算出してブロックBn� �代表電流値Inとする。また、判定部160は、以 上のようにして算出された各ブロック毎の代 表電流値I1~Inに基づき、これらのばらつきの� ��度により組電池100に異常が生じているか否� ��を判定して判定結果を出力する。

 従来技術では、ブロック電圧とブロック� ��流の組データを検出し、最小二乗法あるい� ��回帰分析により各ブロックのIRを算出して� �常の有無を判定しているが、本実施形態で� �各ブロック毎の代表電流値I1~Inに基づいて異 常の有無を判定していることに留意されたい 。

 判定部160はマイクロコンピュータにより� ��成でき、比較器140-1~140-nを含めてICで構成し てもよい。

 図2に、本実施形態の異常判定処理フロー チャートを示す。まず、各比較器140-1~140-nで� ��ロック電圧VB1~VBnと比較する所定電圧である しきい電圧Vthを設定する(S101)。しきい電圧Vth の設定方法は任意であるが、短時間に多くの 電流サンプリングを可能とするために組電池 100が車両の走行に伴って充放電を繰り返す際 の電圧変動範囲内の所定値に設定することが 好適である。しきい電圧Vthは絶対値として設 定してもよく、あるいは組電池100の基準SOC(� �電状態)に対する比率に基づいて設定しても� ��い。所定電圧としてのしきい電圧Vthは予め� ��較器140-1~140-nに供給してもよく、レジスタ� �登録して各比較器140-1~140-nに供給する構成と してレジスタの内容を書き換えることでしき い電圧Vthを適宜調整できるように構成しても よい。

 しきい電圧Vthを設定した後(S101)、各比較� ��140-1~140-nでブロック電圧VB1~VBnをそれぞれし� ��い電圧Vthと比較し、各ブロック電圧VB1~VBnが しきい電圧Vthに達した時点における電流値を 取得する(S102)。取得した電流は各ブロック毎 に順次メモリに記憶していく。そして、各ブ ロック毎に電流の代表値を算出する(S103)。取 得する電流のサンプル数は任意であり、所定 値に固定してもよい。あるいは、サンプリン グ時間を固定してもよい。サンプリング時間 を固定した場合、ブロック毎にサンプル数が 異なる場合もあり得る。サンプル数は少なく とも2個であり、数十サンプルとすることが� �きる。各ブロック毎の代表値は、一般には� �記のように平均値であるが、中間値あるい� �最大値あるいは最小値を採用することも可� �である。但し、全てのブロックで同一基準� �従い代表値を算出することが望ましい。

 各ブロック毎に代表電流値を算出した後� ��各ブロック毎の代表電流値のばらつきの度� ��いに応じて異常か否かを判定する(S104)。判� ��結果は従来と同様に車両制御部に供給され� ��車両制御部は組電池100の電力入出力部を制� ��し、あるいは車両乗員に組電池の異常を報� ��する。

 図2の処理は、判定部160を構成する、あるい は判定部160と比較器140-1~140-nを含んで構成す� ��マイクロコンピュータがROMに記憶された異� ��診断プログラムを順次実行することで実現� ��きる。異常診断プログラムはCD-ROM等の記録� ��体に格納されてコンピュータにインストー� ��されてもよい。異常診断プログラムを格納� ��る記録媒体の種類は問わず、CD-ROMやDVD-ROM、 フラッシュメモリ等の任意の媒体でよい。S10 2で取得した各ブロック毎の電流値はマイク� �コンピュータのワークメモリに順次格納さ� �る。S103ではマイクロコンピュータのプロセ� ��サがメモリに格納した各ブロック毎の複数� ��電流値を読み出して所定の統計処理、例え� ��平均値算出処理を行い各ブロック毎に代表� ��流値を算出する。算出された代表電流値は� ��びワークメモリに格納される。S104ではマイ クロコンピュータのプロセッサがワークメモ リに格納された各ブロック毎の代表電流値を 読み出してその偏差を算出する。偏差の算出 方法にもいくつかあるが、例えば代表電流値 のうちの最小値と最大値を抽出してその差を 演算する、あるいは分散σ ² を演算する等である。代表電流値の平均を算 出し、当該平均値からの最大差分値を算出し てもよい。そして、算出した偏差をワーキン グメモリに記憶されたしきい値と大小比較し 、しきい値を超える代表電流値を有するブロ ックに異常が生じていると判定し、入出力イ ンタフェースを介して外部に判定結果を出力 する。判定結果として、異常の有無の他、異 常が生じているブロックを特定する情報を出 力してもよい。

 図3に、組電池100を構成する任意のブロッ クBiについての電流サンプリングタイミング� ��示す。図3(a)は電圧センサ120-iで検出される� ��ロック電圧の時間変化である。横軸は時間( s)であり、縦軸は電圧値(V)である。充放電を� ��り返すことでブロック電圧も約6V~約10Vにわ� ��って変化する。同図に、設定されたしきい� ��圧Vthも併せて示す。図ではしきい電圧Vthは� ��7Vに設定される。図中、黒丸で示すタイミ� �グでブロック電圧としきい電圧Vthとが一致� �る。

 図3(b)は比較器140-iでブロック電圧としき� ��電圧Vthとを比較した結果の信号波形である� ��比較器140-1~140-nは、ブロック電圧としきい� �圧とを比較し、ブロック電圧≧しきい電圧Vt hであればHiレベル、ブロック電圧<しきい� �圧であればLowレベルの電圧信号を出力する� �すると、同図のような矩形信号が出力され� �。矩形信号の立ち上がりタイミング及び立� �下がりタイミングがブロック電圧としきい� �圧Vthが等しいタイミングであることを示す� �したがって、判定部160は、図3(b)に示すよう� ��矩形信号が入力された場合、その立ち上が� ��タイミングと立ち下がりタイミングに同期� ��たタイミングで電流IBをサンプリングする� �とで、ブロック電圧がしきい電圧Vthに達し� �タイミングにおける電流を取得することが� �きる。

 図3(c)は電流センサ180で検出される電流の 時間変化である。充放電を繰り返すことで電 流もプラス側及びマイナス側に変化する(プ� �ス側を充電とするとマイナス側は放電を示� �)。判定部160は、比較器140-iからの矩形信号� �立ち上がり及び立ち下がりのタイミングで� �流IBをサンプリングし、I1~I8を取得する。取� ��した電流値はメモリに順次記憶され、これ� ��の電流値I1~I8の代表値が算出される。ブロ� �クBiにおける代表電流値をIBiと称するものと する。

 図4に、縦軸にブロック電圧、横軸に電流 として各ブロック毎に算出された代表電流値 をプロットした図を示す。電流-電圧特性は� �従来においても各ブロックのIRを算出するた めに用いられているが、本実施形態では各代 表値はある特定の電圧であるしきい電圧Vthに おける電流値がプロットされることに留意さ れたい。図では、ブロックB1の代表電流値IB1� ��ブロックB2の代表電流値IB2、ブロックB3の代 表電流値IB3、ブロックBiの代表電流値IBiが例� ��されている。電流-電圧特性の傾きはIRであ� ��、各ブロック毎に固有のIRを有するから、� �ブロック毎にプロットした代表電流値を通� �直線(あるいは曲線)を想定することができる 。図において、プロットした各代表電流値を 通る直線を示す。従来では、図12に示すよう� ��、複数の(電流,電圧)を検出してプロットし� ��これらを回帰分析して直線50を算出し、直� �50の傾きをIRとして算出しているが、本実施� ��態では単に代表電流値を通る直線を想定し� ��いる。想定直線の傾きはIRを示すことにな� �が、一応所定の傾きを有するものと仮定し� �直線を想定する。そして、想定した直線群� �ばらつき、本質的には各ブロックの代表電� �値のばらつきに応じて異常の有無を判定す� �。

 組電池100の異常モードとしては、例えば以� ��のものがある。
(1)自己短絡(ショート)
(2)微小短絡(自己放電、内部放電の増加)
(3)IR上昇(寿命や気密漏れによる)
(4)容量低下
(5)温度上昇

 これらのうち、(1)の自己短絡ではブロック� ��の単電池(単セル)の内部の極板同士が接触� �短絡しているのでOCV(Open Circuit Voltage:開放� �電圧)も低下する。電流-電圧特性では、電流 が0における電圧値であるOCVに相当する切片� �小さくなる。図4において、直線群150及び直� ��200は同一の傾きを有しているが、直線群150� ��切片と直線200の切片は大きく異なる。代表� ��流値IB1、IB2、IB3と代表電流値IBiとのばらつ� ��が大きいことに起因するものである。この� ��合、代表電流値IBiのブロックBiに自己短絡� �生じている可能性が高いとして異常と判定� �る。具体的には、ばらつき(偏差)を所定値と 大小比較し、ばらつきが所定値以下であれば 正常と判定し、所定値を超えていれば異常と 判定する。各代表電流値のばらつきの程度は 任意の評価式で評価でき、例えば分散σ ² を所定値と大小比較することでばらつきの程 度を評価してもよく、代表電流値の最大値と 最小値の差を所定値と大小比較することでば らつきの程度を評価してもよい。

 また、(2)の微小短絡は電池内部の金属が� ��出して正負極間の導電パスが形成されるも� ��であり、自己放電、内部放電が増加する。� ��5に、微小短絡の場合の電流-電圧特性を示� �。放電時に電圧が低下するため、正常な直� �群150に対して直線300のように電圧が低下す� �。この場合にも、代表電流値IB1、IB2、IB3と� �表電流値IBiのばらつきが大きいことが原因� �あり、代表電流値IBiのブロックBiに微小短絡 が生じている可能性が高いとして異常と判定 する。

 また、(3)のIR上昇では電流-電圧特性の傾� ��が増大する。図6に、IR上昇の場合の電流-電 圧特性を示す。正常な直線群150に対して直線 400のように傾きが増大する。この場合にも、 代表電流値IB1、IB2、IB3と代表電流値IBiのばら つきが大きいことが原因であり、代表電流値 IBiのブロックBiに寿命や気密漏れによるIR上� �が生じている可能性が高いとして異常と判� �する。

 また、(4)の容量低下は充放電を繰り返す� ��とで生じるものであり、(2)の微小短絡の場� ��と同様に図5に示すように正常な直線群150に 対して直線300のような特性を示す。この場合 にも代表電流値IB1、IB2、IB3に対する代表電流 値IBiのばらつきが大きいとして把握すること が可能であり、代表電流値IBiのブロックBiに� ��量低下が生じている可能性が高いとして異� ��と判定する。

 また、(5)の温度上昇は(3)のIR上昇の結果� �して生じるものであり、図6に示すように正� ��な直線群150に対して直線400のように傾きが� ��大する。この場合にも代表電流値IB1、IB2、I B3に対する代表電流値IBiのばらつきが大きい� ��して把握することが可能であり、代表電流� ��IBiのブロックBiに温度上昇が生じている可� �性が高いとして異常と判定する。

 このように、(1)~(5)のいずれの異常モード も、各ブロックの代表電流値IB1~IBnのばらつ� �(偏差)の大きさで評価することができ、代表 電流値IB1~IBnのばらつきが所定の範囲内にあ� �ば異常は生じておらず、代表電流値B1~Bnのば らつきが所定の範囲内を超えているのであれ ば、範囲を超えた代表電流値の当該ブロック に(1)~(5)のいずれかの異常が生じていると判� �することができる。本実施形態では、各ブ� �ックの代表電流値自体を対象としてしきい� �と比較して正常/異常を判定するのではなく� ��代表電流値のばらつきを対象として正常/異 常を判定している。その理由は、組電池の各 ブロックの電気化学反応は温度により影響を 受けやすく、また、いわゆるメモリ効果によ りブロックには初期状態からの変化が生じ得 るがこの変化の完全予測が困難であるため、 異常判定のしきい値を適当に設定することが 困難だからである。

 なお、本実施形態では、各ブロックの代� ��電流値B1~Bnのばらつきの程度により(1)~(5)の� ��ずれかの異常が生じていると簡易かつ迅速� ��判定することができ、さらに組電池100を構� ��するブロックB1~Bnのうちどのブロックに異� �が生じているかを判定することができるが� �どの異常モードが生じているかを特定する� �とはできない。そこで、いずれかの異常が� �じていると判定した後に、さらに他のパラ� �ータを用いてどの異常が生じているかを特� �してもよい。

 また、本実施形態では、蓄電装置として� ��池を用いているが、蓄電装置としてのキャ� ��シタにも適用することができる。キャパシ� ��の異常モードとしては上記(1)~(5)の異常モー ドのうち(4)の容量低下が生じ得るが、同様に キャパシタを構成する各ブロックの代表電流 値のばらつき(偏差)の大きさを所定範囲と比� ��し、ばらつきが大きく所定範囲を超える場� ��に異常が生じていると判定することができ� ��。

 以上、本発明の実施形態について説明し� ��が、本発明はこれに限定されず種々の変更� ��可能である。本発明の要旨は、各ブロック� ��に計測された(電流,電圧)の組を用いて異常� ��検出するのではなく、各ブロック毎の所定� ��タイミング(すなわち、ある電圧に達するタ イミング)における電流のブロック間のばら� �きの程度を用いて異常を検出することにあ� �、各ブロック毎の所定タイミングにおける� �流のブロック間ばらつきに加え、他のパラ� �ータを複合的に用いる任意の異常検出技術� �含むものである。また、本実施形態では各� �ロック毎の所定のタイミングにおける電流� �してある電圧に達するタイミングとしたが� �しきい電圧を2つあるいはそれ以上設け、各� ��ロック毎の第1しきい電圧に達するタイミン グにおける電流のブロック間のばらつき、及 び各ブロック毎の第2しきい電圧に達するタ� �ミングにおける電流のブロック間のばらつ� �を用いて総合的に異常を検出してもよい。� �なわち、各ブロック毎の第1しきい電圧に達� ��るタイミングにおける電流のブロック間の� ��らつき、及び各ブロック毎の第2しきい電圧 に達するタイミングにおける電流のブロック 間のばらつきのいずれもしきい値を超える場 合に異常と判定する。あるいは各ブロック毎 の第1しきい電圧に達するタイミングにおけ� �電流のブロック間のばらつき、及び各ブロ� �ク毎の第2しきい電圧に達するタイミングに� ��ける電流のブロック間のばらつきの少なく� ��もいずれかがしきい値を超える場合に異常� ��判定する等である。第1しきい電圧及び第2� �きい電圧の設定方法は任意であるが、第1し� ��い電圧を放電側のしきい値、第2しきい電圧 を充電側のしきい値としてもよい。

 以下、しきい電圧を2つ設けて異常を検出 する場合の一例を示す。しきい電圧を1つ設� �して異常を検出する場合、(1)~(5)のどの異常� ��ードが生じているかを特定することはでき� ��いが、しきい電圧を2つ設けることで、どの 異常モードが生じているかを特定することが 可能となる。

 具体的には、放電側のしきい電圧に加え� ��充電側のしきい電圧を設定する。放電側の� ��きい電圧をVth1、充電側のしきい電圧をVth2� �する。そして、しきい電圧Vth1、Vth2に達した 時点の電流を検出し、放電側、充電側におい てそれぞればらつきの度合いを評価する。ば らつきとして、各ブロックの代表電流間のば らつきの大きさの最大値δI、及びばらつきが 最大となる当該ブロックBiのブロック間平均� ��からのばらつきδIdif=σIBj/n-IBiを用いる。放� ��側のしきい電圧Vth1に対するばらつきをそれ ぞれδI1、δIdif1とし、充電側のしきい電圧Vth2 に対するばらつきをそれぞれδI2、δIdif2とす� ��。放電側、充電側それぞれにおいて、δI、� �Idifをしきい値と大小比較して異常の有無、� ��び異常のモードを識別する。

 図7に、(1)の短絡の場合の電流-電圧特性� �示す。図4とほぼ同様であるが、図4との相違 は充電側(電流のプラス側)にもしきい電圧Vth2 が設定され、各ブロック毎に電流が検出され る点である。放電側に着目すると、IB1~IBnの� �ち、IBiとIB3の差分の絶対値が最大であると� �るとδI1は|IB3-IBi|であり、これとしきい値と� ��大小比較してしきい値を超える場合に異常� ��検出することができる。また、充電側につ� ��ても同様であり、δI2=|IB3-IBi|であり、これ� �しきい値とを大小比較してしきい値を超え� �場合に異常と判定することができる。一方� �δIdifに着目すると、その定義から、異常ブ� �ックBiの代表電流値が全ブロックの平均電流 値より大きい場合にはマイナス、小さい場合 にはプラスとなる。図7において、放電側で� �異常ブロックの代表電流値IBiは他の正常ブ� �ック群よりもプラス側に位置しており、従� �てδIdif1はマイナスとなる。また、充電側に� ��いても同様にδIdif2はマイナスとなる。

 図8に、(2)の微小短絡及び(4)の容量低下の 場合の過放電時の電流-電圧特性を示す。図5� ��ほぼ同様であるが、図5との相違は充電側に もしきい電圧Vth2が設定され、各ブロック毎� �電流が検出される点である。放電側に着目� �ると、δI1はしきい値を超えてブロックBiの� �常が検出されるがδI2はしきい値以内となる� ��また、δIdif1は図7と同様にマイナスとなる� �、δIdif2はδI2がしきい値以内であるため正常 の範囲内である。

 図9に、(3)のIR上昇の場合、(5)の温度上昇� ��場合、及びキャパシタの容量低下の場合の� ��流-電圧特性を示す。図6とほぼ同様である� �、図6との相違は充電側にもしきい電圧Vth2が 設定され、各ブロック毎に電流が検出される 点である。放電側では、δI1はしきい値を超� �てブロックBiの異常が検出され、δIdif1はマ� �ナスとなる。一方、充電側に着目すると、δ I2もしきい値を超えてブロックBiの異常が検� �され、δIdif2はIBiがマイナス側にシフトして� ��るためプラスとなる。すなわち、δIdif1とδI dif2の符号は反対極性となる。

 図10に、容量低下の場合であって過充電� �の電流-電圧特性を示す。図7~図9と同様に放� ��側のしきい電圧Vth1に加え充電側にもしきい 電圧Vth2が設定される。符号500はブロックBiの 特性を示す。放電側ではδI1はしきい値の範� �内であり正常であるが、充電側ではδI2がし� ��い値を超えてブロックBiの異常が検出され� �。また、充電側においてIBiがマイナス側に� �フトしているためδIdif2はプラスとなる。

 このように、異常のモードに応じてδIdif1 、δIdif2の符号が変化するため、この符号の� �化を用いて異常モードを識別することがで� �る。図11に、δI1、δI2、δIdif1、δIdif2としき� �値Aとの大小比較の結果をまとめて示す。図� ��おいて、例えばδI1がしきい値Aを超え(YES)、 δI2もしきい値Aを超える(YES)場合であって、δ Idif1の符号がマイナス、つまりδIdif<-Aの場� ��であり、かつ、δIdif2の符号がマイナス、つ まりδIdif2<-Aであるのは図7に示す短絡が生� ��ているためと判定し、δI1及びδI2が同様に� �きい値を超える場合であっても、δIdif1の符� ��がマイナスであり、かつ、δIdif2の符号がプ ラス、つまりδIdif>Aであるのは図9に示すIR� ��昇あるいは温度上昇あるいはキャパシタの� ��量低下が生じているためであると判定する� ��一方、δI1のみがしきい値を超えてδI2は正� �の範囲内である場合には図8に示す微小短絡� ��るいは容量低下により過放電状態にあると� ��定し、逆にδI2のみがしきい値を超えてδI1� �正常の範囲内である場合には図10に示す容量 低下による過充電状態にあると判定する。な お、δI1、δI2及びδIdif1、δIdif2のしきい値と� �て同じ値Aを用いたが、検出する不具合に応� ��てそれぞれ異なった値を採用してもよい。

 当業者であれば、図11を参照することで� �異常モードを識別するための種々のアルゴ� �ズムを想定することが可能であろう。本実� �形態には、δI1、δI2、δIdif1、δIdif2を組み合� ��せて異常のモードを識別する任意のアルゴ� ��ズムが含まれる。図11から明らかなように� �δI1、δI2を用いることなく、δIdif1及びδIdif2� ��みを用いて異常モードを識別することも可� ��である。

 本実施形態において、各ブロック毎に、� ��ロックの電圧が所定電圧に等しくなるタイ� ��ングにおける電流値を取得しており、具体� ��には、図2のS102で各ブロック電圧VB1~VBnがし� ��い電圧Vthに達した時点における電流値を取� ��しているが、しきい値電圧Vthに達した時点� ��おける電流値は、もちろん厳密な意味での� ��時性を要求するものではなく、ある許容値� ��範囲内における同時性を意味することは言� ��までもない。蓄電池の異常を判定するため� ��必要とされる同時性は、100msec以内の同時性 で十分であろう。もちろん、蓄電池の異常判 定に要求される精度に応じて同時性の許容範 囲も定まることになろう。蓄電池がハイブリ ッド車両に搭載される場合、ハイブリッドモ ータの駆動キャリア周波数はKHzオーダであり 、ナイキスト定理によれば理論的には同時性 は1msec以下が望まれるが、経験的にはこれほ� ��の同時性は必要ではなく上記のように100msec 程度でよい。蓄電池の各種異常モードのうち 、最もプライオリティの高い異常モードを確 実に判定するために必要な精度を確保する観 点から同時性の許容範囲を設定してもよい。 例えば、異常モードの中で特にIR上昇のプラ� ��オリティが高い場合、IRの所定量以上の上� �(例えば通常値に対する変化量δIR=10%)を確実� ��検出するために必要な同時性を設定すれば� ��い。

 さらに、本実施形態では、図2のS103で各ブ� �ック毎の代表値を算出しているが、各ブロ� �クの代表値を算出する際に、精度の低い電� �値サンプルを除去して代表値を算出するこ� �で、同時性の精度を高めることも可能であ� �。具体的には、各ブロック毎の電流値群の� �布を用いて各電流値サンプルを採用するか� �かを判別する。具体的には、
(a)電流値群の分布に対して電流値の偏差が所 定値以上大きい電流値サンプルを代表値算出 のサンプルから除去する
(b)電流値分布自体の偏差が大きい場合にその 代表値自体を算出しない
等である。(b)の条件は、電流値分布自体の偏 差が所定値以下の場合にのみその代表値を算 出すると言い換えることもできる。図15に、� ��時性の精度と電流値分布との関係を示すシ� ��ュレーション結果を示す。また、図16に、� �ミュレーションに用いた電流プロファイル� �示す。図15において、ブロック電圧がしきい 電圧Vthに達するタイミングに対して全く遅れ のないタイミング(no delay)、10msecずれたタイ� ��ング、50msecずれたタイミング、100msecずれた タイミング、1secずれたタイミングでの電流� �布をそれぞれ示す。全く遅れのないタイミ� �グは標準偏差1.83、分散3.35であるのに対し、 1secでは標準偏差13.00、分散168.88であり、同時 性の精度が低下するほど分布が増大する。上 記の(a)または(b)のいずれかを用いて電流値サ ンプルを除去することで、各ブロック毎の代 表値の精度、すなわち同時性の精度を簡易に 、つまりハードウェアの処理能力を高めるこ となく向上させることができ、これにより異 常判定の精度を向上させることができる。

 なお、ブロック電圧がしきい電圧Vthに達� ��るタイミングにおける電流は、具体的には� ��1における比較器140-1等からの出力を判定部1 60に供給し、判定部160では比較器出力及び電� ��センサ180からの電流値をともにレジスタに� ��り込み、比較器出力が変化する時点におい� ��レジスタに記憶されている電流値をメモリ� ��転送して順次記憶すればよい。比較器出力� ��例えば8ビットとして前回値と今回値が一致 するか否かを判定し、前回値と今回値が一致 しない場合に比較器出力が変化した、つまり ブロック電圧がしきい値電圧Vthに達したもの と判定する。比較器出力が変化したタイミン グにおける電流値とは、厳密には、比較器出 力が変化する直前の電流値、比較器出力が変 化する直後のタイミングのいずれでもよく、 あるいは、比較器出力が変化する直前のタイ ミングにおける電流値と比較器出力が変化す る直後のタイミングにおける電流値の平均値 でもよい。いずれの場合でも、上記のように 許容値の範囲内における同時性が確保されて いればよい。

 本実施形態では、ブロック電圧がしきい� ��圧Vthに達するタイミングにおける電流を用� ��て組電池100の異常を検出しているが、各ブ� ��ックのブロック電圧ではなく、隣接ブロッ� ��間の電圧差を用いて組電池100の異常を検出� ��ることもできる。

 図17に、隣接ブロック間の電圧差を用い� �組電池100の異常を検出する場合の構成を示� �。ブロックB1の電圧を検出する電圧センサ120 -1からの検出電圧VB1及びブロックB1に隣接す� �ブロックB2の電圧を検出する電圧センサ120-2� ��らの検出電圧VB2はともに減算器130-1に供給� �れる。減算器130-1は、ブロックB1とブロックB 2の電圧差VB1-VB2を演算して比較器140-1に供給� �る。減算器130-1は、隣接ブロック間の電圧差 としてVB2-VB1を演算してもよく、VB1-VB2あるい� ��VB2-VB1の絶対値を演算してもよい。比較器140 -1は、減算器130-1から供給された電圧差を所� �のしきい値VTHと比較し、電圧差が所定のし� �い値VTHと一致するか否かを判定する。そし� �、電圧差がしきい値VTHと一致するタイミン� �で一致信号を判定部160に供給する。減算器13 0-1及び比較器140-1はそれぞれ複数設けられる� ��とは言うまでもない。比較器140-1から判定� �160に供給される一致信号は、組電池100の電� �をサンプリングするタイミングを規定する� �ンプリング信号として機能する。

 図18に、隣接ブロック間の電圧差を用い� �組電池100の異常を検出する場合の他の構成� �示す。ブロックB1の電圧を検出する電圧セン サ120-1からの検出電圧及びブロックB1に隣接� �るブロックB2の電圧を検出する電圧センサ120 -2からの検出電圧VB2はともに減算器130-1に供� �される。また、ブロックB2の電圧を検出する 電圧センサ120-2からの検出電圧VB2は分岐して� ��算器130-2にも供給される。また、ブロックB2 に隣接するブロックB3の電圧を検出する電圧� ��ンサ120-3からの検出電圧VB3は減算器130-2に供 給される。減算器130-1は、電圧VB1と電圧VB2の� ��圧差を演算して比較器140-1に供給する。減� �器130-2は、電圧VB2と電圧VB3の電圧差を演算し て比較器140-2に供給する。比較器140-1は、減� �器130-1から供給された電圧差を所定のしきい 値VTHと比較し、電圧差が所定のしきい値VTHと 一致するか否かを判定する。そして、電圧差 がしきい値VTHと一致するタイミングで一致信 号を判定部160に供給する。また、比較器140-2� ��、減算器130-2から供給された電圧差を所定� �しきい値VTHと比較し、電圧差が所定のしき� �値VTHと一致するか否かを判定する。そして� �電圧差がしきい値VTHと一致するタイミング� �一致信号を判定部160に供給する。この構成� �は、仮にブロックB2に異常がある場合、その 異常は減算器130-1で演算される電圧差だけで� ��く、減算器130-2で演算される電圧差にも影� �を与えることになる。

 図19に、隣接ブロック間の電圧差が所定� �しきい値VTHとなるタイミングで電流値をサ� �プリングした結果(電流と電圧差の関係を示� ��特性図)を示す。図において、横軸は電流値 であり、縦軸は電圧差である。組電池100が正 常な場合、図に示すように電圧差は0を通る� �線であり、電圧差がしきい値VTHと一致する� �イミングにおける電流値I1やI2の値(絶対値)� �基準電流値Irefよりも大きくなる。

 図20に、組電池100に自己短絡が生じた場� �の特性図を示す。図4に示すように、自己短� ��が生じると直線群150と直線200は同一の傾き� ��有しているため電圧差はほぼ一定となり、� ��圧差がしきい値VTHと一致するタイミングに� ��ける電流値はI1、I2、I3、I4、I5等と検出され 、基準電流値Irefよりも絶対値の小さい電流� �が検出される。

 図21に、組電池100に微小短絡が生じた場� �の特性図を示す。図5に示すように微小短絡� ��生じると放電時に電圧が低下するため、電� ��差は放電側において徐々に増大する特性と� ��る。電圧差がしきい値VTHと一致するタイミ� ��グにおける電流値はI1(放電側)と検出され、 基準電流値Irefよりも絶対値の小さい電流値I1 が検出される。

 図22に、組電池100にIR上昇が生じた場合の 特性図を示す。図6に示すようにIR上昇が生じ ると正常な直線群150に対して直線400のように 傾きが増大する。電圧差は正常な場合と同様 に0を通る直線であるが、IR上昇に伴いその傾 きが増大するため、電圧差がしきい値VTHと一 致するタイミングにおける電流値I1やI2の絶� �値は徐々に小さくなる。すなわち、電流値I1 やI2の絶対値によりIR上昇の程度を評価する� �とができる。

 図23に、組電池100に容量低下(過充電)が生 じた場合の特性図を示す。図10に示すように� ��量低下(過充電)が生じると充電側において� �圧が増大するため、電圧差は充電側におい� �徐々に増大する特性となる。電圧差がしき� �値VTHと一致するタイミングにおける電流値� �I1(充電側)と検出され、基準電流値Irefよりも 絶対値の小さい電流値I1が検出される。

 以上のように、電圧差がしきい値VTHに一� ��するタイミングにおける電流値の大きさ(絶 対値)と基準電流値Irefとを大小比較し、基準� ��流値Irefよりも検出電流値の絶対値が大きい 場合には組電池100は正常と判定し、検出電流 値の絶対値が基準電流値Irefよりも小さい場� �には組電池100は異常と判定できる。また、� �出電流値の絶対値が基準電流値Irefよりも大� ��い場合でも、その値が小さい場合(基準電流 値に近い場合)には内部抵抗が上昇している� �判定することができる。

 なお、図17の回路構成では仮にブロックB2 に異常が生じてもブロックB1とブロックB2の� �ずれに異常が生じたかを判別することはで� �ないが、図18の構成では電圧差VB1-VB2だけで� �く電圧差VB2-VB3も演算されているので、ブロ� ��クB1ではなくブロックB2に異常が生じたと判 別することができる。

 このように、隣接ブロック間の電圧差が� ��定のしきい値VTHとなるタイミングにおける� ��流値を検出し、基準電流値Irefと大小比較す ることで、組電池100の異常を検出することが できる。図19~図23では、電圧差としてVB1-VB2等 を用いているが、絶対値を用いてもよいのは 言うまでもない。隣接ブロック間の電圧差を 用いる場合、電圧差を検出するための回路が 新たに必要となるが、組電池100をリチウムイ オン電池としてハイブリッド車両に搭載する 場合、単一のICで複数ブロックを管理する構� ��となるので、IC内部に電圧差検出回路を設� �ればよい。