JP5520580B2 - Storage battery cell short-circuit detection method and detection device - Google Patents

Storage battery cell short-circuit detection method and detection device Download PDF

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Description

本発明は、複数のセルを組み合わせて構成された蓄電池のセルで発生する短絡を検知するための蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置に関するものである。   The present invention relates to a storage battery cell short-circuit detection method and a detection device for detecting a short circuit occurring in a storage battery cell configured by combining a plurality of cells.

自動車に搭載される蓄電池、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーによる発電と併用して電力の平準化や蓄電のために用いられる蓄電池、停電時のバックアップ用電源としての蓄電池等は、所定の電圧を得るために複数のセルを組み合わせて構成されており、例えば自動車に搭載される鉛蓄電池では、セル当たり約２Vの電圧を有しており、これを６個直列に接続して約１２Vの電圧を得ている。鉛蓄電池の一例を図１２に示す。図１２（ａ）は、鉛蓄電池９００の外観図であり、図１２（ｂ）は、鉛蓄電池９００に内蔵されているセル９０１の概略構成図である。１つのセル９０１は約２Vの電圧を有しており、これを６つ直列に接続することで、鉛蓄電池９００の電圧を約１２Ｖとしている。   Storage batteries used in automobiles, storage batteries used for power leveling and storage in combination with power generation using natural energy such as solar power generation and wind power generation, storage batteries as backup power sources during power outages, etc. In order to obtain a voltage, it is configured by combining a plurality of cells. For example, a lead storage battery mounted on an automobile has a voltage of about 2 V per cell, and six of them are connected in series to have a voltage of about 12 V. Getting voltage. An example of a lead storage battery is shown in FIG. 12A is an external view of the lead storage battery 900, and FIG. 12B is a schematic configuration diagram of a cell 901 built in the lead storage battery 900. One cell 901 has a voltage of about 2 V, and the voltage of the lead storage battery 900 is set to about 12 V by connecting six cells in series.

セル９０１は、負極活物質からなる複数の負極９０２と正極活物質からなる複数の正極９０３を交互に組み合わせて構成されており、負極９０２と正極９０３との間にはセパレータ９０４が配設されている。また、複数の負極９０２を電気的に接続して負極端子９０５が設けられ、複数の正極９０３を電気的に接続して正極端子９０６が設けられている。このような構成の複数の負極９０２及び正極９０３が、セル容器９０７内の電解液９０８に浸されて収納されている。   The cell 901 is configured by alternately combining a plurality of negative electrodes 902 made of a negative electrode active material and a plurality of positive electrodes 903 made of a positive electrode active material, and a separator 904 is disposed between the negative electrode 902 and the positive electrode 903. Yes. In addition, a plurality of negative electrodes 902 are electrically connected to provide a negative electrode terminal 905, and a plurality of positive electrodes 903 are electrically connected to provide a positive electrode terminal 906. A plurality of negative electrodes 902 and positive electrodes 903 having such a structure are immersed in the electrolytic solution 908 in the cell container 907 and stored.

上記のように複数のセルを組み合わせて構成された蓄電池は、充放電を繰り返すことで各セルに種々の変化が生じ、その結果としてセル間で短絡が発生するおそれがある。以下では、セル内で生じる種々の変化を図１３を用いて説明する。ここでは、図１２（ｂ）に示したセル９０１のうち、１つの負極９０２と１つの正極９０３、及びその間に配設されたセパレータ９０４を模式的に示している。   As described above, in a storage battery configured by combining a plurality of cells, various changes occur in each cell by repeating charge and discharge, and as a result, a short circuit may occur between the cells. Hereinafter, various changes occurring in the cell will be described with reference to FIG. Here, in the cell 901 shown in FIG. 12B, one negative electrode 902, one positive electrode 903, and a separator 904 disposed therebetween are schematically shown.

図１３（ａ）は、例えば蓄電池９００を使用する前のセル９０１に変化が生じていない状態を示している。蓄電池９００の使用を開始して充放電を繰り返すと、図１３（ｂ）に示すように、負極９０２の極板が膨張してセパレータ９０４に接したり、その一部が剥離して極板の下部に沈殿するようになる。充放電をさらに繰り返すと、図１３（ｃ）に示すように、極板の膨張がセパレータ９０４を圧迫して変形させたり、極板下部の沈殿物９０９を増大させるだけでなく、電解液９０８の対流によって極板の上部にも堆積物９１０を生成するようになる。   FIG. 13A shows a state in which no change has occurred in the cell 901 before the storage battery 900 is used, for example. When the use of the storage battery 900 is started and charging / discharging is repeated, as shown in FIG. 13B, the electrode plate of the negative electrode 902 expands and comes into contact with the separator 904, or a part of the electrode plate peels off, and the lower part of the electrode plate. Will begin to settle. When charging and discharging are further repeated, as shown in FIG. 13C, the expansion of the electrode plate not only compresses and deforms the separator 904, but also increases the deposit 909 below the electrode plate. Due to the convection, a deposit 910 is also generated on the upper part of the electrode plate.

図１３（ｃ）の状態からさらに充放電を繰り返すと、図１３（ｄ）に示すように、負極９０２の極板と正極９０３の極板との間で各種短絡現象が発生するおそれが出てくる。まず第１の短絡事象として、沈殿物９０９が負極９０２の極板と正極９０３の極板との間を接続するのに十分な量まで増大すると、充電により蓄電物が金属鉛に変化したときに短絡を発生させる。第２の短絡事象として、沈殿物９０９と同様に、堆積物９１０が負極９０２の極板と正極９０３の極板との間を接続するのに十分な量まで増大すると、充電により堆積物が金属鉛に変化したときに短絡を発生させる。   If charging / discharging is further repeated from the state of FIG. 13C, various short-circuit phenomena may occur between the electrode plate of the negative electrode 902 and the electrode plate of the positive electrode 903, as shown in FIG. 13D. come. First, as a first short-circuit event, when the deposit 909 increases to an amount sufficient to connect between the electrode plate of the negative electrode 902 and the electrode plate of the positive electrode 903, the charge is changed to lead metal by charging. Cause a short circuit. As a second short-circuit event, as with deposit 909, when deposit 910 increases to an amount sufficient to connect between the plates of negative electrode 902 and positive electrode 903, the deposit becomes metallic due to charging. A short circuit occurs when it changes to lead.

さらに第３の短絡事象として、極板の膨張により負極９０２と正極９０３の極板間の距離が小さくなると、正極９０３から発生するデンドライト９１１と負極９０２の表面で生じるサルフェーション（図示せず）との接触が発生しやすくなり、何らかのタイミングで短絡が発生するおそれがある。なお、図１３では、負極９０２の極板のみが膨張したときのセル９０１内の変化を模式的に示したが、実際には正極９０３でも同様の膨張等が生じており、両方の極板の膨張等により上記の短絡が発生するおそれがある。   Further, as a third short-circuit event, when the distance between the negative electrode 902 and the positive electrode 903 becomes smaller due to expansion of the electrode plate, the dendrite 911 generated from the positive electrode 903 and the sulfation (not shown) generated on the surface of the negative electrode 902 Contact is likely to occur, and a short circuit may occur at some timing. FIG. 13 schematically shows the change in the cell 901 when only the electrode plate of the negative electrode 902 expands. However, in reality, the same expansion or the like occurs in the positive electrode 903, and both electrode plates have the same expansion. The short circuit may occur due to expansion or the like.

上記説明のいずれかの短絡が発生すると、短絡したセルが蓄電池として機能しなくなるため、例えば１つのセルに短絡が発生すると、本来の出力１２Ｖが１０Ｖに低下してしまうことになる。その結果、蓄電池を正常に使用することができなくなるため、セル短絡が発生したときはこれを速やかに検知することが強く望まれる。   If any one of the short-circuits described above occurs, the short-circuited cell does not function as a storage battery. For example, when a short-circuit occurs in one cell, the original output 12V is reduced to 10V. As a result, since the storage battery cannot be used normally, it is strongly desired to quickly detect this when a cell short circuit occurs.

そこで、セル短絡を速やかに検知することを目的に、特許文献１には、バッテリー内の電極の上部に判断用正極及び判断用負極を設け、判断用正極と判断用負極との間に短絡が発生するのを監視するように構成された車両用制御装置の技術が開示されている。   Therefore, for the purpose of quickly detecting a cell short circuit, Patent Document 1 provides a judgment positive electrode and a judgment negative electrode on the upper part of the electrode in the battery, and a short circuit occurs between the judgment positive electrode and the judgment negative electrode. Techniques for vehicle control devices configured to monitor the occurrence are disclosed.

また、特許文献２には、セパレータ上部と負極ストラップとの間に挿入された短絡防止板に圧力センサを配置した構造の鉛蓄電池が開示されている。正極板が拡張して短絡防止板を負極ストラップの下面に押圧するようになると、圧力センサが圧迫されて電気抵抗値が急激に減少するので、これを検出することで鉛蓄電池の寿命が末期であることを通知する構成となっている。   Further, Patent Document 2 discloses a lead storage battery having a structure in which a pressure sensor is disposed on a short-circuit prevention plate inserted between an upper portion of a separator and a negative electrode strap. When the positive electrode plate expands and the short-circuit prevention plate is pressed against the lower surface of the negative electrode strap, the pressure sensor is pressed and the electrical resistance value decreases rapidly, so detecting this will end the life of the lead-acid battery. It is configured to notify that there is.

さらに、特許文献３では、隣接する２つのセルのそれぞれの電解液に測定用の電極を接触させ、この２つの電極間の電位差を測定し、これをもとに各隣接セル間の電位差データ列を取得し、これらの値からセル内部の短絡を検出する鉛蓄電池の検査方法等が開示されている。測定用の電極は、鉛蓄電池に設けられた液口等の孔を通して電池内部に挿入する。   Furthermore, in Patent Document 3, a measurement electrode is brought into contact with each electrolyte solution of two adjacent cells, and a potential difference between the two electrodes is measured. Based on this, a potential difference data string between each adjacent cell is measured. And a method for inspecting a lead storage battery that detects a short circuit inside the cell from these values is disclosed. The measurement electrode is inserted into the battery through a hole such as a liquid port provided in the lead storage battery.

特開平２００９−０９７４９６号公報JP 2009-097496 A 特開平２００６−１８５７０７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-185707 特開平２００７−１０３１１２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-103112

しかしながら、特許文献１に記載の車両用制御装置では、電解液の対流によって極板の上部に生成された堆積物（図１３（ｃ）に示す堆積物９１０）による短絡を監視することはできるが、図１３（ｃ）に示す沈殿物９０９による短絡や、負極と正極の極板間で発生するデンドライトによる短絡を検知することはできない。   However, in the vehicle control device described in Patent Document 1, it is possible to monitor a short circuit due to the deposit (the deposit 910 shown in FIG. 13C) generated on the upper part of the electrode plate by the convection of the electrolytic solution. The short circuit due to the precipitate 909 shown in FIG. 13C and the short circuit due to the dendrite generated between the negative electrode and the positive electrode cannot be detected.

また、特許文献２に記載の鉛蓄電池では、正極板が拡張したことを鉛蓄電池の寿命の判定に用いているが、このような方法では、上記の第１〜３の短絡事象のいずれも精度よく検出することはできず、寿命判定ができる前にセル短絡が発生してしまうおそれがある。セル短絡防止のために、絶縁の板を設けて、セル短絡を防止している。ところが、極板膨張による寿命判定が行なえないため、圧力センサーを設けている。このような複雑な構成をとることによって、本来極板間のイオンの移動の阻害要因がふえる。これは電池の充放電特性を変化させてしまうため、短絡システムを導入することによって、電池の性能や構成が全て作り直しになる問題がある。   Moreover, in the lead storage battery described in Patent Document 2, the fact that the positive electrode plate has been expanded is used for the determination of the life of the lead storage battery. In such a method, any of the first to third short-circuit events described above is accurate. It cannot be detected well, and there is a possibility that a cell short circuit may occur before the lifetime can be determined. In order to prevent cell short circuit, an insulating plate is provided to prevent cell short circuit. However, since the life cannot be determined by electrode plate expansion, a pressure sensor is provided. By taking such a complicated configuration, inherently the factors that inhibit the movement of ions between the electrode plates are increased. Since this changes the charge / discharge characteristics of the battery, there is a problem that the performance and configuration of the battery are all remade by introducing a short-circuit system.

さらに、特許文献３に記載の鉛蓄電池の検査方法は、鉛蓄電池を使用している状態で試用する場合には、全てのセルに対して、監視用の電極を取り付ける必要が生じ、電池用の監視システム構成が複雑になり、費用が増大する。また、測定用の電極を手作業で電池内部の各セルに順次挿入する方法も考えられるが、管理コストが多大になり、センサーシステムを適用することが難しい。   Furthermore, in the test method for the lead storage battery described in Patent Document 3, when using the lead storage battery for a trial, it is necessary to attach monitoring electrodes to all the cells. The monitoring system configuration becomes complicated and the cost increases. Although a method of sequentially inserting measurement electrodes into each cell in the battery manually is conceivable, the management cost increases and it is difficult to apply the sensor system.

本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、セル短絡を確実に検知することが可能な蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve these problems, and an object of the present invention is to provide a cell short-circuit detection method and a detection device for a storage battery capable of reliably detecting a cell short-circuit.

本発明の蓄電池のセル短絡検知方法の第１の態様は、１以上のセルを内蔵する蓄電池で発生するセル短絡を検知する蓄電池のセル短絡検知方法であって、前記蓄電池の端子間電圧及び電流を取得し、前記電流をもとに前記蓄電池が充放電中か充放電停止中かを判定し、前記蓄電池が充放電中と判定すると、前記端子間電圧を所定の電圧許容値と比較し、前記端子間電圧が前記電圧許容値より低いと判定すると所定の電圧低下情報を保存する一方、前記蓄電池が充放電停止中と判定すると、充放電停止からの経過時間ｔを求め、安定開放端電圧（安定ＯＣＶ）からの経過時間ｔにおける前記端子間電圧の変化量である開放端電圧（ＯＣＶ）変化量を算出する緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて前記蓄電池の劣化度を推定し、前記劣化度を所定の劣化許容値と比較し、前記劣化度が前記劣化許容値を超えていると判定すると所定の劣化超過情報を保存し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報のいずれか一方が保存されると、他方が既に保存さているか否かを判定し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報がともに保存されていると判定したとき前記セル短絡を検知することを特徴とする。   1st aspect of the cell short circuit detection method of the storage battery of this invention is a cell short circuit detection method of the storage battery which detects the cell short circuit which generate | occur | produces in the storage battery which contains one or more cells, Comprising: The voltage between the terminals of the said storage battery, and electric current And determining whether the storage battery is charging / discharging or stopping charging / discharging based on the current, and determining that the storage battery is charging / discharging, compare the voltage between the terminals with a predetermined voltage tolerance, When it is determined that the voltage between the terminals is lower than the allowable voltage value, predetermined voltage drop information is stored. On the other hand, when the storage battery is determined to be in charge / discharge stop, an elapsed time t from charge / discharge stop is obtained, and a stable open-circuit voltage is obtained. The degree of deterioration of the storage battery is estimated using a relaxation function F (t) that calculates the amount of change in the open-circuit voltage (OCV), which is the amount of change in the voltage between the terminals at the elapsed time t from (stable OCV), and the deterioration The degree of deterioration allowed When the degree of deterioration is determined to exceed the allowable deterioration value, the predetermined excess deterioration information is stored, and when either the voltage drop information or the deterioration excess information is stored, the other is already It is determined whether or not it is stored, and when it is determined that both the voltage drop information and the excess deterioration information are stored, the cell short circuit is detected.

本発明の蓄電池のセル短絡検知方法の他の態様は、前記蓄電池が充放電中と判定されると、さらに前記電流を放電電流の大きさを判定するための所定の電流判定値と比較し、前記電流が前記電流判定値より高い（放電電流を負とする）と判定されるときだけ、前記端子間電圧と前記電圧許容値との比較を行うことを特徴とする。   In another aspect of the battery short-circuit detection method of the storage battery of the present invention, when the storage battery is determined to be charging / discharging, the current is further compared with a predetermined current determination value for determining the magnitude of the discharge current, The terminal voltage is compared with the voltage allowable value only when the current is determined to be higher than the current determination value (discharge current is negative).

本発明の蓄電池のセル短絡検知方法の他の態様は、前記蓄電池が充放電停止中と判定されると、さらに前記端子間電圧を前記電圧許容値と比較し、前記端子間電圧が前記電圧許容値より低いと判定すると前記電圧低下情報を保存することを特徴とする。   In another aspect of the battery short-circuit detection method for a storage battery according to the present invention, when the storage battery is determined to be in a charge / discharge stop state, the inter-terminal voltage is further compared with the allowable voltage value, and the inter-terminal voltage is the allowable voltage value. If it is determined that the value is lower than the value, the voltage drop information is stored.

本発明の蓄電池のセル短絡検知方法の他の態様は、前記蓄電池が充放電停止中と判定されると、前記端子間電圧を所定の電圧推定式を用いて推定することを特徴とする。   Another aspect of the battery short-circuit detection method for a storage battery according to the present invention is characterized in that when the storage battery is determined to be in a charge / discharge stop state, the inter-terminal voltage is estimated using a predetermined voltage estimation formula.

本発明の蓄電池のセル短絡検知方法の他の態様は、前記電圧推定式をＶｎｏｗ（ｔ）とするとき、前記経過時間ｔが第１の時間ｔａに達するまでは前記端子間電圧の測定値Ｖｍを用いて、
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｍ
とし、前記経過時間ｔが第１の時間ｔａを超えて第２の時間Ｔｂに達するまでは、
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｎｏｗ（ｔａ）−ｄＶ１＊（ｔ−ｔａ）
ｄＶ１＝（Ｖｎｏｗ（０）ーＶｎｏｗ（ｔａ））／ｔａ
とし、前記経過時間ｔが第２の時間ｔｂを超えると、所定の電圧変化率ｄＶ２を用いて
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｎｏｗ（ｔｂ）−ｄＶ２＊（ｔ−ｔｂ）
とすることを特徴とする。 According to another aspect of the battery short-circuit detection method of the storage battery of the present invention, when the voltage estimation formula is Vnow (t), the measured value Vm of the terminal voltage until the elapsed time t reaches the first time ta. Using,
Vnow (t) = Vm
And until the elapsed time t exceeds the first time ta and reaches the second time Tb,
Vnow (t) = Vnow (ta) -dV1 * (t-ta)
dV1 = (Vnow (0) −Vnow (ta)) / ta
When the elapsed time t exceeds the second time tb, Vnow (t) = Vnow (tb) −dV2 * (t−tb) using a predetermined voltage change rate dV2.
It is characterized by.

本発明の蓄電池のセル短絡検知装置の第１の態様は、１以上のセルを内蔵する蓄電池で発生するセル短絡を検知する蓄電池のセル短絡検知装置であって、前記蓄電池の端子間電圧および電流を測定する測定手段と、メモリと、前記測定手段から前記蓄電池の端子間電圧及び電流を取得し、前記電流をもとに前記蓄電池が充放電中か充放電停止中かを判定し、前記蓄電池が充放電中と判定すると、前記端子間電圧を所定の電圧許容値と比較し、前記端子間電圧が前記電圧許容値より低いと判定すると所定の電圧低下情報を前記メモリに保存する一方、前記蓄電池が充放電停止中と判定すると、充放電停止からの経過時間ｔを求め、安定開放端電圧（安定ＯＣＶ）からの経過時間ｔにおける前記端子間電圧の変化量である開放端電圧（ＯＣＶ）変化量を算出する緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて前記蓄電池の劣化度を推定し、前記劣化度を所定の劣化許容値と比較し、前記劣化度が前記劣化許容値を超えていると判定すると所定の劣化超過情報を前記メモリに保存し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報のいずれか一方が前記メモリに保存されると、他方が前記メモリに既に保存さているか否かを判定し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報がともに前記メモリに保存されていると判定したとき前記セル短絡を検知する状態検知部と、を備えることを特徴とする。   A first aspect of the battery short-circuit detection device for a storage battery according to the present invention is a cell short-circuit detection device for a storage battery that detects a cell short-circuit generated in a storage battery containing one or more cells, and the inter-terminal voltage and current of the storage battery. A storage means for measuring the storage battery, a voltage between the terminals of the storage battery and a current from the measurement means, and determining whether the storage battery is charging / discharging or stopping charging / discharging based on the current, Is determined to be charging / discharging, the voltage between the terminals is compared with a predetermined allowable voltage value, and when it is determined that the voltage between the terminals is lower than the allowable voltage value, predetermined voltage drop information is stored in the memory, while When it is determined that the storage battery is in a charge / discharge stop, an elapsed time t from the charge / discharge stop is obtained, and an open end voltage (OCV) that is a change amount of the inter-terminal voltage in the elapsed time t from the stable open end voltage (stable OCV). Strange When the deterioration degree of the storage battery is estimated using a relaxation function F (t) for calculating the amount, the deterioration degree is compared with a predetermined allowable deterioration value, and it is determined that the deterioration degree exceeds the allowable deterioration value. Predetermined over-degradation information is stored in the memory, and when one of the voltage drop information and the over-deterioration information is stored in the memory, it is determined whether the other is already stored in the memory, A state detection unit that detects the cell short circuit when it is determined that both the voltage drop information and the excess deterioration information are stored in the memory.

本発明によれば、端子間電圧が低下しかつ劣化度が増大しているときにセル短絡の発生を判定させるようにすることで、セル短絡を確実に検知することが可能な蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置を提供することができる。   According to the present invention, a cell short-circuit of a storage battery that can reliably detect a cell short-circuit by determining the occurrence of a cell short-circuit when the voltage between terminals decreases and the degree of deterioration increases. A detection method and a detection apparatus can be provided.

第１の実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法の概略を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the outline of the cell short circuit detection method of the storage battery of 1st Embodiment. 第１の実施形態のセル短絡検知装置のブロック図である。It is a block diagram of the cell short circuit detector of a 1st embodiment. 所定の容量変化量（ΔＳＯＣ＝５％）で充放電を繰り返し行ったときの端子間電圧の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the voltage between terminals when charging / discharging is repeatedly performed by predetermined | prescribed capacity | capacitance change amount ((DELTA) SOC = 5%). 放電サイクル数が異なるときの放電時の端子間電圧の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the voltage between terminals at the time of discharge when the number of discharge cycles differs. 充放電停止からのＯＣＶ変化量ΔＶの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of OCV variation | change_quantity (DELTA) V after a charging / discharging stop. 緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて劣化度ＳＯＨを推定する方法を説明するための流れ図である。It is a flowchart for demonstrating the method of estimating degradation degree SOH using the relaxation function F (t). 第２の実施形態（※８）の蓄電池のセル短絡検知方法を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the cell short circuit detection method of the storage battery of 2nd Embodiment (* 8). 自動車のエンジンスタート時における蓄電池の端子間電圧及び電流の変化を模式的に示すグラフである。It is a graph which shows typically change of the voltage between terminals of a storage battery at the time of engine start of a car, and current. 第３の実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the cell short circuit detection method of the storage battery of 3rd Embodiment. 充放電停止中の端子間電圧の変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the change of the voltage between terminals in charging / discharging stop. 第４の実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the cell short circuit detection method of the storage battery of 4th Embodiment. 鉛蓄電池の一例を示す外観図及びセルの概略構成図である。It is the external view which shows an example of a lead acid battery, and the schematic block diagram of a cell. 鉛蓄電池のセル内で生じる変化を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the change which arises in the cell of a lead acid battery.

本発明の好ましい実施の形態における蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。本発明の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置は、自動車に搭載されている蓄電池、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーによる発電と併用して用いられる蓄電池、停電時のバックアップ用電源としての蓄電池、等に用いることが可能である。   A cell short-circuit detection method and a detection device for a storage battery according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, about each structural part which has the same function, the same code | symbol is attached | subjected and shown for simplification of illustration and description. The battery short-circuit detection method and the detection device of the storage battery according to the present invention are used as a storage battery mounted on an automobile, a storage battery used in combination with power generation by natural energy such as solar power generation or wind power generation, and a backup power source in the event of a power failure. It can be used for storage batteries.

２以上のセルを内蔵する蓄電池又は直列に接続する組電池において、隣接セル間またはどちらか１つ以上の電池でセル短絡が発生すると、蓄電池の端子間電圧が大幅に低下することから、端子間電圧を監視してセル短絡の発生を検知する方法が考えられる。しかし、この方法では、セル短絡の発生を誤検知してしまったり、見落としてしまったりするおそれがある。セル短絡の誤検知や検知できない一例を、図３を用いて説明する。図３は、所定の容量変化量（ΔＳＯＣ＝５％）で充放電を繰り返し行ったときの端子間電圧の変化を示している。   In a storage battery containing two or more cells or a battery pack connected in series, if a cell short circuit occurs between adjacent cells or one or more of the batteries, the voltage between the terminals of the storage battery is greatly reduced. A method of monitoring the voltage and detecting the occurrence of a cell short circuit is conceivable. However, with this method, there is a possibility that the occurrence of a cell short circuit may be erroneously detected or overlooked. An example of erroneous detection of a cell short circuit and an example where it cannot be detected will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a change in the voltage between the terminals when charging and discharging are repeatedly performed at a predetermined capacity change amount (ΔSOC = 5%).

図３では、充放電を繰り返し行った後、時間ｔ１の時点で端子間電圧が大きく低下した一例を示している。端子間電圧の監視だけでセル短絡を判定させる場合には、図３に示すような大幅な電圧低下が発生すると、これをセル短絡の発生と判定する。しかしながら、負荷に一時的に大電流を放電した場合にもこのような端子間電圧の低下が発生することから、端子間電圧の監視だけでは、セル短絡による電圧低下と負荷への大電流の放電による電圧低下とを区別することはできない。   FIG. 3 shows an example in which the voltage between the terminals is greatly reduced at time t1 after repeated charging and discharging. When the cell short circuit is determined only by monitoring the voltage between the terminals, if a significant voltage drop as shown in FIG. 3 occurs, it is determined that a cell short circuit has occurred. However, even if a large current is temporarily discharged to the load, such a decrease in the voltage between the terminals occurs. Therefore, only by monitoring the voltage between the terminals, a voltage drop due to a cell short-circuit and a large current discharge to the load It cannot be distinguished from the voltage drop due to.

そのため、端子間電圧が所定の電圧許容値より低下したことだけでセル短絡の発生を判定すると、誤検知となるおそれがある。これを避けるために、例えば充放電時の電圧変化の勾配をもとに電圧変化の原因を判定させるようにする方法も考えられるが、蓄電池の劣化状態によって放電能力や充電効率が変化するため、充放電中の電圧変化を監視しているだけでは、電圧変化の原因を正確に把握することは難しい。   Therefore, if the occurrence of a cell short circuit is determined only by the fact that the inter-terminal voltage has fallen below a predetermined voltage allowable value, there is a risk of erroneous detection. In order to avoid this, for example, a method of determining the cause of the voltage change based on the gradient of the voltage change at the time of charging / discharging can be considered, but the discharge capacity and charging efficiency change depending on the deterioration state of the storage battery, It is difficult to accurately grasp the cause of the voltage change only by monitoring the voltage change during charging and discharging.

また、自動車用の蓄電池では、例えばライトを点灯したまま放置してしまう等の通常の使用形態以外の放電も考えられ、その場合にはセル短絡を発生させることなく、端子間電圧の低下と蓄電池の劣化に至ってしまう。端子間電圧を監視しているだけでは、このような場合にもセル短絡が発生したと誤検知してしまうおそれがある。   In addition, in storage batteries for automobiles, for example, discharge other than normal usage such as leaving the light on may be considered, and in that case, the battery voltage decreases and the storage battery does not cause a cell short circuit. Will lead to deterioration. If only the voltage between the terminals is monitored, there is a risk of erroneous detection that a cell short circuit has occurred in such a case.

一方、端子間電圧の大幅な低下がセル短絡の発生によるものであった場合でも、その後充電を行うと、端子間電圧は再び正常な範囲の電圧値に復帰する。そのため、セル短絡が発生してから充電が開始されるまでの間に電圧低下の検知が行われなかった場合には、少なくとも一時的にセル短絡の発生を見落としてしまうことになり、セル短絡を早期に検知できなかったことになる。   On the other hand, even when the significant decrease in the inter-terminal voltage is due to the occurrence of a cell short circuit, when the battery is subsequently charged, the inter-terminal voltage returns to the normal range voltage value. Therefore, if a voltage drop is not detected between the occurrence of a cell short-circuit and the start of charging, the occurrence of a cell short-circuit will be overlooked at least temporarily. This means that it could not be detected early.

そこで、本発明の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置では、隣接セル間で発生するセル短絡を確実に検出するために、端子間電圧の監視に加えて蓄電池の劣化度（ＳＯＨ）を監視し、蓄電池の劣化が進んでいる状態で端子間電圧の大幅な低下を検出したときに、セル短絡が発生したと判定させるようにしている。ここで、蓄電池の劣化度の監視には、セル短絡に至るような進展の遅い劣化についても適切に検知できる方法を用いるのがよい。   Therefore, in the storage battery cell short-circuit detection method and detection device of the present invention, in order to reliably detect a cell short-circuit that occurs between adjacent cells, the deterioration degree (SOH) of the storage battery is monitored in addition to monitoring the voltage between terminals. When a significant drop in the voltage between the terminals is detected in a state where the deterioration of the storage battery is progressing, it is determined that a cell short circuit has occurred. Here, for monitoring the degree of deterioration of the storage battery, it is preferable to use a method that can appropriately detect the slow-degradation that leads to a cell short circuit.

そのような蓄電池の劣化検知方法として、蓄電池の充放電停止からの経過時間ｔにおける開放端電圧（ＯＣＶ）変化量（ΔＶとする）を算出する緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて蓄電池の状態検知を行う方法がある（特願２００８−１０３９２５）。ここで、ＯＣＶ変化量ΔＶは、充放電停止時の安定ＯＣＶからの端子間電圧の変化量として与えられる。   As a method for detecting deterioration of a storage battery, the state of the storage battery is detected using a relaxation function F (t) that calculates an open-circuit voltage (OCV) change amount (denoted as ΔV) at an elapsed time t from the stop of charge / discharge of the storage battery. (Japanese Patent Application No. 2008-103925). Here, the OCV change amount ΔV is given as a change amount of the inter-terminal voltage from the stable OCV when charging / discharging is stopped.

この蓄電池の状態検知方法では、蓄電池が所定の状態（ｈで表す）のときの充放電停止後のΔＶの変化（Ｆ（ｔ））、ＳＯＣ、ＳＯＨを参照データ（それぞれをＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）、ＳＯＣｒｅｆ（ｈ）、ＳＯＨｒｅｆ（ｈ）とする）として事前に記憶させておく。ここで、所定の状態ｈとは、例えば蓄電池が未使用状態（新品）、ある程度使用された状態、使用により劣化が進んだ状態、等のあらかじめ選択された状態である。電圧測定値から算出されたΔＶを用いてＦ（ｔ）を最適化するとともに、参照データからＦ（ｔ）に最も近いＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）及びそのときのＳＯＣｒｅｆ（ｈ）、ＳＯＨｒｅｆ（ｈ）を選択する。そして、選択されたＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）、ＳＯＣｒｅｆ（ｈ）、ＳＯＨｒｅｆ（ｈ）とＦ（ｔ）を用いてＳＯＨを推定する。この状態検知方法を以下に説明する。 In this storage battery state detection method, when the storage battery is in a predetermined state (represented by h), ΔV change (F (t)) after stopping charging / discharging, SOC and SOH are used as reference data (respectively F ref (h) (T), SOC ref (h) , SOH ref (h))) . Here, the predetermined state h is a state selected in advance, such as a state where the storage battery is not used (new), a state where it has been used to some extent, or a state where deterioration has progressed due to use. F (t) is optimized using ΔV calculated from the voltage measurement value, and F ref (h) (t) closest to F (t) from the reference data, and SOC ref (h) , SOH at that time Select ref (h) . Then, SOH is estimated using the selected F ref (h) (t), SOC ref (h) , SOH ref (h) and F (t). This state detection method will be described below.

緩和関数Ｆ（ｔ）は、反応速度の異なる事象の変化を精度よく近似できるように、複数の反応速度毎緩和関数ｆｉ（ｉ＝１〜ｍ）の和からなる次式のような関数としている。
ΔＶ＝Ｆｎ（ｔ）＝ｆ１ｎ（ｔ）＋ｆ２ｎ（ｔ）＋・・・＋ｆｍｎ（ｔ） （１）
ここで、ｎは、ｎ回目の充放電後の緩和関数であることを示している。 The relaxation function F (t) is a function such as the following equation consisting of the sum of a plurality of relaxation functions fi (i = 1 to m) for each reaction rate so that changes in events with different reaction rates can be accurately approximated. .
ΔV = F n (t) = f 1 n (t) + f 2 n (t) +... + Fm n (t) (1)
Here, n indicates a relaxation function after the nth charge / discharge.

放電時の端子間電圧の変化が放電サイクル数とともにどのように変化していくかの一例を図４に示す。ここで、放電サイクル数が大きいほど、劣化の進んだ蓄電池における端子間電圧の変化を示していることになる。放電時の端子間電圧は、放電末期の電圧降下量が劣化が進むにつれて大きくなっていき、さらに劣化が進むとセル短絡が発生して急激な電圧降下が発生する。また、充放電停止からのＯＣＶ変化量ΔＶの一例を図５に示す。図５では、蓄電池が新品に近い状態のときと劣化が進んだときとを比較してＯＣＶ変化量ΔＶの変化を示している。ＯＣＶ変化量の変化速度は、蓄電池の劣化が進むにつれて低下しており、これを反応速度毎緩和関数ｆｉからなる緩和関数Ｆ（ｔ）で最適化することで、蓄電池の劣化状態を精度よく判定することが可能となる。   An example of how the change in the voltage between the terminals during discharge changes with the number of discharge cycles is shown in FIG. Here, the larger the number of discharge cycles, the more the change in inter-terminal voltage in a storage battery that has deteriorated. The voltage between terminals at the time of discharge increases as the amount of voltage drop at the end of discharge progresses as the deterioration progresses, and when the deterioration further progresses, a cell short-circuit occurs and an abrupt voltage drop occurs. FIG. 5 shows an example of the OCV change amount ΔV after the charge / discharge stop. FIG. 5 shows the change in the OCV change amount ΔV by comparing the case where the storage battery is close to a new product and the case where the deterioration has progressed. The change rate of the OCV change amount decreases as the deterioration of the storage battery progresses, and the deterioration state of the storage battery is accurately determined by optimizing this with the relaxation function F (t) composed of the relaxation function fi for each reaction speed. It becomes possible to do.

特願２００８−１０３９２５に記載の蓄電池の状態検知方法では、図５に示すような蓄電池の代表的な状態におけるＯＣＶ変化量ΔＶを、それぞれの状態におけるＳＯＣ及びＳＯＨとともに、参照データ（それぞれＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）、ＳＯＣｒｅｆ（ｈ）、ＳＯＨｒｅｆ（ｈ））として事前に保存している。参照データとして、例えば、蓄電池を使用開始する直前の新品状態におけるデータ、蓄電池の劣化がある程度進んだときのデータ、および劣化が大きく進んだときのデータ、等を事前に測定して保存するのがよい。 In the storage battery state detection method described in Japanese Patent Application No. 2008-103925, the OCV change amount ΔV in a representative state of the storage battery as shown in FIG. 5 is obtained together with the SOC and SOH in each state by reference data (respectively F ref ( h) (t), SOC ref (h) , SOH ref (h) ). As reference data, for example, data in a new state immediately before the start of use of the storage battery, data when the storage battery has deteriorated to some extent, data when the deterioration has greatly advanced, etc. are measured and stored in advance. Good.

充放電停止からの経過時間ｔにおける電圧測定値をＶｍとし、安定ＯＣＶをＯＣＶｓとするとき、
ΔＶ＝Ｖｍ（ｔ）-ＯＣＶｓ （２）
で与えられる。なお、ＯＣＶｓは、充放電停止から例えば２０時間経過したときの電圧測定値Ｖｍ（ｔ＝２０ｈｒ）を用いることができる（ＯＣＶ２０ｈｒとする）。また、ＯＣＶ２０ｈｒを参照データＯＣＶ２０ｈｒ ｒｅｆ（ｈ）としてＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）等とともに事前に保存させておき、式（２）の算出において、ｔ＜２０ｈｒのときのＯＣＶｓに用いることができる。 When the voltage measurement value at the elapsed time t from the charge / discharge stop is Vm and the stable OCV is OCVs,
ΔV = Vm (t) −OCVs (2)
Given in. As the OCVs, for example, a voltage measurement value Vm (t = 20 hr) when 20 hours have passed since the charge / discharge stop can be used (assuming OCV 20 hr ). Further, OCV 20hr is stored in advance as reference data OCV 20hr ref (h) together with F ref (h) (t) and the like, and used in OCVs when t <20 hr in the calculation of equation (2). it can.

電圧測定値Ｖｍ（ｔ）から算出した式（２）のΔＶの結果を用いて式（１）のＦｎ（ｔ）を最適近似することで、反応速度毎緩和関数ｆｉを決定することができる。最適近似されたＦｎ（ｔ）を参照データのＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）と比較して最も近い参照データを選択する。最適近似されたＦｎ（ｔ）と選択された参照データより、ｎ回目の充放電後の劣化度ＳＯＨを次式で推定することができる。
ＳＯＨｉｎ＝｛ｆｉｎ（ｔ）／ｆｉref（ｔ）｝＊ＳＯＨｉref (３)
ＳＯＨｎ＝Ａ＊ＳＯＨ１ｎ＋Ｂ＊ＳＯＨ２ｎ＋・・・＋Ｍ＊ＳＯＨｍｎ
＝Ａ＊｛ｆ１ｎ（ｔ）／ｆ１ref（ｔ）｝ＳＯＨ１ref＋
Ｂ＊｛ｆ２ｎ（ｔ）／ｆ２ref（ｔ）｝ＳＯＨ２ref＋・・・＋
Ｍ＊｛ｆｍｎ（ｔ）／ｆｍref（ｔ）｝ＳＯＨｍref
ここで、係数Ａ〜Ｍは、事前に設定されたパラメータである。 The relaxation function fi for each reaction rate can be determined by optimally approximating F n (t) in the equation (1) using the result of ΔV in the equation (2) calculated from the voltage measurement value Vm (t). . F n (t) that is optimally approximated is compared with F ref (h) (t) of the reference data, and the closest reference data is selected. From the optimally approximated F n (t) and the selected reference data, the degradation degree SOH after the nth charge / discharge can be estimated by the following equation.
SOHi n = {fi n (t ) / fi ref (t)} * SOHi ref (3)
SOH n = A * SOH1 n + B * SOH2 n + ··· + M * SOHm n
= A * {f1 n (t) / f1 ref (t)} SOH1 ref +
B * {f2 n (t) / f2 ref (t)} SOH2 ref + ··· +
M * {fm n (t) / fm ref (t)} SOHm ref
Here, the coefficients A to M are parameters set in advance.

一例として、緩和関数Ｆ（ｔ）が次式のように４つの反応速度毎緩和関数ｆｉで与えられる場合について、さらに詳細に説明する。
Ｆ（ｔ）＝ｆfast（ｔ）＋ｆslow（ｔ）
＝｛ｆfast1（ｔ）＋ｆfast2（ｔ）｝＋｛ｆslow1（ｔ）＋ｆslow2（ｔ）｝
上式の各反応速度毎緩和関数は、４つの基準時間（ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４とする）で区切られたそれぞれの時間帯において支配的となるように設定される。基準時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の一例として、それぞれ１０ｓ、１０００ｓ、３６０００ｓ、７２０００ｓのように設定することができる。 As an example, the case where the relaxation function F (t) is given by four relaxation functions fi for each reaction rate as in the following equation will be described in more detail.
F (t) = ffast (t) + fslow (t)
= {Ffast1 (t) + ffast2 (t)} + {fslow1 (t) + fslow2 (t)}
The relaxation function for each reaction rate in the above equation is set so as to be dominant in each time zone divided by four reference times (referred to as t1, t2, t3, and t4). As examples of the reference times t1, t2, t3, and t4, they can be set to 10 s, 1000 s, 36000 s, and 72000 s, respectively.

緩和関数Ｆ（ｔ）は、ｔ＜ｔ１では、
Ｆｎ（ｔ）＝ｆfast1ｎ−１（ｔ）＋ｆfast2ｎ−１（ｔ）＋
ｆslow1ｎ−１（ｔ）＋ｆslow2ｎ−１（ｔ）｝
ｔ１≦ｔ＜ｔ２では、
Ｆｎ（ｔ）＝ｆfast1ｎ（ｔ）＋ｆfast2ｎ−１（ｔ）＋
ｆslow1ｎ−１（ｔ）＋ｆslow2ｎ−１（ｔ）｝
ｔ２≦ｔ＜ｔ３では、
Ｆｎ（ｔ）＝ｆfast1ｎ（ｔ）＋ｆfast2ｎ（ｔ）＋
ｆslow1ｎ−１（ｔ）＋ｆslow2ｎ−１（ｔ）｝
ｔ３≦ｔ＜ｔ４では、
Ｆｎ（ｔ）＝ｆfast1ｎ（ｔ）＋ｆfast2ｎ（ｔ）＋
ｆslow1ｎ（ｔ）＋ｆslow2ｎ−１（ｔ）｝
ｔ４≦ｔでは、
Ｆｎ（ｔ）＝ｆfast1ｎ（ｔ）＋ｆfast2ｎ（ｔ）＋
ｆslow1ｎ（ｔ）＋ｆslow2ｎ（ｔ）｝
のようにすることができる。 The relaxation function F (t) is t <t1
F n (t) = ffast1 n−1 (t) + ffast2 n−1 (t) +
fslow1 n-1 (t) + fslow2 n-1 (t)}
For t1 ≦ t <t2,
F n (t) = ffast1 n (t) + ffast2 n−1 (t) +
fslow1 n-1 (t) + fslow2 n-1 (t)}
For t2 ≦ t <t3,
F n (t) = ffast1 n (t) + ffast2 n (t) +
fslow1 n-1 (t) + fslow2 n-1 (t)}
For t3 ≦ t <t4,
F n (t) = ffast1 n (t) + ffast2 n (t) +
fslow1 n (t) + fslow2 n−1 (t)}
For t4 ≦ t,
F n (t) = ffast1 n (t) + ffast2 n (t) +
fslow1 n (t) + fslow2 n (t)}
It can be like this.

上式のいずれかのＦｎ（ｔ）を用いて、例えば遅い反応速度の成層化度合いによるＳＯＨ（ＳＯＨ１とする）は、次式で推定することができる。
ＳＯＨ１ｎ＝ｆslowｎ（ｔ）／ｆslow ref（ｔ）＊ＳＯＨ１ref
＝｛ｆslow1ｎ（ｔ）＋ｆslow2ｎ（ｔ）｝／
｛ｆslow1 ref（ｔ）＋ｆslow2 ref（ｔ）｝＊ＳＯＨ１ref Using any of F n (t) in the above equation, for example, SOH (referred to as SOH 1) due to the stratification degree of the slow reaction rate can be estimated by the following equation.
SOH1 n = fslow n (t) / fslow ref (t) * SOH1 ref
= {Fslow1 n (t) + fslow2 n (t)} /
{Fslow1 ref (t) + fslow2 ref (t)} * SOH1 ref

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置を、図１、２を用いて以下に説明する。図１は、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法の概略の処理の流れを示す流れ図であり、図２は、本実施形態のセル短絡検知装置のブロック図である。図２において、蓄電池１０は負荷２０に電流を供給（放電）したり、充電器３０から充電される構成となっている。本実施形態のセル短絡検知装置１００は、蓄電池１０から端子間電圧及び電流を入力し、これをもとに蓄電池１０でセル短絡が発生したかを監視している。 (First embodiment)
A battery short-circuit detection method and a detection apparatus for a storage battery according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a flowchart showing a schematic process flow of a cell short-circuit detection method for a storage battery according to this embodiment, and FIG. 2 is a block diagram of the cell short-circuit detection apparatus according to this embodiment. In FIG. 2, the storage battery 10 is configured to supply (discharge) current to the load 20 or to be charged from the charger 30. The cell short circuit detection apparatus 100 of this embodiment inputs the voltage and current between terminals from the storage battery 10, and monitors whether the cell short circuit generate | occur | produced in the storage battery 10 based on this.

セル短絡検知装置１００は、状態検知部１１０、測定手段１２０、メモリ１３０、及び表示手段１４０を備えている。測定手段１２０は、蓄電池１０の端子間電圧及び電流を測定し、これを状態検知部１１０に出力している。状態検知部１１０は、蓄電池１０が充放電中のときと充放電停止中のときとで異なった処理を行う。すなわち、充放電中は、測定された端子間電圧を所定の電圧許容値（Ｖｌｉｍとする）と比較し、端子間電圧が電圧許容値Ｖｌｉｍより低いと判定すると所定の電圧低下情報をメモリ１３０に保存する。そして、メモリ１３０に電圧低下情報と後述の劣化超過情報がともに保存されているかをチェックし、ともに保存されているときにセル短絡が発生していると判定する。   The cell short circuit detection device 100 includes a state detection unit 110, a measurement unit 120, a memory 130, and a display unit 140. The measuring means 120 measures the voltage and current between the terminals of the storage battery 10 and outputs them to the state detection unit 110. The state detection unit 110 performs different processes depending on whether the storage battery 10 is being charged or discharged and when charging or discharging is stopped. That is, during charging / discharging, the measured voltage between the terminals is compared with a predetermined allowable voltage value (Vlim), and when it is determined that the voltage between the terminals is lower than the allowable voltage value Vlim, the predetermined voltage drop information is stored in the memory 130. save. Then, it is checked whether both the voltage drop information and the deterioration excess information described later are stored in the memory 130, and it is determined that a cell short circuit has occurred when both are stored.

一方、充放電停止中は、充放電停止からの経過時間ｔを求め、そのときの蓄電池１０の劣化度を緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて、式（３）のように推定する。推定された劣化度は、所定の劣化許容値（ＳＯＨｌｉｍとする）と比較され、劣化度が劣化許容値ＳＯＨｌｉｍを超えていると判定されると、所定の劣化超過情報がメモリ１３０に保存される。そして、メモリ１３０に電圧低下情報と劣化超過情報がともに保存されているかをチェックし、ともに保存されているときにセル短絡が発生していると判定する。   On the other hand, during charging / discharging stop, the elapsed time t from charging / discharging stop is calculated | required, and the deterioration degree of the storage battery 10 at that time is estimated like Formula (3) using the relaxation function F (t). The estimated deterioration degree is compared with a predetermined deterioration allowable value (referred to as SOHlim), and when it is determined that the deterioration degree exceeds the deterioration allowable value SOHlim, predetermined excess deterioration information is stored in the memory 130. . Then, it is checked whether both the voltage drop information and the deterioration excess information are stored in the memory 130, and when both are stored, it is determined that a cell short-circuit has occurred.

本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法を、図１を用いてさらに詳細に説明する。本実施形態のセル短絡検知方法は、状態検知部１１０において所定の周期で行われる。状態検知部１１０では、所定の周期に達するとまず、測定手段１２０を用いて蓄電池１０の端子間電圧Ｖｍ及び電流Ｉｍが測定される（ステップＳ１）。次のステップＳ２では、蓄電池１０が充放電中であるかを判定する。充放電の判定では、ステップＳ１で測定した電流Ｉｍがほぼゼロのときを充放電停止中とし、それ以外を充放電中とする。   The cell short circuit detection method of the storage battery of this embodiment is demonstrated still in detail using FIG. The cell short circuit detection method of this embodiment is performed in the state detection unit 110 at a predetermined cycle. When the state detection unit 110 reaches a predetermined period, first, the voltage Vm between the terminals of the storage battery 10 and the current Im are measured using the measuring unit 120 (step S1). In the next step S2, it is determined whether the storage battery 10 is being charged or discharged. In the determination of charge / discharge, when the current Im measured in step S1 is almost zero, charge / discharge is stopped, and the other is charged / discharged.

ステップＳ２で充放電中と判定されると、ステップＳ３で端子間電圧Ｖｍが電圧許容値Ｖｌｉｍより低いか否かを判定する。電圧許容値Ｖｌｉｍは、セル短絡による電圧低下量を考慮して、負荷２０に要求される最低電圧以下の好適な値に設定しておく。ステップＳ３において、端子間電圧Ｖｍが電圧許容値Ｖｌｉｍより低いと判定されると、ステップＳ４で端子間電圧Ｖｍが電圧許容値Ｖｌｉｍより低下していることを示す電圧低下情報をメモリ１３０に保存する。あるいは、このときの端子間電圧Ｖｍを保存するようにしてもよい。これに対し、ステップＳ３で端子間電圧Ｖｍが電圧許容値Ｖｌｉｍ以上であると判定された場合には、セル短絡が発生していないとして処理を終了する（ステップＳ５）。   If it is determined in step S2 that charging / discharging is being performed, it is determined in step S3 whether or not the inter-terminal voltage Vm is lower than the allowable voltage value Vlim. The allowable voltage value Vlim is set to a suitable value equal to or lower than the minimum voltage required for the load 20 in consideration of a voltage drop amount due to a cell short circuit. If it is determined in step S3 that the inter-terminal voltage Vm is lower than the allowable voltage value Vlim, in step S4, voltage drop information indicating that the inter-terminal voltage Vm is lower than the allowable voltage value Vlim is stored in the memory 130. . Or you may make it preserve | save the voltage Vm between terminals at this time. On the other hand, if it is determined in step S3 that the inter-terminal voltage Vm is equal to or greater than the voltage allowable value Vlim, the process is terminated as no cell short-circuit has occurred (step S5).

ステップＳ４で電圧低下情報がメモリ１３０に保存されると、ステップＳ６において、それまでに劣化超過情報がメモリ１３０に保存されているかを判定する。その結果、劣化超過情報が既にメモリ１３０に保存されている場合には、ステップＳ７でセル短絡が発生しているときの処理を行う。すなわち、セル短絡が発生していることを通知するための処理を行い、次のステップＳ８でセル短絡の発生を通知するメッセージ等を表示手段１４０に表示させる。これに対し、ステップＳ６で劣化超過情報がメモリ１３０に保存されていないと判定されると、セル短絡が発生していないとして処理を終了する（ステップＳ５）。   When the voltage drop information is stored in the memory 130 in step S4, it is determined in step S6 whether the excess deterioration information has been stored in the memory 130 so far. As a result, when the deterioration excess information is already stored in the memory 130, a process when a cell short-circuit has occurred is performed in step S7. That is, a process for notifying that a cell short-circuit has occurred is performed, and a message for notifying the occurrence of a cell short-circuit is displayed on the display means 140 in the next step S8. On the other hand, if it is determined in step S6 that the excess deterioration information is not stored in the memory 130, the process is terminated because no cell short-circuit has occurred (step S5).

一方、ステップＳ２で充放電中でない（充放電停止中）と判定されると、ステップＳ９で緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて蓄電池１０の劣化度ＳＯＨが推定される。次のステップＳ１０では、推定された劣化度ＳＯＨが劣化許容値ＳＯＨｌｉｍを超過しているか否かを判定する。劣化許容値ＳＯＨｌｉｍについても、蓄電池１０の使用条件等に基づいてあらかじめ設定しておく。   On the other hand, when it is determined in step S2 that charging / discharging is not being performed (charging / discharging is stopped), the deterioration degree SOH of the storage battery 10 is estimated using the relaxation function F (t) in step S9. In the next step S10, it is determined whether or not the estimated deterioration degree SOH exceeds the allowable deterioration value SOHlim. The allowable deterioration value SOHlim is also set in advance based on the use conditions of the storage battery 10 and the like.

ステップＳ１０において、劣化度ＳＯＨが劣化許容値ＳＯＨｌｉｍを超過していると判定されると、ステップＳ１１で劣化度ＳＯＨが劣化許容値ＳＯＨｌｉｍを超過していることを示す劣化超過情報をメモリ１３０に保存する。あるいは、このときの劣化度ＳＯＨを保存するようにしてもよい。これに対し、ステップＳ１０で劣化度ＳＯＨが劣化許容値ＳＯＨｌｉｍ以下であると判定されると、セル短絡が発生していないとして処理を終了する（ステップＳ５）。   If it is determined in step S10 that the deterioration degree SOH exceeds the allowable deterioration value SOHlim, the deterioration excess information indicating that the deterioration degree SOH exceeds the allowable deterioration value SOHlim is stored in the memory 130 in step S11. To do. Alternatively, the deterioration degree SOH at this time may be stored. On the other hand, if it is determined in step S10 that the deterioration degree SOH is equal to or less than the allowable deterioration value SOHlim, the process is terminated as no cell short-circuit has occurred (step S5).

ステップＳ１１で劣化超過情報がメモリ１３０に保存されると、ステップＳ１２において、それまでに電圧低下情報がメモリ１３０に保存されているかを判定する。その結果、電圧低下情報が既にメモリ１３０に保存されている場合には、ステップＳ７、Ｓ８に進んでセル短絡が発生しているときの処理を行う。これに対し、ステップＳ１２で電圧低下情報がメモリ１３０に保存されていないと判定されると、セル短絡が発生していないとして処理を終了する（ステップＳ５）。   When the excess deterioration information is stored in the memory 130 in step S11, it is determined in step S12 whether the voltage drop information has been stored in the memory 130 so far. As a result, when the voltage drop information is already stored in the memory 130, the process proceeds to steps S7 and S8 to perform the process when the cell short circuit occurs. On the other hand, if it is determined in step S12 that the voltage drop information is not stored in the memory 130, it is determined that no cell short-circuit has occurred (step S5).

次に、ステップＳ９において、緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて蓄電池１０の劣化度ＳＯＨを推定する方法を、図６を用いてさらに詳細に説明する。図６は、緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて劣化度ＳＯＨを推定する方法を説明するための流れ図である。まず、ステップＳ２１では、充放電停止中の蓄電池１０の端子間電圧（開放端電圧）として、ステップＳ１で測定した端子間電圧Ｖｍを入力する。つぎのステップＳ２２では、端子間電圧Ｖｍと適切に選択されたＯＣＶｓから、ＯＣＶ変化量ΔＶを算出する。   Next, a method of estimating the deterioration degree SOH of the storage battery 10 using the relaxation function F (t) in step S9 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart for explaining a method of estimating the deterioration degree SOH using the relaxation function F (t). First, in step S21, the inter-terminal voltage Vm measured in step S1 is input as the inter-terminal voltage (open-end voltage) of the storage battery 10 that is stopped in charge and discharge. In the next step S22, the OCV variation ΔV is calculated from the inter-terminal voltage Vm and the appropriately selected OCVs.

ステップＳ２３では、緩和関数Ｆ（ｔ）がステップＳ２３で算出したＯＣＶ変化量ΔＶを精度よく近似するように、緩和関数Ｆ（ｔ）を最適化する。ステップＳ２４では、最適化された緩和関数Ｆ（ｔ）に最も近い参照データＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）を選択する。さらに、ステップＳ２５では、最適化されたＦ（ｔ）及び参照データＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）、ＳＯＨｒｅｆ（ｈ）を用いて、式（３）に基づいて劣化度ＳＯＨを算出する。 In step S23, the relaxation function F (t) is optimized so that the relaxation function F (t) accurately approximates the OCV change amount ΔV calculated in step S23. In step S24, the reference data F ref (h) (t) closest to the optimized relaxation function F (t) is selected. In step S25, the degree of degradation SOH is calculated based on the equation (3) using the optimized F (t), the reference data F ref (h) (t), and SOH ref (h) .

本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置によれば、端子間電圧が低下しかつ劣化度が増大していることを検知したときにセル短絡が発生したと判定していることから、セル短絡を確実に検知することができ、かつ誤検知を回避することができる。これにより、本実施形態のセル短絡検知装置を備えた蓄電池は、負荷に安定した電圧の電力を供給することができ、車両運行や補機のバックアップとしての信頼性を高めることができる。   According to the cell short-circuit detection method and the detection device of the storage battery of the present embodiment, since it is determined that a cell short-circuit has occurred when it is detected that the voltage between terminals is reduced and the degree of deterioration is increasing, A cell short circuit can be reliably detected, and erroneous detection can be avoided. Thereby, the storage battery provided with the cell short-circuit detection device of the present embodiment can supply power of a stable voltage to the load, and can improve reliability as a backup of vehicle operation or auxiliary equipment.

本実施形態のセル短絡検知装置を備えない従来の蓄電池では、セル短絡を未然に防止するために、出荷時からのカレンダー寿命で交換が行われていた。これに対し、本実施形態のセル短絡検知方法及び検知装置を用いた蓄電池では、蓄電池毎の使用履歴に基づいてセル短絡が判定されるため、蓄電池の寿命診断の精度が向上するとともに、蓄電池を寿命末期まで効率よく使用することができ、低コスト化を図ることができる。   In a conventional storage battery that does not include the cell short-circuit detection device according to the present embodiment, replacement is performed with a calendar life from the time of shipment in order to prevent a cell short-circuit. On the other hand, in the storage battery using the cell short-circuit detection method and the detection device of the present embodiment, cell short-circuit is determined based on the use history for each storage battery, so that the accuracy of the life diagnosis of the storage battery is improved and the storage battery is It can be used efficiently until the end of its life, and cost can be reduced.

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置を、図７を用いて以下に説明する。図７は、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法の処理の流れを示す流れ図である。自動車では、エンジンをスタートさせるときに蓄電池からモータに１０００Ａ程度の突入電流が投入され、その後１００Ａ程度のクランキングが行われる。このときの電圧、電流の変化の一例を図８に示す。図８は、自動車のエンジンスタート時における蓄電池の端子間電圧及び電流の変化を模式的に示したグラフである。 (Second Embodiment)
A storage battery cell short-circuit detection method and detection apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing a process flow of the cell short-circuit detection method of the storage battery of the present embodiment. In an automobile, an inrush current of about 1000 A is supplied from the storage battery to the motor when the engine is started, and then cranking of about 100 A is performed. An example of changes in voltage and current at this time is shown in FIG. FIG. 8 is a graph schematically showing changes in the inter-terminal voltage and current of the storage battery when the automobile engine is started.

図８に示すように、モータに大電流が放電されるのは短時間だけであるが、その間端子間電圧が瞬間的に電圧許容値Ｖｌｉｍを下回ることがある。しかし、このような瞬間的な電圧降下は、蓄電池の放電能力に与える影響が小さく、また蓄電池から電源供給を受けているマイコン等がエラーを起こすおそれもない。従って、このような通常の利用形態による一時的な電圧降下をセル短絡と誤検知しないようにする必要がある。   As shown in FIG. 8, a large current is discharged to the motor only for a short time, but the voltage between the terminals may momentarily fall below the allowable voltage value Vlim. However, such an instantaneous voltage drop has a small influence on the discharge capacity of the storage battery, and there is no possibility that an error may occur in the microcomputer or the like that is supplied with power from the storage battery. Therefore, it is necessary to prevent a temporary voltage drop due to such a normal usage form from being erroneously detected as a cell short circuit.

そこで、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置では、測定電流値が所定の電流判定値以下の大きな放電電流の場合には（測定電流は、放電を負とする）、端子間電圧電圧が許容電圧値を下回るか否かの判定を行わないようにする。本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法を、図７に示す処理の流れ図を用いて説明する。   Therefore, in the cell short-circuit detection method and the detection device of the storage battery according to the present embodiment, when the measured current value is a large discharge current equal to or less than a predetermined current determination value (the measured current is negative for discharge), the voltage between the terminals It is not determined whether or not the voltage is lower than the allowable voltage value. The cell short circuit detection method of the storage battery of this embodiment is demonstrated using the flowchart of the process shown in FIG.

まず、ステップＳ１で蓄電池１０の端子間電圧Ｖｍと電流Ｉｍが測定され、ステップＳ２で充放電中と判定されると、ステップＳ３１で電流Ｉｍが所定の電流判定値Ｉｓtより高いか否かを判定する。ここで、電流判定値Ｉｓtは、その放電により端子間電圧Ｖｍが電圧許容値Ｖｌｉｍに達する可能性のある電流値を基準に設定された値である。   First, the inter-terminal voltage Vm and current Im of the storage battery 10 are measured in step S1, and if it is determined in step S2 that charging / discharging is in progress, it is determined in step S31 whether the current Im is higher than a predetermined current determination value Ist. To do. Here, the current determination value Ist is a value set based on a current value that may cause the inter-terminal voltage Vm to reach the voltage allowable value Vlim due to the discharge.

ステップＳ３１において、電流Ｉｍが電流判定値Ｉｓtより高いと判定されると、第１の実施形態と同様に、ステップＳ３以下の処理により電圧低下を判定してセル短絡の発生を検知する。これに対し、ステップＳ３１で電流Ｉｍが電流判定値Ｉｓt以下であると判定されると、セル短絡の検知を行わずに、ステップＳ５に進んで処理を終了する。この場合には、モータ起動等のために短時間だけ大電流が放電されたと判断し、電圧低下を判定してセル短絡を検知する処理を行わないようにしている。一方、ステップＳ２で充放電停止中と判定された場合には、第１の実施形態と同様に、ステップＳ９以下の処理により劣化超過を判定してセル短絡の発生を検知する。   If it is determined in step S31 that the current Im is higher than the current determination value Ist, the voltage drop is determined by the processing in step S3 and subsequent steps to detect the occurrence of a cell short circuit, as in the first embodiment. On the other hand, if it is determined in step S31 that the current Im is equal to or smaller than the current determination value Ist, the process proceeds to step S5 without detecting the cell short circuit and the process is terminated. In this case, it is determined that a large current has been discharged for a short time due to motor activation or the like, and the process of determining a voltage drop and detecting a cell short circuit is not performed. On the other hand, when it is determined in step S2 that charging / discharging is stopped, the occurrence of cell short-circuiting is detected by determining over-deterioration by the processing in step S9 and subsequent steps, as in the first embodiment.

本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置によれば、短時間の大電流の放電による瞬間的な電圧降下と区別してセル短絡を検知することが可能となり、セル短絡の誤検知を防止して信頼性の高いセル短絡の検知を行うことができる。   According to the storage battery cell short-circuit detection method and detection device of the present embodiment, it becomes possible to detect a cell short-circuit by distinguishing from an instantaneous voltage drop due to a short-time discharge of a large current, thereby preventing erroneous detection of a cell short-circuit. Thus, a highly reliable cell short circuit can be detected.

（第３の実施形態）
第１の実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置では、充放電停止中は、劣化度ＳＯＨが許容値を超過したか否かの検知のみを行っていた。しかしながら、充放電停止中でも、セル短絡が発生して端子間電圧が低下するおそれがあることから、本実施形態では、充放電停止中でも電圧低下の検知を行うようにしている。本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法を、図９を用いて以下に説明する。図９は、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法の処理の流れを示す流れ図である。 (Third embodiment)
In the cell short-circuit detection method and the detection device of the storage battery according to the first embodiment, only the detection of whether or not the deterioration degree SOH has exceeded the allowable value is performed while charging and discharging are stopped. However, since there is a possibility that the cell short-circuit may occur and the voltage between the terminals may be reduced even during the charge / discharge stop, in the present embodiment, the voltage drop is detected even during the charge / discharge stop. The cell short circuit detection method of the storage battery of this embodiment is demonstrated below using FIG. FIG. 9 is a flowchart showing a process flow of the cell short-circuit detection method of the storage battery of the present embodiment.

本実施形態では、ステップＳ２で充放電中と判定された場合は、第１の実施形態と同様に電圧低下を判定してセル短絡の発生を検知する。一方、ステップＳ２で充放電停止中と判定された場合には、第１の実施形態のステップＳ９〜Ｓ１２の処理に加えて、ステップＳ４０〜Ｓ４４の処理を行う。   In the present embodiment, when it is determined in step S2 that charging / discharging is being performed, a voltage drop is determined in the same manner as in the first embodiment to detect the occurrence of a cell short circuit. On the other hand, if it is determined in step S2 that charging / discharging is stopped, the processing of steps S40 to S44 is performed in addition to the processing of steps S9 to S12 of the first embodiment.

状態検知部１１０に用いるマイコンは、充放電中や充放電停止直後には蓄電池１０の状態検知を短い周期で高速に行う（高速応答モード）。この場合には、蓄電池の状態検知装置で消費される消費電力が比較的大きくなる。また、充放電を停止してからある程度時間が経過すると、消費電力を低減するために、マイコンの処理周期を長くする低速モードに移行する。さらに、充放電停止からの経過時間が長くなると、マイコンの処理を停止させた停止モードに移行する。この場合には、消費電力は限りなく小さくなる。   The microcomputer used for the state detection unit 110 detects the state of the storage battery 10 at high speed in a short cycle during charging / discharging or immediately after stopping charging / discharging (high-speed response mode). In this case, the power consumption consumed by the storage battery state detection device is relatively large. In addition, when a certain amount of time has elapsed after stopping charging / discharging, the microcomputer shifts to a low-speed mode in which the processing cycle of the microcomputer is lengthened in order to reduce power consumption. Furthermore, when the elapsed time from the charge / discharge stop becomes longer, the mode shifts to the stop mode in which the processing of the microcomputer is stopped. In this case, power consumption becomes extremely small.

本実施形態では、蓄電池１０の充放電停止中も、蓄電池の電圧を監視するとともに、上記のマイコンの動作モードに応じた監視を行っている。まず、ステップＳ４０で測定した端子間電圧ＶｍをＶｍ_stopとおく。つぎのステップＳ４１では、ステップＳ３と同様に、充放電停止中の端子間電圧Ｖｍ_stopが電圧許容値Ｖｌｉｍ_stopより低いか否かを判定する。ステップＳ４１において、充放電停止中の端子間電圧Ｖｍ_stopが電圧許容値Ｖｌｉｍ_stopより低いと判定されると、ステップＳ４２で端子間電圧Ｖｍ_stopが電圧許容値Ｖｌｉｍ_stopより低下していることを示す電圧低下情報をメモリ１３０に保存する。これに対し、ステップＳ４１で端子間電圧Ｖｍ_stopが電圧許容値Ｖｌｉｍ_stop以上であると判定されると、ステップＳ９に進んで第１の実施形態と同様に劣化超過を判定してセル短絡の発生を検知する。   In this embodiment, while charging / discharging of the storage battery 10 is stopped, the voltage of the storage battery is monitored and monitoring according to the operation mode of the microcomputer is performed. First, the terminal voltage Vm measured in step S40 is set to Vm_stop. In the next step S41, as in step S3, it is determined whether or not the inter-terminal voltage Vm_stop during the charge / discharge stop is lower than the allowable voltage value Vlim_stop. In step S41, if it is determined that the inter-terminal voltage Vm_stop during the charge / discharge stop is lower than the allowable voltage value Vlim_stop, voltage decrease information indicating that the inter-terminal voltage Vm_stop is lower than the allowable voltage value Vlim_stop in step S42. Save in the memory 130. On the other hand, if it is determined in step S41 that the inter-terminal voltage Vm_stop is greater than or equal to the allowable voltage value Vlim_stop, the process proceeds to step S9 to determine that excessive deterioration has occurred and detect the occurrence of a cell short-circuit as in the first embodiment. To do.

ステップＳ１１で劣化超過を判定した後、ステップＳ１２で電圧低下情報も保存されていると判定すると、第１の実施形態と同様にステップＳ７に進んでセル短絡が発生していることを通知する。これに対し、ステップＳ１２で電圧低下情報が保存されていないと判定された場合には、ステップＳ４３において、所定の周期で蓄電池１０の状態検知を指示する。これは、マイコンが停止モードの場合に、低速モードに起動して状態検知を行うために、端子間電圧Ｖｍを測定するか、予め参照データとして測定された電圧降下量から現在の電圧値Ｖｎｏｗを推定させるものである。そして、ステップＳ４３で状態検知の指示があると、その時点の端子間電圧Ｖｍ_stopが電圧許容値Ｖｌｉｍ_stopより低下しているかを判定し、低下している場合には、ステップＳ７に進む。一方、端子間電圧Ｖｍ_stopが電圧許容値Ｖｌｉｍ_stop以上の場合には、ステップＳ４３に戻り、再び所定の周期で蓄電池１０の状態検知を指示する。   If it is determined in step S11 that the deterioration has been exceeded, and if it is determined in step S12 that the voltage drop information is also stored, the process proceeds to step S7 in the same manner as in the first embodiment to notify that a cell short circuit has occurred. On the other hand, when it is determined in step S12 that the voltage drop information is not stored, in step S43, the state detection of the storage battery 10 is instructed at a predetermined cycle. This is because when the microcomputer is in the stop mode, the voltage Vm between the terminals is measured or the current voltage value Vnow is calculated from the voltage drop measured in advance as reference data in order to start the low speed mode and detect the state. It is to be estimated. Then, when there is a state detection instruction in step S43, it is determined whether or not the inter-terminal voltage Vm_stop at that time is lower than the voltage allowable value Vlim_stop, and if it is lower, the process proceeds to step S7. On the other hand, when the inter-terminal voltage Vm_stop is equal to or greater than the voltage allowable value Vlim_stop, the process returns to step S43, and the detection of the state of the storage battery 10 is instructed again at a predetermined cycle.

本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置によれば、充放電停止中にセル短絡が発生して端子間電圧が大幅に低下した場合でも、これを確実に検知することが可能となる。   According to the cell short-circuit detection method and the detection device of the storage battery of this embodiment, even when a cell short-circuit occurs during charge / discharge stop and the inter-terminal voltage is significantly reduced, this can be reliably detected. .

（第４の実施形態）
第１の実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置では、充放電停止中も、劣化度ＳＯＣを推定するために端子間電圧Ｖｍを測定して用いていた。しかしながら、例えば自動車に搭載される蓄電池では、自動車が長時間停車していると、蓄電池１０の消費電力を抑えるために、測定手段１２０等のセンサーに供給している駆動用電力を低減してセンサーを停止させることがある。その場合には、測定手段１２０で端子間電圧Ｖｍを測定することができなくなる。その対応として、測定手段１２０で最後に測定した端子間電圧Ｖｍをそのまま使用し続けることも可能であるが、停車期間が長期になるにつれて端子間電圧Ｖｍの誤差が大きくなっていく。 (Fourth embodiment)
In the battery short-circuit detection method and the detection device of the storage battery of the first embodiment, the terminal voltage Vm is measured and used to estimate the deterioration degree SOC even when charging / discharging is stopped. However, for example, in a storage battery mounted on an automobile, when the automobile is stopped for a long time, in order to reduce the power consumption of the storage battery 10, the driving power supplied to the sensor such as the measuring means 120 is reduced to reduce the power consumption. May be stopped. In that case, the inter-terminal voltage Vm cannot be measured by the measuring means 120. As a countermeasure, it is possible to continue using the terminal voltage Vm measured last by the measuring means 120, but the error of the terminal voltage Vm increases as the stoppage period becomes longer.

そこで、充放電を長時間停止したときの端子間電圧の変化を調べた結果、充放電停止から約１００時間以上経過した後は、蓄電池の初期状態によらず電圧変化がほぼ同じになることが明らかとなった。充放電停止中の端子間電圧の変化の一例を図１０に示す。ここでは、停車中もセンサー等に微小な電流が供給されることを考慮して、１０ｍＡの放電電流がある場合の端子間電圧の変化を示している。また、同図に示すそれぞれの端子間電圧の変化は、充放電停止を開始したときのＳＯＣ等の初期値が異なる場合を示している。同図に示すように、充放電停止から約１００時間以上経過すると、電圧の変化が蓄電池の初期状態によらずほぼ同じ（平行）になることがわかる。   Therefore, as a result of examining the change in the voltage between the terminals when charging / discharging was stopped for a long time, after about 100 hours or more have elapsed from the stopping of charging / discharging, the voltage change can be substantially the same regardless of the initial state of the storage battery. It became clear. An example of the change in the voltage between the terminals while charging / discharging is stopped is shown in FIG. Here, taking into account that a minute current is supplied to the sensor or the like even when the vehicle is stopped, a change in the voltage between the terminals when there is a discharge current of 10 mA is shown. Moreover, the change of each terminal voltage shown to the figure has shown the case where initial values, such as SOC when charge / discharge stop is started, differ. As shown in the figure, it can be seen that when about 100 hours or more have elapsed from the stop of charging / discharging, the change in voltage becomes substantially the same (parallel) regardless of the initial state of the storage battery.

このような充放電停止中の端子間電圧の変化の特徴を反映して、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法では、充放電停止中の端子間電圧を予め作成した電圧推定式等を用いて推定するようにしている。以下では、充放電を停止してから時間ｔが経過したときの端子間電圧（以下では現在の端子間電圧という）を測定値Ｖｍと区別して説明するために、現在の端子間電圧をＶｎｏｗ（ｔ）と表すものとする。充放電停止中の現在の端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔ）を推定するための推定式を、以下に説明する。   Reflecting the characteristics of the change in the voltage between the terminals while charging / discharging is stopped, in the cell short-circuit detection method of the storage battery according to the present embodiment, a voltage estimation formula or the like prepared in advance for the voltage between terminals when charging / discharging is stopped is used. To be estimated. In the following, in order to distinguish the terminal voltage (hereinafter referred to as the current terminal voltage) when the time t has elapsed since charging / discharging was stopped from the measured value Vm, the current terminal voltage is expressed as Vnow ( t). An estimation formula for estimating the current inter-terminal voltage Vnow (t) when charging / discharging is stopped will be described below.

まず、充放電停止から時間ｔａが経過するまでは（例えばｔａ＝１０時間）、測定手段１２０で端子間電圧の測定が可能であるとすると、その間は測定電圧Ｖｍを用いることができる。
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｍ （４）
０≦ｔ≦ｔａ First, until the time ta elapses after charging / discharging is stopped (for example, ta = 10 hours), the measurement voltage Vm can be used during the measurement if the measurement unit 120 can measure the voltage between the terminals.
Vnow (t) = Vm (4)
0 ≦ t ≦ ta

次に、充放電停止からの経過時間ｔが時間ｔａを超えて時間ｔｂに達するまでは（例えばｔａ＝１００時間）、端子間電圧の変化が蓄電池１０の初期状態によって異なるとしたとき、測定手段１２０で最後に測定された端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔａ）を用いて、現在の端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔ）を次式で算出させるようにすることができる。
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｎｏｗ（ｔａ）−ｄＶ１＊（ｔ−ｔａ） （５）
ｄＶ１＝（Ｖｎｏｗ（０）−Ｖｎｏｗ（ｔａ））／ｔａ
ｔａ＜ｔ≦ｔｂ Next, until the elapsed time t from the charge / discharge stop exceeds the time ta and reaches the time tb (for example, ta = 100 hours), when the change in the voltage between the terminals is different depending on the initial state of the storage battery 10, the measuring means Using the terminal voltage Vnow (ta) last measured at 120, the current terminal voltage Vnow (t) can be calculated by the following equation.
Vnow (t) = Vnow (ta) -dV1 * (t-ta) (5)
dV1 = (Vnow (0) −Vnow (ta)) / ta
ta <t ≦ tb

ここで、ｄＶ１は、測定可能な期間の端子間電圧の測定値を用いて算出した端子間電圧の変化率であり、充放電停止を開始したとき（ｔ＝０）の端子間電圧Ｖｎｏｗ（０）と時間ｔａ経過時の端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔａ）を用いて算出している。端子間電圧の変化率は、図１０に示すように、時間の経過とともに徐々に小さくなっていくことから、上記のｄＶ１を用いることで、端子間電圧を安全側（低電圧側）に推定することになる。   Here, dV1 is a change rate of the inter-terminal voltage calculated using the measured value of the inter-terminal voltage in the measurable period, and the inter-terminal voltage Vnow (0) when the charge / discharge stop is started (t = 0). ) And the inter-terminal voltage Vnow (ta) when the time ta has elapsed. As shown in FIG. 10, the rate of change of the voltage between terminals gradually decreases with time, so that the voltage between terminals is estimated on the safe side (low voltage side) by using the above dV1. It will be.

また、測定手段１２０が使用できなくなると、センサーが有するタイマーが使用できなくなって充放電停止からの経過時間ｔを求めることができなくなるおそれがある。その場合には、センサー以外のシステム（自動車等）内部のタイマーやカウンター等から時刻を取得するか、外部との通信手段（ＧＰＳ、ＶＩＣＳ等）によって取得可能にしておく。   Further, if the measuring unit 120 cannot be used, the timer of the sensor cannot be used, and there is a possibility that the elapsed time t from the stop of charging / discharging cannot be obtained. In that case, the time can be acquired from a timer or counter in a system (such as an automobile) other than the sensor, or can be acquired by communication means (GPS, VICS, etc.) with the outside.

さらに、充放電停止から時間ｔｂ以上経過すると、端子間電圧の変化がほぼ一定になることから、このときの変化率ｄＶ２を予め求めておくものとする。変化率ｄＶ２は、例えば図１０に示す時間ｔｂ経過時の端子間電圧と、さらに所定時間（例えば１０００時間）経過したときの端子間電圧との差から算出して用いることができる。このとき、端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔ）は、ｄＶ２を用いて次式で与えられる。
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｎｏｗ（ｔｂ）−ｄＶ２＊（ｔ−ｔｂ） （６）
ｔｂ＜ｔ Furthermore, since the change in the voltage between the terminals becomes substantially constant when time tb or more has elapsed since the charge / discharge stop, the change rate dV2 at this time is obtained in advance. The change rate dV2 can be calculated and used, for example, from the difference between the terminal voltage at the time tb shown in FIG. 10 and the terminal voltage when a predetermined time (for example, 1000 hours) has passed. At this time, the inter-terminal voltage Vnow (t) is given by the following equation using dV2.
Vnow (t) = Vnow (tb) −dV2 * (t−tb) (6)
tb <t

上記の充放電停止中の端子間電圧の推定式を用いた本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法を、図１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法の処理の流れを説明するための流れ図である。図１１（ａ）のステップＳ２における充放電中か否かの判定では、測定手段１２０が停止したため電流Ｉｍの測定値が得られない場合には、電流Ｉｍの測定不可を検知して充放電停止中と判定させる。   The cell short-circuit detection method of the storage battery of this embodiment using the above-described estimation formula of the inter-terminal voltage during charge / discharge stop will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a flowchart for explaining the processing flow of the cell short-circuit detection method for a storage battery of this embodiment. When determining whether or not charging / discharging is being performed in step S2 in FIG. 11A, if the measurement value of the current Im cannot be obtained because the measuring unit 120 has stopped, the charging / discharging is stopped by detecting that the current Im cannot be measured. Let me judge it as medium.

充放電停止中と判定されたときの本実施形態のセル短絡検知方法では、まずステップＳ５０で端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔ）を算出する。端子間電圧を取得した後の処理は、第１の実施形態または第３の実施形態と同様である。但し、ステップＳ９またはステップＳ４０以降では、端子間電圧として、測定値Ｖｍに代えてＶｎｏｗ（ｔ）を用いる。   In the cell short-circuit detection method of this embodiment when it is determined that charging / discharging is stopped, the terminal voltage Vnow (t) is first calculated in step S50. The processing after acquiring the inter-terminal voltage is the same as in the first embodiment or the third embodiment. However, after step S9 or step S40, Vnow (t) is used as the inter-terminal voltage instead of the measured value Vm.

ステップＳ５０における処理を、図１１（ｂ）用いて説明する。まず、ステップＳ５１で充放電停止からの経過時間ｔが時間ｔａ以下であるか否かを判定し、経過時間ｔが時間ｔａ以下のときはステップＳ５２に進む一方、経過時間ｔが時間ｔａを超えるときはステップＳ５３に進む。ステップＳ５２では、式（４）を用いて端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔ）を算出して終了する（図１１（ａ）のステップＳ９に進む。以下同様）。   The process in step S50 will be described with reference to FIG. First, in step S51, it is determined whether or not the elapsed time t from the charge / discharge stop is equal to or less than the time ta. When the elapsed time t is equal to or less than the time ta, the process proceeds to step S52, while the elapsed time t exceeds the time ta. If so, go to Step S53. In step S52, terminal voltage Vnow (t) is calculated using equation (4), and the process ends (proceed to step S9 in FIG. 11A), and so on.

次に、ステップＳ５３では、経過時間ｔが時間ｔｂ以下であるか否かを判定し、経過時間ｔが時間ｔｂ以下のときはステップＳ５４に進む一方、経過時間ｔが時間ｔｂを超えるときはステップＳ５５に進む。ステップＳ５４では、式（５）を用いて端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔ）を算出して終了する。また、ステップＳ５５では、式（６）を用いて端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔ）を算出して終了する。   Next, in step S53, it is determined whether or not the elapsed time t is equal to or less than the time tb. When the elapsed time t is equal to or less than the time tb, the process proceeds to step S54, whereas when the elapsed time t exceeds the time tb, the step is performed. Proceed to S55. In step S54, terminal voltage Vnow (t) is calculated using equation (5), and the process ends. In step S55, the terminal voltage Vnow (t) is calculated using equation (6), and the process ends.

上記のように、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置では、充放電停止中でも適切な端子間電圧を取得することができ、セル短絡を確実に検知することが可能となる。   As described above, in the storage battery cell short-circuit detection method and the detection device according to the present embodiment, an appropriate inter-terminal voltage can be obtained even when charge / discharge is stopped, and a cell short-circuit can be reliably detected.

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。   In addition, the description in this Embodiment shows an example of the cell short circuit detection method and detection apparatus of the storage battery which concern on this invention, and is not limited to this. The detailed configuration and detailed operation of the storage battery cell short-circuit detection method and the detection device in the present embodiment can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

１０、９００ 蓄電池
２０ 負荷
３０ 充電器
１００ セル短絡検知装置
１１０ 状態検知部
１２０ 測定手段
１３０ メモリ
１４０ 表示手段
９０１ セル
９０２ 負極
９０３ 正極
９０４ セパレータ
９０５ 負極端子
９０６ 正極端子
９０７ セル容器
９０８ 電解液
９０９ 沈殿物
９１０ 堆積物
９１１ デンドライト DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 900 Storage battery 20 Load 30 Charger 100 Cell short circuit detection apparatus 110 State detection part 120 Measurement means 130 Memory 140 Display means 901 Cell 902 Negative electrode 903 Positive electrode 904 Separator 905 Negative electrode terminal 906 Positive electrode terminal 907 Cell container 908 Electrolytic solution 909 Precipitate 910 Deposit 911 Dendrite

Claims (6)

１以上のセルを内蔵する蓄電池で発生するセル短絡を検知する蓄電池のセル短絡検知方法であって、
前記蓄電池の端子間電圧及び電流を取得し、前記電流をもとに前記蓄電池が充放電中か充放電停止中かを判定し、前記蓄電池が充放電中と判定すると、前記端子間電圧を所定の電圧許容値と比較し、前記端子間電圧が前記電圧許容値より低いと判定すると所定の電圧低下情報を保存する一方、
前記蓄電池が充放電停止中と判定すると、充放電停止からの経過時間ｔを求め、安定開放端電圧（安定ＯＣＶ）からの経過時間ｔにおける前記端子間電圧の変化量である開放端電圧（ＯＣＶ）変化量を算出する緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて前記蓄電池の劣化度を推定し、前記劣化度を所定の劣化許容値と比較し、前記劣化度が前記劣化許容値を超えていると判定すると所定の劣化超過情報を保存し、
前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報のいずれか一方が保存されると、他方が既に保存されているか否かを判定し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報がともに保存されていると判定したとき前記セル短絡を検知する
ことを特徴とする蓄電池のセル短絡検知方法。 A battery short-circuit detection method for a storage battery that detects a cell short-circuit that occurs in a storage battery containing one or more cells,
Obtaining the inter-terminal voltage and current of the storage battery, determining whether the storage battery is charging / discharging or stopping charging / discharging based on the current, and determining that the storage battery is charging / discharging, determine the inter-terminal voltage. When it is determined that the voltage between the terminals is lower than the allowable voltage value, the predetermined voltage drop information is stored.
If it determines with the said storage battery being charging / discharging stop, the elapsed time t from charging / discharging stop will be calculated | required, and the open end voltage (OCV) which is the variation | change_quantity of the said voltage between terminals in the elapsed time t from stable open end voltage (stable OCV). ) When the degree of deterioration of the storage battery is estimated using a relaxation function F (t) for calculating the amount of change, the degree of deterioration is compared with a predetermined allowable deterioration value, and the deterioration degree exceeds the allowable deterioration value When it is judged, the specified excess deterioration information is saved,
When one of the voltage drop information and the excess deterioration information is stored, it is determined whether the other is already stored, and it is determined that both the voltage drop information and the deterioration excess information are stored. A method for detecting a cell short circuit of a storage battery, characterized by detecting the cell short circuit. 前記蓄電池が充放電中と判定されると、さらに前記電流を放電電流の大きさを判定するための所定の電流判定値と比較し、前記電流が前記電流判定値より高い（放電電流を負とする）と判定されるときだけ、前記端子間電圧と前記電圧許容値との比較を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電池のセル短絡検知方法。 When it is determined that the storage battery is being charged / discharged, the current is further compared with a predetermined current determination value for determining the magnitude of the discharge current, and the current is higher than the current determination value (the discharge current is negative). 2. The storage battery cell short-circuit detection method according to claim 1, wherein a comparison between the voltage between the terminals and the voltage allowable value is performed only when it is determined. 前記蓄電池が充放電停止中と判定されると、さらに前記端子間電圧を前記電圧許容値と比較し、前記端子間電圧が前記電圧許容値より低いと判定すると前記電圧低下情報を保存する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電池のセル短絡検知方法。 When it is determined that the storage battery is in charge / discharge stop, the inter-terminal voltage is further compared with the allowable voltage value, and when it is determined that the inter-terminal voltage is lower than the allowable voltage value, the voltage drop information is stored. The cell short-circuit detection method for a storage battery according to claim 1 or 2, characterized in that: 前記蓄電池が充放電停止中と判定されると、前記端子間電圧を所定の電圧推定式を用いて推定する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蓄電池のセル短絡検知方法。 4. The cell short circuit of the storage battery according to claim 1, wherein when the storage battery is determined to be in a charge / discharge stop state, the inter-terminal voltage is estimated using a predetermined voltage estimation formula. 5. Detection method. 前記電圧推定式をＶｎｏｗ（ｔ）とするとき、前記経過時間ｔが第１の時間ｔａに達するまでは前記端子間電圧の測定値Ｖｍを用いて、
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｍ
とし、前記経過時間ｔが第１の時間ｔａを超えて第２の時間ｔｂに達するまでは、
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｎｏｗ（ｔａ）−ｄＶ１＊（ｔ−ｔａ）
ｄＶ１＝（Ｖｎｏｗ（０）−Ｖｎｏｗ（ｔａ））／ｔａ
とし、前記経過時間ｔが第２の時間ｔｂを超えると、所定の電圧変化率ｄＶ２を用いて
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｎｏｗ（ｔｂ）−ｄＶ２＊（ｔ−ｔｂ）
とする
ことを特徴とする請求項４に記載の蓄電池のセル短絡検知方法。

When the voltage estimation formula is Vnow (t), the measured value Vm of the voltage between the terminals is used until the elapsed time t reaches the first time ta,
Vnow (t) = Vm
And until the elapsed time t exceeds the first time ta and reaches the second time tb ,
Vnow (t) = Vnow (ta) -dV1 * (t-ta)
dV1 = (Vnow (0) - Vnow (ta)) / ta
When the elapsed time t exceeds the second time tb, Vnow (t) = Vnow (tb) −dV2 * (t−tb) using a predetermined voltage change rate dV2.
The cell short-circuit detection method for a storage battery according to claim 4.

１以上のセルを内蔵する蓄電池で発生するセル短絡を検知する蓄電池のセル短絡検知装置であって、
前記蓄電池の端子間電圧および電流を測定する測定手段と、
メモリと、
前記測定手段から前記蓄電池の端子間電圧及び電流を取得し、前記電流をもとに前記蓄電池が充放電中か充放電停止中かを判定し、前記蓄電池が充放電中と判定すると、前記端子間電圧を所定の電圧許容値と比較し、前記端子間電圧が前記電圧許容値より低いと判定すると所定の電圧低下情報を前記メモリに保存する一方、前記蓄電池が充放電停止中と判定すると、充放電停止からの経過時間ｔを求め、安定開放端電圧（安定ＯＣＶ）からの経過時間ｔにおける前記端子間電圧の変化量である開放端電圧（ＯＣＶ）変化量を算出する緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて前記蓄電池の劣化度を推定し、前記劣化度を所定の劣化許容値と比較し、前記劣化度が前記劣化許容値を超えていると判定すると所定の劣化超過情報を前記メモリに保存し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報のいずれか一方が前記メモリに保存されると、他方が前記メモリに既に保存さているか否かを判定し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報がともに前記メモリに保存されていると判定したとき前記セル短絡を検知する状態検知部と、を備える
ことを特徴とする蓄電池のセル短絡検知装置。 A cell short-circuit detection device for a storage battery that detects a cell short-circuit that occurs in a storage battery containing one or more cells,
Measuring means for measuring the voltage and current between the terminals of the storage battery;
Memory,
When the voltage and current between the terminals of the storage battery are acquired from the measuring means, it is determined whether the storage battery is charging / discharging or charging / discharging is stopped based on the current, and when the storage battery is determined to be charging / discharging, the terminal When the inter-voltage is compared with a predetermined voltage allowable value and when it is determined that the voltage between the terminals is lower than the voltage allowable value, the predetermined voltage drop information is stored in the memory, while when the storage battery is determined to be charging / discharging stopped, A relaxation function F (t) for obtaining an elapsed time t from the charge / discharge stop and calculating an open end voltage (OCV) change amount, which is a change amount of the inter-terminal voltage at the elapsed time t from the stable open end voltage (stable OCV). ) Is used to estimate the degree of deterioration of the storage battery, the degree of deterioration is compared with a predetermined allowable deterioration value, and when it is determined that the deterioration degree exceeds the allowable deterioration value, predetermined excess deterioration information is stored in the memory. Save the voltage When one of the lower information and the excess deterioration information is stored in the memory, it is determined whether the other is already stored in the memory, and both the voltage drop information and the excess deterioration information are stored in the memory. And a state detection unit that detects the cell short circuit when it is determined that the cell is short-circuited.
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