JP6419046B2 - 蓄電システムの故障形態判定装置 - Google Patents

Description

本発明は複数のセルを有する蓄電モジュールを複数備える蓄電システムの故障形態判定装置に関する。

従来より、バッテリに接続される電流センサや電圧センサの値に基づき電池の劣化（故障）を検知することが記載されている。具体的には、電流センサや電圧センサが用いられてバッテリの充電状態が検出される。検出されたバッテリの充電状態が第１の閾値以上のときにバッテリの内部抵抗が測定され、複数個の内部抵抗のばらつきが測定される。ばらつきが第２の閾値以上のときに、バッテリが劣化していると判定され、バッテリの劣化の検出が行われる（特許文献１参照）。

特開２００８−８７０３号公報

しかし、電流センサや電圧センサ自体が故障している場合には、バッテリが劣化していないにもかかわらず、誤ってバッテリが劣化していると判断されることがある。

本発明は、バッテリ、又は、バッテリの劣化（故障）を検出するためのセンサの故障の有無を判定できる蓄電システムの故障形態判定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、蓄電手段（例えば、後述のバッテリパック１１、蓄電モジュール１１１、セル１１２）と、前記蓄電手段の状態を検知する状態検出手段（例えば、後述のセル電圧センサ１２、電流センサ１３、ＩＰＵ吸気温度センサ１５、温度センサ１１５）と、前記状態検出手段により取得されたデータを蓄積する蓄積手段（例えば、後述のレコーダ部２９）と、前記蓄積手段から得られる蓄積データに基づき、前記蓄電手段又は前記状態検出手段の故障の有無を判定する判定手段（例えば、後述の故障判定部２８）と、を備える蓄電システムの故障形態判定装置を提供する。

本発明によれば、蓄積された、状態検出手段により取得された蓄積データに基づいて判定が行われるため、蓄電手段又は状態検出手段の故障の有無を判定することができる。

状態検出手段が故障しているにも関わらず蓄電手段が故障していると判定された場合には、本来であれば状態検出手段のみの交換で済むにも関わらず、蓄電手段を交換することになる。しかし、本発明では、蓄積されたデータの特異点を利用して故障形態を捉えることが可能となるため、故障形態の判別可能となる。このため、故障部位（蓄電手段又は状態検出手段のいずれか）のみの交換が可能となり、製品保証費用を大幅に削減することが可能となる。

また、故障形態の判別が可能となるため、故障車両の修理のための入庫前に、故障形態を含む蓄積データが修理工場側へ送信されれば、故障形態をあらかじめ把握でき、故障部品の早期準備が可能となる。それにより、故障車両が入庫した際には、故障部位を即交換することができ、結果的に早期解決に繋げることができる。

また、前記蓄電手段は複数の蓄電セルから構成され、前記状態検出手段は前記蓄電セルの蓄電容量を均等化するために要する均等化時間を検知し、前記蓄積手段は前記均等化時間の積算値を検出し、前記判定手段は前記積算値に基づき、前記蓄電手段と前記状態検出手段とのいずれが故障しているかを判定する判定手段と、を備えることが好ましい。

この発明によれば、蓄電セルの蓄電容量を均等化するために要する均等化時間が検知され、均等化時間の積算値が検出され、蓄積手段に蓄積されている積算値が用いられるため、蓄電セルの電圧センサによって検知することが困難な蓄電セルの故障であっても、検知することができ、蓄電セルの故障である旨の判定をすることができる。

また、前記状態検出手段は前記蓄電手段の電圧を測定し、前記蓄積手段は前記蓄電手段から得られる第１の電圧値と前記第１の電圧値よりも後に得られる第２の電圧値との差分値を蓄積し、前記判定手段は蓄積された前記差分値に基づき、前記蓄電手段と前記状態検出手段とのいずれが故障しているかを判定することが好ましい。

この発明によれば、蓄電手段の電圧が検出され、蓄電手段から得られる第１の電圧値と第１の電圧値よりも後に得られる第２の電圧値との差分値が蓄積されるため、当該蓄積された差分値に基づき、蓄電手段、状態検出手段のいずれが故障しているか否かの判定を行うことができる。このため、蓄電手段、状態検出手段のいずれが故障しているか否かの判定を行うための構成を新たに設けずに済み、容易に当該判定を行うことができる。

本発明によれば、バッテリ、又は、バッテリの劣化（故障）を検出するためのセンサの故障の有無を判定できる蓄電システムの故障形態判定装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置を備える車両１を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置における故障形態判定処理を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置において電圧センサの故障が検出される場合を示すグラフである。 本発明の第１実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置においてバッテリパック１１のセル１１２の故障が検出される場合を示すグラフである。 本発明の第２実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置における故障形態判定処理を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置における故障形態判定処理を示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置における故障形態判定処理を示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置においてマイクロショートによるセル１１２の故障が検出される場合を示すグラフである。 本発明の第４実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置において抵抗上昇によるセル１１２の故障が検出される場合を示すグラフである。 本発明の第５実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置における故障形態判定処理を示すフローチャートである。 本発明の第６実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置における故障形態判定処理を示すフローチャートである。 本発明の第６実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置において取得される、走行中のバッテリパック１１の温度の頻度分布を示すグラフである。 本発明の第６実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置において取得される、電池に導入される吸気温度の頻度分布を示すグラフである。 本発明の第７実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置における故障形態判定処理を示すフローチャートである。 本発明の第７実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置においてバッテリパック１１のセル１１２の故障が検出される場合を示すグラフである。 本発明の第７実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置において電流センサ１３の故障が検出される場合を示すグラフである。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照して詳しく説明する。なお、第２実施形態以降の説明において、第１実施形態と共通する構成については、第１実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１は、本発明の第１実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置を備える車両１を示すブロック図である。図２は、本発明の第１実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置における故障形態判定処理を示すフローチャートである。図３は、本発明の第１実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置において電圧センサの故障が検出される場合を示すグラフである。図４は、本発明の第１実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置においてバッテリパック１１のセル１１２の故障が検出される場合を示すグラフである。

第１実施形態に係る蓄電システムの故障形態判定装置は、電気自動車やハイブリッド車等の、蓄電システムを構成するバッテリパック１１から供給される電気により駆動する車両１において備えられている。図１に示すように、車両１に設けられる蓄電システムは、組電池により構成されるバッテリパック１１を有している。バッテリパック１１は、複数個の蓄電モジュール１１１を有している。蓄電モジュール１１１は、例えばリチウムイオンバッテリにより構成された２次電池である複数個のセル（蓄電セル）１１２を有している。複数個のセル１１２は、積層され電気的に直列に接続されている。バッテリパック１１は、高電圧バッテリを構成し、電気自動車やハイブリッド車の蓄電池として使用される。

蓄電手段としてのバッテリパック１１には、温度センサ１１５が設けられている。温度センサ１１５は、バッテリパック１１における全てのセル１１２の温度を検出する。また、全てのセル１１２には、電圧センサ（以下「セル電圧センサ１２」と言う）が電気的に接続されている。セル電圧センサ１２は、各蓄電モジュール１１１に設けられており、バッテリパック１１における全てのセル１１２の開放電圧や、全てのセル１１２についての、セル電圧の最大値及びセル電圧の最小値を検出する。また、バッテリパック１１から出力される電流を検出可能な電流センサ１３が設けられている。

また、ＩＰＵ（バッテリボックス）の中に設けられるバッテリパック１１の冷却のために供給される冷媒の温度を検出可能なＩＰＵ吸気温度センサ１５が設けられている。ＩＰＵ吸気温度センサ１５は、一方が車両１の車内に開口すると共に他方が組電池に向けて開口する吸気ダクト内に配置されており、バッテリパック１１への吸気の温度を検出可能である。また、車両１の車外の温度を検出可能な外気温度センサ１６が設けられている。外気温度センサ１６は、車両１の車外に設けられている。セル電圧センサ１２、電流センサ１３、ＩＰＵ吸気温度センサ１５、外気温度センサ１６、温度センサ１１５は、導線や基板上の配線等を介して、ＥＣＵ２０に電気的に接続されている。セル電圧センサ１２、電流センサ１３、ＩＰＵ吸気温度センサ１５、温度センサ１１５は、蓄電手段の状態を検知する状態検出手段を構成する。

また、ＥＣＵ２０からの出力を車の外部へ出力する送信部１８が、ＥＣＵ２０に電気的に接続されている。具体的には、送信部１８は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等を有し、３ＧやＬＴＥ等の携帯電話網に代表される無線通信網を通じて無線通信を行い、サーバと無線通信を行うことが可能に構成されている。送信部１８は、セル電圧センサ１２が故障している旨の情報や、セル１１２が故障している旨の情報や、故障しているセル電圧センサ１２又はセル１１２のＩＤの情報をサーバに送信可能であるとともに、車両１を識別する識別番号（以下、「車両ＩＤ」ともいう）、パスワード、車両の現在位置情報、及び施設情報の配信要求等をサーバに送信可能である。

ＥＣＵ２０は、セル電圧センサ１２等からの入力信号波形を入力する入力回路や、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）や、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム、各種マップ、後述の第１閾値Ａ〜第８閾値Ｌなどを記憶する記憶回路や、制御信号を出力する出力回路等を備えている。これらにより、ＥＣＵ２０においては、電圧管理部２１と、電流管理部２２と、出力管理部２３と、温度管理部２４と、ＳＯＣ演算部２５と、容量演算部２６と、均等化部２７と、故障判定部２８と、レコーダ部２９と、タイムスタンプ部３０と、が構成される。

電圧管理部２１は、セル電圧センサ１２により検出された、全てのセル１１２の開放電圧を入力する。また、電圧管理部２１は、セル電圧センサ１２により検出された、全てのセル１１２についてのセル電圧の最大値及びセル電圧の最小値を入力し、セル電圧の最大値とセル電圧の最小値との差（以下「電圧差」と言う）を算出する。また、電圧管理部２１は、全てのセル１１２の開放電圧のデータと、電圧差のデータとを、出力管理部２３、ＳＯＣ演算部２５、容量演算部２６、均等化部２７、故障判定部２８、及び、タイムスタンプ部３０へ出力する。

電流管理部２２は、電流センサ１３により検出された、バッテリパック１１から出力された電流を入力する。また、電流管理部２２は、電流センサ１３により検出された、バッテリパック１１から出力された電流のデータを、出力管理部２３、ＳＯＣ演算部２５、容量演算部２６、均等化部２７、故障判定部２８、及び、タイムスタンプ部３０へ出力する。

出力管理部２３は、電圧管理部２１からの開放電圧のデータと、電流管理部２２からの電流のデータと、ＳＯＣ演算部２５からの全てのセル１１２のＳＯＣと、に基づき、バッテリパック１１から出力される電流の指示値を管理する。

温度管理部２４は、外気温度センサ１６からの温度のデータを入力し、エンジン冷却水の温度を略一定温度に温度管理する。また、温度管理部２４は、ＩＰＵ吸気温度センサ１５及び外気温度センサ１６からの温度のデータを故障判定部２８及びタイムスタンプ部３０へ出力する。

ＳＯＣ演算部２５は、セル電圧センサ１２によって得られた全てのセル１１２の電圧値と、セル１１２のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）特性グラフと、に基づいて、全てのセル１１２のＳＯＣを算出し、出力管理部２３及び容量演算部２６へ出力する。

容量演算部２６は、ＳＯＣ演算部２５によって得られた全てのセル１１２の現在のＳＯＣに基づき、各セル１１２の容量を算出する。また、容量演算部２６は、ＳＯＣ演算部２５によって得られた各セル１１２の現在のＳＯＣと、各セル１１２の使用下限ＳＯＣと、の差と、各セル１１２の容量と、の積を算出することにより、全てのセル１１２について、放電可能容量を算出する。また、容量演算部２６は、セル１１２の使用上限ＳＯＣと、ＳＯＣ演算部２５によって得られた全てのセル１１２の現在のＳＯＣと、の差と、各セル１１２の容量と、の積を算出することにより、全てのセル１１２について、充電可能容量を算出する。容量演算部２６は、算出した各セル１１２の容量、放電可能容量、及び、充電可能容量を、出力管理部２３及び均等化部２７へ出力する。

均等化部２７は、均等化回路を有している。均等化部２７は、容量演算部２６からの各セル１１２の容量、放電可能容量、及び、充電可能容量に基づき、各セル１１２の放電可能容量に応じた放電を行って全セル１１２において蓄電容量の均等化を行うために、均等化回路に対して制御を行う。また、均等化部２７は、各セル１１２について、均等化の制御を開始してから完了するまでの、均等化に要した時間を計測して検知し、レコーダ部２９に記憶されている各セル１１２についての均等化に要した時間のこれまでの積算値を読み出し、当該積算値に今回計測した、均等化に要した時間を加算して新たな積算値のデータとして、タイムスタンプ部３０へ出力する。

タイムスタンプ部３０は、電圧管理部２１からの開放電圧のデータや電圧差のデータ、電流管理部２２からの電流のデータ、出力管理部２３からの電流の指示値のデータ、均等化部２７からの均等化に要した時間の積算値のデータ、温度センサ１１５からのバッテリパック１１の温度のデータ、ＩＰＵ吸気温度センサ１５からのバッテリパック１１の冷却のために供給される冷媒の温度のデータ等に、日付や時間を含むタイムスタンプを付して、レコーダ部２９へ出力する。

蓄積手段としてのレコーダ部２９は、状態検出手段により取得されたデータを蓄積する。
具体的には、レコーダ部２９は、タイムスタンプ部３０から出力された、電圧管理部２１からの開放電圧のデータや電圧差のデータ、電流管理部２２からの電流のデータ、出力管理部２３からの電流の指示値のデータ、均等化部２７からの均等化に要した時間の積算値のデータ、温度センサ１１５からのバッテリパック１１の温度のデータ、ＩＰＵ吸気温度センサ１５からのバッテリパック１１の冷却のために供給される冷媒の温度のデータ等を記憶回路に記憶する。また、レコーダ部２９は、過去にレコーダ部２９に記憶し蓄積しているデータ、具体的には、開放電圧の値のデータや、電圧差のデータや、セル１１２の均等化にかかった均等化時間や、均等化時間の積算値のデータ、即ち、全セル１１２において所定の期間に複数回行われた均等化にかかった均等化時間の累計（以下、「均等化回路作動積算時間」と言う）のデータや、バッテリパック１１の温度のデータや、バッテリパック１１への吸気の温度のデータや、バッテリパック１１の電流のデータ等を検出し、故障判定部２８へ出力する。

判定手段としての故障判定部２８は、蓄積手段としてのレコーダ部２９から得られる蓄積データに基づき、蓄電手段（バッテリパック１１やセル１１２）、又は、状態検出手段（セル電圧センサ１２、電流センサ１３、ＩＰＵ吸気温度センサ１５、温度センサ１１５）の故障の有無を判定する。具体的には故障判定部２８は、レコーダ部２９に記憶されている電圧管理部２１からの開放電圧のデータ、電圧値の電流管理部２２からの電流のデータ、出力管理部２３からの、電流の指示値のデータ、均等化部２７からの、均等化に要した時間の積算値のデータ、温度センサ１１５からの、バッテリパック１１の温度のデータ、ＩＰＵ吸気温度センサ１５からの、バッテリパック１１の冷却のために供給される冷媒の温度のデータ等に基づき、セル電圧センサ１２、電流センサ１３、ＩＰＵ吸気温度センサ１５、温度センサ１１５等が故障しているのか、バッテリパック１１やセル１１２が故障しているのか、の判定を行う。

上記構成による車両１の蓄電システムの故障形態判定装置におけるＥＣＵ２０の制御については、以下のとおりである。
先ず、図２に示すように、車両１においてイグニッションスイッチをＯＮにしたときに、Ｓ１１では、セル電圧センサ１２（図１参照）は、複数のセル１１２を有する蓄電モジュール１１１を複数備える蓄電装置のバッテリパック１１における、全てのセル１１２の電圧差を検出し、タイムスタンプ部３０へ出力する。そして、タイムスタンプ部３０は、セル電圧センサ１２により検出された全てのセル１１２の電圧差のデータを入力し、当該電圧差を測定した日の日付及び時間含むタイムスタンプを電圧差のデータに付して、レコーダ部２９へ出力する。レコーダ部２９は、当該タイムスタンプが付された電圧差のデータを記憶する。そして、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ１２へ移行する。

Ｓ１２では、セル電圧センサ１２は、バッテリパック１１における、全てのセル１１２の開放電圧を検出し、タイムスタンプ部３０へ出力する。そして、タイムスタンプ部３０は、セル電圧センサ１２により検出された全てのセル１１２の開放電圧の値のデータを入力し、当該値を測定した日の日付及び時間含むタイムスタンプを当該値のデータに付して、レコーダ部２９へ出力する。レコーダ部２９は、当該タイムスタンプが付された開放電圧の値のデータを記憶する。そして、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ１３へ移行する。

Ｓ１３では、故障判定部２８は、今回算出した電圧差と前回算出した電圧差とをレコーダ部２９から入力し、これらに基づき、経過時間に対する電圧差の増加量のグラフにおける傾きの値（ｄｘ／ｄｔ）を算出し、タイムスタンプ部３０へ出力する。そして、タイムスタンプ部３０は、故障判定部２８からの傾きの値のデータを入力し、当該傾きの値を測定した日の日付及び時間含むタイムスタンプを当該傾きの値のデータに付して、レコーダ部２９へ出力する。レコーダ部２９は、当該タイムスタンプが付された傾きの値のデータを記憶する。そして、故障判定部２８は、算出した傾きの値の絶対値が第１閾値Ａを超えているか否かの判断を行う。

セル１１２は、図４において実線のグラフで示すように、使用され続けることに伴い、徐々に電位差が大きくなり、これに伴い、電位差の傾き（増加率）が大きくなる。従って、電位差の傾き（増加率）が、徐々に大きくなり、所定の第１閾値Ａよりも大きくなった場合には、セル１１２が劣化（故障）していると判定することができる。これに対して、図３において実線のグラフで示すように、突然電位差の傾き（増加率）が大きくなり、所定の第１閾値Ａを超えた場合には、セル１１２が劣化（故障）しているとは考えにくく、セル電圧センサ１２の故障であると考えられる。

そこで、算出した傾きの値の絶対値が第１閾値Ａを超えている場合（ＹＥＳ）には、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ１４へ移行する。算出した傾きの値の絶対値が第１閾値Ａ以下の場合（ＮＯ）には、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ１１へ戻る。

Ｓ１４では、故障判定部２８は、前回算出した傾きの値、及び、前々回算出した傾きの値をレコーダ部２９から入力する。そして、前回算出した傾きの値、又は、前々回算出した傾きの値が、０に略等しい値であるか否かの判断を行う。前回算出した傾きの値、又は、前々回算出した傾きの値が、０に略等しい値である場合（ＹＥＳ）には、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ１５へ移行する。前回算出した傾きの値、又は、前々回算出した傾きの値が、０に略等しい値ではない場合（ＮＯ）には、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ１７へ移行する。

Ｓ１５では、故障判定部２８は、セル電圧センサ１２が故障している旨の判定を行い、その旨を送信部１８へ出力する。そしてＥＣＵ２０の制御は、Ｓ１６へ移行する。

Ｓ１６では、故障判定部２８は、Ｓ１１において検出された電圧差が最大のときに、Ｓ１２で検出された全セル電圧において、傾きの値の絶対値が第１閾値Ａを超えているセル１１２の電圧の検出したセル電圧センサ１２のＩＤを特定し、当該ＩＤを送信部１８へ出力する。そしてＥＣＵ２０の制御は、Ｓ１１へ戻る。

Ｓ１７では、故障判定部２８は、セル１１２が故障している旨の判定を行い、その旨を送信部１８へ出力する。そしてＥＣＵ２０の制御は、Ｓ１８へ移行する。

Ｓ１８では、故障判定部２８は、Ｓ１２において検出された全てのセル１１２の開放電圧うちで、電圧値が第２閾値領域Ｂに含まれず、電圧値が極端に大きいか又は極端に小さいセル１１２のＩＤを特定し、当該ＩＤを送信部１８へ出力する。そしてＥＣＵ２０の制御は、Ｓ１１へ戻る。

本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、蓄電システムの故障形態判定装置は、蓄電手段としてのバッテリパック１１と、バッテリパック１１の状態を検知する状態検出手段（セル電圧センサ１２、電流センサ１３、ＩＰＵ吸気温度センサ１５、温度センサ１１５）と、状態検出手段により取得されたデータを蓄積する蓄積手段としてのレコーダ部２９と、レコーダ部２９から得られる蓄積データに基づき、蓄電手段又は状態検出手段の故障の有無を判定する判定手段としての故障判定部２８と、を備える。

これにより、電圧差の過去の蓄積データを利用することで、セル電圧センサ１２の故障か、セル１１２の劣化（故障）かを判別でき、確実にバッテリパック１１を構成するセル１１２の劣化の有無を検出することができる。このため、蓄電手段、状態検出手段のいずれが故障しているか否かの判定を行うことができる。

セル電圧センサ１２が故障しているにも関わらずバッテリパック１１のセル１１２が故障していると判定された場合には、本来であればセル電圧センサ１２のみの交換で済むにも関わらず、バッテリパック１１を交換することになる。しかし、本実施形態では、蓄積されたデータの特異点を利用して故障形態を捉えることが可能となるため、故障形態の判別可能となる。このため、故障部位（セル電圧センサ１２又はバッテリパック１１のいずれか）のみの交換が可能となり、製品保証費用を大幅に削減することが可能となる。

また、故障形態の判別が可能となるため、故障車両の修理のための入庫前に、故障形態を含む蓄積データが修理工場側へ送信部１８から送信されることにより、故障形態をあらかじめ把握でき、故障部品の早期準備が可能となる。それにより、故障車両が入庫した際には、故障部位を即交換することができ、結果的に早期解決に繋げることができる。

また、状態検出手段は蓄電手段としてのセル１１２の電圧を測定する。蓄積手段は、蓄電手段から得られる第１の電圧値と、第１の電圧値よりも後に得られる第２の電圧値と、の差分値としての電圧差を蓄積する。判定手段は蓄積された差分値としての電圧差に基づき、蓄電手段と状態検出手段とのいずれが故障しているかを判定する。

これにより、蓄電手段としてのセル１１２の電圧を検出し、電圧値の差分である電圧差が蓄積され利用されるため、蓄電手段と状態検出手段とのいずれが故障しているかを判定することができる。このため、蓄電手段、状態検出手段のいずれが故障しているか否かの判定を行うための構成を新たに設けずに済み、容易に当該判定を行うことができる。

＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態を、図５を参照しながら説明する。図５は、本発明の第２実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置における故障形態判定処理を示すフローチャートである。本実施形態に係る蓄電システムの故障形態判定装置は、主として各セル１１２の充電量を均等化する際の、均等化回路の動作積算時間を用いて、故障形態の判定を行う点において、第１実施形態とは異なる。

第２実施形態による車両１の蓄電システムの故障形態判定装置におけるＥＣＵ２０の制御については、以下のとおりである。第２実施形態による車両１の蓄電システムの故障形態判定装置におけるＥＣＵ２０の制御を行う前提として、セル１１２の均等化が、所定の時間間隔で行われる。

セル１１２の均等化において均等化部２７は、セル１１２の充電量にばらつきが生じ、所定のセル１１２の充電量が他のセル１１２の充電量に対して極端に多いか又は少ない場合には、均等化回路を作動させて、セル１１２の充電量の均等化を行う。そして、均等化部２７は、均等化が行われている時間、即ち、均等化回路が作動している時間のデータ（以下「均等化時間データ」と言う）を、タイムスタンプ部３０へ出力する。そして、タイムスタンプ部３０は、均等化時間データを入力し、均等化を行った日の日付及び時間含むタイムスタンプを、均等化時間データに付して、レコーダ部２９へ出力する。レコーダ部２９は、当該タイムスタンプが付された均等化時間データを記憶する。

先ず、Ｓ１１１では、故障判定部２８は、所定の期間に複数回均等化が行われて得られた均等化時間データであって、レコーダ部２９に蓄積されている、タイムスタンプが付された均等化時間データを入力する。そして、入力した均等化時間データを用いて、全セル１１２において、均等化回路作動積算時間を算出する。そして、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ１１２へ移行する。

Ｓ１１２では、故障判定部２８は、Ｓ１１１においてレコーダ部２９から入力した均等化時間データを用いて、全セル１１２について、今回までの均等化にかかった累計時間と、前回の均等化にかかった累計時間との差（以下、「均等化回路作動積算時間差」と言う）を算出する。そして、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ１１３へ移行する。

Ｓ１１３では、故障判定部２８は、Ｓ１１１において算出した均等化回路作動積算時間が第３閾値よりも小さいセル１１２の有無を判定する。均等化回路作動積算時間が第３閾値Ｃよりも小さいセル１１２がある場合（ＹＥＳ）、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ１１５へ移行する。均等化回路作動積算時間が第３閾値Ｃよりも小さいセル１１２がない場合（ＮＯ）、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ１１４へ移行する。

Ｓ１１４では、故障判定部２８は、Ｓ１１２において算出した均等化回路作動積算時間差が第４閾値Ｄよりも小さいセル１１２がある場合（ＹＥＳ）、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ１１５へ移行する。均等化回路作動積算時間差が第４閾値Ｄよりも小さいセル１１２がない場合（ＮＯ）、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ１１１へ戻る。

Ｓ１１５では、故障判定部２８は、セル１１２が故障している旨の判定を行い、その旨を送信部１８へ出力する。そしてＥＣＵ２０の制御は、Ｓ１１１へ戻る。

本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、蓄電手段としてのバッテリパック１１は複数の蓄電セルとしてのセル１１２から構成される。状態検出手段としての均等化部２７は、セル１１２の蓄電容量を均等化するために要する均等化時間を検知する。蓄積手段としてのレコーダ部２９は均等化時間の積算値を検出する。判定手段としての故障判定部２８は、レコーダ部２９の積算値に基づき、蓄電手段と状態検出手段とのいずれが故障しているかを判定する判定手段と、を備える。

これにより、セル電圧センサ１２により検知することが困難なセル１１２の故障であっても、検知することができ、セル１１２の故障である旨の判定をすることができる。

＜第３実施形態＞
以下、本発明の第３実施形態を、図６を参照しながら説明する。図６は、本発明の第３実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置における故障形態判定処理を示すフローチャートである。

本実施形態に係る蓄電システムの故障形態判定装置は、セル１１２の故障の判定が行われた場合に、いずれのセル１１２が故障しているのかについて、セル１１２のＩＤを特定する点において、第２実施形態とは異なる。これ以外の第３実施形態における構成については、第２実施形態の構成と同様であるため、同一の部材や処理については同一の符号を付し、説明を省略する。

第３実施形態による車両１の蓄電システムの故障形態判定装置におけるＥＣＵ２０の制御については、以下のとおりである。第３実施形態による車両１の蓄電システムの故障形態判定装置におけるＥＣＵ２０の制御のＳ１１１〜Ｓ１１４についは、第２実施形態におけるＥＣＵ２０の制御のＳ１１１〜Ｓ１１４と同一である。Ｓ１１５では、故障判定部２８は、セル１１２が故障している旨の判定を行い、その旨を送信部１８へ出力する。そしてＥＣＵ２０の制御は、Ｓ１１６へ移行する。

Ｓ１１６では、故障判定部２８は、レコーダ部２９に記憶されている均等化回路作動積算時間のデータ、均等化回路作動積算時間差のデータを入力する。そして、故障判定部２８は、Ｓ１１１において算出した均等化回路作動積算時間が第３閾値Ｃよりも小さいセルＩＤ、又は、Ｓ１１４において算出した均等化回路作動積算時間差が第４閾値Ｄよりも小さいセルＩＤを特定し、当該ＩＤを送信部１８へ出力する。そしてＥＣＵ２０の制御は、Ｓ１１１へ戻る。

本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、セル１１２の故障であると判定された当該セル１１２のＩＤを特定することができる。これにより、セル１１２を交換する際に、どのセル１１２が故障しているかについて把握することができるので、セル１１２の交換作業等を効率よく行うことができる。

＜第４実施形態＞
以下、本発明の第４実施形態を、図７〜図９を参照しながら説明する。
図７は、本発明の第４実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置における故障形態判定処理を示すフローチャートである。図８は、本発明の第４実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置においてマイクロショートによるセル１１２の故障が検出される場合を示すグラフである。図９は、本発明の第４実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置において抵抗上昇によるセル１１２の故障が検出される場合を示すグラフである。

本実施形態に係る蓄電システムの故障形態判定装置は、セル１１２の故障の判定が行われた場合に、当該セル１１２がどのような故障形態かを特定する点において、第２実施形態とは異なる。これ以外の第４実施形態における構成については、第２実施形態の構成と同様であるため、同一の部材や処理については同一の符号を付し、説明を省略する。

第４実施形態による車両１の蓄電システムの故障形態判定装置におけるＥＣＵ２０の制御については、以下のとおりである。第４実施形態による車両１の蓄電システムの故障形態判定装置におけるＥＣＵ２０の制御のＳ１１１〜Ｓ１１４についは、第２実施形態におけるＥＣＵ２０の制御のＳ１１１〜Ｓ１１４と同一である。

Ｓ１１５では、故障判定部２８は、セル１１２が故障している旨の判定を行い、その旨を送信部１８へ出力する。そしてＥＣＵ２０の制御は、Ｓ２１６へ移行する。

Ｓ２１６では、故障判定部２８は、Ｓ１１２において算出した均等化回路作動積算時間差が増減しているセル１１２の有無を判定する。
具体的には、図９において一点鎖線で囲まれた４８番目のセル１１２が示すように、今回の均等化にかかった時間が含まれた均等化回路作動積算時間差が減少し、且つ、前回までの均等化にかかった時間が含まれた均等化回路作動積算時間差が増加しているか否かの判定を行う。図８及び図９においては、実線のグラフが、今回の均等化にかかった時間が含まれた均等化回路作動積算時間差を示しており、破線のグラフが、前回までの均等化にかかった時間が含まれた均等化回路作動積算時間差を示している。

図９に示すように、均等化回路作動積算時間差に減少、及び、増加がある場合、セル１１２において抵抗上昇となっていることにより、セル１１２が故障していると考えられる。そこで、今回の均等化にかかった時間が含まれた均等化回路作動積算時間差が減少し、且つ、前回までの均等化にかかった時間が含まれた均等化回路作動積算時間差が増加している場合には（ＹＥＳ）、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ２１７へ移行する。

また、例えば、セル１１２においてマイクロショートが発生している場合には、図８において一点鎖線で囲まれた４８番目のセル１１２が示すように、今回の均等化にかかった時間が含まれた均等化回路作動積算時間差と、前回までの均等化にかかった時間が含まれた均等化回路作動積算時間差と、の両方が減少することが考えられる。そこで、今回の均等化にかかった時間が含まれた均等化回路作動積算時間差が減少し、且つ、前回までの均等化にかかった時間が含まれた均等化回路作動積算時間差が増加しておらず、例えば、今回の均等化にかかった時間が含まれた均等化回路作動積算時間差と、前回までの均等化にかかった時間が含まれた均等化回路作動積算時間差と、の両方が急激に減少している場合には（ＮＯ）、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ２１８へ移行する。

Ｓ２１７では、故障判定部２８は、抵抗上昇が発生していることに起因するセル１１２の故障である旨の判定を行い、その旨を送信部１８へ出力する。そしてＥＣＵ２０の制御は、Ｓ１１１へ戻る。Ｓ２１８では、故障判定部２８は、マイクロショートが発生していることに起因するセル１１２の故障である旨の判定を行い、その旨を送信部１８へ出力する。そしてＥＣＵ２０の制御は、Ｓ１１１へ戻る。

本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、例えば、抵抗上昇が発生していることに起因するセル１１２の故障や、マイクロショートが発生していることに起因するセル１１２の故障等の、故障の態様を特定できる。このため、セル１１２が用いられているバッテリパック１１において生じやすい故障の態様を把握することができる。

＜第５実施形態＞
以下、本発明の第５実施形態を、図１０を参照しながら説明する。図１０は、本発明の第５実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置における故障形態判定処理を示すフローチャートである。

本実施形態に係る蓄電システムの故障形態判定装置は、セル電圧センサ１２が故障しているか否かの判定をする点において、第２実施形態とは異なる。これ以外の第４実施形態における構成については、第２実施形態の構成と同様であるため、同一の部材や処理については同一の符号を付し、説明を省略する。

第５実施形態による車両１の蓄電システムの故障形態判定装置におけるＥＣＵ２０の制御については、以下のとおりである。
先ず、Ｓ１１１では、故障判定部２８は、所定の期間に複数回均等化が行われて得られた均等化時間データであって、レコーダ部２９に蓄積されている、タイムスタンプが付された均等化時間データを入力する。そして、入力した均等化時間データを用いて、全セル１１２において、均等化回路作動積算時間を算出する。そして、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ３１２へ移行する。

Ｓ３１２では、故障判定部２８は、Ｓ１１１において算出した均等化回路作動積算時間の中で、第５閾値Ｅよりも小さい均等化回路作動積算時間を有するセル１１２のみにより構成されている蓄電モジュール１１１の有無を判定する。第５閾値Ｅは、他の蓄電モジュール１１１に含まれているセル１１２の均等化回路作動積算時間が考慮されて、故障判定部２８によって、適切な値に設定されている。第５閾値Ｅよりも小さい均等化回路作動積算時間を有するセル１１２のみにより構成されている蓄電モジュール１１１が存在する場合（ＹＥＳ）、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ３１４へ移行する。第５閾値Ｅよりも小さい均等化回路作動積算時間を有するセル１１２のみにより構成されている蓄電モジュール１１１が存在しない場合（ＮＯ）、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ３１３へ移行する。

Ｓ３１３では、故障判定部２８は、Ｓ１１１において算出した均等化回路作動積算時間に基づき、蓄電モジュール１１１毎の均等化回路作動積算時間σ（以下「モジュール均等化回路作動積算時間σ」と言う）が算出される。そして、第６閾値Ｆよりも大きいモジュール均等化回路作動積算時間σを有する蓄電モジュール１１１の有無を判定する。第６閾値Ｆは、他の蓄電モジュール１１１のモジュール均等化回路作動積算時間σが考慮されて、故障判定部２８によって、適切な値に設定される。第６閾値Ｆよりも大きいモジュール均等化回路作動積算時間σを有する蓄電モジュール１１１が存在する場合（ＹＥＳ）、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ３１４へ移行する。第６閾値Ｆよりも大きいモジュール均等化回路作動積算時間σを有する蓄電モジュール１１１が存在しない場合（ＮＯ）、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ１１１へ戻る。

Ｓ３１４では、故障判定部２８は、セル電圧センサ１２の故障である旨の判定を行い、その旨を送信部１８へ出力する。そしてＥＣＵ２０の制御は、Ｓ１１１へ戻る。

本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、蓄電モジュール１１１単位の均等化回路作動積算時間（モジュール均等化回路作動積算時間σ）について、閾値に対する大小を判断する。これにより、蓄電モジュール１１１毎に設けられたセル電圧センサ１２が故障している場合の均等化回路作動積算時間の特異点を利用して、セル電圧センサ１２が故障しているか否かの判定を行うことができる。

＜第６実施形態＞
以下、本発明の第６実施形態を、図１１〜図１３を参照しながら説明する。
図１１は、本発明の第６実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置における故障形態判定処理を示すフローチャートである。図１２は、本発明の第６実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置において取得される、走行中のバッテリパック１１の温度の頻度分布を示すグラフである。図１３は、本発明の第６実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置において取得される、電池に導入される吸気温度の頻度分布を示すグラフである。

本実施形態に係る蓄電システムの故障形態判定装置は、バッテリパック１１の温度センサ１１５により検出されるバッテリパック１１の温度と、ＩＰＵ吸気温度センサ１５により検出される、バッテリパック１１に導入される吸気温度と、に基づいて、温度センサ１１５の故障の有無を判定するように構成されている点において、第１実施形態とは異なる。

第６実施形態による車両１の蓄電システムの故障形態判定装置におけるＥＣＵ２０の制御については、以下のとおりである。
先ず、Ｓ４１１では、故障判定部２８は、バッテリパック１１の温度センサ１１５によって検出され、タイムスタンプが付されてレコーダ部２９に蓄積され保存されているバッテリパック１１の温度のデータを、レコーダ部２９から入力する。そしてＥＣＵ２０の制御は、Ｓ４１２へ移行する。

Ｓ４１２では、故障判定部２８は、ＩＰＵ吸気温度センサ１５によって検出され、タイムスタンプが付されてレコーダ部２９に蓄積され保存されている、バッテリパック１１への吸気の温度のデータを、レコーダ部２９から入力する。そしてＥＣＵ２０の制御は、Ｓ４１３へ移行する。

Ｓ４１３では、故障判定部２８は、所定の期間に検出され蓄積されたバッテリパック１１の温度のデータから、図１２に示すようなバッテリパック１１の温度分布を作成する。また、同様に、故障判定部２８は、所定の期間に検出され蓄積されたバッテリパック１１への吸気の温度のデータから、図１３に示すような吸気温度分布を作成する。そして、故障判定部２８は、バッテリパック１１の温度分布と吸気温度分布とを比較し、バッテリパック１１の温度分布の温度範囲と、吸気温度分布の温度範囲とが略一致しているか否かの判定を行う。

具体的には、図１２に示すようなバッテリパック１１の温度分布の温度範囲Ｇと、図１３に示すような吸気温度分布の温度範囲Ｈと、が大きく異なっている場合には、温度センサ１１５が故障している可能性が高い。そこで、吸気温度分布の温度範囲である０℃〜４０℃の範囲Ｈ内に、バッテリパック１１の温度分布の温度範囲Ｇが、第７閾値Ｊの割合で含まれているか否かの判定を行う。吸気温度分布の温度範囲Ｈ内に、バッテリパック１１の温度分布の温度範囲Ｇが第７閾値以上の割合で含まれている場合（ＹＥＳ）には、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ４１１へ戻る。吸気温度分布の温度範囲内に、バッテリパック１１の温度分布が第７閾値未満の割合で含まれている場合（ＮＯ）には、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ４１４へ移行する。

Ｓ４１４では、故障判定部２８は、温度センサ１１５の故障である旨の判定を行い、その旨を送信部１８へ出力する。そしてＥＣＵ２０の制御は、Ｓ４１１へ戻る。

本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、バッテリパック１１の温度分布と吸気温度分布とを用いて、温度センサ１１５が故障しているか否かを容易に判定することができる。

＜第７実施形態＞
以下、本発明の第７実施形態を、図１４〜図１６を参照しながら説明する。
図１４は、本発明の第７実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置における故障形態判定処理を示すフローチャートである。図１５は、本発明の第７実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置においてバッテリパック１１のセル１１２の故障が検出される場合を示すグラフである。図１６は、本発明の第７実施形態による蓄電システムの故障形態判定装置において電流センサ１３の故障が検出される場合を示すグラフである。

本実施形態に係る蓄電システムの故障形態判定装置は、電流センサ１３により検出されるバッテリパック１１の電流値を用いて、故障形態の判定を行う点において、第１実施形態とは異なる。

第７実施形態による車両１の蓄電システムの故障形態判定装置におけるＥＣＵ２０の制御については、以下のとおりである。
先ず、Ｓ５１１では、故障判定部２８は、所定の期間に電流センサ１３によって検出され、タイムスタンプが付されてレコーダ部２９に蓄積され保存されているバッテリパック１１の電流のデータを、レコーダ部２９から入力する。同様に、タイムスタンプが付されてレコーダ部２９に蓄積され保存されている、所定の期間における電流管理部２２からの電流の指示値のデータを、レコーダ部２９から入力する。そして故障判定部２８は、図１５、図１６に示すように、当該所定期間における、電流管理部２２からの電流の指示値に対する、レコーダ部２９から入力された電流のデータの電流値の割合（比率）を算出する。そしてＥＣＵ２０の制御は、Ｓ５１２へ移行する。

バッテリパック１１を使用し続けることにより、図１５に示すように、電流のデータの電流値の割合（比率）の絶対値は、徐々に減少し、その傾き（ｄｘ／ｄｔ）の絶対値は増加する。従って、時間に対する当該割合（比率）の傾き（ｄｘ／ｄｔ）の絶対値が、所定の第８閾値Ｌよりも大きくなったときには、バッテリパックの劣化（故障）であると判定することが可能である。一方、図１６に示すように、突然、経過時間に対する当該割合（比率）の傾き（ｄｘ／ｄｔ）の絶対値が、所定の閾値よりも大きくなったときには、バッテリパックの劣化（故障）であるとは考えにくく、電流センサ１３の故障である可能性が高い。

そこで、Ｓ５１２では、故障判定部２８は、時間に対する当該割合（比率）の傾き（ｄｘ／ｄｔ）の絶対値が、第８閾値Ｌよりも大きいか否かの判定を行う。時間に対する当該割合（比率）の傾き（ｄｘ／ｄｔ）の絶対値が、第８閾値Ｌよりも大きい場合（ＹＥＳ）には、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ５１３へ移行する。時間に対する当該割合（比率）の傾き（ｄｘ／ｄｔ）の絶対値が、第８閾値Ｌよりも大きくない場合（ＮＯ）には、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ５１１へ戻る。

Ｓ５１３では、故障判定部２８は、前回の電流値及び前回の電流の指示値による、時間に対する当該割合（比率）の傾き（ｄｘ／ｄｔ）の絶対値が、略０に等しい値であるか否かの判定を行う。時間に対する当該割合（比率）の傾き（ｄｘ／ｄｔ）の絶対値が、略０に等しい値である場合（ＹＥＳ）には、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ５１４へ移行する。時間に対する当該割合（比率）の傾き（ｄｘ／ｄｔ）の絶対値が、略０に等しい値ではない場合（ＮＯ）には、ＥＣＵ２０の制御は、Ｓ５１５へ移行する。

Ｓ５１４では、故障判定部２８は、電流センサ１３の故障である旨の判定を行い、その旨を送信部１８へ出力する。そしてＥＣＵ２０の制御は、Ｓ５１１へ戻る。Ｓ５１５では、故障判定部２８は、バッテリパック１１の劣化（故障）である旨の判定を行い、その旨を送信部１８へ出力する。そしてＥＣＵ２０の制御は、Ｓ５１１へ戻る。

本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、電流の指示値に対する、電流センサ１３により検出された電流値の割合（比率）を用いて、電流センサ１３が故障しているか、バッテリパック１１が故障しているのかを判定することができる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
例えば、第４実施形態では、マイクロショートによるセル１２２の故障や、抵抗上昇によるセル１２２の故障を判定したが、これらに限定されない。また、本実施形態では、状態検出手段は、セル電圧センサ１２、電流センサ１３、ＩＰＵ吸気温度センサ１５、温度センサ１１５により構成されたが、この構成に限定されない。また、蓄電システムの故障形態判定装置においては、例えば、テレマティクス（登録商標）によるサーバ判定、オンボード診断のいずれが行われてもよい。
また、本実施形態では、セル電圧センサ１２は、セル１１２の開放電圧を検出したが、これに限定されない。セル電圧センサは、開放電圧に代えて、閉路電圧を検出してもよい。

１１ バッテリパック（蓄電手段）
１２ セル電圧センサ（状態検出手段）
１３ 電流センサ（状態検出手段）
１５ ＩＰＵ吸気温度センサ（状態検出手段）
２７ 均等化部
２８ 故障判定部（判定手段）
２９ レコーダ部（蓄積手段）
１１１ 蓄電モジュール（蓄電手段）
１１２ セル（蓄電手段）
１１５ 温度センサ（状態検出手段）

Claims (4)

1. 蓄電手段と、
   前記蓄電手段の状態を検知する状態検出手段と、
   前記状態検出手段により取得されたデータを蓄積する蓄積手段と、
   前記蓄積手段から得られる蓄積データに基づき、前記蓄電手段又は前記状態検出手段の故障の有無を判定する判定手段と、を備え、
   前記状態検出手段は前記蓄電手段の電圧を測定し、
   前記蓄積手段は前記蓄電手段から得られる第１の電圧値と前記第１の電圧値よりも後に得られる第２の電圧値との差分値を蓄積し、
   前記判定手段は蓄積された前記差分値に基づき、前記第１の電圧値と前記２の電圧値との電圧差の増加量における傾きの値の絶対値が第１閾値を超えた場合に、前記蓄電手段又は前記状態検出手段のいずれかが故障していることを判定する蓄電システムの故障形態判定装置。
2. 前記傾きの値の絶対値に基づいて、前記蓄電手段と前記状態検出手段とのいずれが故障しているかを判定する請求項１に記載の蓄電システムの故障形態判定装置。
3. 前記傾きの値の絶対値が突然大きくなった場合には、前記状態検出手段が故障していると判定し、前記傾きの値の絶対値が徐々に大きくなった場合には、前記蓄電手段が故障していると判定する請求項２に記載の蓄電システムの故障形態判定装置。
4. 前記蓄電手段は複数の蓄電セルから構成され、
   前記状態検出手段は前記蓄電セルの蓄電容量を均等化するために要する均等化時間を検知し、
   前記蓄積手段は前記均等化時間の積算値を検出し、
   前記判定手段は前記積算値に基づき、前記蓄電手段と前記状態検出手段とのいずれが故障しているかを判定する判定手段と、を備える請求項１に記載の蓄電システムの故障形態判定装置。

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