JP6610507B2 - 電池システム - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されたバッテリと、当該バッテリの駆動を制御する制御部と、を備えた電池システムに関し、特に、バッテリの電流値を検出する電流センサの異常検出機能を備えた電池システムに関する。

電動車両、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車には、車両を駆動するための走行用モータと、当該走行用モータに電力を供給するためのバッテリシステムと、が設けられている。バッテリシステムには、通常、バッテリの入出力電力を検出する電流センサや、バッテリの電圧を検出する電圧センサ等が設けられており、制御部は、これらセンサで検出された電流値や電圧値に基づいて、バッテリの充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を演算したり、バッテリの入出力電力の制御を行ったりする。したがって、バッテリを適切に制御するためには、電流センサが正常に駆動していることが必要であり、電流センサの異常は、早期に検出されることが望まれる。

そこで、従来から、電流センサの異常を検出するための技術が多数提案されている。例えば、一部では、電流センサを複数設け、当該複数の電流センサの検出値を互いに比較し、その比較結果に基づいて、電流センサの異常の有無を判定することが提案されている。しかし、こうした技術では、異常検出のために、別途、電流センサを設ける必要があり、無駄が多かった。

特許文献１には、組電池の電流値を検出する電流センサと、組電池を構成する複数のセルそれぞれの電圧値を検出する電圧検出回路と、を備えた電流センサの故障検出装置が開示されている。この故障検出装置では、電圧検出回路で検出された検出電圧値と閾値とを比較して、検出電圧値が閾値よりも高いＨｉｇｈか、閾値よりも低いＬｏｗか、を判定するとともに、電流センサによる電流検出値がほぼ一定となっているときの検出電圧値の変遷の仕方（例えばＨｉｇｈからＬｏｗ、ＬｏｗからＨｉｇｈ等）と、電流検出値と、の比較に基づいて電流センサの異常を検出している。すなわち、この故障検出装置では、例えば、電流検出値が、放電側の電流値であるにもかかわらず、検出電圧値が、ＬｏｗからＨｉｇｈに変遷した場合には、電流センサの異常として検知する。

特開２００７−０８５８４３号公報

かかる技術によれば、故障検出のために、別途、電流センサを設ける必要がない。しかし、特許文献１では、検出電圧値が、ある程度、大きく変化しない限り、電流センサの異常を検出することができない。結果として、本来、電流センサの異常が発生しているにも関わらず、正常と誤判定される検出スルーが発生しやすかった。また、特許文献１では、電流検出値と検出電圧値とに矛盾が生じた場合、換言すれば、検出電圧値に対する電流検出値が異常である場合には、全て、電流センサの異常と判定している。しかし、検出電圧値に対する電流検出値が異常となる原因は、電流センサだけでなく、他の要素、例えば、電圧センサの異常やバッテリの駆動を制御する制御部等にもあり得る。しかし、特許文献１の技術では、制御部等の異常に起因して電流検出値の異常が発生した場合でも、電流センサの故障と誤検出されてしまう。つまり、従来技術では、電流センサの異常を正確に検出できなかった。

そこで、本発明では、電流センサの異常判定をより正確に行うことができる電池システムを提供することを目的とする。

本願で開示する電池システムは、車両に搭載され、充放電可能なバッテリと、前記バッテリの入出力電流値を検出する電流センサと、前記バッテリの入出力電力が、充電電力許容値および放電電力許容値を超えないように前記バッテリの駆動を制御する制御部と、前記充電電力許容値がゼロ、または、前記放電電力許容値がゼロである許容値ゼロ状態の継続時間を判定用継続時間として計測するタイマと、を備え、前記制御部は、前記電流センサによる電流検出値と、前記バッテリの入出力電流値の理論値と、の比較に基づいて前記電流検出値の異常の有無を判定する検出値判定部と、前記判定用継続時間に対する、前記許容値ゼロ状態の期間中に前記検出値判定部で前記電流検出値が異常と判定された回数の比率を異常比率として算出する異常比率算出部と、前記充電電力許容値がゼロの期間中に前記電流検出値の積算値が充電側に増加して充電側閾値に達した場合、または、前記放電電力許容値がゼロの期間中に前記電流検出値の積算値が放電側に増加して放電側閾値に達した場合であって、前記異常比率が基準比率以上の場合には、前記電流センサが異常であると判定する異常判定部と、を含む、ことを特徴とする。

本発明によれば、電流積算値が、動作条件（充放電電力許容値）に反した方向に増加し、かつ、異常比率が基準比率以上の場合にのみ、電流センサの異常と判定している。換言すれば、二つの指標（電流積算値、異常比率）に基づいて電流センサの異常を判定するため、電流センサの異常判定をより正確に行うことができる。

実施形態である電池システムを組み込んだハイブリッド駆動システムの概略構成を示す図である。 制御部の構成を示す図である。 放電電力許容値がゼロのときの電池システムの異常の有無判定の流れを示すフローチャートである。 充電電力許容値がゼロのときの電池システムの異常の有無判定の流れを示すフローチャートである。 電流システムの異常の有無判定の一例を説明する図である。 電流システムの異常の有無判定の一例を説明する図である。

以下、実施形態である電池システムについて図面を参照して説明する。図１は、電池システムを組み込んだハイブリッド駆動システム１０の概略構成を示す図である。このハイブリッド駆動システム１０は、動力源として、二つの回転電機ＭＧ１，ＭＧ２と一つのエンジン１２が設けられている。ハイブリッド駆動システム１０には、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２に電力を供給、あるいは、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２で発電された電力を蓄電するメインバッテリ２０が設けられている。

メインバッテリ２０は、直列に接続された複数の単電池を有する。単電池としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタを用いることもできる。メインバッテリ２０には、並列に接続された複数の単電池が含まれてもよい。メインバッテリの電圧値Ｖｂ、電流値Ｉｂ、温度Ｔｂは、それぞれ、電圧センサ２２、電流センサ２３、温度センサ２４で検知され、制御部２６に入力される。

なお、後に詳説するように、本実施形態では、電池システムの異常検知のために、電流センサ２３で検出された電流値と、理論上の電流値と、を用いる。以下では、電流センサ２３で検出された電流値を「電流検出値Ｉｂ」、理論上の電流値を「電流推定値Ｉｅｓ」と呼び、区別する。電流推定値Ｉｅｓは、第一回転電機ＭＧ１のパワーと、第二回転電機ＭＧ２のパワーと、各種システム損失と、を加算した総パワーＰａｌｌを、電池電圧Ｖｂで除算することで得られる。すなわち、電流推定値Ｉｅｓ＝Ｐａｌｌ／Ｖｂである。また、以下の説明では、電流検出値Ｉｂおよび電流推定値Ｉｅｓにおいて、放電側の電流値は、正の値、充電側の電流値は、負の値としている。

メインバッテリ２０は、システムメインリレー４４を介してインバータ１８に接続されている。車両のイグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったとき、制御部２６は、これらシステムメインリレー４４をオフからオンに切り替えることにより、メインバッテリ２０とインバータ１８とを電気的に接続する。逆に、車両のイグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったとき、制御部２６は、これらシステムメインリレー４４をオンからオフに切り替えることにより、メインバッテリ２０とインバータ１８とを電気的に切断する。

インバータ１８は、メインバッテリ２０から供給された直流電力を交流電力に変換し、第二回転電機ＭＧ２に出力する。第二回転電機ＭＧ２は、インバータ１８から出力された交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。第二回転電機ＭＧ２が生成した運動エネルギが、駆動輪１６に伝達されることで、車両が走行する。また、第二回転電機ＭＧ２は、車両の制動時に生じる運動エネルギを電気エネルギに変換する。インバータ１８は、第二回転電機ＭＧ２が生成した交流電力（回生電力）を直流電力に変換し、メインバッテリ２０に供給する。これにより、メインバッテリ２０が充電される。

動力分割機構１４は、エンジン１２の動力を駆動輪１６に伝達したり、第一回転電機ＭＧ１に伝達したりする。第一回転電機ＭＧ１は、エンジン１２の動力を受けて発電する。第一回転電機ＭＧ１が発電した電力は、インバータ１８を介して第二回転電機ＭＧ２に供給されたり、メインバッテリ２０に供給されたりする。メインバッテリ２０に電力が供給されることで、メインバッテリ２０が充電される。

なお、メインバッテリ２０およびインバータ１８の間の電流経路には、昇圧回路（図示せず）も設けられている。昇圧回路は、メインバッテリ２０の出力電圧を昇圧し、昇圧後の電力をインバータ１８に出力する。また、昇圧回路は、インバータ１８の出力電圧を降圧し、降圧後の電力をメインバッテリ２０に出力する。

ハイブリッド駆動システム１０には、さらに、補機バッテリ２８も設けられている。補機バッテリ２８は、車両に搭載された補機、例えば、空調機器や、ライト等に電力を供給する。この補機バッテリ２８は、メインバッテリ２０に接続されており、補機バッテリ２８の充電状態が低下すると、メインバッテリ２０からの電力で充電される。

メインバッテリ２０には、さらに、充電器３８も接続されている。メインバッテリ２０と充電器３８との間には、充電リレー４２が設けられている。充電リレー４２は、制御部２６からの制御信号を受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。充電器３８には、コネクタ４０（いわゆるインレット）が接続されている。このコネクタ４０は、外部電源（例えば、商用電源）のコネクタ（いわゆる充電プラグ）に接続することができる。コネクタ４０が外部電源に接続され、充電リレー４２がオンされることで、メインバッテリ２０が外部電力により充電される。

制御部２６は、メインバッテリ２０の充放電を制御する。この制御部２６は、各種演算を行うＣＰＵ５０と、各種データやプログラムを記憶する記憶部５２と、を備えている。なお、図１では、制御部２６を一つのブロックで図示しているが、制御部２６は、複数の装置（複数のＣＰＵ、複数の記憶部５２）で構成されてもよい。また、制御部２６の一部の機能は、車両の外部に設けられ、車両内に設けられた制御部２６と無線で通信できる外部装置で実現されてもよい。電池システムは、この制御部２６、メインバッテリ２０、各種センサ２２，２３，２４、および、タイマ５４で構成される。

制御部２６は、電池温度Ｔｂや電池電圧Ｖｂ、電流検出値Ｉｂ等に基づいて、メインバッテリの充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）Ｃｂを算出する。充電状態Ｃｂは、満充電に対する現在の充電率を示す値である。制御部２６は、この充電状態Ｃｂが、予め規定された下限値を下回らず、かつ、上限値を上回らないように、メインバッテリ２０の充放電量を制御する。また、制御部２６は、充電電力許容値Ｗｉｎおよび放電電力許容値Ｗｏｕｔを設定し、充放電電力が、当該充放電電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを超えないように、充放電を制御している。なお、本実施形態において、充電電力許容値Ｗｉｎは、負の値であり、放電電力許容値Ｗｏｕｔは、正の値である。

さらに、制御部２６は、充放電電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔや、電流検出値Ｉｂ等に基づいて、電池システムの異常の有無も判定している。この異常の有無判定のために、電池システムには、タイマ５４も設けられている。タイマ５４は、後に詳説するように、充電電力許容値Ｗｉｎがゼロ、または、放電電力許容値Ｗｏｕｔがゼロである許容値ゼロ状態の継続時間を判定用継続時間ｔｄとしてカウントする。このタイマ５４でカウントされた判定用継続時間ｔｄは、制御部２６へと送られる。また、制御部２６は、この判定用継続時間ｔｄの他に、電流検出値Ｉｂや、電池電圧Ｖｂ等を参照して、電流センサ２３の異常の有無を判定する。以下、この電流センサ２３の異常有無判定について詳説する。

はじめに、制御部２６の構成について説明する。図２は、制御部２６の機能ブロック図である。なお、図２では、電池システムの異常の有無判定に特に関係の高い機能のみを図示しているが、制御部２６は、実際には、より多数の機能を有している。

制御部２６は、既述した通り、各種演算を行うＣＰＵ５０と、各種データ等を記憶する記憶部５２と、を備えている。この制御部２６は、機能的には、Ｗｉｎ／Ｗｏｕｔ設定部６０、検出値判定部６２、異常比率算出部６４、電流積算部６６、異常判定部６８、および、記憶部５２を有している。

Ｗｉｎ／Ｗｏｕｔ設定部６０は、充電電力許容値Ｗｉｎおよび放電電力許容値Ｗｏｕｔを設定する。具体的には、Ｗｉｎ／Ｗｏｕｔ設定部６０には、電池電圧Ｖｂや、電池温度Ｔｂ、電流検出値Ｉｂ等が入力される。Ｗｉｎ／Ｗｏｕｔ設定部６０は、基本的には、電池温度Ｔｂに基づいて、充放電電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定する。ただし、メインバッテリ２０の充電状態Ｃｂが、基準範囲内から外れた場合には、電池温度Ｔｂに関わらず、充放電電力許容値Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔをゼロに設定する。具体的には、Ｗｉｎ／Ｗｏｕｔ設定部６０は、充電状態Ｃｂが、充電状態下限値Ｃｌ以下の場合には、電池温度Ｔｂに関わらず、放電電力許容値Ｗｏｕｔをゼロに設定し、更なる放電を禁止する。これにより、メインバッテリ２０の過放電が防止される。また、Ｗｉｎ／Ｗｏｕｔ設定部６０は、充電状態Ｃｂが、充電状態上限値Ｃｕ以上の場合には、電池温度Ｔｂに関わらず、充電電力許容値Ｗｉｎをゼロに設定し、更なる充電を禁止する。これにより、メインバッテリ２０の過充電が防止される。なお、メインバッテリ２０の充電状態Ｃｂは、電池電圧Ｖｂおよび電流検出値Ｉｂに基づいて算出される。

Ｗｉｎ／Ｗｏｕｔ設定部６０は、Ｗｉｎ＝０またはＷｏｕｔ＝０となれば、タイマ５４に判定用継続時間ｔｄのカウントを指示する。タイマ５４は、充電電力許容値Ｗｉｎがゼロの継続時間、または、放電電力許容値Ｗｏｕｔがゼロの継続時間を判定用継続時間ｔｄとして、カウントする。カウントされた判定用継続時間ｔｄは、異常比率算出部６４に入力される。なお、Ｗｉｎ／Ｗｏｕｔ設定部６０は、Ｗｉｎ≠０またはＷｏｕｔ≠０となれば、タイマ５４に対して、それまでカウントしていた判定用継続時間ｔｄの初期化、すなわち、ｔｄ＝０とすることを指示する。

また、Ｗｉｎ／Ｗｏｕｔ設定部６０は、Ｗｉｎ＝０またはＷｏｕｔ＝０となれば、検出値判定部６２に検出値異常発生数Ｎａｂのカウントを指示する。検出値異常発生数Ｎａｂは、充電電力許容値Ｗｉｎ、または、放電電力許容値Ｗｏｕｔがゼロとなる許容値ゼロ状態の期間中に、電流検出値Ｉｂが異常と判定された回数である。この指示を受ければ、検出値判定部６２は、電流検出値Ｉｂの異常の有無を判定し、異常と判定した場合には、検出値異常発生数Ｎａｂをカウントする。

より具体的に説明すると、検出値判定部６２は、許容値ゼロ状態となれば、ハイブリッド駆動システム１０の駆動状況等に基づいて、メインバッテリ２０の電流の理論値、すなわち、電流推定値Ｉｅｓを算出する。この電流推定値Ｉｅｓは、例えば、第一回転電機ＭＧ１のパワーと、第二回転電機ＭＧ２のパワーと、各種システム損失と、を加算した総パワーＰａｌｌを、電池電圧Ｖｂで除算することで得られる。

検出値判定部６２は、電流推定値Ｉｅｓが算出できれば、当該電流推定値Ｉｅｓと電流検出値Ｉｂとを比較し、両者の差分値が、許容範囲内であれば、すなわち、Ｉｅｓ≒Ｉｂであれば、電流検出値Ｉｂは、正常であると判断する。一方、電流推定値Ｉｅｓと電流検出値Ｉｂの差分値が、許容範囲を超えて大きい場合、すなわち、Ｉｅｓ≠Ｉｂであれば、電流検出値Ｉｂが異常であると判断する。この場合、検出値判定部６２は、検出値異常発生数Ｎａｂをインクリメントする。また、検出値判定部６２は、充電電力許容値Ｗｉｎ、または、放電電力許容値Ｗｏｕｔが、ゼロでなくなれば、それまでカウントしていた検出値異常発生数Ｎａｂを初期化、すなわち、Ｎａｂ＝０とする。

異常比率算出部６４は、許容値ゼロ状態の期間中における検出値異常の発生頻度を示す異常比率Ｒａｂを算出する。具体的には、異常比率算出部６４は、検出値判定部６２で算出された検出値異常発生数Ｎａｂを、タイマ５４でカウントされた判定用継続時間ｔｄで除算した値を、異常比率Ｒａｂとして算出する（Ｒａｂ＝Ｎａｂ／ｔｄ）。算出された異常比率Ｒａｂは、異常判定部６８に出力される。

また、Ｗｉｎ／Ｗｏｕｔ設定部６０は、Ｗｉｎ＝０またはＷｏｕｔ＝０となれば、電流積算部６６に電流検出値Ｉｂの積算も指示する。この指示を受ければ、電流積算部６６は、充電電力許容値Ｗｉｎ、または、放電電力許容値Ｗｏｕｔがゼロとなる許容値ゼロ状態の期間中における電流検出値Ｉｂの積算値Ａｈを算出する。算出された電流積算値Ａｈは、異常判定部６８に出力される。なお、電流積算部６６は、充電電力許容値Ｗｉｎ、または、放電電力許容値Ｗｏｕｔが、ゼロでなくなれば、それまで積算していた電流積算値Ａｈを初期化、すなわち、Ａｈ＝０とする。

異常判定部６８は、メインバッテリ２０の動作条件（Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ）と電流積算値Ａｈとの関係、および、異常比率Ｒａｂに基づいて電池システムの異常の有無を判定する。具体的に、説明すると、異常判定部６８は、Ｗｏｕｔ＝０のときに、電流積算値Ａｈが正の方向（放電の方向）に増加して、規定の放電側閾値Ａｏｕｔに達した場合（すなわちＡｈ≧Ａｏｕｔの場合）、または、Ｗｉｎ＝０のときに、電流積算値Ａｈが負の方向（充電の方向）に増加して、規定の充電側閾値Ａｉｎに達した場合（すなわちＡｈ≦Ａｉｎの場合）、何らかの異常が発生していると判断する。

すなわち、Ｗｏｕｔ＝０の場合、本来、放電電流（正の値）は、ゼロになるため、電流積算値Ａｈが、正の方向に増えるはずがない。それにもかかわらず、Ｗｏｕｔ＝０の状況で、電流積算値Ａｈが、正の方向に増えて放電側閾値Ａｏｕｔに達した場合、メインバッテリ２０の動作条件（Ｗｏｕｔ）と電流検出値Ｉｂとの関係に矛盾が生じており、何らかの異常が発生していると判断できる。また、Ｗｉｎ＝０の場合、本来、充電電流（負の値）は、ゼロになるため、電流積算値Ａｈが、負の方向に増える（電流積算値Ａｈが減少する）はずがない。それにもかかわらず、Ｗｉｎ＝０の状況で、電流積算値Ａｈが、負の方向に増えて（電流積算値Ａｈが減少して）、充電側閾値Ａｉｎに達した場合、メインバッテリ２０の動作条件（Ｗｉｎ）と電流検出値Ｉｂとの関係に矛盾が生じており、何らかの異常が発生していると判断できる。

ここで、メインバッテリ２０の動作条件（Ｗｏｕｔ，Ｗｉｎ）と、電流検出値Ｉｂ（ひいては電流積算値Ａｈ）との関係に矛盾が生じる原因としては、電流センサ２３の異常の他に、車両がＮレンジを選択したまま放置されたＮレンジ放置と、制御部２６の異常と、がある。すなわち、Ｎレンジが選択されると、エンジン１２と動力分割機構１４との機械的連結が解除されるため、第一回転電機ＭＧ１による発電が行われない。一方で、放電電力許容値Ｗｏｕｔをゼロにしても、補機３０の駆動等に起因して、徐々に電力が消費される。その結果、Ｎレンジが選択された状態で放置されると、Ｗｏｕｔ＝０でも、放電電力が増加するという矛盾が発生し得る。また、各種演算を行う制御部２６に何らかの異常が生じている場合にも、メインバッテリ２０の動作条件（Ｗｏｕｔ，Ｗｉｎ）と電流検出値Ｉｂ（ひいては電流積算値Ａｈ）との関係に矛盾が生じる。つまり、メインバッテリ２０の動作条件と電流検出値Ｉｂとの関係だけでは、その矛盾の原因を特定できない。そして、原因が特定できない場合、適切な対応をとることができない。

そこで、異常判定部６８は、動作条件と電流検出値Ｉｂとの矛盾が生じた場合、すなわち、Ｗｏｕｔ＝０でＡｈ≧ＡｏｕｔまたはＷｉｎ＝０でＡｈ≦Ａｉｎとなれば、異常比率算出部６４で算出された異常比率Ｒａｂと、記憶部５２に予め記憶されている基準比率Ｒｄｅｆとを比較する。比較の結果、Ｒａｂ≧Ｒｄｅｆの場合、電流検出値Ｉｂと電流推定値Ｉｅｓとの間に矛盾が多々生じており、電流センサ２３が故障している可能性が高い。したがって、この場合、動作条件と電流検出値Ｉｂとの矛盾が生じる原因は、電流センサ２３の異常と判定できる。この場合、制御部２６は、電流センサ２３の異常を示すアラームを出力する。

一方、Ｒａｂ＜Ｒｄｅｆの場合、電流検出値Ｉｂと電流推定値Ｉｅｓとの間に矛盾はなく、電流センサ２３は正常である可能性が高い。この場合、異常判定部６８は、動作条件と電流検出値Ｉｂとの矛盾が生じる原因は、電流センサ２３以外にあると判断する。具体的には、Ｗｏｕｔ＝０でＡｈ≧Ａｏｕｔでありながら、異常比率Ｒａｂが、基準比率Ｒｄｅｆより小さい（Ｒａｂ＜Ｒｄｅｆ）の場合、異常判定部６８は、電流センサ２３は正常であるが、Ｎレンジ放置が生じていると判断する。この場合、制御部２６は、ユーザに対してＮレンジからの切り替えを促すメッセージを通知したうえで、ハイブリッド駆動システム１０をオフ、すなわち、システムメインリレー４４をオフする。

また、Ｗｉｎ＝０でＡｈ≦Ａｉｎでありながら、異常比率Ｒａｂが、基準比率Ｒｄｅｆより小さい（Ｒａｂ＜Ｒｄｅｆ）の場合、異常判定部６８は、電流センサ２３は正常であるが、制御部２６に異常が生じていると判断する。この場合、制御部２６は、制御部２６の異常を示すアラームを出力する。記憶部５２には、こうした電流センサ２３の異常判定に用いるプログラムの他、基準比率Ｒｄｅｆや、充電側閾値Ａｉｎ、放電側閾値Ａｏｕｔ等の値が記憶されている。

次に、本実施形態における電流センサ２３の異常判定の流れについて図３、図４を参照して説明する。図３は、放電電力許容値Ｗｏｕｔがゼロの場合の、図４は、充電電力許容値Ｗｉｎがゼロの場合の、判定の流れを示している。

図３に示す通り、メインバッテリ２０の充電状態Ｃｂが、規定の充電状態下限値Ｃｌ以下となれば（Ｓ１０でＹｅｓ）、Ｗｉｎ／Ｗｏｕｔ設定部６０は、放電電力許容値Ｗｏｕｔをゼロに設定する（Ｓ１２）。この場合、タイマ５４は、判定用継続時間ｔｄをカウントアップする（Ｓ１４）。また、電流積算部６６は、電流検出値Ｉｂを積算していく。すなわち、電流検出値Ｉｂは、現在の電流積算値Ａｈに電流検出値Ｉｂを加算した値を、新たな電流積算値Ａｈとして一時記憶する（Ｓ１６）。

検出値判定部６２は、電流検出値Ｉｂが正常か否かを判定する（Ｓ１８）。具体的には、検出値判定部６２は、電流検出値Ｉｂと電流推定値Ｉｅｓとの差分が、規定の許容範囲内であれば、検出値正常と判定し、差分が許容範囲内を超えている場合には、検出値異常と判定する。

検出値異常と判定された場合（Ｓ１８でＮｏ）、検出値判定部６２は、検出値異常発生数Ｎａｂをカウントアップ、すなわち、Ｎａｂ＝Ｎａｂ+１とする。一方、検出値正常と判定された場合（Ｓ１８でＹｅｓ）には、検出値異常発生数Ｎａｂをカウントアップすることなく、ステップＳ２１に進む。ステップＳ２１において、異常比率算出部６４は、検出値異常発生数Ｎａｂを、判定用継続時間ｔｄで除算した異常比率Ｒａｂを算出する。

続いて、異常判定部６８は、電流積算値Ａｈと、放電側閾値Ａｏｕｔと、を比較する。比較の結果、電流積算値Ａｈが、放電側閾値Ａｏｕｔより低い場合（Ｓ２２でＮｏ）には、ステップＳ１０へと戻る。一方、電流積算値Ａｈが放電側閾値Ａｏｕｔ以上、すなわち、電流積算値Ａｈが、放電側に増えて放電側閾値Ａｏｕｔに達した場合（Ｓ２２でＹｅｓ）には、何らかの異常が生じていると判断する。

この場合、異常判定部６８は、異常の原因を特定するために、異常比率Ｒａｂを、基準比率Ｒｄｅｆと比較する。比較の結果、異常比率Ｒａｂが、基準比率Ｒｄｅｆ以上（Ｓ２４でＹｅｓ）の場合、異常判定部６８は、電流センサ２３の異常が発生していると判定する（Ｓ２８）。一方、異常比率Ｒａｂが、基準比率Ｒｄｅｆ未満（Ｓ２４でＮｏ）の場合、異常判定部６８は、Ｎレンジ放置が発生していると判定する（Ｓ２６）。この場合、制御部２６は、ハイブリッド駆動システム１０をオフする。そして、電流センサ２３の異常またはＮレンジ放置と判定されれば、異常判定の処理は、終了となる。

一方、異常と判定する前に、メインバッテリ２０の充電状態Ｃｂが、充電状態下限値Ｃｌよりも大きくなった場合（Ｓ１０でＮｏ）、制御部２６は、判定用継続時間ｔｄ、検出値異常発生数Ｎａｂ、電流積算値Ａｈを初期化、すなわち、ｔｄ＝０、Ｎａｂ＝０、Ａｈ＝０とする。また、Ｗｉｎ／Ｗｏｕｔ設定部６０は、電池温度Ｔｂ等に基づいて、放電電力許容値Ｗｏｕｔを設定する（Ｓ２９）。

次に、充電電力許容値Ｗｉｎがゼロの場合の判定の流れを図４を参照して説明する。充電電力許容値Ｗｉｎがゼロの場合も、Ｗｏｕｔ＝０の場合（図３の場合）と概ね同じである。すなわち、メインバッテリ２０の充電状態Ｃｂが、規定の充電状態上限値Ｃｕ以上となれば（Ｓ３０でＹｅｓ）、Ｗｉｎ／Ｗｏｕｔ設定部６０は、充電電力許容値Ｗｉｎをゼロに設定する（Ｓ３２）。Ｗｉｎ＝０となれば、タイマ５４は、判定用継続時間ｔｄをカウントアップする（Ｓ３４）。また、電流積算部６６は、電流検出値Ｉｂを積算し、電流積算値Ａｈを算出する（Ｓ３６）。

検出値判定部６２は、電流検出値Ｉｂと電流推定値Ｉｅｓとを比較し、電流検出値Ｉｂが正常か否かを判定する（Ｓ３８）。検出値異常と判定された場合（Ｓ３８でＮｏ）、検出値判定部６２は、検出値異常発生数Ｎａｂをカウントアップする（Ｓ４０）。一方、検出値正常と判定された場合（Ｓ３８でＹｅｓ）には、検出値異常発生数Ｎａｂをカウントアップすることなく、ステップＳ４１に進む。ステップＳ４１において、異常比率算出部６４は、異常比率Ｒａｂ＝Ｎａｂ／ｔｄを算出する。

続いて、異常判定部６８は、電流積算値Ａｈと、充電側閾値Ａｉｎと、を比較する。比較の結果、電流積算値Ａｈが、充電側閾値Ａｉｎより高い場合（Ｓ４２でＮｏ）には、ステップＳ２０へと戻る。一方、電流積算値Ａｈが充電側閾値Ａｉｎ以下、すなわち、電流積算値Ａｈが、充電側に増えて充電側閾値Ａｉｎに達した場合（Ｓ４２でＹｅｓ）には、何らかの異常が生じていると判断する。

この場合、異常判定部６８は、異常の原因を特定するために、異常比率Ｒａｂを、基準比率Ｒｄｅｆと比較する。比較の結果、異常比率Ｒａｂが、基準比率Ｒｄｅｆ以上（Ｓ４４でＹｅｓ）の場合、異常判定部６８は、電流センサ２３の異常が発生していると判定する（Ｓ４８）。一方、異常比率Ｒａｂが、基準比率Ｒｄｅｆ未満（Ｓ４４でＮｏ）の場合、異常判定部６８は、制御部２６の異常が発生していると判定する。そして、電流センサ２３の異常または制御部２６の異常と判定されれば、異常判定の処理は、終了となる。

一方、異常と判定する前に、メインバッテリ２０の充電状態Ｃｂが、充電状態上限値Ｃｕよりも大きくなった場合（Ｓ３０でＮｏ）、制御部２６は、判定用継続時間ｔｄ、検出値異常発生数Ｎａｂ、電流積算値Ａｈを初期化する。また、Ｗｉｎ／Ｗｏｕｔ設定部６０は、電池温度Ｔｂ等に基づいて、放電電力許容値Ｗｏｕｔを設定する（Ｓ４９）。

次に、図５、図６を参照して、電流システムの異常の有無判定の一例を説明する。図５、図６は、電流システムの異常の有無判定の一例を説明するための図である。図５の例では、時刻ｔ０において、放電電力許容値Ｗｏｕｔは、０より大きく、放電が許容されている。Ｗｏｕｔ＞０の場合、電流積算値Ａｈ、判定用継続時間ｔｄ、検出値異常発生数Ｎａｂは、いずれもゼロで一定となる。その後、時刻ｔ１において、放電電力許容値Ｗｏｕｔがゼロになったとする。

Ｗｏｕｔ＝０となれば、判定用継続時間ｔｄのカウント、および、検出値異常発生数Ｎａｂのカウントが開始される。判定用継続時間ｔｄは、時間の増加とともに、徐々に増加する。一方、検出値異常発生数Ｎａｂは、検出値異常（すなわちＩａｂ≠Ｉｅｓ）が発生したときにのみ増加する。異常比率Ｒａｂは、検出値異常発生数Ｎａｂがカウントアップした直後には、急激に増加するが、その後、検出値異常が発生しなければ、時間の経過とともに、徐々に低下する。

なお、異常比率Ｒａｂの算出開始直後（時刻ｔ１直後）は、検出値異常発生数Ｎａｂに対する異常比率Ｒａｂの感度が高いため、異常比率Ｒａｂが大きく変動しやすい。そして、その結果、図５に示すように、異常比率Ｒａｂが、一時的に、基準比率Ｒｄｅｆを超える場合がある。しかし、上述した通り、本実施形態では、電流積算値Ａｈが、放電側閾値Ａｏｕｔを超えない限り、異常と判定しないため、検出開始直後におけるＲａｂ≧Ｒｄｅｆは、無視される。

また、Ｗｏｕｔ＝０となれば、電流検出値Ｉｂの積算も開始される。ここで、Ｗｏｕｔ＝０の場合、本来であれば、放電電流（正の値）が制限されるため、電流積算値Ａｈは、減少する（充電する）ものの、増加することはない。したがって、正常状態であれば、電流積算値Ａｈは、図５における二点鎖線のように、徐々に低下する。しかし、図５の例では、何らかの異常に起因して、電流積算値Ａｈが、徐々に増加している。

そして、時刻ｔ２において、電流積算値Ａｈが、放電側閾値Ａｏｕｔに達したとする。この場合、制御部２６は、電池システムに何らかの異常が生じていると判断する。そして、その異常の原因を特定するために、制御部２６は、異常比率Ｒａｂと、基準比率Ｒｄｅｆと、を比較する。図５の例では、異常比率Ｒａｂは、基準比率Ｒｄｅｆよりも小さい。したがって、この場合、制御部２６は、電流センサ２３は正常であるものの、放電が継続する問題、すなわち、Ｎレンジ放置が発生していると判断する。

次に、図６を参照して、充電側の動きについて説明する。図６の例では、時刻ｔ０において、充電電力許容値Ｗｉｎは、０より小さく、充電が許容されている。Ｗｉｎ＜０の場合、電流積算値Ａｈ、判定用継続時間ｔｄ、検出値異常発生数Ｎａｂは、いずれもゼロで一定となる。その後、時刻ｔ１において、充電電力許容値Ｗｉｎがゼロになったとする。

Ｗｉｎ＝０となれば、判定用継続時間ｔｄのカウント、および、検出値異常発生数Ｎａｂのカウントが開始される。図６の例では、図５の例に比べて、検出値異常が高頻度で発生している。そのため、異常比率Ｒａｂも、図５の例に比べて、比較的、高い値になっている。

また、Ｗｉｎ＝０となれば、電流検出値Ｉｂの積算も開始される。ここで、Ｗｉｎ＝０の場合、本来であれば、充電電流（負の値）が制限されるため、電流積算値Ａｈは、増加する（放電する）ものの、減少することはない。したがって、正常状態であれば、電流積算値Ａｈは、図６における二点鎖線のように、徐々に増加する。しかし、図６の例では、何らかの異常に起因して、電流積算値Ａｈが、徐々に減少している。

そして、時刻ｔ２において、電流積算値Ａｈが、充電側閾値Ａｉｎに達したとする。この場合、制御部２６は、電池システムに何らかの異常が生じていると判断し、異常比率Ｒａｂと、基準比率Ｒｄｅｆと、を比較する。図６の例では、異常比率Ｒａｂは、基準比率Ｒｄｅｆよりも大きい。したがって、この場合、制御部２６は、電流センサ２３に異常が生じていると判断する。

以上の説明から明らかな通り、本実施形態では、電流積算値Ａｈ、および、異常比率Ｒａｂの二つの数値に基づいて、異常の有無とその原因を特定している。ここで、既述した通り、電流積算値Ａｈが、放電側閾値Ａｏｕｔまたは充電側閾値Ａｉｎに達した場合、メインバッテリ２０の動作条件と電流検出値Ｉｂとの間に矛盾が生じていると考えられる。また、異常比率Ｒａｂが高いということは、電流検出値Ｉｂと、電流値の理論値である電流推定値Ｉｅｓとの間に矛盾が繰り返し生じていると考えられる。つまり、本実施形態では、メインバッテリ２０の動作条件と電流検出値Ｉｂとの関係、および、電流検出値Ｉｂと電流推定値Ｉｅｓとの関係の双方を考慮して、異常の有無とその原因を特定していると言える。

このように、メインバッテリ２０の動作条件と電流検出値Ｉｂとの関係、および、電流検出値Ｉｂと電流推定値Ｉｅｓとの関係の双方を考慮することで、いずれか一方のみを考慮する場合に比して、電流センサ２３の異常をより正確に検出することができ、また、電流センサ２３以外の異常も検出できる。

例えば、電流積算値Ａｈと動作条件との関係のみに基づいて、すなわち、電流積算値Ａｈのみを参照して異常の有無を判定する場合を考える。この場合、電池システムに何らかの異常が発生していることは判定できるが、その異常の原因は区別できない。

また、例えば、電流検出値Ｉｂと電流推定値Ｉｅｓとの関係のみに基づいて、すなわち、異常比率Ｒａｂのみを参照して異常の有無を判定する場合を考える。この場合、電流センサ２３の異常の有無は、判定することができるが、その他の問題、すなわち、Ｎレンジ放置や制御部２６の異常は、検出することができない。

異常比率Ｒａｂだけを参照し、電流積算値Ａｈを参照しない場合、誤検出が増加しやすくなる。ここで、誤検出としては、電流センサ２３が異常であるにもかかわらず、異常と検出しない検出スルーと、電流センサ２３が正常であるにもかかわらず、異常と検出する過剰検出と、がある。検出スルーを防止するためには、基準比率Ｒｄｅｆを低くすればいいが、この場合、過剰検出が生じやすくなる。特に、図５に示すように、異常比率Ｒａｂの算出開始直後（時刻ｔ１直後）は、検出値異常発生数Ｎａｂが僅かに上昇するだけで、異常比率Ｒａｂが大きく上昇してしまうため、過剰検出が生じやすくなる。一方、過剰検出を防止するために、基準比率Ｒｄｅｆを高くすると、今度は、電流センサ２３が異常であるにもかかわらず、正常と判定される検出スルーが生じやすくなる。

本実施形態では、電流積算値Ａｈが、放電側閾値Ａｏｕｔまたは充電側閾値Ａｉｎに達するまでは、異常比率Ｒａｂが、基準比率Ｒｄｅｆに達しても、センサ異常と判定しない。その結果、異常比率Ｒａｂの算出開始直後における過剰検出の発生を効果的に防止できる。また、その分、基準比率Ｒｄｅｆを比較的、低めの値に設定できるため、検出スルーも効果的に防止できる。つまり、異常比率Ｒａｂと電流積算値Ａｈの双方を参照することで、異常比率Ｒａｂのみを参照する場合に比して、誤検出を効果的に低減できる。つまり、本実施形態によれば、電流センサ２３の異常判定をより正確に行うことができる。また、本実施形態によれば、電流センサ２３の異常だけでなく、他の原因による異常も検出できる。

なお、これまで説明した構成は、一例であるため、Ｗｏｕｔ＝０の期間中にＡｈ≧ＷｏｕｔかつＲａｂ≧Ｒｄｅｆとなる、または、Ｗｉｎ＝０の期間中にＡｈ≦ＷｉｎかつＲａｂ≧Ｒｄｅｆとなるときに、電流センサ２３が異常であると判定するのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、本実施形態では、Ｗｏｕｔ＝０またはＷｉｎ＝０の期間中、異常比率Ｒａｂを随時算出しているが、異常比率Ｒａｂは、電流積算値Ａｈが、閾値Ａｏｕｔ，Ａｉｎに達したときにのみ算出するようにしてもよい。また、本実施形態では、電流積算値Ａｈが、閾値Ａｏｕｔ，Ａｉｎに達した時点で、異常比率Ｒａｂと基準比率Ｒｄｅｆとの比較を行っている。しかし、まず、最初に、異常比率Ｒａｂと基準比率Ｒｄｅｆの比較を行い、Ｒａｂ≧Ｒｄｅとなった時点で、電流積算値Ａｈと閾値Ａｏｕｔ，Ａｉｎの比較を行ってもよい。また、本実施形態では、ハイブリッド駆動システムに搭載された電池システムを例に挙げて説明したが、本願の技術は、電気自動車に適用されてもよい。

１０ ハイブリッド駆動システム、１２ エンジン、１４ 動力分割機構、１６ 駆動輪、１８ インバータ、２０ メインバッテリ、２２ 電圧センサ、２３ 電流センサ、２４ 温度センサ、２６ 制御部、２８ 補機バッテリ、３０ 補機、３８ 充電器、４０ コネクタ、４２ 充電リレー、４４ システムメインリレー、５０ ＣＰＵ、５２ 記憶部、５４ タイマ、６０ Ｗｉｎ／Ｗｏｕｔ設定部、６２ 検出値判定部、６４ 異常比率算出部、６６ 電流積算部、６８ 異常判定部、ＭＧ１ 第一回転電機、ＭＧ２ 第二回転電機。

Claims (1)

1. 車両に搭載され、充放電可能なバッテリと、
   前記バッテリの入出力電流値を検出する電流センサと、
   前記バッテリの入出力電力が、充電電力許容値および放電電力許容値を超えないように前記バッテリの駆動を制御する制御部と、
   前記充電電力許容値がゼロ、または、前記放電電力許容値がゼロである許容値ゼロ状態の継続時間を判定用継続時間として計測するタイマと、
   を備え、前記制御部は、
   前記電流センサによる電流検出値と、前記バッテリの入出力電流値の理論値と、の比較に基づいて前記電流検出値の異常の有無を判定する検出値判定部と、
   前記判定用継続時間に対する、前記許容値ゼロ状態の期間中に前記検出値判定部で前記電流検出値が異常と判定された回数の比率を異常比率として算出する異常比率算出部と、
   前記充電電力許容値がゼロの期間中に前記電流検出値の積算値が充電側に増加して充電側閾値に達した場合、または、前記放電電力許容値がゼロの期間中に前記電流検出値の積算値が放電側に増加して放電側閾値に達した場合であって、前記異常比率が基準比率以上の場合には、前記電流センサが異常であると判定する異常判定部と、
   を含む、ことを特徴とする電池システム。
   

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