JPH0915311A

JPH0915311A - 組電池の故障検出装置

Info

Publication number: JPH0915311A
Application number: JP7183393A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Murata; 真一村田
Original assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Current assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date: 1995-06-26
Filing date: 1995-06-26
Publication date: 1997-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】主たる充放電が終了してから２分以上の時間
が経過し各単電池の端子電圧が安定してからモジュール
電池の端子電圧を測定して、単電池の劣化による充放電
時の端子電圧のバラツキに影響されることなく、過放電
等による故障を確実に検出することができる組電池の故
障検出装置を提供する。【構成】組電池１の主たる充放電が終了してから２分
以上経過後に、各モジュール電池２の端子電圧を測定す
る測定部６ａを検出ユニット６に設ける。また、これら
の端子電圧の平均値又は最大値を求めて基準電圧とする
推定部６ｂを設ける。さらに、この基準電圧と各端子電
圧との差が１Ｖ以上の場合に故障と判定する判定部６ｃ
を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電気自動車等に搭載
する組電池において、過放電等の故障が発生した単電池
を含むモジュール電池を検出するための故障検出装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車等のバッテリには、ニッケル
−カドミウム電池やニッケル−金属水素化物電池又は鉛
蓄電池等の組電池が用いられる。この組電池は、所定の
電圧を得るために、複数の単電池（鉛蓄電池の場合には
単位セルに相当）を直列接続したモジュール電池をさら
に複数個組み合わせて接続したものである。

【０００３】ところで、ニッケル−カドミウム電池やニ
ッケル−金属水素化物電池等は、繰り返しの過放電を受
けると電界液の喪失によりドライアップ現象に至り、ま
た、微小短絡やデッドショ−トが発生すると発熱等の問
題が生じる。従って、このような故障の発生を検出し、
早急に電池交換等の対策を講じなければならない。組電
池を構成する各単電池にこのような過放電等の故障が発
生すると、端子電圧が異常に低下する。しかし、単電池
の端子電圧は、この単電池が正常な場合にも、温度環境
や放電の深度等によって変動する。従って、組電池全体
の端子電圧のみを測定したとしても、この端子電圧が異
常であるかどうかを直ちに判定することはできない。即
ち、故障による端子電圧の異常を検出するには、故障の
発生した単電池の端子電圧を同じ環境や同じ使用条件に
おいた正常な他の単電池の端子電圧と比較する必要があ
る。また、このような事情は鉛蓄電池に故障が発生した
場合も同様である。

【０００４】そこで、組電池を構成する各単電池や各モ
ジュール電池の端子電圧を測定し、これらの端子電圧を
相互に比較することにより異常を検出する検出装置が従
来から種々提案されている。例えば、特願昭５８−５３
１８７号で提案した検出装置は、充電時の各単電池や各
モジュール電池の端子電圧を測定するものであり、これ
らの端子電圧の最高値と最低値の差が所定値以上になっ
た場合に異常と判定する。また、特開昭５５−１１３２
７７号公報に記載の検出装置は、充放電時や無負荷時の
各モジュール電池の端子電圧を測定するものであり、こ
れらの端子電圧の差又は最高値と最低値の差が所定値以
上となった場合に異常と判定する。さらに、特開昭５７
−１０５９７５号公報に記載の検出装置は、充放電時の
各単電池の端子電圧を測定するものであり、これらの端
子電圧の平均値との差が所定値以上となった場合に異常
と判定する。また、特開昭５８−９７２７３号公報に記
載の検出装置は、各モジュール電池の端子電圧の標準偏
差又は分散等が所定値以上となった場合に異常と判定す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、単電池は、
使用に伴う劣化により電池容量が各単電池の固体差に応
じて減少すると、充放電時に一部の単電池の端子電圧が
故障時よりも大きく低下することがあるので、この充放
電時には劣化による端子電圧の低下と故障による端子電
圧の低下を区別することが困難になる。しかしながら、
従来の検出装置では、充放電時にも単電池やこれを直列
接続したモジュール電池の端子電圧を測定するので、こ
の充放電時に劣化がある程度進んだ正常な単電池の端子
電圧が大きく低下した場合に異常を誤判定するおそれが
生じるという問題があった。即ち、従来の検出装置は、
個々の単電池の故障を検出するよりは、各単電池が劣化
によって充放電時の端子電圧に大きなバラツキが発生し
たことを検出して寿命の末期を判定することを主目的と
したものであった。

【０００６】また、各単電池やモジュール電池の端子電
圧は、通常は数ｍ秒程度の時間をかけて走査により順に
測定するので、電気自動車等のように放電電流がパルス
的に断続して流れる場合には、最初と最後の測定時で放
電電流の状態に大きな差が生じることがあり、端子電圧
の測定条件が相違して誤判定を生じ易くなるという問題
もあった。

【０００７】さらに、従来の検出装置が各単電池ごとに
端子電圧を測定する場合には、電気自動車に使用する組
電池のように多数の単電池が用いられていると、測定の
ために膨大な量の配電線が必要となり、各単電池間の空
間がこの配電線に塞がれて放熱が不十分になったり、多
数の配電線間の高電圧対策が必要になるという問題も生
じる。

【０００８】この発明は、かかる事情に鑑みてなされた
ものであり、充放電が終了して各単電池の端子電圧が安
定したときにモジュール電池の端子電圧を測定すること
により、過放電等の故障による端子電圧の異常のみを確
実に検出することができる組電池の故障検出装置を提供
することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、この発明は、上記
課題を解決するために、複数の単電池を直列接続した
モジュール電池をさらに複数個組み合わせて接続した組
電池において、この組電池の主たる充電及び／又は放電
が終了してから所定時間経過後における各モジュール電
池の端子電圧を測定する端子電圧測定手段と、この端子
電圧測定手段が測定した各モジュール電池の端子電圧を
パラメータとして演算を行うことにより基準電圧を推定
する基準電圧推定手段と、この基準電圧推定手段が推定
した基準電圧と端子電圧測定手段が測定した各モジュー
ル電池の端子電圧との差をそれぞれ演算し、これらの差
が所定値を超えた場合に単電池の故障と判定する故障判
定手段とを備えたことを特徴とする。

【００１０】また、複数のニッケル−カドミウム電池
又はニッケル−金属水素化物電池からなる単電池を直列
接続したモジュール電池をさらに複数個組み合わせて接
続した組電池において、この組電池の主たる充電及び／
又は放電が終了してから２分間以上の所定時間経過後に
おける各モジュール電池の端子電圧を測定する端子電圧
測定手段と、この端子電圧測定手段が測定した各モジュ
ール電池の端子電圧の最大値又は平均値を基準電圧とし
て推定する基準電圧推定手段と、この基準電圧推定手段
が推定した基準電圧と端子電圧測定手段が測定した各モ
ジュール電池の端子電圧との差をそれぞれ演算し、これ
らの差が１Ｖを超えた場合に単電池の故障と判定する故
障判定手段とを備えたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】の手段によれば、端子電圧測定手段は、組電
池の主たる充電及び／又は放電が終了してから所定時間
が経過した後に、各モジュール電池の端子電圧を測定す
る。ここで、正常な単電池は、寿命末期に達しない程度
の劣化によって充放電時の端子電圧にバラツキが生じる
ようになった場合であっても、この充放電が終了すれ
ば、時間の経過に伴って端子電圧がほぼ均一な値に回復
し安定する。従って、全ての単電池が正常であれば、あ
る程度劣化したものが含まれていたとしても、端子電圧
測定手段が測定した端子電圧にはほとんどバラツキがな
くなる。

【００１２】しかし、単電池に過放電による故障が発生
すると、端子電圧は、充放電が終了した後も正常な単電
池のレベルまで回復するのが遅くなる。また、微小短絡
による故障が発生した場合には、充放電の終了後に単電
池の端子電圧が徐々に低下する。さらに、デッドショー
トによる故障が発生した場合には、充放電後の単電池の
電圧が０Ｖとなる。従って、これらの故障が発生した単
電池を含むモジュール電池の端子電圧は、充放電が終了
してから所定時間が経過した後も、正常な単電池のみか
らなるモジュール電池の端子電圧よりもある程度低下し
たものとなる。

【００１３】このため、基準電圧推定手段が各モジュー
ル電池の端子電圧に基づいて基準電圧を推定し、故障判
定手段がこれら各モジュール電池の端子電圧とこの基準
電圧との差をそれぞれ演算すれば、故障が発生した単電
池を含むモジュール電池の端子電圧との差のみが大きく
なるので、この差が所定値を超えた場合に当該モジュー
ル電池の単電池に故障が発生したと判定することができ
る。

【００１４】なお、主たる充電及び／又は放電とは、外
部電源等からの充電と、モータ等の主となる負荷に電力
を供給するための放電を意味し、計器等への微小な電力
の供給のための放電は除外される。また、電気自動車等
の場合には、加速時にモータに電力を供給すると共にエ
ンジンブレーキを用いた場合には回生制動を行うので、
これら電力の供給による放電と回生制動による充電とが
繰り返されることによる充放電の場合も主たる充電及び
放電に含む。主たる充電及び／又は放電が行われている
かどうかは、充放電電流が所定値以上であるかどうかに
よって判断できる。

【００１５】さらに、基準電圧推定手段による各モジュ
ール電池の端子電圧をパラメータとした演算は、測定時
における同じ条件での正常な単電池のみからなるモジュ
ール電池の端子電圧を推定するための演算であれば、ど
のような演算であってもよい。

【００１６】また、の手段によれば、前記の単電池
としてニッケル−カドミウム電池又はニッケル−金属水
素化物電池を用い、前記の端子電圧測定手段における
所定時間を２分間以上の時間とし、前記の基準電圧推
定手段が推定する基準電圧を各モジュール電池の端子電
圧の最大値又は平均値とし、前記の故障判定手段にお
ける所定値を１Ｖとすることにより、ニッケル−カドミ
ウム電池やニッケル−金属水素化物電池における過放
電、微小短絡又はデッドショートの故障の検出に最適な
故障検出装置が提供される。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の具体的実施例について図面
を参照して説明する。

【００１８】図１乃至図１０は本発明の一実施例を示す
ものであって、図１は組電池の故障検出装置の構成を示
すブロック図、図２は放電時における正常な単電池の端
子電圧の変化を示すタイムチャート、図３は放電時にお
ける正常なモジュール電池の端子電圧の変化を示すタイ
ムチャート、図４は放電時における過放電が発生した単
電池の端子電圧の変化を示すタイムチャート、図５は放
電時における微小短絡が発生した単電池の端子電圧の変
化を示すタイムチャート、図６は充電時における微小短
絡が発生した単電池の端子電圧の変化を示すタイムチャ
ート、図７は放電時におけるデッドショートが発生した
単電池の端子電圧の変化を示すタイムチャート、図８は
充電時におけるデッドショートが発生した単電池の端子
電圧の変化を示すタイムチャート、図９は放電時におけ
る各モジュール電池の端子電圧の相違を示す図、図１０
は充電時における各モジュール電池の端子電圧の相違を
示す図である。

【００１９】本実施例は、電気自動車に搭載する組電池
の故障検出装置について説明する。図１に示すように、
組電池１は、１０セルの単電池２ａを直列接続したモジ
ュール電池２をさらに２０個直列に接続したものであ
る。単電池２ａとしては、角型のニッケル−カドミウム
電池を用いるものとする。そして、モジュール電池２
は、この単電池２ａを１０個図示しないホルダに収納し
て直列に接続したものである。この組電池１は、コント
ローラ３を介してモータ４に電源を供給するようになっ
ている。モータ４は、電気自動車を走行させるための駆
動装置であり、コントローラ３は、電気自動車のドライ
バの操作に応じて、このモータ４に供給される組電池１
からの電源を制御する回路である。また、この組電池１
は、図示しない残存容量計等の計器類にも電源を供給す
る。

【００２０】上記各モジュール電池２の両極端子は、検
出走査回路５を介して検出ユニット６に接続されてい
る。検出走査回路５は、無接点リレー等からなる２個１
組の同時に動作するスイッチ５ａ，５ｂを２０個のモジ
ュール電池２に対応させて２０組設けた回路であり、検
出ユニット６から送られて来る走査信号によって、各組
のスイッチ５ａ，５ｂが順番に１回ずつ導通することに
より走査を行うようになっている。そして、各モジュー
ル電池２の正極端子は、それぞれが対応する各組のスイ
ッチ５ａを介した後に１本にまとめられて検出走査回路
５の正極入力に接続されると共に、各モジュール電池２
の負極端子は、それぞれが対応する各組のスイッチ５ｂ
を介した後に１本にまとめられて検出走査回路５の負極
入力に接続されている。従って、検出ユニット６は、検
出走査回路５に走査信号を送ることにより、組電池１の
各モジュール電池２の端子電圧を順次切り替えながら走
査し、数ｍ秒程度の時間をかけて順番に入力することに
なる。また、組電池１からコントローラ３等に至る配電
線上には、この組電池１に流れる充放電電流を検出する
ための変流器７が設けられていて、検出ユニット６に
は、この変流器７の検出出力も入力されるようになって
いる。

【００２１】検出ユニット６は、組電池１とは別のバッ
テリである補機８から電源の供給を受けて動作するマイ
クロコンピュータ等の制御演算回路である。この検出ユ
ニット６は、上記各モジュール電池２の端子電圧を測定
する測定部６ａと、全てのモジュール電池２の端子電圧
の平均値又はその中の最高値を求めて基準電圧とする推
定部６ｂと、この基準電圧を各モジュール電池２の端子
電圧と比較して故障の判定を行う判定部６ｃとからな
る。

【００２２】測定部６ａは、上記変流器７によって組電
池１の充放電電流を常時監視し、この充放電電流が所定
値以下となる状態が所定時間持続すると、検出走査回路
５に走査信号を送って走査を実行させる。また、この走
査が実行されると、各モジュール電池２の端子電圧をＡ
Ｄ変換器等を介して順次入力しＲＡＭ等の記憶装置に一
旦記憶させる。ここで、組電池１には、電気自動車の走
行中の加速時等にモータ４に供給するための放電電流が
流れると共に、エンジンブレーキを用いたときに回生制
動による充電電流が流れ込む。また、充電スタンド等で
充電を行った場合には、外部電源からの充電電流が流れ
込む。さらに、この組電池１には、残存容量計等の計器
類に電源を供給するために、常時ｍＡオーダーの微弱な
放電電流が暗電流として流れている。測定部６ａは、こ
れら走行中の加速時等や充電中の充放電電流よりも十分
に低い電流値であり、かつ、暗電流として流れる微弱な
放電電流よりは十分に高い電流値となるように所定値を
設定し、組電池１の充放電電流がこの所定値を超えるこ
とによって、主たる充電若しくは放電又は充放電が行わ
れていることを検出する。そして、組電池１の充放電電
流が所定値以下となり微弱な暗電流のみが流れるように
なるとタイマを起動し、充放電電流がこの所定値を超え
ることなく所定時間が経過すると、検出走査回路５に走
査信号を送ることになる。この所定時間は、正常な単電
池２ａが容量等の相違によって充放電時に端子電圧にバ
ラツキが生じた場合にも、これらの端子電圧が安定した
ほぼ均一な電圧に達するまでの十分な時間に設定され
る。例えばニッケル−カドミウム電池やニッケル−金属
水素化物電池等の場合には、端子電圧が安定するまでに
２分間程度を要するので、本実施例ではこの所定時間を
２分以上の時間に設定する。

【００２３】推定部６ｂは、測定部６ａが記憶した全て
のモジュール電池２の端子電圧を読み出し、これらの平
均値又は最大値を求めると共に、この平均値又は最大値
を基準電圧としてＲＡＭ等の記憶装置に一旦記憶させ
る。モジュール電池２の安定時の端子電圧は、各単電池
２ａが全て正常である場合にも、環境や使用条件に応じ
て変動する。そこで、推定部６ｂは、このように測定部
６ａが測定した実際の端子電圧に基づいて演算を行うこ
とにより、対象となる組電池１と同じ環境かつ同じ使用
条件においた場合の正常な単電池２ａのみからなるモジ
ュール電池２の端子電圧を基準電圧として推定してい
る。従って、この基準電圧は、正常なモジュール電池２
の端子電圧として推定するものであれば、平均値（相加
平均又は算術平均）や最大値に限らず、例えば中央値や
最小値を除外した平均値等のように他の演算によって求
めたものであってもよい。

【００２４】判定部６ｃは、測定部６ａが記憶した各モ
ジュール電池２の端子電圧を順次読み出すと共に、この
端子電圧と推定部６ｂが記憶した基準電圧との差を求
め、これらの差が所定値を超えたかどうかをそれぞれ判
断する。そして、端子電圧と基準電圧との差が所定値を
超えたと判断した場合には、その端子電圧のモジュール
電池２に含まれる単電池２ａに故障が発生したと判定し
て、例えば図示しない表示装置等に警告を発する。ニッ
ケル−カドミウム電池やニッケル−金属水素化物電池等
の場合には、単電池２ａの定格電圧が１．２Ｖであるた
め、所定値は１Ｖ程度とするのが適当である。

【００２５】上記組電池１を構成する正常な単電池２ａ
の主たる放電時の端子電圧の変化を図２に示す。ただ
し、ここでは４個の単電池Ａ〜Ｄの端子電圧の変化を示
している。ほとんど劣化が生じていない３個の単電池Ａ
〜Ｃは、放電時に残存容量の減少に伴って端子電圧が徐
々に低下する。この際、端子電圧の低下の程度には多少
の固体差が生じるが、その差はわずかである。そして、
放電が終了すると端子電圧が徐々に上昇し、２分間が経
過すると全ての単電池Ａ〜Ｃが定格電圧である１．２Ｖ
までほぼ回復して安定する。しかし、ある程度劣化が進
んだ単電池Ｄの場合には、電池容量が減少しているため
に、放電時に残存容量がほとんどなくなると急激に端子
電圧が低下する。もっとも、放電が終了すると、この端
子電圧も急速に上昇して、２分経過後には単電池Ａ〜Ｃ
と同じ１．２Ｖまでほぼ回復して安定する。また、主た
る放電の終了後に上記暗電流が流れ続ける場合にも、こ
の暗電流はｍＡオーダーの微弱な放電電流にすぎないの
で、単電池Ａ〜Ｅの端子電圧は同様に２分経過後にはほ
ぼ安定する。

【００２６】従って、上記正常な単電池２ａを１０個直
列接続したモジュール電池２も、図３に示すように、主
たる放電時には端子電圧が低下するが、放電が終了する
とこの端子電圧が上昇して定格電圧である１２Ｖ程度ま
で回復し安定する。ただし、ここでも４個のモジュール
電池Ｅ〜Ｈの端子電圧の変化を示している。これら４個
のモジュール電池Ｅ〜Ｈの放電時の端子電圧の低下の程
度は、それぞれのモジュール電池２を構成する各単電池
２ａの劣化の進み具合に応じて相違する。そして、ここ
では３個のモジュール電池Ｅ〜Ｇの端子電圧は徐々に低
下するが、１個のモジュール電池Ｈの端子電圧は急激に
低下する場合を示す。従って、放電終了時には、モジュ
ール電池Ｅとモジュール電池Ｈの端子電圧の差は２Ｖ近
くになり、その少し後でも１Ｖ以上の差が生じている。
しかし、このモジュール電池Ｈの端子電圧は、放電が終
了してから２分経過後には、他のモジュール電池Ｅ〜Ｇ
と同じ１２Ｖまでほぼ回復し、これらの間にほとんど差
がなくなる。

【００２７】ところが、単電池２ａに過放電が発生する
と、図４に示すように、端子電圧が主たる放電時に負電
圧である−１Ｖ近くまで低下し、放電が終了すると０Ｖ
程度まではすぐに回復するが、それ以上の電圧への回復
が遅くなる。即ち、過放電が発生した単電池２ａの端子
電圧は、放電が終了してから２分経過以降も正常な単電
池２ａの端子電圧と１Ｖ以上の差を有することになる。

【００２８】また、単電池２ａ内部の正負極間にセパレ
ータを介して微小な短絡が生じる微小短絡が発生する
と、図５に示すように、主たる放電時には大きな放電電
流が流れるために端子電圧が正常な単電池２ａとほぼ同
様の特性となるが、放電終了後には内部の短絡電流によ
ってこの端子電圧が徐々に０Ｖ付近まで低下する。そし
て、このように微小短絡が発生した単電池２ａは、主た
る充電時にも、図６に示すように、大きな充電電流が流
れることにより正常な単電池２ａと同様に満充電の端子
電圧が１．５Ｖ程度まで達するが、充電終了後には、内
部の短絡電流によってこの端子電圧が徐々に０Ｖ付近ま
で低下する。即ち、微小短絡の場合には、充放電が終了
してから２分以上の時間が経過すると、正常な単電池２
ａの端子電圧との差が１Ｖ以上に達するようになる。

【００２９】さらに、単電池２ａの内部の正負極間が完
全に短絡するデッドショートが発生すると、図７に示す
ように、主たる放電時には分極により端子電圧が負電圧
である−１Ｖ以上となり、放電終了後は直ちに０Ｖに戻
る。そして、このようなデッドショートが発生した単電
池２ａは、主たる充電時とこの充電後にも、図８に示す
ように、端子電圧が０Ｖ程度となる。即ち、デッドショ
ートの場合には、充放電が終了して２分経過以降も正常
な単電池２ａの端子電圧と１Ｖ以上の差を有することに
なる。

【００３０】この結果、各モジュール電池２の端子電圧
は、全ての単電池２ａが正常である場合にも、主たる放
電時やその直後には、各単電池２ａの劣化の程度の相違
によって１Ｖ以上の電圧のバラツキが発生する可能性が
ある。しかし、正常な単電池２ａのみからなるモジュー
ル電池２の場合には、放電が終了してから２分以上の時
間が経過すると、端子電圧が安定してほとんどバラツキ
がなくなる。これに対して、過放電やデッドショートが
発生した単電池２ａを含むモジュール電池２は、放電が
終了してから２分以上の時間が経過しても端子電圧が回
復せず、正常な単電池２ａのみのモジュール電池２の端
子電圧よりも１Ｖ以上低い電圧となる。また、微小短絡
が発生した単電池２ａを含むモジュール電池２の端子電
圧は、主たる放電時やその直後及び主たる充電時やその
直後には、正常な単電池２ａのみのモジュール電池２の
端子電圧とほとんど差が生じないが、充放電の終了から
２分以上の十分な時間が経過すれば、正常な単電池２ａ
のみのモジュール電池２の端子電圧よりも１Ｖ以上低い
電圧となる。

【００３１】そして、本実施例の故障検出装置は、検出
ユニット６の測定部６ａが主たる充放電が終了して２分
以上の時間が経過した後に各モジュール電池２の端子電
圧を測定し、この端子電圧と基準電圧との差が１Ｖを超
えた場合に故障と判定するので、各単電池２ａの劣化の
程度に影響されることなく、過放電や微小短絡又はデッ
ドショートによる故障が発生した単電池２ａを含むモジ
ュール電池２を確実に検出することができるようにな
る。これに対して、例えば主たる放電が終了した直後に
各モジュール電池２の端子電圧を検出した場合には、劣
化の進んだ正常な単電池２ａを含むモジュール電池２を
故障と誤判定するおそれがあり、また、微小短絡が発生
した単電池２ａの故障を見逃す場合が生じる。

【００３２】２０個の各モジュール電池２の端子電圧を
放電終了直後に測定した場合と放電終了から２分後に測
定した場合の各電圧値の相違の具体例を表１と図９に示
す。

【表１】この場合、放電終了直後には、各モジュール電
池２の端子電圧に大きなバラツキが生じ、これらの平均
値である１０．０Ｖに対して、モジュール番号が３番と
５番と１３番のモジュール電池２の端子電圧が１Ｖの差
を生じると共に、これらの最大値である１１．０Ｖに対
しても多くのモジュール電池２の端子電圧が１Ｖ以上の
差を有することになる。しかし、放電終了から２分後に
は、ほとんどのモジュール電池２の端子電圧が１２．０
Ｖ前後に収まり、モジュール番号が５番のモジュール電
池２の端子電圧である１０．８Ｖのみが、平均値である
１１．９Ｖや最大値である１２．１Ｖに対して１Ｖ以上
の差となる。従って、本実施例の故障検出装置を用いた
場合には、このモジュール番号が５番のモジュール電池
２のみを確実に故障と判定することができる。

【００３３】また、２０個の各モジュール電池２の端子
電圧を充電終了直後に測定した場合と充電終了から２分
後に測定した場合の各電圧値の相違の具体例を表２と図
１０に示す。

【表２】この場合、充電終了直後には、各モジュール電
池２の端子電圧に大きなバラツキが生じ、これらの平均
値である１５．０Ｖに対して、モジュール番号が４番と
５番と１０番のモジュール電池２の端子電圧が１Ｖ以上
の差を有すると共に、これらの最大値である１６．０Ｖ
に対しても多くのモジュール電池２の端子電圧が１Ｖ以
上の差を有することになる。しかし、充電終了から２分
後には、ほとんどのモジュール電池２の端子電圧が１
４．０Ｖ前後に収まり、モジュール番号が５番のモジュ
ール電池２の端子電圧である１２．６Ｖのみが、平均値
である１３．９Ｖや最大値である１４．０Ｖに対して１
Ｖ以上の差となる。従って、この場合にも、本実施例の
故障検出装置を用いた場合には、モジュール番号が５番
のモジュール電池２のみを確実に故障と判定することが
できる。

【００３４】上記のようにしていずれかのモジュール電
池２が故障であると判定された場合には、このモジュー
ル電池２を正常なものに交換するか、又は、このモジュ
ール電池２の故障が発生した単電池２ａのみを交換す
る。

【００３５】以上説明したように本実施例の故障検出装
置によれば、主たる充放電が終了してから２分以上の時
間が経過してから各モジュール電池２の端子電圧を測定
するので、各単電池２ａの劣化の程度に影響されること
なく、故障の発生した単電池２ａを含むモジュール電池
２のみを確実に検出することができるようになる。

【００３６】また、検出ユニット６の測定部６ａは、全
てのモジュール電池２の端子電圧を測定する際に、検出
走査回路５による走査に数ｍ秒程度の時間を要するが、
主たる充放電の電流が流れなくなった安定した時期にこ
の測定を行うので、各モジュール電池２の測定のタイミ
ングが多少ずれたとしても、この測定条件が大きく相違
して誤判定を生じるようなおそれもなくなる。

【００３７】なお、本実施例では、電気自動車に用いる
組電池１の故障検出装置について説明したが、他の種々
の機器に用いる組電池についても、本発明を同様に実施
することができる。また、本実施例では、単電池２ａと
してニッケル−カドミウム電池を用いたが、ニッケル−
金属水素化物電池やその他の各種２次電池を用いること
もできる。さらに、本実施例では、組電池１を２０個の
モジュール電池２を直列接続したものとし、各モジュー
ル電池２を１０個の単電池２ａを直列接続したものとし
たが、複数の単電池を直列接続したモジュール電池をさ
らに複数個組み合わせて接続したものであれば、いずれ
の構成の組電池についても同様に実施することができ
る。しかも、複数のモジュール電池を並列接続又は直並
列接続することにより組電池を構成することもできる。
また、本実施例では、各モジュール電池２の端子電圧を
検出走査回路５により走査して順番に測定したが、これ
らの端子電圧を同時に測定するように構成することも可
能である。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明の組電池の故障検出装置によれば、充放電が終了して
から所定時間が経過し各単電池の端子電圧が安定した後
にモジュール電池の端子電圧を測定するので、単電池の
劣化による充放電時の端子電圧のバラツキに影響される
ことなく、過放電等の故障による端子電圧の異常のみを
確実に検出することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すものであって、組電池
の故障検出装置の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例を示すものであって、放電時
における正常な単電池の端子電圧の変化を示すタイムチ
ャートである。

【図３】本発明の一実施例を示すものであって、放電時
における正常なモジュール電池の端子電圧の変化を示す
タイムチャートである。

【図４】本発明の一実施例を示すものであって、放電時
における過放電が発生した単電池の端子電圧の変化を示
すタイムチャートである。

【図５】本発明の一実施例を示すものであって、放電時
における微小短絡が発生した単電池の端子電圧の変化を
示すタイムチャートである。

【図６】本発明の一実施例を示すものであって、充電時
における微小短絡が発生した単電池の端子電圧の変化を
示すタイムチャートである。

【図７】本発明の一実施例を示すものであって、放電時
におけるデッドショートが発生した単電池の端子電圧の
変化を示すタイムチャートである。

【図８】本発明の一実施例を示すものであって、充電時
におけるデッドショートが発生した単電池の端子電圧の
変化を示すタイムチャートである。

【図９】本発明の一実施例を示すものであって、放電時
における各モジュール電池の端子電圧の相違を示す図で
ある。

【図１０】本発明の一実施例を示すものであって、充電
時における各モジュール電池の端子電圧の相違を示す図
である。

【符号の説明】

１組電池２モジュール電池２ａ単電池５検出走査回路６検出ユニット６ａ測定部６ｂ推定部６ｃ判定部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の単電池を直列接続したモジュール
電池をさらに複数個組み合わせて接続した組電池におい
て、この組電池の主たる充電及び／又は放電が終了してから
所定時間経過後における各モジュール電池の端子電圧を
測定する端子電圧測定手段と、この端子電圧測定手段が測定した各モジュール電池の端
子電圧をパラメータとして演算を行うことにより基準電
圧を推定する基準電圧推定手段と、この基準電圧推定手段が推定した基準電圧と端子電圧測
定手段が測定した各モジュール電池の端子電圧との差を
それぞれ演算し、これらの差が所定値を超えた場合に単
電池の故障と判定する故障判定手段とを備えたことを特
徴とする組電池の故障検出装置。
【請求項２】複数のニッケル−カドミウム電池又はニ
ッケル−金属水素化物電池からなる単電池を直列接続し
たモジュール電池をさらに複数個組み合わせて接続した
組電池において、この組電池の主たる充電及び／又は放
電が終了してから２分間以上の所定時間経過後における
各モジュール電池の端子電圧を測定する端子電圧測定手
段と、この端子電圧測定手段が測定した各モジュール電池の端
子電圧の最大値又は平均値を基準電圧として推定する基
準電圧推定手段と、この基準電圧推定手段が推定した基準電圧と端子電圧測
定手段が測定した各モジュール電池の端子電圧との差を
それぞれ演算し、これらの差が１Ｖを超えた場合に単電
池の故障と判定する故障判定手段とを備えたことを特徴
とする組電池の故障検出装置。