JP2024158474A

JP2024158474A - 蓄電装置、診断装置、診断方法、及びコンピュータプログラム

Info

Publication number: JP2024158474A
Application number: JP2023073705A
Authority: JP
Inventors: 裕樹上田; Hiroki Ueda
Original assignee: GS Yuasa Corp
Current assignee: GS Yuasa Corp
Priority date: 2023-04-27
Filing date: 2023-04-27
Publication date: 2024-11-08
Also published as: WO2024224796A1

Abstract

【課題】蓄電装置、診断装置、診断方法、及びコンピュータプログラムの提供。
【解決手段】蓄電素子と、蓄電素子と蓄電素子を外部に接続するための接続端子との間の電流経路を遮断する遮断器と、遮断器の故障を診断する診断装置とを備え、診断装置は、遮断器の温度を計測する計測部と、計測部により計測される温度に基づき、遮断器の故障を診断する診断部とを備える。
【選択図】図９

Description

本発明は、蓄電装置、診断装置、診断方法、及びコンピュータプログラムに関する。

蓄電素子と、蓄電素子に流れる電流の電流経路を遮断する遮断器とを備えた蓄電装置が開発されている。遮断器として、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、バイポーラトランジスタなどの半導体によるスイッチ素子が用いられることがある。半導体によるスイッチ素子は、電気的ストレス又は熱的ストレスによって半導体内部のボンディングワイヤやゲート酸化膜等が破損した場合、導通状態・非導通状態を制御できない可能性がある。

特開２０１６－１１８５７１号公報

遮断器がスイッチ素子により構成されている場合、スイッチ素子を開閉制御し、実際に開閉したか否かを判断することによって、故障の有無を判断できる。しかしながら、コストダウン又は配線の簡素化などを目的として、ゲートラインが一本化されており、かつ、ソース端子やドレイン端子が他のスイッチ素子と同電位である場合、個別の故障診断はできない。

本発明は、スイッチ素子を個別に開閉制御することなく故障の有無を判断できる蓄電装置、診断装置、診断方法、及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る蓄電装置は、蓄電素子と、前記蓄電素子と、前記蓄電素子を外部に接続するための接続端子との間の電流経路を遮断する遮断器と、前記遮断器の故障を診断する診断装置とを備え、前記診断装置は、前記遮断器の温度を計測する計測部と、前記計測部により計測される温度に基づき、前記遮断器の故障を診断する診断部とを備える。

上記態様によれば、スイッチ素子を個別に開閉制御することなく故障の有無を判断できる。

実施の形態に係る蓄電装置の構成例を示す斜視図である。蓄電装置の分解斜視図である。遮断器の回路構成を示す模式図である。オープン故障が発生した場合の発熱状況を説明する説明図である。クローズ故障が発生した場合の発熱状況を説明する説明図である。温度センサの第１の実装例を説明する説明図である。温度センサの第２の実装例を説明する説明図である。制御装置の内部構成を示すブロック図である。オープン故障を診断する際に制御部が実行する処理の手順を示すフローチャートである。クローズ故障を診断する際に制御部が実行する処理の手順を示すフローチャートである。

（１）本開示の蓄電装置は、蓄電素子と、前記蓄電素子と、前記蓄電素子を外部に接続するための接続端子との間の電流経路を遮断する遮断器と、前記遮断器の故障を診断する診断装置とを備え、前記診断装置は、前記遮断器の温度を計測する計測部と、前記計測部により計測される温度に基づき、前記遮断器の故障を診断する診断部とを備える。

遮断器がクローズしている場合、遮断器に電流が流れることで遮断器の温度は上昇し、遮断器がオープンしている場合、遮断器に電流は流れないので遮断器の温度は上昇しない。上記（１）の蓄電装置によれば、遮断器の温度を計測するので、例えば遮断器へ電流を流した際の温度上昇の有無を検知することにより、遮断器をクローズするように制御したにも関わらず、クローズできていない状態（オープン故障）と、遮断器をオープンするように制御したにも関わらず、オープンできていない状態（クローズ故障）とを区別して検出できる。上記蓄電装置によれば、遮断器の開閉制御を実行することなく、温度計測のみで遮断器の故障を診断できる。

（２）上記（１）に記載の蓄電装置において、前記遮断器は、複数のスイッチ素子を備え、前記計測部は、前記複数のスイッチ素子の夫々の温度を計測する複数の温度センサを備え、前記診断部は、前記複数の温度センサにより計測される各スイッチ素子の温度に基づき、前記遮断器の故障を診断してもよい。

上記（２）の蓄電装置によれば、遮断器が備える複数のスイッチ素子の夫々の温度を計測するので、各スイッチ素子の温度の上昇度合いを基に、遮断器の故障（オープン故障及びクローズ故障）を診断できる。

（３）上記（２）に記載の蓄電装置において、前記複数の温度センサは、各スイッチ素子の対向位置に空間を隔てて配置してもよい。

上記（３）の蓄電装置によれば、温度センサを各スイッチの対向位置に空間を隔てて配置しているので、スイッチ素子以外の発熱部品からの熱の影響を低減できる。

（４）上記（３）に記載の蓄電装置において、前記各スイッチ素子と、前記各スイッチ素子の対向位置に配置された温度センサとを熱結合する結合材を備えてもよい。

上記（４）の蓄電装置によれば、スイッチ素子と温度センサとは熱結合しているので、スイッチ素子で発生した熱は温度センサに速やかに伝わり、温度計測に要する時間や診断時間を短縮できる。

（５）上記（２）から（４）の何れか１つに記載の蓄電装置において、前記診断部は、前記遮断器へ電流を流した際の各スイッチ素子の温度の上昇度合いに基づき、前記遮断器の故障を診断してもよい。

上記（５）の蓄電装置によれば、各スイッチ素子の温度の上昇度合いを基に、遮断器の故障（オープン故障及びクローズ故障）を診断できる。

（６）本開示の診断装置は、電流経路を遮断する遮断器の故障を診断する診断装置であって、前記遮断器の温度を計測する計測部と、前記計測部により計測される温度に基づき、前記遮断器の故障を診断する診断部とを備える。

上記（６）の診断装置によれば、遮断器の温度を計測するので、例えば遮断器へ電流を流した際の温度上昇の有無を検知することにより、オープン故障とクローズ故障とを区別して検出できる。上記診断装置によれば、遮断器の開閉制御を実行することなく、温度計測のみで遮断器の故障を診断できる。

（７）本開示の診断方法は、電流経路を遮断する遮断器の故障を診断する診断方法であって、前記遮断器の温度を計測し、計測した温度に基づき、前記遮断器の故障を診断する処理をコンピュータにより実行する。

上記（７）の診断方法によれば、遮断器の温度を計測するので、例えば遮断器へ電流を流した際の温度上昇の有無を検知することにより、オープン故障とクローズ故障とを区別して検出できる。上記診断方法によれば、遮断器の開閉制御を実行することなく、温度計測のみで遮断器の故障を診断できる。

（８）本開示のコンピュータプログラムは、電流経路を遮断する遮断器の故障を診断するコンピュータプログラムであって、前記遮断器の温度を計測し、計測した温度に基づき、前記遮断器の故障を診断する処理をコンピュータに実行させる。

上記（８）のコンピュータプログラムによれば、遮断器の温度を計測するので、例えば遮断器へ電流を流した際の温度上昇の有無を検知することにより、オープン故障とクローズ故障とを区別して検出できる。上記コンピュータプログラムによれば、遮断器の開閉制御を実行することなく、温度計測のみで遮断器の故障を診断できる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
図１は実施の形態に係る蓄電装置１の構成例を示す斜視図、図２は蓄電装置１の分解斜視図である。以下では、図中に示す「前後」、「左右」、及び「上下」の各方向を参照しながら、蓄電装置１の構成例について説明する。

蓄電装置１は、例えば、エンジン車両、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）等の車両や、その他の移動体に好適に搭載されるバッテリーである。

蓄電装置１は、蓄電素子２、バスバーユニット４、及び回路基板６を備える。蓄電素子２、バスバーユニット４、及び回路基板６は、収容ケース１０の内部に収容される。収容ケース１０は合成樹脂製である。収容ケース１０は、上面が開口したケース本体１１と、ケース本体１１の開口を覆うカバー１２とを備える。ケース本体１１及びカバー１２の寸法は、内部に収容される蓄電素子２の寸法や個数に応じて設計される。ケース本体１１及びカバー１２は、蓄電素子２、バスバーユニット４、及び回路基板６を収容した状態にて、ネジ等の連結具、接着剤又は溶着等により液密に固着される。

蓄電素子２は、例えばリチウムイオン二次電池による電池セルである。蓄電素子２は、中空直方体状のケース２１を備える。ケース２１の上面には蓄電素子２の正端子２２及び負端子２３が設けられている。ケース２１の内部には電極体や電解液などが収容される。

電極体は、詳細は図示しないが、シート状の正極と、負極とを、２枚のシート状のセパレータを介して重ね合わせ、これらを巻回（縦巻き又は横巻き）することにより構成される。セパレータは、多孔性の樹脂フィルムにより形成される。多孔性の樹脂フィルムとして、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂からなる多孔性樹脂フィルムを使用できる。

正極は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金等からなる長尺帯状の正極基材の表面に、正極活物質層が形成された電極板である。正極活物質層は、正極活物質を含む。正極活物質層に用いられる正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な材料を使用できる。正極活物質としては、例えばＬｉＦｅＰＯ₄ が挙げられる。正極活物質層は、導電助剤、バインダ等を更に含んでもよい。

負極は、例えば銅又は銅合金等からなる長尺帯状の負極基材の表面に、負極活物質層が形成された電極板である。負極活物質層は、負極活物質を含む。負極活物質は、リチウムイオンを吸蔵放出可能な材料を使用できる。負極活物質としては、例えば黒鉛（グラファイト）、ハードカーボン、ソフトカーボン等が挙げられる。負極活物質層は、バインダ、増粘剤等を更に含んでもよい。

電解質には、従来のリチウムイオン二次電池と同様のものを使用できる。例えば、電解質として、有機溶媒中に支持塩を含有させた電解質を使用できる。有機溶媒として、例えば、カーボネート類、エステル類、エーテル類等の非プロトン性溶媒が用いられる。支持塩として、例えば、ＬｉＰＦ₆ 、ＬｉＢＦ₄ 、ＬｉＣｌＯ₄ 等のリチウム塩が好適に用いられる。電解質は、例えば、ガス発生剤、被膜形成剤、分散剤、増粘剤等の各種添加剤を含んでもよい。

実施の形態において、蓄電素子２は、リチウムイオン二次電池による電池セルである。代替的に、蓄電素子２は、全固体電池、鉛電池、レドックスフロー電池、亜鉛空気電池、アルカリマンガン電池、リチウム硫黄電池、ナトリウム硫黄電池、酸化銀亜鉛電池、ニッケル水素電池、溶融塩熱電池などによる電池セルであってもよいし、キャパシタであってもよい。

実施の形態において、蓄電素子２は、巻回型の電極体を備えた角型の電池セルである。代替的に、蓄電素子２は、円筒型の電池セル、又はラミネート型（パウチ型）の電池セルであってもよく、積層型の電極体を備えた電池セルであってもよい。

実施の形態において、ケース本体１１に収容されている蓄電素子２の数は４個である。代替的に、ケース本体１１に収容される蓄電素子２の数は、１個以上４個未満であってもよく、４個超であってもよい。

以下の説明において、蓄電素子２は、ケース本体１１の前側から順に、第１蓄電素子２Ａ、第２蓄電素子２Ｂ、第３蓄電素子２Ｃ、第４蓄電素子２Ｄとも記載される。すなわち、第１蓄電素子２Ａの後面に隣接して第２蓄電素子２Ｂが配置され、第２蓄電素子２Ｂの後面に隣接して第３蓄電素子２Ｃが配置され、第３蓄電素子２Ｃの後面に隣接して第４蓄電素子２Ｄが配置されている。図２の例では、第１蓄電素子２Ａ及び第３蓄電素子２Ｃは、正端子２２が左、負端子２３が右となる向きにケース本体１１に収容され、第２蓄電素子２Ｂ及び第４蓄電素子２Ｄは、正端子２２が右、負端子２３が左となる向きにケース本体１１に収容されている。

蓄電装置１には、ケース本体１１に収容されている蓄電素子２と、外部端子１３Ａ，１３Ｂとを電気的に接続する充放電経路が設けられている。充放電経路の一部は図に示していないバスバーにより構成される。例えば、第１蓄電素子２Ａの負端子２３は、バスバーを介して外部端子１３Ａに接続される。第１蓄電素子２Ａの正端子２２及び第２蓄電素子２Ｂの負端子２３は、バスバーを介して互いに接続される。第２蓄電素子２Ｂの正端子２２及び第３蓄電素子２Ｃの負端子２３は、バスバーを介して互いに接続される。第３蓄電素子２Ｃの正端子２２及び第４蓄電素子２Ｄの負端子２３は、バスバーを介して互いに接続される。第４蓄電素子２Ｄの正端子２２は、バスバーを介して外部端子１３Ｂに接続される。この例では、蓄電素子２Ａ～２Ｄはバスバーによって直列に接続される。代替的に、蓄電素子２Ａ～２Ｄの一部又は全部は並列に接続されてもよい。

蓄電素子２の端子面上にはバスバーユニット４が配置される。バスバーユニット４は、上述したバスバーと、これらのバスバーを保持する樹脂製のバスバーフレーム４０とを備える。バスバーフレーム４０は、複数の蓄電素子２の上側を覆って、複数の蓄電素子２から発せられる輻射熱を遮る。バスバーフレーム４０の上面には回路基板６が配置される。回路基板６は、バスバーフレーム４０の上面から離隔した状態にて、スペーサ４１を介してバスバーフレーム４０に固定される。回路基板６と蓄電素子２との間にはバスバーフレーム４０や空気等の断熱層が存在するため、回路基板６は、蓄電素子２から熱的に離隔して配置されている。

回路基板６は、第４蓄電素子２Ｄの正端子２２と、外部端子１３Ｂとの間の充放電経路（電流経路）を接続又は遮断するための遮断器６０を備える。

図３は遮断器６０の回路構成を示す模式図である。遮断器６０は、例えば、充電遮断用のスイッチ素子６１Ａ～６３Ａと、放電遮断用のスイッチ素子６１Ｂ～６３Ｂとを備える。スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂは、例えば、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であり、それぞれ寄生ダイオードを有する。代替的に、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂは、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴであってもよい。

スイッチ素子６１Ａ，６１Ｂは、互いのドレイン同士が配線パターンを介して接続される。スイッチ素子６１Ａのソースは、配線パターンやバスバーを介して蓄電素子２Ｄの正端子２２に接続される。スイッチ素子６１Ｂのソースは、配線パターンやバスバーを介して外部端子１３Ｂに接続される。スイッチ素子６１Ａ，６１Ｂのゲートは、配線パターンを介して制御装置１００（図８を参照）に接続される。スイッチ素子６１Ａ，６１Ｂは、制御装置１００から送出される制御信号（開閉信号）に応じて、開閉するよう構成される。

同様に、スイッチ素子６２Ａ，６２Ｂは、互いのドレイン同士が配線パターンを介して接続される。スイッチ素子６２Ａのソースは、配線パターンやバスバーを介して蓄電素子２Ｄの正端子２２に接続される。スイッチ素子６２Ｂのソースは、配線パターンやバスバーを介して外部端子１３Ｂに接続される。スイッチ素子６２Ａ，６２Ｂのゲートは、配線パターンを介して制御装置１００に接続される。スイッチ素子６２Ａ，６２Ｂは、制御装置１００から送出される制御信号（開閉信号）に応じて、開閉するよう構成される。

同様に、スイッチ素子６３Ａ，６３Ｂは、互いのドレイン同士が配線パターンを介して接続される。スイッチ素子６３Ａのソースは、配線パターンやバスバーを介して蓄電素子２Ｄの正端子２２に接続される。スイッチ素子６３Ｂのソースは、配線パターンやバスバーを介して外部端子１３Ｂに接続される。スイッチ素子６３Ａ，６３Ｂのゲートは、配線パターンを介して制御装置１００に接続される。スイッチ素子６３Ａ，６３Ｂは、制御装置１００から送出される制御信号（開閉信号）に応じて、開閉するよう構成される。

遮断器６０は、制御装置１００からの制御により、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂをオン／オフする。遮断器６０は、充電遮断用のスイッチ素子６１Ａ～６３Ａをオンすることにより、蓄電素子２への充電経路を接続し、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａをオフすることにより、蓄電素子２への充電経路を遮断する。遮断器６０は、放電遮断用のスイッチ素子６１Ｂ～６３Ｂをオンすることにより、蓄電素子２の放電経路（負荷への給電経路）を接続し、スイッチ素子６１Ｂ～６３Ｂをオフすることにより、蓄電素子２の放電経路を遮断する。

実施の形態では、蓄電素子２の正極側（ハイサイド）に遮断器６０を配置した。代替的に、遮断器６０は、蓄電素子２の負極側（ロウサイド）に配置されてもよい。

実施の形態では、遮断器６０は３組（合計６個）のスイッチ素子を備える構成とした。代替的に、遮断器６０は、１組（合計２個）若しくは２組（合計４個）、若しくは４組（合計８個）以上のスイッチ素子を備えてもよい。

実施の形態では、２つのＭＯＳＦＥＴをドレイン同士で接続したコモンドレインの回路構成とした。代替的に、遮断器６０は、２つのＭＯＳＦＥＴをソース同士で接続したコモンソースの回路構成としてもよい。

図３の例では、説明の都合上、スイッチ素子６１Ａ，６１Ｂを１本の配線パターンで接続し、スイッチ素子６２Ａ，６２Ｂを別の配線パターンで接続し、スイッチ素子６３Ａ，６３Ｂを更に別の配線パターンで接続する回路構成とした。代替的に、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａと、スイッチ素子６１Ｂ～６３Ｂとを面状のパターンで接続した回路構成であってもよい。すなわち、スイッチ素子６１Ａのドレインは、面状のパターンによってスイッチ素子６１Ｂ～６３Ｂの各ドレインに接続されてもよい。スイッチ素子６２Ａ，６３Ａのドレインについても同様である。

以下では、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａは、それぞれ３つのスイッチ素子６１Ｂ～６３Ｂに接続されており、故障がなければ、１つのスイッチ素子６１Ａ（又は６２Ａ，６３Ａ）に流れる電流は３つのスイッチ素子６１Ｂ～６３Ｂに分散して流れるものとして説明する。

以下、遮断器６０に電流が流れた場合の発熱状況について説明する。
図４はオープン故障が発生した場合の発熱状況を説明する説明図である。遮断器６０が備えるスイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂをクローズした場合、これらに故障がなければ、電流は各スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂに分散して流れる。この結果、各素子の個体差を考慮しなければ、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂの温度は一様に上昇する。

これに対し、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂの一部にオープン故障が発生した場合（クローズすべきところ、何らかの原因でクローズできない場合）、電流が流れない経路が発生して、電流の分散経路が減るため、残りの経路に電流が集中する。例えば、スイッチ素子６２Ａにオープン故障が発生した場合、このスイッチ素子６２Ａを含む電流経路には電流は流れないので、その分、スイッチ素子６１Ａ，６３Ａを含む電流経路に電流が集中する。一方、スイッチ素子６１Ｂ～６３Ｂは、それぞれ３つのスイッチ素子６１Ａ～６３Ａに接続されているため、スイッチ素子６１Ｂ～６３Ｂを含む電流経路には分散して電流が流れる。この結果、電流が流れないスイッチ素子６２Ａに温度上昇はなく、電流が集中するスイッチ素子６１Ａ，６３Ａの温度の上昇度合いは、電流が分散するスイッチ素子６１Ｂ～６３Ｂの温度の上昇度合いよりも高くなる。

図５はクローズ故障が発生した場合の発熱状況を説明する説明図である。遮断器６０が備えるスイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂをオープンした場合、これらに故障がなければ、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂには電流は流れない。この結果、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂは温度上昇しない。

これに対し、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂの一部にクローズ故障が発生した場合（オープンすべきところ、何らかの原因でオープンできない場合）、クローズ故障が発生したスイッチ素子を含む電流経路に電流が集中する。例えば、スイッチ素子６２Ａにクローズ故障が発生した場合、このスイッチ素子６２Ａに電流が集中し、その他のスイッチ素子６１Ａ，６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂには電流は流れない。この結果、電流が集中するスイッチ素子６２Ａの温度の上昇度合いは高く、電流が流れないスイッチ素子６１Ａ，６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂは温度上昇しない。

実施の形態に係る制御装置１００は、各スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂの温度を個別に計測し、計測した温度に基づき、遮断器６０の故障を診断する。

図６は温度センサの第１の実装例を説明する説明図である。実施の形態に係る蓄電装置１は、温度センサ７１Ａ～７３Ａ，７１Ｂ～７３Ｂが実装された回路基板７を備える。回路基板７は、各温度センサ７１Ａ～７３Ａ，７１Ｂ～７３Ｂと各スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂとがそれぞれ対向し、かつ、両者の間に空間が生じるように配置される。一例では、回路基板７は、回路基板６上にスペーサ（不図示）を介して固定される。代替的に、回路基板７は、バスバーフレーム４０などの他の構造物に固定されてもよい。

温度センサ７１Ａは、スイッチ素子６１Ａの対向位置に配置され、スイッチ素子６１Ａの温度を計測する。温度センサ７１Ａは、例えば、サーミスタや熱電対などである。温度センサ７１Ａは、スイッチ素子６１Ａの温度を計測し、計測結果として得られる温度データを制御装置１００へ出力する。制御装置１００が回路基板６に実装されている場合、温度センサ７１Ａを制御装置１００に接続するためのコネクタ７５が設けられてもよい。

温度センサ７２Ａ，７３Ａ，７１Ｂ～７３Ｂについても同様であり、それぞれの対向位置に配置されたスイッチ素子６２Ａ，６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂの温度を計測し、計測結果として得られる温度データを制御装置１００へ出力する。

実施の形態では、温度センサ７１Ａ～７３Ａ，７１Ｂ～７３Ｂは、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂの対向位置に空間を隔てて配置されるので、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂ以外の発熱部品からの熱の影響を低減できる。

図７は温度センサの第２の実装例を説明する説明図である。第２の実装例では、各スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂと、各温度センサ７１Ａ～７３Ａ，７１Ｂ～７３Ｂとの間に熱結合材７６が介装される。熱結合材７６には、例えば、シリコーンなどの絶縁性を有し、熱伝導率が大きい材料が用いられる。なお、各温度センサ７１Ａ～７３Ａ，７１Ｂ～７３Ｂの配置は第１の実装例と同様である。

第２の実装例では、熱結合材７６を用いて、各スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂと、各温度センサ７１Ａ～７３Ａ，７１Ｂ～７３Ｂとを熱結合しているので、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂで発生した熱は、対向する温度センサ７１Ａ～７３Ａ，７１Ｂ～７３Ｂに速やかに伝達する。この結果、温度計測に要する時間や故障診断に要する時間を短縮できる。

制御装置１００は、温度センサ７１Ａ～７３Ａ，７１Ｂ～７３Ｂより出力される温度データに基づき、遮断器６０を故障診断する。図８は制御装置１００の内部構成を示すブロック図である。制御装置１００は、例えば、蓄電装置１の状態を管理するＢＭＵ（Battery Management Unit）である。一例では、制御装置１００は回路基板６に実装される。代替的に、制御装置１００は回路基板６とは別の基板（例えば回路基板７）に実装される。更に、制御装置１００は、蓄電装置１の外部に接続される端末装置やサーバ装置などのコンピュータであってもよい。

制御装置１００は、制御部１０１、記憶部１０２、通信部１０３、操作部１０４、表示部１０５などを備える。

制御部１０１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えた演算回路である。制御部１０１が備えるＣＰＵは、ＲＯＭや記憶部１０２に格納されている各種コンピュータプログラムを読み込んで実行し、遮断器６０の故障を診断する診断装置として機能させる。実施の形態において、制御部１０１は、温度センサ７１Ａ～７３Ａ，７１Ｂ～７３Ｂにより計測される温度に基づき、遮断器６０の故障を診断する。

代替的に、制御部１０１は、複数のＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、マイコン、揮発性又は不揮発性のメモリ等を備えた任意の演算回路であってもよい。制御部１０１は、計測開始指示を与えてから計測終了指示を与えるまでの経過時間を計測するタイマ、数をカウントするカウンタ、日時情報を出力するクロック等の機能を備えてもよい。

記憶部１０２は、フラッシュメモリ、ハードディスクなどの記憶装置を備える。記憶部１０２には、各種のコンピュータプログラム及びデータが記憶される。記憶部１０２に記憶されるコンピュータプログラムは、温度センサ７１Ａ～７３Ａ，７１Ｂ～７３Ｂにより計測される温度に基づき、遮断器６０の故障を診断する処理をコンピュータに実行させるための診断プログラムＰＧを含む。記憶部１０２に記憶されるデータは、診断プログラムＰＧにおいて用いられるパラメータや制御部１０１により生成されるデータなどを含む。

診断プログラムＰＧを含むコンピュータプログラムは、当該コンピュータプログラムを読み取り可能に記録した非一時的な記録媒体ＲＭにより提供される。記録媒体ＲＭは、ＣＤ－ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ、ＳＤ（Secure Digital）カードなどの可搬型メモリである。制御部１０１は、図に示していない読取装置を用いて、記録媒体ＲＭから所望のコンピュータプログラムを読み取り、読み取ったコンピュータプログラムを記憶部１０２に記憶させる。代替的に、診断プログラムＰＧを含むコンピュータプログラムは通信により提供されてもよい。

通信部１０３は、各種の信号やデータを送受信する通信インタフェースを備える。通信部１０３は、例えば、制御部１０１からの指示により、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂを開閉する制御信号を回路基板６へ送信すると共に、温度センサ７１Ａ～７３Ａ，７１Ｂ～７３Ｂより出力される温度データを受信する。通信部１０３は、蓄電装置１が搭載される車両内のコンポーネント（例えば車載ＥＣＵ）等の外部機器と通信してもよい。

操作部１０４は、各種のスイッチやボタンなどの入力装置を備えており、ユーザによる操作を受付ける。表示部１０５は、液晶ディスプレイ装置などの表示装置を備えており、ユーザに対して報知すべき情報を表示する。代替的に、制御装置１００は、外部コンピュータを通じて必要な操作を受付け、ユーザに通知すべき情報を外部コンピュータへ送信する構成であってもよい。この場合、操作部１０４及び表示部１０５は制御装置１００に搭載されていなくてもよい。

以下、制御装置１００の動作について説明する。
図９はオープン故障を診断する際に制御部１０１が実行する処理の手順を示すフローチャートである。制御部１０１は、記憶部１０２から診断プログラムＰＧを読み出して実行することにより、以下の処理を行う。制御部１０１は、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂをクローズする制御信号を通信部１０３より回路基板６へ送信し、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂをクローズする（ステップＳ１０１）。制御部１０１は、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂを通電できる状態に遷移させた後、短時間（例えば１秒間）の電流を流す（ステップＳ１０２）。オープン故障の診断を開始する時点で、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂがクローズしている場合、ステップＳ１０１の処理を省略してもよい。

制御部１０１は、通信部１０３を通じて、温度センサ７１Ａ～７３Ａ，７１Ｂ～７３Ｂより出力される温度データを取得する（ステップＳ１０３）。

制御部１０１は、取得した温度データに基づき、遮断器６０の故障を診断する（ステップＳ１０４）。遮断器６０が備えるスイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂの一部にオープン故障が発生した場合、電流が流れない経路、電流が集中する経路、電流が分散される経路の３種類の状態が生じる。スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂの温度の上昇度合いには、電流が流れない経路に配置されているか、電流が集中する経路に配置されているか、又は電流が分散される経路に配置されているかに応じて差異が現れる。制御部１０１は、各スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂの温度を計測し、その上昇度合いを素子間で比較することによって、オープン故障の有無を判断する。更に、制御部１０１は、温度の上昇度合いが最も低いスイッチ素子をオープン故障したスイッチ素子として特定してもよい。

制御部１０１は、オープン故障を検出したか否かを判断し（ステップＳ１０５）、オープン故障を検出していないと判断した場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、その旨の情報を出力する（ステップＳ１０６）。一方、オープン故障を検出したと判断した場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、制御部１０１は、その旨の情報を出力する（ステップＳ１０７）。例えば、制御部１０１は、オープン故障を検出した旨（オープン故障を検出していない旨）の文字情報を表示部１０５に表示させる。代替的に、制御部１０１は、オープン故障を検出した旨（オープン故障を検出していない旨）の情報を通信部１０３よりユーザ端末に通知してもよい。制御部１０１は、オープン故障したスイッチ素子を特定した場合、オープン故障したスイッチ素子の情報（例えば、接続位置の情報）を併せて出力してもよい。

オープン故障の診断を終えた後、制御部１０１は、各スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂをオープンする制御信号を通信部１０３より回路基板６へ送信し、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂをオープンしてもよい。

図１０はクローズ故障を診断する際に制御部１０１が実行する処理の手順を示すフローチャートである。制御部１０１は、制御部１０１は、記憶部１０２から診断プログラムＰＧを読み出して実行することにより、以下の処理を行う。制御部１０１は、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂをオープンしても良いか否かを判断する（ステップＳ１２１）。例えば、制御部１０１は、通信部１０３を通じて車載ＥＣＵと通信し、蓄電装置１から電力供給を受けて作動している機器が存在するか否かを判断し、作動している機器が存在しない場合、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂをオープンしてもよいと判断する。オープンして良いと判断した場合（Ｓ１２１：ＹＥＳ）、制御部１０１は、ステップＳ１２２以降の処理を実行する。オープンできないと判断した場合（Ｓ１２１：ＮＯ）、制御部１０１は、本フローチャートによる処理を終了する。

制御部１０１は、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂをオープンする制御信号を通信部１０３より回路基板６へ送信し、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂをオープンする（ステップＳ１２２）。制御部１０１は、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂに短時間（例えば１秒間）の電流を流す（ステップＳ１２３）。

制御部１０１は、通信部１０３を通じて、温度センサ７１Ａ～７３Ａ，７１Ｂ～７３Ｂより出力される温度データを取得する（ステップＳ１２４）。

制御部１０１は、取得した温度データに基づき、遮断器６０の故障を診断する（ステップＳ１２５）。具体的には、遮断器６０が備えるスイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂの一部にオープン故障が発生した場合、電流が流れない経路と、電流が集中する経路との２種類の状態が生じ、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂの温度の上昇度合いに差異が現れるので、制御部１０１は、その上昇度合いの差異を検出することによって、クローズ故障の有無を判断する。更に、制御部１０１は、温度の上昇度合いが最も高いスイッチ素子をクローズ故障したスイッチ素子として特定してもよい。

制御部１０１は、クローズ故障を検出したか否かを判断し（ステップＳ１２６）、クローズ故障を検出していないと判断した場合（Ｓ１２６：ＮＯ）、その旨の情報を出力する（ステップＳ１２７）。一方、クローズ故障を検出したと判断した場合（Ｓ１２６：ＹＥＳ）、制御部１０１は、その旨の情報を出力する（ステップＳ１２８）。例えば、制御部１０１は、クローズ故障を検出した旨（クローズ故障を検出していない旨）の文字情報を表示部１０５に表示させる。代替的に、制御部１０１は、オープン故障を検出した旨（クローズ故障を検出していない旨）の情報を通信部１０３よりユーザ端末に通知してもよい。制御部１０１は、クローズ故障したスイッチ素子を特定した場合、クローズ故障したスイッチ素子の情報（例えば、接続位置の情報）を併せて出力してもよい。

以上のように、実施の形態では、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂを個別に開閉制御することなく故障の有無を判断できる。

開示された実施形態は、全ての点において例示であって、制限的なものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。

例えば、実施の形態では、蓄電装置１における適用例を説明したが、電源装置、変圧器、電気機器、電子機器に搭載される遮断器についても、実施の形態で説明した診断手法を適用できる。

制御装置１００は、上述した故障診断を随時実行することによって、遮断器６０の故障の予兆を検出してもよい。例えば、制御装置１００は、計測した温度の上昇度合いに所定割合以上の差異を検出した場合、故障の予兆を検出したと判断してもよい。制御装置１００は、故障の予兆を検出したと判断した場合、該当するスイッチ素子を実際に開閉制御し、故障の有無を診断してもよい。

実施の形態では、遮断器６０の故障診断を短時間の通電により判断を行った場合について説明した。本願発明の概念は、スイッチ素子の故障判断は、想定の動作時（通電時）にスイッチ素子が想定内の温度範囲であるか否かで判断を行うことである。したがって、遮断器６０の故障診断時に短時間の通電を行う場合以外に、各スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂの温度を取得し、取得した温度が想定の範囲内であるか否かで故障診断することも可能である。例えば、制御装置１００は、通電履歴からスイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂの温度を想定し、当該スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂの温度が想定の温度範囲であるか否かを確認してスイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂの故障診断を行ってもよい。

実施の形態では、通電に伴うスイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂの発熱現象でスイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂの故障判断を行うため、例えば、長時間放置などで、各スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂの温度変化が取得できず、或いは誤差の範囲内の変化しか取得できない場合は、図９又は図１０に示す手順でスイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂの故障検知を行ってもよい。長時間運転後など、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂがある一定以上温度に発熱する場合、各スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂの温度差が取得できにくいことも考えられる。その場合は、スイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂを冷却させる時間を設けてから診断させる等、温度差が生じやすい状態でスイッチ素子６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂの故障診断をしてもよい。

１蓄電装置
２蓄電素子
６回路基板
６０遮断器
６１Ａ～６３Ａ，６１Ｂ～６３Ｂスイッチ素子
７１Ａ～７３Ａ，７１Ｂ～７３Ｂ温度センサ
１００制御装置
１０１演算部
１０２記憶部
１０３通信部
１０４操作部
１０５表示部
ＰＧ診断プログラム
ＲＭ記録媒体

Claims

蓄電素子と、
前記蓄電素子と、前記蓄電素子を外部に接続するための接続端子との間の電流経路を遮断する遮断器と、
前記遮断器の故障を診断する診断装置と
を備え、
前記診断装置は、
前記遮断器の温度を計測する計測部と、
前記計測部により計測される温度に基づき、前記遮断器の故障を診断する診断部と
を備える、蓄電装置。
前記遮断器は、複数のスイッチ素子を備え、
前記計測部は、前記複数のスイッチ素子の夫々の温度を計測する複数の温度センサを備え、
前記診断部は、前記複数の温度センサにより計測される各スイッチ素子の温度に基づき、前記遮断器の故障を診断する
請求項１に記載の蓄電装置。
前記複数の温度センサは、各スイッチ素子の対向位置に空間を隔てて配置してある
請求項２に記載の蓄電装置。
前記各スイッチ素子と、前記各スイッチ素子の対向位置に配置された温度センサとを熱結合する結合材を備える
請求項３に記載の蓄電装置。
前記診断部は、前記遮断器へ電流を流した際の各スイッチ素子の温度の上昇度合いに基づき、前記遮断器の故障を診断する
請求項２から請求項４の何れか１つに記載の蓄電装置。
電流経路を遮断する遮断器の故障を診断する診断装置であって、
前記遮断器の温度を計測する計測部と、
前記計測部により計測される温度に基づき、前記遮断器の故障を診断する診断部と
を備える、診断装置。
電流経路を遮断する遮断器の故障を診断する診断方法であって、
前記遮断器の温度を計測し、
計測した温度に基づき、前記遮断器の故障を診断する
処理をコンピュータにより実行する診断方法。
電流経路を遮断する遮断器の故障を診断するコンピュータプログラムであって、
前記遮断器の温度を計測し、
計測した温度に基づき、前記遮断器の故障を診断する
処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。