JP5811193B2 - 蓄電システム - Google Patents

Description

本発明は、電流遮断器をそれぞれ有する複数の蓄電素子が並列に接続された蓄電ブロックにおいて、電流遮断器の作動状態を判別する蓄電システムに関する。

特許文献１に記載の集合電池では、複数の電池を並列に接続した構成において、並列に接続された各単電池に対してヒューズを接続している。ヒューズは、過大な電流が流れたときに溶断することにより、電流経路を遮断する。また、特許文献２に記載の技術では、電池の内部抵抗の変化に基づいて、電池に含まれる電流遮断機構の作動を検出している。

特開平０５−２７５１１６号公報 特開２００８−１８２７７９号公報 特開２０１１−１３５６５７号公報

複数の電池が並列に接続された構成では、電流遮断器の作動数に応じて、電流遮断器が作動していない電池に流れる電流値が変化する。具体的には、電流遮断器の作動数が増加すると、電流遮断器が作動していない電池に流れる電流値が上昇してしまい、電池に対する電流負荷が増加してしまう。

電池の充放電を制限すれば、電池に対する電流負荷が増加するのを抑制することができるが、電流遮断器の作動数を特定しなければ、電池の充放電制御を効率良く行うことができない。すなわち、電流遮断器の作動状態を検出するだけでは、電池の充放電を過度に制限してしまうことがある。したがって、電池の充放電が過度に制限されるのを防止するためには、電流遮断器の作動数を把握する必要がある。特許文献２に記載の技術では、電流遮断器の作動状態を検出するだけであり、電流遮断器の作動数を特定することはできない。

本願第１の発明である蓄電システムは、複数の蓄電ブロックと、各蓄電ブロックの状態を判別するコントローラと、を有する。複数の蓄電ブロックは、直列に接続されており、各蓄電ブロックは、並列に接続された複数の蓄電素子を有する。各蓄電素子は、蓄電素子の内部における電流経路を遮断する電流遮断器を有する。コントローラは、各蓄電ブロックの内部抵抗および満充電容量の両方のパラメータを取得する。コントローラは、取得したパラメータと基準値との間の変化率を用いて、各蓄電ブロックにおいて、遮断状態にある電流遮断器の数（遮断数）を特定する。基準値とは、遮断状態にある電流遮断器を含まない蓄電ブロックにおけるパラメータの値である。

電流遮断器によって電流経路が遮断されると、遮断状態にある電流遮断器の数に応じて、パラメータの変化率が変化することになる。例えば、電流遮断器が作動すると、遮断状態にある電流遮断器を含む蓄電ブロックの内部抵抗は、遮断状態にある電流遮断器を含まない蓄電ブロックの内部抵抗（基準値）よりも高くなる。そして、内部抵抗の変化率は、遮断状態にある電流遮断器の数に応じて変化する。また、電流遮断器が作動すると、遮断状態にある電流遮断器を含む蓄電ブロックの満充電容量は、遮断状態にある電流遮断器を含まない蓄電ブロックの満充電容量（基準値）よりも低くなる。そして、満充電容量の変化率は、遮断状態にある電流遮断器の数に応じて変化する。

したがって、パラメータ（内部抵抗や満充電容量）の変化率を算出すれば、変化率から遮断数を特定することができる。遮断数を特定することにより、各蓄電ブロックの蓄電素子に流れる電流値を特定することができ、蓄電素子に対する電流負荷が増加しないように、蓄電ブロックの充放電を制御することができる。各蓄電ブロックでは、複数の蓄電素子が並列に接続されているため、遮断数が増えるほど、蓄電素子に流れる電流値が上昇してしまう。したがって、蓄電素子に対する電流負荷が増加するのを抑制するためには、遮断数を把握する必要がある。

現在のパラメータと、基準値としての過去のパラメータとの間の変化率を用いて、遮断数を特定することができる。過去のパラメータは、遮断状態にある電流遮断器を含まない蓄電ブロックのパラメータである。時間の経過とともに、各蓄電ブロックのパラメータを取得し続け、過去および現在のパラメータを用いて、パラメータの変化率を算出することができる。

基準値としては、他の蓄電ブロックにおけるパラメータを用いることができる。複数の蓄電ブロックには、遮断状態にある電流遮断器を含む蓄電ブロック（第１の蓄電ブロックという）と、遮断状態にある電流遮断器を含まない蓄電ブロック（第２の蓄電ブロックという）とが混在していることが多い。したがって、第１の蓄電ブロックのパラメータと、第２の蓄電ブロックのパラメータとから算出される変化率を用いることにより、遮断数を特定することができる。

基準値としては、蓄電ブロックの劣化に応じて変化し、予め特定されたパラメータを用いることができる。蓄電ブロックの劣化に伴うパラメータの変化は、実験によって予め特定することができる。作動状態にある電流遮断器を含む蓄電ブロックのパラメータは、蓄電ブロックの劣化に応じて変化するパラメータからずれることになる。したがって、これらのパラメータを用いて変化率を算出することにより、遮断数を特定することができる。

各蓄電ブロックの内部抵抗を取得し、取得した内部抵抗が、蓄電ブロックの劣化に伴う内部抵抗よりも高いとき、遮断数の特定を行うことができる。遮断状態にある電流遮断器を含む蓄電ブロックの内部抵抗は、劣化に伴う内部抵抗よりも高くなるため、これらの内部抵抗の関係を確認したうえで、遮断数を特定することができる。

また、各蓄電ブロックの満充電容量を取得し、取得した満充電容量が、蓄電ブロックの劣化に伴う満充電容量よりも低いとき、遮断数の特定を行うことができる。遮断状態にある電流遮断器を含む蓄電ブロックの満充電容量は、劣化に伴う満充電容量よりも低くなるため、これらの満充電容量の関係を確認したうえで、遮断数を特定することができる。

内部抵抗の値として、各蓄電ブロックの内部抵抗の変化に応じて変化する電圧変化量の値を用いることができる。複数の蓄電ブロックは、直列に接続されているため、各蓄電ブロックに流れる電流値は等しくなる。したがって、各蓄電ブロックの内部抵抗は、各蓄電ブロックの電圧変化量と比例関係となり、内部抵抗の代わりに、電圧変化量を用いることができる。

内部抵抗に関する変化率と、満充電容量に関する変化率とを乗算した値が、１を基準とした許容範囲内に含まれるとき、遮断数の特定を行うことができる。電流遮断器が作動したとき、内部抵抗に関する変化率と、満充電容量に関する変化率とは、逆数の関係となるため、内部抵抗および満充電容量に関する変化率を乗算すると、１となる。したがって、変化率を乗算した値を１と比較することにより、電流遮断器が作動しているか否かを判別することができる。ここで、内部抵抗および満充電容量に関する変化率の誤差を考慮することにより、１を基準とした許容範囲を設定することができる。

電流遮断器としては、ヒューズ、ＰＴＣ素子又は、電流遮断弁を用いることができる。ヒューズは、溶断によって電流経路を遮断する。ＰＴＣ素子は、温度上昇に伴う抵抗の上昇によって、電流経路を遮断する。電流遮断弁は、蓄電素子の内圧が上昇することに応じて変形し、電流経路を遮断する。

本願第２の発明は、並列に接続された複数の蓄電素子をそれぞれ有し、直列に接続された複数の蓄電ブロックの状態を判別する方法である。各蓄電素子は、蓄電素子の内部における電流経路を遮断する電流遮断器を有している。各蓄電ブロックの内部抵抗および満充電容量の両方のパラメータを取得する。そして、取得したパラメータおよび基準値との間の変化率を用いて、各蓄電ブロックにおいて、遮断状態にある電流遮断器の数（遮断数）を特定する。本願第２の発明においても、本願第１の発明と同様の効果を得ることができる。

電池システムの構成を示す図である。 組電池の構成を示す図である。 単電池の構成を示す図である。 実施例１において、遮断数を特定する処理を示すフローチャートである。 電池ブロックの内部抵抗を算出する方法を説明する図である。 電池ブロックの摩耗劣化に伴う内部抵抗の経時変化と、電流遮断器の作動に伴う内部抵抗との関係を示す図である。 電池ブロックの摩耗劣化に伴う満充電容量の経時変化と、電流遮断器の作動に伴う満充電容量との関係を示す図である。 実施例２において、遮断数を特定する処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１である電池システム（蓄電システムに相当する）について、図１を用いて説明する。図１は、電池システムの構成を示す図である。本実施例の電池システムは、車両に搭載されている。

車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両を走行させる動力源として、後述する組電池に加えて、エンジン又は燃料電池を備えている。電気自動車は、車両を走行させる動力源として、後述する組電池だけを備えている。

組電池１０の正極端子と接続された正極ラインＰＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂが設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂは、コントローラ４０からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。組電池１０の負極端子と接続された負極ラインＮＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇが設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｇは、コントローラ４０からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。

システムメインリレーＳＭＲ−Ｇには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび電流制限抵抗Ｒが並列に接続されている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび電流制限抵抗Ｒは、直列に接続されている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｐは、コントローラ４０からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。電流制限抵抗Ｒは、組電池１０を負荷（具体的には、後述する昇圧回路３２）と接続するときに、突入電流が流れるのを抑制するために用いられる。

組電池１０を負荷と接続するとき、コントローラ４０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐをオフからオンに切り替える。これにより、電流制限抵抗Ｒに電流を流すことができ、突入電流が流れるのを抑制することができる。

次に、コントローラ４０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替えた後に、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンからオフに切り替える。これにより、組電池１０および負荷の接続が完了し、図１に示す電池システムは、起動状態（Ready-On）となる。一方、組電池１０および負荷の接続を遮断するとき、コントローラ４０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンからオフに切り替える。これにより、図１に示す電池システムの動作は停止する。

昇圧回路３２は、組電池１０の出力電圧を昇圧し、昇圧後の電力をインバータ３３に出力する。また、昇圧回路３２は、インバータ３３の出力電圧を降圧し、降圧後の電力を組電池１０に出力することができる。昇圧回路３２は、コントローラ４０からの制御信号を受けて動作する。本実施例の電池システムでは、昇圧回路３２を用いているが、昇圧回路３２を省略することもできる。

インバータ３３は、昇圧回路３２から出力された直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ・ジェネレータ３４に出力する。また、インバータ３３は、モータ・ジェネレータ３４が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を昇圧回路３２に出力する。モータ・ジェネレータ３４としては、例えば、三相交流モータを用いることができる。

モータ・ジェネレータ３４は、インバータ３３からの交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。組電池１０の出力電力を用いて車両を走行させるとき、モータ・ジェネレータ３４によって生成された運動エネルギは、車輪に伝達される。

車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータ３４は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ（交流電力）に変換する。インバータ３３は、モータ・ジェネレータ３４が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を昇圧回路３２に出力する。昇圧回路３２は、インバータ３３からの電力を組電池１０に出力する。これにより、回生電力を組電池１０に蓄えることができる。

図２は、組電池１０の構成を示す。組電池１０は、直列に接続された複数の電池ブロック（蓄電ブロックに相当する）１１を有する。複数の電池ブロック１１を直列に接続することにより、組電池１０の出力電圧を確保することができる。ここで、電池ブロック１１の数は、組電池１０に対して要求される電圧を考慮して、適宜設定することができる。

各電池ブロック１１は、並列に接続された複数の単電池（蓄電素子に相当する）１２を有する。複数の単電池１２を並列に接続することにより、電池ブロック１１（組電池１０）の満充電容量を増やすことができ、組電池１０の出力を用いて車両を走行させるときの距離を延ばすことができる。各電池ブロック１１を構成する単電池１２の数は、組電池１０に要求される満充電容量を考慮して、適宜設定することができる。

複数の電池ブロック１１は、直列に接続されているため、各電池ブロック１１には、等しい電流が流れる。各電池ブロック１１では、複数の単電池１２が並列に接続されているため、各単電池１２に流れる電流値は、電池ブロック１１に流れる電流値を、電池ブロック１１を構成する単電池１２の数（総数）で除算した電流値となる。具体的には、電池ブロック１１を構成する単電池１２の総数がＮ個であり、電池ブロック１１に流れる電流値がＩｓであるとき、各単電池１２に流れる電流値は、Ｉｓ／Ｎとなる。ここでは、電池ブロック１１を構成する複数の単電池１２において、内部抵抗のバラツキが発生していないものとしている。

単電池１２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（コンデンサ）を用いることができる。例えば、単電池１２としては、１８６５０型の電池を用いることができる。１８６５０型の電池は、いわゆる円筒型の電池であり、直径が１８［ｍｍ］であり、長さが６５．０［ｍｍ］である。円筒型の電池とは、電池ケースが円筒状に形成されており、電池ケースの内部には、充放電を行う発電要素が収容されている。発電要素の構成については、後述する。

単電池１２は、図３に示すように、発電要素１２ａおよび電流遮断器１２ｂを有する。発電要素１２ａおよび電流遮断器１２ｂは、単電池１２の外装を構成する電池ケースに収容されている。発電要素１２ａは、充放電を行う要素であり、正極板と、負極板と、正極板および負極板の間に配置されるセパレータとを有する。正極板は、集電板と、集電板の表面に形成された正極活物質層とを有する。負極板は、集電板と、集電板の表面に形成された負極活物質層とを有する。正極活物質層は、正極活物質や導電剤などを含んでおり、負極活物質層は、負極活物質や導電剤などを含んでいる。

単電池１２としてリチウムイオン二次電池を用いるときには、例えば、正極板の集電板をアルミニウムで形成し、負極板の集電板を銅で形成することができる。また、正極活物質としては、例えば、LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂を用い、負極活物質としては、例えば、カーボンを用いることができる。セパレータ、正極活物質層および負極活物質層には、電解液がしみ込んでいる。電解液を用いる代わりに、正極板および負極板の間に、固体電解質層を配置することもできる。

電流遮断器１２ｂは、単電池１２の内部における電流経路を遮断するために用いられる。すなわち、電流遮断器１２ｂが作動することにより、単電池１２の内部における電流経路が遮断される。電流遮断器１２ｂとしては、例えば、ヒューズ、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子又は、電流遮断弁を用いることができる。これらの電流遮断器１２ｂは、個別に用いることもできるし、併用することもできる。

電流遮断器１２ｂとしてのヒューズは、ヒューズに流れる電流に応じて溶断する。ヒューズを溶断させることにより、単電池１２の内部における電流経路を機械的に遮断することができる。これにより、発電要素１２ａに過大な電流が流れるのを防止して、単電池１２（発電要素１２ａ）を保護することができる。電流遮断器１２ｂとしてのヒューズは、電池ケースに収容することもできるし、電池ケースの外部に設けることもできる。電池ケースの外部にヒューズを設ける場合であっても、各単電池１２に対してヒューズが設けられ、ヒューズは、各単電池１２と直列に接続される。

電流遮断器１２ｂとしてのＰＴＣ素子は、単電池１２の電流経路に配置されており、ＰＴＣ素子の温度上昇に応じて抵抗を増加させる。ＰＴＣ素子に流れる電流が増加すると、ジュール熱によってＰＴＣ素子の温度が上昇する。ＰＴＣ素子の温度上昇に応じて、ＰＴＣ素子の抵抗が増加することにより、ＰＴＣ素子において、電流を遮断することができる。これにより、発電要素１２ａに過大な電流が流れるのを防止して、単電池１２（発電要素１２ａ）を保護することができる。

電流遮断器１２ｂとしての電流遮断弁は、単電池１２の内圧上昇に応じて変形し、発電要素１２ａとの機械的な接続を断つことにより、単電池１２の内部における電流経路を遮断することができる。単電池１２の内部は、密閉状態となっており、過充電などによって発電要素１２ａからガスが発生すると、単電池１２の内圧が上昇する。発電要素１２ａからガスが発生しているときには、単電池１２（発電要素１２ａ）は異常状態となる。単電池１２の内圧が上昇することに応じて、電流遮断弁を変形させることにより、発電要素１２ａとの機械的な接続を断つことができる。これにより、異常状態にある発電要素１２ａに充放電電流が流れるのを阻止し、単電池１２（発電要素１２ａ）を保護することができる。

図１に示す監視ユニット２０は、各電池ブロック１１の電圧を検出し、検出結果をコントローラ４０に出力する。電流センサ３１は、組電池１０に流れる電流値を検出し、検出結果をコントローラ４０に出力する。例えば、組電池１０を放電しているときには、電流センサ３１によって検出された電流値として、正の値を用いることができる。また、組電池１０を充電しているときには、電流センサ３１によって検出された電流値として、負の値を用いることができる。電流センサ３１は、組電池１０に流れる電流値を検出できればよく、正極ラインＰＬではなく、負極ラインＮＬに設けることもできる。また、複数の電流センサ３１を用いることもできる。なお、コストや体格などを考慮すると、本実施例のように、１つの組電池１０に対して１つの電流センサ３１を設けることが望ましい。

コントローラ４０は、メモリ４１を内蔵しており、メモリ４１は、コントローラ４０を動作させるためのプログラムや、特定の情報を記憶している。メモリ４１は、コントローラ４０の外部に設けることもできる。

次に、本実施例の電池システムにおける一部の処理について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。図４に示す処理は、所定の周期で行われ、コントローラ４０によって実行される。図４に示す処理は、各電池ブロック１１に対して行われる。

ステップＳ１０１において、コントローラ４０は、各電池ブロック１１の内部抵抗又は満充電容量を取得する。取得した内部抵抗又は満充電容量に関する情報は、メモリ４１に記憶される。電池ブロック１１の内部抵抗又は満充電容量を取得する方法としては、公知の方法を適宜用いることができる。

電池ブロック１１の内部抵抗を取得する方法（一例）について説明する。

まず、電池ブロック１１の電流値および電圧値の関係を複数取得する。コントローラ４０は、電流センサ３１の出力に基づいて、電池ブロック１１の電流値を取得することができる。また、コントローラ４０は、監視ユニット２０の出力に基づいて、電池ブロック１１の電圧値を取得することができる。図５に示すように、横軸を電流値とし、縦軸を電圧値とした座標系において、取得した電流値および電圧値の関係をプロットする。そして、プロットされた複数の点に基づいて、近似直線Ｌを算出する。近似直線Ｌの傾きが、電池ブロック１１の内部抵抗となる。

ここで、電池ブロック１１の電流値および電圧値を取得するときには、電池ブロック１１のＳＯＣ（State of Charge）が略一定であることが好ましい。ＳＯＣとは、電池ブロック１１の満充電容量に対する、現在の充電容量の割合を示す。電池ブロック１１のＳＯＣが略一定であるときには、電流値および電圧値の関係が、図５に示すように直線関係となる。電流値および電圧値を取得している間に、電池ブロック１１のＳＯＣが変化してしまうと、電流値および電圧値の関係が直線関係にはならず、直線Ｌの傾き、言い換えれば、電池ブロック１１の内部抵抗を特定し難くなってしまう。

次に、電池ブロック１１の満充電容量を取得する方法（一例）について説明する。

まず、互いに異なるタイミングにおいて、電池ブロック１１のＳＯＣを算出（推定）する。ここで、前のタイミングで算出されるＳＯＣを開始ＳＯＣといい、後のタイミングで算出されるＳＯＣを終了ＳＯＣという。ＳＯＣを算出する方法としては、公知の方法を適宜用いることができる。例えば、ＳＯＣおよびＯＣＶ（Open Circuit Voltage）は、対応関係にあるため、この対応関係を予め特定しておけば、ＯＣＶからＳＯＣを特定することができる。

ＯＣＶを算出する方法としては、公知の方法を適宜用いることができる。例えば、組電池１０を放置すると、言い換えれば、組電池１０の充放電を行わないと、単電池１２の分極状態を解消することができる。このため、分極状態が解消されたときの電池ブロック１１の電圧を取得すれば、この電圧値をＯＣＶと見なすことができる。具体的には、組電池１０を放置した後に電池システムを起動するとき、電池システムを起動した直後において、監視ユニット２０によって、電池ブロック１１の電圧を検出する。監視ユニット２０による検出電圧を、電池ブロック１１のＯＣＶと見なすことができる。

一方、電池ブロック１１のＳＯＣが、開始ＳＯＣから終了ＳＯＣに変化するまでの間において、電池ブロック１１に流れる電流値を積算して、積算値Ｉｅを算出する。電池ブロック１１に流れる電流値は、電流センサ３１によって取得することができる。コントローラ４０は、下記式（１）に基づいて、電池ブロック１１の満充電容量を算出することができる。

Ｓｍａｘ＝Ｉｅ／｜ＳＯＣ（１）−ＳＯＣ（２）｜×１００ ・・・（１）

式（１）において、Ｓｍａｘは、電池ブロック１１の満充電容量を示し、Ｉｅは、電流積算値を示す。ＳＯＣ（１）は開始ＳＯＣを示し、ＳＯＣ（２）は終了ＳＯＣを示す。

ステップＳ１０２において、コントローラ４０は、時刻ｔ１，ｔ２のそれぞれにおいて、ステップＳ１０１で取得された内部抵抗に基づいて、抵抗変化率を算出する。抵抗変化率は、下記式（２）に基づいて算出することができる。または、コントローラ４０は、時刻ｔ１，ｔ２のそれぞれにおいて、ステップＳ１０１で取得された満充電容量に基づいて、容量変化率を算出する。容量変化率は、下記式（３）に基づいて算出することができる。

Ｒｒ＝Ｒ２／Ｒ１ ・・・（２）
Ｓｒ＝Ｓ２／Ｓ１ ・・・（３）

式（２）において、Ｒｒは、抵抗変化率を示す。Ｒ１は、時刻ｔ１で取得された内部抵抗を示し、Ｒ２は、時刻ｔ２で取得された内部抵抗を示す。式（３）において、Ｓｒは、容量変化率を示す。Ｓ１は、時刻ｔ１で取得された満充電容量を示し、Ｓ２は、時刻ｔ２で取得された満充電容量を示す。

時刻ｔ１，ｔ２は、互いに異なるタイミングである。時刻ｔ２としては、内部抵抗又は満充電容量を取得したときの今回のタイミングとすることができる。時刻ｔ１としては、内部抵抗又は満充電容量を取得したときの前回のタイミングとすることができる。すなわち、時刻ｔ１は、時刻ｔ２よりも前のタイミングである。

時刻ｔ１は、時刻ｔ２に対して、直近のタイミングであってもよいし、直近のタイミングよりも前のタイミングであってもよい。時刻ｔ１は、時刻ｔ２よりも前のタイミングであればよく、適宜設定することができる。時刻ｔ１よりも前のタイミングで取得した内部抵抗又は満充電容量に関する情報は、メモリ４１から削除することができる。不要な情報を削除することにより、メモリ４１の容量を確保することができる。

ステップＳ１０３において、コントローラ４０は、時刻ｔ１，ｔ２の間隔が所定期間Ｔ以内であるか否かを判別する。所定期間Ｔは、電池ブロック１１の劣化が進行する速度に基づいて、決定することができる。以下、所定期間Ｔを決定する方法について説明する。

電池ブロック１１（単電池１２）が劣化するときの内部抵抗の変化や、満充電容量の変化は、実験によって予め取得しておくことができる。電池ブロック１１の劣化としては、摩耗による劣化を考慮することができる。摩耗劣化とは、電池ブロック１１（単電池１２）を構成する部材（特に、発電要素１２ａ）が摩耗することによる劣化である。

電池ブロック１１に対して所定の充放電を繰り返す実験などを行うことにより、内部抵抗の経時変化を予め取得することができる。内部抵抗の経時変化は、図６に示す曲線Ｃ１として取得することができる。図６に示すように、時間が経過するにつれて、言い換えれば、電池ブロック１１の摩耗劣化が進行するにつれて、電池ブロック１１の内部抵抗は、上昇することになる。

また、電池ブロック１１に対して所定の充放電を繰り返す実験などを行うことにより、満充電容量の経時変化を予め取得することができる。満充電容量の経時変化は、図７に示す曲線Ｃ２として取得することができる。図７に示すように、時間が経過するにつれて、言い換えれば、電池ブロック１１の摩耗劣化が進行するにつれて、電池ブロック１１の満充電容量は、低下することになる。

電池ブロック１１（単電池１２）の摩耗劣化だけが発生しているとき、時刻ｔ１，ｔ２のそれぞれで取得された内部抵抗は、図６において、内部抵抗の経時変化を示す曲線Ｃ１上に位置することになる。ここで、電流遮断器１２ｂが作動したときには、作動状態にある電流遮断器１２ｂを含む単電池１２には電流が流れないことになるため、電流遮断器１２ｂが作動した直後に、電池ブロック１１の内部抵抗が上昇する。すなわち、電流遮断器１２ｂが作動したときの電池ブロック１１の内部抵抗は、摩耗劣化に相当する内部抵抗よりも高くなる。

図６に示す曲線Ｃ１を用いれば、電池ブロック１１の摩耗劣化によって、時刻ｔ１の内部抵抗に対して、内部抵抗が所定量だけ上昇するときの期間を予め特定することができる。この期間よりも短い期間において、時刻ｔ２の内部抵抗が、時刻ｔ１の内部抵抗に対して所定量だけ上昇しているときには、電池ブロック１１には、摩耗劣化による内部抵抗の上昇だけでなく、電流遮断器１２ｂの作動に伴う内部抵抗の上昇が発生していると判別することができる。

摩耗劣化では、電池ブロック１１の内部抵抗が徐々に上昇するのに対して、電流遮断器１２ｂが作動したときには、電池ブロック１１の内部抵抗が急激に上昇する。したがって、摩耗劣化によって電池ブロック１１の内部抵抗が所定量だけ上昇するまでの期間よりも十分に短い期間において、電池ブロック１１の内部抵抗が所定量だけ上昇したときには、電流遮断器１２ｂが作動していると判別することができる。この時間間隔を監視することにより、電流遮断器１２ｂが作動しているか否かを判別することができる。

例えば、摩耗劣化だけが進行したときでは、図６に示す曲線Ｃ１に基づいて、時刻ｔ１から半年経過したときに、電池ブロック１１の内部抵抗が１．１倍になるとする。ここで、図６に示す時刻ｔ１および時刻ｔ２の間隔が１ヶ月以内であるにもかかわらず、時刻ｔ１および時刻ｔ２の間において、電池ブロック１１の内部抵抗が１．１倍になったときには、電流遮断器１２ｂが作動していると判別することができる。

一方、電池ブロック１１（単電池１２）の摩耗劣化だけが発生しているとき、時刻ｔ１，ｔ２のそれぞれで取得された満充電容量は、図７において、満充電容量の経時変化を示す曲線Ｃ２上に位置することになる。ここで、電池ブロック１１では、複数の単電池１２が並列に接続されているため、電池ブロック１１の満充電容量は、複数の単電池１２における満充電容量の総和となる。

電流遮断器１２ｂが作動すると、作動状態にある電流遮断器１２ｂを含む単電池１２には、電流が流れなくなるため、電池ブロック１１の満充電容量は、電流が流れなくなった単電池１２の分だけ低下する。すなわち、電流遮断器１２ｂが作動したときの電池ブロック１１の満充電容量は、摩耗劣化に相当する満充電容量よりも低くなる。

ここで、電池ブロック１１を構成する単電池１２の数が少ないほど、電池ブロック１１の満充電容量に対して、各単電池１２の満充電容量が占める割合が高くなる。したがって、電池ブロック１１を構成する単電池１２の数が少ないほど、電池ブロック１１において、電流遮断器１２ｂの作動に伴う満充電容量の低下量は増加する。

図７に示す曲線Ｃ２を用いれば、電池ブロック１１の摩耗劣化によって、時刻ｔ１の満充電容量に対して、満充電容量が所定量だけ低下するときの期間を予め特定することができる。この期間よりも短い期間において、時刻ｔ２の満充電容量が、時刻ｔ１の満充電容量に対して所定量だけ低下しているときには、電池ブロック１１には、摩耗劣化による満充電容量の低下だけでなく、電流遮断器１２ｂの作動に伴う満充電容量の低下が発生していると判別することができる。

摩耗劣化では、電池ブロック１１の満充電容量が徐々に低下するのに対して、電流遮断器１２ｂが作動したときには、電池ブロック１１の満充電容量が急激に低下する。したがって、摩耗劣化によって電池ブロック１１の満充電容量が所定量だけ低下するまでの期間よりも十分に短い期間において、電池ブロック１１の満充電容量が所定量だけ低下したときには、電流遮断器１２ｂが作動していると判別することができる。この時間間隔を監視することにより、電流遮断器１２ｂが作動しているか否かを判別することができる。

例えば、摩耗劣化だけが進行するときでは、図７に示す曲線Ｃ２に基づいて、時刻ｔ１から半年経過したときに、電池ブロック１１の満充電容量が０．９倍になるとする。ここで、図７に示す時刻ｔ１および時刻ｔ２の間隔が１ヶ月以内であるにもかかわらず、時刻ｔ１および時刻ｔ２の間において、電池ブロック１１の満充電容量が０．９倍になったときには、電流遮断器１２ｂが作動していると判別することができる。

ステップＳ１０３において、時刻ｔ１，ｔ２の間隔が所定期間Ｔよりも長いときには、図４に示す処理を終了する。所定期間Ｔとは、ステップＳ１０２で取得した抵抗変化率又は容量変化率が、摩耗劣化だけによって発生するときの期間である。具体的には、所定期間Ｔは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間の内部抵抗の上昇率（ステップＳ１０２で取得した抵抗変化率）が発生するまでの期間であって、図６に示す曲線Ｃ１から特定される期間である。また、所定期間Ｔは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間の満充電容量の低下率（ステップＳ１０２で取得した容量変化率）が発生するまでの期間であって、図７に示す曲線Ｃ２から特定される期間である。

時刻ｔ１，ｔ２の間隔が所定期間Ｔよりも長いとき、コントローラ４０は、電池ブロック１１において、電流遮断器１２ｂが作動していないと判別する。一方、時刻ｔ１，ｔ２の間隔が所定期間Ｔ以内であるときには、ステップＳ１０４の処理に進む。すなわち、時刻ｔ１，ｔ２の間隔が所定期間Ｔ以内であるとき、コントローラ４０は、電池ブロック１１において、電流遮断器１２ｂが作動していると判別する。

ステップＳ１０４において、コントローラ４０は、ステップＳ１０２で算出した抵抗変化率Ｒｒ又は容量変化率Ｓｒに基づいて、作動状態にある電流遮断器１２ｂの数（遮断数という）を特定する。

電流遮断器１２ｂが作動する前の電池ブロック１１の内部抵抗をＲａとし、電流遮断器１２ｂが作動した後の電池ブロック１１の内部抵抗をＲｂとすると、内部抵抗Ｒａ，Ｒｂは、下記式（４）に示す関係を有する。一方、電流遮断器１２ｂが作動する前の電池ブロック１１の満充電容量をＳａとし、電流遮断器１２ｂが作動した後の電池ブロック１１の満充電容量をＳｂとすると、満充電容量Ｓａ，Ｓｂは、下記式（５）に示す関係を有する。

Ｒｂ＝Ｒａ×Ｎ／（Ｎ−ｍ） ・・・（４）
Ｓｂ＝Ｓａ×（Ｎ−ｍ）／Ｎ ・・・（５）

式（４）および式（５）において、Ｎは、各電池ブロック１１を構成する単電池１２の数、言い換えれば、並列に接続された単電池１２の数を示す。ｍは、各電池ブロック１１において、作動状態にある電流遮断器１２ｂの総数（遮断数）を示す。電流遮断器１２ｂは、各単電池１２に設けられているため、遮断数ｍは、作動状態にある電流遮断器１２ｂを有する単電池１２の総数となる。電池ブロック１１において、すべての電流遮断器１２ｂが作動していないときには、遮断数ｍが０となる。

電流遮断器１２ｂが作動すると、作動状態にある電流遮断器１２ｂの数に応じて、電池ブロック１１の内部抵抗が上昇する。すなわち、式（４）に示すように、電流遮断器１２ｂが作動した後の電池ブロック１１の内部抵抗Ｒｂは、電流遮断器１２ｂが作動する前の電池ブロック１１の内部抵抗Ｒａに対して、Ｎ／（Ｎ−ｍ）倍となる。「Ｎ／（Ｎ−ｍ）」の値は、１よりも大きい値となるため、内部抵抗Ｒｂは、内部抵抗Ｒａよりも高くなる。

一方、電流遮断器１２ｂが作動すると、作動状態にある電流遮断器１２ｂの数に応じて、電池ブロック１１の満充電容量が低下する。すなわち、式（５）に示すように、電流遮断器１２ｂが作動した後の電池ブロック１１の満充電容量Ｓｂは、電流遮断器１２ｂが作動する前の電池ブロック１１の満充電容量Ｓａに対して、（Ｎ−ｍ）／Ｎ倍となる。「（Ｎ−ｍ）／Ｎ」の値は、１よりも小さい値となるため、満充電容量Ｓｂは、満充電容量Ｓａよりも低くなる。

式（４）および式（５）を変形すると、式（６）および式（７）で表すことができる。

Ｒｂ／Ｒａ＝Ｎ／（Ｎ−ｍ） ・・・（６）
Ｓｂ／Ｓａ＝（Ｎ−ｍ）／Ｎ ・・・（７）

式（６）に示す「Ｒｂ／Ｒａ」の値は、式（２）に示す「Ｒｒ（＝Ｒ１／Ｒ２」）の値に相当する。すなわち、ステップＳ１０２で算出した抵抗変化率Ｒｒが、「Ｎ／（Ｎ−ｍ）」の値と等しくなる。したがって、抵抗変化率Ｒｒおよび数（既定値）Ｎに基づいて、遮断数ｍを算出することができる。

ここで、抵抗変化率Ｒｒに誤差が含まれているときには、誤差を許容する範囲（許容値α１）を予め定めておき、許容値α１を考慮して、遮断数ｍを算出することができる。具体的には、数ｍを変更しながら、「Ｎ／（Ｎ−ｍ）」の値を算出する。そして、許容範囲内に、抵抗変化率Ｒｒが含まれているか否かを判別する。ここで、算出値「Ｎ／（Ｎ−ｍ）」に許容値α１を加算した値を、許容範囲の上限値とし、算出値「Ｎ／（Ｎ−ｍ）」から許容値α１を減算した値を、許容範囲の下限値とすることができる。

抵抗変化率Ｒｒが許容範囲に含まれているときには、このときの数ｍを、作動状態にある電流遮断器１２ｂの総数とすることができる。許容値α１は、数Ｎに応じて変更することができる。すなわち、数Ｎが多くなるほど、許容値α１を小さくすることができる。言い換えれば、数Ｎが少なくなるほど、許容値α１を大きくすることができる。

数Ｎは、組電池１０を構成するときに予め設定されるため、数Ｎに基づいて、許容値α１を予め決めておけばよい。

式（７）に示す「Ｃｂ／Ｃａ」の値は、式（３）に示す「Ｓｒ（＝Ｓ１／Ｓ２」）の値に相当する。すなわち、ステップＳ１０２で算出した容量変化率Ｓｒが、「（Ｎ−ｍ）／Ｎ」の値と等しくなる。したがって、容量変化率Ｓｒおよび数（既定値）Ｎに基づいて、遮断数ｍを算出することができる。

ここで、容量変化率Ｓｒに誤差が含まれているときには、誤差を許容する範囲（許容値α２）を予め定めておき、許容値α２を考慮して、遮断数ｍを算出することができる。具体的には、数ｍを変更しながら、「（Ｎ−ｍ）／Ｎ」の値を算出する。そして、許容範囲内に、容量変化率Ｓｒが含まれているか否かを判別する。ここで、算出値「（Ｎ−ｍ）／Ｎ」に許容値α２を加算した値を、許容範囲の上限値とし、算出値「（Ｎ−ｍ）／Ｎ」から許容値α２を減算した値を、許容範囲の下限値とすることができる。

容量変化率Ｓｒが許容範囲内に含まれているときには、このときの数ｍを、作動状態にある電流遮断器１２ｂの総数とすることができる。許容値α２は、数Ｎに応じて変更することができる。すなわち、数Ｎが多くなるほど、許容値α２を小さくすることができる。言い換えれば、数Ｎが少なくなるほど、許容値α２を大きくすることができる。

数Ｎは、組電池１０を構成するときに予め設定されるため、数Ｎに基づいて、許容値α２を予め決めておけばよい。

図４に示す処理においては、抵抗変化率Ｒｒおよび容量変化率Ｓｒのいずれか一方を考慮することもできるし、抵抗変化率Ｒｒおよび容量変化率Ｓｒの両者を考慮することもできる。

本実施例では、時刻ｔ１，ｔ２で取得した内部抵抗Ｒ１，Ｒ２から抵抗変化率Ｒｒを算出し、抵抗変化率Ｒｒから遮断数ｍを算出しているが、これに限るものではない。

例えば、所定時刻で取得した電池ブロック１１の内部抵抗と、予め求められた内部抵抗の経時変化（図６の曲線Ｃ１）から特定される所定時刻での内部抵抗とから、抵抗変化率Ｒｒを算出することができる。すなわち、ステップＳ１０１の処理において、電池ブロック１１の内部抵抗を取得するとともに、ステップＳ１０１の処理を行ったときと同じ時刻における内部抵抗を、図６の曲線Ｃ１から特定する。

抵抗変化率Ｒｒを算出するとき、式（２）に示すＲ１として、図６の曲線Ｃ１から特定される内部抵抗を用いることができる。また、式（２）に示すＲ２として、ステップＳ１０１の処理で取得した内部抵抗を用いることができる。抵抗変化率Ｒｒを算出できれば、本実施例で説明した方法によって、遮断数ｍを算出することができる。

また、本実施例では、時刻ｔ１，ｔ２で取得した満充電容量Ｓ１，Ｓ２から容量変化率Ｓｒを算出し、容量変化率Ｓｒから遮断数ｍを算出しているが、これに限るものではない。

例えば、所定時刻で取得した電池ブロック１１の満充電容量と、予め求められた満充電容量の経時変化（図７の曲線Ｃ２）から特定される所定時刻での満充電容量とから、容量変化率Ｓｒを算出することができる。すなわち、ステップＳ１０１の処理において、電池ブロック１１の満充電容量を取得するとともに、ステップＳ１０１の処理を行ったときと同じ時刻における満充電容量を、図７の曲線Ｃ２から特定する。

容量変化率Ｓｒを算出するとき、式（３）に示すＳ１として、図７の曲線Ｃ２から特定される満充電容量を用いることができる。また、式（３）に示すＳ２として、ステップＳ１０１の処理で取得した満充電容量を用いることができる。容量変化率Ｓｒを算出できれば、本実施例で説明した方法によって、遮断数ｍを算出することができる。

一方、本実施例では、時刻ｔ１，ｔ２の間隔が所定期間Ｔ以内であるか否かを判別することにより、電流遮断器１２ｂが作動しているか否かを判別しているが、これに限るものではない。

例えば、電池ブロック１１の内部抵抗を取得し、取得した内部抵抗が、電池ブロック１１の摩耗劣化に相当する内部抵抗よりも高くなったときに、電流遮断器１２ｂが作動状態であることを判別することができる。言い換えれば、取得した内部抵抗が、摩耗劣化に相当する内部抵抗の曲線（図６に示す曲線Ｃ１）に対して、抵抗が高い側にずれているときには、電流遮断器１２ｂが作動状態であることを判別することができる。

また、電池ブロック１１の満充電容量を取得し、取得した満充電容量が、電池ブロック１１の摩耗劣化に相当する満充電容量よりも低くなったときに、電流遮断器１２ｂが作動状態であることを判別することができる。言い換えれば、取得した満充電容量が、摩耗劣化に相当する満充電容量の曲線（図７に示す曲線Ｃ２）に対して、容量が低い側にずれているときには、電流遮断器１２ｂが作動状態であることを判別することができる。

遮断数ｍを特定した後において、コントローラ４０は、遮断数ｍに基づいて、組電池１０の充放電を制御することができる。

電池ブロック１１において、電流遮断器１２ｂが作動すると、作動状態にある電流遮断器１２ｂを有する単電池１２には、電流が流れないことになる。また、作動状態にある電流遮断器１２ｂを有する単電池１２と並列に接続された他の単電池１２には、作動状態にある電流遮断器１２ｂを有する単電池１２に流れる予定である電流が流れてしまう。ここで、組電池１０（電池ブロック１１）に流れる電流値Ｉｓを制限しないときには、他の単電池１２に流れる電流値は、Ｉｓ／（Ｎ−ｍ）となる。「Ｎ−ｍ」の値は、「Ｎ」の値よりも小さいため、他の単電池１２に流れる電流値は上昇してしまう。

単電池１２に流れる電流値が上昇すると、言い換えれば、単電池１２に対する電流負荷が増加すると、ハイレート劣化が発生しやすくなるおそれがある。ハイレート劣化とは、ハイレートで充電又は放電が行われることにより、単電池１２の電解液中における塩濃度が一方（正極側又は負極側）に偏ってしまうことによる劣化である。塩濃度が一方に偏ってしまうと、正極および負極の間において、イオンの移動が抑制されるため、単電池１２の入出力性能が低下してしまい、単電池１２の劣化となる。

また、単電池１２として、リチウムイオン二次電池を用いたときには、リチウムが析出しやすくなるおそれがある。リチウムが析出すると、正極および負極の間で移動するリチウムイオンが減少し、結果として、単電池１２の満充電容量が低下してしまう。さらに、単電池１２に流れる電流値が上昇すると、電流遮断器１２ｂが作動しやすくなってしまうおそれがある。

コントローラ４０は、遮断数ｍを特定したとき、この遮断数ｍに基づいて、組電池１０の充放電を制御する電流指令値を決定することができる。具体的には、コントローラ４０は、電流指令値として、遮断数ｍが増加することに応じて、組電池１０の充放電電流を低下させることができる。コントローラ４０は、下記式（８）に基づいて、電流指令値を設定することができる。

Ｉｓ（２）＝Ｉｓ（１）×（Ｎ−ｍ）／Ｎ ・・・（８）

式（８）において、Ｉｓ（１）は、電流遮断器１２ｂが作動する前の電流指令値であり、Ｉｓ（２）は、電流遮断器１２ｂが作動した後の電流指令値である。式（８）から分かるように、「（Ｎ−ｍ）／Ｎ」の値は、１よりも小さい値であるため、電流指令値Ｉｓ（２）は、電流指令値Ｉｓ（１）よりも小さくなる。

コントローラ４０は、電流指令値Ｉｓ（２）に基づいて、組電池１０の充放電を制御することができる。具体的には、コントローラ４０は、電流指令値Ｉｓ（２）に基づいて、組電池１０の充電を許容する上限電力を低下させたり、組電池１０の放電を許容する上限電力を低下させたりする。上限電力を低下させるときには、低下させる前の上限電力に対して、「（Ｎ−ｍ）／Ｎ」の値を乗算することができる。組電池１０の充放電を許容する上限電力を低下させることにより、組電池１０（単電池１２）に流れる電流値を制限することができる。

遮断数ｍが「Ｎ」であるときには、電池ブロック１１を構成する、すべての単電池１２において、電流遮断器１２ｂが作動していることになり、組電池１０に電流を流すことができなくなる。このため、遮断数ｍが「Ｎ」であるとき、コントローラ４０は、組電池１０の充放電を行わせないようにすることができる。具体的には、コントローラ４０は、組電池１０の充放電を許容する上限電力を０［ｋＷ］に設定することができる。また、コントローラ４０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐをオフにすることができる。

なお、遮断数ｍが「Ｎ」に近づいたときに、組電池１０の充放電を行わせないようにすることができる。ここで、組電池１０の充放電を行わせないときの遮断数ｍの数は、車両の走行を確保する観点などに基づいて、適宜設定することができる。

組電池１０の充放電制御は、図１に示す電池システムが起動しているときだけでなく、外部電源の電力を組電池１０に供給しているときや、組電池１０の電力を外部機器に供給しているときにも行うことができる。外部電源とは、車両の外部に設けられた電源であり、外部電源としては、例えば、商用電源を用いることができる。外部機器とは、車両の外部に配置された電子機器であって、組電池１０からの電力を受けて動作する電子機器である。外部機器としては、例えば、家電製品を用いることができる。

外部電源の電力を組電池１０に供給するときには、充電器を用いることができる。充電器は、外部電源からの交流電力を直流電力に変換し、直流電力を組電池１０に供給することができる。充電器は、車両に搭載することもできるし、車両の外部において、車両とは別に設けることもできる。また、外部電源の電圧および組電池１０の電圧を考慮して、充電器は、電圧値を変換することができる。コントローラ４０は、充電器の動作を制御することにより、組電池１０の電流値（充電電流）を低下させることができる。

組電池１０の電力を外部機器に供給するときには、給電装置を用いることができる。給電装置は、組電池１０からの直流電力を交流電力に変換し、交流電力を外部機器に供給することができる。また、組電池１０の電圧および外部機器の動作電圧を考慮して、給電装置は、電圧値を変換することができる。コントローラ４０は、給電装置の動作を制御することにより、組電池１０の電流値（放電電流）を低下させることができる。

遮断数ｍに応じて、組電池１０に流れる電流値を制限することにより、単電池１２に対する電流負荷が上昇してしまうのを抑制することができる。また、作動していない電流遮断器１２ｂに流れる電流値も制限することができ、電流遮断器１２ｂが作動しやすくなってしまうのを抑制することができる。

本実施例では、遮断数ｍに応じて、組電池１０の充放電を制御することができるため、組電池１０の充放電制御を効率良く行うことができる。電流遮断器１２ｂの作動状態を検出するだけでは、組電池１０の充放電が過度に制限されてしまうことがある。これに対して、遮断数ｍを把握することにより、遮断数ｍに応じて、組電池１０の充放電を制限することができ、組電池１０の充放電が過度に制限されてしまうのを抑制することができる。

本発明の実施例２である電池システムについて説明する。実施例１で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。以下、実施例１と異なる点について、主に説明する。

図８は、本実施例において、作動状態にある電流遮断器１２ｂの数を特定する処理を示すフローチャートである。図８に示す処理は、所定の周期で行われ、コントローラ４０によって実行される。図８に示す処理は、各電池ブロック１１に対して行われる。

図８において、実施例１（図４）で説明した処理と同じ処理については、同一の符号を用いる。図８のステップＳ１０１において、コントローラ４０は、各電池ブロック１１における内部抵抗および満充電容量を取得する。ステップＳ１０２において、コントローラ４０は、ステップＳ１０１で取得した内部抵抗に基づいて、抵抗変化率Ｒｒを算出するとともに、ステップＳ１０１で取得した満充電容量に基づいて、容量変化率Ｓｒを算出する。抵抗変化率Ｒｒおよび容量変化率Ｓｒは、実施例１で説明した方法によって算出することができる。

ステップＳ１０２の処理を行った後、コントローラ４０は、ステップＳ１０５の処理を行う。ステップＳ１０５において、コントローラ４０は、抵抗変化率Ｒｒおよび容量変化率Ｓｒを乗算し、乗算した値が１であるか否かを判別する。

実施例１で説明したように、電池ブロック１１において、電流遮断器１２ｂが作動しているとき、抵抗変化率Ｒｒは、「Ｎ／（Ｎ−ｍ）」の値と等しくなる。また、容量変化率Ｓｒは、「（Ｎ−ｍ）／Ｎ」の値と等しくなる。ここで、抵抗変化率Ｒｒおよび容量変化率Ｓｒを乗算することは、「Ｎ／（Ｎ−ｍ）」および「（Ｎ−ｍ）／Ｎ」の値を乗算することになり、乗算した値は１となる。

ここで、抵抗変化率Ｒｒおよび容量変化率Ｓｒの誤差を考慮して、誤差を許容する範囲（許容値β）を設定することができる。コントローラ４０は、抵抗変化率Ｒｒおよび容量変化率Ｓｒを乗算した値が、許容範囲内に含まれているか否かを判別することができる。１に許容値βを加算した値を、許容範囲の上限値とし、１から許容値βを減算した値を、許容範囲の下限値とすることができる。

抵抗変化率Ｒｒおよび容量変化率Ｓｒを乗算した値が、許容範囲内に含まれているときには、ステップＳ１０３の処理に進む。抵抗変化率Ｒｒおよび容量変化率Ｓｒを乗算した値が、許容範囲から外れているときには、図８に示す処理を終了する。ステップＳ１０３，ステップＳ１０４の処理は、実施例１（図４のステップＳ１０３，Ｓ１０４）で説明した処理と同様である。

電流遮断器１２ｂが作動したときには、抵抗変化率Ｒｒが「Ｎ／（Ｎ−ｍ）」の値となるだけでなく、容量変化率Ｓｒが「（Ｎ−ｍ）／Ｎ」の値となる。したがって、抵抗変化率Ｒｒおよび容量変化率Ｓｒの両者の関係を確認することにより、電流遮断器１２ｂが作動しているか否かを判別することができる。抵抗変化率Ｒｒおよび容量変化率Ｃｒの両者を考慮することにより、抵抗変化率Ｒｒおよび容量変化率Ｃｒの一方だけを考慮する場合と比べて、電流遮断器１２ｂの作動状態を判別する精度を向上させることができる。

電池ブロック１１の劣化には、摩耗劣化だけでなく、上述したハイレート劣化が含まれることがある。また、単電池１２がリチウムイオン二次電池であるときには、電池ブロック１１の劣化には、リチウムの析出による劣化が含まれることがある。

ハイレート劣化が発生すると、電池ブロック１１の内部抵抗は上昇し、摩耗劣化に相当する内部抵抗（図６に示す曲線Ｃ１）よりも高くなってしまう。一方、リチウムが析出すると、電池ブロック１１の満充電容量は低下し、摩耗劣化に相当する満充電容量（図７に示す曲線Ｃ２）よりも低くなってしまう。実施例１では、摩耗劣化だけを考慮しているため、ハイレート劣化が発生すると、電池ブロック１１の内部抵抗が図６に示す曲線Ｃ１から外れてしまうことがある。また、リチウムが析出すると、電池ブロック１１の満充電容量が図７に示す曲線Ｃ２から外れてしまうことがある。この場合には、電流遮断器１２ｂの作動状態を判別するときに、誤った判別が行われてしまうおそれがある。

本実施例では、抵抗変化率Ｒｒおよび容量変化率Ｓｒを乗算した値が、許容範囲内に含まれているか否かを判別しているため、ハイレート劣化やリチウムの析出による影響を除外したうえで、電流遮断器１２ｂの作動状態を判別することができる。ハイレート劣化が発生するときの時定数と、リチウムの析出が発生するときの時定数は、一般的には互いに異なりやすい。言い換えれば、ハイレート劣化およびリチウムの析出は、同一のタイミングで発生しにくい。

ハイレート劣化だけが発生すれば、電池ブロック１１の内部抵抗（抵抗変化率Ｒｒ）だけが変化し、抵抗変化率Ｒｒおよび容量変化率Ｓｒを乗算した値は、許容範囲から外れることになる。また、リチウムの析出だけが発生すれば、電池ブロック１１の満充電容量（容量変化率Ｓｒ）だけが変化し、抵抗変化率Ｒｒおよび容量変化率Ｓｒを乗算した値は、許容範囲から外れることになる。一方、電流遮断器１２ｂが作動したときには、電池ブロック１１の内部抵抗および満充電容量が共に変化するため、抵抗変化率Ｒｒおよび容量変化率Ｓｒを乗算した値は許容範囲内に含まれることになる。したがって、抵抗変化率Ｒｒおよび容量変化率Ｓｒを乗算した値が許容範囲内に含まれるか否かを判別すれば、ハイレート劣化やリチウムの析出による影響を除外した状態において、電流遮断器１２ｂの作動状態だけを判別することができる。

本発明の実施例３である電池システムについて説明する。実施例１で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。以下、実施例１と異なる点について、主に説明する。

実施例１，２では、時刻ｔ１，ｔ２で取得した内部抵抗から抵抗変化率Ｒｒを算出し、抵抗変化率Ｒｒから遮断数ｍを算出している。本実施例では、複数の電池ブロック１１における内部抵抗を互いに比較することにより、遮断数ｍを算出するようにしている。この点について、具体的に説明する。

組電池１０を構成する複数の電池ブロック１１のうち、いずれかの電池ブロック１１において、電流遮断器１２ｂが作動すると、作動状態にある電流遮断器１２ｂを含む電池ブロック１１の内部抵抗は、すべての電流遮断器１２ｂが作動していない電池ブロック１１の内部抵抗よりも高くなる。ここでは、組電池１０を構成する、すべての単電池１２の内部抵抗が等しいものとしている。言い換えれば、組電池１０を構成する、すべての電池ブロック１１の内部抵抗が等しいものとしている。

すべての電池ブロック１１において、同一の時期に電流遮断器１２ｂが作動することは、ほとんど無く、組電池１０には、作動状態にある電流遮断器１２ｂを含む電池ブロック１１と、すべての電流遮断器１２ｂが作動していない電池ブロック１１とが混在する。

したがって、任意の２つの電池ブロック１１における内部抵抗を比較すれば、内部抵抗が高い側の電池ブロック１１を特定することができる。言い換えれば、すべての電流遮断器１２ｂが作動していない電池ブロック１１の内部抵抗と、作動状態にある電流遮断器１２ｂを含む電池ブロック１１の内部抵抗とを比較することにより、作動状態にある電流遮断器１２ｂを含む電池ブロック１１を特定することができる。各電池ブロック１１の内部抵抗は、実施例１で説明した方法によって取得することができる。

各電池ブロック１１の内部抵抗を他の電池ブロック１１の内部抵抗と比較することにより、遮断数ｍを算出することができる。具体的には、各電池ブロック１１の内部抵抗と、他の電池ブロック１１の内部抵抗とに基づいて、抵抗変化率Ｒｒを算出する。実施例１では、時刻ｔ１，ｔ２における内部抵抗から抵抗変化率Ｒｒを算出しているが、本実施例では、時刻ｔ１，ｔ２における内部抵抗の代わりに、２つの電池ブロック１１における内部抵抗を用いている。

抵抗変化率Ｒｒを算出する方法は、実施例１で説明した方法と同様である。具体的には、実施例１で説明した式（２）を用いて、抵抗変化率Ｒｒを算出することができる。式（２）において、内部抵抗Ｒ１として、一方の電池ブロック１１の内部抵抗を用い、内部抵抗Ｒ２として、他方の電池ブロック１１の内部抵抗を用いることができる。２つの電池ブロック１１における内部抵抗から抵抗変化率Ｒｒを算出することにより、実施例１と同様に、抵抗変化率Ｒｒから遮断数ｍを算出することができる。

一方、複数の電池ブロック１１における満充電容量に基づいて、遮断数ｍを算出することもできる。具体的には、各電池ブロック１１の満充電容量を取得し、各電池ブロック１１の満充電容量と、他の電池ブロック１１の満充電容量とに基づいて、容量変化率Ｓｒを算出する。実施例１では、時刻ｔ１，ｔ２における満充電容量から容量変化率Ｓｒを算出しているが、本実施例では、時刻ｔ１，ｔ２における満充電容量の代わりに、２つの電池ブロック１１における満充電容量を用いている。

容量変化率Ｓｒを算出する方法は、実施例１で説明した方法と同様である。具体的には、実施例１で説明した式（３）を用いて、容量変化率Ｓｒを算出することができる。式（３）において、満充電容量Ｓ１として、一方の電池ブロック１１の満充電容量を用い、満充電容量Ｓ２として、他方の電池ブロック１１の満充電容量を用いることができる。２つの電池ブロック１１における満充電容量から容量変化率Ｓｒを算出することにより、実施例１と同様に、容量変化率Ｓｒから遮断数ｍを算出することができる。

ここで、実施例２で説明したように、抵抗変化率Ｒｒおよび容量変化率Ｓｒを乗算した値を、１と比較することにより、電流遮断器１２ｂが作動状態にあるか否かを確認することができる。

一方、各電池ブロック１１の内部抵抗ではなく、各電池ブロック１１の電圧変化量ΔＶに基づいて、遮断数ｍを算出することができる。各電池ブロック１１の電圧変化量ΔＶは、下記式（９）に基づいて算出することができる。

ΔＶ＝Ｉ×Ｒ ・・・（９）

式（９）において、Ｉは、各電池ブロック１１に流れる電流値であり、Ｒは、各電池ブロック１１の内部抵抗である。

組電池１０では、複数の電池ブロック１１が直列に接続されているため、各電池ブロック１１に流れる電流値Ｉは等しくなる。このため、各電池ブロック１１の内部抵抗が変化すれば、内部抵抗の変化に応じて、各電池ブロック１１の電圧変化量ΔＶも変化することになる。このため、２つの電池ブロック１１における内部抵抗の比（抵抗変化率Ｒｒ）を用いる代わりに、２つの電池ブロック１１における電圧変化量ΔＶの比を用いることにより、遮断数ｍを算出することができる。

ここで、電池ブロック１１の内部抵抗は、電池ブロック１１の温度やＳＯＣに依存する。このため、電圧変化量ΔＶを用いて遮断数ｍを算出するときには、複数の電池ブロック１１において、温度やＳＯＣが均等であることが好ましい。

複数の電池ブロック１１に対して均等化処理を行うことにより、複数の電池ブロック１１において、ＳＯＣを均等化することができる。均等化処理では、各電池ブロック１１の電圧を検出し、電圧が高い側の電池ブロック１１を放電することにより、複数の電池ブロック１１における電圧を均等化することができる。複数の電池ブロック１１における電圧を均等化することにより、ＳＯＣを均等化することができる。

一方、各電池ブロック１１に熱交換媒体を供給して、各電池ブロック１１の温度を調節することにより、複数の電池ブロック１１における温度を均等化することができる。複数の電池ブロック１１に対して複数の温度センサを配置しておけば、複数の温度センサによる検出結果から、複数の電池ブロック１１における温度が均等化されているか否かを確認することができる。

電圧変化量ΔＶは、監視ユニット２０によって検出された各電池ブロック１１の電圧（ＣＣＶ；Closed Circuit Voltage）から、各電池ブロック１１のＯＣＶを減算した値である。電池ブロック１１のＯＣＶを取得する方法については、実施例１で説明した方法と同様である。

電池ブロック１１のＣＣＶおよびＯＣＶから算出される電圧変化量ΔＶに基づいて、遮断数ｍを算出することにより、遮断数ｍを算出するときに、電流センサ３１による検出値を用いなくてもよい。これにより、電流センサ３１による検出誤差を無視することができる。

本実施例では、２つの電池ブロック１１における内部抵抗（又は電圧変化量）や満充電容量を比較するだけであるため、実施例１で説明したように、過去の内部抵抗や満充電容量に関する情報をメモリ４１に記憶させなくてもよい。これにより、メモリ４１に記憶させる情報量を低減することができる。

Claims (10)

1. 並列に接続された複数の蓄電素子をそれぞれ有し、直列に接続された複数の蓄電ブロックと、
   前記各蓄電ブロックの状態を判別するコントローラと、を有し、
   前記各蓄電素子は、前記蓄電素子の内部における電流経路を遮断する電流遮断器を有しており、
   前記コントローラは、
   前記各蓄電ブロックの内部抵抗および満充電容量の両方のパラメータを取得し、
   取得した前記パラメータと、遮断状態にある前記電流遮断器を含まない前記蓄電ブロックにおける前記パラメータの基準値との間の変化率を用いて、前記各蓄電ブロックにおいて、遮断状態にある前記電流遮断器の数である遮断数を特定することを特徴とする蓄電システム。
2. 前記コントローラは、現在の前記パラメータと、前記基準値としての過去の前記パラメータとの間の変化率を用いて、前記遮断数を特定することを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
3. 前記基準値は、他の前記蓄電ブロックにおける前記パラメータであることを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
4. 前記基準値は、前記蓄電ブロックの劣化に応じて変化し、予め特定された前記パラメータであることを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
5. 前記コントローラは、前記各蓄電ブロックの内部抵抗を取得し、取得した内部抵抗が、前記蓄電ブロックの劣化に伴う内部抵抗よりも高いとき、前記遮断数の特定を行うことを特徴とする請求項４に記載の蓄電システム。
6. 前記コントローラは、前記各蓄電ブロックの満充電容量を取得し、取得した満充電容量が、前記蓄電ブロックの劣化に伴う満充電容量よりも低いとき、前記遮断数の特定を行うことを特徴とする請求項４に記載の蓄電システム。
7. 前記コントローラは、前記内部抵抗の値として、前記各蓄電ブロックの内部抵抗の変化に応じて変化する電圧変化量の値を用いることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の蓄電システム。
8. 前記コントローラは、前記内部抵抗に関する前記変化率と、前記満充電容量に関する前記変化率とを乗算した値が、１を基準とした許容範囲内に含まれるとき、前記遮断数の特定を行うことを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の蓄電システム。
9. 前記電流遮断器は、溶断によって前記電流経路を遮断するヒューズ、温度上昇に伴う抵抗の上昇によって前記電流経路を遮断するＰＴＣ素子又は、前記蓄電素子の内圧が上昇することに応じて変形し、前記電流経路を遮断する電流遮断弁であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の蓄電システム。
10. 並列に接続された複数の蓄電素子をそれぞれ有し、直列に接続された複数の蓄電ブロックの状態を判別する方法であって、
    前記各蓄電素子は、前記蓄電素子の内部における電流経路を遮断する電流遮断器を有しており、
    前記各蓄電ブロックの内部抵抗および満充電容量の両方のパラメータを取得し、
    取得した前記パラメータと、遮断状態にある前記電流遮断器を含まない前記蓄電ブロックにおける前記パラメータの基準値との間の変化率を用いて、前記各蓄電ブロックにおいて、遮断状態にある前記電流遮断器の数である遮断数を特定することを特徴とする判別方法。

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