JP2020180891A - Disconnection detector of battery block - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、並列に接続された複数の二次電池を有する電池ブロックにおける二次電池の断線の有無を判定する断線判定部を有する電池ブロックの断線検出装置に関する。 The present invention relates to a disconnection detection device for a battery block having a disconnection determination unit for determining the presence or absence of disconnection of the secondary battery in a battery block having a plurality of secondary batteries connected in parallel.
電気自動車などの車両には、走行用モータへの供給電力を蓄える電池パックが搭載されている。電池パックにおいて、複数の二次電池を直列に接続すると出力電圧を高くでき、複数の二次電池を並列に接続すると充放電容量を大きくできる。したがって、複数の二次電池を並列に接続して電池ブロックとし、さらに複数の電池ブロックを直列に接続した電池モジュールとすることで、充放電容量を大きくしながら出力電圧を調整できる。 Vehicles such as electric vehicles are equipped with a battery pack that stores the power supplied to the traction motor. In the battery pack, connecting a plurality of secondary batteries in series can increase the output voltage, and connecting a plurality of secondary batteries in parallel can increase the charge / discharge capacity. Therefore, by connecting a plurality of secondary batteries in parallel to form a battery block and further connecting a plurality of battery blocks in series to form a battery module, the output voltage can be adjusted while increasing the charge / discharge capacity.
電池モジュールを備える電池パックにおいては、電池ブロックの複数の二次電池のうちの一部において、断線が発生する場合があり、その断線を検知するようにしている。例えば、特許文献1に開示された断線検査方法では、コントローラは、まず、電池モジュールに流れる電流値である組電池電流値と、電池ブロックの電圧値と、に基づいて、電池ブロックの内部抵抗値を取得する。次に、コントローラは、基準となる電池ブロックの内部抵抗値と、検査対象の電池ブロックの内部抵抗値と、の比率である抵抗比を算出する。そして、コントローラは、算出した抵抗比と、予め規定された基準抵抗比と比較した結果に基づいて、検査対象の電池ブロックの断線本数を特定しつつ、断線を検知している。 In a battery pack including a battery module, a disconnection may occur in a part of a plurality of secondary batteries in the battery block, and the disconnection is detected. For example, in the disconnection inspection method disclosed in Patent Document 1, the controller first sets the internal resistance value of the battery block based on the assembled battery current value, which is the current value flowing through the battery module, and the voltage value of the battery block. To get. Next, the controller calculates the resistance ratio, which is the ratio of the internal resistance value of the reference battery block and the internal resistance value of the battery block to be inspected. Then, the controller detects the disconnection while specifying the number of disconnections of the battery block to be inspected based on the result of comparing the calculated resistance ratio with the predetermined reference resistance ratio.
特許文献1の断線検査方法は、断線が生じた場合に生じる電池ブロックの内部抵抗値の上昇を利用して断線検知を行っている。しかし、電池ブロックの内部抵抗値は、直接測定することができないため、開回路電圧と閉回路電圧と電流とを用いて算出される。電流が流れている時点では開回路電圧を取得することができないため、特許文献1の断線検査方法では、電流が流れている時は断線検査を行うことができない。 In the disconnection inspection method of Patent Document 1, the disconnection is detected by utilizing the increase in the internal resistance value of the battery block that occurs when the disconnection occurs. However, since the internal resistance value of the battery block cannot be measured directly, it is calculated using the open circuit voltage, the closed circuit voltage, and the current. Since the open circuit voltage cannot be obtained when a current is flowing, the disconnection inspection method of Patent Document 1 cannot perform a disconnection inspection when a current is flowing.
本発明の目的は、電流が流れているときに断線の有無の判定を行うことができる電池ブロックの断線検出装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a disconnection detection device for a battery block capable of determining the presence or absence of disconnection when a current is flowing.
上記問題点を解決するための電池ブロックの断線検出装置は、充電器又は負荷によって充放電され、かつ並列に接続された複数の二次電池を有する電池ブロックと、前記電池ブロックの温度を測定する温度センサと、前記電池ブロックにおける前記二次電池の断線の有無を判定する断線判定部と、を有し、前記断線判定部は、前記断線が無い状態で前記充放電がなされているときの前記電池ブロックの温度である基準温度を推定し、推定された前記基準温度と、前記充放電がなされているときに前記温度センサによって測定される温度との差の絶対値が判定用閾値以上の場合に、前記電池ブロックに断線有りと判定することを要旨とする。 The disconnection detection device for the battery block for solving the above problems measures the temperature of the battery block having a plurality of secondary batteries charged and discharged by a charger or a load and connected in parallel, and the temperature of the battery block. The battery block includes a temperature sensor and a disconnection determination unit for determining the presence or absence of disconnection of the secondary battery in the battery block, and the disconnection determination unit is said to be charged / discharged when the charge / discharge is performed without the disconnection. When the absolute value of the difference between the estimated reference temperature, which is the temperature of the battery block, and the temperature measured by the temperature sensor during charging / discharging is equal to or greater than the determination threshold. The gist is to determine that the battery block has a disconnection.
これによれば、充電電流又は放電電流が流れることにより電池ブロックの温度は変動する。このような電池ブロックの温度変化は、電池ブロックが正常な状態にあれば、二次電池の充放電に応じて推定でき、ある時点での基準温度を推定できる。そして、電池ブロックに断線が有れば、正常な状態の電池ブロックとは異なる温度変化となるため、温度センサによる測定温度は、推定される基準温度と差が開くことになる。よって、基準温度と、温度センサによって測定される温度との差を判定用閾値と比較することで電池ブロックの断線の有無を判定できる。したがって、二次電池の充放電中といった電流が流れているときであっても電池ブロックにおける断線の有無を判定できる。 According to this, the temperature of the battery block fluctuates due to the flow of the charging current or the discharging current. If the battery block is in a normal state, such a temperature change of the battery block can be estimated according to the charge / discharge of the secondary battery, and the reference temperature at a certain point can be estimated. If the battery block is broken, the temperature will change differently from that of the battery block in the normal state, so that the temperature measured by the temperature sensor will be different from the estimated reference temperature. Therefore, the presence or absence of disconnection of the battery block can be determined by comparing the difference between the reference temperature and the temperature measured by the temperature sensor with the determination threshold value. Therefore, it is possible to determine the presence or absence of disconnection in the battery block even when a current is flowing, such as during charging and discharging of the secondary battery.
また、電池ブロックの断線検出装置について、前記断線判定部は、前記二次電池の充電中に前記断線の有無の判定を行い、前記基準温度は、前記断線が無い状態で充電電流が流れているときの前記電池ブロックの温度変化に基づいて決定される温度であってもよい。 Further, with respect to the disconnection detection device of the battery block, the disconnection determination unit determines the presence or absence of the disconnection during charging of the secondary battery, and the charging current flows at the reference temperature without the disconnection. The temperature may be determined based on the temperature change of the battery block at the time.
これによれば、二次電池の充電電流は、放電電流と比べて変動が小さいため、電池ブロックの温度変化を推定しやすい。したがって、推定される基準温度の精度は、充電中の方が放電中より高くなる。このため、推定された基準温度と、温度センサによる測定温度とを比較して行う判定精度が高くなる。 According to this, since the charge current of the secondary battery has a smaller fluctuation than the discharge current, it is easy to estimate the temperature change of the battery block. Therefore, the accuracy of the estimated reference temperature is higher during charging than during discharging. Therefore, the determination accuracy performed by comparing the estimated reference temperature with the temperature measured by the temperature sensor is improved.
また、電池ブロックの断線検出装置について、前記充放電がなされているときに前記電池ブロックに流れる電流を測定する電流センサを備え、前記基準温度は、前記電流センサの測定値を用いて設定されてもよい。 Further, the disconnection detection device of the battery block is provided with a current sensor that measures the current flowing through the battery block when the battery block is charged and discharged, and the reference temperature is set by using the measured value of the current sensor. May be good.
これによれば、充放電時の電流値を電流センサで取得し、取得した電流値から基準温度を推定する。電池ブロックの発熱量は、電池ブロックに流れる電流に応じて変化する。よって、車両の走行中等において電流が変動しやすく、予め温度変化を想定し難い場合であっても、電流センサの測定値を用いて電池ブロックの断線の有無を判定できる。 According to this, the current value at the time of charging / discharging is acquired by the current sensor, and the reference temperature is estimated from the acquired current value. The amount of heat generated by the battery block changes according to the current flowing through the battery block. Therefore, even when the current is liable to fluctuate while the vehicle is running and it is difficult to predict the temperature change in advance, it is possible to determine whether or not the battery block is broken by using the measured value of the current sensor.
また、電池ブロックの断線検出装置について、前記断線判定部は、前記二次電池の劣化度合いが大きいほど前記基準温度を高くする補正を行ってもよい。
これによれば、二次電池の劣化が進むと、内部抵抗が大きくなり、電池ブロックの温度変化が大きくなるため、電池ブロックの温度は高くなる。このため、基準温度を推定するとき、二次電池の劣化を加味することで、基準温度と、実際の電池ブロックの温度との誤差を小さくして断線の有無の判定精度を高めることができる。
Further, with respect to the disconnection detection device of the battery block, the disconnection determination unit may perform correction to increase the reference temperature as the degree of deterioration of the secondary battery increases.
According to this, as the deterioration of the secondary battery progresses, the internal resistance increases and the temperature change of the battery block increases, so that the temperature of the battery block increases. Therefore, when estimating the reference temperature, the error between the reference temperature and the actual temperature of the battery block can be reduced and the accuracy of determining the presence or absence of disconnection can be improved by considering the deterioration of the secondary battery.
また、電池ブロックの断線検出装置について、複数の前記電池ブロックが直列接続された電池モジュールを備え、前記電池モジュールにおいて複数の前記電池ブロックは並設方向に並べられており、前記温度センサは、複数の前記電池ブロックの並設方向に間隔を空けて複数配置され、前記断線判定部は、前記電池モジュールにおける各温度センサの位置に応じた前記基準温度と、各温度センサによって測定された温度とを比較して前記断線の有無を判定してもよい。 Further, regarding the disconnection detection device of the battery block, a battery module in which a plurality of the battery blocks are connected in series is provided, and the plurality of the battery blocks are arranged in a parallel direction in the battery module, and the plurality of temperature sensors are provided. A plurality of the battery blocks are arranged at intervals in the parallel direction of the battery blocks, and the disconnection determination unit sets the reference temperature according to the position of each temperature sensor in the battery module and the temperature measured by each temperature sensor. The presence or absence of the disconnection may be determined by comparison.
これによれば、並設方向における電池ブロックの位置によって温度が異なる。並設方向の中央の電池ブロックは、当該電池ブロックを挟む他の電池ブロックからの伝熱に加え、放熱性が低いため、並設方向の端の電池ブロックに比べて温度が高くなりやすい。このため、断線判定部は、温度センサによる測定温度が、並設方向の位置に応じた温度特性と異なる場合には断線有りと判定できる。 According to this, the temperature differs depending on the position of the battery block in the parallel arrangement direction. The central battery block in the parallel direction tends to have a higher temperature than the battery blocks at the ends in the parallel direction because it has low heat dissipation in addition to heat transfer from other battery blocks sandwiching the battery block. Therefore, the disconnection determination unit can determine that there is a disconnection when the temperature measured by the temperature sensor is different from the temperature characteristics according to the position in the parallel arrangement direction.
また、電池ブロックの断線検出装置について、前記断線判定部は、前記電池ブロックの内部抵抗から、断線が有る状態の電池ブロックの内部抵抗を推定し、前記断線が有る状態の前記電池ブロックの内部抵抗から推定される断線時温度と、前記温度センサによって測定される温度との差が比較用閾値以下であり、かつ推定される前記基準温度と、前記温度センサによって測定される温度との差の絶対値が前記判定用閾値以上の場合に、前記電池ブロックに断線有りと判定してもよい。 Further, regarding the disconnection detection device of the battery block, the disconnection determination unit estimates the internal resistance of the battery block in the state of disconnection from the internal resistance of the battery block, and the internal resistance of the battery block in the state of the disconnection. The difference between the disconnection temperature estimated from the above and the temperature measured by the temperature sensor is equal to or less than the comparison threshold, and the absolute difference between the estimated reference temperature and the temperature measured by the temperature sensor is absolute. When the value is equal to or higher than the determination threshold value, it may be determined that the battery block has a disconnection.
これによれば、電池ブロックの温度変動として、電池ブロックの断線による温度変動の他に、二次電池の内部短絡による温度変動があり、電池ブロックの温度変動が、電池ブロックの断線による温度変動か否かを判定する必要がある。断線した状態の電池ブロックの内部抵抗は、正常な状態の電池ブロックの内部抵抗から推定できる。また、電池ブロックの断線時の温度は、断線した状態の電池ブロックの内部抵抗から推定できる。そして、断線判定部は、断線時温度と温度センサによる測定温度と比較し、測定温度が断線時温度に近い場合には、電池ブロックの温度変動が断線による温度変動であると判定する。よって、断線判定部は、電池ブロックの温度変動が、内部短絡による温度変動か否かを判定でき、判定用閾値との比較と合わせて行うことで、断線の有無の判定精度を高めることができる。 According to this, as the temperature fluctuation of the battery block, in addition to the temperature fluctuation due to the disconnection of the battery block, there is the temperature fluctuation due to the internal short circuit of the secondary battery, and the temperature fluctuation of the battery block is the temperature fluctuation due to the disconnection of the battery block. It is necessary to judge whether or not. The internal resistance of the battery block in the disconnected state can be estimated from the internal resistance of the battery block in the normal state. Further, the temperature at the time of disconnection of the battery block can be estimated from the internal resistance of the battery block in the disconnected state. Then, the disconnection determination unit compares the temperature at the time of disconnection with the temperature measured by the temperature sensor, and if the measured temperature is close to the temperature at the time of disconnection, determines that the temperature fluctuation of the battery block is the temperature fluctuation due to the disconnection. Therefore, the disconnection determination unit can determine whether or not the temperature fluctuation of the battery block is a temperature fluctuation due to an internal short circuit, and by performing the temperature fluctuation in combination with the determination threshold value, the determination accuracy of the presence or absence of the disconnection can be improved. ..
本発明によれば、電流が流れているときに断線の有無の判定を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to determine the presence or absence of disconnection when a current is flowing.
以下、電池ブロックの断線検出装置を具体化した一実施形態を図1〜図6にしたがって説明する。
図1に示すように、車両10は、電池パック11と、パワーコントロールユニット20と、負荷としての走行用モータ21と、車両ECU31とを搭載する。電池パック11は、電池モジュール12と、温度センサ13と、電池監視ユニット16と、電流センサ17と、断線判定部としての電池ECU18と、を備える。本実施形態では、電池モジュール12と、温度センサ13と、電流センサ17と、電池ECU18とから、後述する電池ブロックYの断線検出装置が構成されている。
Hereinafter, an embodiment in which the battery block disconnection detection device is embodied will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
As shown in FIG. 1, the vehicle 10 is equipped with a battery pack 11, a power control unit 20, a traveling motor 21 as a load, and a vehicle ECU 31. The battery pack 11 includes a battery module 12, a temperature sensor 13, a battery monitoring unit 16, a current sensor 17, and a battery ECU 18 as a disconnection determination unit. In the present embodiment, the battery module 12, the temperature sensor 13, the current sensor 17, and the battery ECU 18 constitute a disconnection detection device for the battery block Y, which will be described later.
車両10において、走行用モータ21は、電池パック11の電池モジュール12から供給される電力によって駆動する。走行用モータ21には、パワーコントロールユニット20を介して電池モジュール12が接続されている。 In the vehicle 10, the traveling motor 21 is driven by the electric power supplied from the battery module 12 of the battery pack 11. The battery module 12 is connected to the traveling motor 21 via the power control unit 20.
電池モジュール12の正極端子には、正極側電力ラインPL1を介してパワーコントロールユニット20が接続され、正極側電力ラインPL1には正極側システムメインリレーSMR1が設けられている。また、電池モジュール12の負極端子には、負極側電力ラインNL1を介してパワーコントロールユニット20が接続され、負極側電力ラインNL1には負極側システムメインリレーSMR2が設けられている。 The power control unit 20 is connected to the positive electrode terminal of the battery module 12 via the positive electrode side power line PL1, and the positive electrode side system main relay SMR1 is provided in the positive electrode side power line PL1. Further, the power control unit 20 is connected to the negative electrode terminal of the battery module 12 via the negative electrode side power line NL1, and the negative electrode side power line NL1 is provided with the negative electrode side system main relay SMR2.
正極側システムメインリレーSMR1及び負極側システムメインリレーSMR2が車両ECU31によりオンされた状態において、パワーコントロールユニット20は、電池モジュール12から供給される直流電力を交流電力に変換して走行用モータ21に出力する。また、正極側システムメインリレーSMR1及び負極側システムメインリレーSMR2が車両ECU31によってオンされた状態において、車両10が減速したり、停止したりするとき、パワーコントロールユニット20は、走行用モータ21が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を電池モジュール12に出力する。電池モジュール12は、走行用モータ21が生成した回生電力を蓄える。 When the positive electrode side system main relay SMR1 and the negative electrode side system main relay SMR2 are turned on by the vehicle ECU 31, the power control unit 20 converts the DC power supplied from the battery module 12 into AC power to the traveling motor 21. Output. Further, when the vehicle 10 decelerates or stops while the positive electrode side system main relay SMR1 and the negative electrode side system main relay SMR2 are turned on by the vehicle ECU 31, the power control unit 20 generates a traveling motor 21. The generated AC power is converted into DC power, and the DC power is output to the battery module 12. The battery module 12 stores the regenerative power generated by the traveling motor 21.
車両10は、充電スタンドや駐車場等に設置された充電器24からの電力により電池モジュール12を充電可能なプラグイン式のハイブリッド車両やEV車両として構成されている。車両10の車体側部には受電コネクタ10aが配置されている。受電コネクタ10aには、正極側充電電力ラインPL2と負極側充電電力ラインNL2が接続されている。正極側充電電力ラインPL2には正極側充電リレーR1が設けられ、正極側充電電力ラインPL2は、正極側システムメインリレーSMR1を介して正極側電力ラインPL1に接続される。また、負極側充電電力ラインNL2には負極側充電リレーR2が設けられ、負極側充電電力ラインNL2は、負極側システムメインリレーSMR2を介して負極側電力ラインNL1に接続される。 The vehicle 10 is configured as a plug-in type hybrid vehicle or an EV vehicle capable of charging the battery module 12 with electric power from a charger 24 installed in a charging stand, a parking lot, or the like. A power receiving connector 10a is arranged on the vehicle body side of the vehicle 10. The positive electrode side charging power line PL2 and the negative electrode side charging power line NL2 are connected to the power receiving connector 10a. The positive electrode side charging power line PL2 is provided with a positive electrode side charging relay R1, and the positive electrode side charging power line PL2 is connected to the positive electrode side power line PL1 via the positive electrode side system main relay SMR1. Further, the negative electrode side charging power line NL2 is provided with a negative electrode side charging relay R2, and the negative electrode side charging power line NL2 is connected to the negative electrode side power line NL1 via the negative electrode side system main relay SMR2.
そして、受電コネクタ10aが充電器24に接続され、正極側充電リレーR1及び負極側充電リレーR2と、正極側システムメインリレーSMR1及び負極側システムメインリレーSMR2が車両ECU31によりオンされることにより、電池モジュール12が充電器24によって充電されるようになっている。このとき、パワーコントロールユニット20から走行用モータ21には電力が出力されない。 Then, the power receiving connector 10a is connected to the charger 24, and the positive electrode side charging relay R1 and the negative electrode side charging relay R2, the positive electrode side system main relay SMR1 and the negative electrode side system main relay SMR2 are turned on by the vehicle ECU 31, so that the battery The module 12 is charged by the charger 24. At this time, no electric power is output from the power control unit 20 to the traveling motor 21.
正極側システムメインリレーSMR1及び負極側システムメインリレーSMR2は、図示しない車両10のイグニッションスイッチがオンされているときや、車両10が充電器24に接続されているときに車両ECU31によりオンされる。また、電池モジュール12が過放電や過充電等の異常状態であるときには、正極側システムメインリレーSMR1及び負極側システムメインリレーSMR2は車両ECU31によりオフされ、電池モジュール12をパワーコントロールユニット20又は充電器24から遮断する。 The positive electrode side system main relay SMR1 and the negative electrode side system main relay SMR2 are turned on by the vehicle ECU 31 when the ignition switch of the vehicle 10 (not shown) is turned on or when the vehicle 10 is connected to the charger 24. When the battery module 12 is in an abnormal state such as over-discharging or over-charging, the positive electrode side system main relay SMR1 and the negative electrode side system main relay SMR2 are turned off by the vehicle ECU 31, and the battery module 12 is turned off by the power control unit 20 or the charger. Block from 24.
図2に示すように、電池モジュール12は、並列接続された複数の二次電池12aからなる電池ブロックYを複数備える。二次電池12aは、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などが挙げられる。電池モジュール12において、二次電池12aの並設方向に隣り合う一対の二次電池12aによって一組の電池ブロックYが構成されている。電池ブロックYは、板状のバスバー12bによって並列接続されている。また、各電池ブロックYは、他の電池ブロックYと異なる極の電極端子とバスバー12bによって接続され、複数の電池ブロックYは、直列接続されている。 As shown in FIG. 2, the battery module 12 includes a plurality of battery blocks Y composed of a plurality of secondary batteries 12a connected in parallel. Examples of the secondary battery 12a include a lithium ion battery and a nickel hydrogen battery. In the battery module 12, a set of battery blocks Y is composed of a pair of secondary batteries 12a adjacent to each other in the parallel direction of the secondary batteries 12a. The battery blocks Y are connected in parallel by a plate-shaped bus bar 12b. Further, each battery block Y is connected to an electrode terminal having a pole different from that of the other battery blocks Y by a bus bar 12b, and a plurality of battery blocks Y are connected in series.
電池パック11の電池監視ユニット16は集積回路である。図1に示すように、電池監視ユニット16は、当該電池監視ユニット16を統括して制御するユニット制御部16a、電池ブロックY毎の両端電圧を測定する電圧測定部16b、電流センサ17から充放電電流を取得する電流測定部16c、温度センサ13から電池ブロックYの温度Tを取得する温度取得部16d等を備える。なお、以下の説明において、温度センサ13の測定した温度を単に測定温度Tと記載する場合もある。電池監視ユニット16は、各部によって二次電池12aの状態を監視する。電池監視ユニット16は、電池モジュール12から電力を供給されて動作してもよい。 The battery monitoring unit 16 of the battery pack 11 is an integrated circuit. As shown in FIG. 1, the battery monitoring unit 16 is charged / discharged from a unit control unit 16a that controls the battery monitoring unit 16 in a centralized manner, a voltage measuring unit 16b that measures the voltage across each battery block Y, and a current sensor 17. The current measuring unit 16c for acquiring the current, the temperature acquiring unit 16d for acquiring the temperature T of the battery block Y from the temperature sensor 13, and the like are provided. In the following description, the temperature measured by the temperature sensor 13 may be simply referred to as the measured temperature T. The battery monitoring unit 16 monitors the state of the secondary battery 12a by each unit. The battery monitoring unit 16 may be operated by being supplied with electric power from the battery module 12.
温度センサ13は、電池モジュール12の各電池ブロックYを構成する二次電池12aの温度Tを検出する。図2に示すように、本実施形態では、1つの電池モジュール12に3つの温度センサ13が設けられている。電池パック11は、電池モジュール12の並設方向中央の電池ブロックYに設置された第1温度センサ13aと、電池モジュール12の並設方向一端の電池ブロックYを構成する二次電池12aの一方に設置された第2温度センサ13bとを備える。また、電池パック11は、電池モジュール12の並設方向他端の電池ブロックYを構成する二次電池12aの一方に設置された第3温度センサ13cを備える。電池監視ユニット16は、第1温度センサ13aによって測定される温度を、電池モジュール12の並設方向中央の電池ブロックYの第1測定温度T1とする。また、第2温度センサ13bによって測定される温度を、電池モジュール12の並設方向一端の電池ブロックYの第2測定温度T2とする。また、第3温度センサ13cによって測定される温度を、電池モジュール12の並設方向他端の電池ブロックYの第3測定温度T3とする。 The temperature sensor 13 detects the temperature T of the secondary battery 12a constituting each battery block Y of the battery module 12. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, one battery module 12 is provided with three temperature sensors 13. The battery pack 11 is attached to one of the first temperature sensor 13a installed in the battery block Y at the center of the battery module 12 in the parallel direction and the secondary battery 12a constituting the battery block Y at one end in the parallel direction of the battery module 12. It is provided with an installed second temperature sensor 13b. Further, the battery pack 11 includes a third temperature sensor 13c installed on one of the secondary batteries 12a constituting the battery block Y at the other end of the battery module 12 in the parallel arrangement direction. The battery monitoring unit 16 sets the temperature measured by the first temperature sensor 13a as the first measured temperature T1 of the battery block Y at the center of the battery module 12 in the parallel arrangement direction. Further, the temperature measured by the second temperature sensor 13b is defined as the second measured temperature T2 of the battery block Y at one end in the parallel arrangement direction of the battery module 12. Further, the temperature measured by the third temperature sensor 13c is defined as the third measured temperature T3 of the battery block Y at the other end in the parallel arrangement direction of the battery module 12.
図1に示すように、電池ECU18は、CPU18aと、RAM及びROM等からなる記憶部18bと、を備える電子制御ユニット(Electronic Control Unit)である。CPU18aと記憶部18bは信号接続されている。記憶部18bには、電池ブロックYの断線の有無を判定するためのプログラムや、後述する各種温度プロファイルを推定するためのプログラムが記憶されている。 As shown in FIG. 1, the battery ECU 18 is an electronic control unit including a CPU 18a and a storage unit 18b including a RAM, a ROM, and the like. The CPU 18a and the storage unit 18b are signal-connected. The storage unit 18b stores a program for determining the presence or absence of disconnection of the battery block Y and a program for estimating various temperature profiles described later.
電池ECU18は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェア、例えば、特定用途向け集積回路:ASICを備えていてもよい。電池ECU18は、コンピュータプログラムに従って動作する1つ以上のプロセッサ、ASIC等の1つ以上の専用のハードウェア回路、あるいは、それらの組み合わせを含む回路として構成し得る。プロセッサは、CPU、並びに、RAM及びROM等のメモリを含む。メモリは、処理をCPUに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリ、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆるものを含む。 The battery ECU 18 may include dedicated hardware that executes at least a part of the various processes, for example, an integrated circuit for a specific application: ASIC. The battery ECU 18 may be configured as one or more processors operating according to a computer program, one or more dedicated hardware circuits such as an ASIC, or a circuit including a combination thereof. The processor includes a CPU and memories such as RAM and ROM. The memory stores a program code or a command configured to cause the CPU to execute the process. Memory, or computer-readable medium, includes anything that can be accessed by a general purpose or dedicated computer.
電池ECU18は、電池監視ユニット16の取得した温度、又は電流値を用いて電池ブロックYの断線の有無を判定する。電池監視ユニット16と電池ECU18とは、SPI(Serial Peripheral Interface)などのシリアルインターフェースで互いに通信を行うことが可能である。これにより、電池監視ユニット16と電池ECU18は、互いの情報を取得可能である。 The battery ECU 18 determines whether or not the battery block Y is disconnected by using the temperature or current value acquired by the battery monitoring unit 16. The battery monitoring unit 16 and the battery ECU 18 can communicate with each other by a serial interface such as SPI (Serial Peripheral Interface). As a result, the battery monitoring unit 16 and the battery ECU 18 can acquire each other's information.
また、電池ECU18は、電池モジュール12の充電率:SOC(State Of Charge)を算出する。SOCは、電流積算法により推定される。電流積算法は、電池モジュール12の充放電電流を積算することにより充電率を推定する方法である。電池ECU18は、電池モジュール12の充放電が開始されると、電池監視ユニット16から充放電電流の値を取得し、電池モジュール12の充放電電流と所定周期との積を所定周期毎に積算することで電池モジュール12の充電容量の変化量を算出する。電池ECU18は、電池モジュール12の充電容量の変化量を電池モジュール12の満充電容量で除算することで電池モジュール12の充電率の変化量を算出する。電池ECU18は電池モジュール12の充放電前の充電率に算出した充電率の変化量を加算、あるいは、減算することで電池モジュール12のSOCを算出する。 Further, the battery ECU 18 calculates the charge rate: SOC (State Of Charge) of the battery module 12. SOC is estimated by the current integration method. The current integration method is a method of estimating the charge rate by integrating the charge / discharge currents of the battery module 12. When the charging / discharging of the battery module 12 is started, the battery ECU 18 acquires the value of the charging / discharging current from the battery monitoring unit 16 and integrates the product of the charging / discharging current of the battery module 12 and the predetermined cycle at predetermined cycles. By doing so, the amount of change in the charge capacity of the battery module 12 is calculated. The battery ECU 18 calculates the amount of change in the charge rate of the battery module 12 by dividing the amount of change in the charge capacity of the battery module 12 by the full charge capacity of the battery module 12. The battery ECU 18 calculates the SOC of the battery module 12 by adding or subtracting the calculated change amount of the charging rate to the charging rate before charging / discharging the battery module 12.
電池ECU18は、算出されたSOCが予め設定された下限閾値以下の場合は、電池モジュール12の出力電力Woutを制限した制限出力電力情報を車両ECU31に送る。また、電池ECU18は、算出されたSOCが予め設定された上限閾値以上の場合は、電池モジュール12に入力される回生電力Winを制限した制限回生電力情報を車両ECU31に送る。なお、電池ECU18と車両ECU31とは、CAN(Controller Area Network)や、LIN(Local Interconnect Network)などの通信プロトコルで互いに通信を行うことが可能である。 When the calculated SOC is equal to or less than a preset lower limit threshold value, the battery ECU 18 sends limited output power information limiting the output power Wout of the battery module 12 to the vehicle ECU 31. Further, when the calculated SOC is equal to or higher than the preset upper limit threshold value, the battery ECU 18 sends the limited regenerative power information that limits the regenerative power Win input to the battery module 12 to the vehicle ECU 31. The battery ECU 18 and the vehicle ECU 31 can communicate with each other by a communication protocol such as CAN (Controller Area Network) or LIN (Local Interconnect Network).
車両ECU31は、CPUと、RAM及びROM等からなる記憶部と、を備える電子制御ユニット(Electronic Control Unit)である。車両ECU31は、電池ECU18から送られる制限出力電力情報及び制限回生電力情報に基づいてパワーコントロールユニット20を制御する。車両ECU31は、制限出力電力情報に応じて、電池モジュール12から走行用モータ21への出力を制限するようにパワーコントロールユニット20を制御し、制限回生電力情報に応じて、走行用モータ21から電池モジュール12への回生電力の入力を制限するようにパワーコントロールユニット20を制御する。なお、詳細には説明しないが、パワーコントロールユニット20による電力制限は、パワーコントロールユニット20を構成するスイッチング素子のスイッチング周波数を制御し、Duty比を小さくすることで行う。 The vehicle ECU 31 is an electronic control unit including a CPU and a storage unit including a RAM and a ROM. The vehicle ECU 31 controls the power control unit 20 based on the limited output power information and the limited regenerative power information sent from the battery ECU 18. The vehicle ECU 31 controls the power control unit 20 so as to limit the output from the battery module 12 to the traveling motor 21 according to the limited output power information, and the battery from the traveling motor 21 according to the limited regenerated power information. The power control unit 20 is controlled so as to limit the input of regenerative power to the module 12. Although not described in detail, the power limitation by the power control unit 20 is performed by controlling the switching frequency of the switching elements constituting the power control unit 20 and reducing the duty ratio.
次に、電池ブロックYの断線検出装置について説明する。本実施形態では、電池ブロックYの断線検出装置は、電池ブロックYを複数有する電池モジュール12と、第1〜第3温度センサ13a〜13cと、断線判定部としての電池ECU18と、電流センサ17とから構成されている。 Next, the disconnection detection device of the battery block Y will be described. In the present embodiment, the disconnection detection device for the battery block Y includes a battery module 12 having a plurality of battery blocks Y, first to third temperature sensors 13a to 13c, a battery ECU 18 as a disconnection determination unit, and a current sensor 17. It is composed of.
充放電がなされている場合、各電池ブロックYに断線が無い場合は、各電池ブロックYの二次電池12aそれぞれが発熱する。二次電池12aの発熱量Q[J]は、以下の式で表される。 When charging / discharging is performed, if there is no disconnection in each battery block Y, each of the secondary batteries 12a in each battery block Y generates heat. The calorific value Q [J] of the secondary battery 12a is expressed by the following equation.
Q=R×I2×t…式
R[Ω]は二次電池12aの内部抵抗であり、I[A]は所定時間t[sec]の間に二次電池12aに流れる充電電流又は放電電流の平均値を表す。電池ブロックYを構成する2つの二次電池12aのうち、温度センサ13が設けられた一方の二次電池12aに断線が有る場合、一方の二次電池12aには充放電による電流が流れなくなる。したがって、二次電池12aの発熱量Qはゼロとなる。このため、温度センサ13によって測定される温度Tは、一方の二次電池12aに断線が無い場合と比べて下降することになる。
Q = R × I 2 × t ... Equation R [Ω] is the internal resistance of the secondary battery 12a, and I [A] is the charging current or discharging current flowing through the secondary battery 12a during a predetermined time t [sec]. Represents the average value of. If one of the two secondary batteries 12a constituting the battery block Y has a disconnection in the secondary battery 12a provided with the temperature sensor 13, no current flows through the one secondary battery 12a due to charging / discharging. Therefore, the calorific value Q of the secondary battery 12a becomes zero. Therefore, the temperature T measured by the temperature sensor 13 is lower than that in the case where one of the secondary batteries 12a has no disconnection.
一方で、電池ブロックYを構成する2つの二次電池12aのうち、温度センサ13が設けられていない他方の二次電池12aに断線が有る場合、一方の二次電池12aにのみ電流が流れる。そうすると、一方の二次電池12aにはほぼ2倍の電流が流れるため、一方の二次電池12aの発熱量Qはほぼ4倍に大きくなる。このため、温度センサ13によって測定される温度Tは、他方の二次電池12aに断線がない場合と比べて上昇することになる。 On the other hand, when the other secondary battery 12a, which is not provided with the temperature sensor 13, of the two secondary batteries 12a constituting the battery block Y has a disconnection, current flows only in one of the secondary batteries 12a. Then, since the current flows through one of the secondary batteries 12a almost twice, the calorific value Q of the one secondary battery 12a becomes about four times as large. Therefore, the temperature T measured by the temperature sensor 13 rises as compared with the case where the other secondary battery 12a has no disconnection.
このため、断線の有る電池ブロックYの温度変化は、正常な状態の電池ブロックYの温度である基準温度とは異なる温度変化となる。よって、温度センサ13によって測定される温度Tと、基準温度Tbとの差が開き、その温度差ΔTの絶対値が、予め設定した判定用閾値以上になれば、電池ブロックYに断線が有ると判定できる。 Therefore, the temperature change of the battery block Y with the disconnection is different from the reference temperature which is the temperature of the battery block Y in the normal state. Therefore, if the difference between the temperature T measured by the temperature sensor 13 and the reference temperature Tb is widened and the absolute value of the temperature difference ΔT becomes equal to or higher than the preset determination threshold value, the battery block Y is said to have a disconnection. Can be judged.
電池ブロックYの温度変化は、二次電池12aに流れる電流値の大きさによって変動するとともに、二次電池12aの温度及び劣化状態によっても変動する。このため、本実施形態では、断線判定を行うときに、ある時点で温度センサ13によって測定される温度Tと比較する基準温度Tbは、電池ブロックYの温度測定時の状況によって変化させている。断線の無い状態での、ある時点での電池ブロックYの基準温度Tbは、電池ブロックYの充放電状態から推定でき、本実施形態では、基準温度Tbを、時間と電池ブロックYの温度に相関関係を持たせた基準温度プロファイルPbから推定する。 The temperature change of the battery block Y varies depending on the magnitude of the current value flowing through the secondary battery 12a and also varies depending on the temperature of the secondary battery 12a and the deteriorated state. Therefore, in the present embodiment, when the disconnection determination is performed, the reference temperature Tb to be compared with the temperature T measured by the temperature sensor 13 at a certain point in time is changed depending on the situation at the time of temperature measurement of the battery block Y. The reference temperature Tb of the battery block Y at a certain point in time without disconnection can be estimated from the charge / discharge state of the battery block Y, and in the present embodiment, the reference temperature Tb correlates with the time and the temperature of the battery block Y. It is estimated from the reference temperature profile Pb having a relationship.
電池ECU18の記憶部18bには、二次電池12aの状態に応じた基準温度プロファイルPbを推定するためのプログラムが記憶されている。基準温度プロファイルPbは、予め実験やシミュレーション等で得られた温度プロファイルPに基づいて推定される。温度プロファイルPは、記憶部18bに記憶されている。 The storage unit 18b of the battery ECU 18 stores a program for estimating the reference temperature profile Pb according to the state of the secondary battery 12a. The reference temperature profile Pb is estimated based on the temperature profile P obtained in advance by experiments, simulations, or the like. The temperature profile P is stored in the storage unit 18b.
図3に示すように、温度プロファイルPとしては、普通充電時の温度プロファイルP1、及び急速充電時の温度プロファイルP2がある。なお、急速充電とは、普通充電よりも充電時間が短くなる充電方式のことである。よって、急速充電は、普通充電に比べて、充電時の電流値が大きくなる。また、電池ECU18の記憶部18bには、放電時の温度プロファイルP3も記憶されている。 As shown in FIG. 3, as the temperature profile P, there are a temperature profile P1 at the time of normal charging and a temperature profile P2 at the time of quick charging. Note that quick charging is a charging method in which the charging time is shorter than that of normal charging. Therefore, in quick charging, the current value at the time of charging is larger than that in normal charging. Further, the temperature profile P3 at the time of discharging is also stored in the storage unit 18b of the battery ECU 18.
例えば、普通充電時の温度プロファイルP1は、電池温度が25℃、環境温度が25℃、電池に劣化が無い状態で普通充電を10時間行った際の時間に対する温度変化として記憶されている。他の温度プロファイルPについても、所定の電池温度、所定の環境温度、所定の劣化状態で充電、又は放電を行った際の時間に対する温度変化として記憶されている。 For example, the temperature profile P1 at the time of normal charging is stored as a temperature change with respect to a time when the battery temperature is 25 ° C., the environmental temperature is 25 ° C., and the normal charging is performed for 10 hours without deterioration of the battery. The other temperature profiles P are also stored as temperature changes with respect to time when charging or discharging is performed in a predetermined battery temperature, a predetermined environmental temperature, or a predetermined deterioration state.
次に、充電電流が流れたときの温度プロファイルPを一例として説明する。急速充電では、普通充電に比べて電流値が大きくなるため、急速充電の温度プロファイルP2では、電池ブロックYの温度が普通充電の温度プロファイルP1に比べて高くなる。 Next, the temperature profile P when the charging current flows will be described as an example. Since the current value of the quick charge is larger than that of the normal charge, the temperature of the battery block Y in the temperature profile P2 of the quick charge is higher than that of the temperature profile P1 of the normal charge.
このため、急速充電時の温度プロファイルP2は、普通充電時の温度プロファイルP1に比べて、いずれの時点であっても温度が高い。そして、急速充電時及び普通充電時のいずれの温度プロファイルPも、充電開始時は急速に温度が上昇し、その後、徐々に温度上昇する温度変化を示す。 Therefore, the temperature profile P2 during quick charging has a higher temperature than the temperature profile P1 during normal charging at any time point. Then, both the temperature profiles P during rapid charging and normal charging show a temperature change in which the temperature rises rapidly at the start of charging and then gradually rises.
図4の破線に示すように、電池ECU18は、二次電池12aの充放電状態に最も適合する温度プロファイルPを選択し、選択された温度プロファイルPを補正することで基準温度プロファイルPbを推定する。例えば、二次電池12aが普通充電されている場合には、普通充電時の温度プロファイルP1が選択され、二次電池12aが急速充電されている場合には、図4の実線に示すように、急速充電時の温度プロファイルP2が選択される。選択された温度プロファイルPの補正は、電池ブロックYの温度Tや二次電池12aの劣化度合い、電池ブロックYの電池モジュール12における並設方向の位置に応じて行われる。このため、基準温度プロファイルPbは、各電池ブロックY毎に推定されることとなる。 As shown by the broken line in FIG. 4, the battery ECU 18 selects the temperature profile P most suitable for the charge / discharge state of the secondary battery 12a, and estimates the reference temperature profile Pb by correcting the selected temperature profile P. .. For example, when the secondary battery 12a is normally charged, the temperature profile P1 at the time of normal charging is selected, and when the secondary battery 12a is rapidly charged, as shown by the solid line in FIG. The temperature profile P2 at the time of quick charging is selected. The correction of the selected temperature profile P is performed according to the temperature T of the battery block Y, the degree of deterioration of the secondary battery 12a, and the position of the battery block Y in the battery module 12 in the parallel direction. Therefore, the reference temperature profile Pb is estimated for each battery block Y.
ここで、並設方向中央の電池ブロックYに基づいて補正された温度プロファイルPを第1基準温度プロファイルPb1と表し、並設方向一端の電池ブロックYに基づいて補正された温度プロファイルPを第2基準温度プロファイルPb2と表すとする。さらに、並設方向他端の電池ブロックYに基づいて補正された温度プロファイルPを第3基準温度プロファイルPb3と表すとする。 Here, the temperature profile P corrected based on the battery block Y in the center in the parallel direction is represented as the first reference temperature profile Pb1, and the temperature profile P corrected based on the battery block Y at one end in the parallel direction is the second. It is expressed as a reference temperature profile Pb2. Further, the temperature profile P corrected based on the battery block Y at the other end in the parallel arrangement direction is referred to as a third reference temperature profile Pb3.
温度プロファイルPは所定の温度から充電あるいは放電された電池の温度変化を示すものである。電池ECU18は、基準温度プロファイルPbを推定するとき、充放電開始時における電池ブロックYの温度Tと、選択された温度プロファイルPの充放電開始時における温度と、を一致させるように選択された温度プロファイルPの全体をオフセットさせる。具体的には、充放電開始時における各電池ブロックYの第1〜第3測定温度T1〜T3と、選択された温度プロファイルPの充放電開始時における温度と、を一致させるようにそれぞれ温度プロファイルPをオフセットさせて、第1〜第3基準温度プロファイルPb1〜Pb3を推定する。 The temperature profile P indicates the temperature change of the battery charged or discharged from a predetermined temperature. When estimating the reference temperature profile Pb, the battery ECU 18 is selected so as to match the temperature T of the battery block Y at the start of charging / discharging with the temperature at the start of charging / discharging of the selected temperature profile P. Offset the entire profile P. Specifically, the temperature profiles so as to match the first to third measurement temperatures T1 to T3 of each battery block Y at the start of charging / discharging and the temperature at the start of charging / discharging of the selected temperature profile P, respectively. The first to third reference temperature profiles Pb1 to Pb3 are estimated by offsetting P.
また、二次電池12aの温度が下がるほど、二次電池12aの内部抵抗Rは高くなり、発熱量Qが大きくなる。一方、二次電池12aの温度が上がるほど、二次電池12aの内部抵抗Rは低くなり、発熱量Qが小さくなる。このため、電池ECU18は、選択された温度プロファイルPの全体を低温側にオフセットさせた場合には、選択された温度プロファイルPの温度上昇が急になるように、選択された温度プロファイルPを補正する。同様に、電池ECU18は、選択された温度プロファイルPの全体を高温側にオフセットさせた場合には、選択された温度プロファイルPの温度上昇が緩やかになるように、選択された温度プロファイルPを補正する。 Further, as the temperature of the secondary battery 12a decreases, the internal resistance R of the secondary battery 12a increases and the calorific value Q increases. On the other hand, as the temperature of the secondary battery 12a rises, the internal resistance R of the secondary battery 12a decreases and the calorific value Q decreases. Therefore, the battery ECU 18 corrects the selected temperature profile P so that the temperature rise of the selected temperature profile P becomes rapid when the entire selected temperature profile P is offset to the low temperature side. To do. Similarly, the battery ECU 18 corrects the selected temperature profile P so that the temperature rise of the selected temperature profile P becomes gradual when the entire selected temperature profile P is offset to the high temperature side. To do.
具体的には、選択された温度プロファイルPの充放電開始時における温度と、二次電池12aの充放電開始時における二次電池12aの温度と、の比率に応じた補正係数を選択された温度プロファイルP全体に乗算することで補正する。また、算出される比率に対し、温度がどのように変化するかを実験等によって予め測定しておき、算出される比率に応じた補正係数を電池ECU18の記憶部18bに記憶しておく。 Specifically, the temperature at which the correction coefficient according to the ratio of the temperature at the start of charging / discharging of the selected temperature profile P and the temperature of the secondary battery 12a at the start of charging / discharging of the secondary battery 12a is selected is selected. It is corrected by multiplying the entire profile P. Further, how the temperature changes with respect to the calculated ratio is measured in advance by an experiment or the like, and the correction coefficient corresponding to the calculated ratio is stored in the storage unit 18b of the battery ECU 18.
なお、二次電池12aは、充放電時間が長くなるほど劣化が進み、劣化が進むほど内部抵抗Rが高くなる。二次電池12aの劣化が進み、内部抵抗Rが高くなるほど発熱量Qも大きくなる。その結果、電池ブロックYの温度も高くなる。このため、電池ECU18は、基準温度プロファイルPbを推定するとき、二次電池12aの劣化度合いに応じて、選択された温度プロファイルPを補正する。 The secondary battery 12a deteriorates as the charge / discharge time becomes longer, and the internal resistance R increases as the deterioration progresses. As the deterioration of the secondary battery 12a progresses and the internal resistance R increases, the calorific value Q also increases. As a result, the temperature of the battery block Y also rises. Therefore, when estimating the reference temperature profile Pb, the battery ECU 18 corrects the selected temperature profile P according to the degree of deterioration of the secondary battery 12a.
二次電池12aの劣化度合いは、二次電池12aの内部抵抗Rから推定する。二次電池12aの内部抵抗Rは、周知の方法で算出できる。例えば、二次電池12aの内部抵抗Rは、IVプロットによって推定できる。IVプロットは、二次電池12aに充電電流又は放電電流が流れたときの、電流値、及び電圧値を所定期間以上に亘って取得したものである。そして、二次電池12aの内部抵抗Rは、電流値と電圧値との回帰直線である式を最小二乗法によって算出したときの回帰直線の係数(傾き)の値である。 The degree of deterioration of the secondary battery 12a is estimated from the internal resistance R of the secondary battery 12a. The internal resistance R of the secondary battery 12a can be calculated by a well-known method. For example, the internal resistance R of the secondary battery 12a can be estimated by the IV plot. The IV plot is obtained by acquiring the current value and the voltage value when the charging current or the discharging current flows through the secondary battery 12a over a predetermined period or longer. The internal resistance R of the secondary battery 12a is the value of the coefficient (inclination) of the regression line when the equation which is the regression line of the current value and the voltage value is calculated by the least squares method.
電池ECU18は、推定される内部抵抗Rと、劣化のない二次電池12aの内部抵抗Rとの乖離から、電池ブロックYの劣化度合いを推定する。電池ECU18は、推定される内部抵抗Rと劣化のない二次電池12aの内部抵抗Rとの比率に応じて、選択された温度プロファイルPを補正する。なお、劣化のない二次電池12aの内部抵抗Rは、記憶部18bに予め記憶されている。また、算出される比率に対し、温度がどのように変化するかを実験等によって予め測定しておき、算出される比率に応じた補正係数を電池ECU18の記憶部18bに記憶しておく。そして、基準温度プロファイルPbを推定するとき、記憶部18bに記憶された補正係数を用いて、劣化に応じて選択された温度プロファイルPが補正される。補正後の温度プロファイルPは、劣化度合いが大きいほど温度が高くなる。 The battery ECU 18 estimates the degree of deterioration of the battery block Y from the difference between the estimated internal resistance R and the internal resistance R of the secondary battery 12a that has not deteriorated. The battery ECU 18 corrects the selected temperature profile P according to the ratio of the estimated internal resistance R to the internal resistance R of the secondary battery 12a without deterioration. The internal resistance R of the secondary battery 12a without deterioration is stored in advance in the storage unit 18b. Further, how the temperature changes with respect to the calculated ratio is measured in advance by an experiment or the like, and the correction coefficient corresponding to the calculated ratio is stored in the storage unit 18b of the battery ECU 18. Then, when estimating the reference temperature profile Pb, the temperature profile P selected according to the deterioration is corrected by using the correction coefficient stored in the storage unit 18b. The temperature of the corrected temperature profile P increases as the degree of deterioration increases.
また、電池モジュール12における並設方向の位置によって電池ブロックYの温度が異なる。並設方向中央の電池ブロックYは、並設方向中央の電池ブロックYを挟む他の電池ブロックYからの伝熱に加え、放熱性が低いため、並設方向の端の電池ブロックYに比べて温度が高くなる。このため、並設方向における電池ブロックYの位置によって、温度変化が異なる。このため、電池ECU18は、基準温度プロファイルPbを推定するとき、電池ブロックY毎に異なる補正係数により、選択された温度プロファイルPを補正する。また、電池ブロックYの並設方向の位置に応じて、温度がどのように変化するかを実験等によって予め測定しておき、電池ブロックYの並設方向の位置に応じた補正係数を電池ECU18の記憶部18bに記憶しておく。第1基準温度プロファイルPb1は、第2基準温度プロファイルPb2及び第3基準温度プロファイルPb3よりも温度が高くなるように推定される。 Further, the temperature of the battery block Y differs depending on the position of the battery module 12 in the parallel arrangement direction. The battery block Y in the center of the parallel direction has low heat dissipation in addition to heat transfer from other battery blocks Y sandwiching the battery block Y in the center of the parallel direction, so that the battery block Y at the end in the parallel direction has lower heat dissipation. The temperature rises. Therefore, the temperature change differs depending on the position of the battery block Y in the parallel arrangement direction. Therefore, when estimating the reference temperature profile Pb, the battery ECU 18 corrects the selected temperature profile P by a correction coefficient different for each battery block Y. Further, how the temperature changes according to the position of the battery block Y in the parallel direction is measured in advance by an experiment or the like, and the correction coefficient according to the position of the battery block Y in the parallel direction is calculated by the battery ECU 18. It is stored in the storage unit 18b of. The first reference temperature profile Pb1 is estimated to be higher in temperature than the second reference temperature profile Pb2 and the third reference temperature profile Pb3.
したがって、本実施形態において、電池ECU18は、断線の有無の判定を行うとき、充電方式等から二次電池12aの充放電状態を判別し、適合する温度プロファイルPを選択する。さらに、電池ECU18は、選択された温度プロファイルPから電池モジュール12の温度、劣化度合い、及び並設方向の位置に合わせた第1〜第3基準温度プロファイルPb1〜Pb3を推定する。 Therefore, in the present embodiment, when determining the presence or absence of disconnection, the battery ECU 18 determines the charge / discharge state of the secondary battery 12a from the charging method or the like, and selects a suitable temperature profile P. Further, the battery ECU 18 estimates the first to third reference temperature profiles Pb1 to Pb3 according to the temperature, the degree of deterioration, and the position in the parallel arrangement direction of the battery module 12 from the selected temperature profile P.
図5に示すように、電池ECU18は、充放電時において、充放電が開始されてからの時間を計時する。断線の有無の判定を行うとき、第1〜第3基準温度プロファイルPb1〜Pb3において、判定時点における充放電が開始されてからの時間Tcと対応する温度を第1〜第3基準温度Tb1〜Tb3として推定する。なお、図5では、第3基準温度プロファイルPb3を用いて第3基準温度Tb3を推定する場合を図示している。 As shown in FIG. 5, the battery ECU 18 measures the time from the start of charging / discharging at the time of charging / discharging. When determining the presence or absence of disconnection, in the first to third reference temperature profiles Pb1 to Pb3, the temperature corresponding to the time Tc from the start of charging / discharging at the time of determination is set to the first to third reference temperatures Tb1 to Tb3. Estimate as. Note that FIG. 5 illustrates a case where the third reference temperature Tb3 is estimated using the third reference temperature profile Pb3.
そして、電池ECU18は、各電池ブロックYの第1〜第3測定温度T1〜T3と第1〜第3基準温度Tb1〜Tb3との温度差ΔTを算出し、算出した温度差ΔTが予め設定した判定用閾値以上になった場合、温度差ΔTが判定用閾値以上となった電池ブロックYに断線有りと判定する。したがって、電池ECU18は、断線の有る電池ブロックYを特定できる。電池ECU18は、電池ブロックYに断線有りと判定した場合、電池モジュール12の出力電力Woutを制限した制限出力電力情報、及び電池モジュール12に入力される回生電力Winを制限した制限回生電力情報を車両ECU31に送信してもよい。 Then, the battery ECU 18 calculates the temperature difference ΔT between the first to third measurement temperatures T1 to T3 and the first to third reference temperatures Tb1 to Tb3 of each battery block Y, and the calculated temperature difference ΔT is set in advance. When the temperature difference ΔT exceeds the judgment threshold value, it is determined that the battery block Y having the temperature difference ΔT equal to or higher than the judgment threshold value has a disconnection. Therefore, the battery ECU 18 can identify the battery block Y having a disconnection. When the battery ECU 18 determines that the battery block Y has a disconnection, the battery ECU 18 uses the limited output power information that limits the output power Wout of the battery module 12 and the limited regenerative power information that limits the regenerative power Win input to the battery module 12 to the vehicle. It may be transmitted to the ECU 31.
なお、判定用閾値は、断線が有る電池ブロックYの温度と、断線が無い電池ブロックYの温度を実験によって測定し、温度差ΔTを算出する。この温度差ΔTに対し、温度センサ13の固体差や測定誤差等のマージンを加味して設定され、実測時に算出される温度差よりも若干低く設定されている。 For the determination threshold value, the temperature of the battery block Y having a disconnection and the temperature of the battery block Y having no disconnection are measured by an experiment, and the temperature difference ΔT is calculated. The temperature difference ΔT is set in consideration of a margin such as an individual difference of the temperature sensor 13 and a measurement error, and is set slightly lower than the temperature difference calculated at the time of actual measurement.
また、電池ブロックYの温度変動は、上記したように電池ブロックYに断線が有る場合の他に、二次電池12aに内部短絡が生じたときも変動する。具体的には、二次電池12aに内部短絡が生じると電池ブロックYの温度は上昇する。このため、電池ブロックYの温度だけでは、電池ブロックYの断線による温度上昇か二次電池12aの内部短絡による温度上昇かは判定できない場合がある。 Further, the temperature fluctuation of the battery block Y fluctuates not only when the battery block Y has a disconnection as described above, but also when an internal short circuit occurs in the secondary battery 12a. Specifically, when an internal short circuit occurs in the secondary battery 12a, the temperature of the battery block Y rises. Therefore, it may not be possible to determine whether the temperature rise due to the disconnection of the battery block Y or the temperature rise due to the internal short circuit of the secondary battery 12a based on the temperature of the battery block Y alone.
電池ブロックYの温度変動が断線による温度変動か否かを判定するため、電池ECU18は、電池ブロックYの断線した場合に即した温度として、断線時温度Ttを推定する。この断線時温度Ttは、予め実験やシミュレーション等で得られた断線想定プロファイルP’に基づいて推定される。断線想定プロファイルP’は、温度プロファイルPに対応して記憶部18bに記憶されている。断線想定プロファイルP’は、普通充電時の断線想定プロファイルP’1、急速充電時の断線想定プロファイルP’2、及び放電時の断線想定プロファイルP’3がある。例えば、普通充電時の断線想定プロファイルP’1は、電池温度が25℃、環境温度が25℃、電池に劣化が無い状態かつ電池ブロックYの温度センサが設けられていない他方の二次電池12aに断線がある状態で普通充電を10時間行った際の時間に対する温度変化として記憶されている。他の断線想定プロファイルP’についても、所定の電池温度、所定の環境温度、所定の劣化状態かつ二次電池12aに断線がある状態で充電、又は放電を行った際の時間に対する温度変化として記憶されている。 In order to determine whether or not the temperature fluctuation of the battery block Y is the temperature fluctuation due to the disconnection, the battery ECU 18 estimates the temperature Tt at the time of disconnection as the temperature corresponding to the case where the battery block Y is disconnected. The disconnection temperature Tt is estimated based on the disconnection assumption profile P'obtained in advance by experiments, simulations, and the like. The disconnection assumption profile P'is stored in the storage unit 18b corresponding to the temperature profile P. The disconnection assumption profile P'includes a disconnection assumption profile P'1 during normal charging, a disconnection assumption profile P'2 during quick charging, and a disconnection assumption profile P'3 during discharge. For example, the disconnection assumption profile P'1 during normal charging has a battery temperature of 25 ° C., an environmental temperature of 25 ° C., a state in which the battery is not deteriorated, and the other secondary battery 12a in which the temperature sensor of the battery block Y is not provided. It is stored as a temperature change with respect to the time when normal charging is performed for 10 hours with a disconnection in the battery. Other assumed disconnection profiles P'are also stored as temperature changes with respect to time when charging or discharging is performed with a predetermined battery temperature, a predetermined environmental temperature, a predetermined deterioration state, and a disconnection in the secondary battery 12a. Has been done.
なお、断線想定プロファイルP’1〜P’3は、内部短絡したときの温度変化よりも温度が低く、かつ温度プロファイルP1〜P3よりも温度が高い。
電池ECU18は、断線の有無の判定を行うとき、二次電池12aの充放電状態に適合する選択された温度プロファイルPに対応した断線想定プロファイルP’を選択する。そして、選択された断線想定プロファイルP’を、温度プロファイルPと同様に、二次電池12aの温度や劣化状態、電池ブロックYの電池モジュール12における並設方向の位置に応じて補正し、断線時温度プロファイルPtを推定する。
The disconnection assumption profiles P'1 to P'3 are lower in temperature than the temperature change when an internal short circuit occurs, and are higher in temperature than the temperature profiles P1 to P3.
When determining the presence or absence of disconnection, the battery ECU 18 selects a disconnection assumption profile P'corresponding to the selected temperature profile P that matches the charge / discharge state of the secondary battery 12a. Then, the selected disconnection assumption profile P'is corrected according to the temperature and deterioration state of the secondary battery 12a and the position of the battery block Y in the battery module 12 in the parallel arrangement direction in the same manner as the temperature profile P. Estimate the temperature profile Pt.
ここで、並設方向中央の電池ブロックYの補正係数により補正された断線時温度プロファイルPtを第1断線時温度プロファイルPt1と表し、並設方向一端の電池ブロックYの補正係数により補正された断線時温度プロファイルPtを第2断線時温度プロファイルPt2と表すとする。さらに、並設方向他端の電池ブロックYの補正係数により補正された断線時温度プロファイルPtを第3断線時温度プロファイルPt3と表すとする。 Here, the temperature profile Pt at the time of disconnection corrected by the correction coefficient of the battery block Y in the center of the parallel arrangement direction is referred to as the first temperature profile Pt1 at the time of disconnection, and the disconnection corrected by the correction coefficient of the battery block Y at one end in the parallel arrangement direction. It is assumed that the hourly temperature profile Pt is represented by the second disconnection time temperature profile Pt2. Further, the temperature profile Pt at the time of disconnection corrected by the correction coefficient of the battery block Y at the other end in the parallel arrangement direction is referred to as the third temperature profile Pt3 at the time of disconnection.
電池ECU18は、第1〜第3断線時温度プロファイルPt1〜Pt3において、判定時点における充放電が開始されてからの時間Tcと対応する温度を第1〜第3断線時温度Tt1〜Tt3として推定する。 In the first to third disconnection temperature profiles Pt1 to Pt3, the battery ECU 18 estimates the temperature corresponding to the time Tc from the start of charging / discharging at the time of determination as the first to third disconnection temperatures Tt1 to Tt3. ..
電池ECU18は、温度センサ13の測定温度T1〜T3のいずれかが第1〜第3基準温度Tb1〜Tb3より高い場合に、第1〜第3基準温度Tb1〜Tb3より高い温度センサ13の測定温度T1〜T3と、各断線時温度Tt1〜Tt3とを比較する。そして、断線時温度差ΔTtの絶対値が比較用閾値以下の電池ブロックYについて断線有りと判定する。つまり、電池ECU18は、断線時温度Ttに近い温度Tを示す電池ブロックYについて、断線有りと判定する。 The battery ECU 18 measures the temperature of the temperature sensor 13 higher than the first to third reference temperatures Tb1 to Tb3 when any of the measured temperatures T1 to T3 of the temperature sensor 13 is higher than the first to third reference temperatures Tb1 to Tb3. T1 to T3 are compared with each disconnection temperature Tt1 to Tt3. Then, it is determined that the battery block Y whose absolute value of the temperature difference ΔTt at the time of disconnection is equal to or less than the comparison threshold value is disconnected. That is, the battery ECU 18 determines that the battery block Y, which shows a temperature T close to the temperature Tt at the time of disconnection, has a disconnection.
なお、比較用閾値は、断線想定プロファイルP’に加味され得る温度センサ13の固体差や測定誤差等のマージンを加味して設定される。
したがって、電池ECU18は、測定温度T1〜T3を、基準温度Tb1〜Tb3と比較しつつ、測定温度T1〜T3が基準温度Tb1〜Tb3よりも高い場合には、断線時温度Tt1〜Tt3とも比較して、両方の判定で電池ブロックYに断線有りと判定された場合に、電池ブロックYに断線有りと判定する。
The comparison threshold value is set in consideration of a margin such as an individual difference of the temperature sensor 13 and a measurement error that can be added to the disconnection assumption profile P'.
Therefore, the battery ECU 18 compares the measured temperatures T1 to T3 with the reference temperatures Tb1 to Tb3, and also compares the measured temperatures Tt1 to T3 with the disconnection temperatures Tt1 to Tt3 when the measured temperatures T1 to T3 are higher than the reference temperatures Tb1 to Tb3. When it is determined that the battery block Y has a disconnection in both determinations, it is determined that the battery block Y has a disconnection.
次に、電池ECU18による断線判定処理を作用とともに図6に基づいて説明する。なお、充電器24に受電コネクタ10aが接続され、電池モジュール12の急速充電が行われている場合に、電池ブロックYの断線の有無の判定を行うとする。また、3つの電池ブロックYのうち、電池モジュール12の並設方向他端の電池ブロックYに断線が有るとする。なお、電池モジュール12の並設方向他端の電池ブロックYのうち、第3温度センサ13cが設けられていない他方の二次電池12aに断線が有る場合の温度を第3測定温度T3とし、第3温度センサ13cが設けられている一方の二次電池12aに断線が有る場合の温度を第3測定温度T3’とする。 Next, the disconnection determination process by the battery ECU 18 will be described with reference to FIG. When the power receiving connector 10a is connected to the charger 24 and the battery module 12 is rapidly charged, it is determined whether or not the battery block Y is broken. Further, it is assumed that of the three battery blocks Y, the battery block Y at the other end of the battery module 12 in the parallel arrangement direction has a disconnection. Of the battery blocks Y at the other end of the battery module 12 in the parallel arrangement direction, the temperature when the other secondary battery 12a, which is not provided with the third temperature sensor 13c, has a disconnection is defined as the third measurement temperature T3. 3 The temperature when one of the secondary batteries 12a provided with the temperature sensor 13c has a disconnection is defined as the third measurement temperature T3'.
充電器24に受電コネクタ10aが接続されるとともに急速充電方式が選択されると、車両ECU31は、電池ECU18に対し、急速充電である旨の情報を送る。電池ECU18は、充電が開始されると、充電が開始されてからの時間を計時する。また、充電開始時における各電池ブロックYの第1〜第3測定温度T1〜T3を記憶部18bに記憶させる。 When the power receiving connector 10a is connected to the charger 24 and the quick charging method is selected, the vehicle ECU 31 sends information to the battery ECU 18 that the quick charging is performed. When charging is started, the battery ECU 18 measures the time from the start of charging. Further, the storage unit 18b stores the first to third measurement temperatures T1 to T3 of each battery block Y at the start of charging.
ステップS1において、電池ECU18は、充放電状態に最も適合する温度プロファイルPを選択する。ここで、電池ECU18は、急速充電である旨の情報を受け取っているため、急速充電時の温度プロファイルP2が選択される。 In step S1, the battery ECU 18 selects the temperature profile P that best suits the charge / discharge state. Here, since the battery ECU 18 receives the information indicating that the battery ECU 18 is rapidly charging, the temperature profile P2 at the time of rapid charging is selected.
次に、電池ECU18は、ステップS2において、選択された急速充電時の温度プロファイルP2の補正を行い、第1〜第3基準温度プロファイルPb1〜Pb3を各電池ブロックY毎に推定し、記憶部18bに一時的に記憶させる。 Next, in step S2, the battery ECU 18 corrects the selected temperature profile P2 at the time of quick charging, estimates the first to third reference temperature profiles Pb1 to Pb3 for each battery block Y, and stores the storage unit 18b. Temporarily memorize.
次に、電池ECU18は、ステップS3において、推定した第1〜第3基準温度プロファイルPb1〜Pb3における、計時された時間Tcと対応する温度を第1〜第3基準温度Tb1〜Tb3として推定する。 Next, in step S3, the battery ECU 18 estimates the temperature corresponding to the timed time Tc in the estimated first to third reference temperature profiles Pb1 to Pb3 as the first to third reference temperatures Tb1 to Tb3.
次に、電池ECU18は、ステップS4において、各電池ブロックYの第1〜第3測定温度T1〜T3と、対応する第1〜第3基準温度Tb1〜Tb3との温度差ΔTを取得し、取得された温度差ΔTの絶対値が判定用閾値以上か否かを判定する。そして、温度差ΔTが判定用閾値以上の電池ブロックYが存在する場合、つまり、ステップS4でYESの場合、電池ECU18は、ステップS5に進む。具体的には、図5に示すように、第3測定温度T3,T3’と、これに対応する第3基準温度Tb3との温度差ΔTが判定用閾値以上と判定される。 Next, in step S4, the battery ECU 18 acquires and acquires the temperature difference ΔT between the first to third measurement temperatures T1 to T3 of each battery block Y and the corresponding first to third reference temperatures Tb1 to Tb3. It is determined whether or not the absolute value of the temperature difference ΔT is equal to or greater than the determination threshold. Then, if there is a battery block Y in which the temperature difference ΔT is equal to or greater than the determination threshold value, that is, if YES in step S4, the battery ECU 18 proceeds to step S5. Specifically, as shown in FIG. 5, it is determined that the temperature difference ΔT between the third measurement temperature T3, T3'and the corresponding third reference temperature Tb3 is equal to or greater than the determination threshold value.
電池ECU18は、ステップS5において、温度差ΔTが判定用閾値以上の電池ブロックYの測定温度Tが、対応する基準温度Tbよりも高いか否かを判定する。そして、測定温度Tが対応する基準温度Tbよりも高い場合、つまり、ステップS5でYESの場合、電池ECU18は、ステップS6に進む。具体的には、図5に示すように、電池モジュール12の並設方向他端の電池ブロックYのうち、第3温度センサ13cが設けられていない他方の二次電池12aに断線が有る場合、第3測定温度T3は、対応する基準温度Tb3よりも高いと判定される。 In step S5, the battery ECU 18 determines whether or not the measured temperature T of the battery block Y whose temperature difference ΔT is equal to or greater than the determination threshold value is higher than the corresponding reference temperature Tb. Then, when the measurement temperature T is higher than the corresponding reference temperature Tb, that is, when YES in step S5, the battery ECU 18 proceeds to step S6. Specifically, as shown in FIG. 5, when there is a disconnection in the other secondary battery 12a of the battery block Y at the other end in the parallel arrangement direction of the battery module 12 in which the third temperature sensor 13c is not provided. The third measurement temperature T3 is determined to be higher than the corresponding reference temperature Tb3.
一方で、測定温度Tが対応する基準温度Tb以下の場合、つまり、ステップS5でNOの場合、電池ECU18は、その電池ブロックYに断線有りと判定する(ステップS7)。具体的には、図5に示すように、並設方向他端の電池ブロックYの第3測定温度T3’は、第3基準温度Tb3との温度差ΔTが判定用閾値以上、かつ、基準温度Tb以下であるため、電池ECU18は、並設方向他端の電池ブロックYに断線有りと判定する。この場合、並設方向他端の電池ブロックYのうち、第3温度センサ13cが設けられている一方の二次電池12aに断線が有り、当該一方の二次電池12aの発熱量が小さくなるため、断線が無い場合と比べて第3測定温度T3’が下降している。 On the other hand, when the measurement temperature T is equal to or lower than the corresponding reference temperature Tb, that is, when NO in step S5, the battery ECU 18 determines that the battery block Y has a disconnection (step S7). Specifically, as shown in FIG. 5, the third measurement temperature T3'of the battery block Y at the other end in the parallel direction has a temperature difference ΔT from the third reference temperature Tb3 equal to or greater than the determination threshold value and the reference temperature. Since it is Tb or less, the battery ECU 18 determines that the battery block Y at the other end in the parallel arrangement direction has a disconnection. In this case, of the battery blocks Y at the other end in the parallel arrangement direction, one of the secondary batteries 12a provided with the third temperature sensor 13c has a disconnection, and the amount of heat generated by the one secondary battery 12a becomes small. , The third measurement temperature T3'is lower than the case where there is no disconnection.
電池ECU18は、ステップS6において、第1〜第3断線時温度プロファイルPt1〜Pt3を推定すると共に、第1〜第3断線時温度Tt1〜Tt3を推定する。そして、基準温度Tbよりも高い測定温度Tと、対応する第1〜第3断線時温度Tt1〜Tt3との断線時温度差ΔTtを取得し、取得された断線時温度差ΔTtが比較用閾値以下か否かを判定する。そして、断線時温度差ΔTtが比較用閾値以下の電池ブロックYが存在する場合、つまり、ステップS6でYESの場合、電池ECU18は、その電池ブロックYに断線有りと判定する(ステップS7)。具体的には、図5に示すように、並設方向他端の電池ブロックYの第3測定温度T3は、第3基準温度Tb3との温度差ΔTが判定用閾値以上、かつ、第3断線時温度Tt3との断線時温度差ΔTtが比較用閾値以下となっているため、電池ECU18は、並設方向他端の電池ブロックYに断線有りと判定する。この場合、並設方向他端の電池ブロックYのうち、第3温度センサ13cが設けられていない他方の二次電池12aに断線が有り、第3温度センサ13cが設けられている一方の二次電池12aの発熱量が大きくなるため、断線が無い場合と比べて第3測定温度T3が上昇している。 In step S6, the battery ECU 18 estimates the first to third disconnection temperature profiles Pt1 to Pt3, and estimates the first to third disconnection temperatures Tt1 to Tt3. Then, the temperature difference ΔTt at the time of disconnection between the measured temperature T higher than the reference temperature Tb and the corresponding first to third disconnection temperatures Tt1 to Tt3 is acquired, and the acquired temperature difference ΔTt at the time of disconnection is equal to or less than the comparison threshold value. Judge whether or not. Then, if there is a battery block Y in which the temperature difference ΔTt at the time of disconnection is equal to or less than the comparison threshold value, that is, if YES in step S6, the battery ECU 18 determines that the battery block Y has a disconnection (step S7). Specifically, as shown in FIG. 5, the third measurement temperature T3 of the battery block Y at the other end in the parallel direction has a temperature difference ΔT from the third reference temperature Tb3 equal to or greater than the determination threshold value and the third disconnection. Since the temperature difference ΔTt at the time of disconnection from the hourly temperature Tt3 is equal to or less than the comparison threshold value, the battery ECU 18 determines that the battery block Y at the other end in the parallel arrangement direction has a disconnection. In this case, of the battery blocks Y at the other end in the parallel arrangement direction, the other secondary battery 12a not provided with the third temperature sensor 13c has a disconnection, and the other secondary battery 12a provided with the third temperature sensor 13c is provided. Since the amount of heat generated by the battery 12a is large, the third measurement temperature T3 is higher than when there is no disconnection.
一方で、断線時温度差ΔTtが比較用閾値より大きい電池ブロックYが存在する場合、つまり、ステップS6でNOの場合、電池ECU18は、その電池ブロックYに断線無しと判定する(ステップS8)。このとき、電池ブロックYの二次電池12aに内部短絡が生じていると判定しても良い。内部短絡が生じていると判定する場合、電池ECU18は、車両ECU31に内部短絡が生じている旨の情報を送る。そして、車両ECU31は、正極側システムメインリレーSMR1及び負極側システムメインリレーSMR2をオフする。 On the other hand, if there is a battery block Y in which the temperature difference ΔTt at the time of disconnection is larger than the comparison threshold value, that is, if NO in step S6, the battery ECU 18 determines that there is no disconnection in the battery block Y (step S8). At this time, it may be determined that the secondary battery 12a of the battery block Y has an internal short circuit. When determining that an internal short circuit has occurred, the battery ECU 18 sends information to the vehicle ECU 31 that an internal short circuit has occurred. Then, the vehicle ECU 31 turns off the positive electrode side system main relay SMR1 and the negative electrode side system main relay SMR2.
なお、温度差ΔTが判定用閾値以上の電池ブロックYが存在しない場合、つまり、ステップS4でNOの場合、電池ECU18は、断線無しと判定する(ステップS8)。
その後、電池ECU18は処理を終了する。
If there is no battery block Y whose temperature difference ΔT is equal to or greater than the determination threshold value, that is, if NO in step S4, the battery ECU 18 determines that there is no disconnection (step S8).
After that, the battery ECU 18 ends the process.
図5に示すように、並設方向他端の電池ブロックYに断線が有る場合、その第3測定温度T3,T3’は、第3基準温度Tb3よりも異常に大きくなるか、小さくなる。3つの電池ブロックYが正常であれば、図4の破線に示すように、第1〜第3測定温度T1〜T3は、第1〜第3基準温度プロファイルPb1〜Pb3に倣うように、並設方向中央の第1測定温度T1が最も温度が高くなる。しかし、並設方向他端の電池ブロックYに断線が有ると、第1〜第3測定温度T1〜T3の並び方が正常な状態と異なることになるため、電池ECU18は、第1〜第3測定温度T1〜T3に基づいて、電池ブロックYの断線の有無を判定できる。 As shown in FIG. 5, when the battery block Y at the other end in the parallel arrangement direction has a disconnection, the third measurement temperature T3, T3'is abnormally larger or smaller than the third reference temperature Tb3. If the three battery blocks Y are normal, the first to third measurement temperatures T1 to T3 are arranged side by side so as to follow the first to third reference temperature profiles Pb1 to Pb3 as shown by the broken line in FIG. The first measurement temperature T1 in the center of the direction has the highest temperature. However, if the battery block Y at the other end in the parallel arrangement direction has a disconnection, the arrangement of the first to third measurement temperatures T1 to T3 will be different from the normal state, so that the battery ECU 18 will perform the first to third measurements. Based on the temperatures T1 to T3, it is possible to determine whether or not the battery block Y is broken.
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)電池ECU18は、電池ブロックYに充電電流が流れているときの電池ブロックYの基準温度プロファイルPbを推定し、基準温度Tbを推定する。断線の有る電池ブロックYの温度Tは、正常な電池ブロックYの基準温度Tbとは異なる温度となり、差が開くことになる。よって、推定される基準温度Tbと測定される温度Tとの差を判定用閾値と比較することで電池ブロックYの断線の有無を判定できる。よって、二次電池12aに充電電流が流れているときであっても電池ブロックYにおける断線の有無を判定できる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The battery ECU 18 estimates the reference temperature profile Pb of the battery block Y when the charging current is flowing through the battery block Y, and estimates the reference temperature Tb. The temperature T of the battery block Y with a disconnection becomes a temperature different from the reference temperature Tb of the normal battery block Y, and the difference is widened. Therefore, the presence or absence of disconnection of the battery block Y can be determined by comparing the difference between the estimated reference temperature Tb and the measured temperature T with the determination threshold value. Therefore, it is possible to determine whether or not there is a disconnection in the battery block Y even when a charging current is flowing through the secondary battery 12a.
(2)電池ECU18は、二次電池12aの充電中に断線の有無の判定を行う。二次電池12aの充電電流は、放電電流と比べて変動が小さいため、充電時の基準温度プロファイルPbを推定しやすい。したがって、推定される充電時の基準温度プロファイルPbの精度は、放電時の基準温度プロファイルPbより高くなり、断線の有無の判定精度が高くなる。 (2) The battery ECU 18 determines whether or not there is a disconnection during charging of the secondary battery 12a. Since the charging current of the secondary battery 12a has a smaller fluctuation than the discharging current, it is easy to estimate the reference temperature profile Pb at the time of charging. Therefore, the accuracy of the estimated reference temperature profile Pb at the time of charging is higher than that of the reference temperature profile Pb at the time of discharging, and the accuracy of determining the presence or absence of disconnection is high.
(3)電池ECU18は、二次電池12aの劣化度合いが大きいほど基準温度プロファイルPbを高くする補正を行う。二次電池12aの劣化が進むと、二次電池12aの内部抵抗Rが大きくなり、二次電池12aの発熱量が大きくなるため、電池ブロックYの温度は高くなる。このため、基準温度プロファイルPbを推定するとき、二次電池12aの劣化を加味することで、基準温度プロファイルPbと、実際の温度変化との誤差を小さくして断線の有無の判定精度を高めることができる。 (3) The battery ECU 18 corrects the reference temperature profile Pb to increase as the degree of deterioration of the secondary battery 12a increases. As the deterioration of the secondary battery 12a progresses, the internal resistance R of the secondary battery 12a increases and the amount of heat generated by the secondary battery 12a increases, so that the temperature of the battery block Y increases. Therefore, when estimating the reference temperature profile Pb, by considering the deterioration of the secondary battery 12a, the error between the reference temperature profile Pb and the actual temperature change is reduced, and the accuracy of determining the presence or absence of disconnection is improved. Can be done.
(4)電池モジュール12は複数の電池ブロックYを並設して構成され、各電池ブロックYに温度センサ13が配置されている。第1〜第3温度センサ13a〜13cは並設方向に間隔を空けて配置されている。そして、電池ECU18は、各温度センサ13a〜13cの位置に応じた第1〜第3基準温度Tb1〜Tb3と、各測定温度T1〜T3とを比較して断線の有無を判定する。第1〜第3基準温度Tb1〜Tb3は、電池ブロックYの並設方向の位置に応じて温度が異なる。よって、電池ECU18は、各測定温度T1〜T3が、第1〜第3基準温度Tb1〜Tb3の並設方向の位置に応じた温度特性と異なる場合には断線有りと判定できる。 (4) The battery module 12 is configured by arranging a plurality of battery blocks Y in parallel, and a temperature sensor 13 is arranged in each battery block Y. The first to third temperature sensors 13a to 13c are arranged at intervals in the parallel direction. Then, the battery ECU 18 compares the first to third reference temperatures Tb1 to Tb3 corresponding to the positions of the temperature sensors 13a to 13c with the measured temperatures T1 to T3 to determine the presence or absence of disconnection. The temperatures of the first to third reference temperatures Tb1 to Tb3 differ depending on the positions of the battery blocks Y in the parallel arrangement direction. Therefore, the battery ECU 18 can determine that there is a disconnection when the measured temperatures T1 to T3 differ from the temperature characteristics according to the positions of the first to third reference temperatures Tb1 to Tb3 in the parallel direction.
(5)電池ECU18は、断線が有る状態の電池ブロックYの温度変化として、断線時温度プロファイルPtを推定し、断線時温度Ttを推定する。そして、測定された温度Tと、断線時温度Ttとの差が比較用閾値以下であり、かつ測定された温度Tとの差が判定用閾値以上の場合に、電池ブロックYに断線有りと判定する。よって、電池ECU18は、電池ブロックYの温度変動が、内部短絡による温度変動か否かを判定でき、判定用閾値との比較と合わせて行うことで、断線の有無の判定精度を高めることができる。 (5) The battery ECU 18 estimates the temperature profile Pt at the time of disconnection as the temperature change of the battery block Y in the state of disconnection, and estimates the temperature Tt at the time of disconnection. Then, when the difference between the measured temperature T and the temperature Tt at the time of disconnection is equal to or less than the comparison threshold value and the difference between the measured temperature T and the measured temperature T is equal to or greater than the determination threshold value, it is determined that the battery block Y has a disconnection. To do. Therefore, the battery ECU 18 can determine whether or not the temperature fluctuation of the battery block Y is a temperature fluctuation due to an internal short circuit, and by performing the temperature fluctuation in combination with the determination threshold value, it is possible to improve the determination accuracy of the presence or absence of disconnection. ..
(6)電池ECU18は、二次電池12aの温度が低いほど基準温度プロファイルPbを高くする補正を行う。二次電池12aの温度が低いと、二次電池12aの内部抵抗Rが大きくなり、二次電池12aの発熱量が大きくなるため、電池ブロックYの温度は高くなる。このため、基準温度プロファイルPbを推定するとき、二次電池12aの温度を加味することで、基準温度プロファイルPbと、実際の温度変化との誤差を小さくして断線の有無の判定精度を高めることができる。 (6) The battery ECU 18 corrects the reference temperature profile Pb to be higher as the temperature of the secondary battery 12a is lower. When the temperature of the secondary battery 12a is low, the internal resistance R of the secondary battery 12a increases and the amount of heat generated by the secondary battery 12a increases, so that the temperature of the battery block Y increases. Therefore, when estimating the reference temperature profile Pb, by adding the temperature of the secondary battery 12a, the error between the reference temperature profile Pb and the actual temperature change is reduced and the accuracy of determining the presence or absence of disconnection is improved. Can be done.
なお、本実施形態は以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ 断線の有無の判定は、電池モジュール12の放電時に、放電時の基準温度プロファイルPbを推定して行ってもよい。
In addition, this embodiment can be implemented by changing as follows. The present embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
○ At the time of discharging the battery module 12, the presence or absence of disconnection may be determined by estimating the reference temperature profile Pb at the time of discharging.
○ 断線時温度Ttを用いる判定は、基準温度Tbを用いる判定の前に行ってもよい。
○ 断線時温度Ttを用いる判定を行わず、基準温度Tbを用いる判定のみで電池ブロックYの断線の有無を判定してもよい。
○ The determination using the disconnection temperature Tt may be performed before the determination using the reference temperature Tb.
○ The presence or absence of disconnection of the battery block Y may be determined only by the determination using the reference temperature Tb without performing the determination using the disconnection temperature Tt.
○ 基準温度Tbは、電流センサ17の測定値を用いて推定してもよい。この場合、充放電時の電流は電流センサ17によって測定されるとともに、電池監視ユニット16に取得される。電池ECU18は、電池監視ユニット16から電流センサ17の測定値を取得し、取得した電流値の時間平均を算出する。電池ブロックYに流れる電流値に基づいて、電池ブロックYの発熱量Qを推定し、発熱量Qから電池ブロックYの温度を推定する。電池ブロックYの発熱量Qは、電池ブロックYに流れる電流に応じて変化することから、車両の走行中等において電流が変動しやすく、予め温度変化を想定し難い場合であっても、電流センサ17の測定値を用いて基準温度Tbを推定でき、基準温度Tbと、測定された温度Tとの比較から電池ブロックYの断線の有無を判定できる。 ○ The reference temperature Tb may be estimated using the measured value of the current sensor 17. In this case, the current during charging / discharging is measured by the current sensor 17 and acquired by the battery monitoring unit 16. The battery ECU 18 acquires the measured value of the current sensor 17 from the battery monitoring unit 16 and calculates the time average of the acquired current value. The calorific value Q of the battery block Y is estimated based on the current value flowing through the battery block Y, and the temperature of the battery block Y is estimated from the calorific value Q. Since the calorific value Q of the battery block Y changes according to the current flowing through the battery block Y, the current tends to fluctuate while the vehicle is running, and even when it is difficult to predict the temperature change in advance, the current sensor 17 The reference temperature Tb can be estimated using the measured value of, and the presence or absence of disconnection of the battery block Y can be determined from the comparison between the reference temperature Tb and the measured temperature T.
○ 電池モジュール12を構成する電池ブロックYの数は4つ以上であってもよい。
○ 温度センサ13は、各電池ブロックYにそれぞれ設けられていなくてもよい。温度センサ13が設けられていない電池ブロックYが断線した場合においても、断線した電池ブロックYに近い温度センサ13の温度変化は断線が無い場合と比べて変動する。したがって、この場合においても、電池モジュール12の電池ブロックYのいずれかに断線が有ることを判定できる。
○ The number of battery blocks Y constituting the battery module 12 may be four or more.
○ The temperature sensor 13 may not be provided in each battery block Y. Even when the battery block Y not provided with the temperature sensor 13 is disconnected, the temperature change of the temperature sensor 13 close to the disconnected battery block Y is different from the case where there is no disconnection. Therefore, even in this case, it can be determined that any of the battery blocks Y of the battery module 12 has a disconnection.
○ 基準温度プロファイルPbの推定時、温度プロファイルPの二次電池12aの劣化度合いによる補正は行わなくてもよい。また、温度プロファイルPの二次電池12aの温度による補正は行わなくてもよい。 ○ When estimating the reference temperature profile Pb, it is not necessary to make corrections based on the degree of deterioration of the secondary battery 12a of the temperature profile P. Further, it is not necessary to correct the temperature profile P by the temperature of the secondary battery 12a.
○ 電池ブロックYにおいて並列接続される二次電池12aの数は3つ以上であってもよい。この場合、二次電池12aの数が増えるほど電池ブロックYの発熱量Qは減るため、基準温度プロファイルPbの温度も低くなるように設定される。 ○ The number of secondary batteries 12a connected in parallel in the battery block Y may be three or more. In this case, as the number of secondary batteries 12a increases, the calorific value Q of the battery block Y decreases, so that the temperature of the reference temperature profile Pb is also set to decrease.
○ 電池モジュール12を構成する電池ブロックYは1つでもよい。
○ 基準温度プロファイルPbは、電池ECU18の記憶部に予め記憶してあってもよい。
○ The number of battery blocks Y constituting the battery module 12 may be one.
○ The reference temperature profile Pb may be stored in advance in the storage unit of the battery ECU 18.
○ 電池ブロックYの温度変動が、電池ブロックYの断線によるものか、二次電池12aの内部短絡によるものかを判定する方法として、測定温度Tを断線時温度Ttと比較する以外に、電池ブロックYの両端電圧を比較して行ってもよい。内部短絡した場合、電池ブロックYの両端電圧は低下するが、断線の場合は、電池ブロックYの両端電圧は低下しない。このため、電池ブロックYの両端電圧を、断線の無い状態の電池ブロックYの両端電圧と比較して、電圧差が閾値以下の場合に、電池ブロックYに断線有りと判定する。 ○ As a method of determining whether the temperature fluctuation of the battery block Y is due to the disconnection of the battery block Y or the internal short circuit of the secondary battery 12a, other than comparing the measured temperature T with the temperature Tt at the time of disconnection, the battery block The voltage across Y may be compared. When an internal short circuit occurs, the voltage across the battery block Y drops, but when the wire is broken, the voltage across the battery block Y does not drop. Therefore, the voltage across the battery block Y is compared with the voltage across the battery block Y in a state where there is no disconnection, and when the voltage difference is equal to or less than the threshold value, it is determined that the battery block Y has a disconnection.
T…温度(測定温度)、Tb…基準温度、Tt…断線時温度、Y…電池ブロック、12…電池モジュール、12a…二次電池、13…温度センサ、17…電流センサ、18…断線判定部としての電池ECU、21…負荷としての走行用モータ、24…充電器。 T ... temperature (measured temperature), Tb ... reference temperature, Tt ... disconnection temperature, Y ... battery block, 12 ... battery module, 12a ... secondary battery, 13 ... temperature sensor, 17 ... current sensor, 18 ... disconnection determination unit Battery ECU as, 21 ... Traveling motor as load, 24 ... Charger.
Claims (6)
前記電池ブロックの温度を測定する温度センサと、
前記電池ブロックにおける前記二次電池の断線の有無を判定する断線判定部と、を有し、
前記断線判定部は、前記断線が無い状態で前記充放電がなされているときの前記電池ブロックの温度である基準温度を推定し、
推定された前記基準温度と、前記充放電がなされているときに前記温度センサによって測定される温度との差の絶対値が判定用閾値以上の場合に、前記電池ブロックに断線有りと判定することを特徴とする電池ブロックの断線検出装置。 A battery block having multiple secondary batteries charged and discharged by a charger or load and connected in parallel.
A temperature sensor that measures the temperature of the battery block and
It has a disconnection determination unit for determining the presence or absence of disconnection of the secondary battery in the battery block.
The disconnection determination unit estimates a reference temperature which is the temperature of the battery block when the charging / discharging is performed without the disconnection.
When the absolute value of the difference between the estimated reference temperature and the temperature measured by the temperature sensor during charging / discharging is equal to or greater than the determination threshold value, it is determined that the battery block has a disconnection. A device for detecting disconnection of a battery block.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019084646A JP2020180891A (en) | 2019-04-25 | 2019-04-25 | Disconnection detector of battery block |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP7550905B2 (en) | 2022-04-01 | 2024-09-13 | 三星エスディアイ株式会社 | Energy storage device installation verification system and method |
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2019
- 2019-04-25 JP JP2019084646A patent/JP2020180891A/en active Pending
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