JP3654058B2

JP3654058B2 - Battery inspection device

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Publication number: JP3654058B2
Application number: JP17950199A
Authority: JP
Inventors: 義人中家
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2019-06-25
Also published as: JP2001006750A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定個数の電池群が複数直列に接続された組電池を有し、エンジンにより駆動される発電機により電池の充電状態を制御するハイブリッド車において、電池の微短絡などの異常を検出するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンと電気モータとを組み合わせて動力源として用いるハイブリッド車両が普及しつつある。ハイブリッド車両では、例えば低速走行時や高負荷時などのエンジン効率が低い領域ではモータでエンジンを補助することにより駆動系全体でのエネルギー効率を高めている。モータの電源には、例えばニッケル水素（Ｎｉ-ＭＨ）電池などの２次電池が用いられる。２次電池への充電は、例えば減速・制動時などの回生発電などにより充電が行われ、商用電力からの充電作業を基本的に不要にしている。
【０００３】
ハイブリッド車両では、２次電池が充電状態が高すぎる（１００％に近い）と過充電を避けるために回生発電などによる発生電力を捨てなければならず、逆に充電状態が低すぎる（０％に近い）と発進時などに十分なモータ駆動を行うことができないので、このようなことを避けるために常に２次電池の充電状態を監視し、適正値から大きく外れないように制御している。この制御は、電池特性に応じて予めＳＯＣの上限値と下限値を定め、ＳＯＣが例えばこれら上限値と下限値の中央値付近になるように充電・放電の指示を出すことにより実現している。
【０００４】
ハイブリッド車両の２次電池は、３００Ｖ近い高い電圧の出力を得るため、１．２Ｖ程度のセル（単電池）を多数直列接続した組電池として構成することが一般的である。例えば、従来のあるハイブリッド車両の組電池は、ニッケル水素電池のセルを５、６個を直列接続して１つのモジュール電池を構成し、このモジュール電池を２個直列接続して１つの電池ブロックを構成し、この電池ブロックを例えば１８個直列接続した組電池として構成されている。
【０００５】
ハイブリッド車両の電源電池の異常の一つに微短絡がある。微短絡とは、モジュール電池内の隣接するセル間にて、わずかな液漏れなどによって自己放電が生じ、この結果無放電状態でもセルの端子電圧が徐々に低下する現象である。微短絡が生じると、ＳＯＣ制御において、セルの自己放電によるエネルギー損失の分だけ余計に充電を行うことになり、燃費向上というハイブリッド車両の大目的に反することになる。また、微短絡は、電池の過熱などの問題も引き起こす。また、微短絡以外でも、過放電などの繰り返しが起こると電解液喪失などの故障が生じてしまう。適切な運用のためには、このような微短絡等の故障を素早く検知して電池交換などの対策を講じる必要がある。
【０００６】
電池に微短絡などの故障が起こると、一般に電池の端子電圧が異常に低下するので、原理的には個々のセルの端子電圧を監視することにより故障を検知することができる。しかしながら、ハイブリッド車両に搭載される組電池のセル数は２００個を超えており、これらすべてのセルの端子電圧を監視するのは、回路規模が莫大なものになりコスト面からみて現実的ではない。そこで、従来は、直列接続された各電池ブロックごとにその端子電圧を検出し、それら各端子電圧を相互に比較することにより異常を検出していた。
【０００７】
図５は、従来の組電池の電圧検出回路の一例であり、この例では、メインバッテリ１００は、複数の電池ブロック１１０−１から１１０−ｎが直列接続されて構成されている。各電池ブロック１１０は、それぞれニッケル水素電池６セルを直列接続したモジュール電池を２モジュール直列接続して構成されている。各電池ブロック１１０−１から１１０−ｎの両極端子は、順番に電池ＥＣＵ２００の端子電圧検出器２１０−１から２１０−ｎの端子に接続される。端子電圧検出器２１０−ｉ（ｉは整数）は、電池ブロック１１０−ｉの端子電圧を出力する。判定部２２０は、各端子電圧検出器２１０の出力を受け取り、その出力同士を比較して異常判定を行う。この従来回路では、各端子電圧検出器２１０の出力端子電圧のうちの最小値が、他のすべての端子電圧と１．２Ｖ以上の差となったときに異常と判定していた。この判定ルーチンは、基本的に車両が走行可能状態にある間一定時間ごとなどに定期的に実行していた。
【０００８】
この異常判定のしきい値１．２Ｖは、各種の誤差を見込んで決められている。すなわち、電池ブロック１１０が正常な場合でも、電池や検出器などの誤差で端子電圧の検出値にある程度のばらつきが生じうるので、従来はそのような正常範囲内で考え得るばらつき（誤差）の上限を判定しきい値とし、電池ブロック１１０の端子電圧がそのしきい値を超えて初めて異常と判定していた。この誤差には、個々の電池ブロック１１０のばらつきによる誤差、各端子電圧検出器２１０の特性のばらつきによる誤差、などが含まれる。例えば、電池ブロック１１０は個々に特性が微妙に違うため、個々の電池ブロックが正常であっても充放電を繰り返すうちに各々の端子電圧はある程度ばらばらになる。従来、この電池ブロック自体の端子電圧の誤差として０．７Ｖを見込んでいた。これは、充電、放電の両方の場合を考慮した値である。また、検出器２１０にも製造誤差などにより特性にばらつきがでる。従来、この検出器誤差として、０．４Ｖを見込んでいた。これら電池ブロック誤差、検出器誤差に更に０．１Ｖの余裕を見込んで定めたのが、従来の１．２Ｖの異常判定しきい値であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
電池の端子電圧の検出値は、充放電状態（充電、放電のいずれであるか）、ＳＯＣ（充電状態）、温度その他の環境状態などによって変わってくる。上述のしきい値１．２Ｖは、このような起こりうる様々な状態における誤差を考慮して定めた値であった。したがって、実際には微短絡などの故障が起こっていても、それが誤差範囲に埋もれる程度の範囲にある間はその故障が検出できず、その結果故障検出に遅れが出る可能性があった。また、別の見方をすれば、従来の微短絡等の異常判定は、様々な誤差を考慮に入れていたため精度があまりよくなかったと言える。
【００１０】
また、従来は、２個のモジュール電池を１電池ブロックとし、この１電池ブロックに対して１個の端子電圧検出器２１０を設けて端子電圧の異常を検出していたので、合計３６個のモジュール電池（すなわち２１６セル）に対して１８個の端子電圧検出器２１０が必要であった。電池ＥＣＵ２００のコストを下げるには、端子電圧検出器２１０やその付属回路の数を減らすことが一つの方法であるが、そのためには例えば１電池ブロックを３モジュールにするなど、ブロック当たりのモジュール数を増やすことになる。しかしながら、このように１ブロック当たりのモジュール数を単純に増やしただけでは、従来と同等の判定精度が確保できない。すなわち、例えば、２モジュール１ブロックにつき端子電圧検出器１個という従来構成を、３モジュール１ブロックにつき端子電圧検出器１個という構成に変えると、１セルが微短絡を起こしたときの電圧降下が電池ブロック全体の電圧降下に寄与する割合が２／３になるので、従来と同じ１ブロック当たり１．２Ｖの誤差を見込んでいたのでは、微短絡がその誤差に埋もれて検出できなくなる可能性がある。従来と同等の精度で微短絡等の異常を検出するには、検出系全体の誤差（ばらつき）を改善する必要がある。
【００１１】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ハイブリッド車両における微短絡などの組電池の一部に起因する異常の検出精度を高めることを目的とし、ひいてはそのために必要となる端子電圧検出器の数を減らして異常検出のための回路規模を小さくすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る電池検査装置は、ハイブリッド車両に搭載された組電池の異常を検出する電池検査装置であって、前記ハイブリッド車両が停車状態にあるか否かを判定する停車判定手段と、前記組電池に対して所定の充電電流での充電を指示する手段と、この所定充電電流での充電状態において、前記組電池を構成する各電池ブロックの端子電圧を検出し、この検出結果に基づき組電池の異常有無の判定を行う異常判定手段とを有し、前記異常判定手段は、前記停車判定手段で停車状態と判定された場合に、前記組電池を構成する各電池ブロックの端子電圧を検出し、この検出結果に基づき組電池の異常有無の判定を行うことを特徴とする。この構成において、所定の大きさの電流で充電している状態では、すべての電池ブロックに流れる内部電流の値が等しくなるため、各電池ブロックの端子電圧のばらつき（誤差）が小さくなり、異常検出の精度が向上する。
【００１３】
またこの発明では、停車状態という電池の充放電が行われる可能性の低い環境で、各電池ブロックの端子電圧を調べ、微短絡等の異常判定を行うので、電池ブロックの端子電圧のばらつきが従来の判定の場合より小さくなり、判定誤差が改善される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る電圧検査装置の概略構成を示す図である。図において、メインバッテリ１０は、ハイブリッド車両の駆動モータその他に電力を供給する主たる電池である。このメインバッテリ１０は、ｍ個の電池ブロック１２−１〜１２−ｍを直列に接続した組電池として構成される。各電池ブロック１２は、３個のモジュール電池を直列接続して１つのパッケージに収容したものであり、それら各モジュール電池は１．２Ｖのニッケル水素電池セルを例えば６個直列接続して１パッケージとしたものである。図５に示した従来のメインバッテリ１１０との相違は、１つの電池ブロックを構成するモジュール数を３個に増やした点であり、これにより（メインバッテリ全体の端子電圧を変えなければ）電池ブロック１２の数が従来構成の２／３になっている。
【００１９】
電池ＥＣＵ２０は、メインバッテリ１０のＳＯＣ（充電状態：ステート・オブ・チャージ）が適切な値になるように充放電等の制御を行うとともに、メインバッテリ１０の温度や電圧などを監視し、異常を検出した場合には充放電の制限や停止、警報出力などの動作を行う。本実施形態では、電池ＥＣＵ２０のこれら諸機能のうち、微短絡等による電池ブロック１２の電圧異常を検査する機能に注目しているので、図１及び以下の説明では、その機能を実現する構成に焦点を当てて説明する。
【００２０】
電池ＥＣＵ２０には、電池ブロック１２と同数のｍ個の端子電圧検出器２２−１〜２２−ｍが設けられる。各端子電圧検出器２２−ｉ（ｉは１〜ｍの整数）はオペアンプを含み、それぞれ電池ブロック１０−ｉの両極端子の電圧の差分、すなわち当該電池ブロックの端子電圧に応じた信号を出力する。本実施形態では、電池ブロック数が従来構成の２／３になったのに応じ、端子電圧検出器２２の数も従来の２／３に低減している。各端子電圧検出器２２−ｉの出力信号（端子電圧）は、判定部２４に入力される。
【００２１】
判定部２４は、入力されたｍ個の各電池ブロック１２の端子電圧の信号をＡ／Ｄ変換し、これらを比較して、微短絡等で電圧が異常に低下した電池ブロック１２がないかを検査する。
【００２２】
不揮発性メモリ３０は、各端子電圧検出器２２のオフセット値を記憶している。オフセット値は、端子電圧検出器２２の出力の正しい電圧値からのずれであり、端子電圧検出器２２のオペアンプや周辺の抵抗などの製造誤差等に起因する。このオフセット値は、工場出荷時等の検査時に求めておく。すなわち、検査時に各端子電圧検出器２２に一定の電圧を印加し、そのときに各検出器２２の出力値と真値との誤差を求め、これをオフセット値として不揮発性メモリ３０に記憶しておく。なお、不揮発性メモリ３０は、電池ＥＣＵ２０専用のものであってもよいし、他のＥＣＵ（ハイブリッドＥＣＵなど）と共用のものを用いてもよい。
【００２３】
次に、本実施形態における微短絡等の電池異常の検出手順を説明する。なお、以下に説明する手順は、微短絡など一部のセルの異常に起因する電池の電圧低下を検出するためのものであり、電池ブロックの電極がグラウンド（ＧＮＤ）に短絡するなどという大短絡を検出するためのものではない。大短絡の場合、その電池ブロックの電圧がほぼ０Ｖになるので容易に検出することができ（微短絡の場合０Ｖまで下がることはない）、この大短絡の検査ルーチンは別途実行されており、ここでは触れない。
【００２４】
本実施形態の判定部２４が実行する異常検査ルーチンは、２つのフェーズから構成される。第１のフェーズは、現在の環境・状態が微短絡等の電圧異常の判定に適したものであるかを判断するフェーズであり、第２のフェーズは各端子電圧検出器２２で求められた各電池ブロック１２の端子電圧の情報に基づき、いずれかの電池ブロック１２で微短絡等が起こっているか否かを判断するフェーズである。本実施形態では、第１フェーズで現在の環境が判定に適したものであると確認された場合にのみ、第２フェーズでの判定処理を行う。
【００２５】
図２は、異常検査ルーチンの第１フェーズの手順を示す図である。この第１フェーズでは、まずメインバッテリ１０のＳＯＣが２０〜８０（満充電の２０〜８０％の範囲）にあるか否かが判定される（Ｓ１０）。ＳＯＣは、電池ＥＣＵ２０が常に検出・算出している。ＳＯＣの算出機構は従来より公知のものなので、ここでは説明を省略する。２０≦ＳＯＣ≦８０の領域は、ニッケル水素電池の電圧が安定化する領域として知られている。
【００２６】
図４は、環境温度摂氏２５度の状態における、ニッケル水素電池の電池ブロック１２の端子電圧のＳＯＣに対する変化を示す図である。このグラフは、実験により求めたものである。各点に示した数値は端子電圧の値であり、括弧内の数値は従来における２モジュール１ブロック構成の場合の端子電圧である。この図に示すように、ニッケル水素電池では、充電状態ＳＯＣが２０から８０に変わったとしても電池ブロック１２（３モジュール）の端子電圧は０．４Ｖ程度しか変化しない。なお、この図では省略しているが、ＳＯＣが２０以下及び８０以上の領域では、端子電圧は急激に減少（２０以下）あるいは上昇（８０以上）する。
【００２７】
このようにＳ１０では、現在のＳＯＣが、電池の電圧が安定する（ほぼ一定となる）領域であるか否かを判定している。ニッケル水素電池の場合、この領域は２０≦ＳＯＣ≦８０であったが、電池の種類が変わればそれに合わせてこの領域の範囲を変える必要がある。この判定で、ＳＯＣが電池電圧が安定する領域にある（判定結果Ｙ）と判定されれば、各電池ブロック１２同士の端子電圧の差はそれほど大きくないと考えられるので、微短絡等による電圧異常が見つけやすい環境と判断できる。
【００２８】
逆にＳ１０の判定結果が否定（Ｎ）の場合、ＳＯＣは、各電池ブロック１２の端子電圧が急激に上昇または下降する領域にある。このような領域では、電池ブロック自体が正常でもその端子電圧同士の差は大きくなりがちなので、仮に微短絡等が起こっていたとしても、正常な範囲での電圧低下と区別しがたい。そこで、本実施形態では、そのような場合には異常判定を行わないようにするため、判定可否フラグを“０”にセットする（Ｓ１９）。なお、判定可否フラグとは、端子電圧に基づく異常判定処理を有効化するか否かを示すフラグであり、判定部２４が管理している。異常判定処理は、判定可否フラグの値が“１”のときに有効化され、“０”のときには無効化される。
【００２９】
Ｓ１０の判定が肯定（Ｙ）の場合、次に判定部２４は、現在ハイブリッド車両が停車状態であるか否かを判定する（Ｓ１２）。ここでいう「停車状態」は、単に車両が停止しているだけでなく、更にメインバッテリ１０の充放電が行われていないと判断できる状態のことである。「停止状態」の判定は、（１）車両が走行可能状態（ＲＥＡＤＹＯＮ）である、（２）パーキングブレーキがセットされている（ＰＡＲＫＩＮＧＯＮ）、（３）エンジン回転数がほぼ０である、の３条件により行う。これら３条件がすべて満たされたとき、「停止状態」であると判定する。条件（１）の走行可能状態とは、メインバッテリ１０の電力の車両各部への供給・遮断を切り換えるＳＭＲ（システム・メイン・リレー）がＯＮ（接続状態）となっている状態である。したがって、条件（１）が満たされていれば、車両は、電力を各部に供給して様々な制御動作を行うことができる状態にある。条件（２）が満足されていれば、現在車両が停止しており、すぐには発進しないと判断できる。したがってこの場合、メインバッテリ１０は基本的に放電していないものと想定できる。条件（３）が満足されれば、現在エンジンが停止していると判断でき、メインバッテリ１０に対する充電が行われていないと想定できる。これら３つの条件が満たされれば、現在メインバッテリ１０の充放電が行われておらず、しかもすぐには充放電が行われない（走行など充放電が始まる原因がない）と想定できる。このような状態では、メインバッテリ１０の各電池の端子電圧が通常の走行時などよりも安定するので、端子電圧の誤差要因が低減される。また、後述するように本実施形態では、判定部２４の指示でメインバッテリ１０に一定電流での充電を行い、この状態で電池電圧の異常判定を行うようにしている（図３のＳ２４、Ｓ２６）が、このように（判定部２４からの指示を除き）充放電の要因がない状態であれば、そのような一定電流での充電状態の実現が容易となるという利点もある。したがって、Ｓ１２の判定結果が否定（Ｎ）の場合は判定可否フラグを“０”にセットし（Ｓ１９）、肯定（Ｙ）の場合は次のＳ１４に進む。例えば、出勤時などに車両を始動した際や、長い信号待ちなどでパーキングブレーキをかけた場合に、このＳ１２の判定結果が肯定（Ｙ）となる。なお、このＳ１２では、更にエアコンディショナーその他の動作状態を検査して、バッテリの放電のないことを確認するようにしてもよい。
【００３０】
Ｓ１４では、メインバッテリ１０周辺の環境温度ｔ0と各電池ブロック１２個々の温度ｔi（ｉは１〜ｍ）とを求め、「ｔ0及び全ｔiが摂氏０度以上４０度以下」という条件が満たされるかどうかを判定する。これら各種温度ｔ0、ｔiは従来のバッテリ制御でも用いられていたデータであり、そのための温度センサは既に設けられているので、本実施形態のために新たに温度センサを設ける必要はない。この条件が満足されなければ（判定結果Ｎ）、バッテリ電圧が安定せず、個々の電池ブロック１２の電圧が大幅にずれることもあり得るので、判定可否フラグを“０”にセットする（Ｓ１９）。
【００３１】
Ｓ１４の判定結果が肯定（Ｙ）の場合、過去１０秒間のバッテリ環境温度ｔ0の変化幅Δｔ0が３度以内であるかを判定する（Ｓ１６）。この判定結果が否定（Ｎ）の場合、バッテリ環境温度の変化が激しいということであり、メインバッテリの端子電圧の安定性が保証できない（すなわち正常な電池ブロックでも端子電圧が大きく上昇または低下している可能性がある）ので、判定可否フラグを“０”にセットする（Ｓ１９）。
【００３２】
このようにして、Ｓ１０〜Ｓ１６の４つの条件判定がすべて（Ｙ）となると、充放電が行われておらず各電池ブロック１２の端子電圧が安定していると見なせ、各電池ブロック１２の端子電圧のばらつき（誤差）が少ないと想定できる。本実施形態では、このような状態であると判定できたときに、判定可否フラグを“１”にセットする（Ｓ１８）。なお、Ｓ１０〜Ｓ１４の判定の順序は任意であり、図示例はあくまで一例である。
【００３３】
このようにして判定可否フラグのセットが終わると第１フェーズが終了し、次に第２フェーズに移る。ただし、本実施形態では、可否判定フラグが“１”の場合のみ次の第２フェーズの処理に移るものとし、フラグが“０”の場合は、Ｓ１９で処理を中止する。この第１フェーズの処理は、車両の電源がＯＮ状態にある間、一定時間間隔ごとに定期的に行われる。
【００３４】
次に、第２フェーズについて図３を参照して説明する。第２フェーズでは、まず判定部２４は、不揮発性メモリ３０から各端子電圧検出器２２のオフセット値を読み出し（Ｓ２０）、このオフセット値により各々対応する端子電圧検出器２２の出力電圧値を補正する。この結果得られた補正値は、端子電圧検出器２２の製造誤差等による静的な誤差成分がほとんど除去された値となっている。次に、Ｓ２２で判定可否フラグが“１”であることを確認する。なお、この確認結果が否定（Ｎ）の場合は処理を終了する。
【００３５】
判定可否フラグが“１”であることが確認されると、次に判定部２４は、ハイブリッド車両のエンジン、モータ、発電機の制御を行うハイブリッドＥＣＵ（図示省略）に対し、「充電電流（Ｉc）＝−１Ｃ」での充電を指示する（Ｓ２４）。ここで、１Ｃの充電電流は、充電状態が０のバッテリを均一電流で充電して１時間で満充電となる電流量であり、例えばバッテリ容量が６．５Ａｈ（アンペア時間）である場合、１Ｃは６．５Ａとなる。なお、「−１Ｃ」と負の値にしているのは、放電を正、充電を負の値で表現するためであり、上記充電指示は１Ｃの電流で充電するという意味である。ハイブリッドＥＣＵは、この充電指示に他の諸入力を勘案して、発電機に対して充電用の電力発生を指示する。この時点では、車両は「停車状態」なので、ハイブリッドＥＣＵには、Ｓ２４での充電指示以外に充電の要因となる入力が与えられることはほとんどないと考えられる。したがって、大きな状況の変化がなければ、Ｓ２４の指示により、ハイブリッドＥＣＵはエンジンを動作させて発電機を回し、メインバッテリ１０に対し大きさ１Ｃの電流により充電を行うことになる。Ｓ２６では、メインバッテリが実際に「Ｉc＝−１Ｃ」で充電されているかどうかを判定する。この判定結果が否定（Ｎ）の場合はこの判定ルーチンを終了し、判定結果が肯定（Ｙ）の場合のみ次に進む。
【００３６】
本実施形態では、このようにメインバッテリ１０を１Ｃという一定電流での充電状態とした上で、微短絡等の異常判定を行う。このように一定電流で充電している状態では、各電池ブロック１２に対して同じ大きさの電流が流れ、各電池ブロック１２の端子電圧が安定するからである。従来は、バッテリが充電、放電のいずれの状態にあるかにかかわらず、端子電圧に基づき異常判定を行っていたため、正常状態での端子電圧の誤差（ばらつき）を、（２モジュール１ブロックで）０．７Ｖと大きい値に想定しておく必要があったが、本実施形態では異常判定を一定電流で充電中に限ったため、正常状態での端子電圧のばらつきとして（３モジュール１ブロックの本構成でも）０．４Ｖを想定すればよい。このように本実施形態では、走行その他の充放電の要因のない「停車状態」で、強制的に一定電流で充電する状態を作ったことにより、各電池ブロックの端子電圧の想定誤差を大幅に縮小することができた。なお、１Ｃという充電電流量は、バッテリ充電の際の基準になる電流量であり、一般的にバッテリは１Ｃでの充電を考慮して開発されているものが多いため、１Ｃでの充電状態では端子電圧の安定性がよくなる。また、１Ｃはバッテリ出荷時の検査で用いる充電電流の値であり、この１Ｃ充電時に端子電圧が０．４Ｖのばらつきに入る電池ブロックのみを正常製品として出荷している。
【００３７】
Ｓ２６の判定結果が肯定（Ｙ）の場合、次に判定部２４は、この第２フェーズに入ってからの各電池ブロック１２の端子電圧（オフセット補正後）の変化（上昇）幅がそれぞれ０．４Ｖ以内であるかどうかを判定する（Ｓ２８）。これは、この時点でもＳＯＣが２０〜８０の範囲にあるかを確認するためのステップである。図４の特性からすると、電圧上昇幅が０．４以下であれば、ＳＯＣが２０〜８０にあると推定できる。この判定の結果が肯定（Ｙ）の場合のみ次のステップに進み、否定（Ｎ）の場合は第２フェーズのルーチンを終了する。
【００３８】
Ｓ３０では、この第２フェーズに入ってから、判定可否フラグが“１”、かつ「Ｉc＝−１Ｃ」での充電状態、かつ各端子電圧の上昇幅が０．４Ｖ以下、という状態が１０秒間続いたかどうかを判定する。その状態が１０秒に達しない場合は、Ｓ２２に戻る。そして、その状態の持続時間が１０秒に達する（Ｓ３０の判定結果がＹ）と、次に進む。ここでの１０秒間は、「Ｉc＝−１Ｃ」の充電を開始してから各電池ブロック１２の電圧が許容可能な程度まで安定化するのに要する時間である。したがって、Ｓ３０の判定結果が肯定（Ｙ）となると、各電池ブロック１２の端子電圧は安定化し、ばらつきの少ない状態となっている。本実施形態では、このような状態になって初めて各電池ブロック１２の端子電圧同士の比較を行う。
【００３９】
すなわち、まずｍ個の電池ブロック１２の各端子電圧（オフセット補正後）のうちの最小値Ｖminを求める（Ｓ３２）。そして、その最小値Ｖminを他の（ｍ−１）個の各電池ブロックの端子電圧（オフセット補正後）と比較し、電圧異常条件を満足しているか否かを調べる（Ｓ３４）。電圧異常条件とは、（ｍ−１）個の各端子電圧とＶminとの差がすべて所定のしきい値以上となっているという条件であり、本実施形態ではこの条件が満たされた場合に、微短絡等による電圧異常が起こっていると判定する。なお、２以上の電池ブロック１２で同時に微短絡等の電圧異常が生じる確率は極めて低いと考えられるので、Ｓ３４の条件で異常の起こった電池ブロック１２を検出できる。したがって、Ｓ３４の判定結果が肯定（Ｙ）の場合は、微短絡等の電圧異常の判定が確定（Ｓ３６）され、この判定に応じて充放電の停止や警報出力などの必要な処置がとられる。Ｓ３４の判定結果が否定（Ｎ）の場合は、微短絡等の異常は発生していないものと判定され、この判定ルーチンを終了する。
【００４０】
本実施形態では、バッテリの端子電圧が安定する環境条件のよいとき（判定可否フラグ“１”かつ１Ｃで充電中のとき）にのみ異常判定処理（第２フェーズ）を行うので、各電池ブロック１２自体の端子電圧のばらつきが小さい。また、各端子電圧検出器２２の検出結果を予め記憶しておいたオフセット値で補正しているので、検出器２２間の静的な誤差はほとんど無視できる。また、直列接続された全電池ブロック１２に同一電流（１Ｃ）で充電している状態なので、充電中に生じる動的な誤差は全電池ブロック１２でほぼ同じとみなすことができ（同じ条件で充電中なので温度変化もほぼ同じとみなすことができ、それによる回路抵抗やオペアンプ特性の変化の方向性、大きさも同じとみなせる）、Ｓ３４でのブロック間の端子電圧の差分を求めた際にその動的な誤差はほとんど無視できる程度となる。したがって、正常状態での端子電圧検出値について想定すべき誤差（ばらつき）が小さくなるため、３モジュールで１つの電池ブロック１２を構成したとしても、従来（２モジュール１ブロック）よりかえって電池ブロック１２の端子電圧検出値のばらつきが小さくなり、Ｓ３４の判定に用いるしきい値も従来より小さくすることができる。例えば、従来のしきい値である１．２Ｖに対して、本実施形態では同等の精度を確保すべくしきい値を０．８Ｖ（＝１．２Ｖ×２／３）としたとしても、微短絡等の異常を検出することができる。なぜなら、本実施形態では前述のごとく電池ブロック１２の端子電圧のばらつきは０．４Ｖであり、個々の検出器２２に起因する検出時のばらつきは実質上無視できるので、更に０．１Ｖの余裕をみたとしても、正常状態で想定すべき端子電圧検出値のばらつきは０．５Ｖ程度であり、０．８Ｖのしきい値を超えるような電圧降下が起こった場合は確実に異常と判定できる。
【００４１】
したがって、本実施形態では、メインバッテリ１０全体の電圧を変えずに３モジュールを１電池ブロックとして端子電圧検出器２２の数を従来の２／３に減らしても、従来と同等の精度で、微短絡等に起因する電池ブロックの電圧降下を検出することができる。したがって、本実施形態によれば、電池ＥＣＵ２０の回路規模を縮小してコストの低減を図ることができる。また、バッテリ１０と電池ＥＣＵ２０との間のワイヤハーネスや部品点数を減らすことができるので、全体的な故障率の低下を図ることもできる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態によれば、各電池ブロックの端子電圧が安定する（すなわち、ばらつきが小さい）、環境条件のよいときにのみ異常判定処理（第２フェーズ）を行うので、判定の基礎となる端子電圧検出値の精度が高くなり、異常判定の判定精度が向上する。また、本実施形態では、各端子電圧検出器の初期誤差（オフセット値）を予め求めておき、これにより実際の端子電圧検出値を補正するので、端子電圧検出値の精度は更に向上し、判定精度の更なる向上が図れる。また、このように端子電圧検出値の精度が高くなる結果、異常判定のしきい値自体を従来より小さくでき、微短絡等の電池異常を早期に発見することができる。そして、これらの結果、端子電圧検出器の数を減らしても従来と同等の判定精度が確保でき、電池ＥＣＵ及びその周辺回路のコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の電池異常判定機構の概略構成を示す図である。
【図２】実施形態の処理ルーチンの第１フェーズの手順を示す図である。
【図３】実施形態の処理ルーチンの第２フェーズの手順を示す図である。
【図４】ニッケル水素電池の電池ブロックのＳＯＣ−端子電圧特性を示す図である。
【図５】従来の電池異常判定機構の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０メインバッテリ、１２−１〜１２−ｍ電池ブロック、２０電池ＥＣＵ、２２−１〜２２−ｍ端子電圧検出器、２４判定部、３０不揮発性メモリ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention has an assembled battery in which a predetermined number of battery groups are connected in series, and detects abnormalities such as a battery short-circuit in a hybrid vehicle that controls the state of charge of a battery by a generator driven by an engine. It is related with the apparatus for doing.
[0002]
[Prior art]
Hybrid vehicles using a combination of an engine and an electric motor as a power source are becoming widespread. In a hybrid vehicle, the energy efficiency of the entire drive system is increased by assisting the engine with a motor in a region where the engine efficiency is low, for example, when the vehicle is traveling at a low speed or during a high load. A secondary battery such as a nickel metal hydride (Ni-MH) battery is used as a power source for the motor. Charging of the secondary battery is performed, for example, by regenerative power generation such as during deceleration and braking, and charging work from commercial power is basically unnecessary.
[0003]
In hybrid vehicles, if the rechargeable battery is too charged (close to 100%), the power generated by regenerative power generation must be discarded to avoid overcharging, and conversely the charged condition is too low (to 0%). However, in order to avoid such a situation, the state of charge of the secondary battery is always monitored and controlled so as not to deviate significantly from the appropriate value. This control is realized by predetermining the upper limit value and the lower limit value of the SOC in accordance with the battery characteristics, and instructing the charging / discharging so that the SOC is, for example, near the median value of the upper limit value and the lower limit value. .
[0004]
In general, a secondary battery of a hybrid vehicle is configured as an assembled battery in which a number of cells (single batteries) of about 1.2 V are connected in series in order to obtain a high voltage output near 300 V. For example, in a conventional hybrid vehicle assembled battery, 5 or 6 nickel hydride battery cells are connected in series to form one module battery, and two module batteries are connected in series to form one battery block. The battery block is configured as an assembled battery in which, for example, 18 battery blocks are connected in series.
[0005]
One of the abnormalities of the power battery of a hybrid vehicle is a slight short circuit. The micro short circuit is a phenomenon in which self-discharge occurs between adjacent cells in the module battery due to slight liquid leakage, and as a result, the terminal voltage of the cell gradually decreases even in a non-discharged state. If a slight short circuit occurs, in SOC control, extra charging is performed by the amount of energy loss due to the self-discharge of the cell, which is contrary to the major purpose of the hybrid vehicle of improving fuel consumption. In addition, the short circuit causes problems such as overheating of the battery. In addition to failures such as a short circuit, failure such as loss of electrolyte will occur if repeated overdischarge occurs. For proper operation, it is necessary to quickly detect such a short-circuit failure and take measures such as battery replacement.
[0006]
When a failure such as a short circuit occurs in a battery, the terminal voltage of the battery generally decreases abnormally. Therefore, in principle, the failure can be detected by monitoring the terminal voltage of each cell. However, the number of cells of the assembled battery mounted on the hybrid vehicle exceeds 200, and monitoring the terminal voltages of all these cells is enormous and the circuit scale is enormous, which is not realistic from the viewpoint of cost. . Therefore, conventionally, the terminal voltage is detected for each battery block connected in series, and the abnormality is detected by comparing the terminal voltages with each other.
[0007]
FIG. 5 shows an example of a voltage detection circuit for a conventional assembled battery. In this example, the main battery 100 is configured by connecting a plurality of battery blocks 110-1 to 110-n in series. Each battery block 110 is configured by connecting two module batteries, each having six nickel-hydrogen batteries connected in series, in series. The bipolar terminals of each of the battery blocks 110-1 to 110-n are sequentially connected to the terminals of the terminal voltage detectors 210-1 to 210-n of the battery ECU 200. The terminal voltage detector 210-i (i is an integer) outputs the terminal voltage of the battery block 110-i. The determination unit 220 receives the output of each terminal voltage detector 210 and compares the outputs to perform an abnormality determination. In this conventional circuit, when the minimum value of the output terminal voltages of each terminal voltage detector 210 is different from all other terminal voltages by 1.2 V or more, it is determined that there is an abnormality. This determination routine is basically executed periodically at regular intervals while the vehicle is ready to travel.
[0008]
The abnormality determination threshold value 1.2V is determined in consideration of various errors. That is, even when the battery block 110 is normal, the terminal voltage detection value may vary to some extent due to errors in the battery, detector, etc., so conventionally, the upper limit of the variation (error) that can be considered within such a normal range. Was determined as an abnormality threshold, and the battery block 110 was determined to be abnormal only after the terminal voltage of the battery block 110 exceeded the threshold. This error includes errors due to variations in individual battery blocks 110, errors due to variations in characteristics of each terminal voltage detector 210, and the like. For example, since the characteristics of the battery blocks 110 are slightly different from each other, each terminal voltage varies to some extent while charging and discharging are repeated even if each battery block is normal. Conventionally, 0.7 V is expected as an error in the terminal voltage of the battery block itself. This is a value that considers both charging and discharging. Further, the detector 210 also varies in characteristics due to manufacturing errors and the like. Conventionally, 0.4V was expected as the detector error. The conventional 1.2V abnormality determination threshold value was determined with an allowance of 0.1V in addition to the battery block error and the detector error.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The detected value of the terminal voltage of the battery varies depending on the charge / discharge state (whether charge or discharge), SOC (charge state), temperature, or other environmental state. The above-mentioned threshold value 1.2 V is a value determined in consideration of such errors in various states that can occur. Therefore, even if a fault such as a micro short circuit actually occurs, the fault cannot be detected as long as it is within a range that is buried in the error range, and as a result, there is a possibility that the fault detection is delayed. From another point of view, it can be said that the conventional abnormality determination such as a fine short circuit has not been very accurate because various errors are taken into consideration.
[0010]
Conventionally, two module batteries are used as one battery block, and one terminal voltage detector 210 is provided for the one battery block to detect an abnormality in the terminal voltage. Therefore, a total of 36 modules Eighteen terminal voltage detectors 210 were required for the battery (ie 216 cells). In order to reduce the cost of the battery ECU 200, one method is to reduce the number of terminal voltage detectors 210 and their associated circuits. For this purpose, for example, the number of modules per block is changed to one battery block, for example, three modules. Will be increased. However, simply increasing the number of modules per block in this way cannot ensure a determination accuracy equivalent to that of the prior art. That is, for example, if the conventional configuration of one terminal voltage detector per block of two modules is changed to a configuration of one terminal voltage detector per block of three modules, the voltage drop when one cell is slightly short-circuited Since the ratio that contributes to the voltage drop of the entire battery block is 2/3, if an error of 1.2 V per block, which is the same as the conventional one, was expected, there is a possibility that a fine short circuit is buried in the error and cannot be detected. is there. In order to detect an abnormality such as a fine short circuit with the same accuracy as in the past, it is necessary to improve the error (variation) of the entire detection system.
[0011]
The present invention has been made to solve the above-described problem, and has an object to increase the accuracy of detecting an abnormality caused by a part of an assembled battery such as a micro short circuit in a hybrid vehicle, and thus a terminal required for that purpose. The purpose is to reduce the number of voltage detectors and reduce the circuit scale for detecting anomalies.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a battery inspection apparatus according to the present invention is a battery inspection apparatus that detects an abnormality of a battery pack mounted on a hybrid vehicle, Stop determination means for determining whether or not the hybrid vehicle is in a stopped state; Means for instructing the assembled battery to be charged with a predetermined charging current, and in the state of charge with the predetermined charging current, the terminal voltage of each battery block constituting the assembled battery is detected, and based on the detection result An abnormality determination means for determining whether there is an abnormality in the assembled battery The abnormality determining means detects the terminal voltage of each battery block constituting the assembled battery when the stop determining means determines that the vehicle is in a stopped state, and determines whether there is an abnormality in the assembled battery based on the detection result. Characterized by doing To do. In this configuration, when charging with a current of a predetermined magnitude, the value of the internal current flowing through all the battery blocks is equal, so the variation (error) in the terminal voltage of each battery block is reduced, and an abnormality is detected. Improves accuracy.
[0013]
Ma Octopus of invention Then, in the environment where there is a low possibility of charging / discharging of the battery in a stationary state, the terminal voltage of each battery block is examined, and an abnormality determination such as a micro short circuit is performed. It becomes smaller than the case and the determination error is improved.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a voltage inspection apparatus according to the present invention. In the figure, a main battery 10 is a main battery that supplies power to a drive motor and the like of a hybrid vehicle. The main battery 10 is configured as an assembled battery in which m battery blocks 12-1 to 12-m are connected in series. Each battery block 12 includes three module batteries connected in series and accommodated in one package. Each module battery includes, for example, six 1.2 V nickel hydride battery cells connected in series to form one package. It is a thing. The difference from the conventional main battery 110 shown in FIG. 5 is that the number of modules constituting one battery block is increased to three, and thereby the battery block (unless the terminal voltage of the entire main battery is changed). The number of 12 is 2/3 of the conventional configuration.
[0019]
The battery ECU 20 performs control such as charging and discharging so that the SOC (state of charge) of the main battery 10 becomes an appropriate value, and monitors the temperature and voltage of the main battery 10 to detect an abnormality. When it is detected, it performs operations such as charging / discharging restriction, stopping, and alarm output. In the present embodiment, among these various functions of the battery ECU 20, attention is paid to the function of inspecting the voltage abnormality of the battery block 12 due to a fine short circuit or the like. Therefore, in FIG. 1 and the following description, the function is realized. Describe with focus.
[0020]
The battery ECU 20 is provided with m terminal voltage detectors 22-1 to 22-m as many as the battery blocks 12. Each terminal voltage detector 22-i (i is an integer of 1 to m) includes an operational amplifier, and outputs a signal corresponding to the difference between the voltages at both terminals of the battery block 10-i, that is, the terminal voltage of the battery block. . In the present embodiment, as the number of battery blocks is 2/3 of the conventional configuration, the number of terminal voltage detectors 22 is also reduced to 2/3 of the conventional configuration. The output signal (terminal voltage) of each terminal voltage detector 22-i is input to the determination unit 24.
[0021]
The determination unit 24 performs A / D conversion on the input terminal voltage signal of each of the m battery blocks 12 and compares them to determine whether there is a battery block 12 in which the voltage is abnormally reduced due to a fine short circuit or the like. inspect.
[0022]
The nonvolatile memory 30 stores the offset value of each terminal voltage detector 22. The offset value is a deviation of the output of the terminal voltage detector 22 from the correct voltage value, and is caused by a manufacturing error such as an operational amplifier of the terminal voltage detector 22 or a peripheral resistor. This offset value is obtained at the time of inspection such as at the time of factory shipment. That is, a constant voltage is applied to each terminal voltage detector 22 at the time of inspection, and an error between the output value of each detector 22 and the true value is obtained at that time, and this is stored in the nonvolatile memory 30 as an offset value. deep. The non-volatile memory 30 may be dedicated to the battery ECU 20 or may be shared with other ECUs (such as a hybrid ECU).
[0023]
Next, a procedure for detecting a battery abnormality such as a micro short circuit in the present embodiment will be described. The procedure described below is for detecting a battery voltage drop caused by an abnormality of some cells, such as a slight short circuit, and a large short circuit in which the electrode of the battery block is shorted to the ground (GND). It is not for detecting. In the case of a large short-circuit, the voltage of the battery block becomes almost 0V, so it can be easily detected (in the case of a fine short-circuit, it does not drop to 0V). I won't touch it.
[0024]
The abnormality inspection routine executed by the determination unit 24 of the present embodiment is composed of two phases. The first phase is a phase for determining whether or not the current environment / state is suitable for determination of voltage abnormality such as a slight short circuit, and the second phase is each phase obtained by each terminal voltage detector 22. This is a phase in which it is determined whether or not a slight short circuit or the like is occurring in any of the battery blocks 12 based on the terminal voltage information of the battery block 12. In the present embodiment, the determination process in the second phase is performed only when it is confirmed in the first phase that the current environment is suitable for the determination.
[0025]
FIG. 2 is a diagram showing a procedure of the first phase of the abnormality inspection routine. In the first phase, it is first determined whether or not the SOC of the main battery 10 is in the range of 20 to 80 (range of 20 to 80% of full charge) (S10). The battery ECU 20 always detects and calculates the SOC. Since the SOC calculation mechanism is conventionally known, its description is omitted here. The region of 20 ≦ SOC ≦ 80 is known as a region where the voltage of the nickel metal hydride battery is stabilized.
[0026]
FIG. 4 is a diagram showing a change of the terminal voltage of the battery block 12 of the nickel metal hydride battery with respect to the SOC in the state where the environmental temperature is 25 degrees Celsius. This graph is obtained by experiments. The numerical value shown at each point is the value of the terminal voltage, and the numerical value in parentheses is the terminal voltage in the case of the conventional 2-module 1-block configuration. As shown in this figure, in the nickel metal hydride battery, even if the state of charge SOC changes from 20 to 80, the terminal voltage of the battery block 12 (3 modules) changes only about 0.4V. Although omitted in this figure, in the region where the SOC is 20 or less and 80 or more, the terminal voltage rapidly decreases (20 or less) or rises (80 or more).
[0027]
As described above, in S10, it is determined whether or not the current SOC is a region where the battery voltage is stable (almost constant). In the case of a nickel metal hydride battery, this region is 20 ≦ SOC ≦ 80. However, if the type of the battery changes, the range of this region needs to be changed accordingly. If it is determined in this determination that the SOC is in a region where the battery voltage is stable (determination result Y), it is considered that the terminal voltage difference between the battery blocks 12 is not so large. It can be judged that the environment is easy to find.
[0028]
Conversely, when the determination result of S10 is negative (N), the SOC is in a region where the terminal voltage of each battery block 12 rapidly increases or decreases. In such a region, even if the battery block itself is normal, the difference between the terminal voltages tends to be large, so even if a slight short circuit occurs, it is difficult to distinguish from a voltage drop in the normal range. Therefore, in this embodiment, in order to prevent the abnormality from being determined in such a case, the determination availability flag is set to “0” (S19). Note that the determination availability flag is a flag indicating whether or not abnormality determination processing based on the terminal voltage is to be validated, and is managed by the determination unit 24. The abnormality determination process is validated when the value of the judgment availability flag is “1”, and invalidated when it is “0”.
[0029]
If the determination in S10 is affirmative (Y), the determination unit 24 next determines whether or not the hybrid vehicle is currently stopped (S12). The “stop state” here is a state in which it can be determined that not only the vehicle is stopped, but also that the main battery 10 is not charged or discharged. The determination of “stop state” is as follows: (1) the vehicle is ready to run (READY ON), (2) the parking brake is set (PARKING ON), and (3) the engine speed is substantially zero. The three conditions are used. When all these three conditions are satisfied, it is determined that the state is “stopped”. The travelable state of the condition (1) is a state in which an SMR (system main relay) that switches between supplying and shutting off the electric power of the main battery 10 to each part of the vehicle is ON (connected state). Therefore, if the condition (1) is satisfied, the vehicle is in a state in which various control operations can be performed by supplying electric power to each unit. If the condition (2) is satisfied, it can be determined that the vehicle is currently stopped and will not start immediately. Therefore, in this case, it can be assumed that the main battery 10 is basically not discharged. If the condition (3) is satisfied, it can be determined that the engine is currently stopped, and it can be assumed that the main battery 10 is not charged. If these three conditions are satisfied, it can be assumed that charging / discharging of the main battery 10 is not performed at present and charging / discharging is not performed immediately (there is no cause for starting charging / discharging such as running). In such a state, since the terminal voltage of each battery of the main battery 10 is more stable than during normal driving, the error factor of the terminal voltage is reduced. Further, as will be described later, in this embodiment, the main battery 10 is charged with a constant current according to an instruction from the determination unit 24, and abnormality determination of the battery voltage is performed in this state (S24 and S26 in FIG. 3). However, if there is no charge / discharge factor in this way (except for an instruction from the determination unit 24), there is an advantage that it is easy to realize such a charged state with a constant current. Accordingly, if the determination result in S12 is negative (N), the determination enable / disable flag is set to “0” (S19), and if the determination is affirmative (Y), the process proceeds to the next S14. For example, the determination result in S12 is affirmative (Y) when the vehicle is started at work or when the parking brake is applied due to a long signal wait. In S12, the air conditioner and other operating states may be further inspected to confirm that the battery is not discharged.
[0030]
In S14, the environmental temperature t0 around the main battery 10 and the temperature ti (i is 1 to m) of each battery block 12 are obtained, and the condition that "t0 and all ti are 0 degrees Celsius or more and 40 degrees or less" is satisfied. Determine whether or not. These various temperatures t0 and ti are data used in the conventional battery control, and a temperature sensor therefor is already provided. Therefore, it is not necessary to provide a new temperature sensor for this embodiment. If this condition is not satisfied (determination result N), the battery voltage is not stabilized and the voltage of each battery block 12 may be significantly shifted, so the determination propriety flag is set to “0” (S19). .
[0031]
If the determination result in S14 is affirmative (Y), it is determined whether the change width Δt0 of the battery environmental temperature t0 for the past 10 seconds is within 3 degrees (S16). If this determination result is negative (N), it means that the battery environmental temperature changes drastically, and the stability of the terminal voltage of the main battery cannot be guaranteed (that is, the terminal voltage increases or decreases greatly even in a normal battery block). Therefore, the determination availability flag is set to “0” (S19).
[0032]
In this way, when all four condition determinations of S10 to S16 are (Y), it can be regarded that charging / discharging is not performed and the terminal voltage of each battery block 12 is stable, and each battery block 12 It can be assumed that terminal voltage variation (error) is small. In this embodiment, when it can be determined that such a state is present, the determination enable / disable flag is set to “1” (S18). In addition, the order of determination of S10 to S14 is arbitrary, and the illustrated example is merely an example.
[0033]
When the determination flag is set in this manner, the first phase is completed, and then the second phase is started. However, in the present embodiment, the process proceeds to the next second phase process only when the availability determination flag is “1”, and when the flag is “0”, the process is stopped in S19. The first phase process is periodically performed at regular time intervals while the vehicle is powered on.
[0034]
Next, the second phase will be described with reference to FIG. In the second phase, the determination unit 24 first reads the offset value of each terminal voltage detector 22 from the nonvolatile memory 30 (S20), and corrects the output voltage value of each corresponding terminal voltage detector 22 by this offset value. . The correction value obtained as a result is a value from which a static error component due to a manufacturing error of the terminal voltage detector 22 is almost removed. Next, in S22, it is confirmed that the determination availability flag is “1”. If the confirmation result is negative (N), the process ends.
[0035]
When it is confirmed that the determination availability flag is “1”, the determination unit 24 then instructs a “charging current (Ic) to a hybrid ECU (not shown) that controls the engine, motor, and generator of the hybrid vehicle. ) =-1C "is instructed (S24). Here, the charging current of 1C is the amount of current that is fully charged in one hour after charging a battery in a charged state with a uniform current. For example, when the battery capacity is 6.5 Ah (ampere time), 1C Is 6.5A. The negative value “−1C” is used to express the discharge as positive and the charge as a negative value, and the charge instruction means that charging is performed with a current of 1 C. The hybrid ECU instructs the generator to generate electric power for charging in consideration of other inputs in the charging instruction. At this point, since the vehicle is in a “stopped state”, it is considered that the hybrid ECU is hardly given any input that causes charging other than the charging instruction in S24. Therefore, if there is no significant change in the situation, the hybrid ECU operates the engine and turns the generator according to the instruction in S24, and charges the main battery 10 with a current having a magnitude of 1C. In S26, it is determined whether or not the main battery is actually charged with “Ic = −1C”. If this determination result is negative (N), this determination routine is terminated, and the process proceeds only when the determination result is affirmative (Y).
[0036]
In the present embodiment, after determining that the main battery 10 is charged with a constant current of 1 C, abnormality determination such as a micro short circuit is performed. This is because, in such a state of charging with a constant current, the same current flows through each battery block 12 and the terminal voltage of each battery block 12 is stabilized. Conventionally, abnormality determination is performed based on the terminal voltage regardless of whether the battery is charged or discharged, so that the error (variation) of the terminal voltage in the normal state (with 2 modules and 1 block) Although it was necessary to assume a large value of 0.7 V, in this embodiment, the abnormality determination is limited to charging at a constant current, so as a variation in terminal voltage in a normal state (this configuration of three modules and one block) But) 0.4V should be assumed. As described above, in this embodiment, by creating a state in which the vehicle is forcibly charged at a constant current in the “stop state” without any other charge / discharge factor, the assumed error of the terminal voltage of each battery block is greatly increased. I was able to reduce it. Note that the charging current amount of 1C is a reference current amount for charging the battery, and in general, many batteries are developed in consideration of charging at 1C. Terminal voltage stability is improved. Further, 1C is a value of a charging current used in an inspection at the time of battery shipment, and only a battery block in which the terminal voltage enters a variation of 0.4V at the time of 1C charging is shipped as a normal product.
[0037]
If the determination result in S26 is affirmative (Y), then the determination unit 24 determines that the change (rise) width of the terminal voltage (after offset correction) of each battery block 12 after entering the second phase is 0. It is determined whether it is within 4V (S28). This is a step for confirming whether the SOC is in the range of 20 to 80 even at this time. From the characteristics of FIG. 4, it can be estimated that the SOC is in the range of 20 to 80 when the voltage increase is 0.4 or less. The process proceeds to the next step only when the result of this determination is affirmative (Y), and when it is negative (N), the second phase routine is terminated.
[0038]
In S30, after entering the second phase, a state in which the determination availability flag is “1” and the charging state is “Ic = −1C”, and the increase width of each terminal voltage is 0.4 V or less is 10 seconds. Determine if it has continued. If the state does not reach 10 seconds, the process returns to S22. Then, when the duration of the state reaches 10 seconds (the determination result in S30 is Y), the process proceeds to the next. Here, 10 seconds is the time required for the voltage of each battery block 12 to be stabilized to an acceptable level after starting charging of “Ic = −1C”. Therefore, when the determination result of S30 is affirmative (Y), the terminal voltage of each battery block 12 is stabilized and is in a state of less variation. In the present embodiment, the terminal voltages of the battery blocks 12 are compared only after such a state is reached.
[0039]
That is, first, the minimum value Vmin among the terminal voltages (after offset correction) of the m battery blocks 12 is obtained (S32). Then, the minimum value Vmin is compared with the terminal voltage (after offset correction) of each of the other (m−1) battery blocks to check whether or not the voltage abnormality condition is satisfied (S34). The abnormal voltage condition is a condition that all the differences between the (m−1) terminal voltages and Vmin are equal to or greater than a predetermined threshold value. In this embodiment, when this condition is satisfied. It is determined that a voltage abnormality has occurred due to a slight short circuit or the like. In addition, since it is considered that the probability that voltage abnormality such as a micro short-circuit occurs simultaneously in two or more battery blocks 12 is extremely low, the battery block 12 in which abnormality has occurred can be detected under the condition of S34. Therefore, if the determination result in S34 is affirmative (Y), determination of voltage abnormality such as a slight short circuit is confirmed (S36), and necessary measures such as charge / discharge stop and alarm output are taken according to this determination. . If the determination result in S34 is negative (N), it is determined that an abnormality such as a slight short circuit has not occurred, and the determination routine is terminated.
[0040]
In the present embodiment, the abnormality determination process (second phase) is performed only when the environmental conditions under which the terminal voltage of the battery is stable are good (when the determination is possible flag “1” and charging is performed at 1C). The terminal voltage variation is small. Further, since the detection results of the terminal voltage detectors 22 are corrected with the offset values stored in advance, static errors between the detectors 22 can be almost ignored. In addition, since all battery blocks 12 connected in series are charged with the same current (1C), the dynamic error occurring during charging can be regarded as almost the same in all battery blocks 12 (charging under the same conditions). Since the temperature change can be regarded as almost the same, the direction and magnitude of the change in circuit resistance and operational amplifier characteristics can be regarded as the same). The error is almost negligible. Therefore, since an error (variation) to be assumed for the terminal voltage detection value in the normal state is small, even if one battery block 12 is configured with three modules, the battery block 12 is changed from the conventional one (two modules and one block). The variation in the terminal voltage detection value is reduced, and the threshold value used for the determination in S34 can be made smaller than before. For example, even if the threshold value is set to 0.8 V (= 1.2 V × 2/3) in order to ensure the same accuracy in the present embodiment as compared with the conventional threshold value of 1.2 V, a slight short circuit And the like can be detected. This is because in this embodiment, as described above, the terminal voltage variation of the battery block 12 is 0.4 V, and the variation at the time of detection caused by the individual detectors 22 can be substantially ignored. Even if it sees, the dispersion | variation in the terminal voltage detection value which should be assumed by a normal state is about 0.5V, and when the voltage drop which exceeds the threshold value of 0.8V occurs, it can determine with abnormality reliably.
[0041]
Therefore, in this embodiment, even if the number of terminal voltage detectors 22 is reduced to 2/3 of the conventional one with three modules as one battery block without changing the voltage of the entire main battery 10, the same accuracy as in the past is obtained. A voltage drop of the battery block due to a short circuit or the like can be detected. Therefore, according to the present embodiment, the circuit scale of the battery ECU 20 can be reduced to reduce the cost. Moreover, since the number of wire harnesses and parts between the battery 10 and the battery ECU 20 can be reduced, the overall failure rate can be reduced.
[0042]
As described above, according to the present embodiment, the abnormality determination process (second phase) is performed only when the terminal voltage of each battery block is stable (that is, variation is small) and the environmental conditions are good. The accuracy of the terminal voltage detection value that is the basis of the above is increased, and the determination accuracy of the abnormality determination is improved. Further, in this embodiment, the initial error (offset value) of each terminal voltage detector is obtained in advance, and the actual terminal voltage detection value is corrected thereby, so that the accuracy of the terminal voltage detection value is further improved and the determination is made. The accuracy can be further improved. Further, as a result of the increased accuracy of the terminal voltage detection value in this way, the abnormality determination threshold value itself can be made smaller than before, and a battery abnormality such as a micro short circuit can be detected early. As a result, even if the number of terminal voltage detectors is reduced, it is possible to ensure the same determination accuracy as in the conventional case, and to reduce the cost of the battery ECU and its peripheral circuits.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a battery abnormality determination mechanism according to an embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a procedure of a first phase of a processing routine of the embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a procedure of a second phase of the processing routine of the embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing SOC-terminal voltage characteristics of a battery block of a nickel metal hydride battery.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a conventional battery abnormality determination mechanism.
[Explanation of symbols]
10 main battery, 12-1 to 12-m battery block, 20 battery ECU, 22-1 to 22-m terminal voltage detector, 24 determination unit, 30 nonvolatile memory.

Claims

A battery inspection device for detecting an abnormality of an assembled battery mounted on a hybrid vehicle,
Stop determination means for determining whether or not the hybrid vehicle is in a stopped state;
Means for instructing the assembled battery to be charged at a predetermined charging current;
In the state of charge at this predetermined charging current, an abnormality determination means for detecting a terminal voltage of each battery block constituting the assembled battery and determining whether or not the assembled battery is abnormal based on the detection result;
Have a, the abnormality determining unit, when it is determined that the stopped state by the vehicle stop determining means detects a terminal voltage of each battery block that constitutes the battery pack, the abnormal presence or absence of basis assembled battery on the detection result The battery inspection apparatus characterized by performing determination of .