組電池の状態判定装置及び状態判定方法
【課題】直列に接続された複数の単電池からなる組電池の状態を判定する技術を提供する。
【解決手段】ＢＭＳ２０は、充電中又は放電中に、組電池１２の異なる位置に配置された単電池５０の温度差を測定し、当該温度差から組電池１２の状態を判定する。充電中又は放電中における単電池５０の温度差は、これら単電池５０の内部抵抗のばらつきを反映している。このＢＭＳ２０によれば、組電池１２内の異なる位置に配置された単電池５０の温度差を用いて単電池５０の内部抵抗変化を評価することができ、これによって組電池１２の状態を判定することができる。
【解決手段】ＢＭＳ２０は、充電中又は放電中に、組電池１２の異なる位置に配置された単電池５０の温度差を測定し、当該温度差から組電池１２の状態を判定する。充電中又は放電中における単電池５０の温度差は、これら単電池５０の内部抵抗のばらつきを反映している。このＢＭＳ２０によれば、組電池１２内の異なる位置に配置された単電池５０の温度差を用いて単電池５０の内部抵抗変化を評価することができ、これによって組電池１２の状態を判定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列に接続された複数の単電池からなる組電池の状態を判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、繰り返し使用可能な二次電池が用いられている。二次電池は、充電と放電を繰り返すことで何度も使用することができ、充電不能な電池に比べて環境に優しく、電気自動車など現在その使用分野を広げている。
【０００３】
二次電池は、使用回数が増えるに従って劣化により内部抵抗が増加し、容量が低下する。二次電池の内部抵抗の増加や容量低下が起こると、最大電圧や最大電力など電池に求められている性能を実現することができないため、従来から、二次電池の劣化等の状態を判定する技術が開発されている。また、二次電池は、一般的に、その複数個が直列に接続された組電池として用いられており、組電池の状態を判定する技術も知られている（例えば、引用文献１）。この技術では、組電池に含まれる二次電池のうち、使用により最も温度の高くなる位置に配置された二次電池を選出し、当該二次電池の内部抵抗を測定した結果に基づいて組電池の状態を判定する。この技術によれば、組電池に含まれる全ての二次電池の内部抵抗を個別に測定する必要がなく、組電池の状態を容易に判定することができるという。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０９６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、組電池では当該組電池に含まれる各単電池の内部抵抗の上昇が問題となることがある。組電池では、各単電池の内部抵抗の上昇の差により単電池間の内部抵抗の差（内部抵抗変化）が大きくなると、個々の単電池の容量を最大限に引き出すことができず、組電池に求められている性能を実現することができない。
【０００６】
本発明は、直列に接続された複数の単電池からなる組電池の状態を判定する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、直列に接続された複数の単電池からなる組電池の状態を判定する組電池の状態判定装置であって、充電中又は放電中に、前記組電池の異なる位置に配置された単電池の温度差を測定する温度測定部と、前記温度差から前記組電池の状態を判定する状態判定部と、を備える。
【０００８】
同一の単電池であっても異なる温度環境に置かれている場合には、劣化等の進み具合が異なり、結局、単電池間の内部抵抗のばらつきの原因となる。また、複数の単電池が直列接続されていて同一の充電電流又は放電電流が流れる場合でも、それらの単電池の劣化度合い等が異なっていると、単電池毎の発熱量が相違し、単電池毎の温度の相違として現れる。すなわち、充電中又は放電中における単電池の温度差は、これら単電池の劣化度合い等の電池の内部抵抗を反映しているといえる。この組電池の状態判定装置によれば、組電池内の異なる位置に配置された単電池の温度差を用いて単電池の内部抵抗変化を評価することができ、これによって組電池の状態を判定することができる。
【０００９】
上記の状態判定装置では、前記状態判定部は、前記温度差が基準温度差よりも大きい場合に、前記組電池を異常と判定することが好ましい。これにより、単電池の内部抵抗変化が基準温度差に対応する内部抵抗差を超えてばらついているかどうかを評価することができ、組電池の状態を判定することができる。
【００１０】
上記の状態判定装置では、前記温度測定部は、前記単電池の各々の温度を計測した結果から前記温度差を算出し、前記状態判定部は、充放電開始時に前記温度測定部が測定した少なくとも１つの前記単電池の温度に基づいて前記基準温度差を決定することが好ましい。
【００１１】
単電池に流れる電流は、組電池が配置される場所の環境温度による各単電池の内部抵抗の変動に伴って変化し、環境温度が低い場合、一定の規定電圧範囲等の制限から単電池に電流を流しにくく、温度差が生じにくい。一方、環境温度が高い場合、単電池に電流を流しやすく、温度差が生じやすい。この組電池の状態判定装置によれば、充放電開始時の単電池の温度、つまり環境温度に応じて基準温度差を決定するので、環境温度によらず組電池の状態を判定することができる。
【００１２】
上記の状態判定装置では、前記温度測定部は、前記組電池の放熱効率が最も高い第１位置に配置された第１の単電池に対する放熱効率が最も低い第２位置に配置された第２の単電池の温度差を測定しており、前記状態判定部は、前記温度差が負（つまり、第２の単電池温度＜第１の単電池温度）である場合に、前記組電池を異常と判定するすることが好ましい。
【００１３】
この組電池の状態判定装置によれば、測定された温度差が負となり、最も温度が高くなることが予想される第２の単電池の温度が、最も温度が低くなることが予想される第１の単電池の温度よりも低くなった場合に、第１の単電池に接続不良等による異常発熱が発生した等の突発的な異常が発生したことを検知することができ、これによって、組電池の状態を判定することができる。
【００１４】
上記の状態判定装置では、前記組電池の充放電電流を測定する電流測定部を更に備え、前記状態判定部は、充放電を開始してから前記電流測定部が測定した前記充放電電流の積算電流量が基準電流量を超えた場合に、前記組電池の状態を判定することが好ましい。
【００１５】
この組電池の状態判定装置によれば、組電池に基準電流量を超える充放電電流が流れ、単電池間に内部抵抗のばらつきに起因する温度差が生じた場合に組電池の状態を判定するので、同一条件下における組電池の状態を判定することができる。
【００１６】
本発明は、組電池の状態判定方法にも具現化される。本発明の組電池の状態判定方法は、直列に接続された複数の単電池からなる組電池の状態を判定する組電池の状態判定方法であって、充電中又は放電中に、前記組電池の異なる位置に配置された単電池の温度差を測定する温度測定工程と、前記温度差から前記組電池の状態を判定する状態判定工程と、を備える。
【００１７】
この組電池の状態判定方法によれば、組電池内の異なる位置に配置された単電池の温度差を用いて単電池の内部抵抗変化を評価することができ、これによって組電池の状態を判定することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、直列に接続された複数の単電池からなる組電池の状態を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】電池システムのブロック図
【図２】組電池の概略図
【図３】実施形態１の状態判定処理を示すフローチャート
【図４】充電中の単電池の温度測定結果を示す図
【図５】充電中の単電池の温度測定結果を示す図
【図６】充電中の単電池の温度測定結果を示す図
【図７】実施形態２の状態判定処理を示すフローチャート
【図８】電池システムのブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１について、図１ないし図６を用いて説明する。
１．状態判定装置の構成
図１は、本実施形態における電池システム１０の構成を示す図である。電池システム１０は、組電池１２と電池管理装置（状態判定装置の一例であり、以下、ＢＭＳ）２０を備えている。以下では、組電池１２を構成する複数の二次電池を、単電池５０と称す。電池システム１０では、組電池１２が接続端子１６を介して装置外部の充電部（負荷）１８と接続されることで組電池１２が充電（放電）され、ＢＭＳ２０は、組電池１２の充放電を制御するとともに、その状態を判定する。
【００２１】
（組電池）
図２に示すように、組電池１２には５個の単電池５０Ａ、５０Ｂ、・・・５０Ｅが一列に並んで収容されている。各単電池５０には、お互いに異なる一対の電極端子５６Ａ、５６Ｂが形成されている。各単電池５０は、隣り合う単電池５０の電極端子２２の極性が交互に逆向きになるように配置されている。組電池１２では、隣り合う単電池５０のお互いに異なる電極端子を導電性を有する板部材であるバスバー５８で接続することで、５個の単電池５０が直列に接続されている。
【００２２】
（ＢＭＳ）
図１に示すように、ＢＭＳ２０は、中央処理装置（以下、ＣＰＵ）３０と電流センサ（電流想定部の一例）２２と電圧測定回路２４と温度センサ（温度測定部の一例）２８を含む。
ＣＰＵ３０は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ３２を内在しており、メモリ３２には、電池システム１０の動作を制御するための各種のプログラムが記憶されている。ＣＰＵ３０は、メモリ３２から読み出したプログラムに従って、状態判定部４２、温度差算出部（電流測定部の一例）４４等として機能し、ＢＭＳ２０内の各部の制御を行うとともに、充電部１８に信号を送信する。また、ＣＰＵ３０は、アナログ−デジタル変換機（以下、ＡＤＣ）３４を内蔵している。
【００２３】
温度センサ２８は、接触式あるいは非接触式で組電池１２に含まれる各単電池５０の温度ＴＡ、ＴＢ、・・・ＴＥを所定期間毎に測定し、測定したこれらの温度をＣＰＵ３０のメモリ３２に記憶する。電流センサ２２は、接続端子１６と組電池１２を接続する配線５２を流れる電流、すなわち組電池１２の充放電電流を所定期間毎に測定し、測定した電流値ＩをＡＤＣ３４（ＣＰＵ３０内）に送信する。
【００２４】
電圧測定回路２４は、配線５４を介して各単電池５０の両極間の電圧値ＶＡ、ＶＢ、・・・ＶＥを各々測定する。電圧測定回路２４は、測定したこれらの電圧値ＶをＡＤＣ３４（ＣＰＵ３０内）に送信する。また、電圧測定回路２４には、各単電池５０を個別に放電する放電回路２６が設けられている。電圧測定回路２４は、各単電池５０の電圧値Ｖを測定し、各単電池５０の電池容量がばらつく虞がある場合には、放電回路２６を用いて各単電池５０を個別に放電し、各単電池５０の容量ばらつきを調整する。
【００２５】
ＡＤＣ３４（ＣＰＵ３０内）は、電流センサ２２及び電圧測定回路２４から送信されるアナログデータの電流値Ｉ及び電圧値Ｖを、デジタルデータの電流値Ｉ及び電圧値Ｖに変換し、変換後の電流値Ｉ及び電圧値ＶをＣＰＵ３０のメモリ３２に記憶する。
【００２６】
２．状態判定処理
図３ないし図６を用いて、組電池１２の充電時に、ＢＭＳ２０で行われる状態判定処理を説明する。図３に、ＢＭＳ２０のＣＰＵ３０で実行される状態判定処理のフローチャートを示す。この状態判定処理では、充電中の組電池１２に発生する単電池５０の温度差に基づいて、組電池１２の状態を判定する。
【００２７】
ＣＰＵ３０は、ユーザによって電池システム１０が起動された後に、電池システム１０が充電部１８に接続されると、充電部１８から組電池１２への電力供給を開始し、これに伴って状態判定処理を開始する。ＣＰＵ３０は、状態判定処理を開始すると、各単電池５０の温度Ｔ及び電圧値Ｖの測定を開始するとともに、充電電流の電流値Ｉの測定を開始する。
【００２８】
ＣＰＵ３０は、状態判定処理の開始後初めて測定された各単電池５０の温度Ｔ１の平均温度Ｔ１ａｖｅ（つまり、各単電池５０に電流が流れる前に測定された平均温度）を算出し、メモリ３２に記憶された第１基準温度Ｐ１と比較する。ＣＰＵ３０は、平均温度Ｔ１ａｖｅが第１基準温度Ｐ１以下の場合（Ｓ２：ＮＯ）、温度低下による単電池５０の抵抗増加により、単電池５０の温度差から組電池１２の状態を精度良く判定することができないことから、状態判定処理を停止する。
【００２９】
また、ＣＰＵ３０は、平均温度Ｔ１ａｖｅが第１基準温度Ｐ１よりも大きい場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、温度Ｔ１の最大温度差ΔＴ１ｍａｘを算出し、メモリ３２に記憶された第１基準温度差Ｑ１と比較する。ＣＰＵ３０は、最大温度差ΔＴ１ｍａｘが第１基準温度差Ｑ１よりも大きい場合（Ｓ４：ＮＯ）、後述する単電池５０の温度差ΔＴ２が充電電流が流れたことにより発生したものなのか、外部からの熱の伝導等によるものなのかを判別することができないことから、状態判定処理を停止する。
【００３０】
また、ＣＰＵ３０は、最大温度差ΔＴ１ｍａｘが第１基準温度差Ｑ１以下の場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、状態判定処理の開始後に測定された充電電流の電流値Ｉを積算して積算電流量ＳＩを算出する。ＣＰＵ３０は、積算電流量ＳＩがメモリ３２に記憶された基準電流量ＫＩに到達するまで待機し、積算電流量ＳＩが基準電流量ＫＩに到達すると（Ｓ６）、到達時の各単電池５０の温度Ｔ２を用いて組電池１２の状態を判定する。
【００３１】
図２に示すように、組電池１２には５個の単電池５０が一列に並んで収容されているため、その中央部に配置された単電池５０Ｃは放熱効率が最も低く、逆に、その端部に配置された単電池５０Ａ、Ｅは放電効率が最も高くなる。そのため、組電池１２に基準電流量ＫＩ以上の電流が流れると、図４ないし図６に示すように、単電池５０に温度差が生じる。
【００３２】
温度差算出部４４として機能するＣＰＵ３０は、各単電池５０の温度Ｔ２のうち、放熱効率が最も低い中央部に配置された単電池５０Ｃの温度Ｔ２Ｃから放熱効率が最も高い端部に配置された単電池５０Ａの温度Ｔ２Ａを引いて温度差ΔＴ２を算出し、メモリ３２に記憶された第２基準温度差（基準温度差の一例）Ｑ２と比較する。ＣＰＵ３０は、図４のＴ２’に示すように、温度差ΔＴ２’が第２基準温度差Ｑ２よりも大きい場合（Ｓ８：ＮＯ）、単電池５０Ａと単電池５０Ｃの内部抵抗が第２基準温度差Ｑ２に相当する内部抵抗差を超えてばらついていることを検知する。これにより、状態判定部４２として機能するＣＰＵ３０は、組電池１２が劣化により異常状態に達していると判定し（Ｓ１６）、表示部（図示されていない）等を用いて判定結果をユーザに報知し、処理を終了する。
【００３３】
また、ＣＰＵ３０は、図４のＴ２に示すように、温度差ΔＴ２が第２基準温度差Ｑ２以下の場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、温度差ΔＴ２が負であるか否かを確認する。ＣＰＵ３０は、図５のＴ２’に示すように、温度差ΔＴ２’が負の場合（Ｓ１０：ＮＯ）、組電池１２の構造から予想される温度Ｔ２Ａと温度Ｔ２Ｃの関係と実際に測定された温度Ｔ２Ａ’と温度Ｔ２Ｃ’との関係が異なることを検知する。これにより、ＣＰＵ３０は、例えばバスバー５８と単電池５０Ａの接続不良により単電池５０Ａに異常発熱が発生している等の異常状態が発生していると判定し（Ｓ１６）、判定結果をユーザに報知し、処理を終了する。
【００３４】
また、ＣＰＵ３０は、図５のＴ２に示すように、温度差ΔＴ２が負でない場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、温度Ｔ２の最大温度Ｔ２ｍａｘをメモリ３２に記憶された第２基準温度Ｐ２と比較する。図６のＴ２’に示すように、ＣＰＵ３０は、単電池５０Ｃの温度Ｔ２Ｃ’が第２基準温度Ｐ２以上の場合（Ｓ１２：ＮＯ）、単電池５０Ｃの内部抵抗が組電池１２を構成する単電池５０に必要とされる抵抗値の限度を超えて劣化していることを検知する。これにより、ＣＰＵ３０は、組電池１２が劣化により異常状態に達していると判定し（Ｓ１６）、判定結果をユーザに報知し、処理を終了する。
【００３５】
一方、ＣＰＵ３０は、図４ないし図６のＴ２に示すように、温度差ΔＴ２が第２基準温度差Ｑ２以下であり、温度差ΔＴ２が０または正であり、温度Ｔ２の全てが第２基準温度Ｐ２よりも小さい場合（Ｓ８、Ｓ１０、Ｓ１２：ＹＥＳ）、組電池１２が正常であると判定し（Ｓ１４）、処理を終了する。
【００３６】
３．本実施形態の効果
（１）本実施形態の電池システム１０では、ＢＭＳ２０が充電中の組電池１２の各単電池５０の温度Ｔ２を測定し、その温度差ΔＴ２を用いて組電池１２の状態を判定する。通常、組電池１２では、各単電池５０の放熱効率が均一ではなく、そのため、これら複数の単電池５０を直列に接続し、これらの単電池５０に同一の充電電流が流れても単電池５０に温度差が生じる。高温部に配置された単電池５０は低温部に配置された単電池５０に比べて劣化が進みやすく、内部抵抗が増加しやすい。そして、劣化の進んだ単電池５０では、劣化の進んでいない単電池５０に比べて、充電電流が流れることによる温度上昇が大きく、これにより更に劣化度合いの差が拡大する。すなわち、充電中の測定される単電池５０の温度差は、これら単電池５０の劣化度合いの差を反映している。
【００３７】
この電池システム１０によれば、組電池１２の異なる位置に配置された単電池５０Ａと単電池５０Ｃの温度差ΔＴ２を用いて単電池５０の内部抵抗の差（内部抵抗変化）を評価することができ、これによって組電池１２の状態を判定することができる。
【００３８】
（２）本実施形態の電池システム１０では、組電池１２の各単電池５０の温度Ｔ２を用いて組電池１２の状態を判定する。そのため、組電池１２の状態を判定するために、組電池１２に一定の時間に亘って定電流を流す必要もなければ、組電池１２の電圧値Ｖを組電池１２に流れ込む電流値Ｉと同期して測定する必要もなく、これらを実現するための構成を必要としない。そのため、組電池１２の状態判定を比較的簡易なシステムで実現することができる。
【００３９】
また、この電池システム１０では、充電開始時の組電池１２の充電状態によらずに組電池１２の状態を判定することができる。そのため、組電池１２の状態を判定するために、組電池１２の残容量の推定精度に依存することなく、劣化判定を実現できるので、比較的簡易なシステムで実現することができる。
【００４０】
（３）本実施形態の電池システム１０では、温度差ΔＴ２が第２基準温度差Ｑ２よりも大きい場合に、組電池１２を異常状態と判定するので、単電池５０の内部抵抗変化が第２基準温度差Ｑ２に対応する内部抵抗差を超えてばらついているかどうかを評価することができ、組電池１２の状態を判定することができる。
【００４１】
（４）本実施形態の電池システム１０では、温度差ΔＴ２が負となり、放熱効率が低い中央部に配置された単電池５０Ｃの温度Ｔ２Ｃが、放熱効率が高い端部に配置された単電池５０Ａの温度Ｔ２Ａよりも低くなった場合に、組電池１２を異常状態と判定するので、単電池５０Ａに接続不良等による異常発熱が発生した等の突発的な異常が発生したことを検知することができ、組電池１２の状態を判定することができる。
【００４２】
（５）本実施形態の電池システム１０では、組電池１２に基準電流量ＫＩを超える充電電流が流れたときに状態判定処理が実行（許可）されるので、判定に至るまでの電流量を同一条件に設定でき，これにより判定精度が向上する。
【００４３】
（６）本実施形態の電池システム１０では、組電池１２の状態判定処理開始時の各単電池５０の平均温度Ｔ１ａｖｅが第１基準温度Ｐ１以下の場合に組電池１２の状態判定を停止する。通常、平均温度Ｔ１ａｖｅが低く、電流が流れる前の単電池５０の温度が低くなると、単電池５０の内部抵抗が指数関数的に増大する。そのため、測定された温度差ΔＴ２が第２基準温度差Ｑ２を超え、単電池５０の内部抵抗変化が検出された場合でも、その内部抵抗変化が劣化によるものか、電池温度によるものかを区別することが難しい。この電池システム１０では、平均温度Ｔ１ａｖｅが第１基準温度Ｐ１以下の場合に組電池１２の状態判定を停止するので、電池温度による内部抵抗変化を劣化による内部抵抗変化と誤判定してしまうことを抑制することができる。
【００４４】
（７）本実施形態の電池システム１０では、組電池１２の状態判定処理開始時の各単電池５０の最大温度差ΔＴ１ｍａｘが第１基準温度差Ｑ１よりも大きい場合に組電池１２の状態判定を停止するので、外部からの熱の伝導により充電中の単電池５０の温度差ΔＴ２が増加し、正常状態の組電池１２が異常状態と誤判定されることが防止される。
【００４５】
＜実施形態２＞
本発明の実施形態２を、図７を用いて説明する。図１に点線で示すように、本実施形態の電池システム１０では、ＣＰＵ３０のメモリ３２に、平均温度Ｔ１ａｖｅと第２基準温度差Ｑ２が対応付けられた対応表が記憶されている点で実施形態１のシステムと異なる。以下の説明では、実施形態１と同一の内容については重複した記載を省略する。
【００４６】
１．状態判定処理
図７に示すように、ＣＰＵ３０は、状態判定処理を開始すると、各単電池５０の温度Ｔ１を測定し、平均温度Ｔ１ａｖｅを算出する。ＣＰＵ３０は、平均温度Ｔ１ａｖｅとメモリ３２に記憶された対応表を比較し、平均温度Ｔ１ａｖｅに対応する第２基準温度差Ｑ２を選出する（Ｓ２２）。そして、ＣＰＵ３０は、Ｓ１０において、単電池５０の温度差ΔＴ２を第２基準温度差Ｑ２と比較する際には、温度差ΔＴ２を平均温度Ｔ１ａｖｅを用いて選出された第２基準温度差Ｑ２と比較する。
【００４７】
２．本実施形態の効果
（１）本実施形態の電池システム１０では、組電池１２の状態判定処理開始時の各単電池５０の温度Ｔ１を測定し、その平均温度Ｔ１ａｖｅから第２基準温度差Ｑ２を決定する。この電池システム１０によれば、充電開始時の各単電池５０の温度Ｔ１（これは、組電池１２の環境温度を反映）に応じて第２基準温度差Ｑ２を決定することができ、環境温度によらず組電池１２の状態を判定することができる。
【００４８】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、電池システム１０が１つのＢＭＳ２０を有し、状態判定部４２、温度差算出部４４等の機能をＢＭＳ２０が有する１つのＣＰＵ３０によって実行する例を用いて示したが、本発明はこれに限られない。例えば、お互いに異なるＣＰＵ、ＢＭＳなどによって各部が構成されても良ければ、これら各部が独立した機器等を用いて構成されていても良い。
【００４９】
（２）上記実施形態では、５個の単電池５０が収容された組電池１２を用いて説明を行ったが、組電池１２に収容される単電池５０の数はこれに限定されない。また、充電中の単電池５０の温度差ΔＴ２を測定する際に、放熱効率が最も高い場所を組電池１２の中央部とし、放熱効率が最も低い場所を組電池１２の端部とする例を用いて説明を行ったが、これは複数の単電池５０が一列に並んで収容された場合の例であり、単電池５０が他の形状、例えばコの字形に並んで収容されている場合には、その収容形状に合わせて放熱効率の高い場所と低い場所を決定すれば良い。
【００５０】
（３）上記実施形態では、充電中の単電池５０として、放熱効率が最も高い場所と最も低い場所とに配置された単電池５０の温度差を算出する例を用いて説明を行ったが、これに限定されず、異なる位置に配置された単電池５０の温度差が検出されれば、組電池１２の状態を判定することができる。例えば、複数の単電池５０が一列に並んで収容された組電池１２の両端部に配置された単電池５０の温度差を検出し、この温度差が所定値以上である場合に、組電池１２が異常状態であると判断するようにしても良い。
【００５１】
（４）また、温度を比較する単電池は２つに限られず、３つ以上であってよい。この場合、これらの単電池５０の温度差が予め予定された大小関係と異なる場合に、組電池１２が異常状態であると判断するようにしても良い。
【００５２】
（５）上記実施形態では、単電池５０の温度差が所定値以上であるときに異常状態と判断して警告を発するように構成したが、これに限らず、検出された温度差を組電池の劣化度合い、残り使用可能時間（寿命）等に置き換えて表示したり、信号を出力するようにしても良い。
【００５３】
（６）上記実施形態では、充電中に組電池１２の状態を判定する例を用いて説明を行ったが、放電中に組電池１２の状態を判定しても良い。また、組電池１２の充電状態と放電状態が短期間毎に複数回切り替えられる場合には、充放電中に組電池１２の状態を判定しても良い。
【００５４】
（７）この発明では、ファン等の組電池１２を強制的に冷却する機構が含まれていても良い。例えば、この強制的に冷却する機能の影響をふまえて第２基準温度差Ｑ２を設定することで、このような機構を含む場合にも適用が可能である。
【００５５】
（８）上記実施形態において、第２基準温度差Ｑ２は、使用開始時（つまり、新品時）に測定された当該組電池１２の基準温度差に基づいて設定されることが好ましい。これにより、組電池１２の特性に応じた基準温度差を設定することができる。
【００５６】
（９）この発明は、図８に示すように、複数個の組電池１２を含んで構成される電池パック６０にも有用である。電池パック６０は、組電池１２と電圧測定回路２４及び温度センサ２８が形成された基板であるセルセンサ（以下、ＣＳ）７０とを含む複数個の電池モジュール６２を有するとともに、これらの電池モジュール６２を管理するバッテリ−マネージャー（以下、ＢＭ）６４、及び電流センサ２２を有する。ＢＭ６４は、ＣＰＵ３０の他、電流センサ２２を用いて直列に接続される組電池１２の充放電電流を計測する電流計測部６６を備える。各電池モジュール６２のＣＳ７０とＢＭ６４は、通信ライン６８を介して接続されており、通信ライン６８を介して、各電池モジュール６２で測定された電池電圧や電池温度の情報がＢＭ６４へと送られる。
【００５７】
この電池パック６０では、各電池モジュール６２における単電池５０の温度差ΔＴ２の測定結果から、各組電池１２の劣化や異常等の状態を判定することができ、これにより電池パック６０の劣化や異常等の状態を判定することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０：電池システム、１２：組電池、２２：電流センサ、２４：電圧測定回路、２８：温度センサ、３０：ＣＰＵ、３２：メモリ、４２：状態判定部、４４：温度差算出部、５０：単電池、ＫＩ：基準電流量、Ｐ１、Ｐ２：基準温度、Ｑ１、Ｑ２：基準温度差、ＳＩ：積算電流量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列に接続された複数の単電池からなる組電池の状態を判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、繰り返し使用可能な二次電池が用いられている。二次電池は、充電と放電を繰り返すことで何度も使用することができ、充電不能な電池に比べて環境に優しく、電気自動車など現在その使用分野を広げている。
【０００３】
二次電池は、使用回数が増えるに従って劣化により内部抵抗が増加し、容量が低下する。二次電池の内部抵抗の増加や容量低下が起こると、最大電圧や最大電力など電池に求められている性能を実現することができないため、従来から、二次電池の劣化等の状態を判定する技術が開発されている。また、二次電池は、一般的に、その複数個が直列に接続された組電池として用いられており、組電池の状態を判定する技術も知られている（例えば、引用文献１）。この技術では、組電池に含まれる二次電池のうち、使用により最も温度の高くなる位置に配置された二次電池を選出し、当該二次電池の内部抵抗を測定した結果に基づいて組電池の状態を判定する。この技術によれば、組電池に含まれる全ての二次電池の内部抵抗を個別に測定する必要がなく、組電池の状態を容易に判定することができるという。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０９６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、組電池では当該組電池に含まれる各単電池の内部抵抗の上昇が問題となることがある。組電池では、各単電池の内部抵抗の上昇の差により単電池間の内部抵抗の差（内部抵抗変化）が大きくなると、個々の単電池の容量を最大限に引き出すことができず、組電池に求められている性能を実現することができない。
【０００６】
本発明は、直列に接続された複数の単電池からなる組電池の状態を判定する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、直列に接続された複数の単電池からなる組電池の状態を判定する組電池の状態判定装置であって、充電中又は放電中に、前記組電池の異なる位置に配置された単電池の温度差を測定する温度測定部と、前記温度差から前記組電池の状態を判定する状態判定部と、を備える。
【０００８】
同一の単電池であっても異なる温度環境に置かれている場合には、劣化等の進み具合が異なり、結局、単電池間の内部抵抗のばらつきの原因となる。また、複数の単電池が直列接続されていて同一の充電電流又は放電電流が流れる場合でも、それらの単電池の劣化度合い等が異なっていると、単電池毎の発熱量が相違し、単電池毎の温度の相違として現れる。すなわち、充電中又は放電中における単電池の温度差は、これら単電池の劣化度合い等の電池の内部抵抗を反映しているといえる。この組電池の状態判定装置によれば、組電池内の異なる位置に配置された単電池の温度差を用いて単電池の内部抵抗変化を評価することができ、これによって組電池の状態を判定することができる。
【０００９】
上記の状態判定装置では、前記状態判定部は、前記温度差が基準温度差よりも大きい場合に、前記組電池を異常と判定することが好ましい。これにより、単電池の内部抵抗変化が基準温度差に対応する内部抵抗差を超えてばらついているかどうかを評価することができ、組電池の状態を判定することができる。
【００１０】
上記の状態判定装置では、前記温度測定部は、前記単電池の各々の温度を計測した結果から前記温度差を算出し、前記状態判定部は、充放電開始時に前記温度測定部が測定した少なくとも１つの前記単電池の温度に基づいて前記基準温度差を決定することが好ましい。
【００１１】
単電池に流れる電流は、組電池が配置される場所の環境温度による各単電池の内部抵抗の変動に伴って変化し、環境温度が低い場合、一定の規定電圧範囲等の制限から単電池に電流を流しにくく、温度差が生じにくい。一方、環境温度が高い場合、単電池に電流を流しやすく、温度差が生じやすい。この組電池の状態判定装置によれば、充放電開始時の単電池の温度、つまり環境温度に応じて基準温度差を決定するので、環境温度によらず組電池の状態を判定することができる。
【００１２】
上記の状態判定装置では、前記温度測定部は、前記組電池の放熱効率が最も高い第１位置に配置された第１の単電池に対する放熱効率が最も低い第２位置に配置された第２の単電池の温度差を測定しており、前記状態判定部は、前記温度差が負（つまり、第２の単電池温度＜第１の単電池温度）である場合に、前記組電池を異常と判定するすることが好ましい。
【００１３】
この組電池の状態判定装置によれば、測定された温度差が負となり、最も温度が高くなることが予想される第２の単電池の温度が、最も温度が低くなることが予想される第１の単電池の温度よりも低くなった場合に、第１の単電池に接続不良等による異常発熱が発生した等の突発的な異常が発生したことを検知することができ、これによって、組電池の状態を判定することができる。
【００１４】
上記の状態判定装置では、前記組電池の充放電電流を測定する電流測定部を更に備え、前記状態判定部は、充放電を開始してから前記電流測定部が測定した前記充放電電流の積算電流量が基準電流量を超えた場合に、前記組電池の状態を判定することが好ましい。
【００１５】
この組電池の状態判定装置によれば、組電池に基準電流量を超える充放電電流が流れ、単電池間に内部抵抗のばらつきに起因する温度差が生じた場合に組電池の状態を判定するので、同一条件下における組電池の状態を判定することができる。
【００１６】
本発明は、組電池の状態判定方法にも具現化される。本発明の組電池の状態判定方法は、直列に接続された複数の単電池からなる組電池の状態を判定する組電池の状態判定方法であって、充電中又は放電中に、前記組電池の異なる位置に配置された単電池の温度差を測定する温度測定工程と、前記温度差から前記組電池の状態を判定する状態判定工程と、を備える。
【００１７】
この組電池の状態判定方法によれば、組電池内の異なる位置に配置された単電池の温度差を用いて単電池の内部抵抗変化を評価することができ、これによって組電池の状態を判定することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、直列に接続された複数の単電池からなる組電池の状態を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】電池システムのブロック図
【図２】組電池の概略図
【図３】実施形態１の状態判定処理を示すフローチャート
【図４】充電中の単電池の温度測定結果を示す図
【図５】充電中の単電池の温度測定結果を示す図
【図６】充電中の単電池の温度測定結果を示す図
【図７】実施形態２の状態判定処理を示すフローチャート
【図８】電池システムのブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１について、図１ないし図６を用いて説明する。
１．状態判定装置の構成
図１は、本実施形態における電池システム１０の構成を示す図である。電池システム１０は、組電池１２と電池管理装置（状態判定装置の一例であり、以下、ＢＭＳ）２０を備えている。以下では、組電池１２を構成する複数の二次電池を、単電池５０と称す。電池システム１０では、組電池１２が接続端子１６を介して装置外部の充電部（負荷）１８と接続されることで組電池１２が充電（放電）され、ＢＭＳ２０は、組電池１２の充放電を制御するとともに、その状態を判定する。
【００２１】
（組電池）
図２に示すように、組電池１２には５個の単電池５０Ａ、５０Ｂ、・・・５０Ｅが一列に並んで収容されている。各単電池５０には、お互いに異なる一対の電極端子５６Ａ、５６Ｂが形成されている。各単電池５０は、隣り合う単電池５０の電極端子２２の極性が交互に逆向きになるように配置されている。組電池１２では、隣り合う単電池５０のお互いに異なる電極端子を導電性を有する板部材であるバスバー５８で接続することで、５個の単電池５０が直列に接続されている。
【００２２】
（ＢＭＳ）
図１に示すように、ＢＭＳ２０は、中央処理装置（以下、ＣＰＵ）３０と電流センサ（電流想定部の一例）２２と電圧測定回路２４と温度センサ（温度測定部の一例）２８を含む。
ＣＰＵ３０は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ３２を内在しており、メモリ３２には、電池システム１０の動作を制御するための各種のプログラムが記憶されている。ＣＰＵ３０は、メモリ３２から読み出したプログラムに従って、状態判定部４２、温度差算出部（電流測定部の一例）４４等として機能し、ＢＭＳ２０内の各部の制御を行うとともに、充電部１８に信号を送信する。また、ＣＰＵ３０は、アナログ−デジタル変換機（以下、ＡＤＣ）３４を内蔵している。
【００２３】
温度センサ２８は、接触式あるいは非接触式で組電池１２に含まれる各単電池５０の温度ＴＡ、ＴＢ、・・・ＴＥを所定期間毎に測定し、測定したこれらの温度をＣＰＵ３０のメモリ３２に記憶する。電流センサ２２は、接続端子１６と組電池１２を接続する配線５２を流れる電流、すなわち組電池１２の充放電電流を所定期間毎に測定し、測定した電流値ＩをＡＤＣ３４（ＣＰＵ３０内）に送信する。
【００２４】
電圧測定回路２４は、配線５４を介して各単電池５０の両極間の電圧値ＶＡ、ＶＢ、・・・ＶＥを各々測定する。電圧測定回路２４は、測定したこれらの電圧値ＶをＡＤＣ３４（ＣＰＵ３０内）に送信する。また、電圧測定回路２４には、各単電池５０を個別に放電する放電回路２６が設けられている。電圧測定回路２４は、各単電池５０の電圧値Ｖを測定し、各単電池５０の電池容量がばらつく虞がある場合には、放電回路２６を用いて各単電池５０を個別に放電し、各単電池５０の容量ばらつきを調整する。
【００２５】
ＡＤＣ３４（ＣＰＵ３０内）は、電流センサ２２及び電圧測定回路２４から送信されるアナログデータの電流値Ｉ及び電圧値Ｖを、デジタルデータの電流値Ｉ及び電圧値Ｖに変換し、変換後の電流値Ｉ及び電圧値ＶをＣＰＵ３０のメモリ３２に記憶する。
【００２６】
２．状態判定処理
図３ないし図６を用いて、組電池１２の充電時に、ＢＭＳ２０で行われる状態判定処理を説明する。図３に、ＢＭＳ２０のＣＰＵ３０で実行される状態判定処理のフローチャートを示す。この状態判定処理では、充電中の組電池１２に発生する単電池５０の温度差に基づいて、組電池１２の状態を判定する。
【００２７】
ＣＰＵ３０は、ユーザによって電池システム１０が起動された後に、電池システム１０が充電部１８に接続されると、充電部１８から組電池１２への電力供給を開始し、これに伴って状態判定処理を開始する。ＣＰＵ３０は、状態判定処理を開始すると、各単電池５０の温度Ｔ及び電圧値Ｖの測定を開始するとともに、充電電流の電流値Ｉの測定を開始する。
【００２８】
ＣＰＵ３０は、状態判定処理の開始後初めて測定された各単電池５０の温度Ｔ１の平均温度Ｔ１ａｖｅ（つまり、各単電池５０に電流が流れる前に測定された平均温度）を算出し、メモリ３２に記憶された第１基準温度Ｐ１と比較する。ＣＰＵ３０は、平均温度Ｔ１ａｖｅが第１基準温度Ｐ１以下の場合（Ｓ２：ＮＯ）、温度低下による単電池５０の抵抗増加により、単電池５０の温度差から組電池１２の状態を精度良く判定することができないことから、状態判定処理を停止する。
【００２９】
また、ＣＰＵ３０は、平均温度Ｔ１ａｖｅが第１基準温度Ｐ１よりも大きい場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、温度Ｔ１の最大温度差ΔＴ１ｍａｘを算出し、メモリ３２に記憶された第１基準温度差Ｑ１と比較する。ＣＰＵ３０は、最大温度差ΔＴ１ｍａｘが第１基準温度差Ｑ１よりも大きい場合（Ｓ４：ＮＯ）、後述する単電池５０の温度差ΔＴ２が充電電流が流れたことにより発生したものなのか、外部からの熱の伝導等によるものなのかを判別することができないことから、状態判定処理を停止する。
【００３０】
また、ＣＰＵ３０は、最大温度差ΔＴ１ｍａｘが第１基準温度差Ｑ１以下の場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、状態判定処理の開始後に測定された充電電流の電流値Ｉを積算して積算電流量ＳＩを算出する。ＣＰＵ３０は、積算電流量ＳＩがメモリ３２に記憶された基準電流量ＫＩに到達するまで待機し、積算電流量ＳＩが基準電流量ＫＩに到達すると（Ｓ６）、到達時の各単電池５０の温度Ｔ２を用いて組電池１２の状態を判定する。
【００３１】
図２に示すように、組電池１２には５個の単電池５０が一列に並んで収容されているため、その中央部に配置された単電池５０Ｃは放熱効率が最も低く、逆に、その端部に配置された単電池５０Ａ、Ｅは放電効率が最も高くなる。そのため、組電池１２に基準電流量ＫＩ以上の電流が流れると、図４ないし図６に示すように、単電池５０に温度差が生じる。
【００３２】
温度差算出部４４として機能するＣＰＵ３０は、各単電池５０の温度Ｔ２のうち、放熱効率が最も低い中央部に配置された単電池５０Ｃの温度Ｔ２Ｃから放熱効率が最も高い端部に配置された単電池５０Ａの温度Ｔ２Ａを引いて温度差ΔＴ２を算出し、メモリ３２に記憶された第２基準温度差（基準温度差の一例）Ｑ２と比較する。ＣＰＵ３０は、図４のＴ２’に示すように、温度差ΔＴ２’が第２基準温度差Ｑ２よりも大きい場合（Ｓ８：ＮＯ）、単電池５０Ａと単電池５０Ｃの内部抵抗が第２基準温度差Ｑ２に相当する内部抵抗差を超えてばらついていることを検知する。これにより、状態判定部４２として機能するＣＰＵ３０は、組電池１２が劣化により異常状態に達していると判定し（Ｓ１６）、表示部（図示されていない）等を用いて判定結果をユーザに報知し、処理を終了する。
【００３３】
また、ＣＰＵ３０は、図４のＴ２に示すように、温度差ΔＴ２が第２基準温度差Ｑ２以下の場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、温度差ΔＴ２が負であるか否かを確認する。ＣＰＵ３０は、図５のＴ２’に示すように、温度差ΔＴ２’が負の場合（Ｓ１０：ＮＯ）、組電池１２の構造から予想される温度Ｔ２Ａと温度Ｔ２Ｃの関係と実際に測定された温度Ｔ２Ａ’と温度Ｔ２Ｃ’との関係が異なることを検知する。これにより、ＣＰＵ３０は、例えばバスバー５８と単電池５０Ａの接続不良により単電池５０Ａに異常発熱が発生している等の異常状態が発生していると判定し（Ｓ１６）、判定結果をユーザに報知し、処理を終了する。
【００３４】
また、ＣＰＵ３０は、図５のＴ２に示すように、温度差ΔＴ２が負でない場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、温度Ｔ２の最大温度Ｔ２ｍａｘをメモリ３２に記憶された第２基準温度Ｐ２と比較する。図６のＴ２’に示すように、ＣＰＵ３０は、単電池５０Ｃの温度Ｔ２Ｃ’が第２基準温度Ｐ２以上の場合（Ｓ１２：ＮＯ）、単電池５０Ｃの内部抵抗が組電池１２を構成する単電池５０に必要とされる抵抗値の限度を超えて劣化していることを検知する。これにより、ＣＰＵ３０は、組電池１２が劣化により異常状態に達していると判定し（Ｓ１６）、判定結果をユーザに報知し、処理を終了する。
【００３５】
一方、ＣＰＵ３０は、図４ないし図６のＴ２に示すように、温度差ΔＴ２が第２基準温度差Ｑ２以下であり、温度差ΔＴ２が０または正であり、温度Ｔ２の全てが第２基準温度Ｐ２よりも小さい場合（Ｓ８、Ｓ１０、Ｓ１２：ＹＥＳ）、組電池１２が正常であると判定し（Ｓ１４）、処理を終了する。
【００３６】
３．本実施形態の効果
（１）本実施形態の電池システム１０では、ＢＭＳ２０が充電中の組電池１２の各単電池５０の温度Ｔ２を測定し、その温度差ΔＴ２を用いて組電池１２の状態を判定する。通常、組電池１２では、各単電池５０の放熱効率が均一ではなく、そのため、これら複数の単電池５０を直列に接続し、これらの単電池５０に同一の充電電流が流れても単電池５０に温度差が生じる。高温部に配置された単電池５０は低温部に配置された単電池５０に比べて劣化が進みやすく、内部抵抗が増加しやすい。そして、劣化の進んだ単電池５０では、劣化の進んでいない単電池５０に比べて、充電電流が流れることによる温度上昇が大きく、これにより更に劣化度合いの差が拡大する。すなわち、充電中の測定される単電池５０の温度差は、これら単電池５０の劣化度合いの差を反映している。
【００３７】
この電池システム１０によれば、組電池１２の異なる位置に配置された単電池５０Ａと単電池５０Ｃの温度差ΔＴ２を用いて単電池５０の内部抵抗の差（内部抵抗変化）を評価することができ、これによって組電池１２の状態を判定することができる。
【００３８】
（２）本実施形態の電池システム１０では、組電池１２の各単電池５０の温度Ｔ２を用いて組電池１２の状態を判定する。そのため、組電池１２の状態を判定するために、組電池１２に一定の時間に亘って定電流を流す必要もなければ、組電池１２の電圧値Ｖを組電池１２に流れ込む電流値Ｉと同期して測定する必要もなく、これらを実現するための構成を必要としない。そのため、組電池１２の状態判定を比較的簡易なシステムで実現することができる。
【００３９】
また、この電池システム１０では、充電開始時の組電池１２の充電状態によらずに組電池１２の状態を判定することができる。そのため、組電池１２の状態を判定するために、組電池１２の残容量の推定精度に依存することなく、劣化判定を実現できるので、比較的簡易なシステムで実現することができる。
【００４０】
（３）本実施形態の電池システム１０では、温度差ΔＴ２が第２基準温度差Ｑ２よりも大きい場合に、組電池１２を異常状態と判定するので、単電池５０の内部抵抗変化が第２基準温度差Ｑ２に対応する内部抵抗差を超えてばらついているかどうかを評価することができ、組電池１２の状態を判定することができる。
【００４１】
（４）本実施形態の電池システム１０では、温度差ΔＴ２が負となり、放熱効率が低い中央部に配置された単電池５０Ｃの温度Ｔ２Ｃが、放熱効率が高い端部に配置された単電池５０Ａの温度Ｔ２Ａよりも低くなった場合に、組電池１２を異常状態と判定するので、単電池５０Ａに接続不良等による異常発熱が発生した等の突発的な異常が発生したことを検知することができ、組電池１２の状態を判定することができる。
【００４２】
（５）本実施形態の電池システム１０では、組電池１２に基準電流量ＫＩを超える充電電流が流れたときに状態判定処理が実行（許可）されるので、判定に至るまでの電流量を同一条件に設定でき，これにより判定精度が向上する。
【００４３】
（６）本実施形態の電池システム１０では、組電池１２の状態判定処理開始時の各単電池５０の平均温度Ｔ１ａｖｅが第１基準温度Ｐ１以下の場合に組電池１２の状態判定を停止する。通常、平均温度Ｔ１ａｖｅが低く、電流が流れる前の単電池５０の温度が低くなると、単電池５０の内部抵抗が指数関数的に増大する。そのため、測定された温度差ΔＴ２が第２基準温度差Ｑ２を超え、単電池５０の内部抵抗変化が検出された場合でも、その内部抵抗変化が劣化によるものか、電池温度によるものかを区別することが難しい。この電池システム１０では、平均温度Ｔ１ａｖｅが第１基準温度Ｐ１以下の場合に組電池１２の状態判定を停止するので、電池温度による内部抵抗変化を劣化による内部抵抗変化と誤判定してしまうことを抑制することができる。
【００４４】
（７）本実施形態の電池システム１０では、組電池１２の状態判定処理開始時の各単電池５０の最大温度差ΔＴ１ｍａｘが第１基準温度差Ｑ１よりも大きい場合に組電池１２の状態判定を停止するので、外部からの熱の伝導により充電中の単電池５０の温度差ΔＴ２が増加し、正常状態の組電池１２が異常状態と誤判定されることが防止される。
【００４５】
＜実施形態２＞
本発明の実施形態２を、図７を用いて説明する。図１に点線で示すように、本実施形態の電池システム１０では、ＣＰＵ３０のメモリ３２に、平均温度Ｔ１ａｖｅと第２基準温度差Ｑ２が対応付けられた対応表が記憶されている点で実施形態１のシステムと異なる。以下の説明では、実施形態１と同一の内容については重複した記載を省略する。
【００４６】
１．状態判定処理
図７に示すように、ＣＰＵ３０は、状態判定処理を開始すると、各単電池５０の温度Ｔ１を測定し、平均温度Ｔ１ａｖｅを算出する。ＣＰＵ３０は、平均温度Ｔ１ａｖｅとメモリ３２に記憶された対応表を比較し、平均温度Ｔ１ａｖｅに対応する第２基準温度差Ｑ２を選出する（Ｓ２２）。そして、ＣＰＵ３０は、Ｓ１０において、単電池５０の温度差ΔＴ２を第２基準温度差Ｑ２と比較する際には、温度差ΔＴ２を平均温度Ｔ１ａｖｅを用いて選出された第２基準温度差Ｑ２と比較する。
【００４７】
２．本実施形態の効果
（１）本実施形態の電池システム１０では、組電池１２の状態判定処理開始時の各単電池５０の温度Ｔ１を測定し、その平均温度Ｔ１ａｖｅから第２基準温度差Ｑ２を決定する。この電池システム１０によれば、充電開始時の各単電池５０の温度Ｔ１（これは、組電池１２の環境温度を反映）に応じて第２基準温度差Ｑ２を決定することができ、環境温度によらず組電池１２の状態を判定することができる。
【００４８】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、電池システム１０が１つのＢＭＳ２０を有し、状態判定部４２、温度差算出部４４等の機能をＢＭＳ２０が有する１つのＣＰＵ３０によって実行する例を用いて示したが、本発明はこれに限られない。例えば、お互いに異なるＣＰＵ、ＢＭＳなどによって各部が構成されても良ければ、これら各部が独立した機器等を用いて構成されていても良い。
【００４９】
（２）上記実施形態では、５個の単電池５０が収容された組電池１２を用いて説明を行ったが、組電池１２に収容される単電池５０の数はこれに限定されない。また、充電中の単電池５０の温度差ΔＴ２を測定する際に、放熱効率が最も高い場所を組電池１２の中央部とし、放熱効率が最も低い場所を組電池１２の端部とする例を用いて説明を行ったが、これは複数の単電池５０が一列に並んで収容された場合の例であり、単電池５０が他の形状、例えばコの字形に並んで収容されている場合には、その収容形状に合わせて放熱効率の高い場所と低い場所を決定すれば良い。
【００５０】
（３）上記実施形態では、充電中の単電池５０として、放熱効率が最も高い場所と最も低い場所とに配置された単電池５０の温度差を算出する例を用いて説明を行ったが、これに限定されず、異なる位置に配置された単電池５０の温度差が検出されれば、組電池１２の状態を判定することができる。例えば、複数の単電池５０が一列に並んで収容された組電池１２の両端部に配置された単電池５０の温度差を検出し、この温度差が所定値以上である場合に、組電池１２が異常状態であると判断するようにしても良い。
【００５１】
（４）また、温度を比較する単電池は２つに限られず、３つ以上であってよい。この場合、これらの単電池５０の温度差が予め予定された大小関係と異なる場合に、組電池１２が異常状態であると判断するようにしても良い。
【００５２】
（５）上記実施形態では、単電池５０の温度差が所定値以上であるときに異常状態と判断して警告を発するように構成したが、これに限らず、検出された温度差を組電池の劣化度合い、残り使用可能時間（寿命）等に置き換えて表示したり、信号を出力するようにしても良い。
【００５３】
（６）上記実施形態では、充電中に組電池１２の状態を判定する例を用いて説明を行ったが、放電中に組電池１２の状態を判定しても良い。また、組電池１２の充電状態と放電状態が短期間毎に複数回切り替えられる場合には、充放電中に組電池１２の状態を判定しても良い。
【００５４】
（７）この発明では、ファン等の組電池１２を強制的に冷却する機構が含まれていても良い。例えば、この強制的に冷却する機能の影響をふまえて第２基準温度差Ｑ２を設定することで、このような機構を含む場合にも適用が可能である。
【００５５】
（８）上記実施形態において、第２基準温度差Ｑ２は、使用開始時（つまり、新品時）に測定された当該組電池１２の基準温度差に基づいて設定されることが好ましい。これにより、組電池１２の特性に応じた基準温度差を設定することができる。
【００５６】
（９）この発明は、図８に示すように、複数個の組電池１２を含んで構成される電池パック６０にも有用である。電池パック６０は、組電池１２と電圧測定回路２４及び温度センサ２８が形成された基板であるセルセンサ（以下、ＣＳ）７０とを含む複数個の電池モジュール６２を有するとともに、これらの電池モジュール６２を管理するバッテリ−マネージャー（以下、ＢＭ）６４、及び電流センサ２２を有する。ＢＭ６４は、ＣＰＵ３０の他、電流センサ２２を用いて直列に接続される組電池１２の充放電電流を計測する電流計測部６６を備える。各電池モジュール６２のＣＳ７０とＢＭ６４は、通信ライン６８を介して接続されており、通信ライン６８を介して、各電池モジュール６２で測定された電池電圧や電池温度の情報がＢＭ６４へと送られる。
【００５７】
この電池パック６０では、各電池モジュール６２における単電池５０の温度差ΔＴ２の測定結果から、各組電池１２の劣化や異常等の状態を判定することができ、これにより電池パック６０の劣化や異常等の状態を判定することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０：電池システム、１２：組電池、２２：電流センサ、２４：電圧測定回路、２８：温度センサ、３０：ＣＰＵ、３２：メモリ、４２：状態判定部、４４：温度差算出部、５０：単電池、ＫＩ：基準電流量、Ｐ１、Ｐ２：基準温度、Ｑ１、Ｑ２：基準温度差、ＳＩ：積算電流量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数の単電池からなる組電池の状態を判定する組電池の状態判定装置であって、
充電中又は放電中に、前記組電池の異なる位置に配置された単電池の温度差を測定する温度測定部と、
前記温度差から前記組電池の状態を判定する状態判定部と、
を備える組電池の状態判定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の組電池の状態判定装置であって、
前記状態判定部は、前記温度差が基準温度差よりも大きい場合に、前記組電池を異常と判定する、組電池の状態判定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の組電池の状態判定装置であって、
前記温度測定部は、前記単電池の各々の温度を計測した結果から前記温度差を算出し、
前記状態判定部は、充放電開始時に前記温度測定部が測定した少なくとも１つの前記単電池の温度に基づいて前記基準温度差を決定する、組電池の状態判定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の組電池の状態判定装置であって、
前記温度測定部は、前記組電池の放熱効率が最も高い第１位置に配置された第１の単電池に対する放熱効率が最も低い第２位置に配置された第２の単電池の温度差を測定しており、
前記状態判定部は、前記温度差が負である場合に、前記組電池を異常と判定する、組電池の状態判定装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の状態判定装置であって、
前記組電池の充放電電流を測定する電流測定部を更に備え、
前記状態判定部は、充放電を開始してから前記電流測定部が測定した前記充放電電流の積算電流量が基準電流量を超えた場合に、前記組電池の状態を判定する、組電池の状態判定装置。
【請求項６】
直列に接続された複数の単電池からなる組電池の状態を判定する組電池の状態判定方法であって、
充電中又は放電中に、前記組電池の異なる位置に配置された単電池の温度差を測定する温度測定工程と、
前記温度差から前記組電池の状態を判定する状態判定工程と、
を備える組電池の状態判定方法。
【請求項１】
直列に接続された複数の単電池からなる組電池の状態を判定する組電池の状態判定装置であって、
充電中又は放電中に、前記組電池の異なる位置に配置された単電池の温度差を測定する温度測定部と、
前記温度差から前記組電池の状態を判定する状態判定部と、
を備える組電池の状態判定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の組電池の状態判定装置であって、
前記状態判定部は、前記温度差が基準温度差よりも大きい場合に、前記組電池を異常と判定する、組電池の状態判定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の組電池の状態判定装置であって、
前記温度測定部は、前記単電池の各々の温度を計測した結果から前記温度差を算出し、
前記状態判定部は、充放電開始時に前記温度測定部が測定した少なくとも１つの前記単電池の温度に基づいて前記基準温度差を決定する、組電池の状態判定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の組電池の状態判定装置であって、
前記温度測定部は、前記組電池の放熱効率が最も高い第１位置に配置された第１の単電池に対する放熱効率が最も低い第２位置に配置された第２の単電池の温度差を測定しており、
前記状態判定部は、前記温度差が負である場合に、前記組電池を異常と判定する、組電池の状態判定装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の状態判定装置であって、
前記組電池の充放電電流を測定する電流測定部を更に備え、
前記状態判定部は、充放電を開始してから前記電流測定部が測定した前記充放電電流の積算電流量が基準電流量を超えた場合に、前記組電池の状態を判定する、組電池の状態判定装置。
【請求項６】
直列に接続された複数の単電池からなる組電池の状態を判定する組電池の状態判定方法であって、
充電中又は放電中に、前記組電池の異なる位置に配置された単電池の温度差を測定する温度測定工程と、
前記温度差から前記組電池の状態を判定する状態判定工程と、
を備える組電池の状態判定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−５７５４２（Ｐ２０１３−５７５４２Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９４８３５（Ｐ２０１１−１９４８３５）
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（５０７１５１５２６）株式会社ＧＳユアサ (375)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（５０７１５１５２６）株式会社ＧＳユアサ (375)
【Ｆターム（参考）】
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