蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置
【課題】セル短絡を確実に検知することが可能な蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置を提供する。
【解決手段】ステップＳ１で、蓄電池１０の端子間電圧Ｖｍ及び電流Ｉｍを測定し、ステップＳ２では、蓄電池が充放電中であるかを判定する。充放電中と判定されると、ステップＳ３で端子間電圧Ｖｍが電圧許容値Ｖｌｉｍより低いか否かを判定し、端子間電圧Ｖｍが電圧許容値Ｖｌｉｍより低いと判定されると、ステップＳ４で端子間電圧Ｖｍが電圧許容値Ｖｌｉｍより低下していることを示す電圧低下情報を保存する。ステップＳ６において、それまでに劣化超過情報が保存されているかを判定し、劣化超過情報が既に保存されている場合には、ステップＳ７でセル短絡が発生しているときの処理を行う。ステップＳ２で充放電停止中と判定された場合には、劣化度の判定を行う。
【解決手段】ステップＳ１で、蓄電池１０の端子間電圧Ｖｍ及び電流Ｉｍを測定し、ステップＳ２では、蓄電池が充放電中であるかを判定する。充放電中と判定されると、ステップＳ３で端子間電圧Ｖｍが電圧許容値Ｖｌｉｍより低いか否かを判定し、端子間電圧Ｖｍが電圧許容値Ｖｌｉｍより低いと判定されると、ステップＳ４で端子間電圧Ｖｍが電圧許容値Ｖｌｉｍより低下していることを示す電圧低下情報を保存する。ステップＳ６において、それまでに劣化超過情報が保存されているかを判定し、劣化超過情報が既に保存されている場合には、ステップＳ７でセル短絡が発生しているときの処理を行う。ステップＳ２で充放電停止中と判定された場合には、劣化度の判定を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセルを組み合わせて構成された蓄電池のセルで発生する短絡を検知するための蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載される蓄電池、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーによる発電と併用して電力の平準化や蓄電のために用いられる蓄電池、停電時のバックアップ用電源としての蓄電池等は、所定の電圧を得るために複数のセルを組み合わせて構成されており、例えば自動車に搭載される鉛蓄電池では、セル当たり約２Vの電圧を有しており、これを６個直列に接続して約１２Vの電圧を得ている。鉛蓄電池の一例を図１２に示す。図１２（ａ）は、鉛蓄電池９００の外観図であり、図１２（ｂ）は、鉛蓄電池９００に内蔵されているセル９０１の概略構成図である。１つのセル９０１は約２Vの電圧を有しており、これを６つ直列に接続することで、鉛蓄電池９００の電圧を約１２Ｖとしている。
【０００３】
セル９０１は、負極活物質からなる複数の負極９０２と正極活物質からなる複数の正極９０３を交互に組み合わせて構成されており、負極９０２と正極９０３との間にはセパレータ９０４が配設されている。また、複数の負極９０２を電気的に接続して負極端子９０５が設けられ、複数の正極９０３を電気的に接続して正極端子９０６が設けられている。このような構成の複数の負極９０２及び正極９０３が、セル容器９０７内の電解液９０８に浸されて収納されている。
【０００４】
上記のように複数のセルを組み合わせて構成された蓄電池は、充放電を繰り返すことで各セルに種々の変化が生じ、その結果としてセル間で短絡が発生するおそれがある。以下では、セル内で生じる種々の変化を図１３を用いて説明する。ここでは、図１２（ｂ）に示したセル９０１のうち、１つの負極９０２と１つの正極９０３、及びその間に配設されたセパレータ９０４を模式的に示している。
【０００５】
図１３（ａ）は、例えば蓄電池９００を使用する前のセル９０１に変化が生じていない状態を示している。蓄電池９００の使用を開始して充放電を繰り返すと、図１３（ｂ）に示すように、負極９０２の極板が膨張してセパレータ９０４に接したり、その一部が剥離して極板の下部に沈殿するようになる。充放電をさらに繰り返すと、図１３（ｃ）に示すように、極板の膨張がセパレータ９０４を圧迫して変形させたり、極板下部の沈殿物９０９を増大させるだけでなく、電解液９０８の対流によって極板の上部にも堆積物９１０を生成するようになる。
【０００６】
図１３（ｃ）の状態からさらに充放電を繰り返すと、図１３（ｄ）に示すように、負極９０２の極板と正極９０３の極板との間で各種短絡現象が発生するおそれが出てくる。まず第１の短絡事象として、沈殿物９０９が負極９０２の極板と正極９０３の極板との間を接続するのに十分な量まで増大すると、充電により蓄電物が金属鉛に変化したときに短絡を発生させる。第２の短絡事象として、沈殿物９０９と同様に、堆積物９１０が負極９０２の極板と正極９０３の極板との間を接続するのに十分な量まで増大すると、充電により堆積物が金属鉛に変化したときに短絡を発生させる。
【０００７】
さらに第３の短絡事象として、極板の膨張により負極９０２と正極９０３の極板間の距離が小さくなると、正極９０３から発生するデンドライト９１１と負極９０２の表面で生じるサルフェーション（図示せず）との接触が発生しやすくなり、何らかのタイミングで短絡が発生するおそれがある。なお、図１３では、負極９０２の極板のみが膨張したときのセル９０１内の変化を模式的に示したが、実際には正極９０３でも同様の膨張等が生じており、両方の極板の膨張等により上記の短絡が発生するおそれがある。
【０００８】
上記説明のいずれかの短絡が発生すると、短絡したセルが蓄電池として機能しなくなるため、例えば１つのセルに短絡が発生すると、本来の出力１２Ｖが１０Ｖに低下してしまうことになる。その結果、蓄電池を正常に使用することができなくなるため、セル短絡が発生したときはこれを速やかに検知することが強く望まれる。
【０００９】
そこで、セル短絡を速やかに検知することを目的に、特許文献１には、バッテリー内の電極の上部に判断用正極及び判断用負極を設け、判断用正極と判断用負極との間に短絡が発生するのを監視するように構成された車両用制御装置の技術が開示されている。
【００１０】
また、特許文献２には、セパレータ上部と負極ストラップとの間に挿入された短絡防止板に圧力センサを配置した構造の鉛蓄電池が開示されている。正極板が拡張して短絡防止板を負極ストラップの下面に押圧するようになると、圧力センサが圧迫されて電気抵抗値が急激に減少するので、これを検出することで鉛蓄電池の寿命が末期であることを通知する構成となっている。
【００１１】
さらに、特許文献３では、隣接する２つのセルのそれぞれの電解液に測定用の電極を接触させ、この２つの電極間の電位差を測定し、これをもとに各隣接セル間の電位差データ列を取得し、これらの値からセル内部の短絡を検出する鉛蓄電池の検査方法等が開示されている。測定用の電極は、鉛蓄電池に設けられた液口等の孔を通して電池内部に挿入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平２００９−０９７４９６号公報
【特許文献２】特開平２００６−１８５７０７号公報
【特許文献３】特開平２００７−１０３１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に記載の車両用制御装置では、電解液の対流によって極板の上部に生成された堆積物（図１３（ｃ）に示す堆積物９１０）による短絡を監視することはできるが、図１３（ｃ）に示す沈殿物９０９による短絡や、負極と正極の極板間で発生するデンドライトによる短絡を検知することはできない。
【００１４】
また、特許文献２に記載の鉛蓄電池では、正極板が拡張したことを鉛蓄電池の寿命の判定に用いているが、このような方法では、上記の第１〜３の短絡事象のいずれも精度よく検出することはできず、寿命判定ができる前にセル短絡が発生してしまうおそれがある。セル短絡防止のために、絶縁の板を設けて、セル短絡を防止している。ところが、極板膨張による寿命判定が行なえないため、圧力センサーを設けている。このような複雑な構成をとることによって、本来極板間のイオンの移動の阻害要因がふえる。これは電池の充放電特性を変化させてしまうため、短絡システムを導入することによって、電池の性能や構成が全て作り直しになる問題がある。
【００１５】
さらに、特許文献３に記載の鉛蓄電池の検査方法は、鉛蓄電池を使用している状態で試用する場合には、全てのセルに対して、監視用の電極を取り付ける必要が生じ、電池用の監視システム構成が複雑になり、費用が増大する。また、測定用の電極を手作業で電池内部の各セルに順次挿入する方法も考えられるが、管理コストが多大になり、センサーシステムを適用することが難しい。
【００１６】
本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、セル短絡を確実に検知することが可能な蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の蓄電池のセル短絡検知方法の第１の態様は、１以上のセルを内蔵する蓄電池で発生するセル短絡を検知する蓄電池のセル短絡検知方法であって、前記蓄電池の端子間電圧及び電流を取得し、前記電流をもとに前記蓄電池が充放電中か充放電停止中かを判定し、前記蓄電池が充放電中と判定すると、前記端子間電圧を所定の電圧許容値と比較し、前記端子間電圧が前記電圧許容値より低いと判定すると所定の電圧低下情報を保存する一方、前記蓄電池が充放電停止中と判定すると、充放電停止からの経過時間ｔを求め、安定開放端電圧（安定ＯＣＶ）からの経過時間ｔにおける前記端子間電圧の変化量である開放端電圧（ＯＣＶ）変化量を算出する緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて前記蓄電池の劣化度を推定し、前記劣化度を所定の劣化許容値と比較し、前記劣化度が前記劣化許容値を超えていると判定すると所定の劣化超過情報を保存し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報のいずれか一方が保存されると、他方が既に保存さているか否かを判定し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報がともに保存されていると判定したとき前記セル短絡を検知することを特徴とする。
【００１８】
本発明の蓄電池のセル短絡検知方法の他の態様は、前記蓄電池が充放電中と判定されると、さらに前記電流を放電電流の大きさを判定するための所定の電流判定値と比較し、前記電流が前記電流判定値より高い（放電電流を負とする）と判定されるときだけ、前記端子間電圧と前記電圧許容値との比較を行うことを特徴とする。
【００１９】
本発明の蓄電池のセル短絡検知方法の他の態様は、前記蓄電池が充放電停止中と判定されると、さらに前記端子間電圧を前記電圧許容値と比較し、前記端子間電圧が前記電圧許容値より低いと判定すると前記電圧低下情報を保存することを特徴とする。
【００２０】
本発明の蓄電池のセル短絡検知方法の他の態様は、前記蓄電池が充放電停止中と判定されると、前記端子間電圧を所定の電圧推定式を用いて推定することを特徴とする。
【００２１】
本発明の蓄電池のセル短絡検知方法の他の態様は、前記電圧推定式をＶｎｏｗ（ｔ）とするとき、前記経過時間ｔが第１の時間ｔａに達するまでは前記端子間電圧の測定値Ｖｍを用いて、
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｍ
とし、前記経過時間ｔが第１の時間ｔａを超えて第２の時間Ｔｂに達するまでは、
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｎｏｗ（ｔａ）−ｄＶ１＊（ｔ−ｔａ）
ｄＶ１＝（Ｖｎｏｗ（０）ーＶｎｏｗ（ｔａ））／ｔａ
とし、前記経過時間ｔが第２の時間ｔｂを超えると、所定の電圧変化率ｄＶ２を用いて
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｎｏｗ（ｔｂ）−ｄＶ２＊（ｔ−ｔｂ）
とすることを特徴とする。
【００２２】
本発明の蓄電池のセル短絡検知装置の第１の態様は、１以上のセルを内蔵する蓄電池で発生するセル短絡を検知する蓄電池のセル短絡検知装置であって、前記蓄電池の端子間電圧および電流を測定する測定手段と、メモリと、前記測定手段から前記蓄電池の端子間電圧及び電流を取得し、前記電流をもとに前記蓄電池が充放電中か充放電停止中かを判定し、前記蓄電池が充放電中と判定すると、前記端子間電圧を所定の電圧許容値と比較し、前記端子間電圧が前記電圧許容値より低いと判定すると所定の電圧低下情報を前記メモリに保存する一方、前記蓄電池が充放電停止中と判定すると、充放電停止からの経過時間ｔを求め、安定開放端電圧（安定ＯＣＶ）からの経過時間ｔにおける前記端子間電圧の変化量である開放端電圧（ＯＣＶ）変化量を算出する緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて前記蓄電池の劣化度を推定し、前記劣化度を所定の劣化許容値と比較し、前記劣化度が前記劣化許容値を超えていると判定すると所定の劣化超過情報を前記メモリに保存し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報のいずれか一方が前記メモリに保存されると、他方が前記メモリに既に保存さているか否かを判定し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報がともに前記メモリに保存されていると判定したとき前記セル短絡を検知する状態検知部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、端子間電圧が低下しかつ劣化度が増大しているときにセル短絡の発生を判定させるようにすることで、セル短絡を確実に検知することが可能な蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法の概略を示す流れ図である。
【図２】第１の実施形態のセル短絡検知装置のブロック図である。
【図３】所定の容量変化量（ΔＳＯＣ＝５％）で充放電を繰り返し行ったときの端子間電圧の変化を示すグラフである。
【図４】放電サイクル数が異なるときの放電時の端子間電圧の変化を示すグラフである。
【図５】充放電停止からのＯＣＶ変化量ΔＶの一例を示すグラフである。
【図６】緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて劣化度ＳＯＨを推定する方法を説明するための流れ図である。
【図７】第２の実施形態（※８）の蓄電池のセル短絡検知方法を示す流れ図である。
【図８】自動車のエンジンスタート時における蓄電池の端子間電圧及び電流の変化を模式的に示すグラフである。
【図９】第３の実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法を示す流れ図である。
【図１０】充放電停止中の端子間電圧の変化の一例を示すグラフである。
【図１１】第４の実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法を示す流れ図である。
【図１２】鉛蓄電池の一例を示す外観図及びセルの概略構成図である。
【図１３】鉛蓄電池のセル内で生じる変化を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の好ましい実施の形態における蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。本発明の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置は、自動車に搭載されている蓄電池、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーによる発電と併用して用いられる蓄電池、停電時のバックアップ用電源としての蓄電池、等に用いることが可能である。
【００２６】
２以上のセルを内蔵する蓄電池又は直列に接続する組電池において、隣接セル間またはどちらか１つ以上の電池でセル短絡が発生すると、蓄電池の端子間電圧が大幅に低下することから、端子間電圧を監視してセル短絡の発生を検知する方法が考えられる。しかし、この方法では、セル短絡の発生を誤検知してしまったり、見落としてしまったりするおそれがある。セル短絡の誤検知や検知できない一例を、図３を用いて説明する。図３は、所定の容量変化量（ΔＳＯＣ＝５％）で充放電を繰り返し行ったときの端子間電圧の変化を示している。
【００２７】
図３では、充放電を繰り返し行った後、時間ｔ１の時点で端子間電圧が大きく低下した一例を示している。端子間電圧の監視だけでセル短絡を判定させる場合には、図３に示すような大幅な電圧低下が発生すると、これをセル短絡の発生と判定する。しかしながら、負荷に一時的に大電流を放電した場合にもこのような端子間電圧の低下が発生することから、端子間電圧の監視だけでは、セル短絡による電圧低下と負荷への大電流の放電による電圧低下とを区別することはできない。
【００２８】
そのため、端子間電圧が所定の電圧許容値より低下したことだけでセル短絡の発生を判定すると、誤検知となるおそれがある。これを避けるために、例えば充放電時の電圧変化の勾配をもとに電圧変化の原因を判定させるようにする方法も考えられるが、蓄電池の劣化状態によって放電能力や充電効率が変化するため、充放電中の電圧変化を監視しているだけでは、電圧変化の原因を正確に把握することは難しい。
【００２９】
また、自動車用の蓄電池では、例えばライトを点灯したまま放置してしまう等の通常の使用形態以外の放電も考えられ、その場合にはセル短絡を発生させることなく、端子間電圧の低下と蓄電池の劣化に至ってしまう。端子間電圧を監視しているだけでは、このような場合にもセル短絡が発生したと誤検知してしまうおそれがある。
【００３０】
一方、端子間電圧の大幅な低下がセル短絡の発生によるものであった場合でも、その後充電を行うと、端子間電圧は再び正常な範囲の電圧値に復帰する。そのため、セル短絡が発生してから充電が開始されるまでの間に電圧低下の検知が行われなかった場合には、少なくとも一時的にセル短絡の発生を見落としてしまうことになり、セル短絡を早期に検知できなかったことになる。
【００３１】
そこで、本発明の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置では、隣接セル間で発生するセル短絡を確実に検出するために、端子間電圧の監視に加えて蓄電池の劣化度（ＳＯＨ）を監視し、蓄電池の劣化が進んでいる状態で端子間電圧の大幅な低下を検出したときに、セル短絡が発生したと判定させるようにしている。ここで、蓄電池の劣化度の監視には、セル短絡に至るような進展の遅い劣化についても適切に検知できる方法を用いるのがよい。
【００３２】
そのような蓄電池の劣化検知方法として、蓄電池の充放電停止からの経過時間ｔにおける開放端電圧（ＯＣＶ）変化量（ΔＶとする）を算出する緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて蓄電池の状態検知を行う方法がある（特願２００８−１０３９２５）。ここで、ＯＣＶ変化量ΔＶは、充放電停止時の安定ＯＣＶからの端子間電圧の変化量として与えられる。
【００３３】
この蓄電池の状態検知方法では、蓄電池が所定の状態（ｈで表す）のときの充放電停止後のΔＶの変化（Ｆ（ｔ））、ＳＯＣ、ＳＯＨを参照データ（それぞれをＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）、ＳＯＣｒｅｆ（ｈ）、ＳＯＨｒｅｆ（ｈ）とする）として事前に記憶させておく。ここで、所定の状態ｈとは、例えば蓄電池が未使用状態（新品）、ある程度使用された状態、使用により劣化が進んだ状態、等のあらかじめ選択された状態である。電圧測定値から算出されたΔＶを用いてＦ（ｔ）を最適化するとともに、参照データからＦ（ｔ）に最も近いＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）及びそのときのＳＯＣｒｅｆ（ｈ）、ＳＯＨｒｅｆ（ｈ）を選択する。そして、選択されたＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）、ＳＯＣｒｅｆ（ｈ）、ＳＯＨｒｅｆ（ｈ）とＦ（ｔ）を用いてＳＯＨを推定する。この状態検知方法を以下に説明する。
【００３４】
緩和関数Ｆ（ｔ）は、反応速度の異なる事象の変化を精度よく近似できるように、複数の反応速度毎緩和関数ｆｉ（ｉ＝１〜ｍ）の和からなる次式のような関数としている。
ΔＶ＝Ｆｎ（ｔ）＝ｆ１ｎ（ｔ）＋ｆ２ｎ（ｔ）＋・・・＋ｆｍｎ（ｔ） （１）
ここで、ｎは、ｎ回目の充放電後の緩和関数であることを示している。
【００３５】
放電時の端子間電圧の変化が放電サイクル数とともにどのように変化していくかの一例を図４に示す。ここで、放電サイクル数が大きいほど、劣化の進んだ蓄電池における端子間電圧の変化を示していることになる。放電時の端子間電圧は、放電末期の電圧降下量が劣化が進むにつれて大きくなっていき、さらに劣化が進むとセル短絡が発生して急激な電圧降下が発生する。また、充放電停止からのＯＣＶ変化量ΔＶの一例を図５に示す。図５では、蓄電池が新品に近い状態のときと劣化が進んだときとを比較してＯＣＶ変化量ΔＶの変化を示している。ＯＣＶ変化量の変化速度は、蓄電池の劣化が進むにつれて低下しており、これを反応速度毎緩和関数ｆｉからなる緩和関数Ｆ（ｔ）で最適化することで、蓄電池の劣化状態を精度よく判定することが可能となる。
【００３６】
特願２００８−１０３９２５に記載の蓄電池の状態検知方法では、図５に示すような蓄電池の代表的な状態におけるＯＣＶ変化量ΔＶを、それぞれの状態におけるＳＯＣ及びＳＯＨとともに、参照データ（それぞれＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）、ＳＯＣｒｅｆ（ｈ）、ＳＯＨｒｅｆ（ｈ））として事前に保存している。参照データとして、例えば、蓄電池を使用開始する直前の新品状態におけるデータ、蓄電池の劣化がある程度進んだときのデータ、および劣化が大きく進んだときのデータ、等を事前に測定して保存するのがよい。
【００３７】
充放電停止からの経過時間ｔにおける電圧測定値をＶｍとし、安定ＯＣＶをＯＣＶｓとするとき、
ΔＶ＝Ｖｍ（ｔ）-ＯＣＶｓ （２）
で与えられる。なお、ＯＣＶｓは、充放電停止から例えば２０時間経過したときの電圧測定値Ｖｍ（ｔ＝２０ｈｒ）を用いることができる（ＯＣＶ２０ｈｒとする）。また、ＯＣＶ２０ｈｒを参照データＯＣＶ２０ｈｒｒｅｆ（ｈ）としてＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）等とともに事前に保存させておき、式（２）の算出において、ｔ＜２０ｈｒのときのＯＣＶｓに用いることができる。
【００３８】
電圧測定値Ｖｍ（ｔ）から算出した式（２）のΔＶの結果を用いて式（１）のＦｎ（ｔ）を最適近似することで、反応速度毎緩和関数ｆｉを決定することができる。最適近似されたＦｎ（ｔ）を参照データのＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）と比較して最も近い参照データを選択する。最適近似されたＦｎ（ｔ）と選択された参照データより、ｎ回目の充放電後の劣化度ＳＯＨを次式で推定することができる。
ＳＯＨｉｎ＝｛ｆｉｎ（ｔ）／ｆｉref（ｔ）｝＊ＳＯＨｉref (３)
ＳＯＨｎ＝Ａ＊ＳＯＨ１ｎ＋Ｂ＊ＳＯＨ２ｎ＋・・・＋Ｍ＊ＳＯＨｍｎ
＝Ａ＊｛ｆ１ｎ（ｔ）／ｆ１ref（ｔ）｝ＳＯＨ１ref＋
Ｂ＊｛ｆ２ｎ（ｔ）／ｆ２ref（ｔ）｝ＳＯＨ２ref＋・・・＋
Ｍ＊｛ｆｍｎ（ｔ）／ｆｍref（ｔ）｝ＳＯＨｍref
ここで、係数Ａ〜Ｍは、事前に設定されたパラメータである。
【００３９】
一例として、緩和関数Ｆ（ｔ）が次式のように４つの反応速度毎緩和関数ｆｉで与えられる場合について、さらに詳細に説明する。
Ｆ（ｔ）＝ｆfast（ｔ）＋ｆslow（ｔ）
＝｛ｆfast1（ｔ）＋ｆfast2（ｔ）｝＋｛ｆslow1（ｔ）＋ｆslow2（ｔ）｝
上式の各反応速度毎緩和関数は、４つの基準時間（ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４とする）で区切られたそれぞれの時間帯において支配的となるように設定される。基準時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の一例として、それぞれ１０ｓ、１０００ｓ、３６０００ｓ、７２０００ｓのように設定することができる。
【００４０】
緩和関数Ｆ（ｔ）は、ｔ＜ｔ１では、
Ｆｎ（ｔ）＝ｆfast1ｎ−１（ｔ）＋ｆfast2ｎ−１（ｔ）＋
ｆslow1ｎ−１（ｔ）＋ｆslow2ｎ−１（ｔ）｝
ｔ１≦ｔ＜ｔ２では、
Ｆｎ（ｔ）＝ｆfast1ｎ（ｔ）＋ｆfast2ｎ−１（ｔ）＋
ｆslow1ｎ−１（ｔ）＋ｆslow2ｎ−１（ｔ）｝
ｔ２≦ｔ＜ｔ３では、
Ｆｎ（ｔ）＝ｆfast1ｎ（ｔ）＋ｆfast2ｎ（ｔ）＋
ｆslow1ｎ−１（ｔ）＋ｆslow2ｎ−１（ｔ）｝
ｔ３≦ｔ＜ｔ４では、
Ｆｎ（ｔ）＝ｆfast1ｎ（ｔ）＋ｆfast2ｎ（ｔ）＋
ｆslow1ｎ（ｔ）＋ｆslow2ｎ−１（ｔ）｝
ｔ４≦ｔでは、
Ｆｎ（ｔ）＝ｆfast1ｎ（ｔ）＋ｆfast2ｎ（ｔ）＋
ｆslow1ｎ（ｔ）＋ｆslow2ｎ（ｔ）｝
のようにすることができる。
【００４１】
上式のいずれかのＦｎ（ｔ）を用いて、例えば遅い反応速度の成層化度合いによるＳＯＨ（ＳＯＨ１とする）は、次式で推定することができる。
ＳＯＨ１ｎ＝ｆslowｎ（ｔ）／ｆslow ref（ｔ）＊ＳＯＨ１ref
＝｛ｆslow1ｎ（ｔ）＋ｆslow2ｎ（ｔ）｝／
｛ｆslow1 ref（ｔ）＋ｆslow2 ref（ｔ）｝＊ＳＯＨ１ref
【００４２】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置を、図１、２を用いて以下に説明する。図１は、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法の概略の処理の流れを示す流れ図であり、図２は、本実施形態のセル短絡検知装置のブロック図である。図２において、蓄電池１０は負荷２０に電流を供給（放電）したり、充電器３０から充電される構成となっている。本実施形態のセル短絡検知装置１００は、蓄電池１０から端子間電圧及び電流を入力し、これをもとに蓄電池１０でセル短絡が発生したかを監視している。
【００４３】
セル短絡検知装置１００は、状態検知部１１０、測定手段１２０、メモリ１３０、及び表示手段１４０を備えている。測定手段１２０は、蓄電池１０の端子間電圧及び電流を測定し、これを状態検知部１１０に出力している。状態検知部１１０は、蓄電池１０が充放電中のときと充放電停止中のときとで異なった処理を行う。すなわち、充放電中は、測定された端子間電圧を所定の電圧許容値（Ｖｌｉｍとする）と比較し、端子間電圧が電圧許容値Ｖｌｉｍより低いと判定すると所定の電圧低下情報をメモリ１３０に保存する。そして、メモリ１３０に電圧低下情報と後述の劣化超過情報がともに保存されているかをチェックし、ともに保存されているときにセル短絡が発生していると判定する。
【００４４】
一方、充放電停止中は、充放電停止からの経過時間ｔを求め、そのときの蓄電池１０の劣化度を緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて、式（３）のように推定する。推定された劣化度は、所定の劣化許容値（ＳＯＨｌｉｍとする）と比較され、劣化度が劣化許容値ＳＯＨｌｉｍを超えていると判定されると、所定の劣化超過情報がメモリ１３０に保存される。そして、メモリ１３０に電圧低下情報と劣化超過情報がともに保存されているかをチェックし、ともに保存されているときにセル短絡が発生していると判定する。
【００４５】
本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法を、図１を用いてさらに詳細に説明する。本実施形態のセル短絡検知方法は、状態検知部１１０において所定の周期で行われる。状態検知部１１０では、所定の周期に達するとまず、測定手段１２０を用いて蓄電池１０の端子間電圧Ｖｍ及び電流Ｉｍが測定される（ステップＳ１）。次のステップＳ２では、蓄電池１０が充放電中であるかを判定する。充放電の判定では、ステップＳ１で測定した電流Ｉｍがほぼゼロのときを充放電停止中とし、それ以外を充放電中とする。
【００４６】
ステップＳ２で充放電中と判定されると、ステップＳ３で端子間電圧Ｖｍが電圧許容値Ｖｌｉｍより低いか否かを判定する。電圧許容値Ｖｌｉｍは、セル短絡による電圧低下量を考慮して、負荷２０に要求される最低電圧以下の好適な値に設定しておく。ステップＳ３において、端子間電圧Ｖｍが電圧許容値Ｖｌｉｍより低いと判定されると、ステップＳ４で端子間電圧Ｖｍが電圧許容値Ｖｌｉｍより低下していることを示す電圧低下情報をメモリ１３０に保存する。あるいは、このときの端子間電圧Ｖｍを保存するようにしてもよい。これに対し、ステップＳ３で端子間電圧Ｖｍが電圧許容値Ｖｌｉｍ以上であると判定された場合には、セル短絡が発生していないとして処理を終了する（ステップＳ５）。
【００４７】
ステップＳ４で電圧低下情報がメモリ１３０に保存されると、ステップＳ６において、それまでに劣化超過情報がメモリ１３０に保存されているかを判定する。その結果、劣化超過情報が既にメモリ１３０に保存されている場合には、ステップＳ７でセル短絡が発生しているときの処理を行う。すなわち、セル短絡が発生していることを通知するための処理を行い、次のステップＳ８でセル短絡の発生を通知するメッセージ等を表示手段１４０に表示させる。これに対し、ステップＳ６で劣化超過情報がメモリ１３０に保存されていないと判定されると、セル短絡が発生していないとして処理を終了する（ステップＳ５）。
【００４８】
一方、ステップＳ２で充放電中でない（充放電停止中）と判定されると、ステップＳ９で緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて蓄電池１０の劣化度ＳＯＨが推定される。次のステップＳ１０では、推定された劣化度ＳＯＨが劣化許容値ＳＯＨｌｉｍを超過しているか否かを判定する。劣化許容値ＳＯＨｌｉｍについても、蓄電池１０の使用条件等に基づいてあらかじめ設定しておく。
【００４９】
ステップＳ１０において、劣化度ＳＯＨが劣化許容値ＳＯＨｌｉｍを超過していると判定されると、ステップＳ１１で劣化度ＳＯＨが劣化許容値ＳＯＨｌｉｍを超過していることを示す劣化超過情報をメモリ１３０に保存する。あるいは、このときの劣化度ＳＯＨを保存するようにしてもよい。これに対し、ステップＳ１０で劣化度ＳＯＨが劣化許容値ＳＯＨｌｉｍ以下であると判定されると、セル短絡が発生していないとして処理を終了する（ステップＳ５）。
【００５０】
ステップＳ１１で劣化超過情報がメモリ１３０に保存されると、ステップＳ１２において、それまでに電圧低下情報がメモリ１３０に保存されているかを判定する。その結果、電圧低下情報が既にメモリ１３０に保存されている場合には、ステップＳ７、Ｓ８に進んでセル短絡が発生しているときの処理を行う。これに対し、ステップＳ１２で電圧低下情報がメモリ１３０に保存されていないと判定されると、セル短絡が発生していないとして処理を終了する（ステップＳ５）。
【００５１】
次に、ステップＳ９において、緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて蓄電池１０の劣化度ＳＯＨを推定する方法を、図６を用いてさらに詳細に説明する。図６は、緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて劣化度ＳＯＨを推定する方法を説明するための流れ図である。まず、ステップＳ２１では、充放電停止中の蓄電池１０の端子間電圧（開放端電圧）として、ステップＳ１で測定した端子間電圧Ｖｍを入力する。つぎのステップＳ２２では、端子間電圧Ｖｍと適切に選択されたＯＣＶｓから、ＯＣＶ変化量ΔＶを算出する。
【００５２】
ステップＳ２３では、緩和関数Ｆ（ｔ）がステップＳ２３で算出したＯＣＶ変化量ΔＶを精度よく近似するように、緩和関数Ｆ（ｔ）を最適化する。ステップＳ２４では、最適化された緩和関数Ｆ（ｔ）に最も近い参照データＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）を選択する。さらに、ステップＳ２５では、最適化されたＦ（ｔ）及び参照データＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）、ＳＯＨｒｅｆ（ｈ）を用いて、式（３）に基づいて劣化度ＳＯＨを算出する。
【００５３】
本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置によれば、端子間電圧が低下しかつ劣化度が増大していることを検知したときにセル短絡が発生したと判定していることから、セル短絡を確実に検知することができ、かつ誤検知を回避することができる。これにより、本実施形態のセル短絡検知装置を備えた蓄電池は、負荷に安定した電圧の電力を供給することができ、車両運行や補機のバックアップとしての信頼性を高めることができる。
【００５４】
本実施形態のセル短絡検知装置を備えない従来の蓄電池では、セル短絡を未然に防止するために、出荷時からのカレンダー寿命で交換が行われていた。これに対し、本実施形態のセル短絡検知方法及び検知装置を用いた蓄電池では、蓄電池毎の使用履歴に基づいてセル短絡が判定されるため、蓄電池の寿命診断の精度が向上するとともに、蓄電池を寿命末期まで効率よく使用することができ、低コスト化を図ることができる。
【００５５】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置を、図７を用いて以下に説明する。図７は、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法の処理の流れを示す流れ図である。自動車では、エンジンをスタートさせるときに蓄電池からモータに１０００Ａ程度の突入電流が投入され、その後１００Ａ程度のクランキングが行われる。このときの電圧、電流の変化の一例を図８に示す。図８は、自動車のエンジンスタート時における蓄電池の端子間電圧及び電流の変化を模式的に示したグラフである。
【００５６】
図８に示すように、モータに大電流が放電されるのは短時間だけであるが、その間端子間電圧が瞬間的に電圧許容値Ｖｌｉｍを下回ることがある。しかし、このような瞬間的な電圧降下は、蓄電池の放電能力に与える影響が小さく、また蓄電池から電源供給を受けているマイコン等がエラーを起こすおそれもない。従って、このような通常の利用形態による一時的な電圧降下をセル短絡と誤検知しないようにする必要がある。
【００５７】
そこで、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置では、測定電流値が所定の電流判定値以下の大きな放電電流の場合には（測定電流は、放電を負とする）、端子間電圧電圧が許容電圧値を下回るか否かの判定を行わないようにする。本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法を、図７に示す処理の流れ図を用いて説明する。
【００５８】
まず、ステップＳ１で蓄電池１０の端子間電圧Ｖｍと電流Ｉｍが測定され、ステップＳ２で充放電中と判定されると、ステップＳ３１で電流Ｉｍが所定の電流判定値Ｉｓtより高いか否かを判定する。ここで、電流判定値Ｉｓtは、その放電により端子間電圧Ｖｍが電圧許容値Ｖｌｉｍに達する可能性のある電流値を基準に設定された値である。
【００５９】
ステップＳ３１において、電流Ｉｍが電流判定値Ｉｓtより高いと判定されると、第１の実施形態と同様に、ステップＳ３以下の処理により電圧低下を判定してセル短絡の発生を検知する。これに対し、ステップＳ３１で電流Ｉｍが電流判定値Ｉｓt以下であると判定されると、セル短絡の検知を行わずに、ステップＳ５に進んで処理を終了する。この場合には、モータ起動等のために短時間だけ大電流が放電されたと判断し、電圧低下を判定してセル短絡を検知する処理を行わないようにしている。一方、ステップＳ２で充放電停止中と判定された場合には、第１の実施形態と同様に、ステップＳ９以下の処理により劣化超過を判定してセル短絡の発生を検知する。
【００６０】
本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置によれば、短時間の大電流の放電による瞬間的な電圧降下と区別してセル短絡を検知することが可能となり、セル短絡の誤検知を防止して信頼性の高いセル短絡の検知を行うことができる。
【００６１】
（第３の実施形態）
第１の実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置では、充放電停止中は、劣化度ＳＯＨが許容値を超過したか否かの検知のみを行っていた。しかしながら、充放電停止中でも、セル短絡が発生して端子間電圧が低下するおそれがあることから、本実施形態では、充放電停止中でも電圧低下の検知を行うようにしている。本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法を、図９を用いて以下に説明する。図９は、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法の処理の流れを示す流れ図である。
【００６２】
本実施形態では、ステップＳ２で充放電中と判定された場合は、第１の実施形態と同様に電圧低下を判定してセル短絡の発生を検知する。一方、ステップＳ２で充放電停止中と判定された場合には、第１の実施形態のステップＳ９〜Ｓ１２の処理に加えて、ステップＳ４０〜Ｓ４４の処理を行う。
【００６３】
状態検知部１１０に用いるマイコンは、充放電中や充放電停止直後には蓄電池１０の状態検知を短い周期で高速に行う（高速応答モード）。この場合には、蓄電池の状態検知装置で消費される消費電力が比較的大きくなる。また、充放電を停止してからある程度時間が経過すると、消費電力を低減するために、マイコンの処理周期を長くする低速モードに移行する。さらに、充放電停止からの経過時間が長くなると、マイコンの処理を停止させた停止モードに移行する。この場合には、消費電力は限りなく小さくなる。
【００６４】
本実施形態では、蓄電池１０の充放電停止中も、蓄電池の電圧を監視するとともに、上記のマイコンの動作モードに応じた監視を行っている。まず、ステップＳ４０で測定した端子間電圧ＶｍをＶｍ_stopとおく。つぎのステップＳ４１では、ステップＳ３と同様に、充放電停止中の端子間電圧Ｖｍ_stopが電圧許容値Ｖｌｉｍ_stopより低いか否かを判定する。ステップＳ４１において、充放電停止中の端子間電圧Ｖｍ_stopが電圧許容値Ｖｌｉｍ_stopより低いと判定されると、ステップＳ４２で端子間電圧Ｖｍ_stopが電圧許容値Ｖｌｉｍ_stopより低下していることを示す電圧低下情報をメモリ１３０に保存する。これに対し、ステップＳ４１で端子間電圧Ｖｍ_stopが電圧許容値Ｖｌｉｍ_stop以上であると判定されると、ステップＳ９に進んで第１の実施形態と同様に劣化超過を判定してセル短絡の発生を検知する。
【００６５】
ステップＳ１１で劣化超過を判定した後、ステップＳ１２で電圧低下情報も保存されていると判定すると、第１の実施形態と同様にステップＳ７に進んでセル短絡が発生していることを通知する。これに対し、ステップＳ１２で電圧低下情報が保存されていないと判定された場合には、ステップＳ４３において、所定の周期で蓄電池１０の状態検知を指示する。これは、マイコンが停止モードの場合に、低速モードに起動して状態検知を行うために、端子間電圧Ｖｍを測定するか、予め参照データとして測定された電圧降下量から現在の電圧値Ｖｎｏｗを推定させるものである。そして、ステップＳ４３で状態検知の指示があると、その時点の端子間電圧Ｖｍ_stopが電圧許容値Ｖｌｉｍ_stopより低下しているかを判定し、低下している場合には、ステップＳ７に進む。一方、端子間電圧Ｖｍ_stopが電圧許容値Ｖｌｉｍ_stop以上の場合には、ステップＳ４３に戻り、再び所定の周期で蓄電池１０の状態検知を指示する。
【００６６】
本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置によれば、充放電停止中にセル短絡が発生して端子間電圧が大幅に低下した場合でも、これを確実に検知することが可能となる。
【００６７】
（第４の実施形態）
第１の実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置では、充放電停止中も、劣化度ＳＯＣを推定するために端子間電圧Ｖｍを測定して用いていた。しかしながら、例えば自動車に搭載される蓄電池では、自動車が長時間停車していると、蓄電池１０の消費電力を抑えるために、測定手段１２０等のセンサーに供給している駆動用電力を低減してセンサーを停止させることがある。その場合には、測定手段１２０で端子間電圧Ｖｍを測定することができなくなる。その対応として、測定手段１２０で最後に測定した端子間電圧Ｖｍをそのまま使用し続けることも可能であるが、停車期間が長期になるにつれて端子間電圧Ｖｍの誤差が大きくなっていく。
【００６８】
そこで、充放電を長時間停止したときの端子間電圧の変化を調べた結果、充放電停止から約１００時間以上経過した後は、蓄電池の初期状態によらず電圧変化がほぼ同じになることが明らかとなった。充放電停止中の端子間電圧の変化の一例を図１０に示す。ここでは、停車中もセンサー等に微小な電流が供給されることを考慮して、１０ｍＡの放電電流がある場合の端子間電圧の変化を示している。また、同図に示すそれぞれの端子間電圧の変化は、充放電停止を開始したときのＳＯＣ等の初期値が異なる場合を示している。同図に示すように、充放電停止から約１００時間以上経過すると、電圧の変化が蓄電池の初期状態によらずほぼ同じ（平行）になることがわかる。
【００６９】
このような充放電停止中の端子間電圧の変化の特徴を反映して、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法では、充放電停止中の端子間電圧を予め作成した電圧推定式等を用いて推定するようにしている。以下では、充放電を停止してから時間ｔが経過したときの端子間電圧（以下では現在の端子間電圧という）を測定値Ｖｍと区別して説明するために、現在の端子間電圧をＶｎｏｗ（ｔ）と表すものとする。充放電停止中の現在の端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔ）を推定するための推定式を、以下に説明する。
【００７０】
まず、充放電停止から時間ｔａが経過するまでは（例えばｔａ＝１０時間）、測定手段１２０で端子間電圧の測定が可能であるとすると、その間は測定電圧Ｖｍを用いることができる。
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｍ （４）
０≦ｔ≦ｔａ
【００７１】
次に、充放電停止からの経過時間ｔが時間ｔａを超えて時間ｔｂに達するまでは（例えばｔａ＝１００時間）、端子間電圧の変化が蓄電池１０の初期状態によって異なるとしたとき、測定手段１２０で最後に測定された端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔａ）を用いて、現在の端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔ）を次式で算出させるようにすることができる。
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｎｏｗ（ｔａ）−ｄＶ１＊（ｔ−ｔａ） （５）
ｄＶ１＝（Ｖｎｏｗ（０）−Ｖｎｏｗ（ｔａ））／ｔａ
ｔａ＜ｔ≦ｔｂ
【００７２】
ここで、ｄＶ１は、測定可能な期間の端子間電圧の測定値を用いて算出した端子間電圧の変化率であり、充放電停止を開始したとき（ｔ＝０）の端子間電圧Ｖｎｏｗ（０）と時間ｔａ経過時の端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔａ）を用いて算出している。端子間電圧の変化率は、図１０に示すように、時間の経過とともに徐々に小さくなっていくことから、上記のｄＶ１を用いることで、端子間電圧を安全側（低電圧側）に推定することになる。
【００７３】
また、測定手段１２０が使用できなくなると、センサーが有するタイマーが使用できなくなって充放電停止からの経過時間ｔを求めることができなくなるおそれがある。その場合には、センサー以外のシステム（自動車等）内部のタイマーやカウンター等から時刻を取得するか、外部との通信手段（ＧＰＳ、ＶＩＣＳ等）によって取得可能にしておく。
【００７４】
さらに、充放電停止から時間ｔｂ以上経過すると、端子間電圧の変化がほぼ一定になることから、このときの変化率ｄＶ２を予め求めておくものとする。変化率ｄＶ２は、例えば図１０に示す時間ｔｂ経過時の端子間電圧と、さらに所定時間（例えば１０００時間）経過したときの端子間電圧との差から算出して用いることができる。このとき、端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔ）は、ｄＶ２を用いて次式で与えられる。
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｎｏｗ（ｔｂ）−ｄＶ２＊（ｔ−ｔｂ） （６）
ｔｂ＜ｔ
【００７５】
上記の充放電停止中の端子間電圧の推定式を用いた本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法を、図１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法の処理の流れを説明するための流れ図である。図１１（ａ）のステップＳ２における充放電中か否かの判定では、測定手段１２０が停止したため電流Ｉｍの測定値が得られない場合には、電流Ｉｍの測定不可を検知して充放電停止中と判定させる。
【００７６】
充放電停止中と判定されたときの本実施形態のセル短絡検知方法では、まずステップＳ５０で端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔ）を算出する。端子間電圧を取得した後の処理は、第１の実施形態または第３の実施形態と同様である。但し、ステップＳ９またはステップＳ４０以降では、端子間電圧として、測定値Ｖｍに代えてＶｎｏｗ（ｔ）を用いる。
【００７７】
ステップＳ５０における処理を、図１１（ｂ）用いて説明する。まず、ステップＳ５１で充放電停止からの経過時間ｔが時間ｔａ以下であるか否かを判定し、経過時間ｔが時間ｔａ以下のときはステップＳ５２に進む一方、経過時間ｔが時間ｔａを超えるときはステップＳ５３に進む。ステップＳ５２では、式（４）を用いて端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔ）を算出して終了する（図１１（ａ）のステップＳ９に進む。以下同様）。
【００７８】
次に、ステップＳ５３では、経過時間ｔが時間ｔｂ以下であるか否かを判定し、経過時間ｔが時間ｔｂ以下のときはステップＳ５４に進む一方、経過時間ｔが時間ｔｂを超えるときはステップＳ５５に進む。ステップＳ５４では、式（５）を用いて端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔ）を算出して終了する。また、ステップＳ５５では、式（６）を用いて端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔ）を算出して終了する。
【００７９】
上記のように、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置では、充放電停止中でも適切な端子間電圧を取得することができ、セル短絡を確実に検知することが可能となる。
【００８０】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１０、９００ 蓄電池
２０ 負荷
３０ 充電器
１００ セル短絡検知装置
１１０ 状態検知部
１２０ 測定手段
１３０ メモリ
１４０ 表示手段
９０１ セル
９０２ 負極
９０３ 正極
９０４ セパレータ
９０５ 負極端子
９０６ 正極端子
９０７ セル容器
９０８ 電解液
９０９ 沈殿物
９１０ 堆積物
９１１ デンドライト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセルを組み合わせて構成された蓄電池のセルで発生する短絡を検知するための蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載される蓄電池、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーによる発電と併用して電力の平準化や蓄電のために用いられる蓄電池、停電時のバックアップ用電源としての蓄電池等は、所定の電圧を得るために複数のセルを組み合わせて構成されており、例えば自動車に搭載される鉛蓄電池では、セル当たり約２Vの電圧を有しており、これを６個直列に接続して約１２Vの電圧を得ている。鉛蓄電池の一例を図１２に示す。図１２（ａ）は、鉛蓄電池９００の外観図であり、図１２（ｂ）は、鉛蓄電池９００に内蔵されているセル９０１の概略構成図である。１つのセル９０１は約２Vの電圧を有しており、これを６つ直列に接続することで、鉛蓄電池９００の電圧を約１２Ｖとしている。
【０００３】
セル９０１は、負極活物質からなる複数の負極９０２と正極活物質からなる複数の正極９０３を交互に組み合わせて構成されており、負極９０２と正極９０３との間にはセパレータ９０４が配設されている。また、複数の負極９０２を電気的に接続して負極端子９０５が設けられ、複数の正極９０３を電気的に接続して正極端子９０６が設けられている。このような構成の複数の負極９０２及び正極９０３が、セル容器９０７内の電解液９０８に浸されて収納されている。
【０００４】
上記のように複数のセルを組み合わせて構成された蓄電池は、充放電を繰り返すことで各セルに種々の変化が生じ、その結果としてセル間で短絡が発生するおそれがある。以下では、セル内で生じる種々の変化を図１３を用いて説明する。ここでは、図１２（ｂ）に示したセル９０１のうち、１つの負極９０２と１つの正極９０３、及びその間に配設されたセパレータ９０４を模式的に示している。
【０００５】
図１３（ａ）は、例えば蓄電池９００を使用する前のセル９０１に変化が生じていない状態を示している。蓄電池９００の使用を開始して充放電を繰り返すと、図１３（ｂ）に示すように、負極９０２の極板が膨張してセパレータ９０４に接したり、その一部が剥離して極板の下部に沈殿するようになる。充放電をさらに繰り返すと、図１３（ｃ）に示すように、極板の膨張がセパレータ９０４を圧迫して変形させたり、極板下部の沈殿物９０９を増大させるだけでなく、電解液９０８の対流によって極板の上部にも堆積物９１０を生成するようになる。
【０００６】
図１３（ｃ）の状態からさらに充放電を繰り返すと、図１３（ｄ）に示すように、負極９０２の極板と正極９０３の極板との間で各種短絡現象が発生するおそれが出てくる。まず第１の短絡事象として、沈殿物９０９が負極９０２の極板と正極９０３の極板との間を接続するのに十分な量まで増大すると、充電により蓄電物が金属鉛に変化したときに短絡を発生させる。第２の短絡事象として、沈殿物９０９と同様に、堆積物９１０が負極９０２の極板と正極９０３の極板との間を接続するのに十分な量まで増大すると、充電により堆積物が金属鉛に変化したときに短絡を発生させる。
【０００７】
さらに第３の短絡事象として、極板の膨張により負極９０２と正極９０３の極板間の距離が小さくなると、正極９０３から発生するデンドライト９１１と負極９０２の表面で生じるサルフェーション（図示せず）との接触が発生しやすくなり、何らかのタイミングで短絡が発生するおそれがある。なお、図１３では、負極９０２の極板のみが膨張したときのセル９０１内の変化を模式的に示したが、実際には正極９０３でも同様の膨張等が生じており、両方の極板の膨張等により上記の短絡が発生するおそれがある。
【０００８】
上記説明のいずれかの短絡が発生すると、短絡したセルが蓄電池として機能しなくなるため、例えば１つのセルに短絡が発生すると、本来の出力１２Ｖが１０Ｖに低下してしまうことになる。その結果、蓄電池を正常に使用することができなくなるため、セル短絡が発生したときはこれを速やかに検知することが強く望まれる。
【０００９】
そこで、セル短絡を速やかに検知することを目的に、特許文献１には、バッテリー内の電極の上部に判断用正極及び判断用負極を設け、判断用正極と判断用負極との間に短絡が発生するのを監視するように構成された車両用制御装置の技術が開示されている。
【００１０】
また、特許文献２には、セパレータ上部と負極ストラップとの間に挿入された短絡防止板に圧力センサを配置した構造の鉛蓄電池が開示されている。正極板が拡張して短絡防止板を負極ストラップの下面に押圧するようになると、圧力センサが圧迫されて電気抵抗値が急激に減少するので、これを検出することで鉛蓄電池の寿命が末期であることを通知する構成となっている。
【００１１】
さらに、特許文献３では、隣接する２つのセルのそれぞれの電解液に測定用の電極を接触させ、この２つの電極間の電位差を測定し、これをもとに各隣接セル間の電位差データ列を取得し、これらの値からセル内部の短絡を検出する鉛蓄電池の検査方法等が開示されている。測定用の電極は、鉛蓄電池に設けられた液口等の孔を通して電池内部に挿入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平２００９−０９７４９６号公報
【特許文献２】特開平２００６−１８５７０７号公報
【特許文献３】特開平２００７−１０３１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に記載の車両用制御装置では、電解液の対流によって極板の上部に生成された堆積物（図１３（ｃ）に示す堆積物９１０）による短絡を監視することはできるが、図１３（ｃ）に示す沈殿物９０９による短絡や、負極と正極の極板間で発生するデンドライトによる短絡を検知することはできない。
【００１４】
また、特許文献２に記載の鉛蓄電池では、正極板が拡張したことを鉛蓄電池の寿命の判定に用いているが、このような方法では、上記の第１〜３の短絡事象のいずれも精度よく検出することはできず、寿命判定ができる前にセル短絡が発生してしまうおそれがある。セル短絡防止のために、絶縁の板を設けて、セル短絡を防止している。ところが、極板膨張による寿命判定が行なえないため、圧力センサーを設けている。このような複雑な構成をとることによって、本来極板間のイオンの移動の阻害要因がふえる。これは電池の充放電特性を変化させてしまうため、短絡システムを導入することによって、電池の性能や構成が全て作り直しになる問題がある。
【００１５】
さらに、特許文献３に記載の鉛蓄電池の検査方法は、鉛蓄電池を使用している状態で試用する場合には、全てのセルに対して、監視用の電極を取り付ける必要が生じ、電池用の監視システム構成が複雑になり、費用が増大する。また、測定用の電極を手作業で電池内部の各セルに順次挿入する方法も考えられるが、管理コストが多大になり、センサーシステムを適用することが難しい。
【００１６】
本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、セル短絡を確実に検知することが可能な蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の蓄電池のセル短絡検知方法の第１の態様は、１以上のセルを内蔵する蓄電池で発生するセル短絡を検知する蓄電池のセル短絡検知方法であって、前記蓄電池の端子間電圧及び電流を取得し、前記電流をもとに前記蓄電池が充放電中か充放電停止中かを判定し、前記蓄電池が充放電中と判定すると、前記端子間電圧を所定の電圧許容値と比較し、前記端子間電圧が前記電圧許容値より低いと判定すると所定の電圧低下情報を保存する一方、前記蓄電池が充放電停止中と判定すると、充放電停止からの経過時間ｔを求め、安定開放端電圧（安定ＯＣＶ）からの経過時間ｔにおける前記端子間電圧の変化量である開放端電圧（ＯＣＶ）変化量を算出する緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて前記蓄電池の劣化度を推定し、前記劣化度を所定の劣化許容値と比較し、前記劣化度が前記劣化許容値を超えていると判定すると所定の劣化超過情報を保存し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報のいずれか一方が保存されると、他方が既に保存さているか否かを判定し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報がともに保存されていると判定したとき前記セル短絡を検知することを特徴とする。
【００１８】
本発明の蓄電池のセル短絡検知方法の他の態様は、前記蓄電池が充放電中と判定されると、さらに前記電流を放電電流の大きさを判定するための所定の電流判定値と比較し、前記電流が前記電流判定値より高い（放電電流を負とする）と判定されるときだけ、前記端子間電圧と前記電圧許容値との比較を行うことを特徴とする。
【００１９】
本発明の蓄電池のセル短絡検知方法の他の態様は、前記蓄電池が充放電停止中と判定されると、さらに前記端子間電圧を前記電圧許容値と比較し、前記端子間電圧が前記電圧許容値より低いと判定すると前記電圧低下情報を保存することを特徴とする。
【００２０】
本発明の蓄電池のセル短絡検知方法の他の態様は、前記蓄電池が充放電停止中と判定されると、前記端子間電圧を所定の電圧推定式を用いて推定することを特徴とする。
【００２１】
本発明の蓄電池のセル短絡検知方法の他の態様は、前記電圧推定式をＶｎｏｗ（ｔ）とするとき、前記経過時間ｔが第１の時間ｔａに達するまでは前記端子間電圧の測定値Ｖｍを用いて、
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｍ
とし、前記経過時間ｔが第１の時間ｔａを超えて第２の時間Ｔｂに達するまでは、
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｎｏｗ（ｔａ）−ｄＶ１＊（ｔ−ｔａ）
ｄＶ１＝（Ｖｎｏｗ（０）ーＶｎｏｗ（ｔａ））／ｔａ
とし、前記経過時間ｔが第２の時間ｔｂを超えると、所定の電圧変化率ｄＶ２を用いて
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｎｏｗ（ｔｂ）−ｄＶ２＊（ｔ−ｔｂ）
とすることを特徴とする。
【００２２】
本発明の蓄電池のセル短絡検知装置の第１の態様は、１以上のセルを内蔵する蓄電池で発生するセル短絡を検知する蓄電池のセル短絡検知装置であって、前記蓄電池の端子間電圧および電流を測定する測定手段と、メモリと、前記測定手段から前記蓄電池の端子間電圧及び電流を取得し、前記電流をもとに前記蓄電池が充放電中か充放電停止中かを判定し、前記蓄電池が充放電中と判定すると、前記端子間電圧を所定の電圧許容値と比較し、前記端子間電圧が前記電圧許容値より低いと判定すると所定の電圧低下情報を前記メモリに保存する一方、前記蓄電池が充放電停止中と判定すると、充放電停止からの経過時間ｔを求め、安定開放端電圧（安定ＯＣＶ）からの経過時間ｔにおける前記端子間電圧の変化量である開放端電圧（ＯＣＶ）変化量を算出する緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて前記蓄電池の劣化度を推定し、前記劣化度を所定の劣化許容値と比較し、前記劣化度が前記劣化許容値を超えていると判定すると所定の劣化超過情報を前記メモリに保存し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報のいずれか一方が前記メモリに保存されると、他方が前記メモリに既に保存さているか否かを判定し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報がともに前記メモリに保存されていると判定したとき前記セル短絡を検知する状態検知部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、端子間電圧が低下しかつ劣化度が増大しているときにセル短絡の発生を判定させるようにすることで、セル短絡を確実に検知することが可能な蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法の概略を示す流れ図である。
【図２】第１の実施形態のセル短絡検知装置のブロック図である。
【図３】所定の容量変化量（ΔＳＯＣ＝５％）で充放電を繰り返し行ったときの端子間電圧の変化を示すグラフである。
【図４】放電サイクル数が異なるときの放電時の端子間電圧の変化を示すグラフである。
【図５】充放電停止からのＯＣＶ変化量ΔＶの一例を示すグラフである。
【図６】緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて劣化度ＳＯＨを推定する方法を説明するための流れ図である。
【図７】第２の実施形態（※８）の蓄電池のセル短絡検知方法を示す流れ図である。
【図８】自動車のエンジンスタート時における蓄電池の端子間電圧及び電流の変化を模式的に示すグラフである。
【図９】第３の実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法を示す流れ図である。
【図１０】充放電停止中の端子間電圧の変化の一例を示すグラフである。
【図１１】第４の実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法を示す流れ図である。
【図１２】鉛蓄電池の一例を示す外観図及びセルの概略構成図である。
【図１３】鉛蓄電池のセル内で生じる変化を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の好ましい実施の形態における蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。本発明の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置は、自動車に搭載されている蓄電池、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーによる発電と併用して用いられる蓄電池、停電時のバックアップ用電源としての蓄電池、等に用いることが可能である。
【００２６】
２以上のセルを内蔵する蓄電池又は直列に接続する組電池において、隣接セル間またはどちらか１つ以上の電池でセル短絡が発生すると、蓄電池の端子間電圧が大幅に低下することから、端子間電圧を監視してセル短絡の発生を検知する方法が考えられる。しかし、この方法では、セル短絡の発生を誤検知してしまったり、見落としてしまったりするおそれがある。セル短絡の誤検知や検知できない一例を、図３を用いて説明する。図３は、所定の容量変化量（ΔＳＯＣ＝５％）で充放電を繰り返し行ったときの端子間電圧の変化を示している。
【００２７】
図３では、充放電を繰り返し行った後、時間ｔ１の時点で端子間電圧が大きく低下した一例を示している。端子間電圧の監視だけでセル短絡を判定させる場合には、図３に示すような大幅な電圧低下が発生すると、これをセル短絡の発生と判定する。しかしながら、負荷に一時的に大電流を放電した場合にもこのような端子間電圧の低下が発生することから、端子間電圧の監視だけでは、セル短絡による電圧低下と負荷への大電流の放電による電圧低下とを区別することはできない。
【００２８】
そのため、端子間電圧が所定の電圧許容値より低下したことだけでセル短絡の発生を判定すると、誤検知となるおそれがある。これを避けるために、例えば充放電時の電圧変化の勾配をもとに電圧変化の原因を判定させるようにする方法も考えられるが、蓄電池の劣化状態によって放電能力や充電効率が変化するため、充放電中の電圧変化を監視しているだけでは、電圧変化の原因を正確に把握することは難しい。
【００２９】
また、自動車用の蓄電池では、例えばライトを点灯したまま放置してしまう等の通常の使用形態以外の放電も考えられ、その場合にはセル短絡を発生させることなく、端子間電圧の低下と蓄電池の劣化に至ってしまう。端子間電圧を監視しているだけでは、このような場合にもセル短絡が発生したと誤検知してしまうおそれがある。
【００３０】
一方、端子間電圧の大幅な低下がセル短絡の発生によるものであった場合でも、その後充電を行うと、端子間電圧は再び正常な範囲の電圧値に復帰する。そのため、セル短絡が発生してから充電が開始されるまでの間に電圧低下の検知が行われなかった場合には、少なくとも一時的にセル短絡の発生を見落としてしまうことになり、セル短絡を早期に検知できなかったことになる。
【００３１】
そこで、本発明の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置では、隣接セル間で発生するセル短絡を確実に検出するために、端子間電圧の監視に加えて蓄電池の劣化度（ＳＯＨ）を監視し、蓄電池の劣化が進んでいる状態で端子間電圧の大幅な低下を検出したときに、セル短絡が発生したと判定させるようにしている。ここで、蓄電池の劣化度の監視には、セル短絡に至るような進展の遅い劣化についても適切に検知できる方法を用いるのがよい。
【００３２】
そのような蓄電池の劣化検知方法として、蓄電池の充放電停止からの経過時間ｔにおける開放端電圧（ＯＣＶ）変化量（ΔＶとする）を算出する緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて蓄電池の状態検知を行う方法がある（特願２００８−１０３９２５）。ここで、ＯＣＶ変化量ΔＶは、充放電停止時の安定ＯＣＶからの端子間電圧の変化量として与えられる。
【００３３】
この蓄電池の状態検知方法では、蓄電池が所定の状態（ｈで表す）のときの充放電停止後のΔＶの変化（Ｆ（ｔ））、ＳＯＣ、ＳＯＨを参照データ（それぞれをＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）、ＳＯＣｒｅｆ（ｈ）、ＳＯＨｒｅｆ（ｈ）とする）として事前に記憶させておく。ここで、所定の状態ｈとは、例えば蓄電池が未使用状態（新品）、ある程度使用された状態、使用により劣化が進んだ状態、等のあらかじめ選択された状態である。電圧測定値から算出されたΔＶを用いてＦ（ｔ）を最適化するとともに、参照データからＦ（ｔ）に最も近いＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）及びそのときのＳＯＣｒｅｆ（ｈ）、ＳＯＨｒｅｆ（ｈ）を選択する。そして、選択されたＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）、ＳＯＣｒｅｆ（ｈ）、ＳＯＨｒｅｆ（ｈ）とＦ（ｔ）を用いてＳＯＨを推定する。この状態検知方法を以下に説明する。
【００３４】
緩和関数Ｆ（ｔ）は、反応速度の異なる事象の変化を精度よく近似できるように、複数の反応速度毎緩和関数ｆｉ（ｉ＝１〜ｍ）の和からなる次式のような関数としている。
ΔＶ＝Ｆｎ（ｔ）＝ｆ１ｎ（ｔ）＋ｆ２ｎ（ｔ）＋・・・＋ｆｍｎ（ｔ） （１）
ここで、ｎは、ｎ回目の充放電後の緩和関数であることを示している。
【００３５】
放電時の端子間電圧の変化が放電サイクル数とともにどのように変化していくかの一例を図４に示す。ここで、放電サイクル数が大きいほど、劣化の進んだ蓄電池における端子間電圧の変化を示していることになる。放電時の端子間電圧は、放電末期の電圧降下量が劣化が進むにつれて大きくなっていき、さらに劣化が進むとセル短絡が発生して急激な電圧降下が発生する。また、充放電停止からのＯＣＶ変化量ΔＶの一例を図５に示す。図５では、蓄電池が新品に近い状態のときと劣化が進んだときとを比較してＯＣＶ変化量ΔＶの変化を示している。ＯＣＶ変化量の変化速度は、蓄電池の劣化が進むにつれて低下しており、これを反応速度毎緩和関数ｆｉからなる緩和関数Ｆ（ｔ）で最適化することで、蓄電池の劣化状態を精度よく判定することが可能となる。
【００３６】
特願２００８−１０３９２５に記載の蓄電池の状態検知方法では、図５に示すような蓄電池の代表的な状態におけるＯＣＶ変化量ΔＶを、それぞれの状態におけるＳＯＣ及びＳＯＨとともに、参照データ（それぞれＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）、ＳＯＣｒｅｆ（ｈ）、ＳＯＨｒｅｆ（ｈ））として事前に保存している。参照データとして、例えば、蓄電池を使用開始する直前の新品状態におけるデータ、蓄電池の劣化がある程度進んだときのデータ、および劣化が大きく進んだときのデータ、等を事前に測定して保存するのがよい。
【００３７】
充放電停止からの経過時間ｔにおける電圧測定値をＶｍとし、安定ＯＣＶをＯＣＶｓとするとき、
ΔＶ＝Ｖｍ（ｔ）-ＯＣＶｓ （２）
で与えられる。なお、ＯＣＶｓは、充放電停止から例えば２０時間経過したときの電圧測定値Ｖｍ（ｔ＝２０ｈｒ）を用いることができる（ＯＣＶ２０ｈｒとする）。また、ＯＣＶ２０ｈｒを参照データＯＣＶ２０ｈｒｒｅｆ（ｈ）としてＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）等とともに事前に保存させておき、式（２）の算出において、ｔ＜２０ｈｒのときのＯＣＶｓに用いることができる。
【００３８】
電圧測定値Ｖｍ（ｔ）から算出した式（２）のΔＶの結果を用いて式（１）のＦｎ（ｔ）を最適近似することで、反応速度毎緩和関数ｆｉを決定することができる。最適近似されたＦｎ（ｔ）を参照データのＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）と比較して最も近い参照データを選択する。最適近似されたＦｎ（ｔ）と選択された参照データより、ｎ回目の充放電後の劣化度ＳＯＨを次式で推定することができる。
ＳＯＨｉｎ＝｛ｆｉｎ（ｔ）／ｆｉref（ｔ）｝＊ＳＯＨｉref (３)
ＳＯＨｎ＝Ａ＊ＳＯＨ１ｎ＋Ｂ＊ＳＯＨ２ｎ＋・・・＋Ｍ＊ＳＯＨｍｎ
＝Ａ＊｛ｆ１ｎ（ｔ）／ｆ１ref（ｔ）｝ＳＯＨ１ref＋
Ｂ＊｛ｆ２ｎ（ｔ）／ｆ２ref（ｔ）｝ＳＯＨ２ref＋・・・＋
Ｍ＊｛ｆｍｎ（ｔ）／ｆｍref（ｔ）｝ＳＯＨｍref
ここで、係数Ａ〜Ｍは、事前に設定されたパラメータである。
【００３９】
一例として、緩和関数Ｆ（ｔ）が次式のように４つの反応速度毎緩和関数ｆｉで与えられる場合について、さらに詳細に説明する。
Ｆ（ｔ）＝ｆfast（ｔ）＋ｆslow（ｔ）
＝｛ｆfast1（ｔ）＋ｆfast2（ｔ）｝＋｛ｆslow1（ｔ）＋ｆslow2（ｔ）｝
上式の各反応速度毎緩和関数は、４つの基準時間（ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４とする）で区切られたそれぞれの時間帯において支配的となるように設定される。基準時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の一例として、それぞれ１０ｓ、１０００ｓ、３６０００ｓ、７２０００ｓのように設定することができる。
【００４０】
緩和関数Ｆ（ｔ）は、ｔ＜ｔ１では、
Ｆｎ（ｔ）＝ｆfast1ｎ−１（ｔ）＋ｆfast2ｎ−１（ｔ）＋
ｆslow1ｎ−１（ｔ）＋ｆslow2ｎ−１（ｔ）｝
ｔ１≦ｔ＜ｔ２では、
Ｆｎ（ｔ）＝ｆfast1ｎ（ｔ）＋ｆfast2ｎ−１（ｔ）＋
ｆslow1ｎ−１（ｔ）＋ｆslow2ｎ−１（ｔ）｝
ｔ２≦ｔ＜ｔ３では、
Ｆｎ（ｔ）＝ｆfast1ｎ（ｔ）＋ｆfast2ｎ（ｔ）＋
ｆslow1ｎ−１（ｔ）＋ｆslow2ｎ−１（ｔ）｝
ｔ３≦ｔ＜ｔ４では、
Ｆｎ（ｔ）＝ｆfast1ｎ（ｔ）＋ｆfast2ｎ（ｔ）＋
ｆslow1ｎ（ｔ）＋ｆslow2ｎ−１（ｔ）｝
ｔ４≦ｔでは、
Ｆｎ（ｔ）＝ｆfast1ｎ（ｔ）＋ｆfast2ｎ（ｔ）＋
ｆslow1ｎ（ｔ）＋ｆslow2ｎ（ｔ）｝
のようにすることができる。
【００４１】
上式のいずれかのＦｎ（ｔ）を用いて、例えば遅い反応速度の成層化度合いによるＳＯＨ（ＳＯＨ１とする）は、次式で推定することができる。
ＳＯＨ１ｎ＝ｆslowｎ（ｔ）／ｆslow ref（ｔ）＊ＳＯＨ１ref
＝｛ｆslow1ｎ（ｔ）＋ｆslow2ｎ（ｔ）｝／
｛ｆslow1 ref（ｔ）＋ｆslow2 ref（ｔ）｝＊ＳＯＨ１ref
【００４２】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置を、図１、２を用いて以下に説明する。図１は、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法の概略の処理の流れを示す流れ図であり、図２は、本実施形態のセル短絡検知装置のブロック図である。図２において、蓄電池１０は負荷２０に電流を供給（放電）したり、充電器３０から充電される構成となっている。本実施形態のセル短絡検知装置１００は、蓄電池１０から端子間電圧及び電流を入力し、これをもとに蓄電池１０でセル短絡が発生したかを監視している。
【００４３】
セル短絡検知装置１００は、状態検知部１１０、測定手段１２０、メモリ１３０、及び表示手段１４０を備えている。測定手段１２０は、蓄電池１０の端子間電圧及び電流を測定し、これを状態検知部１１０に出力している。状態検知部１１０は、蓄電池１０が充放電中のときと充放電停止中のときとで異なった処理を行う。すなわち、充放電中は、測定された端子間電圧を所定の電圧許容値（Ｖｌｉｍとする）と比較し、端子間電圧が電圧許容値Ｖｌｉｍより低いと判定すると所定の電圧低下情報をメモリ１３０に保存する。そして、メモリ１３０に電圧低下情報と後述の劣化超過情報がともに保存されているかをチェックし、ともに保存されているときにセル短絡が発生していると判定する。
【００４４】
一方、充放電停止中は、充放電停止からの経過時間ｔを求め、そのときの蓄電池１０の劣化度を緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて、式（３）のように推定する。推定された劣化度は、所定の劣化許容値（ＳＯＨｌｉｍとする）と比較され、劣化度が劣化許容値ＳＯＨｌｉｍを超えていると判定されると、所定の劣化超過情報がメモリ１３０に保存される。そして、メモリ１３０に電圧低下情報と劣化超過情報がともに保存されているかをチェックし、ともに保存されているときにセル短絡が発生していると判定する。
【００４５】
本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法を、図１を用いてさらに詳細に説明する。本実施形態のセル短絡検知方法は、状態検知部１１０において所定の周期で行われる。状態検知部１１０では、所定の周期に達するとまず、測定手段１２０を用いて蓄電池１０の端子間電圧Ｖｍ及び電流Ｉｍが測定される（ステップＳ１）。次のステップＳ２では、蓄電池１０が充放電中であるかを判定する。充放電の判定では、ステップＳ１で測定した電流Ｉｍがほぼゼロのときを充放電停止中とし、それ以外を充放電中とする。
【００４６】
ステップＳ２で充放電中と判定されると、ステップＳ３で端子間電圧Ｖｍが電圧許容値Ｖｌｉｍより低いか否かを判定する。電圧許容値Ｖｌｉｍは、セル短絡による電圧低下量を考慮して、負荷２０に要求される最低電圧以下の好適な値に設定しておく。ステップＳ３において、端子間電圧Ｖｍが電圧許容値Ｖｌｉｍより低いと判定されると、ステップＳ４で端子間電圧Ｖｍが電圧許容値Ｖｌｉｍより低下していることを示す電圧低下情報をメモリ１３０に保存する。あるいは、このときの端子間電圧Ｖｍを保存するようにしてもよい。これに対し、ステップＳ３で端子間電圧Ｖｍが電圧許容値Ｖｌｉｍ以上であると判定された場合には、セル短絡が発生していないとして処理を終了する（ステップＳ５）。
【００４７】
ステップＳ４で電圧低下情報がメモリ１３０に保存されると、ステップＳ６において、それまでに劣化超過情報がメモリ１３０に保存されているかを判定する。その結果、劣化超過情報が既にメモリ１３０に保存されている場合には、ステップＳ７でセル短絡が発生しているときの処理を行う。すなわち、セル短絡が発生していることを通知するための処理を行い、次のステップＳ８でセル短絡の発生を通知するメッセージ等を表示手段１４０に表示させる。これに対し、ステップＳ６で劣化超過情報がメモリ１３０に保存されていないと判定されると、セル短絡が発生していないとして処理を終了する（ステップＳ５）。
【００４８】
一方、ステップＳ２で充放電中でない（充放電停止中）と判定されると、ステップＳ９で緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて蓄電池１０の劣化度ＳＯＨが推定される。次のステップＳ１０では、推定された劣化度ＳＯＨが劣化許容値ＳＯＨｌｉｍを超過しているか否かを判定する。劣化許容値ＳＯＨｌｉｍについても、蓄電池１０の使用条件等に基づいてあらかじめ設定しておく。
【００４９】
ステップＳ１０において、劣化度ＳＯＨが劣化許容値ＳＯＨｌｉｍを超過していると判定されると、ステップＳ１１で劣化度ＳＯＨが劣化許容値ＳＯＨｌｉｍを超過していることを示す劣化超過情報をメモリ１３０に保存する。あるいは、このときの劣化度ＳＯＨを保存するようにしてもよい。これに対し、ステップＳ１０で劣化度ＳＯＨが劣化許容値ＳＯＨｌｉｍ以下であると判定されると、セル短絡が発生していないとして処理を終了する（ステップＳ５）。
【００５０】
ステップＳ１１で劣化超過情報がメモリ１３０に保存されると、ステップＳ１２において、それまでに電圧低下情報がメモリ１３０に保存されているかを判定する。その結果、電圧低下情報が既にメモリ１３０に保存されている場合には、ステップＳ７、Ｓ８に進んでセル短絡が発生しているときの処理を行う。これに対し、ステップＳ１２で電圧低下情報がメモリ１３０に保存されていないと判定されると、セル短絡が発生していないとして処理を終了する（ステップＳ５）。
【００５１】
次に、ステップＳ９において、緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて蓄電池１０の劣化度ＳＯＨを推定する方法を、図６を用いてさらに詳細に説明する。図６は、緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて劣化度ＳＯＨを推定する方法を説明するための流れ図である。まず、ステップＳ２１では、充放電停止中の蓄電池１０の端子間電圧（開放端電圧）として、ステップＳ１で測定した端子間電圧Ｖｍを入力する。つぎのステップＳ２２では、端子間電圧Ｖｍと適切に選択されたＯＣＶｓから、ＯＣＶ変化量ΔＶを算出する。
【００５２】
ステップＳ２３では、緩和関数Ｆ（ｔ）がステップＳ２３で算出したＯＣＶ変化量ΔＶを精度よく近似するように、緩和関数Ｆ（ｔ）を最適化する。ステップＳ２４では、最適化された緩和関数Ｆ（ｔ）に最も近い参照データＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）を選択する。さらに、ステップＳ２５では、最適化されたＦ（ｔ）及び参照データＦｒｅｆ（ｈ）（ｔ）、ＳＯＨｒｅｆ（ｈ）を用いて、式（３）に基づいて劣化度ＳＯＨを算出する。
【００５３】
本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置によれば、端子間電圧が低下しかつ劣化度が増大していることを検知したときにセル短絡が発生したと判定していることから、セル短絡を確実に検知することができ、かつ誤検知を回避することができる。これにより、本実施形態のセル短絡検知装置を備えた蓄電池は、負荷に安定した電圧の電力を供給することができ、車両運行や補機のバックアップとしての信頼性を高めることができる。
【００５４】
本実施形態のセル短絡検知装置を備えない従来の蓄電池では、セル短絡を未然に防止するために、出荷時からのカレンダー寿命で交換が行われていた。これに対し、本実施形態のセル短絡検知方法及び検知装置を用いた蓄電池では、蓄電池毎の使用履歴に基づいてセル短絡が判定されるため、蓄電池の寿命診断の精度が向上するとともに、蓄電池を寿命末期まで効率よく使用することができ、低コスト化を図ることができる。
【００５５】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置を、図７を用いて以下に説明する。図７は、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法の処理の流れを示す流れ図である。自動車では、エンジンをスタートさせるときに蓄電池からモータに１０００Ａ程度の突入電流が投入され、その後１００Ａ程度のクランキングが行われる。このときの電圧、電流の変化の一例を図８に示す。図８は、自動車のエンジンスタート時における蓄電池の端子間電圧及び電流の変化を模式的に示したグラフである。
【００５６】
図８に示すように、モータに大電流が放電されるのは短時間だけであるが、その間端子間電圧が瞬間的に電圧許容値Ｖｌｉｍを下回ることがある。しかし、このような瞬間的な電圧降下は、蓄電池の放電能力に与える影響が小さく、また蓄電池から電源供給を受けているマイコン等がエラーを起こすおそれもない。従って、このような通常の利用形態による一時的な電圧降下をセル短絡と誤検知しないようにする必要がある。
【００５７】
そこで、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置では、測定電流値が所定の電流判定値以下の大きな放電電流の場合には（測定電流は、放電を負とする）、端子間電圧電圧が許容電圧値を下回るか否かの判定を行わないようにする。本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法を、図７に示す処理の流れ図を用いて説明する。
【００５８】
まず、ステップＳ１で蓄電池１０の端子間電圧Ｖｍと電流Ｉｍが測定され、ステップＳ２で充放電中と判定されると、ステップＳ３１で電流Ｉｍが所定の電流判定値Ｉｓtより高いか否かを判定する。ここで、電流判定値Ｉｓtは、その放電により端子間電圧Ｖｍが電圧許容値Ｖｌｉｍに達する可能性のある電流値を基準に設定された値である。
【００５９】
ステップＳ３１において、電流Ｉｍが電流判定値Ｉｓtより高いと判定されると、第１の実施形態と同様に、ステップＳ３以下の処理により電圧低下を判定してセル短絡の発生を検知する。これに対し、ステップＳ３１で電流Ｉｍが電流判定値Ｉｓt以下であると判定されると、セル短絡の検知を行わずに、ステップＳ５に進んで処理を終了する。この場合には、モータ起動等のために短時間だけ大電流が放電されたと判断し、電圧低下を判定してセル短絡を検知する処理を行わないようにしている。一方、ステップＳ２で充放電停止中と判定された場合には、第１の実施形態と同様に、ステップＳ９以下の処理により劣化超過を判定してセル短絡の発生を検知する。
【００６０】
本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置によれば、短時間の大電流の放電による瞬間的な電圧降下と区別してセル短絡を検知することが可能となり、セル短絡の誤検知を防止して信頼性の高いセル短絡の検知を行うことができる。
【００６１】
（第３の実施形態）
第１の実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置では、充放電停止中は、劣化度ＳＯＨが許容値を超過したか否かの検知のみを行っていた。しかしながら、充放電停止中でも、セル短絡が発生して端子間電圧が低下するおそれがあることから、本実施形態では、充放電停止中でも電圧低下の検知を行うようにしている。本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法を、図９を用いて以下に説明する。図９は、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法の処理の流れを示す流れ図である。
【００６２】
本実施形態では、ステップＳ２で充放電中と判定された場合は、第１の実施形態と同様に電圧低下を判定してセル短絡の発生を検知する。一方、ステップＳ２で充放電停止中と判定された場合には、第１の実施形態のステップＳ９〜Ｓ１２の処理に加えて、ステップＳ４０〜Ｓ４４の処理を行う。
【００６３】
状態検知部１１０に用いるマイコンは、充放電中や充放電停止直後には蓄電池１０の状態検知を短い周期で高速に行う（高速応答モード）。この場合には、蓄電池の状態検知装置で消費される消費電力が比較的大きくなる。また、充放電を停止してからある程度時間が経過すると、消費電力を低減するために、マイコンの処理周期を長くする低速モードに移行する。さらに、充放電停止からの経過時間が長くなると、マイコンの処理を停止させた停止モードに移行する。この場合には、消費電力は限りなく小さくなる。
【００６４】
本実施形態では、蓄電池１０の充放電停止中も、蓄電池の電圧を監視するとともに、上記のマイコンの動作モードに応じた監視を行っている。まず、ステップＳ４０で測定した端子間電圧ＶｍをＶｍ_stopとおく。つぎのステップＳ４１では、ステップＳ３と同様に、充放電停止中の端子間電圧Ｖｍ_stopが電圧許容値Ｖｌｉｍ_stopより低いか否かを判定する。ステップＳ４１において、充放電停止中の端子間電圧Ｖｍ_stopが電圧許容値Ｖｌｉｍ_stopより低いと判定されると、ステップＳ４２で端子間電圧Ｖｍ_stopが電圧許容値Ｖｌｉｍ_stopより低下していることを示す電圧低下情報をメモリ１３０に保存する。これに対し、ステップＳ４１で端子間電圧Ｖｍ_stopが電圧許容値Ｖｌｉｍ_stop以上であると判定されると、ステップＳ９に進んで第１の実施形態と同様に劣化超過を判定してセル短絡の発生を検知する。
【００６５】
ステップＳ１１で劣化超過を判定した後、ステップＳ１２で電圧低下情報も保存されていると判定すると、第１の実施形態と同様にステップＳ７に進んでセル短絡が発生していることを通知する。これに対し、ステップＳ１２で電圧低下情報が保存されていないと判定された場合には、ステップＳ４３において、所定の周期で蓄電池１０の状態検知を指示する。これは、マイコンが停止モードの場合に、低速モードに起動して状態検知を行うために、端子間電圧Ｖｍを測定するか、予め参照データとして測定された電圧降下量から現在の電圧値Ｖｎｏｗを推定させるものである。そして、ステップＳ４３で状態検知の指示があると、その時点の端子間電圧Ｖｍ_stopが電圧許容値Ｖｌｉｍ_stopより低下しているかを判定し、低下している場合には、ステップＳ７に進む。一方、端子間電圧Ｖｍ_stopが電圧許容値Ｖｌｉｍ_stop以上の場合には、ステップＳ４３に戻り、再び所定の周期で蓄電池１０の状態検知を指示する。
【００６６】
本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置によれば、充放電停止中にセル短絡が発生して端子間電圧が大幅に低下した場合でも、これを確実に検知することが可能となる。
【００６７】
（第４の実施形態）
第１の実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置では、充放電停止中も、劣化度ＳＯＣを推定するために端子間電圧Ｖｍを測定して用いていた。しかしながら、例えば自動車に搭載される蓄電池では、自動車が長時間停車していると、蓄電池１０の消費電力を抑えるために、測定手段１２０等のセンサーに供給している駆動用電力を低減してセンサーを停止させることがある。その場合には、測定手段１２０で端子間電圧Ｖｍを測定することができなくなる。その対応として、測定手段１２０で最後に測定した端子間電圧Ｖｍをそのまま使用し続けることも可能であるが、停車期間が長期になるにつれて端子間電圧Ｖｍの誤差が大きくなっていく。
【００６８】
そこで、充放電を長時間停止したときの端子間電圧の変化を調べた結果、充放電停止から約１００時間以上経過した後は、蓄電池の初期状態によらず電圧変化がほぼ同じになることが明らかとなった。充放電停止中の端子間電圧の変化の一例を図１０に示す。ここでは、停車中もセンサー等に微小な電流が供給されることを考慮して、１０ｍＡの放電電流がある場合の端子間電圧の変化を示している。また、同図に示すそれぞれの端子間電圧の変化は、充放電停止を開始したときのＳＯＣ等の初期値が異なる場合を示している。同図に示すように、充放電停止から約１００時間以上経過すると、電圧の変化が蓄電池の初期状態によらずほぼ同じ（平行）になることがわかる。
【００６９】
このような充放電停止中の端子間電圧の変化の特徴を反映して、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法では、充放電停止中の端子間電圧を予め作成した電圧推定式等を用いて推定するようにしている。以下では、充放電を停止してから時間ｔが経過したときの端子間電圧（以下では現在の端子間電圧という）を測定値Ｖｍと区別して説明するために、現在の端子間電圧をＶｎｏｗ（ｔ）と表すものとする。充放電停止中の現在の端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔ）を推定するための推定式を、以下に説明する。
【００７０】
まず、充放電停止から時間ｔａが経過するまでは（例えばｔａ＝１０時間）、測定手段１２０で端子間電圧の測定が可能であるとすると、その間は測定電圧Ｖｍを用いることができる。
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｍ （４）
０≦ｔ≦ｔａ
【００７１】
次に、充放電停止からの経過時間ｔが時間ｔａを超えて時間ｔｂに達するまでは（例えばｔａ＝１００時間）、端子間電圧の変化が蓄電池１０の初期状態によって異なるとしたとき、測定手段１２０で最後に測定された端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔａ）を用いて、現在の端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔ）を次式で算出させるようにすることができる。
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｎｏｗ（ｔａ）−ｄＶ１＊（ｔ−ｔａ） （５）
ｄＶ１＝（Ｖｎｏｗ（０）−Ｖｎｏｗ（ｔａ））／ｔａ
ｔａ＜ｔ≦ｔｂ
【００７２】
ここで、ｄＶ１は、測定可能な期間の端子間電圧の測定値を用いて算出した端子間電圧の変化率であり、充放電停止を開始したとき（ｔ＝０）の端子間電圧Ｖｎｏｗ（０）と時間ｔａ経過時の端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔａ）を用いて算出している。端子間電圧の変化率は、図１０に示すように、時間の経過とともに徐々に小さくなっていくことから、上記のｄＶ１を用いることで、端子間電圧を安全側（低電圧側）に推定することになる。
【００７３】
また、測定手段１２０が使用できなくなると、センサーが有するタイマーが使用できなくなって充放電停止からの経過時間ｔを求めることができなくなるおそれがある。その場合には、センサー以外のシステム（自動車等）内部のタイマーやカウンター等から時刻を取得するか、外部との通信手段（ＧＰＳ、ＶＩＣＳ等）によって取得可能にしておく。
【００７４】
さらに、充放電停止から時間ｔｂ以上経過すると、端子間電圧の変化がほぼ一定になることから、このときの変化率ｄＶ２を予め求めておくものとする。変化率ｄＶ２は、例えば図１０に示す時間ｔｂ経過時の端子間電圧と、さらに所定時間（例えば１０００時間）経過したときの端子間電圧との差から算出して用いることができる。このとき、端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔ）は、ｄＶ２を用いて次式で与えられる。
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｎｏｗ（ｔｂ）−ｄＶ２＊（ｔ−ｔｂ） （６）
ｔｂ＜ｔ
【００７５】
上記の充放電停止中の端子間電圧の推定式を用いた本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法を、図１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法の処理の流れを説明するための流れ図である。図１１（ａ）のステップＳ２における充放電中か否かの判定では、測定手段１２０が停止したため電流Ｉｍの測定値が得られない場合には、電流Ｉｍの測定不可を検知して充放電停止中と判定させる。
【００７６】
充放電停止中と判定されたときの本実施形態のセル短絡検知方法では、まずステップＳ５０で端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔ）を算出する。端子間電圧を取得した後の処理は、第１の実施形態または第３の実施形態と同様である。但し、ステップＳ９またはステップＳ４０以降では、端子間電圧として、測定値Ｖｍに代えてＶｎｏｗ（ｔ）を用いる。
【００７７】
ステップＳ５０における処理を、図１１（ｂ）用いて説明する。まず、ステップＳ５１で充放電停止からの経過時間ｔが時間ｔａ以下であるか否かを判定し、経過時間ｔが時間ｔａ以下のときはステップＳ５２に進む一方、経過時間ｔが時間ｔａを超えるときはステップＳ５３に進む。ステップＳ５２では、式（４）を用いて端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔ）を算出して終了する（図１１（ａ）のステップＳ９に進む。以下同様）。
【００７８】
次に、ステップＳ５３では、経過時間ｔが時間ｔｂ以下であるか否かを判定し、経過時間ｔが時間ｔｂ以下のときはステップＳ５４に進む一方、経過時間ｔが時間ｔｂを超えるときはステップＳ５５に進む。ステップＳ５４では、式（５）を用いて端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔ）を算出して終了する。また、ステップＳ５５では、式（６）を用いて端子間電圧Ｖｎｏｗ（ｔ）を算出して終了する。
【００７９】
上記のように、本実施形態の蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置では、充放電停止中でも適切な端子間電圧を取得することができ、セル短絡を確実に検知することが可能となる。
【００８０】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における蓄電池のセル短絡検知方法及び検知装置の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１０、９００ 蓄電池
２０ 負荷
３０ 充電器
１００ セル短絡検知装置
１１０ 状態検知部
１２０ 測定手段
１３０ メモリ
１４０ 表示手段
９０１ セル
９０２ 負極
９０３ 正極
９０４ セパレータ
９０５ 負極端子
９０６ 正極端子
９０７ セル容器
９０８ 電解液
９０９ 沈殿物
９１０ 堆積物
９１１ デンドライト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上のセルを内蔵する蓄電池で発生するセル短絡を検知する蓄電池のセル短絡検知方法であって、
前記蓄電池の端子間電圧及び電流を取得し、前記電流をもとに前記蓄電池が充放電中か充放電停止中かを判定し、前記蓄電池が充放電中と判定すると、前記端子間電圧を所定の電圧許容値と比較し、前記端子間電圧が前記電圧許容値より低いと判定すると所定の電圧低下情報を保存する一方、
前記蓄電池が充放電停止中と判定すると、充放電停止からの経過時間ｔを求め、安定開放端電圧（安定ＯＣＶ）からの経過時間ｔにおける前記端子間電圧の変化量である開放端電圧（ＯＣＶ）変化量を算出する緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて前記蓄電池の劣化度を推定し、前記劣化度を所定の劣化許容値と比較し、前記劣化度が前記劣化許容値を超えていると判定すると所定の劣化超過情報を保存し、
前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報のいずれか一方が保存されると、他方が既に保存さているか否かを判定し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報がともに保存されていると判定したとき前記セル短絡を検知する
ことを特徴とする蓄電池のセル短絡検知方法。
【請求項２】
前記蓄電池が充放電中と判定されると、さらに前記電流を放電電流の大きさを判定するための所定の電流判定値と比較し、前記電流が前記電流判定値より高い（放電電流を負とする）と判定されるときだけ、前記端子間電圧と前記電圧許容値との比較を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電池のセル短絡検知方法。
【請求項３】
前記蓄電池が充放電停止中と判定されると、さらに前記端子間電圧を前記電圧許容値と比較し、前記端子間電圧が前記電圧許容値より低いと判定すると前記電圧低下情報を保存する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電池のセル短絡検知方法。
【請求項４】
前記蓄電池が充放電停止中と判定されると、前記端子間電圧を所定の電圧推定式を用いて推定する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蓄電池のセル短絡検知方法。
【請求項５】
前記電圧推定式をＶｎｏｗ（ｔ）とするとき、前記経過時間ｔが第１の時間ｔａに達するまでは前記端子間電圧の測定値Ｖｍを用いて、
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｍ
とし、前記経過時間ｔが第１の時間ｔａを超えて第２の時間Ｔｂに達するまでは、
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｎｏｗ（ｔａ）−ｄＶ１＊（ｔ−ｔａ）
ｄＶ１＝（Ｖｎｏｗ（０）ーＶｎｏｗ（ｔａ））／ｔａ
とし、前記経過時間ｔが第２の時間ｔｂを超えると、所定の電圧変化率ｄＶ２を用いて
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｎｏｗ（ｔｂ）−ｄＶ２＊（ｔ−ｔｂ）
とする
ことを特徴とする請求項４に記載の蓄電池のセル短絡検知方法。
【請求項６】
１以上のセルを内蔵する蓄電池で発生するセル短絡を検知する蓄電池のセル短絡検知装置であって、
前記蓄電池の端子間電圧および電流を測定する測定手段と、
メモリと、
前記測定手段から前記蓄電池の端子間電圧及び電流を取得し、前記電流をもとに前記蓄電池が充放電中か充放電停止中かを判定し、前記蓄電池が充放電中と判定すると、前記端子間電圧を所定の電圧許容値と比較し、前記端子間電圧が前記電圧許容値より低いと判定すると所定の電圧低下情報を前記メモリに保存する一方、前記蓄電池が充放電停止中と判定すると、充放電停止からの経過時間ｔを求め、安定開放端電圧（安定ＯＣＶ）からの経過時間ｔにおける前記端子間電圧の変化量である開放端電圧（ＯＣＶ）変化量を算出する緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて前記蓄電池の劣化度を推定し、前記劣化度を所定の劣化許容値と比較し、前記劣化度が前記劣化許容値を超えていると判定すると所定の劣化超過情報を前記メモリに保存し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報のいずれか一方が前記メモリに保存されると、他方が前記メモリに既に保存さているか否かを判定し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報がともに前記メモリに保存されていると判定したとき前記セル短絡を検知する状態検知部と、を備える
ことを特徴とする蓄電池のセル短絡検知装置。
【請求項１】
１以上のセルを内蔵する蓄電池で発生するセル短絡を検知する蓄電池のセル短絡検知方法であって、
前記蓄電池の端子間電圧及び電流を取得し、前記電流をもとに前記蓄電池が充放電中か充放電停止中かを判定し、前記蓄電池が充放電中と判定すると、前記端子間電圧を所定の電圧許容値と比較し、前記端子間電圧が前記電圧許容値より低いと判定すると所定の電圧低下情報を保存する一方、
前記蓄電池が充放電停止中と判定すると、充放電停止からの経過時間ｔを求め、安定開放端電圧（安定ＯＣＶ）からの経過時間ｔにおける前記端子間電圧の変化量である開放端電圧（ＯＣＶ）変化量を算出する緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて前記蓄電池の劣化度を推定し、前記劣化度を所定の劣化許容値と比較し、前記劣化度が前記劣化許容値を超えていると判定すると所定の劣化超過情報を保存し、
前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報のいずれか一方が保存されると、他方が既に保存さているか否かを判定し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報がともに保存されていると判定したとき前記セル短絡を検知する
ことを特徴とする蓄電池のセル短絡検知方法。
【請求項２】
前記蓄電池が充放電中と判定されると、さらに前記電流を放電電流の大きさを判定するための所定の電流判定値と比較し、前記電流が前記電流判定値より高い（放電電流を負とする）と判定されるときだけ、前記端子間電圧と前記電圧許容値との比較を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電池のセル短絡検知方法。
【請求項３】
前記蓄電池が充放電停止中と判定されると、さらに前記端子間電圧を前記電圧許容値と比較し、前記端子間電圧が前記電圧許容値より低いと判定すると前記電圧低下情報を保存する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電池のセル短絡検知方法。
【請求項４】
前記蓄電池が充放電停止中と判定されると、前記端子間電圧を所定の電圧推定式を用いて推定する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蓄電池のセル短絡検知方法。
【請求項５】
前記電圧推定式をＶｎｏｗ（ｔ）とするとき、前記経過時間ｔが第１の時間ｔａに達するまでは前記端子間電圧の測定値Ｖｍを用いて、
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｍ
とし、前記経過時間ｔが第１の時間ｔａを超えて第２の時間Ｔｂに達するまでは、
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｎｏｗ（ｔａ）−ｄＶ１＊（ｔ−ｔａ）
ｄＶ１＝（Ｖｎｏｗ（０）ーＶｎｏｗ（ｔａ））／ｔａ
とし、前記経過時間ｔが第２の時間ｔｂを超えると、所定の電圧変化率ｄＶ２を用いて
Ｖｎｏｗ（ｔ）＝Ｖｎｏｗ（ｔｂ）−ｄＶ２＊（ｔ−ｔｂ）
とする
ことを特徴とする請求項４に記載の蓄電池のセル短絡検知方法。
【請求項６】
１以上のセルを内蔵する蓄電池で発生するセル短絡を検知する蓄電池のセル短絡検知装置であって、
前記蓄電池の端子間電圧および電流を測定する測定手段と、
メモリと、
前記測定手段から前記蓄電池の端子間電圧及び電流を取得し、前記電流をもとに前記蓄電池が充放電中か充放電停止中かを判定し、前記蓄電池が充放電中と判定すると、前記端子間電圧を所定の電圧許容値と比較し、前記端子間電圧が前記電圧許容値より低いと判定すると所定の電圧低下情報を前記メモリに保存する一方、前記蓄電池が充放電停止中と判定すると、充放電停止からの経過時間ｔを求め、安定開放端電圧（安定ＯＣＶ）からの経過時間ｔにおける前記端子間電圧の変化量である開放端電圧（ＯＣＶ）変化量を算出する緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて前記蓄電池の劣化度を推定し、前記劣化度を所定の劣化許容値と比較し、前記劣化度が前記劣化許容値を超えていると判定すると所定の劣化超過情報を前記メモリに保存し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報のいずれか一方が前記メモリに保存されると、他方が前記メモリに既に保存さているか否かを判定し、前記電圧低下情報及び前記劣化超過情報がともに前記メモリに保存されていると判定したとき前記セル短絡を検知する状態検知部と、を備える
ことを特徴とする蓄電池のセル短絡検知装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１１２４５３（Ｐ２０１１−１１２４５３Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６７７０８（Ｐ２００９−２６７７０８）
【出願日】平成２１年１１月２５日（２００９．１１．２５）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２５日（２００９．１１．２５）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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