JP5561114B2 - 蓄電装置の制御装置およびそれを搭載する車両、ならびに蓄電装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電装置の制御装置およびそれを搭載する車両、ならびに蓄電装置の制御方法に関し、より特定的には、蓄電装置に含まれる電流遮断装置（Current Interrupt Device：ＣＩＤ）の作動を検出するための技術に関する。

近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。この車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。

このような蓄電装置は、一般的に、複数のバッテリセルを直列または並列に積層することによって、所望の電圧を出力するように構成される。これらのバッテリセルにおいて、断線や短絡などの異常が発生した場合には、蓄電装置の機能が正常に発揮されない場合が生じ得る。そのため、バッテリセルの異常を検出することが必要とされる。

特開２００７−０１８８７１号公報（特許文献１）は、蓄電装置内のセルにおける過電圧の発生の有無を検出するための電圧検出回路を有するシステムにおいて、当該電圧検出回路に機能不全または通信異常などの異常が生じた場合の制御を開示する。

特開２００７−０１８８７１号公報（特許文献１）によれば、電圧検出回路に異常が生じた場合に、蓄電装置を充電する際の充電電圧を所望の電圧よりも低く制限することによって、蓄電装置の過充電を抑制しつつ、その蓄電装置から供給される負荷の作動を確保することができる。

特開２００７−０１８８７１号公報 特開２００９−０７１９０１号公報 特開２００４−２３６４７３号公報 特開２００７−２４４１２３号公報

このような蓄電装置には、各バッテリセルに電流遮断装置（以下、ＣＩＤ「Current Interrupt Device」とも称する。）を備えるものが存在する。このＣＩＤは、バッテリセルに異常が発生してバッテリセルの内圧が規定値を超えた場合に、その内圧によって作動して、蓄電装置の通電経路をハード的に遮断する構成を一般的に有する。そのため、ＣＩＤが作動することによって蓄電装置の過電圧が防止される。

しかしながら、ＣＩＤが作動したか否かが直接的に検出できない場合があり、たとえば、ハイブリッド車両などにおいてＣＩＤが作動したまま車両の走行を継続させると、ＣＩＤに大きな電圧が印加されてバッテリセル内部でのスパークの発生などの原因となり、二次的な故障を誘発するおそれがある。したがって、ＣＩＤが動作したことを速やかに検出することが必要となる。

特開２００７−０１８８７１号公報（特許文献１）および上記の他の特許文献においては、このＣＩＤに関しては記載されておらず、ＣＩＤの作動検出手法についても、何も示されていない。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ＣＩＤを含む蓄電装置を備えたシステムにおいて、ＣＩＤの作動を精度よく検出することである。

本発明による蓄電装置についての制御装置は、負荷装置に駆動電力を供給するための蓄電装置についての制御装置であり、設定部と、演算部と、判定部とを備える。蓄電装置は、蓄電装置の内圧が規定値を超えた場合に作動して蓄電装置の通電経路を遮断するように構成された遮断装置を含む。設定部は、予め定められたタイミングにおける蓄電装置の出力電圧と蓄電装置から負荷装置への入力電圧との第１の偏差を基準偏差として設定する。演算部は、上記のタイミングより後の、出力電圧と入力電圧との第２の偏差を演算する。判定部は、基準偏差および第２の偏差の差分値の大きさと予め定められたしきい値との比較に基づいて、遮断装置の作動の有無を判定する。

好ましくは、演算部は、蓄電装置の充放電が停止している間に、第２の偏差を演算する。

好ましくは、判定部は、差分値の大きさがしきい値を上回る場合は遮断装置が作動したと判定し、差分値の大きさがしきい値を下回る場合は遮断装置が非作動であると判定する。

好ましくは、負荷装置の入力端子間には、蓄電装置と並列に接続されたコンデンサが設けられる。

好ましくは、設定部は、蓄電装置と負荷装置との間の導通および非導通を切換えるために蓄電装置と負荷装置との間に設けられた切換装置が導通状態とされてから、予め定められた時間経過後における偏差を第１の偏差として、基準偏差を設定する。

好ましくは、設定部は、蓄電装置の充放電が行なわれている期間中の偏差を第１の偏差として、基準偏差を設定する。

好ましくは、設定部は、蓄電装置の充放電が行なわれている期間中の偏差を時間軸方向に平滑化した値を第１の偏差として、基準偏差を設定する。

好ましくは、制御装置は、判定部によって遮断装置が作動したと判定された場合に、蓄電装置と負荷装置との間の導通および非導通を切換えるために蓄電装置と負荷装置との間に設けられた切換装置を、非導通に切換えるための制御部をさらに備える。

好ましくは、演算部は、負荷装置が駆動されているか否かに基づいて、蓄電装置の充放電が停止しているか否かを判定する。

好ましくは、演算部は、蓄電装置に入出力される電流値に基づいて、蓄電装置の充放電が停止しているか否かを判定する。

好ましくは、蓄電装置、負荷装置、および制御装置は車両に搭載される。負荷装置は、蓄電装置からの電力を用いて車両の駆動力を発生するように構成された駆動装置を含む。

好ましくは、負荷装置は、蓄電装置からの電力を用いて動作する補機装置をさらに含む。

本発明よる車両は、蓄電装置と、蓄電装置からの電力を用いて車両の駆動力を発生するように構成された駆動装置を含む負荷装置と、蓄電装置を制御するための制御装置とを備える。蓄電装置は、蓄電装置の内圧が規定値を超えた場合に作動して、蓄電装置の通電経路を遮断するように構成された遮断装置を含む。制御装置は、設定部と、演算部と、判定部とを含む。設定部は、予め定められたタイミングにおける蓄電装置の出力電圧と蓄電装置から負荷装置への入力電圧との第１の偏差を基準偏差として設定する。演算部は、上記タイミングより後の、出力電圧と入力電圧との第２の偏差を演算する。判定部は、基準偏差および第２の偏差の差分値の大きさと予め定められたしきい値との比較に基づいて、遮断装置の作動の有無を判定する。

本発明による蓄電装置の制御方法は、負荷装置に駆動電力を供給するための蓄電装置についての制御方法である。蓄電装置は、蓄電装置の内圧が規定値を超えた場合に作動して、蓄電装置の通電経路を遮断するように構成された遮断装置を含む。制御方法は、予め定められたタイミングにおける蓄電装置の出力電圧と蓄電装置から負荷装置への入力電圧との第１の偏差を基準偏差として設定するステップと、上記タイミングより後の出力電圧と入力電圧との第２の偏差を演算するステップと、基準偏差および第２の偏差の差分値の大きさと予め定められたしきい値との比較に基づいて、遮断装置の作動の有無を判定するステップとを備える。

好ましくは、制御方法は、判定するステップによって遮断装置が作動したと判定された場合に、蓄電装置と負荷装置との間の導通および非導通を切換えるために蓄電装置と負荷装置との間に設けられた切換装置を、非導通に切換えるステップをさらに備える。

本発明よれば、ＣＩＤを含む蓄電装置を備えたシステムにおいて、ＣＩＤの作動を精度よく検出することができる。

本実施の形態に従う車両の全体ブロック図である。 蓄電装置の詳細な構成を示す図である。 本実施の形態における、ＣＩＤの作動検出制御の概要を説明するための図である。 本実施の形態において、ＥＣＵで実行されるＣＩＤの作動検出制御を説明するための機能ブロック図である。 本実施の形態において、ＥＣＵで実行されるＣＩＤの作動検出制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本実施の形態に従う車両１００を含む充電システム１０を示す全体ブロック図である。

図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０と、システムメインリレー（System Main Relay：ＳＭＲ）１１５と、負荷装置１８０と、警報装置１９０と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００と、コンデンサＣ１と、抵抗Ｒ１とを備える。負荷装置１８０は、駆動装置１２０と、補機装置１７０とを含む。

駆動装置１２０は、コンバータ１２１と、インバータ１２２，１２３と、モータジェネレータ１３０，１３５と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、内燃機関であるエンジン１６０と、コンデンサＣ２とを含む。

蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。

蓄電装置１１０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１を介して駆動装置１２０に接続される。そして、蓄電装置１１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力を駆動装置１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０、１３５で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。

ＳＭＲ１１５に含まれるリレーは、蓄電装置１１０と駆動装置１２０とを結ぶ電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１にそれぞれ介挿される。そして、ＳＭＲ１１５は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１に基づいて、蓄電装置１１０と駆動装置１２０との間での電力の供給と遮断とを切換える。

コンバータ１２１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１と電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１との間で電圧変換を行なう。

インバータ１２２，１２３は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１に並列に接続される。インバータ１２２，１２３は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２にそれぞれ基づいて、コンバータ１２１から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ１３０，１３５をそれぞれ駆動する。

コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。

電圧センサ１２４および１２５は、それぞれコンデンサＣ１およびＣ２の両端にかかる電圧ＶＬおよびＶＨを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。

抵抗Ｒ１は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１の間に、コンデンサＣ１と並列に設けられる。抵抗Ｒ１は、車両１００の運転が終了した後などに、コンデンサＣ１に残留する電荷を放電するための放電抵抗である。車両運転中においては、効率の観点から抵抗Ｒ１による放電はできるだけ小さいことが好ましいため、抵抗Ｒ１の抵抗値は比較的高い値に設定される。

モータジェネレータ１３０，１３５は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。

モータジェネレータ１３０，１３５の出力トルクは、減速機や動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０，１３５は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、駆動装置１２０によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。

また、モータジェネレータ１３０，１３５は動力伝達ギヤ１４０を介してエンジン１６０とも結合される。そして、ＥＣＵ３００により、モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１６０が協調的に動作されて必要な車両駆動力が発生される。さらに、モータジェネレータ１３０，１３５は、エンジン１６０の回転により発電が可能であり、この発電電力を用いて蓄電装置１１０を充電することができる。なお、本実施の形態においては、モータジェネレータ１３５を専ら駆動輪１５０を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータ１３０を専らエンジン１６０により駆動される発電機として用いるものとする。

なお、図１においては、モータジェネレータが２つ設けられる構成が例として示されるが、モータジェネレータの数はこれに限定されず、モータジェネレータが１つの場合、あるいは２つより多くのモータジェネレータを設ける構成としてもよい。また、エンジン１６０は必須の構成ではなく、エンジン１６０を含まない、電気自動車や燃料電池車であってもよい。さらに、蓄電装置１１０に接続される負荷は上記のような車両には限られず、蓄電装置１１０から出力される電力で駆動される電気機器であれば、本実施の形態が適用可能である。

負荷装置１８０は、低電圧系（補機系）の構成として補機装置１７０を含む。補機装置１７０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７１と、補機負荷１７２と、補機バッテリ１７３と、空調機であるエアコン１７４とを含む。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１７１は、電力線ＰＬ１，ＮＬ１に接続され、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＤに基づいて、蓄電装置１１０から供給される直流電圧を所定の電圧に降圧する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７１は、電力線ＰＬ３を介して補機負荷１７２に駆動電力を供給したり、補機バッテリ１７３の充電電力を供給したりする。

補機負荷１７２には、たとえばランプ類、ワイパー、ヒータ、オーディオ、ナビゲーションシステムなどが含まれる。

補機バッテリ１７３は、代表的には鉛蓄電池によって構成される。補機バッテリ１７３の出力電圧は、蓄電装置１１０の出力電圧よりも低く、たとえば１２Ｖ程度である。

エアコン１７４は、電力線ＰＬ１，ＮＬ１にＤＣ／ＤＣコンバータ１７１と並列に接続される。エアコン１７４は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＡＣＯＮにより駆動され、車両室内の空調を行なう。

警報装置１９０は、異常等が発生した場合に、ＥＣＵ３００からの制御信号ＡＬＭに基づいて、ユーザに異常の発生を通知するための装置である。警報装置１９０は、たとえばランプやＬＥＤあるいは液晶表示パネルのように視覚的に通知するもの、およびブザーやチャイム、ボイスアラームのように聴覚的に通知するものを含む。

ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１００および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０に備えられる電圧センサ１１１，電流センサ１１２からの電圧ＶＢおよび電流ＩＢの検出値に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態ＳＯＣ（State of Charge）を演算する。

なお、蓄電装置１１０は、図２で後述するように、複数のバッテリセルを直列に接続することによって所望の電圧が出力されるように構成されるが、電圧センサ１１１によって検出される電圧ＶＢは、蓄電装置１１０の両端の電圧ではなく、一般的に、個々のバッテリセルの電圧の和に基づいて算出される。そのため、ＣＩＤが作動しても電圧ＶＢの出力は必ずしもゼロとならない。

ＥＣＵ３００は、駆動装置１２０、ＳＭＲ１１５などを制御するための制御信号を生成して出力する。なお、図１においては、ＥＣＵ３００として１つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、駆動装置１２０用の制御装置や蓄電装置１１０用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。

車両１００は、外部電源５００からの電力によって蓄電装置１１０を充電するための構成として、充電装置２００と、充電リレーＣＨＲ２１０と、接続部２２０とを含む。

接続部２２０には、充電ケーブル４００の充電コネクタ４１０が接続される。そして、外部電源５００からの電力が、充電ケーブル４００を介して車両１００に伝達される。

充電ケーブル４００は、充電コネクタ４１０に加えて、外部電源５００のコンセント５１０に接続するためのプラグ４２０と、充電コネクタ４１０およびプラグ４２０とを接続する電線部４３０とを含む。電線部４３０には、外部電源５００からの電力の供給および遮断を切換えるための充電回路遮断装置（以下、ＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）とも称する。）４４０が介挿される。

充電装置２００は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して、接続部２２０に接続される。また、充電装置２００は、ＣＨＲ２１０を介して、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ２によって蓄電装置１１０に接続される。

充電装置２００は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＥによって制御され、接続部２２０から供給される交流電力を、蓄電装置１１０の充電電力に変換する。

ＣＨＲ２１０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ２によって制御され、充電装置２００から蓄電装置１１０への充電電力の供給と停止とを切換える。

なお、図１においては、充電ケーブル４００が、コンセント５１０に接続されることによって直接的に外部電源５００へ接続される場合を例として説明したが、充電ケーブル４００と外部電源５００との間に給電装置が設けられる場合がある。

図２は、蓄電装置１１０の詳細な構成を示す図である。図２を参照して、蓄電装置１１０は、直列に接続された複数のバッテリセルＣＬ１〜ＣＬｎ（以下、総称してＣＬとも称する。）を含んで構成され、バッテリセルＣＬの個数により所望の出力電圧が得られる。この各バッテリセルＣＬには、電流遮断装置ＣＩＤが設けられる。

ＣＩＤは、バッテリセルＣＬの電解液から発生するガスによって、バッテリセルＣＬの内圧が規定値を上回った場合に、その内圧によって作動して、当該バッテリセルを他のバッテリセルから物理的に遮断する。したがって、バッテリセルＣＬのいずれかのＣＩＤが作動すると、蓄電装置１１０に電流が流れなくなる。

このようにＣＩＤが作動して電流が遮断されると、ＣＩＤが作動したバッテリセル以外のバッテリセルの合計電圧と、負荷装置１８０への入力電圧ＶＬとの差電圧が、作動したＣＩＤに印加されることが知られている。したがって、ＳＭＲ１１５が導通した状態において、たとえば駆動装置１２０や補機装置１７０、あるいは抵抗Ｒ１による電力消費によりコンデンサＣ１の電荷が減少して電圧ＶＬが低下すると、それに伴って作動したＣＩＤに印加される電圧が増加する。ＣＩＤによって遮断された部分の間隙は小さいため、ＣＩＤに印加される電圧が所定の耐電圧を上回ると、たとえば、上記の間隙においてスパークが発生するなどして、二次的な故障が誘発されるおそれがある。したがって、ＣＩＤの作動を速やかに検出することが必要となるが、一般的に、バッテリセルＣＬにおいては、ＣＩＤが作動したことを出力するための手段を有しない場合がある。

また、ＣＩＤが作動すると、電圧ＶＬが変動することが実験等からわかっている。これは、蓄電装置１１０から負荷装置１８０への充放電が途絶えるため、駆動装置１２０による電力消費または発電、および補機装置１７０による電力消費などにより、コンデンサＣ１に蓄えられる電荷量が変動するためである。

たとえば、車両１００が走行中であり駆動装置１２０による電力消費が大きいような高負荷時においてＣＩＤが動作した場合には、ＣＩＤが動作していない場合と比較して、電圧ＶＬが急激に減少する。このため、高負荷時であれば、電圧ＶＬの増減の度合いを監視することによってＣＩＤが作動したか否かを検出することが可能である。

しかしながら、たとえば、負荷装置１８０全体の消費電力が小さい場合、またはモータジェネレータによって発電された電力と消費電力がバランスしているような場合にＣＩＤが作動したときには、コンデンサＣ１に蓄えられた電力が消費されず、電圧ＶＬの変動量が小さくなり得る。そうすると、電圧ＶＬの変動の監視のみによってはＣＩＤの作動を検出することが困難となり、ＣＩＤが作動したことの検出が遅れてしまうおそれがある。

このような問題に鑑み、本実施の形態においては、所定のタイミングにおいて蓄電装置１１０の出力電圧ＶＢと負荷装置１８０の入力電圧ＶＬとの偏差を基準偏差として記憶し、その所定のタイミング以降の電圧ＶＢおよび電圧ＶＬの偏差と上記基準偏差との差分値に基づいて、ＣＩＤが作動したか否かを検出するＣＩＤの作動検出制御を行なう。このようにすることによって、電圧ＶＬの変動量のみでは検出することが困難な低負荷時においても、精度良くＣＩＤが作動したことを検出することが可能となる。

図３は、本実施の形態における、ＣＩＤの作動検出制御の概要を説明するための図である。

図１および図３を参照して、時刻ｔ１にて車両１００が始動され、ＳＭＲ１１５がオン（導通状態）にされる。これによって、蓄電装置１１０からの電力によってコンデンサＣ１が充電され、電圧ＶＬが上昇する（図３中の曲線Ｗ２）。なお、本来であれば、電圧ＶＢおよび電圧ＶＬはほぼ同じ値を示すはずであるが、電圧センサの機差や補機装置１７０および通電経路の抵抗成分などに起因する電圧低下などによって検出値に多少のオフセットが生じ得る。

ＥＣＵ３００は、ＳＭＲ１１５がオンにされてコンデンサＣ１が初期充電されたときの、蓄電装置１１０の電圧ＶＢとコンデンサＣ１の電圧ＶＬとの差を、基準偏差ΔＶｒｅｆの初期値として記憶する。この基準偏差ΔＶｒｅｆの初期値は、ＳＭＲがオンとなった後に、蓄電装置１１０からの充放電が行なわれないような場合の基準値となり得る。

なお、図３においては、時刻ｔ１ではＣＩＤが作動していない場合が示されるが、ＳＭＲ１１５がオンにされたときにすでにＣＩＤが作動している場合には、ＳＭＲ１１５がオンにされてもコンデンサＣ１は充電されない。そのため、基準偏差ΔＶｒｅｆの初期値が所定の値よりも大きいときには、ＣＩＤがすでに作動している可能性があることを検出するようにしてもよい。

次に、図３の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間は、負荷装置１８０が駆動されることによって、蓄電装置１１０からの充放電が実行される。図３においては、負荷装置１８０が電力消費を行なうことによって蓄電装置１１０から放電が行なわれる例を示しており、これに伴って、電圧ＶＢおよび電圧ＶＬが低下する。

ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０の充放電が継続されている間、電圧ＶＢおよび電圧ＶＬの偏差ΔＶを逐次演算する。このとき、検出される電圧値の急激な変動の影響を低減するために、ＥＣＵ３００は、演算した偏差に、たとえば移動平均処理を施して平滑化を行なう。そして、ＥＣＵ３００は、平滑化後の偏差を基準偏差ΔＶｒｅｆとして設定（更新）する。なお、平滑化の手法は、移動平均処理以外の手法を用いてもよい。

その後、時刻ｔ２において、負荷装置１８０の駆動が停止、あるいはモータジェネレータ１３０，１３５による発電電力と負荷装置１８０での消費電力とがバランスした状態になると、それに伴って蓄電装置１１０からの充放電が停止される。なお、この時点ではＳＭＲ１１５はオンのままである。

ＥＣＵ３００は、このとき、時刻ｔ２における基準偏差ΔＶｒｅｆを維持するともに、充放電が停止した状態での電圧ＶＢおよび電圧ＶＬの偏差ΔＶと基準偏差ΔＶｒｅｆとを監視および比較する。

時刻ｔ３までは、蓄電装置１１０のＣＩＤが作動していないため、電圧ＶＢおよび電圧ＶＬは、ほぼ時刻ｔ２の状態が維持される。

しかしながら、時刻ｔ３において、蓄電装置１１０のＣＩＤが作動すると、蓄電装置１１０からのコンデンサＣ１への充電電力が途絶えてしまう。そうすると、コンデンサＣ１に蓄えられた電荷が抵抗Ｒ１によって放電されてしまうために、電圧ＶＬが時間とともに減少する。これによって、電圧ＶＢと電圧ＶＬとの偏差ΔＶが増加する。

ＥＣＵ３００は、電圧ＶＢおよび電圧ＶＬの偏差ΔＶと基準偏差ΔＶｒｅｆとの差分値（ΔＶｒｅｆ−ΔＶ）が、予め定められたしきい値βに到達した場合（図３中の時刻ｔ４）に、蓄電装置１１０のＣＩＤが作動したと判定し、ＳＭＲ１１５を強制的にオフとする。このしきい値βは、ＣＩＤが、印加される電圧（すなわち、電圧ＶＢと電圧ＶＬとの差電圧）によって影響を受けない範囲で適宜設定される。

これによって、負荷による電圧ＶＬの変動量が小さくなるような場合においても、蓄電装置１１０におけるＣＩＤの作動を適切に検出でき、二次的な故障の抑制することが可能となる。

図４は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行されるＣＩＤの作動検出制御を説明するための機能ブロック図である。図４の機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、ＥＣＵ３００によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。

図１および図４を参照して、ＥＣＵ３００は、基準値設定部３１０と、偏差演算部３２０と、平滑化部３３０と、判定部３４０と、リレー制御部３５０と、警報出力部３６０とを含む。

基準値設定部３１０は、電圧センサ１１１および１２４によってそれぞれ検出された電圧ＶＢおよび電圧ＶＬを受ける。また、基準値設定部３１０は、ＳＭＲ１１５の制御信号ＳＥ１と、負荷装置１８０の駆動信号ＤＲＶ（ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２，ＰＷＤ，ＡＣＯＮなど）と、電流センサ１１２によって検出された電流ＩＢを受ける。基準値設定部３１０は、図３で説明したように、ＳＭＲ１１５が導通状態になったタイミング、あるいは蓄電装置１１０の充放電が行なわれているタイミングにおける、電圧ＶＢと電圧ＶＬとの偏差の絶対値である基準偏差ΔＶｒｅｆ＃（＝｜ＶＢ−ＶＬ｜）を演算し記憶する。そして、基準値設定部３１０は、この基準偏差ΔＶｒｅｆ＃を平滑化部３３０へ出力する。なお、図１に示すような外部電源からの電力を用いて蓄電装置１１０の充電（外部充電）が可能な構成を有する場合には、この外部充電中も上記の充放電が行なわれているタイミングに含まれる。

平滑化部３３０は、基準値設定部３１０から受けた基準偏差ΔＶｒｅｆ＃を時間軸方向に平滑化を行ない、その平滑化後の基準偏差ΔＶｒｅｆを判定部３４０へ出力する。なお、平滑化の具体的な手法としては、たとえば、予め定められた期間の基準偏差ΔＶｒｅｆ＃の移動平均としてもよい。

偏差演算部３２０は、電圧センサ１１１および１２４によってそれぞれ検出された電圧ＶＢおよび電圧ＶＬを受ける。そして、偏差演算部３２０は、電圧ＶＢと電圧ＶＬとの偏差ΔＶを演算し、その演算結果を判定部３４０に出力する。

判定部３４０は、平滑化部３３０からの平滑化後の基準偏差ΔＶｒｅｆと、偏差演算部３２０からの偏差ΔＶとを受ける。また、判定部３４０は、駆動信号ＤＲＶおよび電流ＩＢを受ける。判定部３４０は、蓄電装置１１０の充放電が行なわれていない状態において、平滑化後の基準偏差ΔＶｒｅｆと偏差ΔＶとの差分値を演算する。そして、判定部３４０は、この差分値が予め定められたしきい値を上回った否か、すなわちＣＩＤが作動したか否かを判定し、その判定結果である判定フラグＦＬＧを、リレー制御部３５０および警報出力部３６０へ出力する。たとえば、ＣＩＤが作動したと判定され場合には判定フラグＦＬＧがオンに設定され、ＣＩＤが作動していないと判定された場合には判定フラグＦＬＧがオフに設定される。

リレー制御部３５０は、判定部３４０からの判定フラグＦＬＧを受ける。そして、リレー制御部３５０は、ＣＩＤが作動したと判定され判定フラグＦＬＧがオンに設定されている場合には、ＳＭＲ１１５を非接続の状態とするような制御信号ＳＥ１を生成して、ＳＭＲ１１５へ出力する。

警報出力部３６０は、判定部３４０からの判定フラグＦＬＧを受ける。そして、警報出力部３６０は、ＣＩＤが作動したと判定され判定フラグＦＬＧがオンに設定されている場合には、警報装置１９０へ制御信号ＡＬＭを出力して、ＣＩＤが作動したことをユーザに通知する。

図５は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行されるＣＩＤの作動検出制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図５に示されるフローチャートは、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）で処理を実現することも可能である。

図１および図５を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、ＳＭＲ１１５が接続された直後であるか否かを判定する。ＳＭＲ１１５が接続された直後であるとは、たとえば、ＳＭＲ１１５が接続されてから、予め定められた短い時間の経過後としてもよい。

ＳＭＲ１１５が接続された直後である場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、Ｓ１１０にて、そのときの電圧ＶＢと電圧ＶＬとの偏差を基準偏差ΔＶｒｅｆの初期値として設定する。そして、処理がＳ１２０に進められる。

ＳＭＲ１１５が接続された直後でない場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、Ｓ１１０をスキップして、Ｓ１２０に処理を進める。

Ｓ１２０においては、ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０からの充放電が実施中であるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ３００は、負荷装置１８０への駆動信号ＤＲＶが出力されているか否か、あるいは蓄電装置１１０の入出力電流ＩＢの絶対値が規定値α以上であるか否かによって、充放電が実施中であるか否かを判定する。

蓄電装置１１０から充放電が実施中である場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１６０に進められて、ＥＣＵ３００は、現在の電圧ＶＢと電圧ＶＬとの偏差を平滑化した値を基準偏差ΔＶｒｅｆとして設定する。そして、処理をメインルーチンに戻す。

蓄電装置１１０から充放電が実施中でない場合（Ｓ１２０にてＹＮＯ）は、処理がＳ１３０に進められ、記憶された基準偏差ΔＶｒｅｆと、現在の電圧ＶＢおよび電圧ＶＬの偏差ΔＶとの差分値が、しきい値β以上であるか否かを判定する。

基準偏差ΔＶｒｅｆと偏差ΔＶとの差分値がしきいβ値以上である場合（Ｓ１３０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１４０に進められ、ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０のＣＩＤが作動したと判定する。そして、Ｓ１５０にて、ＥＣＵ３００は、ＳＭＲ１１５を非接続に（開放）するとともに、警報装置１９０によりユーザにＣＩＤが作動したことを通知する。

一方、基準偏差ΔＶｒｅｆと偏差ΔＶとの差分値がしきい値βより小さい場合（Ｓ１３０にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、ＣＩＤが作動していないと判定して、処理をメインルーチンに戻す。

以上のような処理に従って制御を行なうことによって、ＣＩＤを含む蓄電装置を備えたシステムにおいて、低負荷時においてもＣＩＤの作動を精度よく判定することができる。これによって、ＣＩＤが作動したことを迅速に検出することができるので、ＣＩＤが作動した場合の二次的な故障の発生を防止することが可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 充電システム、１００ 車両、１１０ 蓄電装置、１１１，１２４，１２５ 電圧センサ、１１２ 電流センサ、１１５ ＳＭＲ、１２０ 駆動装置、１２１ コンバータ、１２２，１２３ インバータ、１３０，１３５ モータジェネレータ、１４０ 動力伝達ギヤ、１５０ 駆動輪、１６０ エンジン、１７０ 補機装置、１７１ ＤＣ／ＤＣコンバータ、１７２ 補機負荷、１７３ 補機バッテリ、１７４ エアコン、１８０ 負荷装置、１９０ 警報装置、２００ 充電装置、２１０ ＣＨＲ、２２０ 接続部、３００ ＥＣＵ、３１０ 基準値設定部、３２０ 偏差演算部、３３０ 平滑化部、３４０ 判定部、３５０ リレー制御部、３６０ 警報出力部、４００ 充電ケーブル、４１０ 充電コネクタ、４２０ プラグ、４３０ 電線部、４４０ ＣＣＩＤ、５００ 外部電源、５１０ コンセント、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２，ＰＬ１〜ＰＬ３ 電力線、ＣＩＤ 電流遮断装置、ＣＬ１〜ＣＬｎ バッテリセル、ＮＬ１，ＮＬ２ 接地線、Ｒ１ 抵抗。

Claims (15)

1. 負荷装置に駆動電力を供給するための蓄電装置についての制御装置であって、
   前記蓄電装置は、直列接続された複数のセルを含んで構成され、
   前記複数のセルの各々は、前記蓄電装置の内圧が規定値を超えた場合に作動して、前記蓄電装置の通電経路を遮断するように構成された遮断装置を含み、
   前記蓄電装置の出力電圧は、前記複数のセルの各々の電圧の和として規定され、
   前記制御装置は、
   予め定められたタイミングにおける前記出力電圧と前記蓄電装置から前記負荷装置への入力電圧との第１の偏差を基準偏差として設定するための設定部と、
   前記タイミングより後の、前記出力電圧と前記入力電圧との第２の偏差を演算するための演算部と、
   前記基準偏差および前記第２の偏差の差分値の大きさと予め定められたしきい値との比較に基づいて、前記遮断装置の作動の有無を判定するための判定部とを備える、蓄電装置の制御装置。
2. 前記演算部は、前記蓄電装置の充放電が停止している間に、前記第２の偏差を演算する、請求項１に記載の蓄電装置の制御装置。
3. 前記判定部は、前記差分値の大きさが前記しきい値を上回る場合は前記遮断装置が作動したと判定し、前記差分値の大きさが前記しきい値を下回る場合は前記遮断装置が非作動であると判定する、請求項１または２に記載の蓄電装置の制御装置。
4. 前記負荷装置の入力端子間には、前記蓄電装置と並列に接続されたコンデンサが設けられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電装置の制御装置。
5. 前記設定部は、前記蓄電装置と前記負荷装置との間の導通および非導通を切換えるために前記蓄電装置と前記負荷装置との間に設けられた切換装置が導通状態とされてから予め定められた時間経過後における偏差を前記第１の偏差として、前記基準偏差を設定する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電装置の制御装置。
6. 前記設定部は、前記蓄電装置の充放電が行なわれている期間中の偏差を前記第１の偏差として、前記基準偏差を設定する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の蓄電装置の制御装置。
7. 前記設定部は、前記蓄電装置の充放電が行なわれている期間中の偏差を時間軸方向に平滑化した値を前記第１の偏差として、前記基準偏差を設定する、請求項６に記載の蓄電装置の制御装置。
8. 前記制御装置は、
   前記判定部によって前記遮断装置が作動したと判定された場合に、前記蓄電装置と前記負荷装置との間の導通および非導通を切換えるために前記蓄電装置と前記負荷装置との間に設けられた切換装置を、非導通に切換えるための制御部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電装置の制御装置。
9. 前記演算部は、前記負荷装置が駆動されているか否かに基づいて、前記蓄電装置の充放電が停止しているか否かを判定する、請求項２に記載の蓄電装置の制御装置。
10. 前記演算部は、前記蓄電装置に入出力される電流値に基づいて、前記蓄電装置の充放電が停止しているか否かを判定する、請求項２に記載の蓄電装置の制御装置。
11. 前記蓄電装置、前記負荷装置、および前記制御装置は車両に搭載され、
    前記負荷装置は、
    前記蓄電装置からの電力を用いて前記車両の駆動力を発生するように構成された駆動装置を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の蓄電装置の制御装置。
12. 前記負荷装置は、
    前記蓄電装置からの電力を用いて動作する補機装置をさらに含む、請求項１０に記載の蓄電装置の制御装置。
13. 車両であって、
    蓄電装置と、
    前記蓄電装置からの電力を用いて前記車両の駆動力を発生するように構成された駆動装置を含む負荷装置と、
    前記蓄電装置を制御するための制御装置とを備え、
    前記蓄電装置は、直列接続された複数のセルを含んで構成され、
    前記複数のセルの各々は、前記蓄電装置の内圧が規定値を超えた場合に作動して、前記蓄電装置の通電経路を遮断するように構成された遮断装置を含み、
    前記蓄電装置の出力電圧は、前記複数のセルの各々の電圧の和として規定され、
    前記制御装置は、
    予め定められたタイミングにおける前記出力電圧と前記蓄電装置から前記負荷装置への入力電圧との第１の偏差を基準偏差として設定するための設定部と、
    前記タイミングより後の、前記出力電圧と前記入力電圧との第２の偏差を演算するための演算部と、
    前記基準偏差および前記第２の偏差の差分値の大きさと予め定められたしきい値との比較に基づいて、前記遮断装置の作動の有無を判定するための判定部とを含む、車両。
14. 負荷装置に駆動電力を供給するための蓄電装置についての制御方法であって、
    前記蓄電装置は、直列接続された複数のセルを含んで構成され、
    前記複数のセルの各々は、前記蓄電装置の内圧が規定値を超えた場合に作動して、前記蓄電装置の通電経路を遮断するように構成された遮断装置を含み、
    前記蓄電装置の出力電圧は、前記複数のセルの各々の電圧の和として規定され、
    前記制御方法は、
    予め定められたタイミングにおける前記出力電圧と前記蓄電装置から前記負荷装置への入力電圧との第１の偏差を基準偏差として設定するステップと、
    前記タイミングより後の、前記出力電圧と前記入力電圧との第２の偏差を演算するステップと、
    前記基準偏差および前記第２の偏差の差分値の大きさと予め定められたしきい値との比較に基づいて、前記遮断装置の作動の有無を判定するステップとを備える、蓄電装置の制御方法。
15. 前記判定するステップによって前記遮断装置が作動したと判定された場合に、前記蓄電装置と前記負荷装置との間の導通および非導通を切換えるために前記蓄電装置と前記負荷装置との間に設けられた切換装置を、非導通に切換えるステップをさらに備える、請求項１４に記載の蓄電装置の制御方法。

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