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JP5724922B2 - Power storage system and abnormality determination method - Google Patents

Power storage system and abnormality determination method Download PDF

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JP5724922B2 JP2012071339A JP2012071339A JP5724922B2 JP 5724922 B2 JP5724922 B2 JP 5724922B2 JP 2012071339 A JP2012071339 A JP 2012071339A JP 2012071339 A JP2012071339 A JP 2012071339A JP 5724922 B2 JP5724922 B2 JP 5724922B2
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Description

本発明は、蓄電装置と電気的に接続された電気部品の抵抗異常を検出できる蓄電システムおよび異常判定方法に関する。   The present invention relates to a power storage system and an abnormality determination method capable of detecting a resistance abnormality of an electrical component electrically connected to a power storage device.

組電池を充放電させるシステムでは、組電池に対して、各種の電気部品が接続されている。特許文献1では、電池の電圧値を測定し、電圧値および閾値を比較することにより、電池が異常状態であるか否かを判別している。   In a system for charging and discharging an assembled battery, various electrical components are connected to the assembled battery. In Patent Document 1, it is determined whether or not the battery is in an abnormal state by measuring the voltage value of the battery and comparing the voltage value and the threshold value.

特開2010−117235号公報JP 2010-117235 A

特許文献1に記載の技術では、電池の異常を判別することができるが、電池と接続されている電気部品の異常を判別することはできない。   With the technique described in Patent Document 1, it is possible to determine the abnormality of the battery, but it is not possible to determine the abnormality of the electrical component connected to the battery.

ここで、電気部品の異常を判別する方法としては、電気部品の両端における電圧と、電気部品に流れる電流値とを検出しておき、電圧値および電流値から算出される抵抗値が上昇しているか否かを判別することにより、電気部品が異常であるか否かを判別することができる。この場合には、電気部品の電圧値を検出するための電圧センサが必要になってしまう。   Here, as a method for determining an abnormality of an electrical component, the voltage at both ends of the electrical component and the current value flowing through the electrical component are detected, and the resistance value calculated from the voltage value and the current value increases. By determining whether or not there is an electrical component, it is possible to determine whether or not the electrical component is abnormal. In this case, a voltage sensor for detecting the voltage value of the electrical component is required.

本願第1の発明である蓄電システムは、充放電を行う蓄電素子と、トランジスタの通電および非通電を切り替えて、蓄電素子の出力電圧を昇圧するDC/DCコンバータと、蓄電素子およびDC/DCコンバータの間の電流経路に配置された電気部品と、を有する。コントローラは、DC/DCコンバータの駆動を制御する。コントローラは、トランジスタの通電および非通電を周期的に切り替えて交流信号を生成し、交流信号を蓄電素子および電気部品に流したときの電圧変動量を、電気部品の異常を判定する指標として用いる。   A power storage system according to a first invention of the present application includes a power storage element that performs charging / discharging, a DC / DC converter that switches between energization and non-energization of a transistor and boosts an output voltage of the power storage element, and a power storage element and a DC / DC converter And an electrical component disposed in a current path between. The controller controls driving of the DC / DC converter. The controller periodically switches between energization and non-energization of the transistor to generate an AC signal, and uses the voltage fluctuation amount when the AC signal is passed through the storage element and the electrical component as an index for determining an abnormality of the electrical component.

本願第1の発明によれば、蓄電素子および電気部品に交流信号を流すことにより、蓄電素子における電圧変動量を低減させることができる。したがって、蓄電素子および電気部品に交流信号を流したときの電圧変動量は、電気部品に起因したものとなり、この電圧変動量を用いて、電気部品が異常であるか否かの判別を行うことができる。   According to the first aspect of the present application, the amount of voltage fluctuation in the power storage element can be reduced by flowing an AC signal through the power storage element and the electrical component. Therefore, the amount of voltage fluctuation when an AC signal is passed through the storage element and the electrical component is attributed to the electrical component, and this voltage variation is used to determine whether or not the electrical component is abnormal. Can do.

電気部品の異常には、電気部品の接触不良などがある。電気部品に異常が発生していれば、電気部品の抵抗値が上昇しやすくなり、抵抗値が上昇すれば、電圧変動量も上昇する。電気部品が正常であるときの電圧変動量を取得しておけば、交流信号を流したときの電圧変動量と、電気部品が正常であるときの電圧変動量とを比較することにより、電気部品が異常であるか否かを判別することができる。   An electrical component abnormality includes poor contact of electrical components. If an abnormality occurs in the electrical component, the resistance value of the electrical component is likely to increase, and if the resistance value increases, the voltage fluctuation amount also increases. If the voltage fluctuation amount when the electrical component is normal is acquired, the voltage fluctuation amount when the AC signal is passed is compared with the voltage fluctuation amount when the electrical component is normal. It is possible to determine whether or not is abnormal.

蓄電素子および電気部品に交流信号を流したときの抵抗値を、電気部品の異常を判定する指標として用いることができる。抵抗値は、上述した電圧変動量と、蓄電素子および電気部品に流れる電流値とから算出することができる。電圧変動量は、電圧センサを用いて取得することができ、電流値は、電流センサを用いて取得することができる。電圧センサは、蓄電素子および電気部品を含む回路の電圧を検出するために用いられ、電気部品の異常を判定すること以外にも用いられる。したがって、部品点数を増やすことなく、電気部品の異常を判定することができる。   The resistance value when an AC signal is passed through the power storage element and the electrical component can be used as an index for determining the abnormality of the electrical component. The resistance value can be calculated from the voltage fluctuation amount described above and the current value flowing through the power storage element and the electrical component. The amount of voltage fluctuation can be acquired using a voltage sensor, and the current value can be acquired using a current sensor. The voltage sensor is used to detect a voltage of a circuit including the storage element and the electrical component, and is used for determining an abnormality of the electrical component. Therefore, it is possible to determine the abnormality of the electrical component without increasing the number of components.

算出した抵抗値と、回路の基準となる抵抗値との差が、予め定めた閾値よりも高いとき、電気部品が異常であると判別することができる。基準となる抵抗値は、電気部品の異常を判別するときの基準値であり、この抵抗値としては、例えば、蓄電素子および電気部品が初期状態にあるときの抵抗値を用いることができる。初期状態とは、蓄電素子および電気部品を組み立てた直後の状態である。   When the difference between the calculated resistance value and the resistance value serving as a circuit reference is higher than a predetermined threshold value, it can be determined that the electrical component is abnormal. The reference resistance value is a reference value for determining an abnormality of the electrical component. As this resistance value, for example, the resistance value when the storage element and the electrical component are in the initial state can be used. The initial state is a state immediately after the storage element and the electrical component are assembled.

交流信号の平均値が略一定であるとき、電気部品の異常を判定する処理を行うことができる。具体的には、抵抗値を用いて、電気部品の異常を判定するとき、交流信号の平均値が略一定であるときに算出した抵抗値を、異常判定の指標として用いることができる。交流信号の平均値を略一定とすることにより、蓄電素子の電圧変動を低減しやすくなり、電圧変動量又は抵抗値を用いて、電気部品の異常を判定しやすくなる。蓄電素子は、車両に搭載でき、車両の走行に用いられるエネルギを出力することができる。   When the average value of the AC signal is substantially constant, it is possible to perform processing for determining an abnormality of the electrical component. Specifically, when determining an abnormality of an electrical component using a resistance value, a resistance value calculated when the average value of the AC signal is substantially constant can be used as an index for determining the abnormality. By making the average value of the AC signal substantially constant, it becomes easy to reduce the voltage fluctuation of the power storage element, and it is easy to determine the abnormality of the electrical component using the voltage fluctuation amount or the resistance value. The power storage element can be mounted on a vehicle and can output energy used for traveling of the vehicle.

本願第2の発明は、本願第1の発明で説明した蓄電システムの異常を判定する異常判定方法である。具体的には、トランジスタの通電および非通電を周期的に切り替えて交流信号を生成し、交流信号を蓄電素子および電気部品に流したときの電圧変動量を、電気部品の異常を判定する指標として用いる。本願第2の発明においても、本願第1の発明と同様の効果を得ることができる。   A second invention of the present application is an abnormality determination method for determining an abnormality of the power storage system described in the first invention of the present application. Specifically, an alternating current signal is generated by periodically switching between energization and non-energization of the transistor, and the amount of voltage fluctuation when the alternating current signal is passed through the storage element and the electrical component is used as an index for determining an abnormality of the electrical component. Use. Also in the second invention of the present application, the same effect as that of the first invention of the present application can be obtained.

実施例1である電池システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the battery system which is Example 1. FIG. 実施例1において、電気部品の異常を判定する処理を説明するフローチャートである。5 is a flowchart illustrating processing for determining an abnormality of an electrical component in the first embodiment. 交流信号を用いたときの組電池および電気部品の抵抗成分を示す図である。It is a figure which shows the resistance component of an assembled battery and an electrical component when an alternating current signal is used. 直流信号を用いたときの組電池および電気部品の抵抗成分を示す図である。It is a figure which shows the resistance component of an assembled battery and an electrical component when a DC signal is used.

以下、本発明の実施例について説明する。   Examples of the present invention will be described below.

本発明の実施例1である電池システム(蓄電システム)について説明する。図1は、電池システムの構成を示す図である。本実施例の電池システムは、車両に搭載することができる。車両には、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両を走行させる動力源として、後述する組電池に加えて、エンジン又は燃料電池を備えている。電気自動車は、車両を走行させる動力源として、組電池だけを備えている。   A battery system (power storage system) that is Embodiment 1 of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a battery system. The battery system of the present embodiment can be mounted on a vehicle. The vehicle includes a hybrid vehicle and an electric vehicle. The hybrid vehicle includes an engine or a fuel cell as a power source for running the vehicle in addition to the assembled battery described later. An electric vehicle includes only an assembled battery as a power source for running the vehicle.

組電池10は、直列に接続された複数の単電池(蓄電素子)11を有する。単電池11としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ(コンデンサ)を用いることができる。組電池10を構成する単電池11の数は、組電池10の要求出力などを考慮して、適宜設定することができる。組電池10は、並列に接続された複数の単電池11を含んでいてもよい。   The assembled battery 10 includes a plurality of single cells (storage elements) 11 connected in series. As the cell 11, a secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery can be used. An electric double layer capacitor (capacitor) can be used instead of the secondary battery. The number of unit cells 11 constituting the assembled battery 10 can be appropriately set in consideration of the required output of the assembled battery 10 and the like. The assembled battery 10 may include a plurality of unit cells 11 connected in parallel.

組電池10には、電気部品20が電気的に接続されている。電気部品20は、組電池10を充放電するときの電流経路に配置された電気部品(単電池11を除く)である。ここでいう電流経路は、本実施例では、組電池10および後述するDC/DCコンバータ50の間の電流経路である。電気部品20としては、例えば、リレー、ケーブル、バスバーなどがある。図1では、これらの電気部品20をまとめて、抵抗として示している。   An electrical component 20 is electrically connected to the assembled battery 10. The electrical component 20 is an electrical component (excluding the unit cell 11) arranged in a current path when the assembled battery 10 is charged and discharged. In this embodiment, the current path here is a current path between the assembled battery 10 and a DC / DC converter 50 described later. Examples of the electrical component 20 include a relay, a cable, and a bus bar. In FIG. 1, these electric components 20 are collectively shown as resistors.

リレーは、オンおよびオフの間で切り替わることにより、組電池10を負荷(後述するDC/DCコンバータ50など)と接続したり、組電池10および負荷の接続を遮断したりする。リレーは、コントローラ40からの制御信号を受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。ケーブルは、組電池10の正極端子および負極端子を負荷と接続するための配線である。バスバーは、複数の単電池11を電気的に接続するために用いられ、単電池11の正極端子や負極端子に接続される。   By switching between ON and OFF, the relay connects the assembled battery 10 to a load (such as a DC / DC converter 50 described later) or interrupts the connection between the assembled battery 10 and the load. The relay receives a control signal from the controller 40 and switches between on and off. The cable is a wiring for connecting the positive terminal and the negative terminal of the assembled battery 10 to a load. The bus bar is used to electrically connect the plurality of unit cells 11 and is connected to the positive terminal and the negative terminal of the unit cell 11.

電流センサ31は、組電池10に流れる電流値を検出し、検出結果をコントローラ40に出力する。電圧センサ32は、組電池10および電気部品20を含む回路の電圧値を検出し、検出結果をコントローラ40に出力する。コントローラ40は、メモリ41を内蔵している。メモリ41は、コントローラ40を動作させるための情報などが記憶されている。メモリ41は、コントローラ40の外部に設けることもできる。   The current sensor 31 detects the value of the current flowing through the assembled battery 10 and outputs the detection result to the controller 40. The voltage sensor 32 detects the voltage value of the circuit including the assembled battery 10 and the electrical component 20 and outputs the detection result to the controller 40. The controller 40 has a built-in memory 41. The memory 41 stores information for operating the controller 40 and the like. The memory 41 can also be provided outside the controller 40.

DC/DCコンバータ50は、組電池10の出力電圧を昇圧し、昇圧後の電力をインバータ61に出力する。また、DC/DCコンバータ50は、インバータ61から出力された電圧を降圧して、組電池10に出力することができる。DC/DCコンバータ50は、リアクトル51と、ダイオード52,53と、スイッチング素子としてのトランジスタ(npn型トランジスタ)54,55とを有する。リアクトル51は、一端が電気部品20に接続され、他端がトランジスタ54,55の接続点に接続されている。   The DC / DC converter 50 boosts the output voltage of the assembled battery 10 and outputs the boosted power to the inverter 61. Further, the DC / DC converter 50 can step down the voltage output from the inverter 61 and output it to the assembled battery 10. The DC / DC converter 50 includes a reactor 51, diodes 52 and 53, and transistors (npn transistors) 54 and 55 as switching elements. Reactor 51 has one end connected to electrical component 20 and the other end connected to the connection point of transistors 54 and 55.

トランジスタ54,55は、直列に接続されており、各トランジスタ54,55のベースには、コントローラ40からの制御信号が入力される。各トランジスタ54,55のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオード52,53がそれぞれ接続されている。   The transistors 54 and 55 are connected in series, and a control signal from the controller 40 is input to the bases of the transistors 54 and 55. Diodes 52 and 53 are connected between the collectors and emitters of the transistors 54 and 55 so that current flows from the emitter side to the collector side, respectively.

トランジスタ54,55としては、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いることもできる。また、npn型トランジスタに代えて、パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)等の電力スイッチング素子を用いることもできる。   As the transistors 54 and 55, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) can be used. In place of the npn transistor, a power switching element such as a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) may be used.

DC/DCコンバータ50が組電池10の出力電圧を昇圧するとき、コントローラ40は、トランジスタ55をオンにするとともに、トランジスタ54をオフにする。これにより、組電池10からリアクトル51に電流が流れ、リアクトル51には、電流量に応じた磁場エネルギが蓄積される。次に、コントローラ40は、トランジスタ55をオンからオフに切り替えることにより、リアクトル51からダイオード52を介して、インバータ61に電流を流す。これにより、リアクトル51で蓄積されたエネルギが放出され、昇圧動作が行われる。   When the DC / DC converter 50 boosts the output voltage of the assembled battery 10, the controller 40 turns on the transistor 55 and turns off the transistor 54. Thereby, current flows from the assembled battery 10 to the reactor 51, and magnetic energy corresponding to the amount of current is accumulated in the reactor 51. Next, the controller 40 causes the current to flow from the reactor 51 to the inverter 61 via the diode 52 by switching the transistor 55 from on to off. Thereby, the energy accumulated in the reactor 51 is released, and the boosting operation is performed.

一方、DC/DCコンバータ50がインバータ61の出力電圧を降圧するとき、コントローラ40は、トランジスタ54をオンにするとともに、トランジスタ55をオフにする。これにより、インバータ61からの電力が組電池10に供給され、組電池10の充電が行われる。   On the other hand, when the DC / DC converter 50 steps down the output voltage of the inverter 61, the controller 40 turns on the transistor 54 and turns off the transistor 55. Thereby, the electric power from the inverter 61 is supplied to the assembled battery 10, and the assembled battery 10 is charged.

インバータ61は、DC/DCコンバータ50からの直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ・ジェネレータ62に出力する。モータ・ジェネレータ62としては、三相交流モータを用いることができる。モータ・ジェネレータ62は、インバータ61からの交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。モータ・ジェネレータ62によって生成された運動エネルギは、車輪に伝達される。   The inverter 61 converts the DC power from the DC / DC converter 50 into AC power and outputs the AC power to the motor / generator 62. As the motor generator 62, a three-phase AC motor can be used. Motor generator 62 receives AC power from inverter 61 and generates kinetic energy for running the vehicle. The kinetic energy generated by the motor generator 62 is transmitted to the wheels.

車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータ62は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ(交流電力)に変換する。インバータ61は、モータ・ジェネレータ62が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力をDC/DCコンバータ50に出力する。DC/DCコンバータ50は、インバータ61の出力電圧を降圧して、降圧後の電力を組電池10に出力する。これにより、回生エネルギを組電池10に蓄えることができる。   When the vehicle is decelerated or stopped, the motor generator 62 converts kinetic energy generated during braking of the vehicle into electric energy (AC power). The inverter 61 converts the AC power generated by the motor / generator 62 into DC power and outputs the DC power to the DC / DC converter 50. The DC / DC converter 50 steps down the output voltage of the inverter 61 and outputs the reduced power to the assembled battery 10. Thereby, regenerative energy can be stored in the assembled battery 10.

次に、本実施例の電池システムにおいて、電気部品20の異常を検出する処理について説明する。図2は、電気部品20の異常を検出する処理を示すフローチャートである。図2に示す処理は、コントローラ40によって実行される。   Next, a process for detecting an abnormality of the electrical component 20 in the battery system of the present embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart showing a process for detecting an abnormality of the electrical component 20. The process shown in FIG. 2 is executed by the controller 40.

ステップS101において、コントローラ40は、DC/DCコンバータ50におけるトランジスタ54,55の駆動を制御することにより、交流信号を生成する。具体的には、コントローラ40は、トランジスタ54又はトランジスタ55のオンおよびオフを周期的に切り替えることにより、交流信号を生成する。トランジスタ54,55をオンおよびオフにするときのタイミングを変更することにより、交流信号の周波数を設定することができる。周波数は、例えば、400Hz以上に設定することができる。   In step S <b> 101, the controller 40 generates an AC signal by controlling the driving of the transistors 54 and 55 in the DC / DC converter 50. Specifically, the controller 40 generates an AC signal by periodically switching the transistor 54 or the transistor 55 on and off. By changing the timing when the transistors 54 and 55 are turned on and off, the frequency of the AC signal can be set. For example, the frequency can be set to 400 Hz or more.

交流信号は、組電池10を充電又は放電するときの電流値を用いて生成することができる。組電池10を放電するとき、トランジスタ55のオンおよびオフを切り替えることにより、交流信号を生成することができる。一方、インバータ61からの電流を組電池10に流すとき、トランジスタ56のオンおよびオフを切り替えることにより、交流信号を生成することができる。   The AC signal can be generated using a current value when charging or discharging the assembled battery 10. When the battery pack 10 is discharged, an AC signal can be generated by switching the transistor 55 on and off. On the other hand, when the current from the inverter 61 is passed through the assembled battery 10, an alternating current signal can be generated by switching the transistor 56 on and off.

交流信号を生成するタイミングは、適宜設定することができる。例えば、車両を走行させる前に交流信号を生成したり、車両の走行中に交流信号を生成したりすることができる。   The timing for generating the AC signal can be set as appropriate. For example, an AC signal can be generated before the vehicle travels, or an AC signal can be generated while the vehicle is traveling.

車両を走行させる前においては、例えば、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったときに、交流信号を生成することができる。イグニッションスイッチのオンおよびオフに関する情報は、コントローラ40に入力される。コントローラ40は、イグニッションスイッチのオンの信号に基づいて、トランジスタ54,55を駆動して、交流信号を生成することができる。車両の走行中においては、電流値が変動しにくい状況において、交流信号を生成することができる。電流値が変動しにくい状況としては、例えば、イグニッションスイッチがオンであって、車両が停止しているときがある。   Before the vehicle travels, for example, when the ignition switch is switched from OFF to ON, an AC signal can be generated. Information relating to turning on and off the ignition switch is input to the controller 40. The controller 40 can drive the transistors 54 and 55 based on the ignition switch ON signal to generate an AC signal. While the vehicle is traveling, an AC signal can be generated in a situation where the current value is unlikely to fluctuate. A situation in which the current value hardly fluctuates is, for example, when the ignition switch is on and the vehicle is stopped.

ステップS102において、コントローラ40は、組電池10および電気部品20に交流信号を流した状態において、電流センサ31の出力に基づいて、電流値を取得するとともに、電圧センサ32の出力に基づいて、電圧値を取得する。所定時間の間、組電池10および電気部品20に交流信号を流すことにより、コントローラ40は、電流値および電圧値の履歴を取得し、履歴情報をメモリ41に記憶する。   In step S <b> 102, the controller 40 acquires a current value based on the output of the current sensor 31 and supplies a voltage based on the output of the voltage sensor 32 in a state where an AC signal is passed through the assembled battery 10 and the electrical component 20. Get the value. The controller 40 acquires the history of the current value and the voltage value and stores the history information in the memory 41 by flowing an AC signal to the assembled battery 10 and the electrical component 20 for a predetermined time.

ステップS103において、コントローラ40は、メモリ41に記憶された履歴情報を用いて、組電池10および電気部品20を含む回路の抵抗値を算出する。具体的には、コントローラ40は、互いに異なるタイミングで取得した電圧値を用いて、電圧変動ΔVを算出する。そして、コントローラ40は、電圧変動ΔVを、交流信号の平均電流値によって除算することにより、組電池10および電気部品20を含む回路の抵抗値を算出する。ステップS103で算出された抵抗値(算出抵抗値という)には、組電池10の抵抗成分と、電気部品20の抵抗成分とが含まれる。   In step S <b> 103, the controller 40 uses the history information stored in the memory 41 to calculate the resistance value of the circuit including the assembled battery 10 and the electrical component 20. Specifically, the controller 40 calculates the voltage fluctuation ΔV using voltage values acquired at different timings. Then, the controller 40 calculates the resistance value of the circuit including the assembled battery 10 and the electrical component 20 by dividing the voltage fluctuation ΔV by the average current value of the AC signal. The resistance value calculated in step S103 (referred to as a calculated resistance value) includes the resistance component of the assembled battery 10 and the resistance component of the electrical component 20.

組電池10に交流信号を流すことにより、組電池10の電圧変動ΔVを低減することができ、組電池10の抵抗成分も低減することができる。ここで、交流信号の平均電流値は、略一定であることが好ましい。平均電流値が変化してしまうと、組電池10の電圧変動ΔVが発生し、算出抵抗値に、組電池10の抵抗成分が含まれやすくなってしまう。   By flowing an AC signal to the assembled battery 10, the voltage fluctuation ΔV of the assembled battery 10 can be reduced, and the resistance component of the assembled battery 10 can also be reduced. Here, the average current value of the AC signal is preferably substantially constant. When the average current value changes, a voltage fluctuation ΔV of the assembled battery 10 occurs, and the resistance component of the assembled battery 10 is likely to be included in the calculated resistance value.

組電池10の抵抗成分を低減させることにより、図3に示すように、算出抵抗値において、電気部品20の抵抗成分が占める割合を、組電池10の抵抗成分が占める割合よりも高くすることができる。これにより、算出抵抗値を用いて、電気部品20の抵抗成分を監視しやすくなる。   By reducing the resistance component of the assembled battery 10, as shown in FIG. 3, the ratio of the resistance component of the electrical component 20 in the calculated resistance value may be higher than the ratio of the resistance component of the assembled battery 10. it can. Thereby, it becomes easy to monitor the resistance component of the electrical component 20 using the calculated resistance value.

ここで、組電池10および電気部品20に直流電流を流したときには、組電池10の電圧値が変動し、図4に示すように、算出抵抗値に、組電池10の抵抗成分が含まれやすくなってしまう。また、組電池10は、使用状態や時間の経過などによって、劣化するため、組電池10の劣化に応じて、組電池10の抵抗成分が増加してしまう。この場合には、組電池10の抵抗成分と、電気部品20の抵抗成分とを区別することができなくなり、算出抵抗値に基づいて、電気部品20の抵抗成分を監視し難くなる。   Here, when a direct current is passed through the assembled battery 10 and the electrical component 20, the voltage value of the assembled battery 10 fluctuates, and the resistance component of the assembled battery 10 is likely to be included in the calculated resistance value as shown in FIG. turn into. Moreover, since the assembled battery 10 deteriorates depending on the usage state, the passage of time, and the like, the resistance component of the assembled battery 10 increases in accordance with the deterioration of the assembled battery 10. In this case, it becomes impossible to distinguish between the resistance component of the assembled battery 10 and the resistance component of the electrical component 20, and it becomes difficult to monitor the resistance component of the electrical component 20 based on the calculated resistance value.

ステップS104において、コントローラ40は、算出抵抗値を基準抵抗値と比較して、算出抵抗値および基準抵抗値の差分ΔRを算出する。また、コントローラ40は、差分ΔRが閾値Rthよりも高いか否かを判別する。   In step S104, the controller 40 compares the calculated resistance value with the reference resistance value, and calculates a difference ΔR between the calculated resistance value and the reference resistance value. Further, the controller 40 determines whether or not the difference ΔR is higher than the threshold value Rth.

基準抵抗値とは、電気部品20の異常を判定するときの基準となる抵抗値である。基準抵抗値の設定方法としては、例えば、本実施例の電池システムを組み立てた直後において、組電池10および電気部品20を含む回路の抵抗値(初期抵抗値)を測定し、この初期抵抗値を基準抵抗値とすることができる。基準抵抗値に関する情報は、メモリ41に記憶させておくことができる。   The reference resistance value is a resistance value that serves as a reference when determining an abnormality of the electrical component 20. As a reference resistance value setting method, for example, immediately after the battery system of this embodiment is assembled, the resistance value (initial resistance value) of a circuit including the assembled battery 10 and the electrical component 20 is measured, and this initial resistance value is determined. The reference resistance value can be used. Information relating to the reference resistance value can be stored in the memory 41.

閾値Rthは、電気部品20の異常を判定するための指標である。閾値Rthの設定方法としては、まず、電気部品20が異常状態であるときの抵抗値を予め測定しておき、異常状態の抵抗値および基準抵抗値の差分を閾値Rthとすることができる。外部からの衝撃などによって電気部品20に接触不良などが発生すると、電気部品20の抵抗値が上昇するため、このときの抵抗値を、電気部品20が異常状態であるときの抵抗値とすることができる。電気部品20の抵抗値が上昇するほど、差分ΔRは、閾値Rthよりも高くなる。   The threshold value Rth is an index for determining an abnormality of the electrical component 20. As a method for setting the threshold value Rth, first, a resistance value when the electrical component 20 is in an abnormal state can be measured in advance, and a difference between the resistance value in the abnormal state and the reference resistance value can be set as the threshold value Rth. When a contact failure or the like occurs in the electrical component 20 due to an external impact or the like, the resistance value of the electrical component 20 increases. Therefore, the resistance value at this time is set to a resistance value when the electrical component 20 is in an abnormal state. Can do. As the resistance value of the electrical component 20 increases, the difference ΔR becomes higher than the threshold value Rth.

電気部品20の抵抗上昇を監視することにより、電気部品20の発熱状態を監視することができる。すなわち、電気部品20の発熱が異常であるか否かを判別することができる。   By monitoring the increase in resistance of the electrical component 20, the heat generation state of the electrical component 20 can be monitored. That is, it can be determined whether or not the heat generation of the electrical component 20 is abnormal.

ステップS104において、算出抵抗値および基準抵抗値の差分ΔRが閾値Rthよりも高いとき、ステップS105の処理に進み、そうでなければ、ステップS106の処理に進む。ステップS105において、コントローラ40は、電気部品20に異常が発生していると判別する。ステップS106において、コントローラ40は、電気部品20に異常が発生していないと判別する。   In step S104, when the difference ΔR between the calculated resistance value and the reference resistance value is higher than the threshold value Rth, the process proceeds to step S105. Otherwise, the process proceeds to step S106. In step S105, the controller 40 determines that an abnormality has occurred in the electrical component 20. In step S106, the controller 40 determines that no abnormality has occurred in the electrical component 20.

電気部品20に異常が発生しているとき、コントローラ40は、組電池10の充放電を行わないようにすることができる。具体的には、コントローラ40は、組電池10およびDC/DCコンバータ50を接続するためのリレーをオンからオフに切り替えて、組電池10およびDC/DCコンバータ50の接続を遮断することができる。   When an abnormality occurs in the electrical component 20, the controller 40 can prevent charging and discharging of the assembled battery 10. Specifically, the controller 40 can switch the relay for connecting the assembled battery 10 and the DC / DC converter 50 from on to off, and thereby disconnect the connection between the assembled battery 10 and the DC / DC converter 50.

一方、コントローラ40は、電気部品20に異常が発生していることを示す情報をユーザなどに知らせることができる。ユーザへの通知方法としては、ディスプレイの表示や、音声出力などを用いることができる。   On the other hand, the controller 40 can notify a user or the like of information indicating that an abnormality has occurred in the electrical component 20. As a notification method to the user, display on a display, audio output, or the like can be used.

例えば、電気部品20に異常が発生していることを示す情報を、車両に搭載されたディスプレイや、ユーザが所有する端末に設けられたディスプレイに表示させることができる。また、車両に搭載されたスピーカや、ユーザが所有する端末に設けられたスピーカから、電気部品20に異常が発生していることを示す情報を、音として出力することができる。電気部品20に異常が発生していることを示す情報は、電気部品20に異常が発生していることをユーザなどが認識できるものであればよい。ユーザの端末を用いるときには、車両から端末に対して、無線又は有線を介して、電気部品20に異常が発生していることを示す情報を送信する必要がある。   For example, information indicating that an abnormality has occurred in the electrical component 20 can be displayed on a display mounted on a vehicle or a display provided on a terminal owned by a user. In addition, information indicating that an abnormality has occurred in the electrical component 20 can be output as sound from a speaker mounted on the vehicle or a speaker provided in a terminal owned by the user. Information indicating that an abnormality has occurred in the electrical component 20 may be any information that allows a user or the like to recognize that an abnormality has occurred in the electrical component 20. When using the user's terminal, it is necessary to transmit information indicating that an abnormality has occurred in the electrical component 20 from the vehicle to the terminal via wireless or wired communication.

本実施例によれば、組電池10および電気部品20を含む回路の電流値および電圧値を検出するための電流センサ31および電圧センサ32を用いるだけで、電気部品20の異常を判別することができる。言い換えれば、部品点数を増やすことなく、電気部品20の異常を判定することができる。   According to the present embodiment, the abnormality of the electrical component 20 can be determined only by using the current sensor 31 and the voltage sensor 32 for detecting the current value and the voltage value of the circuit including the assembled battery 10 and the electrical component 20. it can. In other words, the abnormality of the electrical component 20 can be determined without increasing the number of components.

電気部品20には、複数の電気部品が含まれることがあるが、いずれかの電気部品に異常が発生すれば、基準抵抗値に対して算出抵抗値が高くなりやすくなり、算出抵抗値および基準抵抗値の差分ΔRが閾値Rthよりも高くなりやすくなる。したがって、電気部品20に、複数の電気部品が含まれているときには、いずれかの電気部品に異常が発生していることを判別することができる。   The electrical component 20 may include a plurality of electrical components. If an abnormality occurs in any of the electrical components, the calculated resistance value tends to be higher than the reference resistance value. The difference ΔR in resistance value tends to be higher than the threshold value Rth. Therefore, when the electrical component 20 includes a plurality of electrical components, it can be determined that an abnormality has occurred in any of the electrical components.

本実施例では、組電池10および電気部品20を含む回路の抵抗値に基づいて、電気部品20が異常であるか否かを判別しているが、これに限るものではない。組電池10および電気部品20を含む回路の電圧値を検出し、電圧値の変動量に基づいて、電気部品20が異常であるか否かを判別することができる。   In this embodiment, whether or not the electrical component 20 is abnormal is determined based on the resistance value of the circuit including the assembled battery 10 and the electrical component 20, but the present invention is not limited to this. The voltage value of the circuit including the assembled battery 10 and the electrical component 20 can be detected, and it can be determined whether or not the electrical component 20 is abnormal based on the fluctuation amount of the voltage value.

具体的には、ステップS103の処理において、電圧値の変動量を取得するとともに、取得した変動量を、基準となる変動量と比較して差分を算出する。電圧変動量の差分は、ステップS103で算出された差分ΔRに相当する。次に、ステップS104において、電圧変動量の差分が、閾値よりも大きいか否かを判別する。電圧変動量の差分が閾値よりも大きいときには、電気部品20に異常が発生していると判別することができる。電圧変動量の差分が閾値よりも小さいときには、電気部品20に異常が発生していないと判別することができる。ここで用いられる閾値は、閾値Rthに相当するが、電流値に応じて異なる値となる。   Specifically, in the process of step S103, the fluctuation amount of the voltage value is acquired, and the difference is calculated by comparing the acquired fluctuation amount with the reference fluctuation amount. The voltage fluctuation amount difference corresponds to the difference ΔR calculated in step S103. Next, in step S104, it is determined whether or not the difference in voltage fluctuation amount is larger than a threshold value. When the voltage fluctuation amount difference is larger than the threshold value, it can be determined that an abnormality has occurred in the electrical component 20. When the difference in voltage fluctuation amount is smaller than the threshold value, it can be determined that no abnormality has occurred in the electrical component 20. The threshold value used here corresponds to the threshold value Rth, but becomes a different value depending on the current value.

本実施例では、DC/DCコンバータ50を用いて、交流信号を生成しているが、これに限るものではない。例えば、図1に示す構成において、組電池10の正極端子および負極端子に対して、充電器が接続されているときには、充電器において、交流信号を生成することができる。充電器は、外部電源の電力を組電池10に供給するために用いられる。外部電源とは、車両の外部に設けられた電源である。外部電源としては、例えば、商用電源を用いることができる。   In the present embodiment, the AC signal is generated using the DC / DC converter 50, but the present invention is not limited to this. For example, in the configuration shown in FIG. 1, when a charger is connected to the positive terminal and the negative terminal of the assembled battery 10, an AC signal can be generated in the charger. The charger is used to supply power from an external power source to the assembled battery 10. The external power source is a power source provided outside the vehicle. As the external power source, for example, a commercial power source can be used.

充電器を用いて組電池10を充電するときには、定電流で組電池10の充電が行われる。このため、充電電流に交流信号を含めておけば、本実施例と同様に、電気部品20の異常判定を行うことができる。   When charging the assembled battery 10 using the charger, the assembled battery 10 is charged with a constant current. For this reason, if an alternating current signal is included in the charging current, the abnormality determination of the electrical component 20 can be performed as in the present embodiment.

10:組電池 11:単電池
20:電気部品 31:電流センサ
32:電圧センサ 40:コントローラ
41:メモリ 50:DC/DCコンバータ
51:リアクトル 52,53:ダイオード
54,55:トランジスタ 61:インバータ
62:モータ・ジェネレータ
10: assembled battery 11: single battery 20: electrical component 31: current sensor 32: voltage sensor 40: controller 41: memory 50: DC / DC converter 51: reactor 52, 53: diode 54, 55: transistor 61: inverter 62: Motor generator

Claims (11)

充放電を行う蓄電素子と、
トランジスタの通電および非通電を切り替えて、前記蓄電素子の出力電圧を昇圧するDC/DCコンバータと、
前記蓄電素子および前記DC/DCコンバータの間の電流経路に配置された電気部品と、
前記DC/DCコンバータの駆動を制御するコントローラと、を有し、
前記コントローラは、前記トランジスタの通電および非通電を周期的に切り替えて交流信号を生成し、前記交流信号を前記蓄電素子および前記電気部品に流したときの電圧変動量を、前記電気部品の異常を判定する指標として用いることを特徴とする蓄電システム。
A power storage element for charging and discharging; and
A DC / DC converter that switches between energization and de-energization of the transistor to boost the output voltage of the power storage element;
An electrical component disposed in a current path between the storage element and the DC / DC converter;
A controller for controlling the driving of the DC / DC converter,
The controller periodically switches between energization and non-energization of the transistor to generate an AC signal, and the voltage fluctuation amount when the AC signal is passed through the power storage element and the electrical component is determined as an abnormality of the electrical component. A power storage system characterized by being used as an index for determination.
前記蓄電素子および前記電気部品を含む回路の電圧値を検出する電圧センサと、
前記回路に流れる電流値を検出する電流センサと、を有し、
前記コントローラは、前記電圧センサを用いて取得した前記電圧変動量と、前記電流センサを用いて取得した電流値とから抵抗値を算出し、算出した抵抗値を前記指標として用いることを特徴とする請求項1に記載の蓄電システム。
A voltage sensor for detecting a voltage value of a circuit including the storage element and the electrical component;
A current sensor for detecting a current value flowing through the circuit,
The controller calculates a resistance value from the voltage fluctuation amount acquired using the voltage sensor and a current value acquired using the current sensor, and uses the calculated resistance value as the index. The power storage system according to claim 1.
前記コントローラは、算出した前記抵抗値と、前記回路の基準となる抵抗値との差が、予め定めた閾値よりも高いとき、前記電気部品が異常であると判別することを特徴とする請求項2に記載の蓄電システム。   The controller determines that the electrical component is abnormal when a difference between the calculated resistance value and a resistance value serving as a reference of the circuit is higher than a predetermined threshold value. 2. The electricity storage system according to 2. 前記コントローラは、前記交流信号の平均値が略一定であるとき、前記電気部品の異常を判定する処理を行うことを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の蓄電システム。   The power storage system according to any one of claims 1 to 3, wherein the controller performs a process of determining an abnormality of the electrical component when an average value of the AC signal is substantially constant. 前記コントローラは、前記交流信号の平均値が略一定であるときに算出した前記抵抗値を、前記指標として用いることを特徴とする請求項2又は3に記載の蓄電システム。   The power storage system according to claim 2 or 3, wherein the controller uses the resistance value calculated when the average value of the AC signal is substantially constant as the index. 前記蓄電素子は、車両の走行に用いられるエネルギを出力することを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の蓄電システム。   The power storage system according to any one of claims 1 to 5, wherein the power storage element outputs energy used for running the vehicle. 蓄電システムの異常を判定する異常判定方法であって、
前記蓄電システムは、
充放電を行う蓄電素子と、
トランジスタの通電および非通電を切り替えて、前記蓄電素子の出力電圧を昇圧するDC/DCコンバータと、
前記蓄電素子および前記DC/DCコンバータの間の電流経路に配置された電気部品と、を有しており、
前記トランジスタの通電および非通電を周期的に切り替えて交流信号を生成し、前記交流信号を前記蓄電素子および前記電気部品に流したときの電圧変動量を、前記電気部品の異常を判定する指標として用いることを特徴とする異常判定方法。
An abnormality determination method for determining an abnormality of a power storage system,
The power storage system includes:
A power storage element for charging and discharging; and
A DC / DC converter that switches between energization and de-energization of the transistor to boost the output voltage of the power storage element;
An electrical component disposed in a current path between the power storage element and the DC / DC converter,
An alternating current signal is generated by periodically switching energization and non-energization of the transistor, and the amount of voltage fluctuation when the alternating current signal is passed through the storage element and the electrical component is used as an index for determining an abnormality of the electrical component. An abnormality determination method characterized by being used.
前記蓄電素子および前記電気部品を含む回路の電圧値を検出し、
前記回路に流れる電流値を検出し、
検出した前記電圧値の変動量と、検出した前記電流値とから抵抗値を算出し、算出した抵抗値を前記指標として用いることを特徴とする請求項7に記載の異常判定方法。
Detecting a voltage value of a circuit including the storage element and the electrical component;
Detecting the current value flowing through the circuit,
The abnormality determination method according to claim 7, wherein a resistance value is calculated from the detected fluctuation amount of the voltage value and the detected current value, and the calculated resistance value is used as the index.
算出した前記抵抗値と、前記回路の基準となる抵抗値との差が、予め定めた閾値よりも高いとき、前記電気部品が異常であると判別することを特徴とする請求項8に記載の異常判定方法。   9. The electrical component is determined to be abnormal when a difference between the calculated resistance value and a resistance value serving as a reference of the circuit is higher than a predetermined threshold value. Abnormality judgment method. 前記交流信号の平均値が略一定であるとき、前記電気部品の異常を判定する処理を行うことを特徴とする請求項7から9のいずれか1つに記載の異常判定方法。   The abnormality determination method according to any one of claims 7 to 9, wherein when the average value of the AC signal is substantially constant, a process for determining an abnormality of the electrical component is performed. 前記交流信号の平均値が略一定であるときに算出した前記抵抗値を、前記指標として用いることを特徴とする請求項8又は9に記載の異常判定方法。
The abnormality determination method according to claim 8 or 9, wherein the resistance value calculated when an average value of the AC signal is substantially constant is used as the index.
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