特開 2024-81815 電池管理システム、温度測定装置及び制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024081815

(43)【公開日】2024-06-19

(54)【発明の名称】電池管理システム、温度測定装置及び制御方法

(51)【国際特許分類】

   G01K 7/16 20060101AFI20240612BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240612BHJP

   H01M 10/42 20060101ALI20240612BHJP

【ＦＩ】

G01K7/16 Z

H01M10/48 301

H01M10/42 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021069529

(22)【出願日】2021-04-16

(71)【出願人】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】395011665

【氏名又は名称】株式会社オートネットワーク技術研究所

(71)【出願人】

【識別番号】000183406

【氏名又は名称】住友電装株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099933

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 敏

(74)【代理人】

【識別番号】100124028

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 公雄

(74)【代理人】

【識別番号】100078813

【弁理士】

【氏名又は名称】上代 哲司

(74)【代理人】

【識別番号】100094477

【弁理士】

【氏名又は名称】神野 直美

(72)【発明者】

【氏名】鄭 暁光

(72)【発明者】

【氏名】薗田 不二夫

(72)【発明者】

【氏名】小松 裕

【テーマコード（参考）】

5H030

【Ｆターム（参考）】

5H030AA06

5H030AS01

5H030AS08

5H030FF22

(57)【要約】

【課題】温度異常を検出するための配線数の増大を抑制し、温度異常の電池セルを検出できる電池管理システム、温度測定装置及び制御方法を提供する。
【解決手段】電池管理システムは、複数のセルを含む電池ユニットに設けられる線状部材と、線状部材を伝搬する反射波に基づいて線状部材のインピーダンス変化を検出し、検出されたインピーダンス変化に基づいて複数のセルの温度変化を検出する検出部と、検出部の検出結果に応じて複数のセルの異常の有無を判定する判定部とを含む。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のセルを含む電池ユニットに設けられる線状部材と、
前記線状部材を伝搬する反射波に基づいて前記線状部材のインピーダンス変化を検出し、検出された前記インピーダンス変化に基づいて前記複数のセルの温度変化を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に応じて前記複数のセルの異常の有無を判定する判定部とを含む、電池管理システム。

【請求項2】

前記線状部材は、絶縁性の基材部と、
前記基材部を介して対向配置される一対の導体部とを含み、
前記一対の導体部の一方である第１導体部は、他方である第２導体部より幅が小さい、請求項１に記載の電池管理システム。

【請求項3】

前記基材部は、ポリアミドにより形成される、請求項２に記載の電池管理システム。

【請求項4】

前記基材部の厚さは、１００μｍ以上６００μｍ以下であり、
前記基材部の幅は、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、
前記第１導体部の幅は、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であり、
前記第２導体部の幅は、前記基材部の幅に等しい、請求項３に記載の電池管理システム。

【請求項5】

前記第１導体部は、前記第２導体部よりも前記電池ユニットに近い位置に配置されている、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の電池管理システム。

【請求項6】

前記複数のセルの各々と前記線状部材との間に、相互に離隔して、前記線状部材の長手方向に沿って配置される２つの放熱シートをさらに含み、
前記２つの放熱シートが前記線状部材に接している部分の幅の合計は、前記線状部材の幅よりも小さい、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電池管理システム。

【請求項7】

前記電池ユニットをさらに含む、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電池管理システム。

【請求項8】

複数のセルを含む電池ユニットに設けられる線状部材と、
前記線状部材を伝搬する反射波に基づいて前記線状部材のインピーダンス変化を検出し、検出された前記インピーダンス変化に基づいて前記複数のセルの温度変化を検出する検出部とを含む、温度測定装置。

【請求項9】

複数のセルを含む電池ユニットに設けられた線状部材に交流信号を入力する入力ステップと、
前記交流信号の入力により前記線状部材を伝搬する反射波に基づいて前記線状部材のインピーダンス変化を測定する測定ステップと、
測定された前記インピーダンス変化に基づいて前記複数のセルの温度変化を検出する検出ステップと、
前記検出ステップによる検出結果に応じて前記複数のセルの異常の有無を判定する判定ステップとを含む、制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電池管理システム、温度測定装置及び制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

太陽光発電システム若しくは燃料電池システム等により発電された電力、又は、商用電力を蓄える蓄電システムが知られている。そのような蓄電システムは、複数の電池セル（リチウムイオン電池等の二次電池）を含む。蓄電システムは、一旦蓄えた電力を、適宜外部負荷に供給する。また、プラグインハイブリッド車（以下、ＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）という）又は電気自動車（以下、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）という）にも二次電池が搭載されている。複数の電池セルは直列接続されて電池モジュールを構成し、モータ等の駆動機構及び照明等の電装装置への電力を供給する。

【0003】

下記特許文献１には、複数の電池モジュールの各々に２つの温度センサを配置し、各電池モジュールを構成する電池セルの加熱状況を監視するように構成された電池モジュールが開示されている。また、下記特許文献２には、単電池（電池セル）を複数直列接続した組電池（電池パック）において、複数の単電池の中の一部に温度センサを配置し、単電池の温度が異常に上昇したことを早期に検出する電池システムが開示されている。

【0004】

下記特許文献３には、複数の電池セルが接続された電池ブロックにおいて、各電池セルの温度を監視する電池温度監視システムが開示されている。この電池温度監視システムは、相互に直列接続されて電池ブロックを構成する複数の電池セルの各々の正極端子及び負極端子の各々にサーミスタを設けて、各電池セルの温度を検出し、短絡の有無を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４－１２７３２４号公報

【特許文献2】特開２０２０－１４５０６０号公報

【特許文献3】特開２０１８－０４９７２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１及び特許文献２のいずれにおいても、温度センサの総数は電池セルの総数よりも少ないため、個々の電池セルの温度を直接監視できない。したがって、センサが配置されていない電池セルの温度が上昇した場合に、それを検出するのに時間がかかる問題がある。図１を参照して、具体的に説明する。温度センサが配置された電池セルから離隔した電池セルの温度が破線で示すように上昇し、時刻ｔ１において、異常温度（通常の温度範囲を逸脱した高い温度）と判定するしきい値Ｔｔｈを超えた場合を考える。この電池セルによる発熱は、その周囲の電池セルを介して温度センサに伝達される。温度センサにより検出される温度は、実線で示すように上昇する。時刻ｔ１においては、温度センサの検出温度はしきい値Ｔｔｈよりも低いので、発生した温度異常は検出されない。温度センサの検出温度が、時刻ｔ２においてしきい値Ｔｔｈを超えると、温度異常が検出される。

【0007】

このように、実際に電池セルにおいて温度異常が発生した時刻ｔ１においては、温度センサまで熱が伝達されておらず、温度異常は検出できない。温度異常の発生時刻ｔ１から温度センサによる検出時刻ｔ２まで、遅延時間Δｔ（＝ｔ２－ｔ１）がある。その間に、異常温度になった電池セルの温度は、しきい値Ｔｔｈを超えた高温になる。

【0008】

各電池セルの温度を監視するためには、例えば図２に示すように、電池セル９００ａ～９００ｎの各々に、サーミスタ、熱電対又は白金温度計等の温度センサ９０２ａ～９０２ｎを配置することが考えられる。しかし、温度センサ９０２ａ～９０２ｎの各々と、温度センサにより電池セルの温度を検出する検出部９０４とを個別に結ぶ配線が必要となり、配線の本数が非常に多くなり、配線群９０６のために大きい空間が必要となる問題がある。また、費用が高くなり、現実的な解決策にはならない。特許文献３においては、１つの電池セルに複数のサーミスタを設けるので、配線数はさらに多くなり、より一層問題となる。

【0009】

したがって、本開示は、温度異常を検出するための配線数の増大を抑制し、温度異常の電池セルを検出できる電池管理システム、温度測定装置及び制御方法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】

【0010】

本開示のある局面に係る電池管理システムは、複数のセルを含む電池ユニットに設けられる線状部材と、線状部材を伝搬する反射波に基づいて線状部材のインピーダンス変化を検出し、検出されたインピーダンス変化に基づいて複数のセルの温度変化を検出する検出部と、検出部の検出結果に応じて複数のセルの異常の有無を判定する判定部とを含む。

【0011】

本開示の別の局面に係る温度測定装置は、複数のセルを含む電池ユニットに設けられる線状部材と、線状部材を伝搬する反射波に基づいて線状部材のインピーダンス変化を検出し、検出されたインピーダンス変化に基づいて複数のセルの温度変化を検出する検出部とを含む。

【0012】

本開示のさらに別の局面に係る制御方法は、複数のセルを含む電池ユニットに設けられた線状部材に交流信号を入力する入力ステップと、交流信号の入力により線状部材を伝搬する反射波に基づいて線状部材のインピーダンス変化を測定する測定ステップと、測定されたインピーダンス変化に基づいて複数のセルの温度変化を検出する検出ステップと、検出ステップによる検出結果に応じて複数のセルの異常の有無を判定する判定ステップとを含む。

【発明の効果】

【0013】

本開示によれば、温度異常を検出するための配線数の増大を抑制し、温度異常の電池セルを検出できる電池管理システム及び電池監視システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、従来の電池管理システムにおける温度異常が発生した電池セルの温度変化（破線）と温度センサの温度変化（実線）とを示すグラフである。

【図2】図２は、電池管理システムとして考えられる構成例を示すブロック図である。

【図3】図３は、本開示の実施形態に係る電池管理システムの構成を示すブロック図である。

【図4】図４は、図３に示した電池管理システムの構成を示す斜視図である。

【図5】図５は、図４に示した線状部材を示す断面図である。

【図6】図６は、図４に示した線状部材の電池セルへの装着状態を示す断面図である。

【図7】図７は、図３に示した検出部及び線状部材の構成を示す図である。

【図8】図８は、図３に示した電池管理システムの動作を示すフローチャートである。

【図9】図９は、測定結果を示すグラフである。

【図10】図１０は、図４に示した線状部材が図６とは異なる形態で電池セルに装着された状態を示す断面図である。

【図11】図１１は、図３に示した電池管理システム及び電池ユニットを搭載した車両を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

［本開示の実施形態の説明］
本開示の実施形態の内容を列記して説明する。以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組合せてもよい。

【0016】

（１）本開示の第１の局面に係る電池管理システムは、複数のセルを含む電池ユニットに設けられる線状部材と、線状部材を伝搬する反射波に基づいて線状部材のインピーダンス変化を検出し、検出されたインピーダンス変化に基づいて複数のセルの温度変化を検出する検出部と、検出部の検出結果に応じて複数のセルの異常の有無を判定する判定部とを含む。これにより、電池ユニットを構成する各セル（電池セル）における温度異常を検出するための配線数の増大を抑制し、温度異常の発生を速やかに検出できる。

【0017】

（２）好ましくは、線状部材は、絶縁性の基材部と、基材部を介して対向配置される一対の導体部とを含み、一対の導体部の一方である第１導体部は、他方である第２導体部より幅が小さい。これにより、線状部材を分布定数回路として扱うことができ、第１導体部の幅を調整することにより、線状部材の特性インピーダンスを所望の値に設定できる。

【0018】

（３）より好ましくは、基材部は、ポリアミドにより形成される。これにより、温度変化に敏感にインピーダンスが変化する線状部材を実現でき、各セルの温度異常を容易に検出できる。

【0019】

（４）さらに好ましくは、基材部の厚さは、１００μｍ以上６００μｍ以下であり、基材部の幅は、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、第１導体部の幅は、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であり、第２導体部の幅は、基材部の幅に等しい。これにより、第１導体部及び基材部の寸法を調整することにより、線状部材の特性インピーダンスを所望の値に設定することが容易になる。

【0020】

（５）好ましくは、第１導体部は、第２導体部よりも電池ユニットに近い位置に配置されている。これにより、外部からの電波は第２導体部により遮蔽されるので、第１導体部を伝搬する信号への影響を抑制でき、線状部材のインピーダンスの変化を精度よく測定できる。

【0021】

（６）より好ましくは、電池管理システムは、複数のセルの各々と線状部材との間に、相互に離隔して、線状部材の長手方向に沿って配置される２つの放熱シートをさらに含み、２つの放熱シートが線状部材に接している部分の幅の合計は、線状部材の幅よりも小さい。これにより、熱伝導性を維持したまま線状部材とセル間の電気容量結合を緩和できる。したがって、線状部材のインピーダンス変化を精度よく測定できる。

【0022】

（７）さらに好ましくは、電池管理システムは、電池ユニットをさらに含む。これにより、電池管理システムを車両等に搭載することが容易になる。

【0023】

（８）本開示の第２の局面に係る温度測定装置は、複数のセルを含む電池ユニットに設けられる線状部材と、線状部材を伝搬する反射波に基づいて線状部材のインピーダンス変化を検出し、検出されたインピーダンス変化に基づいて複数のセルの温度変化を検出する検出部とを含む。これにより、電池ユニットを構成する各セル（電池セル）における温度異常を検出するための配線数の増大を抑制し、温度異常の発生を速やかに検出できる。

【0024】

（９）本開示の第３の局面に係る制御方法は、複数のセルを含む電池ユニットに設けられた線状部材に交流信号を入力する入力ステップと、交流信号の入力により線状部材を伝搬する反射波に基づいて線状部材のインピーダンス変化を測定する測定ステップと、測定されたインピーダンス変化に基づいて複数のセルの温度変化を検出する検出ステップと、検出ステップによる検出結果に応じて複数のセルの異常の有無を判定する判定ステップとを含む。これにより、電池ユニットを構成する各セル（電池セル）における温度異常を検出するための配線数の増大を抑制し、温度異常の発生を速やかに検出できる。

【0025】

［本開示の実施形態の詳細］
以下の実施形態においては、同一の部品には同一の参照番号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

【0026】

（実施形態）
（構成）
図３を参照して本開示の実施形態に係る電池管理システム１００は、線状部材１０２と検出部１０４とを含む。線状部材１０２は、電池ユニット２００を構成する電池セル２００ａ～２００ｎの各々に、直接又は所定の部材を介して装着されている。図４を参照して、線状部材１０２は、例えば電池セル２００ａ～２００ｎの各々の側面に当接されている。したがって、電池セル２００ａ～２００ｎの各々による発熱は線状部材１０２に伝達される。図４には、便宜上、線状部材１０２の延伸方向をＺ軸とする直交軸を示している。なお、電池管理システム１００は、その監視対象である電池ユニット２００を含んで構成されてもよい。

【0027】

電池セル２００ａ～２００ｎは、例えば、蓄電システムを構成する二次電池、又は、ＰＨＥＶ若しくはＥＶ等に車載される二次電池であり、例えば相互に直列接続される。ａ～ｎの文字は電池セルを区別するために便宜上付したものであり、電池セルの数を表すものではない。

【0028】

線状部材１０２は、検出部１０４に接続されている。検出部１０４は、線状部材１０２に交流信号ｓを供給し、線状部材１０２のインピーダンスを測定し、その変化を観測する。検出部１０４は、インピーダンス測定装置（ＬＣＲメータ、インピーダンスアナライザ等）として機能する。

【0029】

Ｚ軸に垂直な線状部材１０２の断面図を図５に示す。図５を参照して、線状部材１０２は、第１絶縁層１２０と、第１導体部１２２と、第２絶縁層１２４と、第１接着層１２６と、基材部１２８と、第２接着層１３０と、第３絶縁層１３２と、第２導体部１３４と、第４絶縁層１３６とが積層されて構成されている。線状部材１０２は、例えば、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）の積層技術を用いて、平たいマイクロストリップ構造に形成されている。第１導体部１２２を除いて、積層された各層は、同じ幅Ｗ１（例えば約５ｍｍ～約１５ｍｍ）に形成されている。図５の左右の端部に、絶縁部材が配置されていてもよい。なお、図５は各層の厚さに違いがあることを模式的に示しており、正確な寸法比率で作成されたものではない。

【0030】

第１絶縁層１２０及び第４絶縁層１３６は、それらにより挟まれた複数の層を機械的に保護し、電気的に絶縁（以下、単に絶縁という）するためのものであり、絶縁部材（誘電部材）により形成されている。第２絶縁層１２４及び第３絶縁層１３２は、耐熱性及び機械強度が比較的高い絶縁部材により形成されている。第２絶縁層１２４及び第３絶縁層１３２は、例えばＦＰＣにおいて使用されるポリイミドにより、各々厚さＤ１が約５μｍ～約１５μｍに形成されている。

【0031】

第１導体部１２２は、導電性の金属の薄膜であり、第２絶縁層１２４と第１絶縁層１２０との間に配置されている。第１導体部１２２は、例えば銅箔により、幅Ｗ２が約０．３ｍｍ～約１．５ｍｍに形成されている。後述するように、第１導体部１２２には交流信号が供給される。第２導体部１３４は導電性の金属の薄膜であり、第３絶縁層１３２と第４絶縁層１３６との間に配置され、グラウンドの役割を担う。第２導体部１３４は、例えば銅箔により形成されている。

【0032】

基材部１２８は、温度変化により誘電率が顕著に変化する部材であり、例えばポリアミドにより、厚さＤ２が約１００μｍ～約６００μｍに形成されている。ポリアミドには、ナイロン６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン１６２等の種類があり、いずれであっても基材部１２８として使用できる。基材部１２８は、ポリアミド以外により形成されていてもよい。第１接着層１２６は、第２絶縁層１２４と基材部１２８とを接着するためのものであり、第２接着層１３０は、基材部１２８と第３絶縁層１３２とを接着するためのものである。第１接着層１２６及び第２接着層１３０は、できるだけ薄く形成されることが好ましい。

【0033】

後述するように、線状部材１０２の第１導体部１２２には交流信号を通電し、線状部材１０２のインピーダンスの変化に基づき、当接している各電池セルの温度状態を観測する。したがって、線状部材１０２が所定の特性インピーダンス（例えば、５０Ω、７５Ω等）を有するように、線状部材１０２を構成する各層の寸法（厚さ及び幅）を調整することが好ましい。

【0034】

図４において、電池セル２００ｃを通るＺ軸に垂直な面で切断した断面図を、図６に示す。その他の電池セルに関しても、線状部材１０２は同様に装着されている。電池セル２００ｃの内部構造は任意であり、図６においては示していない。図６を参照して、線状部材１０２は、その両面のうち、第１導体部１２２が配置された側が電池セル２００ｃに当接される。即ち、第１導体部１２２が第２導体部１３４よりも電池セル２００ｃに近く配置される。線状部材１０２の外部からの電波はグランドである第２導体部１３４により遮蔽されるので、第１導体部１２２を伝搬する信号への影響を抑制でき、線状部材１０２のインピーダンスの変化を精度よく測定できる。第２絶縁層１２４及び第１接着層１２６は、第１絶縁層１２０から伝達される電池セル２００ｃの熱を基材部１２８に効率的に伝達するために薄いことが好ましい。

【0035】

図７を参照して、検出部１０４は、測定部１１０及び判定部１１２を含む。測定部１１０には、端子部１４２を介して、線状部材１０２の第１導体部１２２及び第２導体部１３４が接続されている。測定部１１０は、例えば発振回路、電流測定回路及び電圧測定回路を含む。測定部１１０は判定部１１２からの指示を受けて、例えば、一定周波数ｆ（例えば１ＧＨｚ）の正弦波のパルス信号ｓを線状部材１０２に入力し、線状部材１０２のインピーダンスを測定する。判定部１１２は、その時間変化を観測し、後述するように、電池セルに温度異常が発生すれば、その電池セルを特定し、判定結果として出力する。

【0036】

図７においては、測定部１１０の測定対象である線状部材１０２を、交流信号を伝送するための伝送線路として扱い、上記したように、所定の特性インピーダンスを有する分布定数回路として示している。線状部材１０２の長手方向に沿った微小線路ｄｘは、電気的に抵抗Ｒｄｘ、インダクタＬｄｘ、抵抗Ｇｄｘ及びキャパシタＣｄｘにより構成される４端子回路である回路１４０により表される。線状部材１０２は、回路１４０が連続的に接続（４端子回路の直列接続）されたものとして扱うことができる。

【0037】

測定部１１０は、線状部材１０２のインピーダンスの測定を繰返す。インピーダンスの測定は、例えば、ＴＤＲ（Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｍｅｔｒｙ）により測定できる。ＴＤＲにより、電送路の一端から交流信号を入力し、伝搬信号の反射及び透過波形を観測することにより、電送路のインピーダンス及びその変化を測定できることが知られている。

【0038】

電池ユニット２００を構成する電池セルの一部に温度異常が発生すると、その電池セルの発熱が線状部材１０２に伝達され、線状部材１０２を構成する部材、特に基材部１２８の物性（誘電率及び非透磁率）が変化し、回路１４０のキャパシタＣｄｘ及びインダクタンスＬｄｘが変化する。測定部１１０により測定される線状部材１０２のインピーダンスは、その影響を受けて変化する。即ち、基材部１２８の物性（特に誘電率）が変化した部分（温度異常が発生した電池セルに当接している部分）において信号の反射が起こり、その伝搬する反射波を含む伝搬信号からインピーダンスが測定部１１０により測定されるので、通常時に測定されるインピーダンスから変化する。したがって、判定部１１２は、インピーダンスの測定を繰返し実行し、測定信号の時間変化から、通常の値と変化した部分を検出し、その時間を、信号の伝送速度から位置に換算する。これにより、例えば、信号が入力される線状部材１０２の端子部１４２から誘電率が変化した部分までの距離を求めることができ、その位置に配置された電池セル（温度異常が発生した電池セル）を特定できる。

【0039】

具体的には、判定部１１２は、測定部１１０により時刻ｔに測定されたインピーダンスＺ（ｔ）（＞０）の変化が、特性インピーダンスＺ０から正のしきい値Ｚｔｈ（＞０）以上変化した場合（｜Ｚ（ｔ）－Ｚ０｜≧Ｚｔｈ）、温度異常と判定する。Ｚ、Ｚ（ｔ）等は複素インピーダンスの絶対値を意味する。その場合、判定部１１２は、上記したように、温度異常が発生した時間（測定部１１０から線状部材１０２への信号入力時をｔ＝０とする）を位置に換算して、温度異常が発生した電池セルを特定する。位置（距離）への換算は、温度異常が発生した時間と線状部材１０２の信号の伝搬速度との積により算出できる。判定部１１２は、温度異常の発生を表すデータ（例えば“１”）と、温度異常が発生した電池セルを特定するデータ（例えば、電池セルに一意に付した番号）を判定結果として出力する。

【0040】

一方、温度異常が発生していない状態においては、線状部材１０２のインピーダンスＺ（ｔ）は特性インピーダンスＺ０から大きくは変化せず、その差はしきい値Ｚｔｈ（＞０）未満であり（｜Ｚ（ｔ）－Ｚ０｜＜Ｚｔｈ）、判定部１１２は、正常状態（温度異常が発生していない状態）であることを表すデータ（例えば“０”）を判定結果として出力する。なお、正常状態を“０”で表す場合、各電池セルの番号を“１”以上にしておけば、判定部１１２は、異常発生を表すデータを出力せずに、温度異常が発生した電池セルの番号だけを判定結果として出力すればよい。

【0041】

しきい値Ｚｔｈは、例えば、模擬的に電池ユニット２００の任意の電池セルに温度異常が発生した状態を実現し、実測することにより決定できる。即ち、インピーダンス測定に用いる周波数ｆで線状部材１０２のインピーダンスを測定することを繰返し、特性インピーダンスからの変化量の代表値（例えば、平均値、中間値等）を求めて、その代表値未満の値をしきい値Ｚｔｈとできる。

【0042】

判定部１１２から出力される判定結果は、電池ユニット２００の状態を通知するために利用される。例えば、判定部１１２の判定結果は、液晶ディスプレイ等の表示装置に入力される。表示装置に温度異常の発生を表すデータが入力されると、表示装置は、温度異常と、該当する電池セルとを表す文字情報（メッセージ等）を提示する。判定部１１２の判定結果は、スピーカ等の音響装置に入力されてもよい。音響装置は、温度異常の発生を表すデータが入力されると、温度異常と、該当する電池セルとを表す音（音声アナウンス等）を提示する。表示装置及び音響装置は、電池管理システム１００に含まれても、電池管理システム１００の外部に配置されてもよい。

【0043】

（動作）
図８を参照して、電池ユニット２００を構成する電池セル２００ａ～２００ｎの状態を管理する電池管理システム１００の動作に関して説明する。図８に示した処理は、図７に示した判定部１１２により実行される。ここでは、判定部１１２がマイクロコンピュータにより実現されているとする。判定部１１２が図８に示した処理を実行するための所定のプログラムは、判定部１１２の内部のメモリに予め記憶されているとする。外部から所定の操作（電池ユニット２００に電力出力を開始させる指示）がなされたことを受けて、判定部１１２は、内部メモリからプログラムを読出して実行する。しきい値Ｚｔｈ、線状部材１０２の特性インピーダンスＺ０、及び、電池セル２００ａ～２００ｎの位置情報（例えば、線状部材１０２の端子部１４２から各電池セルまでの距離）も、判定部１１２の内部メモリに予め記憶されているとする。

【0044】

ステップ３００において、判定部１１２は、線状部材１０２のインピーダンスＺ（ｔ）を測定する。具体的には、判定部１１２は測定部１１０に、インピーダンスの測定を指示する。これを受けて、測定部１１０は、所定の周波数ｆの交流信号ｓを出力し、線状部材１０２のインピーダンスＺ（ｔ）を、所定の時間測定して判定部１１２に出力する。インピーダンスの測定は、上記したＴＤＲ法により測定する。測定結果は、図９に示したような波形である。横軸は時刻を表し、例えば測定部１１０から線状部材１０２に交流信号ｓを出力した時刻をｔ＝０としている。その後、制御はステップ３０２に移行する。

【0045】

ステップ３０２において、判定部１１２は、内部メモリから特性インピーダンスＺ０を読出し、ステップ３００により得られたインピーダンスＺ（ｔ）と特性インピーダンスＺ０との差ΔＺ（ｔ）（＝Ｚ（ｔ）－Ｚ０）を算出する。その後、制御はステップ３０４に移行する。

【0046】

ステップ３０４において、判定部１１２は、内部メモリからしきい値Ｚｔｈを読出し、ステップ３０２により算出されたΔＺ（ｔ）に、絶対値｜ΔＺ（ｔ）｜がしきい値Ｚｔｈ以上であるデータが含まれているか否かを判定する。｜ΔＺ（ｔ）｜がしきい値Ｚｔｈ以上であるデータが含まれていると判定された場合、判定部１１２は、｜ΔＺ（ｔ）｜≧Ｚｔｈである時刻を特定し、制御はステップ３１０に移行する。そうでなければ、制御はステップ３０６に移行する。

【0047】

例えば、ステップ３０２により、図９に示したようなデータが得られた場合、時刻ｔ０において｜ΔＺ（ｔ０）｜＝Ｚｔｈとなり、その後しばらくの間、｜ΔＺ（ｔ）｜＞Ｚｔｈとなる。したがって、図９に示したデータを対象としてステップ３０２及び３０４の処理が実行された場合、時刻ｔ０が特定され、制御はステップ３１０に移行する。

【0048】

ステップ３０６において、判定部１１２は、終了するか否かを判定する。終了すると判定された場合、本プログラムは終了する。そうでなければ、制御はステップ３０８に移行する。例えば、電池ユニット２００からの電力出力の停止を指示する操作がなされたことを受けて、判定部１１２は本プログラムを終了すると判定する。

【0049】

ステップ３０８において、判定部１１２は、インピーダンスの測定を実行するタイミングになったか否かを判定する。測定を実行するタイミングになったと判定された場合、制御はステップ３００に戻る。そうでなければ、制御はステップ３０６に戻る。例えば、インピーダンスの測定は一定の周期で実行される。その場合、判定部１１２は、インピーダンスの測定を前回実行してからの経過を算出し、経過時間が周期以上になったか否かを判定することにより、測定のタイミングになったか否かを判定する。経過時間の算出には、判定部１１２の動作クロックを用いても、検出部１０４の外部（時計等）から取得した時刻情報を用いてもよい。

【0050】

ステップ３０４の判定結果がＹＥＳ（｜ΔＺ（ｔ）｜≧Ｚｔｈ）の場合、ステップ３１０において、判定部１１２は、温度異常の電池セルを特定する情報を、検出部１０４の外部に出力する。具体的には、判定部１１２は、ステップ３０４で特定した時刻を位置（距離）に換算し、内部メモリに記憶された電池セルの位置情報を参照して、換算された位置に該当する電池セルを温度異常の電池セルとして特定する。判定部１１２は、特定された電池セルを特定する情報（例えば、電池セルの番号（１以上））を、検出部１０４の外部に出力する。その後、制御はステップ３０４に移行する。

【0051】

以上により、電池管理システム１００は、所定のタイミングで、1本の線状部材１０２のインピーダンスの測定を繰返し、電池セル２００ａ～２００ｎのいずれかに温度異常が発生した場合に生じるインピーダンスの変化により、速やかに温度異常を検出でき、温度異常の電池セルを特定できる。したがって、温度異常が発生すれば、温度異常の電池セルを速やかに通知でき、温度異常に対処することが可能になる。例えば、蓄電システムにおいては、温度異常が発生した場合、速やかに蓄電システムからの電力供給を停止でき、安全である。また、車両が走行中に温度異常が発生した場合、車両を路肩に停止させ搭乗者が安全に退避する時間を確保できる。また、温度異常が発生した電池セルのみを交換すれば修理できるので、修理費用を低減できる。

【0052】

（効果）
上記したように、電池管理システム１００は、複数の電池セル２００ａ～２００ｎを含む電池ユニット２００に設けられる線状部材１０２と、線状部材１０２を伝搬する反射波に基づいて線状部材１０２のインピーダンス変化を検出し、検出されたインピーダンス変化に基づいて複数の電池セル２００ａ～２００ｎの温度変化を検出する測定部１１０と、測定部１１０の検出結果に応じて複数の電池セル２００ａ～２００ｎの異常の有無を判定する判定部１１２とを含む。これにより、電池ユニット２００を構成する各電池セルにおける温度異常を検出するための配線数の増大を抑制し、温度異常の発生を速やかに検出できる。

【0053】

上記したように、線状部材１０２は、絶縁性の基材部１２８と、基材部１２８を介して対向配置される一対の導体部とを含み、一対の導体部の一方である第１導体部１２２は、他方である第２導体部１３４より幅が小さい。これにより、線状部材１０２を分布定数回路として扱うことができ、第１導体部１２２の幅を調整することにより、線状部材１０２の特性インピーダンスを所望の値に設定できる。

【0054】

上記したように、基材部１２８は、ポリアミドにより形成される。これにより、温度変化に敏感にインピーダンスが変化する線状部材１０２を実現でき、各電池セルの温度異常を容易に検出できる。

【0055】

上記したように、基材部１２８の厚さＤ２は、１００μｍ以上６００μｍ以下であり、基材部１２８の幅は、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、第１導体部１２２の幅Ｗ２は、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であり、第２導体部１３４の幅Ｗ１は、基材部１２８の幅に等しい。これにより、第１導体部１２２及び基材部１２８の寸法を調整することにより、線状部材１０２の特性インピーダンスを所望の値に設定することが容易になる。

【0056】

上記したように、第１導体部１２２は、第２導体部１３４よりも電池ユニットに近い位置に配置されている。これにより、外部からの電波は第２導体部１３４により遮蔽されるので、第１導体部１２２を伝搬する信号への影響を抑制でき、線状部材１０２のインピーダンスの変化を精度よく測定できる。

【0057】

上記したように、電池管理システム１００は、電池ユニット２００をさらに含む。これにより、電池管理システム１００を車両等に搭載することが容易になる。

【0058】

上記では、温度異常が検出されたときにのみ、判定部１１２が判定結果を出力する場合を説明したが、インピーダンスを測定した結果、温度異常が検出されなかった場合にも、判定結果を出力してもよい。その場合、温度異常が検出されなかったときには、温度異常が検出されたときに出力される信号と異なる信号を出力すればよい。

【0059】

上記では、電池セルに温度異常が発生した場合、測定される線状部材１０２のインピーダンスが図９に示したように減少する場合を説明したが、これに限定されない。線状部材１０２を構成する基材部１２８に用いる部材によっては、当接している電池セルに温度異常が発生した場合、線状部材１０２のインピーダンスは増大し得る。その場合にも、図８に示した処理はそのまま適用可能である。

【0060】

上記では、端子部１４４が開放されている場合を説明したが、これに限定されない。端子部１４４は、線状部材１０２の特性インピーダンスと同じ抵抗値を有する終端抵抗（終端器）により終端されてもよい。端子部１４４を終端することにより、端子部１４４での反射を抑え、不要なノイズ（反射ノイズ）を抑制できる。

【0061】

インピーダンスの測定方法は、上記したＴＤＲ法に限定されない。伝搬させる交流信号の反射波の影響を受けたインピーダンスの時間変化を測定できればよく、測定方法は任意である。

【0062】

上記では、１つの電池セルに温度異常が発生したことを検出する場合を説明したが、同時に複数の電池セルにおいて温度異常が発生することもある。そのような場合には、１つの電池セルに温度異常が発生した場合よりも深刻な状態であると言える。したがって、温度異常が発生した電池セルの数に応じて、警告の内容を変更して提示できれば好ましい。即ち、温度異常が検出された電池セルの数が多くなるほど、警告のレベルを高くする。例えば、測定されたインピーダンス変化のグラフ（図９参照）において、分離された複数の谷又は山が存在すれば、同じ数の電池ユニットに温度異常が発生していると判定できる。具体的には、判定部１１２は、例えば、図８に示したステップ３０４において、測定されたインピーダンスのグラフ中に、｜ΔＺ（ｔ）｜≧Ｚｔｈである複数の時間帯が存在するか否かを判定すればよい。

【0063】

上記では、図６を参照して、線状部材１０２は、その両面のうち、第１導体部１２２が配置された側が電池セルに当接される場合を説明したが、これに限定されない。線状部材１０２は、その両面のうち、第２導体部１３４が配置された側が電池セルに当接されてもよい。即ち、第１導体部１２２が第２導体部１３４よりも電池セルから遠くに配置されてもよい。このように配置することにより、第１導体部１２２を伝搬する交流信号により発生する電磁場は、第２導体部１３４により遮蔽され、電池セル側に漏れることが抑制される。線状部材１０２のインピーダンスは、電磁場の漏れ及び周囲部品（電池セルの外装）との容量結合等の影響を受けて変化するが、インピーダンス分布の形及び比較の基準ラインが変るだけであり、上記したように温度異常を検出できる。この場合のしきい値Ｚｔｈも、上記したように、模擬的に電池セルに温度異常を発生させた状態における実測値から決定すればよい。

【0064】

（変形例）
上記では、線状部材１０２が電池セル２００ａ～２００ｎに、図６に示したように配置される場合を説明したが、これに限定されない。例えば、線状部材１０２は、図１０に示すように電池セル２００ａ～２００ｎに装着されてもよい。図１０を参照して、線状部材１０２は、放熱シート１５０及び１５２を介して電池セル２００ｃの側壁に装着されている。放熱シート１５０及び１５２は、線状部材１０２の幅方向にはみ出していてもよいが、その場合にも、放熱シート１５０及び１５２が線状部材１０２と接している部分の幅の合計は、線状部材１０２の幅よりも小さい。線状部材１０２は、その他の電池セルに対しても同様に、放熱シート１５０及び１５２を介して装着されている。放熱シート１５０及び１５２は、放熱性の高い部材で形成されている。放熱シート１５０及び１５２は、複数の電池セル２００ａ～２００ｎの各々と線状部材１０２との間に、相互に離隔して、線状部材１０２の長手方向に沿って配置されている。放熱シート１５０及び１５２は、線状部材１０２の幅方向にはみ出していてもよいが、その場合にも、放熱シート１５０及び１５２が線状部材１０２と接している部分の幅の合計は、線状部材１０２の幅よりも小さい。これにより、線状部材１０２と放熱シート１５０及び１５２と電池セルとの間に空間１５４が形成され、熱伝導性を維持したまま第１導体部１２２及び電池セル間の電気容量結合を緩和できる。したがって、線状部材１０２のインピーダンスを精度よく測定できる。

【0065】

（車両への搭載）
図１１を参照して、図３に示した電池管理システム１００は、ＰＨＥＶ又はＥＶ等の車両２１０に搭載され得る。上記したように、電池管理システム１００を構成する線状部材１０２は、電池ユニットを構成する各電池セルに当接して配置されている。電池管理システム１００は、１つのハーネスとして配置され得る。電池セルは、二次電池であり、例えば、リチウムイオン電池又はニッケル水素電池等である。１００～２００個程度の電池セルが直列接続されることにより、電池ユニット２００は高電圧（例えば、直流３００Ｖ）の電力を出力する。

【0066】

電池ユニット２００は、車両２１０に搭載された各部に電力を供給する。即ち、電池ユニット２００の出力電力は、インバータ２１２により交流電力に変換されて、モータ２１４を駆動するために使用される。また、電池ユニット２００の出力電力は、電力変換器２１６により低電圧（例えば、直流１２Ｖ）に変換されて、補機系負荷２１８に供給される。補機系負荷２１８は、エンジン及びモータ等を稼動するのに必要な付属機器であり、主としてセルモータ、オルタネータ、ラジエータクーリングファン等を含む。補機系負荷２１８は、照明、ワイパー駆動部、ナビゲーション装置、エアコン、ヒータ等を含んでもよい。なお、補機系負荷２１８には、鉛蓄電池等の低圧の二次電池（図示せず）からも電力が供給される。低圧の二次電池は、電池ユニット２００の出力電力から電力変換器２１６により生成された低電圧により充電されてもよい。

【0067】

以上、実施の形態を説明することにより本開示を説明したが、上記した実施の形態は例示であって、本開示は上記した実施の形態のみに制限されるわけではない。本開示の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、特許請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含む。

【符号の説明】

【0068】

１００ 電池管理システム
１０２ 線状部材
１０４、９０４ 検出部
１１０ 測定部
１１２ 判定部
１２０ 第１絶縁層
１２２ 第１導体部
１２４ 第２絶縁層
１２６ 第１接着層
１２８ 基材部
１３０ 第２接着層
１３２ 第３絶縁層
１３４ 第２導体部
１３６ 第４絶縁層
１４０ 回路
１４２、１４４ 端子部
１５０、１５２ 放熱シート
１５４ 空間
２００ 電池ユニット
２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｎ、９００ａ、９００ｂ、９００ｃ、９００ｎ 電池セル
２１０ 車両
２１２ インバータ
２１４ モータ
２１６ 電力変換器
２１８ 補機系負荷
３００、３０２、３０４、３０６、３０８、３１０ ステップ
９０２ａ、９０２ｂ、９０２ｃ、９０２ｎ 温度センサ
９０６ 配線群
Ｃｄｘ キャパシタ
Ｄ１、Ｄ２ 厚さ
Ｇｄｘ、Ｒｄｘ 抵抗
Ｌｄｘ インダクタ
ｓ 交流信号
ｔ０、ｔ１、ｔ２ 時刻
Ｚ０ 特性インピーダンス
Ｚｔｈ しきい値
Δｔ 遅延時間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】