特許 7492549 電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-21

(45)【発行日】2024-05-29

(54)【発明の名称】電池システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20240522BHJP

   H02J 7/10 20060101ALI20240522BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240522BHJP

   H02H 7/18 20060101ALI20240522BHJP

   H02H 9/02 20060101ALI20240522BHJP

   H01M 10/44 20060101ALN20240522BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 S

H02J7/10 H

H01M10/48 P

H01M10/48 301

H02H7/18

H02J7/00 P

H02J7/00 302A

H02H9/02 Z

H01M10/44 P

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022071513

(22)【出願日】2022-04-25

(65)【公開番号】P2023161254

(43)【公開日】2023-11-07

【審査請求日】2023-04-28

(73)【特許権者】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 康晴

(72)【発明者】

【氏名】一之瀬 工資

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 快

(72)【発明者】

【氏名】原田 育幸

【審査官】清水 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１２／１６９０６２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１０－５２５７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０７０７５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２３００２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００ － ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４ － ７／３６

Ｈ０１Ｍ １０／４２ － １０／４８

Ｈ０２Ｈ ７／００

Ｈ０２Ｈ ７／１０ － ７／２０

Ｈ０２Ｈ ９／００ － ９／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池を含む通電部品が配置される通電経路と、
前記通電経路を流れる電流を検出する電流センサと、
前記通電経路を流れる電流を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
前記電流センサの検出値に対して無限インパルス応答のフィルタ処理を施すことによって、予め定められた複数の連続通電時間中の平均電流にそれぞれ相当する複数の電流フィルタ値を算出し、
前記複数の連続通電時間にそれぞれ対応する複数の電流制限値を前記通電部品の許容電流未満となるように設定し、
前記複数の電流フィルタ値の少なくとも１つが当該電流フィルタ値に対応する電流制限値を超えた場合、前記通電経路を流れる電流を当該電流制限値以下に制限し、
前記制御回路は、前記複数の電流制限値の各々を、当該電流制限値に対応する電流フィルタ値に応じて変化させ、
前記制御回路は、
前記電流フィルタ値が第１値よりも小さい第２値未満である場合は当該電流フィルタ値に対応する電流制限値を前記第１値よりも大きい値に設定し、
前記電流フィルタ値が前記第２値以上かつ前記第１値未満である場合は当該電流フィルタ値が大きいほど当該電流フィルタ値に対応する電流制限値を前記第１値に向けて単調減少させ、
前記電流フィルタ値が前記第１値よりも大きい場合は当該電流フィルタ値に対応する電流制限値を前記第１値に設定する、電池システム。

【請求項2】

前記制御回路は、前記電流センサの検出値に対して、互いに異なるフィルタ係数を有する複数の無限インパルス応答のフィルタ処理を施すことによって、前記複数の電流フィルタ値を算出する、請求項１に記載の電池システム。

【請求項3】

電池を含む通電部品が配置される通電経路と、
前記通電経路を流れる電流を検出する電流センサと、
前記通電経路を流れる電流を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
前記電流センサの検出値に対して無限インパルス応答のフィルタ処理を施すことによって、予め定められた複数の連続通電時間中の平均電流にそれぞれ相当する複数の電流フィルタ値を算出し、
前記複数の連続通電時間にそれぞれ対応する複数の電流制限値を前記通電部品の許容電流未満となるように設定し、
前記複数の電流フィルタ値の少なくとも１つが当該電流フィルタ値に対応する電流制限値を超えた場合、前記通電経路を流れる電流を当該電流制限値以下に制限し、
前記制御回路は、前記通電部品の環境温度および前記通電部品の使用期間の少なくとも一方に応じて、前記電流フィルタ値および前記複数の電流制限値の少なくとも一方を変化させる、電池システム。

【請求項4】

前記制御回路は、前記通電部品の環境温度が高いほど、および／または、前記通電部品の使用期間が長いほど、前記電流フィルタ値を大きい値にする、請求項３に記載の電池システム。

【請求項5】

前記制御回路は、前記通電部品の環境温度が高いほど、および／または、前記通電部品の使用期間が長いほど、前記複数の電流制限値を小さい値にする、請求項３に記載の電池システム。

【請求項6】

電池システムであって、
電池を含む通電部品が配置される通電経路と、
前記通電経路を流れる電流を検出する電流センサと、
前記通電経路を流れる電流を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
前記電流センサの検出値に対して無限インパルス応答のフィルタ処理を施すことによって、予め定められた複数の連続通電時間中の平均電流にそれぞれ相当する複数の電流フィルタ値を算出し、
前記複数の連続通電時間にそれぞれ対応する複数の電流制限値を前記通電部品の許容電流未満となるように設定し、
前記複数の電流フィルタ値の少なくとも１つが当該電流フィルタ値に対応する電流制限値を超えた場合、前記通電経路を流れる電流を当該電流制限値以下に制限し、
前記制御回路は、前記電池システムが作動状態から停止状態に変化するシステム停止時に電流フィルタ値を記憶し、
前記制御回路は、前記電池システムの停止状態が継続した後に作動状態に変化するシステム起動時に、前記システム停止時に記憶された電流フィルタ値と、前記電池システムの停止状態が継続していた時間とを用いて、前記システム起動時の電流フィルタ値を算出する、電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電池システム内の通電部品の過熱を防止する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

特許第５６８７３４０号公報（特許文献１）には、電池を構成する部品の過熱を防止する電池システムが開示されている。この電池システムにおいては、電池システム内の通電部品毎に、過熱を防止するための電流制限値が設定されている。電流制限値は、通電部品の熱許容電流を超えない範囲において、予め設定された複数の時間窓幅（連続通電時間幅）中にそれぞれ許容される複数の電流平均値として設定される。この電池システムは、複数の時間窓幅毎に平均電流を計算し、各平均電流が各平均電流に対応する熱許容電流を超過しないように電池を流れる電流を電流制限値以下に制限している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５６８７３４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許第５６８７３４０号公報に開示された電池システムのように複数の連続通電時間幅毎に平均電流を計算する手法では、通電部品の熱保護に要する処理負荷が膨大となってしまう。たとえば、１つの連続通電時間幅が２０秒であり０．１秒周期で電流を検出する場合、過去２０秒間に検出された２００点の電流検出値のデータをメモリに記憶しておき、これら２００点の電流検出値の移動平均値を計算する必要がある。このような処理を、複数の連続通電時間幅毎に行なうことになるため、処理負荷が膨大となる。さらに、複数の通電部品毎に複数の連続通電時間幅を設定すると、処理負荷がさらに増大してしまう。

【0005】

本開示は、上述の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、電池システム内の通電部品の熱保護に要する処理負荷を軽減することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（第１項） 本開示による電池システムは、電池を含む通電部品が配置される通電経路と、通電経路を流れる電流を検出する電流センサと、通電経路を流れる電流を制御する制御回路とを備える。制御回路は、電流センサの検出値に対して無限インパルス応答のフィルタ処理を施すことによって、予め定められた複数の連続通電時間中の平均電流にそれぞれ相当する複数の電流フィルタ値を算出し、複数の連続通電時間にそれぞれ対応する複数の電流制限値を通電部品の許容電流未満となるように設定し、複数の電流フィルタ値の少なくとも１つが当該電流フィルタ値に対応する電流制限値を超えた場合、通電経路を流れる電流を当該電流制限値以下に制限する。

【0007】

（第２項） 第１項に記載の電池システムにおいて、制御回路は、電流センサの検出値に対して、互いに異なるフィルタ係数を有する複数の無限インパルス応答のフィルタ処理を施すことによって、複数の電流フィルタ値を算出する。

【0008】

（第３項） 第１または２項に記載の電池システムにおいて、制御回路は、複数の電流制限値の各々を、当該電流制限値に対応する電流フィルタ値に応じて変化させる。

【0009】

（第４項） 第３項に記載の電池システムにおいて、制御回路は、電流フィルタ値が第１値よりも小さい第２値未満である場合は当該電流フィルタ値に対応する電流制限値を第１値よりも大きい値に設定し、電流フィルタ値が第２値以上かつ第１値未満である場合は当該電流フィルタ値が大きいほど当該電流フィルタ値に対応する電流制限値を第１値に向けて単調減少させ、電流フィルタ値が第１値よりも大きい場合は当該電流フィルタ値に対応する電流制限値を第１値に設定する。

【0010】

（第５項） 第１～４項のいずれかに記載の電池システムにおいて、制御回路は、通電部品の環境温度および通電部品の使用期間の少なくとも一方に応じて、電流フィルタ値および複数の電流制限値の少なくとも一方を変化させる。

【0011】

（第６項） 第５項に記載の電池システムにおいて、制御回路は、通電部品の環境温度が高いほど、および／または、通電部品の使用期間が長いほど、電流フィルタ値を大きい値にする。

【0012】

（第７項） 第５項に記載の電池システムにおいて、制御回路は、通電部品の環境温度が高いほど、および／または、通電部品の使用期間が長いほど、複数の電流制限値を小さい値にする。

【0013】

（第８項） 第１～７項のいずれかに記載の電池システムにおいて、制御回路は、電池システムが作動状態から停止状態に変化するシステム停止時に電流フィルタ値を記憶する。制御回路は、電池システムの停止状態が継続した後に作動状態に変化するシステム起動時に、システム停止時に記憶された電流フィルタ値と、電池システムの停止状態が継続していた時間とを用いて、システム起動時の電流フィルタ値を算出する。

【発明の効果】

【0014】

本開示によれば、電池システム内の通電部品の熱保護に要する処理負荷を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】電池システムの全体構成を概略的に示す図である。

【図2】通電部品の熱限界特性を模式的に示す図である。

【図3】制御回路の機能ブロック図である。

【図4】従来の平均処理によって算出される平均電流の波形特性と、ＩＩＲフィルタ処理によって算出される電流フィルタ値ＩＦの波形特性とを比較する図である。

【図5】制御回路の処理の流れを示す図（その１）である。

【図6】制御回路の処理の流れを示す図（その２）である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本開示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。

【0017】

＜システム構成＞
図１は、本実施の形態に係る電池システム１の全体構成を概略的に示す図である。電池システム１は、たとえば、負荷２０の一例であるインバータおよびモータジェネレータを駆動力源とする車両に搭載される。

【0018】

電池システム１は、電池パック１０と、負荷２０と、正極線ＰＬと、負極線ＮＬと、制御回路１００とを含む。電池パック１０は、バッテリ１１と、ヒューズ１２と、監視ユニット１３と、システムメインリレーＳＭＲとを含む。

【0019】

バッテリ１１は、複数のセルを含む組電池である。各セルは、たとえばリチウムイオン電池などの二次電池である。

【0020】

正極線ＰＬは、バッテリ１１の正極と負荷２０とを電気的に接続する。負極線ＮＬは、バッテリ１１の負極と負荷２０とを電気的に接続する。

【0021】

システムメインリレーＳＭＲは、バッテリ１１と負荷２０との間に電気的に接続されている。システムメインリレーＳＭＲは、制御回路１００からの指令に従って閉成される。システムメインリレーＳＭＲが閉成されることで、バッテリ１１と負荷２０との間の通電経路が形成される。

【0022】

ヒューズ１２は、バッテリ１１とシステムメインリレーＳＭＲとの間に設けられている。ヒューズ１２に大電流が流れると、内蔵の合金部品が溶断し、バッテリ１１と負荷２０との間の通電経路が電気的に遮断される。

【0023】

負荷２０は、バッテリ１１から供給する電力によって作動する電機部品である。たとえば、負荷２０には、車両の駆動力を発生するモータジェネレータと、モータジェネレータを駆動するためのインバータとが含まれる。

【0024】

監視ユニット１３は、電流センサ１４、電圧センサ１５、温度センサ１６を含む。電流センサ１４は、バッテリ１１を流れる電流（通電経路を流れる電流Ｉ）を検出する。なお、電流センサ１４によって検出される電流Ｉは、バッテリ１１の放電時に正値、バッテリ１１の充電時に負値となるものとする。電圧センサ１５は、バッテリ１１の電圧を検出する。温度センサ１６は、バッテリ１１の温度を検出する。監視ユニット１３内の各センサは、検出結果を制御回路１００に出力する。

【0025】

制御回路１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ１０２と、各種信号を入出力するためのポートとを含む（いずれも図示せず）。制御回路１００は、メモリに記憶されたプログラムおよびマップ、ならびに各センサから受ける信号等に基づいて、システムメインリレーＳＭＲを制御したり、負荷２０を制御したりする。

【0026】

＜通電部品の熱保護（過熱抑制）＞
電池システム１の通電経路には、上述のように、バッテリ１１、システムメインリレーＳＭＲ、ヒューズ１２等の複数の部品が配置されている。

【0027】

バッテリ１１の最大入出力可能電流は、負荷２０側の入出力要求を満たしつつ、通電経路上にある各部品（以下「通電部品」ともいう）の熱保護のために、各通電部品の熱限界特性を考慮して決められた定格電流（以下「許容電流」ともいう）を超えない範囲であることが望ましい。なお、本実施の形態による許容電流は、熱許容電流を含む。

【0028】

通電部品の熱限界特性（許容電流の特性）は、通電部品の連続通電時間と、連続通電時間中の平均電流とで規定されることがある。

【0029】

図２は、通電部品の熱限界特性を模式的に示す図である。図２において、縦軸が連続通電時間（単位：ｓｅｃ（秒））を示し、横軸が連続通電時間中の平均電流（単位：Ａ（アンペア））を示す。なお、図２には、通電部品の熱限界特性として、３つの部品Ａ～Ｃの許容電流が例示されている。図２に示す部品Ａ～Ｃの許容電流が、部品Ａ～Ｃの熱保護を図る上で超えてはいけないラインである。

【0030】

図２に示すように、各部品Ａ～Ｃの許容電流は、互いに異なるが、いずれも連続通電時間が長くなるほど小さくなる特性を有する。各部品Ａ～Ｃの熱保護を適切に図るためには、各部品Ａ～Ｃを流れる平均電流が各々の許容電流を超えないように、通電経路を流れる電流Ｉを抑制することが望ましい。

【0031】

その手法として、従来では、上述の特許第５６８７３４０号公報に開示された電池システムのように、複数の連続通電時間幅を予め設定し、複数の連続通電時間幅毎に電流の移動平均を計算する平均処理が行なわれる場合があった。しかしながら、従来の平均処理では、通電部品の熱保護に要する処理負荷が膨大となってしまうという問題がある。

【0032】

たとえば、図２に示される３つの連続通電時間幅Ｔ１＝０．１ｓ（秒），Ｔ２＝１ｓ，Ｔ３＝２０ｓが予め設定されている場合、３つの連続通電時間幅Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の平均電流をそれぞれ計算する手法が従来の平均処理である。この従来の平均処理では、処理負荷が膨大となる。たとえば０．１ｓ周期で電流センサ１４の検出値を取得する場合、連続通電時間幅Ｔ３（＝２０ｓ）の平均電流を算出するためには、過去２０秒間に検出された２００点の電流検出値のデータをメモリに記憶しておき、これら２００点の電流検出値の移動平均値を計算する必要がある。このような平均処理を、連続通電時間幅Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３毎に行なう必要があるため、処理負荷が膨大となる。

【0033】

そこで、本実施の形態による制御回路１００は、複数の連続通電時間毎の平均電流を算出するのではなく、電流センサ１４の検出値である電流Ｉに対して無限インパルス応答（ＩＩＲ；Infinite Impulse Response）フィルタ処理を施すことによって、平均電流に相当する「電流フィルタ値ＩＦ」を複数の連続通電時間毎に算出する。そして、制御回路１００は、各電流フィルタ値ＩＦに基づいて電流Ｉの大きさを制限することによって、各通電部品の過熱を抑制する。

【0034】

ＩＩＲフィルタは、単純に移動平均をとるのではなく、フィードバックを取り入れることでより少ないタップ数（演算に用いる係数の数）で所望のフィルタ特性を得るディジタルフィルタである。したがって、ＩＩＲフィルタ処理を行なうことで、単純に移動平均処理を行なう場合よりも処理負荷を大幅に軽減することができる。そのため、従来のように複数の連続通電時間幅毎の平均電流を計算する場合に比べて、通電部品の熱保護に要する処理負荷を軽減することができる。以下、本実施の形態による通電部品の熱保護について詳しく説明する。

【0035】

＜連続通電時間の設定手法＞
本実施の形態によるＩＩＲフィルタ処理を説明する前に、本実施の形態による連続通電時間の設定手法を図２を参照して説明する。

【0036】

図２に示したように、各部品Ａ～Ｃの許容電流は互いに異なる。処理負荷を抑えつつ各部品Ａ～Ｃの熱保護を図るためには、連続通電時間の数および値を適切に設定することが望まれる。本実施の形態においては、連続通電時間の数および値が以下の手順で設定される。

【0037】

（手順１） 部品Ａ～Ｃの許容電流を超えない領域に、図２に示されるような電流制限目標ラインを設定する。

【0038】

（手順２） 部品Ａ～Ｃの許容電流のうちの最も小さい許容電流値Ｉ３（図２に示す例では２００Ａ）と電流制限目標ラインとの交点Ｐ３における連続通電時間（図２に示す例では２０ｓ）を「連続通電時間幅Ｔ３」に設定する。また、許容電流値Ｉ３を「電流制限値Ｉｌｉｍ３」に設定する。

【0039】

（手順３） 連続通電時間幅Ｔ３と部品Ａ～Ｃの許容電流との交点のうちの最も小さい許容電流値Ｉ２（図２に示す例では連続通電時間幅Ｔ３＝２０ｓと部品Ｂの許容電流との交点における４００Ａ）と電流制限目標ラインとの交点Ｐ２における連続通電時間（図２に示す例では１ｓ）を「連続通電時間幅Ｔ２」に設定する。また、許容電流値Ｉ２を「電流制限値Ｉｌｉｍ２」に設定する。

【0040】

（手順４） 電流制限値が電流制限目標ラインの最大値を超えるまで、手順３による連続通電時間の設定を繰り返す。図２に示す例では、連続通電時間幅Ｔ２と部品Ａ～Ｃの許容電流との交点のうちの最も小さい許容電流値Ｉ１（図２に示す例では連続通電時間幅Ｔ２＝２ｓと部品Ｃの許容電流との交点における７００Ａ）が既に電流制限目標ラインの最大値を超えているため、手順３による連続通電時間の設定は１回のみとなる。

【0041】

（手順５） 最後に、連続通電時間幅Ｔ２＝１ｓと部品Ｃの許容電流との交点における許容電流値Ｉ１（＝７００Ａ）を「電流制限値Ｉｌｉｍ１」に設定し、０．１ｓを「連続通電時間幅Ｔ１」に設定する。なお、許容電流値Ｉ１（＝７００Ａ）が電流制限目標ラインの最大値（＝４００Ａ）を超えていることに鑑み、電流制限値Ｉｌｉｍ１を許容電流値Ｉ１（＝７００Ａ）ではなく電流制限目標ラインの最大値（＝４００Ａ）に設定するようにしてもよい。

【0042】

このような手順で連続通電時間の数および値が設定されることによって、連続通電時間の数を部品Ａ～Ｃの熱保護を図るのに必要十分な適切な数に抑えることができる。そのため、連続通電時間の数が過剰に多くなることが抑制される。その結果、処理負荷を低減することができる。

【0043】

また、このような手順で設定される電流制限値Ｉｌｉｍは、いずれも、部品Ａ～Ｃの許容電流未満の値である。したがって、電流Ｉを電流制限値Ｉｌｉｍ以下に制限することによって、電流Ｉを部品Ａ～Ｃの許容電流を超えないように制御することができる。そのため、部品Ａ～Ｃの熱保護を適切に図ることができる。

【0044】

＜ＩＩＲフィルタ処理を用いた通電部品の熱保護＞
本実施の形態による制御回路１００は、上述のように設定された連続通電時間幅Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３毎にＩＩＲフィルタ処理を行なうことによって、連続通電時間幅Ｔ１中の平均電流に相当する「電流フィルタ値ＩＦ１」、連続通電時間幅Ｔ２中の平均電流に相当する「電流フィルタ値ＩＦ２」、連続通電時間幅Ｔ３中の平均電流に相当する「電流フィルタ値ＩＦ３」をそれぞれ算出する。

【0045】

制御回路１００は、連続通電時間幅Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３にそれぞれ対応する電流制限値Ｉｌｉｍ１，Ｉｌｉｍ２，Ｉｌｉｍ３を設定する。なお、本実施の形態においては、電流制限値Ｉｌｉｍ１，Ｉｌｉｍ２，Ｉｌｉｍ３は、上述したように、それぞれ許容電流値Ｉ１（＝７００Ａ），Ｉ２（＝４００Ａ），Ｉ３（＝２００Ａ）に予め設定されている。

【0046】

そして、制御回路１００は、電流フィルタ値ＩＦ１が電流制限値Ｉｌｉｍ１を超えた場合、通電経路を流れる電流Ｉの大きさを電流制限値Ｉｌｉｍ１に制限する。これにより、平均電流が電流制限値Ｉｌｉｍ１（＝７００Ａ）よりも大きく、かつ、連続通電時間が連続通電時間幅Ｔ１（＝０．１ｓ）を超える「領域Ｚ」での使用が抑制される。

【0047】

同様に、制御回路１００は、電流フィルタ値ＩＦ２が電流制限値Ｉｌｉｍ２を超えた場合、通電経路を流れる電流Ｉの大きさを電流制限値Ｉｌｉｍ２に制限する。これにより、平均電流が電流制限値Ｉｌｉｍ２（＝４００Ａ）よりも大きく、かつ、連続通電時間が連続通電時間幅Ｔ２（＝１ｓ）を超える「領域Ｙ」での使用が抑制される。

【0048】

同様に、制御回路１００は、電流フィルタ値ＩＦ３が電流制限値Ｉｌｉｍ３を超えた場合、通電経路を流れる電流Ｉの大きさを電流制限値Ｉｌｉｍ３に制限する。これにより、平均電流が電流制限値Ｉｌｉｍ３（＝２００Ａ）よりも大きく、かつ、連続通電時間が連続通電時間幅Ｔ３（＝２０ｓ）を超える「領域Ｘ」での使用が抑制される。

【0049】

図３は、制御回路１００の通電部品の熱保護に関する部分の機能ブロック図である。制御回路１００は、電流取得部１１０と、ＩＩＲフィルタ１２１～１２３と、判定部１３１～１３３と、電流制限部１４０とを有する。

【0050】

電流取得部１１０は、電流センサ１４によって検出された電流Ｉを取得し、取得した電流Ｉの大きさ（以下「電流絶対値｜Ｉ｜」ともいう）をＩＩＲフィルタ１２１～１２３に送信する。

【0051】

上述のように電流Ｉはバッテリ１１の放電時に正値となりバッテリ１１の充電時に負値となるが、通電部品の発熱量は電流Ｉの２乗に比例するため、通電部品の温度は、電流Ｉの正負に関わらず、電流Ｉの絶対値が大きいほど高くなる。この点を考慮して、電流取得部１１０は、電流Ｉそのものではなく、電流絶対値｜Ｉ｜をＩＩＲフィルタ１２１～１２３に送信する。これにより、電流絶対値｜Ｉ｜がＩＩＲフィルタ処理の対象となる。なお、ＩＩＲフィルタ処理の対象を、電流絶対値｜Ｉ｜に代えて、電流Ｉの２乗値としてもよい。

【0052】

ＩＩＲフィルタ１２１は、電流取得部１１０からの電流絶対値｜Ｉ｜に、ＩＩＲフィルタ係数αを「第１係数α１」とするＩＩＲフィルタ処理を施すことによって、連続通電時間幅Ｔ１中の平均電流に相当する電流フィルタ値ＩＦ１を算出し、算出結果を判定部１３１に送信する。

【0053】

ＩＩＲフィルタ１２２は、電流取得部１１０からの電流絶対値｜Ｉ｜に、ＩＩＲフィルタ係数αを「第２係数α２」とするＩＩＲフィルタ処理を施すことによって、連続通電時間幅Ｔ２中の平均電流に相当する電流フィルタ値ＩＦ２を算出し、算出結果を判定部１３２に送信する。

【0054】

ＩＩＲフィルタ１２３は、電流取得部１１０からの電流絶対値｜Ｉ｜に、ＩＩＲフィルタ係数αを「第３係数α３」とするＩＩＲフィルタ処理を施すことによって、連続通電時間幅Ｔ３中の平均電流に相当する電流フィルタ値ＩＦ３を算出し、算出結果を判定部１３３に送信する。

【0055】

判定部１３１は、連続通電時間幅Ｔ１の電流制限値Ｉｌｉｍ１を設定し、ＩＩＲフィルタ１２１からの電流フィルタ値ＩＦ１と電流制限値Ｉｌｉｍ１との大小関係を判定する。なお、本実施の形態においては、上述のように、電流制限値Ｉｌｉｍ１が図２に示した許容電流値Ｉ１（＝７００Ａ）に予め固定されている。

【0056】

判定部１３２は、連続通電時間幅Ｔ２の電流制限値Ｉｌｉｍ２を設定し、ＩＩＲフィルタ１２２からの電流フィルタ値ＩＦ２と電流制限値Ｉｌｉｍ２との大小関係を判定する。なお、本実施の形態においては、上述のように、電流制限値Ｉｌｉｍ２が図２に示した許容電流値Ｉ２（＝４００Ａ）に予め固定されている。

【0057】

判定部１３３は、連続通電時間幅Ｔ３の電流制限値Ｉｌｉｍ３を設定し、ＩＩＲフィルタ１２３からの電流フィルタ値ＩＦ３と電流制限値Ｉｌｉｍ３との大小関係を判定する。なお、本実施の形態においては、上述のように、電流制限値Ｉｌｉｍ３が図２に示した許容電流値Ｉ３（＝２００Ａ）に予め固定されている。

【0058】

判定部１３１～１３３は、判定結果を電流制限部１４０に送信する。電流制限部１４０は、判定部１３１～１３３からの判定結果に基づいて、電流Ｉの大きさを制限する。具体的には、電流フィルタ値ＩＦ１が電流制限値Ｉｌｉｍ１を超えた場合には、電流Ｉの大きさを電流制限値Ｉｌｉｍ１に制限する。電流フィルタ値ＩＦ２が電流制限値Ｉｌｉｍ２を超えた場合には、電流Ｉの大きさを電流制限値Ｉｌｉｍ２に制限する。電流フィルタ値ＩＦ３が電流制限値Ｉｌｉｍ３を超えた場合には、電流Ｉの大きさを電流制限値Ｉｌｉｍ３に制限する。

【0059】

図４は、従来の平均処理によって算出される平均電流の波形特性と、本実施の形態によるＩＩＲフィルタ処理によって算出される電流フィルタ値ＩＦの波形特性とを比較する図である。

【0060】

従来の平均処理は、単純に移動平均を行なうものである。なお、従来の平均処理は、たとえば、ＦＩＲ（Finite Impulse Response；有限インパルス応答）ローパスフィルタを用いて行なうことができる。ＦＩＲローパスフィルタは、移動平均の対象となる複数の要素毎に重み付けのパラメータを追加した構成を有する。図４の下段に、ＦＩＲローパスフィルタの構成の一例が示されている。

【0061】

これに対し、本実施の形態によるＩＩＲフィルタ（ＩＩＲローパスフィルタ）は、単純に移動平均をとるのではなく、フィードバックを取り入れることでより少ないタップ数（演算に用いる係数の数）で所望のフィルタ特性を得る構成を有する。したがって、ＦＩＲフィルタのように単純に移動平均を行なう場合に比べて、処理負荷を大幅に軽減することができる。図４の下段に、ＩＩＲローパスフィルタの構成の一例が示されている。なお、図４に示されるＩＩＲローパスフィルタの構成は、あくまで一例であって、これに限定されるものではない。たとえば、図４に示される構成を基本的な構成として含んで、より複雑な構成が追加されてもよい。

【0062】

図４からも理解できるように、ＩＩＲフィルタ処理によって算出される電流フィルタ値ＩＦの波形特性は、従来の平均処理によって算出される平均電流の波形特性とほぼ同等である。この点に鑑み、本実施の形態においては、従来の平均処理の代用として、ＩＩＲフィルタを用いる。これにより、従来と同等精度の平均電流を、少ない処理負荷で得ることができる。

【0063】

なお、図４に示す例では、電流フィルタ値ＩＦ２が連続通電時間幅Ｔ２中の平均電流に相当する値に適合するように、電流フィルタ値ＩＦ２を算出するためのＩＩＲフィルタ係数α（第２係数α２）が「０．１６６７」に調整されている。同様に、電流フィルタ値ＩＦ３が連続通電時間幅Ｔ３中の平均電流に相当する値に適合するように、電流フィルタ値ＩＦ３を算出するためのＩＩＲフィルタ係数α（第３係数α３）が「０．００９１」に調整されている。このように、ＩＩＲフィルタ係数αの値を調整することによって、電流フィルタ値ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３を、それぞれ連続通電時間幅Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３中の平均電流に相当する値に適合させることができる。

【0064】

図５は、制御回路１００が通電部品の熱保護を行なう場合の処理の流れを示す図である。

【0065】

まず、制御回路１００は、電流センサ１４によって検出された電流Ｉを所定周期（たとえば０．１ｓ周期）で取得し（ステップＳ１０）、電流Ｉの大きさである電流絶対値｜Ｉ｜を算出する（ステップＳ１２）。

【0066】

次いで、制御回路１００は、電流絶対値｜Ｉ｜にα＝α１のＩＩＲフィルタ処理を施すことによって、連続通電時間幅Ｔ１の平均電流に相当する電流フィルタ値ＩＦ１を算出する（ステップＳ２１）。そして、制御回路１００は、連続通電時間幅Ｔ１の電流制限値Ｉｌｉｍ１を設定し、電流フィルタ値ＩＦ１と電流制限値Ｉｌｉｍ１との大小関係を判定する（ステップＳ３１）。なお、連続通電時間幅Ｔ１が０．１ｓであり、かつ、０．１ｓ周期で電流Ｉが取得される場合には、電流絶対値｜Ｉ｜をそのまま電流フィルタ値ＩＦ１に設定するようにしてもよい。

【0067】

制御回路１００は、電流絶対値｜Ｉ｜にα＝α２のＩＩＲフィルタ処理を施すことによって、連続通電時間幅Ｔ２の平均電流に相当する電流フィルタ値ＩＦ２を算出する（ステップＳ２２）。そして、制御回路１００は、連続通電時間幅Ｔ２の電流制限値Ｉｌｉｍ２を設定し、電流フィルタ値ＩＦ２と電流制限値Ｉｌｉｍ２との大小関係を判定する（ステップＳ３２）。

【0068】

制御回路１００は、電流絶対値｜Ｉ｜にα＝α３のＩＩＲフィルタ処理を施すことによって、連続通電時間幅Ｔ３の平均電流に相当する電流フィルタ値ＩＦ３を算出する（ステップＳ２３）。そして、制御回路１００は、連続通電時間幅Ｔ３の電流制限値Ｉｌｉｍ３を設定し、電流フィルタ値ＩＦ３と電流制限値Ｉｌｉｍ３との大小関係を判定する（ステップＳ３３）。

【0069】

制御回路１００は、ステップＳ３１～Ｓ３３の判定結果に基づいて電流Ｉの大きさを制限する（ステップＳ４０）。具体的には、制御回路１００は、電流フィルタ値ＩＦ１が電流制限値Ｉｌｉｍ１よりも大きい場合には、電流Ｉの大きさを電流制限値Ｉｌｉｍ１に制限する。制御回路１００は、電流フィルタ値ＩＦ２が電流制限値Ｉｌｉｍ２よりも大きい場合には、電流Ｉの大きさを電流制限値Ｉｌｉｍ２に制限する。制御回路１００は、電流フィルタ値ＩＦ３が電流制限値Ｉｌｉｍ３を超えた場合には、電流Ｉの大きさを電流制限値Ｉｌｉｍ３に制限する。

【0070】

以上のように、本実施の形態による制御回路１００は、電流センサ１４の検出値である電流Ｉの大きさに対してＩＩＲフィルタ処理を施すことによって、連続通電時間幅Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３中の平均電流にそれぞれ相当する電流フィルタ値ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３を算出する。そのため、従来と同等精度の平均電流を、少ない処理負荷で得ることができる。その結果、通電部品の熱保護に要する処理負荷を軽減することができる。

【0071】

［変形例１］
上述の実施の形態においては、各電流フィルタ値ＩＦが各電流制限値Ｉｌｉｍを超えた場合に電流Ｉの大きさを各電流制限値Ｉｌｉｍに制限しているが、この場合、電流制限前の電流Ｉの大きさと電流制限後の電流Ｉの大きさ（＝電流制限値Ｉｌｉｍ）との差が大きいと、急減な電流制限が作用してしまうことになる。

【0072】

この点に鑑み、本変形例１による制御回路１００は、各電流制限値Ｉｌｉｍ１を、各電流制限値Ｉｌｉｍに対応する電流フィルタ値ＩＦに応じて変化させる。

【0073】

図６は、本変形例１による制御回路１００Ａが通電部品の熱保護を行なう場合の処理の流れを示す図である。図６の処理は、上述の図５のステップＳ３１～Ｓ３３，Ｓ４０をそれぞれステップＳ３１Ａ～Ｓ３３Ａ，Ｓ４０Ａに変更したものである。図６のその他の処理は、上述の図５の処理と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰り返さない。

【0074】

制御回路１００は、電流フィルタ値ＩＦ２に応じて電流制限値Ｉｌｉｍ２を設定する（ステップＳ３２Ａ）。具体的には、電流フィルタ値ＩＦ２が許容電流値Ｉ２の０．９倍の値（＝４００Ａ×０．９＝３６０Ａ）未満である場合、制御回路１００は、電流制限値Ｉｌｉｍ２を許容電流値Ｉ２よりも大きい値（制限なしの値）に設定する。電流フィルタ値ＩＦ２が許容電流値Ｉ２の０．９倍の値以上かつ許容電流値Ｉ２未満である場合、制御回路１００は、電流フィルタ値ＩＦ２が大きいほど、電流制限値Ｉｌｉｍ２を許容電流値Ｉ２に向けて単調減少させる。電流フィルタ値ＩＦ２が許容値Ｉｌｉｍ２よりも大きい場合、制御回路１００は、電流制限値Ｉｌｉｍ２を許容電流値Ｉ２に設定する。

【0075】

同様に、制御回路１００は、電流フィルタ値ＩＦ３に応じて電流制限値Ｉｌｉｍ３を設定する（ステップＳ３３Ａ）。具体的には、電流フィルタ値ＩＦ３が許容電流値Ｉ３の０．９倍の値（＝２００Ａ×０．９＝１８０Ａ）未満である場合、制御回路１００は、電流制限値Ｉｌｉｍ３を許容電流値Ｉ３よりも大きい値（制限なしの値）に設定する。電流フィルタ値ＩＦ３が許容電流値Ｉ３の０．９倍の値以上かつ許容電流値Ｉ３未満である場合、制御回路１００は、電流フィルタ値ＩＦ３が大きいほど、電流制限値Ｉｌｉｍ３を許容電流値Ｉ３に向けて単調減少させる。電流フィルタ値ＩＦ３が許容電流値Ｉ３よりも大きい場合、制御回路１００は、電流制限値Ｉｌｉｍ３を許容電流値Ｉ３に設定する。

【0076】

同様の手法で、制御回路１００は、電流フィルタ値ＩＦ１に応じて電流制限値Ｉｌｉｍ１を設定する（ステップＳ３１Ａ）。

【0077】

そして、制御回路１００は、電流Ｉの大きさを電流制限値Ｉｌｉｍ１，Ｉｌｉｍ２，Ｉｌｉｍ３未満に制限する（ステップＳ４０Ａ）。

【0078】

このように、各電流フィルタ値ＩＦが各許容電流値に近づくに連れて徐々に各電流制限値Ｉｌｉｍを各許容電流値に向けて減少させることで、急激に電流制限がかかることを抑制することができる。

【0079】

［変形例２］
上述の実施の形態においては、上述の図２に示したように、通電部品の熱限界特性が通電部品の連続通電時間と連続通電時間中の平均電流とで規定される場合を想定していた。

【0080】

しかしながら、実際には、通電部品の熱限界特性は、通電部品の環境温度（暴露温度）、および通電部品の使用期間（劣化状態）によっても変化し得る。具体的には、通電部品の許容電流値は、連続通電時間および平均電流が同じであっても、環境温度が高いほど、また、使用期間が長いほど（経年劣化の度合いが大きいほど）、低下する。特に、ヒューズ１２は部品劣化によって溶断温度が変化するため、使用期間の影響を受け易い傾向にある。

【0081】

この点に鑑み、通電部品の環境温度および使用期間の少なくとも一方に応じて、電流フィルタ値ＩＦおよび電流制限値Ｉｌｉｍの少なくとも一方を変化させるようにしてもよい。たとえば、制御回路１００は、通電部品の環境温度が高いほど、および／または、通電部品の使用期間が長いほど、電流フィルタ値ＩＦを大きい値にすることで、電流制限がかかり易くするようにしてもよい。また、制御回路１００は、通電部品の環境温度が高いほど、および／または、通電部品の使用期間が長いほど、電流制限値Ｉｌｉｍを小さい値にすることで、電流制限がかかり易くするようにしてもよい。なお、制御回路１００は、通電部品の環境温度および使用期間に応じてＩＩＲフィルタ係数αを変化させることによって、各電流フィルタ値ＩＦを変化させることができる。なお、通電部品の環境温度は、たとえば温度センサ１６の検出結果から把握するようにすればよい。

【0082】

［変形例３］
電池システム１が停止状態から作動状態に変化するシステム起動時（たとえば、電池システム１が車両に搭載される場合には車両のユーザによるＩＧオン操作が行なわれた時）には、前回のシステム停止時の電流フィルタ値ＩＦをメモリ１０２から読み出し、システム起動時の電流フィルタ値ＩＦを、前回のシステム停止時の電流フィルタ値ＩＦと、前回のシステム停止時から今回のシステム起動時までの時間（システム停止時間）とから算出するようにしてもよい。

【0083】

たとえば、システム停止中の電流絶対値｜Ｉ｜が０であることを前提として、前回のシステム停止時の電流フィルタ値ＩＦをシステム停止時間で割った値を、システム起動時の電流フィルタ値ＩＦとしてもよい。これにより、システム起動時の電流フィルタ値ＩＦを、システム停止中の通電部品の放熱量を加味した値にすることができる。

【0084】

［変形例４］
上述の実施の形態においては通電部品の熱保護のために電流制限値を設定したが、電流を制限する目的は、通電部品の熱保護に限定されず、さまざまな目的が存在し得る。そのため、複数の目的に沿って複数の電流制限値をそれぞれ算出し、複数の電流制限値のうちの最小値を選択するようにしてもよい。

【0085】

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。本開示の範囲は上記した説明ではなくて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。

【符号の説明】

【0086】

１ 電池システム、１０ 電池パック、１１ バッテリ、１２ ヒューズ、１３ 監視ユニット、１４ 電流センサ、１５ 電圧センサ、１６ 温度センサ、２０ 負荷、１００，１００Ａ 制御回路、１０１ プロセッサ、１０２ メモリ、１１０ 電流取得部、１２１，１２２，１２３ ＩＩＲフィルタ、１３１，１３２，１３３ 判定部、１４０ 電流制限部、ＮＬ 負極線、ＰＬ 正極線、ＳＭＲ システムメインリレー。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】