特許 7544075 二次電池の診断システム、二次電池の診断方法、および車両

(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】2024-08-26

(45)【発行日】2024-09-03

(54)【発明の名称】二次電池の診断システム、二次電池の診断方法、および車両

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/48 20060101AFI20240827BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20240827BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20240827BHJP

   B60L 53/14 20190101ALI20240827BHJP

   B60L 53/65 20190101ALI20240827BHJP

   B60L 58/10 20190101ALI20240827BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240827BHJP

【ＦＩ】

H01M10/48 301

B60L3/00 S

B60L50/60

B60L53/14

B60L53/65

B60L58/10

H02J7/00 P

H02J7/00 Q

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022005559

(22)【出願日】2022-01-18

(65)【公開番号】P2023104526

(43)【公開日】2023-07-28

【審査請求日】2023-07-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(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】松岡 祥平

【審査官】赤穂 嘉紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０３５８０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０６７５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１７４４８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／４２－１０／４８

Ｈ０２Ｊ ７／００－７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４－７／３６

Ｂ６０Ｌ １／００－３／１２

Ｂ６０Ｌ ７／００－１３／００

Ｂ６０Ｌ １５／００－５８／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

二次電池に所定周波数のリップル電流を印加可能に構成されたリップル電流回路と、
前記所定周波数のリップル電流の印加に伴う前記二次電池の歪みを取得する歪取得部と、
前記二次電池が正規品かであるか否かを診断する診断装置と、を備え、
前記診断装置は、前記歪取得部で取得した前記二次電池の歪みに基づいて、前記二次電池が正規品であるか否かを診断する、二次電池の診断システム。

【請求項2】

前記診断装置は、前記歪取得部で取得した前記二次電池の歪みが、前記所定周波数のリップル電流の印加時における前記正規品の歪みの大きさを含む設定範囲から外れている場合に、前記二次電池が正規品でないと診断する、請求項１に記載の二次電池の診断システム。

【請求項3】

前記リップル電流回路は、周波数の異なるリップル電流を二次電池に印加可能に構成されており、
前記診断装置は、前記歪取得部で取得した前記二次電池の歪みに基づいて前記リップル電流の前記周波数に対する前記二次電池の歪みの傾きを算出し、算出した前記二次電池の歪みの傾きが、前記正規品の歪みの傾きを含む設定範囲から外れている場合に、前記二次電池が正規品でないと診断する、請求項１または請求項２に記載の二次電池の診断システム。

【請求項4】

前記二次電池は、単電池を積層した組電池であり、
前記単電池は、電極体と、前記電極体を収容するケースとから構成されており、
前記歪取得部は、前記単電池の前記ケースの歪みを検出する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の二次電池の診断システム。

【請求項5】

二次電池に所定周波数のリップル電流を印加する印加ステップと、
前記所定周波数のリップル電流の印加に伴う前記二次電池の歪みを取得する取得ステップと、
取得した前記二次電池の歪みに基づいて、前記二次電池が正規品であるか否かを診断する診断ステップと、を含む、二次電池の診断方法。

【請求項6】

前記診断ステップは、取得した前記二次電池の歪みが、前記所定周波数のリップル電流の印加時における前記正規品の歪みの大きさを含む設定範囲から外れている場合に、前記二次電池が正規品でないと診断するステップを含む、請求項５に記載の二次電池の診断方法。

【請求項7】

前記印加ステップは、周波数の異なるリップル電流を二次電池に印加するステップを含み、
前記取得ステップは、前記周波数の異なるリップル電流の印加毎に、前記二次電池の歪みを取得するステップを含み、
前記診断ステップは、取得した前記二次電池の歪みに基づいて前記リップル電流の前記周波数に対する前記二次電池の歪みの傾きを算出し、算出した前記二次電池の歪みの傾きが、前記正規品の歪みの傾きを含む設定範囲から外れている場合に、前記二次電池が正規品でないと診断するステップを含む、請求項５に記載の二次電池の診断方法。

【請求項8】

二次電池と、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の二次電池の診断システムとを備え、
前記二次電池は、外部電源から供給される電力を用いて充電を行う外部充電が可能とされており、
前記外部充電が行われているとき、前記診断システムの前記診断装置は、前記二次電池が正規品であるか否かを診断する、車両。

【請求項9】

二次電池と、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の二次電池の診断システムと、
前記診断システムの前記診断装置によって前記二次電池が正規品でないと診断されたとき、警告を行う手段とを備える、車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、二次電池の診断システムおよび二次電池の診断方法に関し、特に、二次電池が正規品か否かを診断するシステムおよび診断方法、並びにこの診断システムを搭載した車両に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ハイブリッド車または電気自動車などの、電池パックが搭載された車両の普及が進んでいる。車載用の電池パックについて、正規品の製造業者以外によって製造された模倣品が流通する可能性がある。また、正規品に対して改造が行われる可能性もある。これらの非正規品（模倣品またはサードパーティ製品）には、粗悪な二次電池が使用されていたり、車両側が要求する性能に不備があったりする可能性がある。そのため、電池パック（二次電池）が正規品であるか非正規品であるかを診断する技術が提案されている。

【0003】

たとえば、特開２０１２－１７４４８７号公報（特許文献１）は、電池パックを開示する。この電池パック内の制御部は、初期状態で測定された電池の重量（第１の重量）と、現在の電池の重量（第２の重量）との差が閾値よりも大きい場合に、電池が正規品でないと診断する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１２－１７４４８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１では、二次電池が正規品であるか否かが二次電池の重量に基づいて診断される。そのため、重量は同等であるが、重量以外の特性（形状、構造および材料などを含み得る）が異なる二次電池を対象とする場合には、適切に診断できない可能性がある。

【0006】

本開示の目的は、正規品と非正規品とで重量が同等な場合であっても、二次電池について、正規品であるか否かを診断することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に係る二次電池の診断システムは、二次電池に所定周波数のリップル電流を印加可能に構成されたリップル電流回路と、所定周波数のリップル電流の印加に伴う二次電池の歪みを取得する歪取得部と二次電池が正規品かであるか否かを診断する診断装置とを備える。診断装置は、歪取得部で取得した二次電池の歪みに基づいて、二次電池が正規品であるか否かを診断する。

【0008】

好ましくは、診断装置は、歪取得部で取得した二次電池の歪みが、所定周波数のリップル電流の印加時における正規品の歪みの大きさを含む設定範囲から外れている場合に、二次電池が正規品でないと診断することにより、歪取得部で取得した二次電池の歪みに基づいて、二次電池が正規品であるか否かを診断してもよい。

【0009】

また、好ましくは、周波数の異なるリップル電流を二次電池に印加可能なようにリップル電流回路を構成し、診断装置は、歪取得部で取得した二次電池の歪みに基づいてリップル電流の周波数に対する二次電池の歪みの傾きを算出し、算出した二次電池の歪みの傾きが、正規品の歪みの傾きを含む設定範囲から外れている場合に、二次電池が正規品でないと診断することにより、歪取得部で取得した二次電池の歪みに基づいて、二次電池が正規品であるか否かを診断してもよい。

【0010】

上記の構成によれば、二次電池に所定周波数のリップル電流を印加した際に生じる二次電池の歪みに基づいて、二次電池が正規品であるか否かを診断するので、正規品と非正規品とで重量が同等な場合であっても、二次電池について、正規品であるか否かを診断することができる。

【0011】

本開示の記二次電池は、単電池を積層した組電池であり、単電池は、電極体と電極体を収容するケースとから構成され、歪取得部は、単電池のケースの歪みを検出するものであってよい。

【0012】

この構成によれば、単電池のケースの歪みを検出するので、二次電池に所定周波数のリップル電流を印加した際に生じる二次電池の歪みを精度よく検出できる。

【0013】

本開示に係る二次電池の診断方法は、二次電池に所定周波数のリップル電流を印加する印加ステップと、所定周波数のリップル電流の印加に伴う二次電池の歪みを取得する取得ステップと、取得した二次電池の歪みに基づいて、二次電池が正規品であるか否かを診断する診断ステップと、を含む。

【0014】

好ましくは、診断ステップにおいて、取得した二次電池の歪みが、所定周波数のリップル電流の印加時における前記正規品の歪みの大きさを含む設定範囲から外れている場合に、二次電池が正規品でないと診断することにより、取得した二次電池の歪みに基づいて、二次電池が正規品であるか否かを診断するようにしてもよい。

【0015】

また、好ましくは、印加ステップにおいて、周波数の異なるリップル電流を二次電池に印加し、取得ステップにおいて、前記周波数の異なるリップル電流の印加毎に、前記二次電池の歪みを取得し、診断ステップにおいて、取得した二次電池の歪みに基づいてリップル電流の周波数に対する二次電池の歪みの傾きを算出し、算出した二次電池の歪みの傾きが、正規品の歪みの傾きを含む設定範囲から外れている場合に、二次電池が正規品でないと診断することにより、取得した二次電池の歪みに基づいて、二次電池が正規品であるか否かを診断するようにしてもよい。

【0016】

上記の方法によれば、二次電池に所定周波数のリップル電流を印加した際に生じる二次電池の歪みに基づいて、二次電池が正規品であるか否かを診断するので、正規品と非正規品とで重量が同等な場合であっても、二次電池について、正規品であるか否かを診断することができる。

【0017】

本開示に係る車両は、上記の二次電池の診断システムを搭載した車両である。車両に搭載された二次電池は、外部電源から供給される電力を用い充電を行う外部充電が可能とされており、外部充電が行われているとき、診断装置が、二次電池が正規品であるか否かを診断する。

【0018】

この構成によれば、車両に搭載された二次電池が外部充電を行う際に、診断装置によって、二次電池が正規品であるか否かを診断するので、定期的に診断を実行でき、より確実に二次電池が正規品であるか否を診断することができる。

【0019】

本開示に係る車両は、上記の二次電池の診断システムを搭載した車両である。車両は、診断装置によって二次電池が正規品でないと診断されたとき、警告を行う手段を備える。

【0020】

この構成によれば、車両のユーザに、非正規品の二次電池が搭載されていることを、知らせることができる。

【発明の効果】

【0021】

本開示によれば、正規品と非正規品とで重量が同等な場合であっても、二次電池について、正規品であるか否かを診断することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本実施の形態に係る二次電池の診断システムが搭載された車両の全体構成を概略的に示す図である。

【図2】本実施の形態における組電池の構造を概略的に示す斜視図である。

【図3】セルの構成の一例を示す斜視図である。

【図4】リップル電流の印加に伴う歪みの発生を説明する図である。

【図5】本実施の形態における正規品の診断基準を説明するための図である。

【図6】本実施の形態における診断処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

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。

【0024】

以下の実施の形態では、本開示に係る「二次電池の診断システム」が車両に搭載された構成を例に説明する。しかし、本開示に係る「二次電池の診断システム」の用途は、車両用に限定されず、たとえば定置用であってもよい。

【0025】

＜システム構成＞
図１は、本実施の形態に係る二次電池の診断システムが搭載された車両の全体構成を概略的に示す図である。車両１は、本実施の形態では電気自動車（ＢＥＶ：Battery Electric Vehicle）である。ただし、車両１の種類は、電池パックが搭載された車両であれば、これに限定されるものではない。車両１は、ハイブリッド車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）であってもよいし、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）であってもよいし、燃料電池車（ＦＣＥＶ：Fuel Cell Electric Vehicle）であってもよい。

【0026】

車両１は、インレット１０と、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０と、充電リレー（ＣＨＲ：Charge Relay）３０と、電池パック４０と、電力制御装置（ＰＣＵ：Power Control Unit）５０と、モータジェネレータ（ＭＧ：Motor Generator）６０と、統合電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）７０とを備える。電池パック４０は、組電池４１と、監視ユニット４２と、リップル電流回路４３と、電池ＥＣＵ４４とを備える。電池パック４０は、本開示に係る「二次電池の診断システム」に相当する。

【0027】

インレット１０は、充電ケーブル９１の先端に設けられた充電コネクタを挿入可能に構成されている。充電ケーブル９１を介して、車両１と、車両１の外部に設置された外部電源（たとえば系統電源）９２とが電気的に接続される。車両１は、外部電源９２から供給される電力を用いて組電池４１を充電する「外部充電」が可能に構成されている。

【0028】

ＡＣ／ＤＣコンバータ２０は、インレット１０と充電リレー３０との間に電気的に接続されている。ＡＣ／ＤＣコンバータ２０は、外部電源９２からインレット１０を介して供給される交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を充電リレー３０に出力する。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０は、組電池４１（またはＰＣＵ５０）から充電リレー３０を介して供給される直流電力を交流電力に変換し、その交流電力をインレット１０に出力する。

【0029】

充電リレー３０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０と組電池４１とを結ぶ電力線に電気的に接続されている。充電リレー３０は、統合ＥＣＵ７０からの制御信号に応じて開放／閉成される。

【0030】

組電池４１は、モータジェネレータ６０を駆動するための電力を蓄え、ＰＣＵ５０を通じてモータジェネレータ６０へ電力を供給する。また、組電池４１は、外部充電時にはＡＣ／ＤＣコンバータ２０から出力された電力により充電される。さらに、組電池４１は、モータジェネレータ６０の発電時（回生発電時など）にもＰＣＵ５０を通じて発電電力を受けて充電される。

【0031】

監視ユニット４２は、電圧センサ４２１と、電流センサ４２２と、温度センサ４２３と、歪ゲージ４２４とを含む。電圧センサ４２１は、組電池４１の電圧Ｖを検出する。電流センサ４２２は、組電池４１に入出力される電流Ｉを検出する。温度センサ４２３は、組電池４１の温度ＴＢを検出する。歪ゲージ４２４は、組電池４１の歪みεを測定する。各センサは、その検出結果または測定結果を示す信号を電池ＥＣＵ４４に出力する。歪ゲージ４２４は、本開示に係る「歪取得部」の一例に相当する。

【0032】

リップル電流回路４３は、組電池４１の充放電電流にリップル電流（Ripple電流：脈動電流）を印加（重畳）することが可能に構成されている。リップル電流回路４３は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０から組電池４１への充放電電力を用いてリップル電流を生成してもよいし、他の電力源からの供給電力（たとえば図示しない補機電池からの供給電力）を用いてリップル電流を生成してもよい。また、組電池４１に接続した電子負荷を用いてリップル電流を生成する構成であってもよい。リップル電流回路４３の交流信号発生部は、たとえば、１００Ｈｚ～数ｋＨｚの間で周波数を変更でき、リップル電流回路４３は、組電池４１の充放電電流に１００Ｈｚ～数ｋＨｚの間のリップル電流を印加することができる。

【0033】

電池ＥＣＵ４４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ４４１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ４４２と、各種信号を入出力する入出力ポート（図示せず）とを含む。

【0034】

電池ＥＣＵ４４は、監視ユニット４２の各センサからの信号の入力ならびにメモリ４４２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、統合ＥＣＵ７０と協調しながら組電池４１を管理する。本実施の形態において電池ＥＣＵ４４により実行される主要な処理としては、組電池４１が正規品であるかどうかを診断する「診断処理」が挙げられる。電池ＥＣＵ４４による診断処理については後述する。

【0035】

ＰＣＵ５０は、たとえば、インバータと、コンバータ（いずれも図示せず）とを含む。ＰＣＵ５０は、統合ＥＣＵ７０からの制御信号に従って、組電池４１とモータジェネレータ６０との間で双方向の電力変換を実行する。

【0036】

モータジェネレータ６０は、たとえば永久磁石がロータ（図示せず）に埋設された三相交流回転電機である。モータジェネレータ６０は、組電池４１からの供給電力を用いて駆動軸を回転させる。また、モータジェネレータ６０は回生制動によって発電することも可能である。モータジェネレータ６０によって発電された交流電力は、ＰＣＵ５０により直流電力に変換されて組電池４１に充電される。

【0037】

統合ＥＣＵ７０は、電池ＥＣＵ４４と同様に、プロセッサと、メモリと、入出力ポート（いずれも図示せず）とを含む。統合ＥＣＵ７０は、車両１に設けられた各センサからの信号の入力ならびにメモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、車両１が所望の状態となるように機器類（ＡＣ／ＤＣコンバータ２０、充電リレー３０およびＰＣＵ５０）を制御する。統合ＥＣＵ７０は、たとえば、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０および／またはＰＣＵ５０を制御することによって組電池４１の充放電を制御する。なお、車両１に搭載されるＥＣＵは、適宜、統合して構成されていてもよいし機能毎に分割して構成されていてもよい。

【0038】

＜組電池の構造＞
図２は、本実施の形態における組電池４１の構造を概略的に示す斜視図である。組電池４１は、複数のスタック４１０（モジュールまたはブロックとも呼ばれる）を含む。複数のスタック４１０は、互いに直列接続されていてもよいし並列接続されていてもよい。図１には複数のスタック４１０うちの１つが代表的に示されている。

【0039】

スタック４１０は、複数のセル（単電池）８１と、複数の樹脂枠８２と、一対のエンドプレート８３と、一対の拘束バンド８４とを含む。スタック４１０では、複数のセル８１と複数の樹脂枠８２とが積層されることにより積層体が形成されている。

【0040】

複数のセル８１の各々は、リチウムイオン電池またはニッケル水素電池などの二次電池である。スタック４１０に含まれるセルの数は特に限定されるものではない。各セル８１の構成は共通であり、積層された各セル８１は、電気的に直列接続されている。

【0041】

複数の樹脂枠８２の各々は、積層方向に隣り合う２つのセル８１の間に配置されている。一対のエンドプレート８３は、積層体の積層方向の一方端と他方端とに配置されている。エンドプレート８３は、積層体を積層方向に両側から挟み込むように配置されている。

【0042】

一対の拘束バンド８４は、樹脂枠８２の上面と下面とに配置されている。拘束バンド８４は、積層体を挟み込んだ状態の一対のエンドプレート８３を互いに拘束する。

【0043】

図３は、セル８１の構成の一例を示す斜視図である。この例では、セル８１はリチウムイオン電池である。

【0044】

セル（単電池）８１は、略直方体形状を有する角型セルである。セル８１は、電極体８１２を収容するケース８１３とケース８１３の上面を封止する蓋体８１４を含む。蓋体８１４には、正極端子８１５および負極端子８１６が設けられている。正極端子８１５および負極端子８１６の各々の一方端は、蓋体８１４から外部に突出している。正極端子８１５および負極端子８１６の各々の他方端は、ケース８１３内部において、内部正極端子および内部負極端子（いずれも図示せず）にそれぞれ電気的に接続されている。なお、図示しないが、隣り合う２つのセル８１は、バスバーにより互いに電気的に直列に接続されている。

【0045】

ケース８１３内部には電極体８１２が収容されている。電極体８１２は、たとえば、正極シートと負極シートとがセパレータを介して積層され、さらに筒状に捲回され形成されている。電解液は、正極シート、負極シートおよびセパレータ等に保持されている。なお、電極体８１２として捲回体に代えて積層体を採用することも可能である。

【0046】

セル８１のケース８１３には、歪ゲージ４２４が貼り付けられている。歪ゲージ４２４は、金属歪ゲージであっても、半導体歪ゲージであってもよい。本実施の形態では、正極端子８１５近傍のケース８１３の厚みの変化に起因した歪みを検出するため、正極端子８１５の下方の側面に、接着剤を用いて歪ゲージ４２４を貼り付けている。

【0047】

＜リップル電流の印加＞
以上のように構成された車両１において、電池パック４０内の組電池４１は、その使用に伴い、または時間の経過とともに劣化する。組電池４１の劣化が相当程度進んだ場合には、組電池４１を新たな組電池（または劣化が比較的進行していない中古品の組電池）に置き換えることが考えられる。その際に、模倣品またはサードパーティ製品などの非正規の組電池が選択される可能性がある。

【0048】

特許文献１のように、組電池４１が正規品であるかどうかを組電池４１の重量に基づいて診断することも考えられる。しかし、そうすると、重量は同等であるものの、重量以外の特性（セルの外形形状もしくは構造、または、電池材料など）が異なる組電池４１に置き換えられた場合には、その組電池４１が正規品であるかどうかを適切に診断できない可能性がある。

【0049】

本実施の形態においては、組電池４１に所定周波数のリップル電流を印加した際の歪みに基づいて、組電池４１が正規品であるか非正規品を診断する構成を採用する。リップル電流回路４３は、電池ＥＣＵ４４からの指令に従い、組電池４１への充放電電流にリップル電流を印加（重畳）する。そうすると、セル８１のケース８１３の厚みが変化し、歪みが発生する。歪ゲージ４２４は、その歪みを測定する。電池ＥＣＵ４４（プロセッサ４４１）は、歪ゲージ４２４で測定した歪みεに基づいて、組電池４１が正規品であるか非正規品であるかを診断する。

【0050】

図４は、リップル電流の印加に伴う歪みの発生を説明する図である。図４において、横軸はリップル電流の周波数（Ｈｚ）であり、縦軸はセル（単電池）のケースに発生する歪みの大きさである。

【0051】

図４において、実線は、正規品におけるリップル電流の周波数と歪みの大きさの関係を示している。図４の示すよう、正規品は、リップル電流の周波数の上昇に伴い、歪みが比較的穏やかに大きくなっている。

【0052】

図４において、一点鎖線は、非正規品におけるリップル電流の周波数と歪みの大きさの関係を示しており、リップル電流の周波数の上昇に伴い、正規品と比較して、歪みが急激に大きくなっている。

【0053】

正規品および非正規品の両方に、周波数Ａのリップル電流を印加すると、図４に示す例では、非正規品の歪みの方が正規品の歪みより大きな値になる。これら２つの歪みの大きさの間には有意な差異が存在する。

【0054】

また、正規品および非正規品の両方に、周波数Ａのリップル電流を印加し、その後、周波数Ａより高い周波数Ｂのリップル電流を印加した場合、リップル電流の周波数の上昇に伴う歪みの増加量（以下、「周波数に対する歪みの傾きθ」、または、単に「歪みの傾きθ」とも称する）は、非正規品の方が正規品より大きな値になる。このように、周波数に対する歪みの傾きの大きさの間には有意な差異が存在する。

【0055】

これらの現象は、セル（単電池）の電極体（正極、負極）の材料やケース構造の相違によって、リップル電流の周波数と歪みの関係が変化するためである。このため、正規品と非正規品の関係は、図４の示した例に限定されず、セル（単電池）の構成によっては、正規品の歪みの方が非正規品の歪みより大きな値になる場合もあり得る。

【0056】

＜診断基準＞
図５は、本実施の形態における正規品の診断基準を説明するための図である。図５（Ａ）は、歪ゲージ４２４で測定した歪みεを用いて、組電池４１が正規品であるか否かを診断する際の診断基準を示している。正規品に周波数Ａのリップル電流を印加した場合の正規品の歪みεａを事前に測定し、その歪みεａを含む一定範囲を定める。以下、この範囲を「設定範囲Ｓ」とも称する。設定範囲Ｓの上限値をＵｐと記載し、下限値をＬｏと記載する（Ｕｐ＜εａ＜Ｌｏ）。

【0057】

そして、診断対象とする組電池（対象組電池）に、周波数Ａのリップル電流を印加した場合の対象組電池の歪みεを測定し、その測定結果を設定範囲Ｓと比較する。歪みεが設定範囲Ｓ内である場合、対象組電池は正規品であると診断できる。一方、歪みεが設定範囲Ｓ外である場合、対象組電池は正規品でない（非正規品である）と診断できる。

【0058】

図５（Ｂ）は、周波数に対する歪みの傾きθを用いて、組電池４１が正規品であるか否かを診断する際の診断基準を示している。周波数Ａのリップル電流を印加し、周波数Ａにおける歪みεａを測定する。その後、正規品に周波数Ａより高い周波数Ｂのリップル電流を印加し、周波数Ｂにおける歪みεｂを測定する。そして、歪みの傾きθｇ（＝（εｂ－εａ）／（Ｂ－Ａ））を算出する。このようにして、事前に正規品の歪みの傾きθｇを求め、その歪みの傾きθｇを含む一定範囲を定める。以下、この範囲を「設定範囲Ｔ」とも称する。設定範囲Ｔの上限値をＵＬと記載し、下限値をＬＬと記載する（（ＬＬ＜θｇ＜ＵＬ）。

【0059】

そして、診断対象とする組電池（対象組電池）に、周波数Ａのリップル電流を印加し、その後、周波数Ｂのリップル電流を印加して、対象組電池の歪みの傾きθを算出し、その算出結果を設定範囲Ｔと比較する。歪みの傾きθが設定範囲Ｔ内である場合、対象組電池は正規品であると診断できる。一方、歪みの傾きθが設定範囲Ｔ外である場合、対象組電池は正規品でない（非正規品である）と診断できる。

【0060】

このように、電池ＥＣＵ４４は、歪ゲージ４２４で測定した歪みεに基づいて、組電池４１が正規品／非正規品のどちらであるかを診断できる。

【0061】

＜診断処理＞
図６は、本実施の形態における診断処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、組電池４１（スタック４１０）が交換された場合に実行される。たとえば、組電池４１が交換された際に、電池ＥＣＵ４４の初期化（イニシャライズ）処理とともに実行されてよい。各ステップは、電池ＥＣＵ４４によるソフトウェア処理により実現されるが、電池ＥＣＵ４４内に作製されたハードウェア（電気回路）により実現されてもよい。以下、ステップをＳと略す。

【0062】

Ｓ１において、電池ＥＣＵ４４は、重量センサ（図示せず）を用いて組電池の重量Ｗを測定する。電池ＥＣＵ４４のメモリ４４２には、電池パック４０の初期状態（工場出荷時の状態など）での組電池４１（正規品）の重量Ｗ０が不揮発的に記憶されている。続くＳ２で、電池ＥＣＵ４４は、Ｓ１にて測定された重量Ｗと、初期状態での重量Ｗ０との重量差ΔＷ（＝Ｗ－Ｗ０）を算出する。そして、電池ＥＣＵ４４は、重量差ΔＷが予め定められた閾値ＴＨ未満であるどうかを判定する（Ｓ３）。重量差ΔＷが閾値ＴＨ以上である場合、Ｓ３において否定判定され、電池ＥＣＵ４４は、対象組電池が非正規品であると診断する（Ｓ１０）。一方、重量差ΔＷが閾値ＴＨ未満である場合、Ｓ３において肯定判定され、電池ＥＣＵ４４は、処理をＳ４に進める。なお、Ｓ１～Ｓ３の処理の詳細については特許文献１を参照できる。

【0063】

Ｓ４において、電池ＥＣＵ４４は、組電池４１（対象組電池）への充放電電流に周波数Ａのリップル電流を印加するようにリップル電流回路４３を制御する。そして、組電池４１にリップル電流の印加を開始してから所定時間（たとえば、５分）経過後、電池ＥＣＵ４４は、歪ゲージ４２４の出力信号（出力電圧）から歪みεを測定する。たとえば、リップル電流を印加する前の歪ゲージ４２４の出力電圧とリップル電流の印加を開始してから所定時間経過後の歪ゲージ４２４の出力電圧との差から歪みεを算出し、取得する。

【0064】

続くＳ５において、電池ＥＣＵ４４は、Ｓ４にて取得した歪みεが設定範囲Ｓ（上限値Ｕｐと下限値Ｌｏとの間の範囲）に含まれるか否かを判定する。歪みεが設定範囲Ｓ内である場合は、肯定判定されＳ６へ進む。歪みεが設定範囲Ｓ外である場合は、否定判定されＳ１０へ進んで、対象組電池が非正規品であると診断する。なお、Ｓ４およびＳ５の処理は、歪ゲージ４２４を有するすべてのセル（単電池）８１に対して実行され、すべてのセル８１について、Ｓ５で肯定判定されると、Ｓ６へ進む。いずれかのセル８１について、Ｓ５で否定判定さえると、Ｓ１０へ進み、対象組電池が非正規品であると診断する。

【0065】

Ｓ６では、電池ＥＣＵ４４は、組電池４１（対象組電池）へ周波数Ｂのリップル電流を印加するようにリップル電流回路４３を制御する。そして、組電池４１に周波数Ｂのリップル電流の印加を開始してから所定時間（たとえば、５分）経過後、電池ＥＣＵ４４は、歪ゲージ４２４の出力信号（出力電圧）から歪みεを測定する。たとえば、周波数Ａのリップル電流を印加する前の歪ゲージ４２４の出力電圧と、周波数Ｂのリップル電流の印加を開始してから所定時間経過後の歪ゲージ４２４の出力電圧との差から歪みεを算出し、取得する。

【0066】

続くＳ７では、周波数に対する歪みの傾きθを算出する。たとえば、Ｓ４で取得した歪みεがεＡであり、Ｓ６で取得した歪みεがεＢである場合、歪みの傾きθ＝（εＢ－εＡ）／（Ｂ－Ａ）として算出し、Ｓ８へ進む。

【0067】

Ｓ８において、電池ＥＣＵ４４は、Ｓ７で算出した歪みの傾きθが設定範囲Ｔ（上限値ＵＬと下限値ＬＬとの間の範囲）に含まれるか否かを判定する。歪みの傾きθが設定範囲Ｔ内である場合は、肯定判定されＳ９へ進む。歪みの傾きθが設定範囲Ｔ外である場合は、否定判定されＳ１０へ進んで、対象組電池が非正規品であると診断される。なお、Ｓ６およびＳ７の処理は、歪ゲージ４２４を有するすべてのセル（単電池）８１に対して実行される。すべてのセル８１について、歪みの傾きθが設定範囲Ｔ内でありＳ５で肯定判定されると、Ｓ９へ進む。いずれかのセル８１について、Ｓ８で否定判定されると、Ｓ１０へ進み、対象組電池が非正規品であると診断される。

【0068】

Ｓ９では、対象組電池が正規品であると診断され、処理を終了する。Ｓ１０において、対象組電池が非正規品であると診断されると、Ｓ１１へ進み、電池ＥＣＵ４４は、車載ディスプレイなどのＨＭＩ（Human Machine Interface）に警告メッセージを表示して車両１のユーザ（ドライバ）に警告を行った後、処理を終了する。なお、ＭＩＬ（Malfunction Indication Lamp）を点灯するとともに、組電池４１が非正規品であることを示す診断コード（ダイアグノーシスコード）を統合ＥＣＵ７０のメモリに書き込んでもよい。

【0069】

本実施の形態では、組電池４１に所定周波数（周波数Ａ、周波数Ｂ）のリップル電流を印加した際に生じる組電池の歪みを歪ゲージ４２４を用いて取得し、その歪みに基づいて組電池４１が正規品であるか否かを診断する。したがって、正規品と非正規品とで重量が同等な場合であっても、組電池４１について、正規品であるか否かを適切に診断することができる。

【0070】

本実施の形態では、組電池に周波数Ａのリップル電流を印加した際の歪みεが設定範囲Ｓ内にあり、かつ、周波数に対する歪みの傾きθが設定範囲Ｔ内にある場合、組電池が正規品であると診断するものとした。しかし、歪みε、あるいは、歪みの傾きθのいずれか一方を用いて、組電池が正規品であるか否かを診断するようにしてもよい。たとえば、図６のＳ６～Ｓ８を省略し、Ｓ５で肯定判定されたとき、Ｓ９へ進むようにしてもよい。また、Ｓ５を省略してもよい。

【0071】

本実施の形態では、歪みの傾きθを、周波数Ａおよび周波数Ｂのリップル電流を印加した際の歪みεから算出していたが、３以上の異なる周波数のリップル電流を組電池４１に印加して、それらの歪みεを用いて歪みの傾きθを算出してもよい。

【0072】

本実施の形態では、セル（単電池）８１のすべてに歪ゲージ４２４を設け、すべてのセル８１の歪みを測定している。しかし、組電池４１を構成するすべてのセル８１に歪ゲージ４２４を設けなくともよい。この場合であっても、スタック４１０の単位で組電池が交換された際に、組電池が正規品であるか非正規品であるかを適切に診断できる。

【0073】

（変形例）
上記の実施の形態では、図６の診断処理を、組電池４１が交換された場合に実行している。変形例では、組電池４１が外部充電される毎に、図６の診断処理を実行する。電池ＥＣＵ４４は、たとえば、充電ケーブル９１の充電コネクタがインレット１０に接続され、充電リレー３０が閉成されて、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０が作動を開始して、外部充電が開始された際、図６の診断処理を実行する。

【0074】

この変形例によれば、組電池４１が外部充電される毎に、組電池４１が正規品であるか非正規品であるかを診断するので、診断頻度が高くなり、より確実に診断を行うことが可能になる。

【0075】

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、上記した実施の形態の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】

【0076】

１ 車両、１０ インレット、２０ ＡＣ／ＤＣコンバータ、３０ 充電リレー、４０ 電池パック、４１ 組電池、４１０ スタック、４２ 監視ユニット、４２１ 電圧センサ、４２２ 電流センサ、４２３ 温度センサ、４２４ 歪ゲージ、４３ リプル電流回路、４４ 電池ＥＣＵ、４４１ プロセッサ、４４２ メモリ、６０ モータジェネレータ、７０ 統合ＥＣＵ、８１ セル、８２ 樹脂枠、８３ エンドプレート、８４ 拘束バンド、８１２ 電極体、８１３ ケース、８１４ 蓋体、８１５ 正極端子、 ８１６ 負極端子、９１ 充電ケーブル、９２ 外部電源。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】