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WO2020021888A1 - 管理装置、及び電源システム - Google Patents

管理装置、及び電源システム Download PDF

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WO2020021888A1
WO2020021888A1 PCT/JP2019/023181 JP2019023181W WO2020021888A1 WO 2020021888 A1 WO2020021888 A1 WO 2020021888A1 JP 2019023181 W JP2019023181 W JP 2019023181W WO 2020021888 A1 WO2020021888 A1 WO 2020021888A1
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WO
WIPO (PCT)
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voltage
cell
cells
control unit
soc
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2019/023181
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English (en)
French (fr)
Inventor
佑輔 板倉
長輝 楊
慎哉 西川
透 渡邊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Priority to JP2020532207A priority patent/JP7289113B2/ja
Priority to US17/261,101 priority patent/US11913998B2/en
Publication of WO2020021888A1 publication Critical patent/WO2020021888A1/ja
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a management device for managing a plurality of cells included in a power storage module, and a power supply system.
  • secondary batteries such as lithium-ion batteries and nickel-metal hydride batteries have been used for various purposes.
  • in-vehicle including electric bicycle
  • peak shift, and backup applications for supplying electric power to EV (Electric Vehicle), HEV (Hybrid Electric Vehicle), and PHV (Plug-in Hybrid Vehicle) traveling motors It is used for power storage applications for the purpose of, and FR (Frequency Regulation) applications for the purpose of stabilizing the frequency of the system.
  • EV Electric Vehicle
  • HEV Hybrid Electric Vehicle
  • PHV Plug-in Hybrid Vehicle traveling motors
  • FR Frequency Regulation
  • a minute short circuit may occur in the battery due to contact between the positive electrode and the negative electrode due to the displacement of the separator, generation of a conductive path due to foreign matter entering the battery, and the like.
  • the minute short circuit causes overheating, and the state may shift from the state of the minute short circuit to the state of the complete short circuit due to a change in the direction of a foreign substance or the like.
  • a method of detecting a micro short circuit there is a method of comparing the average voltage of all cells in the battery pack with the voltage of each cell and determining that the target cell is abnormal when the voltage exceeds the determination threshold.
  • SOC State Of Charge
  • SOH State Of Health
  • the present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a technique capable of determining a cell abnormality under a uniform condition regardless of variation in SOC or SOH between a plurality of cells. is there.
  • a management device includes a voltage detection unit that detects a voltage of each of a plurality of cells connected in series, and a comparison target among detection voltages of the plurality of cells.
  • the voltage difference between the representative voltage based on the detected voltage of at least one cell and the detected voltage of one cell to be detected is calculated at the first time and the second time, respectively, and the difference between the two voltage differences is equal to or larger than the threshold.
  • a control unit that determines that the cell to be detected is abnormal.
  • the control unit refers to an SOC (State Of Charge) -OCV (Open Circuit Voltage) curve according to an SOH (State Of Health) of the cell, and refers to an initial capacity reference of the cell corresponding to a detected voltage of the cell.
  • SOC State Of Charge
  • SOH State Of Health
  • Is estimated, and the SOC based on the initial capacity of the cell is derived by applying the SOC based on the initial capacity of the estimated cell to a linear function having a predetermined slope, using the SOC based on the initial capacity as an input variable and the OCV as an output variable.
  • the derived OCV is used instead of the detected voltage of the cell to calculate the voltage difference.
  • the present invention it is possible to determine the abnormality of a cell under a uniform condition regardless of the variation in SOC or SOH among a plurality of cells.
  • FIG. 1 is a diagram for describing a power supply system according to an embodiment of the present invention.
  • 2A and 2B are diagrams comparing a normal cell and a micro short-circuit cell.
  • 5 is a flowchart illustrating a first reference example of a method for detecting a micro short circuit by the management device according to the embodiment of the present invention.
  • 6 is a flowchart illustrating a first example of a method for detecting a micro short circuit by the management device according to the embodiment of the present invention. 6 is a flowchart illustrating a second example of a method for detecting a micro short circuit by the management device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a power supply system 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the power supply system 1 is used, for example, mounted on a vehicle as a vehicle driving battery.
  • the power supply system 1 includes a power storage module M1 and a management device 10.
  • Power storage module M1 includes a plurality of cells C1-C20 connected in series.
  • FIG. 1 illustrates an example in which 20 cells C1 to C20 are connected in series to form one power storage module.
  • a lithium ion battery cell, a nickel hydride battery cell, a lead battery cell, an electric double layer capacitor cell, a lithium ion capacitor cell, or the like can be used.
  • a lithium ion battery cell nominal voltage: 3.6 to 3.7 V
  • the management device 10 includes a discharge unit 11, a voltage detection unit 12, a temperature detection unit 13, a current detection unit 14, and a control unit 15.
  • the discharge unit 11 includes a plurality of discharge switches S1-S20 and a plurality of discharge resistors R1-R20.
  • a discharge circuit is connected to each of the cells C1 to C20 in parallel. Specifically, a first discharge switch S1 and a first discharge resistor R1 are connected in series at both ends of the first cell C1, and a second discharge switch S2 and a second discharge resistor R2 are connected in series at both ends of the second cell C2.
  • a third discharge switch S3 and a third discharge resistor R3 are connected in series at both ends of the third cell C3,..., A nineteenth discharge switch (not shown) and a nineteenth discharge resistor (not) at both ends of the nineteenth cell C19. Are connected in series, and a twentieth discharge switch S20 and a twentieth discharge resistor R20 are connected to both ends of the twentieth cell C20.
  • the voltage detection unit 12 is connected to each node of the plurality of cells C1-C20 connected in series by a plurality of voltage lines, and detects a voltage between two adjacent voltage lines, thereby detecting each of the cells C1-C20. The voltage of is detected.
  • the voltage detector 12 transmits the detected voltages of the cells C1 to C20 to the controller 15.
  • the voltage detection unit 12 has a high voltage with respect to the control unit 15, the voltage detection unit 12 and the control unit 15 are connected by a communication line while being insulated.
  • the voltage detection unit 12 can be configured by an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or a general-purpose analog front-end IC.
  • the voltage detector 12 includes a multiplexer and an A / D converter. The multiplexer outputs voltages between two adjacent voltage lines to the A / D converter in order from the top. The A / D converter converts an analog voltage input from the multiplexer into a digital value.
  • the temperature detecting unit 13 includes a voltage dividing resistor and an A / D converter.
  • the A / D converter sequentially converts a plurality of analog voltages divided by a plurality of temperature sensors T1 and T2 (for example, a thermistor) and a plurality of voltage dividing resistors into digital values and outputs the digital values to the control unit 15. .
  • the control unit 15 estimates the temperatures of the cells C1 to C20 based on the digital values. For example, the control unit 15 estimates the temperature of each of the cells C1 to C20 based on a value detected by a temperature sensor closest to each of the cells C1 to C20.
  • the current detection unit 14 includes a differential amplifier and an A / D converter.
  • the differential amplifier amplifies the voltage across the shunt resistor Rs and outputs the amplified voltage to the A / D converter.
  • the A / D converter converts a voltage input from the differential amplifier into a digital value and outputs the digital value to the control unit 15.
  • the control unit 15 estimates currents flowing through the cells C1 to C20 based on the digital values. Note that a Hall element may be used instead of the shunt resistor Rs.
  • the temperature detection unit 13 and the current detection unit 14 When an A / D converter is mounted in the control unit 15 and an analog input port is installed in the control unit 15, the temperature detection unit 13 and the current detection unit 14 output an analog voltage to the control unit 15. , May be converted into a digital value by an A / D converter in the control unit 15.
  • the controller 15 manages the states of the cells C1-C20 based on the voltages, temperatures, and currents of the cells C1-C20 detected by the voltage detector 12, the temperature detector 13, and the current detector 14. I do.
  • the control unit 15 can be configured by a microcomputer and a non-volatile memory (for example, an EEPROM or a flash memory).
  • An SOC-OCV (Open Circuit Voltage) map 15a is held in the non-volatile memory.
  • the SOC-OCV map 15a describes the characteristic data of the SOC-OCV curves of the cells C1-C20.
  • the control unit 15 estimates the SOC and SOH of the cells C1-C20 based on the voltages, currents, and temperatures of the cells C1-C20.
  • the SOC can be estimated by, for example, the OCV method or the current integration method.
  • the OCV method is a method of estimating an SOC based on the OCV of a detected cell and characteristic data of an SOC-OCV curve held in a nonvolatile memory.
  • the current integration method is a method of estimating the SOC based on the OCV at the start of charging / discharging of the detected cell and the integrated value of the detected current.
  • SOH is defined by the ratio of the current full charge capacity to the initial full charge capacity, and a lower value (closer to 0%) indicates that the deterioration is progressing.
  • the deterioration of the secondary battery can be approximated by the sum of storage deterioration and cycle deterioration.
  • Storage deterioration is deterioration that progresses with time according to the temperature at each time point and the SOC at each time point, regardless of whether charging or discharging is in progress. As the SOC at each time point is higher (closer to 100%) or the temperature at each time point is higher, the storage deterioration rate increases.
  • Cycle deterioration is deterioration that progresses as the number of times of charging and discharging increases. Cycle deterioration depends on the used SOC range, temperature, and current rate. The cycle deterioration rate increases as the used SOC range becomes wider, the temperature becomes higher, or the current rate becomes higher. As described above, the deterioration of the secondary battery greatly depends on the use environment, and as the use period becomes longer, the variation in the capacity of the cells C1 to C20 becomes larger.
  • the control unit 15 performs equalization processing among the cells C1 to C20 based on the voltages of the cells C1 to C20 received from the voltage detection unit 12.
  • a target value a capacity of a cell having the smallest capacity (hereinafter, referred to as a target value) among a plurality of cells C1 to C20.
  • the target value may be defined by any of the actual capacity, SOC, and OCV.
  • OCV the OCV of the cell with the lowest OCV is the target value.
  • the target value may be defined by a dischargeable amount or a chargeable amount.
  • the control unit 15 sets the detected value of the cell having the smallest capacity among the plurality of cells C1 to C20 as the target value, and calculates the difference between the target value and the detected values of the other cells.
  • the control unit 15 calculates the discharge amounts of the other cells based on the calculated differences.
  • the control unit 15 calculates the discharge times of the other cells based on the calculated discharge amounts.
  • the control unit 15 generates a control signal for the equalization process including the discharge times of the cells C1 to C20, and transmits the control signal to the voltage detection unit 12.
  • a switch control circuit (not shown) in the voltage detection unit 12 controls the plurality of discharge switches S1 to S20 to be on for a designated time based on a control signal received from the control unit 15.
  • a minute short circuit may occur in any of the cells C1 to C20. Since a micro short circuit causes an unsafe event such as overheating, it needs to be detected before the unsafe event occurs.
  • FIGS. 2A and 2B are diagrams comparing a normal cell and a micro short-circuit cell.
  • the terminal voltage of the normal cell Cn is determined by the electromotive force E1 and the internal resistance Ri.
  • the micro short circuit cell Cn has a micro short circuit path Ps formed therein, and a current also flows through the micro short circuit path Ps. Therefore, in the micro short-circuit cell Cn, in addition to the self-discharge due to the internal resistance Ri, a discharge occurs due to the micro-short path Ps. Therefore, the voltage drop of the micro short-circuit cell Cn is larger than the voltage drop of the normal cell Cn.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a first reference example of a method for detecting a micro short circuit by the management device 10 according to the embodiment of the present invention.
  • the voltage detector 12 detects the voltages of the n cells connected in series and transmits them to the controller 15 (S10).
  • the control unit 15 removes (n ⁇ 2) cells excluding the maximum voltage and the minimum voltage from the detected voltages of the n cells. Is calculated (S12).
  • the control unit 15 calculates a voltage difference between the calculated average voltage and a detection voltage of one cell to be detected (hereinafter, referred to as a target cell) (S13).
  • the control unit 15 calculates a difference voltage ⁇ V between the current voltage difference calculated this time and the voltage difference calculated ⁇ t time (for example, one hour) (S14).
  • the control unit 15 compares the calculated difference voltage ⁇ V with the determination threshold (S15).
  • the determination threshold is determined based on the assumed resistance value of the short circuit path Ps and the time ⁇ t. For example, assuming that the resistance value of the micro short-circuit path Ps is 100 ⁇ and the ⁇ t time is set to 1 hour, a voltage drop of about 4 mV occurs in 1 hour in a lithium ion battery cell in which a micro short circuit occurs. Become. In this case, the determination threshold is set to 4 mV.
  • the control unit 15 determines that a micro short circuit has occurred in the target cell (S16). When the calculated difference voltage ⁇ V is less than the determination threshold (N in S15), the control unit 15 determines that a micro short circuit has not occurred in the target cell.
  • the above processing is repeatedly executed for all cells included in the power storage module M1 while the power supply system 1 is operating (N in S17).
  • FIG. 4 is a flowchart showing a second reference example of a method for detecting a micro short circuit by the management device 10 according to the embodiment of the present invention.
  • the processing up to step S15 is the same as that of the first reference example shown in FIG.
  • the control unit 15 increments the variable a (S151). Note that the initial value of the variable a is 0.
  • the control unit 15 specifies the number of times N in which the difference voltage ⁇ V has become equal to or greater than the determination threshold in the past x (for example, 40) comparison determinations (S152).
  • the control unit 15 determines that a micro short circuit has occurred in the target cell (S16). When the number N is less than the set value (N in S153), the control unit 15 determines that a micro short circuit has not occurred in the target cell.
  • the value of x and the value of the set value it is possible to adjust the balance between the time required for detecting a minute short circuit and the determination accuracy. The relationship between the two is a trade-off relationship. As the value of x increases, the time required for detection increases, but the accuracy of determination improves. Note that the first example shown in FIG. 3 is an example in which the time required for detection is the shortest.
  • the target cell may be included in the basic data for calculating the average voltage.
  • one maximum voltage and one minimum voltage are removed from the detection voltages of the n cells.
  • the number removed may be two or zero. That is, the average voltage may be directly calculated from the detected voltages of the n cells. Instead of calculating the average value of the plurality of detection voltages, the median value of the plurality of detection voltages may be calculated.
  • the method for detecting a micro short circuit described above can detect a micro short circuit with high accuracy if the SOCs and SOHs of the cells C1 to C20 are uniform.
  • the fluctuation of the voltage difference between the average voltage and the target cell cannot be detected uniformly, and the detection accuracy of the minute short circuit decreases. Therefore, a method of uniformly evaluating the voltage difference by mapping the detected voltage of the cell according to the SOC and the SOH on a linear line defined for uniformly evaluating the fluctuation of the voltage difference will be described below.
  • the horizontal axis in FIG. 5 is the SOC based on the initial capacity, and the vertical axis is the OCV.
  • the SOC based on the initial capacity is defined by the current SOC / initial FCC (Full @ Charge @ Capacity). That is, the SOC based on the initial capacity is an SOC obtained by normalizing the current SOC by the initial full charge capacity.
  • a plurality of SOC-OCV curves of the cells used for the power storage module M1 may be registered in advance in SOH 1%, SOH 5%, or SOH 10%.
  • the OCV of the second cell was higher than the OCV of the first cell, but after charging, the OCV of the first cell was higher than the OCV of the second cell. That is, the sign of the voltage difference between the two is reversed. This is due to the SOH difference between the first cell and the second cell. Therefore, the SOH difference is normalized.
  • the control unit 15 estimates the SOC based on the initial capacity corresponding to the detected voltage of each cell with reference to the SOC-OCV curve according to the SOH of each cell.
  • the detected voltage is not OCV but CCV (Closed Circuit Voltage).
  • CCV Current Circuit Voltage
  • As a simple method there is a method of passing a CCV through a noise removal filter and treating the CCV after the noise removal as an OCV.
  • As a stricter method there is a method of estimating OCV by correcting CCV based on current and internal resistance. At this time, the accuracy can be further improved by correcting the internal resistance in accordance with the temperature, the SOC, and the SOH.
  • the control unit 15 derives an alternative OCV by applying the SOC based on the initial capacity corresponding to the detected voltage of each cell to the linear function.
  • the control unit 15 calculates the normalized voltage difference based on the substitute OCV.
  • the OCV when the SOC based on the initial capacity is 0.6 in the primary straight line is moved downward.
  • the voltage difference between the two OCVs converted on the primary straight line is calculated as the normalized voltage difference.
  • FIG. 6 is a diagram in which the position of the primary straight line in FIG. 5 is changed.
  • the primary straight line may be introduced at any position as long as it has a slope having a value larger than the lowest detection unit of the voltage detection unit 12. If the slope is smaller than the minimum detection unit of the voltage detection unit 12, the change in the voltage difference between a plurality of cells cannot be detected with high accuracy.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a first example of a method for detecting a micro short-circuit by the management device 10 according to the embodiment of the present invention.
  • the voltage detector 12 detects the voltages of the n cells connected in series and transmits them to the controller 15 (S10).
  • the control unit 15 estimates the SOC based on the initial capacity of each cell with reference to the SOC-OCV curve corresponding to the SOH of each cell. (S111).
  • the control unit 15 maps the detected voltage of each cell to a linear function based on the SOC based on the initial capacity of each cell (S112).
  • the control unit 15 calculates an average voltage of (n ⁇ 2) cells excluding the maximum voltage and the minimum voltage among the n mapped voltages (S12a). The control unit 15 calculates a voltage difference between the calculated average voltage and the voltage mapped to the target cell (S13a).
  • the control unit 15 calculates a difference voltage ⁇ V between the current voltage difference calculated this time and the voltage difference calculated ⁇ t time (for example, one hour) (S14).
  • the control unit 15 compares the calculated difference voltage ⁇ V with the determination threshold (S15).
  • the determination threshold is set to a value corresponding to the value of the slope of the linear function. If the slope of the linear function is set steeply, the value of the difference voltage ⁇ V is calculated to be large, so that the determination threshold value needs to be set large.
  • the control unit 15 determines that a micro short circuit has occurred in the target cell (S16). When the calculated difference voltage ⁇ V is less than the determination threshold (N in S15), the control unit 15 determines that a micro short circuit has not occurred in the target cell.
  • the above processing is repeatedly executed for all cells included in the power storage module M1 while the power supply system 1 is operating (N in S17).
  • FIG. 8 is a flowchart showing a second example of the method for detecting a micro short circuit by the management device 10 according to the embodiment of the present invention.
  • the processing up to step S15 is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
  • the control unit 15 increments the variable a (S151). Note that the initial value of the variable a is 0.
  • the control unit 15 specifies the number of times N in which the difference voltage ⁇ V has become equal to or greater than the determination threshold in the past x (for example, 40) comparison determinations (S152).
  • the control unit 15 determines that a micro short circuit has occurred in the target cell (S16). When the number N is less than the set value (N in S153), the control unit 15 determines that a micro short circuit has not occurred in the target cell.
  • the above processing is repeatedly executed for all cells included in the power storage module M1 while the power supply system 1 is operating (N in S17).
  • the presence / absence of a micro short circuit is evaluated by a common index regardless of the state of SOC or SOH by converting the detection voltage of each cell into a linear value. be able to. More specifically, a linear line that monotonically increases with the SOC based on the initial capacity as the horizontal axis is introduced, and the detected voltage of the cell is converted into a value on the linear line according to the SOC and the SOH, and a plurality of cells are detected. Calculate the voltage difference between them. The voltage difference thus normalized does not change when a micro short circuit does not occur. When a micro short circuit occurs, the normalized voltage difference uniformly increases regardless of SOC or SOH.
  • the presence or absence of a minute short can be determined uniformly without changing the determination threshold according to the SOC or the SOH.
  • the detection voltage is uniformly changed from the limited information of the SOC, SOH, and the detection voltage of the cell to a value that can uniformly determine the presence or absence of the micro short circuit without changing the determination threshold value or the determination condition. Convert. As a result, the presence / absence of a micro short circuit can be determined uniformly and accurately in any phase of long-term operation without subdividing the determination conditions.
  • FIGS. 5 and 6 show an example in which a linear function having a positive slope is used, a linear function having a negative slope may be used. In this case, the determination may be made with the magnitude relationship between the difference voltage and the determination threshold value reversed.
  • the present invention is applied to the power supply system 1 for in-vehicle use.
  • the present invention can also be applied to a power supply system for stationary power storage use.
  • the present invention is also applicable to a power supply system for electronic devices such as a notebook PC and a smartphone.
  • the embodiments may be specified by the following items.
  • the control unit (15) that calculates the voltage at the second time and determines that the cell to be detected is abnormal when the difference between the two voltage differences is equal to or greater than a threshold value
  • the control unit (15) includes: The cell (Cn) corresponding to the detection voltage of the cell (Cn) with reference to an SOC (State Of Charge) -OCV (Open Circuit Voltage) curve corresponding to the SOH (State Of Health) of the cell (Cn) Estimate the SOC based on the initial capacity of Using the SOC based on the initial capacity as an input variable, the OCV as an output variable, and applying the estimated SOC based on the initial capacity of the cell (Cn) to a linear function having a predetermined slope, the OCV is derived.
  • SOC State Of Charge
  • OCV Open Circuit Voltage
  • a management device (10) characterized in that: According to this, it is possible to determine the abnormality of the cell (Cn) under a uniform condition regardless of the variation of the SOC or the SOH between the cells (C1 to C20).
  • the management device (10) according to item 1 wherein the threshold is set to a value corresponding to a value of a slope of the linear function. According to this, by setting the threshold value according to the gradient of the linear function, it is possible to determine with high accuracy whether or not there is a minute short circuit.
  • the control unit (15) calculates the representative voltage by averaging the detected voltages of the remaining cells, excluding a maximum voltage and a minimum voltage, among the detected voltages of the cells (C1-C20). 3.
  • the control unit (15) calculates a difference between the two voltage differences each time a predetermined time elapses, compares the calculated difference between the voltage differences with the threshold value, and determines a past x (x is an integer of 2 or more).
  • the cell to be detected is determined to be abnormal when N (N is an integer of 2 or more) times and the difference is equal to or greater than the threshold value in the number of times of comparison.
  • Management device (10) according to paragraph. According to this, it is possible to suitably adjust the balance between the time required for detecting a micro short circuit and the determination accuracy.
  • a power supply system (1) comprising: According to this, it is possible to construct the power supply system (1) that can determine the abnormality of the cell (Cn) under a uniform condition regardless of the variation of the SOC or the SOH between the plurality of cells (C1 to C20). it can.

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Abstract

制御部は、複数のセルの検出電圧の内、比較対象とする少なくとも１つのセルの検出電圧にもとづく代表電圧と、検出対象とする１つのセルの検出電圧との電圧差を第１時刻と第２時刻にそれぞれ算出し、２つの電圧差の差分が閾値以上のとき、検出対象のセルを異常と判定する。制御部は、セルのＳＯＨ(State Of Health）に応じたＳＯＣ(State Of Charge)－ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）曲線を参照して、セルの検出電圧に対応する、セルの初期容量基準のＳＯＣを推定する。初期容量基準のＳＯＣを入力変数、ＯＣＶを出力変数とし、所定の傾きを有する一次関数に、推定したセルの初期容量基準のＳＯＣを適用してＯＣＶを導出し、導出したＯＣＶを、セルの検出電圧の代わりに使用して電圧差を算出する。

Description

管理装置、及び電源システム
　本発明は、蓄電モジュールに含まれる複数のセルを管理するための管理装置、及び電源システムに関する。
　近年、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池が様々な用途で使用されている。例えば、ＥＶ(Electric Vehicle)、ＨＥＶ (Hybrid Electric Vehicle)、ＰＨＶ(Plug-in Hybrid Vehicle)の走行用モータに電力を供給することを目的とする車載（電動自転車を含む）用途、ピークシフト、バックアップを目的とした蓄電用途、系統の周波数安定化を目的としたＦＲ（Frequency Regulation）用途等に使用されている。
　リチウムイオン電池等の二次電池では、セパレータのずれによる正極と負極の接触、電池内への異物混入による導電路の発生等に起因して、電池内において微小短絡が発生することがある。微小短絡は過熱の原因となり、微小短絡の状態から、異物の向きの変化等により、完全短絡の状態に移行する場合もある。
　微小短絡の検出方法として、組電池内の全セルの平均電圧と各セルの電圧とを比較して判定閾値を超えている場合に、対象のセルを異常と判定する手法がある。しかしながら、組電池内のセルのＳＯＣ(State Of Charge)またはＳＯＨ(State Of Health）がばらついた状態では、平均電圧と各セルの電圧との電圧差の変動を均一の条件で検出できず、微小短絡の検出精度が低下する。
　これに対して、セルのＳＯＣまたはＤＯＤ（Depth Of Discharge）をもとに、平均電圧または判定閾値を補正して、判定精度を向上させる手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。セル電圧の正常／異常範囲が、セルのＳＯＣまたはＤＯＤにより異なるものになることを補正するものである。
特開２００２－３３４７２６号公報
　しかしながら、長期運用や環境条件の違いなどにより、複数のセル間のＳＯＣまたはＳＯＨのバラツキの度合いが変化すると、異常と判定する条件を変える必要があり、高精度な判定を行うには、判定条件を細分化する必要がある。
　本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、複数のセル間のＳＯＣまたはＳＯＨのバラツキに関わらず、一律の条件でセルの異常を判定することができる技術を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明のある態様の管理装置は、直列接続された複数のセルのそれぞれの電圧を検出する電圧検出部と、前記複数のセルの検出電圧の内、比較対象とする少なくとも１つのセルの検出電圧にもとづく代表電圧と、検出対象とする１つのセルの検出電圧との電圧差を第１時刻と第２時刻にそれぞれ算出し、２つの電圧差の差分が閾値以上のとき、前記検出対象のセルを異常と判定する制御部と、を備える。前記制御部は、セルのＳＯＨ(State Of Health）に応じたＳＯＣ(State Of Charge)－ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）曲線を参照して、前記セルの検出電圧に対応する、前記セルの初期容量基準のＳＯＣを推定し、前記初期容量基準のＳＯＣを入力変数、ＯＣＶを出力変数とし、所定の傾きを有する一次関数に、前記推定したセルの初期容量基準のＳＯＣを適用してＯＣＶを導出し、導出したＯＣＶを、前記セルの検出電圧の代わりに使用して前記電圧差を算出する。
　本発明によれば、複数のセル間のＳＯＣまたはＳＯＨのバラツキに関わらず、一律の条件でセルの異常を判定することができる。
本発明の実施の形態に係る電源システムを説明するための図である。 図２（ａ）－（ｂ）は、正常セルと、微小短絡セルを比較した図である。 本発明の実施の形態に係る管理装置による、微小短絡の検出方法の第１の参考例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る管理装置による、微小短絡の検出方法の第２の参考例を示すフローチャートである。 ＳＯＨ＝８０％のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線と、ＳＯＨ＝１００％のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線の一例を示す図である。 図５の一次直線の位置を変えた図である。 本発明の実施の形態に係る管理装置による、微小短絡の検出方法の第１の実施例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る管理装置による、微小短絡の検出方法の第２の実施例を示すフローチャートである。
　図１は、本発明の実施の形態に係る電源システム１を説明するための図である。電源システム１は、例えば、車両の駆動用電池として車両に搭載されて使用される。電源システム１は、蓄電モジュールＭ１及び管理装置１０を備える。蓄電モジュールＭ１は、直列接続された複数のセルＣ１－Ｃ２０を含む。図１では、２０個のセルＣ１－Ｃ２０が直列接続されて１つの蓄電モジュールを形成している例を描いている。セルには、リチウムイオン電池セル、ニッケル水素電池セル、鉛電池セル、電気二重層キャパシタセル、リチウムイオンキャパシタセル等を用いることができる。以下、本明細書ではリチウムイオン電池セル（公称電圧：３．６－３．７Ｖ）を使用する例を想定する。
　管理装置１０は、放電部１１、電圧検出部１２、温度検出部１３、電流検出部１４及び制御部１５を備える。放電部１１は、複数の放電スイッチＳ１－Ｓ２０、及び複数の放電抵抗Ｒ１－Ｒ２０を含む。各セルＣ１－Ｃ２０に対して並列にそれぞれ放電回路が接続される。具体的には、第１セルＣ１の両端に第１放電スイッチＳ１と第１放電抵抗Ｒ１が直列接続され、第２セルＣ２の両端に第２放電スイッチＳ２と第２放電抵抗Ｒ２が直列接続され、第３セルＣ３の両端に第３放電スイッチＳ３と第３放電抵抗Ｒ３が直列接続され、・・・、第１９セルＣ１９の両端に第１９放電スイッチ（不図示）と第１９放電抵抗（不図示）が直列接続され、及び第２０セルＣ２０の両端に第２０放電スイッチＳ２０と第２０放電抵抗Ｒ２０が接続される。
　電圧検出部１２は、直列接続された複数のセルＣ１－Ｃ２０の各ノードと複数の電圧線で接続され、隣接する２本の電圧線間の電圧をそれぞれ検出することにより、各セルＣ１－Ｃ２０の電圧を検出する。電圧検出部１２は、検出した各セルＣ１－Ｃ２０の電圧を制御部１５に送信する。
　電圧検出部１２は制御部１５に対して高圧であるため、電圧検出部１２と制御部１５間は絶縁された状態で、通信線で接続される。電圧検出部１２は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）または汎用のアナログフロントエンドＩＣで構成することができる。電圧検出部１２はマルチプレクサ及びＡ／Ｄ変換器を含む。マルチプレクサは、隣接する２本の電圧線間の電圧を上から順番にＡ／Ｄ変換器に出力する。Ａ／Ｄ変換器は、マルチプレクサから入力されるアナログ電圧をデジタル値に変換する。
　温度検出部１３は分圧抵抗およびＡ／Ｄ変換器を含む。Ａ／Ｄ変換器は、複数の温度センサＴ１、Ｔ２（例えば、サーミスタ）と複数の分圧抵抗によりそれぞれ分圧された複数のアナログ電圧を順次、デジタル値に変換して制御部１５に出力する。制御部１５は当該デジタル値をもとに複数のセルＣ１－Ｃ２０の温度を推定する。例えば制御部１５は、各セルＣ１－Ｃ２０の温度を、各セルＣ１－Ｃ２０に最も隣接する温度センサで検出された値をもとに推定する。
　電流検出部１４は差動アンプ及びＡ／Ｄ変換器を含む。差動アンプはシャント抵抗Ｒｓの両端電圧を増幅してＡ／Ｄ変換器に出力する。Ａ／Ｄ変換器は、差動アンプから入力される電圧をデジタル値に変換して制御部１５に出力する。制御部１５は当該デジタル値をもとに複数のセルＣ１－Ｃ２０に流れる電流を推定する。なおシャント抵抗Ｒｓの代わりにホール素子を用いてもよい。
　なお制御部１５内にＡ／Ｄ変換器が搭載されており、制御部１５にアナログ入力ポートが設置されている場合、温度検出部１３及び電流検出部１４はアナログ電圧を制御部１５に出力し、制御部１５内のＡ／Ｄ変換器でデジタル値に変換してもよい。
　制御部１５は、電圧検出部１２、温度検出部１３及び電流検出部１４により検出された複数のセルＣ１－Ｃ２０の電圧、温度、及び電流をもとに複数のセルＣ１－Ｃ２０の状態を管理する。
　制御部１５はマイクロコンピュータ及び不揮発メモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ）により構成することができる。不揮発メモリ内に、ＳＯＣ－ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）マップ１５ａが保持される。ＳＯＣ－ＯＣＶマップ１５ａには、複数のセルＣ１－Ｃ２０のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線の特性データが記述されている。
　制御部１５は、複数のセルＣ１－Ｃ２０の電圧、電流、及び温度をもとに、複数のセルＣ１－Ｃ２０のＳＯＣ及びＳＯＨを推定する。ＳＯＣは例えば、ＯＣＶ法または電流積算法により推定できる。ＯＣＶ法は、検出されたセルのＯＣＶと、不揮発メモリ内に保持されるＳＯＣ－ＯＣＶ曲線の特性データをもとにＳＯＣを推定する方法である。電流積算法は、検出されたセルの充放電開始時のＯＣＶと、検出された電流の積算値をもとにＳＯＣを推定する方法である。
　ＳＯＨは、初期の満充電容量に対する現在の満充電容量の比率で規定され、数値が低いほど（０％に近いほど）劣化が進行していることを示す。二次電池の劣化は、保存劣化とサイクル劣化の和で近似できる。
　保存劣化は、充放電中であるか否かに関わらず、二次電池の各時点における温度、各時点におけるＳＯＣに応じて経時的に進行する劣化である。各時点におけるＳＯＣが高いほど（１００％に近いほど）、又は各時点における温度が高いほど、保存劣化速度が増加する。
　サイクル劣化は、充放電の回数が増えるにつれ進行する劣化である。サイクル劣化は、使用ＳＯＣ範囲、温度、電流レートに依存する。使用ＳＯＣ範囲が広いほど、温度が高いほど、又は電流レートが高いほど、サイクル劣化速度が増加する。このように二次電池の劣化は使用環境に大きく依存し、使用期間が長くなるにつれ、複数のセルＣ１－Ｃ２０の容量のばらつきが大きくなっていく。
　制御部１５は、電圧検出部１２から受信した複数のセルＣ１－Ｃ２０の電圧をもとに、複数のセルＣ１－Ｃ２０間の均等化処理を実行する。一般的なパッシブセルバランス方式では、複数のセルＣ１－Ｃ２０の内、最も容量が少ないセルの容量（以下、目標値という）まで、他のセルを放電する。なお目標値は、実容量、ＳＯＣ、ＯＣＶのいずれで規定されてもよい。ＯＣＶで規定される場合、最もＯＣＶが低いセルのＯＣＶが目標値となる。なお目標値は放電可能量または充電可能量で規定されてもよい。
　制御部１５は、複数のセルＣ１－Ｃ２０の内、最も容量が少ないセルの検出値を目標値とし、当該目標値と他の複数のセルの検出値との差分をそれぞれ算出する。制御部１５は、算出したそれぞれの差分をもとに当該他の複数のセルの放電量をそれぞれ算出する。制御部１５は、算出したそれぞれの放電量をもとに当該他の複数のセルの放電時間をそれぞれ算出する。制御部１５は、複数のセルＣ１－Ｃ２０の放電時間を含む均等化処理の制御信号を生成し、電圧検出部１２に送信する。電圧検出部１２内のスイッチ制御回路（不図示）は、制御部１５から受信した制御信号をもとに、複数の放電スイッチＳ１－Ｓ２０をそれぞれ指定された時間、オン状態に制御する。
　複数のセルＣ１－Ｃ２０のいずれかに微小短絡が発生することがある。微小短絡は過熱などの不安全事象の原因となるため、不安全事象に至る前に検出することが必要である。
　図２（ａ）－（ｂ）は、正常セルと、微小短絡セルを比較した図である。図２（ａ）に示すように正常セルＣｎは、起電力Ｅ１と内部抵抗Ｒｉにより端子電圧が決まる。一方、図２（ｂ）に示すように微小短絡セルＣｎは、内部に微小短絡経路Ｐｓが形成され、微小短絡経路Ｐｓにも電流が流れる。従って微小短絡セルＣｎでは、内部抵抗Ｒｉによる自己放電に加えて、微小短絡経路Ｐｓによる放電が発生する。よって微小短絡セルＣｎの電圧降下は、正常セルＣｎの電圧降下より大きくなる。
　図３は、本発明の実施の形態に係る管理装置１０による、微小短絡の検出方法の第１の参考例を示すフローチャートである。電圧検出部１２は、直列接続されたｎ個のセルの電圧を検出して制御部１５に送信する（Ｓ１０）。所定の判定周期（例えば、１０分間）が経過すると（Ｓ１１のＹ）、制御部１５は、ｎ個のセルの検出電圧の内、最大電圧と最小電圧を除いた（ｎ－２）個のセルの平均電圧を算出する（Ｓ１２）。制御部１５は、算出した平均電圧と、検出対象の１つのセル（以下、対象セルという）の検出電圧との電圧差を算出する（Ｓ１３）。
　制御部１５は、今回算出した現在の電圧差と、Δｔ時間（例えば、１時間）前に算出した電圧差との差分電圧ΔＶを算出する（Ｓ１４）。制御部１５は、算出した差分電圧ΔＶと判定閾値を比較する（Ｓ１５）。判定閾値は、想定する微小短絡経路Ｐｓの抵抗値と、Δｔ時間をもとに決定される。例えば、微小短絡経路Ｐｓの抵抗値を１００Ωと想定し、Δｔ時間を１時間に設定した場合、微小短絡が発生しているリチウムイオン電池セルでは１時間に４ｍＶ程度の電圧降下が発生することになる。この場合、上記判定閾値は４ｍＶに設定される。
　算出した差分電圧ΔＶが判定閾値以上の場合（Ｓ１５のＹ）、制御部１５は、対象セルに微小短絡が発生していると判定する（Ｓ１６）。算出した差分電圧ΔＶが判定閾値未満の場合（Ｓ１５のＮ）、制御部１５は、対象セルに微小短絡が発生していないと判定する。以上の処理が、蓄電モジュールＭ１に含まれる全てのセルを対象に、電源システム１の稼働中（Ｓ１７のＮ）、繰り返し実行される。
　図４は、本発明の実施の形態に係る管理装置１０による、微小短絡の検出方法の第２の参考例を示すフローチャートである。ステップＳ１５までの処理は、図３に示した第１の参考例と同じであるため説明を省略する。ステップＳ１５で算出した差分電圧ΔＶが判定閾値以上の場合（Ｓ１５のＹ）、制御部１５は、変数ａをインクリメントする（Ｓ１５１）。なお変数ａの初期値は０である。制御部１５は、変数ａの値をもとに、過去ｘ（例えば、４０）回の比較判定において、差分電圧ΔＶが判定閾値以上となった回数Ｎを特定する（Ｓ１５２）。
　回数Ｎが設定値（例えば、３０）以上の場合（Ｓ１５３のＹ）、制御部１５は、対象セルに微小短絡が発生していると判定する（Ｓ１６）。回数Ｎが設定値未満の場合（Ｓ１５３のＮ）、制御部１５は、対象セルに微小短絡が発生していないと判定する。上記ｘの値と上記設定値の値を調整することにより、微小短絡の検出にかかる時間と判定精度のバランスを調整することができる。両者の関係はトレードオフ関係にあり、上記ｘの値を大きくするほど、検出にかかる時間が長くなるが、判定精度は向上する。なお図３に示した第１例は、検出にかかる時間が最も短い例となる。
　以上の処理が、蓄電モジュールＭ１に含まれる全てのセルを対象に、電源システム１の稼働中（Ｓ１７のＮ）、繰り返し実行される。なお図３、図４に示した処理において、対象セルも平均電圧を算出する基礎データに含めてもよい。またｎ個のセルの検出電圧から、最大電圧と最小電圧をそれぞれ１つずつ除いたが、除く数は２つずつでもよいし、０でもよい。即ち、ｎ個のセルの検出電圧からそのまま平均電圧を算出してもよい。また複数の検出電圧の平均値を算出する代わりに、複数の検出電圧の中央値を算出してもよい。
　以上に説明した微小短絡の検出方法は、複数のセルＣ１－Ｃ２０のＳＯＣ及びＳＯＨが揃っていれば、微小短絡を高精度に検出することができる。しかしながら、複数のセルＣ１－Ｃ２０のＳＯＣ又はＳＯＨがばらついた状態では、平均電圧と対象セルとの間の電圧差の変動が均一に検出できず、微小短絡の検出精度が低下する。そこで、電圧差の変動を均一に評価するために規定した一次直線に、セルの検出電圧を、ＳＯＣ及びＳＯＨに応じて写像することにより、電圧差を均一に評価する手法を以下に説明する。
　図５は、ＳＯＨ＝８０％のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線と、ＳＯＨ＝１００％のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線の一例を示す図である。図５の横軸は初期容量基準のＳＯＣであり、縦軸はＯＣＶである。初期容量基準のＳＯＣは、現在ＳＯＣ／初期ＦＣＣ（Full Charge Capacity)で規定される。即ち、初期容量基準のＳＯＣは、現在ＳＯＣを初期の満充電容量で正規化したＳＯＣである。
　ＳＯＣ－ＯＣＶマップ１５ａには、蓄電モジュールＭ１に使用されるセルの、ＳＯＨ１％刻み、ＳＯＨ５％刻み、又はＳＯＨ１０％刻みの複数のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線が予め登録されていてもよい。またＳＯＣ－ＯＣＶマップ１５ａに、ＳＯＨ＝１００％のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線のみが登録されている場合、制御部１５は各セルのＳＯＨをもとに、ＳＯＨ＝１００％のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線を補正して、各セルの近似的なＳＯＣ－ＯＣＶ曲線を導出する。具体的には、ＳＯＨ＝１００％のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線を、セルのＳＯＨに応じてＸ軸方向に縮小することにより、各セルのＳＯＨに応じたＳＯＣ－ＯＣＶ曲線の近似曲線を導出することができる。
　図５に示すように、ＳＯＨ＝８０％で初期容量基準のＳＯＣが０．１の第１セルと、ＳＯＨ＝１００％で初期容量基準のＳＯＣが０．２の第２セルがあるとする。このとき第１セルのＯＣＶは３．３９Ｖであり、第２セルのＯＣＶは３．４６Ｖである。直列接続された第１セルと第２セルに、初期容量基準のＳＯＣ＝０．５相当の充電が実施されると、第１セルの初期容量基準のＳＯＣは０．６に、第２セルの初期容量基準のＳＯＣが０．７に増加する。このとき第１セルのＯＣＶは３．９３Ｖに、第２セルのＯＣＶは３．８９Ｖに上昇する。
　充電前は、第２セルのＯＣＶのほうが第１セルのＯＣＶより高かったが、充電後は、第１セルのＯＣＶのほうが第２セルのＯＣＶより高くなっている。即ち、両者の電圧差の符号が逆転している。これは、第１セルと第２セルとのＳＯＨ差に起因している。そこで、ＳＯＨ差を正規化する。
　初期容量基準のＳＯＣを入力変数、ＯＣＶを出力変数、傾きを正とする一次関数（一次直線）を導入する。図５に示す例では、ＳＯＨ＝１００％のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線の初期容量基準のＳＯＣが０．５の地点を通る接線を、一次直線として導入している。
　制御部１５は、各セルのＳＯＨに応じたＳＯＣ－ＯＣＶ曲線を参照して、各セルの検出電圧に対応する初期容量基準のＳＯＣを推定する。なおセルの電圧検出時に、蓄電モジュールＭ１が充放電中の場合は、検出電圧がＯＣＶではなく、ＣＣＶ（Closed Circuit Voltage）になる。簡易的な方法として、ＣＣＶをノイズ除去フィルタに通して、ノイズ除去後のＣＣＶをＯＣＶとして取り扱う方法がある。より厳密な方法として、ＣＣＶを、電流と内部抵抗をもとに補正してＯＣＶを推定する方法がある。その際、内部抵抗を、温度、ＳＯＣ及びＳＯＨに応じて補正することにより、より精度を向上させることができる。
　制御部１５は、各セルの検出電圧に対応する初期容量基準のＳＯＣを、上記一次関数に適用して代替ＯＣＶを導出する。制御部１５は、代替ＯＣＶをもとに、正規化後の電圧差を算出する。図５では、ＳＯＨ＝８０％のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線における初期容量基準のＳＯＣが０．６のときのＯＣＶを下方向に移動させて、一次直線における初期容量基準のＳＯＣが０．６のときのＯＣＶに変換している。また、ＳＯＨ＝１００％のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線における初期容量基準のＳＯＣが０．７のときのＯＣＶを下方向に移動させて、一次直線における初期容量基準のＳＯＣが０．７のときのＯＣＶに変換している。そして、一次直線上に変換した２つのＯＣＶの電圧差を、正規化後の電圧差として算出している。
　図５に示す例では、充電前の正規化後電圧差と、充電後の正規化後電圧差に差異がないと評価できるため、微小短絡が発生していないと判定される。一方、ＳＯＨの正規化をしない場合、充電前の電圧差と充電後の電圧差に差異が生じているため、微小短絡が発生していないにも関わらず、微小短絡が発生していると誤判定されてしまうことになる。
　放電前の電圧差と放電後の電圧差を比較する場合も同様である。このように、充放電前の電圧差と、充放電後の電圧差を直線上に写像することにより、第１セルと第２セルとの間のＳＯＨの差異によるＳＯＣ－ＯＣＶ曲線の差異を吸収することができる。即ち、直列接続された複数のセルに対する充放電による複数のセルのＳＯＣの変化を、複数のセル間のＳＯＣの比率を維持したリニアな変化に置き換えることができる。微小短絡が発生していなければ、複数のセルの電圧差は、直線上のどの区間をとっても一定になる。
　図６は、図５の一次直線の位置を変えた図である。一次直線は、電圧検出部１２の最低検出単位より大きな値の傾きを持つものであれば、どの位置に導入されてもよい。なお、電圧検出部１２の最低検出単位より傾きが小さい場合は、複数のセル間の電圧差の変化を高精度に検出することができなくなる。
　図７は、本発明の実施の形態に係る管理装置１０による、微小短絡の検出方法の第１の実施例を示すフローチャートである。電圧検出部１２は、直列接続されたｎ個のセルの電圧を検出して制御部１５に送信する（Ｓ１０）。所定の判定周期（例えば、１０分間）が経過すると（Ｓ１１のＹ）、制御部１５は、各セルのＳＯＨに応じたＳＯＣ－ＯＣＶ曲線を参照して、各セルの初期容量基準のＳＯＣを推定する（Ｓ１１１）。制御部１５は、各セルの初期容量基準のＳＯＣをもとに、一次関数に各セルの検出電圧を写像する（Ｓ１１２）。制御部１５は、ｎ個の写像された電圧の内、最大電圧と最小電圧を除いた（ｎ－２）個のセルの平均電圧を算出する（Ｓ１２ａ）。制御部１５は、算出した平均電圧と、対象セルの写像された電圧との電圧差を算出する（Ｓ１３ａ）。
　制御部１５は、今回算出した現在の電圧差と、Δｔ時間（例えば、１時間）前に算出した電圧差との差分電圧ΔＶを算出する（Ｓ１４）。制御部１５は、算出した差分電圧ΔＶと判定閾値を比較する（Ｓ１５）。判定閾値は、一次関数の傾きの値に応じた値に設定される。一次関数の傾きが急に設定されている場合、差分電圧ΔＶの値が大きく算出されるため、判定閾値も大きく設定する必要がある。
　算出した差分電圧ΔＶが判定閾値以上の場合（Ｓ１５のＹ）、制御部１５は、対象セルに微小短絡が発生していると判定する（Ｓ１６）。算出した差分電圧ΔＶが判定閾値未満の場合（Ｓ１５のＮ）、制御部１５は、対象セルに微小短絡が発生していないと判定する。以上の処理が、蓄電モジュールＭ１に含まれる全てのセルを対象に、電源システム１の稼働中（Ｓ１７のＮ）、繰り返し実行される。
　図８は、本発明の実施の形態に係る管理装置１０による、微小短絡の検出方法の第２の実施例を示すフローチャートである。ステップＳ１５までの処理は、図７に示した第１の実施例と同じであるため説明を省略する。ステップＳ１５で算出した差分電圧ΔＶが判定閾値以上の場合（Ｓ１５のＹ）、制御部１５は、変数ａをインクリメントする（Ｓ１５１）。なお変数ａの初期値は０である。制御部１５は、変数ａの値をもとに、過去ｘ（例えば、４０）回の比較判定において、差分電圧ΔＶが判定閾値以上となった回数Ｎを特定する（Ｓ１５２）。
　回数Ｎが設定値（例えば、３０）以上の場合（Ｓ１５３のＹ）、制御部１５は、対象セルに微小短絡が発生していると判定する（Ｓ１６）。回数Ｎが設定値未満の場合（Ｓ１５３のＮ）、制御部１５は、対象セルに微小短絡が発生していないと判定する。以上の処理が、蓄電モジュールＭ１に含まれる全てのセルを対象に、電源システム１の稼働中（Ｓ１７のＮ）、繰り返し実行される。
　以上説明したように本実施の形態によれば、各セルの検出電圧を直線上の値に変換することにより、ＳＯＣ又はＳＯＨの状態に関わらずに、共通の指標で微小短絡の有無を評価することができる。より具体的には、初期容量基準のＳＯＣを横軸として単調増加する一次直線を導入し、セルの検出電圧を、ＳＯＣ及びＳＯＨに応じて当該一次直線上の値に変換して、複数のセル間の電圧差を算出する。このように正規化された電圧差は、微小短絡が発生していない場合、変化しない。微小短絡が発生した場合、正規化された電圧差は、ＳＯＣ又はＳＯＨによらずに一律に拡大する。
　また本実施の形態では、ＳＯＣ又はＳＯＨに応じて判定閾値を変更することがなく、一律に微小短絡の有無を判定することができる。
　このように本実施の形態では、判定閾値や判定条件を変更せずに、セルのＳＯＣ、ＳＯＨ及び検出電圧の限られた情報から、検出電圧を、一律に微小短絡の有無を判定できる値に変換する。これにより、判定条件を細分化することなく、長期運用のどのフェーズでも、均一に精度よく微小短絡の有無を判定することができる。
　以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
　上記図５、図６では、傾きが正の一次関数を用いる例を示したが、傾きが負の一次関数を用いてもよい。その場合、差分電圧と判定閾値との大小関係を逆にして判定すればよい。
　上述の実施の形態では車載用途の電源システム１に本発明を適用する例を説明したが、定置型蓄電用途の電源システムにも本発明を適用することができる。またノート型ＰＣやスマートフォンなどの電子機器用途の電源システムにも本発明を適用することができる。
　なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。
［項目１］
　直列接続された複数のセル（Ｃ１－Ｃ２０）のそれぞれの電圧を検出する電圧検出部（１２）と、
　前記複数のセル（Ｃ１－Ｃ２０）の検出電圧の内、比較対象とする少なくとも１つのセルの検出電圧にもとづく代表電圧と、検出対象とする１つのセルの検出電圧との電圧差を第１時刻と第２時刻にそれぞれ算出し、２つの電圧差の差分が閾値以上のとき、前記検出対象のセルを異常と判定する制御部（１５）と、を備え、
　前記制御部（１５）は、
　セル（Ｃｎ）のＳＯＨ(State Of Health）に応じたＳＯＣ(State Of Charge)－ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）曲線を参照して、前記セル（Ｃｎ）の検出電圧に対応する、前記セル（Ｃｎ）の初期容量基準のＳＯＣを推定し、
　前記初期容量基準のＳＯＣを入力変数、ＯＣＶを出力変数とし、所定の傾きを有する一次関数に、前記推定したセル（Ｃｎ）の初期容量基準のＳＯＣを適用してＯＣＶを導出し、導出したＯＣＶを、前記セル（Ｃｎ）の検出電圧の代わりに使用して前記電圧差を算出する、
　ことを特徴とする管理装置（１０）。
　これによれば、複数のセル（Ｃ１－Ｃ２０）間のＳＯＣまたはＳＯＨのバラツキに関わらず、一律の条件でセル（Ｃｎ）の異常を判定することができる。
［項目２］
　前記閾値は、前記一次関数の傾きの値に応じた値に設定されることを特徴とする項目１に記載の管理装置（１０）。
　これによれば、一次関数の傾きに応じた閾値を設定することにより、微小短絡の有無を高精度に判定することができる。
［項目３］
　前記制御部（１５）は、前記複数のセル（Ｃ１－Ｃ２０）の検出電圧の内、最大電圧と最小電圧を除き、残りの複数のセルの検出電圧を平均化して、前記代表電圧を算出することを特徴とする項目１または２に記載の管理装置（１０）。
　これによれば、高品位な比較対象の電圧を生成することができる。
［項目４］
　前記制御部（１５）は、前記２つの電圧差の差分を所定時間を経過する度に算出し、算出した電圧差の差分と前記閾値とをそれぞれ比較し、過去ｘ（ｘは２以上の整数）回の比較において、Ｎ（Ｎは２以上の整数）回以上、前記差分が前記閾値以上のとき、前記検出対象のセルを異常と判定することを特徴とする項目１から３のいずれか１項に記載の管理装置（１０）。
　これによれば、微小短絡の検出にかかる時間と判定精度のバランスを好適に調整することができる。
［項目５］
　直列接続された複数のセル（Ｃ１－Ｃ２０）と、
　前記直列接続された複数のセル（Ｃ１－Ｃ２０）を管理する項目１から４のいずれか１項に記載の管理装置（１０）と、
　を備えることを特徴とする電源システム（１）。
これによれば、複数のセル（Ｃ１－Ｃ２０）間のＳＯＣまたはＳＯＨのバラツキに関わらず、一律の条件でセル（Ｃｎ）の異常を判定することができる電源システム（１）を構築することができる。
　１　電源システム、　Ｍ１　蓄電モジュール、　Ｃ１－Ｃ２０　セル、　Ｒｓ　シャント抵抗、　Ｅ１　起電力、　Ｒｉ　内部抵抗、　Ｒ１－Ｒ２０　放電抵抗、　Ｓ１－Ｓ２０　放電スイッチ、　Ｐｓ　微小短絡経路、　１０　管理装置、　１１　放電部、　１２　電圧検出部、　１３　温度検出部、　１４　電流検出部、　１５　制御部、　１５ａ　ＳＯＣ－ＯＣＶマップ。

Claims (5)

  1. 　直列接続された複数のセルのそれぞれの電圧を検出する電圧検出部と、
    　前記複数のセルの検出電圧の内、比較対象とする少なくとも１つのセルの検出電圧にもとづく代表電圧と、検出対象とする１つのセルの検出電圧との電圧差を第１時刻と第２時刻にそれぞれ算出し、２つの電圧差の差分が閾値以上のとき、前記検出対象のセルを異常と判定する制御部と、を備え、
    　前記制御部は、
    　セルのＳＯＨ(State Of Health）に応じたＳＯＣ(State Of Charge)－ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）曲線を参照して、前記セルの検出電圧に対応する、前記セルの初期容量基準のＳＯＣを推定し、
    　前記初期容量基準のＳＯＣを入力変数、ＯＣＶを出力変数とし、所定の傾きを有する一次関数に、前記推定したセルの初期容量基準のＳＯＣを適用してＯＣＶを導出し、導出したＯＣＶを、前記セルの検出電圧の代わりに使用して前記電圧差を算出する、
    　ことを特徴とする管理装置。
  2. 　前記閾値は、前記一次関数の傾きの値に応じた値に設定されることを特徴とする請求項１に記載の管理装置。
  3. 　前記制御部は、前記複数のセルの検出電圧の内、最大電圧と最小電圧を除き、残りの複数のセルの検出電圧を平均化して、前記代表電圧を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の管理装置。
  4. 　前記制御部は、前記２つの電圧差の差分を所定時間を経過する度に算出し、算出した電圧差の差分と前記閾値とをそれぞれ比較し、過去ｘ（ｘは２以上の整数）回の比較において、Ｎ（Ｎは２以上の整数）回以上、前記差分が前記閾値以上のとき、前記検出対象のセルを異常と判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の管理装置。
  5. 　直列接続された複数のセルと、
    　前記直列接続された複数のセルを管理する請求項１から４のいずれか１項に記載の管理装置と、
    　を備えることを特徴とする電源システム。
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