JP2005011757A - 二次電池の温度異常検知装置および異常検知方法 - Google Patents
二次電池の温度異常検知装置および異常検知方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005011757A JP2005011757A JP2003176757A JP2003176757A JP2005011757A JP 2005011757 A JP2005011757 A JP 2005011757A JP 2003176757 A JP2003176757 A JP 2003176757A JP 2003176757 A JP2003176757 A JP 2003176757A JP 2005011757 A JP2005011757 A JP 2005011757A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- battery
- secondary battery
- abnormality
- cooling
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/613—Cooling or keeping cold
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
- H01M10/625—Vehicles
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/63—Control systems
- H01M10/633—Control systems characterised by algorithms, flow charts, software details or the like
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
- H01M10/6561—Gases
- H01M10/6563—Gases with forced flow, e.g. by blowers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/66—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells
- H01M10/663—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells the system being an air-conditioner or an engine
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/42—Grouping of primary cells into batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
【課題】冷却ファンを有するバッテリの温度異常を的確に検知する。
【解決手段】バッテリＥＣＵ１００は、バッテリ２００を構成する複数のバッテリセルに設けられた複数のバッテリ温度センサ２２１〜２２３と、冷却ファン３００とに接続され、冷却ファン３００の作動を検知する回路と、バッテリ温度センサ２２１〜２２３により測定されたバッテリ温度の所定時間における温度上昇がしきい値よりも小さい時間が連続している時間が予め定められた時間よりも長くかつ測定されたバッテリ温度の最大値と最小値との差に基づいて求められる冷却ファン３００の適正作動時間よりも冷却ファン３００が長い時間作動している場合にのみ、バッテリ温度センサ２２１〜２２３により測定されたバッテリ温度の最大値と最小値との偏差に基づいてバッテリ２００の温度異常を判定する回路とを含む。
【選択図】 図１
【解決手段】バッテリＥＣＵ１００は、バッテリ２００を構成する複数のバッテリセルに設けられた複数のバッテリ温度センサ２２１〜２２３と、冷却ファン３００とに接続され、冷却ファン３００の作動を検知する回路と、バッテリ温度センサ２２１〜２２３により測定されたバッテリ温度の所定時間における温度上昇がしきい値よりも小さい時間が連続している時間が予め定められた時間よりも長くかつ測定されたバッテリ温度の最大値と最小値との差に基づいて求められる冷却ファン３００の適正作動時間よりも冷却ファン３００が長い時間作動している場合にのみ、バッテリ温度センサ２２１〜２２３により測定されたバッテリ温度の最大値と最小値との偏差に基づいてバッテリ２００の温度異常を判定する回路とを含む。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のバッテリセル（単電池）を直列に接続した二次電池に関し、特に、車両に搭載された二次電池の温度異常を検知する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機により車両の駆動力を得る、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車は、二次電池を搭載している。電気自動車は、この二次電池に蓄えられた電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動する。ハイブリッド自動車は、この二次電池に蓄えられた電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動したり、電動機によりエンジンをアシストして車両を駆動したりする。燃料電池車は、燃料電池による電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動したり、この燃料電池による電力に加えて二次電池に蓄えられた電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動したりする。
【０００３】
これらの二次電池は、高電圧高出力を必要とするため、たとえば、１．２Ｖ程度のニッケル水素電池のバッテリセルを６個程度直列に接続したバッテリモジュールを、３０個程度直列に接続してバッテリパックを形成している。すなわち、このような二次電池は、１８０個（あるいは２００個以上の）バッテリセルを直列に搭載している。
【０００４】
内燃機関のみを車両の駆動源としていた従来の車両には搭載されていなかったこのような二次電池を、電気自動車やハイブリッド自動車などは搭載しなければならない。また、従来の車両に搭載されていた補機類（ライト、オーディオ等）用の鉛蓄電池に対しては冷却を考慮する必要は少なかったが、このような二次電池においては、冷却を十分に考慮する必要がある。
【０００５】
特に、高温による二次電池の劣化などの不具合の発生を抑制するために二次電池の温度を検知して、必要に応じて冷却する必要がある。しかしながら、上述したように、バッテリパック（組電池）は、多数のバッテリセル（単電池）を直列に接続したものであって、電池温度は単電池ごとに検知される。このため、単電池の電池温度にばらつきがある。たとえば、二次電池が充放電されて温度が上昇して冷却ファンにより冷却空気がバッテリパックに送り込まれると、その冷却ファン側に配置されたバッテリセルとの熱交換が行なわれた空気で、冷却ファンから遠い位置に配置されたバッテリセルとが熱交換される。また、冷却空気との接触面積もバッテリセル毎に同じ面積であるとは限らない。
【０００６】
このような状況は、バッテリパックにおけるバッテリセルの配置、冷却ファンの配置、外部熱源の配置などにも起因して発生する。いずれが原因であっても、多数のバッテリセルから構成されるバッテリパックは一様に冷却することが不可能であるので、バッテリパック温度（複数のバッテリセルの温度）を検知して、その温度から電池の温度異常を検知することが困難である。このような二次電池の冷却に関して、以下の公報に開示される技術がある。
【０００７】
特開平１１−１７８２３１号公報（特許文献１）は、高圧組電池のきめ細かい温度管理によりその安全性を向上させるとともに、その使い勝手を向上した電気自動車用組電池の温度管理装置を開示する。この温度管理装置は、直列そして／または並列接続された多数の単電池を共通のケ−ス内に収容してなる組電池内に設けられた多数の電池温度センサと、各電池温度センサの出力信号を処理する信号処理部とを備え、信号処理部は、各電池温度センサの一個だけが残りの電池温度センサより所定温度以上低い温度に相当する低温度抵抗値をもつ場合に、低温度抵抗値をもつ電池温度センサの信号を異常と判定して電池の充放電を許可する回路と、各電池温度センサの一部がそれより多い残りの電池温度センサより所定温度以上高い温度に相当する高温度抵抗値をもつ場合に、電池温度の異常と判定して電池の充放電を禁止する回路とを有する。
【０００８】
この温度管理装置によると、各電池温度センサの一個だけが残りの電池温度センサより所定温度以上低い温度に相当する低温度抵抗値をもつ場合に、電池が異常なのではなく、センサが異常であるとして、このセンサの出力を無視して充放電を許可する。すなわち、同じ電池ケース内部で一個だけ低温度であるということは、そのまま充放電を続行してもなんら問題は生じない。さらに、各電池温度センサの一部がそれより多い残りの電池温度センサより所定温度（通常のばらつき範囲）以上高い温度に相当する高温度抵抗値をもつ場合に、電池温度の異常と判定して電池の充放電を禁止する。結局、多数の電池温度センサを用いて電池ケース内各部温度をモニタする場合、一部センサの温度が残りの多数のセンサの温度より高い場合にだけ、一部電池が実際に異常高温となっている危険が存在するわけであり、それ以外の温度ばらつきでは充放電を禁止する必要がない。このように温度管理できるので、無用な充放電禁止を回避できる。
【０００９】
特開２００１−３１３０９２号公報（特許文献２）は、二次電池の冷却装置の異常を検出するとともに、二次電池を適正な温度範囲にする冷却装置を開示する。この冷却装置は、二次電池の充放電電流と冷却性能とから計算される推定温度Ｔｅと実際の電池温度Ｔｂとの偏差ΔＴがしきい値Ｔｒより大きいときには、冷却用のファンをＨｉモードで駆動して、二次電池の温度の異常な上昇を抑制する回路と、冷却用のファンをＨｉモードで駆動した状態で所定時間経過しても偏差ΔＴがしきい値Ｔｒより大きいときには、装置の冷却機能に対する何らかの異常が発生した判断して異常を出力する回路とを含む。
【００１０】
この冷却装置によると、二次電池の異常な温度上昇を抑制することができるとともに装置の冷却機能に対する何らかの異常をより適切に検出することができる。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１１−１７８２３１号公報
【００１２】
【特許文献２】
特開２００１−３１３０９２号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示された温度管理装値によると、電池が正常である場合においても、バッテリセル毎の配置の状態の差異により（バッテリパックにおけるバッテリセルと冷却ファンとの位置関係等により）、放熱効率に差異が発生してしまう場合に対応できない。すなわち、このような配置上の理由により電池温度のばらつきが生じた場合であっても、電池温度が異常であると判定することになる。
【００１４】
また、特許文献２に開示された冷却装置では、冷却装置の異常を検知するために、Ｈｉ、Ｍｅ、Ｌｏの３段階毎に冷却ファンの性能を予め把握する必要がある。また、冷却ファンのこれらのモード毎にしか（すなわち、段階毎にしか）、冷却装置の異常を検知できない。冷却ファンの動作状態が段階的ではなく、連続的に（たとえば、動作電圧を連続的に）変化させる場合には、その異常判断が複雑になる。特に、推定温度の計算には係数を予め設定する必要があり、これらの係数は車両や電池毎に異なるので、係数の設定が困難である。
【００１５】
本発明は、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、簡単な装置構成で、的確に冷却装置を有する二次電池の温度異常を検知することができる二次電池の異常検知装置および異常検知方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る二次電池の温度異常検知装置は、複数の単電池から構成される二次電池の温度異常を検知する。この異常検知装置は、複数の単電池の中の少なくとも２個の単電池の温度を測定するための測定手段と、単電池の温度を均一にするための温度均一化手段と、温度均一化手段の作動に対応させて、測定手段により測定された単電池の温度に基づいて、二次電池の温度異常を検知するための検知手段とを含む。
【００１７】
第１の発明によると、温度均一化手段により、たとえば冷却空気が二次電池の筐体内に送込まれて、単電池を冷却して単電池の温度を均一にする。このような状態で、すなわち、温度均一化手段が十分に作動している状態で、検知手段は、測定手段により測定された単電池の温度に基づいて、二次電池の温度異常を検知する。このとき、たとえば、測定された２個以上の単電池の温度偏差が予め定められた値よりも大きいと、二次電池の温度が異常であることを検知する。このため、検知手段により二次電池の温度異常が判断されるのは、単電池の温度が十分に均一化されたときのみであって、単電池と冷却ファンなどとの位置関係に基づく電池の放電効率の違いによる異常検知や、冷却ファンが作動しない時に拡大した温度偏差による異常検知を回避することができる。その結果、簡単な装置構成で、的確に冷却装置を有する二次電池の温度異常を検知することができる、二次電池の温度異常検知装置を提供することができる。
【００１８】
第２の発明に係る二次電池の温度異常検知装置においては、第１の発明の構成に加えて、温度均一化手段は、複数の単電池に冷却媒体を供給することにより単電池を冷却して単電池の温度を均一にするための手段を含む。異常検知装置は、冷却媒体による二次電池の冷却状態が十分であるか否かを判定するための判定手段をさらに含む。検知手段は、冷却媒体による二次電池の冷却状態が判定手段により十分であると判定されたことに対応させて、二次電池の温度異常を検知するための手段を含む。
【００１９】
第２の発明によると、検知手段により二次電池の温度異常が判断されるのは、二次電池が冷却媒体により十分に冷却されて単電池の温度が均一化されたときのみである。このため、判定手段により二次電池が十分に冷却されていると判定されたときに単電池間の温度偏差などに基づいて二次電池の温度異常を検知することができ、単電池の放電効率の違いによる二次電池の異常検知や、冷却ファンが作動しない時に拡大した温度偏差による異常検知を回避することができる。
【００２０】
第３の発明に係る二次電池の温度異常検知装置においては、第２の発明の構成に加えて、判定手段は、測定手段により測定された単電池間の温度差と、予め記憶された、温度差と冷却時間との関係に基づいて、二次電池が十分に冷却される冷却時間を算出するための手段と、温度均一化手段の作動時間を検知するための手段と、算出された冷却時間と検知された作動時間とに基づいて、二次電池の冷却状態が十分であるか否かを判定するための手段とを含む。
【００２１】
第３の発明によると、冷却時間が長いほど温度差が少なくなるという傾向を利用して、予め温度差と冷却時間との関係を記憶しておく。測定した単電池間の温度差から二次電池が十分に冷却される冷却時間を算出する。この冷却時間以上、二次電池が冷却されている状態であると、単電池の温度は均一化されているはずである。この状態において、単電池間の温度の偏差が大きいと、二次電池の温度が異常であることを検知できる。
【００２２】
第４の発明に係る二次電池の温度異常検知装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、測定手段ごとに、測定された温度の所定時間内における温度上昇を検知して、温度上昇が予め定められた変化量以下であると、検知手段による二次電池の温度異常を検知するように、検知手段を制御するための制御手段をさらに含む。
【００２３】
第４の発明によると、測定手段ごとにおいて、測定された温度の所定時間内における温度上昇が予め定められた変化量以下であると、大きな電流値での充放電が行なわれていないか、大きな電流値での充放電が行われていても十分に冷却されているという状態を示していると考えることができる。このような状態であると、制御手段により検知手段が制御されて二次電池の温度異常を検知する。このため、二次電池の充放電電流が大幅に変化するような過渡的な状態（すなわち単電池間における温度の偏差が過渡的に大きく検知される状態）を避けて、二次電池の温度異常を検知できる。
【００２４】
第５の発明に係る二次電池の温度異常検知装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、測定手段ごとに、測定された温度の所定時間の温度上昇を検知して、全ての測定手段において温度上昇が予め定められた変化量以下であると、検知手段による二次電池の温度異常を検知するように、検知手段を制御するための制御手段をさらに含む。
【００２５】
第５の発明によると、全ての測定手段ごとにおいて、測定された温度の所定時間内における温度上昇が予め定められた変化量以下であると、大きな電流値での充放電が行なわれていないか、大きな電流値での充放電が行なわれていても十分に冷却されているという状態を示していると考えることができる。このような状態であると、制御手段により検知手段が制御されて二次電池の温度異常を検知する。このため、二次電池の充放電電流が大幅に変化するような過渡的な状態（すなわち単電池間における温度の偏差が過渡的に大きく検知される状態）を避けて、二次電池の温度異常を検知できる。
【００２６】
第６の発明に係る二次電池の温度異常検知装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、検知手段は、２以上の測定手段により測定された温度の偏差が予め定められた値よりも大きいと、二次電池の温度が異常であると検知するための手段を含む。
【００２７】
第６の発明によると、たとえば測定手段が２個であるとその２個の測定手段により測定された温度の差、測定手段が３個であると３個の測定手段により測定された温度の最大値と最小値との差が、予め定められたしきい値よりも大きいと、二次電池の温度が異常であると判断できる。
【００２８】
第７の発明に係る二次電池の温度異常検知方法は、複数の単電池から構成される二次電池の温度異常を検知する。この異常検知方法は、複数の単電池の中の少なくとも２個の単電池の温度を測定する測定ステップと、単電池の温度を均一にする温度均一化ステップと、温度均一化ステップの実行に対応させて、測定ステップにより測定された単電池の温度に基づいて、二次電池の温度異常を検知する検知ステップとを含む。
【００２９】
第７の発明によると、温度均一化ステップにて、たとえば冷却空気が二次電池の筐体内に送り込まれて、単電池を冷却して単電池の温度を均一にする。このような状態で、すなわち、温度均一化ステップが十分に実行されている状態で、検知ステップは、測定ステップにより測定された単電池の温度に基づいて、二次電池の温度異常を検知する。このとき、たとえば、測定された２個以上の単電池の温度偏差が予め定められた値よりも大きいと、二次電池の温度が異常であることを検知する。このため、検知ステップにより二次電池の温度異常が判断されるのは、単電池の温度が十分に均一化されたときのみであって、単電池と冷却ファンなどとの位置関係に基づく電池の放電効率の違いによる異常検知や、冷却ファンが作動しない時に拡大した温度偏差による異常検知を回避することができる。その結果、簡単な方法構成で、的確に冷却方法を有する二次電池の温度異常を検知することができる、二次電池の温度異常検知方法を提供することができる。
【００３０】
第８の発明に係る二次電池の温度異常検知方法においては、第７の発明の構成に加えて、温度均一化ステップは、複数の単電池に冷却媒体を供給することにより単電池を冷却して単電池の温度を均一にするステップを含む。異常検知方法は、冷却媒体による二次電池の冷却状態が十分であるか否かを判定する判定ステップをさらに含む。検知ステップは、冷却媒体による二次電池の冷却状態が判定ステップにて十分であると判定されたことに対応させて、二次電池の温度異常を検知するステップを含む。
【００３１】
第８の発明によると、検知ステップにて二次電池の温度異常が判断されるのは、二次電池が冷却媒体により十分に冷却されて単電池の温度が均一化されたときのみである。このため、判定ステップにより二次電池が十分に冷却されていると判定されたときに単電池間の温度偏差などに基づいて二次電池の温度異常を検知することができ、単電池の放電効率の違いによる二次電池の異常検知や、冷却ファンが作動しない時に拡大した温度偏差による異常検知を回避することができる。
【００３２】
第９の発明に係る二次電池の温度異常検知方法においては、第８の発明の構成に加えて、判定ステップは、測定ステップにて測定された単電池間の温度差と、予め記憶された、温度差と冷却時間との関係に基づいて、二次電池が十分に冷却される冷却時間を算出するステップと、温度均一化ステップの作動時間を検知するステップと、算出された冷却時間と検知された作動時間とに基づいて、二次電池の冷却状態が十分であるか否かを判定するステップとを含む。
【００３３】
第９の発明によると、冷却時間が長いほど温度差が少なくなるという傾向を利用して、予め温度差と冷却時間との関係を記憶しておく。測定した単電池間の温度差から二次電池が十分に冷却される冷却時間を算出する。この冷却時間以上、二次電池が冷却されている状態であると、単電池の温度は均一化されているはずである。この状態において、単電池間の温度の偏差が大きいことに基づいて、二次電池の温度が異常であることを検知できる。
【００３４】
第１０の発明に係る二次電池の温度異常検知方法は、第７〜９のいずれかの発明の構成に加えて、測定ステップごとに、測定された温度の所定時間内の温度上昇を検知して、温度上昇が予め定められた変化量以下であると、検知ステップにて二次電池の温度異常を検知するように、検知ステップを制御する制御ステップをさらに含む。
【００３５】
第１０の発明によると、測定ステップにて、測定された温度の所定時間内の温度上昇が予め定められた変化量以下であると、大きな電流値での充放電が行なわれていないか、大きな電流値での充放電が行なわれていても十分に冷却されているという状態を示していると考えることができる。このような状態であると、制御ステップにより検知ステップが制御されて二次電池の温度異常を検知する。このため、二次電池の充放電電流が大幅に変化するような過渡的な状態（すなわち単電池間における温度の偏差が過渡的に大きく検知される状態）を避けて、二次電池の温度異常を検知できる。
【００３６】
第１１の発明に係る二次電池の温度異常検知方法は、第７〜９のいずれかの発明の構成に加えて、測定ステップごとに、測定された温度の所定時間内の温度上昇を検知して、全ての測定ステップにおいて温度上昇が予め定められた変化量以下であると、検知ステップによる二次電池の温度異常を検知するように、検知ステップを制御する制御ステップをさらに含む。
【００３７】
第１１の発明によると、全ての測定ステップにて、測定された温度の所定時間内における温度上昇が予め定められた変化量以下であると、大きな電流値での充放電が行なわれていないか、大きな電流値での充放電が行なわれていても十分に冷却されているという状態を示していると考えることができる。このような状態であると、制御ステップにより検知ステップが制御されて二次電池の温度異常を検知する。このため、二次電池の充放電電流が大幅に変化するような過渡的な状態（すなわち単電池間における温度の偏差が過渡的に大きく検知される状態）を避けて、二次電池の温度異常を検知できる。
【００３８】
第１２の発明に係る二次電池の温度異常検知方法においては、第７〜１１のいずれかの発明の構成に加えて、検知ステップは、２以上の測定ステップにより測定された温度の偏差が予め定められた値よりも大きいと、二次電池の温度が異常であると検知するステップを含む。
【００３９】
第１２の発明によると、たとえば測定ステップが２個であるとその２個の測定ステップにより測定された温度の差、測定ステップが３個であると３個の測定ステップにより測定された温度の最大値と最小値との差が、予め定められたしきい値よりも大きいと、二次電池の温度が異常であると判断できる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００４１】
図１に、本発明の実施の形態に係るバッテリ冷却システムのブロック図を示す。図１に示すように、この冷却システムは、バッテリＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００と、バッテリ２００と、バッテリ２００に冷却空気を送込む冷却ファン３００とを含む。なお、冷却ファン３００は、バッテリ２００から冷却空気を吸出すようにしてもよい。
【００４２】
バッテリＥＣＵ１００は、後述するプログラムなどを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＣＰＵで実行されるプログラムやプログラムで使用される各種のしきい値や後述するマップを記憶するメモリと、プログラムにおいて各種変数をカウントするカウンタと、温度センサや冷却ファン３００との間における信号の送受信のためのインターフェイスとを含む。ＣＰＵ、メモリ、カウンタおよびインターフェイスとは、内部バスで接続されている。
【００４３】
なお、このような構成を有するバッテリＥＣＵ１００は一例であって、この構成に限定されるものではない。たとえば、カウンタはＣＰＵの内部にあってもよいし、バッテリＥＣＵ１００の中が内部バスで接続されていなくてもよい。
【００４４】
バッテリ２００は、１．２Ｖ程度のニッケル水素電池セルを直列に６個程度接続したバッテリモジュールを３０個程度直列に積層した構造を有する。ただし、本発明において、バッテリの種類は、このニッケル水素電池に限定されるものではない。
【００４５】
バッテリ２００には、車室内の空気を吸込んで、バッテリ２００に送り込むことにより、バッテリ２００を冷却する冷却ファン３００が、冷却通路を介して接続されている。図１に示すように、バッテリ２００の温度をバッテリセルごとに検知するバッテリ温度センサ２２１〜２２３と、バッテリ２００を冷却する空気の温度を検知するバッテリ冷却風温度センサ２２０とが設けられている。これらのバッテリ温度センサ２２１〜２２３は、図１においては３個としたが、本発明はこの３個に限定されない。
【００４６】
冷却ファン２００の上流側（バッテリ２００の反対側）には、たとえばエアコンディショナ（以下、エアコンという）が設けられる。このエアコンは、車室内の空気を冷却／暖気する空調装置である。エアコンで温度調整された車室内の空気は、冷却ファン３００により、バッテリ２００に供給される。このエアコンにより調整された車室内の温度が、バッテリ冷却風温度センサ２２０により検知される。
【００４７】
これらの、バッテリ冷却風温度センサ２２０およびバッテリ温度センサ２２１〜２２３、たとえば、測温素子（サーミスタ）により構成される。
【００４８】
図２を参照して、図１のバッテリＥＣＵ１００のメモリに記憶されるマップについて、説明する。
【００４９】
図２に示すように、バッテリＥＣＵ１００のメモリに記憶されるマップの横軸は、バッテリ温度センサ２２１〜２２３の中で計測された最大のバッテリ温度と最小のバッテリ温度の温度差である。縦軸は、冷却ファン作動時間（ＦＡＮＣＯＯＬ）である。図２に示すように、バッテリ温度センサにおけるバッテリセル間の温度差が大きいほど冷却ファン作動時間が長くなるように、このマップは記憶されている。
【００５０】
図２に示すマップは、後述するプログラムにおいてバッテリ温度センサ２２１〜２２３により測定されたバッテリセル間における温度差に基づいて冷却ファン作動時間を算出し、算出された冷却ファン作動時間以上の間、冷却ファン３００が作動しているか否かを判断して、冷却ファン３００が図２に示す冷却ファン作動時間（ＦＡＮＣＯＯＬ）を越えているとバッテリ２００の温度異常が発生しているか否かの判断を行なう。
【００５１】
図３および図４を参照して、本実施形態に係るバッテリ冷却システムのバッテリＥＣＵ１００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００５２】
ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、バッテリＥＣＵ１００は、各種変数を初期化（ｔ＿ｃｏｏｌ＝０、ｔΔＴ＝０、ｔΔＴΔｔ＝０）する。Ｓ２００にて、バッテリＥＣＵ１００は、変数ｔΔＴに１を加算する。
【００５３】
Ｓ３００にて、バッテリＥＣＵ１００は、変数ｔΔＴが予め定められた時間Ａ（ｓｅｃ）よりも大きいか否かを判断する。変数ｔΔＴが予め定められた時間Ａ（ｓｅｃ）よりも大きい場合には（Ｓ３００にてＹＥＳ）、処理はＳ４００へ移される。もしそうでないと（Ｓ３００にてＮＯ）、処理は図４のＳ９００へ移される。
【００５４】
Ｓ４００にて、バッテリＥＣＵ１００は、バッテリ温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔｎを検知する。このとき、バッテリＥＣＵ１００は、バッテリ温度センサ２２１〜２２３から入力された温度信号に基づいてバッテリ温度を検知する。なお、以下の説明においてはｎ＝３として説明する。
【００５５】
Ｓ５００にて、バッテリＥＣＵ１００は、（Ｔ１−Ｔ１ｌａｓｔ）が予め定められたしきい値Ｂ（℃）よりも小さく、（Ｔ２−Ｔ２ｌａｓｔ）が予め定められたしきい値Ｂ（℃）よりも小さく、（Ｔｎ−Ｔｎｌａｓｔ）が予め定められたしきい値Ｂ（℃）よりも小さいか否かを判断する。すなわち、バッテリ温度センサ２２１〜２２３において測定された１サンプリングタイム前の温度と現在測定された温度との差が、予め定められたしきい値Ｂ（℃）よりも小さいということがすべてのバッテリ温度センサ２２１〜２２３において成立するか否かが判断される。（Ｔ１−Ｔ１ｌａｓｔ）がＢ（℃）よりも小さく、（Ｔ２−Ｔ２ｌａｓｔ）がＢ（℃）よりも小さく、（Ｔｎ−Ｔｎｌａｓｔ）がＢ（℃）よりも小さいと（Ｓ５００にてＹＥＳ）、処理はＳ６００へ移される。もしそうでないと（Ｓ５００にてＮＯ）、処理はＳ７００へ移される。なお、バッテリ温度センサごとにしきい値を変更するようにしてもよい。
【００５６】
Ｓ６００にて、バッテリＥＣＵ１００は、変数ｔΔＴΔｔに１を加算する。その後、処理はＳ８００へ移される。
【００５７】
Ｓ７００にて、バッテリＥＣＵ１００は、ｔΔＴΔｔに０を代入する。その後、処理はＳ８００へ移される。
【００５８】
Ｓ８００にて、バッテリＥＣＵ１００は、変数ｔΔＴに０を代入し、Ｔ１ｌａｓｔにＴ１を代入し、Ｔ２ｌａｓｔにＴ２を代入し、ＴｎｌａｓｔにＴｎを代入する。その後、処理は図４のＳ９００へ移される。
【００５９】
Ｓ９００にて、バッテリＥＣＵ１００は、冷却ファンが作動中であるか否かを判断する。この判断は、冷却ファン３００から入力される作動状態信号に基づいて行なわれる。冷却ファン３００が作動していると（Ｓ９００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０００へ移される。もしそうでないと（Ｓ９００にてＮＯ）、処理はＳ１１００へ移される。
【００６０】
Ｓ１０００にて、バッテリＥＣＵ１００は、変数ｔ＿ｃｏｏｌに１を加算する。Ｓ１１００にて、バッテリＥＣＵ１００は、ｔ＿ｃｏｏｌに０を代入する。このＳ１０００および１１００の処理の後、処理はＳ１２００へ移される。
【００６１】
Ｓ１２００にて、バッテリＥＣＵ１００は、変数ｔ＿ｃｏｏｌが１であるか否かを判断する。変数ｔ＿ｃｏｏｌが１であると（Ｓ１２００にてＹＥＳ）、処理はＳ１３００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１２００にてＮＯ）、処理はＳ１５００へ移される。
【００６２】
Ｓ１３００にて、バッテリＥＣＵ１００は、バッテリ温度の偏差を算出する。このとき、バッテリセンサ２２１〜２２３で測定されたバッテリ温度の最大値であるＴｍａｘからバッテリ温度の最小値Ｔｍｉｎを減算した値がバッテリ温度偏差Ｘとして算出される。Ｓ１４００にて、バッテリＥＣＵ１００は、偏差Ｘに応じて冷却時間ＦＡＮＣＯＯＬを図２に示すマップから算出する。その後、処理はＳ１５００へ移される。
【００６３】
Ｓ１５００にて、バッテリＥＣＵ１００は、変数ｔ＿ｃｏｏｌが冷却時間ＦＡＮＣＯＯＬよりも大きく、変数ｔΔＴΔｔが予め定められたしきい値Ｃ（ｓｅｃ）よりも大きく、電池冷却温度Ｔ＿ｃｏｏｌが予め定められたしきい値Ｄ（℃）とＥ（℃）との間にあって、バッテリ温度最大値Ｔｍａｘが予め定められたしきい値Ｆ（℃）とＧ（℃）との間にあって、バッテリ温度最小値Ｔｍｉｎが予め定められたＨ（℃）より小さいか否かを判断する。これらのすべての条件が成立していると（Ｓ１５００にてＹＥＳ）、処理はＳ１６００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１５００にてＮＯ）、処理はＳ１８００へ移される。
【００６４】
Ｓ１６００にて、バッテリＥＣＵ１００は、バッテリ温度の偏差が大きいか否かを判断する。このとき、バッテリ温度センサ２２１〜２２３で測定されたバッテリ温度の最大値Ｔｍａｘからバッテリ温度センサ２２１〜２２３で測定されたバッテリ温度の最小値Ｔｍｉｎを減算した値が予め定められたしきい値Ｉ（℃）よりも大きいか否かを判断する。バッテリ温度偏差がしきい値Ｉ（℃）大きいと（Ｓ１６００にてＹＥＳ）、処理はＳ１７００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１６００にてＮＯ）、処理はＳ１８００へ移される。
【００６５】
Ｓ１７００にて、バッテリＥＣＵ１００は、バッテリ２００の温度が異常であると判定する。その後、処理はＳ１８００へ移される。
【００６６】
Ｓ１８００にて、バッテリＥＣＵ１００は、図示しないイグニッションスイッチからの信号に基づいて、イグニッションスイッチがオフにされたか否かを判断する。イグニッションスイッチがオフにされると（Ｓ１８００にてＹＥＳ）、この処理を終了する。もしそうでないと（Ｓ１８００にてＮＯ）、処理は図３のＳ２００へ戻される。
【００６７】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るバッテリ冷却システムの動作について説明する。
【００６８】
イグニッションスイッチがオンにされると各種変数が初期化される（Ｓ１００）。変数ｔΔＴが予め定められた時間Ａ（ｓｅｃ）以上であると（Ｓ３００にてＹＥＳ）、バッテリ温度がバッテリ温度センサ２２１〜２２３により、バッテリ温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔｎとして検知される（Ｓ４００）。それぞれのバッテリ温度センサ２２１、２２２、２２３毎に、１サンプリング前のバッテリ温度とＳ４００にて検知された現在のバッテリ温度との差が、予め定められたしきい値Ｂ（℃）よりも小さいと（Ｓ５００にてＹＥＳ）、変数ｔΔＴΔｔに１が加算される。すなわち、バッテリセンサ２２１〜２２３毎にバッテリ温度の所定時間内における温度上昇が小さいという条件を満足する限り、変数ｔΔＴΔｔが次第に大きくなる。
【００６９】
次のサンプリングタイムのときにバッテリ温度の所定時間内における温度上昇を算出するために、Ｔ１ｌａｓｔにＴ１が、Ｔ２ｌａｓｔにＴ２が、ＴｎｌａｓｔにＴｎがそれぞれ代入される（Ｓ８００）。
【００７０】
冷却ファン３００が作動していると（Ｓ９００にてＹＥＳ）、変数ｔ＿ｃｏｏｌに１が加算され、ｔ＿ｃｏｏｌが１であると（Ｓ１２００にてＹＥＳ）、バッテリ温度偏差Ｘが算出される（Ｓ１３００）。バッテリ温度偏差Ｘに応じて図２に示すマップから冷却時間ＦＡＮＣＯＯＬが算出される（Ｓ１４００）。バッテリ温度偏差Ｘに対応する冷却時間ＦＡＮＣＯＯＬは、バッテリ温度センサ２２１〜２２３により測定された電池温度偏差がＩ（℃）以内にするために必要な冷却ファン３００の冷却時間を表わしている。
【００７１】
このような処理が繰返し行なわれ、以下の条件を満足するか否かが判断される（Ｓ１５００）。すなわち、第１に、変数ｔ＿ｃｏｏｌがＦＡＮＣＯＯＬよりも大きいこと（すなわち、十分に冷却時間を経過していること）を満足しているか否か、第２に、変数ｔΔＴΔｔが予め定められたしきい値Ｃ（ｓｅｃ）よりも大きいこと（すべてのバッテリ温度センサの所定時間内における温度上昇がしきい値Ｂ（℃）よりも小さい時間が時間Ｃ（ｓｅｃ）よりも長く連続して継続していること）を満足しているか否か、第３に、バッテリ冷却風温度センサ２２０で検知されたバッテリ冷却風温度Ｔ＿ｃｏｏｌが予め定められたしきい値Ｄ（℃）とＥ（℃）との間にあること（バッテリ冷却風温度が著しく高かったり低かったりしないこと）を満足しているか否か、第４に、バッテリ温度センサ２２１〜２２３により測定されたバッテリ温度の最大値Ｔｍａｘが予め定められたしきい値Ｆ（℃）とＧ（℃）との間にあることを満足しているか否か、第５にバッテリ温度センサ２２１〜２２３により測定されたバッテリ温度の最小値Ｔｍｉｎが予め定められたしきい値Ｈ（℃）よりも小さいことを満足しているか否かについて、すべて満足すると（Ｓ１５００にてＹＥＳ）、バッテリ２００の温度異常が発生しているか否かが判断される。
【００７２】
バッテリ温度の偏差が大きいと（Ｓ１６００にてＹＥＳ）、バッテリ２００の温度が異常であると判定される（Ｓ１７００）。このとき、バッテリ温度センサ２２１〜２２３にて測定されたバッテリ温度の最大値であるＴｍａｘから最小値であるＴｍｉｎを減算した値が予め定められたしきい値Ｉ（℃）よりも大きいとバッテリ２００の温度異常と判定される。
【００７３】
以上のようにして、本実施の形態に係る冷却システムによると、複数のバッテリセルを接続したバッテリにおいて、バッテリセル毎にバッテリ温度を計測する。バッテリ温度センサ毎にバッテリ温度の所定時間内における温度上昇を検知して、それぞれのバッテリセンサにおける温度の温度上昇が予め定められたしきい値よりも小さい状態が予め定められた時間よりも長く継続している場合にのみバッテリの温度の異常判定を行なう。
【００７４】
このような条件に加えて、バッテリを冷却するファンが作動しており、かつバッテリ温度偏差に見合うだけの十分な冷却時間継続して冷却ファンが作動している場合のみバッテリの温度が異常であるか否かを判定する。また、バッテリを冷却する冷却風の温度が予め定められた範囲内にあること、バッテリ温度センサの最大値が予め定められた範囲内にあること、バッテリ温度センサにより測定されたバッテリ温度の最小値が予め定められたしきい値よりも小さいことのすべての条件を満足している場合においてのみバッテリの温度が異常であるか否かが判定される。
【００７５】
その結果、冷却ファンにより冷却空気がバッテリのパック内に送り込まれてバッテリセルを冷却してバッテリセルの温度を均一にする。このような状態が予め定められた時間（マップにより求められる時間）作動している状態で、バッテリ温度センサがバッテリ温度の最大値と最小値とに基づいてバッテリセルの温度の偏差に基づくバッテリの温度異常を判定する。
【００７６】
また、このときバッテリセンサ毎の所定時間内における温度上昇を検知しておき、その変化量が予め定められたしきい値よりも小さい場合のみバッテリの温度異常を判定する。その結果、急激な充放電によるバッテリの過渡的な温度変化に影響を受けることなく、バッテリセルの温度異常を検知することができる。
【００７７】
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。本発明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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るバッテリ冷却システムのブロック図である。
【図２】図１のバッテリＥＣＵのメモリで記憶されるマップを示す図である。
【図３】図１のバッテリＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その１）である。
【図４】図１のバッテリＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その２）である。
【符号の説明】
１００ バッテリＥＣＵ、２００ バッテリ、２２０ バッテリ冷却風温度センサ、２２１〜２２３ バッテリ温度センサ、３００ 冷却ファン。
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のバッテリセル（単電池）を直列に接続した二次電池に関し、特に、車両に搭載された二次電池の温度異常を検知する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機により車両の駆動力を得る、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車は、二次電池を搭載している。電気自動車は、この二次電池に蓄えられた電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動する。ハイブリッド自動車は、この二次電池に蓄えられた電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動したり、電動機によりエンジンをアシストして車両を駆動したりする。燃料電池車は、燃料電池による電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動したり、この燃料電池による電力に加えて二次電池に蓄えられた電力を用いて電動機を駆動して車両を駆動したりする。
【０００３】
これらの二次電池は、高電圧高出力を必要とするため、たとえば、１．２Ｖ程度のニッケル水素電池のバッテリセルを６個程度直列に接続したバッテリモジュールを、３０個程度直列に接続してバッテリパックを形成している。すなわち、このような二次電池は、１８０個（あるいは２００個以上の）バッテリセルを直列に搭載している。
【０００４】
内燃機関のみを車両の駆動源としていた従来の車両には搭載されていなかったこのような二次電池を、電気自動車やハイブリッド自動車などは搭載しなければならない。また、従来の車両に搭載されていた補機類（ライト、オーディオ等）用の鉛蓄電池に対しては冷却を考慮する必要は少なかったが、このような二次電池においては、冷却を十分に考慮する必要がある。
【０００５】
特に、高温による二次電池の劣化などの不具合の発生を抑制するために二次電池の温度を検知して、必要に応じて冷却する必要がある。しかしながら、上述したように、バッテリパック（組電池）は、多数のバッテリセル（単電池）を直列に接続したものであって、電池温度は単電池ごとに検知される。このため、単電池の電池温度にばらつきがある。たとえば、二次電池が充放電されて温度が上昇して冷却ファンにより冷却空気がバッテリパックに送り込まれると、その冷却ファン側に配置されたバッテリセルとの熱交換が行なわれた空気で、冷却ファンから遠い位置に配置されたバッテリセルとが熱交換される。また、冷却空気との接触面積もバッテリセル毎に同じ面積であるとは限らない。
【０００６】
このような状況は、バッテリパックにおけるバッテリセルの配置、冷却ファンの配置、外部熱源の配置などにも起因して発生する。いずれが原因であっても、多数のバッテリセルから構成されるバッテリパックは一様に冷却することが不可能であるので、バッテリパック温度（複数のバッテリセルの温度）を検知して、その温度から電池の温度異常を検知することが困難である。このような二次電池の冷却に関して、以下の公報に開示される技術がある。
【０００７】
特開平１１−１７８２３１号公報（特許文献１）は、高圧組電池のきめ細かい温度管理によりその安全性を向上させるとともに、その使い勝手を向上した電気自動車用組電池の温度管理装置を開示する。この温度管理装置は、直列そして／または並列接続された多数の単電池を共通のケ−ス内に収容してなる組電池内に設けられた多数の電池温度センサと、各電池温度センサの出力信号を処理する信号処理部とを備え、信号処理部は、各電池温度センサの一個だけが残りの電池温度センサより所定温度以上低い温度に相当する低温度抵抗値をもつ場合に、低温度抵抗値をもつ電池温度センサの信号を異常と判定して電池の充放電を許可する回路と、各電池温度センサの一部がそれより多い残りの電池温度センサより所定温度以上高い温度に相当する高温度抵抗値をもつ場合に、電池温度の異常と判定して電池の充放電を禁止する回路とを有する。
【０００８】
この温度管理装置によると、各電池温度センサの一個だけが残りの電池温度センサより所定温度以上低い温度に相当する低温度抵抗値をもつ場合に、電池が異常なのではなく、センサが異常であるとして、このセンサの出力を無視して充放電を許可する。すなわち、同じ電池ケース内部で一個だけ低温度であるということは、そのまま充放電を続行してもなんら問題は生じない。さらに、各電池温度センサの一部がそれより多い残りの電池温度センサより所定温度（通常のばらつき範囲）以上高い温度に相当する高温度抵抗値をもつ場合に、電池温度の異常と判定して電池の充放電を禁止する。結局、多数の電池温度センサを用いて電池ケース内各部温度をモニタする場合、一部センサの温度が残りの多数のセンサの温度より高い場合にだけ、一部電池が実際に異常高温となっている危険が存在するわけであり、それ以外の温度ばらつきでは充放電を禁止する必要がない。このように温度管理できるので、無用な充放電禁止を回避できる。
【０００９】
特開２００１−３１３０９２号公報（特許文献２）は、二次電池の冷却装置の異常を検出するとともに、二次電池を適正な温度範囲にする冷却装置を開示する。この冷却装置は、二次電池の充放電電流と冷却性能とから計算される推定温度Ｔｅと実際の電池温度Ｔｂとの偏差ΔＴがしきい値Ｔｒより大きいときには、冷却用のファンをＨｉモードで駆動して、二次電池の温度の異常な上昇を抑制する回路と、冷却用のファンをＨｉモードで駆動した状態で所定時間経過しても偏差ΔＴがしきい値Ｔｒより大きいときには、装置の冷却機能に対する何らかの異常が発生した判断して異常を出力する回路とを含む。
【００１０】
この冷却装置によると、二次電池の異常な温度上昇を抑制することができるとともに装置の冷却機能に対する何らかの異常をより適切に検出することができる。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１１−１７８２３１号公報
【００１２】
【特許文献２】
特開２００１−３１３０９２号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示された温度管理装値によると、電池が正常である場合においても、バッテリセル毎の配置の状態の差異により（バッテリパックにおけるバッテリセルと冷却ファンとの位置関係等により）、放熱効率に差異が発生してしまう場合に対応できない。すなわち、このような配置上の理由により電池温度のばらつきが生じた場合であっても、電池温度が異常であると判定することになる。
【００１４】
また、特許文献２に開示された冷却装置では、冷却装置の異常を検知するために、Ｈｉ、Ｍｅ、Ｌｏの３段階毎に冷却ファンの性能を予め把握する必要がある。また、冷却ファンのこれらのモード毎にしか（すなわち、段階毎にしか）、冷却装置の異常を検知できない。冷却ファンの動作状態が段階的ではなく、連続的に（たとえば、動作電圧を連続的に）変化させる場合には、その異常判断が複雑になる。特に、推定温度の計算には係数を予め設定する必要があり、これらの係数は車両や電池毎に異なるので、係数の設定が困難である。
【００１５】
本発明は、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、簡単な装置構成で、的確に冷却装置を有する二次電池の温度異常を検知することができる二次電池の異常検知装置および異常検知方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る二次電池の温度異常検知装置は、複数の単電池から構成される二次電池の温度異常を検知する。この異常検知装置は、複数の単電池の中の少なくとも２個の単電池の温度を測定するための測定手段と、単電池の温度を均一にするための温度均一化手段と、温度均一化手段の作動に対応させて、測定手段により測定された単電池の温度に基づいて、二次電池の温度異常を検知するための検知手段とを含む。
【００１７】
第１の発明によると、温度均一化手段により、たとえば冷却空気が二次電池の筐体内に送込まれて、単電池を冷却して単電池の温度を均一にする。このような状態で、すなわち、温度均一化手段が十分に作動している状態で、検知手段は、測定手段により測定された単電池の温度に基づいて、二次電池の温度異常を検知する。このとき、たとえば、測定された２個以上の単電池の温度偏差が予め定められた値よりも大きいと、二次電池の温度が異常であることを検知する。このため、検知手段により二次電池の温度異常が判断されるのは、単電池の温度が十分に均一化されたときのみであって、単電池と冷却ファンなどとの位置関係に基づく電池の放電効率の違いによる異常検知や、冷却ファンが作動しない時に拡大した温度偏差による異常検知を回避することができる。その結果、簡単な装置構成で、的確に冷却装置を有する二次電池の温度異常を検知することができる、二次電池の温度異常検知装置を提供することができる。
【００１８】
第２の発明に係る二次電池の温度異常検知装置においては、第１の発明の構成に加えて、温度均一化手段は、複数の単電池に冷却媒体を供給することにより単電池を冷却して単電池の温度を均一にするための手段を含む。異常検知装置は、冷却媒体による二次電池の冷却状態が十分であるか否かを判定するための判定手段をさらに含む。検知手段は、冷却媒体による二次電池の冷却状態が判定手段により十分であると判定されたことに対応させて、二次電池の温度異常を検知するための手段を含む。
【００１９】
第２の発明によると、検知手段により二次電池の温度異常が判断されるのは、二次電池が冷却媒体により十分に冷却されて単電池の温度が均一化されたときのみである。このため、判定手段により二次電池が十分に冷却されていると判定されたときに単電池間の温度偏差などに基づいて二次電池の温度異常を検知することができ、単電池の放電効率の違いによる二次電池の異常検知や、冷却ファンが作動しない時に拡大した温度偏差による異常検知を回避することができる。
【００２０】
第３の発明に係る二次電池の温度異常検知装置においては、第２の発明の構成に加えて、判定手段は、測定手段により測定された単電池間の温度差と、予め記憶された、温度差と冷却時間との関係に基づいて、二次電池が十分に冷却される冷却時間を算出するための手段と、温度均一化手段の作動時間を検知するための手段と、算出された冷却時間と検知された作動時間とに基づいて、二次電池の冷却状態が十分であるか否かを判定するための手段とを含む。
【００２１】
第３の発明によると、冷却時間が長いほど温度差が少なくなるという傾向を利用して、予め温度差と冷却時間との関係を記憶しておく。測定した単電池間の温度差から二次電池が十分に冷却される冷却時間を算出する。この冷却時間以上、二次電池が冷却されている状態であると、単電池の温度は均一化されているはずである。この状態において、単電池間の温度の偏差が大きいと、二次電池の温度が異常であることを検知できる。
【００２２】
第４の発明に係る二次電池の温度異常検知装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、測定手段ごとに、測定された温度の所定時間内における温度上昇を検知して、温度上昇が予め定められた変化量以下であると、検知手段による二次電池の温度異常を検知するように、検知手段を制御するための制御手段をさらに含む。
【００２３】
第４の発明によると、測定手段ごとにおいて、測定された温度の所定時間内における温度上昇が予め定められた変化量以下であると、大きな電流値での充放電が行なわれていないか、大きな電流値での充放電が行われていても十分に冷却されているという状態を示していると考えることができる。このような状態であると、制御手段により検知手段が制御されて二次電池の温度異常を検知する。このため、二次電池の充放電電流が大幅に変化するような過渡的な状態（すなわち単電池間における温度の偏差が過渡的に大きく検知される状態）を避けて、二次電池の温度異常を検知できる。
【００２４】
第５の発明に係る二次電池の温度異常検知装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、測定手段ごとに、測定された温度の所定時間の温度上昇を検知して、全ての測定手段において温度上昇が予め定められた変化量以下であると、検知手段による二次電池の温度異常を検知するように、検知手段を制御するための制御手段をさらに含む。
【００２５】
第５の発明によると、全ての測定手段ごとにおいて、測定された温度の所定時間内における温度上昇が予め定められた変化量以下であると、大きな電流値での充放電が行なわれていないか、大きな電流値での充放電が行なわれていても十分に冷却されているという状態を示していると考えることができる。このような状態であると、制御手段により検知手段が制御されて二次電池の温度異常を検知する。このため、二次電池の充放電電流が大幅に変化するような過渡的な状態（すなわち単電池間における温度の偏差が過渡的に大きく検知される状態）を避けて、二次電池の温度異常を検知できる。
【００２６】
第６の発明に係る二次電池の温度異常検知装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、検知手段は、２以上の測定手段により測定された温度の偏差が予め定められた値よりも大きいと、二次電池の温度が異常であると検知するための手段を含む。
【００２７】
第６の発明によると、たとえば測定手段が２個であるとその２個の測定手段により測定された温度の差、測定手段が３個であると３個の測定手段により測定された温度の最大値と最小値との差が、予め定められたしきい値よりも大きいと、二次電池の温度が異常であると判断できる。
【００２８】
第７の発明に係る二次電池の温度異常検知方法は、複数の単電池から構成される二次電池の温度異常を検知する。この異常検知方法は、複数の単電池の中の少なくとも２個の単電池の温度を測定する測定ステップと、単電池の温度を均一にする温度均一化ステップと、温度均一化ステップの実行に対応させて、測定ステップにより測定された単電池の温度に基づいて、二次電池の温度異常を検知する検知ステップとを含む。
【００２９】
第７の発明によると、温度均一化ステップにて、たとえば冷却空気が二次電池の筐体内に送り込まれて、単電池を冷却して単電池の温度を均一にする。このような状態で、すなわち、温度均一化ステップが十分に実行されている状態で、検知ステップは、測定ステップにより測定された単電池の温度に基づいて、二次電池の温度異常を検知する。このとき、たとえば、測定された２個以上の単電池の温度偏差が予め定められた値よりも大きいと、二次電池の温度が異常であることを検知する。このため、検知ステップにより二次電池の温度異常が判断されるのは、単電池の温度が十分に均一化されたときのみであって、単電池と冷却ファンなどとの位置関係に基づく電池の放電効率の違いによる異常検知や、冷却ファンが作動しない時に拡大した温度偏差による異常検知を回避することができる。その結果、簡単な方法構成で、的確に冷却方法を有する二次電池の温度異常を検知することができる、二次電池の温度異常検知方法を提供することができる。
【００３０】
第８の発明に係る二次電池の温度異常検知方法においては、第７の発明の構成に加えて、温度均一化ステップは、複数の単電池に冷却媒体を供給することにより単電池を冷却して単電池の温度を均一にするステップを含む。異常検知方法は、冷却媒体による二次電池の冷却状態が十分であるか否かを判定する判定ステップをさらに含む。検知ステップは、冷却媒体による二次電池の冷却状態が判定ステップにて十分であると判定されたことに対応させて、二次電池の温度異常を検知するステップを含む。
【００３１】
第８の発明によると、検知ステップにて二次電池の温度異常が判断されるのは、二次電池が冷却媒体により十分に冷却されて単電池の温度が均一化されたときのみである。このため、判定ステップにより二次電池が十分に冷却されていると判定されたときに単電池間の温度偏差などに基づいて二次電池の温度異常を検知することができ、単電池の放電効率の違いによる二次電池の異常検知や、冷却ファンが作動しない時に拡大した温度偏差による異常検知を回避することができる。
【００３２】
第９の発明に係る二次電池の温度異常検知方法においては、第８の発明の構成に加えて、判定ステップは、測定ステップにて測定された単電池間の温度差と、予め記憶された、温度差と冷却時間との関係に基づいて、二次電池が十分に冷却される冷却時間を算出するステップと、温度均一化ステップの作動時間を検知するステップと、算出された冷却時間と検知された作動時間とに基づいて、二次電池の冷却状態が十分であるか否かを判定するステップとを含む。
【００３３】
第９の発明によると、冷却時間が長いほど温度差が少なくなるという傾向を利用して、予め温度差と冷却時間との関係を記憶しておく。測定した単電池間の温度差から二次電池が十分に冷却される冷却時間を算出する。この冷却時間以上、二次電池が冷却されている状態であると、単電池の温度は均一化されているはずである。この状態において、単電池間の温度の偏差が大きいことに基づいて、二次電池の温度が異常であることを検知できる。
【００３４】
第１０の発明に係る二次電池の温度異常検知方法は、第７〜９のいずれかの発明の構成に加えて、測定ステップごとに、測定された温度の所定時間内の温度上昇を検知して、温度上昇が予め定められた変化量以下であると、検知ステップにて二次電池の温度異常を検知するように、検知ステップを制御する制御ステップをさらに含む。
【００３５】
第１０の発明によると、測定ステップにて、測定された温度の所定時間内の温度上昇が予め定められた変化量以下であると、大きな電流値での充放電が行なわれていないか、大きな電流値での充放電が行なわれていても十分に冷却されているという状態を示していると考えることができる。このような状態であると、制御ステップにより検知ステップが制御されて二次電池の温度異常を検知する。このため、二次電池の充放電電流が大幅に変化するような過渡的な状態（すなわち単電池間における温度の偏差が過渡的に大きく検知される状態）を避けて、二次電池の温度異常を検知できる。
【００３６】
第１１の発明に係る二次電池の温度異常検知方法は、第７〜９のいずれかの発明の構成に加えて、測定ステップごとに、測定された温度の所定時間内の温度上昇を検知して、全ての測定ステップにおいて温度上昇が予め定められた変化量以下であると、検知ステップによる二次電池の温度異常を検知するように、検知ステップを制御する制御ステップをさらに含む。
【００３７】
第１１の発明によると、全ての測定ステップにて、測定された温度の所定時間内における温度上昇が予め定められた変化量以下であると、大きな電流値での充放電が行なわれていないか、大きな電流値での充放電が行なわれていても十分に冷却されているという状態を示していると考えることができる。このような状態であると、制御ステップにより検知ステップが制御されて二次電池の温度異常を検知する。このため、二次電池の充放電電流が大幅に変化するような過渡的な状態（すなわち単電池間における温度の偏差が過渡的に大きく検知される状態）を避けて、二次電池の温度異常を検知できる。
【００３８】
第１２の発明に係る二次電池の温度異常検知方法においては、第７〜１１のいずれかの発明の構成に加えて、検知ステップは、２以上の測定ステップにより測定された温度の偏差が予め定められた値よりも大きいと、二次電池の温度が異常であると検知するステップを含む。
【００３９】
第１２の発明によると、たとえば測定ステップが２個であるとその２個の測定ステップにより測定された温度の差、測定ステップが３個であると３個の測定ステップにより測定された温度の最大値と最小値との差が、予め定められたしきい値よりも大きいと、二次電池の温度が異常であると判断できる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００４１】
図１に、本発明の実施の形態に係るバッテリ冷却システムのブロック図を示す。図１に示すように、この冷却システムは、バッテリＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００と、バッテリ２００と、バッテリ２００に冷却空気を送込む冷却ファン３００とを含む。なお、冷却ファン３００は、バッテリ２００から冷却空気を吸出すようにしてもよい。
【００４２】
バッテリＥＣＵ１００は、後述するプログラムなどを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＣＰＵで実行されるプログラムやプログラムで使用される各種のしきい値や後述するマップを記憶するメモリと、プログラムにおいて各種変数をカウントするカウンタと、温度センサや冷却ファン３００との間における信号の送受信のためのインターフェイスとを含む。ＣＰＵ、メモリ、カウンタおよびインターフェイスとは、内部バスで接続されている。
【００４３】
なお、このような構成を有するバッテリＥＣＵ１００は一例であって、この構成に限定されるものではない。たとえば、カウンタはＣＰＵの内部にあってもよいし、バッテリＥＣＵ１００の中が内部バスで接続されていなくてもよい。
【００４４】
バッテリ２００は、１．２Ｖ程度のニッケル水素電池セルを直列に６個程度接続したバッテリモジュールを３０個程度直列に積層した構造を有する。ただし、本発明において、バッテリの種類は、このニッケル水素電池に限定されるものではない。
【００４５】
バッテリ２００には、車室内の空気を吸込んで、バッテリ２００に送り込むことにより、バッテリ２００を冷却する冷却ファン３００が、冷却通路を介して接続されている。図１に示すように、バッテリ２００の温度をバッテリセルごとに検知するバッテリ温度センサ２２１〜２２３と、バッテリ２００を冷却する空気の温度を検知するバッテリ冷却風温度センサ２２０とが設けられている。これらのバッテリ温度センサ２２１〜２２３は、図１においては３個としたが、本発明はこの３個に限定されない。
【００４６】
冷却ファン２００の上流側（バッテリ２００の反対側）には、たとえばエアコンディショナ（以下、エアコンという）が設けられる。このエアコンは、車室内の空気を冷却／暖気する空調装置である。エアコンで温度調整された車室内の空気は、冷却ファン３００により、バッテリ２００に供給される。このエアコンにより調整された車室内の温度が、バッテリ冷却風温度センサ２２０により検知される。
【００４７】
これらの、バッテリ冷却風温度センサ２２０およびバッテリ温度センサ２２１〜２２３、たとえば、測温素子（サーミスタ）により構成される。
【００４８】
図２を参照して、図１のバッテリＥＣＵ１００のメモリに記憶されるマップについて、説明する。
【００４９】
図２に示すように、バッテリＥＣＵ１００のメモリに記憶されるマップの横軸は、バッテリ温度センサ２２１〜２２３の中で計測された最大のバッテリ温度と最小のバッテリ温度の温度差である。縦軸は、冷却ファン作動時間（ＦＡＮＣＯＯＬ）である。図２に示すように、バッテリ温度センサにおけるバッテリセル間の温度差が大きいほど冷却ファン作動時間が長くなるように、このマップは記憶されている。
【００５０】
図２に示すマップは、後述するプログラムにおいてバッテリ温度センサ２２１〜２２３により測定されたバッテリセル間における温度差に基づいて冷却ファン作動時間を算出し、算出された冷却ファン作動時間以上の間、冷却ファン３００が作動しているか否かを判断して、冷却ファン３００が図２に示す冷却ファン作動時間（ＦＡＮＣＯＯＬ）を越えているとバッテリ２００の温度異常が発生しているか否かの判断を行なう。
【００５１】
図３および図４を参照して、本実施形態に係るバッテリ冷却システムのバッテリＥＣＵ１００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００５２】
ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、バッテリＥＣＵ１００は、各種変数を初期化（ｔ＿ｃｏｏｌ＝０、ｔΔＴ＝０、ｔΔＴΔｔ＝０）する。Ｓ２００にて、バッテリＥＣＵ１００は、変数ｔΔＴに１を加算する。
【００５３】
Ｓ３００にて、バッテリＥＣＵ１００は、変数ｔΔＴが予め定められた時間Ａ（ｓｅｃ）よりも大きいか否かを判断する。変数ｔΔＴが予め定められた時間Ａ（ｓｅｃ）よりも大きい場合には（Ｓ３００にてＹＥＳ）、処理はＳ４００へ移される。もしそうでないと（Ｓ３００にてＮＯ）、処理は図４のＳ９００へ移される。
【００５４】
Ｓ４００にて、バッテリＥＣＵ１００は、バッテリ温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔｎを検知する。このとき、バッテリＥＣＵ１００は、バッテリ温度センサ２２１〜２２３から入力された温度信号に基づいてバッテリ温度を検知する。なお、以下の説明においてはｎ＝３として説明する。
【００５５】
Ｓ５００にて、バッテリＥＣＵ１００は、（Ｔ１−Ｔ１ｌａｓｔ）が予め定められたしきい値Ｂ（℃）よりも小さく、（Ｔ２−Ｔ２ｌａｓｔ）が予め定められたしきい値Ｂ（℃）よりも小さく、（Ｔｎ−Ｔｎｌａｓｔ）が予め定められたしきい値Ｂ（℃）よりも小さいか否かを判断する。すなわち、バッテリ温度センサ２２１〜２２３において測定された１サンプリングタイム前の温度と現在測定された温度との差が、予め定められたしきい値Ｂ（℃）よりも小さいということがすべてのバッテリ温度センサ２２１〜２２３において成立するか否かが判断される。（Ｔ１−Ｔ１ｌａｓｔ）がＢ（℃）よりも小さく、（Ｔ２−Ｔ２ｌａｓｔ）がＢ（℃）よりも小さく、（Ｔｎ−Ｔｎｌａｓｔ）がＢ（℃）よりも小さいと（Ｓ５００にてＹＥＳ）、処理はＳ６００へ移される。もしそうでないと（Ｓ５００にてＮＯ）、処理はＳ７００へ移される。なお、バッテリ温度センサごとにしきい値を変更するようにしてもよい。
【００５６】
Ｓ６００にて、バッテリＥＣＵ１００は、変数ｔΔＴΔｔに１を加算する。その後、処理はＳ８００へ移される。
【００５７】
Ｓ７００にて、バッテリＥＣＵ１００は、ｔΔＴΔｔに０を代入する。その後、処理はＳ８００へ移される。
【００５８】
Ｓ８００にて、バッテリＥＣＵ１００は、変数ｔΔＴに０を代入し、Ｔ１ｌａｓｔにＴ１を代入し、Ｔ２ｌａｓｔにＴ２を代入し、ＴｎｌａｓｔにＴｎを代入する。その後、処理は図４のＳ９００へ移される。
【００５９】
Ｓ９００にて、バッテリＥＣＵ１００は、冷却ファンが作動中であるか否かを判断する。この判断は、冷却ファン３００から入力される作動状態信号に基づいて行なわれる。冷却ファン３００が作動していると（Ｓ９００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０００へ移される。もしそうでないと（Ｓ９００にてＮＯ）、処理はＳ１１００へ移される。
【００６０】
Ｓ１０００にて、バッテリＥＣＵ１００は、変数ｔ＿ｃｏｏｌに１を加算する。Ｓ１１００にて、バッテリＥＣＵ１００は、ｔ＿ｃｏｏｌに０を代入する。このＳ１０００および１１００の処理の後、処理はＳ１２００へ移される。
【００６１】
Ｓ１２００にて、バッテリＥＣＵ１００は、変数ｔ＿ｃｏｏｌが１であるか否かを判断する。変数ｔ＿ｃｏｏｌが１であると（Ｓ１２００にてＹＥＳ）、処理はＳ１３００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１２００にてＮＯ）、処理はＳ１５００へ移される。
【００６２】
Ｓ１３００にて、バッテリＥＣＵ１００は、バッテリ温度の偏差を算出する。このとき、バッテリセンサ２２１〜２２３で測定されたバッテリ温度の最大値であるＴｍａｘからバッテリ温度の最小値Ｔｍｉｎを減算した値がバッテリ温度偏差Ｘとして算出される。Ｓ１４００にて、バッテリＥＣＵ１００は、偏差Ｘに応じて冷却時間ＦＡＮＣＯＯＬを図２に示すマップから算出する。その後、処理はＳ１５００へ移される。
【００６３】
Ｓ１５００にて、バッテリＥＣＵ１００は、変数ｔ＿ｃｏｏｌが冷却時間ＦＡＮＣＯＯＬよりも大きく、変数ｔΔＴΔｔが予め定められたしきい値Ｃ（ｓｅｃ）よりも大きく、電池冷却温度Ｔ＿ｃｏｏｌが予め定められたしきい値Ｄ（℃）とＥ（℃）との間にあって、バッテリ温度最大値Ｔｍａｘが予め定められたしきい値Ｆ（℃）とＧ（℃）との間にあって、バッテリ温度最小値Ｔｍｉｎが予め定められたＨ（℃）より小さいか否かを判断する。これらのすべての条件が成立していると（Ｓ１５００にてＹＥＳ）、処理はＳ１６００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１５００にてＮＯ）、処理はＳ１８００へ移される。
【００６４】
Ｓ１６００にて、バッテリＥＣＵ１００は、バッテリ温度の偏差が大きいか否かを判断する。このとき、バッテリ温度センサ２２１〜２２３で測定されたバッテリ温度の最大値Ｔｍａｘからバッテリ温度センサ２２１〜２２３で測定されたバッテリ温度の最小値Ｔｍｉｎを減算した値が予め定められたしきい値Ｉ（℃）よりも大きいか否かを判断する。バッテリ温度偏差がしきい値Ｉ（℃）大きいと（Ｓ１６００にてＹＥＳ）、処理はＳ１７００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１６００にてＮＯ）、処理はＳ１８００へ移される。
【００６５】
Ｓ１７００にて、バッテリＥＣＵ１００は、バッテリ２００の温度が異常であると判定する。その後、処理はＳ１８００へ移される。
【００６６】
Ｓ１８００にて、バッテリＥＣＵ１００は、図示しないイグニッションスイッチからの信号に基づいて、イグニッションスイッチがオフにされたか否かを判断する。イグニッションスイッチがオフにされると（Ｓ１８００にてＹＥＳ）、この処理を終了する。もしそうでないと（Ｓ１８００にてＮＯ）、処理は図３のＳ２００へ戻される。
【００６７】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るバッテリ冷却システムの動作について説明する。
【００６８】
イグニッションスイッチがオンにされると各種変数が初期化される（Ｓ１００）。変数ｔΔＴが予め定められた時間Ａ（ｓｅｃ）以上であると（Ｓ３００にてＹＥＳ）、バッテリ温度がバッテリ温度センサ２２１〜２２３により、バッテリ温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔｎとして検知される（Ｓ４００）。それぞれのバッテリ温度センサ２２１、２２２、２２３毎に、１サンプリング前のバッテリ温度とＳ４００にて検知された現在のバッテリ温度との差が、予め定められたしきい値Ｂ（℃）よりも小さいと（Ｓ５００にてＹＥＳ）、変数ｔΔＴΔｔに１が加算される。すなわち、バッテリセンサ２２１〜２２３毎にバッテリ温度の所定時間内における温度上昇が小さいという条件を満足する限り、変数ｔΔＴΔｔが次第に大きくなる。
【００６９】
次のサンプリングタイムのときにバッテリ温度の所定時間内における温度上昇を算出するために、Ｔ１ｌａｓｔにＴ１が、Ｔ２ｌａｓｔにＴ２が、ＴｎｌａｓｔにＴｎがそれぞれ代入される（Ｓ８００）。
【００７０】
冷却ファン３００が作動していると（Ｓ９００にてＹＥＳ）、変数ｔ＿ｃｏｏｌに１が加算され、ｔ＿ｃｏｏｌが１であると（Ｓ１２００にてＹＥＳ）、バッテリ温度偏差Ｘが算出される（Ｓ１３００）。バッテリ温度偏差Ｘに応じて図２に示すマップから冷却時間ＦＡＮＣＯＯＬが算出される（Ｓ１４００）。バッテリ温度偏差Ｘに対応する冷却時間ＦＡＮＣＯＯＬは、バッテリ温度センサ２２１〜２２３により測定された電池温度偏差がＩ（℃）以内にするために必要な冷却ファン３００の冷却時間を表わしている。
【００７１】
このような処理が繰返し行なわれ、以下の条件を満足するか否かが判断される（Ｓ１５００）。すなわち、第１に、変数ｔ＿ｃｏｏｌがＦＡＮＣＯＯＬよりも大きいこと（すなわち、十分に冷却時間を経過していること）を満足しているか否か、第２に、変数ｔΔＴΔｔが予め定められたしきい値Ｃ（ｓｅｃ）よりも大きいこと（すべてのバッテリ温度センサの所定時間内における温度上昇がしきい値Ｂ（℃）よりも小さい時間が時間Ｃ（ｓｅｃ）よりも長く連続して継続していること）を満足しているか否か、第３に、バッテリ冷却風温度センサ２２０で検知されたバッテリ冷却風温度Ｔ＿ｃｏｏｌが予め定められたしきい値Ｄ（℃）とＥ（℃）との間にあること（バッテリ冷却風温度が著しく高かったり低かったりしないこと）を満足しているか否か、第４に、バッテリ温度センサ２２１〜２２３により測定されたバッテリ温度の最大値Ｔｍａｘが予め定められたしきい値Ｆ（℃）とＧ（℃）との間にあることを満足しているか否か、第５にバッテリ温度センサ２２１〜２２３により測定されたバッテリ温度の最小値Ｔｍｉｎが予め定められたしきい値Ｈ（℃）よりも小さいことを満足しているか否かについて、すべて満足すると（Ｓ１５００にてＹＥＳ）、バッテリ２００の温度異常が発生しているか否かが判断される。
【００７２】
バッテリ温度の偏差が大きいと（Ｓ１６００にてＹＥＳ）、バッテリ２００の温度が異常であると判定される（Ｓ１７００）。このとき、バッテリ温度センサ２２１〜２２３にて測定されたバッテリ温度の最大値であるＴｍａｘから最小値であるＴｍｉｎを減算した値が予め定められたしきい値Ｉ（℃）よりも大きいとバッテリ２００の温度異常と判定される。
【００７３】
以上のようにして、本実施の形態に係る冷却システムによると、複数のバッテリセルを接続したバッテリにおいて、バッテリセル毎にバッテリ温度を計測する。バッテリ温度センサ毎にバッテリ温度の所定時間内における温度上昇を検知して、それぞれのバッテリセンサにおける温度の温度上昇が予め定められたしきい値よりも小さい状態が予め定められた時間よりも長く継続している場合にのみバッテリの温度の異常判定を行なう。
【００７４】
このような条件に加えて、バッテリを冷却するファンが作動しており、かつバッテリ温度偏差に見合うだけの十分な冷却時間継続して冷却ファンが作動している場合のみバッテリの温度が異常であるか否かを判定する。また、バッテリを冷却する冷却風の温度が予め定められた範囲内にあること、バッテリ温度センサの最大値が予め定められた範囲内にあること、バッテリ温度センサにより測定されたバッテリ温度の最小値が予め定められたしきい値よりも小さいことのすべての条件を満足している場合においてのみバッテリの温度が異常であるか否かが判定される。
【００７５】
その結果、冷却ファンにより冷却空気がバッテリのパック内に送り込まれてバッテリセルを冷却してバッテリセルの温度を均一にする。このような状態が予め定められた時間（マップにより求められる時間）作動している状態で、バッテリ温度センサがバッテリ温度の最大値と最小値とに基づいてバッテリセルの温度の偏差に基づくバッテリの温度異常を判定する。
【００７６】
また、このときバッテリセンサ毎の所定時間内における温度上昇を検知しておき、その変化量が予め定められたしきい値よりも小さい場合のみバッテリの温度異常を判定する。その結果、急激な充放電によるバッテリの過渡的な温度変化に影響を受けることなく、バッテリセルの温度異常を検知することができる。
【００７７】
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。本発明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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るバッテリ冷却システムのブロック図である。
【図２】図１のバッテリＥＣＵのメモリで記憶されるマップを示す図である。
【図３】図１のバッテリＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その１）である。
【図４】図１のバッテリＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その２）である。
【符号の説明】
１００ バッテリＥＣＵ、２００ バッテリ、２２０ バッテリ冷却風温度センサ、２２１〜２２３ バッテリ温度センサ、３００ 冷却ファン。
Claims (12)
- 複数の単電池から構成される二次電池の温度異常を検知する装置であって、
前記複数の単電池の中の少なくとも２個の単電池の温度を測定するための測定手段と、
前記単電池の温度を均一にするための温度均一化手段と、
前記温度均一化手段の作動に対応させて、前記測定手段により測定された単電池の温度に基づいて、前記二次電池の温度異常を検知するための検知手段とを含む、異常検知装置。 - 前記温度均一化手段は、前記複数の単電池に冷却媒体を供給することにより前記単電池を冷却して前記単電池の温度を均一にするための手段を含み、
前記異常検知装置は、前記冷却媒体による前記二次電池の冷却状態が十分であるか否かを判定するための判定手段をさらに含み、
前記検知手段は、前記冷却媒体による前記二次電池の冷却状態が前記判定手段により十分であると判定されたことに対応させて、前記二次電池の温度異常を検知するための手段を含む、請求項１に記載の異常検知装置。 - 前記判定手段は、
前記測定手段により測定された単電池間の温度差と、予め記憶された、温度差と冷却時間との関係に基づいて、前記二次電池が十分に冷却される冷却時間を算出するための手段と、
前記温度均一化手段の作動時間を検知するための手段と、
前記算出された冷却時間と前記検知された作動時間とに基づいて、前記二次電池の冷却状態が十分であるか否かを判定するための手段とを含む、請求項２に記載の異常検知装置。 - 前記異常検知装置は、前記測定手段ごとに、測定された温度の所定時間における温度上昇を検知して、前記温度上昇が予め定められた変化量以下であると、前記検知手段による前記二次電池の温度異常を検知するように、前記検知手段を制御するための制御手段をさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の異常検知装置。
- 前記異常検知装置は、前記測定手段ごとに、測定された温度の所定時間における温度上昇を検知して、全ての測定手段において前記温度上昇が予め定められた変化量以下であると、前記検知手段による前記二次電池の温度異常を検知するように、前記検知手段を制御するための制御手段をさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の異常検知装置。
- 前記検知手段は、前記２以上の測定手段により測定された温度の偏差が予め定められた値よりも大きいと、前記二次電池の温度が異常であると検知するための手段を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の異常検知装置。
- 複数の単電池から構成される二次電池の温度異常を検知する方法であって、
前記複数の単電池の中の少なくとも２個の単電池の温度を測定する測定ステップと、
前記単電池の温度を均一にする温度均一化ステップと、
前記温度均一化ステップの実行に対応させて、前記測定ステップにより測定された単電池の温度に基づいて、前記二次電池の温度異常を検知する検知ステップとを含む、異常検知方法。 - 前記温度均一化ステップは、前記複数の単電池に冷却媒体を供給することにより前記単電池を冷却して前記単電池の温度を均一にするステップを含み、
前記異常検知方法は、前記冷却媒体による前記二次電池の冷却状態が十分であるか否かを判定する判定ステップをさらに含み、
前記検知ステップは、前記冷却媒体による前記二次電池の冷却状態が前記判定ステップにて十分であると判定されたことに対応させて、前記二次電池の温度異常を検知するステップを含む、請求項７に記載の異常検知方法。 - 前記判定ステップは、
前記測定ステップにて測定された単電池間の温度差と、予め記憶された、温度差と冷却時間との関係に基づいて、前記二次電池が十分に冷却される冷却時間を算出するステップと、
前記温度均一化ステップの作動時間を検知するステップと、
前記算出された冷却時間と前記検知された作動時間とに基づいて、前記二次電池の冷却状態が十分であるか否かを判定するステップとを含む、請求項８に記載の異常検知方法。 - 前記異常検知方法は、前記測定ステップごとに、測定された温度の所定時間における温度上昇を検知して、前記温度上昇が予め定められた変化量以下であると、前記検知ステップにて前記二次電池の温度異常を検知するように、前記検知ステップを制御する制御ステップをさらに含む、請求項７〜９のいずれかに記載の異常検知方法。
- 前記異常検知方法は、前記測定ステップごとに、測定された温度の所定時間における温度上昇を検知して、全ての測定ステップにて前記温度上昇が予め定められた変化量以下であると、前記検知ステップにて前記二次電池の温度異常を検知するように、前記検知ステップを制御する制御ステップをさらに含む、請求項７〜９のいずれかに記載の異常検知方法。
- 前記検知ステップは、前記２以上の測定ステップにより測定された温度の偏差が予め定められた値よりも大きいと、前記二次電池の温度が異常であると検知するステップを含む、請求項７〜１１のいずれかに記載の異常検知方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003176757A JP2005011757A (ja) | 2003-06-20 | 2003-06-20 | 二次電池の温度異常検知装置および異常検知方法 |
| US10/864,510 US7492129B2 (en) | 2003-06-20 | 2004-06-10 | Temperature abnormality detecting apparatus and method for secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003176757A JP2005011757A (ja) | 2003-06-20 | 2003-06-20 | 二次電池の温度異常検知装置および異常検知方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005011757A true JP2005011757A (ja) | 2005-01-13 |
Family
ID=33516265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003176757A Pending JP2005011757A (ja) | 2003-06-20 | 2003-06-20 | 二次電池の温度異常検知装置および異常検知方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7492129B2 (ja) |
| JP (1) | JP2005011757A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009250615A (ja) * | 2008-04-01 | 2009-10-29 | Panasonic Ev Energy Co Ltd | 電圧測定装置および電動車両 |
| JP2009284717A (ja) * | 2008-05-26 | 2009-12-03 | Mazda Motor Corp | 自動車のバッテリ制御方法及びその装置 |
| JP2010263692A (ja) * | 2009-05-07 | 2010-11-18 | Hitachi Ltd | 電力変換器の過熱保護装置 |
| JP2014164812A (ja) * | 2013-02-21 | 2014-09-08 | Toyota Industries Corp | 蓄電装置モジュール |
| JP2019135696A (ja) * | 2018-02-05 | 2019-08-15 | トヨタ自動車株式会社 | 組電池の異常判定システム |
| CN111942227A (zh) * | 2019-05-15 | 2020-11-17 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 电动车辆预调温 |
| WO2020259699A1 (zh) * | 2019-06-27 | 2020-12-30 | 奥动新能源汽车科技有限公司 | 电池包的安全处理装置、电力储能装置及其控制方法 |
Families Citing this family (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7208916B1 (en) * | 2001-02-16 | 2007-04-24 | Intermec Ip Corp. | Battery system including two temperature sensors |
| EP1786058B1 (en) * | 2004-08-25 | 2011-12-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electric power source device |
| US7230430B1 (en) * | 2004-11-30 | 2007-06-12 | Greatbatch, Inc. | Fast microcalorimetry for electrochemical cells |
| DE102005004998B4 (de) * | 2005-02-03 | 2008-08-28 | Vb Autobatterie Gmbh & Co. Kgaa | Einrichtung und Verfahren zur Ermittlung der Temperatur in einer elektrischen Batterie |
| BRPI0618336A2 (pt) * | 2005-11-07 | 2011-08-23 | Enginivity Llc | aquecedor de fluido intravenoso energizado por bateria de polìmero de lìtio |
| JP5033385B2 (ja) | 2006-09-27 | 2012-09-26 | 日立ビークルエナジー株式会社 | 蓄電装置 |
| JP4434220B2 (ja) * | 2007-03-06 | 2010-03-17 | トヨタ自動車株式会社 | 電気機器の冷却装置、その冷却方法および冷却方法をコンピュータに実現させるプログラムならびにそのプログラムを記録した記録媒体 |
| US7890218B2 (en) * | 2007-07-18 | 2011-02-15 | Tesla Motors, Inc. | Centralized multi-zone cooling for increased battery efficiency |
| KR101282137B1 (ko) * | 2008-08-11 | 2013-07-04 | 삼성전자주식회사 | 휴대용 장치 및 휴대용 장치의 제어 방법 |
| JP5343512B2 (ja) * | 2008-10-30 | 2013-11-13 | トヨタ自動車株式会社 | 電池パック入出力制御装置 |
| US9054397B2 (en) * | 2009-08-11 | 2015-06-09 | Amphenol Thermometrics, Inc. | Battery cell with integrated sensing platform |
| CN101714679B (zh) * | 2009-11-20 | 2011-11-09 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种动力电池温度管理方法 |
| KR101569216B1 (ko) * | 2009-11-24 | 2015-11-16 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리 팩 |
| US20110187377A1 (en) * | 2010-02-03 | 2011-08-04 | Dale Boysen | Battery Charger Tester With Individual Cell Temperature Measurement |
| AU2011205034C1 (en) * | 2010-07-27 | 2019-07-25 | Ark Corporation Pty Ltd | Charging Apparatus and Portable Power Supply |
| US8766566B2 (en) * | 2010-12-20 | 2014-07-01 | Nippon Soken, Inc. | System for causing temperature rise in battery |
| FR2978702A1 (fr) * | 2011-08-02 | 2013-02-08 | Renault Sa | Procede de refroidissement d'une batterie electrique d'un vehicule automobile et dispositif de refroidissement |
| JP5770649B2 (ja) * | 2012-01-27 | 2015-08-26 | 日野自動車株式会社 | 異常検出装置、ハイブリッド自動車および異常検出方法、並びにプログラム |
| CN103247828A (zh) * | 2012-02-02 | 2013-08-14 | 凹凸电子（武汉）有限公司 | 电池异常处理装置和方法、电池系统以及用电设备 |
| DE102013216104A1 (de) * | 2013-08-14 | 2015-02-19 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Homogenisieren der Temperaturverteilung in den Zellen einer Lithium-Ionen-Batterie für ein Kraftfahrzeug sowie Lithium-Ionen-Batterie für ein Kraftfahrzeug |
| US10249913B2 (en) * | 2013-09-06 | 2019-04-02 | Nissan Motor Co., Ltd. | Battery pack cooling system |
| US9735452B2 (en) * | 2013-12-05 | 2017-08-15 | Hyundai Motor Company | Apparatus and method for monitoring component breakdown of battery system |
| JP6299549B2 (ja) * | 2014-09-29 | 2018-03-28 | トヨタ自動車株式会社 | 電池の冷却装置 |
| KR101829093B1 (ko) * | 2014-10-22 | 2018-03-29 | 주식회사 엘지화학 | 배터리 시스템의 냉각 공기 흐름 제어 시스템 및 방법 |
| TW201623995A (zh) * | 2014-12-29 | 2016-07-01 | 國家中山科學研究院 | 一種兼具電池預診及充電模式自適調制之系統及方法 |
| US10749362B2 (en) * | 2015-08-28 | 2020-08-18 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Method for server apparatus to detect abnormality in electrical-power storage device |
| US10641832B2 (en) * | 2015-09-15 | 2020-05-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Battery pack unit testing method and testing apparatus |
| US10664365B2 (en) * | 2017-08-21 | 2020-05-26 | Google Llc | System and method for monitoring and controlling a back-up power supply using temperature controlled batteries |
| US10712805B2 (en) | 2018-03-05 | 2020-07-14 | Dell Products L.P. | System and method of thermal management of information handling systems |
| US10666078B2 (en) * | 2018-07-16 | 2020-05-26 | Dell Products L.P. | System and method of managing battery systems |
| US11289933B2 (en) * | 2019-05-15 | 2022-03-29 | Ahmad Eivaz | Battery charging enclosure |
| KR20220001921A (ko) * | 2020-06-30 | 2022-01-06 | 현대자동차주식회사 | 차량의 배터리 관리 장치 및 그 방법 |
| KR20220097962A (ko) * | 2020-07-10 | 2022-07-08 | 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드 | 열폭주 감지 방법 및 배터리 관리 시스템 |
| CN112151910B (zh) * | 2020-09-27 | 2022-02-18 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种液冷电池系统及液冷电池系统的控制方法 |
| CN112467247B (zh) * | 2020-11-25 | 2022-03-25 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种动力电池热均衡方法、装置、系统、车辆及存储介质 |
| CN113022378B (zh) * | 2021-03-01 | 2023-03-07 | 中国第一汽车股份有限公司 | 温度一致性预测方法、装置、预测设备及存储介质 |
| CN117080629B (zh) * | 2023-08-23 | 2024-04-02 | 清安储能技术(重庆)有限公司 | 一种电池簇的检测方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001313092A (ja) * | 2000-05-01 | 2001-11-09 | Toyota Motor Corp | 二次電池用の冷却装置 |
| JP2003142167A (ja) * | 2001-11-06 | 2003-05-16 | Panasonic Ev Energy Co Ltd | 組電池システムの冷却制御・異常検出方法及び装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3415740B2 (ja) * | 1997-04-14 | 2003-06-09 | 本田技研工業株式会社 | バッテリ充電装置 |
| JPH11178231A (ja) | 1997-12-09 | 1999-07-02 | Denso Corp | 電気自動車用組み電池の温度管理装置 |
| JP2003333763A (ja) * | 2002-05-10 | 2003-11-21 | Toyota Motor Corp | 蓄電池制御装置 |
-
2003
- 2003-06-20 JP JP2003176757A patent/JP2005011757A/ja active Pending
-
2004
- 2004-06-10 US US10/864,510 patent/US7492129B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001313092A (ja) * | 2000-05-01 | 2001-11-09 | Toyota Motor Corp | 二次電池用の冷却装置 |
| JP2003142167A (ja) * | 2001-11-06 | 2003-05-16 | Panasonic Ev Energy Co Ltd | 組電池システムの冷却制御・異常検出方法及び装置 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009250615A (ja) * | 2008-04-01 | 2009-10-29 | Panasonic Ev Energy Co Ltd | 電圧測定装置および電動車両 |
| JP2009284717A (ja) * | 2008-05-26 | 2009-12-03 | Mazda Motor Corp | 自動車のバッテリ制御方法及びその装置 |
| JP2010263692A (ja) * | 2009-05-07 | 2010-11-18 | Hitachi Ltd | 電力変換器の過熱保護装置 |
| JP2014164812A (ja) * | 2013-02-21 | 2014-09-08 | Toyota Industries Corp | 蓄電装置モジュール |
| JP2019135696A (ja) * | 2018-02-05 | 2019-08-15 | トヨタ自動車株式会社 | 組電池の異常判定システム |
| JP7015449B2 (ja) | 2018-02-05 | 2022-02-03 | トヨタ自動車株式会社 | 組電池の異常判定システム |
| CN111942227A (zh) * | 2019-05-15 | 2020-11-17 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 电动车辆预调温 |
| CN111942227B (zh) * | 2019-05-15 | 2024-01-23 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 电动车辆预调温 |
| WO2020259699A1 (zh) * | 2019-06-27 | 2020-12-30 | 奥动新能源汽车科技有限公司 | 电池包的安全处理装置、电力储能装置及其控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7492129B2 (en) | 2009-02-17 |
| US20040257089A1 (en) | 2004-12-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2005011757A (ja) | 二次電池の温度異常検知装置および異常検知方法 | |
| US8039137B2 (en) | Battery cooling device, air flow control device, and computer readable medium | |
| US7768235B2 (en) | Battery management system and method for automotive vehicle | |
| KR100530260B1 (ko) | 전지 전원장치 | |
| US7646176B2 (en) | Controller for rechargeable battery and temperature estimation method and deterioration determination method for rechargeable battery | |
| US8829857B2 (en) | Battery pack input/output control system | |
| US8039136B2 (en) | Battery cooling device, battery cooling air flow control device, and computer readable medium | |
| JP4645514B2 (ja) | 二次電池の容量調整方法及び装置 | |
| JP4872143B2 (ja) | 二次電池用の冷却装置 | |
| US7612534B2 (en) | Capacity adjustment apparatus and method of secondary battery | |
| US20070262750A1 (en) | Battery management system and method of operating same | |
| US9415700B2 (en) | Battery thermal system and diagnostic method | |
| US20150291055A1 (en) | Battery temperature estimation system | |
| WO2007132729A1 (ja) | 電池装置、これを搭載した車両、および電池装置の異常判定方法 | |
| CN105301425B (zh) | 线束异常检测系统和方法 | |
| WO2019244489A1 (ja) | 電池システム | |
| JP2017091634A (ja) | バッテリ装置 | |
| US6380717B2 (en) | Device and method for controlling charging of secondary battery | |
| JP3052936B2 (ja) | バッテリ冷却ファン制御装置 | |
| EP1052757A2 (en) | Charge control apparatus for a battery pack | |
| JP6369429B2 (ja) | 電池の冷却制御方法 | |
| JP2013005663A (ja) | 電池パック入出力制御装置 | |
| CN111989816A (zh) | 用于确定电能量存储系统之内的至少一个部件到热源或散热器的热连接的状态的方法 | |
| JP2004311290A (ja) | 電池パックの温度差低減装置および電池パック | |
| JP3625721B2 (ja) | 電気自動車のバッテリー制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060320 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080609 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091222 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100420 |