JP2007242316A

JP2007242316A - 二次電池の温度制御装置、車両用電池パック、二次電池の加温システム、およびプログラム

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Publication number: JP2007242316A
Application number: JP2006060684A
Authority: JP
Inventors: Masateru Tsutsumi; 正輝堤; Takuma Iida; 琢磨飯田; Yasushi Matsukawa; 靖松川; Yasuyuki Hori; 康之堀
Original assignee: Panasonic EV Energy Co Ltd
Current assignee: Primearth EV Energy Co Ltd
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2026-03-07
Also published as: US7884577B2; US20070210769A1; JP5314235B2

Abstract

【課題】単電池もしくは複数の単電池を直列接続してなる電池モジュールを複数組み合わせて構成される二次電池の温度制御装置において、二次電池の加温によって発生しうる単電池間もしくは電池モジュール間における電池温度もしくは電池電圧のばらつきを抑制する。
【解決手段】温度制御部２６は、複数の単電池を直列接続してなる電池モジュールを複数組み合わせて構成される二次電池３０を加温する加温装置３６の加温熱量を制御する。温度制御部２６は、二次電池３０の開回路電圧の時間変化率を検出し、検出した開回路電圧の時間変化率が所定の電圧用閾値を超えた場合、加温装置３６の加温熱量が減少するように制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、単電池もしくは複数の単電池を直列接続してなる電池モジュールを複数組み合わせて構成される二次電池の温度を制御する技術に関する。

従来、低温時のバッテリの性能低下を抑制するためにバッテリを加熱・昇温する技術が提案されている。例えば特許文献１には、ハイブリッド式電気自動車（以下、ハイブリッド車と称す）に搭載されるバッテリにおいて、回生エネルギーを用いてバッテリを充電し、バッテリの温度を上昇させるようにした二次電池の入出力制御装置が提案されている。この入出力制御装置によれば、低温時に、バッテリの充電状態（以下、ＳＯＣ（State Of Charge）と称す）を充電効率の低い領域で充放電制御することで生じるバッテリの充電反応熱によってバッテリを昇温させている。

特許文献１に記載の入出力制御装置では、走行時の回生エネルギーによる充電反応熱によってバッテリを昇温させるので、車両停止状態ではバッテリを昇温させることができない。そのためエンジン停止時には、外気によってバッテリ温度が低下する可能性があり、ＳＯＣが低下してバッテリの放電電力によるクランキング（エンジン始動）が困難となる事態が生じ得る。

一方、特許文献２では、電池のＳＯＣと外気温を検出し、車両の走行動作停止時に、ＳＯＣが所定のＳＯＣより大きく、外気温が所定温度以下の時に、バッテリからの電力を用いてバッテリを加熱するバッテリの温度制御装置が提案されている。特許文献２に記載の温度制御装置では、エンジン停止後のバッテリの温度低下を抑制し、エンジン始動性を確保している。

ところで、上記のようなハイブリッド車などに搭載されるバッテリには、単電池や複数の単電池を直列接続してなる電池モジュールを複数組み合わせて構成される二次電池を用いることが多い。このように構成された二次電池を、特許文献１や特許文献２に記載の装置あるいはその他の加熱手段により加温すると、加熱手段の加熱特性や二次電池の構造上の特性から二次電池を構成する複数の単電池や複数の電池モジュール間で電池温度ひいては電池電圧にばらつきが発生することがある。単電池あるいは電池モジュールは所望の高電圧が得られるように二次電池内で互いに直列接続されているから、このようなばらつきは二次電池の性能を低下させるだけでなく、場合によっては過放電状態になる単電池や電池モジュールが現れることで二次電池の劣化を早めるおそれがある。

特開２００１−３１４０３９号公報特開２００４−３３６８３２号公報

本発明は、電池モジュールを複数組み合わせて構成される二次電池の温度制御装置において、二次電池の加温によって発生しうる電池モジュール間における電池温度もしくは電池電圧のばらつきを抑制する。

本発明に係る温度制御装置は、電池モジュールを複数組み合わせて構成される二次電池の温度制御装置であって、前記二次電池の開回路電圧の時間変化率を検出する電圧変化率検出部と、前記二次電池を加温する加温装置の加温熱量を制御する熱量制御部であって、前記開回路電圧の時間変化率が所定の電圧用閾値を超えた場合、前記加温熱量が減少するように制御する熱量制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明の１つの態様では、前記電圧変化率検出部は、複数の電池モジュールごとに開回路電圧の時間変化率をそれぞれ検出し、前記熱量制御部は、複数の電池モジュールごとに検出された複数の開回路電圧の時間変化率のうち少なくとも１つの時間変化率が前記電圧用閾値を超えた場合、前記加温熱量が減少するように制御することを特徴とする。

また、本発明の１つの態様では、前記熱量制御部は、前記開回路電圧の時間変化率が所定の電圧用閾値を超えた場合、前記加温装置による前記二次電池の加温が中止されるように制御することを特徴とする。

さらに、本発明の１つの態様では、前記熱量制御部は、前記開回路電圧の時間変化率が所定の電圧用閾値以下になるまで、前記加温熱量を段階的に減少させることを特徴とする。

本発明に係る温度制御装置は、電池モジュールを複数組み合わせて構成される二次電池の温度制御装置であって、電池温度の時間変化率を検出する温度変化率検出部と、前記二次電池を加温する加温装置の加温熱量を制御する熱量制御部であって、前記電池温度の時間変化率が所定の温度用閾値を超えた場合、前記加温熱量が減少するように制御する熱量制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明の１つの態様では、前記温度変化率検出部は、前記二次電池近傍に設けられた複数の温度センサで検出された電池温度の時間変化率をそれぞれ検出し、前記熱量制御部は、検出された複数の電池温度の時間変化率のうち少なくとも１つの時間変化率が前記温度用閾値を超えた場合、前記加温熱量が減少するように制御することを特徴とする。

また、本発明の１つの態様では、前記熱量制御部は、前記複数の温度センサで検出した電池温度のうち最も低い電池温度が所定の基準下限温度を超えた場合、もしくは最も高い電池温度が所定の基準上限温度を超えた場合、前記時間変化率にかかわらず前記加温熱量が減少するように制御することを特徴とする。

さらに、本発明の１つの態様では、前記熱量制御部は、前記電池温度の時間変化率が所定の温度用閾値を超えた場合、前記加温装置による前記二次電池の加温が中止されるように前記加温熱量を制御することを特徴とする。

加えて、本発明の１つの態様では、前記熱量制御部は、前記電池温度の時間変化率が所定の温度用閾値以下となるまで、前記加温熱量を段階的に減少させることを特徴とする。

本発明に係る車両用電池パックは、上記のいずれか１つの温度制御装置を備えることを特徴とする。

本発明に係る車両用電池パックの１つの態様では、前記温度制御装置は、車両起動時における前記二次電池の電池温度が所定の基準下限温度より低い場合に少なくとも前記基準下限温度に達するまで前記加温装置を加温制御することで車両起動を可能にすることを特徴とする。

本発明に係る加温システムは、電池モジュールを複数組み合わせてなる二次電池の加温システムであって、加熱部と、前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、前記二次電池の開回路電圧の所定時間内における電圧変化量を検出する電圧変化量検出部と、前記温度検出部で検出された温度が所定の基準下限温度以下である場合に前記加熱部を動作させるとともに、前記加熱部による加熱後の前記電圧変化量検出部で検出された電圧変化量に応じ、前記電圧変化量が許容値を超える場合に前記加温部による加熱を抑制制御する熱量制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明の１つの態様では、前記電圧変化量検出部は、複数の電池モジュールごとにそれぞれ開回路電圧の所定時間内における電圧変化量を検出し、前記熱量制御部は、複数の電池モジュールごとに検出された前記電圧変化量のいずれかが前記許容値を超える場合に前記加熱部による加熱を抑制制御することを特徴とする。

また、本発明の１つの態様では、前記熱量制御部は、前記電圧変化量が前記許容値を超える場合に前記温度と前記基準下限温度との大小関係によらずに前記加熱部による加熱を停止制御することを特徴とする。

さらに、本発明の１つの態様では、前記熱量制御部は、前記電圧変化量が前記許容値を超えない場合において、前記加熱部による加熱後の一定時間経過後において前記温度が前記基準下限温度を超えない場合に前記加熱部による加熱を停止制御することを特徴とする。

本発明に係る加温システムは、電池モジュールを複数組み合わせてなる二次電池の加温装置であって、加熱部と、前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部で検出された温度が所定の基準下限温度以下である場合に前記加熱部を動作させるとともに、前記加熱部による加熱後の所定時間内における前記温度の温度変化量に応じ、前記温度変化量が許容値を超える場合に前記加熱部による加熱を抑制制御する熱量制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明の１つの態様では、前記温度検出部は、複数の前記電池モジュールの温度を検出し、前記熱量制御部は、複数の前記電池モジュールの前記温度変化量のいずれかが前記許容値を超える場合に前記加熱部による加熱を抑制制御することを特徴とする。

また、本発明の１つの態様では、前記熱量制御部は、前記温度変化量が前記許容値を超える場合に前記温度と前記基準下限温度との大小関係によらずに前記加熱部による加熱を停止制御することを特徴とする。

さらに、本発明の１つの態様では、前記熱量制御部は、前記温度変化量が前記許容値を超えない場合において、前記加熱部による加熱後の一定時間経過後において前記温度が前記基準下限温度を超えない場合に前記加熱部による加熱を停止制御することを特徴とする。

本発明によれば、電池モジュールを複数組み合わせて構成される二次電池の温度制御装置において、加温により生じる電圧あるいは温度の時間変化率を監視し、変化率に異常が生じた場合には加温装置等に異常が生じたものとみなして加温を抑制することで二次電池の加温によって発生しうる電池モジュール間における電池温度もしくは電池電圧のばらつきを抑制することができる。これにより、電池モジュール間の電池温度や電池電圧のばらつきが原因で、二次電池を構成する電池モジュール群の中に過放電状態になる電池モジュールが現れ、二次電池の劣化が進行することを抑制することができる。

本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態と称す）について、以下図面を用いて説明する。

本実施形態では、複数の単電池を直列接続してなる電池モジュールを複数組み合わせて構成される二次電池を、ハイブリッド車が備える走行用のモータの電力源として用いる場合を例に説明する。なお、下記で説明する二次電池の温度制御の手法は、駆動源としてモータを備えるハイブリッド車以外の電気自動車や、複数の単電池を直列接続してなる電池モジュールを複数組み合わせて構成される二次電池を備える他の装置についても適用可能である。なお、本実施形態における電池モジュールには、単電池から成る電池も含む。

図１は、本実施形態に係るハイブリッド車の概略構成を示す図である。図１において、車両ＥＣＵ１０は、インバータ５０、エンジン電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵと称す）４０を制御する。エンジンＥＣＵ４０は、エンジン６０を制御する。また、電池電子制御ユニット（以下、電池ＥＣＵ）２０は、二次電池３０から電池電圧、電池温度などの情報を受けて、二次電池３０のＳＯＣを推定し、推定したＳＯＣや電池電圧、電池温度などの情報を車両ＥＣＵ１０に送信する。また、電池ＥＣＵ２０は、後述する加温装置（加熱部の一例）３６を制御する。

二次電池３０は、図２に示すように、電池ブロックＢ１〜Ｂ２０を直列に接続して構成される。電池ブロックＢ１〜Ｂ２０は、電池ケース３２に収容されている。また、電池ブロックＢ１〜Ｂ２０はそれぞれ、２個の電池モジュールを電気的に接続して構成されており、更に、各電池モジュールは、６個の単電池を電気的に直列に接続して構成されている。各単電池としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等を用いることができる。なお、電池ブロック、電池モジュール、単電池の数は特に限定されるものではない。二次電池３０の構成も上記した例に限定されるものではなく、複数の電池モジュールを組み合わせて構成されるものであればよい。

さらに、電池ケース３２内には、複数の温度センサ３４が配置されている。複数の温度センサ３４の配置は、比較的温度が近い複数の電池ブロックを１つのグループとして、あるいはいずれの電池ブロックとも比較的温度差がある１つの電池ブロックを１つのグループとして、グループごとに１つの温度センサ３４を配置することによって行われている。また、グループ分けは、事前の実験等によって各電池ブロックの温度を測定することによって行われている。本実施形態では、Ｍ（Ｍは整数）個の温度センサ３４を備えるものとし、各温度センサ３４が測定した温度Ｔ（１）〜温度Ｔ（Ｍ）を特に区別する必要がない場合は、温度Ｔｍと表現する。

図１に戻り、加温装置３６は、電池ＥＣＵ２０からの指示を受けて二次電池３０を構成する各電池モジュールを加温する。加温装置３６は、例えば、電池モジュールの底面に接するように設けられる発熱体を備え、電池ＥＣＵ２０から指示される加温熱量で発熱体を発熱させ二次電池３０を加熱する。この発熱体は、例えば、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）特性を持った面状発熱体を用いる。また、発熱体は、ＩＨ（Induction Heating）式の加熱方式により発熱させてもよい。

さらに、発熱体を発熱させる熱源としては、例えばハイブリッド車が備える空調装置によって暖められた熱風を用いてもよい。この場合、熱風により発熱体を発熱させるために、加温装置３６は熱風を発熱体の周囲に導くためのファンとファン駆動モータとを備え、ファンの吸い込み口もしくは吹き出し口に発熱体を配置する。そして、加温装置３６は、電池ＥＣＵ２０から指示される加温熱量に基づいてファン駆動モータを駆動し、ファンを回転させ熱風を発熱体に導く。

また、加温装置３６への電力は、二次電池３０から供給してもよいし、各種ＥＣＵやライトなどの補機に電力を供給する補機バッテリから供給してもよい。また、商用電源などの外部電源から、加温装置３６に電力を供給してもよい。外部電源を利用する場合、二次電池３０を加温するためには、ユーザが外部電源と加温装置３６とをケーブル等で接続する必要がある。外部電源を利用する場合、加温装置３６自身が加温熱量を制御する。つまり、加温装置３６が後述する温度制御部２６を備える。

二次電池３０は、リレーユニット（図示せず）及びインバータ５０を介してモータ５２に電力を供給する。インバータ５０は、二次電池３０から供給される直流電流をモータ駆動用の交流電流に変換する。

エンジン６０は、動力分割機構４２、減速機４４およびドライブシャフト４６を介して車輪に動力を伝達している。モータ５２は、減速機４４およびドライブシャフト４６を介して車輪に動力を伝達している。二次電池３０に充電が必要な場合は、エンジン６０の動力の一部が動力分割機構４２を介して発電機５４に供給され、充電に利用される。

車両ＥＣＵ１０は、エンジンＥＣＵ４０からのエンジン６０の運転状態の情報、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、シフトレバーで設定されるシフトレンジ、電池ＥＣＵ２０からのＳＯＣなどに基づいて、エンジンＥＣＵ４０やインバータ５０に制御命令を出力し、エンジン６０やモータ５２を駆動させる。

電池ＥＣＵ２０は、上記の通り、所望の加温熱量で二次電池３０を加熱するように加温装置３６に加熱指示を出力する。より具体的には、電池ＥＣＵ２０は、温度センサ３４から送信される電池温度Ｔｍを取得し、二次電池３０が所望の充放電能力を発揮するために必要な基準下限温度Ｔαより電池温度Ｔｍが小さい場合に、予め定められた加温熱量を示した加熱指示を加温装置３６に出力する。

加温装置３６による二次電池３０の加熱は、電池温度Ｔｍが基準下限温度Ｔαに達していない段階で二次電池３０に充放電させることで二次電池３０が所望の充放電能力を発揮しないことを防いだり、二次電池３０の早期劣化を防いだりするために行われる。そのため、車両ＥＣＵ１０が駆動源となるエンジン等の起動指示を受信してから所定の起動処理を開始する前に、電池ＥＣＵ２０は電池温度Ｔｍに基づいて加温装置３６による二次電池３０の加熱の必要性の有無を判定し、判定の結果、加熱が必要な場合には二次電池３０の電池温度が所望の温度に達するまで車両ＥＣＵ１０に起動処理を保留させる。また、エンジン等を一旦停止させてから短時間で再度起動させる場合にすぐに起動処理が行われるように、車両ＥＣＵ１０がエンジン等の停止指示を受信してから所定の停止処理を開始する前に、電池ＥＣＵ２０は電池温度Ｔｍに基づいて加温装置３６による二次電池３０の加熱の必要性の有無を判定し、判定の結果、加熱が必要な場合には二次電池３０の電池温度が所望の温度に達するまで車両ＥＣＵ１０に停止処理を保留させる。

このように二次電池３０を加熱すれば、二次電池３０の早期劣化を防ぐことが可能であるが、その一方で加温装置３６が二次電池３０を加熱することで、二次電池３０を構成する電池モジュール間で電池温度や電池電圧に差が生じる場合がある。

そこで、本実施形態では、電池ＥＣＵ２０は、加温装置３６に二次電池３０の加熱を指示した後、順次二次電池３０の電池温度Ｔｍや電池電圧を取得して、電池モジュール間での電池温度の時間変化率や電池電圧の時間変化率を監視する。そして、電池ＥＣＵ２０は、電池温度の時間変化率や電池電圧の時間変化率が所定の閾値を超えた場合、たとえ電池温度Ｔｍが基準下限温度Ｔαに達していなくても、加温装置３６による二次電池３０の加熱を中止する。このように、電池温度や電池電圧の時間変化率が所定の閾値を超えた場合に二次電池３０の加温を中止することで、電池温度や電池電圧のばらつきが広がることを防ぐことができる。また、加温を中止し、二次電池３０を放置することで、対流あるいは電池モジュール間の熱伝導によって電池温度や電池電圧のばらつきが少なくなる。よって、本実施形態によれば、電池モジュール間の電池温度や電池電圧のばらつきが原因で、二次電池を構成する単電池群や電池モジュール群の中に過放電状態になる単電池や電池モジュールが現れ、二次電池の劣化が進行することを抑制することができる。

なお、温度の時間変化率や電圧の時間変化率は、初期値によらず加熱特性の正常／異常を判定する物理量として把握できるものである。すなわち、温度値あるいは電圧値自体は正常値を示していても、温度の時間変化率あるいは電圧の時間変化率が異常であれば、加温熱量や熱伝達特性に何らかの異常が生じているとみなすことができる。本実施形態における時間変化率は、単位時間あるいは所定時間間隔における温度あるいは電圧の変化量、特に加熱の開始から所定時間内の変化量を意味し、必ずしも時間微分を意味するものではない。

次に、本実施形態における電池ＥＣＵ２０の構成について、図２を用いてさらに説明する。図２は、本実施形態における電池ＥＣＵ２０の構成について説明するための機能ブロックを示す図である。

電圧測定部２２は、二次電池３０の端子電圧を測定している。本実施形態では、電圧測定部２２は、電池ブロックＢ１〜Ｂ２０それぞれの端子電圧Ｖ（１）〜Ｖ（２０）を測定する。電圧測定部２２は、端子電圧Ｖ（１）〜Ｖ（２０）を特定する電圧データを生成し、これを温度制御部２６に出力する。電圧測定部２２による温度制御部２６への電圧データの出力は、予め設定された周期で行われ、温度制御部２６は電圧データを記憶部２８に格納する。なお、電圧測定部２２が測定した端子電圧Ｖ（１）〜端子電圧Ｖ（Ｎ）を特に区別する必要がない場合には、以下、総称して電圧Ｖｎと表現する。また、電圧測定部２２が測定する電圧Ｖｎは、負荷が接続されていない状態での端子電圧である開回路電圧（ＯＣＶ：ＯｐｅｎＣｉｒｃｕｉｔＶｏｌｔａｇｅ）である。

温度測定部２４は、二次電池４０の電池温度の測定を行っている。本実施形態では、グループごとに設定された各温度センサ３４が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換し、これに基づいてグループごとの電池温度を特定する温度データを生成し、これを温度制御部２６に出力する。温度測定部２４による温度制御部２６への温度データの出力も、予め設定された周期で行われ、温度制御部２６は温度データも記憶部２８に格納する。

温度制御部２６は、電圧変化率検出部２６２と、熱量制御部２６４とを備える。電圧変化率部検出部２６２は、記憶部２８に格納された電圧データを参照して、電圧Ｖｎの時間変化率（差分電圧ΔＶ）を電池ブロックごとに算出する。熱量制御部２６４は、電圧変化率部検出部２６２で算出した電圧Ｖｎの差分電圧ΔＶの大きさに応じて、加温装置３６の加温熱量を制御する。より具体的には、熱量制御部２６４は、電圧Ｖｎの差分電圧ΔＶが所定の閾差分電圧ΔＶｔを超えた場合、たとえ電池温度Ｔｍが基準下限温度Ｔαに達していなくても、加温装置３６による二次電池３０の加熱を中止する。

続いて、温度制御部２６が起動指示を受信した際の処理手順について、図３に示すフローチャートを用いてさらに説明する。

温度制御部２６は、ユーザがイグニッションスイッチをオンすることで出力された起動指示を車両ＥＣＵ１０を介して受信すると（Ｓ１００）、温度制御部２６は、予め定められた電池モジュール群ごとに分けられた各電池ブロックの各電圧Ｖ０ｎと各温度センサの各温度Ｔ０ｍとを検出する（Ｓ１０２）。次いで、温度制御部２６は、検出した温度Ｔ０ｍの中で最も低い温度（最低温度Ｔ０ｍｉｎ）が基準下限温度Ｔαより小さいか否かを判定する（Ｓ１０４）。判定の結果、最低温度Ｔ０ｍｉｎが基準下限温度Ｔα以上であれば（ステップＳ１０４での判定結果が、否定「Ｎ」）、温度制御部２６は、車両ＥＣＵ１０が行うエンジン等の起動処理を許可する（Ｓ１２８）。

一方、最低温度Ｔ０ｍｉｎが基準下限温度Ｔαより小さければ（ステップＳ１０４での判定結果が、肯定「Ｙ」）、温度制御部２６は、所定の加温熱量を示した加温指示を加温装置３６に送信し（Ｓ１０６）、加温時間を測定するためのタイマをセットする（Ｓ１０８）。さらに、温度制御部２６は、改めて各電池ブロックの各電圧Ｖ１ｎと各温度センサの各温度Ｔ１ｍとを電圧測定部２２及び温度測定部２４を介して検出する（Ｓ１１０）。次いで、温度制御部２６は、検出したＴ１ｍの中で最も低い温度（最低温度Ｔ１ｍｉｎ）が基準下限温度Ｔαより小さいか否かを判定する（Ｓ１１２）。判定の結果、最低温度Ｔ１ｍｉｎが基準下限温度Ｔα以上であれば（ステップＳ１１２での判定結果が、否定「Ｎ」）、温度制御部２６は、加温停止指示を加温装置３６に送信し（Ｓ１２６）、車両ＥＣＵ１０によるエンジン等の起動処理を許可する（Ｓ１２８）。

一方、最低温度Ｔ１ｍｉｎが基準下限温度Ｔαより小さければ（ステップＳ１１２での判定結果が、肯定「Ｙ」）、温度制御部２６は、検出したＴ１ｍの中で最も高い温度（最高温度Ｔ１ｍａｘ）が、加温による電池温度上昇の上限となる基準上限温度Ｔβ（＞Ｔα）より小さいか否かを判定する（Ｓ１１４）。判定の結果、最高温度Ｔ１ｍａｘが基準上限温度Ｔβ以上であれば（ステップＳ１１４での判定結果が、否定「Ｎ」）、温度制御部２６は、加温停止指示を加温装置３６に送信し（Ｓ１２６）、車両ＥＣＵ１０によるエンジン等の起動処理を許可する（Ｓ１２８）。

一方、最高温度Ｔ１ｍａｘが基準上限温度Ｔβより小さければ（ステップＳ１１４での判定結果が、肯定「Ｙ」）、温度制御部２６は、前回検出した各電圧Ｖｎ（ステップＳ１０２で検出した各電圧Ｖ０ｎ）と今回検出した各電圧Ｖｎ（ステップＳ１１０で検出した各電圧Ｖ１ｎ）との各差分電圧ΔＶｎを算出し（Ｓ１１６）、算出した差分電圧ΔＶｎの中に予め定められた閾差分電圧ΔＶｔより大きいものが含まれているか否かを判定する（Ｓ１１８）。判定の結果、算出した差分電圧ΔＶｎの中に予め定められた閾差分電圧ΔＶｔより大きいものが含まれていなければ（ステップＳ１１８での判定結果が、否定「Ｎ」）、温度制御部２６は、ステップＳ１０８でセットしたタイマに基づいて加温時間が所定の時間を経過したか否かを判定することで、タイムアップかどうかを判定する（Ｓ１２０）。判定の結果、タイムアップしていなければ（ステップＳ１２０での判定結果が、否定「Ｎ」）、温度制御部２６は、ステップＳ１１０以降の処理を繰り返す。

一方、算出した差分電圧ΔＶｎの中に予め定められた閾差分電圧ΔＶｔより大きいものが含まれている場合（ステップＳ１１８での判定結果が、肯定「Ｙ」）、もしくは加温時間がタイムアップの場合（ステップＳ１２０での判定結果が、肯定「Ｙ」）、温度制御部２６は、加温装置３６による二次電池３０の加温を中止させるために、加温中止指示を加温装置３６に送信し（Ｓ１２２）、さらに車両ＥＣＵ１０による起動処理を禁止し（Ｓ１２４）、例えば、ユーザに起動エラーを通知する。

以上、本実施形態によれば、温度制御部２６は、差分電圧ΔＶｎの中に予め定められた閾差分電圧ΔＶｔより大きいものが含まれている場合、二次電池３０を構成する電池モジュール間の温度ばらつきが基準値以上であると判断して、加温装置３６による二次電池３０の加温を中止させる。これにより、電池温度や電池電圧のばらつきが広がることを防ぐことができる。また、加温を中止し放置することで、対流あるいは電池モジュール間の熱伝導によって電池温度や電池電圧のばらつきが少なくなる。よって、本実施形態によれば、電池モジュール間の電池温度や電池電圧のばらつきが原因で、二次電池を構成する単電池群や電池モジュール群の中に過放電状態になる単電池や電池モジュールが現れ、二次電池の劣化が進行することを抑制することができる。

上記の実施形態では、温度制御部２６は、差分電圧ΔＶｎつまり電池電圧の時間的変化率に基づいて電池電圧のばらつきを判定して、加温の継続もしくは中止の判断をする例について説明した。しかし、温度制御部２６は、電池温度の時間的変化率に基づいて電池温度のばらつきを判定して、加温の継続もしくは中止の判断をしてもよい。

図４は、温度制御部２６が電池温度の時間的変化率に基づいて電池温度のばらつきを判定して、加温の継続もしくは中止の判断する場合の機能ブロックを示す。図４は、温度制御部２６が、電圧変化率検出部２６２の代わりに温度変化率検出部２６６を備える点で、図２に示す機能ブロックと異なり、温度変化率検出部２６６は、電池温度の時間的変化率（差分温度ΔＴｔ）をグループごとに算出する。

図５は、温度制御部２６が、電池温度の時間的変化率に基づいて電池温度のばらつきを判定する場合における処理手順を示すフローチャートである。図５では、ステップＳ１１８−２において差分温度ΔＴｔに基づいて電池温度のばらつきを判定する点が、図２に示す処理手順と異なる。

このように電池温度の時間的変化率に基づいて電池温度のばらつきを判定する場合にも、電池モジュール間の電池温度や電池電圧のばらつきが原因で、二次電池を構成する単電池群や電池モジュール群の中に過放電状態になる単電池や電池モジュールが現れ、二次電池の劣化が進行することを抑制することができる。

また、上記の実施形態では、ユーザがイグニッションスイッチをオンすることで出力された起動指示を受信した場合における温度制御部２６の処理手順について説明した。しかし、ユーザがイグニッションスイッチをオフすることで停止指示を受信した場合における温度制御部２６の処理手順についても同様な処理で構わない。よって、停止指示を受信した場合における温度制御部２６の処理手順については、図２や図５において、「起動」を「停止」と適宜読み替えて参照されたい。

さらに、上記では、電池電圧や電池温度にばらつきが生じた場合、温度制御部２６は、加温装置３６に加温中止指示を送信する例について説明した。しかし、温度制御部２６は、加温開始時における加温熱量よりも小さな加温熱量で二次電池３０を加温するように加温装置３６に指示してもよい。また、温度制御部２６は、加温熱量を小さくしても電池電圧や電池温度にばらつきが収まらない場合に、加温中止指示を送信してもよい。さらに、温度制御部２６は、電池電圧や電池温度のばらつきが収まるまで段階的に加温熱量が小さくなるように加温装置３６に指示してもよい。

また、上記では、電池ＥＣＵ２０は、マイクロコンピュータに図３や図５に示す各種処理を具現化させるプログラムをインストールし、このプログラムを実行することによって実現することができる。この場合、マイクロコンピュータの中央処理装置（ＣＰＵ）が温度制御部２６として機能する。

さらに、上記では、電池ＥＣＵ２０が温度制御部２６を備える構成について説明したが、車両ＥＣＵ１０など他のＥＣＵが温度制御部２６を備えてもよいし、温度制御部２６専用のＥＣＵを別途設けてもよい。

本実施形態に係るハイブリッド車の概略構成を示す図である。温度制御部が電池電圧の時間的変化率に基づいて電池温度のばらつきを判定する場合における電池ＥＣＵの構成について説明するための機能ブロックを示す図である。温度制御部が電池電圧の時間的変化率に基づいて電池温度のばらつきを判定する場合における処理手順を示すフローチャートである。温度制御部が電池温度の時間的変化率に基づいて電池温度のばらつきを判定する場合における電池ＥＣＵの構成について説明するための機能ブロックを示す図である。温度制御部が電池温度の時間的変化率に基づいて電池温度のばらつきを判定する場合における処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０車両ＥＣＵ、２０電池ＥＣＵ、３０二次電池、３６加温装置、４０エンジンＥＣＵ、４２動力分割機構、４４減速機、４６ドライブシャフト、５０インバータ、５２モータ、５４発電機、６０エンジン。

Claims

電池モジュールを複数組み合わせて構成される二次電池の温度制御装置であって、
前記二次電池の開回路電圧の時間変化率を検出する電圧変化率検出部と、
前記二次電池を加温する加温装置の加温熱量を制御する熱量制御部であって、前記開回路電圧の時間変化率が所定の電圧用閾値を超えた場合、前記加温熱量が減少するように制御する熱量制御部と、
を備えることを特徴とする温度制御装置。
請求項１に記載の温度制御装置において、
前記電圧変化率検出部は、
複数の電池モジュールごとに開回路電圧の時間変化率をそれぞれ検出し、
前記熱量制御部は、
複数の電池モジュールごとに検出された複数の開回路電圧の時間変化率のうち少なくとも１つの時間変化率が前記電圧用閾値を超えた場合、前記加温熱量が減少するように制御する、
ことを特徴とする温度制御装置。
請求項１または２に記載の温度制御装置において、
前記熱量制御部は、前記開回路電圧の時間変化率が所定の電圧用閾値を超えた場合、前記加温装置による前記二次電池の加温が中止されるように制御する、
ことを特徴とする温度制御装置。
請求項１または２に記載の温度制御装置において、
前記熱量制御部は、前記開回路電圧の時間変化率が所定の電圧用閾値以下になるまで、前記加温熱量を段階的に減少させる、
ことを特徴とする温度制御装置。
電池モジュールを複数組み合わせて構成される二次電池の温度制御装置であって、
電池温度の時間変化率を検出する温度変化率検出部と、
前記二次電池を加温する加温装置の加温熱量を制御する熱量制御部であって、前記電池温度の時間変化率が所定の温度用閾値を超えた場合、前記加温熱量が減少するように制御する熱量制御部と、
を備えることを特徴とする温度制御装置。
請求項５に記載の温度制御装置において、
前記温度変化率検出部は、
前記二次電池近傍に設けられた複数の温度センサで検出された電池温度の時間変化率をそれぞれ検出し、
前記熱量制御部は、
検出された複数の電池温度の時間変化率のうち少なくとも１つの時間変化率が前記温度用閾値を超えた場合、前記加温熱量が減少するように制御する、
ことを特徴とする温度制御装置。
請求項６に記載の温度制御装置において、
前記熱量制御部は、前記複数の温度センサで検出した電池温度のうち最も低い電池温度が所定の基準下限温度を超えた場合、もしくは最も高い電池温度が所定の基準上限温度を超えた場合、前記時間変化率にかかわらず前記加温熱量が減少するように制御する、
ことを特徴とする温度制御装置。
請求項５乃至７のいずれか１つに記載の温度制御装置において、
前記熱量制御部は、前記電池温度の時間変化率が所定の温度用閾値を超えた場合、前記加温装置による前記二次電池の加温が中止されるように制御する、
ことを特徴とする温度制御装置。
請求項５乃至７のいずれか１つに記載の温度制御装置において、
前記熱量制御部は、前記電池温度の時間変化率が所定の温度用閾値以下となるまで、前記加温熱量を段階的に減少させる、
ことを特徴とする温度制御装置。
請求項１乃至９のいずれか１つに記載の温度制御装置を備える車両用電池パック。
請求項１０記載の車両用電池パックにおいて、
前記温度制御装置は、車両起動時における前記二次電池の電池温度が所定の基準下限温度より低い場合に少なくとも前記基準下限温度に達するまで前記加温装置を加温制御することで車両起動を可能にすることを特徴とする車両用電池パック。
電池モジュールを複数組み合わせてなる二次電池の加温システムであって、
加熱部と、
前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、
前記二次電池の開回路電圧の所定時間内における電圧変化量を検出する電圧変化量検出部と、
前記温度検出部で検出された温度が所定の基準下限温度以下である場合に前記加熱部を動作させるとともに、前記加熱部による加熱後の前記電圧変化量検出部で検出された電圧変化量に応じ、前記電圧変化量が許容値を超える場合に前記加熱部による加熱を抑制制御する熱量制御部と、
を備えることを特徴とする二次電池の加温システム。
請求項１２に記載の加温システムにおいて、
前記電圧変化量検出部は、複数の電池モジュールごとにそれぞれ開回路電圧の所定時間内における電圧変化量を検出し、
前記熱量制御部は、複数の電池モジュールごとに検出された前記電圧変化量のいずれかが前記許容値を超える場合に前記加熱部による加熱を抑制制御する、
ことを特徴とする二次電池の加温システム。
請求項１２または１３に記載の加温システムにおいて、
前記熱量制御部は、前記電圧変化量が前記許容値を超える場合に前記温度と前記基準下限温度との大小関係によらずに前記加熱部による加熱を停止制御することを特徴とする二次電池の加温システム。
請求項１２乃至１４のいずれか１つに記載の加温システムにおいて、
前記熱量制御部は、前記電圧変化量が前記許容値を超えない場合において、前記加熱部による加熱後の一定時間経過後において前記温度が前記基準下限温度を超えない場合に前記加熱部による加熱を停止制御することを特徴とする二次電池の加温システム。
電池モジュールを複数組み合わせてなる二次電池の加温システムであって、
加熱部と、
前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部で検出された温度が所定の基準下限温度以下である場合に前記加熱部を動作させるとともに、前記加熱部による加熱後の所定時間内における前記温度の温度変化量に応じ、前記温度変化量が許容値を超える場合に前記加熱部による加熱を抑制制御する熱量制御部と、
を備えることを特徴とする二次電池の加温システム。
請求項１６記載の加温システムにおいて、
前記温度検出部は、複数の前記電池モジュールの温度を検出し、
前記熱量制御部は、複数の前記電池モジュールの前記温度変化量のいずれかが前記許容値を超える場合に前記加熱部による加熱を抑制制御する、
ことを特徴とする二次電池の加温システム。
請求項１６または１７に記載の加温システムにおいて、
前記熱量制御部は、前記温度変化量が前記許容値を超える場合に前記温度と前記基準下限温度との大小関係によらずに前記加熱部による加熱を停止制御することを特徴とする二次電池の加温システム。
請求項１６乃至１８のいずれか１つに記載の加温システムにおいて、
前記熱量制御部は、前記温度変化量が前記許容値を超えない場合において、前記加熱部による加熱後の一定時間経過後において前記温度が前記基準下限温度を超えない場合に前記加熱部による加熱を停止制御することを特徴とする二次電池の加温システム。
電池モジュールを複数組み合わせて構成される二次電池の温度制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
前記二次電池の開回路電圧の時間変化率を検出する電圧変化率検出部と、
前記二次電池を加温する加温装置の加温熱量を制御する熱量制御部であって、前記開回路電圧の時間変化率が所定の電圧用閾値を超えた場合、前記加温熱量が減少するように制御する熱量制御部と、
して機能させるためのプログラム。
電池モジュールを複数組み合わせて構成される二次電池の温度制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
電池温度の時間変化率を検出する温度変化率検出部と、
前記二次電池を加温する加温装置の加温熱量を制御する熱量制御部であって、前記電池温度の時間変化率が所定の温度用閾値を超えた場合、前記加温熱量が減少するように制御する熱量制御部と、
して機能させるためのプログラム。