JP2013062081A

JP2013062081A - 電池温度調節装置

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Publication number: JP2013062081A
Application number: JP2011198575A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tanaka; 寛之田中
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2011-09-12
Filing date: 2011-09-12
Publication date: 2013-04-04
Anticipated expiration: 2031-09-12
Also published as: JP5659990B2

Abstract

【課題】電池の劣化にかかわらず、電池の温度を調節して最低限必要とされる出力を確保することができるようにした、電池温度調節装置を提供する。
【解決手段】使用温度範囲が設定された二次電池２１の温度を調節する電池温度調節装置であって、二次電池２１を加温する加温手段１１と、二次電池２１の温度を検出する温度センサ２２と、二次電池２１の劣化度合いを推定する劣化度推定手段１５ｂと、劣化度推定手段１５ｂで推定された二次電池２１の劣化が進行しているほど使用温度範囲の下限値を高く設定する設定手段１５ｃと、温度センサ２２で検出された温度が設定手段１５ｃで設定された下限値未満のときに、加温手段１１に二次電池２１を加温させる加温制御を実施する温度制御手段１５ｄとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池の温度を調節する電池温度調節装置に関する。

一般的に、電池の放電特性は電池の温度によって変化する。例えば、電池の温度が低温であるときには、放電可能な電池の容量が減少して十分な出力特性が得られない。そのため、電気自動車やハイブリッド車等の電動車両のように電池の電力でモータを回転させて走行する車両の場合、冬場の走行や寒冷地での走行等といった低温環境下での走行時に発進性能や走行性能が低下し、十分な出力が得られないことがある。

反対に、温度が高温であるときには電池の自己放電が増加し、電池の残容量が低下しやすくなることが知られている。そのため、上記のような電動車両で減速時に回生発電を実施する場合に、環境温度や電池自体の発熱によって電池温度が過度に上昇すると、十分な回生エネルギを得ることができないことがある。また、高温状態での使用は電池の劣化が進行しやすくなり、電池の寿命低下を招く。

これらの事情から、電池には通常、その使用に適した温度範囲（すなわち、上限値及び下限値）が定められている。例えば、電池はその温度が低いほど容量が減少し電池出力が小さくなるため、使用温度範囲の下限値は、必要とされる最低限の電池出力が得られる温度に設定されている。また、走行用の電池を搭載した電動車両にあっては、車載の冷却，加温装置等を利用して、電池温度を所定の使用温度範囲内に維持する制御手法が種々提案されている。

例えば、上記の下限値よりも電池の温度が低い場合は、電池の温度がこの下限値になるように加温制御が実施される。電池を加温する技術に関して、例えば特許文献１には、電気自動車の減速時に発生する回生エネルギを利用して電池を加温する電気式ヒータを設けた二次電池の保温システムが記載されている。電気式ヒータは、各二次電池の底面に設けられ、二次電池の温度が所定の下限温度（すなわち、下限値）以下になると回生電力で二次電池を加温している。これにより、簡単な構成で電池の保温を行うことができるとされている。また、電池の温度が低温であることに起因する電池出力の低下が抑制される。

特開２００８−１０３１０８号公報

ところで、電池は劣化が進行すると（すなわち、劣化度が低下すると）取り出せる電池出力が低下するので、劣化度が低下した電池は上記した使用温度の範囲内で使用されたとしても、所望の電池出力を得られないことがある。例えば、走行用の電池を搭載した電動車両では、少なくとも、発進性や加速性等を最低限確保するために必要とされる電池出力が得られなければならない。しかし、劣化度が低下した電池は、使用温度範囲の下限値まで昇温させたとしてもこの必要最低限の電池出力が得られないおそれがある。なお、このような課題は、車載の電池に限らず生じ得るものである。

本件はこのような課題に鑑み案出されたもので、電池の劣化にかかわらず、電池の温度を調節して最低限必要とされる出力を確保することができるようにした、電池温度調節装置を提供することを目的とする。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

（１）ここで開示する電池温度調節装置は、使用温度範囲が設定された二次電池の温度を調節する電池温度調節装置であって、前記二次電池を加温する加温手段と、前記二次電池の温度を検出する温度センサと、前記二次電池の劣化の進行度合いを推定する劣化度推定手段と、前記劣化度推定手段で推定された前記二次電池の劣化が進行しているほど前記使用温度範囲の下限値を高く設定する設定手段と、前記温度センサで検出された前記温度が前記設定手段で設定された前記下限値未満のときに、前記加温手段に前記二次電池を加温させる加温制御を実施する温度制御手段とを備えたことを特徴としている。

前記使用温度範囲とは、例えば前記二次電池の化学的特性や耐久性等に基づいて予め設定された前記二次電池の使用環境の温度範囲である。一般的な電気自動車やハイブリッド車等の電動車両に搭載される二次電池では、前記使用温度範囲が概ね１０〜３０℃前後に設定される。
また、前記劣化度推定手段が劣化度を推定する構成としてもよい。ここでいう劣化度とは、劣化の度合を数値化した指標の一つであり、例えば新品時の満充電容量に対するその時点での満充電容量の百分率で表現される。したがってこの場合、前記設定手段は、前記二次電池が劣化するほど、前記使用温度範囲の下限値を高く設定することになる。

（２）前記二次電池が複数設けられ、前記温度センサが、前記複数の二次電池にそれぞれ設けられ、前記温度制御手段が、前記温度センサで検出された複数の前記温度のうちの最低温度が前記下限値未満のときに前記加温制御を実施することが好ましい。
なお、前記最低温度とは、前記複数の二次電池のうち最も低温の電池の温度を意味する。

（３）運用充電率範囲が設定された前記二次電池の電池温度調節装置であって、前記設定手段が、新品の前記二次電池を前記運用充電率範囲の最低充電率まで放電させたときに前記二次電池に所定の最低容量が残留する温度を、前記使用温度範囲の下限値として設定することが好ましい。
前記運用充電率範囲とは、前記二次電池の耐久性や、前記二次電池を搭載した電気機器が要求する出力や、前記二次電池の運用上の要請などによって定められた電池内部の充電量の変動範囲である。一般的な電気自動車やハイブリッド車等の電動車両に搭載される二次電池では、この運用充電率範囲の上限は１００％に設定され、下限は４０％前後に設定され、充電率が下限値未満に追い込まれないように（低下しないように）二次電池が運用される。また、前記充電率とは、前記二次電池に充電されている電力を簡便に把握するための指標の一つであり、例えば満充電時の容量に対する残容量の百分率で表現される。

本発明の電池温度調節装置によれば、二次電池の劣化が進行しているほど電池の使用温度範囲の下限値が高く設定され、二次電池の温度がこの下限値未満のときに加温手段により二次電池を加温させるので、二次電池の劣化が進行することに伴う電池出力の低下を考慮して二次電池の温度を調節し、最低限必要とされる電池出力を確保することができる。

一実施形態に係る電池温度調節装置を備えた車両の構成図である。電池温度と電池出力との関係を示すグラフであり、（ａ）は劣化度が１００％で一定，（ｂ）は劣化度が７０％で一定，（ｃ）は充電率が４０％で一定の状態である。一実施形態に係る電池温度調節装置による制御内容を示すフローチャートである。

以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
［１．装置構成］
一実施形態に係る電池温度調節装置の構成について、図１を用いて説明する。本温度調節装置は、電気自動車やハイブリッド車等の電動車両に用いて好適であり、ここではハイブリッド車に適用したものを例として説明する。

図１は、本温度調節装置を備えた車両の構成図である。図１に示すように、車両１は、エンジン（ＥＮＧ）２の出力軸（回転軸）２ａにクラッチ３を介して電動発電機（以下、電動機ともいう）４の回転軸４ａが接続され、電動機４の回転軸４ａに変速機（Ｔ／Ｍ）５の入力軸５ａが直結されたパラレル式ハイブリッド自動車として構成されている。また、変速機５の出力軸５ｂは、プロペラシャフト６，図示しないディファレンシャル及びドライブシャフトを介して左右の駆動輪７に接続されている。したがって、クラッチ３が接続されているときには、エンジン２の出力軸２ａと電動機４の回転軸４ａの双方が駆動輪７と機械的に接続され、クラッチ３が切断されているときには、電動機４の回転軸４ａのみが駆動輪７と機械的に接続された状態となる。

電動機４は、バッテリ１０に蓄えられた直流電力がインバータ８によって交流電力に変換されて供給されることにより電動機（モータ）として作動し、その駆動力が変速機５によって適切な速度に変換された後に駆動輪７に伝達される。また、車両減速時には、電動機４が発電機として作動し、駆動輪７の回転による運動エネルギが変速機５を介して電動機４に伝達され、交流電力に変換されることにより回生制動力を発生する。そして、この交流電力はインバータ８によって直流電力に変換された後、バッテリ１０に充電され、駆動輪７の回転による運動エネルギが電気エネルギとして回収される。

一方、エンジン２の駆動力は、クラッチ３が接続されているときに電動機４の回転軸４ａを経由して変速機５に伝達され、適切な速度に変速された後に駆動輪７に伝達される。したがって、エンジン２の駆動力が駆動輪７に伝達されているときに電動機４がモータとして作動する場合には、エンジン２の駆動力と電動機４の駆動力とがそれぞれ駆動輪７に伝達される。すなわち、車両１の駆動のために駆動輪７に伝達されるべき駆動トルクの一部がエンジン２から供給されるとともに、残りが電動機４から供給される。

また、バッテリ１０に蓄えられた電力量、すなわちバッテリ１０の充電率（State of Charge，以下ＳＯＣともいう）が低下してバッテリ１０を充電する必要があるときには、電動機４が発電機として作動するとともに、エンジン２の駆動力の一部を用いて電動機４を駆動する。これにより発電が行われ、発電された交流電力がインバータ８によって直流電力に変換された後にバッテリ１０に充電される。なお、バッテリ１０の近傍には、バッテリ１０を加温するためのヒータ１１が設けられている。

バッテリ１０は、ここではバッテリケース２０内に複数の（図１では三つの）電池モジュール（二次電池）２１が収容された組電池である。各電池モジュール２１は、例えばそのケース内に複数の電池セルが直列に接続されて収容された組電池である。なお、電池モジュール２１の数はこれに限られない。また、バッテリケース２０は、車室内（例えば、車両１のトランクルーム内やインパネの内部等）の任意の位置に固定されている。

複数の電池モジュール２１は、互いに隙間を有してバッテリケース２０内に収容され、この隙間を冷気又は熱気が流通すると冷却又は加温されて温度調節される。各電池モジュール２１にはそれぞれ温度センサ２２が設けられ、各電池モジュール２１の温度が各温度センサ２２によって検出される。検出された各電池モジュール２１の温度情報は、車両ＥＣＵ１５へ伝達される。

この電池モジュール２１は、予め使用に適した温度の範囲（使用温度範囲）が設定されている。この使用温度範囲とは、例えば電池モジュール２１の化学的特性や耐久性等に基づいて予め設定された電池モジュール２１の使用環境の温度範囲である。一般的な電気自動車やハイブリッド車等の電動車両に搭載される二次電池では、この使用温度範囲は概ね１０〜３０℃前後に設定されている。つまり、使用温度の上限値（上限温度）と下限値（下限温度）とが設定されて使用温度範囲が設定される。

また、この電池モジュール２１は、予め使用（運用）することができる充電率の範囲（運用充電率範囲）が設定されている。この運用充電率範囲とは、例えば電池モジュール２１の耐久性や、電池モジュール２１を搭載した電気機器が要求する出力や、電池モジュール２１の運用上の要請などによって定められた電池内部の充電量の変動範囲である。一般的な電気自動車やハイブリッド車等の電動車両に搭載される二次電池では、この運用充電率範囲の上限は１００％に設定され、下限は４０％前後に設定され、充電率がこの下限値未満に追い込まれないように（低下しないように）二次電池が運用される。なお、この下限値は二次電池の種類によって適宜設定される。また、充電率とは、電池に充電されている電力を簡便に把握するための指標の一つであり、例えば満充電時の容量（電池内に残存する電気量）に対する残容量の百分率で表現され、式で表すと以下の式（１）で定義される。

電池モジュール２１は、車両ＥＣＵ１５に設けられた後述の温度制御部１５ｄによって、電池モジュール２１の温度がこの使用温度範囲内となるように、冷却制御又は加温制御が実施される。言い換えると、電池モジュール２１の温度が下限値よりも低い場合は加温制御が実施され、電池モジュール２１を下限値以上に昇温させる。また、電池モジュール２１の温度が上限値よりも高い場合は冷却制御が実施され、電池モジュール２１の温度を上限値以下に低下させる。また、電池モジュール２１の温度が適切な使用温度範囲内である状態から、下限値を下回ったり上限値を上回ったときも加温制御又は冷却制御が実施される。すなわち、この下限値は加温制御を実施する際の目標値であるとともに加温制御を実施するか否かの閾値であり、同様にこの上限値は冷却制御を実施する際の目標値であるとともに冷却制御を実施するか否かの閾値である。

ヒータ（加温手段）１１は、例えばＰＴＣヒータ等の加温器であって、温度制御部１５ｄによってスイッチのオンオフが制御される。バッテリ１０は、バッテリケース２０内へ熱気を取り入れるための流路１１ａを有している。この流路１１ａ上には、バッテリケース２０内へ熱気を取り入れるか、若しくは熱気の流れを遮断するかを切り替えるための切替弁（図示略）が設けられ、この切替弁の作動が温度制御部１５ｄによって制御される。また、この切替弁の作動と連動して、バッテリ１０を加温するときはヒータ１１のスイッチがオンにされる。つまり、バッテリ１０の加温制御が実施されるときは、ヒータ１１のスイッチがオンにされて熱気がバッテリケース２０内へ取り入れられるように切替弁が制御される。また、加温制御が終了されるときは、ヒータ１１のスイッチがオフにされて熱気の流れを遮断するように切替弁が制御される。

また、バッテリ１０は、バッテリケース２０内へ冷気を取り入れるための流路（図示略）を有している。この流路上には、バッテリケース２０内へ冷気を取り入れるか、若しくは冷気の流れを遮断するかを切り替えるための切替弁が設けられ、この切替弁の作動が温度制御部１５ｄによって制御される。つまり、バッテリ１０の冷却制御を実施するときは、バッテリケース２０内へ向けて冷気が流れるように切替弁を制御し、冷却制御を終了するときは冷気の流れを遮断するように切替弁を制御する。
なお、上記したバッテリ１０の加温制御及び冷却制御は一例であって、上記以外の手法によってバッテリ１０の加温制御又は冷却制御を実施してもよい。

また、車両１には、これら装置を制御する電子制御装置（Electric Control Unit，以下ＥＣＵという）が設けられる。すなわち、車両１には、エンジン２を制御するエンジンＥＣＵ（ＥＮＧ＿ＥＣＵ）１２，インバータ８を制御するインバータＥＣＵ１３，バッテリ１０の管理やヒータ１１の制御等を行う車両ＥＣＵ１５がそれぞれ設けられる。車両ＥＣＵ１５は、エンジンＥＣＵ１２，インバータＥＣＵ１３を通じて車両１の統合制御も実施する。エンジンＥＣＵ１２，インバータＥＣＵ１３及び車両ＥＣＵ１５は、それぞれメモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ）及びＣＰＵ等で構成されるコンピュータである。
なお、エンジンＥＣＵ１２及びインバータＥＣＵ１３の各機能については、周知の技術を適用可能であるため、詳細については省略する。

［２．制御構成］
車両ＥＣＵ１５は、バッテリ管理部１５ａとしての機能要素と、劣化度推定部１５ｂとしての機能要素と、設定部１５ｃとしての機能要素と、温度制御部１５ｄとしての機能要素とを有している。

バッテリ管理部（バッテリマネジメントユニット，ＢＭＵ）１５ａは、バッテリ１０の温度や電圧、インバータ８とバッテリ１０との間に流れる電流等を検出すると共に、これらの検出結果からバッテリ１０の充電率を算出し、過充電や過放電とならないようにバッテリ１０の状態を監視するものである。ここでは、バッテリ管理部１５ａは、温度センサ２２で検出された全ての電池モジュール２１の温度を収集し、これらの温度情報から、全ての電池モジュール２１の温度のうち、最も高温な電池モジュール２１の温度（以下、最高温度という）Ｔ_MAXと最も低温な電池モジュール２１の温度（以下、最低温度という）Ｔ_MINとを選択して取得する。言い換えると、バッテリケース２０内に分布する温度のうち最も高い温度が最高温度Ｔ_MAXであり、最も低い温度が最低温度Ｔ_MINである。バッテリ管理部１５ａで取得された情報は、温度制御部１５ｄへ伝達される。

劣化度推定部（劣化度推定手段）１５ｂは、電池モジュール２１の劣化の進行度合い（すなわち、劣化度）を推定するものである。ここで、劣化度（State of Health，以下ＳＯＨともいう）は、劣化の度合を数値化した指標の一つであり、例えば新品時の満充電容量に対するその時点での満充電容量の百分率で表現される。劣化度は、電池の残存寿命（健全性）とも呼ばれ、式で表すと以下の式（２）で定義される。つまり、劣化度は、ＳＯＨ＝１００％が新品であることを意味し（すなわち、劣化度の値が高いほど劣化が進行していないことを意味し）、劣化度の値が低いほど劣化が進行していること（すなわち、電池の残存寿命が短くなっていること）を意味する。

劣化度推定部１５ｂは、公知の手法によって電池モジュール２１の劣化度を推定する。例えば、特開２０００−１３１４０４号公報や特開２０１０−７８５３０号公報に記載されているように、電池の満充電時の容量と電池の内部抵抗とから劣化度を推定する。なお、劣化度の推定手法は特に限られず、種々の手法を適用可能である。また、各電池モジュール２１の劣化度をそれぞれ推定してこれらの平均値をバッテリ１０の劣化度としてもよく、いずれか一つの電池モジュール２１の劣化度を推定してこの値をバッテリ１０の劣化度としてもよい。劣化度推定部１５ｂで推定された電池モジュール２１の劣化度の情報は、設定部１５ｃへ伝達される。

設定部（設定手段）１５ｃは、電池モジュール２１の使用温度範囲の下限値（以下、初期下限値という）を、上記の劣化度推定部１５ｂで推定された劣化度に応じて設定するものである。具体的には、この設定部１５ｃは、劣化度が低いほど（劣化が進行しているほど）、初期下限値から高い値に下限値を設定する。この下限値は、上記したように加温制御を実施する際の目標値（すなわち、目標温度）であり、加温制御を実施するか否かを判断するための温度閾値である。以下、この初期下限値を初期目標加温温度Ｔ_THともいう。

ところで、一般的に電池は、以下の三つの性質を有することが知られている。
第一に、図２（ａ）に示すように、劣化度が一定で充電率も一定のときは、電池温度が高いほど電池出力は大きく、電池温度が低いほど電池出力は小さいという性質を有する。

第二に、電池温度に対する出力の変化勾配をＧとすると、図２（ｂ）に示すように、劣化度が一定のときは、充電率が高いほど勾配Ｇは大きく充電率が低いほど勾配Ｇは小さい（つまり、充電率１００％時の勾配Ｇ_b1＞充電率４０％時の勾配Ｇ_b2）という性質を有する。すなわち、劣化度が一定のときは、電池温度が同じならば、充電率が高い電池ほど大きな出力を得ることができ、充電率が低い電池ほど得られる出力が小さくなる。図２（ａ）中の角度Ａ及び図２（ｂ）中の角度Ｂは、充電率１００％と充電率４０％とにおける電池温度に対する出力の変化勾配の差を示す。

第三に、同様に電池温度に対する出力の変化勾配をＧとすると、図２（ｃ）に示すように、充電率が一定のときは、劣化度が高いほど勾配Ｇは大きく、劣化度が低いほど（劣化が進行しているほど）勾配Ｇは小さい（つまり、劣化度１００％時の勾配Ｇ_c1＞劣化度７０％時の勾配Ｇ_c2）という性質を有する。すなわち、充電率が一定のときは、電池温度が同じならば、劣化度が高い電池ほど大きな出力を得ることができ、劣化度が低い（劣化が進行している）電池ほど得られる出力が小さくなる。これは、満充電時の容量が、二次電池が劣化するほど低下するからである。したがって、充電率が同じでも、二次電池が劣化するほど電池の残容量が減少する。図２（ｃ）中の角度Ｃは、劣化度１００％と劣化度７０％とにおける電池温度に対する出力の変化勾配の差を示す。

なお、電池の充電率は、充放電によって、運用充電率範囲の上限（すなわち、満充電）であるＳＯＣ＝１００％と、運用充電率範囲の下限（これ以上放電すると過放電になってしまうときの閾値であり、以下、これを実用下限という）であるＳＯＣ＝４０％との間で変動する。なお、ここでは実用下限をＳＯＣ＝４０％としているが、これに限られず電池の種類によって実用下限の充電率は変化する。

このように、電池は、その温度と充電率と劣化度とによって、得られる出力が変化する。なお、これらの図２（ａ）〜（ｃ）に示す出力Ｐ_MINは、車両１において必要とされる電池出力の最低値（必要下限出力）である。この必要下限出力Ｐ_MINは、例えば発進性や加速性，登坂性を最低限確保するための電池出力や、変速機５がＡＭＴの場合に変速トルク抜けを電動機４で最低限確保するための電池出力等であり、車両の種類や性能に応じて設定される。

設定部１５ｃは、新品（劣化度１００％）の電池モジュール２１を運用充電率範囲の最低充電率（実用下限、ここではＳＯＣ＝４０％）まで放電させたときに電池モジュール２１に所定の最低容量が残留する温度を、電池モジュール２１の使用温度範囲の初期下限値（初期目標加温温度）Ｔ_THとして設定する。ここで、所定の最低容量とは、上記の必要下限出力Ｐ_MINが得られるだけの容量である。つまり、設定部１５ｃは、劣化度１００％の状態を示す図２（ａ）に示す充電率４０％のグラフａ２の出力が必要下限出力Ｐ_MINとなるときの電池温度Ｔ_a2を、電池モジュール２１の初期下限値Ｔ_THとして設定する。

設定部１５ｃが上記のように充電率が実用下限（ＳＯＣ＝４０％）のときを基準とするのは、図２（ａ）に示すように、充電率４０％のときに必要下限出力Ｐ_MINが得られる温度Ｔ_a2が、充電率１００％のときに必要下限出力Ｐ_MINが得られる温度Ｔ_a1よりも高いからである。つまり、電池の充電率はＳＯＣ＝１００％〜４０％の間で変動するため、温度が高い方（すなわち、ＳＯＣ＝４０％）を基準（初期下限値Ｔ_TH）としておけば、充電率にかかわらず、初期下限値Ｔ_THまで電池モジュール２１を加温すれば必要下限出力Ｐ_MINを確保することができるからである。このように、充電率が実用下限のときを基準として考えれば、充電率の変動による出力変化を考慮する必要がなくなるので、以下の目標加温温度の補正についても充電率は実用下限を基準とする。

一方、設定部１５ｃは、上記したようにこの初期下限値Ｔ_THを劣化度が低いほど高い値に設定する。これは、電池は、その温度も充電率も一定の場合、劣化度が低いほど電池出力が小さくなるためである（上記の第三の性質）。つまり、図２（ｂ）に示すように、劣化度が１００％から７０％へ低下すると（劣化が進行すると）、電池温度を初期下限値Ｔ_THにしたとしても、充電率４０％のときは必要下限出力Ｐ_MINを得ることができない。図２（ｂ）の場合（劣化度７０％の場合）に充電率が４０％になっても必要下限出力Ｐ_MINを確保するためには、電池温度を初期下限値Ｔ_THよりも高い温度Ｔ_b2にする必要がある。そのため、設定部１５ｃは、初期下限値Ｔ_THよりも高いこの温度Ｔ_b2を、劣化度が７０％のときの目標加温温度Ｔ_TH′と設定する。

言い換えると、設定部１５ｃは、劣化度が１００％から低下したときは、この劣化度の低下分（例えば３０％分）だけ、目標加温温度を初期下限値Ｔ_THよりも高く設定する。すなわち、初期下限値Ｔ_THに劣化度に応じた目標温度補正量を加算する。つまり、図２（ｃ）に示すように、劣化度が１００％のときは、初期下限値Ｔ_THまで電池を加温して昇温させれば、充電率が実用下限の４０％でも必要下限出力Ｐ_MINを得ることができる。また、劣化度が低下したときは、目標加温温度を初期下限値Ｔ_THよりも高く設定し（劣化度に応じた目標加温温度Ｔ_TH′を設定し）、設定したこの目標加温温度（以下、設定後目標加温温度ともいう）Ｔ_TH′まで電池を加温して昇温させれば、充電率が４０％であっても必要下限出力Ｐ_MINを得ることができる。

電池の劣化度に応じた補正量（目標温度補正量）の例を以下の表１に示す。表１では、劣化度が１０％低下する毎に補正量が２℃ずつ大きくなっている。この補正量は、初期下限値Ｔ_THに加算されるものであり、例えば劣化度が８０％のときの設定後目標加温温度Ｔ_TH′は、初期下限値Ｔ_THに４℃加算された値となる。なお、この表１はあくまでも例示であって、目標温度補正量は電池の種類や性質等によって変わるため、車両１に搭載される電池モジュール２１に応じて予め車両ＥＣＵ１５に記憶されている。

設定部１５ｃは、上記の表１のような、予め記憶された劣化度と補正量との関係を用いて、劣化度推定部１５ｂで推定された劣化度から目標温度補正量を求め、初期下限値Ｔ_THに加算して設定後目標加温温度Ｔ_TH′を設定する。この設定後の目標加温温度Ｔ_TH′は、温度制御部１５ｄに伝達される。

設定部１５ｃによる上記のような下限値の設定は、加温制御の実施状態にかかわらず電池モジュール２１の運用手法に影響を与える。例えば、電池モジュール２１の温度が設定後目標加温温度Ｔ_TH′よりも低い状態（電池の使用開始時、冷態始動時）では、加温制御の制御目標温度が高められることになる。また、設定後目標加温温度Ｔ_TH′よりも高い状態（電池の使用中、走行中）では、加温制御が実施されないものの、加温制御を実施するか否かの判定基準となる閾値温度が高められる。したがって、電池モジュール２１の温度がより高温の状態に維持される。また、外気温の低下により電池モジュール２１の温度が低下したときにも、より高温の状態で加温制御が開始されることになる。

温度制御部（温度制御手段）１５ｄは、バッテリ管理部１５ａから伝達された最高温度Ｔ_MAXと最低温度Ｔ_MINとに基づいて、バッテリ１０の温度を適切な温度に調節するために、冷却制御又は加温制御を実施するものである。
まず、冷却制御について説明すると、温度制御部１５ｄは、最高温度Ｔ_MAXが使用温度範囲の上限値（目標冷却温度）Ｔ_TCよりも高い場合に、バッテリ１０の冷却が必要であると判断して、バッテリ１０の冷却制御を実施する。ここでは、温度制御部１５ｄは、切替弁を制御してバッテリケース２０内に冷気を取り入れることにより冷却制御を実施する。なお、目標冷却温度Ｔ_TCはバッテリ１０の冷却を行うか否かを判定するための閾値である。この目標冷却温度Ｔ_TCは、使用される電池モジュール２１に応じて予め設定される。

次に、加温制御について説明すると、温度制御部１５ｄは、設定部１５ｃにおいて設定された目標加温温度Ｔ_TH′を取得し、最低温度Ｔ_MINとこの設定後の目標加温温度Ｔ_TH′とを比較する。そして、最低温度Ｔ_MINが設定後の目標加温温度Ｔ_TH′未満である場合にバッテリ１０の加温が必要であると判断して、バッテリ１０の加温制御を実施する。ここでは、温度制御部１５ｄは、ヒータ１１のスイッチをオンにし切替弁を制御して加温制御を実施する。
また、温度制御部１５ｄは、電池モジュール２１の最高温度Ｔ_MAXが目標冷却温度Ｔ_TC以下であって、最低温度Ｔ_MINが設定後の目標加温温度Ｔ_TH′以上である場合は、電池モジュール２１が使用温度の範囲内であると判断して、冷却制御も加温制御も実施しない。

［３．フローチャート］
次に、図３を用いて車両ＥＣＵ１５で実施される温度調節制御の手順の例を説明する。このフローチャートは、所定の周期で動作する。また、下記の各ステップは、コンピュータのハードウェアに割り当てられた各機能（手段）が、ソフトウェア（コンピュータプログラム）によって動作することによって実施される。
ドライバによる車両１のイグニッションスイッチ（ＩＧ＿ＳＷ）のオン操作が行われると、本温度調節装置は以下の制御フローをスタートする。

図３に示すように、まず、ステップＳ１０において、フラグＦ＝０であるか否かを判定する。ここで、フラグＦとは、前述した設定部１５ｃによる設定がされたか否かをチェックするための変数であり、制御開始時はフラグＦ＝０と設定されている。そのため、制御開始時はステップＳ１０においてＹＥＳルートとなり、ステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０において、劣化度推定部１５ｂによって電池モジュール２１の劣化度が推定される。次いでステップＳ３０において、設定部１５ｃによって目標加温温度の設定が実施され、設定後の目標加温温度Ｔ_TH′が取得される。そして、ステップＳ４０でフラグＦがＦ＝１に設定されてステップＳ５０へ進む。

ステップＳ５０では、各温度センサ２２から各電池モジュール２１の温度を検出し、この温度のうち最高温度Ｔ_MAX及び最低温度Ｔ_MINを取得する。そして、ステップＳ６０において、最低温度Ｔ_MINが設定後の目標加温温度Ｔ_TH′未満であるか否かが判定される。最低温度Ｔ_MINが設定後の目標加温温度Ｔ_TH′未満でない場合は、ＮＯルートからステップＳ７０へ進み、最高温度Ｔ_MAXが目標冷却温度Ｔ_TCよりも高いか否かが判定される。

ステップＳ６０において最低温度Ｔ_MINが設定後の目標加温温度Ｔ_TH′未満であると判定されたら、ＹＥＳルートからステップＳ８０へ進み、加温制御が実施される。また、ステップＳ７０において最高温度Ｔ_MAXが目標冷却温度Ｔ_TCよりも高いと判定されると、ＹＥＳルートからステップＳ９０へ進み、冷却制御が実施される。一方、ステップＳ７０において最高温度Ｔ_MAXが目標冷却温度Ｔ_TC以下であると判定されると、ＮＯルートからステップＳ１００へ進む。ステップＳ６０でＮＯ且つステップＳ７０でＮＯの場合は、電池モジュール２１の温度が適切な温度範囲内にあるため、加温制御も冷却制御も実施されない。

そして、ステップＳ１００においてイグニッションスイッチがオフであるか否かが判定されて、オンのときはリターンされ、ステップＳ１０において再びフラグＦがＦ＝０であるか否かの判定が実施される。このとき、フラグＦはＦ＝１に設定されているので、ステップＳ１０の判定ではＮＯルートからステップＳ５０へ進み、ステップＳ５０〜Ｓ１００が繰り返されて電池モジュール２１の温度調節が行われる。つまり、ステップＳ２０での劣化度の推定及びステップＳ３０での劣化度に応じた目標加温温度の設定は、イグニッションスイッチがオンにされたときのみ（つまり、車両１の始動後一度だけ）実施される。一方、ステップＳ１００においてイグニッションスイッチがオフであると判定されたら、ステップＳ１１０でフラグＦをＦ＝０にリセットされて制御フローを終了する。

［４．効果］
したがって、本電池温度調節装置によれば、電池モジュール２１の劣化度が低下して（劣化が進行して）取り出せる電池出力が低下しても、電池モジュール２１の使用温度範囲の初期下限値（初期目標加温温度）Ｔ_THを高く設定して、設定後の目標加温温度Ｔ_TH′を求める。そして、電池モジュール２１の温度がこの設定後の目標加温温度Ｔ_TH′未満のときに、ヒータ１１を制御して電池モジュール２１を昇温させるので、電池モジュール２１の劣化度低下に伴う電池出力の低下を考慮して電池モジュール２１の温度を調節し、最低限必要とされる電池出力Ｐ_MINを確保することができる。

また、ここでは、電池モジュール２１をバッテリケース２０内に複数収容してバッテリ１０が構成されており、複数の電池モジュール２１の温度のうちの最低温度Ｔ_MINが設定後の目標加温温度Ｔ_TH′未満のときにヒータ１１を制御して電池モジュール２１を昇温させるので、バッテリ１０として構成されている場合であっても出力性能の低下を抑制して最低限必要とされる出力Ｐ_MINを確実に確保することができる。

また、電池モジュール２１の充電率が低下すると、同じ電池温度であっても取り出せる電池出力が低下する。これに対して、設定部１５ｃは、新品の電池モジュール２１を運用充電率範囲の最低充電率（実用下限）まで放電させたときに電池モジュール２１に所定の最低容量が残留する温度を、使用温度範囲の下限値（初期下限値）Ｔ_THとして設定するので、充電率の変動による出力変化を考慮する必要がなく、劣化度に応じた目標加温温度Ｔ_TH′の設定を簡単にすることができる。

［５．その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、上記の温度調節制御では、まず加温制御が必要であるか否かの判定をし、その後冷却制御が必要であるか否かの判定をしているが（図３のステップＳ６０及びＳ７０）、冷却制御が必要であるか否かの判定を先に行ってもよい。

また、上記実施形態では、バッテリケース２０内に複数の電池モジュール２１を収容して構成されたバッテリ１０の温度調節を例に説明したが、本電池温度調節装置は単体の二次電池に適用可能であり、温度調節の対象は上記したような電池モジュール２１やバッテリ１０に限られない。また、単体の二次電池を温度調節するように構成すれば、温度センサは一つあればよく、最高温度と最低温度とを取得する必要もない。
また、二次電池を加温する手段はヒータに限られず、二次電池を昇温させられるものであればよい。

また、電池の充電率が実用下限（ＳＯＣ＝４０％）であるときを基準としたが、充電率による出力低下を考慮すれば、充電率が実用下限であるときを基準としなくてもよい。
また、上記実施形態では、電池モジュール２１の最低温度が設定後の目標加温温度Ｔ_TH′よりも低いときは、この設定後の目標加温温度Ｔ_TH′になるように加温制御を実施することを記載したが、例えば、電池モジュール２１の温度が設定後の目標加温温度よりも高い状態から徐々に温度低下し、設定後の目標加温温度未満になった場合も加温制御を実施する。

また、二次電池は、電池モジュールとして構成されていなくてもよく、電池セル単体であってもよい。
また、パラレル式のハイブリッド車に搭載された電池モジュール２１を例として説明したが、車両１はハイブリッド車に限られず、電気自動車等の電動車両に適用可能である。また、バッテリ１０は車両に搭載されたものでなくてもよい。

１車両
１０バッテリ
１１ヒータ（加温手段）
１５車両ＥＣＵ
１５ａバッテリ管理部（バッテリマネジメントユニット，ＢＭＵ）
１５ｂ劣化度推定部（劣化度推定手段）
１５ｃ設定部（設定手段）
１５ｄ温度制御部（温度制御手段）
２１電池モジュール（二次電池）
２２温度センサ

Claims

使用温度範囲が設定された二次電池の温度を調節する電池温度調節装置であって、
前記二次電池を加温する加温手段と、
前記二次電池の温度を検出する温度センサと、
前記二次電池の劣化の進行度合いを推定する劣化度推定手段と、
前記劣化度推定手段で推定された前記二次電池の劣化が進行しているほど前記使用温度範囲の下限値を高く設定する設定手段と、
前記温度センサで検出された前記温度が前記設定手段で設定された前記下限値未満のときに、前記加温手段に前記二次電池を加温させる加温制御を実施する温度制御手段とを備えた
ことを特徴とする、電池温度調節装置。
前記二次電池が複数設けられ、
前記温度センサが、前記複数の二次電池にそれぞれ設けられ、
前記温度制御手段が、前記温度センサで検出された複数の前記温度のうちの最低温度が前記下限値未満のときに前記加温制御を実施する
ことを特徴とする、請求項１記載の電池温度調節装置。
運用充電率範囲が設定された前記二次電池の電池温度調節装置であって、
前記設定手段が、新品の前記二次電池を前記運用充電率範囲の最低充電率まで放電させたときに前記二次電池に所定の最低容量が残留する温度を、前記使用温度範囲の下限値として設定する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の電池温度調節装置。