JP2013118056A - Power storage system and temperature estimation method of storage element - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To estimate a temperature corresponding to internal resistance of a storage element.SOLUTION: A power storage system comprises: a storage element (11) which performs charging/discharging; a temperature sensor (23) which acquires a temperature outside the storage element; and a controller (30) which calculates a temperature at a reference point indicating a temperature corresponding to internal resistance of the storage element by using the temperature outside the storage element and an equation expressing heat transfer. The controller determines whether a temperature variation inside the storage element is resolved or not when resuming the charging/discharging of the storage element. The controller uses a surface temperature on the surface of the storage element as the temperature at the reference point when the temperature variation is resolved, and calculates the temperature at the reference point when the temperature variation is not resolved.

Description

本発明は、蓄電素子の内部における温度を推定する蓄電システムと、蓄電素子の温度推定方法に関する。   The present invention relates to a power storage system that estimates a temperature inside a power storage element, and a temperature estimation method for the power storage element.

単電池の充放電を制御するときには、単電池の温度を検出し、検出温度を制御パラメータの一つとして用いている。単電池の温度を検出する場合には、熱電対などの温度センサが用いられ、温度センサは、単電池の外面に取り付けられている。   When controlling charging / discharging of a single cell, the temperature of the single cell is detected and the detected temperature is used as one of the control parameters. When detecting the temperature of the unit cell, a temperature sensor such as a thermocouple is used, and the temperature sensor is attached to the outer surface of the unit cell.

特開平09−092347号公報JP 09-092347 A 特開2008−064496号公報JP 2008-06496 A

単電池の内部では、放熱性等の理由により、温度分布にバラツキが生じている。一般的には、単電池の中心部における温度は、単電池の外面における温度よりも高くなりやすい。このような温度分布を有する単電池において、単電池の外面に取り付けた温度センサの出力だけでは、単電池の内部における温度を取得することができない。   Within the unit cell, the temperature distribution varies due to heat dissipation and the like. In general, the temperature at the center of the unit cell tends to be higher than the temperature at the outer surface of the unit cell. In the unit cell having such a temperature distribution, the temperature inside the unit cell cannot be acquired only by the output of the temperature sensor attached to the outer surface of the unit cell.

本願第1の発明である蓄電システムは、充放電を行う蓄電素子と、蓄電素子の外部における温度を取得するための温度センサと、蓄電素子の外部における温度と、熱の移動を表す式とを用いて、蓄電素子の内部抵抗に対応した温度を示す基準点の温度を算出するコントローラと、を有する。コントローラは、蓄電素子の充放電を再開するとき、蓄電素子の内部における温度バラツキが解消しているか否かを判別する。コントローラは、温度バラツキが解消しているときには、蓄電素子の表面における表面温度を基準点の温度として用い、温度バラツキが解消していないときには、基準点の温度を算出する。   The power storage system according to the first invention of the present application includes a power storage element that performs charging / discharging, a temperature sensor for acquiring a temperature outside the power storage element, a temperature outside the power storage element, and an expression that represents heat transfer. And a controller for calculating a temperature of a reference point indicating a temperature corresponding to the internal resistance of the power storage element. When resuming charging / discharging of the power storage element, the controller determines whether or not the temperature variation within the power storage element has been eliminated. The controller uses the surface temperature on the surface of the electricity storage element as the reference point temperature when the temperature variation is eliminated, and calculates the reference point temperature when the temperature variation is not eliminated.

蓄電素子の充放電を再開させるとき、充放電が停止しているときの蓄電素子の状態によっては、蓄電素子の内部における温度バラツキが解消していることがある。そこで、本願第1の発明では、温度バラツキが解消しているか否かに応じて、基準点の温度を算出する方法を変更することにより、基準点の温度の推定精度を向上させることができる。   When resuming charging / discharging of the power storage element, temperature variation in the power storage element may be eliminated depending on the state of the power storage element when charging / discharging is stopped. Therefore, in the first invention of the present application, the estimation accuracy of the reference point temperature can be improved by changing the method of calculating the reference point temperature depending on whether or not the temperature variation is eliminated.

温度バラツキが解消しているときには、基準点の温度として、表面温度を用いればよい。温度バラツキが解消していないときには、蓄電素子の外部における温度と、熱の移動を表す式とを用いて、基準点の温度を算出することができる。これにより、内部において温度バラツキが発生しやすい蓄電素子において、蓄電素子の内部抵抗に対応した温度を推定することができる。基準点の温度を算出するとき、蓄電素子の外面における温度および熱伝導方程式を用いることができる。   When the temperature variation is eliminated, the surface temperature may be used as the reference point temperature. When the temperature variation is not eliminated, the temperature at the reference point can be calculated by using the temperature outside the power storage element and an expression representing heat transfer. As a result, the temperature corresponding to the internal resistance of the power storage element can be estimated in the power storage element in which temperature variation tends to occur. When calculating the temperature of the reference point, the temperature and heat conduction equation on the outer surface of the power storage element can be used.

温度バラツキが解消しているか否かを判別する第1の方法として、まず、蓄電素子の充放電を行っていない間の経過時間を計測する。そして、経過時間が所定時間よりも長いときには、温度バラツキが解消していると判別することができる。所定時間は、温度バラツキを解消させる時間として予め設定することができる。   As a first method for determining whether or not the temperature variation has been eliminated, first, an elapsed time during which the storage element is not being charged or discharged is measured. When the elapsed time is longer than the predetermined time, it can be determined that the temperature variation is eliminated. The predetermined time can be set in advance as a time for eliminating the temperature variation.

温度バラツキが解消しているか否かを判別する第2の方法として、まず、蓄電素子の充放電を行っていない間において、所定周期で表面温度を取得する。そして、所定周期における表面温度の変化量が閾値よりも小さいときには、温度バラツキが解消していると判別することができる。温度バラツキが解消し始めると、表面温度の変化量が減少し始める。したがって、表面温度の変化量を閾値と比較することにより、温度バラツキが解消しているか否かを判別することができる。閾値は、温度バラツキの解消を許容する範囲内において、適宜設定することができる。   As a second method for determining whether or not the temperature variation is eliminated, first, the surface temperature is acquired at a predetermined cycle while the power storage element is not being charged or discharged. And when the variation | change_quantity of the surface temperature in a predetermined period is smaller than a threshold value, it can discriminate | determine that the temperature variation is eliminated. When the temperature variation begins to disappear, the amount of change in surface temperature begins to decrease. Therefore, it is possible to determine whether or not the temperature variation is eliminated by comparing the change amount of the surface temperature with the threshold value. The threshold value can be appropriately set within a range that allows the temperature variation to be eliminated.

基準点の温度を算出するときには、蓄電素子の充放電を停止したときから、蓄電素子の充放電を再開させるときまでの間における温度変化を考慮することができる。具体的には、温度センサによる検出温度の経時変化に基づいて、基準点の温度を算出することができる。   When calculating the temperature of the reference point, it is possible to consider a temperature change from when charging / discharging of the power storage element is stopped to when charging / discharging of the power storage element is restarted. Specifically, the temperature of the reference point can be calculated based on the change over time of the temperature detected by the temperature sensor.

基準点の温度は、蓄電素子の内部状態を推定するために用いることができる。内部状態としては、SOC(State Of Charge)又はSOH(State Of Health)がある。SOCは、蓄電素子の満充電容量(Cf)に対する、現在の充電容量(Cc)の割合(Cc/Cf)を示す値である。SOHは、初期状態の満充電容量(Cf_ini)と劣化後の満充電容量(Cf_c)との比率(Cf_c/Cf_ini)であり、蓄電素子の劣化状態を示す指標となる。   The temperature of the reference point can be used to estimate the internal state of the power storage element. The internal state includes SOC (State Of Charge) or SOH (State Of Health). The SOC is a value indicating a ratio (Cc / Cf) of the current charge capacity (Cc) to the full charge capacity (Cf) of the power storage element. SOH is a ratio (Cf_c / Cf_ini) between the full charge capacity (Cf_ini) in the initial state and the full charge capacity (Cf_c) after deterioration, and serves as an index indicating the deterioration state of the storage element.

蓄電素子から出力されたエネルギは、車両を走行させるために用いることができる。蓄電素子を車両に搭載するときには、複数の蓄電素子を直列に接続することができる。   The energy output from the power storage element can be used for running the vehicle. When the power storage element is mounted on the vehicle, a plurality of power storage elements can be connected in series.

本願第2の発明である蓄電素子の温度推定方法は、充放電を行う蓄電素子の外部における温度を取得するステップと、蓄電素子の充放電を再開するとき、蓄電素子の内部における温度バラツキが解消しているか否かを判別するステップと、を有する。温度バラツキが解消しているときには、蓄電素子の内部抵抗に対応した温度を示す基準点の温度として、蓄電素子の表面における表面温度を用いる。温度バラツキが解消していないときには、蓄電素子の外部における温度と、熱の移動を表す式とを用いて、基準点の温度を算出する。本願第2の発明においても、本願第1の発明と同様の効果を得ることができる。   The temperature estimation method for a power storage element according to the second invention of the present application is the step of acquiring the temperature outside the power storage element that performs charging and discharging, and the temperature variation inside the power storage element is resolved when the charge and discharge of the power storage element is resumed And determining whether or not. When the temperature variation is eliminated, the surface temperature on the surface of the power storage element is used as the reference point temperature indicating the temperature corresponding to the internal resistance of the power storage element. When the temperature variation is not eliminated, the temperature at the reference point is calculated using the temperature outside the power storage element and the equation representing the heat transfer. Also in the second invention of the present application, the same effect as that of the first invention of the present application can be obtained.

電池システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a battery system. 単電池の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of a cell. 発電要素の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of an electric power generation element. 発電要素の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of an electric power generation element. 単電池の内部における温度分布を示す図である。It is a figure which shows the temperature distribution in the inside of a cell. 単電池の厚さ方向における位置が互いに異なる複数の格子点を説明する図である。It is a figure explaining the some lattice point from which the position in the thickness direction of a cell differs from each other. 複数の格子点を説明する図である。It is a figure explaining a plurality of lattice points. 性能温度を示す格子点を特定する方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the method of specifying the lattice point which shows performance temperature. 単電池の抵抗および温度の関係を示す図である。It is a figure which shows the resistance and temperature relationship of a cell. 発熱期間における充放電パターンを示す図である。It is a figure which shows the charging / discharging pattern in a heat_generation | fever period. 温度緩和期間における充放電パターンを示す図である。It is a figure which shows the charging / discharging pattern in a temperature relaxation period. 発熱期間および温度緩和期間における抵抗を示す図である。It is a figure which shows resistance in a heat_generation | fever period and a temperature relaxation period. 発熱期間および温度緩和期間における性能温度および検出温度を示す図である。It is a figure which shows the performance temperature and detection temperature in a heat_generation | fever period and a temperature relaxation period. 充放電制御の上限値を設定する処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process which sets the upper limit of charging / discharging control. 温度およびSOCに応じた出力上限値を示すマップである。It is a map which shows the output upper limit according to temperature and SOC. 単電池内に3つの格子点を設けたときの図である。It is a figure when three lattice points are provided in the unit cell. 補正係数k1,k2の算出方法を説明する図である。It is a figure explaining the calculation method of correction coefficient k1, k2. 性能温度を特定する処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process which specifies performance temperature. イグニッションスイッチがオフとなっている間の検出温度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of detected temperature while an ignition switch is OFF.

以下、本発明の実施例について説明する。   Examples of the present invention will be described below.

本発明の実施例1である電池システム(蓄電システムに相当する)について、図1を用いて説明する。図1は、電池システムの構成を示す図である。本実施例の電池システムは、車両に搭載することができる。   A battery system (corresponding to a power storage system) that is Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a battery system. The battery system of the present embodiment can be mounted on a vehicle.

車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両を走行させる動力源として、後述する組電池に加えて、エンジン又は燃料電池を備えている。電気自動車は、車両を走行させる動力源として、後述する組電池だけを備えている。   Vehicles include hybrid cars and electric cars. The hybrid vehicle includes an engine or a fuel cell as a power source for running the vehicle in addition to the assembled battery described later. The electric vehicle includes only an assembled battery described later as a power source for running the vehicle.

本実施例の電池システムは、組電池10を有する。組電池10は、直列に接続された複数の単電池11を有する。単電池(蓄電素子に相当する)11としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ(コンデンサ)を用いることができる。単電池11の数は、組電池10の要求出力などに基づいて、適宜設定することができる。本実施例では、組電池10を構成する、すべての単電池11が直列に接続されているが、並列に接続された複数の単電池11が、組電池10に含まれていてもよい。   The battery system of this embodiment includes an assembled battery 10. The assembled battery 10 includes a plurality of unit cells 11 connected in series. As the single battery (corresponding to a storage element) 11, a secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery can be used. An electric double layer capacitor (capacitor) can be used instead of the secondary battery. The number of the single cells 11 can be appropriately set based on the required output of the assembled battery 10 or the like. In this embodiment, all the unit cells 11 constituting the assembled battery 10 are connected in series, but a plurality of unit cells 11 connected in parallel may be included in the assembled battery 10.

電圧センサ21は、組電池10の端子間電圧(総電圧)を検出し、検出結果をコントローラ30に出力する。ここで、電圧センサ21を用いて、各単電池11の電圧を検出したり、少なくとも2つの単電池11を含む電池ブロックの電圧を検出したりすることができる。電流センサ22は、組電池10に流れる電流値を検出し、検出結果をコントローラ30に出力する。   The voltage sensor 21 detects the inter-terminal voltage (total voltage) of the assembled battery 10 and outputs the detection result to the controller 30. Here, the voltage sensor 21 can be used to detect the voltage of each unit cell 11 or the voltage of the battery block including at least two unit cells 11. The current sensor 22 detects the current value flowing through the assembled battery 10 and outputs the detection result to the controller 30.

温度センサ23は、組電池10(単電池11)の温度を検出し、検出結果をコントローラ30に出力する。温度センサ23の数は、適宜設定することができる。複数の温度センサ23を用いるときには、互いに異なる位置に配置された単電池11に対して、温度センサ23を配置することができる。   The temperature sensor 23 detects the temperature of the assembled battery 10 (unit cell 11) and outputs the detection result to the controller 30. The number of temperature sensors 23 can be set as appropriate. When a plurality of temperature sensors 23 are used, the temperature sensors 23 can be arranged with respect to the cells 11 arranged at different positions.

コントローラ30は、メモリ30aを有しており、メモリ30aは、コントローラ30が所定処理を行うための各種の情報を格納している。本実施例では、メモリ30aが、コントローラ30に内蔵されているが、コントローラ30の外部にメモリ30aを設けることもできる。   The controller 30 has a memory 30a, and the memory 30a stores various information for the controller 30 to perform predetermined processing. In the present embodiment, the memory 30 a is built in the controller 30, but the memory 30 a may be provided outside the controller 30.

組電池10の正極ラインPLには、システムメインリレーSMR−Bが設けられている。システムメインリレーSMR−Bは、コントローラ30からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。組電池10の負極ラインNLには、システムメインリレーSMR−Gが設けられている。システムメインリレーSMR−Gは、コントローラ30からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。   A system main relay SMR-B is provided on the positive electrode line PL of the assembled battery 10. System main relay SMR-B is switched between on and off by receiving a control signal from controller 30. A system main relay SMR-G is provided on the negative electrode line NL of the assembled battery 10. System main relay SMR-G is switched between on and off by receiving a control signal from controller 30.

システムメインリレーSMR−Gに対しては、システムメインリレーSMR−Pおよび電流制限抵抗Rが並列に接続されている。システムメインリレーSMR−Pおよび電流制限抵抗Rは、直列に接続されている。システムメインリレーSMR−Pは、コントローラ30からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。電流制限抵抗Rは、組電池10を負荷(後述するインバータ31)と接続するときに、突入電流が流れるのを抑制するために用いられる。   A system main relay SMR-P and a current limiting resistor R are connected in parallel to the system main relay SMR-G. System main relay SMR-P and current limiting resistor R are connected in series. System main relay SMR-P is switched between on and off by receiving a control signal from controller 30. The current limiting resistor R is used to suppress an inrush current from flowing when the assembled battery 10 is connected to a load (an inverter 31 described later).

イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったときに、組電池10は、負荷と接続される。組電池10を負荷と接続するとき、コントローラ30は、システムメインリレーSMR−B,SMR−Pをオフからオンに切り替える。これにより、電流制限抵抗Rに電流が流れることになる。次に、コントローラ30は、システムメインリレーSMR−Gをオフからオンに切り替えた後に、システムメインリレーSMR−Pをオンからオフに切り替える。   When the ignition switch is switched from OFF to ON, the assembled battery 10 is connected to a load. When connecting the assembled battery 10 to a load, the controller 30 switches the system main relays SMR-B and SMR-P from off to on. As a result, a current flows through the current limiting resistor R. Next, the controller 30 switches the system main relay SMR-P from on to off after switching the system main relay SMR-G from off to on.

これにより、組電池10および負荷の接続が完了する。一方、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったとき、組電池10および負荷の接続が遮断される。組電池10および負荷の接続を遮断するとき、コントローラ30は、システムメインリレーSMR−B,SMR−Gをオンからオフに切り替える。   Thereby, connection of the assembled battery 10 and load is completed. On the other hand, when the ignition switch is switched from on to off, the connection between the assembled battery 10 and the load is cut off. When cutting off the connection between the assembled battery 10 and the load, the controller 30 switches the system main relays SMR-B and SMR-G from on to off.

インバータ31は、組電池10からの直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ・ジェネレータ32に出力する。モータ・ジェネレータ32としては、例えば、三相交流モータを用いることができる。モータ・ジェネレータ32は、インバータ31からの交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。モータ・ジェネレータ32によって生成された運動エネルギは、車輪に伝達される。   The inverter 31 converts the DC power from the assembled battery 10 into AC power, and outputs the AC power to the motor / generator 32. As the motor generator 32, for example, a three-phase AC motor can be used. The motor / generator 32 receives AC power from the inverter 31 and generates kinetic energy for driving the vehicle. The kinetic energy generated by the motor generator 32 is transmitted to the wheels.

車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータ32は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ(交流電力)に変換する。インバータ31は、モータ・ジェネレータ32が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を組電池10に出力する。これにより、組電池10は、回生電力を蓄えることができる。   When the vehicle is decelerated or stopped, the motor / generator 32 converts kinetic energy generated during braking of the vehicle into electric energy (AC power). The inverter 31 converts the AC power generated by the motor / generator 32 into DC power and outputs the DC power to the assembled battery 10. Thereby, the assembled battery 10 can store regenerative electric power.

本実施例では、組電池10をインバータ31に接続しているが、これに限るものではない。具体的には、組電池10およびインバータ31の間の電流経路に、昇圧回路を配置することができる。昇圧回路を用いることにより、組電池10の出力電圧を昇圧することができる。また、昇圧回路は、インバータ31から組電池10への出力電圧を降圧することができる。   In the present embodiment, the assembled battery 10 is connected to the inverter 31, but this is not a limitation. Specifically, a booster circuit can be arranged in the current path between the assembled battery 10 and the inverter 31. By using the booster circuit, the output voltage of the assembled battery 10 can be boosted. Further, the booster circuit can step down the output voltage from the inverter 31 to the assembled battery 10.

次に、単電池11の構造について、図2を用いて説明する。図2は、単電池11の構造を示す概略図である。図1において、X軸、Y軸およびZ軸は、互いに直交する軸であり、X軸、Y軸およびZ軸の関係は、他の図面においても同様である。   Next, the structure of the unit cell 11 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic view showing the structure of the unit cell 11. In FIG. 1, an X axis, a Y axis, and a Z axis are orthogonal to each other, and the relationship between the X axis, the Y axis, and the Z axis is the same in other drawings.

単電池11は、発電要素111と、発電要素111を収容する電池ケース112とを有する。発電要素111は、充放電を行う要素であり、図3に示すように、正極板111aと、負極板111bと、正極板111aおよび負極板111bの間に配置されるセパレータ111cとを有する。セパレータ111cは、電解液を含んでいる。発電要素111は、正極板111a、セパレータ111cおよび負極板111bを重ねた積層体(図3に示す構成)を、Y軸(図2参照)の周りで捲くことによって構成されている。   The unit cell 11 includes a power generation element 111 and a battery case 112 that houses the power generation element 111. As shown in FIG. 3, the power generation element 111 includes a positive electrode plate 111a, a negative electrode plate 111b, and a separator 111c disposed between the positive electrode plate 111a and the negative electrode plate 111b. The separator 111c contains an electrolytic solution. The power generating element 111 is configured by rolling a laminated body (configuration shown in FIG. 3) in which a positive electrode plate 111a, a separator 111c, and a negative electrode plate 111b are stacked around the Y axis (see FIG. 2).

本実施例では、正極板111a、セパレータ111cおよび負極板111bを重ねた積層体を捲くことにより、発電要素111を構成しているが、これに限るものではない。例えば、正極板111a、セパレータ111cおよび負極板111bを重ねただけで、発電要素111を構成することができる。   In the present embodiment, the power generation element 111 is configured by rolling a laminated body in which the positive electrode plate 111a, the separator 111c, and the negative electrode plate 111b are stacked. However, the present invention is not limited to this. For example, the power generation element 111 can be configured by simply stacking the positive electrode plate 111a, the separator 111c, and the negative electrode plate 111b.

また、本実施例では、電解液を含むセパレータ111cを用いているが、セパレータ111cの代わりに、固体電解質を用いることもできる。固体電解質としては、高分子固体電解質や無機固体電解質を用いることができる。   In the present embodiment, the separator 111c containing an electrolytic solution is used, but a solid electrolyte can be used instead of the separator 111c. As the solid electrolyte, a polymer solid electrolyte or an inorganic solid electrolyte can be used.

正極板111aは、図4に示すように、集電板111a1の表面に正極活物質層111a2を形成したものであり、正極活物質層111a2は、正極活物質や導電剤等を含んでいる。負極板111bは、集電板111b1の表面に負極活物質層111b2を形成したものであり、負極活物質層111b2は、負極活物質や導電剤等を含んでいる。   As shown in FIG. 4, the positive electrode plate 111a is obtained by forming a positive electrode active material layer 111a2 on the surface of the current collector plate 111a1, and the positive electrode active material layer 111a2 contains a positive electrode active material, a conductive agent, and the like. The negative electrode plate 111b is obtained by forming a negative electrode active material layer 111b2 on the surface of the current collector plate 111b1, and the negative electrode active material layer 111b2 includes a negative electrode active material, a conductive agent, and the like.

単電池11として、リチウムイオン二次電池を用いるとき、例えば、正極板111aの集電板111a1をアルミニウムで形成し、負極板111bの集電板111b1を銅で形成することができる。また、正極活物質として、Li(LiaNixMnyCoz)O2を用い、負極活物質として、カーボンを用いることができる。 When a lithium ion secondary battery is used as the unit cell 11, for example, the current collecting plate 111a1 of the positive electrode plate 111a can be formed of aluminum, and the current collecting plate 111b1 of the negative electrode plate 111b can be formed of copper. Also, as the positive electrode active material, using Li (Li a Ni x Mn y Co z) O 2, as a negative electrode active material, carbon can be used.

なお、正極板111aおよび負極板111bは、図4に示す構成に限るものではない。例えば、集電板の一方の面に正極活物質層を形成し、集電板の他方の面に負極活物質層を形成した電極板(いわゆるバイポーラ電極)を用いることができる。   The positive electrode plate 111a and the negative electrode plate 111b are not limited to the configuration shown in FIG. For example, an electrode plate (so-called bipolar electrode) in which a positive electrode active material layer is formed on one surface of a current collector plate and a negative electrode active material layer is formed on the other surface of the current collector plate can be used.

電池ケース112は、例えば、金属で形成することができる。図2に示すように、電池ケース112の上面には、正極端子113および負極端子114が設けられている。正極端子113は、発電要素111の正極板111aと電気的に接続されており、負極端子114は、発電要素111の負極板111bと電気的に接続されている。   The battery case 112 can be made of metal, for example. As shown in FIG. 2, a positive electrode terminal 113 and a negative electrode terminal 114 are provided on the upper surface of the battery case 112. The positive electrode terminal 113 is electrically connected to the positive electrode plate 111 a of the power generation element 111, and the negative electrode terminal 114 is electrically connected to the negative electrode plate 111 b of the power generation element 111.

図2に示す構成では、電池ケース112の上面に、温度センサ23が設けられている。温度センサ23は単電池11(電池ケース112)の外面に取り付けられているため、温度センサ23による検出温度は、単電池11の外面における温度となる。温度センサ23としては、例えば、熱電対を用いることができる。また、電池ケース112に対する温度センサ23の取り付け位置は、適宜設定することができる。ここで、複数の単電池11をX方向に並べて配置する場合には、電池ケース112の上面に温度センサ23を配置することができる。   In the configuration shown in FIG. 2, the temperature sensor 23 is provided on the upper surface of the battery case 112. Since the temperature sensor 23 is attached to the outer surface of the unit cell 11 (battery case 112), the temperature detected by the temperature sensor 23 is the temperature on the outer surface of the unit cell 11. As the temperature sensor 23, for example, a thermocouple can be used. Moreover, the attachment position of the temperature sensor 23 with respect to the battery case 112 can be set suitably. Here, when the plurality of single cells 11 are arranged in the X direction, the temperature sensor 23 can be arranged on the upper surface of the battery case 112.

次に、単電池11の内部における温度特性について、図5を用いて説明する。図5では、縦軸を温度とし、横軸を単電池11の厚さとした座標系と、単電池11の内部構造とを重ねて示している。単電池11の厚さとは、X方向における単電池11の長さである。図5に示す横軸の方向は、正極板111a、セパレータ111cおよび負極板111bが重なっている方向である。図5には、単電池11の内部における温度分布(一例)を示している。図5に示す中心点Oは、単電池11の厚さ方向における発電要素111の中心に相当する位置を示している。   Next, temperature characteristics inside the unit cell 11 will be described with reference to FIG. In FIG. 5, a coordinate system in which the vertical axis is the temperature and the horizontal axis is the thickness of the unit cell 11 and the internal structure of the unit cell 11 are overlapped. The thickness of the cell 11 is the length of the cell 11 in the X direction. The direction of the horizontal axis shown in FIG. 5 is the direction in which the positive electrode plate 111a, the separator 111c, and the negative electrode plate 111b overlap. FIG. 5 shows a temperature distribution (one example) inside the unit cell 11. A center point O shown in FIG. 5 indicates a position corresponding to the center of the power generation element 111 in the thickness direction of the unit cell 11.

単電池11(発電要素111)は、充放電によって発熱するが、放熱性等によって、図5に示す温度分布が生じる。発電要素111の外面は、最も熱が逃げやすくなっており、最も温度が低くなりやすい。発電要素111の外面は、電池ケース112の内壁面と隣り合っている。一方、中心点Oに近づくにつれて、熱が逃げにくくなり、温度が高くなりやすい。   The unit cell 11 (power generation element 111) generates heat by charging and discharging, but the temperature distribution shown in FIG. The outer surface of the power generation element 111 has the easiest heat release and the lowest temperature. The outer surface of the power generation element 111 is adjacent to the inner wall surface of the battery case 112. On the other hand, as it approaches the center point O, it becomes difficult for heat to escape and the temperature tends to increase.

図5に示すように、単電池11の内部では、単電池11の厚さ方向の位置に応じて温度が異なる。本実施例では、発電要素111の内部抵抗に対応した温度を、単電池11の温度(以下、性能温度という)として用い、以下に説明するように、単電池11の性能温度を推定している。   As shown in FIG. 5, the temperature inside the unit cell 11 varies depending on the position of the unit cell 11 in the thickness direction. In the present embodiment, the temperature corresponding to the internal resistance of the power generation element 111 is used as the temperature of the unit cell 11 (hereinafter referred to as performance temperature), and the performance temperature of the unit cell 11 is estimated as described below. .

本実施例では、単電池11の性能温度を推定するために、下記式(1)に示す熱伝導方程式を用いる。   In this embodiment, in order to estimate the performance temperature of the battery cell 11, the heat conduction equation shown in the following formula (1) is used.

式(1)において、Tは温度、tは時間、λは熱伝導率、ρは密度、cは比熱、xは熱拡散距離、qは単位体積当たりの発熱量を示している。式(1)の右辺において、第1項は熱拡散項を示し、第2項は発熱項を示している。   In Equation (1), T is temperature, t is time, λ is thermal conductivity, ρ is density, c is specific heat, x is a thermal diffusion distance, and q is a calorific value per unit volume. On the right side of Equation (1), the first term indicates the thermal diffusion term, and the second term indicates the heat generation term.

本実施例では、一次元の熱伝導方程式を用いているが、二次元や三次元の熱伝導方程式を用いることもできる。一次元の熱伝導方程式を用いれば、単電池11の性能温度を推定するための演算処理を簡素化することができる。   In this embodiment, a one-dimensional heat conduction equation is used, but a two-dimensional or three-dimensional heat conduction equation can also be used. If a one-dimensional heat conduction equation is used, the arithmetic processing for estimating the performance temperature of the unit cell 11 can be simplified.

式(1)は、下記式(2)のように差分化することができる。   Equation (1) can be differentiated as in Equation (2) below.

式(2)において、iは、単電池11の厚さ方向における格子点を示している。格子点とは、図6および図7に示すように、単電池11の厚さ方向において、中心点Oおよび点Sの間の領域を複数に分割したときの、各領域内の点を示す。点Sは、単電池11の厚さ方向において、中心点Oから最も離れた位置にあり、電池ケース112の外面上に位置している。   In Expression (2), i represents a lattice point in the thickness direction of the unit cell 11. As shown in FIGS. 6 and 7, the lattice points indicate points in each region when the region between the center point O and the point S is divided into a plurality in the thickness direction of the unit cell 11. The point S is located farthest from the center point O in the thickness direction of the unit cell 11 and is located on the outer surface of the battery case 112.

格子点の数は、適宜設定することができる。格子点の数を増やせば、単電池11の厚さ方向の位置に応じた温度の推定精度を向上させることができる。また、格子点の数を減らせば、単電池11の厚さ方向の位置に応じた温度を推定するときの演算処理を簡素化することができる。   The number of grid points can be set as appropriate. If the number of lattice points is increased, the temperature estimation accuracy according to the position of the unit cell 11 in the thickness direction can be improved. Moreover, if the number of lattice points is reduced, the arithmetic processing when estimating the temperature according to the position of the unit cell 11 in the thickness direction can be simplified.

式(2)に示すように、格子点iの温度は、格子点iと隣り合う2つの格子点(i−1),(i+1)における温度の影響を受ける。点Sの温度は、温度センサ23によって検出される温度とみなしている。すなわち、点Sの温度と、温度センサ23が取り付けられた部分の温度とは、略等しいものとみなしている。熱伝導性に優れた金属によって電池ケース112を形成した場合には、点Sの温度と、温度センサ23が取り付けられた部分の温度とは、略等しくなる。   As shown in Expression (2), the temperature of the lattice point i is affected by the temperature at two lattice points (i−1) and (i + 1) adjacent to the lattice point i. The temperature at the point S is regarded as the temperature detected by the temperature sensor 23. That is, the temperature of the point S and the temperature of the part to which the temperature sensor 23 is attached are considered to be substantially equal. When the battery case 112 is formed of a metal having excellent thermal conductivity, the temperature of the point S and the temperature of the portion where the temperature sensor 23 is attached are substantially equal.

本実施例では、単電池11の外面に温度センサ23を取り付けることにより、点Sの温度を、温度センサ23によって検出される温度と見なしているが、これに限るものではない。すなわち、単電池11の外面から離れた位置に、温度センサ23を配置することもできる。この場合には、単電池11および温度センサ23の間に存在する空気層における熱伝達を考慮する必要がある。単電池11および温度センサ23の間における熱伝達を、実験等に基づいて予め特定しておけば、温度センサ23によって検出される温度から、単電池11の外面における温度(点Sの温度)を推定することができる。   In the present embodiment, the temperature sensor 23 is attached to the outer surface of the unit cell 11 so that the temperature at the point S is regarded as the temperature detected by the temperature sensor 23, but the present invention is not limited to this. That is, the temperature sensor 23 can be arranged at a position away from the outer surface of the unit cell 11. In this case, it is necessary to consider the heat transfer in the air layer existing between the unit cell 11 and the temperature sensor 23. If heat transfer between the unit cell 11 and the temperature sensor 23 is specified in advance based on experiments or the like, the temperature on the outer surface of the unit cell 11 (the temperature at the point S) is determined from the temperature detected by the temperature sensor 23. Can be estimated.

本実施例では、図5に示すように、単電池11の厚さ方向(X方向)に着目しているが、これに限るものではない。発電要素111は、3次元の直方体であるため、X方向の位置だけでなく、Z方向やY方向における位置を考慮することができる。ここで、考慮すべき位置は、単電池11の伝熱経路に応じて変化する。   In this embodiment, as shown in FIG. 5, attention is paid to the thickness direction (X direction) of the unit cell 11, but the present invention is not limited to this. Since the power generation element 111 is a three-dimensional rectangular parallelepiped, not only the position in the X direction but also the position in the Z direction or the Y direction can be considered. Here, the position to be considered varies depending on the heat transfer path of the unit cell 11.

なお、伝熱経路は、寸法、伝熱面積、単電池11の材質、空気層の有無などによっても影響を受ける。本実施例では、一例として、単電池11の内部における伝熱経路として、X方向に沿った伝熱経路を最も支配的としている。   The heat transfer path is also affected by dimensions, heat transfer area, material of the unit cell 11, presence or absence of an air layer, and the like. In this embodiment, as an example, the heat transfer path along the X direction is the most dominant as the heat transfer path inside the single battery 11.

次に、単電池11の性能温度を示す格子点iを特定する方法について説明する。図8は、性能温度を示す格子点iを特定する方法を説明するフローチャートである。図8に示すフローチャートに沿って、格子点iの特定方法について説明する。   Next, a method for specifying the lattice point i indicating the performance temperature of the unit cell 11 will be described. FIG. 8 is a flowchart for explaining a method of specifying the lattice point i indicating the performance temperature. A method for specifying the lattice point i will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

ステップS101において、単電池11の抵抗および温度の関係を示すマップを作成する。具体的には、単電池11における抵抗および温度の関係を取得する。ここでは、単電池11として、単電池11の内部における温度のバラツキが緩和されたものを用いる。すなわち、X方向の位置にかかわらず、単電池11の内部における温度を略均一な温度とした後に、単電池11の抵抗を測定する。単電池11の全体を略均一な温度にするためには、例えば、特定温度の下で単電池11を十分な時間、放置しておけばよい。単電池11の温度を変えながら、抵抗を測定すれば、例えば、図9に示すマップが得られる。後述する図10のパターンでSOCが変動する場合には、SOCの依存性を考慮したマップとすることが望ましい。   In step S101, a map showing the relationship between the resistance and temperature of the unit cell 11 is created. Specifically, the relationship between resistance and temperature in the single battery 11 is acquired. Here, as the unit cell 11, a unit in which the temperature variation in the unit cell 11 is reduced is used. That is, regardless of the position in the X direction, the resistance of the unit cell 11 is measured after the temperature inside the unit cell 11 is set to a substantially uniform temperature. In order to set the entire cell 11 to a substantially uniform temperature, for example, the cell 11 may be left at a specific temperature for a sufficient time. If the resistance is measured while changing the temperature of the unit cell 11, for example, a map shown in FIG. 9 is obtained. When the SOC fluctuates in the pattern shown in FIG.

図9に示すマップは、単電池11の抵抗(内部抵抗)および性能温度が対応関係にあることを示している。温度のバラツキが十分に抑えられた状態の単電池11を用いて、抵抗を測定すれば、単電池11の内部抵抗および性能温度の対応関係が分かる。そして、図9に示すマップを用いれば、単電池11の抵抗を測定することにより、性能温度を特定することができる。   The map shown in FIG. 9 shows that the resistance (internal resistance) of the unit cell 11 and the performance temperature are in a correspondence relationship. If the resistance is measured using the unit cell 11 in which the temperature variation is sufficiently suppressed, the correspondence between the internal resistance of the unit cell 11 and the performance temperature can be found. And if the map shown in FIG. 9 is used, performance temperature can be specified by measuring the resistance of the cell 11. FIG.

図8のステップS102において、単電池11の性能温度を特定する。この性能温度は、格子点iを特定するために用いられる。   In step S102 of FIG. 8, the performance temperature of the unit cell 11 is specified. This performance temperature is used to specify the lattice point i.

まず、図10および図11に示すパターンに基づいて、単電池11の充放電を行うことにより、温度センサ23の出力に基づいて単電池11の温度を検出するとともに、図9に示すマップを用いて性能温度を特定する。図10および図11において、横軸は、時間を示し、縦軸は、電流値を示す。ここで、単電池11を充電するとき、電流値を正の値とし、単電池11を放電するとき、電流値を負の値としている。   First, based on the pattern shown in FIG. 10 and FIG. 11, the temperature of the cell 11 is detected based on the output of the temperature sensor 23 by charging and discharging the cell 11, and the map shown in FIG. 9 is used. To determine the performance temperature. 10 and 11, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the current value. Here, when the cell 11 is charged, the current value is a positive value, and when the cell 11 is discharged, the current value is a negative value.

図10に示すパターンの充放電は、単電池11を発熱させる期間(発熱期間)で行われる。図11に示すパターンの充放電は、単電池11の温度バラツキを緩和させる期間(温度緩和期間)で行われる。図10に示すパターンの充放電を行った後に、図11に示すパターンの充放電を行う。   The charge / discharge of the pattern shown in FIG. Charging / discharging of the pattern shown in FIG. 11 is performed in a period (temperature relaxation period) in which the temperature variation of the unit cells 11 is relaxed. After the charge / discharge of the pattern shown in FIG. 10 is performed, the charge / discharge of the pattern shown in FIG. 11 is performed.

発熱期間では、図10に示すように、第1パターンPcおよび第2パターンPhの充放電を1サイクルとし、このサイクルを繰り返して行う。第1パターンPcは、単電池11の抵抗を測定するために用いられる。第2パターンPhは、単電池11(発電要素111)を発熱させるために用いられる。図10に示す充放電サイクルの回数は、適宜設定することができる。具体的には、単電池11を発熱させて、単電池11の温度が変化しにくくなるまで、充放電サイクルを繰り返すことができる。   In the heat generation period, as shown in FIG. 10, charging / discharging of the first pattern Pc and the second pattern Ph is set as one cycle, and this cycle is repeated. The first pattern Pc is used for measuring the resistance of the unit cell 11. The 2nd pattern Ph is used in order to make the cell 11 (power generation element 111) generate heat. The number of charge / discharge cycles shown in FIG. 10 can be set as appropriate. Specifically, the charge / discharge cycle can be repeated until the unit cell 11 is heated and the temperature of the unit cell 11 hardly changes.

本実施例では、第1パターンPcの充放電を開始してから2秒後における抵抗を測定している。なお、抵抗の測定は、第1パターンPcの充放電を開始してから2秒後に限るものではなく、他の時間に設定することもできる。抵抗を測定するタイミングは、各サイクルにおいて同一のタイミングであればよい。   In this embodiment, the resistance after 2 seconds from the start of charge / discharge of the first pattern Pc is measured. Note that the measurement of resistance is not limited to 2 seconds after the start of charging / discharging of the first pattern Pc, but may be set at another time. The timing for measuring the resistance may be the same timing in each cycle.

例えば、第1パターンPcの充放電を開始してから、1秒又は10秒における抵抗を測定することができる。また、第2パターンPhの充放電を行うことにより、単電池11を発熱させるとともに、所定時間後の抵抗を測定することができる。この場合には、第1パターンPcの充放電を省略することができる。さらに、第1パターンPcの充放電を行うことにより、単電池11を発熱させることもできる。   For example, the resistance in 1 second or 10 seconds can be measured after charging / discharging of the first pattern Pc is started. Further, by charging / discharging the second pattern Ph, the unit cell 11 can generate heat and the resistance after a predetermined time can be measured. In this case, charging / discharging of the first pattern Pc can be omitted. Furthermore, the unit cell 11 can also generate heat by charging and discharging the first pattern Pc.

単電池11の抵抗を測定するために用いられるパターンは、図10に示すパターンに限るものではない。図10に示す第1パターンPcでは、充電および放電のパルスを発生させているが、充電又は放電のパルスを発生させるだけでもよい。また、図10に示す第2パターンPhについても、充電又は放電のパルスを発生させるだけでもよい。第2パターンPhについては、単電池11を発熱させることができればよい。   The pattern used for measuring the resistance of the unit cell 11 is not limited to the pattern shown in FIG. In the first pattern Pc shown in FIG. 10, charging and discharging pulses are generated, but it is also possible to generate only charging or discharging pulses. Further, for the second pattern Ph shown in FIG. 10, it is also possible to only generate a charge or discharge pulse. For the second pattern Ph, it is only necessary that the unit cell 11 can generate heat.

なお、図10に示す第1パターンPcや第2パターンPhのように、充電および放電をクーロン量が等しくなるように交互に行えば、単電池11のSOC(State Of Charge)を略一定に維持することができる。この場合において、図9に示すマップに関して、SOCの依存性を取得することを省略することもできる。   In addition, if charging and discharging are alternately performed so that the amount of coulomb is equal as in the first pattern Pc and the second pattern Ph shown in FIG. 10, the SOC (State Of Charge) of the unit cell 11 is maintained substantially constant. can do. In this case, regarding the map shown in FIG. 9, it is possible to omit obtaining the SOC dependency.

図10に示す充放電サイクルが終了した後、言い換えれば、発熱期間が終了した後は、図11に示す充放電サイクルを繰り返して行う。図11に示す充放電では、第1パターンPcの充放電だけを1サイクルとして行い、このサイクルを繰り返して行う。第1パターンPcの充放電を行った後、次の充放電を行うまでの間に、十分な休止時間(充放電を行わない時間)を確保しているため、単電池11(発電要素111)の温度変化は非常に小さい。   After the charge / discharge cycle shown in FIG. 10 ends, in other words, after the heat generation period ends, the charge / discharge cycle shown in FIG. 11 is repeated. In the charge / discharge shown in FIG. 11, only the charge / discharge of the first pattern Pc is performed as one cycle, and this cycle is repeated. The cell 11 (the power generation element 111) is provided with a sufficient resting time (a time during which no charging / discharging is performed) after the first pattern Pc is charged / discharged until the next charging / discharging is performed. The temperature change is very small.

図11に示す充放電サイクルの回数は、適宜設定することができる。具体的には、単電池11の発熱を停止させた後に、単電池11の温度が変化しにくくなるまで、図11に示す充放電サイクルを繰り返すことができる。   The number of charge / discharge cycles shown in FIG. 11 can be set as appropriate. Specifically, after stopping the heat generation of the cell 11, the charge / discharge cycle shown in FIG. 11 can be repeated until the temperature of the cell 11 hardly changes.

図12には、発熱期間および温度緩和期間において測定された抵抗を示している。図12において、縦軸は単電池11の抵抗を示し、横軸は充放電サイクルの数(言い換えれば、時間)を示している。図12に示すように、発熱期間から温度緩和期間に切り替わると、単電池11の抵抗が上昇している。図12に示す抵抗と、図9に示すマップとに基づいて、性能温度を特定することができる。   FIG. 12 shows the resistance measured during the heat generation period and the temperature relaxation period. In FIG. 12, the vertical axis represents the resistance of the unit cell 11, and the horizontal axis represents the number of charge / discharge cycles (in other words, time). As shown in FIG. 12, when the heat generation period is switched to the temperature relaxation period, the resistance of the unit cell 11 is increased. Based on the resistance shown in FIG. 12 and the map shown in FIG. 9, the performance temperature can be specified.

図13には、温度センサ23による検出温度Tsと、図9に示すマップを用いて特定された性能温度Tpとの関係を示している。図13において、縦軸は温度を示し、横軸は充放電サイクルの数(言い換えれば、時間)を示している。また、図13の一点鎖線で示す分布は、温度センサ23による検出温度Tsを示し、図13の実線で示す分布は、性能温度Tpを示している。   FIG. 13 shows the relationship between the temperature Ts detected by the temperature sensor 23 and the performance temperature Tp specified using the map shown in FIG. In FIG. 13, the vertical axis represents temperature, and the horizontal axis represents the number of charge / discharge cycles (in other words, time). Further, the distribution indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 13 indicates the temperature Ts detected by the temperature sensor 23, and the distribution indicated by the solid line in FIG. 13 indicates the performance temperature Tp.

図13に示すように、検出温度Tsおよび性能温度Tpは、互いに似た挙動を示しているが、発熱期間において、性能温度Tpは、検出温度Tsよりも高くなっている。また、温度緩和期間における性能温度Tpおよび検出温度Tsの差は、発熱期間における性能温度Tpおよび検出温度Tsの差よりも小さくなっている。   As shown in FIG. 13, the detected temperature Ts and the performance temperature Tp show similar behavior, but the performance temperature Tp is higher than the detected temperature Ts during the heat generation period. Further, the difference between the performance temperature Tp and the detection temperature Ts during the temperature relaxation period is smaller than the difference between the performance temperature Tp and the detection temperature Ts during the heat generation period.

図8のステップS103において、性能温度Tpの温度変化に最も近い温度変化を示す格子点iを特定する。温度センサ23による検出温度Tsと、式(2)に示す熱伝導方程式とに基づいて、各格子点の温度を算出することができる。   In step S103 of FIG. 8, the lattice point i indicating the temperature change closest to the temperature change of the performance temperature Tp is specified. Based on the temperature Ts detected by the temperature sensor 23 and the heat conduction equation shown in Equation (2), the temperature of each lattice point can be calculated.

具体的には、図6および図7において、点Sの温度が検出温度Tsとなるため、式(2)に示す熱伝導方程式を用いれば、点Sと隣り合う格子点の温度を算出することができる。また、この格子点と隣り合う格子点の温度は、点Sと隣り合う格子点の温度に基づいて算出することができる。   Specifically, in FIG. 6 and FIG. 7, the temperature at the point S becomes the detected temperature Ts. Therefore, if the heat conduction equation shown in the equation (2) is used, the temperature of the lattice point adjacent to the point S is calculated. Can do. Further, the temperature of the lattice point adjacent to the lattice point can be calculated based on the temperature of the lattice point adjacent to the point S.

この算出方法により、複数の格子点における温度を算出することができる。複数の格子点における温度のうち、性能温度Tpに最も近い温度を特定すれば、性能温度を示す格子点を特定できる。特定された格子点に関する情報は、メモリ30aに格納しておくことができる。   With this calculation method, temperatures at a plurality of lattice points can be calculated. If the temperature closest to the performance temperature Tp is identified among the temperatures at the plurality of lattice points, the lattice point indicating the performance temperature can be identified. Information regarding the identified grid points can be stored in the memory 30a.

単電池11の温度を推定する場合には、温度センサ23による検出温度と、式(2)に示す熱伝導方程式とに基づいて、性能温度に対応した格子点iの温度を算出する。この算出処理は、コントローラ30(図1,2参照)によって行われる。これにより、単電池11の内部抵抗に対応した温度を推定することができる。格子点iの温度は、単電池11の温度として、単電池11の各種制御に用いられる。   When estimating the temperature of the unit cell 11, the temperature of the lattice point i corresponding to the performance temperature is calculated based on the temperature detected by the temperature sensor 23 and the heat conduction equation shown in the equation (2). This calculation process is performed by the controller 30 (see FIGS. 1 and 2). Thereby, the temperature corresponding to the internal resistance of the unit cell 11 can be estimated. The temperature of the lattice point i is used for various controls of the unit cell 11 as the temperature of the unit cell 11.

本実施例では、温度センサ23による検出温度および熱伝導方程式に基づいて、性能温度に対応した格子点iの温度を算出しているが、これに限るものではない。性能温度に対応した格子点iの温度は、単電池11の外面における温度と、熱伝導方程式とに基づいて算出できればよい。例えば、温度センサ23を用いなくても、単電池11の外面における温度を特定又は推定できるのであれば、特定又は推定される温度と、熱伝導方程式とに基づいて、性能温度に対応した格子点iの温度を算出できる。   In the present embodiment, the temperature of the lattice point i corresponding to the performance temperature is calculated based on the temperature detected by the temperature sensor 23 and the heat conduction equation, but the present invention is not limited to this. The temperature of the lattice point i corresponding to the performance temperature may be calculated based on the temperature on the outer surface of the unit cell 11 and the heat conduction equation. For example, if the temperature on the outer surface of the unit cell 11 can be specified or estimated without using the temperature sensor 23, the lattice point corresponding to the performance temperature based on the specified or estimated temperature and the heat conduction equation. The temperature of i can be calculated.

次に、組電池10の充放電を制御する処理について、図14に示すフローチャートを用いて説明する。図14に示す処理は、コントローラ30によって実行される。   Next, processing for controlling charging / discharging of the assembled battery 10 will be described with reference to a flowchart shown in FIG. The process shown in FIG. 14 is executed by the controller 30.

組電池10の充放電を行うときには、例えば、組電池10の入力電力および出力電力が、予め定められた上限値を超えないように、充放電が制御される。上限値は、組電池10(単電池11)を保護するために予め定められた値であり、適宜設定される。すなわち、組電池10の入力電力や出力電力が上限値に到達するまでは、組電池10の充放電が許容される。   When charging / discharging the assembled battery 10, for example, charging / discharging is controlled so that the input power and the output power of the assembled battery 10 do not exceed a predetermined upper limit value. The upper limit value is a predetermined value for protecting the assembled battery 10 (unit cell 11), and is set as appropriate. That is, charging / discharging of the assembled battery 10 is permitted until the input power and output power of the assembled battery 10 reach the upper limit values.

例えば、組電池10を放電するとき、組電池10の出力電力が上限値(出力に対応する上限値)に到達すると、組電池10の放電が制限される。組電池10の放電を制限する場合には、上限値を低下させる。上限値を低下させれば、組電池10の出力として許容される電力が抑制されることになる。上限値を0[kW]まで低下させれば、組電池10の放電が行われなくなる。   For example, when discharging the assembled battery 10, if the output power of the assembled battery 10 reaches an upper limit value (upper limit value corresponding to the output), the discharge of the assembled battery 10 is limited. When limiting the discharge of the battery pack 10, the upper limit value is lowered. If the upper limit value is lowered, the power allowed as the output of the assembled battery 10 is suppressed. If the upper limit value is reduced to 0 [kW], the assembled battery 10 is not discharged.

また、組電池10を充電するとき、組電池10の入力電力が上限値(入力に対応する上限値)に到達すると、組電池10の充電が制限される。組電池10の充電を制限する場合には、上限値を低下させる。上限値を低下させれば、組電池10の入力として許容される電力が抑制されることになる。上限値を0[kW]まで低下させれば、組電池10の充電が行われなくなる。   Moreover, when charging the assembled battery 10, if the input power of the assembled battery 10 reaches an upper limit value (upper limit value corresponding to input), charging of the assembled battery 10 is limited. When limiting the charging of the battery pack 10, the upper limit value is lowered. If the upper limit value is lowered, the power allowed as the input of the assembled battery 10 is suppressed. If the upper limit value is reduced to 0 [kW], the battery pack 10 is not charged.

組電池10の充放電制御では、例えば、組電池10の状態を監視して充放電を制御する場合や、単電池11の状態を監視して充放電を制御する場合がある。組電池10や単電池11の状態としては、電圧、電流および温度が含まれる。   In charge / discharge control of the assembled battery 10, for example, the state of the assembled battery 10 may be monitored to control charge / discharge, or the state of the single battery 11 may be monitored to control charge / discharge. The state of the assembled battery 10 or the single battery 11 includes voltage, current, and temperature.

図14に示す処理は、組電池10の充放電制御で用いられる上限値を設定する処理である。   The process shown in FIG. 14 is a process for setting an upper limit value used in charge / discharge control of the battery pack 10.

ステップS201において、コントローラ30は、上述したように、性能温度に対応した格子点iの温度を算出(推定)する。ステップS202において、コントローラ30は、単電池11のSOC(State of Charge)を推定する。SOCは、単電池11の満充電容量に対する、現在の単電池11の充電容量の割合を示す。単電池11のSOCは、公知の様々な方法のうち、いずれかの方法を用いて推定することができる。   In step S201, the controller 30 calculates (estimates) the temperature of the lattice point i corresponding to the performance temperature as described above. In step S202, the controller 30 estimates the SOC (State of Charge) of the unit cell 11. The SOC indicates the ratio of the current charging capacity of the single battery 11 to the full charging capacity of the single battery 11. The SOC of the unit cell 11 can be estimated using any one of various known methods.

例えば、コントローラ30は、電流センサ22の出力から、単電池11を充放電したときの電流値を取得する。コントローラ30は、取得した電流値を積算することによって、単電池11のSOCを推定することができる。ここで、例えば、電流センサ22によって検出された値に関して、充電電流を正の値とし、放電電流を負の値とすることができる。   For example, the controller 30 acquires the current value when the cell 11 is charged / discharged from the output of the current sensor 22. The controller 30 can estimate the SOC of the unit cell 11 by integrating the acquired current values. Here, for example, regarding the value detected by the current sensor 22, the charging current can be a positive value and the discharging current can be a negative value.

一方、単電池11のOCV(Open Circuit Voltage)を測定し、測定されたOCVからSOCを推定することができる。OCVおよびSOCは、対応関係にあるため、この対応関係を示すマップを予め用意しておけば、OCVを測定することによって、SOCを特定することができる。   On the other hand, the OCV (Open Circuit Voltage) of the unit cell 11 can be measured, and the SOC can be estimated from the measured OCV. Since OCV and SOC are in a correspondence relationship, if a map showing this correspondence relationship is prepared in advance, the SOC can be specified by measuring the OCV.

ステップS203において、コントローラ30は、ステップS201で算出した温度と、ステップS202で推定したSOCとに基づいて、単電池11を放電(出力)および充電(入力)するときの上限値を設定する。図15は、単電池11の温度およびSOCと、単電池11を放電するときの上限値(出力上限値という)との関係を示すマップである。図15の矢印で示す「高」および「低」は、出力上限値の高低関係を示している。図15に示すマップは、予め用意しておき、メモリ30aに格納しておくことができる。   In step S203, the controller 30 sets an upper limit value for discharging (outputting) and charging (inputting) the unit cell 11 based on the temperature calculated in step S201 and the SOC estimated in step S202. FIG. 15 is a map showing the relationship between the temperature and SOC of the cell 11 and the upper limit value (referred to as the output upper limit value) when the cell 11 is discharged. “High” and “low” indicated by arrows in FIG. 15 indicate the level relationship of the output upper limit value. The map shown in FIG. 15 can be prepared in advance and stored in the memory 30a.

図15では、SOCおよび温度が変化したときの出力上限値の変化を示している。具体的には、SOCが変化しないとき、温度が低下することに応じて、出力上限値が低下する。温度が低下するほど、放電時の化学反応が抑制されるため、単電池11の出力を抑制することが好ましい。したがって、温度が低下することに応じて、出力上限値を低下させている。図15に示すマップには、温度が変化しても、出力上限値が変化しない場合が含まれていてもよい。   FIG. 15 shows changes in the output upper limit when the SOC and temperature change. Specifically, when the SOC does not change, the output upper limit value decreases as the temperature decreases. Since the chemical reaction at the time of discharge is suppressed as the temperature decreases, it is preferable to suppress the output of the unit cell 11. Therefore, the output upper limit value is lowered as the temperature is lowered. The map shown in FIG. 15 may include a case where the output upper limit value does not change even if the temperature changes.

一方、温度が変化しないとき、SOCが低下することに応じて、出力上限値が低下する。単電池11のSOCが低下するほど、単電池11を放電し難くなるため、SOCが低下することに応じて、出力上限値を低下させている。図15に示すマップには、SOCが変化しても、出力上限値が変化しない場合が含まれていてもよい。   On the other hand, when the temperature does not change, the output upper limit value decreases as the SOC decreases. As the SOC of the unit cell 11 decreases, the unit cell 11 is less likely to be discharged. Therefore, the output upper limit value is decreased as the SOC decreases. The map shown in FIG. 15 may include a case where the output upper limit value does not change even if the SOC changes.

図15に示すマップにおける温度は、ステップS201で算出した温度である。図15のマップにおけるSOCは、ステップS202で推定したSOCである。単電池11の温度およびSOCを特定できれば、図15に示すマップから、出力上限値を特定することができる。そして、設定された出力上限値を基準として、単電池11(組電池10)の放電制御が行われる。   The temperature in the map shown in FIG. 15 is the temperature calculated in step S201. The SOC in the map of FIG. 15 is the SOC estimated in step S202. If the temperature and SOC of the unit cell 11 can be specified, the output upper limit value can be specified from the map shown in FIG. And discharge control of the cell 11 (assembled battery 10) is performed on the basis of the set output upper limit.

図15は、単電池11を放電するときの上限値を示しているが、単電池11を充電するときの上限値についても、図15に対応したマップを用意しておけばよい。そして、出力上限値を特定する方法と同様の方法によって、単電池11を充電するときの上限値(入力上限値という)を特定することができる。   FIG. 15 shows the upper limit value when discharging the unit cell 11, but a map corresponding to FIG. 15 may be prepared for the upper limit value when charging the unit cell 11. Then, an upper limit value (referred to as an input upper limit value) for charging the unit cell 11 can be specified by a method similar to the method for specifying the output upper limit value.

単電池11のSOCが変化しないとき、単電池11の温度が低下することに応じて、入力上限値を低下させることができる。ここで、温度が変化しても、入力上限値を変化させないこともできる。また、温度が変化しないとき、SOCが上昇することに応じて、入力上限値を低下させることができる。単電池11のSOCが上昇するほど、単電池11を充電し難くなるため、SOCが上昇することに応じて、入力上限値を低下させている。設定された入力上限値を基準として、単電池11(組電池10)の充電制御が行われる。   When the SOC of the unit cell 11 does not change, the input upper limit value can be decreased according to the decrease in the temperature of the unit cell 11. Here, even if the temperature changes, the input upper limit value may not be changed. Further, when the temperature does not change, the input upper limit value can be lowered in accordance with the increase in the SOC. As the SOC of the unit cell 11 increases, it becomes more difficult to charge the unit cell 11, so the input upper limit value is lowered in accordance with the increase in the SOC. Based on the set input upper limit value, charging control of the single battery 11 (the assembled battery 10) is performed.

本実施例では、図15に示すマップを用いて、出力上限値を特定しているが、これに限るものではない。具体的には、出力上限値が、単電池11の温度およびSOCを変数とした関数で表されるとき、この関数を用いて、出力上限値を算出することができる。この場合には、温度およびSOCを変数とした関数に関する情報を、メモリ30aに格納しておけばよい。   In this embodiment, the output upper limit value is specified using the map shown in FIG. 15, but the present invention is not limited to this. Specifically, when the output upper limit value is expressed by a function using the temperature of the cell 11 and the SOC as variables, the output upper limit value can be calculated using this function. In this case, information related to the function using temperature and SOC as variables may be stored in the memory 30a.

また、本実施例では、単電池11の温度およびSOCに基づいて、充放電制御の上限値を設定しているが、これに限るものではない。具体的には、単電池11の温度だけに基づいて、充放電制御の上限値を設定することができる。   In the present embodiment, the upper limit value of the charge / discharge control is set based on the temperature and SOC of the unit cell 11, but the present invention is not limited to this. Specifically, the upper limit value of the charge / discharge control can be set based only on the temperature of the single battery 11.

本実施例によれば、単電池11の性能温度に対応した上限値(出力上限値や入力上限値)を設定しているため、単電池11の入出力特性に応じた充放電を行うことができる。単電池11の性能温度は、単電池11の内部抵抗に対応した温度であり、単電池11の入出力特性は、単電池11の内部抵抗に依存する。したがって、単電池11の性能温度に対応した上限値を設定すれば、単電池11の性能に応じた充放電を行うことができる。   According to the present embodiment, since the upper limit value (output upper limit value or input upper limit value) corresponding to the performance temperature of the unit cell 11 is set, charging / discharging according to the input / output characteristics of the unit cell 11 can be performed. it can. The performance temperature of the cell 11 is a temperature corresponding to the internal resistance of the cell 11, and the input / output characteristics of the cell 11 depend on the internal resistance of the cell 11. Therefore, if an upper limit value corresponding to the performance temperature of the unit cell 11 is set, charging / discharging according to the performance of the unit cell 11 can be performed.

図5で説明したように、単電池11の表面温度(点Sの温度)は、単電池11の性能温度よりも低い傾向がある。このため、単電池11の表面温度に基づいて、出力上限値や入力上限値を設定すれば、単電池11の充放電を過度に制限してしまうことがある。一方、単電池11(発電要素111)の中心における温度は、性能温度よりも高い傾向がある。このため、単電池11の中心温度(最も高い温度)に基づいて、出力上限値や入力上限値を設定すれば、単電池11の充放電を過度に行ってしまうことがある。   As described with reference to FIG. 5, the surface temperature of the unit cell 11 (the temperature at the point S) tends to be lower than the performance temperature of the unit cell 11. For this reason, if the output upper limit value or the input upper limit value is set based on the surface temperature of the unit cell 11, charging / discharging of the unit cell 11 may be excessively limited. On the other hand, the temperature at the center of the unit cell 11 (power generation element 111) tends to be higher than the performance temperature. For this reason, if the output upper limit value and the input upper limit value are set based on the center temperature (the highest temperature) of the unit cell 11, the unit cell 11 may be excessively charged / discharged.

一方、格子点iの温度(性能温度)に基づいて、単電池11の温度調節を行うことができる。格子点iの温度が上昇していれば、単電池11に対して冷却用の熱交換媒体を供給することにより、単電池11の温度上昇を抑制することができる。   On the other hand, the temperature of the unit cell 11 can be adjusted based on the temperature (performance temperature) of the lattice point i. If the temperature of the lattice point i has risen, the temperature rise of the unit cell 11 can be suppressed by supplying a cooling heat exchange medium to the unit cell 11.

また、格子点iの温度(性能温度)に基づいて、単電池11のSOHを推定することができる。特開2004−257781号公報には、開放電圧および積算電気量に基づいて、SOHを推定しており、開放電圧を温度で補正している。この場合には、開放電圧を補正するための温度情報として、本実施例で説明した性能温度を用いることができる。   Further, the SOH of the unit cell 11 can be estimated based on the temperature (performance temperature) of the lattice point i. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-257781, SOH is estimated based on an open circuit voltage and an integrated amount of electricity, and the open circuit voltage is corrected by temperature. In this case, the performance temperature described in this embodiment can be used as temperature information for correcting the open circuit voltage.

本実施例によれば、単電池11の内部抵抗に対応した温度を推定することができる。また、推定した温度(性能温度)に基づいて、単電池11の内部状態(SOC等)を推定すれば、内部状態の推定精度を向上させることができる。特に、温度が低下するとともに、SOCが低下した状態において、SOCの推定精度を向上させることができる。   According to the present embodiment, the temperature corresponding to the internal resistance of the unit cell 11 can be estimated. Moreover, if the internal state (SOC etc.) of the single cell 11 is estimated based on the estimated temperature (performance temperature), the estimation accuracy of the internal state can be improved. In particular, when the temperature is lowered and the SOC is lowered, the estimation accuracy of the SOC can be improved.

上述した実施例では、単電池11の厚さ方向において設けられた複数の格子点のうち、性能温度に対応した格子点を特定しておき、特定された格子点の温度を、単電池11の温度として推定している。ここで、3つの格子点だけを用いて、単電池11の性能温度を算出することができる。   In the embodiment described above, among the plurality of lattice points provided in the thickness direction of the unit cell 11, the lattice point corresponding to the performance temperature is identified, and the temperature of the identified lattice point is set as the temperature of the unit cell 11. Estimated as temperature. Here, the performance temperature of the unit cell 11 can be calculated using only three lattice points.

図16には、格子点を3つに設定した場合において、単電池11の厚さ方向における位置と、温度との関係を示している。図16に示す例では、3つの格子点のうち、単電池11の内部における格子点の温度を性能温度Tpとし、単電池11の表面における格子点の温度を温度センサ23による検出温度Tsとしている。ここで、検出温度Tsの代わりに、他の格子点の温度を用いることもできる。   FIG. 16 shows the relationship between the position of the unit cell 11 in the thickness direction and the temperature when three lattice points are set. In the example shown in FIG. 16, among the three lattice points, the temperature of the lattice point inside the unit cell 11 is the performance temperature Tp, and the temperature of the lattice point on the surface of the unit cell 11 is the detection temperature Ts by the temperature sensor 23. . Here, the temperature of another lattice point can be used instead of the detected temperature Ts.

ここで、格子点を3つに設定したときの熱伝導方程式は、下記式(3)のように簡易化することができる。   Here, the heat conduction equation when three lattice points are set can be simplified as the following equation (3).

また、式(3)は、下記式(4)で表すことができる。   Moreover, Formula (3) can be represented by following formula (4).

ここで、αおよびβは、下記式(5)、(6)によって表される。   Here, α and β are represented by the following formulas (5) and (6).

式(3)や式(5)、(6)におけるk1,k2は、補正係数を示しており、例えば、以下に説明する方法によって決定することができる。   In equations (3), (5), and (6), k1 and k2 indicate correction coefficients, and can be determined by, for example, the method described below.

図13を用いて説明したように、単電池11の性能温度を算出しておく。次に、補正係数k1,k2のそれぞれを変更しながら、式(3)や式(4)を用いて、性能温度と推定される温度(推定温度)を算出する。そして、性能温度および推定温度の差が最小となる補正係数k1,k2を特定する。   As described with reference to FIG. 13, the performance temperature of the unit cell 11 is calculated. Next, the temperature (estimated temperature) estimated as the performance temperature is calculated using the equations (3) and (4) while changing each of the correction coefficients k1 and k2. Then, correction coefficients k1 and k2 that minimize the difference between the performance temperature and the estimated temperature are specified.

図17には、性能温度および推定温度の関係(一例)を示している。発熱期間では、第1パターンPcおよび第2パターンPhの充放電(図10参照)を交互に行うことにより、単電池11を発熱させている。温度緩和期間では、第1パターンPcだけの充放電(図11参照)を行うことにより、単電池11を発熱させずに、単電池11の温度を環境に応じた温度に到達させている。   FIG. 17 shows a relationship (one example) between the performance temperature and the estimated temperature. In the heat generation period, the unit cells 11 are heated by alternately charging and discharging the first pattern Pc and the second pattern Ph (see FIG. 10). In the temperature relaxation period, by charging / discharging only the first pattern Pc (see FIG. 11), the temperature of the unit cell 11 reaches the temperature corresponding to the environment without causing the unit cell 11 to generate heat.

なお、第2パターンPhの充放電を行うことにより、単電池11を発熱させるとともに、所定時間後の抵抗を測定することができる。この場合には、第1パターンPcの充放電を省略することができる。また、第1パターンPcの充放電を行うことにより、単電池11を発熱させることもできる。   In addition, by charging and discharging the second pattern Ph, the unit cell 11 can generate heat and the resistance after a predetermined time can be measured. In this case, charging / discharging of the first pattern Pc can be omitted. Moreover, the unit cell 11 can also generate heat by charging and discharging the first pattern Pc.

発熱期間および温度緩和期間において、単電池11の抵抗を測定し、測定された抵抗と図9に示すマップを用いて、性能温度を特定することができる。性能温度の分布を、図17の実線で示している。一方、発熱期間および温度緩和期間において取得した温度センサ23の検出温度を、式(3)に示す熱伝導方程式に代入し、補正係数k1,k2を適宜設定することにより、推定温度を特定する。推定温度の分布(一例)を図17の点線で示している。   During the heat generation period and the temperature relaxation period, the resistance of the unit cell 11 is measured, and the performance temperature can be specified using the measured resistance and the map shown in FIG. The distribution of performance temperature is shown by the solid line in FIG. On the other hand, the estimated temperature is specified by substituting the detected temperature of the temperature sensor 23 acquired during the heat generation period and the temperature relaxation period into the heat conduction equation shown in Expression (3) and appropriately setting the correction coefficients k1 and k2. A distribution (an example) of the estimated temperature is indicated by a dotted line in FIG.

図17に示すように、推定温度が性能温度よりも高いときには、推定温度を低下させて性能温度に近づけるように、補正係数k1,k2を変更する。また、推定温度が性能温度よりも低いときには、推定温度を上昇させて性能温度に近づけるように、補正係数k1,k2を変更する。すなわち、推定温度および性能温度の差ΔTがゼロに近づくように、補正係数k1,k2を決定する。   As shown in FIG. 17, when the estimated temperature is higher than the performance temperature, the correction coefficients k1 and k2 are changed so that the estimated temperature is lowered to approach the performance temperature. In addition, when the estimated temperature is lower than the performance temperature, the correction coefficients k1 and k2 are changed so that the estimated temperature is raised to approach the performance temperature. That is, the correction coefficients k1 and k2 are determined so that the difference ΔT between the estimated temperature and the performance temperature approaches zero.

ここで、補正係数k1,k2を決定する処理は、発熱期間における推定温度および性能温度の差ΔTに基づいて行ったり、温度緩和期間における推定温度および性能温度の差ΔTに基づいて行ったりすることができる。得られた補正係数k1,k2(又は、αおよびβ)は、メモリ30aに格納しておくことができる。これにより、温度センサ23による検出温度Tsを取得すれば、式(3)に基づいて、性能温度Tpを算出することができる。   Here, the process of determining the correction coefficients k1 and k2 is performed based on the difference ΔT between the estimated temperature and the performance temperature during the heat generation period, or based on the difference ΔT between the estimated temperature and the performance temperature during the temperature relaxation period. Can do. The obtained correction coefficients k1, k2 (or α and β) can be stored in the memory 30a. Thereby, if the temperature Ts detected by the temperature sensor 23 is acquired, the performance temperature Tp can be calculated based on the equation (3).

本実施例の電池システムにおいて、組電池10の充放電を停止した後では、単電池11の内部における温度バラツキが緩和される。温度バラツキが緩和されることにより、単電池11の外面における温度、言い換えれば、温度センサ23による検出温度と、単電池11の性能温度とが略等しくなる。   In the battery system of the present embodiment, after the charging / discharging of the assembled battery 10 is stopped, the temperature variation inside the unit cell 11 is alleviated. By relaxing the temperature variation, the temperature on the outer surface of the unit cell 11, in other words, the temperature detected by the temperature sensor 23 and the performance temperature of the unit cell 11 become substantially equal.

組電池10の充放電を停止した直後では、単電池11の内部において、温度のバラツキが発生している。すなわち、図5を用いて説明したように、単電池11の内部における温度は、単電池11の外面における温度よりも高くなっている。一方、組電池10の充放電を停止する時間が長くなるほど、単電池11の内部における温度のバラツキが緩和される。すなわち、単電池11の内部における温度は、単電池11の外面における温度と略等しくなる。   Immediately after stopping the charging / discharging of the battery pack 10, temperature variation occurs inside the unit cell 11. That is, as described with reference to FIG. 5, the temperature inside the unit cell 11 is higher than the temperature on the outer surface of the unit cell 11. On the other hand, as the time for stopping charging / discharging of the battery pack 10 becomes longer, the temperature variation in the unit cell 11 is reduced. That is, the temperature inside the unit cell 11 is substantially equal to the temperature on the outer surface of the unit cell 11.

そこで、組電池10の充放電を再開させるときには、組電池10の充放電を停止する時間に応じて、単電池11の性能温度を推定する方法を変更することができる。図18は、単電池11の性能温度を推定する処理を説明するフローチャートである。図18に示す処理は、コントローラ30によって実行される。   Therefore, when the charging / discharging of the assembled battery 10 is resumed, the method for estimating the performance temperature of the unit cell 11 can be changed according to the time during which the charging / discharging of the assembled battery 10 is stopped. FIG. 18 is a flowchart illustrating a process for estimating the performance temperature of the unit cell 11. The process shown in FIG. 18 is executed by the controller 30.

ステップS301において、コントローラ30は、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったことを確認する。イグニッションスイッチのオンおよびオフに関する情報は、コントローラ30に入力される。コントローラ30は、イグニッションスイッチのオフに関する情報を受けると、図1に示す電池システムにおいて、システムメインリレーSMR−B,SMR−Gをオンからオフに切り替える。これにより、組電池10および負荷の接続が遮断され、組電池10の充放電が停止する。   In step S301, the controller 30 confirms that the ignition switch has been switched from on to off. Information relating to turning on and off the ignition switch is input to the controller 30. When the controller 30 receives information related to turning off the ignition switch, the controller 30 switches the system main relays SMR-B and SMR-G from on to off in the battery system shown in FIG. Thereby, the connection between the assembled battery 10 and the load is cut off, and charging / discharging of the assembled battery 10 is stopped.

ステップS302において、コントローラ30は、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったタイミングから、タイマを用いて時間t_offの計測を開始する。また、コントローラ30は、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったタイミングにおいて、温度センサ23による検出温度Ts1を取得する。検出温度Tsに関する情報は、メモリ30aに記憶することができる。   In step S302, the controller 30 starts measuring the time t_off using a timer from the timing when the ignition switch is switched from on to off. In addition, the controller 30 acquires the temperature Ts1 detected by the temperature sensor 23 at the timing when the ignition switch is switched from on to off. Information about the detected temperature Ts can be stored in the memory 30a.

ステップS303において、コントローラ30は、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったことを確認する。イグニッションスイッチのオンに関する情報がコントローラ30に入力されることにより、コントローラ30は、イグニッションスイッチがオンであることを確認できる。   In step S303, the controller 30 confirms that the ignition switch has been switched from OFF to ON. By inputting information related to the ignition switch on to the controller 30, the controller 30 can confirm that the ignition switch is on.

ステップS304において、コントローラ30は、時間t_offの計測を終了するとともに、温度センサ23による検出温度Ts2を取得する。検出温度Ts2は、組電池10(単電池11)の充放電が停止された後の単電池11の温度となる。検出温度Ts2に関する情報は、メモリ30aに記憶することができる。   In step S304, the controller 30 ends the measurement of the time t_off and acquires the detected temperature Ts2 by the temperature sensor 23. The detected temperature Ts2 is the temperature of the unit cell 11 after charging / discharging of the assembled battery 10 (unit cell 11) is stopped. Information regarding the detected temperature Ts2 can be stored in the memory 30a.

ステップS305において、コントローラ30は、計測時間t_offが所定時間t_thよりも長いか否かを判別する。所定時間t_thは、単電池11の内部における温度バラツキを解消させる観点から、予め定められた時間である。単電池11の充放電を停止した状態において、単電池11を放熱させる実験を行うことにより、単電池11の内部における温度バラツキが解消する時間を求めることができる。所定時間t_thに関する情報は、メモリ30aに記憶することができる。   In step S305, the controller 30 determines whether or not the measurement time t_off is longer than the predetermined time t_th. The predetermined time t_th is a predetermined time from the viewpoint of eliminating the temperature variation inside the unit cell 11. By conducting an experiment in which the unit cell 11 dissipates heat in a state where charging / discharging of the unit cell 11 is stopped, it is possible to obtain a time during which the temperature variation within the unit cell 11 is eliminated. Information regarding the predetermined time t_th can be stored in the memory 30a.

所定時間t_thは、固定値であってもよいし、変更してもよい。所定時間t_thを変更するときには、例えば、ステップS302で取得した検出温度Ts1に応じて、所定時間t_thを変更することができる。具体的には、検出温度Ts1および所定時間t_thの関係を示すマップを予め求めておき、このマップを用いて、ステップS302で取得した検出温度Ts1に対応した所定時間t_thを特定することができる。検出温度Ts1および所定時間t_thの対応関係を示すマップは、メモリ30aに記憶することができる。   The predetermined time t_th may be a fixed value or may be changed. When changing the predetermined time t_th, for example, the predetermined time t_th can be changed according to the detected temperature Ts1 acquired in step S302. Specifically, a map indicating the relationship between the detected temperature Ts1 and the predetermined time t_th is obtained in advance, and the predetermined time t_th corresponding to the detected temperature Ts1 acquired in step S302 can be specified using this map. A map showing the correspondence between the detected temperature Ts1 and the predetermined time t_th can be stored in the memory 30a.

ステップS305において、計測時間t_offが所定時間t_thよりも長いときには、ステップS306の処理に進む。計測時間t_offが所定時間t_thよりも短いときには、ステップS307の処理に進む。   In step S305, when the measurement time t_off is longer than the predetermined time t_th, the process proceeds to step S306. When the measurement time t_off is shorter than the predetermined time t_th, the process proceeds to step S307.

ステップS306において、コントローラ30は、単電池11の性能温度Tpが、温度センサ23による検出温度Ts2と等しいと判別する。組電池10の充放電を再開させたとき、コントローラ30は、性能温度Tpが検出温度Ts2であるとして、単電池11の内部状態を推定したり、単電池11(組電池10)の入出力を制御したりすることができる。   In step S306, the controller 30 determines that the performance temperature Tp of the unit cell 11 is equal to the temperature Ts2 detected by the temperature sensor 23. When charging / discharging of the battery pack 10 is resumed, the controller 30 assumes that the performance temperature Tp is the detected temperature Ts2, and estimates the internal state of the battery cell 11 or inputs / outputs the battery cell 11 (the battery pack 10). And can be controlled.

ステップS307において、コントローラ30は、単電池11の性能温度Tpが、温度センサ23による検出温度Ts2とは異なっていると判別する。この場合において、コントローラ30は、検出温度Ts2を用いて、単電池11の性能温度Tpを推定することができる。   In step S307, the controller 30 determines that the performance temperature Tp of the single battery 11 is different from the temperature Ts2 detected by the temperature sensor 23. In this case, the controller 30 can estimate the performance temperature Tp of the unit cell 11 using the detected temperature Ts2.

図18に示す処理によれば、図19に示すように、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったときの温度センサ23による検出温度Ts1と、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったときの温度センサ23による検出温度Ts2とを取得できる。   According to the processing shown in FIG. 18, as shown in FIG. 19, the temperature Ts1 detected by the temperature sensor 23 when the ignition switch is switched from on to off, and the temperature sensor 23 when the ignition switch is switched from off to on. The detected temperature Ts2 can be acquired.

検出温度Ts1,Ts2を取得できれば、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったときに、単電池11の性能温度Tpを推定することができる。例えば、イグニッションスイッチがオフの間の温度変化が時間に対して線形や指数関数などとなる関係を予め実験により求めておけば、イグニッションスイッチがオフの間(検出温度Ts1から検出温度Ts2になる間)の時間刻みのみを規定し、このときの温度センサ23の検出温度を補完することで、式(4)を用いることにより、性能温度Tpの変化量を算出することができる。   If the detected temperatures Ts1, Ts2 can be acquired, the performance temperature Tp of the unit cell 11 can be estimated when the ignition switch is switched from off to on. For example, if a relationship in which the temperature change while the ignition switch is off is linear or exponential with respect to time is obtained in advance by experiment, while the ignition switch is off (while the detection temperature Ts1 changes to the detection temperature Ts2) ) Is defined only, and the amount of change in the performance temperature Tp can be calculated by using Equation (4) by complementing the detected temperature of the temperature sensor 23 at this time.

本実施例では、計測時間t_offが所定時間t_thよりも長いか否かに基づいて、単電池11の内部における温度バラツキが解消されているか否かを判別しているが、これに限るものではない。   In this embodiment, it is determined whether or not the temperature variation in the unit cell 11 has been eliminated based on whether or not the measurement time t_off is longer than the predetermined time t_th. However, the present invention is not limited to this. .

具体的には、イグニッションスイッチがオフとなっている間において、コントローラ30は、所定周期Δtが経過するたびに、検出温度Tsを取得する。所定周期Δtで取得される検出温度Tsは、メモリ30aに記憶することができる。コントローラ30は、所定周期Δtが経過したときの検出温度Tsの変化量ΔTsを算出し、所定周期Δtに対する変化量ΔTsの比(ΔTs/Δt)を算出する。コントローラ30は、比(ΔTs/Δt)が閾値よりも小さいか否かに基づいて、単電池11の内部における温度バラツキが解消されているか否かを判別することができる。   Specifically, while the ignition switch is off, the controller 30 acquires the detected temperature Ts every time the predetermined period Δt elapses. The detected temperature Ts acquired at the predetermined period Δt can be stored in the memory 30a. The controller 30 calculates a change amount ΔTs of the detected temperature Ts when the predetermined period Δt has elapsed, and calculates a ratio (ΔTs / Δt) of the change amount ΔTs with respect to the predetermined period Δt. Based on whether the ratio (ΔTs / Δt) is smaller than the threshold value, the controller 30 can determine whether or not the temperature variation in the unit cell 11 has been eliminated.

所定周期Δtは、適宜設定することができる。所定周期Δtを短くするほど、検出温度Tsが変化する挙動を追跡しやすくなるが、メモリ30aに記憶される検出温度Tsのデータ量が増加してしまう。一方、所定周期Δtを長くするほど、メモリ30aに記憶される検出温度Tsのデータ量を低減できるが、検出温度Tsが変化する挙動を追跡し難くなる。この点を考慮して、所定周期Δtを設定することができる。   The predetermined period Δt can be set as appropriate. The shorter the predetermined period Δt, the easier it is to track the behavior of the detected temperature Ts, but the amount of data of the detected temperature Ts stored in the memory 30a increases. On the other hand, as the predetermined period Δt is lengthened, the amount of data of the detected temperature Ts stored in the memory 30a can be reduced, but it becomes difficult to track the behavior of the detected temperature Ts changing. In consideration of this point, the predetermined period Δt can be set.

単電池11の内部における温度バラツキが解消し始めると、比(ΔTs/Δt)が低下し始める。このため、比(ΔTs/Δt)が閾値よりも小さいか否かを判別することにより、単電池11の内部における温度バラツキが解消されているか否かを判別することができる。閾値は、検出温度Tsのバラツキを考慮して適宜設定することができる。温度バラツキが完全に解消され、温度差ΔTsが変化しないときには、比(ΔTs/Δt)が0となる。したがって、閾値を0に設定しておけば、温度バラツキが完全に解消されたことを判別することができる。   When the temperature variation within the unit cell 11 begins to disappear, the ratio (ΔTs / Δt) begins to decrease. For this reason, by determining whether or not the ratio (ΔTs / Δt) is smaller than the threshold value, it is possible to determine whether or not the temperature variation in the unit cell 11 has been eliminated. The threshold value can be set as appropriate in consideration of variations in the detected temperature Ts. When the temperature variation is completely eliminated and the temperature difference ΔTs does not change, the ratio (ΔTs / Δt) becomes zero. Therefore, if the threshold value is set to 0, it can be determined that the temperature variation has been completely eliminated.

比(ΔTs/Δt)が閾値よりも小さいとき、コントローラ30は、単電池11の内部における温度バラツキが解消されていると判別することができる。温度バラツキが解消されているときには、ステップS306の処理を行うことができる。また、比(ΔTs/Δt)が閾値よりも大きいとき、コントローラ30は、単電池11の内部における温度バラツキが解消されていないと判別することができる。温度バラツキが解消されていないときには、ステップS307の処理を行うことができる。例えば、周期的に計測した時間と、温度センサ23の検出温度の履歴から、式(4)を用いて、性能温度Tpを推定することができる。性能温度Tpの推定(計算)は、イグニッションスイッチのオンと同時に行ってもよい。   When the ratio (ΔTs / Δt) is smaller than the threshold value, the controller 30 can determine that the temperature variation in the unit cell 11 has been eliminated. When the temperature variation is eliminated, the process of step S306 can be performed. Further, when the ratio (ΔTs / Δt) is larger than the threshold value, the controller 30 can determine that the temperature variation in the unit cell 11 has not been eliminated. When the temperature variation is not eliminated, the process of step S307 can be performed. For example, the performance temperature Tp can be estimated from the time measured periodically and the history of the temperature detected by the temperature sensor 23 using Equation (4). The estimation (calculation) of the performance temperature Tp may be performed simultaneously with turning on the ignition switch.

本実施例によれば、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったとき、言い換えれば、組電池10(単電池11)の充放電が再開されたとき、単電池11の内部における温度バラツキの解消状態に応じて、単電池11の性能温度を特定することができる。   According to the present embodiment, when the ignition switch is switched from OFF to ON, in other words, when charging / discharging of the assembled battery 10 (unit cell 11) is resumed, the temperature variation in the unit cell 11 is eliminated. Accordingly, the performance temperature of the unit cell 11 can be specified.

本実施例では、単電池11の外面における温度と、熱伝導方程式とに基づいて、性能温度に対応した格子点iの温度を算出しているが、これに限るものではない。具体的には、単電池11の外部における温度を取得しておき、熱の移動を表す式を用いて、性能温度に対応した格子点iの温度を算出することができる。   In the present embodiment, the temperature of the lattice point i corresponding to the performance temperature is calculated based on the temperature on the outer surface of the unit cell 11 and the heat conduction equation, but the present invention is not limited to this. Specifically, the temperature outside the unit cell 11 is acquired, and the temperature of the lattice point i corresponding to the performance temperature can be calculated using an equation representing heat transfer.

単電池11の外部における温度とは、単電池11の外面における温度だけでなく、単電池11の外面から離れた位置における温度も含まれる。単電池11の外面から離れた位置における温度は、温度センサ23を用いて検出することができる。単電池11の外面から離れた位置としては、例えば、単電池11に熱交換媒体(気体や液体)を供給して、単電池11の温度を調節するときには、熱交換媒体が単電池11に供給される箇所(例えば、熱交換媒体の供給口)とすることができる。   The temperature outside the unit cell 11 includes not only the temperature on the outer surface of the unit cell 11 but also the temperature at a position away from the outer surface of the unit cell 11. The temperature at a position away from the outer surface of the unit cell 11 can be detected using the temperature sensor 23. As a position away from the outer surface of the unit cell 11, for example, when a heat exchange medium (gas or liquid) is supplied to the unit cell 11 and the temperature of the unit cell 11 is adjusted, the heat exchange medium is supplied to the unit cell 11. (For example, the supply port of the heat exchange medium).

熱の移動を表す式とは、単電池11の外部から、性能温度に対応した格子点iまでの間における熱の移動を表す式である。熱の移動を表す式には、本実施例で説明した熱伝導方程式の他にも、例えば、熱伝達を表す式や、熱等価回路のモデルに基づく式が含まれる。   The expression representing the heat transfer is an expression representing the heat transfer from the outside of the unit cell 11 to the lattice point i corresponding to the performance temperature. In addition to the heat conduction equation described in the present embodiment, for example, an expression representing heat transfer and an expression based on a model of a heat equivalent circuit are included in the expression representing heat transfer.

単電池11の外面から離れた位置における温度を取得するときには、単電池11の外面から離れた位置から単電池11の外面までの間の熱伝達と、単電池11の内部における熱伝導とを考慮して、性能温度に対応した格子点iの温度を算出することができる。ここで、熱伝達および熱伝導を個別に評価して、格子点iの温度を算出することもできるし、熱伝達および熱伝導の両者をまとめて評価して、格子点iの温度を算出することもできる。   When acquiring the temperature at a position away from the outer surface of the unit cell 11, heat transfer from a position away from the outer surface of the unit cell 11 to the outer surface of the unit cell 11 and heat conduction inside the unit cell 11 are considered. Thus, the temperature of the lattice point i corresponding to the performance temperature can be calculated. Here, heat transfer and heat conduction can be individually evaluated to calculate the temperature of the lattice point i, or both heat transfer and heat conduction can be evaluated together to calculate the temperature of the lattice point i. You can also.

熱伝達を表す式を用いるときには、単電池11の外面から離れた位置から単電池11の外面までの間における熱の移動を考慮して、熱伝達を表す式を適宜決めることができる。単電池11の内部における熱伝導や、単電池11の外面から離れた位置から単電池11の外面までの間の熱伝達を評価するときには、本実施例で説明した熱伝導方程式の他にも、熱等価回路のモデルを用いることができる。熱等価回路のモデルでは、熱の伝わり方を考慮して、熱容量Cおよび熱抵抗Rを用いて表すことができる。そして、熱等価回路のモデルに基づいて、熱伝導や熱伝達を表す式を適宜決めることができる。   When using an equation representing heat transfer, an equation representing heat transfer can be appropriately determined in consideration of heat transfer from a position away from the outer surface of the unit cell 11 to the outer surface of the unit cell 11. When evaluating the heat conduction inside the unit cell 11 and the heat transfer from the position away from the outer surface of the unit cell 11 to the outer surface of the unit cell 11, in addition to the heat conduction equation described in this embodiment, A model of a thermal equivalent circuit can be used. In the model of the thermal equivalent circuit, the heat capacity C and the thermal resistance R can be used in consideration of how heat is transmitted. Based on the model of the heat equivalent circuit, equations representing heat conduction and heat transfer can be determined as appropriate.

10:組電池 11:単電池(蓄電素子)
111:発電要素 111a:正極板
111b:負極板 11c:セパレータ
112:電池ケース 113:正極端子
114:負極端子 21:電圧センサ
22:電流センサ 23:温度センサ
30:コントローラ 30a:メモリ
31:インバータ 32:モータ・ジェネレータ
10: assembled battery 11: single battery (storage element)
111: Power generation element 111a: Positive electrode plate 111b: Negative electrode plate 11c: Separator 112: Battery case 113: Positive electrode terminal 114: Negative electrode terminal 21: Voltage sensor 22: Current sensor 23: Temperature sensor 30: Controller 30a: Memory 31: Inverter 32: Motor generator

Claims (15)

充放電を行う蓄電素子と、
前記蓄電素子の外部における温度を取得するための温度センサと、
前記蓄電素子の外部における温度と、熱の移動を表す式とを用いて、前記蓄電素子の内部抵抗に対応した温度を示す基準点の温度を算出するコントローラと、を有し、
前記コントローラは、
前記蓄電素子の充放電を再開するとき、前記蓄電素子の内部における温度バラツキが解消しているか否かを判別し、
前記温度バラツキが解消しているときには、前記蓄電素子の表面における表面温度を前記基準点の温度として用い、前記温度バラツキが解消していないときには、前記基準点の温度を算出することを特徴とする蓄電システム。
A power storage element for charging and discharging; and
A temperature sensor for obtaining a temperature outside the storage element;
A controller that calculates a temperature at a reference point indicating a temperature corresponding to an internal resistance of the power storage element, using a temperature outside the power storage element and an expression representing heat transfer;
The controller is
When resuming charging / discharging of the electricity storage element, it is determined whether or not temperature variation within the electricity storage element has been resolved,
When the temperature variation is eliminated, the surface temperature on the surface of the electricity storage element is used as the temperature of the reference point, and when the temperature variation is not eliminated, the temperature of the reference point is calculated. Power storage system.
前記コントローラは、前記温度バラツキが解消していないとき、前記蓄電素子の外面における温度および熱伝導方程式を用いて、前記基準点の温度を算出することを特徴とする請求項1に記載の蓄電システム。   2. The power storage system according to claim 1, wherein the controller calculates the temperature of the reference point by using a temperature on an outer surface of the power storage element and a heat conduction equation when the temperature variation is not eliminated. . 前記コントローラは、前記蓄電素子の充放電を行っていない間の経過時間を計測し、前記経過時間が所定時間よりも長いときに、前記温度バラツキが解消していると判別することを特徴とする請求項1又は2に記載の蓄電システム。   The controller measures an elapsed time while the storage element is not being charged / discharged, and determines that the temperature variation is eliminated when the elapsed time is longer than a predetermined time. The power storage system according to claim 1 or 2. 前記コントローラは、前記蓄電素子の充放電を行っていない間において、所定周期で前記表面温度を取得し、前記所定周期における前記表面温度の変化量が閾値よりも小さいときに、前記温度バラツキが解消していると判別することを特徴とする請求項1又は2に記載の蓄電システム。   The controller acquires the surface temperature in a predetermined cycle while the power storage element is not being charged / discharged, and the temperature variation is eliminated when the amount of change in the surface temperature in the predetermined cycle is smaller than a threshold value. The power storage system according to claim 1, wherein it is determined that the power storage system is operating. 前記コントローラは、前記蓄電素子の充放電を停止したときから、前記蓄電素子の充放電を再開させるときまでの間における温度変化を用いて、前記基準点の温度を算出することを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の蓄電システム。   The controller calculates a temperature of the reference point using a temperature change from when charging / discharging of the power storage element is stopped to when charging / discharging of the power storage element is restarted. Item 5. The power storage system according to any one of Items 1 to 4. 前記コントローラは、前記基準点の温度を用いて、前記蓄電素子の内部状態を推定することを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の蓄電システム。   The power storage system according to any one of claims 1 to 5, wherein the controller estimates an internal state of the power storage element using a temperature of the reference point. 前記内部状態は、SOHであることを特徴とする請求項6に記載の蓄電システム。   The power storage system according to claim 6, wherein the internal state is SOH. 前記蓄電素子は、車両の走行に用いられるエネルギを出力することを特徴とする請求項1から7のいずれか1つに記載の蓄電システム。   The power storage system according to any one of claims 1 to 7, wherein the power storage element outputs energy used for running the vehicle. 充放電を行う蓄電素子の外部における温度を取得するステップと、
前記蓄電素子の充放電を再開するとき、前記蓄電素子の内部における温度バラツキが解消しているか否かを判別するステップと、
前記温度バラツキが解消しているとき、前記蓄電素子の内部抵抗に対応した温度を示す基準点の温度として、前記蓄電素子の表面における表面温度を用い、前記温度バラツキが解消していないとき、前記蓄電素子の外部における温度と、熱の移動を表す式とを用いて、前記基準点の温度を算出するステップと、
ことを特徴とする蓄電素子の温度推定方法。
Obtaining a temperature outside the storage element that performs charging and discharging; and
When resuming charging / discharging of the electricity storage element, determining whether or not temperature variation within the electricity storage element has been eliminated;
When the temperature variation is eliminated, the surface temperature on the surface of the electricity storage element is used as the reference point temperature indicating the temperature corresponding to the internal resistance of the electricity storage element, and when the temperature variation is not eliminated, Calculating the temperature of the reference point using a temperature outside the energy storage element and an expression representing heat transfer;
The temperature estimation method of the electrical storage element characterized by this.
前記温度バラツキが解消していないとき、前記蓄電素子の外面における温度および熱伝導方程式を用いて、前記基準点の温度を算出することを特徴とする請求項9に記載の蓄電素子の温度推定方法。   The temperature estimation method for a power storage element according to claim 9, wherein when the temperature variation is not eliminated, the temperature of the reference point is calculated using a temperature and a heat conduction equation on the outer surface of the power storage element. . 前記蓄電素子の充放電を行っていない間の経過時間を計測し、前記経過時間が所定時間よりも長いときに、前記温度バラツキが解消していると判別することを特徴とする請求項9又は10に記載の蓄電素子の温度推定方法。   The elapsed time while the storage element is not being charged / discharged is measured, and when the elapsed time is longer than a predetermined time, it is determined that the temperature variation is eliminated. The temperature estimation method of the electrical storage element of Claim 10. 前記蓄電素子の充放電を行っていない間において、所定周期で前記表面温度を取得し、前記所定周期における前記表面温度の変化量が閾値よりも小さいときに、前記温度バラツキが解消していると判別することを特徴とする請求項9又は10に記載の蓄電素子の温度推定方法。   When the surface temperature is acquired at a predetermined cycle while the power storage element is not being charged / discharged, and the amount of change in the surface temperature at the predetermined cycle is smaller than a threshold value, the temperature variation is eliminated. The temperature estimation method for a storage element according to claim 9 or 10, wherein the temperature is determined. 前記蓄電素子の充放電を停止したときから、前記蓄電素子の充放電を再開させるときまでの間における温度変化を用いて、前記基準点の温度を算出することを特徴とする請求項9から12のいずれか1つに記載の蓄電素子の温度推定方法。   The temperature of the reference point is calculated using a temperature change from when charging / discharging of the power storage element is stopped to when charging / discharging of the power storage element is resumed. The temperature estimation method of the electrical storage element as described in any one of these. 前記基準点の温度は、前記蓄電素子の内部状態を推定するために用いられることを特徴とする請求項9から13のいずれか1つに記載の蓄電素子の温度推定方法。   The temperature estimation method for a power storage element according to any one of claims 9 to 13, wherein the temperature of the reference point is used to estimate an internal state of the power storage element. 前記内部状態は、SOHであることを特徴とする請求項14に記載の蓄電素子の温度推定方法。
The method of claim 14, wherein the internal state is SOH.
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