JP2017033902A - 電池温度推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池セルの温度が取り得る変動範囲が広い場合であっても、電池セルの温度の推定精度を高めることができる電池温度推定装置を提供する。【解決手段】制御部は、熱回路網モデルから導かれた状態方程式における電池セルの温度を、電流センサの電流検出値及び温度センサの温度検出値のそれぞれに基づいて逐次推定するオブザーバ６１を備えている。熱回路網モデルには、電池セルの温度が低いほど抵抗値が大きい電池セルの内部抵抗が含まれている。制御部は、温度センサの温度検出値が取り得る変動範囲が分割されて複数設定された各温度範囲の中から温度検出値が含まれる温度範囲を選択する。制御部は、選択した温度範囲の境界に対応する電池セルの内部抵抗値の上下限値を設定し、設定した内部抵抗値の上下限値に基づいて、オブザーバ６１で用いられるオブザーバゲインＬを算出する。【選択図】 図４

Description

本発明は、電池温度推定装置に関する。

従来、例えば下記特許文献１に見られるように、電池の等価回路モデルにおける抵抗成分の抵抗値等をオブザーバによって逐次同定し、同定した抵抗値等に基づいて、電池の内部温度を逐次推定する電池温度推定装置が知られている。

特開２０１０−１３５０７５号公報

電池温度推定装置としては、熱回路網モデルから導かれた状態方程式における電池の温度を逐次推定するオブザーバを備えるものもある。熱回路網モデルは、電池に流れる電流値及び電池にて生じた熱が伝達される伝達経路の所定位置における温度のそれぞれを入力変数としてかつ電池の温度を状態変数に含み、上記伝達経路における熱の移動をモデル化したものである。熱回路網モデルには、電池の温度が低いほど抵抗値が大きい電池の内部抵抗が含まれている。

オブザーバにおいては、電池温度を推定するためにオブザーバゲインが設計される。オブザーバゲインは、設計時に想定した電池温度の変動範囲に対応する内部抵抗値の変動範囲において、推定された電池温度が真の電池温度に収束するまでの時間を所定時間以下としたり、オブザーバの安定性を保証したりする等、オブザーバに要求されるロバスト性を満たすように設計される。

ここで、設計時に想定する電池温度の変動範囲が広いと、電池の内部抵抗値の変動範囲も広くなる。内部抵抗値の変動範囲が広いと、電池温度の変動範囲全てにおいて、オブザーバに要求されるロバスト性を満たすことができないことがある。このため、例えば、電池温度の変動範囲のうち一部の温度範囲において、オブザーバに要求されるロバスト性を満たすようにオブザーバゲインを設計することも考えられる。ただしこの場合、電池温度が上記一部の温度範囲からはずれると、推定された電池温度が真の電池温度に収束するまでの時間を所定時間以下とすることができなくなったり、オブザーバの安定性を保証できなくなったりする懸念がある。この場合、オブザーバによる電池温度の推定精度が低下する懸念がある。

本発明は、電池温度の変動範囲が広い場合であっても、電池温度の推定精度を高めることができる電池温度推定装置を提供することを主たる目的とする。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

第１の発明は、電池（２１）と、前記電池に流れる電流を検出する電流検出部（５３）と、前記電池にて生じた熱が伝達される伝熱経路（Ｋ１ａ，Ｋｂ，Ｋｐ）上に設けられた温度検出部（５０〜５２）と、を備える電池ユニット（１０）に適用され、前記電池に流れる電流値及び前記伝熱経路の所定位置における温度のそれぞれを入力変数としてかつ前記電池の温度を状態変数に含み、前記伝熱経路における熱の移動をモデル化した熱回路網モデルから導かれた状態方程式における前記電池の温度を、前記電流検出部の電流検出値及び前記温度検出部の温度検出値のそれぞれに基づいて逐次推定するオブザーバ（６１）を備え、前記熱回路網モデルには、前記電池の温度が低いほど抵抗値が大きい前記電池の内部抵抗が含まれており、前記温度検出部の温度検出値が取り得る変動範囲が分割されて複数設定された各温度範囲の中から前記温度検出値が含まれる温度範囲を選択し、選択した温度範囲の境界に対応する前記電池の内部抵抗値の上下限値を設定する設定部（６２）と、前記設定部により設定された前記内部抵抗値の上下限値に基づいて、前記オブザーバで用いられるオブザーバゲインを算出するゲイン算出部（６１ｃ）と、を備えることを特徴とする。

上記発明では、オブザーバにより、熱回路網モデルから導かれた状態方程式における電池の温度を、電流検出部の電流検出値及び温度検出部の温度検出値に基づいて逐次推定する。ここで、熱回路網モデルに含まれる電池の内部抵抗は、電池の温度が低いほど、抵抗値が大きくされている。このため、電池温度が取り得る変動範囲が広いと、内部抵抗値の変動範囲が広くなり、電池温度が取り得る変動範囲全てにおいて、オブザーバに要求されるロバスト性を満たすことができないことがある。

そこで上記発明では、電池温度と相関を有する温度検出部の温度検出値を用い、温度検出値が取り得る変動範囲が分割されて複数設定された各温度範囲の中から、温度検出値が含まれる温度範囲を選択する。温度範囲の選択の後、選択した温度範囲の境界に対応する内部抵抗値の上下限値を設定し、設定した上下限値に基づいて、オブザーバで用いられるオブザーバゲインを算出する。

上記発明によれば、温度検出値が取り得る変動範囲が分割されて複数設定された各温度範囲のそれぞれにおいて、その温度範囲に対応する内部抵抗値の変動範囲でオブザーバに要求されるロバスト性を満たすようにオブザーバゲインを算出することができる。このため、電池温度が取り得る変動範囲が広い場合であっても、電池温度の推定値の発散を回避できる等、電池温度の推定精度を高めることができる。

第２の発明は、前記変動範囲が分割されて複数設定された各温度範囲のそれぞれにおいて、前記オブザーバによって推定された前記電池の温度をその真値に収束させる収束率が個別に設定されていることを特徴とする。

上記発明では、各温度範囲のそれぞれにおいて、推定された電池の温度がその真値に収束する時間を短縮できるように収束率が最適化されたオブザーバゲインを算出することができる。このため、電池温度の初期の推定値とその真値との間に推定誤差がある場合であっても、この推定誤差を迅速に解消することができる。

第３の発明は、前記内部抵抗値は、前記電池の温度が低いほど、前記電池の単位温度低下量あたりの増加量が大きくされており、前記変動範囲が分割されて複数設定された各温度範囲のそれぞれは、前記温度検出値が低いほど狭く設定されていることを特徴とする。

上記発明では、内部抵抗値は、電池の温度が低いほど、電池の単位温度低下量あたりの増加量が大きくされている。このため、例えば、温度検出値が取り得る変動範囲を温度範囲が互いに同一の複数の温度範囲に分割すると、温度検出値が低い温度範囲ほど、その温度範囲の境界に対応する内部抵抗値の上下限値の差が大きくなる。その結果、温度検出値が低い温度範囲ほど、オブザーバに要求されるロバスト性を満たすようにオブザーバゲインを算出することができなくなる懸念がある。

そこで上記発明では、温度検出部の温度検出値が取り得る変動範囲が分割されて複数設定された各温度範囲のそれぞれが、温度検出値が低いほど狭く設定されている。このため、温度検出値が低い温度範囲ほど、その温度範囲の境界に対応する内部抵抗値の上下限値の差が大きくなることを抑制できる。これにより、各温度範囲のそれぞれにおいて、オブザーバに要求されるロバスト性を満たすようにオブザーバゲインを算出することができる。

第４の発明は、前記ゲイン算出部は、前記変動範囲が分割されて複数設定された各温度範囲のそれぞれにおける前記内部抵抗値の変動に対して前記オブザーバの閉ループを安定とする前記オブザーバゲインを算出することを特徴とする。

上記発明では、温度検出値に応じて内部抵抗値が変動する場合であっても、各温度範囲のそれぞれにおいてオブザーバの閉ループの安定性を保証することができる。これにより、電池温度の推定値の発散を回避できる等、電池温度の推定精度をより高めることができる。

第５の発明は、前記ゲイン算出部は、制御対象となる前記熱回路網モデルにおける信号に混入するプロセスノイズ及び観測ノイズに対して前記オブザーバの閉ループを安定とする前記オブザーバゲインを算出することを特徴とする。

上記発明では、プロセスノイズ及び観測ノイズが信号に混入する場合であっても、オブザーバを含む閉ループの安定性を保証することができる。これにより、電池温度の推定精度をより高めることができる。

第６の発明は、前記オブザーバによる前記電池の温度推定に要する処理負荷よりも小さい処理負荷で、かつ、前記オブザーバによる前記電池の温度推定方法とは異なる方法で前記電池の温度を推定する別推定部を備え、前記オブザーバによる温度推定精度は、前記別推定部による温度推定精度よりも高いものであり、前記電池の信頼性が高い温度範囲を高信頼温度範囲とし、前記高信頼温度範囲に隣接して、かつ、前記高信頼温度範囲よりも前記電池の信頼性が低い温度範囲を低信頼温度範囲とし、前記別推定部によって推定された温度が含まれる温度範囲が前記高信頼温度範囲である場合に前記別推定部による温度推定を継続し、前記別推定部によって推定された温度が含まれる温度範囲が前記高信頼温度範囲から前記低信頼温度範囲に変わった場合、前記オブザーバによる温度推定に切り替える切替部を備えることを特徴とする。

上記発明では、オブザーバによる温度推定精度が、別推定部による温度推定精度よりも高くされており、また、別推定部による温度推定に要する処理負荷が、オブザーバによる温度推定に要する処理負荷よりも小さい。そこで上記発明では、別推定部によって推定した電池の温度が含まれる温度範囲が高信頼温度範囲である場合に別推定部による温度推定を継続する。このため、別推定部によって推定した電池の温度が含まれる温度範囲が高信頼温度範囲から低信頼温度範囲に変わるまでは、電池温度推定装置の処理負荷を低減することができる。

一方、上記発明では、別推定部によって推定した電池の温度が含まれる温度範囲が高信頼温度範囲から低信頼温度範囲に変わった場合、別推定部による温度推定からオブザーバによる温度推定に切り替える。このため、電池の推定温度が低信頼温度範囲に含まれる状況において、温度推定精度を高めることができる。これにより、電池が過熱状態で使用されたり低温状態で使用されたりすることを回避できる。

第７の発明は、前記温度検出部は、前記伝熱経路上であって前記電池からの伝熱の経路長が小さい位置に設けられた近距離温度検出部（５０，５１）と、前記伝熱経路上であって前記電池からの伝熱の経路長が大きい位置に設けられた遠距離温度検出部（５２）とを含み、前記伝熱経路には、前記電池及び前記近距離温度検出部の間となる第１経路部（Ｋ１ａ，Ｋ２ａ，Ｋｂ）に第１伝熱抵抗（Ｒ１ｈｃ，Ｒ２ｈｃ，Ｒｂ）が存在し、前記近距離温度検出部及び前記遠距離温度検出部の間となる第２経路部（Ｋｐ）に第２伝熱抵抗（Ｒｐ）が存在し、前記別推定部は、前記近距離温度検出部及び前記遠距離温度検出部のそれぞれの温度検出値の差である検出温度差と、前記第１伝熱抵抗及び前記第２伝熱抵抗とに基づいて、前記近距離温度検出部の設置位置及び前記電池の温度差である推定温度差を算出する温度差算出部と、前記近距離温度検出部の温度検出値に、前記温度差算出部により算出した前記推定温度差を加算することにより、前記電池の温度を算出する電池温度算出部と、を有することを特徴とする。

上記発明によれば、電池で生じた熱が伝達される伝熱経路上に近距離温度検出部と遠距離温度検出部とが設けられ、その伝熱経路において電池及び近距離温度検出部の間に第１伝熱抵抗が存在し、近距離温度検出部及び遠距離温度検出部の間に第２伝熱抵抗が存在する構成が想定されている。このような構成の下では、近距離温度検出部及び遠距離温度検出部の温度検出値の差が求まれば、その温度差と第２伝熱抵抗とに基づいて第２経路部を伝わる熱の量が定まる。そして、第２経路部における伝熱量と、第１経路部における伝熱量とが予め対応付けしてあれば、第１経路部における伝熱量も定まり、これにより第１経路部の伝熱量と第１伝熱抵抗とに基づいて電池及び近距離温度検出部の温度差を求めることが可能となる。

そこで上記発明では、近距離温度検出部及び遠距離温度検出部の温度検出値の差である検出温度差と、第１伝熱抵抗及び第２伝熱抵抗とに基づいて、近距離温度検出部及び電池の温度差である推定温度差を算出する。そして、算出した推定温度差を近距離温度検出部の温度検出値に加算することにより、電池の温度を算出することができる。

第１実施形態に係る電池ユニットの断面図。 制御基板の平面図。 オブザーバを設計するための熱回路網モデルを示す図。 オブザーバの構成を示す図。 電池セルの内部抵抗値の温度特性を示す図。 第２実施形態に係る熱回路網モデルを示す図。 第２温度推定処理の機能ブロック図。 電池温度推定処理の手順を示すフローチャート。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る電池温度推定装置を車載電池ユニットに適用した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

まず、図１を用いて、電池ユニット１０の全体構成について説明する。なお、以下の説明では便宜上、電池ユニット１０を水平面に設置した状態である図１を基準に、電池ユニット１０の上下方向を規定する。

電池ユニット１０は、組電池２０と、組電池２０における充放電の制御等を行う制御基板３０と、組電池２０及び制御基板３０を収容する収容ケース４０とを備えている。

収容ケース４０は、電池ユニット１０の搭載場所に固定される底板部４１と、周壁部４２と、カバー４３とを備えている。底板部４１は、矩形形状に形成されて、かつ、アルミニウム等の金属材料により形成されている。周壁部４２は、底板部４１の周縁部に沿って設けられている。カバー４３は、周壁部４２の壁高さ方向の両端部のうち底板部４１とは反対側の端部に取り付けられている。

底板部４１は、組電池２０が載置される載置部４４を有している。載置部４４に載置された組電池２０と、制御基板３０とは、組電池２０が下、制御基板３０が上になるように互いに上下に対向配置されている。組電池２０及び制御基板３０は、周壁部４２により取り囲まれるように配置されている。

カバー４３は、底板部４１と同様、矩形形状に形成されて、かつ、アルミニウム等の金属材料により形成されている。カバー４３は、平面視において底板部４１とほぼ同じ大きさを有している。

続いて、組電池２０について説明する。組電池２０は、単電池としての電池セル２１を複数有している。各電池セル２１は、板状をなすラミネート型電池であり、それら各電池セル２１が上下に積層された状態で接合されている。具体的には、各電池セル２１の間にはそれぞれ、両面接着タイプの接着テープが介在しており、接着テープの接着により各電池セル２１が一体化されている。

本実施形態では、組電池２０として、４つの電池セル２１にて構成されたものを用いている。これら各電池セル２１は、上側のものから下側のものに向かって順に、第１電池セル２１ａ、第２電池セル２１ｂ、第３電池セル２１ｃ、第４電池セル２１ｄとなっている。

電池セル２１は、四角板状の電池本体２２と、その電池本体２２に接続された電極端子としての板状の一対の電極タブ２３，２４とを有している。電池本体２２はラミネートフィルムよりなる扁平状容器２５に収容されており、その扁平状容器２５の周縁部が封止されることで同容器２５内に密封されている。各電池セル２１の電池本体２２は上下に積層された状態で設けられている。

一対の電極タブ２３，２４は、電池本体２２の相対向する２辺側にそれぞれ設けられている。これら各電極タブ２３，２４はそれぞれ、電池本体２２から互いに反対側に向けて引き出されており、詳しくは各電池セル２１の積層方向と直交する方向に引き出されている。各電極タブ２３，２４のうち一方が正極タブ２３となっており、他方が負極タブ２４となっている。本実施形態では、正極タブ２３がアルミニウムよりなり、負極タブ２４が銅よりなる。なお、以降、各電池セル２１の積層方向と直交する方向を、タブ引き出し方向ともいう。

上下に積層される各電池セル２１は、上下に隣り合う電池セル２１同士で正極タブ２３と負極タブ２４とが互い違いとなる向きで配置されている。この場合、上下に隣り合う各電池セル２１において、一方の電池セル２１の正極タブ２３と他方の電池セル２１の負極タブ２４とは上下に向き合って互いに重なり合っており、その重なり部分で互いに接合されている。これにより、各電池セル２１が直列に接続されている。

上下に積層される各電池セル２１のうち、第１電池セル２１ａでは、その正極タブ２３Ａが他の電池セル２１の負極タブ２４と接続されていない。また、最下部に配置された第４電池セル２１ｄでは、その負極タブ２４Ａが他の電池セル２１の正極タブ２３と接続されていない。これら正極タブ２３Ａ及び負極タブ２４Ａは、各電池セル２１の直列接続体の正極端子及び負極端子をそれぞれ構成しており、互いのタブ引き出し方向が同じとなっている。

第１電池セル２１ａの負極タブ２４と第２電池セル２１ｂの正極タブ２３とは、第１バスバー３１を介して制御基板３０に電気的に接続されている。第３電池セル２１ｃの負極タブ２４と第４電池セル２１ｄの正極タブ２３とは、第２バスバー３２を介して制御基板３０に電気的に接続されている。第１電池セル２１ａの正極タブ２３Ａは、第３バスバー３３を介して制御基板３０に電気的に接続されている。第２電池セル２１ｂの負極タブ２４と第３電池セル２１ｃの正極タブ２３とは、第４バスバー３４を介して制御基板３０に電気的に接続されている。第４電池セル２１ｄの負極タブ２４Ａは、第５バスバー３５を介して制御基板３０に電気的に接続されている。各バスバー３１〜３５はいずれも上方に延びるように設けられている。これにより、互いに接続されたバスバー３１〜３５を介して各電池セル２１ａ〜２１ｄ毎に端子電圧を検出することが可能となっている。

次に、図１及び図２を用いて、制御基板３０に関する構成について説明する。

図示されるように、制御基板３０は、基板面に回路パターンが形成された矩形板状（長方形板状）のプリント基板よりなる。制御基板３０は、上述したように、組電池２０の上方に配置されており、基板長辺方向を各電極タブ２３，２４のタブ引き出し方向に向けて配置されている。

制御基板３０の基板面には、各種の電子部品が実装されている。これらの電子部品には、組電池２０の充放電制御の処理等を実行する制御部６０（ＣＰＵ）や、スイッチング素子３６等が含まれている。図２では、図示の便宜上、制御部６０を制御基板３０から離して示している。

制御基板３０には、その略中央部に板厚方向に貫通する貫通孔３０ａが形成されている。スイッチング素子３６は、制御基板３０上において基板短辺方向における貫通孔３０ａを挟んだ両側のうち一方側に配置され、他方側には配置されていない。この場合、制御基板３０上において貫通孔３０ａよりも上記他方側はスイッチング素子３６が存在しない領域となっている。また、スイッチング素子３６が熱を発する発熱素子である点からすると、当該領域を発熱素子が存在しない未発熱領域３０ｂということもできる。

制御基板３０には、第１，第２バスバー３１，３２と第３〜第４バスバー３３〜３５とがそれぞれ基板長手方向において互いに反対側となる位置で接続されている。これら各バスバー３１〜３５は、制御基板３０に形成された孔部に挿し込まれた状態で制御基板３０に接続されている。また、各バスバー３１〜３５はいずれも、制御基板３０における未発熱領域３０ｂに接続されている。

制御基板３０上には、制御基板３０と第１バスバー３１との接続部の温度を検出する第１温度センサ５０と、制御基板３０と第２バスバー３２との接続部の温度を検出する第２温度センサ５１とが実装されている。第１温度センサ５０は、制御基板３０上において第１バスバー３１の近傍に配置され、第２温度センサ５１は、制御基板３０上において第２バスバー３１の近傍に配置されている。本実施形態では、第１，第２温度センサ５０，５１として、サーミスタを用いている。なお本実施形態において、第１，第２温度センサ５０，５１が近距離温度検出部に相当する。

第１，第２温度センサ５０，５１の配置に関して詳しく説明すると、第１，第２バスバー３１，３２は制御基板３０において基板長手方向に並んで配置されており、それらバスバー３１，３２の並び方向に沿って各温度センサ５０，５１が配置されている。この場合、各温度センサ５０，５１は、各バスバー３１，３２に対して基板短手方向の端部側（同じ側）に配置されている。

制御基板３０上には、第１，第２温度センサ５０，５１の他に、制御基板３０の温度を検出する第３温度センサ５２が実装されている。本実施形態では、第３温度センサ５２として、サーミスタを用いている。第３温度センサ５２は、第１，第２温度センサ５０，５１とは異なり、制御基板３０上において第１，第２バスバー３１，３２から離れた位置に配置されている。そのため、第３温度センサ５２は、第１，第２温度センサ５０，５１に比べて、第２バスバー３１，３２からの温度による影響が少なく、制御基板３０の温度を検出するものとなっている。なお本実施形態において、第３温度センサ５２が遠距離温度検出部に相当する。

第３温度センサ５２は、第１，第２バスバー３１，３２に対して第１，第２温度センサ５０，５１と同じ側に配置されており、基板短手方向で見た場合に第１，第２温度センサ５０，５１を挟んで第１，第２バスバー３１，３２とは反対側に位置している。また、第３温度センサ５２は、制御基板３０上において未発熱領域３０ｂに配置されている。そのため、第３温度センサ５２に対してはスイッチング素子３６からの熱の影響も少なくされている。

各温度センサ５０〜５２はいずれも制御部６０に接続されている。制御部６０には、これら温度センサ５０〜５２からそれぞれ温度検出値が入力される。また、制御部６０には、各電池セル２１に流れる充放電電流を検出する電流センサ５３から電流検出値が入力される。制御部６０は、各温度センサ５０〜５２の温度検出値と、電流センサ５３の電流検出値とに基づいて、各電池セル２１の電池本体２２の温度（以下「内部温度」という。）を推定する温度推定処理を行う。この処理によれば、各電池セル２１に対して温度センサを直付けしなくても、各電池セル２１の温度を取得することが可能となる。以下、第１，第２電池セル２１ａ，２１ｂを例にして、内部温度の推定手法について説明した後、温度推定処理について説明する。

＜内部温度の推定手法について＞
電池ユニット１０では、電極タブ２３，２４と第１，第２バスバー３１，３２と制御基板３０とにより、各電池本体２２で生じた熱が伝達される伝熱経路が構築されている。本実施形態では、その伝熱経路における熱の移動をモデル化した熱回路網モデルを作成し、の熱回路網モデルを用いて各電池セル２１の内部温度を推定する。

図３に、熱回路網モデルを示す。なお、図３には、組電池２０のうち第１，第２電池セル２１ａ，２１ｂを抽出して熱回路網モデルを示している。

図３に示すように、第１，第２電池セル２１ａ，２１ｂの電池本体２２は、熱回路網モデルにおいて熱源となる。第１，第２電池セル２１ａ，２１ｂから制御基板３０までの伝熱経路について説明すると、第１タブ経路部Ｋ１ａは、第１電池セル２１ａに接続された負極タブ２４により構成されている。第２タブ経路部Ｋ２ａは、第２電池セル２１ｂに接続された正極タブ２３により構成されている。バスバー経路部Ｋｂは、第１バスバー３１と、制御基板３０において第１バスバー３１との接続部から第１温度センサ５０の実装位置までの基板部分とにより構成されている。基板経路部Ｋｐは、制御基板３０において第１温度センサ５０の実装位置から第３温度センサ５２の実装位置までの基板部分により構成されている。

熱回路網モデルには、隣り合う第１，第２電池セル２１ａ，２１ｂの互いの接合面により形成される伝熱経路であるセル間経路部Ｋｔが示されている。熱回路網モデルには、さらに、第１空間経路部Ｋ１ｂと第２空間経路部Ｋ２ｂとが示されている。第１空間経路部Ｋ１ｂは、第１電池セル２１ａから収容ケース４０内の空間を介して、制御基板３０における第３温度センサ５２の実装位置までの伝熱経路である。第２空間経路部Ｋ２ｂは、第２電池セル２１ｂから収容ケース４０内の空間を介して、制御基板３０における第３温度センサ５２の実装位置までの伝熱経路である。

第１タブ経路部Ｋ１ａには、伝熱抵抗Ｒ１ｈｃが存在しており、第２タブ経路部Ｋ２ａには、伝熱抵抗Ｒ２ｈｃが存在しており、セル間経路部Ｋｔには、伝熱抵抗Ｒ１２が存在している。バスバー経路部Ｋｂには、伝熱抵抗Ｒｂが存在しており、基板経路部Ｋｐには、伝熱抵抗Ｒｐが存在している。第１空間経路部Ｋ１ｂには、伝熱抵抗Ｒ１ｈｔが存在しており、第２空間経路部Ｋ２ｂには、伝熱抵抗Ｒ２ｈｔが存在している。第１電池セル２１ａと載置部４４との間には、熱容量Ｃ１が存在しており、第２電池セル２１ｂと載置部４４との間には、熱容量Ｃ２が存在している。

第１電池セル２１ａの電池本体２２の発熱量をＱ１ｊにて示し、第１電池セル２１ａの電池本体２２から第１空間経路部Ｋ１ｂへの伝熱量をＱ１ｈｔにて示す。第２電池セル２１ｂの電池本体２２の発熱量をＱ２ｊにて示し、第２電池セル２１ｂの電池本体２２から第２空間経路部Ｋ２ｂへの伝熱量をＱ２ｈｔにて示す。セル間経路部Ｋｔにおける伝熱量をＱ１２にて示す。

第１電池セル２１ａの電池本体２２から第１タブ経路部Ｋ１ａへの伝熱量をＱ１ｈｃにて示し、第２電池セル２１ｂの電池本体２２から第２タブ経路部Ｋ２ａへの伝熱量をＱ２ｈｃにて示す。このため、バスバー経路部Ｋｂ及び基板経路部Ｋｐのそれぞれにおける伝熱量は「Ｑ１ｈｃ＋Ｑ２ｈｃ」となる。

図３に示す熱回路網モデルから、第１電池セル２１ａの内部温度Ｔ１は下式（ｅｑ１）で表される。

上式（ｅｑ１）において、各伝熱量Ｑ１ｊ、Ｑ１２，Ｑ１ｈｃ，Ｑ１ｈｔは下式（ｅｑ２）で表される。

上式（ｅｑ２）において、Ｒ１ｊは第１電池セル２１ａの内部抵抗値を示し、Ｉ（ｔ）は第１，第２電池セル２１ａ，２１ｂに流れる充放電電流を示す。また、上式（ｅｑ２）において、Ｔｓｅｎｓ（ｔ）は第１温度センサ５０の温度検出値を示し、Ｔａｉｒ（ｔ）は第３温度センサ５２の温度検出値を示す。上式（ｅｑ１）を微分した式に上式（ｅｑ２）を代入することにより、下式（ｅｑ３）が導かれる。

第２電池セル２１ｂの内部温度Ｔ２は下式（ｅｑ４）で表される。

上式（ｅｑ４）において、各伝熱量Ｑ２ｊ、Ｑ２ｈｃ，Ｑ２ｈｔは下式（ｅｑ５）で表される。

上式（ｅｑ５）において、Ｒ２ｊは第２電池セル２１ｂの内部抵抗値を示す。上式（ｅｑ４）を微分した式に上式（ｅｑ５）を代入することにより、下式（ｅｑ６）が導かれる。

上式（ｅｑ３），（ｅｑ６）から、下式（ｅｑ７）に示す状態方程式が導かれる。

上式（ｅｑ７）において、状態変数ｘｒ等は下式（ｅｑ８）で表される。

ここで、下式（ｅｑ９）のように状態変数ｘｅ（ｔ）を新たに定義する。

上式（ｅｑ７），（ｅｑ９）に基づいて、下式（ｅｑ１０）に示すディスクリプタ表現における状態方程式が導かれる。

上式（ｅｑ１０）において、Ｅｐをディスクリプタ行列、Ａｐをシステム行列、Ｂｐを制御行列ということとする。また、上式（ｅｑ１０）では、第１，第３温度センサ５０，５２の温度検出値が入力変数とされている。本実施形態において、出力行列をＣｐとし、伝達行列をＤｐとすると、出力方程式が下式（ｅｑ１１）のように表される。

上式（ｅｑ１１）において、出力変数ｙ（ｔ）は状態変数ｘｅ（ｔ）そのものである。上式（ｅｑ１０），（ｅｑ１１）のそれぞれに、観測ノイズｖ（ｔ）及びプロセスノイズｗ（ｔ）の影響を反映させたものを下式（ｅｑ１２），（ｅｑ１３）に示す。

上式（ｅｑ１２），（ｅｑ１３）において、行列Ｇ，Ｈは、プロセスノイズｗ（ｔ）を、制御対象の入力に混入するノイズと制御対象の出力に混入するノイズとのそれぞれに振り分ける重み付けを行うための重み付け行列である。上式（ｅｑ１２），（ｅｑ１３）において、観測ノイズｖ（ｔ）及びプロセスノイズｗ（ｔ）は、白色雑音とする。このため、観測ノイズｖ（ｔ）及びプロセスノイズｗ（ｔ）について下式（ｅｑ１４）が成立するものとする。

また、観測ノイズｖ（ｔ）及びプロセスノイズｗ（ｔ）について、下式（ｅｑ１５）が成立するものとする。

上式（ｅｑ１５）において、Ｒｒ，Ｑｒは各ノイズｖ（ｔ），ｗ（ｔ）の共分散行列を示し、Ｎは観測ノイズｖ（ｔ）及びプロセスノイズｗ（ｔ）の相関に係る行列を示す。上式（ｅｑ１５）において、添え字のＴは転置行列であることを示す。図４に、上式（ｅｑ１２），（ｅｑ１３）に基づく制御対象ＣＴＬの状態変数線図を示す。

上式（ｅｑ１２），（ｅｑ１３）で表される制御対象ＣＴＬに対して、オブザーバ方程式を下式（ｅｑ１６）により表す。

上式（ｅｑ１６）において、ｘｈ（ｔ）は状態変数ｘｅ（ｔ）の推定値を示し、Ｌはオブザーバゲインを示し、ゲイン行列ともいう。本実施形態において、オブザーバゲインＬは下式（ｅｑ１７）で表される。

上式（ｅｑ１７）において、行列Ｐは代数リカッチ方程式の解を示し、正定行列である。オブザーバゲインＬは、行列Ｐ、出力行列Ｃｐ、重み付け行列Ｇ，Ｈ、各ノイズｖ（ｔ），ｗ（ｔ）の共分散行列Ｒｒ，Ｑｒ、及び各ノイズｖ（ｔ），ｗ（ｔ）の相関に係る行列Ｎｒに基づいて算出される。

ここで、システム行列Ａｐを構成する第１電池セル２１ａの内部抵抗値Ｒ１ｊは、第１電池セル２１ａの温度に応じて変化し、第２電池セル２１ｂの内部抵抗値Ｒ２ｊは、第２電池セル２１ｂの温度に応じて変化する。このため、オブザーバに要求されるロバスト性を満たすために、各内部抵抗値Ｒ１ｊ，Ｒ２ｊの変動に対して２次安定性を満たすオブザーバゲインＬを算出する。また、各ノイズｖ（ｔ），ｗ（ｔ）に対しても２次安定性を満たすオブザーバゲインＬを算出する。

詳しくは、まず、簡略化のため、オブザーバの状態方程式において観測ノイズｖ（ｔ）及びプロセスノイズｗ（ｔ）の影響を無視する。また、システム行列Ａｐを構成する各内部抵抗値Ｒ１ｊ，Ｒ２ｊの変動をポリトープ形式で示す。ここでは、第１電池セル２１ａの内部抵抗値Ｒ１ｊの上限値，下限値をＲ１Ｕ，Ｒ１Ｌとし、第２電池セル２１ｂの内部抵抗値Ｒ２ｊの上限値，下限値をＲ２Ｕ，Ｒ２Ｌとする。

各内部抵抗値Ｒ１ｊ，Ｒ２ｊの組み合わせは、２の２乗通り（４通り）であるため、パラメータボックスの頂点は４個となる。パラメータボックスの頂点である各内部抵抗値Ｒ１ｊ，Ｒ２ｊのそれぞれの上下限値を用い、上式（ｅｑ１６）に示す各行列Ａｐ，Ｂｐ，Ｃｐ，Ｄｐを行列Ａｎ，Ｂｎ，Ｃｎ，Ｄｎ（ｎ＝１，２，３，４）として表すこととする。ここで、各行列Ａｎ，Ｂｎ，Ｃｎ，Ｄｎは、下式（ｅｑ１８）のように表される。

上式（ｅｑ１２）における状態変数ｘｅ（ｔ）と上式（ｅｑ１６）における推定値ｘｈ（ｔ）の間の推定誤差ｅ（ｔ）を下式（ｅｑ１９）で表す。

上式（ｅｑ１０），（ｅｑ１６）をポリトープ形式で表現したものと、上式（ｅｑ１９）とに基づいて、誤差ダイナミクスとして下式（ｅｑ２０）が導かれる。

上式（ｅｑ２０）で表される誤差ダイナミクスの２次安定性を示すため、下式（ｅｑ２１）で表されるリアプノフ関数を用いる。

２次安定性を示すためには、上式（ｅｑ２１）の微分値が負定であればよい。上式（ｅｑ２１）を微分すると、下式（ｅｑ２２）が導かれる。

上式（ｅｑ２２）において「Ｓ＝Ｐ＾２」とすると、下式（ｅｑ２３）で表される線形行列不等式（ＬＭＩ）が導かれる。

ここで、推定誤差ｅ（ｔ）の収束率をαとする。収束率αを考慮すると、上式（ｅｑ２３）から、収束率α及びディスクリプタ行列Ｅｐを含む下式（ｅｑ２４）が導かれる。

なお本実施形態において、収束率αは、下式（ｅｑ２５）に示すように、推定誤差ｅ（ｔ）の振幅の減衰特性として定義される。

上式（ｅｑ２４）で表されるＬＭＩをパラメータボックスの各頂点で解くことにより、行列Ｐが算出される。算出された行列Ｐを上式（ｅｑ１７）に入力することにより、各内部抵抗値Ｒ１ｊ，Ｒ２ｊの変動、及び各ノイズｖ（ｔ），ｗ（ｔ）に対して２次安定性を満たすオブザーバゲインＬが算出される。

なお、第３，第４電池セル２１ｃ，２１ｄの内部温度も、第１，第２電池セル２１ａ，２１ｂの内部温度の推定手法と同様の手法により推定することができる。

＜温度推定処理について＞
続いて、制御部６０が行う温度推定処理について説明する。図４に、制御部６０が備えるオブザーバ６１を示す。なお本実施形態では、伝達行列Ｄｐがゼロ行列であるため、図４では、伝達行列Ｄｐの図示を省略している。

オブザーバ６１において、偏差算出部６１ａは、出力乗算部６１ｂから出力された行列Ｃｐｘｈ（ｔ）を出力変数ｙ（ｔ）から減算する。

ゲイン処理部６１ｃは、オブザーバゲインＬを算出し、算出したオブザーバゲインＬを偏差算出部６１ａから出力された行列「ｙ（ｔ）−Ｃｐｘｈ（ｔ）」に乗算する。加算部６１ｄは、ゲイン処理部６１ｃから出力された行列「Ｌ（ｙ（ｔ）−Ｃｐｘｈ（ｔ））」と、制御乗算部６１ｅから出力された行列Ｂｎｕ（ｔ）と、システム乗算部６１ｆから出力された行列Ａｎｘｈ（ｔ）とを加算する。ここで、入力変数ｕ（ｔ）は、第１，第３温度センサ５０，５２の温度検出値Ｔｓｅｎｓ，Ｔａｉｒからなる。

係数乗算部６１ｇは、加算部６１ｄから出力された行列「Ａｎｘｈ（ｔ）＋Ｂｎｕ（ｔ）＋Ｌ（ｙ（ｔ）−Ｃｐｘｈ（ｔ））」にディスクリプタ行列Ｅｐを乗算する。積分器６１ｈは、係数乗算部６１ｇから出力された行列「Ｅｐ｛Ａｎｘｈ（ｔ）＋Ｂｎｕ（ｔ）＋Ｌ（ｙ（ｔ）−Ｃｘｈ（ｔ）−Ｄｕ（ｔ））｝」を積分することにより、状態変数の推定値ｘｈ（ｔ）を算出する。

ちなみに、システム乗算部６１ｆのシステム行列Ａｎ及び制御乗算部６１ｅの制御行列Ｂｎに含まれる各パラメータＲ１２，Ｒ１ｈｃ，Ｒ１ｈｔ，Ｒ２ｈｃ，Ｒ２ｈｔ，Ｃ１，Ｃ２は、逐次同定される。ただし、これらパラメータの同定は本実施形態において要部ではないため、同定手法の詳細な説明は省略する。

ゲイン処理部６１ｃは、上式（ｅｑ１７）に基づいて、オブザーバゲインＬを算出するゲイン算出部に相当する。詳しくは、ゲイン処理部６１ｃは、まず、上式（ｅｑ２４）で表されるＬＭＩを解くことにより、行列Ｐを算出する。ゲイン処理部６１ｃは、算出した行列Ｐを入力として、上式（ｅｑ１７）に基づいて、オブザーバゲインＬを算出する。

ここで本実施形態において、ゲイン処理部６１ｃは、電池セル２１が取り得る変動範囲全てにおいて、オブザーバに要求されるロバスト性を満たすようにオブザーバゲインＬを算出する。これは、行列Ｐを算出する際に考慮すべき内部抵抗値Ｒ１ｊ，Ｒ２ｊの変動範囲を、設定部６２によって設定することで実現できる。以下、設定部６２について説明する。

第１，第２電池セル２１ａ，２１ｂの内部抵抗値Ｒ１ｊ，Ｒ２ｊは、電池セル２１の温度が低いほど値が大きくなる。このため、行列Ｐを算出する際に考慮すべき内部抵抗値Ｒ１ｊ，Ｒ２ｊの変動範囲を、電池セル２１の温度に応じて変更する。ここで本実施形態では、電池セル２１ａの温度を直接検出する温度センサが電池ユニット１０に備えられていない。このため、行列Ｐを算出する際に考慮すべき内部抵抗値Ｒ１ｊ，Ｒ２ｊの変動範囲を、第３温度センサ５２の温度検出値Ｔａｉｒに応じて変更する。本実施形態において、第３温度センサ５２の温度検出値Ｔａｉｒに基づいて変動範囲を変更できるのは、電池ユニット１０の動作中において、温度検出値Ｔａｉｒと電池セル２１の温度とが正の相関を有するためである。この相関があることにより、温度検出値Ｔａｉｒと内部抵抗値Ｒ１ｊ，Ｒ２ｊとを関係付けることができる。

図５に示すように、温度Ｔ０から温度Ｔ７までの第３温度センサ５２の温度検出値Ｔａｉｒが取り得る変動範囲ＴＢにおいて、設定部６２は、変動範囲ＴＢが分割されて複数設定された各温度範囲ＴＡ１〜ＴＡ７の中から、第３温度センサ５２の温度検出値Ｔａｉｒが含まれる温度範囲を選択する。設定部６２は、選択した温度範囲の境界に対応する各内部抵抗値Ｒ１ｊ，Ｒ２ｊの上下限値Ｒ１Ｌ，Ｒ１Ｕ，Ｒ２Ｌ，Ｒ２Ｕを設定する。図５には、温度検出値Ｔａｉｒが温度範囲ＴＡ４に含まれる場合における第１電池セル２１ａの内部抵抗値の上限値Ｒ１ＵがＲＵとして設定され、内部抵抗値の下限値Ｒ１ＬがＲＬとして設定される例を示した。

図５に示すように、温度検出値Ｔａｉｒが取り得る変動範囲ＴＢを分割した各温度範囲ＴＡ１〜ＴＡ７のそれぞれにおいて各内部抵抗値Ｒ１ｊ，Ｒ２ｊの上下限値を設定することにより、ＬＭＩを解いて行列Ｐを算出する際に考慮すべき内部抵抗値の変動範囲を狭くできる。特に本実施形態では、各内部抵抗値Ｒ１ｊ，Ｒ２ｊは、電池セル２１の温度が低いほど、電池セル２１の単位温度低下量あたりの増加量が大きくされているため、各温度範囲ＴＡ１〜ＴＡ７のそれぞれは、温度検出値Ｔａｉｒが低いほど狭く設定されている。これにより、考慮すべき内部抵抗値の変動範囲をより狭くできる。その結果、分割した各温度範囲ＴＡ１〜ＴＡ７のそれぞれにおいてロバスト性を満たすオブザーバゲインＬを算出でき、ひいては変動範囲ＴＢ全てにおいてオブザーバのロバスト性を満たすことができる。

また本実施形態において、設定部６２は、各温度範囲ＴＡ１〜ＴＡ７のそれぞれに対応してかつ予め設定された収束率αを記憶している。設定部６２は、各温度範囲ＴＡ１〜ＴＡ７のうち第３温度センサ５２の温度検出値Ｔａｉｒが含まれる温度範囲に対応する収束率αを選択してゲイン処理部６１ｃに出力する。これにより、各温度範囲ＴＡ１〜ＴＡ７のそれぞれにおいて、推定された内部温度が真の内部温度に収束する時間を短縮できるように、電池セル２１の温度に応じた収束率αを用いることができる。

ちなみに、収束率αは、各温度範囲ＴＡ１〜ＴＡ７のそれぞれにおいて、互いに同一の値を用いてもよいし、互いに異なる値を用いてもよい。また、ゲイン処理部６１ｃは、行列「Ａｎ−ＬＣｐ」の固有値が負となるようにオブザーバゲインＬを算出する。

このように本実施形態によれば、温度検出値Ｔａｉｒが取り得る変動範囲ＴＢ全てにおいて、電池セル２１の内部温度を推定するオブザーバのロバスト性を満たすことができる。このため、寒冷地仕様や温暖地仕様といった車両の使用環境毎にオブザーバを適合することが不要となり、共通のオブザーバを用いることができる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

電池セル２１の温度として想定され得る変動範囲ＴＢを分割して複数の温度範囲ＴＡ１〜ＴＡ７を定めた。そして、それら各温度範囲ＴＡ１〜ＴＡ７のそれぞれにおいて、その温度範囲に対応する各内部抵抗値Ｒ１ｊ，Ｒ２ｊの上下限値でロバスト性を満たすようにオブザーバゲインＬを算出した。換言すれば、電池セル２１の温度に応じてオブザーバゲインＬをスケジューリングした。このため、変動範囲ＴＢが広い場合であっても、各温度範囲ＴＡ１〜ＴＡ７のそれぞれにおいて、ロバスト性を満たすＬＭＩの解Ｐを算出できる。これにより、各温度範囲ＴＡ１〜ＴＡ７のそれぞれにおいてロバスト性を満たすオブザーバゲインＬを算出でき、電池セル２１の内部温度の推定精度を高めることができる。

各温度範囲ＴＡ１〜ＴＡ７のそれぞれにおいて、状態変数の推定値ｘｈ（ｔ）の収束率αを個別に設定した。このため、各温度範囲ＴＡ１〜ＴＡ７のそれぞれにおいて、収束率αを最適化することができる。これにより、推定された内部温度と真の内部温度との間に推定誤差がある場合であっても、その推定誤差を速やかに０に収束させることができる。

各温度範囲ＴＡ１〜ＴＡ７のそれぞれを、第３温度センサ５２の温度検出値Ｔａｉｒが低いほど狭く設定した。このため、温度検出値Ｔａｉｒが低い温度範囲において、その温度範囲の境界における各内部抵抗値Ｒ１ｊ，Ｒ２ｊの上下限値の差が大きくなることを抑制できる。これにより、各温度範囲ＴＡ１〜ＴＡ７のそれぞれにおいて、上式（ｅｑ２４）に示されるＬＭＩの行列Ｐを算出でき、ロバスト性を満たすオブザーバゲインＬを算出できる。

上式（ｅｑ２４）に示されるＬＭＩにノイズに係る行列Ｒｂ，Ｎｂを含んだ。これにより、観測ノイズ及びプロセスノイズがある場合であっても、オブザーバにおけるゲイン処理部６１ｃを含む閉ループの安定性を保証することができる。したがって、電池セル２１の内部温度の推定値の発散を回避できる等、内部温度の推定精度をより高めることができる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、上記第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、上記第１実施形態で説明した温度推定処理を第１温度推定処理ということとする。本実施形態において、制御部６０は、第１温度推定処理に加えて、第２温度推定処理を行う。そして本実施形態では、電池セル２１の推定温度に応じて、第１，第２温度推定処理のうちいずれを用いて温度推定するかを切り替える切り替え処理を行う。以下、第２温度推定処理について説明した後、切り替え処理について説明する。

＜第２温度推定処理について＞
本実施形態では、図６に示す熱回路網モデルを用いて、第２温度推定処理を行う。図６に示す熱回路網モデルは、先の図３に示したモデルを簡略化したものである。詳しくは、図３に示したモデルから、第１，第２空間経路部Ｋ１ｂ，Ｋ２ｂと、セル間経路部Ｋｔと、各熱容量Ｃ１，Ｃ２を削除している。以下、第１，第２電池セル２１ａ，２１ｂを例にして説明する。

第１タブ経路部Ｋ１ａの両端における温度差はＱ１ｊ×Ｒ１ｈｃで表され、第２タブ経路部Ｋ２ａの両端における温度差はＱ２ｊ×Ｒ２ｈｃで表される。また、基板経路部Ｋｐの両端における温度差は（Ｑ１ｊ＋Ｑ２ｊ）×Ｒｐで表される。そのため、第１，第２電池セル２１ａ，２１ｂの内部温度をＴ１，Ｔ２を下式（ｅｑ２６）で表すことができる。

また、第１，第３温度センサ５０，５２の温度検出値の差は「Ｔｓｅｎｓ−Ｔａｉｒ」で表すことができる。この温度差「Ｔｓｅｎｓ−Ｔａｉｒ」は、基板経路部Ｋｐの両端における温度差に相当する。また、基板経路部Ｋｐにおける伝熱量は「Ｑ１ｊ＋Ｑ２ｊ」であるため、「Ｑ１ｊ＋Ｑ２ｊ」を下式（ｅｑ２７）で表すことができる。

上式（ｅｑ２７）を上式（ｅｑ２６）に代入すると、下式（ｅｑ２８）が導かれる。

これにより、伝熱経路上の各伝熱抵抗Ｒｂ，Ｒｐ，Ｒ１ｈｃ，Ｒ２ｈｃと、第１，第３温度センサ５０，５２の温度検出値Ｔｓｅｎｓ，Ｔａｉｒとがわかれば、それらに基づいて第１，第２電池セル２１ａ，２１ｂの内部温度Ｔ１，Ｔ２を算出することができる。

次に、図７を用いて、上述した熱回路網モデルに基づく第２温度推定処理について説明する。なお、図７の各機能ブロックは制御部６０により実現されるものとなっている。また、第２温度推定処理では、第１，第２電池セル２１ａ，２１ｂの内部温度を推定する処理と、第３，第４電池セル２１ｃ，２１ｄの内部温度を推定する処理とがそれぞれ個別に行われる。

図７に示すように、第１温度差算出部７１は、第１温度センサ５０の温度検出値Ｔｓｅｎｓから第３温度センサ５２の温度検出値Ｔａｉｒを引くことで、これら各温度検出値の温度差ΔＴを算出する。

第２温度差算出部７２は、第１温度差算出部７１により算出された温度差ΔＴに基づいて、第１電池セル２１ａの内部温度Ｔ１と第１温度センサ５０の温度検出値Ｔｓｅｎｓとの温度差をｙ１として算出する。この温度差ｇ１は下式（ｅｑ２９）で表される。

温度差ｇ１は、上式（ｅｑ２８）のＴ１についての第２項と第３項との和に相当する。また、上式（ｅｑ２９）の各伝熱抵抗Ｒｂ，Ｒｐ，Ｒ１ｈｃはいずれも適合値とされ、またＱ１ｈｃ×Ｒ１ｈｃについても適合値とされている。なお本実施形態において、温度差ｇ１が「推定温度差」に相当し、第２温度差算出部７２が温度差算出部に相当する。

加算部７３は、第２温度差算出部７２で算出された温度差ｇ１と、第１温度センサ５０の温度検出値Ｔｓｅｎｓとを加算する。これにより、第１電池セル２１ａの内部温度Ｔ１が算出される。なお本実施形態において、加算部７３が電池温度算出部に相当する。

第３温度差算出部７４は、第１温度差算出部７１により算出された温度差ΔＴに基づいて、第２電池セル２１ｂの内部温度Ｔ２と第１温度センサ５０の温度検出値Ｔｓｅｎｓとの温度差をｇ２として算出する。この温度差ｇ２は下式（ｅｑ３０）で表される。

温度差ｇ２は、上式（ｅｑ２８）のＴ２についての第２項と第３項との和に相当する。また、上式（ｅｑ３０）の伝熱抵抗Ｒｂ，Ｒｐ，Ｒ２ｈｃはいずれも適合値とされ、またＱ２ｈｃ×Ｒ２ｈｃについても適合値とされている。なお本実施形態において、温度差ｙ２が「推定温度差」に相当し、第３温度差算出部７４が温度差算出部に相当する。

加算部７５は、第３温度差算出部７４で算出された温度差ｇ２と、第１温度センサ５０の温度検出値Ｔｓｅｎｓとを加算する。これにより、第２電池セル２１ｂの内部温度Ｔ２が算出される。なお本実施形態において、加算部７５が電池温度算出部に相当する。また、第３，第４電池セル２１ｃ，２１ｄについても、図７に示した手法と同様の手法により内部温度を推定できる。この場合、上式（ｅｑ２９），（ｅｑ３０）における伝熱抵抗及び伝熱量を第３，第４電池セル２１ｃ，２１ｄに対応した伝熱抵抗及び伝熱量に変更し、また、第１温度センサ５０の温度検出値に代えて、第２温度センサ５１の温度検出値をＴｓｅｎｓとすればよい。

＜切り替え処理について＞
図８に、第１，第２温度推定処理のうちいずれによって温度推定するかを切り替える切り替え処理の手順を示す。この処理は、制御部６０によって例えば所定周期で繰り返し実行される。なお本実施形態では、図８に示す処理において、初回のステップＳ１０、又は初回のステップＳ１０，Ｓ１１で用いられる内部温度Ｔｅは、第１，第２温度推定処理のうち予め定めた一方により推定された値が用いられることとする。具体的には例えば、推定精度の高い第１温度推定処理により推定された内部温度が用いられることとする。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、第１，第２温度推定処理のうち、現在実行されている推定処理によって推定された内部温度Ｔｅが上限温度Ｔｍａｘを超えたか否かを判定する。上限温度Ｔｍａｘは、電池セル２１の信頼性を維持可能な温度の上限値（以下「許容上限値ＴＵｌｉｍ」という。）よりも小さい値に設定されている。

ステップＳ１０で否定判定した場合には、ステップＳ１１に進み、第１，第２温度推定処理のうち、現在実行されている推定処理によって推定された内部温度Ｔｅが下限温度Ｔｍｉｎ未満であるか否かを判定する。下限温度Ｔｍｉｎは、上限温度Ｔｍａｘよりも小さい値であって、かつ、電池セル２１の信頼性を維持可能な温度の下限値（以下「許容下限値ＴＬｌｉｍ」という。）よりも大きい値に設定されている。

ステップＳ１１において否定判定した場合には、ステップＳ１２に進み、第２温度推定処理を行う。一方、ステップＳ１０，Ｓ１１において肯定判定した場合には、ステップＳ１３に進み、第１温度推定処理を行う。

ちなみに本実施形態において、下限温度Ｔｍｉｎから上限温度Ｔｍａｘまでの温度範囲が高信頼温度範囲に相当する。また、下限温度Ｔｍｉｎから許容下限値ＴＬｌｉｍまでの温度範囲と、上限温度Ｔｍａｘから許容上限値ＴＵｌｉｍまでの温度範囲とが低信頼温度範囲に相当する。また本実施形態において、高信頼温度範囲よりも低信頼温度範囲において電池セル２１の信頼性が低いとは、例えば、高信頼温度範囲における電池セル２１の放電容量の最大値よりも、低信頼温度範囲における電池セル２１の放電容量の最大値の方が小さいことをいう。

本実施形態において、推定された温度に応じて２つの推定処理を切り替えるのは、以下に説明する理由のためである。

本実施形態では、第１温度推定処理による内部温度の推定精度が、第２温度推定処理による内部温度の推定精度よりも高くされている。また、第２温度推定処理による内部温度の推定に要する処理負荷が、第１温度推定処理による内部温度の推定に要する処理負荷よりも小さい。このため、第２温度推定処理によって推定された内部温度Ｔｅが上限温度Ｔｍａｘを超えたり下限温度Ｔｍｉｎを下回ったりするまでは、第２温度推定処理による内部温度Ｔｅの推定が継続される。これにより、第２温度推定処理によって推定された内部温度Ｔｅが上限温度Ｔｍａｘを超えたり下限温度Ｔｍｉｎを下回ったりするまでは、制御部６０の処理負荷を低減することができる。

一方、第２温度推定処理によって推定された内部温度Ｔｅが上限温度Ｔｍａｘを超えたり下限温度Ｔｍｉｎを下回ったりすると、第２温度推定処理から第１温度推定処理に切り替えられる。このため、内部温度Ｔｅが上昇して許容上限値ＴＵｌｉｍｉｔに近づいたり、内部温度Ｔｅが低下して許容下限値ＴＬｌｉｍｉｔに近づいたりする場合において、内部温度Ｔｅの推定精度を高めることができる。これにより、電池セル２１が過熱状態又は低温状態になったままで使用されることを回避できる。したがって、電池セル２１の劣化を回避できる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記第１実施形態において、各温度範囲ＴＡ１〜ＴＡ７のそれぞれにおいて、温度範囲の境界に対応する各内部抵抗値Ｒ１ｊ，Ｒ２ｊの上下限値の差が互いに等しくなるように、各温度範囲ＴＡ１〜ＴＡ７のそれぞれの温度範囲を設定してもよい。

・上記第２実施形態において、第２温度推定処理によって推定された内部温度Ｔｅが上限温度Ｔｍａｘを超えたときのみにおいて、第１温度推定処理に切り替えてもよい。また、第２温度推定処理によって推定された内部温度Ｔｅが下限温度Ｔｍｉｎを下回ったときのみにおいて、第１温度推定処理に切り替えてもよい。

・第２温度推定処理としては、上記第２実施形態に例示したものに限らない。第１温度推定処理よりも処理負荷が低ければ、上記第２実施形態に例示した処理とは異なる処理であってもよい。

・上記第１実施形態では、第３温度センサ５２の温度検出値Ｔａｉｒに基づいて、第１，第２電池セル２１ａ，２１ｂの内部抵抗値の上下限値を設定したがこれに限らない。例えば、内部抵抗値と第１温度センサ５０の設置位置の温度との間に正の相関がある場合、第１温度センサ５０の温度検出値Ｔｓｅｎｓに基づいて内部抵抗値の上下限値を設定してもよい。

・上記第１実施形態において、熱回路網モデルとしては、先の図３に示したものに限らない。例えば、セル間経路部Ｋｔと、空間経路部Ｋ１ｂ，Ｋ２ｂとのうち、いずれかを省略したモデルであってもよい。

・収容ケース４０内の制御基板３０の配置手法としては、図１に示したものに限らない。例えば、組電池２０と周壁部４２との間に、基板面を周壁部４２の内面に対向させた状態で制御基板３０を配置してもよい。

また、収容ケース４０内の電池セル２１の配置手法としては、図１に示したものに限らない。例えば、周壁部４２の内面に電池セル２１の板面を向けた状態で収容ケース４０内に電池セルが配置される縦置き構成を採用してもよい。

・上記第１実施形態では、オブザーバによって電池セルの内部温度を推定したがこれに限らない。例えば、電池セルの表面温度（扁平状容器２５の表面温度）を推定してもよい。

１０…電池ユニット、２１…電池セル、６０…制御部、６１…オブザーバ、６２…設定部。

Claims (7)

1. 電池（２１）と、前記電池に流れる電流を検出する電流検出部（５３）と、前記電池にて生じた熱が伝達される伝熱経路（Ｋ１ａ，Ｋｂ，Ｋｐ）上に設けられた温度検出部（５０〜５２）と、を備える電池ユニット（１０）に適用され、
   前記電池に流れる電流値及び前記伝熱経路の所定位置における温度のそれぞれを入力変数としてかつ前記電池の温度を状態変数に含み、前記伝熱経路における熱の移動をモデル化した熱回路網モデルから導かれた状態方程式における前記電池の温度を、前記電流検出部の電流検出値及び前記温度検出部の温度検出値のそれぞれに基づいて逐次推定するオブザーバ（６１）を備え、
   前記熱回路網モデルには、前記電池の温度が低いほど抵抗値が大きい前記電池の内部抵抗が含まれており、
   前記温度検出部の温度検出値が取り得る変動範囲が分割されて複数設定された各温度範囲の中から前記温度検出値が含まれる温度範囲を選択し、選択した温度範囲の境界に対応する前記電池の内部抵抗値の上下限値を設定する設定部（６２）と、
   前記設定部により設定された前記内部抵抗値の上下限値に基づいて、前記オブザーバで用いられるオブザーバゲインを算出するゲイン算出部（６１ｃ）と、を備えることを特徴とする電池温度推定装置。
2. 前記変動範囲が分割されて複数設定された各温度範囲のそれぞれにおいて、前記オブザーバによって推定された前記電池の温度をその真値に収束させる収束率が個別に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電池温度推定装置。
3. 前記内部抵抗値は、前記電池の温度が低いほど、前記電池の単位温度低下量あたりの増加量が大きくされており、
   前記変動範囲が分割されて複数設定された各温度範囲のそれぞれは、前記温度検出値が低いほど狭く設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池温度推定装置。
4. 前記ゲイン算出部は、前記変動範囲が分割されて複数設定された各温度範囲のそれぞれにおける前記内部抵抗値の変動に対して前記オブザーバの閉ループを安定とする前記オブザーバゲインを算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池温度推定装置。
5. 前記ゲイン算出部は、制御対象となる前記熱回路網モデルにおける信号に混入するプロセスノイズ及び観測ノイズに対して前記オブザーバの閉ループを安定とする前記オブザーバゲインを算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池温度推定装置。
6. 前記オブザーバによる前記電池の温度推定に要する処理負荷よりも小さい処理負荷で、かつ、前記オブザーバによる前記電池の温度推定方法とは異なる方法で前記電池の温度を推定する別推定部を備え、
   前記オブザーバによる温度推定精度は、前記別推定部による温度推定精度よりも高いものであり、
   前記電池の信頼性が高い温度範囲を高信頼温度範囲とし、
   前記高信頼温度範囲に隣接して、かつ、前記高信頼温度範囲よりも前記電池の信頼性が低い温度範囲を低信頼温度範囲とし、
   前記別推定部によって推定された温度が含まれる温度範囲が前記高信頼温度範囲である場合に前記別推定部による温度推定を継続し、前記別推定部によって推定された温度が含まれる温度範囲が前記高信頼温度範囲から前記低信頼温度範囲に変わった場合、前記オブザーバによる温度推定に切り替える切替部を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池温度推定装置。
7. 前記温度検出部は、前記伝熱経路上であって前記電池からの伝熱の経路長が小さい位置に設けられた近距離温度検出部（５０，５１）と、前記伝熱経路上であって前記電池からの伝熱の経路長が大きい位置に設けられた遠距離温度検出部（５２）とを含み、
   前記伝熱経路には、前記電池及び前記近距離温度検出部の間となる第１経路部（Ｋ１ａ，Ｋ２ａ，Ｋｂ）に第１伝熱抵抗（Ｒ１ｈｃ，Ｒ２ｈｃ，Ｒｂ）が存在し、前記近距離温度検出部及び前記遠距離温度検出部の間となる第２経路部（Ｋｐ）に第２伝熱抵抗（Ｒｐ）が存在し、
   前記別推定部は、
   前記近距離温度検出部及び前記遠距離温度検出部のそれぞれの温度検出値の差である検出温度差と、前記第１伝熱抵抗及び前記第２伝熱抵抗とに基づいて、前記近距離温度検出部の設置位置及び前記電池の温度差である推定温度差を算出する温度差算出部と、
   前記近距離温度検出部の温度検出値に、前記温度差算出部により算出した前記推定温度差を加算することにより、前記電池の温度を算出する電池温度算出部と、を有することを特徴とする請求項６に記載の電池温度推定装置。

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