JP2018110072A - 二次電池の制御装置及び二次電池の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の二次電池の間の温度ばらつきを抑制することができる二次電池の制御装置及び二次電池の制御方法を提供する。
【解決手段】電池制御部２０は、複数の電池モジュールの間に生じうる温度ばらつきを、電池モジュールを流れる電流の二乗値、及び空気を供給して電池モジュールを冷却する冷却ファンの風量に関連付けて記録したマップが格納された記憶部と、電池モジュールを流れる電流値を取得する電流値取得部と、冷却ファン１７の風量を取得する風量取得部と、マップのうち、取得した電流値の二乗値及び取得した風量に対応付けられる温度ばらつきを取得して電池モジュールの温度ばらつきについて推測するばらつき推測部と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の二次電池を充放電制御する二次電池の制御装置及び二次電池の制御方法に関する。

例えば電気自動車やハイブリッド自動車では、駆動源として電動モータが用いられている。そして、この電動モータの電力源としては、複数の二次電池が電気的に接続された組電池が用いられる。

組電池を構成する二次電池は、充放電等に伴う温度上昇によりその電池特性が低下する。このため、例えば冷却ファンにより送れられる空気で冷却することによって、二次電池の過度な温度上昇の抑制が図られている。また、例えば特許文献１には、アクセル開度が設定値を超える頻度に基づいて、二次電池の放電電力を制限する制御装置が記載されている。

特開２００７−２２１９１４号公報

ところで、組電池を構成する二次電池のなかには、冷却されやすい二次電池と冷却されにくい二次電池とが存在する。例えば、最も端に位置する二次電池は、組電池の中央に設けられた二次電池よりも熱を外部に放出しやすい。一方、組電池の中央に設けられた二次電池は、隣接する二次電池からの熱の影響を受けるため、比較的冷却されにくい。その結果、組電池全体として過熱が抑制されたとしても、二次電池の間で温度のばらつきが生じてしまう可能性がある。

このような二次電池間の温度ばらつきは、これまであまり着目されていないが、電池特性を低下させる一つの要因となる。つまり、温度ばらつきが大きくなると、ＳＯＣばらつきが生じ、充放電制御の過程で、一部の二次電池が過放電状態や過充電状態となり、その二次電池によって組電池の電池特性が規制されてしまうおそれがある。したがって、組電池の温度ばらつきは、小さくすることが望ましい。

これに対し、特許文献１に記載された制御装置は、二次電池の過度な温度上昇の抑制を図ることができるものの、複数の二次電池の間の温度ばらつきについて把握する手段がないため、温度ばらつきを抑制できるまでには至っていない。

尚、こうした課題は、電気自動車やハイブリッド自動車に限らず、複数の二次電池を制御する制御装置においては概ね共通したものである。
本発明は、上記実情を鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の二次電池の間の温度ばらつきを抑制することができる二次電池の制御装置及び二次電池の制御方法を提供することにある。

上記課題を解決する二次電池の制御装置は、二次電池の充電及び放電を制御する二次電池の制御装置において、前記二次電池の間に生じうる温度ばらつきを、前記二次電池を流れる電流の二乗値、及び空気を供給して前記二次電池を冷却する冷却ファンの風量に関連付けて記録した温度ばらつき情報が格納された記憶部と、前記二次電池を流れる電流値を取得する電流値取得部と、前記冷却ファンの風量を取得する風量取得部と、前記温度ばらつき情報のうち、前記取得した電流値の二乗値及び前記取得した風量に対応付けられる温度ばらつきを取得して前記二次電池の温度ばらつきについて推測するばらつき推測部と、を備える。

上記課題を解決する二次電池の制御方法は、二次電池の充電及び放電を、制御装置を用いて制御する二次電池の制御方法において、前記制御装置には、前記二次電池の間に生じうる温度ばらつきを、前記二次電池を流れる電流の二乗値、及び前記二次電池を冷却する冷却ファンの単位時間あたりの空気供給量である風量に関連付けて記録した温度ばらつき情報が格納されており、前記制御装置が、前記二次電池を流れる電流値と、前記冷却ファンの風量とを取得し、前記温度ばらつき情報のうち、前記取得した電流値の二乗値及び前記取得した風量に対応付けられる温度ばらつきを取得して前記二次電池の温度ばらつきについて推測する。

発明者らは、二次電池を流れる電流値の二乗値と、冷却ファンの風量とを用いて、複数の二次電池の間の温度のばらつきについて推測できることを見出した。上記構成又は方法によれば、温度ばらつきを、電流値の二乗値及び風量に関連付けて記録された温度ばらつき情報を用いて二次電池の温度ばらつきを推測できるので、電池の状態を検出するセンサを二次電池毎に設けなくても、二次電池の温度ばらつきを推測することができる。

上記二次電池の制御装置について、前記二次電池の間の温度ばらつきが所定値以上である場合に、前記二次電池の負荷を制御する負荷制御部に対し、前記二次電池からの供給電力を制限するための制限要求を出力する充放電制御部を備えることが好ましい。

発明者らは、風量が一定のとき、二次電池の電流値の二乗値と温度ばらつきとが比例関係にあることを見出した。上記構成によれば、二次電池の間の温度ばらつきが所定値以上である場合に制限要求が充放電制御部によって出力され、負荷を制御する負荷制御部によって、その制限要求に応じた制御が実行される。これによって、例えば、二次電池を流れる電流が小さくされたり、二次電池の放電が停止されたりする。このように二次電池の充電又は放電が抑制されることによって二次電池の発熱量が小さくなるため、二次電池の間の温度ばらつきを小さくすることができる。

上記二次電池の制御装置について、前記充放電制御部は、前記二次電池の間の温度ばらつきが前記所定値以上の状態が一定の時間以上継続された場合に、前記制限要求を出力することが好ましい。

風量は、例えば１分間等の単位時間あたりの空気供給量であるのに対し、取得された電流値は負荷に供給された瞬間的な値であり、基準とする時間の単位にずれがある。また、電流の大きさに応じて変わる熱量が、温度センサの値等の外部への影響として反映されるまで時間を要する。上記構成によれば、温度ばらつきが所定値以上である状態が一定の時間以上継続された場合に制限要求が出力されるので、電流値及び風量の基準とする時間にずれがあり、電流の大きさに応じて変わる熱量が外部への影響として反映されるまでに時間を要したとしても、温度ばらつきの判定精度を良好なものとすることができる。

上記二次電池の制御装置について、前記充放電制御部は、前記二次電池の間の温度ばらつきを複数回にわたって取得し、前記取得した温度ばらつきが前記所定値以上である回数が、単位時間内において一定の回数以上である場合に、前記制限要求を出力することが好ましい。

風量は、例えば１分間等の単位時間あたりの空気供給量であるのに対し、取得された電流値は負荷に供給された瞬間的な値であり、基準とする時間の単位にずれがある。また、電流の大きさに応じて変わる熱量が、温度センサの値等の外部への影響として反映されるまで時間を要する。上記構成によれば、温度ばらつきが所定値以上である回数が一定の回数以上である場合に制限要求が出力されるので、温度ばらつきについての判定精度を高めることができる。

本発明によれば、複数の二次電池の間の温度ばらつきを抑制することができる。

二次電池の制御装置の第１実施形態について、組電池及び冷却システムの概略構成を示す斜視図。 同実施形態において、冷却システムを含む車両制御システムの概略構成を示すブロック図。 同実施形態における温度ばらつきを判定するためのマップの模式図。 同実施形態におけるマップを作成するためのグラフを示す図。 同実施形態における温度・風量取得処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態における判定処理の手順を示すフローチャート。 二次電池の制御装置の第２実施形態について、温度ばらつきを判定するためのマップの模式図。 二次電池の制御装置の変形例について、温度ばらつきを判定するためのマップの模式図。

（第１実施形態）
以下、二次電池の制御装置について、その一実施形態を説明する。
図１を参照して、複数の二次電池からなる組電池１０と、二次電池を冷却する冷却システムの概略構成について説明する。組電池１０は、自動搬送機や荷役用の特殊自動車、電気自動車、ハイブリッド自動車の動力源もしくは補助動力源となる電動モータに電力を供給する電力源（電源）として用いられる。

組電池１０は、ケース１２と、二次電池である複数の電池モジュール１５とを有している。組電池１０を構成する複数の電池モジュール１５は、直列に接続されている。また、電池モジュール１５は、複数の単電池が直列に接続されたモジュールである。単電池は、例えばニッケル水素蓄電池等のアルカリ蓄電池、又はリチウムイオン電池等である。電池モジュール１５は、直方体の形状を有しており、各側面のうち、面積が最大となる面を向かい合わせるように積層方向Ｄ１に沿って並べられている。また、電池モジュール１５のケースの表面であって、他の電池モジュール１５に対向する面には凹凸が設けられており、電池モジュール１５を積層した際に、一方の電池モジュール１５の凸部と他方の電池モジュール１５の凸部とが当接することによって、向かい合う電池モジュール１５の間に微小な隙間が設けられるようになっている。

組電池１０には、電池及び高電圧回路を接続及び遮断するシステムメインリレー、組電池１０の充放電を制御する電池制御部等を有する充放電制御装置１６が隣接されている。また、ケース１２には、ダクト１６Ａを介して回転機である冷却ファン１７が接続されている。冷却ファン１７は、ケース１２内に収容された電池モジュール１５を空冷するためのファンであり、回転体である羽根車を備え、回転体の駆動源である電動モータへの印加電圧に応じて、単位時間あたりの空気供給量である風量を可変とする。冷却ファン１７は、吸入口１８から吸入した空気を充放電制御装置１６を介して組電池１０内に供給し、供給した空気で電池モジュール１５を冷却する。なお、回転機は、組電池１０を冷却するために必要な量の空気を供給できればよく、送風機である冷却ファン１７以外に、圧縮機である冷却ブロワを用いてもよい。

冷却ファン１７から送られた空気は、ケース１２の前壁部１２Ａ側から内側に流入した後、複数に分かれ、ケース１２の内側面や電池モジュール１５等との衝突を繰り返しながら電池モジュール１５の間を通過し、排出口１９からケース１２外へ排出される。ケース１２の形状、吸入口１８及び排出口１９の位置にもよるが、例えば、前壁部１２Ａの下部からケース１２内に流入した空気の一部は、電池モジュール１５とケース１２の底壁部１２Ｃとの間を通過して、後壁部１２Ｂに衝突する。また、後壁部１２Ｂに衝突した空気の一部は、電池モジュール１５と後壁部１２Ｂとの間を上昇し、電池モジュール１５とケース１２の上壁部１２Ｄとの間を通過して、前壁部１２Ａ側に設けられた排出口１９から排出される。また、前壁部１２Ａからケース１２の下部に流入した空気の一部は、電池モジュール１５の間を下部から上部の方向へ通過し、電池モジュール１５の熱を奪いながら、排出口１９から排出される。なお、ケース１２内の空気の流れは、電池モジュール１５を冷却するために、電池モジュール１５の間や、電池モジュール１５とケース１２との間を通過する流れであればよく、その方向は特に限定されない。

積層された電池モジュール１５のうち、１対の電池モジュール１５に挟まれた中央部の電池モジュール１５は、空気に曝されて冷却される一方、その両側の面において隣接する電池モジュール１５が放出した熱の一部を吸収する。一方、前壁部１２Ａに隣接する電池モジュール１５、及び後壁部１２Ｂに隣接する電池モジュール１５は、一方の面でしか電池モジュール１５に隣接しない。このため、その一方の面でのみ隣接する電池モジュール１５からの熱の影響を受け、他方の面は他の電池モジュール１５からの熱の影響を受けないで熱を放出することができる。したがって、１対の電池モジュール１５に挟まれた電池モジュール１５は、前壁部１２Ａに隣接する電池モジュール１５、及び後壁部１２Ｂに隣接する電池モジュール１５よりも冷却されにくい。

１対の電池モジュール１５に挟まれた電池モジュール１５と、前壁部１２Ａに隣接する電池モジュール１５及び後壁部１２Ｂに隣接する電池モジュール１５との間だけでなく、ケース１２における空気の吸入口に近い電池モジュール１５と吸入口から遠い電池モジュールとの間にも冷却効果の差が生じる可能性がある。また、排出口１９に近い電池モジュール１５と排出口１９から遠い電池モジュール１５との間等にも冷却効果の差が生じる可能性がある。そして、このように、電池モジュール１５の積層体の中で冷却効果の差が生じることによって、電池モジュール１５の間で温度のばらつきが生じる。

このような温度ばらつきは、組電池１０の電池特性を低下させる要因となる。すなわち、他の電池モジュール１５よりも著しく温度が低下又は上昇した電池モジュール１５は、充放電効率等が低下し、過充電状態や過放電状態となりやすくなる。組電池１０を構成する電池モジュール１５の一部に過充電状態や過放電状態が生じると、その電池モジュール１５によって組電池１０の電池特性が低下してしまうおそれがある。しかし、このように電池モジュール１５間の温度ばらつきで組電池１０の電池特性が低下することは、これまで着目されていない。なお、ここでいう「温度ばらつき」は、複数の電池モジュール１５間の温度の差の大きさを表すことができればよく、電池モジュール１５の温度の最小値と最大値との差、各電池モジュール１５の温度の標準偏差、分散等である。

図２を参照して、車両制御システム３０の概略構成について説明する。組電池１０は、インバータ等を含む駆動部２２を介して、車両の駆動源である電動モータ２１に電力を供給する。また、電動モータ２１は、発電機としても機能するモータジェネレーターであって、減速時等に回生ブレーキによる発電を行う。発電された電力は、駆動部２２を介して組電池１０に供給される。組電池１０は、電動モータ２１から供給された電力により充電される。

冷却システム１１は、電池制御部２０と、冷却ファン１７とを有する。電池制御部２０は、記憶部、電流値取得部、風量取得部、ばらつき推測、充放電制御部及び制御装置に対応する。電池制御部２０は、演算部、演算領域として機能する揮発性記憶部、各種プログラムが格納された不揮発性記憶部を備えている。演算部は、不揮発性記憶部に格納されたプログラムに従って、各種制御を行う。電池制御部２０は、組電池１０の温度や電圧等を監視し、異常を検出した場合は充電及び放電の制限や停止により、組電池１０を保護する。また、電池制御部２０は、組電池１０の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を演算する。また、電池制御部２０は、組電池１０の温度等に基づき、冷却ファン１７への印加電圧を制御して、風量を調整する。

また、充放電制御装置１６は、組電池１０に並列に接続された電圧検出部２５と、組電池１０に直列に接続された電流検出部２６とを有する。電圧検出部２５は、組電池１０に印加された電圧を検出し、電流検出部２６は、組電池１０を流れる電流を検出する。電圧検出部２５及び電流検出部２６は、検出値を電池制御部２０に出力する。また、充放電制御装置１６は、組電池１０の温度を検出する温度センサ２７を有している。温度センサ２７は、検出値を電池制御部２０に出力する。なお、温度センサ２７は、一つの電池モジュール１５の内部温度又は外側温度を測定するものであってもよいし、組電池１０のケース１２内の雰囲気温度を検出するものであってもよい。

電池制御部２０は、例えば電流値及び電圧検出値に基づき演算した組電池１０のＳＯＣを、負荷制御部としての車両制御部２８に出力する。車両制御部２８は、入力したＳＯＣに基づき、ＳＯＣが所定範囲に含まれるように駆動部２２を制御する。

次に、図３及び図４を参照して、電池制御部２０による温度ばらつきの判定について説明する。上述したように、組電池１０を構成する複数の電池モジュール１５の間では温度ばらつきが生じることがある。発明者らは、電池モジュール１５を流れる電流値の二乗値及び冷却ファン１７の風量と、温度ばらつきとの間に相関性があること、その相関性に基づき複数の電池モジュール１５の間の温度のばらつきについて推測できることを見出した。なお、本実施形態では、二乗値の算出に用いられる電流値は、組電池１０の充放電電流の値である。但し、二乗値の算出に用いられる電流値として、放電電流のみの値、充電電流のみの値を用いてもよい。

図３に示すように、温度ばらつきを推測する際には、電流値の二乗値及び冷却ファン１７の風量の相関性を示す温度ばらつき情報であるマップ４０を用いる。マップ４０は、予め作成された２次元のマップであって、縦軸が、電流検出部２６から入力した電流値を二乗した値であり、横軸が、冷却ファン１７の風量を示している。マップ４０は、境界線Ｌ１を介して、温度ばらつきが所定温度以上である可能性が高い第１領域４１と、温度ばらつきが所定温度未満である可能性が高い第２領域４２とを有している。なお、図３では、温度ばらつきを、各電池モジュール１５の温度のうち最大温度と最小温度との差（最大温度差）としており、境界線Ｌ１は、温度ばらつき５℃の境界線である。また、第１領域４１は、温度ばらつきが５℃以上である可能性が高い領域である。境界線Ｌ１は、電流値の二乗値が大きくなるほど５℃以上の温度ばらつきが生じやすい傾向があり、冷却ファン１７の風量が大きくなると５℃以上の温度ばらつきが生じ始める電流値の二乗値が大きくなることを示している。なお、温度ばらつきが生じやすい車両状態は、例えば、組電池１０を流れる電流値が大きくなる頻度が高く、且つ冷却ファン１７の風量が小さい状態の継続時間が長いか又は頻度が高い状態である。組電池１０を流れる電流値が大きくなる場合は、例えば急加速等の場合である。また、冷却ファン１７の風量が小さい場合は、例えば、冷却ファン１７の駆動時に発生する音を小さくする必要がある低速走行等である。

電池制御部２０は、電流検出部２６により検出された電流の値、及び冷却ファン１７の風量を取得する。風量は、冷却ファン１７に与える電流量等と相関関係があるため、当該電流量等から算出することができる。なお、風量を１分間あたりの空気供給量としたとき、その１分間の間に印加電圧が変動する場合には、その変動も加味して風量を算出する。そして、電池制御部２０は、マップ４０のうち、取得した電流値の二乗値と冷却ファン１７の風量とで定まる座標が、第１領域４１及び第２領域４２のいずれに含まれるのかを判断する。電池制御部２０は、電流値の二乗値及び冷却ファン１７の風量で定まる座標が第１領域４１に含まれると判断したとき、電流値及び風量の取得を継続して行う。そして取得された電流値の二乗値と冷却ファン１７の風量とで定まる座標が、マップ４０のうち、第１領域４１及び第２領域４２のいずれに含まれるのかを繰り返し判断し、当該座標が第１領域４１に含まれる状態が一定時間継続された場合に、電池モジュール１５の間に温度ばらつきが生じていると判断する。

図４を参照して、マップ４０の構成について詳述する。図４中、左上側のグラフは、発熱量を一定にしたときの風量と温度ばらつきとの関係を示している。二次電池の発熱要因は、ジュール効果による発熱（ジュール熱）、活物質の電気化学反応による発熱、その他の化学反応の発熱等があるが、ジュール効果による発熱量は、それらの要因による発熱量よりも大きい。ジュール効果による発熱量Ｑは、電池モジュール１５を流れる電流の二乗に比例する。例えば電流の値を「Ｉ」とし、電池モジュール１５の内部抵抗を「Ｒ」としたとき、電池モジュール１５の瞬間的な発熱量は「Ｑ＝Ｉ^２・Ｒ」と表すことができる。また、電池モジュール１５の充放電時の各曲線Ｌ１１〜Ｌ１３は、温度ばらつきを各電池モジュール１５の温度のうち最大温度と最小温度との差としたとき、風量Ｆ_０において上から温度ばらつき５℃、温度ばらつき４℃、温度ばらつき３℃の曲線である。いずれの曲線も、風量が大きくなるに伴い温度ばらつきが小さくなる。また、風量Ｆ_０においては、各曲線Ｌ１１〜Ｌ１３の温度ばらつき（温度差）は１℃であるが、風量が大きくなるに伴い温度ばらつきは１℃よりも小さくなる。

図４中、左下側のグラフは、風量を一定にしたときの発熱量と温度ばらつきとの関係を示している。各曲線Ｌ１５〜Ｌ１８は、冷却ファン１７に印加された一定の電圧が、それぞれ１Ｖ，２Ｖ，４Ｖ，８Ｖのときの発熱量と温度ばらつきの関係を示す。各曲線Ｌ１５〜Ｌ１８によって示されるように、温度ばらつきは発熱量に比例して大きくなる。

図４中、右側のグラフは、図４中左上側に示す風量と温度ばらつきとの関係と、図４中左下側に示す発熱量と温度ばらつきとの関係とに基づく、電流値の二乗値と風量との関係を示す。各曲線Ｌ２０は、曲線Ｌ２１よりも温度ばらつきが大きく、曲線Ｌ２１は、曲線Ｌ２２よりも温度ばらつきが大きい。いずれの曲線も、風量が「０」の時点から大きくなるに伴い電流値の二乗値が大きくなり、所定の値でほぼ一定となる。図３に示すマップ４０は、このうち電流値の二乗値が一定の値となる前の領域を切り出したものであり、略比例関係が成り立つ部分である。マップ４０に使用される領域は、電流値の二乗値が３０００〔Ａ^２〕以下、風量が２００〔ｍ^３／ｈｒ〕以下の範囲である。

次に、電池制御部２０の動作について説明する。電池制御部２０は、組電池１０の温度等が異常状態にあるか否かを判定する異常判定処理と、温度ばらつきがあるか否かを推測する温度ばらつき推測処理とを行う。

異常判定処理では、電池制御部２０は、温度センサ２７から温度検出値を取得して、組電池１０の温度の異常の有無を判断する。電池制御部２０は、組電池１０が過熱状態であると判断すると、組電池１０が過熱状態であることを車両制御部２８に通知する。また、電池制御部２０は、例えば車両制御部２８から指令を入力した場合や、電池温度の異常を検出した場合等には、冷却ファン１７に対する印加電圧を増大させる等して、その風量を増加させる。また、電池制御部２０は、車両の空調システム等、冷却ファン１７以外の負荷に対する電流の供給状態に応じて、冷却ファン１７に対する印加電圧等を増減させる場合がある。

図５及び図６を参照して、温度ばらつき推測処理について説明する。温度ばらつき推測処理は、温度・風量取得処理と、判定処理とを含む。
図５を参照して、温度・風量取得処理について説明する。電池制御部２０は、電流検出部２６から電流値を取得するとともに、冷却ファン１７の風量を取得する（ステップＳ１）。風量は、例えば冷却ファン１７に供給される電流量から算出する。また、電池制御部２０は、取得した電流値及び風量を、自身の不揮発性記憶部に記録する（ステップＳ２）。電池制御部２０は、ステップＳ１，Ｓ２を、所定の間隔毎に繰り返す。所定の間隔は、風量を１分間の空気供給量とするとき、その１分間未満であることが好ましく、例えば１０秒である。この場合、１回目の取得処理で風量を測定している間に、次の取得処理が開始されることとなる。

次に図６を参照して、判定処理について説明する。この判定処理は、温度・風量取得処理と並行して行われる。判定処理は、イグニッションスイッチがオフ状態からオン状態とされると開始され、オン状態からオフ状態とされると終了する。

まず電池制御部２０は、自身の不揮発性記憶部に記憶された電流値のうち、任意の時間Ｔにおける電流値を取得して、取得した電流値から電流二乗値を算出する（ステップＳ１１）。ここでは、複数の時点で検出された電流値及び風量に基づき行う。これは、風量は、例えば１分間等の単位時間あたりの空気供給量であるのに対し、電池制御部２０が取得する電流値が瞬間的な値であり、基準とする時間単位のずれが判定精度を低下させる可能性があるためである。また、電流の大きさに応じて変わる熱量が、温度センサ等の外部への影響として反映されるまで時間を要するためである。

電池制御部２０は、異なる複数の時点で検出された電流値を用いて電流二乗値を算出する。ここでは、例えば時間Ｔ１〜Ｔ１０でそれぞれ検出された電流値を用いて、電流二乗値を算出する。時間Ｔ１〜Ｔ１０に検出された電流値は、例えば１０秒等の所定間隔毎に連続して取得された値である。例えば、時間Ｔ１を「０秒」とするとき、時間Ｔ１０は、「９０秒」である。また、時間Ｔ２〜Ｔ９は、１０秒、２０秒、３０秒…、８０秒である。

また、電池制御部２０は、自身の不揮発性記憶部に記憶された風量のうち、異なる時間Ｔ１〜Ｔ１０に検出された風量を取得する（ステップＳ１２）。さらに、電池制御部２０は、ステップＳ１で算出した電流二乗値及びステップＳ２で取得した風量とマップ４０とに基づき、電池モジュール１５の間の温度ばらつきが所定値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。

図７に示すように、電池制御部２０は、時間Ｔ１〜Ｔ１０の電流の二乗値及び時間Ｔ１〜Ｔ１０の風量でそれぞれ定められる１０個の座標Ｐを、マップ４０内に位置付けする。また、電池制御部２０は、１０個の座標Ｐのうち、第１領域４１に含まれる座標が、例えば５個等の一定数以上であるか否かを判断することによって、温度ばらつきが所定値以上であるか否かを判断する。第１領域４１に含まれる座標が一定数以上である場合には、温度ばらつきが所定値以上であると判断する（ステップＳ１３：ＹＥＳ）。また、第１領域４１に含まれる座標が一定数未満である場合には、温度ばらつきが所定値未満であると判断する。このように、複数の時点で検出された電流値及び風量を用いることによって、所定温度以上の温度ばらつきが生じているにも関らず温度ばらつきがないと判定することや、所定温度以上の温度ばらつきが生じていないにも関らず温度ばらつきがあると判定する誤判定を抑制することができる。

ステップＳ１３において、電池制御部２０は、温度ばらつきが所定値以上であると判断すると（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、制限要求を車両制御部２８に出力する（ステップＳ１４）。例えば、電池制御部２０は、制限要求として、組電池１０の電流値を小さくする要求を車両制御部２８に出力する。また、電池制御部２０は、制限要求として、組電池１０の放電及び充電の少なくとも一方を停止する要求を車両制御部２８に出力する。車両制御部２８は、制限要求を入力すると、制限要求に応じた充放電制御を行う。例えば、車両制御部２８は、電動モータ２１の負荷を軽減させて組電池１０から供給される電流値を小さくする一方、エンジンの負荷を増大させる。又は、例えば車両がハイブリッド自動車である場合には、車両制御部２８は、組電池１０に対する充電及び放電を停止させるか、又は組電池１０からの放電のみを停止して、エンジンの駆動のみで車両を走行させる。又は、車両制御部２８は、空調システム等への供給電流を小さくする。また、これらの制御に伴い、車室内に設けられた通知ランプ等の報知装置を介して異常を通知してもよい。その結果、例えば急加速の頻度が高く且つ低速走行の継続時間が長いか又は頻度が高いような温度ばらつきが生じやすい車両状態でも、電池モジュール１５間の温度ばらつきの発生を抑制することができる。

一方、ステップＳ１３において、電池制御部２０が、温度ばらつきが所定値未満であると判断すると（ステップＳ１３：ＮＯ）、制限要求を出力せず、判定処理を終了する。そして、終了条件が成立するまで、ステップＳ１１からステップＳ１４の処理を繰り返す。

以上説明したように、第１実施形態によれば、以下に列挙する効果が得られるようになる。
（１）組電池１０を構成する電池モジュール１５の間の温度ばらつきを、電流値の二乗値及び冷却ファン１７の風量に関連付けて記録されたマップ４０を用いて推測する。このため、電池の状態を検出するセンサを電池モジュール１５毎に設けなくても、二次電池の温度ばらつきを推測することができる。

（２）電池モジュール１５の間の温度ばらつきが所定値以上である場合に、制限要求が電池制御部２０によって出力され、車両制御部２８によって、その制限要求に応じた制御が実行される。これによって、例えば、電池モジュール１５を流れる電流が小さくされたり、電池モジュール１５の充電及び放電の少なくとも一方が停止されたりする。その結果、電池モジュール１５の充電及び放電の少なくとも一方が制限されることによって電池モジュール１５の発熱量が小さくなるため、電池モジュール１５の間の温度ばらつきを小さくすることができる。

（３）風量は、例えば１分間等の単位時間あたりの空気供給量であるのに対し、取得された電流値は負荷に供給された瞬間的な値であり、基準とする時間の単位にずれがある。また、電流の大きさに応じて変わる熱量が、温度センサの値等の外部への影響として反映されるまで時間を要する。上記実施形態によれば、電流値の二乗値及び冷却ファン１７の風量で定まる座標が一定数以上である場合に制限要求が出力されるので、電流値及び風量の基準とする時間にずれがあり、電流の大きさに応じて変わる熱量が外部への影響として反映されるまでに時間を要したとしても、温度ばらつきの判定精度を良好なものとすることができる。

（他の実施形態）
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・図８に示すように、マップ４０は、複数の境界線によって３つ以上の領域に区画されてもよい。例えば、境界線Ｌ１のほかに、温度ばらつきが異なる境界線Ｌ２，Ｌ３をマップ４０に設けるようにしてもよい。境界線Ｌ２は、温度ばらつき４℃等の所定温度となる線であり、境界線Ｌ３は、温度ばらつきが３℃等の所定温度となる線である。これにより、マップ４０は、温度ばらつきが５℃以上である可能性が高い第１領域４１、温度ばらつきが４℃以上５℃未満である可能性が高い第２領域４２、温度ばらつきが３℃以上４℃未満である可能性が高い第３領域４３、温度ばらつきが３℃未満である可能性が高い第４領域４４に区画される。電池制御部２０は、電流検出部２６から入力した電流値の二乗値及び冷却ファン１７の風量で定まる座標が、マップ４０のうち、第１領域４１〜第４領域４４のいずれに含まれるのかを判断する。また、各領域４１〜４４については、異なる閾値が設けられている。例えば、第１領域４１については、電流値の二乗値及び冷却ファン１７の風量で定まる座標が第１領域４１に含まれる時間が所定時間Ｔｍ１以上であれば、温度ばらつきが生じていると判定する。また、第２領域４２については、電流値の二乗値及び冷却ファン１７の風量で定まる座標が第２領域４２に含まれる時間が、所定時間Ｔｍ１よりも長い所定時間Ｔｍ２以上であれば、温度ばらつきが生じていると判定する。同様に、第３領域４３及び第４領域４４についても、温度ばらつきの有無について判定するための時間を、少なくとも所定時間Ｔｍ１よりも長くする。このようにすると、温度ばらつきが比較的小さいうちに組電池１０の出力を制限して電池特性の低下を抑制できるとともに、温度ばらつきが小さく、電池特性の低下の可能性が比較的小さい場合には、誤判定による組電池１０の出力の制限をより確実に抑制することができる。

・上記実施形態及び他の実施形態では、電流値の二乗値及び冷却ファン１７の風量で定まる座標が第１領域４１に含まれる数が一定数以上である場合に所定値以上の温度ばらつきがあるとして判定した。これに代えて、電流値の二乗値及び冷却ファン１７の風量で定まる１つの座標が第１領域４１に含まれる場合には、温度ばらつきが所定値と判定してもよい。

・上記実施形態及び他の実施形態では、図６のステップＳ１３において、電流二乗値及び風量で定められる座標がマップ４０のいずれの領域に含まれるかによって温度ばらつきの値の範囲を推測したが、温度ばらつきの値そのものを推測するようにしてもよい。

・上記実施形態及び他の実施形態では、組電池１０と冷却ファン１７との間にダクト１６Ａを設けたが、組電池１０のケース１２に冷却ファン１７が直接的に連結されていてもよい。また、組電池１０のケース１２の吸入口及び排出口の位置は、特に限定されない。この場合でも、最も端に設けられた電池モジュール１５は冷却されやすく、一対の電池モジュール１５に挟まれた電池モジュール１５は冷却されにくい。

・上記実施形態及び他の実施形態では、マップ４０は、２次元のマップとしたが、３次元マップであってもよい。３次元のマップは、例えば、電流値の二乗値、風量、及び温度ばらつきをパラメータとするマップであってもよく、電流値の二乗値、風量、及び冷却ファン１７の回転数からなる３次元の領域を温度ばらつきの値に応じた領域に分けたマップであってもよい。

・上記実施形態及び他の実施形態では、電池モジュール１５を流れる電流値と、冷却ファン１７に供給される電流量に基づく風量とを用いて、温度ばらつきを推測した。これに代えて、所定期間内に連続して取得した電流値を二乗した値の積算値と、所定期間内の風量とを用いて、温度ばらつきを推測してもよい。これによれば、電流値の二乗値を算出する期間と、風量の単位時間である期間とが一致するため、少なくともそれらの情報が取得される期間のずれが解消される。そして、このように期間のずれが解消されることによって、期間のずれに起因する温度ばらつきについての誤判定を抑制することができる。

・上記実施形態及び他の実施形態では、冷却ファン１７の風量を、冷却ファン１７に供給される電流量から算出したが、これ以外の方法で冷却ファン１７の風量を算出するようにしてもよい。例えば、組電池１０のケース１２内に設けられ、空気流量を検出する流量計を用いて算出してもよい。

・上記実施形態及び他の実施形態では、風量を可変とする冷却ファン１７によって、電池モジュール１５を冷却した。これに代えて、風量が一定である冷却ファン１７によって、電池モジュール１５を冷却してもよい。このとき、マップ４０を、電流値の二乗値と温度ばらつきとを変数とするマップとしてもよい。

・上記実施形態及び他の実施形態では、電池制御部２０は、電池モジュール１５の間の温度ばらつきが所定値以上である場合に、車両制御部２８に対し、電池モジュール１５を流れる電流の大きさを制限する制限要求を出力するようにした。これに代えて、電池制御部２０は、車両制御部２８に対し、電池モジュール１５の間の温度ばらつきの値又は値の範囲を出力してもよい。又は、電池制御部２０は、車両制御部２８に対し、電池モジュール１５の間の温度ばらつきが所定値以上となったことを通知してもよい。この場合、車両制御部２８は、電池制御部２０から入力した温度ばらつきの値又は値の範囲や通知や、車両の走行状態に基づき、組電池１０に対する充放電制御を決定し、電池制御部２０に充放電制御についての指令を出力する。

・上記実施形態及び他の実施形態では、組電池１０を構成する複数の電池モジュール１５の間の温度ばらつきについて判定を行った。これに代えて、複数の電池モジュール１５から構成されるブロックが複数設けられている場合には、これらのブロックの間の温度のばらつきについて判定するようにしてもよい。複数のブロックは、同じケース１２内に収容され、同じ冷却ファン１７によって空冷されているものとする。また、例えばブロックは並列に接続され、電流値は各ブロックを流れる電流値を取得する。ブロックの間の温度ばらつきは、組電池１０全体の電池特性を低下させることがあるため、このようにすることによって、組電池１０の電池特性の低下を抑制することができる。

・上記実施形態及び他の実施形態では、組電池１０を、直列に接続された複数の電池モジュール１５から構成した。これに代えて、組電池１０を、並列に接続された複数の電池モジュール１５から構成してもよい。この場合であっても、電池制御部２０によって、各電池モジュール１５に流れる電流は同じとなるように制御されるため、電流の二乗値及び冷却ファン１７の風量と共通のマップ４０とに基づき、温度ばらつきを推測することができる。

・上記実施形態及び他の実施形態では、電流の二乗値及び冷却ファン１７の風量とマップ４０とに基づき、電池モジュール１５の間に温度ばらつきが生じているか否かを推測した。これに代えて、電流の二乗値及び冷却ファン１７の風量とマップ４０とから判定される温度ばらつきの傾向に基づき、所定時間後の温度ばらつきの有無を推測するようにしてもよい。所定時間後の温度ばらつきがあると推測される場合、電池制御部２０は、車両制御部２８に対し、上記各実施形態と同様に制限要求を出力する。このようにすると、温度ばらつきの発生を未然に防ぐことができる。

・上記実施形態及び他の実施形態では、組電池１０は、自動搬送機や荷役用の特殊自動車、電気自動車、ハイブリッド自動車等に搭載されるものとしたが、これ以外のシステムを構成するものであってもよい。例えば、船舶、航空機等の移動体に設けられるものであってもよく、発電所から変電所等を介して二次電池が設置されたビルや家庭等に電力を供給する電力供給システムであってもよい。

１０…組電池、１１…冷却システム、１２…ケース、１５…電池モジュール、１６…充放電制御装置、１７…冷却ファン、２０…記憶部、電流値取得部、風量取得部、ばらつき推測、充放電制御部及び制御装置としての電池制御部、２１…電動モータ、２２…駆動部、２５…電圧検出部、２６…電流検出部、２７…温度センサ、２８…負荷制御部としての車両制御部、３０…車両制御システム、４０…マップ。

Claims (5)

1. 二次電池の充電及び放電を制御する二次電池の制御装置において、
   前記二次電池の間に生じうる温度ばらつきを、前記二次電池を流れる電流の二乗値、及び空気を供給して前記二次電池を冷却する回転機の風量に関連付けて記録した温度ばらつき情報が格納された記憶部と、
   前記二次電池を流れる電流値を取得する電流値取得部と、
   前記回転機の風量を取得する風量取得部と、
   前記温度ばらつき情報のうち、前記取得した電流値の二乗値及び前記取得した風量に対応付けられる温度ばらつきを取得して前記二次電池の温度ばらつきについて推測するばらつき推測部と、を備えることを特徴とする
   二次電池の制御装置。
2. 前記二次電池の間の温度ばらつきが所定値以上である場合に、前記二次電池の負荷を制御する負荷制御部に対し、前記二次電池からの供給電力を制限するための制限要求を出力する充放電制御部を備える
   請求項１に記載の二次電池の制御装置。
3. 前記充放電制御部は、前記二次電池の間の温度ばらつきが前記所定値以上の状態が一定の時間以上継続された場合に、前記制限要求を出力する
   請求項２に記載の二次電池の制御装置。
4. 前記充放電制御部は、前記二次電池の間の温度ばらつきを複数回にわたって取得し、前記取得した温度ばらつきが前記所定値以上である回数が、単位時間内において一定の回数以上である場合に、前記制限要求を出力する
   請求項２に記載の二次電池の制御装置。
5. 二次電池の充電及び放電を、制御装置を用いて制御する二次電池の制御方法において、
   前記制御装置には、前記二次電池の間に生じうる温度ばらつきを、前記二次電池を流れる電流の二乗値、及び前記二次電池を冷却する回転機の単位時間あたりの空気供給量である風量に関連付けて記録した温度ばらつき情報が格納されており、
   前記制御装置が、
   前記二次電池を流れる電流値と、前記回転機の風量とを取得し、
   前記温度ばらつき情報のうち、前記取得した電流値の二乗値及び前記取得した風量に対応付けられる温度ばらつきを取得して前記二次電池の温度ばらつきについて推測することを特徴とする
   二次電池の制御方法。