JP2019126170A - 二次電池の温度管理システムおよび温度管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 二次電池の充放電能力の低下および劣化を抑制する二次電池の温度管理システムおよび温度管理方法を提供する。【解決手段】 実施形態による温度管理システムは、停止指令を受信したときに、外気温と、組電池１の温度と、温度調節機能５、６、７が作動していないときの筐体４の熱伝達率ｈｃと、を用いて現在時刻から起動予定時刻ｔｓまでの組電池１の温度の推移を演算し、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が温度範囲Ｔ１の上限値よりも高いとき、及び、温度範囲Ｔ１の下限値よりも低いときに、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が温度範囲Ｔ１に含まれるような組電池１の温度の推移と、現在時刻から温度調節機能５、６、７を作動させたときの組電池１の温度の推移とから、温度調節機能５、６、７を停止する時刻を演算し、温度調節機能５、６、７を停止する時刻まで温度調節機能５、６、７を作動させた後、電源を停止する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、二次電池の温度管理システムおよび温度管理方法に関する。

近年、携帯電子機器や電動車両などの移動体の電源として二次電池が用いられている。例えば電動車両の電源として二次電池を採用する場合、短時間で充電が完了し、内燃機関による動力で駆動される従来の車両と同等の航続距離を実現することが要求される。一方で、二次電池を積載可能な車両内のスペースや重量には限りがある。これらのことから、体積および重量に対する蓄電容量が大きく、かつ、低抵抗であるリチウムイオン電池のセルを複数組み合わせた組電池が、移動体の電源として普及しつつある。

二次電池は充電および放電を繰り返し行うと温度が上昇することが知られている。例えば二次電池を充電すると、セルにおける化学反応による反応熱と、内部抵抗によるジュール熱とが発生し、二次電池の温度が上昇する。例えばリチウムイオン電池は、充電が進み過充電状態となると、二次電池のセルが爆発する可能性があり危険である。また、リチウムイオン電池は、低温環境にて出力が低下することが知られている。したがって、リチウムイオン電池を使用する際には、充放電性能を低下させず、劣化の進行を抑える上で温度管理が重要である。

二次電池を安全に利用し、また、二次電池の劣化の進行を抑えるために、例えば、使用温度範囲と保存温度範囲が定められている。さらに、使用温度範囲なかでも上限値近傍の温度範囲ならびに下限値近傍の温度範囲では、二次電池に充電若しくは放電可能な電力量や充放電のレートは、低下することが知られている。したがって、二次電池の充放電性能を低減させず、かつ、劣化を抑えるためには、使用温度範囲よりも更に狭い温度範囲で二次電池を使用することが望ましい。

このため、リチウムイオン電池等の二次電池を搭載する機器は、二次電池のセル電圧、二次電池の総電圧、充放電電流、温度などを監視する電池監視回路を搭載し、二次電池の温度が所定の範囲となるように充電および放電の制御を行っている。

従来、二次電池を搭載した機器には、二次電池が所定の温度範囲で動作するように、ファンを用いた空冷やラジエータを用いた水冷による冷却機能や、ヒーター等を用いた加熱機能が搭載されている場合がある。また、二次電池の温度が所定の上限値を超過したとき、および、所定の下限値を下回ったりしたときに、二次電池を搭載した機器にて蓄電のための充電電流や走行のための放電電流を制限する方法が取られている。

特開２０１４−１８４７９５号公報

例えば、二次電池を搭載した電動車両は、利用に供さないときには二次電池の電力消費を抑えるために主電源が遮断され、二次電池の冷却機能や加熱機能も停止される。したがって、電動車両は、走行や充電を完了した後に主電源が遮断された状態となり、二次電池の温度が高い状態のまま放置される可能性があった。電動車両の主電源が遮断されている期間が継続すると、夏季や高温地域では、二次電池の温度が長時間低下しない可能性が高くなる。二次電池が電動車両の屋根上に搭載されている場合には、太陽光の輻射熱でさらに二次電池が高温となってしまう可能性があった。

二次電池が高温の状態で主電源を遮断して電動車両が停車し、次回、たとえば翌日の運転を開始しようとするときに、二次電池の温度が十分に低下しないまま走行を開始すると、所望の走行性能が得られない、あるいは上限温度超過により走行できないことが想定される。また、二次電池の充電時には二次電池の温度上昇が蓄積し、所望の充電性能が得られない、あるいは上限温度超過により充電ができない可能性があった。

また、電動車両の主電源が遮断されている期間が継続すると、冬季や低温地域にて外気温が氷点下となるような場合、二次電池の温度が概ね外気温と等しい低温状態となる可能性があった。したがって、主電源を遮断して電動車両が停車し、二次電池が低温の状態で次回たとえば翌日の運転を開始しようとするときに、二次電池の温度が十分に上昇しないまま走行を開始すると、所望の走行性能が得られない、あるいは、二次電池の温度が所定の下限温度を下回り走行できない可能性があった。

また、二次電池が低温であるときに充電を行うと、所望の充電性能が得られず、１回の充電による電動車両の走行可能距離が短くなる可能性があった。
このため、電動車両が走行や充電を開始する前に、二次電池の冷却や加熱を行うことが必要であるが、主電源を起動した時点で、二次電池が高温あるいは低温であることが判明するため、電動車両を起動してから走行や充電が可能となるまで相当の時間を要する可能性があった。

本発明の実施形態は上記事情を鑑みて成されたものであって、二次電池の充放電能力の低下および劣化を抑制する二次電池の温度管理システムおよび温度管理方法を提供することを目的とする。

実施形態による二次電池の温度管理システムは、一又は複数の二次電池セルを含む組電池と、前記組電池の電圧および温度を検出する電池管理回路と、前記組電池の温度調節機能と、前記組電池および前記電池管理回路を少なくとも収納した筐体と、外気温を検出する外気温度センサと、時計を含む時間管理部と、起動予定時刻と、前記組電池の温度範囲の上限値および下限値と、前記温度調節機能が作動しているときの前記筐体の熱伝達率と、前記温度調節機能が停止しているときの前記筐体の熱伝達率と、を記憶した記憶部と、停止指令を受信したときに、前記外気温と、前記組電池の温度と、前記温度調節機能が作動していないときの筐体の熱伝達率と、を用いて現在時刻から前記起動予定時刻までの前記組電池の温度の推移を演算し、前記起動予定時刻における前記組電池の温度が前記温度範囲の上限値よりも高いとき、及び、前記起動予定時刻における前記組電池の温度が前記温度範囲の下限値よりも低いときに温度調節指令を出力する判定部と、前記温度調節指令を受信したときに、前記起動予定時刻における前記組電池の温度が前記温度範囲に含まれる前記組電池の温度の推移と、現在時刻から前記温度調節機能を作動させたときの前記組電池の温度の推移とから、前記温度調節機能を停止する時刻を演算する電池温度演算部と、前記温度調節機能を停止する時刻まで前記温度調節機能を作動させた後、電源を停止する電池温度制御部と、を備える。

図１は、第１実施形態の温度管理システムの一構成例を概略的に示す図である。 図２は、実施形態の温度管理システムの制御回路の動作の一例を説明するための図である。 図３は、実施形態の温度管理システムの制御回路の動作の一例を説明するための図である。 図４は、実施形態の温度管理システムの制御回路の動作の一例を説明するための図である。 図５は、実施形態の温度管理システムの制御回路の動作の一例を説明するための図である。 図６は、第３実施形態の二次電池の温度管理システムの一構成例を概略的に示す図である。 図７は、第４実施形態の二次電池の温度管理システムの一構成例を概略的に示す図である。 図８は、第５実施形態の二次電池の温度管理システムの一構成例を概略的に示す図である。 図９は、第６実施形態の二次電池の温度管理システムの一構成例を概略的に示す図である。

以下、実施形態の二次電池の温度管理システムおよび温度管理方法について、図面を参照して説明する。
図１は、第１実施形態の二次電池の温度管理システムの一構成例を概略的に示す図である。

本実施形態の二次電池の温度管理システムは、例えば、日常的に使用される自家用車、バス、架線を備えない軌道車両などの電動車両に搭載可能である。
本実施形態の温度管理システムは、例えば、電動車両に搭載された組電池１の温度を管理する温度管理システムであって、組電池１と、電池管理回路２と、電池温度センサ３と、収容箱（筐体）４と、温度調節機能と、外気温度センサ８と、操作部９と、主電源スイッチ１０と、制御回路１１と、電源回路１２と、遮断器１３、１４と、を備えている。温度調節機能は、ヒーター５を含む加熱機能と、冷却用パイプ６および熱交換器７を含む加熱機能と、の少なくとも一方を含む。

組電池１は、一つの二次電池セルにより構成され、又は、複数の二次電池セルを組み合わせて所定の電圧および蓄電容量を実現するように構成されている。本実施形態では、組電池１はリチウムイオン電池の電池セルを複数組み合わせて構成されている。

電池温度センサ３は、組電池１の近傍に配置され、組電池１の温度を検出する。電池温度センサ３は、少なくとも１つあればよく、複数の電池温度センサ３により組電池１近傍の複数の箇所の温度を検出するように構成されてもよい。

電池管理回路２は、少なくとも、組電池１の複数の電池セルそれぞれの電圧、組電池１の電圧、電池温度センサ３にて検出された組電池１の温度を周期的に取得することができる。電池管理回路２は、図示しない電流センサより組電池１の充電電流および放電電流を周期的に取得可能に構成されてもよい。

電池管理回路２は、外部（例えば上位制御回路である制御回路１１）と通信可能に構成され、取得した電圧および温度に相当する値を、外部へ通知することができる。電池管理回路２は、例えば、メモリと、このメモリに記録されたプログラムを実行可能な少なくとも１つのプロセッサと、を備えた演算回路であってもよい。

ヒーター５は組電池１の近傍に配置され、制御回路１１からの制御信号に従って組電池１の加熱を行う。ヒーター５は、電源回路１２を介して組電池１から電源供給される。
収容箱４は、組電池１と、電池管理回路２と、１又は複数の電池温度センサ３と、ヒーター５と、を収納する。また、収容箱４の一部分には、冷却用パイプ６が貫通する孔が形成され、収容箱４は冷却用パイプ６の一部を収容する。

冷却用パイプ６は、熱交換器７と組電池１近傍とを経由するループ状に配置されている。冷却用パイプ６内には冷媒が充填される。
熱交換器７は、制御回路１１からの制御信号に従って動作し、例えば、組電池１近傍にて温められて戻ってきた冷媒を冷却するファンなどの冷却手段と、冷却した冷媒を組電池１近傍へ送出して冷却用パイプ６内にて冷媒を循環させるポンプとを備えている。熱交換器７は、電源回路１２を介して組電池１から電源供給される。

外気温度センサ８は、例えば少なくとも一部が外気と接触するように配置され、外気温を検出する。外気温度センサ８は少なくとも１つあればよく、複数の外気温度センサ８により複数の箇所にて外気の温度を検出するように構成されてもよい。
操作部９は、例えば、タッチパネル、キーボード、スイッチなどを備えたユーザが操作可能なインタフェースであって、種々の情報を表示および入力可能に構成されている。

主電源スイッチ１０は、ユーザにより操作可能に配置され、組電池１から制御回路１１への電源を供給と停止とを切替える指令を制御回路１１へ供給する。なお、主電源スイッチ１０は、温度管理システムを搭載した電子機器等を起動するスイッチであってもよい。その場合には、主電源スイッチ１０からの指令は制御回路１１の上位制御回路に送信されてもよく、制御回路１１は上位制御回路からの起動指令または停止指令に従って動作可能である。

制御回路１１は、主電源スイッチ１０がオフ（遮断）されたときには、停止あるいは時間管理部１１Ｆ等最低限の機能を保持したスタンバイ状態となる。制御回路１１は、主電源スイッチ１０がオフされている期間において、所定の時間間隔で起動し、電池管理回路２により電池温度センサ３を用いて組電池１の温度を取得し、外気温度センサ８から外気温を取得してもよい。

制御回路１１は、記憶部１１Ａと、組電池温度制御部１１Ｂと、判定部１１Ｃと、電池温度演算部１１Ｄと、通信部１１Ｅと、時間管理部１１Ｆと、を備え、電池管理回路２、ヒーター５、熱交換器７、および、遮断器１３、１４の動作を制御する。制御回路１１は、例えば、記憶部１１Ａを含むメモリと、このメモリに記録されたプログラムを実行可能な少なくとも１つのプロセッサと、を備えた演算回路であってもよい。

通信部１１Ｅは、例えば、電池管理回路２および上位の制御回路と通信可能に構成されている。時間管理部１１Ｆは、例えば時計を備え、時刻を通知したり、あらかじめ設定された時刻となったときに遮断器１４を閉じて電源回路１２から制御回路１１への電源供給を開始させたり、予め設定された時刻となったときに遮断器１４を開いて組電池１の主回路から電源回路１２への電源供給を停止したりすることが可能である。

記憶部１１Ａは、起動予定時刻ｔｓと、予め設定された組電池１の温度範囲の上限値および下限値と、温度調節機能が作動しているときの収納箱４の熱伝達率と、温度調節機能が停止しているときの収納箱４の熱伝達率と、を少なくとも記憶している。

記憶部１１Ａは、組電池１の保存温度範囲Ｔ３、使用温度範囲Ｔ２および推奨温度範囲Ｔ１それぞれの上限値と下限値とを記憶している。組電池１の保存温度範囲Ｔ３は使用温度範囲Ｔ２を含む温度範囲である。組電池１の使用温度範囲Ｔ２は推奨温度範囲Ｔ１を含む温度範囲である。すなわち、保存温度範囲Ｔ３の上限値は使用温度範囲Ｔ２の上限値よりも高く、使用温度範囲Ｔ２の上限値は推奨温度範囲Ｔ１の上限値より高い。保存温度範囲Ｔ３の下限値は使用温度範囲Ｔ２の下限値よりも低く、使用温度範囲Ｔ２の下限値は推奨温度範囲Ｔ１の下限値よりも低い。

すなわち、本実施形態の二次電池の温度管理システムでは、二次電池の持つ充放電特性を十分に発揮する温度範囲として、通常の使用温度範囲Ｔ２よりも狭い推奨温度範囲Ｔ１を設けて、推奨温度範囲Ｔ１内にて二次電池が利用されるように管理を行うこととしている。
使用温度範囲Ｔ２は、二次電池の充放電性能は推奨温度範囲Ｔ１よりも低下するものの、充電放電を行うことが可能な温度範囲である。なお、推奨温度範囲Ｔ１と使用温度範囲Ｔ２とは、同じ温度範囲としてもよい。
保存温度範囲Ｔ３は、例えば、組電池１が放電も充電もせず制御回路１１が停止しているときに、組電池１の劣化が抑制するために適切な温度範囲である。

また、記憶部１１Ａは、冷却機能である熱交換器７が作動しているときの収容箱４の熱伝達率ｈａ[Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）]と、加熱機能であるヒーター５が作動しているときの収容箱４の熱伝達率ｈｂ[Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）]と、冷却機能および加熱機能が作動していないときの収容箱４の熱伝達率ｈｃ[Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）]と、を記憶している。なお、熱伝達率ｈａは収容箱４から冷媒への熱伝達率であり、熱伝達率ｈｂはヒーター５から排出された暖かい空気から収容箱への熱伝達率であり、熱伝達率ｈｃは外部環境から収容箱４への熱伝達率である。熱伝達率ｈａ、ｈｂ、ｈｃの値は、操作部９からユーザが入力した値であってもよく、予め記憶部１１Ａに記憶された値であっても良い。

また、記憶部１１Ａは、起動予定時刻ｔｓを記憶している。起動予定時刻ｔｓは、例えば操作部９を操作してユーザが入力した次回起動する時刻であってもよい。また、記憶部１１Ａは、主電源スイッチ１０がオン（投入）されて制御回路１１が起動したときに、時間管理部１１Ｆから時刻を取得して記憶してもよい。記憶部１１Ａは、複数回の過去の起動時刻を記憶していてもよい。例えば、記憶部１１Ａに記憶された過去に起動された少なくとも１つの時刻の情報に基づいて、次回起動される時刻を決定し、起動予定時刻ｔｓとしてもよい。

また、記憶部１１Ａは、過日の外気温情報を記憶していてもよい。例えば、組電池１がバスや軌道のある公共交通手段などの電動車両に搭載され、電動車両が毎日同じルートを定時運行するようなときには、組電池１の温度の推移を演算するときに過日の外気温情報を参考にすることができる。制御回路１１は、所定の時間単位、たとえば３０分ごとに、少なくとも一日分の外気温変化を記録する機能を備えていてもよい。以下で説明するように、組電池１の温度の推移などを演算するときに用いる外気温情報は、演算時点の外気温と、記憶部１１Ａに記憶された季節ごとの平均外気温や前日の外気温の値を用いてもよい。

判定部１１Ｃは、停止指令を受信したときに、外気温と、組電池１の温度と、温度調節機能が作動していないときの収納箱４の熱伝達率と、を用いて現在時刻から起動予定時刻ｔｓまでの組電池１の温度の推移を演算し、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が温度範囲Ｔ１の上限値よりも高いとき、及び、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が温度範囲の下限値よりも低いときに温度調節指令を出力する。

すなわち、判定部１１Ｃは、主電源スイッチ１０がオフ（遮断）され、制御回路１１が停止指令を受信したときに、遮断器１３を開いて組電池１と負荷（若しくは充電器）との電気的接続を遮断したのち、組電池１を冷却する必要があるか否かを判断することができる。

判定部１１Ｃは、組電池１の現在ｔｎｏｗの（若しくは最新の）温度と、外気温と組電池１の現在ｔｎｏｗの（若しくは最新の）温度との差分ΔＴと、冷却機能が作動していないときの収容箱４の熱伝達率ｈｃと、を用いて、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度を演算する。

さらに、判定部１１Ｃは、記憶部１１Ａから推奨温度範囲Ｔ１の上限値を読み出し、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の上限値よりも高いか否かを判断する。起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の上限値以下であるときには、判定部１１Ｃは、遮断器１４を開いて制御回路１１を停止する。

起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の上限値よりも高いときには、判定部１１Ｃは、電池温度演算部１１Ｄへ冷却指令（温度調節指令）を送信する。

また、判定部１１Ｃは、遮断器１３を開いて組電池１と負荷（若しくは充電器）との電気的接続を遮断したのち、組電池１を加熱する必要があるか否かを判断することができる。判定部１１Ｃは、記憶部１１Ａから推奨温度範囲Ｔ１の下限値を読み出し、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の下限値よりも低いか否かを判断する。起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の下限値以上であるときには、判定部１１Ｃは、遮断器１４を開いて制御回路１１を停止する。

起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の下限値よりも低いときには、判定部１１Ｃは、電池温度演算部１１Ｄへ加熱指令（温度調節指令）を送信する。

電池温度演算部１１Ｄは、温度調節指令を受信したときに、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が温度範囲Ｔ１に含まれる組電池１の温度の推移と、現在時刻から温度調節機能を作動させたときの組電池１の温度の推移とに基づいて、温度調節機能を停止する時刻ｔｂｃを演算することができる。
また、電池温度演算部１１Ｄは、温度調節指令を受信したときに、温度調節機能を作動させて起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が温度範囲Ｔ１に含まれるように起動予定時刻ｔｓから遡って演算した組電池１の温度の推移と、判定部１１Ｃにて演算した組電池１の温度の推移とに基づいて、温度調節機能を作動させる時刻ｔａｃを演算した後、電源を停止することができる。

すなわち、電池温度演算部１１Ｄは、判定部１１Ｃから冷却指令を受信すると、外気温と、熱伝達率ｈｃと、推奨温度範囲Ｔ１の上限値とを用いて、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の上限値以下となる組電池１の温度の推移ＴＢを、現在時刻ｔｎｏｗから起動予定時刻ｔｓまでの期間について演算する。

続いて、電池温度演算部１１Ｄは、組電池１の現在時刻ｔｎｏｗの（若しくは最新の）温度と、現在時刻ｔｎｏｗの外気温と組電池１の現在時刻ｔｎｏｗの（若しくは最新の）温度との差分ΔＴと、冷却機能が作動しているときの収容箱４の熱伝達率ｈａと、を用いて、組電池１の温度の推移ＴＣを現在時刻ｔｎｏｗから時系列に沿って順次演算し、組電池１の温度が推移ＴＢの温度に到達する時刻ｔｂｃを求め、冷却停止時刻ｔｂｃを組電池温度制御部１１Ｂへ送信する。

また、電池温度演算部１１Ｄは、判定部１１Ｃから加熱指令を受信すると、起動予定時刻ｔｓにおける外気温と、加熱機能が作動しているときの収容箱４の熱伝達率ｈｂと、起動予定時刻ｔｓにおける外気温と推奨温度範囲Ｔ１の下限値との差分ΔＴ´とを用いて、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の下限値以上となる組電池１の温度の推移ＴＣを、起動予定時刻ｔｓから時系列を遡って順次演算し、組電池１の温度が推移ＴＡの温度に到達する時刻ｔａｃを求め、加熱開始時刻ｔａｃを組電池温度制御部１１Ｂへ送信する。

ここで、起動予定時刻ｔｓにおける外気温は、例えば、過去に検出された起動予定時刻ｔｓにおける１又は複数の外気温を記憶部１１Ａに記憶させておき、電池温度演算部１１Ｄが記憶部１１Ａから読みだした値を用いてもよく、ユーザが操作部９から予め入力して記憶部１１Ａに記憶された値を用いてもよい。

電池温度制御部１１Ｂは、温度調節機能を停止する時刻ｔｂｃを受信したときに、温度調節機能を停止する時刻ｔｂｃまで温度調節機能を作動させた後、電源を停止することができる。
また、電池温度制御部１１Ｂは、温度調節機能を作動させる時刻ｔａｃを受信したときに、温度調節機能を作動させる時刻ｔａｃに起動し、起動予定時刻ｔｓまで温度調節機能を作動させることができる。

組電池温度制御部１１Ｂは、電池温度演算部１１Ｄから送信される冷却停止時刻ｔｂｃ又は加熱開始時刻ｔａｃに応じて、ヒーター５と、熱交換器７との動作を制御可能である。
組電池温度制御部１１Ｂは、電池温度演算部１１Ｄから冷却停止時刻ｔｂｃを受信すると、熱交換器７を起動し、冷却停止時刻ｔｂｃまで作動させた後に熱交換器７を停止し、遮断器１４を開いて制御回路１１を停止する。

組電池温度制御部１１Ｂは、電池温度演算部１１Ｄから時刻ｔａｃを受信すると、時間管理部１１Ｆを制御して時刻ｔａｃに遮断器１４を閉じて制御回路１１を起動するように設定した後、遮断器１４を開いて制御回路１１を停止する。時刻ｔａｃとなったときに、時間管理部１１Ｆにより遮断器１４が閉じられて制御回路１１が起動し、組電池温度制御部１１Ｂは起動予定時刻ｔｓまでヒーター５を作動させる。

電源回路１２は、電池管理回路２、ヒーター５、熱交換器７、制御回路１１、および、その他補機に電力を供給する補機用補助電池である。電源回路１２は、例えば、組電池１からの電力供給により充電される二次電池を備えていてもよく、組電池１から供給される電圧を所定の電圧に変換して出力するＤＣ／ＤＣ回路を備えていてもよい。電源回路１２は、遮断器１４が開いて主回路からの電源供給が停止した後は、内蔵した二次電池から制御回路１１へ電源を供給可能に構成され、少なくとも制御回路１１の時間管理部１１Ｆが動作するための電源を供給する。

遮断器１３、１４は、例えば電磁接触器であって、組電池１の放電電流および充電電流が流れる主回路の電気的接続状態を切替え可能である。遮断器１３は、組電池１と負荷（若しくは充電器）との間に接続した主回路の電気的接続状態を切替え可能である。遮断器１４は、組電池１と電源回路１２との間に接続した主回路の電気的接続状態を切替え可能である。

図２は、実施形態の温度管理システムの制御回路の動作の一例を説明するための図である。
ここでは、主電源スイッチ１０がオフされた時を現在時刻ｔｎｏｗとし、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の上限値よりも高いときの一例について説明する。

主電源スイッチ１０がオフされると、制御回路１１は遮断器１３を開き、判定部１１Ｃにて組電池１の温度の推移ＴＡを演算し、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１に含まれるか否か判断する。
この例では、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の上限値よりも高くなっているため、判定部１１Ｃは、電池温度演算部１１Ｄへ冷却指令を送信する。

電池温度演算部１１Ｄは、冷却指令を受信すると、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の上限値以下となる組電池１の温度の推移ＴＢと、冷却機能である熱交換器７を作動させたときに組電池１の温度の推移ＴＣとが交わる時刻ｔｂｃを冷却停止時刻ｔｂｃとして、組電池温度制御部１１Ｂへ送信する。

組電池温度制御部１１Ｂは、冷却停止時刻ｔｂｃを受信すると、熱交換器７を現在時刻から冷却停止時刻ｔｂｃまで作動させた後、遮断器１４を開いて制御回路１１を停止する。

上記のように、電池温度管理システムの制御回路１１が停止する前に、冷却機能により、推移ＴＢ上の温度となるまで組電池１の温度を下げることにより、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度を推奨温度範囲Ｔ１の上限値以下とすることができる。

図３は、実施形態の温度管理システムの制御回路の動作の一例を説明するための図である。
ここでは、主電源スイッチ１０がオフされた時を現在時刻ｔｎｏｗとし、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の下限値よりも低いときの一例について説明する。

主電源スイッチ１０がオフされると、制御回路１１は遮断器１３を開き、判定部１１Ｃにて組電池１の温度の推移ＴＡを演算し、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１に含まれるか否か判断する。
この例では、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の下限値よりも低くなっているため、判定部１１Ｃは、電池温度演算部１１Ｄへ加熱指令を送信する。

電池温度演算部１１Ｄは、加熱指令を受信すると、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の下限値以上となる組電池１の温度の推移ＴＣと、推移ＴＡとが交わる時刻ｔａｃを加熱開始時刻ｔａｃとして、組電池温度制御部１１Ｂへ送信する。

組電池温度制御部１１Ｂは、加熱開始時刻ｔａｃを受信すると、時間管理部１１Ｆを制御して時刻ｔａｃに遮断器１４を閉じて制御回路１１を起動するように設定し、遮断器１４を開いて制御回路１１を停止する。時刻ｔａｃとなったときに、遮断器１４が閉じて制御回路１１が起動し、組電池温度制御部１１Ｂは起動予定時刻ｔｓまでヒーター５を作動させる。

上記のように、温度管理システムの制御回路１１が停止後であって次に起動される前に、加熱機能により、推移ＴＣ上の温度以上となるまで組電池１の温度を上げることにより、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度を推奨温度範囲Ｔ１の下限値以上とすることができる。

すなわち、本実施形態の二次電池の温度管理システムおよび温度管理方法によれば、予測した二次電池の電池温度が推奨温度範囲の上限値よりも高いときには、制御回路１１は、推奨温度範囲Ｔ１の上限値まで自然冷却される電池温度を演算し、その温度まで電池温度を低下するように冷却機能を作動させる。予測した二次電池の電池温度が推奨温度範囲Ｔ１に含まれるときには、制御回路１１は冷却機能を動作させないため、不必要な冷却を行う必要がなく、負荷が停止しているときの二次電池からの放電電力の消費を最小限にとどめることができる。

また、起動予定時刻における二次電池の電池温度が、推奨温度範囲の下限値よりも低いときには、制御回路１１は、起動予定時刻ｔｓにおける電池温度が少なくとも推奨温度範囲Ｔ１の下限値よりも高くなるように起動予定時刻ｔｓに先立って組電池１の加熱を開始するため、起動予定時刻ｔｓにて二次電池の放電が不可能となることがなく、予定していたように負荷を動作させることが可能となる。
上記のように、本実施形態によれば、二次電池の充放電能力の低下および劣化を抑制する二次電池の温度管理システムおよび温度管理方法を提供することができる。

次に、第２実施形態の温度管理システムおよび温度管理方法について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、上述の第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の温度管理システムは、制御回路１１の構成が上述の第１実施形態と異なっている。すなわち、本実施形態では、制御回路１１は、主電源スイッチ１０がオフ（遮断）されたときには、停止あるいは時間管理部１１Ｆ等最低限の機能を保持した待機状態となり、所定の時間間隔で起動し、電池管理回路２により電池温度センサ３を用いて組電池１の温度を取得し、外気温度センサ８から外気温を取得することができる。

以下の説明において、制御回路１１は、主電源スイッチ１０がオフされ、停止指令を受信した時刻をｔｎｏｗ１とし、時刻ｔｎｏｗ１から起動予定時刻ｔｓまでの期間において、所定の時間間隔で、時刻ｔｎｏｗ２、時刻ｔｎｏｗ３、時刻ｔｎｏｗ４、時刻ｔｎｏｗ５、…に起動し、所定の演算をした後に再度スタンバイ状態になるものとする。

制御回路１１は、記憶部１１Ａと、組電池温度制御部１１Ｂと、判定部１１Ｃと、電池温度演算部１１Ｄと、通信部１１Ｅと、時間管理部１１Ｆと、を備え、電池管理回路２、ヒーター５、熱交換器７、および、遮断器１３、１４の動作を制御する。

判定部１１Ｃは、主電源スイッチ１０がオフ（遮断）され、制御回路１１が停止指令を受信したときに、遮断器１３を開いて組電池１と負荷（若しくは充電器）との電気的接続を遮断したのち、組電池１を冷却する必要があるか否かを判断することができる。

判定部１１Ｃは、組電池１の現在ｔｎｏｗ１の（若しくは最新の）温度と、外気温と組電池１の現在ｔｎｏｗ１の（若しくは最新の）温度との差分ΔＴと、冷却機能が作動していないときの収容箱４の熱伝達率ｈｃと、を用いて、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度を演算する。

さらに、判定部１１Ｃは、記憶部１１Ａから推奨温度範囲Ｔ１の上限値を読み出し、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の上限値よりも高いか否かを判断する。起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の上限値以下であるときには、判定部１１Ｃは、遮断器１４を開いて制御回路１１を停止する（スタンバイ状態とする）。

起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の上限値よりも高いときには、判定部１１Ｃは、電池温度演算部１１Ｄへ冷却指令を送信する。
また、判定部１１Ｃは、遮断器１３を開いて組電池１と負荷（若しくは充電器）との電気的接続を遮断したのち、組電池１を加熱する必要があるか否かを判断することができる。判定部１１Ｃは、記憶部１１Ａから推奨温度範囲Ｔ１の下限値を読み出し、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の下限値よりも低いか否かを判断する。起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の下限値以上であるときには、判定部１１Ｃは、遮断器１４を開いて制御回路１１を停止する（スタンバイ状態とする）。

起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の下限値よりも低いときには、判定部１１Ｃは、電池温度演算部１１Ｄへ加熱指令を送信する。
電池温度演算部１１Ｄは、判定部１１Ｃから冷却指令を受信すると、外気温と、熱伝達率ｈｃと、推奨温度範囲Ｔ１の上限値とを用いて、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の上限値以下となる組電池１の温度の推移ＴＢを、現在時刻ｔｎｏｗ１から起動予定時刻ｔｓまでの期間について演算する。

続いて、電池温度演算部１１Ｄは、組電池１の現在時刻ｔｎｏｗ１の（若しくは最新の）温度と、現在時刻ｔｎｏｗ１の外気温と組電池１の現在時刻ｔｎｏｗ１の（若しくは最新の）温度との差分ΔＴと、冷却機能が作動しているときの収容箱４の熱伝達率ｈａと、を用いて、組電池１の温度の推移ＴＣを現在時刻ｔｎｏｗ１から時系列に沿って順次演算し、組電池１の温度が推移ＴＢの温度に到達する時刻ｔｂｃを求め、冷却停止時刻ｔｂｃを組電池温度制御部１１Ｂへ送信する。

また、電池温度演算部１１Ｄは、判定部１１Ｃから加熱指令を受信すると、起動予定時刻ｔｓにおける外気温と、加熱機能が作動しているときの収容箱４の熱伝達率ｈｂと、起動予定時刻ｔｓにおける外気温と推奨温度範囲Ｔ１の下限値との差分ΔＴ´とを用いて、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の下限値以上となる組電池１の温度の推移ＴＣを、起動予定時刻ｔｓから時系列を遡って順次演算し、組電池１の温度が推移ＴＡの温度に到達する時刻ｔａｃを求め、加熱開始時刻ｔａｃを組電池温度制御部１１Ｂへ送信する。

ここで、起動予定時刻ｔｓにおける外気温は、例えば、過去に検出された起動予定時刻ｔｓにおける１又は複数の外気温を記憶部１１Ａに記憶させておき、電池温度演算部１１Ｄが記憶部１１Ａから読みだした値を用いてもよく、ユーザが操作部９から予め入力して記憶部１１Ａに記憶された値を用いてもよい。

組電池温度制御部１１Ｂは、電池温度演算部１１Ｄから送信される冷却停止時刻ｔｂｃ又は加熱開始時刻ｔａｃに応じて、ヒーター５と、熱交換器７との動作を制御可能である。

組電池温度制御部１１Ｂは、電池温度演算部１１Ｄから冷却停止時刻ｔｂｃを受信すると、熱交換器７を起動し、冷却停止時刻ｔｂｃまで作動させた後に熱交換器７を停止して、遮断器１４を開いて制御回路１１を停止する。

組電池温度制御部１１Ｂは、電池温度演算部１１Ｄから加熱開始時刻ｔａｃを受信すると、時間管理部１１Ｆを制御して加熱開始時刻ｔａｃに遮断器１４を閉じて制御回路１１を起動するように設定し、遮断器１４を開いて制御回路１１を停止する。加熱開始時刻ｔａｃとなったときに、遮断器１４が閉じて制御回路１１が起動し、組電池温度制御部１１Ｂは起動予定時刻ｔｓまでヒーター５を作動させる。

制御回路１１は、時刻ｔｎｏｗ２、時刻ｔｎｏｗ３、時刻ｔｎｏｗ４、時刻ｔｎｏｗ５、…に起動し、それぞれの時刻にて上記動作を行い、組電池１の冷却計画又は加熱計画を更新することができる。例えば、制御回路１１は、時刻ｔｎｏｗ１にて組電池１を冷却しないと判断し停止した後、時刻ｔｎｏｗ２にて組電池１の温度を取得し、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度を演算し、推奨温度範囲Ｔ１と比較して組電池１の冷却が必要か否か判断し、冷却が必要であると判断した場合には、熱交換器７を作動させて組電池１の冷却を開始する。その後、制御回路１１は、時刻ｔｎｏｗ３、時刻ｔｎｏｗ４、および、時刻ｔｎｏｗ５、…においても同様に冷却を行うか否かを判断し、組電池１の温度を管理することができる。

本実施形態では、上記のように、制御回路１１は、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度の演算を起動予定時刻ｔｓまで所定の時間間隔で行うので、例えば、時刻ｔｎｏｗ１以降の外気温の変化等により、時刻ｔｎｏｗ１にて演算した温度と異なる推移となる場合であっても、組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１に含まれるように管理することができる。

図４は、実施形態の温度管理システムの制御回路の動作の一例を説明するための図である。
ここでは、主電源スイッチ１０がオフされたときを時刻ｔｎｏｗ１とし、時刻ｔｎｏｗ１にて演算した起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が、推奨温度範囲Ｔ１の上限値よりも低く、その後、組電池１の温度が予測した推移よりも高い状態であったときの、制御回路１１の動作の一例について説明する。

主電源スイッチ１０がオフされると、制御回路１１は遮断器１３を開き、判定部１１Ｃにて組電池１の温度の推移ＴＡ１を演算し、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１に含まれるか否か判断する。

この例では、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の上限値よりも低くなっているため、判定部１１Ｃは、時刻ｔｎｏｗ１で遮断器１４を開いて制御回路１１をスタンバイ状態とする。

時刻ｔｎｏｗ２となると、時間管理機能により遮断器１４が閉じられて制御回路１１が起動する。続いて、判定部１１Ｃにて組電池１の温度の推移ＴＡ２を演算し、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１に含まれるか否か判断する。

この例では、時刻ｔｎｏｗ２において演算した起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が、推奨温度範囲Ｔ１の上限値よりも高くなっているため、判定部１１Ｃは、電池温度演算部１１Ｄへ冷却指令を送信する。

電池温度演算部１１Ｄは、冷却指令を受信すると、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の上限値以下となる組電池１の温度の推移と、冷却機能である熱交換器７を作動させたときに組電池１の温度の推移ＴＣとが交わる時刻ｔｂｃを冷却停止時刻ｔｂｃとして、組電池温度制御部１１Ｂへ送信する。

組電池温度制御部１１Ｂは、冷却停止時刻ｔｂｃを受信すると、熱交換器７を時刻ｔｎｏｗ２から冷却停止時刻ｔｂｃまで作動させた後、遮断器１４を開いて制御回路１１をスタンバイ状態とする。

時刻ｔｎｏｗ３となると、時間管理機能により遮断器１４が閉じられて制御回路１１が起動する。なお、時刻ｔｎｏｗ３が冷却停止時刻ｔｂｃ以前であるときには、制御回路１１は時刻ｔｎｏｗ２から時刻ｔｎｏｗ３まで起動した状態となる。時刻ｔｎｏｗ３において、判定部１１Ｃにて組電池１の温度の推移ＴＡ３を演算し、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１に含まれるか否か判断する。

この例では、時刻ｔｎｏｗ３において演算した起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が、推奨温度範囲Ｔ１の上限値よりも低くなっているため、判定部１１Ｃは、時刻ｔｎｏｗ３で遮断器１４を開いて制御回路１１をスタンバイ状態とする。

上記のように、電池温度管理システムの制御回路１１が停止指令を受信してから起動予定時刻ｔｓまでの間に、所定の時間間隔で、それぞれの時刻における組電池１の温度と外気温とを用いて起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度を演算し、組電池１の冷却計画を行うことにより、より確実に起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度を推奨温度範囲Ｔ１の上限値以下とすることができる。

図５は、実施形態の温度管理システムの制御回路の動作の一例を説明するための図である。
ここでは、主電源スイッチ１０がオフされたときを時刻ｔｎｏｗ１とし、時刻ｔｎｏｗ１において演算した起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が、推奨温度範囲Ｔ１の下限値よりも低く、その後、時刻ｔｎｏｗ４から時刻ｔｎｏｗ５の間で組電池１の温度が予測した推移よりも高くなったときの制御回路１１の動作の一例について説明する。

主電源スイッチ１０がオフされると、制御回路１１は遮断器１３を開き、判定部１１Ｃにて組電池１の温度の推移ＴＡ１を演算し、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１に含まれるか否か判断する。

この例では、時刻ｔｎｏｗ１にて演算した起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の下限値よりも低くなっているため、判定部１１Ｃは、電池温度演算部１１Ｄへ加熱指令を送信する。

電池温度演算部１１Ｄは、加熱指令を受信すると、起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１の下限値以上となる組電池１の温度の推移ＴＣと、推移ＴＡ１とが交わる時刻ｔａｃを加熱開始時刻ｔａｃとして、組電池温度制御部１１Ｂへ送信する。

組電池温度制御部１１Ｂは、加熱開始時刻ｔａｃを受信すると、時間管理部１１Ｆを制御して時刻ｔａｃに遮断器１４を閉じて制御回路１１を起動するように設定し、遮断器１４を開いて制御回路１１をスタンバイ状態とする。

その後、時刻ｔｎｏｗ２、時刻ｔｎｏｗ３、および、時刻ｔｎｏｗ４において、制御回路１１が起動し、それぞれの時刻において制御回路１１が演算した組電池１の温度の推移ＴＡ２−ＴＡ４は推移ＴＡ１と略等しかった。

時刻ｔｎｏｗ５における組電池１の温度は、判定部１１Ｃが前回演算した組電池１の温度の推移ＴＡ４よりも高くなった。したがって、時刻ｔｎｏｗ５において判定部１１Ｃが起動し、電池管理回路２から取得した組電池１の温度と、外気温と、を用いて演算した起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度は、推奨温度範囲Ｔ１の下限値よりも高くなった。

この場合、判定部１１Ｃは、時刻ｔｎｏｗ５にて時間管理部１１Ｆに設定された加熱開始時刻ｔａｃを削除して加熱を行わないこととし、遮断器１４を開いて制御回路１１をスタンバイ状態とする。

上記のように、電池温度管理システムの制御回路１１が停止指令を受信してから起動予定時刻ｔｓまでの間に、所定の時間間隔で、それぞれの時刻における組電池１の温度と外気温とを用いて起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度を演算し、組電池１の加熱計画を行うことにより、より確実に起動予定時刻ｔｓにおける組電池１の温度を推奨温度範囲Ｔ１の下限値以上とすることができる。

すなわち、本実施形態の二次電池の温度管理システムおよび温度管理方法によれば、上述の第１実施形態と同様の効果が得られるとともに、更に、外気温等の影響により組電池１の温度推移が当初の予測と異なるものとなったときであっても、起動予定時刻ｔｓにおいて組電池１の温度が推奨温度範囲Ｔ１内となるように温度管理を行うことができる。

上記のように、本実施形態によれば、二次電池の充放電能力の低下および劣化を抑制する二次電池の温度管理システムおよび温度管理方法を提供することができる。

次に、第３実施形態の二次電池の温度管理システムおよび温度管理方法について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において上述の第１実施形態および第２実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図６は、第３実施形態の二次電池の温度管理システムの一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の二次電池の温度管理システムは、バルブ１５を更に備えている。
バルブ１５は、熱交換器７から組電池１へ冷媒を送出する冷却用パイプ６と、組電池１から熱交換器７へ冷媒を返送する冷却用パイプ６とのそれぞれに設けられ、制御回路１１により制御されて冷媒が通る経路を開閉することができる。

制御回路１１は、電池管理回路２から周期的に組電池１の温度を取得し、組電池１の温度が所定の温度以下となったときに、バルブ１５により冷却用パイプ６の経路を閉じて冷媒の循環を停止し、組電池１の熱が冷媒へ移動することを防ぎ、組電池１の温度が低下することを回避する。

なお、記憶部１１Ａは、冷却用パイプ６の経路がバルブ１５により閉じられている状態において、加熱機能であるヒーター５が作動しているときの収容箱４の熱伝達率ｈｂ´[Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）]と、冷却機能および加熱機能が作動していないときの収容箱４の熱伝達率ｈｃ´[Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）]と、をさらに記憶していてもよい。バルブ１５が閉じているときには、上述の第１実施形態において判定部１１Ｃおよび電池温度演算部１１Ｄにて組電池１の温度の推移などを演算する際に用いる熱伝達率ｈｂ、ｈｃに替えて、熱伝達率ｈｂ´、ｈｃ´を用いることができる。

本実施形態の二次電池の温度管理システムおよび温度管理方法は、上記構成以外は上述の第１実施形態又は第２実施形態と同様であって、第１実施形態又は第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
すなわち、本実施形態によれば、二次電池の充放電能力の低下および劣化を抑制する二次電池の温度管理システムおよび温度管理方法を提供することができる。

次に、第４実施形態の二次電池の温度管理システムおよび温度管理方法について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において上述の第１実施形態および第２実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図７は、第４実施形態の二次電池の温度管理システムの一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の二次電池の温度管理システムは、熱交換器７と冷却用パイプ６とに替えて、ファン１８を備え、収容箱４が吸気口１６と排気口１７とを備えている。
ファン１８は、収容箱４の吸気口１６に向けて空気を送出する。吸気口１６と排気口１７との間に組電池１が配置され、吸気口１６から収容箱４内に送入された空気は、組電池１の周囲を通過して排気口１７から収容箱４の外に排出される。

上記のように、本実施形態の二次電池の温度管理システムでは、空冷方式により組電池１を冷却する点が上述の第１実施形態および第２実施形態と異なっている。この場合にも、冷却機能が作動しているときの収容箱４の熱伝達率ｈａを記憶部１１Ａに記憶し、上述の第１実施形態又は第２実施形態と同様に組電池１の温度管理を行うことができる。

すなわち、本実施形態によれば、第１実施形態又は第２実施形態と同様の効果を得ることができ、二次電池の充放電能力の低下および劣化を抑制する二次電池の温度管理システムおよび温度管理方法を提供することができる。

次に、第５実施形態の二次電池の温度管理システムおよび温度管理方法について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において上述の第４実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図８は、第５実施形態の二次電池の温度管理システムの一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の二次電池の温度管理システムは、上述の第４実施形態の温度管理システムの構成において、収容箱４の吸気口１６と排気口１７の構成が開閉機構１９、２０を備えている。開閉機構１９、２０は、制御回路１１により開閉動作を制御される。

制御回路１１は、電池管理回路２から周期的に組電池１の温度を取得し、組電池１の温度が所定の温度以下となった場合は、開閉機構１９、２０を制御して、吸気口１６および排気口１７を閉じる。このことにより、収容箱４内を冷媒が流入すること及び冷媒が収容箱４から外部へ排出されることがなくなり、組電池１の温度低下を防止することができる。

なお、記憶部１１Ａは、吸気口１６および排気口１７が閉じている状態において、加熱機能であるヒーター５が作動しているときの収容箱４の熱伝達率ｈｂ´´[Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）]と、冷却機能および加熱機能が作動していないときの収容箱４の熱伝達率ｈｃ´´[Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）]と、をさらに記憶していてもよい。吸気口１６および排気口１７が閉じているときには、上述の第１実施形態において判定部１１Ｃおよび電池温度演算部１１Ｄが組電池１の温度の推移などを演算する際に用いる熱伝達率ｈｂ、ｈｃに替えて、熱伝達率ｈｂ´´、ｈｃ´´を用いることができる。

本実施形態の二次電池の温度管理システムおよび温度管理方法は、上記構成以外は上述の第４実施形態と同様であって、第４実施形態と同様の効果を得ることができる。
すなわち、本実施形態によれば、二次電池の充放電能力の低下および劣化を抑制する二次電池の温度管理システムおよび温度管理方法を提供することができる。

次に、第６実施形態の二次電池の温度管理システムおよび温度管理方法について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において上述の第１実施形態および第２実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図９は、第６実施形態の二次電池の温度管理システムの一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の二次電池の温度管理システムは、外部情報受信部２１と、外部電源切替部２２と、外部電源接続端子２３と、を更に備えている。

外部情報受信部２１は、例えば、ＧＰＳ等の位置情報取得部と、外部通信部と、を備えている。たとえば、電動車両が低緯度から高緯度へ長距離を移動する場合や、標高の高い場所から低い場所に移動する場合等、電動車両の位置により今日の外気温と明日の外気温との関連性が低い可能性がある。

そこで、本実施形態では、外部情報受信部２１は、位置情報取得から得られた位置情報を用いて電動車両の位置を特定する機能と、インターネット等のネットワークを介して電動車両の位置に対応する気象情報（外気温の推移など）を取得する機能と、を有している。

制御回路１１は、外部情報受信部２１から電動車両の位置に対応する気象情報を受信し、組電池１の温度の推移を演算することができる。

外部電源切替部２２は、制御回路１１により動作を制御され、電源回路１２へ供給する電力を組電池１からの放電電力と、外部電源接続端子２３を介して外部から得られた電力とで切り替える。

制御回路１１は、遮断器１４を開いて主回路からの電力供給を停止しているときには、外部電源接続端子２３を介して外部電源から供給される電力を電源とし、組電池１の冷却や加熱を行ってもよい。なお、外部電源接続端子２３を介して外部から電源回路１２へ供給される電力は、有線による接触型で供給されてもよく、非接触型で供給されてもよい。

これにより、例えば、電動車両が停車しているときに組電池１からの電力消費を抑えることが可能となる。なお、外部から供給する電力は、少なくとも組電池１の冷却又は加熱に要する分のみでよく、外部の電力供給設備は簡易な物で構わない。

本実施形態の二次電池の温度管理システムおよび温度管理方法は、上記構成以外は上述の第１実施形態又は第２実施形態と同様であって、第１実施形態および第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
すなわち、本実施形態によれば、二次電池の充放電能力の低下および劣化を抑制する二次電池の温度管理システムおよび温度管理方法を提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、電池管理回路２は、主電源スイッチ１０が投入されているときに、１又は複数の電池温度センサ３からの温度情報を所定の周期で取得して制御回路１１へ送信しているが、主電源スイッチ１０が遮断されて制御回路１１がスタンバイ状態であるときには、電池管理回路２から制御回路１１へ温度情報を送信する時間間隔を長くしてもよい。また、主電源スイッチ１０が遮断されているときには、電池管理回路２は、少なくとも１つの電池温度センサ３から温度情報を取得すればよい。このことにより、主電源スイッチ１０が遮断されている期間における、組電池１の電力消費を抑えることができる。

例えば、複数個ある電池温度センサ３の中の組電池１の温度変化がより顕著に表れる箇所に配置された電池温度センサ３から温度情報を取得することが望ましい。
電池管理回路２は、例えば、主電源スイッチ１０が遮断される直前に得られた温度情報の中で最も高温が検出された電池温度センサ３や、主電源スイッチ１０が遮断される直前に得られた温度情報の中で最も低温が検出された電池温度センサ３を選択することができる。

また、電池管理回路２は、例えば、前回主電源スイッチ１０を投入したときに得られた温度情報の中で最も高温が検出された電池温度センサ３や、前回主電源スイッチ１０を投入したときに得られた温度情報の中で最も低温が検出された電池温度センサ３を選択することができる。

また、電池管理回路２は、主電源スイッチ１０が遮断されている期間において、所定の時間間隔経過ごとに温度情報を検出する電池温度センサ３を変えて、温度情報の観測ポイントを巡回させてもよい。

また、上述の第１乃至第６実施形態では、制御回路１１が組電池１を冷却するときに、主電源スイッチ１０が遮断された後すぐに冷却を開始している。これは、組電池１の劣化の進行を抑えるため高温の状態が継続するのを回避するためであるが、制御回路１１は、上述の第１乃至第６実施形態にて組電池１を加熱するときと同様に、起動予定時刻ｔｓにて所定の温度となるように冷却を開始するよう計画してもよい。

また、上述の第１乃至第６実施形態では、制御回路１１は起動予定時刻ｔｓにて所定の温度となるように加熱を開始している。これは、主電源スイッチ１０が遮断されている間に、組電池１の温度が長時間推奨の温度範囲Ｔ１に留めるように加熱すると、組電池１に蓄えられた電力を無駄に消費してしまう可能性があるためである。しかしながら、制御回路１１は、例えば主電源スイッチ１０が遮断されている間に組電池１の温度が保存温度範囲を超過して低温となるような状態が想定されるときなどには、組電池１の劣化の進行を抑えるために、主電源スイッチ１０が遮断された後すぐに組電池１の加熱を開始するように計画しても構わない。
いずれの場合であっても、上述の第１乃至第６実施形態と同様の効果を得ることができる。

１…組電池、２…電池管理回路、３…温度センサ、４…収容箱（筐体）、５…ヒーター、
６…冷却用パイプ、７…熱交換器、８…外気温度センサ、９…操作部、１０…主電源スイッチ、１１…制御回路、１１Ａ…記憶部、１１Ｂ…組電池温度制御部、１１Ｃ…判定部、１１Ｄ…電池温度演算部、１１Ｆ…時間管理部、２１…外部情報受信部、Ｔ１…推奨温度範囲。

Claims (10)

1. 一又は複数の二次電池セルを含む組電池と、
   前記組電池の電圧および温度を検出する電池管理回路と、
   前記組電池の温度調節機能と、
   前記組電池および前記電池管理回路を少なくとも収納した筐体と、
   外気温を検出する外気温度センサと、
   起動予定時刻と、予め設定された前記組電池の温度範囲の上限値および下限値と、前記温度調節機能が作動しているときの前記筐体の熱伝達率と、前記温度調節機能が停止しているときの前記筐体の熱伝達率と、を記憶した記憶部と、
   停止指令を受信したときに、前記外気温と、前記組電池の温度と、前記温度調節機能が作動していないときの前記筐体の熱伝達率と、を用いて現在時刻から前記起動予定時刻までの前記組電池の温度の推移を演算し、前記起動予定時刻における前記組電池の温度が前記温度範囲の上限値よりも高いとき、及び、前記起動予定時刻における前記組電池の温度が前記温度範囲の下限値よりも低いときに温度調節指令を出力する判定部と、
   前記温度調節指令を受信したときに、前記起動予定時刻における前記組電池の温度が前記温度範囲に含まれる前記組電池の温度の推移と、現在時刻から前記温度調節機能を作動させたときの前記組電池の温度の推移とに基づいて、前記温度調節機能を停止する時刻を演算する電池温度演算部と、
   前記温度調節機能を停止する時刻まで前記温度調節機能を作動させた後、電源を停止する電池温度制御部と、を備えた二次電池の温度管理システム。
2. 一又は複数の二次電池セルを含む組電池と、
   前記組電池の電圧および温度を検出する電池管理回路と、
   前記組電池の温度調節機能と、
   前記組電池および前記電池管理回路を少なくとも収納した筐体と、
   外気温を検出する外気温度センサと、
   起動予定時刻と、予め設定された前記組電池の温度範囲の上限値および下限値と、前記温度調節機能が作動しているときの前記筐体の熱伝達率と、前記温度調節機能が停止しているときの前記筐体の熱伝達率と、を記憶した記憶部と、
   停止指令を受信したときに、前記外気温と、前記組電池の温度と、前記温度調節機能が作動していないときの前記筐体の熱伝達率と、を用いて現在時刻から前記起動予定時刻までの前記組電池の温度の推移を演算し、前記起動予定時刻における前記組電池の温度が前記温度範囲の上限値よりも高いとき、及び、前記起動予定時刻における前記組電池の温度が前記温度範囲の下限値よりも低いときに温度調節指令を出力する判定部と、
   前記温度調節指令を受信したときに、前記温度調節機能を作動させて前記起動予定時刻における前記組電池の温度が前記温度範囲に含まれるように前記起動予定時刻から遡って演算した前記組電池の温度の推移と、前記判定部にて演算した前記組電池の温度の推移とに基づいて、前記温度調節機能を作動させる時刻を演算した後、電源を停止する電池温度演算部と、
   前記温度調節機能を作動させる時刻に起動し、前記起動予定時刻まで前記温度調節機能を作動させる電池温度制御部と、を備えた二次電池の温度管理システム。
3. 前記温度調節機能は、前記組電池の冷却機能と、前記組電池の加熱機能との少なくとも一方を含む、請求項１又は請求項２記載の二次電池の温度管理システム。
4. 前記判定部および前記電池温度演算部は、前記温度調節指令を受信してから前記起動予定時刻までの間に所定の時間間隔で起動し、前記温度調節機能を停止する時刻を更新する、請求項１記載の二次電池の温度管理システム。
5. 前記判定部および前記電池温度演算部は、前記温度調節指令を受信してから前記起動予定時刻までの間に所定の時間間隔で起動し、前記温度調節機能を作動させる時刻を更新する、請求項２記載の二次電池の温度管理システム。
6. 前記記憶部は、前記外気温度センサにより過去に取得した外気温情報を更に記憶し、
   前記判定部は、前記外気温情報を更に用いて、現在時刻から前記起動予定時刻までの前記組電池の温度の推移を演算する請求項１乃至５のいずれか１項記載の二次電池の温度管理システム。
7. 位置情報取得部と、外部との通信を行い、前記位置情報取得部により得られた位置情報に対応する気象情報を取得可能な外部通信部と、を備えた外部情報受信部を更に備える請求項１乃至５のいずれか１項記載の二次電池の温度管理システム。
8. 一又は複数の二次電池セルを含む組電池と、
   前記組電池の電圧および温度を検出する電池管理回路と、
   前記組電池の冷却機能および加熱機能と、
   前記組電池および前記電池管理回路を少なくとも収納した筐体と、
   外気温を検出する外気温度センサと、
   起動予定時刻と、予め設定された前記組電池の温度範囲の上限値および下限値と、前記冷却機能が作動しているときの前記筐体の熱伝達率と、前記加熱機能が作動しているときの前記筐体の熱伝達率と、前記冷却機能および前記加熱機能が停止しているときの前記筐体の熱伝達率と、を記憶した記憶部と、
   停止指令を受信したときに、前記外気温と、前記組電池の温度と、前記冷却機能および前記加熱機能が作動していないときの前記筐体の熱伝達率と、を用いて現在時刻から前記起動予定時刻までの前記組電池の温度の推移を演算し、前記起動予定時刻における前記組電池の温度が前記温度範囲の上限値よりも高いときに冷却指令を出力し、前記起動予定時刻における前記組電池の温度が前記温度範囲の下限値よりも低いときに加熱指令を出力する判定部と、
   前記冷却指令を受信したときに、前記起動予定時刻における前記組電池の温度が前記温度範囲に含まれる前記組電池の温度の推移と、現在時刻から前記冷却機能を作動させたときの前記組電池の温度の推移とに基づいて、前記冷却機能を停止する時刻を演算し、前記加熱指令を受信したときに、前記加熱機能を作動させて前記起動予定時刻における前記組電池の温度が前記温度範囲に含まれるように前記起動予定時刻から遡って演算した前記組電池の温度の推移と、前記判定部にて演算した前記組電池の温度の推移とに基づいて、前記加熱機能を作動させる時刻を演算した後、電源を停止する電池温度演算部と、
   前記冷却機能を停止する時刻を受信したときに、前記冷却機能を停止する時刻まで前記冷却機能を作動させた後、電源を停止し、前記加熱機能を作動させる時刻を受信したときに、前記加熱機能を作動させる時刻に起動し、前記起動予定時刻まで前記加熱機能を作動させる電池温度制御部と、を備えた二次電池の温度管理システム。
9. 停止指令を受信したときに、外気温と、電池管理回路で検出された組電池の温度と、前記組電池の温度を調節する温度調節機能が作動していないときの前記組電池が収納された筐体の熱伝達率と、を用いて現在時刻から起動予定時刻までの前記組電池の温度の推移を演算し、
   前記起動予定時刻における前記組電池の温度が予め設定された温度範囲の上限値よりも高いとき、及び、前記起動予定時刻における前記組電池の温度が前記温度範囲の下限値よりも低いときに、前記起動予定時刻における前記組電池の温度が前記温度範囲に含まれるような前記組電池の温度の推移と、現在時刻から前記温度調節機能を作動させたときの前記組電池の温度の推移とに基づいて、前記温度調節機能を停止する時刻を演算し、
   前記温度調節機能を停止する時刻まで前記温度調節機能を作動させた後、電源を停止する、二次電池の温度管理方法。
10. 停止指令を受信したときに、外気温と、電池管理回路で検出された組電池の温度と、前記組電池の温度調節機能が作動していないときの前記組電池が収納された筐体の熱伝達率と、を用いて現在時刻から起動予定時刻までの前記組電池の温度の推移を演算し、
    前記起動予定時刻における前記組電池の温度が予め設定された温度範囲の上限値よりも高いとき、及び、前記起動予定時刻における前記組電池の温度が前記温度範囲の下限値よりも低いときに、前記温度調節機能を作動させて前記起動予定時刻における前記組電池の温度が前記温度範囲に含まれるように前記起動予定時刻から遡って演算した前記組電池の温度の推移と、前記現在時刻から前記起動予定時刻までの前記組電池の温度の推移とに基づいて、前記温度調節機能を作動させる時刻を演算し、
    電源を停止し、
    前記温度調節機能を作動させる時刻に起動し、前記起動予定時刻まで前記温度調節機能を作動させる、二次電池の温度管理方法。