JP2024017191A - 電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】組電池の充放電電力を適切に制限する。【解決手段】統合ＥＣＵ８０は、複数のセルの内部温度のうちの最高内部温度が閾値温度を超えた場合、バッテリ１０の充放電電力の制御上限値（Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ）が小さくなるようにＰＣＵ７１を制御する。電池ＥＣＵ５０は、隣接する２つのセルごとに算出された内部抵抗差のうちの最大内部抵抗差と、電流センサ２２により検出された電流とに基づいて、最大発熱量差を算出する。電池ＥＣＵ５０は、温度センサ２３により検出された外部温度に、最大発熱量差から算出される最大温度差を加算することで基準温度を算出する。統合ＥＣＵ８０は、電気ヒータ４２によるバッテリ１０の加熱中または加熱停止から所定期間内には、外部温度と電気ヒータ４２による加熱量とに応じて定まる内外温度差を基準温度に加算した温度を最高内部温度として使用する。【選択図】図５

Description

本開示は電池システムに関する。

組電池を構成する複数のセル（単電池）のうち少なくとも１つのセルに温度センサを設け、その温度センサの検出値に基づいて、温度センサが取り付けられていない他のセルの温度を推定する技術が提案されている。たとえば特開２０１４－２６７５２号公報（特許文献１）に開示された電池温度算出装置は２つの温度センサを含む。第１の温度センサ（温度センサ３３）は、温度測定の対象のセルに取り付けられている。第２の温度センサ（温度センサ３４）は、制御基板に取り付けられている。温度測定の対象のセルについては、第１の温度センサの検出値に基づいて最高温度が算出される。一方、温度測定の非対象のセルの各々については、対象セルの最高温度と、第２の温度センサの検出値との温度差に基づいて、最高温度が算出される（特許文献１の段落［００２７］～［００３４］参照）。

特開２０１４－２６７５２号公報

複数のセルの内部温度のうち、いずれかのセルの内部温度が閾値温度を超えた場合、全てのセルの内部温度が閾値温度未満である場合と比べて、電池パックの充放電電力の制御上限値（後述するＷｉｎ／Ｗｏｕｔ）を小さく設定することが考えられる。これにより、組電池（特に内部温度が閾値温度を超えたセル）のさらなる温度上昇を抑制して組電池を保護できる。

内部温度を過度に低く推定した場合、充放電電力を制限するタイミングが遅れ、組電池を十分に保護できない可能性がある。逆に、内部温度を過度に高く推定した場合には、充放電電力が過度に制限され、組電池を十分に活用できない。

温度センサは、セルの外部に取り付けられ、セルの外部温度を検出する。一方で、組電池の保護および活用に必要とされるのは、上記のようにセルの内部温度である。セルの外部温度からセルの内部温度を正確に推定し、組電池の充放電電力を適切に制限することが望ましい。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、組電池の充放電電力を適切に制限することである。

本開示の一態様に係る電池システムは、直列接続された複数のセルを含む組電池と、組電池を流れる電流を検出する電流センサと、複数のセルのうちの少なくとも１つのセルの外部温度を検出する温度センサと、組電池を加熱する加熱装置と、組電池を充放電する電力変換器と、制御装置とを備える。制御装置は、複数のセルの内部温度のうちの最高内部温度が閾値温度を超えた場合、最高内部温度が閾値温度未満である場合と比べて、組電池の充放電電力の制御上限値が小さくなるように電力変換器を制御する。

制御装置は、複数のセルのうちの隣接する２つのセルごとに、隣接する２つのセルの各々の電圧と、電流センサにより検出された電流とに基づいて、隣接する２つのセル間の内部抵抗差を算出する。制御装置は、隣接する２つのセルごとに算出された内部抵抗差のうちの最大内部抵抗差と、電流センサにより検出された電流とに基づいて、最大発熱量差を算出する。制御装置は、温度センサにより検出された外部温度に、最大発熱量差から算出される最大温度差を加算することで基準温度を算出する。制御装置は、加熱装置による組電池の加熱中または加熱停止から所定期間内には、外部温度と加熱装置による加熱量とに応じて定まる内外温度差を基準温度に加算した温度を最高内部温度として使用する。

本開示によれば、組電池の充放電電力を適切に制限できる。

本開示の実施の形態に係る車両の全体構成を概略的に示す図である。 組電池および監視ユニットの構成をより詳細に示す図である。 本実施の形態におけるバッテリの充放電制御の処理手順を示すフローチャートである。 昇温制御に伴う内外温度差の時間変化の一例を示す図である。 本実施の形態におけるバッテリの内部温度推定処理の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

［実施の形態］
以下の実施の形態では、本開示に係る電池システムが車両である例について説明する。しかし、本開示に係る電池システムの用途は車両用に限定されない。本開示に係る電池システムは任意の用途（たとえば定置用）に適用可能である。

＜車両構成＞
図１は、本開示の実施の形態に係る車両の全体構成を概略的に示す図である。車両１は、モータジェネレータ（後述）が搭載された電動車両である。車両１は、この例では電気自動車（ＢＥＶ：Battery Electric Vehicle）であるが、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）であってもよく、燃料電池車であってもよい（ＦＣＥＶ：Fuel Cell Electric Vehicle）であってもよい。車両１は、プラグイン充電に対応していないハイブリッド車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）であってもよい。

車両１は、バッテリ１０と、監視ユニット２０と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）３０と、電池温度制御システム４０と、電池ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０と、インレット６１と、ＡＣ／ＤＣコンバータ６２と、充電リレー（ＣＨＲ：Charge Relay）６３と、電力制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）７１と、モータジェネレータ（ＭＧ：Motor Generator）７２と、動力伝達ギヤ７３と、駆動輪７４と、統合ＥＣＵ８０とを備える。

バッテリ１０は、複数の電池セルを含む組電池である。各セルは、リチウムイオン電池などの二次電池である。バッテリ１０は、モータジェネレータ７２を駆動するための電力を蓄え、ＰＣＵ７１を通じてモータジェネレータ７２へ電力を供給する。また、バッテリ１０は、モータジェネレータ７２の発電時にＰＣＵ７１を通じて発電電力を受けて充電される。

監視ユニット２０は、バッテリ１０の状態を監視するための各種センサを含む。具体的には、監視ユニット２０は、電圧センサ群２１と、電流センサ２２と、温度センサ群２３とを含む。電圧センサ群２１は、バッテリ１０（後述するように各セル）の電圧を検出する。電流センサ２２は、バッテリ１０に充放電される電流を検出する。温度センサ群２３は、バッテリ１０（少なくとも１つのセル）の温度を検出する。各センサは、その検出値を電池ＥＣＵ５０に出力する。

ＳＭＲ３０は、バッテリ１０とＰＣＵ７１と間、および、バッテリ１０とＡＣ／ＤＣコンバータ６２との間を結ぶ電力線上に設けられている。ＳＭＲ３０は、電池ＥＣＵ５０からの指令に従って開閉される。ＳＭＲ３０が開放（オフ）されると、バッテリ１０は、ＰＣＵ７１およびＡＣ／ＤＣコンバータ６２から電気的に切り離される。

電池温度制御システム４０は、電池ＥＣＵ５０からの制御指令に従って、バッテリ１０の温度を制御（昇温／冷却）するように構成されている。本実施の形態において、電池温度制御システム４０は、冷媒回路４１と、電気ヒータ４２とを含む。冷媒回路４１は、たとえばヒートポンプシステムと同様の構成を有し、冷却液が冷却経路内を循環することによってバッテリ１０を冷却する。電気ヒータ４２は、たとえばＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータであって、冷却経路内の冷却液を加熱することによってバッテリ１０を昇温する。電気ヒータ４２は、本開示に係る「加熱装置」に相当する。

電池ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ５１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ５２と、各種信号が入出力される入出力ポート（図示せず）とを含む。電池ＥＣＵ５０は、各センサから受ける信号ならびにメモリ５２に記憶されたプログラムおよびマップに基づいて、バッテリ１０の状態を管理する。

本実施の形態において、電池ＥＣＵ５０は、監視ユニット２０内の各センサの検出値に基づいて電池温度制御システム４０を制御することによって、バッテリ１０の温度を適切な温度範囲内に制御する。特に、電池ＥＣＵ５０は、低温環境下（たとえば氷点下）において電気ヒータ４２によりバッテリ１０を加熱することによってバッテリ１０を昇温する。バッテリ１０がリチウムイオン電池である場合、低温環境下ではリチウム析出（負極に金属リチウムが析出する現象）が起こりやすい。リチウム析出を防止するためには、負極電位の低下が抑制されるように充電電流を制限することも考えられる。しかし、そうすると、バッテリ１０の充電時間が長くなり得る。そこで、バッテリ１０を昇温することで、充電電流の制限を抑制し、それにより充電時間を短縮できる。以下、このような制御を「昇温制御」と称する。昇温制御については後に詳細に説明する。

インレット６１は、充電ケーブルの先端に設けられた充電コネクタ（図示せず）が機械的な連結を伴って接続されるように構成されている。インレット６１と充電コネクタとが接続されることで、充電設備と車両１との間の電気的な接続が確保される。

ＡＣ／ＤＣコンバータ６２は、充電設備から充電ケーブルを介して供給される交流電力を、バッテリ１０を充電するための直流電力に変換する。車両１が急速充電に対応する場合には、車両１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ６２に代えてまたは加えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）を含んでもよい。なお、ＡＣ／ＤＣコンバータ６２は、本開示に係る「電力変換器」の一例である。

ＣＨＲ６３は、バッテリ１０とＡＣ／ＤＣコンバータ６２とを結ぶ電力線にＳＭＲ３０に直列に接続されている。ＣＨＲ６３は、統合ＥＣＵ８０からの指令に従って開閉される。ＣＨＲ６３が閉成（オン）され、かつ、ＳＭＲ３０が閉成されると、インレット６１からの電力によりバッテリ１０を充電可能な状態となる。

ＰＣＵ７１は、ＳＭＲ３０とモータジェネレータ７２との間に電気的に接続されている。ＰＣＵ７１は、コンバータおよびインバータ（いずれも図示せず）を含み、統合ＥＣＵ８０からの指令に従ってモータジェネレータ７２を駆動する。なお、ＰＣＵ７１は、本開示に係る「電力変換器」の他の一例である。

モータジェネレータ７２は、交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。モータジェネレータ７２の出力トルクは、動力伝達ギヤ７３を通じて駆動輪７４に伝達され、車両１を走行させる。また、モータジェネレータ７２は、車両１の制動動作時には、駆動輪７４の回転力によって発電することができる。モータジェネレータ７２による発電電力は、ＰＣＵ７１によってバッテリ１０の充電電力に変換される。

統合ＥＣＵ８０は、電池ＥＣＵ５０と同様に、プロセッサ８１と、メモリ８２と、入出力ポート（図示せず）とを含む。統合ＥＣＵ８０は、各センサから受ける信号ならびにメモリ８２に記憶されたプログラムおよびマップに基づいて、車両１を所望の状態に制御するための各種制御を実行する。統合ＥＣＵ８０は、たとえば、バッテリ１０とＰＣＵ７１との間で充放電される電力を制御する（詳細は図３参照）。また、統合ＥＣＵ８０は、充電設備と通信するとともに、ＡＣ／ＤＣコンバータ６２およびＣＨＲ６３を制御することによって、車両１のプラグイン充電を制御する。電池ＥＣＵ５０と統合ＥＣＵ８０とは相互に通信可能に構成されている。電池ＥＣＵ５０と統合ＥＣＵ８０とが一体的に構成されていてもよい。電池ＥＣＵ５０および統合ＥＣＵ８０は、本開示に係る「制御装置」に相当する。

＜組電池および監視ユニットの構成＞
図２は、バッテリ１０および監視ユニット２０の構成をより詳細に示す図である。バッテリ１０は、直列接続されたＭ個のセル１０１～１０Ｍを含む。Ｍは２以上の自然数であれば特に限定されないが、典型的には十数個～数十個である。

電圧センサ群２１は、たとえば、多数の電圧センサの処理回路が集積された電圧監視ＩＣ（Integrated Circuit）によって実現され、一体的に構成されている。電圧センサ群２１は、Ｍ個の電圧センサ２１１～２１Ｍを含む。電圧センサ２１１は、セル１０１の電圧Ｖ［１］を検出する。電圧センサ２１２は、セル１０２の電圧Ｖ［２］を検出する。それ以外の電圧センサ２１３～２１Ｍについても同様である。

電流センサ２２は、バッテリ１０を流れる電流Ｉ（すなわち、セル１０１～１０Ｍを共通して流れる電流Ｉ）を検出する。

温度センサ群２３は、Ｎ個の温度センサを含む。Ｎは１以上かつＭ未満の自然数である。すなわち、すべてのセルに温度センサが設けられているわけではない。図２に示す例では、温度センサ２３１は、セル１０１の温度Ｔ［１］を検出する。温度センサ２３Ｎは、セル１０Ｍの温度Ｔ［Ｎ］を検出する。ただし、温度センサの設置対象のセルは、この例のように両端のセルに限られるものではなく、適宜設定され得る。

温度センサ群２３により検出される温度は、複数のセルのうちの少なくとも１つのセルの電池ケース外側の温度である。以下、この温度を「外部温度Ｔ_ｏｕｔ」と記載する。バッテリ１０の温度上昇に起因する異常（劣化および／または故障を含む）からバッテリ１０を保護するためには、セルの内部温度を用いることが望ましい。したがって、本実施の形態では後述するようにセルの外部温度Ｔ_ｏｕｔから内部温度Ｔ_ｉｎが算出される。そして、図３にて説明するように、セルの内部温度Ｔ_ｉｎを用いてバッテリ１０の充放電が制御される。

なお、図２では、バッテリ１０に含まれる全セルが直列接続された構成を例に説明したが、バッテリ１０の構成はこれに限定されるものではない。バッテリ１０は、直列接続されたセル群（スタックまたはブロックとも呼ばれる）を２以上含んでもよい。また、バッテリ１０に設けられる温度センサの個数が複数個であることは必須ではなく、１個であってもよい。

＜充放電フロー＞
図３は、本実施の形態におけるバッテリ１０の充放電制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、たとえば予め定められた周期ごとにメインルーチン（図示せず）から呼び出されて実行される。フローチャート内のステップは、統合ＥＣＵ８０によるソフトウェア処理により実現されるが、統合ＥＣＵ８０内に配置されたハードウェア（電気回路）により実現されてもよい。以下、ステップをＳと略す。

Ｓ１において、統合ＥＣＵ８０は、内部温度推定処理により推定された複数のセルの各々の内部温度Ｔ_ｉｎを電池ＥＣＵ５０から取得する。内部温度推定処理については図５にて説明する。後に詳細に説明するように、ここで取得される内部温度Ｔ_ｉｎは、複数のセルの内部温度のうちの最高温度である。

Ｓ２において、統合ＥＣＵ８０は、内部温度Ｔ_ｉｎが予め定められた閾値温度を超えているかどうかを判定する。閾値温度は、セルの異常を引き起こし得る温度よりも僅かに低い温度であり、実験的に定めることができる。

最高内部温度が閾値温度以下である場合（Ｓ２においてＮＯ）、統合ＥＣＵ８０は、バッテリ１０の充電電力の制御上限値Ｗｉｎおよびバッテリ１０からの放電電力の制御上限値Ｗｏｕｔの各々（の絶対値）を通常値に設定する（Ｓ４）。一方、最高内部温度が閾値温度よりも高い場合（Ｓ２においてＹＥＳ）、統合ＥＣＵ８０は、Ｗｉｎ（の絶対値）を通常値よりも小さく設定し、かつ、Ｗｏｕｔ（の絶対値）を通常値よりも小さく設定する（Ｓ３）。ＷｉｎおよびＷｏｕｔを通常値よりも制限することにより、バッテリ１０（特に内部温度Ｔ_ｉｎが閾値温度を超えたセル）のさらなる温度上昇を抑制してバッテリ１０を保護できる。

＜内外温度差の変化＞
内部温度Ｔ_ｉｎを過度に低く推定した場合、ＷｉｎおよびＷｏｕｔを制限するタイミングが遅れ、バッテリ１０を十分に保護できない可能性がある。逆に、内部温度Ｔ_ｉｎを過度に高く推定した場合には、ＷｉｎおよびＷｏｕｔを制限するタイミングが早過ぎ、バッテリ１０を十分に活用できない。よって、内部温度Ｔ_ｉｎの推定精度を向上させることが望ましい。

たとえば特許文献１には、セルの通電に伴う発熱を考慮して内部温度を推定することが記載されている。しかし、セルの外部からの加熱については特許文献１では想定されていない。本実施の形態では、昇温制御時における電気ヒータ４２による加熱が考慮される。

電気ヒータ４２によりバッテリ１０を加熱すると、加熱箇所に近いセルの内部の温度Ｔ_ｉｎが局所的に高くなる。通常、電気ヒータ４２による加熱箇所と温度センサの設置箇所とは異なる。したがって、内部温度Ｔ_ｉｎが上昇するのに従って、内部温度Ｔ_ｉｎと、温度センサ群２３により検出される外部温度Ｔ_ｏｕｔとの間の温度差が拡大する。以下、この温度差を「内外温度差Δτ」と記載する。本実施の形態においては、充放電時の発熱に伴う温度上昇量に加えて、電気ヒータ４２に起因する内外温度差Δτをさらに考慮して内部温度Ｔ_ｉｎが推定される。より具体的には、内部温度の基準温度（後述する基準内部温度Ｔ_ｒｅｆ）に内外温度差Δτを加算することによって、内部温度Ｔ_ｉｎが推定される。

まず、内外温度差Δτの加算を開始するタイミングについて説明する。昇温制御の開始前にも内外温度差Δτを加算すると、そうしない場合と比べて、内部温度Ｔ_ｉｎが高く推定される。これは、バッテリ１０の保護の観点からは好ましい安全側の処理であるものの、ＷｉｎおよびＷｏｕｔを過剰に制限し得る。したがって、内外温度差Δτの加算を開始するタイミングは昇温制御の開始後（この例では開始時）である。これにより、ＷｉｎおよびＷｏｕｔの過剰な制限を防止できる。

次に、内外温度差Δτの加算を終了するタイミングについて説明する。

図４は、昇温制御に伴う内外温度差Δτの時間変化の一例を示す図である。横軸は経過時間を表す。縦軸は内外温度差Δτを表す。図４には、時刻ｔ０に昇温制御を開始した後、時刻ｔｃにて昇温制御を終了（中断）した場合の内外温度差Δτの時間変化が、時刻ｔｃ以降も昇温制御を継続した場合の内外温度差Δτの時間変化と比較して示されている。

図４に示すように、昇温制御の開始以降、内外温度差Δτが拡大する。拡大した内外温度差Δτは、昇温制御を終了しても直ちには解消されない。そのため、昇温制御の終了に伴って直ちに内外温度差Δτの加算も終了するよりも、昇温制御の終了後も内外温度差Δτの加算を継続することが望ましい。したがって、内外温度差Δτの加算を終了するタイミングは、昇温制御の終了後、所定期間（たとえば数分～数十分）が経過した後である。これにより、内部温度Ｔ_ｉｎの過小な推定を防止できる。

＜内部温度推定フロー＞
図５は、本実施の形態におけるバッテリ１０の内部温度推定処理の処理手順を示すフローチャートである。各ステップは、電池ＥＣＵ５０によるソフトウェア処理により実現されるが、電池ＥＣＵ５０内に配置されたハードウェア（電気回路）により実現されてもよい。

Ｓ１０１において、電池ＥＣＵ５０は、温度センサ群２３から１以上の温度を取得する。そして、電池ＥＣＵ５０は、取得された温度のなかの最高温度を外部温度Ｔ_ｏｕｔとして設定する。最も高い温度を採用することで、以降の演算処理において温度を過度に低く見積もることが抑制され、安全側の温度推定が実現される。

Ｓ１０２において、電池ＥＣＵ５０は、複数のセルの各々の内部抵抗を算出する。内部抵抗は、電圧センサ群２１により検出される電圧と、電流センサ２２により検出される電流とに基づいて、公知の手法により算出される。電池ＥＣＵ５０は、隣接する２つのセル間の各々について、内部抵抗差を算出する。ｉ番目のセルと、そのセルに隣接する（ｉ＋１）番目のセルとの間の内部抵抗差ΔＲ［ｉ］は下記式（１）のように表される（ｉは自然数）。
ΔＲ［ｉ］＝Ｒ［ｉ＋１］－Ｒ［ｉ］ ・・・（１）

Ｓ１０３において、電池ＥＣＵ５０は、Ｓ１０２にて算出されたすべての内部抵抗差ΔＲ［ｉ］のなかの最大値である最大内部抵抗差ΔＲ_ｍａｘを算出する。
ΔＲ_ｍａｘ＝ｍａｘ（ΔＲ［１］，ΔＲ［２］，・・・） ・・・（２）

Ｓ１０４において、電池ＥＣＵ５０は、最大内部抵抗差ΔＲ_ｍａｘに電流Ｉ（電流センサ２２の検出値）の２乗値を乗算することで、バッテリ１０の充放電に伴う最大発熱量差ΔＱ_ｍａｘを算出する（下記式（３）参照）。
ΔＱ_ｍａｘ＝ΔＲｍａｘ×Ｉ^２ ・・・（３）

Ｓ１０５において、電池ＥＣＵ５０は、最大発熱量差ΔＱ_ｍａｘに熱抵抗θを乗算することで最大温度差ΔＴ_ｍａｘを算出する（下記式（４）参照）。熱抵抗θ［単位：Ｋ／Ｗ］とは、セル内部において発生する単位時間・単位熱量当たりのセル外部の温度変化量であり、セルの仕様（電池ケースの熱伝導のしやすさ等）に応じて事前に求められている。
ΔＴ_ｍａｘ＝ΔＱ_ｍａｘ×θ ・・・（４）

Ｓ１０６において、電池ＥＣＵ５０は、Ｓ１０１にて算出された外部温度Ｔ_ｏｕｔと、Ｓ１０５にて算出された最大温度差ΔＴ_ｍａｘとに基づいて、基準内部温度Ｔ_ｒｅｆを算出する（下記式（５）参照）。基準内部温度Ｔ_ｒｅｆとは、後に内外温度差Δτを内部温度に反映させる際の基準（ベース）となる温度である。
Ｔ_ｒｅｆ＝Ｔ_ｏｕｔ＋ΔＴ_ｍａｘ ・・・（５）

Ｓ１０７において、電池ＥＣＵ５０は、バッテリ１０の昇温制御が実行中であるかどうかを判定する。たとえば外気温センサ（図示せず）より検出される外気温が基準温度（たとえば氷点下などの低い温度）を下回った場合に昇温発生が発生して昇温制御が実行される。

昇温制御の実行中である場合（Ｓ１０７においてＹＥＳ）、電池ＥＣＵ５０は、内外温度差Δτを初期値Δτ（０）に設定する（Ｓ１０８）。内外温度差の初期値Δτ（０）は、好ましくは可変値である。具体的には、電池ＥＣＵ５０は、外部温度Ｔ_ｏｕｔ（温度センサ群２３の検出値）と、予め定められた期間における電気ヒータ４２による加熱量（たとえば消費電力量）と、内外温度差の初期値Δτ（０）との間の対応関係を規定したマップ（図示せず）を参照することで、外部温度Ｔ_ｏｕｔおよび発熱量から内外温度差の初期値Δτ（０）を算出できる。昇温制御の実行中には、内外温度差Δτは初期値Δτ（０）に維持される。

昇温制御の実行中でない場合（Ｓ１０７においてＮＯ）、電池ＥＣＵ５０は、昇温制御の終了（昇温要求の解除）から所定期間内であるかどうかを判定する（Ｓ１０９）。所定期間は、図４に示したように、昇温制御の終了後に内外温度差Δτが解消するのに要する時間（たとえば数分～数十分）であり、事前の実験または熱解析シミュレーションにより定められる。昇温制御の終了から所定期間内である場合（Ｓ１０９においてＹＥＳ）、電池ＥＣＵ５０は、昇温制御終了からの経過時間に応じて内外温度差Δτが減少するように、内外温度差Δτを算出する（Ｓ１１０）。

具体的には、電池ＥＣＵ５０は、下記の漸化式（６）に従って内外温度差Δτを算出できる。式（６）において、なまし定数をＫで表す。ｍは演算回数（演算周期数）である。

あるいは、電池ＥＣＵ５０は、下記式（７）に従って内外温度差Δτを算出してもよい。式（７）は式（６）と等価であり、どちらを用いてもよい。

なお、式（６）または式（７）に従って内外温度差Δτを繰り返し算出した場合、電池ＥＣＵ５０の演算負荷が増大し得る。したがって、演算回数ｍの増加に伴って内外温度差Δτがどれだけ減少するか式（６）または式（７）に従って予め算出しておき、その算出結果をマップ（テーブル）として電池ＥＣＵ５０のメモリ５２に格納しておいてもよい。これにより、電池ＥＣＵ５０の演算負荷を低減できる。

Ｓ１０８またはＳ１１０の処理の実行後、電池ＥＣＵ５０は、処理をＳ１１１に進める。Ｓ１１１において、電池ＥＣＵ５０は、Ｓ１０８またはＳ１１０にて算出された内外温度差Δτを、Ｓ１０６に算出された基準内部温度Ｔ_ｒｅｆに加算することで内部抵抗Ｔ_ｉｎを算出する（下記式（８）参照）。これにより、一連の処理が終了する。
Ｔ_ｉｎ＝Ｔ_ｒｅｆ＋Δτ ・・・（８）

なお、昇温要求の解除から所定期間が経過した後（Ｓ１０９においてＮＯ）には、電池ＥＣＵ５０は、Ｓ１１０の処理をスキップして処理を終了する。

以上のように、本実施の形態においては、外部温度Ｔ_ｏｕｔと所定期間におけるセルの加熱量とから内外温度差Δτが算出され、内外温度差Δτを基準内部温度Ｔ_ｒｅｆに加算することで内部温度Ｔ_ｉｎが算出される。これにより、電気ヒータ４２による局所的な加熱に伴って一部のセルの内部温度が高くなることを考慮に入れて内部温度Ｔ_ｉｎを算出することが可能になる。したがって、バッテリ１０を十分に保護できる。一方、内外温度差Δτを考慮するのは、電気ヒータ４２によるバッテリ１０の昇温制御中または昇温制御の終了から所定期間内であり、常時ではない。したがって、バッテリ１０の充放電電力が過度に制限されてバッテリ１０を十分に活用できないない状況も避けられる。よって、本実施の形態によれば、バッテリ１０の充放電電力を適切に制限できる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、１０ バッテリ、２０ 監視ユニット、２２ 電圧センサ群、２１ 電流センサ、２３ 温度センサ群、３０ ＳＭＲ、４０ 電池温度制御システム、４１ 冷媒回路、４２ 電気ヒータ、５０ 電池ＥＣＵ、５１ プロセッサ、５２ メモリ、６１ インレット、６２ コンバータ、６３ ＣＨＲ、７１ ＰＣＵ、７２ モータジェネレータ、７３ 動力伝達ギヤ、７４ 駆動輪、８０ 統合ＥＣＵ、８１ プロセッサ、８２ メモリ。

Claims (1)

1. 直列接続された複数のセルを含む組電池と、
   前記組電池を流れる電流を検出する電流センサと、
   前記複数のセルのうちの少なくとも１つのセルの外部温度を検出する温度センサと、
   前記組電池を加熱する加熱装置と、
   前記組電池を充放電する電力変換器と、
   前記複数のセルの内部温度のうちの最高内部温度が閾値温度を超えた場合、前記最高内部温度が前記閾値温度未満である場合と比べて、前記組電池の充放電電力の制御上限値が小さくなるように前記電力変換器を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記複数のセルのうちの隣接する２つのセルごとに、前記隣接する２つのセルの各々の電圧と、前記電流センサにより検出された電流とに基づいて、前記隣接する２つのセル間の内部抵抗差を算出し、
   前記隣接する２つのセルごとに算出された内部抵抗差のうちの最大内部抵抗差と、前記電流センサにより検出された電流とに基づいて、最大発熱量差を算出し、
   前記温度センサにより検出された外部温度に、前記最大発熱量差から算出される最大温度差を加算することで基準温度を算出し、
   前記加熱装置による前記組電池の加熱中または加熱停止から所定期間内には、前記外部温度と前記加熱装置による加熱量とに応じて定まる内外温度差を前記基準温度に加算した温度を前記最高内部温度として使用する、電池システム。
   

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