JP5162100B2

JP5162100B2 - 二次電池の温度制御装置及び車両用電池パック並びに二次電池の温度制御プログラム

Info

Publication number: JP5162100B2
Application number: JP2006060683A
Authority: JP
Inventors: 琢磨飯田; 正輝堤; 靖松川
Original assignee: Primearth EV Energy Co Ltd
Current assignee: Primearth EV Energy Co Ltd
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2026-03-07
Also published as: US20070212598A1; JP2007244050A

Description

本発明は、電池モジュールを複数積層して構成される二次電池の温度制御に関する。

従来より、低温時のバッテリの性能低下を抑制するためにバッテリを加熱・昇温する技術が提案されている。例えば、下記の特許文献１には、ハイブリッド車両に搭載されるバッテリにおいて、回生エネルギを用いてバッテリを充電し、バッテリの温度を上昇させるようにした二次電池の入出力制御装置が開示されている。低温時に、バッテリの充電状態ＳＯＣ（State of Charge）を充電効率の悪い状態となるように充放電制御することで生じるバッテリの充電反応熱によりバッテリを昇温させている。

また、下記の特許文献２には、電池のＳＯＣと外気温を検出し、車両の走行動作停止時に、ＳＯＣが所定のＳＯＣより大きく、外気温が所定温度以下の場合に、バッテリからの電力を用いてバッテリを加熱するバッテリの温度制御装置が開示されている。エンジン停止後のバッテリの温度低下を抑制し、エンジン始動性を確保するものである。

特開２００１−３１４０３９号公報特開２００４−３３６８３２号公報

特許文献１では、走行時の回生エネルギによる充電反応熱によりバッテリを昇温させるので、車両停止状態ではバッテリを昇温させることができず、エンジン停止時には外気によりバッテリ温度が低下してバッテリの放電電力によるクランキング（エンジン始動）が困難となる事態が生じ得る。

特許文献２では、電池のＳＯＣと外気温を検出し、車両の走行動作停止時にバッテリからの電力を用いてバッテリを加熱しているので、エンジン始動性を確保することができるが、以下のような問題がある。すなわち、ハイブリッド車両等に搭載されるバッテリには、単電池や複数の単電池を直列接続してなる電池モジュールを複数積層して構成される二次電池が用いられることが多い。このように構成された二次電池を加熱すると、加熱部の加熱特性や二次電池の構造上の特性から二次電池を構成する単電池や電池モジュール間で温度あるいは電圧のバラツキが生じることがある。単電池あるいは電池モジュールは所望の高電圧が得られるように二次電池内で互いに直列接続されているから、このようなバラツキは二次電池の性能を低下させるだけでなく、放電能力の相違から過放電状態となる単電池や電池モジュールが現れることで二次電池の劣化を早めるおそれがある。

本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、電池モジュールを複数組み合わせて構成される二次電池の加熱に伴うバラツキを抑制し、もって過放電状態等を防止して二次電池の劣化を抑制することにある。

本発明は、電池モジュールを複数組み合わせて構成される二次電池の温度制御装置であって、加熱部と、前記二次電池の温度を検出する温度測定部と、前記二次電池の開回路電圧を検出する電圧測定部と、前記温度測定部で検出された温度が下限温度より低い場合に前記加熱部を動作させるとともに、前記加熱部による加熱後の前記電圧測定部で検出された開回路電圧の前記二次電池内のバラツキが許容値を超える場合に前記バラツキを抑制する均一化処理を行う制御部とを有することを特徴とする。

また、本発明は、車両に搭載される二次電池の温度制御装置であって、電池モジュールを複数組み合わせて構成される二次電池を車両外部の電源からの電力により加熱する加熱部と、前記二次電池の温度を検出する温度測定部と、前記二次電池の開回路電圧を検出する電圧測定部と、車両の起動指示を受けた時に前記温度測定部で検出された温度が、前記二次電池が所望の充放電特性を示す下限温度より低い場合に起動処理を保留して前記加熱部を動作させて前記二次電池を加熱し、前記温度測定部で検出された温度の前記二次電池内のバラツキと前記電圧測定部で検出された開回路電圧の前記二次電池内のバラツキの少なくともいずれかが許容値内でない場合に、起動処理の保留を維持しつつ前記バラツキを抑制する均一化処理を行い、前記温度測定部で検出された温度の前記二次電池内のバラツキと前記電圧測定部で検出された開回路電圧の前記二次電池内のバラツキがともに許容値内の場合であって前記温度検出部で検出された温度が前記下限温度以上の場合に、前記加熱部の加熱処理を停止して前記起動処理を許可する制御部とを有することを特徴とする。

また、本発明は、電池モジュールを複数組み合わせて構成される二次電池の温度を制御するプログラムであって、前記プログラムはコンピュータにインストールされ、前記コンピュータに対して、温度測定部から出力された前記二次電池の温度、及び電圧測定部から出力された前記二次電池の開回路電圧を入力させ、メモリに記憶された所定の下限温度と前記温度とを大小比較させ、前記温度が前記下限温度より低いと判定された場合に加熱部に対して加熱指令を出力させ、前記加熱部による加熱後の前記電圧測定部で検出された開回路電圧の前記二次電池内のバラツキを演算装置に演算させ、前記メモリに記憶された所定の許容しきい値と前記開回路電圧のバラツキとを大小比較させ、前記開回路電圧のバラツキが前記所定の許容しきい値を超えたと判定された場合に前記バラツキを抑制する所定の均一化処理を実行させることを特徴とする。

本発明によれば、加熱部による加熱により開回路電圧のバラツキが生じた場合に、これらを抑制するような均一化処理を実行するので、二次電池の早期劣化を防止することができる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、複数の単電池を直列接続してなる電池モジュールを複数組み合わせて構成される二次電池をハイブリッド車両が備える走行用モータの電力源として用いる場合を例にとり説明するが、他の装置に適用することも可能である。なお、本実施形態における電池モジュールには、単電池から成る場合も含む。

図１に、ハイブリッド車両の概略構成を示す。車両ＥＣＵ（電子制御ユニット）１０は、インバータ５０、エンジンＥＣＵ４０の動作を制御する。エンジンＥＣＵ４０は、エンジン６０を制御する。電池ＥＣＵ２０は、二次電池３０から電圧Ｖ、温度Ｔ、電流Ｉ等の検出信号を入力し、これらに基づいて二次電池３０のＳＯＣを推定し、推定したＳＯＣや電圧Ｖ、温度Ｔ等を車両ＥＣＵ１０に送信する。また、電池ＥＣＵ２０は、後述する加温装置３６（加熱部）を制御する。

二次電池３０は、図２に示すように、電池ブロックＢ１〜Ｂ２０を直列に接続して構成される。電池ブロックＢ１〜Ｂ２０は、電池ケース３２に収容されている。また、電池ブロックＢ１〜Ｂ２０はそれぞれ、２個の電池モジュールを電気的に直列接続して構成されており、更に、各電池モジュールは、６個の単電池を電気的に直列に接続して構成されている。各単電池としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等を用いることができる。なお、電池ブロック、電池モジュール、単電池の数は特に限定されるものではない。二次電池３０の構成も上記した例に限定されるものではない。

さらに、電池ケース３２内には、複数の温度センサ３４が配置されている。複数の温度センサ３４の配置は、比較的温度が近い複数の電池ブロックを１つのグループとして、あるいはいずれの電池ブロックとも比較的温度差がある１つの電池ブロックを１つのグループとして、グループごとに１つの温度センサ３４を配置することによって行われている。また、グループ分けは、事前の実験等によって各電池ブロックの温度を測定することによって行われている。本実施形態では、Ｍ（Ｍは自然数）個の温度センサ３４を備えるものとし、各温度センサ３４が測定した温度Ｔ（１）〜温度Ｔ（Ｍ）を特に区別する必要がない場合は、温度Ｔと表現する。

図１に戻り、加熱装置３６は、電池ＥＣＵ２０からの指示を受けて二次電池３０を構成する各電池モジュールを加熱する。加熱装置３６は、例えば電池モジュールの底面に接するように設けられる発熱体を備え、電池ＥＣＵ２０から指示される加熱熱量で発熱体を発熱させて二次電池３０を加熱する。発熱体は、例えばＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）特性を持った面状発熱体を用いる。また、発熱体は、ＩＨ（Induction Heating）式の加熱により発熱させてもよい。さらに、ハイブリッド車両が備える空調装置により暖められた熱風を用いて加熱してもよい。この場合、加熱装置３６は、熱風を発熱体の周囲に導くためのファンとファン駆動モータとを備え、ファンの吸い込み口もしくは吹き出し口に発熱体を配置する。加熱装置３６への電力は、二次電池３０自身から供給してもよく、各種ＥＣＵやライト等の補機に電力を供給する低電圧バッテリから供給してもよい。また、商用電源等の外部電源から供給してもよい。外部電源を利用する場合、二次電池３０を加熱するために、ユーザが外部電源と加熱装置３６とを給電ケーブル等で接続する。なお、外部電源を利用する場合は、加温装置３６自身が加温熱量を制御する。つまり、加温装置３６が後述する制御部２６を備える。

二次電池３０は、リレーユニット（図示せず）及びインバータ５０を介してモータ５２に電力を供給する。インバータ５０は、二次電池３０の放電時に、二次電池３０から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータ５２に交流電力を供給する。また、インバータ５０は、二次電池３０の充電時に、発電機５４から供給される交流電力を直流電力に変換して二次電池３０に直流電力を供給する。

エンジン６０は、動力分割機構４２、減速機４４およびドライブシャフト４６を介して車輪に動力を伝達している。モータ５２は、減速機４４およびドライブシャフト４６を介して車輪に動力を伝達している。二次電池３０に充電が必要な場合は、エンジン６０の動力の一部が動力分割機構４２を介して発電機５４に供給され、充電に利用される。

車両ＥＣＵ１０は、エンジンＥＣＵ４０からのエンジン６０の運転状態の情報、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、シフトレバーで設定されるシフトレンジ、電池ＥＣＵ２０からのＳＯＣ等に基づいて、エンジンＥＣＵ４０やインバータ５０に制御指令を出力し、エンジン６０やモータ５２を駆動させる。
電池ＥＣＵ２０は、上記の通り、所望の加熱熱量で二次電池３０を加熱するように加熱装置３６に加熱指令を出力する。具体的には、電池ＥＣＵ２０は、温度センサ３４からの電池温度Ｔ１〜Ｔｍを入力し、二次電池３０が所望の充放電能力を発揮するために必要な基準下限温度より低い場合に、予め定められた加熱熱量での加熱指令を出力する。

加熱装置３６による二次電池３０の加熱は、温度Ｔ１〜Ｔｍが基準下限温度に達していない段階で二次電池３０を充放電させることで二次電池３０が所望の充放電能力を発揮できない事態を防止したり、二次電池３０の早期劣化を防止するために行われる。特に、二次電池３０を構成する複数の電池モジュールの任意の電池モジュールの過放電状態を防止するために行われる。このため、車両ＥＣＵ１０が駆動源となるエンジンの起動指示を受けてから所定の起動処理を開始する前に、電池ＥＣＵ２０は温度Ｔ１〜Ｔｍに基づいて加熱装置３６による二次電池３０の加熱の要否を判定し、加熱の必要がある場合に二次電池３０の温度が下限温度以上となるまで車両ＥＣＵ１０の起動処理を保留させる。また、エンジン等を一旦停止させてから短時間で再度起動させる場合に直ちに起動処理を実行できるよう、車両ＥＣＵ１０がエンジン等の停止指示を受けてから所定の停止処理を開始する前に、電池ＥＣＵ２０は温度Ｔ１〜Ｔｍに基づいて加熱装置３６による二次電池３０の加熱の要否を判定し、加熱の必要がある場合に二次電池３０の温度が下限温度以上となるまで停止処理を保留する。

このように二次電池３０を加熱することで二次電池３０の早期劣化を防止することが可能であるが、その一方で、加熱装置３６が二次電池３０を加熱することで二次電池３０を構成する電池モジュール間で温度や電圧にバラツキが生じる場合がある。そこで、本実施形態では、電池ＥＣＵ２０は、加熱装置３６に二次電池３０の加熱指令を出力した後、温度センサ３４から二次電池３０の温度Ｔ１〜Ｔｍ及び電圧Ｖ１〜Ｖｎを取得し、温度バラツキ及び電圧バラツキを監視する。そして、これらのバラツキが許容値を超えた場合に、加熱を中断してバラツキを抑制する均一化処理を実行する。

次に、本実施形態における電池ＥＣＵ２０の構成について、図２を用いてさらに説明する。図２は、本実施形態における電池ＥＣＵ２０の構成について説明するための機能ブロックを示す図である。

電圧測定部２２は、二次電池３０の端子電圧を測定している。本実施形態では、電圧測定部２２は、電池ブロックＢ１〜Ｂ２０それぞれの端子電圧Ｖ（１）〜Ｖ（２０）を測定する。電圧測定部２２は、端子電圧（１）〜Ｖ（２０）を特定する電圧データを生成し、これを制御部２６に出力する。電圧測定部２２による制御部２６への電圧データの出力は、予め設定された周期で行われ、制御部２６は電圧データを記憶部２８に格納する。なお、電圧測定部２２が測定した端子電圧Ｖ（１）〜端子電圧Ｖ（２０）を特に区別する必要がない場合には、以下、総称して電圧Ｖと表現する。また、電圧測定部２２が測定する電圧Ｖは、負荷が接続されていない状態での端子電圧である開回路電圧（ＯＣＶ：ＯｐｅｎＣｉｒｃｕｉｔＶｏｌｔａｇｅ）である。

温度測定部２４は、二次電池３０の電池温度の測定を行っている。本実施形態では、グループごとに設定された各温度センサ３４が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換し、これに基づいてグループごとの電池温度を特定する温度データを生成し、これを制御部２６に出力する。温度測定部２４による制御部２６への温度データの出力も、予め設定された周期で行われ、制御部２６は温度データも記憶部２８に格納する。

制御部２６は、記憶部２８に格納された温度データを参照して、温度測定部２４で検出された温度が下限温度より低い場合に加熱装置３６を動作させるとともに、加熱装置３６による加熱後の温度の二次電池３０内のバラツキが許容値を超える場合にバラツキを抑制する均一化処理を行う。

図３に、制御部２６の処理フローチャートを示す。車両停止状態からユーザ（ドライバ）がイグニッションキーをＯＮにして車両の走行を開始しようとする場合の処理である。

まず、制御部２６は、ユーザによるイグニッションキーのＯＮ操作により起動指示を車両ＥＣＵ１０を介して受信すると（Ｓ１０１）、制御部２６は、二次電池３０の温度として記憶部２８からＴ（１）〜Ｔ（Ｍ）を取得する（Ｓ１０２）。そして、Ｔ（１）〜Ｔ（Ｍ）のうちの最低温度であるＴｍｉｎと下限温度とを大小比較し、二次電池３０の最低温度Ｔｍｉｎが下限温度より低いか否かを判定する（Ｓ１０３）。二次電池３０の最低温度Ｔｍｉｎが下限温度以上である場合には、このまま二次電池３０を放電制御しても過放電状態のおそれがないため、制御部２６は、車両ＥＣＵ１０によるエンジンの起動処理を許可する（Ｓ１１１）。なお、加熱制御していないので加熱停止の処理はスキップする。

一方、二次電池３０の最低温度Ｔｍｉｎが下限温度より低い場合には、制御部２６は加熱装置３６に加熱指令を出力して二次電池３０の加熱を開始する（Ｓ１０４）。加熱を開始後、制御部２６は、再び記憶部２８から温度Ｔ（１）〜Ｔ（Ｍ）及び電圧Ｖ（１）〜Ｖ（２０）を取得し（Ｓ１０５）、電圧のバラツキΔＶ、及び温度のバラツキΔＴを算出する（Ｓ１０６）。具体的には、Ｓ１０５で取得した温度Ｔ（１）〜Ｔ（Ｍ）のうちの最高温度Ｔｍａｘと最低温度Ｔｍｉｎの差分としてΔＴを算出し、Ｓ１０５で取得した電圧Ｖ（１）〜Ｖ（２０）のうちの最大電圧Ｖｍａｘと最小電圧Ｖｍｉｎの差分としてΔＶを算出する。電圧及び温度のバラツキを算出した後、これらのバラツキを所定の許容値と大小比較する。まず、電圧のバラツキΔＶが許容しきい値以下であるか否かを判定する（Ｓ１０７）。電圧のバラツキΔＶが許容しきい値以下であれば電圧に関しては問題ないため、次に温度のバラツキΔＴが許容しきい値以下であるか否かを判定する（Ｓ１０９）。温度のバラツキΔＴも許容しきい値以下であれば、電圧及び温度のいずれにおいても問題ないと判定し、継続して加熱装置３６による加熱を続行してＳ１０３以降の処理を繰り返す。すなわち、再び二次電池３０の温度が下限温度より低いか否かを判定し、低い場合には加熱を継続して行い（加熱開始は加熱続行の意味となる）、下限温度以上となった場合には加熱を停止して（Ｓ１１０）、車両ＥＣＵ１０による起動処理を許可する（Ｓ１１１）。

電圧のバラツキΔＶが許容しきい値を超える場合、あるいは電圧のバラツキΔＶは許容しきい値以下であるものの温度のバラツキΔＴが許容しきい値を超える場合には、このまま加熱を続行することは適当でないので、所定の均一化処理に移行する（Ｓ１０８）。この均一化処理は、電圧のバラツキΔＶあるいは温度のバラツキΔＴを抑制して電圧あるいは温度を略一様にする処理である。均一化処理を実行した後は、再びＳ１０３以降の処理を繰り返す。すなわち、二次電池３０の温度が下限温度より低いか否かを判定し、下限温度以上となった場合には加熱を停止して（Ｓ１１０）、車両ＥＣＵ１０による起動処理を許可する（Ｓ１１１）。なお、均一化処理において加熱を停止している場合には再度加熱を停止する必要がないのはいうまでもない。

図４に、図３における均一化処理のフローチャートを示す。均一化処理では、制御部２６は、電圧のバラツキΔＶあるいは温度のバラツキΔＴが許容しきい値を超える場合に、これ以上の加熱によるバラツキ増大を抑制するためにまず加熱装置３６に加熱停止指示を出力して加熱を停止する（Ｓ２０１）。次に、内蔵タイマをスタートさせ（Ｓ２０２）、加熱停止による自然対流や拡散により電圧のバラツキΔＶ及び温度のバラツキΔＴが許容しきい値以下となったか否かを判定する（Ｓ２０３、Ｓ２０４）。すなわち、まず電圧のバラツキΔＶが許容しきい値以下であるか否かを判定し（Ｓ２０３）、ΔＶが許容しきい値以下である場合には次に温度バラツキΔＴが許容しきい値以下であるか否かを判定する（Ｓ２０４）。電圧バラツキΔＶ及び温度バラツキΔＴがいずれも許容しきい値以下となった場合には、均一化が完了したものとして均一化処理を終了する。この場合、図３で示すようにＳ１０３以降の処理を実行する。すなわち、二次電池３０の温度が下限温度以上となるまで繰り返し加熱、及び均一化処理を繰り返す。

一方、電圧バラツキΔＶあるいは温度バラツキΔＴのいずれか、あるいは電圧バラツキΔＶ及び温度バラツキΔＴの両方とも許容しきい値を超える場合には、タイムアップか否かを判定し（Ｓ２０５）、未だタイムアップしていない場合、つまり均一化処理として予め定められた期間に達していない場合には再びＳ２０３以降の処理を繰り返し、加熱停止による自然対流により均一化を図る。均一化処理としての所定期間内に加熱停止による均一化が達成されなかった場合、すなわち電圧バラツキΔＶと温度バラツキΔＴの少なくともいずれかが依然として許容しきい値を超える場合には、何らかの異常が発生しているとして処理を終了する（エラー処理）。

以上のようにして、加熱装置３６による加熱中に電圧バラツキΔＶあるいは温度バラツキΔＴが生じても、加熱停止という均一化処理によりこれらのバラツキを抑制し、二次電池３０の劣化を防止することができる。

なお、図３及び図４の処理において、均一化処理には一定の期間を設定しているが、加熱処理自体にも一定の期間を設定することもできる。加熱装置３６の異常により、いくら加熱を継続しても二次電池３０の温度が下限温度以上とならない場合も想定されるからである。この場合には、図３のフローチャートにおいて例えばＳ１０４で加熱を開始した後にタイマをスタートさせ、タイマアップするまでに二次電池３０の温度が下限温度以上とならない場合に加熱を停止して処理を終了すればよい。

図５に、図３における均一化処理の他のフローチャートを示す。図４では加熱装置３６による加熱の停止により均一化を図ったが、さらにファンを駆動して強制対流により均一化を図る場合である。

制御部２６は、電圧のバラツキΔＶあるいは温度のバラツキΔＴが許容しきい値を超える場合に、これ以上の加熱によるバラツキ増大を抑制するためにまず加熱装置３６に加熱停止指示を出力して加熱を停止する（Ｓ３０１）。次に、ファンを駆動して二次電池３０に強制対流を起こさせる（Ｓ３０２）。なお、加熱装置３６が発熱体とファンで構成されている場合、Ｓ３０１では発熱体の発熱だけを停止し、ファンをそのまま駆動し続ければよい。次に、内蔵タイマをスタートさせ（Ｓ３０３）、加熱停止とファンによる強制対流により電圧のバラツキΔＶ及び温度のバラツキΔＴが許容しきい値以下となったか否かを判定する（Ｓ３０４、Ｓ３０５）。すなわち、まず電圧のバラツキΔＶが許容しきい値以下であるか否かを判定し（Ｓ３０４）、ΔＶが許容しきい値以下である場合には次に温度バラツキΔＴが許容しきい値以下であるか否かを判定する（Ｓ３０５）。電圧バラツキΔＶ及び温度バラツキΔＴがいずれも許容しきい値以下となった場合には、均一化が完了したものとして均一化処理を終了する。その後、ファンの駆動を停止して、図３で示すようにＳ１０３以降の処理を実行する。

一方、電圧バラツキΔＶあるいは温度バラツキΔＴのいずれか、あるいは電圧バラツキΔＶ及び温度バラツキΔＴの両方とも許容しきい値を超える場合には、タイムアップか否かを判定し（Ｓ３０６）、未だタイムアップしていない場合、つまり均一化処理として予め定められた期間に達していない場合には再びＳ３０４以降の処理を繰り返し、加熱停止とファンによる強制対流により均一化を図る。均一化処理としての所定期間内に加熱停止とファンによる強制対流による均一化が達成されなかった場合、すなわち電圧バラツキΔＶと温度バラツキΔＴの少なくともいずれかが依然として許容しきい値を超える場合には、何らかの異常が発生しているとして処理を終了する（エラー処理）。

なお、図３乃至図５に示す処理は、電池ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶された制御プログラムを順次読み出して実行することで達成される。電池ＥＣＵ２０は汎用的なコンピュータと同様にプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ、入出力インタフェース、データバスを備えており、入出力インタフェースを介して二次電池３０の温度データや電圧データを入力する。メモリには下限温度及び許容しきい値（温度バラツキΔＴ用の許容しきい値と、電圧バラツキΔＶ用の許容しきい値）が予め記憶されており、プロセッサは入力した温度データから温度バラツキΔＴを算出するとともに、入力した電圧データから電圧バラツキΔＶを算出する。そして、算出したΔＴとΔＶをメモリから読み出した許容しきい値と大小比較する。プロセッサは大小比較の結果に応じて、均一化処理を実行し、あるいは加熱装置３６に加熱停止の指令（コマンド）を出力して加熱を停止する。電池ＥＣＵ２０が直接加熱装置３６に対して加熱指令あるいは加熱停止指令を出力するのはなく、車両ＥＣＵ１０に指令を出力し、車両ＥＣＵ１０が加熱装置３６に対して当該指令を出力してもよい。この場合、車両ＥＣＵ１０及び電池ＥＣＵ２０が加熱装置３６の動作を制御するコンピュータとして機能する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく他の態様も可能である。

例えば、図４あるいは図５の均一化処理では、加熱装置３６による加熱を停止しているが、加熱装置３６による加熱熱量を減少させるように制御してもよい。すなわち、制御部２６は発熱体で発熱させる際の発熱量を第１の熱量からこれよりも小さい第２の熱量に変更するように加熱装置３６に発熱指令を出力する。また、加熱熱量の減少とファンの駆動とを組み合わせてもよい。例えば、均一化処理期間を３段階に分割し、第１の区間では加熱熱量の減少を実行し、第２の区間で加熱の停止を実行し、第３の区間で加熱の停止とファン駆動とを併用実行するなどである。加熱熱量を維持しつつファンを駆動する、あるいは加熱熱量を減少させるとともにファンを駆動してもよい。バラツキの発生部位とファンの設置位置との関係から、ファン駆動の要否を判定してもよい。電圧あるいは温度のバラツキの大きさに応じてこれらのいずれかを実行することもできる。例えば、バラツキが著しく大きい場合には加熱停止とファン駆動とを併用し、許容しきい値を超えるものの相対的にバラツキが小さい場合には加熱熱量の減少を実行する等である。

また、本実施形態では、電圧のバラツキΔＶと温度のバラツキΔＴに基づいて均一化処理を実行するか否かを判定しているが、電圧のバラツキΔＶのみ、あるいは温度のバラツキΔＴのみを用いて判定してもよい。

図６に、電圧のバラツキΔＶを用いて均一化処理を行う場合の処理フローチャートを示す。まず、制御部２６は、ユーザによるイグニッションキーのＯＮ操作により起動指示を車両ＥＣＵ１０を介して受信すると（Ｓ４０１）、記憶部２８から二次電池３０の温度としてＴ（１）〜Ｔ（Ｍ）を取得する（Ｓ４０２）。そして、Ｔ（１）〜Ｔ（Ｍ）のうちの最低温度であるＴｍｉｎと下限温度とを大小比較し、二次電池３０の最低温度Ｔｍｉｎが下限温度より低いか否かを判定する（Ｓ４０３）。二次電池３０の最低温度Ｔｍｉｎが下限温度以上である場合には、このまま二次電池３０を放電制御しても過放電状態のおそれがないため車両ＥＣＵ１０によるエンジンの起動処理を許可する（Ｓ４１０）。

一方、二次電池３０の最低温度Ｔｍｉｎが下限温度より低い場合には、制御部２６は加熱装置３６に加熱指令を出力して二次電池３０の加熱を開始する（Ｓ４０４）。加熱を開始後、記憶部２８から電圧Ｖ１〜Ｖｎを取得し（Ｓ４０５）、電圧のバラツキΔＶを算出する（Ｓ４０６）。具体的には、Ｓ１０５で取得した電圧Ｖ１〜Ｖｎのうちの最大電圧Ｖｍａｘと最小電圧Ｖｍｉｎの差分としてΔＶを算出する。電圧のバラツキを算出した後、電圧のバラツキΔＶが許容しきい値以下であるか否かを判定する（Ｓ４０７）。電圧のバラツキΔＶが許容しきい値以下であれば、継続して加熱装置３６による加熱を続行してＳ４０３以降の処理を繰り返す。すなわち、再び二次電池３０の温度が下限温度より低いか否かを判定し、低い場合には加熱を継続して行い（加熱開始は加熱続行の意味となる）、下限温度以上となった場合には加熱を停止して（Ｓ４０９）、車両ＥＣＵ１０による起動処理を許可する（Ｓ４１０）。

電圧のバラツキΔＶが許容しきい値を超える場合には、このまま加熱を続行することは適当でないので、所定の均一化処理に移行する（Ｓ４０８）。均一化処理を実行した後は、再びＳ４０３以降の処理を繰り返す。すなわち、二次電池３０の温度が下限温度より低いか否かを判定し、下限温度以上となった場合には加熱を停止して（Ｓ４０９）、車両ＥＣＵ１０による起動処理を許可する（Ｓ４１０）。

温度のバラツキΔＴを用いて均一化処理を行う場合には、Ｓ４０５において温度Ｔ（つまりＴ（１）〜Ｔ（Ｍ））を再び取得し、Ｓ４０６で温度のバラツキΔＴを算出すればよい。

また、電圧のバラツキΔＶと温度のバラツキΔＴとの間に軽重あるいは優劣を設けてもよい。例えば、温度のバラツキよりも電圧のバラツキの方を優先させる場合には、電圧のバラツキの許容しきい値を温度のバラツキの許容しきい値よりも十分小さく設定する等である。また、温度のバラツキΔＴが許容しきい値を超える場合でも、電圧のバラツキΔＶが許容しきい値以下である場合には均一化処理を実行することなく加熱装置３６による加熱を維持し、早期に起動処理に移行することも可能である。

さらに、本実施形態では、二次電池３０が下限温度より小さい場合に加熱装置３０で加熱することで下限温度以上に昇温して起動処理を可能としている、つまり二次電池３０を加熱させてクランキングを可能としているが、二次電池３０の過加熱を防止するように構成してもよい。

図７に、この場合の制御部２６の処理フローチャートを示す。図３との相違は、二次電池３０の温度Ｔ（１）〜Ｔ（Ｍ）のうちの最高温度Ｔｍａｘを所定の上限温度と大小比較する判定処理が付加された点である（Ｓ５０４）。

まず、制御部２６は、ユーザによるイグニッションキーのＯＮ操作により起動指示を車両ＥＣＵ１０を介して受信すると（Ｓ５０１）、記憶部２８から二次電池３０の温度としてＴ（１）〜Ｔ（Ｍ）を取得する（Ｓ５０２）。そして、Ｔ（１）〜Ｔ（Ｍ）のうちの最低温度であるＴｍｉｎと下限温度とを大小比較し、二次電池３０の最低温度Ｔｍｉｎが下限温度より低いか否かを判定する（Ｓ５０３）。二次電池３０の最低温度Ｔｍｉｎが下限温度以上である場合には、このまま二次電池３０を放電制御しても過放電状態のおそれがないため車両ＥＣＵ１０によるエンジンの起動処理を許可する（Ｓ５１２）。

一方、二次電池３０の最低温度Ｔｍｉｎが下限温度より低い場合には、次に、二次電池３０の温度Ｔ（１）〜Ｔ（Ｍ）のうちの最高温度Ｔｍａｘが上限温度より低いか否かを判定する（Ｓ５０４）。最高温度Ｔｍａｘが上限温度以上である場合には、加熱することは妥当でないので加熱処理に移行することなく、車両ＥＣＵ１０による起動処理を許可する（Ｓ５１２）。なお、この処理は、特に加熱開始後に有効な判定処理である。最低温度が下限温度より低く、かつ、最高温度が上限温度よりも低い場合には、制御部２６は加熱装置３６に加熱指令を出力して二次電池３０の加熱を開始する（Ｓ５０５）。加熱を開始後、再び記憶部２８から温度Ｔ（１）〜Ｔ（Ｍ）及び電圧Ｖ１〜Ｖｎを取得し（Ｓ５０６）、電圧のバラツキΔＶ、及び温度のバラツキΔＴを算出する（Ｓ５０７）。具体的には、Ｓ５０６で取得した温度Ｔ（１）〜Ｔ（Ｍ）のうちの最高温度Ｔｍａｘと最低温度Ｔｍｉｎの差分としてΔＴを算出し、Ｓ５０６で取得した電圧Ｖ１〜Ｖｎのうちの最大電圧Ｖｍａｘと最小電圧Ｖｍｉｎの差分としてΔＶを算出する。電圧及び温度のバラツキを算出した後、これらのバラツキを所定の許容値と大小比較する。まず、電圧のバラツキΔＶが許容しきい値以下であるか否かを判定する（Ｓ５０８）。電圧のバラツキΔＶが許容しきい値以下であれば電圧に関しては問題ないため、次に温度のバラツキΔＴが許容しきい値以下であるか否かを判定する（Ｓ５１０）。温度のバラツキΔＴも許容しきい値以下であれば、電圧及び温度のいずれにおいても問題ないと判定し、継続して加熱装置３６による加熱を続行してＳ５０３以降の処理を繰り返す。すなわち、再び二次電池３０の温度が下限温度より低いか否かを判定し、低い場合には加熱を継続して行い（加熱開始は加熱続行の意味となる）、下限温度以上となった場合、あるいは上限温度以上となった場合には加熱を停止して（Ｓ５１１）、車両ＥＣＵ１０による起動処理を許可する（Ｓ５１２）。

電圧のバラツキΔＶが許容しきい値を超える場合、あるいは電圧のバラツキΔＶは許容しきい値以下であるものの温度のバラツキΔＴが許容しきい値を超える場合には、このまま加熱を続行することは適当でないので、所定の均一化処理に移行する（Ｓ５０９）。均一化処理を実行した後は、再びＳ５０３以降の処理を繰り返す。すなわち、二次電池３０の温度が下限温度より低いか否かを判定し、下限温度以上となった場合には加熱を停止して（Ｓ５１１）、車両ＥＣＵ１０による起動処理を許可する（Ｓ５１２）。

実施形態の全体構成図である。制御部が均一化処理を行う場合における電池ＥＣＵの構成について説明するための機能ブロックを示す図である。制御部の処理フローチャートである。均一化処理の詳細フローチャートである。均一化処理の他の詳細フローチャートである。制御部の他の処理フローチャートである。制御部のさらに他の処理フローチャートである。

符号の説明

１０車両ＥＣＵ、２０電池ＥＣＵ、３０二次電池、３６加熱装置、４０エンジンＥＣＵ、４２動力分割機構、４４減速機、４６ドライブシャフト、５０インバータ、５２モータ、５４発電機、６０エンジン。

Claims

電池モジュールを複数組み合わせて構成される二次電池の温度制御装置であって、
加熱部と、
前記二次電池の温度を検出する温度測定部と、
前記二次電池の開回路電圧を検出する電圧測定部と、
前記温度測定部で検出された温度が下限温度より低い場合に前記加熱部を動作させるとともに、前記加熱部による加熱後の前記電圧測定部で検出された開回路電圧の前記二次電池内のバラツキが許容値を超える場合に前記バラツキを抑制する均一化処理を行う制御部と、
を有することを特徴とする二次電池の温度制御装置。
請求項１記載の装置において、
前記制御部は、前記開回路電圧の前記二次電池内のバラツキが前記許容値内の場合であり、前記温度の前記二次電池内のバラツキが許容値を超える場合に、前記均一化処理を行うことを特徴とする二次電池の温度制御装置。
車両に搭載される二次電池の温度制御装置であって、
電池モジュールを複数組み合わせて構成される二次電池を車両外部の電源からの電力により加熱する加熱部と、
前記二次電池の温度を検出する温度測定部と、
前記二次電池の開回路電圧を検出する電圧測定部と、
車両の起動指示を受けた時に前記温度測定部で検出された温度が、前記二次電池が所望の充放電特性を示す下限温度より低い場合に起動処理を保留して前記加熱部を動作させて前記二次電池を加熱し、前記温度測定部で検出された温度の前記二次電池内のバラツキと前記電圧測定部で検出された開回路電圧の前記二次電池内のバラツキの少なくともいずれかが許容値内でない場合に、起動処理の保留を維持しつつ前記バラツキを抑制する均一化処理を行い、前記温度測定部で検出された温度の前記二次電池内のバラツキと前記電圧測定部で検出された開回路電圧の前記二次電池内のバラツキがともに許容値内の場合であって前記温度検出部で検出された温度が前記下限温度以上の場合に、前記加熱部の加熱処理を停止して前記起動処理を許可する制御部と、
を有することを特徴とする車両に搭載される二次電池の温度制御装置。
請求項１記載の装置において、
前記均一化処理は、前記加熱部による加熱熱量を減少させる処理であることを特徴とする二次電池の温度制御装置。
請求項１記載の装置において、
前記均一化処理は、前記加熱部による加熱を停止させる処理であることを特徴とする二次電池の温度制御装置。
請求項１記載の装置において、
前記均一化処理は、ファンを駆動させて強制対流させる処理であることを特徴とする二次電池の温度制御装置。
請求項１記載の装置において、
前記均一化処理は、所定時間内において前記バラツキが前記許容値以下となるまで繰り返し実行されることを特徴とする二次電池の温度制御装置。
請求項１記載の温度制御装置を備える車両用電池パック。
請求項８記載の車両用電池パックにおいて、
前記制御部は、車両起動時における前記二次電池の温度が前記下限温度より低い場合に、前記下限温度以上となるまで前記加熱部を動作させることを特徴とする車両用電池パック。
電池モジュールを複数組み合わせて構成される二次電池の温度を制御するプログラムであって、前記プログラムはコンピュータにインストールされ、前記コンピュータに対して、
温度測定部から出力された前記二次電池の温度、及び電圧測定部から出力された前記二次電池の開回路電圧を入力させ、
メモリに記憶された所定の下限温度と前記温度とを大小比較させ、
前記温度が前記下限温度より低いと判定された場合に加熱部に対して加熱指令を出力させ、
前記加熱部による加熱後の前記電圧測定部で検出された開回路電圧の前記二次電池内のバラツキを演算装置に演算させ、
前記メモリに記憶された所定の許容しきい値と前記開回路電圧のバラツキとを大小比較させ、
前記開回路電圧のバラツキが前記所定の許容しきい値を超えたと判定された場合に前記バラツキを抑制する所定の均一化処理を実行させる
ことを特徴とする二次電池の温度制御プログラム。
請求項１０記載のプログラムにおいて、
前記均一化処理は、前記加熱部による加熱熱量を減少させるように前記加熱部に対して指令する処理であることを特徴とする二次電池の温度制御プログラム。
請求項１０記載のプログラムにおいて、
前記均一化処理は、前記加熱部による加熱を停止させるように前記加熱部に対して指令する処理であることを特徴とする二次電池の温度制御プログラム。
請求項１０乃至１２のいずれかに記載の温度制御プログラムにおいて、
前記均一化処理は、ファンを駆動させるように指令する処理であることを特徴とする二次電池の温度制御プログラム。
請求項１０乃至１３のいずれかに記載の温度制御プログラムにおいて、
前記プログラムは、前記コンピュータに対して、前記均一化処理を、所定時間内において前記バラツキが前記許容しきい値以下となるまで繰り返し実行させることを特徴とする二次電池の温度制御プログラム。