JP6787189B2 - 温度異常判定装置、温度異常判定方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、二次電池の内部温度の推定により得られる温度を用いた温度異常判定装置、温度異常判定方法及びコンピュータプログラムに関する。

二次電池は充電管理に係る処理を行なう処理装置と接続されており、処理装置は二次電池の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge ）及び、健康状態（ＳＯＨ：State Of Health ）に関する情報を処理する。ここでＳＯＣ及びＳＯＨは直接的に測定することは不可能な値であり、二次電池の電圧、電流、温度等の計測可能な情報を用いて推定される。計測可能な情報の内の温度については、本来は電池内部の温度が必要であるものの測定することができないので二次電池の一箇所又は複数箇所の表面温度を測定し、表面温度と抵抗値とから内部温度を推定して用いている。

二次電池の内部温度の推定手法としては例えば特許文献１に、二次電池の表面に向けて冷却機構として用いる冷却ファンの稼働状況に応じて表面温度から所定の内外温度差比率を用いて内部温度を推定する方法が開示されている。特許文献１では具体的には、電池の表面温度及び周辺温度を測定し、その測定結果と、冷却ファンの出力に応じて異なる内外温度差比率とを用いて内部温度を推定している。

特許文献２には、表面温度と冷却ファンからの風速とに基づいて内部温度を推定するに際し、推定結果の正誤を診断する機能を加えて推定精度を向上させる方法が開示されている。なお特許文献２において内部温度の推定は、表面温度、周囲温度及び風速と、実測された内部温度との関係から得られる固有の特性を用い、測定される表面温度、周囲温度及び風速から逆算して行なわれる。そして正誤の判断は、起動時からある程度の期間は表面温度と内部温度とが所定の範囲で一致することから、この期間にて推定される内部抵抗値をその時点における内部温度（＝表面温度）と対応付けて記録しておきこれをテーブルとして利用する。表面温度と内部温度とが一致する期間が終了した後に、推定した内部温度が、記録してある内部温度と一致する場合に、その場合における内部抵抗値を推定し、一致した内部温度に対応付けて記憶してある内部抵抗値と一致しないときに推定温度が異常であると判断される。内部温度が一致する場合には内部抵抗値も一致するはずであることが利用されている。

国際公開２０１１／０４５８５３号 特開平９−２４５８４６号公報

特許文献１に開示された方法により、内部温度を推定することは可能である。ただし特許文献１に開示されている通り、推定には表面温度及び周辺温度の測定結果、及び冷却ファンの出力を用いている。測定結果及び冷却ファンの出力はノイズ等を含む可能性があり、これらの影響で推定結果が大きな誤差を含む可能性があり、温度の異常を誤判定する可能性がある。

これに対し特許文献２では推定した温度に対して正誤を診断する機能を開示している。特許文献２の方法では、起動直後の期間等、温度が比較的低い場合には内部温度推定値の異常を診断してこれにより精度よく温度を推定することが可能である。しかしながら温度が比較的低い範囲では、温度の変化と電気的内部抵抗値の変化とが線形関係となるところ、常温以上の比較的高い範囲では温度の変化に対して内部抵抗値の変化が小さくなるため、内部抵抗値による異常診断は診断精度の低下を招く虞がある。二次電池は高温状態になる回数によって劣化が進み、またその温度が高い程劣化を助長するから、どれほどの温度となるまで充電を許可するかなどの温度管理は温度が高い程重要になる。したがって電池内部の温度の推定には、温度範囲によらず、むしろ温度が高い状態であっても精度の高さが望まれる。加えて特許文献２に開示されている方法では、診断に必要な内部抵抗値と温度との関係テーブルを起動後に作成しなければならず、演算資源及び記憶資源を要する。更に、特許文献２に開示されている方法では依然として、内部抵抗値を用いて温度を診断するから、内部抵抗の変動誤差及び計測誤差が温度の正誤の判断に影響する。

そこで本開示は、電池の内部温度の推定値を用いつつ、内部温度が異常であるか否かをより精度よく判定することができる温度異常判定装置、温度異常判定方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

本開示の温度異常判定装置は、二次電池の温度が異常であるか否かを判定する温度異常判定装置であって、前記二次電池及び該二次電池の周囲空気の熱回路モデルに基づく熱抵抗値、並びに、前記二次電池の表面温度及び周囲の温度を用いて前記二次電池の第１の内部温度を推定する第１温度推定部と、前記二次電池の内部抵抗値に基づいて前記二次電池の第２の内部温度を推定する第２温度推定部と、前記第１の内部温度及び第２の内部温度を用いて前記二次電池の温度が異常であるか否かを判定する判定部とを備える。

本開示の温度異常判定方法は、二次電池の温度が異常であるか否かを判定する温度異常判定方法であって、前記二次電池及び該二次電池の周囲空気の熱回路モデルに基づく熱抵抗値と、前記二次電池の表面温度及び周囲の温度とを用いて前記二次電池の第１の内部温度を推定し、前記二次電池の内部抵抗値に基づいて前記二次電池の第２の内部温度を推定し、前記第１の内部温度及び第２の内部温度を用いて前記二次電池の温度が異常であるか否かを判定する処理を実行させる。

本開示のコンピュータプログラムは、コンピュータに、二次電池の温度が異常であるか否かを判定させるコンピュータプログラムであって、前記二次電池及び該二次電池の周囲空気の熱回路モデルに基づく熱抵抗値と、前記二次電池の表面温度及び周囲の温度とを用いて前記二次電池の第１の内部温度を推定し、前記二次電池の内部抵抗値に基づいて前記二次電池の第２の内部温度を推定し、前記第１の内部温度及び第２の内部温度を用いて前記二次電池の温度が異常であるか否かを判定する。

本開示によれば、電池の内部温度が異常か否かをより精度よく判定することができる。

車載二次電池及び電池監視装置を含む車輌電源システムの構成を示す模式図である。 本実施の形態における電池監視装置の構成の一例を示すブロック図である。 本実施の形態における二次電池ユニットへの熱回路モデル適用例を模式的に示す熱回路図である。 印加電圧と空気熱抵抗値との間の関係の一例を示すグラフである。 二次電池ユニットの等価回路の一例を示す説明図である。 二次電池ユニットのインピーダンス特性を示す模式図である。 境界周波数域に対応する待機時間Ｔの内容例を示す説明図である。 内部抵抗値Ｒと内部温度との対応関係を示すグラフである。 第２内部温度推定部により推定された内部温度Ｔｉｎｂの推移を示すグラフである。 電池監視装置による処理手順の一例を示すフローチャートである。 温度異常判定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。 温度異常判定処理の処理手順の他の一例を示すフローチャートである。 温度異常判定処理の処理手順の他の一例を示すフローチャートである。

［本願発明の実施形態の説明］

本実施の形態に係る温度異常判定装置は、二次電池の温度が異常であるか否かを判定する温度異常判定装置であって、前記二次電池及び該二次電池の周囲空気の熱回路モデルに基づく熱抵抗値、並びに、前記二次電池の表面温度及び周囲の温度を用いて前記二次電池の第１の内部温度を推定する第１温度推定部と、前記二次電池の内部抵抗値に基づいて前記二次電池の第２の内部温度を推定する第２温度推定部と、前記第１の内部温度及び第２の内部温度を用いて前記二次電池の温度が異常であるか否かを判定する判定部とを備える。

本実施の形態に係る温度異常判定方法は、二次電池の温度が異常であるか否かを判定する温度異常判定方法であって、前記二次電池及び該二次電池の周囲空気の熱回路モデルに基づく熱抵抗値と、前記二次電池の表面温度及び周囲の温度とを用いて前記二次電池の第１の内部温度を推定し、前記二次電池の内部抵抗値に基づいて前記二次電池の第２の内部温度を推定し、前記第１の内部温度及び第２の内部温度を用いて前記二次電池の温度が異常であるか否かを判定する。

本実施の形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、二次電池の温度が異常であるか否かを判定させるコンピュータプログラムであって、前記二次電池及び該二次電池の周囲空気の熱回路モデルに基づく熱抵抗値と、前記二次電池の表面温度及び周囲の温度とを用いて前記二次電池の第１の内部温度を推定し、前記二次電池の内部抵抗値に基づいて前記二次電池の第２の内部温度を推定し、前記第１の内部温度及び第２の内部温度を用いて前記二次電池の温度が異常であるか否かを判定する処理を実行させる。

第１温度推定部は、二次電池の外へ向けて放熱される熱流の概念に基づき、表面温度と内部温度との間の温度差、及び表面温度と周囲温度との間の温度差が夫々、二次電池の熱抵抗値及び周辺空気の熱抵抗値から得られることから内部温度を逆算する。表面温度と内部温度との間の温度差は温度範囲によって不定であることから熱抵抗値を用いた逆算により精度が向上する。

第２温度推定部は、二次電池の発熱が、充放電時に内部における電気的抵抗によるジュール発熱を要因としていることから、内部抵抗値と内部温度とが相関を持つことに基づいて内部抵抗値から内部温度を推定する。内部抵抗値は、二次電池の電圧値及び電流値から算出可能である。

判定部は、第１温度推定部及び第２温度推定部により推定された内部温度を用いて異常であるか否かを判定する。内部温度は表面温度とは必ずしも挙動が一致しないことから表面温度から単純に導き出すことができず、更に二次電池の運用中に実測することが困難なところ、異なる手法により推定することが可能となった。１つの手法で内部温度を推定する場合には、その推定の過程に用いられる測定値の誤差等に推定結果が大きく影響される可能性があるが、異なる手法により推定された異なる内部温度を相互に比較する等の処理により、特定の誤差に影響されることのない判定が可能となる。異なる手法による推定温度の長所短所を相互に補うことも可能であり、異常の判定精度を向上することができる。

本実施の形態に係る温度異常判定装置では、前記判定部は、前記第１の内部温度と第２の内部温度との差分が所定の閾値以上である場合、判定を中断する。

異なる手法にて推定した第１の内部温度と第２の内部温度との間に乖離がある場合には、いずれか一方の推定精度が悪い可能性が高い。しかしながら、いずれの推定精度が良いかの優劣の判断が困難であるから、判定部は推定された内部温度を用いた異常か否かの判定を行なわない。したがって、誤って過剰に高温又は低温に推定された内部温度を用いて誤った判定を行なうなどの処理を回避することができる。

本実施の形態に係る温度異常判定装置では、前記判定部は、前記差分が前記所定の閾値よりも小さい第２の閾値以下であるか否かを判断し、該第２の閾値以下であると判断された場合、前記第１の内部温度及び第２の内部温度の内の最大値が所定範囲内であるか否かを判断し、所定範囲外であると判断された場合、前記二次電池の温度が異常であると判定する。

異なる手法にて推定した第１の内部温度と第２の内部温度との間の差分が微小と判断できるような場合には、それらの内部温度の推定精度が高いことが推測できる。従って判定部は、推定された内部温度を用いて温度が異常か否かの判定を行なう。しかも第１の内部温度と第２の内部温度の内の最大値にて温度が異常（高温）であるか否かを判定することにより、安全側で異常を判定し、二次電池が推奨される温度範囲外となることをより確実に回避することが可能になる。

本実施の形態に係る温度異常判定装置では、前記二次電池の表面温度を取得する表面温度取得部を更に備え、前記判定部は、前記第１の内部温度及び第２の内部温度の内の少なくとも一方が、前記表面温度取得部により取得される表面温度よりも低い場合、判定を中断する。

表面温度取得部は、二次電池の表面温度を取得する。二次電池が複数のセルから構成される場合、複数のセル夫々、又は適切な１又は数箇所にて測定される温度を取得するとよい。

推定された異なる内部温度のいずれかが表面温度よりも低い場合、内部温度の推定精度は低いことが推測されるから、判定部は、推定された内部温度を用いた異常か否かの判定を行なわない。内部温度は表面温度とは必ずしも挙動が一致しないが、例えば放電中であって且つ充放電の切替直後などの限られた期間以外は、表面温度よりも高いことが多いから、推定された内部温度が表面温度よりも低い場合にはこの推定精度が低いことが推測できる。

本実施の形態に係る温度異常判定装置では、前記判定部は、第１の内部温度と第２の内部温度との差分が所定の閾値未満であり、且つ、第１の内部温度及び第２の内部温度の内の最小値が前記表面温度以上である場合、第１の内部温度及び第２の内部温度の内の最大値が所定範囲内であるか否かを判断し、所定範囲外であると判断された場合、前記二次電池の温度が異常であると判定する。

異なる手法にて推定した第１の内部温度と第２の内部温度との間の差分が微小と判断できるような場合には、それらの内部温度の推定精度が高いことが推測できる。したがって判定部は推定された内部温度を用いて温度が異常か否かの判定を行なう。更に、限られた期間以外は、内部温度は表面温度よりも高いことが多いから、推定された内部温度が表面温度よりも高いか否かでその推定精度を確かめてから判定を行なう。これにより、誤った推定温度による判定を回避し、判定精度を高めることが可能である。

本実施の形態に係る温度異常判定装置では、前記二次電池の電圧を取得する電圧取得部と、前記二次電池の電流を取得する電流取得部と、前記二次電池のインピーダンススペクトルにおける所定のイオンの拡散過程に起因する拡散インピーダンスが前記二次電池のインピーダンスに寄与する境界周波数域に基づく待機時間を特定する特定部と、前記二次電池の充放電の切り替えタイミングにて、前記電圧取得部及び前記電流取得部で夫々取得される電圧値及び電流値と、前記タイミングから前記待機時間後に取得される電圧値及び電流値とを用いて内部抵抗値を算出する内部抵抗算出部と、前記二次電池の内部抵抗値と温度との対応を予め記憶した記憶部とを更に備え、前記第２温度推定部は、前記内部抵抗算出部が算出した内部抵抗値に対応する温度を前記記憶部から参照し、該温度を第２の内部温度と推定する。

内部抵抗算出部は、充放電の切替前に測定された電圧値及び電流値と、待機時間後に測定される電圧値及び電流値とを用いて内部抵抗を推定する。二次電池の充放電の切替が頻繁に繰り返されるような場合であっても、その切替後のイオンの拡散過程に起因する拡散インピーダンスに影響されないインピーダンスから内部抵抗値を精度よく推定することが可能である。

記憶部は、内部抵抗値と温度との対応を予め記憶しておく。例えば使用される二次電池について実測された内部抵抗値と内部温度との対応を記憶しておくとよい。二次電池個別の特性に見合った対応関係であれば推定される内部温度の精度を高めることが可能である。

第２内部温度推定部は、精度よく推定された内部抵抗値に対応する温度を、記憶部から参照して第２の内部温度として推定する。第２内部温度推定部は、二次電池個別の特性に即して対応する温度から精度よく内部温度を推定することが可能である。

本実施の形態に係る温度異常判定装置では、前記二次電池の充電率を取得する充電率取得部を更に備え、前記記憶部は、前記二次電池の内部抵抗値と温度との対応を異なる充電率別に予め記憶しておき、前記第２温度推定部は、前記内部抵抗算出部が算出した内部抵抗値を用い、前記充電率取得部が取得した充電率における内部抵抗値に対応する温度を前記記憶部から参照する。

充電率取得部は、算出される内部抵抗値を元に充電率を算出してもよいし、他の測定部又は算出部から充電率を取得するようにしてもよい。

記憶部は充電率別に、二次電池の内部抵抗値と温度との対応を記憶する。充電率によって内部抵抗値と温度との対応関係が異なるから、取得された充電率に応じた対応関係から温度を参照することで、第２内部温度推定部による第２の内部温度の推定精度を向上させることができる。

［本願発明の実施形態の詳細］
以下、本願発明に係る温度異常判定装置について、実施の形態を示す図面に基づいて説明する。以下の実施の形態では、二次電池を搭載した車輌内に配設され、本願発明に係る温度異常判定装置としてのみならず、二次電池に係る種々の測定値を取得してＳＯＣ又はＳＯＨに係る情報を処理する装置として機能する電池監視装置を例に説明する。

図１は、車載二次電池及び電池監視装置１００を含む車輌電源システムの構成を示す模式図である。車輌電源システムは、電池監視装置１００の他に、二次電池ユニット５０、リレー６１，６３、発電機（ＡＬＴ）６２、スタータモータ（ＳＴ）６４、電池６５、電気負荷６６を含む。

二次電池ユニット５０は、例えばリチウムイオン電池を用い、複数のセル５１を直列又は直並列に接続して筐体内に収容してある。筐体にはセル５１を冷却するための冷却機構５６が備えられている。冷却機構５６は例えば筐体に設けられている空冷ファンと、空冷ファンの設置箇所からできるだけ遠い箇所に設けられる排気口とを含む。冷却機構５６は電池監視装置１００からの制御信号に基づき異なる印加電圧に応じて単位時間あたりに異なる回転数で筐体内の空気を送風させる。なお冷却機構５６は空冷ファンに限られない。

更に二次電池ユニット５０は筐体内に、電圧センサ５２、電流センサ５３、第１温度センサ５４、及び第２温度センサ５５を備える。

電圧センサ５２は、各セル５１の電圧及び二次電池ユニット５０の両端間の電圧を検出し検出した電圧を、電圧検出線５０ａを介して電池監視装置１００へ出力する。電流センサ５３は、例えばシャント抵抗又はホールセンサ等で構成され、二次電池の充電電流及び放電電流を検出する。電流センサ５３は検出した電流を、電流検出線５０ｂを介して電池監視装置１００へ出力する。

第１温度センサ５４は例えばサーミスタで構成され、複数のセル５１の内のいずれか１箇所又は複数箇所における表面温度を検出する。第１温度センサ５４はセル５１夫々に１つずつ設けられていてもよい。第１温度センサ５４は検出した表面温度を、第１温度検出線５０ｃを介して電池監視装置１００へ出力する。複数のセル５１の表面温度を各検出する場合には、複数の温度検出線５０ｃから夫々温度を出力する。第２温度センサ５５は例えばサーミスタで構成され、筐体内の気温即ちセル５１の周囲温度を検出する。第２温度センサ５５は検出した周囲温度を、第２温度検出線５０ｄを介して電池監視装置１００へ出力する。なお第２温度センサ５５も筐体内の複数箇所に設けられていてもよい。

電池６５は例えば鉛電池であり、車輌に搭載された各種電気負荷６６への電力供給を行なうと共に、リレー６３がオンである場合にはスタータモータ６４を駆動するための電力供給を行なう。発電機６２は、車輌のエンジンの回転により発電し、内部に設けられた整流回路により直流を出力して電池６５を充電する。また発電機６２は、リレー６１がオンである場合に、電池６５及び二次電池ユニット５０を充電する。なおリレー６１，６３のオン及びオフの制御は図示しないリレー制御部により行なわれる。

図２は、本実施の形態における電池監視装置１００の構成の一例を示すブロック図である。なお図２では、電池監視装置１００にて実行される機能の内、電池の温度異常判定装置としての機能に関する構成について示し、他の構成については図示及び詳細な説明を省略する。電池監視装置１００は、制御部１０、記憶部１１、タイマ１２、電圧取得部１３、電流取得部１４、表面温度取得部１５、周囲温度取得部１６、第１内部温度推定部１７、待機時間特定部１８、内部抵抗算出部１９、第２内部温度推定部２０、温度異常判定部２１、開放電圧算出部２２、充電状態（ＳＯＣ）算出部２３、健康状態（ＳＯＨ）算出部２４、及び出力部２５を備える。なお電圧取得部１３〜健康状態算出部２４（特に第１内部温度推定部１７、第２内部温度推定部２０〜健康状態算出部２４）の処理は、制御部１０によってソフトウェアにより実行される。これらの処理は、各々集積回路化されて実行されてもよく、又は一部を集積回路化して実行させ、残りの一部を制御部１０のソフトウェアに基づく処理によって実行させるように混在させてもよい。

制御部１０は、１又は複数のプロセッサとメモリとを用い、各構成部を制御する処理を実行し、温度異常判定装置としての機能を発揮させる。記憶部１１はフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを用いて制御部１０が参照するデータ等を記憶する。タイマ１２は、所定の周波数でパルス信号を出力しており、制御部１０はタイマ１２から出力される信号のパルスを計数することで計時が可能である。制御部１０は例えば１０ミリ秒等の一定のサンプリング周期で以下に説明する各構成部による処理を順次実行し、温度の異常の判定、充電状態及び健康状態の算出を行なう。なおこのサンプリング周期は、制御部１０が制御することができる。

電圧取得部１３は二次電池ユニット５０の電圧（例えば二次電池ユニット５０の両端電圧）の電圧値Ｖを、電圧検出線５０ａを介して取得する。電流取得部１４は、二次電池ユニット５０の電流（充電電流又は放電電流）の電流値Ｉを、電流検出線５０ｂを介して取得する。

表面温度取得部１５は、二次電池ユニット５０のセル５１の表面温度の値を、第１温度検出線５０ｃを介して取得する。周囲温度取得部１６は、二次電池ユニット５０の筐体内部の温度、即ちセル５１の周囲温度の値を、第２温度検出線５０ｄを介して取得する。

第１内部温度推定部１７は、表面温度取得部１５により表面温度の値Ｔｓを取得し、周囲温度取得部１６により周囲温度の値Ｔａを取得する都度、これらの２つの測定値を用いて二次電池ユニット５０の内部温度Ｔｉｎａを推定算出する。具体的には第１内部温度推定部１７は、２つの測定値Ｔｓ，Ｔａと、予め求めて記憶部１１に記憶してあるセル５１及び周囲空気夫々の熱抵抗の値とを用いて求められる発熱量から内部温度Ｔｉｎａを推定算出する。なお周囲空気の熱抵抗の値は、冷却機構５６の動作状態によって異なる。したがって第１内部温度推定部１７は冷却機構５６への制御信号、又は冷却機構５６から状態信号を取得して内部温度Ｔｉｎａを算出する際の熱抵抗の値を記憶部１１から適切に選択して用いる。第１内部温度推定部１７による処理の詳細については後述する。

待機時間特定部１８は、内部抵抗算出部１９にて内部抵抗値Ｒを算出するための待機時間Ｔを特定する。待機時間Ｔは、セル５１のインピーダンス特性（図６参照）を鑑みた場合に、セル５１全体としてのインピーダンスが、セル５１におけるイオンの拡散インピーダンスの影響を無視することができる程度となるまでの、充放電の切り替え時点からの経過時間である。待機時間Ｔは、電池夫々の特性及び充電率（ＳＯＣ）によって変化するから、後述の図７に示すように予め二次電池ユニット５０毎に、充電率に対応付けて記憶部１１に記憶させておく。待機時間特定部１８は、直近に充電状態算出部２３で算出された充電率に対応する待機時間Ｔを読み出して使用する。

内部抵抗算出部１９は、電流取得部１４にて検出した電流の極性に基づき制御部１０がリレー６１にて充放電の切り替えが有ったと判定したタイミングで内部抵抗Ｒを算出する。内部抵抗算出部１９は、切替有りと判定された場合に、その直前に電圧取得部１３で取得した電圧値Ｖを切替時の電圧値Ｖｂとし、電流取得部１２にて取得した電流値Ｉを切替時の電流値Ｉｂとして夫々メモリに記憶しておく。内部抵抗算出部１９は更に、切替があったと判定されてから待機時間特定部１８にて特定された待機時間Ｔ後に電圧取得部１１で取得した電圧値Ｖを待機時間Ｔ後の電圧値Ｖｃとして記憶し、同様に待機時間Ｔ後に電流取得部１２で取得した電流値Ｉを待機時間Ｔ後の電流値Ｉｃとして夫々メモリに記憶する。内部抵抗算出部１９は、各々メモリに記憶した電圧値Ｖｂ，Ｖｃ、電流値Ｉｂ，Ｉｃを用いて二次電池ユニット５０の内部抵抗値Ｒを算出する。

第２内部温度推定部２０は、記憶してある直近の充電率と、内部抵抗算出部１９で算出した内部抵抗値Ｒを用い、充電率別に記憶部１１に予め記憶してある内部抵抗値と内部温度との対応関係を示すテーブルを参照し（図８参照）、内部温度Ｔｉｎｂを推定する。第２内部温度推定部２０における処理の詳細については後述する。

温度異常判定部２１は、第１内部温度推定部１７で推定算出した内部温度Ｔｉｎａと、第２内部温度推定部２０にて推定した内部温度Ｔｉｎｂと、必要に応じて表面温度取得部１５で取得した表面温度Ｔｓとを用いて、二次電池ユニット５０の内部温度の異常（過剰に高温）を判定する。異常を判定した場合には制御部１０へ通知し、これにより制御部１０は種々の処理を実行する。温度異常判定部２１による処理についても詳細を後述する。

開放電圧算出部２２は、内部抵抗算出部１９で算出した内部抵抗の抵抗値Ｒ、電圧取得部１１で取得した電圧値Ｖ、及び電流取得部１４で取得した電流値Ｉに基づいて、二次電池ユニット５０の開放電圧を算出する。二次電池の開放電圧をＯＣＶ（Open Circuit Voltage）で表すと、ＯＣＶ＝Ｖ−Ｖｏで算出することができる。ここでＶｏは過電圧であり、内部抵抗の抵抗値Ｒ×電流値Ｉで表される電圧に分極電圧を加えた電圧値である。

充電状態算出部２３は、開放電圧算出部２２で算出した開放電圧ＯＣＶに基づいて二次電池ユニット５０の充電率を算出する。例えば二次電池ユニット５０の開放電圧ＯＣＶと充電率との相関関係を予め定めておくことにより、算出した開放電圧ＯＣＶに基づいて二次電池ユニット５０の充電率の推定値を算出することができる。また充電状態算出部２３は、電流取得部１４で取得した電流値Ｉを積算して二次電池ユニット５０の充電量（満充電容量に対する充電されている容量の比率、即ち充電率）を算出してもよい。電流積算は、電流を時間で積分したものであり、例えば電流取得のサンプリング周期をΔｔとした場合、サンプリングの都度取得される電流値をＩｂｉ（ｉ＝１，２，…）とした場合、電流積算はΣＩｂｉ×Δｔ（ｉ＝１，２，…）で算出される。なお直近に求めた充電率を変数ＳＯＣｉｎとして、第１充電量をＳＯＣ１とすると、第１充電量ＳＯＣ１は、ＳＯＣ１＝ＳＯＣｉｎ±｛ΣＩｂｉ×Δｔ（ｉ＝１，２，…）／満充電容量ＦＣＣ｝という式で算出することはできる。なお±について＋（プラス）は充電時、−（マイナス）は放電時に対応する。

健康状態算出部２４は、二次電池ユニット５０の内部抵抗について内部抵抗算出部１９にて算出した抵抗値Ｒの初期値Ｒ０に対する割合に基づいて二次電池の健康状態（ＳＯＨ）を算出する。

出力部２５は、各構成部で算出又は推定した値を電池監視装置１００外へ出力するインタフェースである。例えば出力部２５は、車内ネットワークと接続されている通信インタフェースである。また出力部２５は、計器パネル又はＯＨＤ（Over Head Display ）等の運転者向けの表示部と接続されるインタフェースであってもよい。

制御部１０は、各構成部を制御して算出した二次電池ユニット５０の充電率ＳＯＣ、健康状態ＳＯＨ、又は温度異常判定部２１による判定結果を用いて、電池管理に関する処理を行なう。制御部１０は、充電率ＳＯＣが所定値以下である場合に、計器パネルに接続された出力部２５から、算出された充電率を警告灯にて示すなど処理を行なう。また健康状態ＳＯＨが所定の度合以下である場合、温度異常判定部２１による判定結果が異常である場合にも警告灯にて警告を発するなどの処理を行なう。そして制御部１０は、二次電池ユニット５０を所定の温度範囲内で使用するために、充放電中に温度異常判定部２１により異常が判定された場合、リレー６１を遮断するなどして二次電池ユニット５０を保護する。また制御部１０は、充電率ＳＯＣ、健康状態ＳＯＨ又は温度異常判定部２１による判定結果を通信部である出力部２５から車内の他装置へ送信するようにしてもよい。車内の他装置から更に車外装置へ送信されるようにしてもよい。これらの外部装置では、電池監視装置１００から送信された充電率ＳＯＣ、健康状態ＳＯＨ又は温度異常判定部２１による判定結果に基づいて処理を行なう。

電池監視装置１００による内部温度の異常判定処理に関しまず、温度異常判定部２１が判定に用いる内部温度Ｔｉｎａ，Ｔｉｎｂの推定方法について夫々詳細に説明する。

第１に、第１内部温度推定部１７による内部温度Ｔｉｎａの推定方法について説明する。上述したように第１内部温度推定部１７は、二次電池ユニット５０のセル５１の表面温度の値Ｔｓ、セル５１の周囲温度の値Ｔａの２つの測定値と、予め求めてあるセル５１及び周囲空気夫々の熱抵抗の値とを用いて求められる発熱量から内部温度Ｔｉｎａを算出する。ここで注目すべきは、熱抵抗の値を用いている点である。熱抵抗は、二次電池ユニット５０における熱発生の要因として、印加される電圧及び電流に対する内部抵抗によるジュール熱のみならず、化学反応を起因とするエントロピー発熱をも加味してその挙動を表わすことができる。

図３は、本実施の形態における二次電池ユニット５０への熱回路モデル適用例を模式的に示す熱回路図である。熱回路は、所定の熱源（接地）に二次電池ユニット５０の熱容量Ｃｉｎを介して接続された端子に、熱量Ｑａｌｌが与えられていると表される。そして二次電池ユニット５０に与えられる熱量Ｑａｌｌは、二次電池ユニット５０自体の熱容量Ｃｉｎに蓄えられると共に、一部（Ｑｏｕｔ）が熱抵抗Ｒｉｎを介して表面に伝達し、更に周辺の空気の熱抵抗Ｒａを介して放熱され、更に外側の筐体等を介して所定の熱源（接地）に伝わると表される。

なお二次電池ユニット５０の発熱量Ｑａｌｌは、ジュール熱による発熱量Ｑｐ（式１）及びエントロピー発熱による発熱量Ｑｓ（式２）の和で表される（式３）。ここでｉは、電流を示し、Ｖｂは両端の電圧値、Ｖｏｃｖは開放電圧値、Ｒは内部抵抗（電気抵抗）である。

そして二次電池ユニット５０の内部熱抵抗Ｒｉｎは式４、熱容量Ｃｉｎは式５により求めることができる。このようにして熱回路モデルを適用することで内部温度Ｔｉｎａを推定することが可能である。なお式５においてτは二次電池ユニット５０の熱時定数である。

なお本実施の形態における第１内部温度推定部１７は、図３の熱回路において、放熱される熱量Ｑｏｕｔが、熱抵抗Ｒｉｎ及び熱抵抗Ｒａのいずれにも流れる熱流であると考えて内部温度Ｔｉｎａを推定算出する。具体的には、以下の式６，７のように熱流Ｑｏｕｔと熱抵抗Ｒｉｎ及び熱抵抗Ｒａ、内部温度Ｔｉｎａ、表面温度Ｔｓ及び周囲温度Ｔａとの関係に熱回路におけるオームの法則を適用して表し、式６及び式７から熱流Ｑｏｕｔを消去するようにして導き出される式８を求めておく。第１内部温度推定部１７は、式８に表面温度取得部１５及び周囲温度取得部１６にて夫々取得した温度Ｔｓ及び温度Ｔａを適用して内部温度Ｔｉｎａを推定算出する。

なお式８における二次電池ユニット５０の内部熱抵抗Ｒｉｎの値は、事前に計測により求めておく。周囲空気の熱抵抗Ｒａの値は、周囲空気の冷却条件によって異なる値である。冷却機構５６に空冷ファンを用いる場合、熱抵抗値Ｒａは、無風時の空気熱抵抗Ｒａ（０）及び風速により求められる。無風時の空気熱抵抗値Ｒａ（０）は、二次電池ユニット５０の表面積が大きいほど小さくなる値である。風速は、二次電池ユニット５０の筐体内のスペースにより異なり、更に空冷ファンの印加電圧により変化するので、パッケージ化された二次電池ユニット５０毎に異なる。したがって、パッケージの種別に予め、空冷ファンへの印加電圧と熱抵抗値Ｒａとの間の関係値を計測しておき、使用する二次電池ユニット５０に対応する計測データ、又は計測データから近似により特定される関数情報を記憶部１１に記憶しておく。図４は、印加電圧と空気熱抵抗値との間の関係の一例を示すグラフである。図４の横軸は印加電圧をボルト単位で示し、縦軸は印加電圧に対応する周囲空気の熱抵抗値Ｒａを［Ｋ／Ｗ］の単位で示している。図４のグラフ上における異なる印加電圧に対する熱抵抗値Ｒａをテーブル化して記憶部１１に記憶しておくか、又は印加電圧を変数とする近似関数の情報を記憶部１１に記憶しておくことにより、任意の印加電圧時の周囲空気の熱抵抗値Ｒａを求めて使用することができる。

第２に、第２内部温度推定部２０による内部温度Ｔｉｎｂの推定方法について説明する。上述したように第２内部温度推定部２０は、二次電池ユニット５０の内部抵抗値Ｒを用いてセル５１の内部温度Ｔｉｎｂを推定する。

図５は、二次電池ユニット５０の等価回路の一例を示す説明図である。二次電池ユニット５０は図５に示すように、二次電池ユニット５０のインピーダンスは、界面電荷移動抵抗Ｒｃと拡散インピーダンスＺｗとの直列回路に電気二重層キャパシタンスＣを並列接続した回路に、更に電解液バルクの抵抗Ｒｓを直列に接続した回路で等価的に表すことができる。電解液バルクの抵抗Ｒｓは、電解液中でのリチウムイオンの電動抵抗、正極及び負極での電子抵抗などを含む。界面電荷移動抵抗Ｒｃは、活物質表面における電荷移動抵抗及び被膜抵抗などを含む。拡散インピーダンスＺｗは、活物質粒子内部へのリチウムイオンの拡散過程に起因するインピーダンスである。

図６は、二次電池ユニット５０のインピーダンス特性を示す模式図である。図６の横軸はインピーダンスＺの実数成分Ｚｒを示し、縦軸はインピーダンスＺの虚数成分Ｚｉを示し、インピーダンススペクトル（コールコールプロット又はナイキプロット）を表わしている。二次電池ユニット５０のインピーダンスは、その角周波数（周波数ｆ）が無限大から０（ゼロ）に向かって減少する場合に、図６中のある周波数域ｆ１（境界周波数域という）で極値をとり、その後増加する。この増加は拡散インピーダンスＺｗが寄与すると知られている。つまり境界周波数域では、拡散インピーダンスＺｗの影響は無視することができる程度である。ここで二次電池ユニット５０の内部抵抗は、電解液バルクの抵抗Ｒｓ及び界面電荷移動抵抗Ｒｃが主要部分を占める。したがって境界周波数域におけるインピーダンスＺを内部抵抗値Ｒとして推定する。なおインピーダンスＺの測定は、交流インピーダンス法で求める。また、ここでいう境界周波数域に相当する時間が、待機時間特定部１８が特定する充放電の切り替え（周波数変化）後の待機時間Ｔである。

図７は、境界周波数域に対応する待機時間Ｔの内容例を示す説明図である。充電率が低い程に二次電池ユニット５０のインピーダンスが大きくなって（図６における右方向へシフトする）境界周波数域が小さくなり、即ち、図７に示すように待機時間Ｔが長くなる。そして待機時間Ｔは、二次電池の温度にも依存する。つまり図７に示すような対応関係は温度別に存在する。そこでこれらの待機時間Ｔの具体的数値は、二次電池ユニット５０毎に異なるので記憶部１１には、監視対象の二次電池ユニット５０に応じて充電率の範囲及び温度範囲別に待機時間Ｔを記憶しておく。待機時間特定部１８は直前に求めてある充電率及び内部温度に基づいてこれを参照して待機時間Ｔを特定するとよい。なお図７に示したような具体的な数値を記憶部１１に記憶しておくことに限定されない。例えば充電率が５０％、温度が２５℃である場合の待機時間Ｔ０と、待機時間Ｔの充電率に対する推移に対応する充電率係数Ｋ０及び温度係数Ｋ１とを二次電池ユニット５０毎に記憶しておく。そして待機時間特定部１８はＴ０に係数Ｋ０を乗じ、温度に対する係数Ｋ１を乗じて加算する等演算により待機時間Ｔ（＝Ｋ０×ＳＯＣ×Ｔ０＋Ｋ１×Ｔｉｎ×Ｔ０）と特定するようにしてもよい。

このようにして内部抵抗算出部１９は、充電率及び温度に応じた待機時間Ｔ後の電流値Ｉｃ及び電圧値Ｖｂを式９に当てはめて内部抵抗値Ｒを算出することができる。

なお内部抵抗値Ｒの算出の詳細な方法及びその根拠については、特願2016-001983 に開示された事項を援用する。

図８は、内部抵抗値Ｒと内部温度との対応関係を示すグラフである。図８の横軸は電池温度を摂氏単位で示し、図８の縦軸は内部抵抗値Ｒの高低を示している。内部抵抗値Ｒの具体的数値は、セル５１の仕様によって異なるため図示を省略している。図８で示される対応関係は、二次電池ユニット５０のセル５１を恒温槽内に格納し、恒温槽を異なる温度に設定した際に実測した内部抵抗値Ｒから得られる。なお内部抵抗値Ｒは上述したように、充電率によってインピーダンス特性が異なるから、異なる温度毎のみならず充電率毎にも内部抵抗値Ｒを計測する。図８に示されているグラフは、例えば充電率が５０％〜６０％のときの内部抵抗値Ｒと電池温度との対応関係を示している。

記憶部１１には、充電率について所定の幅（例えば１０％）を持たせた範囲毎に、図８に示したような内部抵抗値Ｒと電池温度とをテーブル化した対応関係が予め記憶されている。具体的には、１０％〜２０％における異なる内部抵抗値Ｒ（例えば数ミリオーム単位等）に対して夫々対応する電池温度、２０％〜３０％における異なる内部抵抗値Ｒに対して夫々対応する電池温度、３０％〜４０％における異なる内部抵抗値Ｒに対して夫々対応する電池温度、…等のように記憶されている。なお内部抵抗値Ｒと電池温度との対応関係はテーブル化されている態様のみならず、内部抵抗値Ｒを変数とする近似関数の情報を充電率毎に記憶部１１に記憶しておくことにより、任意の内部抵抗値Ｒから対応する内部温度を参照するようにしてもよい。

第２内部温度推定部２０は、直近に算出された充電率を用いて記憶部１１から、対応する充電率範囲の図８に示したような対応関係を参照し、算出された内部抵抗値Ｒに対応する電池温度を読み出す。第２内部温度推定部２０は、読み出した電池温度を内部温度Ｔｉｎｂとして推定する。

図９は、第２内部温度推定部２０により推定された内部温度Ｔｉｎｂの推移を示すグラフである。なお図９Ａは、二次電池ユニット５０に対して内部抵抗算出部１９により算出された内部抵抗値Ｒの時間変化を示し、図９Ｂは図９Ａに示す内部抵抗値Ｒに対して算出された内部温度Ｔｉｎｂと測定された表面温度Ｔｓとの夫々時間経過を示している。なお図９Ａ及び図９Ｂはいずれも横軸は、セル５１へ電流を流し始めてからの時間経過を示している。図９Ａの縦軸は内部抵抗値ＲをΩ単位で示し、図９Ｂの縦軸はセル５１の温度を摂氏単位で示している。図９Ｂに示すように、セル５１が高温となるに向けて表面温度Ｔｓと推定された内部温度Ｔｉｎｂとの間の差分が拡がっている。なお表面温度Ｔｓ又は内部温度Ｔｉｎｂのいずれか、または両方がこの後、所定の温度に収束していく。したがって、表面温度Ｔｓに所定の係数を乗算するか、又は所定の定数を加算してこれを電池内部の温度として推定する方法では、真の内部温度を正しく推定することは困難である。

第１内部温度推定部１７及び第２内部温度推定部２０により、単純に表面温度Ｔｓに所定の係数を乗ずるなどするのではなく、夫々熱回路及び等価電気回路を元にした異なる手法にて精度良く内部温度を推定することができる。本実施の形態における電池監視装置１００では更に温度異常判定部２１が、このようにして異なる手法にて推定した内部温度Ｔｉｎａ，Ｔｉｎｂを用いて、両方又はいずれか一方を所定の閾値と比較するなどの演算により、電池内部の温度が異常（高温）であるか否かを判定する。

電池監視装置１００の各構成部による処理手順をまとめると以下のようになる。図１０は、電池監視装置１００による処理手順の一例を示すフローチャートである。制御部１０は以下のフローチャートに示す処理手順を所定の周期で繰り返し実行する。

電圧取得部１３により電圧値Ｖを取得し、電流取得部１４により電流値Ｉを取得する（ステップＳ１）。

次に表面温度取得部１５により表面温度Ｔｓを取得し、周囲温度取得部１６により周囲温度Ｔａを取得する（ステップＳ２）。取得された表面温度Ｔｓ、周囲温度Ｔａは制御部１０により内部メモリに記憶される。次に制御部１０は冷却機構５６における冷却条件（本実施の形態では、空冷ファンへの印加電圧）を取得する（ステップＳ３）。内部温度算出部１７はステップＳ３で取得された印加電圧に対応する周囲空気の熱抵抗値Ｒａを、記憶部１１から参照して算出する（ステップＳ４）。内部温度算出部１７は更に、取得した温度Ｔｓ，Ｔａ、算出した熱抵抗値Ｒａと、記憶部１１に記憶してある二次電池ユニット５０の固有の内部熱抵抗値Ｒｉｎを式８に適用して内部温度Ｔｉｎａを算出する（ステップＳ５）。

次に内部抵抗算出部１９は、充放電の切り替えが有ったか否かを判断する（ステップＳ６）。ステップＳ６で切り替えがあったと判断された場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、内部抵抗算出部１９は、ステップＳ１で取得した電圧値Ｖ及び電流値Ｉを夫々、切替時の電圧値Ｖｂ及び電流値Ｉｂとして制御部１０の内部メモリに記憶する（ステップＳ７）。そして待機時間特定部１８により、直近に算出された充電率ＳＯＣ及び内部温度（Ｔｉｎａ又はＴｉｎｂに基づく値）を参照し（ステップＳ８）、充電率及び内部温度に対応する待機時間Ｔを特定し、その時間分待機する（ステップＳ９）。

そして内部抵抗算出部１９は、待機時間Ｔ経過後に、再度内部抵抗値Ｒを算出するための電圧値Ｖ及び電流値Ｉを夫々電圧取得部１３及び電流取得部１４により取得し、各々を待機時間Ｔ後の電圧値Ｖｃ及び電流値Ｉｃとして制御部１０の内部メモリに記憶する（ステップＳ１０）。内部抵抗算出部１９は、ステップＳ７で記憶しておいた切替時の電圧値Ｖｂ及び電流値Ｉｂと、ステップＳ１０で記憶した待機時間Ｔ後の電圧値Ｖｃ及び電流値Ｉｃとを用いて内部抵抗値Ｒを算出する（ステップＳ１１）。

次に第２内部温度推定部２０により、ステップＳ８で参照した充電率における内部抵抗値Ｒと電池の内部温度の対応関係を記憶部１１から参照し（ステップＳ１２）、ステップＳ１１で算出された内部抵抗値Ｒに対応する温度を内部温度Ｔｉｎｂとする（ステップＳ１３）。

そして充電状態（ＳＯＣ）算出部２３はステップＳ１１で算出された内部抵抗値Ｒを基に開放電圧算出部２２により算出された開放電圧ＯＣＶを用いて充電率ＳＯＣを算出し、同様にして健康状態（ＳＯＨ）算出部２４は内部抵抗値Ｒから健康状態ＳＯＨを算出して記憶する（ステップＳ１４）。

そして温度異常判定部２１は、ステップＳ５及びステップＳ１３にて推定された内部温度Ｔｉｎａ及び内部温度Ｔｉｎｂを用いて温度異常判定処理を実行し（ステップＳ１５）、一回の処理を終了する。

ステップＳ６にて切り替えが無かったと判断された場合（Ｓ６：ＮＯ）、その後の内部抵抗値Ｒを算出する工程（Ｓ７〜Ｓ１１）、算出された内部抵抗値Ｒを用いる工程（Ｓ１２〜１４）を行なうことなしに、制御部１０はステップＳ１５へ処理を進める。この場合、ステップＳ１５では、ステップＳ５にて算出した内部温度Ｔｉｎａのみ、又は直近に推定された内部温度Ｔｉｎｂを用いて判定する。なおステップＳ６にて切り替えが無かったと判断された場合（Ｓ６：ＮＯ）、ステップＳ１５の温度異常判定の処理も省略するようにしてもよい。

次に、図１０のフローチャートにおけるステップＳ１５の温度異常判定処理について詳細を説明する。温度異常判定部２１による判定方法は種々の方法が考え得るが、本実施の形態では第１内部温度推定部１７により推定算出された内部温度Ｔｉｎａと、第２内部温度推定部２０により推定された内部温度Ｔｉｎｂとの２つの異なる手法により推定された値を用いて判定する。

図１１は、温度異常判定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。温度異常判定部２１は、内部温度Ｔｉｎａ，Ｔｉｎｂに対してその差分が所定の閾値ｔｈ１以下であるという条件（式１０）を満たすか否かを判断する（ステップＳ５０１）。式１０を満たすと判断された場合（Ｓ５０１：ＹＥＳ）、温度異常判定部２１は、内部温度Ｔｉｎａ，Ｔｉｎｂがいずれも表面温度よりも高いという条件（式１１）を満たすか否かを判断する（ステップＳ５０２）。なおステップＳ５０１及びステップＳ５０２の判断は、推定された内部温度の値Ｔｉｎａ，Ｔｉｎｂの推定の確からしさを確かめるための処理である。
｜Ｔｉｎａ−Ｔｉｎｂ｜≦ｔｈ１ …（１０）
Ｍｉｎ（Ｔｉｎａ，Ｔｉｎｂ）＞Ｔｓ …（１１）

式１０における閾値ｔｈ１は、例えば３℃等と予め記憶部１１に記憶してある値である。閾値ｔｈ１は具体的には、図９Ｂのように予め表面温度Ｔｓと内部温度Ｔｉｎａ及び内部温度Ｔｉｎｂの一方との差異を測定しておき、その差異の最大値を用いるなどが考えられる。上述した異なる手法により得られる内部温度の推定値は、使用範囲内の温度領域では表面温度との差異程には乖離しないことが経験的に判っていることから、表面温度との差分を基準としたものである。したがって、閾値ｔｈ１の値はこれに限られない。その他、化学的又は物理的な根拠に基づいて閾値ｔｈ１を設定するようにしてもよい。

そして温度異常判定部２１は、内部温度Ｔｉｎａ及び内部温度Ｔｉｎｂが式１０及び式１１を満たすと判断された場合（Ｓ５０１：ＹＥＳ、且つＳ５０２：ＹＥＳ）、いずれか大きい方の値が、閾値ｔｈ２以上であるという条件（式１２）を満たすか否かを判断する（ステップＳ５０３）。なおステップＳ５０３では、閾値ｔｈ２との比較に限らず、セル５１の短寿命化を回避すべく仕様等にて示されている使用範囲外であるか否かを判断できればよい。
Ｍａｘ（Ｔｉｎａ，Ｔｉｎｂ）≧ｔｈ２ …（１２）

温度の異常判定に係る閾値ｔｈ２は、電池ユニット５０（セル５１）の使用範囲の上限（例えば６０℃）に対応する値である。温度異常判定部２１は、内部温度Ｔｉｎａ及び内部温度Ｔｉｎｂの内の大きい値を異常判定の閾値ｔｈ２と比較することにより、安全側で判断して真の内部温度が電池の使用範囲を超過しているにも拘わらず温度を異常でないと判定することを回避する。

ステップＳ５０３にて閾値ｔｈ２以上であると判断された場合（Ｓ５０３：ＹＥＳ）、温度異常判定部２１は、電池内部の温度が異常であると判断し（ステップＳ５０４）、処理を終了する。

ステップＳ５０１、ステップＳ５０２のいずれか一方において、条件が満たされないと判断された場合（Ｓ５０１：ＮＯ、又はＳ５０２：ＮＯ）、温度異常判定部２１は表面温度Ｔｓを基準として、表面温度Ｔｓが使用範囲外（例えば閾値ｔｈ３以上）であるか否かを判断する（ステップＳ５０５）。なおステップＳ５０５において温度異常判定部２１は、内部温度は表面温度Ｔｓよりも高いから表面温度Ｔｓに所定の係数を乗算するか、所定の定数を加算するかなどのゆとりを持たせて使用範囲外にあるか否かを判断するようにしてもよい。ステップＳ５０５にて使用範囲外であると判断された場合（Ｓ５０５：ＹＥＳ）、温度異常判定部２１は処理をステップＳ５０４へ進める。

ステップＳ５０３にて閾値ｔｈ２未満であると判断された場合（Ｓ５０３：ＮＯ）、及びステップＳ５０５にて使用範囲内にあると判断された場合（Ｓ５０５：ＮＯ）、温度異常判定部２１は、電池内部の温度は異常でないためそのまま処理を終了する。

図１１のフローチャートに示した処理手順の内、ステップＳ５０５は省略し、ステップＳ５０１〜Ｓ５０３の判断にて全て条件を満たすと判断される場合に温度異常判定部２１が異常であると判断するのみとしてもよい。

このようにして、異なる手法で推定した２つの内部温度Ｔｉｎａ，Ｔｉｎｂをその値自体から判断できる値の確からしさを元に、例えば、著しく高温側に誤って推定された内部温度Ｔｉｎａ，Ｔｉｎｂによる誤判定を回避することが可能である。例えば第１内部温度推定部１７が推定した内部温度Ｔｉｎａのみで判定する場合、これを導き出すために用いる冷却機構５６への印加電圧の測定誤差等が内部温度Ｔｉｎａの値に影響するところ、第２内部温度Ｔｉｎｂとの差分が小さい場合には、測定誤差は小さく推定値は確からしいとの推測が可能である。また第２内部温度推定部２０が推定した内部温度Ｔｉｎｂのみで判定する場合、例えば温度範囲によっては電圧値Ｖ及び電流値Ｉの測定誤差が影響するところ、内部温度Ｔｉｎａとの差分が小さい場合には、その測定誤差は小さく推定値は確からしいとの推測が可能である。このように異なる手法による推定温度の長所短所を相互に補うことも可能であり、異常の判定精度を向上することができる。

（変形例１）
図１１のフローチャートで示した処理手順では、内部温度Ｔｉｎａ，Ｔｉｎｂの推定の確からしさについて式１０にて差分を閾値ｔｈ１と比較し、更に式１１にて表面温度Ｔｓとの乖離の有無を判断した。変形例１では、前記差分に対して２つの閾値ｔｈ４，ｔｈ５との比較を用いる。図１２は、温度異常判定処理の処理手順の他の一例を示すフローチャートである。

温度異常判定部２１は、内部温度Ｔｉｎａ，Ｔｉｎｂに対してその差分が所定の閾値ｔｈ４以下であるという条件（式１３）を満たすか否かを判断する（ステップＳ５１１）。
｜Ｔｉｎａ−Ｔｉｎｂ｜≦ｔｈ４ …（１３）

ステップＳ５１１にて式１３を満たすと判断された場合（Ｓ５１１：ＹＥＳ）、その差分が閾値ｔｈ４よりも小さい所定の閾値ｔｈ５以下であるという条件（式１４）を満たすか否かを判断する（ステップＳ５１２）。閾値ｔｈ５は、式１０における閾値ｔｈ１と等しいか又は閾値ｔｈ１よりも小さい値であってよい。
｜Ｔｉｎａ−Ｔｉｎｂ｜≦ｔｈ５＜ｔｈ４ …（１４）

ステップＳ５１２にて式１４を満たすと判断された場合（Ｓ５１２：ＹＥＳ）、温度異常判定部２１は、内部温度Ｔｉｎａ，Ｔｉｎｂのいずれも表面温度Ｔｓよりも大きいという条件（式１１）を満たすか否かを判断する（ステップＳ５１３）。

ステップＳ５１３にて式１１を満たすと判断された場合（Ｓ５１３：ＹＥＳ）、温度異常判定部２１は、内部温度Ｔｉｎａ，Ｔｉｎｂのいずれか大きい方の値が、閾値ｔｈ２以上であるという条件（式１２）を満たすか否かを判断する（ステップＳ５１４）。ステップＳ５１４では、閾値ｔｈ２との比較に限らず、セル５１の短寿命化を回避すべく仕様等にて示されている使用範囲外であるか否かを判断できればよい。

ステップＳ５１４にて閾値ｔｈ２以上であると判断された場合（Ｓ５１４：ＹＥＳ）、温度異常判定部２１は電池内部の温度が異常であると判断し（ステップＳ５１５）、処理を終了する。

ステップＳ５１４にて閾値ｔｈ２以上でないと判断された場合（Ｓ５１４：ＮＯ）、温度異常判定部２１は、そのまま処理を終了する。

ステップＳ５１２にて、式１４を満たさないと判断された場合（Ｓ５１２：ＮＯ）、温度異常判定部２１は、内部温度Ｔｉｎａ，Ｔｉｎｂの差分が十分に小さい値ではないが、いずれか一方を信頼すべきものとして扱う。そこで温度異常判定部２１は、内部温度Ｔｉｎａ，Ｔｉｎｂのいずれも表面温度Ｔｓよりも小さいか否かを判断する（ステップＳ５１６）。温度異常判定部２１は、いずれか一方でも表面温度Ｔｓ以上であると判断された場合（Ｓ５１６：ＮＯ）、内部温度Ｔｉｎａ，Ｔｉｎｂの内の最小値が表面温度Ｔｓよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ５１７）。ステップＳ５１７にて最小値が表面温度Ｔｓよりも大きいと判断した場合（Ｓ５１７：ＹＥＳ）、温度異常判定部２１は、２つの内部温度Ｔｉｎａ，Ｔｉｎｂの平均値が閾値ｔｈ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ５１８）。ステップＳ５１７にて、表面温度Ｔｓよりも大きいと判断された場合とはつまり、内部温度Ｔｉｎａ，Ｔｉｎｂはいずれも表面温度Ｔｓよりも大きい値であるが、差分が十分信頼できるほどに小さい値でない場合である。この場合、ステップＳ５１４のように最大値を閾値ｔｈ２と比較すると誤判定のリスクがある。ステップＳ５１８で平均値を閾値ｔｈ２と比較することにより、誤判定のリスクが低減される。ステップＳ５１８にて閾値ｔｈ２以上であると判断された場合（Ｓ５１８：ＹＥＳ）、温度異常判定部２１は温度を異常であると判断し（Ｓ５１５）、処理を終了する。

ステップＳ５１８にて閾値ｔｈ２未満であると判断された場合（Ｓ５１８：ＮＯ）、温度異常判定部２１は、そのまま処理を終了する。

ステップＳ５１７にて最小値が表面温度Ｔｓ以下であると判断された場合（Ｓ５１７：ＮＯ）、温度異常判定部２１は処理をステップＳ５１４へ進め、大きい方の値で閾値ｔｈ２以上であるか否かを判断する（Ｓ５１４）。

ステップＳ５１１にて、式１３を満たさないと判断された場合（Ｓ５１１：ＮＯ）、推定値はいずれが信頼できる値か不明であるから、測定値である表面温度Ｔｓを基準として表面温度Ｔｓが使用範囲外（例えば閾値ｔｈ３以上）であるか否かを判断する（ステップＳ５１９）。ステップＳ５１９で使用範囲外であると判断された場合（Ｓ５１９：ＹＥＳ）、温度異常判定部２１は、処理をステップＳ５１５へ進めて温度が異常であると判断し（Ｓ５１５）、処理を終了する。ステップＳ５１９にて使用範囲内であると判断された場合（Ｓ５１９：ＮＯ）、温度異常判定部２１は、処理をそのまま終了する。

ステップＳ５１３にて内部温度Ｔｉｎａ，Ｔｉｎｂのいずれか一方が表面温度Ｔｓ以下であると判断された場合（Ｓ５１３：ＮＯ）、及びステップＳ５１６にてどちらも表面温度Ｔｓ以下であると判断された場合（Ｓ５１６：ＹＥＳ）、温度異常判定部２１は処理をステップＳ５１９へ進める。

変形例１で示したように、異なる手法で推定した二つの内部温度Ｔｉｎａ，Ｔｉｎｂに対して閾値を２つ設けてその大小等の判断を行なうことにより、誤った推定値を排除しながらより精度よく温度異常を判定することが可能になる。

（変形例２）
変形例２では更に、温度又は時間等の要因も加味して内部温度Ｔｉｎａ，Ｔｉｎｂのいずれで温度異常を判定するかを使い分ける。図１３は、温度異常判定処理の処理手順の他の一例を示すフローチャートである。図１３のフローチャートに示す処理手順の内、図１１のフローチャートに示した処理手順と共通する処理には、同一のステップ番号を付して詳細な説明を省略する。

温度異常判定部２１は、まず表面温度Ｔｓが所謂常温に相当する閾値ｔｈ６以下であるか否かを判断する（ステップＳ５２１）。ステップＳ５２１にて表面温度Ｔｓが閾値ｔｈ６以下であると判断された場合（Ｓ５２１：ＹＥＳ）、温度異常判定部２１は、直近の充放電の切り替えからの経過時間が、所定時間以内であるか否かを判断する（ステップＳ５２２）。ここでいう所定時間は例えば、温度の異常判定の周期を鑑みて固定された期間であってもよいし、充電率ＳＯＣによって異なる待機時間Ｔに基づき定められてもよい。

ステップＳ５２２で所定時間以内であると判断された場合（Ｓ５２２：ＹＥＳ）、温度異常判定部２１は、ステップＳ５０１〜Ｓ５０５の処理を実行する。

ステップＳ５２１及びＳ５２２のいずれか一方で、否と判断された場合（Ｓ５２１：ＮＯ、又はＳ５２２：ＮＯ）、温度異常判定部２１は、熱抵抗値から推定算出された内部温度Ｔｉｎａのみを使用して閾値ｔｈ２以上であるか否かの判断を行なう（ステップＳ５２３）。ステップＳ５２３にて閾値ｔｈ２以上であると判断された場合（Ｓ５２３：ＹＥＳ）、温度異常判定部２１は温度を異常であると判定し（Ｓ５０４）、閾値ｔｈ２未満であると判断された場合（Ｓ５２３：ＮＯ）、温度異常判定部２１はそのまま処理を終了する。

図８で示したように、内部抵抗値Ｒは２５℃以上の高温範囲では、温度の変化に対して変化が小さくなるから、推定に用いる電圧値Ｖ及び電流値Ｉの測定誤差が大きく温度の推定に影響する。変形例２では、常温以上となった場合には（Ｓ５２１：ＮＯ）、内部抵抗値Ｒの推定値を用いることなく温度異常を判定することで、この測定誤差の影響を抑制することができる。また、二次電池ユニット５０はバッテリ用途である場合には充放電の切り替えタイミングが十分な頻度で到来するところ、それ以外の用途では充放電の切替が温度異常の判定のサイクルより長い期間起こらない場合がある。そのような場合には、温度の変化のタイミングに合わせて内部抵抗値Ｒを算出できないから、熱抵抗に基づき推定される内部温度Ｔｉｎｂを用いて温度異常の判定を実行することで判定精度を保つことができる。

上述した本実施の形態において、図１３のフローチャートに示した処理手順は、変形例１に加味することも可能である。変形例２に示した温度又は時間のいずれか一方のみを基準として内部温度Ｔｉｎａ，Ｔｉｎｂのいずれかを適切に選択し、選択した推定内部温度を閾値ｔｈ２と比較して温度異常を判断するようにしてもよい。

このようにして、異なる手法で推定した２つの内部温度Ｔｉｎａ，Ｔｉｎｂをその値自体から推定される確からしさ、又は他の二次電池ユニット５０の状況等に応じて適切に用いて温度の異常を判定するから、判定精度を高めて維持することができる。

なお上述した実施の形態においては内部温度の算出対象を車輌に搭載されている二次電池ユニット５０とした。しかしながら本開示の温度異常判定装置の温度異常の判定対象となる電池は、車輌に搭載される二次電池に限られないことは勿論である。

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。本発明の範囲は上記した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及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。

１００ 電池監視装置（温度異常判定装置）
１０ 制御部
１１ 記憶部
１２ タイマ
１３ 電圧取得部
１４ 電流取得部
１５ 表面温度取得部
１６ 周囲温度取得部
１７ 第１内部温度推定部
１８ 待機時間特定部
１９ 内部抵抗算出部
２０ 第２内部温度推定部
２１ 温度異常判定部
２２ 開放電圧算出部
２３ 充電状態算出部
２４ 健康状態算出部
２５ 出力部
５０ 二次電池ユニット
５１ セル
５２ 電圧センサ
５３ 電流センサ
５４ 第１温度センサ
５５ 第２温度センサ
５６ 冷却機構

Claims (9)

1. 二次電池の温度が異常であるか否かを判定する温度異常判定装置であって、
   前記二次電池及び該二次電池の周囲空気の熱回路モデルに基づく熱抵抗値、並びに、前記二次電池の表面温度及び周囲の温度を用いて前記二次電池の第１の内部温度を推定する第１温度推定部と、
   前記二次電池の内部抵抗値に基づいて前記二次電池の第２の内部温度を推定する第２温度推定部と、
   前記第１の内部温度及び第２の内部温度を用いて前記二次電池の温度が異常であるか否かを判定する判定部と
   を備える温度異常判定装置。
2. 前記判定部は、前記第１の内部温度と第２の内部温度との差分が所定の閾値以上である場合、判定を中断する
   請求項１に記載の温度異常判定装置。
3. 前記判定部は、
   前記差分が前記所定の閾値よりも小さい第２の閾値以下であるか否かを判断し、
   該第２の閾値以下であると判断された場合、前記第１の内部温度及び第２の内部温度の内の最大値が所定範囲内であるか否かを判断し、
   所定範囲外であると判断された場合、前記二次電池の温度が異常であると判定する
   請求項２に記載の温度異常判定装置。
4. 前記二次電池の表面温度を取得する表面温度取得部を更に備え、
   前記判定部は、前記第１の内部温度及び第２の内部温度の内の少なくとも一方が、前記表面温度取得部により取得される表面温度よりも低い場合、判定を中断する
   請求項１に記載の温度異常判定装置。
5. 前記判定部は、
   第１の内部温度と第２の内部温度との差分が所定の閾値未満であり、且つ、第１の内部温度及び第２の内部温度の内の最小値が前記表面温度以上である場合、第１の内部温度及び第２の内部温度の内の最大値が所定範囲内であるか否かを判断し、
   所定範囲外であると判断された場合、前記二次電池の温度が異常であると判定する
   請求項４に記載の温度異常判定装置。
6. 前記二次電池の電圧を取得する電圧取得部と、
   前記二次電池の電流を取得する電流取得部と、
   前記二次電池のインピーダンススペクトルにおける所定のイオンの拡散過程に起因する拡散インピーダンスが前記二次電池のインピーダンスに寄与する境界周波数域に基づく待機時間を特定する特定部と、
   前記二次電池の充放電の切り替えタイミングにて、前記電圧取得部及び前記電流取得部で夫々取得される電圧値及び電流値と、前記タイミングから前記待機時間後に取得される電圧値及び電流値とを用いて内部抵抗値を算出する内部抵抗算出部と、
   前記二次電池の内部抵抗値と温度との対応を予め記憶した記憶部と
   を更に備え、
   前記第２温度推定部は、前記内部抵抗算出部が算出した内部抵抗値に対応する温度を前記記憶部から参照し、該温度を第２の内部温度と推定する
   請求項１に記載の温度異常判定装置。
7. 前記二次電池の充電率を取得する充電率取得部を更に備え、
   前記記憶部は、前記二次電池の内部抵抗値と温度との対応を異なる充電率別に予め記憶しておき、
   前記第２温度推定部は、前記内部抵抗算出部が算出した内部抵抗値を用い、前記充電率取得部が取得した充電率における内部抵抗値に対応する温度を前記記憶部から参照する
   請求項６に記載の温度異常判定装置。
8. 二次電池の温度が異常であるか否かを判定する温度異常判定方法であって、
   前記二次電池及び該二次電池の周囲空気の熱回路モデルに基づく熱抵抗値と、前記二次電池の表面温度及び周囲の温度とを用いて前記二次電池の第１の内部温度を推定し、
   前記二次電池の内部抵抗値に基づいて前記二次電池の第２の内部温度を推定し、
   前記第１の内部温度及び第２の内部温度を用いて前記二次電池の温度が異常であるか否かを判定する温度異常判定方法。
9. コンピュータに、二次電池の温度が異常であるか否かを判定させるコンピュータプログラムであって、
   前記二次電池及び該二次電池の周囲空気の熱回路モデルに基づく熱抵抗値と、前記二次電池の表面温度及び周囲の温度とを用いて前記二次電池の第１の内部温度を推定し、
   前記二次電池の内部抵抗値に基づいて前記二次電池の第２の内部温度を推定し、
   前記第１の内部温度及び第２の内部温度を用いて前記二次電池の温度が異常であるか否かを判定する処理を実行させるコンピュータプログラム。

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