JP7137767B2 - 組電池送風システムおよび車両 - Google Patents

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Description

本発明は、組電池送風システムおよび車両に関する。詳しくは、組電池に外気を送る組電池送風システム、および、組電池送風システムを備えた車両に関する。
例えば特許文献1には、バッテリを冷却するバッテリ冷却装置を備えたプラグイン型ハイブリッド車両が開示されている。この車両は、充電可能なバッテリと、バッテリに外気を送る送風手段と、バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段と、外気の温度を検出する外気温度検出手段とを備えている。
ここで、外気温度検出手段によって得られた外気温度が、バッテリ温度検出手段によって得られたバッテリ温度を超えるときは、外気温度がバッテリ温度以下であるときよりも風量が少なくなるように送風手段を制御する。このことによって、バッテリ温度よりも低い外気温度を有する外気がバッテリに送られるため、バッテリ温度が上昇することを抑制することができる。
特開2014-148245号公報
ところで、バッテリは例えば複数の二次電池で構成された組電池である。組電池を構成する二次電池には、劣化の差(以下、劣化ばらつきという。)が生じることがあり、組電池の劣化ばらつきは、より冷たい外気を組電池に送っても解消しにくいことがあり得る。
ここで提案される組電池送風システムは、組電池と、送風装置と、電池温度センサと、外気温度センサと、制御装置とを備えている。組電池は、複数の二次電池が組み付けられている。送風装置は、外気が導入される導入口を有し、導入口から導入された外気を組電池に送る。電池温度センサは、複数の二次電池のうちの少なくとも一部を対象電池としたとき、対象電池のそれぞれの電池温度を検出する。外気温度センサは、導入口に導入される外気の外気温度を検出する。制御装置は、記憶部と、電池温度取得部と、外気温度取得部と、劣化量算出部と、劣化ばらつき算出部と、第1判定部と、第2判定部と、第1送風処理部と、第2送風処理部とを備えている。記憶部には、対象電池毎に、電池温度の各値に対する積算時間を有する積算温度情報が記憶されている。電池温度取得部は、電池温度センサによって、対象電池の電池温度である取得電池温度を取得する。外気温度取得部は、外気温度センサによって、導入口に導入される外気の外気温度である取得外気温度を取得する。劣化量算出部は、積算温度情報に基づいて対象電池毎の劣化量を算出する。劣化ばらつき算出部は、劣化量算出部によって算出された対象電池毎の劣化量に基づいて、組電池の劣化ばらつきを算出する。第1判定部は、取得電池温度が、取得外気温度よりも高いか否かを判定する。第2判定部は、劣化ばらつき算出部によって算出された組電池の劣化ばらつきが、予め定められた閾値以上であるか否かを判定する。第1送風処理部は、取得電池温度が取得外気温度よりも高いと判定されたとき、組電池に外気を送るように送風装置を制御する。第2送風処理部は、取得電池温度が取得外気温度以下であると判定され、かつ、組電池の劣化ばらつきが閾値以上であると判定されたとき、組電池に外気を送るように送風装置を制御する。
ここで提案される組電池送風システムによれば、劣化量が許容される範囲内において、各二次電池の劣化量の差を小さくすることができ、組電池の劣化ばらつきを抑えることができる。
ここで提案される組電池送風システムでは、記憶部には、電池温度の各値に対する劣化速度が予め記憶されていてもよい。劣化量算出部は、電池温度の各値において、劣化速度に積算時間を掛け合わせることで、対象電池毎に電池温度の各値に対する温度劣化量を算出し、対象電池毎に電池温度の各値に対する温度劣化量を足し合わせた値を、対象電池毎の劣化量としてもよい。
ここで提案される組電池送風システムでは、制御装置は、現時点から所定の時間が経過する間に組電池に外気を送った場合における対象電池毎の劣化量の増加の量を劣化促進量としたとき、劣化量算出部によって算出された対象電池毎の劣化量と、劣化促進量を足し合わせた劣化推定量を、対象電池毎に算出する劣化推定量算出部と、劣化推定量算出部によって算出された対象電池毎の劣化推定量が、予め定められた想定劣化量未満であるか否かを判定する第3判定部と、を備えていてもよい。第2送風処理部は、取得電池温度が取得外気温度以下であると判定され、組電池の劣化ばらつきが閾値以上であると判定され、かつ、対象電池毎の劣化推定量が想定劣化量未満であると判定されたとき、組電池に外気を送るように送風装置を制御してもよい。
また、ここで提案される組電池送風システムでは、劣化推定量算出部は、電池温度の各値に対する劣化速度と、対象電池毎の取得外気温度とに基づいて、劣化促進量を算出してもよい。
ここで提案される組電池送風システムでは、劣化ばらつき算出部は、劣化量算出部によって算出された対象電池毎の劣化量のうち、最も劣化量が大きい対象電池の劣化量と、最も劣化量が小さい対象電池の劣化量との差を、組電池の劣化ばらつきとしてもよい。
ここで提案される組電池送風システムでは、対象電池は、組電池の両端部のそれぞれに位置する二次電池と、組電池の中央部分に位置する二次電池であってもよい。
ここで提案される車両は、上述した何れかの組電池送風システムを備えている。かかる車両によれば、組電池の劣化ばらつきを抑えることが可能な車両を提供することができる。
第1実施形態に係る車両の模式図である。 組電池送風システムを示す概念図である。 組電池送風システムのブロック図である。 組電池に対して外気を送る手順を示すフローチャートである。 電池温度の各値における二次電池の劣化速度を示したグラフである。 二次電池の積算温度情報の一例を示したグラフである。 組電池を構成する対象電池と電池温度との関係を示したグラフである。 経過時間における組電池の劣化ばらつきを示したグラフである。 第2実施形態に係る組電池送風システムのブロック図である。 第2実施形態において、組電池に対して外気を送る手順を示すフローチャートである。 組電池を構成する対象電池における劣化推定量を示したグラフである。
以下、ここで開示される組電池送風システムを備えた車両の一実施形態について説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態に係る車両1の模式図である。図1に示すように、本実施形態に係る車両1は、電動車両である。ここで、「電動車両」とは、二次電池から出力し、モータの駆動力によって走行する、あるいは走行が補助される車両である。「電動車両」には、ハイブリッド車両、プラグインハイブリッド車両や電気自動車などが含まれる。ここで、電動車両における「走行」には、エンジンを作動させてモータおよびエンジンの双方を用いて走行するHV(Hybrid Vehicle)走行と、モータの駆動力のみで走行するEV(Electric Vehicle)走行とが含まれる。プラグインハイブリッド車両を含むハイブリッド車両では、HV走行と、EV走行が可能である。エンジンを搭載しない電気自動車では、EV走行が可能である。
車両1は、組電池送風システム10を備えている。図2は、組電池送風システム10を示す概念図である。なお、図2において矢印は、外気の流れを示しており、破線は電気的な接続を示している。組電池送風システム10は、車両1の駆動源となる組電池20に外気を送り込み、組電池20を構成する二次電池25の劣化および劣化のばらつきを抑制するものである。図2に示すように、組電池送風システム10は、組電池20と、送風装置30と、電池温度センサ50と、外気温度センサ55と、制御装置60とを備えている。
組電池20は、複数の二次電池25が組み付けられたものである。二次電池25は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。二次電池25は、例えばリチウムイオン電池あるいはニッケル水素電池などの二次電池である。なお、リチウムイオン二次電池は、リチウム電荷担体とする二次電池である。リチウムイオン二次電池は、電解質が液体のリチウムイオン二次電池であってもよいし、固体の電解質を用いた、いわゆる全固体電池であってもよい。
本実施形態では、組電池20は、複数の二次電池25が1列に直線状に配列された構造を有している。ただし、組電池20の構造は特に限定されない。例えば組電池20は、複数列に二次電池25が直線状に配列された構造であってもよい。また、組電池20を構成する二次電池25は、直線状に配列されておらず、曲線状に配列されていてもよい。
送風装置30は、外気を組電池20に送る装置である。ここで、「外気」とは、組電池20の外側の空気のことであり、本実施形態では、特に車両1の外側の空気のことをいう。
送風装置30は、導入口31と、送風口32と、送風経路35と、ファン37と、モータ39とを有している。導入口31は、外気が導入される口である。この導入口31の位置は特に限定されないが、例えば車両1の底部から下方に向かって開口するように配置されている。導入口31を通じて車両1の下の外気を取り込むことができる。送風口32は、導入口31から導入された外気を組電池20に送る際に、外気が通過する口である。送風口32は、例えば組電池20の下方に配置され、組電池20に向かって開口している。ここでは、送風口32を通過した外気は、組電池20の下側に向かって送られる。ただし、送風口32の位置は、組電池20に外気を送ることができれば特に限定されない。
送風経路35は、導入口31と送風口32とを繋ぐものである。導入口31から導入された外気は、送風経路35を通じて送風口32に到達する。ファン37は、送風経路35の途中部分に設けられており、導入口31と送風口32との間に配置される。ファン37には、モータ39が接続されている。
本実施形態では、モータ39が駆動してファン37が回転することで、導入口31を通じて外気が取り込まれる。導入口31から取り込まれた外気は、送風経路35を通じて送風口32に到達する。そして、送風口32を通過した外気は、組電池20の下方から組電池20の下側に向かって送られる。なお、この外気は、組電池20の下側から上側に向かって組電池20内を流れ、組電池20の上方に流れる。
なお、本実施形態では、組電池20よりも上方には、排気口41が形成された排気ダクト40が設けられている。そのため、組電池20の上方に抜けた外気は、排気口41を通り、排気ダクト40を介して排出される。
電池温度センサ50は、組電池20を構成する複数の二次電池25の温度(以下、電池温度ともいう。)を検出するセンサである。電池温度センサ50の種類および位置などは特に限定されない。電池温度センサ50は、例えば二次電池25の表面の温度を検出するものであり、接触式のものであってもよいし、非接触式のものであってもよい。電池温度センサ50は、二次電池25に取り付けられるものであってもよい。
なお、本実施形態では、電池温度センサ50によって電池温度が検出される対象となる二次電池25は、組電池20を構成する全ての二次電池25であってもよいし、全ての二次電池25ではなくてもよい。すなわち、組電池20を構成する全ての二次電池25の電池温度が検出されなくてもよい。なお、以下において、電池温度センサ50によって電池温度が検出される対象となる二次電池25のことを対象電池26という。対象電池26の数は、組電池20を構成する二次電池25の数以下である。ここでは、対象電池26の数は、3つである。例えば組電池20を構成する複数の二次電池25のうち、組電池20の両端部に位置する二次電池25と、組電池20の中央部分に位置する二次電池25を対象電池26とする。
電池温度センサ50の数は、特に限定されない。例えば1つの電池温度センサ50によって、複数の対象電池26の電池温度を検出することが可能な場合、電池温度センサ50の数は、対象電池26の数より少ない。1つの電池温度センサ50で、1つの対象電池26の電池温度を検出可能な場合、電池温度センサ50の数は、対象電池26の数と同じである。図2では、3つの電池温度センサ50が図示されている。
外気温度センサ55は、送風装置30の導入口31から導入される外気の温度(以下、外気温度ともいう。)を検出するセンサである。本実施形態では、外気温度センサ55は、車両1の下の外気の外気温度を検出する。外気温度センサ55の種類および位置は、特に限定されない。例えば外気温度センサ55として、電池温度センサ50と同じ種類のセンサを採用してもよいし、異なる種類のセンサを採用してもよい。外気温度センサ55は、例えば組電池20よりも下方に配置されており、送風装置30の導入口31近傍の車両1の部位に取り付けられている。
次に、制御装置60について説明する。制御装置60は、車両1の種々の処理を行う装置である。本実施形態では、組電池20に外気を送る処理を行う。制御装置60は、例えば予め定められたプログラムに沿って駆動するコンピュータによって具現化されうる。制御装置60は、例えばECU(Electronic Control Unit)と称されるものである。制御装置60の各機能は、制御装置60を構成する各コンピュータの演算装置(プロセッサ、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro-processing unit)とも称される。)や記憶装置(メモリーやハードディスクなど)と、ソフトウェアとの協働によって処理される。例えば制御装置60の各構成および処理は、コンピュータによって具現化されるデータを予め定められた形式で記憶するデータベース、データ構造、予め定められたプログラムに従って所定の演算処理を行う処理モジュールなどとして、または、それらの一部として具現化されうる。
図3は、組電池送風システム10のブロック図である。図3に示すように、本実施形態では、制御装置60は、送風装置30(詳しくは、ファン37を回転させるモータ39)、電池温度センサ50、外気温度センサ55に通信可能に接続されている。制御装置60は、送風装置30、電池温度センサ50および外気温度センサ55を制御する。
制御装置60は、記憶部61と、電池温度取得部71と、外気温度取得部72と、劣化量算出部74と、劣化ばらつき算出部76とを備えている。制御装置60は、更に第1判定部81と、第2判定部82と、第1送風処理部85と、第2送風処理部86とを備えている。制御装置60の各部は、ソフトウェアによって構成されていてもよいし、ハードウェアによって構成されていてもよい。制御装置60の各部は、1つまたは複数のプロセッサによって実現されるものであってもよいし、回路に組み込まれるものであってもよい。なお、制御装置60の各部の詳細な説明は後述する。
次に、本実施形態に係る組電池送風システム10による組電池20に対して外気を送風する手順について、図4のフローチャートに沿って説明する。ここでは、車両1(図1参照)の走行中、所定の時間が経過する毎に、図4のフローチャートに沿った割り込み処理が行われ、図4のフローチャートの処理の結果に応じて、組電池20に外気が送られる。詳しくは後述するが、本実施形態では、組電池20を構成する対象電池26の電池温度Tb、外気温度Tair、対象電池26の劣化量Dや組電池20の劣化ばらつきVDに応じて、組電池20に外気を送るか否かが決定される。
まず図4のステップS101では、電池温度取得部71は、組電池20を構成する複数の二次電池25のうちの対象電池26の電池温度CTbを取得する。以下、ステップS101において取得された電池温度のことを取得電池温度CTbという。なお、ステップS101では、組電池20を構成する複数の二次電池25の全てに対して取得電池温度CTbを取得してもよいが、計算量の削減などの理由から、複数の二次電池25のうちの対象電池26に対して取得電池温度CTbが検出される。ここでの対象電池26は、組電池20を構成する複数の二次電池25のうち、両端部に位置する二次電池25と、組電池20の中央部分に位置する二次電池25である。
本実施形態では、電池温度取得部71は、電池温度センサ50から対象電池26の取得電池温度CTbを取得する。詳しくは、電池温度取得部71は、対象電池26に対応した電池温度センサ50に対して電池温度検出信号を送信する。この電池温度検出信号を受信した電池温度センサ50は、対応した対象電池26の取得電池温度CTbに関する信号を電池温度取得部71に送信する。このことによって、電池温度取得部71は、対象電池26の取得電池温度CTbを取得することができる。なお、電池温度取得部71が取得した取得電池温度CTbは、記憶部61に記憶される。
次に、ステップS103では、外気温度取得部72は、外気温度Tairを取得する。以下、ステップS103において取得された外気温度のことを取得外気温度Tairともいう。本実施形態では、外気温度取得部72は、外気温度センサ55から送風装置30の導入口31に導入される外気の外気温度Tairを取得する。詳しくは、外気温度取得部72は、外気温度センサ55に対して外気温度検出信号を送信する。外気温度センサ55は、この外気温度検出信号を受信したときに、外気温度Tairに関する信号を外気温度取得部72に送信する。このことによって、外気温度取得部72は、導入口31に導入される外気温度Tairを取得することができる。なお、外気温度取得部72によって取得された取得外気温度Tairは、記憶部61に記憶される。
本実施形態では、図4に示すように、ステップS101およびステップS103の処理の実行と並行して、ステップS105およびステップS107の処理が順に実行される。なお、ステップS105およびステップS107の処理は、ステップS101およびステップS103の処理の前に実行されてもよいし、ステップS101およびステップS103の処理の後に実行されるものであってもよい。
ステップS105では、劣化量算出部74は、対象電池26毎の劣化量Dを算出する。ここで劣化量Dとは、二次電池25の劣化の度合いを数値化したもののことである。例えば劣化量Dが多いときには、その二次電池25は劣化していると判定され、劣化量Dが少ないときには、その二次電池25はあまり劣化していないと判定される。本実施形態では、劣化量算出部74は、対象電池26の電池温度Tbに基づいて対象電池26毎の劣化量Dを算出する。
図5は、電池温度Tbの各値における二次電池25の劣化速度DSを示したグラフである。図5において、縦軸は劣化速度DSの対数をとったものであり、ln(DS)で表される。横軸は電池温度Tbである。本実施形態では、対象電池26毎の劣化量Dは、電池温度Tbの各値における劣化速度DSと、積算温度情報TInfo(図6参照)とに基づいて算出される。ここで、電池温度Tbの各値における劣化速度DSとは、任意の値の電池温度Tbにおける二次電池25の劣化の促進度のことである。
図5の横軸において、図5の左から右に行くほど、電池温度Tbの値が小さくなる、すなわち電池温度Tbが低いことを示している。図5に示すように、電池温度Tbの値が小さく、すなわち電池温度Tbが低くなると、二次電池25の劣化速度DSは遅くなり、二次電池25は劣化し難くなる。他方、電池温度Tbの値が大きく、すなわち電池温度Tbが高くなると、二次電池25の劣化速度DSは速くなり、二次電池25は劣化し易くなる。なお、図5のグラフを式で示すと、劣化速度DSは、下記の式(1)によって表される。
DS=α×exp(β×Tb) ・・・(1)
上記式(1)において、αおよびβは、二次電池25の種類に応じて予め定められているものである。本実施形態では、電池温度Tbの各値における劣化速度DSは、記憶部61に予め記憶されている。
図6は、二次電池25(詳しくは対象電池26)の積算温度情報TInfoを示すグラフである。図6において、縦軸は積算時間Ttを示しており、横軸は電池温度Tbを示している。図6に示すように、積算温度情報TInfoとは、対象電池26毎において、電池温度Tbの各値であった時間に関する情報である。ここでは、積算温度情報TInfoとは、所定の期間において、対象電池26の電池温度Tbが任意の値であった総時間(積算時間)が対象電池26毎に記録された情報である。例えば図6において、電池温度Tbの値がT1であるときの積算時間Ttは、Tt1である。
この積算温度情報TInfoは、対象電池26毎に存在し、記憶部61(図3参照)に記憶されているものである。なお、積算温度情報TInfoは、例えばステップS101において対象電池26の取得電池温度CTbが取得されたときに更新されるものである。例えばステップS101において取得電池温度CTbが取得されたときからの経過時間が、積算温度情報TInfoにおいて対応した電池温度Tbの値に対する積算時間Ttに加えられる。
ステップS105では、1つの対象電池26の劣化量Dは、以下のように算出される。劣化量算出部74は、まず電池温度Tb毎(電池温度Tbの各値)の劣化量(以下、温度劣化量という。)を算出する。ここでは、劣化量算出部74は、電池温度Tbの各値に対応した劣化速度DSと、積算温度情報TInfoの積算時間Ttとを掛け合わせることで、電池温度Tb毎の温度劣化量を算出する。ここで、温度劣化量をTSとしたとき、TS=DS×Ttの式で表すことができる。次に、劣化量算出部74は、1つの対象電池26に対して、電池温度Tb毎の温度劣化量を全て足し合わせることで、1つの対象電池26の劣化量Dを算出することができる。このような手順で、他の対象電池26の劣化量Dを算出することで、対象電池26毎の劣化量Dを算出することができる。なお、ステップS105において、劣化量算出部74によって算出された対象電池26毎の劣化量Dは、記憶部61に記憶される。
図4のステップS105にて対象電池26毎の劣化量Dを算出した後、ステップS107では、劣化ばらつき算出部76は、組電池20の劣化ばらつきVDを算出する。本実施形態では、劣化ばらつき算出部76は、対象電池26の劣化量Dに基づいて組電池20の劣化ばらつきVDを算出する。なお、組電池20の劣化ばらつきVDの算出方法は特に限定されない。ここでは劣化ばらつき算出部76は、対象電池26の劣化量Dの最大の差を組電池20の劣化ばらつきVDとする。言い換えると、劣化ばらつき算出部76は、対象電池26毎の劣化量Dのうち、最も劣化量Dが大きい対象電池26の劣化量Dと、最も劣化量Dが小さい対象電池26の劣化量Dとの差を、組電池20の劣化ばらつきVDとする。
図7は、組電池20を構成する対象電池26と電池温度Tbとの関係を示したグラフである。図7に示すように、例えば対象電池26のうち組電池20の一端側の端部、他端側の端部、中央部分に位置する対象電池26を、それぞれ対象電池26a、26b、26cとする。本実施形態では、組電池20の劣化ばらつきVDが大きいとき、図7のグラフ線G1に示すように、組電池20の両端部に位置する対象電池26a、26bの電池温度Tbが高く、組電池20の中央部分に位置する対象電池26cの電池温度Tbが相対的に小さくなる。
図7では、電池温度Tbが高いほど、対象電池26の劣化量Dが高くなることを意味している。そのため、グラフ線G1では、組電池20の両端部に位置する対象電池26a、26bの劣化量Dが多く、組電池20の中央部分に位置する対象電池26cの劣化量Dが相対的に少なくなる。そのため、本実施形態において組電池20の劣化ばらつきVDは、組電池20の両端部のどちらか一方に位置する対象電池26a、26bの劣化量Dから、組電池20の中央部分に位置する対象電池26cの劣化量Dを引いた値となる。なお、ステップS107において、劣化ばらつき算出部76によって算出された組電池20の劣化ばらつきVDは、記憶部61に記憶される。
以上のように、図4のステップS101、S103、S105およびS107の処理後、ステップS109では、第1判定部81は、ステップS101で取得された取得電池温度CTbが、ステップS103で取得された取得外気温度Tairよりも高いか否かを判定する。ここでは、ステップS101において3つの対象電池26の取得電池温度CTbが取得されている。そのため、ステップS109において、取得電池温度CTbが取得外気温度Tairよりも高いか否かとは、3つの対象電池26の取得電池温度CTbの全てが、取得外気温度Tairよりも高いか否かを意味する。ただし、取得電池温度CTbが取得外気温度Tairよりも高いか否かとは、3つの対象電池26のうち少なくとも1つの対象電池26の取得電池温度CTbが取得外気温度Tairよりも高いか否かであってもよいし、3つの取得電池温度CTbの平均値が、取得外気温度Tairよりも高いか否かであってもよい。
ここで、ステップS109において電池温度CTbが外気温度Tairよりも高い場合、次にステップS111に進む。ステップS111では、第1送風処理部85は、組電池20に外気を送るために送風装置30を制御する。詳しくは、第1送風処理部85は、図2に示すように、送風装置30のモータ39を駆動させる制御をすることで、ファン37を回転させる。このことで、導入口31から導入された外気は、送風口32から組電池20の下側に向かって送られる。
ステップS111では、図7のグラフ線G2に示すような対象電池26a~26cの電池温度Tbとなっている。ステップS111では、取得電池温度CTbは、取得外気温度Tairよりも高いため、組電池20には、取得電池温度CTbよりも冷たい外気が送られる。そのため、組電池20を構成する二次電池25は、冷却されることになる。ここで、組電池20の中央部分に位置する二次電池25は、取得電池温度CTbよりも冷たい外気が通り易いため、冷却され難い。組電池20における送風装置30の送風口32側に位置する二次電池25は、送風口32から近過ぎるために、取得電池温度CTbよりも冷たい外気が通り難く、組電池20の中央部分に位置する二次電池25に比べて冷却され難い。また、組電池20における排気ダクト40側に位置する二次電池25は、取得電池温度CTbよりも冷たい外気と共に、組電池20の中央部分に位置する二次電池25などの温かい空気も送られるため、冷却され難い。
そのため、図4のステップS111において、組電池20を構成する二次電池25を冷却し過ぎると、組電池20の劣化ばらつきVDが大きくなるおそれがある。このことから、本実施形態では、後述するステップS115において、取得電池温度Tbよりも高い温度の外気を組電池20に送ることで、組電池20の劣化ばらつきVDが大きくなることを抑制している。
ステップS109において取得電池温度CTbが取得外気温度Tair以下の場合、次にステップS113に進む。ステップS113では、第2判定部82は、組電池20の劣化ばらつきVDが閾値Th以上であるか否かを判定する。この閾値Thは、劣化ばらつきVDの程度が許容できる否かを判定するための値であり、車両1ごとに予め設定されるものである。閾値Thは、記憶部61に予め記憶されている。図8は、経過時間における劣化ばらつきVDを示したグラフである。図8のグラフにおいて、縦軸は組電池20の劣化ばらつきVDを示し、横軸は経過時間の平方根を示している。図8に示すように、閾値Thは、経過時間に関係なく一定である。例えば時間が経過して、組電池20の使用頻度が高くなることで、劣化ばらつきVDが大きくなる。図8のグラフでは、劣化ばらつきVDが閾値Thを超えている状態が示されていないが、経過時間が長くなると、組電池20の劣化ばらつきVDが閾値Th以上となり得る。
ステップS113において、第2判定部82によって組電池20の劣化ばらつきVDが閾値Th以上であると判定されたとき、次にステップS115に進む。ステップS115では、第2送風処理部86は、組電池20に外気を送るために送風装置30を制御する。詳しくは、第2送風処理部86は、図2に示すように送風装置30のモータ39を駆動させる制御をすることで、ファン37を回転させる。このことで、導入口31から導入された外気は、送風口32から組電池20の下側に向かって送られる。
図4のステップS115では、ステップS111と同様に組電池20に外気が送られるが、ステップS111と異なり、取得電池温度CTbが取得外気温度Tair以下であるため、組電池20には、取得電池温度CTbよりも温かい外気が送られる。そのため、組電池20を構成する二次電池25は、温められることになる。ここで、組電池20の中央部分に位置する二次電池25は、取得電池温度CTbよりも温かい外気が通り易く、他の二次電池25と比較して温まり易い。一方、組電池20における送風装置30の送風口32側に位置する二次電池25、および、組電池20における排気ダクト40側に位置する二次電池25は、温かい外気が送られ難く、温まり難い。
本実施形態では、組電池20の劣化ばらつきVDが大きいときには、図7のグラフ線G1に示すように、組電池20の中央部分の二次電池25(言い換えると対象電池26c)の電池温度Tbが低く、組電池20の両端部分の二次電池25(言い換えると対象電池26a、26b)の電池温度Tbが高くなる。そこで、上述のように、取得電池温度CTbよりも高い温度の外気が組電池20に送られることで、組電池20の中央部分の二次電池25がより温めるため、組電池20全体の温度のばらつきが小さくなる。その結果、組電池20全体の温度のばらつきが小さくなると、組電池20の劣化ばらつきVDが小さくなる。
図4のステップS113において、第2判定部82によって組電池20の劣化ばらつきVDが閾値Th未満と判定されたとき、次にステップS117に進む。ステップS117では、組電池20に外気が送られるように送風装置30は制御されず、組電池20には、外気は送られない。これは、組電池20の劣化ばらつきVDが閾値Thより小さく、許容される劣化ばらつきVDであるからと考えられるためである。
以上、本実施形態では、図2に示すように、組電池送風システム10は、組電池20と、送風装置30と、電池温度センサ50と、外気温度センサ55と、制御装置60とを備えている。組電池20は、複数の二次電池25が組み付けられて構成されている。送風装置30は、外気が導入される導入口31を有し、導入口31から導入された外気を組電池20に送る。電池温度センサ50は、複数の二次電池25のうちの少なくとも一部を対象電池26としたとき、対象電池26のそれぞれの電池温度Tbを検出する。外気温度センサ55は、導入口31に導入される外気の外気温度Tairを検出する。
図3に示すように、制御装置60は、記憶部61と、電池温度取得部71と、外気温度取得部72と、劣化量算出部74と、劣化ばらつき算出部76と、第1判定部81と、第2判定部82と、第1送風処理部85と、第2送風処理部86とを備えている。記憶部61には、対象電池26毎に、電池温度Tbの各値に対する積算時間Ttを有する積算温度情報TInfo(図6参照)が記憶されている。電池温度取得部71は、電池温度センサ50によって、対象電池26の電池温度Tbである取得電池温度CTbを取得する(図4のステップS101)。外気温度取得部72は、外気温度センサ55によって、導入口31に導入される外気の外気温度Tairである取得外気温度Tairを取得する(図4のステップS103)。劣化量算出部74は、積算温度情報TInfoに基づいて対象電池26毎の劣化量Dを算出する(図4のステップS105)。劣化ばらつき算出部76は、劣化量算出部74によって算出された対象電池26毎の劣化量Dに基づいて、組電池20の劣化ばらつきVDを算出する(図4のステップS107)。第1判定部81は、取得電池温度CTbが、取得外気温度Tairよりも高いか否かを判定する(図4のステップS109)。第2判定部82は、劣化ばらつき算出部76によって算出された組電池20の劣化ばらつきVDが、予め定められた閾値Th以上であるか否かを判定する(図4のステップS113)。第1送風処理部85は、取得電池温度CTbが取得外気温度Tairよりも高いと判定されたとき、組電池20に外気を送るように送風装置30を制御する(図4のステップS111)。第2送風処理部86は、取得電池温度CTbが取得外気温度Tair以下であると判定され、かつ、組電池20の劣化ばらつきVDが閾値Th以上であると判定されたとき、組電池20に外気を送るように送風装置30を制御する(図4のステップS115)。
本実施形態によれば、組電池20を構成する二次電池25の中の対象電池26毎に、過去の電池温度Tbの情報である積算温度情報TInfoに基づいて劣化量Dを算出し、対象電池26毎の劣化量Dから組電池20の劣化ばらつきVDを算出している。ここで、取得電池温度CTbが取得外気温度Tair以下であると判定され、かつ、組電池20の劣化ばらつきVDが閾値Th以上であると判定されたとき(図4のステップS115)、組電池20には、取得電池温度CTbよりも温かい外気が送られる。ここでは、組電池20の劣化ばらつきVDが大きいとき、図7のグラフ線G1に示すように、組電池20の中央部分の対象電池26cの電池温度Tbが低く、組電池20の両端部分の対象電池26a、26bの電池温度Tbが高くなる。そこで、取得電池温度CTbよりも高い温度の外気が組電池20に送られることで、組電池20の中央部分の二次電池25における電池温度Tbの上昇幅が、組電池20の両端部分の二次電池25における電池温度Tbの上昇幅よりも小さくなる。このことで、組電池20を構成する二次電池25の電池温度Tbの差が小さくなり、劣化量Dの差が小さくなる。その結果、劣化量Dが許容される範囲内において、各二次電池25の間の劣化量Dの差を小さくすることができ、組電池20の劣化ばらつきVDを抑えることができる。
本実施形態では、記憶部61には、電池温度Tbの各値に対する劣化速度DS(図5参照)が予め記憶されている。劣化量算出部74は、電池温度Tbの各値において、劣化速度DSに積算時間Ttを掛け合わせることで、対象電池26毎に電池温度Tbの各値に対する温度劣化量を算出する。そして、劣化量算出部74は、対象電池26毎に電池温度Tbの各値に対する温度劣化量を足し合わせた値を、対象電池26毎の劣化量Dとする。ここで、劣化速度DSとは、任意の電池温度Tbにおける二次電池25の劣化の促進度のことであり、電池温度Tbが高いほど、劣化速度DSが速くなり、その二次電池25は劣化し易くなる。本実施形態では、図6に示すように、対象電池26の時間の経過による電池温度Tbの分布から、各電池温度Tbに応じた温度劣化量を算出することができる。それらの温度劣化量を足し合わせることで、対象電池26毎に劣化量Dを算出することができる。したがって、劣化速度DSを利用することによって、電池温度Tbに基づいた劣化量Dを算出し易い。
本実施形態では、劣化ばらつき算出部76は、劣化量算出部74によって算出された対象電池26毎の劣化量Dのうち、最も劣化量Dが大きい対象電池26の劣化量Dと、最も劣化量Dが小さい対象電池26の劣化量Dとの差を、組電池20の劣化ばらつきVDとする。組電池20の劣化ばらつきVDとは、組電池20を構成する二次電池25の劣化量Dの差であると言い換えるとことができる。よって、最も劣化量Dが大きい対象電池26の劣化量Dと、最も劣化量Dが小さい対象電池26の劣化量Dとの差を、劣化ばらつきVDとすることで、組電池20の劣化ばらつきVDを容易に算出することができる。
本実施形態では、図2に示すように、対象電池26は、組電池20の両端部に位置する二次電池25と、組電池20の中央部分に位置する二次電池25である。組電池20の劣化ばらつきVDが大きいとき、図7に示すように、組電池20の中央部分の二次電池25(言い換えると対象電池26c)よりも、組電池20の両端部分の二次電池25(言い換えると対象電池26a、26b)の方が温度が高く、劣化量Dが大きいと考えられる。そのため、上記の3箇所の対象電池26に基づいて、劣化量Dや劣化ばらつきVDを算出することで、計算量を削減しつつ、劣化量Dや組電池20の劣化ばらつきVDを算出することができる。
本実施形態では、図1に示すように、車両1は、上述のように記載された組電池送風システム10を備えている。このことによって、組電池20の劣化ばらつきVDを抑えることが可能な車両1を提供することができる。
以上、第1実施形態に係る組電池送風システム10を備えた車両1について説明した。次に、第2実施形態に係る組電池送風システム10Aについて説明する。なお、第2実施形態について、第1実施形態と同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は適宜省略または簡略化する。
<第2実施形態>
第2実施形態に係る組電池送風システム10Aの構成は、第1実施形態に係る組電池送風システム10の構成と同じであり、図2に示すように、送風装置30と、電池温度センサ50と、外気温度センサ55と、制御装置60A(図9参照)とを備えている。
図9は、第2実施形態に係る組電池送風システム10Aのブロック図である。図9に示すように、制御装置60Aは、第1実施形態に係る制御装置60と同様に、記憶部61と、電池温度取得部71と、外気温度取得部72と、劣化量算出部74と、劣化ばらつき算出部76と、第1判定部81と、第2判定部82と、第1送風処理部85と、第2送風処理部86とを備えている。本実施形態では、制御装置60Aは、更に劣化推定量算出部78と、第3判定部83とを備えている。
次に、本実施形態に係る組電池送風システム10Aによる組電池20に対して外気を送風する手順について、図10のフローチャートに沿って説明する。なお、図10のフローチャートは、第1実施形態における図4のフローチャートから、ステップS108およびステップS114を追加したフローチャートである。本実施形態では、ステップS101、S103、S105、S107、S109、S111、S113、S115、S117の処理は、第1実施形態の処理と同じであるため、ここでの説明は省略する。
本実施形態では、図10のステップS107において組電池20の劣化ばらつきVDが算出された後、ステップS108では、劣化推定量算出部78は、対象電池26毎に劣化推定量EDを算出する。ここで、劣化推定量EDとは、現時点から所定の時間が経過する間において組電池20に外気を送った場合の、対象電池26の劣化量のことである。ここでは、劣化推定量EDは、現時点までの対象電池26の劣化量Dと、現時点から所定の時間が経過する間において組電池20に外気を送った場合における劣化量の推定される増加量(以下、劣化促進量PD)とを足し合わせることで算出することができる。
なお、本実施形態では、劣化促進量PDは、以下のようにして算出することができる。ここでは、劣化推定量算出部78は、ステップS103において算出された取得外気温度Tairと、外気導入時間とに基づいて、図5のグラフを式で表した上記式(1)から算出することができる。例えば取得外気温度Tairを、上記式(1)のTに代入することで、取得外気温度Tairにおける劣化速度DSを算出することができる。そして、劣化推定量算出部78は、取得外気温度Tairにおける劣化速度DSに、外気導入時間を掛け合わせることで、劣化促進量PDを算出する。
ここで、外気導入時間とは、組電池20に外気が送り込まれる時間である。例えば図10のフローチャートの処理は、所定の時間が経過する毎に、割り込み処理が実行されることで開始される。そのため、例えば外気導入時間は、上記の所定の時間であって、割り込み処理が実行される間隔である。
このように、対象電池26毎に劣化促進量PDを算出した後、劣化推定量算出部78は、対象電池26の劣化量Dと、劣化促進量PDとを足し合わせることで、対象電池26毎に劣化推定量EDを算出することができる。
なお、対象電池26毎の劣化量D、劣化促進量PDおよび劣化推定量EDの関係は、図11のグラフのようになる。図11は、対象電池26a~26cにおける劣化推定量EDを示したグラフである。図11において、縦軸は劣化推定量EDを示し、横軸は経過時間の平方根を示している。以上のようにして、劣化推定量算出部78は、対象電池26毎に劣化推定量EDを算出する。
図10に示すように、本実施形態では、ステップS109において第1判定部81によって取得電池温度CTbが取得外気温度Tair以下と判定され、かつ、ステップS113において第2判定部82によって組電池20の劣化ばらつきVDが閾値Th以上であると判定された後、ステップS114に進む。ステップS114では、第3判定部83は、ステップS108において算出された対象電池26毎の劣化推定量EDが、想定劣化量AD未満であるか否かを判定する。
この想定劣化量ADとは、現時点から所定の時間(言い換えると、外気導入時間)が経過した間に組電池20に外気を送ったときの劣化推定量EDの許容される量のことである。仮に劣化推定量EDが想定劣化量AD以上のとき、所定の時間が経過する間、組電池20に温かい外気を送ることで、許容できる以上に二次電池25の劣化が進むと推定される。この場合、組電池20に外気は送られない方が好ましい。一方、劣化推定量EDが想定劣化量AD未満のとき、所定の時間が経過する間に組電池20に温かい外気を送り続けても、二次電池25の劣化量が想定劣化量ADを超えないと推定される。この場合、組電池20に温かい外気が送られてもよい。
この想定劣化量ADとは、図11に示すように経過した時間(言い換えると、外気導入時間)に応じて値が異なるものである。この想定劣化量ADは、二次電池25の種類などによって予め設定されるものであり、記憶部61に予め記憶されている。
本実施形態では、ステップS114において、劣化推定量EDが想定劣化量AD未満であるか否かとは、ここでは、3つの対象電池26の劣化推定量EDの全てが想定劣化量AD未満であるか否かを意味している。しかしながら、劣化推定量EDが想定劣化量ADよりも小さいか否かとは、3つの対象電池26のうちの少なくとも1つの対象電池26の劣化推定量EDが想定劣化量ADよりも小さいか否かを意味していてもよいし、3つの対象電池26の劣化推定量EDの平均値が想定劣化量ADよりも小さいか否かを意味していてもよい。
本実施形態では、ステップS114において、第3判定部83によって対象電池26毎の劣化推定量EDが、想定劣化量ADよりも小さいと判定された場合、ステップS115に進む。ステップS115では、第2送風処理部86は、組電池20に外気を送るために送風装置30を制御する。ステップS115では、取得電池温度CTbが取得外気温度Tair以下であるため、組電池20には、取得電池温度CTbよりも温かい外気が送られる。そのため、組電池20を構成する二次電池25は、温められることになる。
一方、ステップS114において、第3判定部83によって対象電池26毎の劣化推定量EDが、想定劣化量AD以上であると判定された場合、ステップS117に進む。ステップS117では、組電池20に外気が送られるように送風装置30は制御されず、組電池20には、外気は送られない。
以上、本実施形態では、現時点から所定の時間が経過する間に組電池20に外気を送った場合における対象電池26毎の劣化量の増加の量を劣化促進量PDとする。制御装置60は、劣化推定量算出部78と、第3判定部83とを備えている。劣化推定量算出部78は、劣化量算出部74によって算出された対象電池26毎の劣化量Dと、劣化促進量PDを足し合わせた劣化推定量EDを、対象電池26毎に算出する(図10のステップS108)。第3判定部83は、劣化推定量算出部78によって算出された対象電池26毎の劣化推定量EDが、予め定められた想定劣化量AD未満であるか否かであるかを判定する(図10のステップS114)。第2送風処理部86は、取得電池温度CTbが取得外気温度Tair以下であると判定され(図10のステップS109)、組電池20の劣化ばらつきVDが閾値Th以上であると判定され(図10のステップS113)、かつ、対象電池26毎の劣化推定量EDが想定劣化量AD未満であると判定されたとき(図10のステップS114)、組電池20に外気を送るように送風装置30を制御する(図10のステップS115)。このことによって、対象電池26毎の劣化推定量EDが想定劣化量AD未満であるとき、所定の時間が経過する間に組電池20に温かい外気を送り続けても、二次電池25の劣化量が想定劣化量ADを超えないと推定される。よって、この場合、劣化量が許容される範囲内において、各二次電池25の間の劣化量の差を小さくすることができ、組電池20の劣化ばらつきVDをより抑えることができる。
本実施形態では、劣化推定量算出部78は、電池温度Tbの各値に対する劣化速度DS(図5参照)と、取得外気温度Tair(図10のステップS103)とに基づいて、劣化促進量PDを算出する。このように劣化速度DSを利用することで、所定の時間が経過する間に、取得外気温度Tairの外気を組電池20に送ったときの劣化促進量PDを算出し易い。したがって、対象電池26毎の劣化推定量EDを算出し易い。
1 車両
20 組電池
25 二次電池
26 対象電池
30 送風装置
31 導入口
50 電池温度センサ
55 外気温度センサ
60 制御装置
61 記憶部
71 電池温度取得部
72 外気温度取得部
74 劣化量算出部
76 劣化ばらつき算出部
78 劣化推定量算出部
81 第1判定部
82 第2判定部
83 第3判定部
85 第1送風処理部
86 第2送風処理部

Claims (7)

  1. 複数の二次電池が組み付けられた組電池と、
    外気が導入される導入口を有し、前記導入口から導入された外気を前記組電池に送る送風装置と、
    複数の前記二次電池のうちの少なくとも一部を対象電池としたとき、前記対象電池のそれぞれの電池温度を検出する電池温度センサと、
    前記導入口に導入される外気の外気温度を検出する外気温度センサと、
    制御装置と、
    を備え、
    前記制御装置は、
    前記対象電池毎に、前記電池温度の各値に対する積算時間を有する積算温度情報が記憶された記憶部と、
    前記電池温度センサによって、前記対象電池の前記電池温度である取得電池温度を取得する電池温度取得部と、
    前記外気温度センサによって、前記導入口に導入される外気の前記外気温度である取得外気温度を取得する外気温度取得部と、
    前記積算温度情報に基づいて前記対象電池毎の劣化量を算出する劣化量算出部と、
    前記劣化量算出部によって算出された前記対象電池毎の劣化量に基づいて、前記組電池の劣化ばらつきを算出する劣化ばらつき算出部と、
    前記取得電池温度が、前記取得外気温度よりも高いか否かを判定する第1判定部と、
    前記劣化ばらつき算出部によって算出された前記組電池の劣化ばらつきが、予め定められた閾値以上であるか否かを判定する第2判定部と、
    前記取得電池温度が前記取得外気温度よりも高いと判定されたとき、前記組電池に外気を送るように前記送風装置を制御する第1送風処理部と、
    前記取得電池温度が前記取得外気温度以下であると判定され、かつ、前記組電池の劣化ばらつきが前記閾値以上であると判定されたとき、前記組電池に外気を送るように前記送風装置を制御する第2送風処理部と、
    を備えた、組電池送風システム。
  2. 前記記憶部には、前記電池温度の各値に対する劣化速度が予め記憶されており、
    前記劣化量算出部は、前記電池温度の各値において、前記劣化速度に前記積算時間を掛け合わせることで、前記対象電池毎に前記電池温度の各値に対する温度劣化量を算出し、前記対象電池毎に前記電池温度の各値に対する温度劣化量を足し合わせた値を、前記対象電池毎の劣化量とする、請求項1に記載された組電池送風システム。
  3. 前記制御装置は、
    現時点から所定の時間が経過する間に前記組電池に外気を送った場合における前記対象電池毎の劣化量の増加の量を劣化促進量としたとき、前記劣化量算出部によって算出された前記対象電池毎の劣化量と、前記劣化促進量を足し合わせた劣化推定量を、前記対象電池毎に算出する劣化推定量算出部と、
    前記劣化推定量算出部によって算出された前記対象電池毎の劣化推定量が、予め定められた想定劣化量未満であるか否かを判定する第3判定部と、
    を備え、
    前記第2送風処理部は、前記取得電池温度が前記取得外気温度以下であると判定され、前記組電池の劣化ばらつきが前記閾値以上であると判定され、かつ、前記対象電池毎の劣化推定量が前記想定劣化量未満であると判定されたとき、前記組電池に外気を送るように前記送風装置を制御する、請求項2に記載された組電池送風システム。
  4. 前記劣化推定量算出部は、前記電池温度の各値に対する前記劣化速度と、前記取得外気温度とに基づいて、前記対象電池毎の前記劣化促進量を算出する、請求項3に記載された組電池送風システム。
  5. 前記劣化ばらつき算出部は、前記劣化量算出部によって算出された前記対象電池毎の劣化量のうち、最も劣化量が大きい前記対象電池の劣化量と、最も劣化量が小さい前記対象電池の劣化量との差を、前記組電池の劣化ばらつきとする、請求項1から4までの何れか1つに記載された組電池送風システム。
  6. 前記対象電池は、前記組電池の両端部のそれぞれに位置する前記二次電池と、前記組電池の中央部分に位置する前記二次電池である、請求項1から5までの何れか1つに記載された組電池送風システム。
  7. 請求項1から6までの何れか1つに記載された組電池送風システムを備えた車両。
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