JP7154999B2 - 電池制御装置 - Google Patents

Description

本発明は電池制御装置に関する。

電池はモバイル端末から電力系統連携の安定化等の広い分野に利用されている。近年はＣＯ２問題や排ガス対策、化石燃料の枯渇対策として、電気自動車やハイブリッド車等の電池を動力源とした自動車が注目されている。これらに搭載される電池システムには、電池の電圧、温度、電流を検知し、検知結果に基づいて電池の充電率等の状態量を演算して電池の電流電圧制御値を決定する電池制御装置が設けられている。電池の制御パラメータの多くには電池温度の依存性があり、制御パラメータの代表的なものとして直流抵抗(Direct Current Resistance)が存在する。ＤＣＲは電池温度が下がるほど上昇することが知られている。ＤＣＲの温度依存性を要因とし、例えば許容電力は電池温度が下がるほど低下する。許容電力とは電池保護を目的に設定された電池の出力可能な最大電力値である。低温による許容電力の低下は寒冷地での電池のパフォーマンスを下げる課題となっている。

通常、電池の温度として電池表面に設置された温度センサのセンサ温度が用いられているが、電池表面のセンサ温度は電池の内部温度とは異なる。このため、センサ温度を基準にして許容電力が決定されると、センサ温度が電池の内部温度よりも低い場合には許容電力が過剰に制限される。電池の内部温度の演算方法として、システム内の各種センサで検知した電池の表面温度、電流値、環境温度、冷却風量から電池の内部温度を演算するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、特許文献１に記載の演算方法は、電池システムが停止して、電池の内部温度が表面温度（センサ温度）になる前に短時間で再起動した場合の電池の内部温度については十分に検討されていない。再起動時の電池の内部温度の演算方法としては、停止前の内部温度、再起動後の電池の表面温度、電池システムの停止時刻を用いたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１１－２２２１３３号公報 特開２０１７－２７８３３号公報

再起動時の電池の内部温度は、例えば、電池の内部温度をＴ_ｉｎ（ｔ）、電池の表面温度をＴ_ｓｕｒ（ｔ）、電池制御の停止時刻をｔ_ｏｆｆ、電池制御の起動時刻をｔ_ｏｎ、時定数をτとすると、次式（１）によって演算される。

式（１）の時定数τは、環境温度や周囲の熱源環境等に依存する値である。例えば、環境温度が低く、周囲に熱源が無いような電池の放熱冷却が促進される環境では時定数τは小さくなる。この演算方法において、環境温度が電池システムの起動直前に急激に上昇すると、この上昇した環境温度によって時定数τが決定される。このため、時定数τが過大に見積もられて、電池の内部温度（演算値）が実際の内部温度（真値）よりも大きく演算される。このように、電池システムの停止期間中の環境温度変化によっては、電池の内部温度の演算値が内部温度の真値とは異なり、さらに許容電力が誤って設定されるおそれがある。

本発明は前記課題を解決するもので、その目的とするところは、電池システムの起動時に、許容電力の利得を確保しつつ、許容電力の上限値に対して安全マージンを確保可能な電池の内部温度を演算することができる電池制御装置を提供することである。

本発明の一態様の電池制御装置は、電池と前記電池の表面温度又は環境温度であるセンサ温度を測定する温度センサ部とを備えた電池システムに搭載され、前記電池を制御する電池制御装置であって、前記電池システムの運転状態から停止状態への第１の切り替わり期間に測定された前記センサ温度と前記電池システムの停止状態から運転状態への第２の切り替わり期間に測定された前記センサ温度とに基づいて、前記第１の切り替わり期間と前記第２の切り替わり期間の間の停止期間内で最も低い前記センサ温度を、前記停止期間中の前記センサ温度と仮定するセンサ温度仮定部と、少なくとも前記センサ温度仮定部によって仮定された前記センサ温度を用いて、前記電池システムの起動時の前記電池の内部温度を演算する内部温度演算部と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、電池システムの起動時の電池の内部温度を適切に演算することで、許容電力の利得を得ることができると共に、許容電力の上限値に対して十分に安全マージンを確保できる許容電力を設定することができる。本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

第１の実施形態に係る車両制御システムの構成図。 第１の実施形態に係る単電池制御部の構成図。 第１の実施形態に係る組電池制御部の構成図。 第１の実施形態に係る連続内部温度演算部の構成図。 第１の実施形態に係る初期内部温度演算部の構成図。 リチウムイオン電池の許容電力の上限値の電池温度依存性を示す図。 長期間停止後の電池の内部温度とセンサ温度の関係を示す図。 第１の実施形態に係る電池の内部温度の演算処理のフローチャート。 実際の電動車両の動作を想定した温度変化の概念図。 電池システムが認識可能な温度変化の概念図。 第１の実施形態に係る内部温度の演算処理の説明図。 電池の内部温度と許容電力の上限値の関係を示す図。 第２の実施形態に係る組電池制御部の構成図。 第２の実施形態に係る初期内部温度演算部の構成図。 第２の実施形態に係るセンサ温度履歴の予測結果を示す図。 第２の実施形態に係る停止期間中のセンサ温度の演算処理の説明図。 第２の実施形態に係るパターン（ＩＩＩ）の内部温度の演算処理の説明図。

[第１の実施形態]
以下、本実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）の電源を構成する電池システムに対して本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。以下に説明する実施形態の構成は、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）等の乗用車やハイブリッド鉄道車両といった産業用車両の電源を構成する蓄電装置の蓄電器制御回路にも適用できる。

以下の実施形態では、電池としてリチウムイオン電池を採用した車両制御システムを例に挙げて説明するが、車両制御システムに電池としてニッケル水素電池、鉛電池、電気二重層キャパシタ、ハイブリッドキャパシタ等を採用することもできる。また、以下の実施形態では単電池を直列に接続して組電池を構成しているが、単電池を並列接続したものを直列接続して組電池を構成してもよいし、直列接続した単電池を並列接続して組電池を構成してもよい。

図１は、本実施形態に係る電池システム１００とその周辺の構成を含む車両制御システムの構成図である。電池システム１００は、リレー３００、３１０を介してインバータ４００に接続され、リレー３２０、３３０を介して充電器４２０に接続されている。電池システム１００は、組電池１１０と、単電池管理部１２０と、電流検知部１３０と、電圧検知部１４０と、組電池制御部（電池制御装置）１５０と、記憶部１８０とを備えている。

組電池１１０は、複数の単電池１１１によって構成される。単電池管理部１２０は、単電池１１１の状態を管理する。電流検知部１３０は、電池システム１００に流れる電流を検知する。電圧検知部１４０は、組電池１１０の総電圧を検知する。組電池制御部１５０は、組電池１１０を制御するものであり、例えば組電池１１０の状態を管理する。

組電池制御部１５０は、単電池管理部１２０から単電池１１１の電圧及び温度を受信し、電流検知部１３０から電池システム１００に流れる電流値を受信し、電圧検知部１４０から組電池１１０の総電圧値を受信する。組電池制御部１５０は、受信情報に基づいて組電池１１０の状態を検知する。組電池制御部１５０による組電池１１０の状態の検知結果は、単電池管理部１２０及び車両制御部２００に送信される。

組電池１１０は、電気エネルギーの蓄積及び放出（直流電力の充放電）が可能な複数の単電池１１１によって構成されている。組電池１１０の単電池１１１は、所定の単位数毎にグループ分けされている。グループ分けされた各単電池１１１は、電気的に直列に接続されて単電池群１１２ａ、１１２ｂを構成している。単電池群１１２ａ、１１２ｂの単電池１１１の個数が同数でもよいし、単電池群１１２ａ、１１２ｂの単電池１１１の個数が異なっていてもよい。

単電池管理部１２０は、組電池１１０の単電池１１１の状態を管理する。単電池管理部１２０は、単電池群１１２毎に単電池制御部１２１を備えている。図１では、単電池管理部１２０には、単電池群１１２ａに対応して単電池制御部１２１ａが設けられ、単電池群１１２ｂに対応して単電池制御部１２１ｂが設けられている。各単電池制御部１２１ａ、１２１ｂは、それぞれ対応する単電池群１１２ａ、１１２ｂの単電池１１１の状態を管理すると共に単電池１１１の状態を制御する。

本実施形態では、説明を簡略化するために、４個の単電池１１１が電気的に直列接続されて各単電池群１１２ａ、１１２ｂが構成され、単電池群１１２ａ、１１２ｂが電気的に直列接続されて、合計８個の単電池１１１を備えた組電池１１０が構成されている場合を例にして説明する。

組電池制御部１５０と単電池管理部１２０は、フォトカプラに代表される絶縁素子１７０および信号通信手段１６０、１６２を介して信号を送受信する。絶縁素子１７０を設けるのは、組電池制御部１５０と単電池管理部１２０の動作電源が異なるためである。すなわち、単電池管理部１２０は組電池１１０からの電力によって動作するのに対して、組電池制御部１５０は車載補機用のバッテリ（例えば１４Ｖ系バッテリ）からの電力によって動作する。絶縁素子１７０は、単電池管理部１２０の回路基板に実装されてもよいし、組電池制御部１５０の回路基板に実装されてもよい。システム構成によっては、絶縁素子１７０を省略することもできる。

組電池制御部１５０と単電池制御部１２１ａ、１２１ｂとの間の通信について説明する。単電池制御部１２１ａ及び単電池制御部１２１ｂが互いに接続され、電位が高い単電池群１１２ａを管理する単電池制御部１２１ａ側から信号が受信され、電位の低い単電池群１１２ｂを管理する単電池制御部１２１ｂ側から信号が送信されるようになっている。組電池制御部１５０から出力された信号が絶縁素子１７０および信号通信手段１６０を介して単電池制御部１２１ａに送信される。単電池制御部１２１ａから出力された信号は信号通信手段１６１を介して単電池制御部１２１ｂに送信される。単電池制御部１２１ｂから出力された信号は絶縁素子１７０および信号通信手段１６２を介して組電池制御部１５０に送信される。本実施形態では、単電池制御部１２１ａと単電池制御部１２１ｂの間に絶縁素子１７０が設けられていないが、単電池制御部１２１ａと単電池制御部１２１ｂが絶縁素子１７０を介して信号を送受信することもできる。

記憶部１８０は、組電池１１０の内部抵抗特性、満充電時の容量、分極特性、劣化特性、個体差情報、充電率(State Of Charge、ＳＯＣ)特性と開放電圧(Open Circuit Voltage、ＯＣＶ)特性の他、後述するセンサ温度及び電池の内部温度等の各種情報を記憶する。なお、本実施形態では、組電池制御部１５０及び単電池管理部１２０とは別体に記憶部１８０が設けられる構成にしたが、組電池制御部１５０又は単電池管理部１２０に記憶部１８０が設けられてもよい。

車両制御部２００は、組電池制御部１５０から受信した情報を用いて、電池システム１００にリレー３００、３１０を介して接続されるインバータ４００を制御する。また、車両制御部２００は、組電池制御部１５０から受信した情報を用いて、電池システム１００にリレー３２０、３３０を介して接続される充電器４２０を制御する。車両走行中には電池システム１００がインバータ４００に接続され、組電池１１０が蓄えているエネルギーを用いてモータジェネレータ４１０が駆動される。充電の際には電池システム１００が充電器４２０に接続され、家庭用の電源又は電気スタンドからの電力供給によって組電池１１０が充電される。

充電器４２０は、家庭又は電気スタンドに代表される外部電源から組電池１１０への充電に用いられる。本実施形態では、充電器４２０が車両制御部２００からの指令に基づいて充電電圧や充電電流等を制御するが、組電池制御部１５０からの指令に基づいて充電電圧や充電電流等を制御してもよい。また、充電器４２０は、車両の構成、充電器４２０の性能、使用目的、外部電源の設置条件等に応じて車両内部に設置されてもよいし、車両外部に設置されてもよい。

電池システム１００を搭載した車両が始動する場合には、車両制御部２００の管理下で、電池システム１００がインバータ４００に接続される。走行時には組電池１１０が蓄えているエネルギーを用いてモータジェネレータ４１０が駆動され、回生時にはモータジェネレータ４１０の発電電力によって組電池１１０が充電される。また、車両が家庭用又は電気スタンド等の外部電源に接続された場合には、車両制御部２００の管理下で、電池システム１００が充電器４２０に接続されて、組電池１１０が所定の条件になるまで充電される。組電池１１０に蓄えられたエネルギーは、次回の車両走行に利用されるか、車両内外の電装品等の駆動に利用される。さらに組電池１１０に蓄えられたエネルギーは、必要に応じて外部電源に放出されてもよい。

図２は、単電池制御部１２１の構成図である。単電池制御部１２１は、電圧測定回路１２２と、制御回路１２３と、信号入出力回路１２４と、温度測定部（温度センサ部）１２５とを備えている。電圧測定回路１２２は、各単電池１１１の端子間電圧を測定する。制御回路１２３は、電圧測定回路１２２及び温度測定部１２５から測定結果を受け取り、信号入出力回路１２４を介して組電池制御部１５０に送信する。なお、図２には記載していないが、単電池制御部１２１には、自己放電や消費電流のバラツキ等に伴い発生する単電池１１１間の電圧やＳＯＣのバラツキを均等化する回路構成が設けられている。

温度測定部１２５は、温度センサ（不図示）によって単電池群１１２の表面温度又は環境温度であるセンサ温度を測定する。温度測定部１２５は、単電池群１１２全体として１つのセンサ温度を測定し、測定したセンサ温度を単電池群１１２の各単電池１１１の代表値として使用する。温度測定部１２５が測定したセンサ温度は、単電池１１１、単電池群１１２、又は組電池１１０の状態を検知するための各種演算に用いられる。なお、本実施形態では単電池制御部１２１に１つの温度測定部１２５が設けられているが、単電池制御部１２１には単電池１１１毎に温度測定するように単電池１１１毎に温度測定部１２５が設けられていてもよい。

また、図２には、温度測定部１２５が簡易的に示されている。温度測定部１２５は、測定対象に設置された温度センサを有し、温度センサから電圧として出力されたセンサ温度を測定して、制御回路１２３及び信号入出力回路１２４を介して単電池制御部１２１の外部にセンサ温度を出力する。単電池制御部１２１には、この一連の流れを実現する機能が温度測定部１２５として実装されている。なお、温度情報（電圧）の測定には、電圧測定回路１２２を用いることもできる。

図３は、組電池制御部１５０の構成図である。組電池制御部１５０は車両走行中の組電池の電流値、電圧値、温度に基づいて組電池１１０の状態や入出力可能な電力を決定する。組電池制御部１５０は、内部温度設定部５００を備えている。組電池制御部１５０は、電池の劣化率(State Of Health、ＳＯＨ)、ＳＯＣ、ＯＣＶの演算部分や、許容電力の演算部分等によって構成される。内部温度設定部５００は、連続内部温度演算部５１０と、初期内部温度演算部５２０と、許容電力演算部５３０と、状態判定部５４０とを有している。連続内部温度演算部５１０は電池システム１００の運転中に電池の内部温度を演算し、初期内部温度演算部５２０は電池システム１００の起動時に電池の内部温度を演算する。許容電力演算部５３０は、電池の内部温度に基づいて電池の許容電力を演算する。

状態判定部５４０は、電池の内部温度演算時に電池システム１００が起動動作中（第２の切り替わり期間）ａ、連続運転中ｂ、終了動作中（第１の切り替わり期間）ｃのいずれの状態かを判定する。この場合、状態判定部５４０は、今回の内部温度演算時（以下、今回演算時）の停止信号ＦＬと前回の内部温度演算時（以下、前回演算時）の停止信号ＦＬ_１－ｚを比較する。電池システム１００の起動動作中ａは、イグニションキーオンによって電池システム１００が停止中から起動するまでの動作を示す。電池システム１００の連続運転中ｂは、イグニションキーがオン状態のままで電池システム１００が運転を継続していることを示す。電池システム１００の終了動作中ｃは、イグニションキーオフによって電池システム１００が運転中から停止するまでの動作を示す。本実施形態の停止信号は、電池システム１００の運転中にＦＬ＝１、電池システム１００の停止直前にＦＬ＝０となるフラグ信号とする。電池システム１００の起動動作中ａ、連続運転中ｂ、終了動作中ｃは、次式（２）、次式（３）、次式（４）によって判定される。

状態判定部５４０に起動動作中ａと判定された場合、初期内部温度演算部５２０が動作して、初期内部温度演算部５２０によってシステム再起動時の電池の内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｎ）が演算される。初期内部温度演算部５２０から連続内部温度演算部５１０に内部温度Ｔ_ｉｎ(ｔ_ｏｎ)が出力され、連続内部温度演算部５１０は入力された内部温度Ｔ_ｉｎ(ｔ_ｏｎ)をそのまま外部に出力する。電池システム１００に連続運転中ｂと判定された場合、連続内部温度演算部５１０が動作して、連続内部温度演算部５１０によってシステム運転中の電池の内部温度が演算される。電池システム１００に終了動作中ｃと判定された場合、連続内部温度演算部５１０によって、終了時刻ｔ_ｏｆｆ、終了時刻のセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ(ｔ_ｏｆｆ)、終了時刻の電池の内部温度Ｔ_ｉｎ(ｔ_ｏｆｆ)が記憶部１８０に書き込まれる。

図４は、連続内部温度演算部５１０の構成図である。連続内部温度演算部５１０は、電池内部の発熱量を演算し、センサ温度を用いて電池の内部温度を演算する。連続内部温度演算部５１０は、ＳＯＣ、電流、センサ温度、電池の内部温度の前回演算値を入力として今回（現在）の内部温度を演算する。なお、センサ温度は、電池の表面温度や電池パック周辺の環境温度でもよい。また、センサ温度は、エンジンやインバータ等の電池を加熱するような熱源の温度でもよい。連続内部温度演算部５１０は、微小時間内部温度演算部（内部温度演算部）５１１と発熱量演算部５１２とを有している。

微小時間内部温度演算部５１１は、電池システム１００の連続運転中に電池の熱的なモデルに基づいて電池の内部温度を微小時間間隔で繰り返し演算する。微小時間内部温度演算部５１１は、前回演算時に演算された電池の内部温度と、今回演算時に測定されたセンサ温度と、発熱量演算部５１２から出力される電池の発熱量と、前回演算時から今回演算時までの演算間隔とから電池の内部温度を演算する。前回演算時が電池システム１００の運転中であれば、前回演算時の電池の内部温度は連続内部温度演算部５１０によって演算された内部温度である。前回演算時が電池システム１００の起動直後であれば、前回演算時の電池の内部温度は初期内部温度演算部５２０によって演算された内部温度である。微小時間内部温度演算部５１１の演算間隔は予め定めた時間間隔である。電池システム１００の連続運転中には、この演算間隔で微小時間内部温度演算部５１１によって電池の内部温度の演算が繰り返される。今回演算時の内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ）は、演算間隔である時間間隔をΔｔ_０、前回演算時をｔ－Δｔ_０、今回演算時をt、内部温度の前回演算値をＴ_ｉｎ（ｔ－Δｔ_０）、ｔ－Δｔ_０からtまでの演算範囲のセンサ温度をＴ_{ｓｅｎ、ｃａｌ}（ｔ）、ｔ－Δｔ_０からtまでの発熱量をＱ_ｇｅｎ（ｔ）とすると、次式（５）の関数ｆによって表現される。なお、第１の実施形態では、センサ温度Ｔ_{ｓｅｎ、ｃａｌ}（ｔ）は今回演算時のセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ）である。Ｔ_{ｓｅｎ、ｃａｌ}（ｔ）は、必ずしもＴ_ｓｅｎ（ｔ）である必要はなく、次式（６）に示すように前回演算時から演算間隔Δｔ_０が経過するまでの間のセンサ温度の取得回数をnとした平均温度でもよい。

関数ｆは、例えば熱回路網法によって定義される。熱回路網法とは、モデル化対象の伝熱系を複数の質点間の熱量の移動によって表現する手法である。熱移動量は２点間の温度差と熱抵抗によって定まり、熱移動及び熱量は系全体で質点の温度上昇に用いる熱量と保存される。関数ｆは、式（１）のような、前回演算時の電池の内部温度、電池の発熱量、センサ温度に応じて、目標温度と目標温度に近づく時定数が定まる演算方法でも良い。また、前回演算時の電池の内部温度、電池の発熱量、センサ温度に応じて、今回演算時の電池の内部温度がマップ探索されるようなロジックでも良い。

電池の内部温度は、必ずしも電池内の1点のみが演算されるのではなく、関数ｆに用いられる電池内外の演算対象の温度も演算されてもよい。例えば、熱回路モデルにおいては、関数ｆには電池内部の中心の質点の他に、電池の表面の質点や電池外部の構成要素の質点があり、それらの温度も熱回路モデルによって演算される。

発熱量演算部５１２は、電池の充放電による発熱量Ｑ_ｇｅｎを演算する。発熱量Ｑ_ｇｅｎは、電池の直流抵抗をＲとし電流値をＩとすると、例えば次式（７）によって演算される。直流抵抗Ｒは、電池の温度Ｔ_ｉｎ、ＳＯＣ、充放電継続時間に依存することが知られている。また、発熱量Ｑ_ｇｅｎは、閉回路電圧(Closed Circuit Voltage、ＣＣＶ)とＯＣＶを用いて、次式（８）によって演算されてもよい。

図５は、初期内部温度演算部５２０の構成図である。初期内部温度演算部５２０は、電池システム１００の起動時刻に測定されたセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）を単電池管理部１２０の温度測定部１２５から取得する。また、初期内部温度演算部５２０は、前回の電池システム１００の終了時刻の内部温度Ｔ_ｉｎ(ｔ_ｏｆｆ)及びセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ(ｔ_ｏｆｆ)を記憶部１８０から読み出す。そして、初期内部温度演算部５２０は、センサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）、内部温度Ｔ_ｉｎ(ｔ_ｏｆｆ)、センサ温度Ｔ_ｓｅｎ(ｔ_ｏｆｆ)に基づいて電池システム１００の起動時の内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｎ）を演算する。

初期内部温度演算部５２０は、停止期間を判定する停止期間判定部５２１と、停止期間中のセンサ温度を仮定するセンサ温度仮定部５２２と、電池システム１００の起動時の電池の内部温度、すなわち停止後の電池の内部温度を演算する停止期間内部温度演算部（内部温度演算部）５２３とを備えている。

停止期間判定部５２１は、電池システム１００の前回の終了時刻ｔ_ｏｆｆから今回の起動時刻ｔ_ｏｎまでの停止期間を閾値時間ｔ_ｔｈと比較して、電池システム１００が長期間停止後の起動動作中ａ_ｌか短期間停止後の起動動作中ａ_ｓかを判定する。停止期間が次式（９）の条件を満たす場合には、停止期間判定部５２１によって電池システム１００が長期間停止後の起動動作中ａ_ｌであると判定される。停止期間が次式（１０）の条件を満たす場合には、停止期間判定部５２１によって電池システム１００が短期間停止後の起動動作中ａ_ｓであると判定される。閾値時間ｔ_ｔｈは、電池の内部温度と表面温度が均一になったと見なせる時間であり、電池と車両の設計や車両の外部環境に依存して設定され、通常は１日未満の時間である。

センサ温度仮定部５２２は、バッテリー休止時に実測値として取得できないセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ≦ｔ≦ｔ_ｏｎ）を仮定する。センサ温度仮定部５２２は、電池システム１００の起動時刻のセンサ温度（実測値）Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）と記憶部１８０から取得した前回の電池システム１００の終了時刻のセンサ温度（実測値）Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ）を比較し、電池の安全を確保する内部温度Ｔ_ｉｎ（Ｔ_ｏｎ）が演算可能なセンサ温度（仮定値）を仮定する。

ここで、許容電力の上限値と電池の内部温度の関係について説明する。図６は、リチウムイオン電池の許容電力の上限値の電池温度依存性を示す図である。許容電力の上限値は電池の保護のために設定された電力上限値である。０度を下回るような低温領域では、一般に電池の内部温度に対して正の相関があることが既知である。電池システム１００は、許容電力の上限値以下で制御することが求められている。このため、電池の内部温度（演算値）Ｔ_ｉｎは、実際の内部温度（真値）Ｔ_{ｉｎ、ｒｅａｌ}よりも高温にならないように、内部温度Ｔ_{ｉｎ、ｒｅａｌ}よりも低温側に安全マージンを確保して算出される。これにより、許容電力の上限値よりも大きな電力で充放電することが防止されている。センサ温度は、電池表面センサや環境温度センサの温度、すなわち電池内部の熱が放出される先の温度であり、センサ温度が小さくなるほど電池内部の熱放出量は大きい。そこで、センサ温度仮定部５２２は、電池システム１００の停止期間中の電池から外部への熱量の排出量を大きく見積もって、停止期間中のセンサ温度を仮定している。この場合、次式（１１）に示すように、電池システム１００の終了時刻に測定されたセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ）と電池システム１００の起動時刻に測定されたセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）のうち、低い方のセンサ温度が電池システム１００の停止期間中に続いたと仮定される。

停止期間内部温度演算部５２３は、電池システム１００の起動時刻の内部温度を演算する。停止期間内部温度演算部５２３は、起動動作中の判定結果、停止期間中のセンサ温度（仮定値）Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ≦ｔ≦ｔ_ｏｎ）、起動時刻のセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）、前回演算時（終了時刻）の内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｆｆ）、終了時刻ｔ_ｏｆｆを入力として、起動時刻の内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｎ）を演算する。停止期間内部温度演算部５２３の演算結果は、起動動作中の判定結果（ａ_ｓ又はａ_ｌ）によって異なる。

先ず、電池システム１００が、短期間停止後の起動動作中ａ_ｓと判定された場合について説明する。この場合、電池の内部温度は十分に表面温度又は環境温度と均一になっていないため、内部温度演算によって電池の内部温度が求められる。電池システム１００の停止時に電池に電流が流れることはないため、発熱量演算部５１２によって演算される停止期間中の発熱量は０である。式（５）と同様な内部温度演算を用いた場合、前回演算時ｔ－Δｔから今回演算時ｔまでの停止期間をΔｔ、前回演算時の内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ－Δｔ）、停止期間中のセンサ温度をＴ_ｓｅｎ（ｔ）、停止期間中の発熱量をＱ_ｇｅｎ（ｔ）とすると、各変数が次式（１２）のように定まる。よって、電池システム１００の起動時刻の内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｎ）は、次式（１３）によって演算される。

次に、電池システム１００が、長期間停止後の起動動作中ａ_ｌと判定された場合について説明する。図７は、長期間停止後の電池の内部温度とセンサ温度の関係を示す図である。この場合、電池システム１００の長期間停止によって電池の内部温度と表面温度又は環境温度が熱平衡に達して、電池の内部温度を表面温度又は環境温度に等しいと見做すことができる。図７に示すように、Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ）＜Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）である場合には、電池の内部温度演算に低いセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ）が用いられる。このため、内部温度（演算値）Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｎ）は、実際の内部温度（真値）Ｔ_{ｉｎ、ｒｅａｌ}（ｔ_ｏｎ）に対して安全マージンを取り過ぎて電池の許容電力が過剰に制限される。そこで、電池システム１００が長期間停止後の起動動作中ａ_ｌと判定された場合には、次式（１４）に示すように、初期内部温度演算部５２０によって電池の内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｎ）として起動時刻のセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）が出力される。

なお、組電池制御部１５０の各部は、プロセッサを用いてソフトウェアによって実現されてもよいし、集積回路等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現されてもよい。プロセッサを用いる場合には、プロセッサがメモリに格納されているプログラムを読み出して実行することによって各種処理が実施される。プロセッサとしては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等が使用される。また、メモリは、用途に応じてＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＮＶＲＡＭ（Non Volatile RAM）等の一つ又は複数の記録媒体によって構成されている。

図８は、本実施形態に係る電池の内部温度の演算処理のフローチャートである。先ず、組電池制御部１５０によって電池システム１００が運転中か否かが判定される（ステップＳ０１）。実際の車両では、イグニションキーのオンオフによって電池システム１００の運転中か停止中かが判定される。電池システム１００が運転中の場合（ステップＳ０１でＹＥＳ）には、組電池制御部１５０によって記憶部１８０から前回の電池システム１００の終了時刻、終了時刻のセンサ温度、終了時刻の電池の内部温度等が読み出される（ステップＳ０２）。ここでは、組電池制御部１５０によって、内部温度演算以外に用いられる一般的な電池制御パラメータとして、ＳＯＣ、ＳＯＨ等も読み出される。

次に、上記した式（２）、（３）に従って、状態判定部５４０によって電池システム１００が起動動作中ａか否かが判定される（ステップＳ０３）。電池システム１００が起動動作中ａではないと判定された場合には（ステップＳ０３でＮＯ）、電池システム１００が連続運転中ｂであると判定され、連続内部温度演算部５１０によって電池の内部温度が算出される（ステップＳ０４）。電池システム１００が起動動作中ａであると判定された場合には（ステップＳ０３でＹＥＳ）、初期内部温度演算部５２０が起動して、式（９）、（１０）に従って、停止期間判定部５２１によって電池システム１００が長期間停止後の起動動作中ａ_ｌか否かが判定される（ステップＳ０５）。

電池システム１００が長期間停止後の起動動作中ａ_ｌではないと判定された場合（ステップＳ０５でＮＯ）、停止期間判定部５２１によって電池システム１００が短期間停止後の起動動作中ａ_ｓであると判定される。この場合、式（１２）、（１３）に従って、初期内部温度演算部５２０によって電池の真の内部温度よりも低温側に安全マージンを持った内部温度が算出される（ステップＳ０６）。電池システム１００が長期間停止後の起動動作中ａ_ｌと判定された場合（ステップＳ０５でＹＥＳ）、式（１４）に従って、初期内部温度演算部５２０によって起動時刻のセンサ温度が起動時の電池の内部温度として算出される（ステップＳ０７）。

ステップＳ０４、ステップＳ０６、ステップＳ０７のいずれかが終了した場合に、状態判定部５４０によって電池システム１００が終了動作中ｃか否かが判定される（ステップＳ０８）。イグニションキーがオンからオフに切り替わると電池システム１００が終了動作中ｃであると判定され、イグニションキーがオンのまま維持されると電池システム１００が連続運転中ｂであると判定される。電池システム１００が終了動作中ｃではないと判定された場合には（ステップＳ０８でＮＯ）、電池システム１００が連続運転中であるとしてステップＳ０３からステップＳ０８までの処理が繰り返される。電池システム１００が終了動作中ｃであると判定された場合には（ステップＳ０８でＹＥＳ）、イグニションキーのオフ時点のデータによって、記憶部１８０に記憶された終了時刻、終了時刻のセンサ温度、終了時刻の電池の内部温度が上書きされる（ステップＳ０９）。

図９は、実際の電動車両の動作を想定した温度変化の概念図であり、電池システム１００が認識できない温度変化の真値を示している。図９において、実線は電池の内部温度（真値）Ｔ_{ｉｎ、ｒｅａｌ}（ｔ）であり、点線は電池の表面温度（真値）Ｔ_{ｓｕｒ、ｒｅａｌ}（ｔ）であり、半濁線は環境温度（真値）Ｔ_{ａｍｂ、ｒｅａｌ}（ｔ）である。時刻ｔ_０では、電池の停止期間が長く電池の内部温度が表面温度と一致している。この時刻ｔ_０に電池システム１００が起動して、時刻ｔ_０から時刻ｔ_ｏｆｆまで電池が使用されることで、充放電による加熱によって電池の内部温度Ｔ_{ｉｎ、ｒｅａｌ}（ｔ）、表面温度Ｔ_{ｓｕｒ、ｒｅａｌ}（ｔ）、環境温度Ｔ_{ａｍｂ、ｒｅａｌ}（ｔ）が上昇する。その後、時刻ｔ_ｏｆｆから時刻ｔ_ｏｎまでは電池システム１００が停止して、電池の内部温度Ｔ_{ｉｎ、ｒｅａｌ}（ｔ）と表面温度Ｔ_{ｓｕｒ、ｒｅａｌ}（ｔ）が低下し、環境温度Ｔ_{ａｍｂ、ｒｅａｌ}（ｔ）は僅かに上昇する。電池の内部温度Ｔ_{ｉｎ、ｒｅａｌ}（ｔ）が十分冷える前に、時刻ｔ_ｏｎにおいて電池システム１００が再起動して電池の充放電が再開されている。

このような電池の温度変化の真値に対して、電池システム１００が認識可能な温度変化を示したものが図１０である。図１０では、実線は電池の内部温度（演算値）Ｔ_ｉｎ（ｔ）であり、点線は電池の表面温度（実測値）Ｔ_ｓｕｒ（ｔ）、半濁線は環境温度（実測値）Ｔ_ａｍｂ（ｔ）である。電池の表面温度は表面温度センサによって測定され、電池外部の環境温度は環境温度センサによって測定される。電池システム１００は、ｔ_ｏｆｆ＜ｔ＜ｔ_ｏｎの期間では表面温度Ｔ_ｓｕｒ（ｔ）及び環境温度Ｔ_ａｍｂ（ｔ）を認識することができない。電池の内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ）は式（５）によって演算されるため、前回演算時のセンサ温度（表面温度又は環境温度）が必要になる。

以下に、各時刻における組電池制御部１５０の動作を説明する。ｔ＝ｔ_０の時点では、式（９）に従って停止期間判定部５２１によって電池システム１００が長期間停止後の起動動作中ａ_ｌと判定される。この場合、式（１４）に従って初期内部温度演算部５２０（図３参照）によって内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ_０）としてセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_０）が出力される。連続内部温度演算部５１０では初期内部温度演算部５２０から入力されたセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_０）が、そのまま電池の内部温度として出力される。結果的に、内部温度設定部５００からはセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_０）が出力される。

ｔ_０＜ｔ＜ｔ_ｏｆｆとｔ_ｏｎ＜ｔの間は、式（３）に従って状態判定部５４０によって電池システム１００が連続運転中ｂと判定される。この場合、初期内部温度演算部５２０は動作せず、式（５）に従って連続内部温度演算部５１０によって電池の内部温度が演算される。結果的に、内部温度設定部５００からは式（５）によって定義された電池の内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ）が出力される。

ｔ＝ｔ_ｏｆｆの時点では、式（４）に従って状態判定部５４０によって電池システム１００が終了動作中ｃと判定される。この場合、内部温度演算は実行されずに、電池システム１００の終了動作時のデータが記憶される。組電池制御部１５０によって終了時刻ｔ_ｏｆｆ、終了時刻のセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ）、終了時刻の内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｆｆ）、終了時刻の停止信号が記憶部１８０に記憶される。加えて、内部温度設定部５００によって、内部温度演算以外に用いられる一般的な電池制御パラメータとして、ＳＯＣ及びＳＯＨ等も記憶部１８０に記憶される。

ｔ＝ｔ_ｏｎの時点では、式（１０）に従って状態判定部５４０によって電池システム１００が短期間停止後の起動動作中ａ_ｓと判定される。この場合、式（１２）、（１３）に従って初期内部温度演算部５２０によって起動時刻ｔ_ｏｎ電池の内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｎ）が演算される。連続内部温度演算部５１０では初期内部温度演算部５２０から入力された内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｎ）がそのまま出力される。結果的に、内部温度設定部５００からは式（１３）によって定義された電池の内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｎ）が出力される。

図１１は、第１の実施形態に係る内部温度の演算処理の説明図である。図示左側は、電池システム１００の終了時刻のセンサ温度（実測値）Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ）よりも電池システム１００の起動時刻のセンサ温度（実測値）Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）が大きな場合を示している。図示右側は、電池システム１００の終了時刻のセンサ温度（実測値）Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ）が電池システム１００の起動時刻のセンサ温度（実測値）Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）よりも大きな場合を示している。電池システム１００は、温度測定部１２５からセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ）及びＴ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）を取得し、連続内部温度演算部５１０の内部温度演算によって内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｆｆ）を取得する。ｔ_ｏｆｆ＜ｔ＜ｔ_ｏｎでは、温度測定部１２５からセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ）を取得できないため、式（１１）に示すように停止期間の前後のセンサ温度のうち低い温度が続いたと仮定して電池の内部温度が演算される。図示左側ではＴ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ）が停止期間中のセンサ温度と仮定されて電池の内部温度演算に使用され、図示右側ではＴ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）が停止期間中のセンサ温度と仮定されて電池の内部温度演算に使用される。

停止期間内で最も低いセンサ温度が選択されることで、電池内部から電池外部に放出された熱量が大きいとして、電池システム１００の起動時刻ｔ_ｏｎの電池の内部温度の演算結果を低くすることができる。よって、電池システム１００の起動時刻ｔ_ｏｎに演算された電池の内部温度（演算値）Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｎ）を実際の内部温度（真値）Ｔ_{ｉｎ、ｒｅａｌ}（ｔ_ｏｎ）よりも低くすることができる。ここで、起動時刻ｔ_ｏｎで電池の内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｎ）がセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）よりも低くなる場合には、内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｎ）がセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）に置き換えられる。これによって、起動時刻ｔ_ｏｎの内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｎ）は、Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）≦Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｎ）≦Ｔ_{ｉｎ、ｒｅａｌ}（ｔ_ｏｎ）となり、電池の表面温度の実測値以上かつ内部温度の真値以下となるように算出される。

図１２は、電池の内部温度と許容電力の上限値の関係を示す図である。上記したようにＴ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）≦Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｎ）≦Ｔ_{ｉｎ、ｒｅａｌ}（ｔ_ｏｎ）の場合、リチウムイオン電池の低温領域では電池温度が低くなるほど許容電力Ｐ_ｌｉｍが小さくなるので、Ｐ_ｌｉｍ（Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ））≦Ｐ_ｌｉｍ（Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｎ））≦Ｐ_ｌｉｍ（Ｔ_{ｉｎ、ｒｅａｌ}（ｔ_ｏｎ））となる。すなわち、センサ温度（実測値）Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）を基準に許容電力が決定されるよりも許容電力の利得が得られ、かつ内部温度（真値）Ｔ_{ｉｎ、ｒｅａｌ}（ｔ_ｏｎ）で定まる許容電力よりも低く、十分な安全マージンを確保した許容電力を設定することができる。

以上のように、第１の実施形態では、終了時刻に測定されたセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ）と起動時刻に測定されたセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）のいずれかを、停止期間内で最低のセンサ温度と仮定して電池の内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｎ）を演算している。よって、センサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ）以上かつ実際の電池の実際の内部温度Ｔ_{ｉｎ、ｒｅａｌ}（ｔ_ｏｎ）以下の範囲に電池の内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｎ）を収めることができる。センサ温度を用いて許容電力を設定する場合と比較して許容電力の利得を確保しつつ、許容電力の上限値に対して十分に安全マージンを確保して電池の内部温度を演算することができる。

［第２の実施形態］
第１の実施形態では、初期内部温度演算部５２０は、電池システム１００の停止期間の前後２点のセンサ温度の実測値から停止期間中のセンサ温度を設定していた。このため、電池システム１００の停止期間中のセンサ温度が、停止時刻及び起動時刻のセンサ温度の実測値よりも低くなることまでは想定されていない。そこで、第２の実施形態では、初期内部温度演算部５２０ａは、電池システム１００の停止期間の前後２点ずつ計４点のセンサ温度の実測値から停止期間中のセンサ温度の増加傾向及び減少傾向を予測する。なお、停止期間の前後１点ずつセンサ温度の実測値を取得すると共に、実測値の取得時点のセンサ温度の温度変化率（温度の時間微分値）を取得してもよい。

図１３及び図１４に示すように、第２の実施形態では、初期内部温度演算部５２０ａのセンサ温度仮定部５２２ａ以外については第１の実施形態と同様である。センサ温度仮定部５２２ａは、前回の終了時刻のセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ）、終了時刻よりも前のセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ’）、今回の起動時刻のセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）、起動時刻よりも後のセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ’）に基づいて停止期間中のセンサ温度を仮定する。ここでｔ_ｏｆｆ－ｔ_ｏｆｆ’はセンサ温度の時間変化を観測するのに十分な最小の時間間隔であり、通常は数分程度である。また、ｔ_ｏｎ’－ｔ_ｏｎはセンサ温度の時間変化を観測するのに十分な最小の時間間隔であり、電池システム１００の起動後に車両が発進待機状態になるまでの時間である。センサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ）及びセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ’）は記憶部１８０から読み出されて、センサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）はｔ＝ｔ_ｏｎ’までセンサ温度仮定部５２２ａに一時的に保存される。

図１５は、第２の実施形態に係るセンサ温度履歴の予測結果を示す図である。センサ温度仮定部５２２ａは、センサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ）、Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ’）、Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）、センサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ’）の大小関係を比較して、次式（１５）から次式（２０）を用いて、電池システム１００の停止期間中の温度履歴を予測する。停止期間中の温度履歴は、停止期間中のセンサ温度が単調に増減するパターン（Ｉ）、停止期間の途中でセンサ温度が最大になるパターン（ＩＩ）、停止期間の途中でセンサ温度が最小になるパターン（ＩＩＩ）の３パターンで予測される。

センサ温度仮定部５２２ａは、温度履歴の各予測結果に対するセンサ温度の仮定値を出力する。予測結果がパターン（Ｉ）、（ＩＩ）の場合には、第１の実施形態と同様に、電池システム１００の停止期間の前後に測定されたセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ）とセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）のうち、低い方のセンサ温度（実測値）が停止期間中に続いたと仮定される。予測結果がパターン（ＩＩＩ）の場合には、電池システム１００の停止期間中に最も低いセンサ温度（仮定値）Ｔ_{ｓｅｎ、ｍｉｎ}が続いたと仮定される。

図１６に示すように、最も低いセンサ温度Ｔ_{ｓｅｎ、ｍｉｎ}は、座標点（ｔ_ｏｆｆ’、Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ’））、（ｔ_ｏｆｆ、Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ））を通る直線と座標点（ｔ_ｏｎ、Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ））、（ｔ_ｏｎ’、Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ’））を通る直線の交点として算出される。センサ温度仮定部５２２ａによってセンサ温度履歴の予測結果に応じて次式（２１）、（２２）が使い分けられて、電池システム１００の停止期間中のセンサ温度（仮定値）Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ≦ｔ≦ｔ_ｏｎ）が仮定される。図１６にはパターン（ＩＩＩ）の一例が示されており、センサ温度ｍｉｎ（Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ）、Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ））とセンサ温度Ｔ_{ｓｅｎ、ｍｉｎ}がＴ_{ｓｅｎ、ｍｉｎ}＜ｍｉｎ（Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ）、Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ））の関係になる。

なお、センサ温度仮定部５２２ａは、停止期間前の２点のセンサ温度と停止期間後の２点のセンサ温度によって停止期間中のセンサ温度を仮定しているが、この構成に限定されない。センサ温度仮定部５２２ａは、停止期間前の２点以上のセンサ温度と停止期間後の２点以上のセンサ温度によって停止期間中のセンサ温度を仮定してもよい。また、センサ温度Ｔ_{ｓｅｎ、ｍｉｎ}は、必ずしも２つの線分の交点から算出する構成に限定されない。例えば、センサ温度Ｔ_{ｓｅｎ、ｍｉｎ}は、４つの座標点（ｔ_ｏｆｆ’、Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ’））、（ｔ_ｏｆｆ、Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ））、（ｔ_ｏｎ、Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ））、（ｔ_ｏｎ’、Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ’））を通る温度の時間依存関数Ｔ（ｔ）の最小値として算出されてもよい。一般的な数学の定理として、Ｔ（ｔ）に与えられた座標点の数と同じ数だけ、関数の未知数を指定することができる。例えば、第２の実施形態では、４つの座標点が与えられているため、４つまでの関数の未知数を得ることができる。ここで、関数Ｔ（ｔ）は、多項式Ｔ（ｔ）＝Ｃ_０＋Ｃ_１ｘ＋Ｃ_２ｘ^２＋Ｃ_３ｘ^３等が考えられる。多項式からセンサ温度Ｔ_{ｓｅｎ、ｍｉｎ}の算出に必要な多項式の最小の次数は二次であるため、少なくとも３つの座標点（ｔ_ｏｆｆ’、Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ’））、（ｔ_ｏｆｆ、Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ））、（ｔ_ｏｎ、Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ））があればセンサ温度Ｔ_{ｓｅｎ、ｍｉｎ}を算出できる。

図１７は、第２の実施形態に係るパターン（ＩＩＩ）の内部温度の演算処理の説明図である。図示左側は、電池システム１００の終了時刻のセンサ温度（実測値）Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ）よりも電池システム１００の起動時刻のセンサ温度（実測値）Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）が大きな場合を示している。図示右側は、電池システム１００の終了時刻のセンサ温度（実測値）Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ）が電池システム１００の起動時刻のセンサ温度（実測値）Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）よりも大きな場合を示している。パターン（ＩＩＩ）の状況では、第１の実施形態のセンサ温度の仮定方法は式（１１）によって定義され、第２の実施形態のセンサ温度の仮定方法は式（２２）によって定義される。第１の実施形態では、電池システム１００停止期間中のセンサ温度が、終了時刻及び起動時刻に測定されたセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ）、Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）のうち、低いセンサ温度よりもさらに低くなることまでは想定されていない。このため、起動時刻の内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｎ）が実際の内部温度Ｔ_{ｉｎ、ｒｅａｌ}（ｔ_ｏｎ）よりも高くなる可能性がある。これに対して、第２の実施形態では、電池システム１００の停止期間中の最低のセンサ温度Ｔ_{ｓｅｎ、ｍｉｎ}が算出され、このセンサ温度Ｔ_{ｓｅｎ、ｍｉｎ}が停止期間中に継続すると仮定される。これにより、停止期間中の電池の表面温度等の変化に多少のズレが生じても、電池の実際の内部温度Ｔ_{ｉｎ、ｒｅａｌ}（ｔ_ｏｎ）以下の内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｎ）を演算することができる。なお、停止期間が長い場合にＴ_ｉｎ（ｔ_ｏｎ）＜Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）になる場合もあるが、この場合には、内部温度Ｔ_ｉｎ（ｔ_ｏｎ）がセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）に置き換えられる。

以上のように、第２の実施形態では、終了時刻及び終了直前に測定されたセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ）、Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｆｆ’）と起動時刻及び起動直後に測定されたセンサ温度Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ）、Ｔ_ｓｅｎ（ｔ_ｏｎ’）から、停止期間内で最低のセンサ温度を仮定することができる。第２の実施形態においても、許容電力の利得を確保しつつ、許容電力の上限値に対して十分に安全マージンを確保して電池の内部温度を演算することができる。

［第３の実施形態］
第１の実施形態では、イグニションキーのオフ期間は電池システム１００が停止しており、組電池制御部１５０がセンサ温度を取得することができず、電池の内部温度を演算することができない。そこで、第３の実施形態では、イグニションキーのオフ期間に電池システム１００が停止した状態で、温度測定部１２５が起動する共に、組電池制御部１５０が定期的に起動する。組電池制御部１５０が起動する度に、センサ温度仮定部５２２によって温度測定部１２５からセンサ温度が取得されて、前回起動時のセンサ温度と今回起動時のセンサ温度のうち、低い方のセンサ温度が停止期間中のセンサ温度と仮定される。そして、停止期間内部温度演算部５２３（図５参照）によって、センサ温度仮定部５２２に仮定されたセンサ温度を用いて停止期間中の電池の内部温度が定期的に演算される。なお、第３の実施形態の構成は第１の実施形態の構成と同じである。

以上のように、第３の実施形態では、電池システム１００の停止期間中に組電池制御部１５０が定期的に起動することで、組電池制御部１５０の起動の度に電池の内部温度の演算値を得ることができる。よって、停止期間中の電池の内部温度の履歴が取得されて、電池システム１００の起動時に電池の内部温度を精度よく演算することができる。

なお、上記した第１の実施形態では、センサ温度仮定部５２２が電池システム１００の終了時刻に測定されたセンサ温度と電池システム１００の起動時刻に測定されたセンサ温度を取得する構成にしたが、この構成に限定されない。センサ温度仮定部５２２は、電池システム１００の運転状態から停止状態への第１の切り替わり期間に測定されたセンサ温度と電池システム１００の停止状態から運転状態への第２の切り替わり期間に測定されたセンサ温度を取得してもよい。例えば、センサ温度仮定部５２２は、終了時刻より前に測定されたセンサ温度を取得してもよいし、起動時刻よりも後に測定されたセンサ温度を取得してもよい。

また、上記した第２の実施形態では、センサ温度仮定部５２２ａは、終了時刻のセンサ温度、終了時刻よりも前のセンサ温度、起動時刻のセンサ温度、起動時刻よりも後のセンサ温度を取得する構成にしたが、この構成に限定されない。センサ温度仮定部５２２ａは、上記の第１の切り替わり期間に測定された２点以上のセンサ温度と上記の第２の切り替わり期間に測定された２点以上のセンサ温度を取得してもよい。例えば、センサ温度仮定部５２２ａは、終了時刻より前に測定された２点以上のセンサ温度を取得してもよいし、起動時刻よりも後に測定された２点以上のセンサ温度を取得してもよい。

また、上記した各実施形態では、センサ温度仮定部５２２、５２２ａの停止期間中のセンサ温度の仮定方法は特に限定されない。センサ温度仮定部５２２、５２２ａは、上記の第１の切り替わり期間に測定されたセンサ温度と上記の第２の切り替わり期間に測定されたセンサ温度とに基づいて、第１の切り替わり期間と第２の切り替わり期間の間の停止期間内で最も低いセンサ温度を、停止期間中のセンサ温度と仮定すればよい。

また、上記した各実施形態では、停止期間内部温度演算部５２３が式（１３）に従って電池システム１００の起動時の電池の内部温度を演算する構成にしたが、この構成に限定されない。停止期間内部温度演算部５２３は、少なくともセンサ温度仮定部５２２、５２２ａによって仮定されたセンサ温度を用いて電池システム１００の起動時の電池の内部温度を演算すればよい。

以上の通り、本実施形態に記載の電池制御装置（組電池制御部１５０）は、電池（組電池１１０）と電池（組電池１１０）の表面温度又は環境温度であるセンサ温度を測定する温度センサ部（温度測定部１２５）とを備えた電池システム（１００）に搭載され、電池（組電池１１０）を制御する電池制御装置（組電池制御部１５０）であって、電池システム（１００）の運転状態から停止状態への第１の切り替わり期間に測定されたセンサ温度と電池システム（１００）の停止状態から運転状態への第２の切り替わり期間に測定されたセンサ温度とに基づいて、第１の切り替わり期間と第２の切り替わり期間の間の停止期間内で最も低いセンサ温度を、停止期間中のセンサ温度と仮定するセンサ温度仮定部（５２２、５２２ａ）と、少なくともセンサ温度仮定部（５２２、５２２ａ）によって仮定されたセンサ温度を用いて、電池システム（１００）の起動時の電池（組電池１１０）の内部温度を演算する内部温度演算部（停止期間内部温度演算部５２３）と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、温度センサ部（温度測定部１２５）によって測定できない電池システム（１００）の停止期間中であっても、第１、第２の切り替わり期間に測定されたセンサ温度から停止期間内で最も低いセンサ温度が仮定される。停止期間中のセンサ温度を用いて電池（組電池１１０）の内部温度を演算することで、センサ温度以上かつ電池（組電池１１０）の実際の内部温度以下の範囲に電池（組電池１１０）の内部温度を収めることができる。よって、センサ温度を用いて許容電力を設定する場合と比較して許容電力の利得を確保しつつ、許容電力の上限値に対して十分に安全マージンを確保した許容電力を設定することができる。

本実施形態に記載の電池制御装置（組電池制御部１５０）において、電池システム（１００）の停止期間が閾値時間以上か否かを判定する停止期間判定部（５２１）を備え、内部温度演算部（停止期間内部温度演算部５２３）は、停止期間が閾値時間以上の場合に第２の切り替わり期間に測定されたセンサ温度を電池システム（１００）の起動時の内部温度とし、停止期間が閾値時間よりも短い場合にセンサ温度仮定部（５２２、５２２ａ）によって仮定されたセンサ温度を用いて電池システム（１００）の起動時の内部温度を演算する。

この構成によれば、電池システム（１００）の停止期間が十分に長い場合には電池システム（１００）の起動時の電池（組電池１１０）の内部温度が電池の表面温度又は環境温度と均一になる。このため、第２の切り替わり期間に測定されたセンサ温度を電池システム（１００）の起動時の電池（組電池１１０）の内部温度と見做すことができる。

本実施形態に記載の電池制御装置（組電池制御部１５０）において、内部温度演算部（停止期間内部温度演算部５２３）は、電池システム（１００）の運転中の内部温度演算では、前回の内部温度演算によって演算された内部温度と、前回の内部温度演算時から今回の内部温度演算時までのセンサ温度と、前回の内部温度演算時から今回の内部温度演算時までの電池（組電池１１０）の発熱量と、前回の内部温度演算時から今回の内部温度演算時までの演算間隔とから内部温度を演算し、電池システム（１００）の起動時の内部温度演算では、演算間隔を停止期間とする。
この構成によれば、電池システム（１００）の運転中の内部温度演算を利用して、電池システム（１００）の停止期間中の電池（組電池１１０）の内部温度を演算することができる。

本実施形態に記載の電池制御装置（組電池制御部１５０）において、内部温度を用いて電池（組電池１１０）の許容電力を演算する許容電力演算部（５３０）を備えている。

この構成によれば、十分な利得を確保しつつ、許容電力の上限値を超えない許容電力を演算することができる。

本実施形態に記載の電池制御装置（組電池制御部１５０）において、センサ温度仮定部（５２２）は、第１の切り替わり期間に測定されたセンサ温度と第２の切り替わり期間に測定されたセンサ温度のうち、低い方のセンサ温度を停止期間中のセンサ温度と仮定する。

この構成によれば、停止期間前に測定されたセンサ温度と停止期間後に測定されたセンサ温度のいずれかを、停止期間内で最低のセンサ温度として仮定することができる。

本実施形態に記載の電池制御装置（組電池制御部１５０）において、センサ温度仮定部（５２２ａ）は、第１の切り替わり期間に測定された２点以上のセンサ温度と第２の切り替わり期間に測定された２点以上のセンサ温度とに基づいて停止期間内で最も低いセンサ温度を演算し、当該センサ温度を停止期間中のセンサ温度と仮定する。

この構成によれば、停止期間前に測定された２点以上のセンサ温度と停止期間後に測定された２点以上のセンサ温度から、停止期間内で最低のセンサ温度を仮定することができる。

本実施形態に記載の電池制御装置（組電池制御部１５０）において、センサ温度仮定部（５２２ａ）は、第１の切り替わり期間に測定された２点のセンサ温度と第２の切り替わり期間に測定された１点のセンサ温度に基づいて停止期間内で最も低いセンサ温度を演算し、当該センサ温度を停止期間中のセンサ温度と仮定する。

この構成によれば、停止期間前に測定された２点のセンサ温度と停止期間後に測定された１点のセンサ温度の計３点のセンサ温度から、停止期間内で最低のセンサ温度を仮定することができる。

本実施形態に記載の電池制御装置（組電池制御部１５０）において、停止期間中に温度センサ部（温度測定部１２５）が起動すると共に自装置（組電池制御部１５０）が定期的に起動しており、センサ温度仮定部（５２２）は、自装置（組電池制御部１５０）が起動する度に、温度センサ部（温度測定部１２５）からセンサ温度を取得して、前回起動時のセンサ温度と今回起動時のセンサ温度のうち、低い方のセンサ温度を停止期間中のセンサ温度と仮定し、内部温度演算部（停止期間内部温度演算部５２３）は、少なくともセンサ温度仮定部（５２２）によって仮定されたセンサ温度を用いて停止期間中の内部温度を演算する。

この構成によれば、電池システム（１００）の停止期間中に電池制御装置（組電池制御部１５０）が定期的に起動することで、電池制御装置（組電池制御部１５０）の起動の度に電池の内部温度を演算することができる。よって、停止期間中の電池の内部温度の履歴が取得されて、電池システム（１００）の起動時に電池（組電池１１０）の内部温度を精度よく演算することができる。

本実施形態に記載の電池制御装置（組電池制御部１５０）において、内部温度演算部（停止期間内部温度演算部５２３）は、電池システム（１００）の起動時の内部温度が第２の切り替わり期間に測定したセンサ温度よりも低くなる場合には、電池システムの起動時の内部温度を第２の切り替わり期間に測定したセンサ温度に置き換える。

この構成によれば、電池（組電池１１０）の内部温度が誤ってセンサ温度よりも低くなることがなく、常に電池（組電池１１０）の内部温度をセンサ温度以上にして許容電力の利得を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１００ 電池システム
１１０ 組電池（電池）
１２５ 温度測定部（温度センサ部）
１５０ 組電池制御部（電池制御装置）
１８０ 記憶部
５００ 内部温度設定部
５１１ 微小時間内部温度演算部（内部温度演算部）
５２１ 停止期間判定部
５２２ センサ温度仮定部
５２２ａ センサ温度仮定部
５２３ 停止期間内部温度演算部（内部温度演算部）
５３０ 許容電力演算部
５４０ 状態判定部

Claims (9)

1. 電池と前記電池の表面温度又は環境温度であるセンサ温度を測定する温度センサ部とを備えた電池システムに搭載され、前記電池を制御する電池制御装置であって、
   前記電池システムの運転状態から停止状態への第１の切り替わり期間に測定された前記センサ温度と前記電池システムの停止状態から運転状態への第２の切り替わり期間に測定された前記センサ温度とに基づいて、前記第１の切り替わり期間と前記第２の切り替わり期間の間の停止期間内で最も低い前記センサ温度を、前記停止期間中の前記センサ温度と仮定するセンサ温度仮定部と、
   少なくとも前記センサ温度仮定部によって仮定された前記センサ温度を用いて、前記電池システムの起動時の前記電池の内部温度を演算する内部温度演算部と、を備えたことを特徴とする電池制御装置。
2. 前記電池システムの前記停止期間が閾値時間以上か否かを判定する停止期間判定部を備え、
   前記内部温度演算部は、前記停止期間が閾値時間以上の場合に前記第２の切り替わり期間に測定された前記センサ温度を前記電池システムの起動時の前記内部温度とし、前記停止期間が閾値時間よりも短い場合に前記センサ温度仮定部によって仮定された前記センサ温度を用いて前記電池システムの起動時の前記内部温度を演算することを特徴とする請求項１に記載の電池制御装置。
3. 前記内部温度演算部は、前記電池システムの運転中の内部温度演算では、前回の内部温度演算によって演算された前記内部温度と、前回の内部温度演算時から今回の内部温度演算時までの前記センサ温度と、前回の内部温度演算時から今回の内部温度演算時までの前記電池の発熱量と、前回の内部温度演算時から今回の内部温度演算時までの演算間隔とから前記内部温度を演算し、
   前記電池システムの起動時の内部温度演算では、前記演算間隔を前記停止期間とすることを特徴とする請求項１に記載の電池制御装置。
4. 前記内部温度を用いて前記電池の許容電力を演算する許容電力演算部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電池制御装置。
5. 前記センサ温度仮定部は、前記第１の切り替わり期間に測定された前記センサ温度と前記第２の切り替わり期間に測定された前記センサ温度のうち、低い方の前記センサ温度を前記停止期間中の前記センサ温度と仮定することを特徴とする請求項１に記載の電池制御装置。
6. 前記センサ温度仮定部は、前記第１の切り替わり期間に測定された２点以上の前記センサ温度と前記第２の切り替わり期間に測定された２点以上の前記センサ温度とに基づいて前記停止期間内で最も低い前記センサ温度を演算し、当該センサ温度を前記停止期間中の前記センサ温度と仮定することを特徴とする請求項１に記載の電池制御装置。
7. 前記センサ温度仮定部は、前記第１の切り替わり期間に測定された２点の前記センサ温度と前記第２の切り替わり期間に測定された１点の前記センサ温度に基づいて前記停止期間内で最も低い前記センサ温度を演算し、当該センサ温度を前記停止期間中の前記センサ温度と仮定することを特徴とする請求項１に記載の電池制御装置。
8. 前記停止期間中に前記温度センサ部が起動すると共に自装置が定期的に起動しており、
   前記センサ温度仮定部は、前記自装置が起動する度に、前記温度センサ部から前記センサ温度を取得して、前回起動時の前記センサ温度と今回起動時の前記センサ温度のうち、低い方の前記センサ温度を前記停止期間中の前記センサ温度と仮定し、
   前記内部温度演算部は、少なくとも前記センサ温度仮定部によって仮定された前記センサ温度を用いて前記停止期間中の前記内部温度を演算することを特徴とする請求項１に記載の電池制御装置。
9. 前記内部温度演算部は、前記電池システムの起動時の前記内部温度が前記第２の切り替わり期間に測定した前記センサ温度よりも低くなる場合には、前記電池システムの起動時の前記内部温度を前記第２の切り替わり期間に測定した前記センサ温度に置き換えることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の電池制御装置。

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