JPH1012287A - ２次電池の最小温度検出装置 - Google Patents
２次電池の最小温度検出装置Info
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- JPH1012287A JPH1012287A JP16294696A JP16294696A JPH1012287A JP H1012287 A JPH1012287 A JP H1012287A JP 16294696 A JP16294696 A JP 16294696A JP 16294696 A JP16294696 A JP 16294696A JP H1012287 A JPH1012287 A JP H1012287A
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- Japan
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- battery
- temperature
- fan
- heater
- secondary battery
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電池が十分暖まっていないにもかかわらずヒ
ーターを停止したり、暖まっているにもかかわらずヒー
ターを作動したりし、無駄なエネルギーを消費するとい
った問題点のない２次電池の最小温度検出装置を提供す
ること。 【解決手段】 電池１はジャンクションボックス２を介
して充電器３と放電器４に接続されている。充電時は電
池１と充電器３が接続され、放電時は電池１と放電器４
が接続されるようジャンクションボックス２の中で切換
が行われる。電池１は周囲ケース８に覆われており、空
気送風用のファン６によってヒーター９に暖められた空
気が電池１に送られ、温度管理を行うことができる。電
池１の温度と送風器から送られる空気の温度は、それぞ
れ温度センサー７ａ，７ｂによって常時計測されてい
る。温度センサー７ａ，７ｂによって常時計測された信
号はコントローラー５へ入力され、コントローラー５の
演算により充電器３、放電器４及びファン６へ信号を送
り、制御を行うことができる。
ーターを停止したり、暖まっているにもかかわらずヒー
ターを作動したりし、無駄なエネルギーを消費するとい
った問題点のない２次電池の最小温度検出装置を提供す
ること。 【解決手段】 電池１はジャンクションボックス２を介
して充電器３と放電器４に接続されている。充電時は電
池１と充電器３が接続され、放電時は電池１と放電器４
が接続されるようジャンクションボックス２の中で切換
が行われる。電池１は周囲ケース８に覆われており、空
気送風用のファン６によってヒーター９に暖められた空
気が電池１に送られ、温度管理を行うことができる。電
池１の温度と送風器から送られる空気の温度は、それぞ
れ温度センサー７ａ，７ｂによって常時計測されてい
る。温度センサー７ａ，７ｂによって常時計測された信
号はコントローラー５へ入力され、コントローラー５の
演算により充電器３、放電器４及びファン６へ信号を送
り、制御を行うことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２次電池、すなわ
ち、充電、放電を繰り返して使用可能な電池の稼働にお
いて電池を加熱する必要が生じた際に、最小温度を検出
する装置に関するものである。
ち、充電、放電を繰り返して使用可能な電池の稼働にお
いて電池を加熱する必要が生じた際に、最小温度を検出
する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の２次電池の加熱時における最小温
度検出装置としては、最も温度が低くなる電池の表面に
センサーを取付けることや２次電池の内部にセンサーを
取付けることも考えられる。また、電池の加熱時間で電
池の内部まで暖まったことを判断させる方法も考えられ
る。
度検出装置としては、最も温度が低くなる電池の表面に
センサーを取付けることや２次電池の内部にセンサーを
取付けることも考えられる。また、電池の加熱時間で電
池の内部まで暖まったことを判断させる方法も考えられ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の２次電池の最小温度検出装置にあっては、２
次電池（以下、特に混同のおそれのない限り単に電池と
略記する）表面の周囲温度を計測してしまい、電池内部
にセンサーを取付ける場合も、前記理由で電池の内部温
度を正確に予測できないことに加えて、電池内部と電池
外部のシール性や耐圧性が確保できないといった問題点
があった。
うな従来の２次電池の最小温度検出装置にあっては、２
次電池（以下、特に混同のおそれのない限り単に電池と
略記する）表面の周囲温度を計測してしまい、電池内部
にセンサーを取付ける場合も、前記理由で電池の内部温
度を正確に予測できないことに加えて、電池内部と電池
外部のシール性や耐圧性が確保できないといった問題点
があった。
【０００４】そこで、電池表面温度ＴB と内部温度ＴB0
との差が所定の値ΔＴ（一定値）と仮定し、ＴB −ΔＴ
の値によりヒーターとファンを制御する方法や電池を加
熱する時間で制御する方法が考えられる。しかしなが
ら、このような方法ではΔＴが実際の温度差と異なって
いる場合には、電池内部が十分暖まっていないにもかか
わらず、ヒーターによる加熱を停止してしまう結果、充
電容量が減ったり、充電に時間がかかるといった問題点
があった。また、電池の加熱を時間によって制御する
と、電池が十分暖まっていないにもかかわらずヒーター
を停止したり、暖まっているにもかかわらずヒーターを
作動したりし、無駄なエネルギーを消費するといった問
題点があった。
との差が所定の値ΔＴ（一定値）と仮定し、ＴB −ΔＴ
の値によりヒーターとファンを制御する方法や電池を加
熱する時間で制御する方法が考えられる。しかしなが
ら、このような方法ではΔＴが実際の温度差と異なって
いる場合には、電池内部が十分暖まっていないにもかか
わらず、ヒーターによる加熱を停止してしまう結果、充
電容量が減ったり、充電に時間がかかるといった問題点
があった。また、電池の加熱を時間によって制御する
と、電池が十分暖まっていないにもかかわらずヒーター
を停止したり、暖まっているにもかかわらずヒーターを
作動したりし、無駄なエネルギーを消費するといった問
題点があった。
【０００５】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、電池が十分暖まっていないにもか
かわらずヒーターを停止したり、暖まっているにもかか
わらずヒーターを作動したりし、無駄なエネルギーを消
費するといった問題点のない２次電池の最小温度検出装
置を提供することを目的とする。
してなされたもので、電池が十分暖まっていないにもか
かわらずヒーターを停止したり、暖まっているにもかか
わらずヒーターを作動したりし、無駄なエネルギーを消
費するといった問題点のない２次電池の最小温度検出装
置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、電池の表面の温度、ヒーターの出力およ
びファンの出力から電池内部温度を演算し、その値を用
いてヒーターの出力、ファンの送風制御および電池の充
放電制御を行う構成とする。
解決するため、電池の表面の温度、ヒーターの出力およ
びファンの出力から電池内部温度を演算し、その値を用
いてヒーターの出力、ファンの送風制御および電池の充
放電制御を行う構成とする。
【０００７】ところで、風洞形のファンケース内部に設
置されて稼働している２次電池に対する加熱効果は、フ
ァンによる送風空気量と送風空気温度によって変動す
る。すなわち、後記図１と同じ電池１、ケース８及びフ
ァン６を用いた実験装置に基づいた実験を行い、図８〜
１０に示したように、ファン６の出力Ｐから加熱空気量
Ｑを求め、次いで加熱空気量Ｑから熱伝達率ｈを求め、
さらに熱伝達率ｈからファン６による内外温度差比率α
を求める。これにより、ファン６の出力Ｐが０のときの
内外温度差比率α1 、出力Ｐが最大値のときの内外温度
差比率α2 を算出して電池１の表面温度から内部温度を
演算するものである。
置されて稼働している２次電池に対する加熱効果は、フ
ァンによる送風空気量と送風空気温度によって変動す
る。すなわち、後記図１と同じ電池１、ケース８及びフ
ァン６を用いた実験装置に基づいた実験を行い、図８〜
１０に示したように、ファン６の出力Ｐから加熱空気量
Ｑを求め、次いで加熱空気量Ｑから熱伝達率ｈを求め、
さらに熱伝達率ｈからファン６による内外温度差比率α
を求める。これにより、ファン６の出力Ｐが０のときの
内外温度差比率α1 、出力Ｐが最大値のときの内外温度
差比率α2 を算出して電池１の表面温度から内部温度を
演算するものである。
【０００８】要するに、本発明は、前記の手順によっ
て、ケース８内に設置された電池１の表面温度を計測
し、表面温度から電池１の内部温度を演算し、これによ
り適正なファン６の送風制御と、電池１の放電または充
電制御を実行するものである。
て、ケース８内に設置された電池１の表面温度を計測
し、表面温度から電池１の内部温度を演算し、これによ
り適正なファン６の送風制御と、電池１の放電または充
電制御を実行するものである。
【０００９】すなわち本発明は、特許請求の範囲に記載
されているように、２次電池の電池表面温度を計測する
手段と、前記電池に送風するファンの送風量を計測する
手段と、前記ファンによる送風空気温度を計測する手段
と、前記電池の表面温度の計測手段、前記送風量の計測
手段、及び前記送風空気温度の計測手段による計測値か
ら前記電池の最小温度を算出する演算手段を備えたこと
を特徴とするものである。
されているように、２次電池の電池表面温度を計測する
手段と、前記電池に送風するファンの送風量を計測する
手段と、前記ファンによる送風空気温度を計測する手段
と、前記電池の表面温度の計測手段、前記送風量の計測
手段、及び前記送風空気温度の計測手段による計測値か
ら前記電池の最小温度を算出する演算手段を備えたこと
を特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
に基づいて詳細に説明する。
【００１１】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態を図１〜５により説明する。まず、本発明の第１
の実施の形態は、図１に示すように、電池１はジャンク
ションボックス２を介して充電器３と放電器４に接続さ
れている。充電時は電池１と充電器３が接続され、放電
時は電池１と放電器４が接続されるようジャンクション
ボックス２の中で切換が行われる。電池１は周囲ケース
８に覆われており、空気送風用のファン６によってヒー
ター９に暖められた空気が電池１に送られ、温度管理を
行うことができる。電池１の温度と送風器から送られる
空気の温度は、それぞれ温度センサー７ａ，７ｂによっ
て常時計測されている。温度センサー７ａ，７ｂによっ
て常時計測された信号はコントローラー５へ入力され、
コントローラー５の演算により充電器３、放電器４及び
ファン６へ信号を送り制御を行うことができる。
の形態を図１〜５により説明する。まず、本発明の第１
の実施の形態は、図１に示すように、電池１はジャンク
ションボックス２を介して充電器３と放電器４に接続さ
れている。充電時は電池１と充電器３が接続され、放電
時は電池１と放電器４が接続されるようジャンクション
ボックス２の中で切換が行われる。電池１は周囲ケース
８に覆われており、空気送風用のファン６によってヒー
ター９に暖められた空気が電池１に送られ、温度管理を
行うことができる。電池１の温度と送風器から送られる
空気の温度は、それぞれ温度センサー７ａ，７ｂによっ
て常時計測されている。温度センサー７ａ，７ｂによっ
て常時計測された信号はコントローラー５へ入力され、
コントローラー５の演算により充電器３、放電器４及び
ファン６へ信号を送り制御を行うことができる。
【００１２】次に、上記構成の作用を説明する。図２
は、ヒーターとファンの制御作用を示す図であり、この
実施の形態では電池を加熱する場合、電池温度ＴB があ
る設定値ＴF1以下になった場合はヒーターと送風器をオ
ン、ある設定値ＴF2以上になったらオフにする制御作用
を示す。図３は、図１の構成の下で図２のファンの制御
を行う場合の制御フローを示す図である。図３におい
て、ステップＳ１１（以下、Ｓ１１と記す）では充電ま
たは放電が開始され、Ｓ１２では電池温度ＴB と送風空
気温度Ｔ∞が計測される。Ｓ１３では、ここでは説明し
ない電池の容量等によって充電または放電が終了と判断
されるまで電池１の稼働を継続してＳ１４以下のフロー
が繰り返される。
は、ヒーターとファンの制御作用を示す図であり、この
実施の形態では電池を加熱する場合、電池温度ＴB があ
る設定値ＴF1以下になった場合はヒーターと送風器をオ
ン、ある設定値ＴF2以上になったらオフにする制御作用
を示す。図３は、図１の構成の下で図２のファンの制御
を行う場合の制御フローを示す図である。図３におい
て、ステップＳ１１（以下、Ｓ１１と記す）では充電ま
たは放電が開始され、Ｓ１２では電池温度ＴB と送風空
気温度Ｔ∞が計測される。Ｓ１３では、ここでは説明し
ない電池の容量等によって充電または放電が終了と判断
されるまで電池１の稼働を継続してＳ１４以下のフロー
が繰り返される。
【００１３】Ｓ１４でファン６が作動しているか否かの
判断をする。
判断をする。
【００１４】まず、ヒーター９とファン６が作動してい
ない場合について説明する。Ｓ１５でファンＯＦＦ時の
内外温度差比率α1 を用いて、推定される電池内部温度
ＴB0を演算する。Ｓ１５１で演算された電池内部温度Ｔ
B0と設定値ＴF1（概ね２０℃）とが比較され、ＴB0＞Ｔ
F1であればＳ１２に戻り充電または放電を続ける。ＴB0
＜ＴF1であればＳ１５２でヒーターとファンをＯＮに
し、Ｓ１２へ戻る。
ない場合について説明する。Ｓ１５でファンＯＦＦ時の
内外温度差比率α1 を用いて、推定される電池内部温度
ＴB0を演算する。Ｓ１５１で演算された電池内部温度Ｔ
B0と設定値ＴF1（概ね２０℃）とが比較され、ＴB0＞Ｔ
F1であればＳ１２に戻り充電または放電を続ける。ＴB0
＜ＴF1であればＳ１５２でヒーターとファンをＯＮに
し、Ｓ１２へ戻る。
【００１５】次に、ヒーター９とファン６が作動してい
る場合について説明する。Ｓ１６でファンＯＮ時の内外
温度差比率α2 を用いて、推定される電池内部温度ＴB0
を演算する。Ｓ１６１で演算された電池内部温度ＴB0と
設定値ＴF2（概ね３０℃）とが比較され、ＴB0＜ＴF2で
あればＳ１２に戻り充電または放電を続ける。ＴB0＞Ｔ
F2であればＳ１６２でヒーターとファンをＯＦＦにし、
Ｓ１２へ戻る。
る場合について説明する。Ｓ１６でファンＯＮ時の内外
温度差比率α2 を用いて、推定される電池内部温度ＴB0
を演算する。Ｓ１６１で演算された電池内部温度ＴB0と
設定値ＴF2（概ね３０℃）とが比較され、ＴB0＜ＴF2で
あればＳ１２に戻り充電または放電を続ける。ＴB0＞Ｔ
F2であればＳ１６２でヒーターとファンをＯＦＦにし、
Ｓ１２へ戻る。
【００１６】図４は第１の実施の形態における電池内外
各部の温度分布を示す図で、図５は第１の実施の形態に
おけるファン出力と内外温度差比率αとの関係を示す図
である。
各部の温度分布を示す図で、図５は第１の実施の形態に
おけるファン出力と内外温度差比率αとの関係を示す図
である。
【００１７】図４，５を用いて内外温度差比率α1 ，α
2 について説明する。ヒーター９の熱をファン６によっ
て送られることにより電池１は表面から加熱され、電池
１の内外各部の温度は図４のような温度分布曲線によっ
て変化する。ここで内外温度差の比率をαとすると、 α＝（ＴB −Ｔ∞）／（ＴB0−Ｔ∞） このαは、図５に示すように加熱された空気から電池の
表面への熱伝達率つまりファンの出力によって０〜１の
間を変動する。そこで、ファンの出力がＯＦＦのときを
α1 、ＯＮのときをα2 とし、図１と同じ電池１、ケー
ス８およびファン６を用いた実験に基づいてこのα1 ，
α2 を求める。すなわち、図８は、これによりファン出
力Ｐと加熱空気流量Ｑとの関係を求めた図である。図９
は、同じく実験によって求めた流量Ｑと熱伝達係数ｈと
の関係を求めた図である。次に、電池１内部の熱伝導方
程式を解くことにより、図１０に示す熱伝達係数ｈと内
外温度差比率α1 ，α2 の関係を求める。以上のように
計測した電池表面温度と空気温度及びファン６の出力に
より電池１の内部温度をより正確に求めることができ、
電池が暖まっていないにもかかわらず、加熱を停止する
といったことはなくなる。
2 について説明する。ヒーター９の熱をファン６によっ
て送られることにより電池１は表面から加熱され、電池
１の内外各部の温度は図４のような温度分布曲線によっ
て変化する。ここで内外温度差の比率をαとすると、 α＝（ＴB −Ｔ∞）／（ＴB0−Ｔ∞） このαは、図５に示すように加熱された空気から電池の
表面への熱伝達率つまりファンの出力によって０〜１の
間を変動する。そこで、ファンの出力がＯＦＦのときを
α1 、ＯＮのときをα2 とし、図１と同じ電池１、ケー
ス８およびファン６を用いた実験に基づいてこのα1 ，
α2 を求める。すなわち、図８は、これによりファン出
力Ｐと加熱空気流量Ｑとの関係を求めた図である。図９
は、同じく実験によって求めた流量Ｑと熱伝達係数ｈと
の関係を求めた図である。次に、電池１内部の熱伝導方
程式を解くことにより、図１０に示す熱伝達係数ｈと内
外温度差比率α1 ，α2 の関係を求める。以上のように
計測した電池表面温度と空気温度及びファン６の出力に
より電池１の内部温度をより正確に求めることができ、
電池が暖まっていないにもかかわらず、加熱を停止する
といったことはなくなる。
【００１８】（第２の実施の形態）次に、図６，７を参
照して本発明の第２の実施の形態を説明する。本第２の
実施の形態は、図６に示すようなファン制御を行う場合
である。図５に示すファン出力Ｐと内外温度差比率αの
関係からＳ２１でファン６の出力に応じたαを求め、Ｓ
２２で電池１の内部温度ＴB0を演算する。Ｓ２３でＴB0
に対するファン６の出力に変更しＳ１２へ戻る。
照して本発明の第２の実施の形態を説明する。本第２の
実施の形態は、図６に示すようなファン制御を行う場合
である。図５に示すファン出力Ｐと内外温度差比率αの
関係からＳ２１でファン６の出力に応じたαを求め、Ｓ
２２で電池１の内部温度ＴB0を演算する。Ｓ２３でＴB0
に対するファン６の出力に変更しＳ１２へ戻る。
【００１９】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明よれ
ば、その構成を、電池の表面温度、送風空気温度および
ファン出力から電池内部温度を演算し、その値を用いて
ファンの送風制御とヒーターの出力制御を行う構成とし
たことにより、ヒーターとファンの効率向上及び電池を
最適な温度に制御するため充電量または放電量の増加や
充電時間の短縮をもたらすという効果が得られる。
ば、その構成を、電池の表面温度、送風空気温度および
ファン出力から電池内部温度を演算し、その値を用いて
ファンの送風制御とヒーターの出力制御を行う構成とし
たことにより、ヒーターとファンの効率向上及び電池を
最適な温度に制御するため充電量または放電量の増加や
充電時間の短縮をもたらすという効果が得られる。
【図１】本発明の第１の実施の形態における２次電池の
最小温度検出装置の構成図である。
最小温度検出装置の構成図である。
【図２】第１の実施の形態におけるヒーターとファンの
制御作用を示す図である。
制御作用を示す図である。
【図３】図２に示すファンの制御を行う場合の制御フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図４】第１の実施の形態における電池内外各部の温度
分布を示す図である。
分布を示す図である。
【図５】第１の実施の形態におけるファン出力と内外温
度差比率αとの関係を示す図である。
度差比率αとの関係を示す図である。
【図６】第２の実施の形態のファン制御を示す説明図。
【図７】図６に示すファンの制御を行う場合の制御フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図８】本発明におけるファン出力と加熱空気流量Ｑと
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図９】本発明における流量Ｑと熱伝達係数ｈとの関係
を示す図である。
を示す図である。
【図１０】本発明における熱伝達係数ｈと内外温度差比
率α1 ，α2 との関係を示す図である。
率α1 ，α2 との関係を示す図である。
１ 電池 ２ ジャンクションボックス ３ 充電器 ４ 放電器 ５ コントローラー ６ ファン ７ａ 電池温度センサー ７ｂ 空気温度センサー ８ ケース ９ ヒーター
Claims (5)
- 【請求項１】 ２次電池の表面温度と、 前記電池に対するファンの送風量及び送風温度と、 前記ファンの送風による前記電池の内外温度差比率から
前記電池の最小温度を検出することを特徴とする２次電
池の最小温度検出装置。 - 【請求項２】 ２次電池の電池表面温度を計測する手段
と、 前記電池に送風するファンの送風量を計測する手段と、 前記ファンによる送風空気温度を計測する手段と、 前記電池の表面温度の計測手段、前記送風量の計測手
段、及び前記送風空気温度の計測手段による計測値から
前記電池の最小温度を算出すべき演算手段を備えたこと
を特徴とする請求項１に記載の２次電池の最小温度検出
装置。 - 【請求項３】 前記送風空気はヒーターによって加熱さ
れ、前記電池の加熱に使用されることを特徴とする請求
項２に記載の２次電池の最小温度検出装置。 - 【請求項４】 前記２次電池の表面温度の計測値に対し
て、ある設定値以下で前記ファンとヒーターがオンとな
るオンオフ制御を行うことを特徴とする請求項３に記載
の２次電池の最小温度検出装置。 - 【請求項５】 前記２次電池の表面温度の計測値に対し
て、前記ファンの送風出力とヒーターの出力を１次変化
させる制御手段を有することを特徴とする請求項３に記
載の２次電池の最小温度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16294696A JPH1012287A (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | ２次電池の最小温度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16294696A JPH1012287A (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | ２次電池の最小温度検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1012287A true JPH1012287A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=15764274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16294696A Pending JPH1012287A (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | ２次電池の最小温度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1012287A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2010097872A (ja) * | 2008-10-17 | 2010-04-30 | Denso Corp | 電池冷却装置 |
| JP2010108750A (ja) * | 2008-10-30 | 2010-05-13 | Toyota Motor Corp | 電池パック入出力制御装置 |
| US7771864B2 (en) | 2004-08-25 | 2010-08-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of detecting and responding to a cooling system failure in a power supply device |
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| WO2014049663A1 (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | 三洋電機株式会社 | 蓄電システム |
| WO2014049662A1 (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | 三洋電機株式会社 | 蓄電システム |
| WO2014125520A1 (ja) * | 2013-02-18 | 2014-08-21 | 三洋電機株式会社 | 蓄電システム |
| JP2018116846A (ja) * | 2017-01-18 | 2018-07-26 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池の制御装置 |
| CN114039131A (zh) * | 2020-10-12 | 2022-02-11 | 德国安海公司 | 由充电装置和蓄电池构成的用于对蓄电池进行调温的系统和方法 |
-
1996
- 1996-06-24 JP JP16294696A patent/JPH1012287A/ja active Pending
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