(57)【要約】【課題】二次電池の温度調節を高精度に行うことができる二次電池の温度調節装置を提供する。【解決手段】二次電池の温度調節装置１は、冷却部１０、電池特性取得部２０、及び冷却能力制御部３０を有する。冷却部１０は、二次電池１０１を冷却する。電池特性取得部２０は、二次電池１０１における温度以外の電池特性を取得する。冷却能力制御部３０は、電池特性取得部２０により取得された電池特性に基づいて冷却部１０の冷却能力を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池（１０１）を冷却する冷却部（１０）と、
上記二次電池における温度以外の電池特性を取得する電池特性取得部（２０）と、
上記電池特性取得部により取得された電池特性に基づいて上記冷却部の冷却能力を制御する冷却能力制御部（３０）と、
を有する、二次電池の温度調節装置（１）。
【請求項２】
上記電池特性取得部は、上記二次電池における電流値、電圧値及び抵抗値の少なくとも一つを上記電池特性として取得する、請求項１に記載の二次電池の温度調節装置。
【請求項３】
上記電池特性取得部は、上記二次電池における抵抗値を取得し、
上記冷却能力制御部は、上記抵抗値の時間変化に基づいて上記二次電池を上記冷却部の冷却能力を制御する、請求項１又は２に記載の二次電池の温度調節装置。
【請求項４】
上記冷却能力制御部は、上記二次電池が充電中において上記二次電池の充電状態が所定の基準値以上になったときに充電電流が制限されるのに伴って、上記冷却部の冷却能力を低下させるように制御する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の二次電池の温度調節装置。
【請求項５】
上記冷却能力制御部は、上記二次電池の温度が所定の基準値よりも低くなったときに、上記冷却部の冷却能力を維持又は低下させるように制御する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の二次電池の温度調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の温度調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は放充電反応に伴って発熱反応を生じる。そして、二次電池が過度の高温状態になると二次電池の劣化を早めたり、二次電池の性能低下を招いたりする場合がある。これらを回避するには二次電池の温度調節が重要となる。例えば、特許文献１には二次電池の温度調節方法として、温度センサを用いて取得した二次電池の表面温度の変化率に基づいて、二次電池の冷却能力を制御する構成が開示されている。当該構成では、二次電池の表面温度の変化率が所定値以上になると送風機のファンにおける出力デューティー比を変更して二次電池に対する冷却能力を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１２６７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、充放電反応に伴う二次電池の温度上昇は二次電池内部で発生するものであって、二次電池の表面温度は二次電池内部の温度上昇に遅れて上昇することとなる。従って、二次電池の表面温度の変化量が所定値に達したときにはすでに二次電池内部は過度に高温となっている場合がある。そのため、二次電池の表面温度の変化率に基づいて二次電池の冷却能力を制御する特許文献１の構成では、二次電池の温度調節を高精度に行うには改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、二次電池の温度調節を高精度に行うことができる二次電池の温度調節装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、二次電池（１０１）を冷却する冷却部（１０）と、
上記二次電池における温度以外の電池特性を取得する電池特性取得部（２０）と、
上記電池特性取得部により取得された電池特性に基づいて上記冷却部の冷却能力を制御する冷却能力制御部（３０）と、
を有する、二次電池の温度調節装置（１）にある。
【発明の効果】
【０００７】
上記二次電池の温度調節装置において、冷却能力制御部は、電池特性取得部により取得された二次電池における温度以外の電池特性に基づいて冷却部の冷却能力を制御する。これにより、二次電池の表面温度に基づいて二次電池の冷却能力を制御する場合に比べて、二次電池の温度調節を高精度に行うことが可能となる。
【０００８】
以上のごとく、本発明によれば、二次電池の温度調節を高精度に行うことができる二次電池の温度調節装置を提供することができる。
【０００９】
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１における、二次電池の温度調節装置の構成を示すブロック図。
【図２】実施形態１における、二次電池における抵抗値と温度との関係を示す図。
【図３】実施形態１における、二次電池の温度調節装置の制御フローを示す図。
【図４】実施形態２における、二次電池の温度調節装置の構成を示すブロック図。
【図５】実施形態２における、二次電池の温度調節装置の制御フローを示す図。
【図６】実施形態３における、二次電池の温度調節装置の構成を示すブロック図。
【図７】実施形態３における、二次電池の温度調節装置の制御フローを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態１）
上記二次電池の温度調節装置の実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。
本実施形態における二次電池の温度調節装置１（本明細書において、「温度調節装置１」ともいう）は、冷却部１０、電池特性取得部２０、及び冷却能力制御部３０を有する。
そして、冷却部１０は、二次電池１０１を冷却する。
電池特性取得部２０は、二次電池１０１における温度以外の電池特性を取得する。
冷却能力制御部３０は、電池特性取得部２０により取得された電池特性に基づいて冷却部１０の冷却能力を制御する。
【００１２】
以下、本実施形態の温度調節装置１について、詳述する。
図１に示すように、温度調節装置１は、二次電池１０１の温度調節を行う。二次電池１０１は充放電可能な電池セルを構成しており、本実施形態では、複数の二次電池１０１により二次電池パック１００が形成されている。各二次電池１０１の種類は特に限定されず、二次電池１０１として公知の二次電池セルを採用することができる。本実施形態では、二次電池パック１００は電気自動車に搭載された電源を構成しており、温度調節装置１も電気自動車に搭載されている。
【００１３】
図１に示すように、温度調節装置１には電池特性取得部２０が備えられる。電池特性取得部２０が取得する二次電池１０１の電池特性は、電流値、電圧値及び抵抗値の少なくとも一つ取得することができる。これらに加えて、二次電池１０１の電池特性として二次電池１０１の内部圧力や、二次電池１０１の厚さ等の形状の変化を取得するようにしてもよい。また、電池特性取得部２０は、複数の二次電池１０１からなる二次電池パック１００全体の電流値、電圧値及び抵抗値を上記電池特性として取得することとしてもよい。
【００１４】
本実施形態では、電池特性取得部２０は、電流センサ２１、電圧センサ２２及び抵抗値算出部２３を備える。電流センサ２１は各二次電池１０１に流れる電流値を検出する。本実施形態では、各二次電池１０１は直列接続されるため、各二次電池１０１の電流値は、二次電池パック１００全体の電流値と一致する。また、電圧センサ２２は各二次電池１０１における電圧値を検出する。本実施形態では、電圧センサ２２として、各二次電池１０１に接続されたものを利用している。
【００１５】
図１に示す抵抗値算出部２３は、電流センサ２１により取得された電流値と、電圧センサ２２により取得された電圧値とに基づいて抵抗値を算出する。抵抗値算出部２３における抵抗値の算出は、各二次電池１０１において個別に算出してもよいし、二次電池パック１００全体において算出してもよい。抵抗値算出部２３は所定のプログラムを実施する演算装置からなり、本実施形態では車両に搭載されたＥＣＵにより所定のプログラムを実行することにより各二次電池１０１において個別に抵抗値を算出するように構成されている。図１に示すように、温度調節装置１には電池特性格納部４０が備えられており、電池特性格納部４０には、各二次電池１０１の電池特性として抵抗値算出部２３により算出された各二次電池１０１の抵抗値が格納される。
【００１６】
図１に示すように、温度調節装置１には冷却能力制御部３０が備えられる。冷却能力制御部３０は、電池特性格納部４０に格納された各二次電池１０１の電池特性に基づいて、後述の冷却部１０の冷却能力を制御する。本実施形態では、電池特性格納部４０に格納された各二次電池１０１の抵抗値から算出した、所定時間における当該抵抗値の変化量である抵抗値の時間変化に基づいて冷却部１０の冷却能力を制御する。例えば、抵抗値の時間変化が所定の値以上であるか否かを判定し、判定結果に基づいて冷却部１０の冷却能力を制御することができる。具体的には、抵抗値の時間変化が所定の値以上であるときに冷却部１０の冷却能力を引き上げるように制御し、そうでないときには冷却部１０の冷却能力を現在のまま維持又は冷却能力を低下させるように制御する。
【００１７】
図１に示す冷却部１０は、二次電池１０１を冷却可能に構成されている。冷却部１０における冷却方式は、特に限定されず、水冷、空冷など所定の冷媒を用いた冷却など、公知の方法を採用することができる。そして、冷却部１０は冷却能力制御部３０によって冷媒の供給量、循環量などが制御されて、その冷却能力が制御されている。冷却部１０は、二次電池１０１を個別に冷却するものであってもよいし、二次電池パック１００全体を一括して冷却するものであってもよい。本実施形態では、冷却部１０は空冷式の冷却装置からなり、冷却能力制御部３０によってその送風量が制御されて、複数の二次電池１０１を備える二次電池パック１００全体を一括して空冷するように構成されている。
【００１８】
次に、本実施形態の温度調節装置１における制御フローについて、図３を用いて説明する。
まず、図３に示すステップＳ１において、電池特性取得部２０において、電流センサ２１により各二次電池１０１の電流値を取得し、電圧センサ２２により各二次電池１０１の電圧値を取得する。そして、図３に示すステップＳ２において、電池特性取得部２０における抵抗値算出部２３により各二次電池１０１の抵抗値を算出する。算出された抵抗値はそれぞれ電池特性格納部４０に格納される。本実施形態では、例えば、図２に示すように電池特性として抵抗値Ｒが二次電池１０１毎に順次蓄積される。
【００１９】
その後、図３のステップＳ３において、冷却能力制御部３０により電池特性としての抵抗値Ｒの時間変化ｄＲ／ｄｓを算出し、ステップＳ４において冷却能力制御部３０により抵抗値Ｒの時間変化が予め定められた基準値以上であるか否か判定する。抵抗値Ｒの時間変化が予め定められた基準値以上であると判定された場合は、ステップＳ４のＹｅｓに進み、ステップＳ５において、冷却能力制御部３０は、冷却部１０の冷却能力を通常状態よりも引き上げる。そして、制御フローを終了する。なお、通常状態とは、二次電池１０１の温度が予め定められた比較的低い範囲内にあるときに適用される冷却能力の比較的低い状態であって、例えば、運転初期に適用される冷却能力である。
【００２０】
一方、図３のステップＳ４において冷却能力制御部３０により抵抗値Ｒの時間変化が予め定められた基準値以上でないと判定された場合は、ステップＳ４のＮｏに進み、ステップＳ６において冷却部１０における冷却能力を通常状態に維持する。そして、制御フローを終了する。なお、ステップＳ６において、冷却部１０における冷却能力を通常状態に維持することに替えて冷却部１０における冷却能力を低下させるように制御してもよい。
【００２１】
例えば、図２に示すように、二次電池１０１を０℃で４Ｃの定電流で放電させたときの抵抗値Ｒと二次電池１０１の温度Ｔの時間変化において、抵抗値Ｒは  領域Ｒ１において、急激に上昇しており、当該抵抗値の時間変化は基準値を超える。冷却能力制御部３０は、当該抵抗値の時間変化に基づき、二次電池１０１の抵抗値Ｒの時間変化が急激に上昇して基準値以上となる領域Ｒ１を検知して、冷却部１０の冷却能力を通常状態よりも引き上げる。これにより、図２に示すように、二次電池１０１の温度Ｔが急激に上昇する前に二次電池１０１を積極的に冷却して二次電池１０１の温度上昇を抑制している。
【００２２】
次に、本実施形態の温度調節装置１における作用効果について、詳述する。
二次電池１０１の温度調節装置１において、冷却能力制御部３０は、電池特性取得部２０により取得された二次電池１０１における温度以外の電池特性に基づいて冷却部１０の冷却能力を制御する。これにより、二次電池１０１の表面温度に基づいて二次電池１０１の冷却能力を制御する場合に比べて、二次電池１０１の温度調節を高精度に行うことが可能となる。
【００２３】
さらに、本実施形態では、二次電池１０１に予め搭載された電圧センサ２２を使用して、各二次電池１０１の抵抗値を算出して二次電池１０１の温度調節を行っているため、二次電池１０１ごとに温度センサを設ける必要がない。これにより、部品点数を削減でき、構成の簡易化とコスト低減を図ることができる。
【００２４】
また、電池特性取得部２０は、二次電池１０１における電流値、電圧値及び抵抗値の少なくとも一つを上記電池特性として取得することができ、本実施形態では抵抗値Ｒから電池特性を取得している。これにより、図２に示すように二次電池１０１の温度Ｔが符号Ｔｘで示すように急激に上昇する前に、冷却部１０の冷却能力を制御して、二次電池１０１の急激な温度上昇を回避することができる。その結果、二次電池１０１の温度調節を高精度に行うことができる
【００２５】
また、本実施形態では、電池特性取得部２０は、二次電池１０１の抵抗値Ｒを取得し、冷却能力制御部３０は、抵抗値Ｒの時間変化に基づいて二次電池１０１における冷却部１０の冷却能力を制御する。これにより、より確実に、二次電池１０１の温度Ｔが符号Ｔｘで示すように急激に上昇する前に、冷却部１０の冷却能力を制御して、二次電池１０１の急激な温度上昇を回避することができ、二次電池１０１の温度調節を高精度に行うことができる。
【００２６】
なお、本実施形態では、電池特性として二次電池１０１の抵抗値Ｒの時間変化を採用したがこれに替えて、電池特性として電流値の変化量に対する電圧値の変化量を採用した変形形態１としてもよい。この場合も本実施形態と同等の作用効果を奏する。
【００２７】
なお、本実施形態では冷却部１０は二次電池パック１００全体を一括して冷却するものとしたが、これに替えて、冷却部１０は各二次電池１０１を個別に冷却するものとしてもよい。この場合は、二次電池１０１毎に個別に冷却性能を変更することができるため、二次電池１０１の温度調節を一層高精度に行うことができるとともに、エネルギー効率の向上を図ることができる。
【００２８】
以上のごとく、本実施形態によれば、二次電池の温度調節を高精度に行うことができる二次電池の温度調節装置１を提供することができる。
【００２９】
（実施形態２）
実施形態２の温度調節装置１は、実施形態１の構成に加えて、図４に示すように、ＳＯＣ取得部５０を備える。ＳＯＣ取得部５０は、各二次電池１０１の充電状態（ＳＯＣ，State of charge）を取得する。ＳＯＣ取得部５０におけるＳＯＣの取得方法としては公知の方法を採用できる。その他の構成要素は実施形態１の場合と同様であり、本実施形態においても実施形態１の場合と同一の符号を用いてその説明を省略する。
【００３０】
次に、実施形態２の温度調節装置１における制御フローを図５を用いて説明する。
本実施形態の温度調節装置１における制御フローでは、図５に示すようにステップＳ１〜ステップＳ６までは、図３に示す実施形態１の場合と同様である。そして、図５に示すステップＳ５及びステップＳ６の後、ステップＳ２０に進み、ＳＯＣ取得部５０において、各二次電池１０１のＳＯＣを取得する。
【００３１】
その後、図５に示すステップＳ２１に進み、取得されたＳＯＣが基準値以上であって、かつ二次電池１０１が充電中であるか否かを判定する。ステップＳ２１において、取得されたＳＯＣが基準値以上であって、かつ二次電池１０１が充電中であると判定された場合は、ステップＳ２１のＹｅｓに進む。そして、ステップＳ２２において、冷却能力制御部３０により、充電電流を所定値以下に制限させるのに伴って冷却部１０の冷却能力を低下させて元の通常状態に戻す。そして、制御フローを終了する。一方、ステップＳ２１において、ＳＯＣが基準値以上でない場合、二次電池１０１が充電中ではない場合、あるいはＳＯＣが基準値以上でなくかつ二次電池１０１が充電中でもない場合には、ステップＳ２１のＮｏに進む。そして、ステップＳ２３において、充電電流を維持するとともに冷却部１０の冷却能力を維持する。そして、制御フローを終了する。
【００３２】
以上のように、本実施形態では、冷却能力制御部３０は、二次電池１０１が充電中において二次電池１０１の充電状態が所定の基準値以上になったときに充電電流が制限されるのに伴って、冷却部１０の冷却能力を低下させるように制御するように構成されている。二次電池１０１のＳＯＣが高い状態で充電される場合に高い電流値で充電すると発熱しやすくなって二次電池１０１の劣化が促進されるおそれがあるため、充電電流を所定値以下に制限することが行われるが、本実施形態ではかかる場合に上述の如く、冷却部１０の冷却能力を低下させることにより、余分なエネルギーの消費を抑制している。なお、本実施形態においても、実施形態１の場合と同様の作用効果を奏する。
【００３３】
（実施形態３）
実施形態３の温度調節装置１は、実施形態１の構成に加えて、図６に示すように、温度センサ５１を備える。温度センサ５１は、二次電池パック１００の温度を取得する。その他の構成要素は実施形態１の場合と同様であり、本実施形態においても実施形態１の場合と同一の符号を用いてその説明を省略する。
【００３４】
次に、実施形態３の温度調節装置１における制御フローを図７を用いて説明する。
本実施形態の温度調節装置１における制御フローでは、図７に示すようにステップＳ１〜ステップＳ４までは、図３に示す実施形態１の場合と同様である。そして、図７に示すステップＳ４において、抵抗値Ｒの時間変化ｄＲ／ｄｓが基準値以上であると判定された場合、ステップＳ４のＹｅｓに進む。そして、ステップＳ３０において温度センサ５１により二次電池パック１００の電池温度を取得する。
【００３５】
その後、図７に示すステップＳ３１に進み、取得された二次電池パック１００の電池温度が予め設定された基準値以下であるか否かを判定する。ステップＳ３１において、二次電池パック１００の電池温度が予め設定された基準値以下であると判定された場合は、ステップＳ３１のＹｅｓに進み、ステップＳ６において実施形態１の場合と同様に冷却部１０の冷却能力を通常状態に維持する。そして、制御フローを終了する。一方、ステップＳ３１において、取得された電池温度が予め設定された基準値以下でないと判定された場合は、ステップＳ３１のＮｏに進み、ステップＳ５において実施形態１の場合と同様に冷却部１０の冷却能力を通常状態から引き上げる。そして、制御フローを終了する。
【００３６】
以上のように、本実施形態では、冷却能力制御部３０は、二次電池１０１の温度が所定の基準値よりも低くなったときに、冷却部１０の冷却能力を維持させ又は低下させるように構成されている。二次電池１０１の温度が所定の基準値よりも低くなった場合には、二次電池１０１は十分に低温であって冷却能力を引き上げる必要がない。そのため、かかる場合には冷却部１０の冷却能力の引き上げを行わずに冷却能力を通常状態に維持させ又は低下させることにより、余分なエネルギーの消費を抑制することができる。なお、本実施形態においても、実施形態１の場合と同様の作用効果を奏する。
【００３７】
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、実施形態２のＳＯＣ取得部５０と、実施形態３の温度センサ５１との両方を備え、両実施形態における制御が可能な構成としてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１  二次電池の温度調節装置
１０  冷却部
２０  電池特性取得部
２１  電流センサ
２２  電圧センサ
２３  抵抗値算出部
３０  冷却能力制御部
４０  電池特性格納部
５０  ＳＯＣ取得部
５１  温度センサ
１０１  二次電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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