(57)【要約】【課題】従来に比べて正確な電池温度を演算によって取得し得る二次電池用の制御装置、二次電池の温度推定方法、この方法を用いた二次電池の劣化判定方法を提供する。【解決手段】二次電池の電池温度の推定において、二次電池のジュール発熱による発熱量を算出し、二次電池の化学反応発熱による発熱量を算出し、算出したジュール発熱による発熱量と、算出した化学反応発熱による発熱量とに基づいて、二次電池の電池温度を算出する。二次電池に冷却装置が取り付けられている場合は、ジュール発熱による発熱量、化学反応発熱による発熱量、及び冷却装置の冷却能力に基づいて、二次電池の電池温度を算出するのが好ましい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池のジュール発熱による発熱量と前記二次電池の化学反応発熱による発熱量とを算出し、前記ジュール発熱による発熱量と前記化学反応発熱による発熱量との和を算出し、前記和に基づいて、前記二次電池の電池温度を算出する演算部を有することを特徴とする二次電池用の制御装置。
【請求項２】
二次電池の充放電時の電流の電流値を測定する電流測定部と、記憶部とを更に備え、
前記演算部が、設定された時間毎に、前記電池温度の算出と、前記電池温度の前記記憶部への格納とを行い、前記記憶部に最後に格納された電池温度と前記電流測定部によって測定された前記電流値とから、前記化学反応発熱による最新の発熱量を算出する請求項１に記載の二次電池用の制御装置。
【請求項３】
二次電池の充放電時の電流の電流値を測定する電流測定部を更に備え、
前記演算部が、前記二次電池の内部抵抗の値を算出し、算出した前記内部抵抗の値と前記電流測定部によって測定された電流値とから前記ジュール発熱による発熱量を算出する請求項１に記載の二次電池用の制御装置。
【請求項４】
前記演算部が、前記二次電池における電流の方向が切り替わってからの経過時間を検出し、検出した前記経過時間に応じて、前記内部抵抗の値を補正し、補正後の内部抵抗の値を用いて前記ジュール発熱による発熱量を算出する請求項３に記載の二次電池用の制御装置。
【請求項５】
前記二次電池に冷却装置が取り付けられており、
前記演算部が、前記ジュール発熱による発熱量、前記化学反応発熱による発熱量、及び前記冷却装置の冷却能力に基づいて、前記二次電池の電池温度を算出する請求項１〜４のいずれかに記載の二次電池用の制御装置。
【請求項６】
前記二次電池に温度センサが取り付けられており、
前記演算部が、前記温度センサからの信号に基づいて前記二次電池の第２の電池温度を特定し、特定した第２の電池温度と算出した前記電池温度とに基づいて、前記二次電池の劣化判定を行なう請求項１〜５のいずれかに記載の二次電池用の制御装置。
【請求項７】
前記演算部が、前記二次電池内部で発生した熱が前記温度センサに伝達されるまでの時間に応じて、前記和を補正し、補正した前記和に基づいて、前記電池温度を算出する請求項６に記載の二次電池用の制御装置。
【請求項８】
前記二次電池が、動力源として内燃機関とモータとを備える車両に搭載され、前記モータに電力を供給する請求項１〜７のいずれかに記載の二次電池用の制御装置。
【請求項９】
（ａ）二次電池のジュール発熱による発熱量を算出する工程と、
（ｂ）前記二次電池の化学反応発熱による発熱量を算出する工程と、
（ｃ）前記（ａ）の工程で算出した前記ジュール発熱による発熱量と、前記（ｂ）の工程で算出した前記化学反応発熱による発熱量との和を算出し、前記和に基づいて、前記二次電池の電池温度を算出する工程とを有することを特徴とする二次電池の温度推定方法。
【請求項１０】
前記（ａ）〜（ｃ）の工程が、設定時間毎に行なわれており、
（ｄ）前記二次電池の充放電時の電流の電流値を測定する工程と、
（ｅ）前記（ｃ）の工程で算出された前記電池温度を、前記設定時間毎に、記憶装置に格納する工程とを更に有し、
前記（ｂ）の工程において、前記（ｅ）の工程で前記記憶装置に最後に格納された電池温度と、前記（ｄ）の工程で測定された前記電流値とから、前記化学反応発熱による最新の発熱量を算出する請求項９に記載の二次電池の温度推定方法。
【請求項１１】
（ｆ）二次電池の充放電時の電流の電流値を測定する工程を更に有し、
前記（ａ）の工程において、前記二次電池の内部抵抗の値を算出し、算出した前記内部抵抗の値と前記（ｆ）の工程で測定された電流値とから前記ジュール発熱による発熱量を算出する請求項９に記載の二次電池の温度推定方法。
【請求項１２】
前記（ａ）の工程において、前記二次電池における電流の方向が切り替わってからの経過時間を検出し、検出した前記経過時間に応じて、前記内部抵抗の値を補正し、補正後の内部抵抗の値を用いて前記ジュール発熱による発熱量を算出する請求項１１に記載の二次電池の温度推定方法。
【請求項１３】
前記二次電池に冷却装置が取り付けられており、
前記（ｃ）の工程において、前記ジュール発熱による発熱量、前記化学反応発熱による発熱量、及び前記冷却装置の冷却能力に基づいて、前記二次電池の電池温度を算出する請求項９〜１２のいずれかに記載の二次電池の温度推定方法。
【請求項１４】
前記二次電池が、動力源として内燃機関とモータとを備える車両に搭載され、前記モータに電力を供給する請求項９〜１３のいずれかに記載の二次電池の温度推定方法。
【請求項１５】
（ａ）二次電池のジュール発熱による発熱量を算出する工程と、
（ｂ）前記二次電池の化学反応発熱による発熱量を算出する工程と、
（ｃ）前記（ａ）の工程で算出した前記ジュール発熱による発熱量と、前記（ｂ）の工程で算出した前記化学反応発熱による発熱量との和を算出し、前記和に基づいて、前記二次電池の第１の電池温度を算出する工程と、
（ｄ）前記二次電池に取り付けられた温度センサからの信号に基づいて前記二次電池の第２の電池温度を特定する工程と、
（ｅ）前記（ｃ）の工程で算出した前記第１の電池温度と、前記（ｄ）の工程で特定した前記第２の電池温度とに基づいて、前記二次電池の劣化判定を行なう工程とを有することを特徴とする二次電池の劣化判定方法。
【請求項１６】
前記（ｃ）の工程において、前記二次電池内部で発生した熱が前記温度センサに伝達されるまでの時間に応じて、前記和を補正し、補正した前記和に基づいて、前記第１の電池温度を算出する請求項１５に記載の二次電池の劣化判定方法。
【請求項１７】
二次電池の電池温度を推定するための温度推定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
（ａ）二次電池のジュール発熱による発熱量を算出するステップと、
（ｂ）前記二次電池の化学反応発熱による発熱量を算出するステップと、
（ｃ）前記（ａ）のステップで算出した前記ジュール発熱による発熱量と、前記（ｂ）のステップで算出した前記化学反応発熱による発熱量との和を算出し、前記和に基づいて、前記二次電池の電池温度を算出するステップとを有することを特徴とするコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１８】
前記（ａ）〜（ｃ）のステップが、設定時間毎に行なわれており、
（ｄ）前記二次電池の充放電時の電流の電流値を測定するステップと、
（ｅ）前記（ｃ）のステップで算出された前記電池温度を、前記設定時間毎に、記憶装置に格納するステップとを更に有し、
前記（ｂ）のステップにおいて、前記（ｅ）のステップで前記記憶装置に最後に格納された電池温度と、前記（ｄ）のステップで測定された前記電流値とから、前記化学反応発熱による最新の発熱量を算出する請求項１７に記載のプログラム
【請求項１９】
（ｆ）二次電池の充放電時の電流の電流値を測定するステップを更に有し、
前記（ａ）のステップにおいて、前記二次電池の内部抵抗の値を算出し、算出した前記内部抵抗の値と前記（ｆ）のステップで測定された電流値とから前記ジュール発熱による発熱量を算出する請求項１７に記載のプログラム。
【請求項２０】
前記（ａ）のステップにおいて、前記二次電池における電流の方向が切り替わってからの経過時間を検出し、検出した前記経過時間に応じて、前記内部抵抗の値を補正し、補正後の内部抵抗の値を用いて前記ジュール発熱による発熱量を算出する請求項１９に記載のプログラム。
【請求項２１】
前記二次電池に冷却装置が取り付けられており、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記ジュール発熱による発熱量、前記化学反応発熱による発熱量、及び前記冷却装置の冷却能力に基づいて、前記二次電池の電池温度を算出する請求項１７〜２０のいずれかに記載のプログラム。
【請求項２２】
前記二次電池が、動力源として内燃機関とモータとを備える車両に搭載され、前記モータに電力を供給する請求項１７〜２１のいずれかに記載のプログラム。
【請求項２３】
二次電池の劣化を判定するための劣化判定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
（ａ）二次電池のジュール発熱による発熱量を算出するステップと、
（ｂ）前記二次電池の化学反応発熱による発熱量を算出するステップと、
（ｃ）前記（ａ）のステップで算出した前記ジュール発熱による発熱量と、前記（ｂ）のステップで算出した前記化学反応発熱による発熱量との和を算出し、前記和に基づいて、前記二次電池の第１の電池温度を算出するステップと、
（ｄ）前記二次電池に取り付けられた温度センサからの信号に基づいて前記二次電池の第２の電池温度を特定するステップと、
（ｅ）前記（ｃ）のステップで算出した前記第１の電池温度と、前記（ｄ）のステップで特定した前記第２の電池温度とに基づいて、前記二次電池の劣化判定を行なうステップとを有することを特徴とするコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項２４】
前記（ｃ）のステップにおいて、前記二次電池内部で発生した熱が前記温度センサに伝達されるまでの時間に応じて、前記和を補正し、補正した前記和に基づいて、前記第１の電池温度を算出する請求項２３に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池用の制御装置、二次電池の温度推定方法、この方法を用いた二次電池の劣化判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二次電池は、燃料電池や太陽電池、更には発電機と組み合わされ、電源システムとして利用されることがある。発電機は、風力や水力といった自然による力や、内燃機関等の人工的な動力によって駆動される。このような二次電池を組み合わせた電源システムは、余剰な電力を二次電池によって蓄積しておくことによって、エネルギー効率の向上を図っている。
【０００３】
このようなシステムの一例としては、近年、動力源としてエンジンとモータとを搭載したハイブリッド自動車（「ＨＥＶ」：Hybrid Electric Vehicle）が挙げられる。ＨＥＶは、走行に必要な動力に対してエンジンからの出力が大きい場合には、余剰の動力で発電機を駆動し、二次電池の充電を行なう。また、ＨＥＶは、車両の制動時や減速時には、車輪によってモータを駆動し、モータを発電機として利用することによっても、二次電池の充電を行なう。逆に、エンジンからの出力が小さい場合には、ＨＥＶは、不足の動力を補うため、二次電池を放電してモータを駆動する。
【０００４】
このように、ＨＥＶにおいては、従来の自動車では熱として大気中に放出されていたエネルギーを二次電池に蓄積できるため、従来の自動車に比べて、エネルギー効率を高めることができ、燃費の飛躍的な向上を図ることができる。
【０００５】
ところで、二次電池において、充放電時の電気化学反応は温度に依存する。また、電源システムにおいて、二次電池は、通常、複数個の単電池を接続して構成されており、発熱量の大きいものとなっている。更に、二次電池の温度が一定温度を越えると、二次電池の性能が劣化したり、寿命が短くなったりといった問題が生じてしまう。このため、従来から、電源システムにおいては、冷却ファンによって二次電池の温度調整が行なわれている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００６】
また、冷却ファンを効率良く稼動させるため、更には冷却ファンの故障を検知するため、電源システムにおいては、正確な電池温度を取得することも求められている。例えば、特許文献１及び特許文献２においては、温度センサによって測定された電池温度と、演算によって算出された電池温度とを用いて、正確な電池温度の取得が行なわれている。また、電池温度の算出は、二次電池の充放電時のジュール発熱による発熱量と、冷却ファンの冷却能力とに基づいて行なわれている。
【特許文献１】特開２００１−３１３０９２号公報
【特許文献２】特開２００１−８６６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、実際の二次電池における発熱はジュール発熱だけではない。このため、従来においては、演算によって算出された電池温度の精度が低く、この結果、正確な電池温度を取得できないという問題がある。また、温度センサとして精度の高いものを利用することによって、この問題を解決することが可能とも考えられるが、この場合は、温度センサのコストが上昇するという新たな問題が生じてしまう。
【０００８】
また、二次電池の正確な電池温度を演算によって取得できれば、これと、温度センサで測定された電池温度とを対比することで、二次電池の初期劣化を検出できるため、この点からも演算によって正確な電池温度を取得することが求められている。
【０００９】
本発明の目的は、上記問題を解消し、従来に比べて正確な電池温度を演算によって取得し得る二次電池用の制御装置、二次電池の温度推定方法、この方法を用いた二次電池の劣化判定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明における二次電池用の制御装置は、二次電池のジュール発熱による発熱量と前記二次電池の化学反応発熱による発熱量とを算出し、前記ジュール発熱による発熱量と前記化学反応発熱による発熱量との和を算出し、前記和に基づいて、前記二次電池の電池温度を算出する演算部を有することを特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するため本発明における二次電池の温度推定方法は、（ａ）二次電池のジュール発熱による発熱量を算出する工程と、（ｂ）前記二次電池の化学反応発熱による発熱量を算出する工程と、（ｃ）前記（ａ）の工程で算出した前記ジュール発熱による発熱量と、前記（ｂ）の工程で算出した前記化学反応発熱による発熱量との和を算出し、前記和に基づいて、前記二次電池の電池温度を算出する工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
また、上記目的を達成するため本発明における二次電池の劣化判定方法は、（ａ）二次電池のジュール発熱による発熱量を算出する工程と、（ｂ）前記二次電池の化学反応発熱による発熱量を算出する工程と、（ｃ）前記（ａ）の工程で算出した前記ジュール発熱による発熱量と、前記（ｂ）の工程で算出した前記化学反応発熱による発熱量との和を算出し、前記和に基づいて、前記二次電池の第１の電池温度を算出する工程と、（ｄ）前記二次電池に取り付けられた温度センサからの信号に基づいて前記二次電池の第２の電池温度を特定する工程と、（ｅ）前記（ｃ）の工程で算出した前記第１の電池温度と、前記（ｄ）の工程で特定した前記第２の電池温度とに基づいて、前記二次電池の劣化判定を行なう工程とを有することを特徴とする。
【００１３】
更に、上記目的を達成するため本発明における第１のプログラムは、二次電池の電池温度を推定するための温度推定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、（ａ）二次電池のジュール発熱による発熱量を算出するステップと、（ｂ）前記二次電池の化学反応発熱による発熱量を算出するステップと、（ｃ）前記（ａ）のステップで算出した前記ジュール発熱による発熱量と、前記（ｂ）のステップで算出した前記化学反応発熱による発熱量との和を算出し、前記和に基づいて、前記二次電池の電池温度を算出するステップとを有することを特徴とする。
【００１４】
また、上記目的を達成するため本発明における第２のプログラムは、二次電池の劣化を判定するための劣化判定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、（ａ）二次電池のジュール発熱による発熱量を算出するステップと、（ｂ）前記二次電池の化学反応発熱による発熱量を算出するステップと、（ｃ）前記（ａ）のステップで算出した前記ジュール発熱による発熱量と、前記（ｂ）のステップで算出した前記化学反応発熱による発熱量との和を算出し、前記和に基づいて、前記二次電池の第１の電池温度を算出するステップと、（ｄ）前記二次電池に取り付けられた温度センサからの信号に基づいて前記二次電池の第２の電池温度を特定するステップと、（ｅ）前記（ｃ）のステップで算出した前記第１の電池温度と、前記（ｄ）のステップで特定した前記第２の電池温度とに基づいて、前記二次電池の劣化判定を行なうステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明によれば、ジュール発熱による発熱量だけでなく、化学反応発熱による発熱量も算出される。このため、正確な電池温度を演算によって取得することができる。また、精度の高い温度センサを用いることなく、正確な電池温度を取得できるため、コストの低減化を図ることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明における二次電池用の制御装置は、二次電池のジュール発熱による発熱量と前記二次電池の化学反応発熱による発熱量とを算出し、前記ジュール発熱による発熱量と前記化学反応発熱による発熱量との和を算出し、前記和に基づいて、前記二次電池の電池温度を算出する演算部を有することを特徴とする。
【００１７】
上記本発明における二次電池用の制御装置は、二次電池の充放電時の電流の電流値を測定する電流測定部と、記憶部とを更に備え、前記演算部が、設定された時間毎に、前記電池温度の算出と、前記電池温度の前記記憶部への格納とを行い、前記記憶部に最後に格納された電池温度と前記電流測定部によって測定された前記電流値とから、前記化学反応発熱による最新の発熱量を算出するのが好ましい。この場合は、化学反応熱の発熱量の算出精度の向上を図ることができる。
【００１８】
また、上記本発明における二次電池用の制御装置は、二次電池の充放電時の電流の電流値を測定する電流測定部を更に備え、前記演算部が、前記二次電池の内部抵抗の値を算出し、算出した前記内部抵抗の値と前記電流測定部によって測定された電流値とから前記ジュール発熱による発熱量を算出するのが好ましい。また、この場合においては、前記演算部が、前記二次電池における電流の方向が切り替わってからの経過時間を検出し、検出した前記経過時間に応じて、前記内部抵抗の値を補正し、補正後の内部抵抗の値を用いて前記ジュール発熱による発熱量を算出するのが更に好ましい。このような場合は、ジュール発熱による発熱量の算出精度の向上を図ることができる。
【００１９】
また、上記本発明における二次電池用の制御装置においては、前記二次電池に冷却装置が取り付けられている場合は、前記演算部が、前記ジュール発熱による発熱量、前記化学反応発熱による発熱量、及び前記冷却装置の冷却能力に基づいて、前記二次電池の電池温度を算出するのが好ましい。この場合は、冷却装置の冷却能力を考慮して二次電池の電池温度を算出できる。
【００２０】
更に、上記本発明における二次電池用の制御装置では、前記二次電池に温度センサが取り付けられており、前記演算部が、前記温度センサからの信号に基づいて前記二次電池の第２の電池温度を特定し、特定した第２の電池温度と算出した前記電池温度とに基づいて、前記二次電池の劣化判定を行なうのも好ましい。この場合は、二次電池の異常に伴う熱的変化を敏感に検出できるため、内部抵抗の上昇や端子電圧の低下から劣化判定を行なう場合に比べて、二次電池の劣化を早期に発見することができる。
【００２１】
更に、劣化判定を行なう場合においては、上記本発明における二次電池用の制御装置においては、前記演算部が、前記二次電池内部で発生した熱が前記温度センサに伝達されるまでの時間に応じて、前記和を補正し、補正した前記和に基づいて、前記電池温度を算出するのが好ましい。この場合は、より正確に二次電池の劣化を判定することができる。
【００２２】
また、本発明における二次電池の温度推定方法は、（ａ）二次電池のジュール発熱による発熱量を算出する工程と、（ｂ）前記二次電池の化学反応発熱による発熱量を算出する工程と、（ｃ）前記（ａ）の工程で算出した前記ジュール発熱による発熱量と、前記（ｂ）の工程で算出した前記化学反応発熱による発熱量との和を算出し、前記和に基づいて、前記二次電池の電池温度を算出する工程とを有することを特徴とする。
【００２３】
上記本発明における二次電池の温度推定方法においては、前記（ａ）〜（ｃ）の工程が、設定時間毎に行なわれており、（ｄ）前記二次電池の充放電時の電流の電流値を測定する工程と、（ｅ）前記（ｃ）の工程で算出された前記電池温度を、前記設定時間毎に、記憶装置に格納する工程とを更に有し、前記（ｂ）の工程において、前記（ｅ）の工程で前記記憶装置に最後に格納された電池温度と、前記（ｄ）の工程で測定された前記電流値とから、前記化学反応発熱による最新の発熱量を算出するのが好ましい。この場合は、化学反応熱の発熱量の算出精度の向上を図ることができる。
【００２４】
また、上記本発明における二次電池の温度推定方法においては、（ｆ）二次電池の充放電時の電流の電流値を測定する工程を更に有し、前記（ａ）の工程において、前記二次電池の内部抵抗の値を算出し、算出した前記内部抵抗の値と前記（ｆ）の工程で測定された電流値とから前記ジュール発熱による発熱量を算出するのが好ましい。この場合、前記（ａ）の工程において、前記二次電池における電流の方向が切り替わってからの経過時間を検出し、検出した前記経過時間に応じて、前記内部抵抗の値を補正し、補正後の内部抵抗の値を用いて前記ジュール発熱による発熱量を算出するのが更に好ましい。このような場合は、ジュール発熱による発熱量の算出精度の向上を図ることができる。
【００２５】
また、上記本発明における二次電池の温度推定方法では、前記二次電池に冷却装置が取り付けられているのであれば、前記（ｃ）の工程において、前記ジュール発熱による発熱量、前記化学反応発熱による発熱量、及び前記冷却装置の冷却能力に基づいて、前記二次電池の電池温度を算出するのが好ましい。この場合は、冷却装置の冷却能力を考慮して二次電池の電池温度を算出できる。
【００２６】
また、本発明における二次電池の劣化判定方法は、（ａ）二次電池のジュール発熱による発熱量を算出する工程と、（ｂ）前記二次電池の化学反応発熱による発熱量を算出する工程と、（ｃ）前記（ａ）の工程で算出した前記ジュール発熱による発熱量と、前記（ｂ）の工程で算出した前記化学反応発熱による発熱量との和を算出し、前記和に基づいて、前記二次電池の第１の電池温度を算出する工程と、（ｄ）前記二次電池に取り付けられた温度センサからの信号に基づいて前記二次電池の第２の電池温度を特定する工程と、（ｅ）前記（ｃ）の工程で算出した前記第１の電池温度と、前記（ｄ）の工程で特定した前記第２の電池温度とに基づいて、前記二次電池の劣化判定を行なう工程とを有することを特徴とする。本発明における二次電池の劣化判定方法によれば、二次電池の異常に伴う熱的変化を敏感に検出できるため、内部抵抗の上昇や端子電圧の低下から劣化判定を行なう場合に比べて、二次電池の劣化を早期に発見することができる。
【００２７】
上記本発明における二次電池の劣化判定方法では、前記（ｃ）の工程において、前記二次電池内部で発生した熱が前記温度センサに伝達されるまでの時間に応じて、前記和を補正し、補正した前記和に基づいて、前記第１の電池温度を算出するのが好ましい。この場合は、より正確に二次電池の劣化を判定することができる。
【００２８】
上記本発明における二次電池用の制御装置、二次電池の温度推定方法及び劣化判定方法は、前記二次電池が、動力源として内燃機関とモータとを備える車両に搭載され、前記モータに電力を供給する場合に適用することができる。
【００２９】
また、本発明は、上記の本発明における二次電池の温度推定方法を具現化するためのプログラムであっても良い。このプログラムをコンピュータにインストールして実行することにより、本発明における二次電池の温度推定方法を実行できる。
【００３０】
更に、本発明は、上記の本発明における二次電池の劣化判定方法を具現化するためのプログラムであっても良い。このプログラムをコンピュータにインストールして実行することにより、本発明における二次電池の温度推定方法を実行できる。
【００３１】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態における二次電池用の制御装置、二次電池の温度推定方法及び劣化判定方法について、図１〜図７を参照しながら説明する。最初に、本実施の形態における二次電池用の制御装置の構成について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態における二次電池用の制御装置の概略構成を示す図である。
【００３２】
図１に示すように、本実施の形態における二次電池用の制御装置（電池ＥＣＵ）１は、ＨＥＶに搭載された二次電池１０の制御を行なっている。また、二次電池１０は、ＨＥＶの動力源となるモータ（図示せず）や、ＨＥＶに搭載された内燃機関のスタータモータ、更にはＨＥＶにおいて電力を要求する部分全てに電力を供給する。
【００３３】
本実施の形態において、二次電池１０は、電池ブロックＢ1〜Ｂ20を直列に接続して構成されている。電池ブロックＢ1〜Ｂ20は、電池ケース１２に収容されている。また、電池ブロックＢ1〜Ｂ20それぞれは、２個の電池モジュールを電気的に直列に接続して構成されており、更に、各電池モジュールは、６個の単電池１１を電気的に直列に接続して構成されている。各単電池１１としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等を用いることができる。なお、電池ブロック、電池モジュール、単電池１１の数は特に限定されるものではない。二次電池１０の構成も上記した例に限定されるものではない。
【００３４】
また、電池ケース１２内には、複数の温度センサ１７が配置されている。複数の温度センサ１７の配置は、比較的温度が近い複数の電池ブロックを１つのグループとして、或いはいずれの電池ブロックとも比較的温度差がある１つの電池ブロックを１つのグループとして、グループ毎に１つの温度センサ１７を配置することによって行なわれている。また、グループ分けは、事前の実験等によって、各電池ブロックの温度を計測することによって行なわれている。
【００３５】
更に、二次電池１０には冷却装置が取り付けられている。具体的には、電池ケース１２には、冷却風を取り入れるための取入口１３と、熱交換後の冷却風を排出するための排出口１４とが設けられている。取入口１３は冷却風導入路１９によって、ＨＥＶの車内とつながっている。排出口１４は冷却風排出路２０によって車外とつながっている。また、冷却風排出路２０上には、冷却ファン１５と、冷却ファン１５を駆動するファンモータ１６とが設置されている。本実施の形態では、冷却ファン１５とファンモータ１６とによって冷却装置が構成されている。
【００３６】
また、本実施の形態において、二次電池用の制御装置１は、温度測定部２と、電圧測定部３と、電流測定部４と、演算部５と、通信部６と、冷却装置制御部７と、記憶部８とを備えている。
【００３７】
温度測定部２は、温度センサ１７を用いて二次電池１０の実際の電池温度（実電池温度）の測定を行なっている。本実施の形態では、温度測定部２は、電池ケース１２内にグループ毎に設置された各温度センサ１７が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換し、これに基づいてグループ毎の電池温度を特定する温度データを生成し、これを演算部５に出力する。温度データが出力されると、演算部５は、温度データを記憶部８に格納する。また、温度測定部２による演算部５への温度データの出力も、予め設定された周期で行われている。なお、温度データは、後述する二次電池の劣化判定処理において用いられる。
【００３８】
また、本実施の形態では、電池ケース１２の取入口１３の近傍にも、温度センサ２１が配置されている。このため、温度測定部２は、温度センサ２１からの信号に基づいて、冷却風温度Ｔambの測定も行なっており、冷却風温度Ｔambを特定する温度データも演算部５に出力している。
【００３９】
電圧測定部３は、二次電池１０の端子電圧の測定を行なっている。本実施の形態では、電圧測定部３は、電池ブロックＢ1〜Ｂ20それぞれの端子電圧Ｖｕ1〜Ｖｕ20を測定している。また、電圧測定部３は、電池ブロック毎の端子電圧Ｖｕ1〜Ｖｕ20を特定する電圧データを生成し、これを演算部５に出力している。電圧データが出力されると、演算部５は、電圧データを記憶部８に格納する。電圧測定部３による演算部５への電圧データの出力は、予め設定された周期で行われる。
【００４０】
電流測定部４は、電流センサ１８が出力した信号に基づいて、二次電池１０の充放電時における電流の電流値を測定している。本実施の形態では、電流測定部４は、電流センサが出力したアナログ信号をデジタル信号に変換する。また、電流測定部４は、このデジタル信号に基づいて、充電時に二次電池１０に入力された電流の電流値と、放電時に二次電池１０から出力された電流の電流値とを特定する電流データを生成し、これを演算部５に出力する。
【００４１】
更に、電流測定部４は、充電時をマイナス、放電時をプラスとして電流データを生成している。また、電流測定部４は、予め設定された周期で、演算部５に電流データを出力し、電流データが出力されると、演算部５は電流データも記憶部８に格納する。なお、以降の説明において、各電流データで特定される電流値は、電流測定部４が出力した順に、Ｉ1、Ｉ2、・・・・、Ｉm-1、Ｉm（ｍは整数）とする。
【００４２】
冷却装置制御部７は、二次電池１０の電池温度が一定値を超えないように、ファンモータ１６に印加される電圧を多段階に切り替えて、冷却ファン１５のファン速度を段階的に調整している。具体的には、冷却装置制御部７は、冷却ファン１５の現在のファン速度が、温度測定部２が温度センサ１７を用いて測定した実電池温度に対して適切であるかどうかを判定する。適切でない場合は、冷却装置制御部７は、適切なファン速度を選択し、選択されたファン速度で冷却ファン１５が稼動されるように、ファンモータ１６に印加される電圧を調整する。
【００４３】
なお、冷却装置制御部７は、後述の演算部５によって推定された電池温度に基づいて、または、温度測定部２が温度センサ１７を用いて測定した実電池温度と演算部５によって推定された電池温度との両者に基づいて、冷却ファン１５のファン速度を調整することもできる。また、冷却装置制御部７は、現在のファン速度を演算部５に通知する。
【００４４】
演算部５は、二次電池１０のジュール発熱による発熱量（ジュール熱ＨＧjoule）と、二次電池１０の化学反応発熱による発熱量（化学反応熱ＨＧchem）とを算出し、これらの発熱量に基づいて、二次電池１０の電池温度を算出（推定）する。以下、演算部５が推定した電池温度を「推定電池温度」とする。また、本実施の形態においては、演算部５は、推定電池温度と、温度センサ１７を用いて測定した実電池温度とに基づいて、二次電池１０の劣化判定も行なっている。なお、劣化判定処理については、後に、図８を用いて具体的に説明する。
【００４５】
更に、本実施の形態においては、演算部５は、設定された時間毎に、推定電池温度の算出と、算出した推定電池温度の記憶部８への格納とを行っている。なお、以降の説明において、推定電池温度は、算出された順に、Ｔ1、Ｔ2、・・・・、Ｔm-1、Ｔm（ｍは整数）とする。
【００４６】
また、本実施の形態では、二次電池１０に冷却装置が取り付けられているため、演算部５は、ジュール熱ＨＧjouleと、化学反応熱ＨＧchemと、冷却装置の冷却能力とに基づいて二次電池１０の電池温度を算出している。
【００４７】
具体的には、先ず、演算部５は、ジュール熱ＨＧjouleに化学反応熱ＨＧchemを加算して、これらの和、即ち、二次電池１０の総熱量を算出する。次に、演算部５は、劣化判定において推定電池温度と実電池温度との比較を行なうため、二次電池１０内部で発生した熱が温度センサ１７に伝達されるまでの時間に応じて、二次電池１０の総熱量を補正する。次いで、演算部５は、補正後の総熱量から、冷却装置が二次電池１０から奪う冷却熱量を減算し、得られた値に基づいて推定電池温度を算出する。なお、推定電池温度の算出処理については、後に、図４を用いて更に具体的に説明する。
【００４８】
また、本実施の形態においては、演算部５は、記憶部８に最後に格納された推定電池温度と、電流測定部４によって測定された電流値とから、化学反応熱ＨＧchemを算出している。具体的には、最新の推定電池温度Ｔmの算出において、演算部５は、前回算出された推定電池温度Ｔm-1と、最新の電流値Ｉmとを用いて、最新の化学反応熱ＨＧchemを算出している。なお、化学反応熱ＨＧchemの算出処理については、後に、図６を用いて更に具体的に説明する。また、初回の推定電池温度の算出は、前回の推定電池温度が存在しないため、本実施の形態では、前回の推定電池温度の代わりに、温度測定部２によって測定された実電池温度を用いて行われる。
【００４９】
更に、本実施の形態においては、演算部５は、二次電池１０の内部抵抗の値を算出し、算出した内部抵抗の値と電流測定部によって測定された電流値とからジュール熱ＨＧjouleによる発熱量を算出する。但し、二次電池１０の内部抵抗は、二次電池１０における電流の方向が切り替わると変動し、また、電流の方向が一定であっても、時間が経過すると変動する。よって、本実施の形態においては、演算部５は、二次電池１０の電流の方向が切り替わってからの経過時間を検出し、検出した経過時間に応じて、内部抵抗の値を補正し、補正後の内部抵抗の値を用いてジュール熱ＨＧjouleを算出している。
【００５０】
なお、二次電池の電流の方向が切り替わってからの経過時間には、充電状態から放電状態へと切り替えられた時点及び放電状態から充電状態へと切り替えられた時点からの経過時間に限られず、放電または充電が開始された時点からの経過時間も含まれる。
【００５１】
ここで、二次電池１０の内部抵抗の算出と、経過時間による内部抵抗の補正について図２及び図３を用いて説明する。図２は、電池温度と二次電池の内部抵抗との関係を示す図である。図３は、経過時間と二次電池の内部抵抗との関係を示す図である。
【００５２】
図２に示すように、内部抵抗は、電池温度に応じて変化しており、内部抵抗と電池温度との間には一定の関係がある。また、図３に示すように、内部抵抗は、二次電池の電流の方向が切り替わってからの経過時間にも応じて変化し、内部抵抗と経過時間との間にも一定の関係がある。よって、二次電池１０の内部抵抗の算出においては、電池温度と経過時間との両方を考慮する必要がある。
【００５３】
このため、本実施の形態においては、予め放電実験が行なわれ、電池温度に応じた内部抵抗が特定されたマップ（電池温度―内部抵抗マップ）と、経過時間に応じた内部抵抗が特定されたマップ（経過時間―内部抵抗マップ）とが作成される。但し、両マップの整合性をとるため、電池温度−内部抵抗マップの作成においては、放電開始からの経過時間が基準時間（図３参照。例えば、５秒間）であるときの内部抵抗が測定される。作成された両マップは、記憶部８に格納される。
【００５４】
具体的には、演算部５は、最新の電池温度Ｔmの算出において、先ず、電池温度−内部抵抗マップに、前回算出された電池温度（前回推定電池温度）Ｔm-1を当てはめて、電池温度Ｔm-1に応じ、且つ、基準時間における内部抵抗ＤＣＩＲnmlを特定する。次に、演算部５は、経過時間ｃｏｎｕｔを検出し、検出した経過時間ｃｏｎｕｔと基準時間とを経過時間―内部抵抗マップに当てはめて、経過時間ｃｏｕｎｔにおける内部抵抗ｆ（ｃｏｕｎｔ）と、基準時間における内部抵抗ｆ（基準時間）とを特定する。
【００５５】
更に、演算部５は、内部抵抗ｆ（ｃｏｕｎｔ）と内部抵抗ｆ（基準時間）との比（ｆ（ｃｏｕｎｔ）／ｆ（基準時間））を求め、これを内部抵抗ＤＣＩＲnmlにかけて、内部抵抗ＤＣＩＲnmlを補正する。補正後の内部抵抗ＤＣＩＲがジュール熱ＨＧjouleの算出に用いられる。なお、二次電池１０の内部抵抗の算出処理、経過時間による内部抵抗の補正処理、ジュール熱ＨＧjouleの算出処理については、図５を用いて更に具体的に説明する。
【００５６】
また、その他に、本実施の形態では、演算部５は、推定電池温度に基づいて、二次電池の充電状態（以下、ＳＯＣ：state  of  charge）の推定や、一定期間内に二次電池１０が出力可能な放電量の上限値の設定等も行っている。
【００５７】
通信部６は、車両（ＨＥＶ）に搭載された車両ＥＣＵ２２との間で情報の送受信を行なっている。例えば、通信部６は、演算部５が設定した出力上限値や、演算部５が推定したＳＯＣを車両ＥＣＵ２２に出力している。また、車両ＥＣＵ２２からの信号、例えば、車両のイグニッションがオンまたはオフされたことを通知する信号を受信し、このことを演算部５に通知する。
【００５８】
また、図１に示す車両ＥＣＵ２２は、車両（ＨＥＶ）に搭載されたモータやエンジンの制御、更にはエアコンや各種計器類の制御等も行なう制御装置である。車両ＥＣＵ２２は、電池ＥＣＵ１が設定した出力上限値や、電池ＥＣＵ１が推定したＳＯＣに応じて、モータの駆動等を行なう。
【００５９】
次に、本実施の形態における二次電池の温度推定方法について図４〜図７を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態における二次電池の温度推定方法を示す流れ図である。本実施の形態における二次電池の温度推定方法は、図１に示した本実施の形態における二次電池用の制御装置を動作させることによって実施される。よって、以下においては、適宜図１を参酌しながら、図１に示す二次電池用の制御装置（電池ＥＣＵ）１の動作と共に説明する。
【００６０】
図４に示す処理は、設定された時間毎に行なわれている。本実施の形態においては、時間は１秒間に設定されている。また、推定電池温度Ｔ1、Ｔ2、・・・・、Ｔm-1［℃］については既に算出が終了されており、これらは記憶部８に格納されているとする。なお、図４に示す処理は、１秒以外の時間間隔で行うこともできる。
【００６１】
図４に示すように、最初に、演算部５は、記憶部８にアクセスして、前回の処理で算出された電池温度（前回推定電池温度）Ｔm-1を取得する（ステップＳ１）。次いで、二次電池１０のジュール熱ＨＧjoule［Ｊ］を算出し（ステップＳ２）、更に、二次電池１０の化学反応熱ＨＧchem［Ｊ］を算出する（ステップＳ３）。なお、ステップＳ２におけるジュール熱ＨＧjouleの算出については、図５を用いて更に具体的に説明する。また、ステップＳ３における化学反応熱ＨＧchemの算出については、図６を用いて更に具体的に説明する。
【００６２】
次に、演算部５は、下記式（１）に、ステップＳ２で算出したジュール熱ＨＧjouleと、ステップＳ３で算出した化学反応熱ＨＧchemとを代入して、二次電池１０の総熱量Ｗ0［Ｊ］を算出する（ステップＳ４）。
【００６３】
【数１】
2007157348.tif 000003
【００６４】
但し、ステップＳ４で算出された総熱量Ｗ0は、二次電池１０内部で発生した熱が温度センサ１７に伝達されるまでの時間を考慮した値ではない。よって、この伝達時間に応じて総熱量Ｗ0を補正するため、演算部２は、下記式（２）を用いて、一次遅れ処理を行なって、総熱量Ｗ［Ｊ］を算出する（ステップＳ５）。下記式（２）において、Ｗは補正後の二次電池１０の総熱量であり、△ｔは、上記した設定時間である。また、下記式（２）においてαは、温度センサ１７の設置位置、二次電池の構成、構成材料によって決まる時定数である。
【００６５】
【数２】
2007157348.tif 000004
【００６６】
ところで、電池内発熱部（電池内部の発熱箇所）の位置と、電池表面の温度検出部（温度センサ）の位置とは、不変であるので、位置が固定された２点間の熱拡散は、フイックの第一法則によって、下記式（３）によって表すことができる。下記式（３）において、Ｊは熱拡散束［Ｊ／ｍ2・ｓ］、Ｃは熱量の濃度［Ｊ／ｍ3］、ａは熱拡散率［ｍ2／ｓ］、ｘは電池内発熱部と温度検出部との距離［ｍ］である。
【００６７】
【数３】
2007157348.tif 000005
【００６８】
また、上記式（３）で用いた熱拡散率ａは、下記式（４）によって表すことができる。下記式（４）において、λは熱伝導率［Ｊ／ｍＫｓ］、Ｃｐは熱容量［Ｊ／ｋｇＫ］、ρは密度［ｋｇ／ｍ3］である。
【００６９】
【数４】
2007157348.tif 000006
【００７０】
ここで、電池内部を構成する部品（正極、負極、セパレータ、電解液、電池ケース１２）の熱伝導率、熱容量、及び密度は、電池劣化が無ければ不変であるから、上記式（４）から熱拡散率ａは一定である。また、簡易的に、熱量の濃度勾配（ｄＣ／ｄｘ）を一定とすると、熱拡散束Ｊも一定と考えることができる。このことから、熱の伝達時間を考慮した総熱量Ｗは、時定数αの一次遅れ伝達関数で置き換えることができる。時定数αは、予め行なう放電実験によって求めることができる。なお、厳密には、電池内発熱部での発熱量に応じて熱量の濃度勾配（ｄＣ／ｄｘ）は変化する。よって、発熱量に応じて時定数αを設定するのが好ましい。
【００７１】
次に、演算部５は、冷却装置が二次電池１０から奪う冷却熱量Ｕを算出するために、温度測定部２からの温度データに基づいて、電池ケース１２の取入口１３付近の温度（冷却風温度Ｔamb［℃］）を取得する（ステップＳ６）。
【００７２】
次に、演算部５は、冷却装置の冷却能力（電池ケース１２内に導入される冷却風の熱容量Ｋｆ［Ｊ／Ｋ］）を算出する（ステップＳ７）。但し、電池ケース１２内に導入される冷却風の風量と熱容量Ｋｆとの間には、一定の関係があり、又冷却風の風量とファン速度とは比例関係にある。このため、本実施の形態においては、予め実験により、ファン速度毎に熱容量Ｋｆが算出され、記憶部８には、各ファン速度に対応する熱容量Ｋｆが特定されたマップ（ファン速度−熱容量マップ）が格納されている。演算部５は、冷却装置制御部７によって通知された現在のファン速度を、ファン速度−熱容量マップに当てはめることによって、熱容量Ｋｆを特定している。
【００７３】
次に、演算部５は、冷却装置が二次電池１０から奪う冷却熱量Ｕ［Ｊ］を算出する（ステップＳ８）。具体的には、演算部５は、ステップＳ１で取得した前回推定電池温度Ｔm-1と、ステップＳ６で取得した冷却風温度Ｔambと、ステップＳ７で算出した冷却風の熱容量Ｋｆとを、下記式（５）に代入して、冷却熱量Ｕを算出する。
【００７４】
【数５】
2007157348.tif 000007
【００７５】
その後、演算部５は、推定電池温度Ｔmを算出し（ステップＳ９）、更に、算出した推定電池温度Ｔm［℃］を記憶部８に格納して（ステップＳ１０）、処理を終了する。具体的には、演算部５は、ステップＳ１で取得した前回推定電池温度Ｔm-1と、ステップＳ５で算出した総熱量Ｗと、ステップＳ８で算出した冷却熱量Ｕとを、下記式（６）に代入する。なお、下記式（６）において、Ｍは、単電池１１一個当たりの熱容量［Ｊ／Ｋ］である。次回の処理においては、このとき算出した推定電池温度Ｔmが前回電池温度Ｔm-1となる。
【００７６】
【数６】
2007157348.tif 000008
【００７７】
ここで、図４においてステップＳ２に示したジュール熱ＨＧjouleの算出処理について図５を用いて説明する。図５は、二次電池のジュール熱算出処理を示す流れ図である。
【００７８】
図５に示すように、最初に、演算部５は、二次電池１０の基準内部抵抗を算出する（ステップＳ１１）。具体的には、上述したように、電池温度−内部抵抗マップに、図４に示したステップＳ２で取得された前回推定電池温度Ｔm-1を当てはめて、内部抵抗ＤＣＩＲnmlを特定する。なお、上述したように、このとき特定される内部抵抗ＤＣＩＲnmlは、基準時間における内部抵抗である。
【００７９】
次に、演算部５は、二次電池１０において電流の方向の切り替えが行なわれたかどうかを判定する（ステップＳ１３）。具体的には、演算部５は、電流測定部４が出力した電流データから、最新の電流値Ｉmと、その前の電流値Ｉm-1とを抽出し、これらの積（Ｉm×Ｉm-1）を求め、求められた積（Ｉm×Ｉm-1）が０（ゼロ）より大きいかどうかを判定する。
【００８０】
判定の結果、積（Ｉm×Ｉm-1）が０（ゼロ）より大きい場合は、電流の方向の切り替えが行なわれていないため、演算部５は、ステップＳ１５を実行し、二次電池の電流の方向が切り替わってからの経過時間ｃｏｕｎｔの値に１を加算する。一方、積（Ｉm×Ｉm-1）が０（ゼロ）以下である場合は、電流の方向が切り替えられているため、経過時間ｃｏｎｕｔの値を０（ゼロ）に設定し（ステップＳ１４）、その後、ステップＳ１５を実行する。このように、本実施の形態においては、最新の電流値とその前の電流値との積（Ｉm×Ｉm-1）の値に基づいて、電流の方向の切り替えの時点を検出している。
【００８１】
なお、本実施の形態においては、記憶部８にパラメータｃｏｕｎｔが格納されており、演算部５がパラメータｃｏｕｎｔの値に１を加算することによって、ステップＳ１５が実行される。また、演算部４がパラメータｃｏｕｎｔの値を０（ゼロ）に設定することによって、ステップＳ１４が実行される。本実施の形態では、上述したように図４に示す処理が１秒間隔で実施されるため、パラメータｃｏｕｎｔの値によって、経過時間ｃｏｕｎｔ［秒］を特定することができる。
【００８２】
次に、ステップＳ１５が終了すると、演算部５は、経過時間ｃｏｕｎｔに応じて、ステップＳ１１で算出された内部抵抗ＤＣＩＲnmlを補正するため、補正係数Ｆを算出する（ステップＳ１６）。具体的には、演算部５は、上述した経過時間―内部抵抗マップに、経過時間ｃｏｎｕｔと基準時間とを当てはめて、経過時間ｃｏｕｎｔにおける内部抵抗ｆ（ｃｏｕｎｔ）と、基準時間における内部抵抗ｆ（基準時間）とを特定する。更に、下記式（７）を用いて、演算部５は、内部抵抗ｆ（ｃｏｕｎｔ）と内部抵抗ｆ（基準時間）との比（ｆ（ｃｏｕｎｔ）／ｆ（基準時間））を求め、求められた比を補正係数Ｆとする。
【００８３】
【数７】
2007157348.tif 000009
【００８４】
次いで、演算部５は、ステップＳ１６で算出された補正係数Ｆを用いて、ステップＳ１１で算出された内部抵抗ＤＣＩＲnmlを補正する（ステップＳ１７）。具体的には、演算部５は、ステップＳ１６で算出された補正係数Ｆと、ステップＳ１１で算出された内部抵抗ＤＣＩＲnmlとを、下記式（８）に代入して、補正後の内部抵抗ＤＣＩＲを算出する。
【００８５】
【数８】
2007157348.tif 000010
【００８６】
次に、演算部５は、ステップＳ１７で算出された内部抵抗ＤＣＩＲを用いて、ジュール熱ＨＧjouleを算出し（ステップＳ１８）、算出したジュール熱ＨＧjouleを記憶部８に格納する（ステップＳ１９）。具体的には、演算部５は、ステップＳ１７で算出された内部抵抗ＤＣＩＲと、最新の電流値Ｉmとを下記式（９）に代入して、ジュール熱ＨＧjouleを算出している。ステップＳ１１〜Ｓ１７に示した処理によって算出されたジュール熱ＨＧjouleが、図４に示した処理で利用される。
【００８７】
【数９】
2007157348.tif 000011
【００８８】
また、ここで、図４においてステップＳ３に示した化学反応熱ＨＧchemの算出処理について図６を用いて説明する。図６は、二次電池の化学反応熱算出処理を示す流れ図である。
【００８９】
図６に示すように、最初に、演算部５は、電流測定部４が出力した電流データから、最新の電流値Ｉmを抽出する（ステップＳ２１）。次に、演算部５は、後述のステップＳ２３で使用する係数βを取得する（ステップＳ２２）。なお、係数βは、記憶部８に予め格納されている。
【００９０】
次に、演算部５は、ステップＳ２１で取得した電流値Ｉmと、ステップＳ２２で取得した係数βと、図４に示したステップＳ１で取得した前回推定電池温度Ｔm-1［℃］とを用いて化学反応熱ＨＧchem［Ｊ］を算出する（ステップＳ２３）。また、演算部５は、算出した化学反応熱ＨＧchem［Ｊ］を記憶部８に格納する。具体的には、演算部５は、電流値Ｉmと、係数βと、前回推定電池温度Ｔm-1とを下記式（１０）に代入して、化学反応熱ＨＧchemを算出する。ステップＳ２１〜Ｓ２４に示した処理によって算出された化学反応熱ＨＧchemが、図４に示した処理で利用される。
【００９１】
【数１０】
2007157348.tif 000012
【００９２】
ここで、係数βについて説明する。電気化学の一般式より、下記式（１１）が成立する。下記式（１１）において、Ｇは電池の自由エネルギー［Ｊ］、Ｈは電池の化学反応熱［Ｊ］、Ｔは電池の温度［Ｋ］、Ｓは電池のエントロピー［Ｊ／Ｋ］である。
【００９３】
【数１１】
2007157348.tif 000013
【００９４】
自発的なエネルギー放出が起こらない系では、△Ｇ＝０となるので、上記式（１１）は下記式（１２）のように書き換えられる。
【００９５】
【数１２】
2007157348.tif 000014
【００９６】
また、電池のエントロピーＳは、下記式（１３）によって表すことができる。下記式（１３）において、Ｐは電池内圧［Ｎ／ｍ2］、Ｅは電池電圧［Ｖ］である。
【００９７】
【数１３】
2007157348.tif 000015
【００９８】
また、化学反応熱ＨＧchemは、下記式（１４）によって表すことができる。下記式（１４）において、ｎは反応電子数、Ｆはファラデー定数［Ｃ］である。例えば、単電池１１がニッケル水素電池である場合は、ｎ＝１となる。
【００９９】
【数１４】
2007157348.tif 000016
【０１００】
更に、上記式（１４）は、上記式（１２）及び（１３）により、下記式（１５）に示すように書き換えることができる。
【０１０１】
【数１５】
2007157348.tif 000017
【０１０２】
上記式（１５）及び上記式（１０）より、β＝−（δＥ／δＴ）Pである。また、−（δＥ／δＴ）Pは、二次電池１０の構成や種類によって決まる固有の値である。このため、係数βは、予め実験によって求めることができる。
【０１０３】
次に、本実施の形態における二次電池の温度推定方法によって算出された推定電池温度と、温度センサを用いて測定された実電池温度との差について図７を用いて説明する。図７は、推定電池温度と実電池温度との差を示す図である。また、図７は、電池温度に加え、二次電池の電流値についても示している。図７において、縦軸は電池温度及び電流値を示し、横軸は時間を示している。
【０１０４】
図７には、温度センサによって測定された実電池温度と、ジュール熱（内部抵抗値の補正有り）と化学反応熱とから算出した推定電池温度（１）と、ジュール熱（内部抵抗値の補正無し）と化学反応熱とから算出した推定電池温度（２）と、ジュール熱のみから算出した推定電池（３）とが示されている。また、図７において、実電池温度は、電池ケース１２（図１参照）の中央に配置された温度センサ１７によって測定された電池温度を示している。
【０１０５】
図７に示すように、ジュール熱と化学反応熱とから算出された推定電池温度（１）及び（２）は、実電池温度に近似した値となる。これに対して、従来と同様にジュール熱のみから算出された推定電池温度（３）は、推定電池温度（１）及び（２）に比べて、実電池温度から離れた値になる。特にこの傾向は、時間が経過するほど顕著となる。また、図７に示すように、ジュール熱の算出において、内部抵抗値に補正（図５に示したステップＳ１７参照）を行なえば、推定電池温度と実電池温度との誤差は小さくなる。
【０１０６】
以上のように、本実施の形態における二次電池用の制御装置及び二次電池の温度推定方法によれば、正確な電池温度を演算によって取得することができる。また、精度の高い温度センサを用いることなく、正確な電池温度を取得できるため、コストの低減化を図ることもできる。
【０１０７】
次に、本実施の形態における二次電池の劣化判定方法について図８及び図９を用いて説明する。図８は、本発明の実施の形態における二次電池の劣化判定方法を示す流れ図である。図９は、本発明の実施の形態における二次電池の劣化判定方法によって劣化が判定されたときの推定電池温度と実電池温度とを示す図である。
【０１０８】
本実施の形態における二次電池の劣化判定方法は、上述した電池温度推定方法を利用するものである。また、本実施の形態における二次電池の劣化判定方法も、図１に示した本実施の形態における二次電池用の制御装置を動作させることによって実施される。以下の説明においても、適宜図１を参酌する。
【０１０９】
本実施の形態における二次電池の劣化判定方法は、図４〜図６に示した本実施の形態における電池温度推定方法によって得られた推定電池温度の精度が、二次電池の劣化により低下することを利用するものである。図８に示す処理も、図４に示した処理と同様に、設定された時間毎に行なわれている。本実施の形態においては、時間は６０秒間に設定されている。
【０１１０】
図８に示すように、最初に、演算部５は、温度測定部２が出力した温度データから、電池ケース１２（図１参照）の中央に配置された温度センサ１７が測定した電池温度（実電池温度Ｔｄ）を特定する（ステップＳ３１）。なお、実温度電池温度Ｔｄは、全温度センサ１７が測定した電池温度の平均値であっても良いし、最高電池温度又は最低電池温度であっても良い。
【０１１１】
次に、演算部５は、図４に示したステップＳ１０で記憶部８に格納された最新の推定電池温度Ｔmの読出を行なう（ステップＳ３２）。更に、演算部５は、読み出した推定電池温度ＴmとステップＳ３１で特定した実電池温度Ｔｄとの差を求め、求めた差の絶対値｜Ｔｄ−Ｔm｜が基準値Ｃ以上であるかどうかを判定する（ステップＳ３３）。
【０１１２】
差の絶対値｜Ｔｄ−Ｔm｜が基準値Ｃ以上でない場合は、演算部５は、異常判定カウンタＸの値を０（ゼロ）に設定して（ステップＳ３７）、処理を終了する。一方、差の絶対値｜Ｔｄ−Ｔm｜が基準値Ｃ以上である場合は、異常判定カウンタＸの値に１を加算する（ステップＳ３４）。なお、本実施の形態において、異常判定カウンタＸは、パラメータとして記憶部８に格納されている。演算部５がパラメータＸの値に１を加算することによって、ステップＳ３４が実行される。
【０１１３】
なお、基準値Ｃは、事前の放電実験を行い、その結果に基づいて設定される。具体的には、基準値Ｃは、放電実験によって、二次電池１０が正常なときの絶対値｜Ｔｄ−Ｔm｜（以下、「Ａ」とする。）と、車両搭載環境で二次電池が受ける熱的外乱による上昇温度Ｂとを求め、Ｃ≧（Ａ＋Ｂ）となるように、設定される。また、基準値Ｃの設定においては、車両の特性を加味することもできる。例えば、二次電池への負荷が大きい車両においては、基準値Ｃは大きめ（Ｃ＝５等）に設定される。また、二次電池への負荷が小さい車両においては、基準値Ｃは小さめ（Ｃ＝３等）に設定される。
【０１１４】
次に、演算部５は、異常判定カウンタＸの値が連続して加算されて１０以上となっているかどうかを判定する（ステップＳ３５）。異常判定カウンタＸの値が連続して加算されて１０未満である場合は、演算部５は、処理を終了する。一方、異常判定カウンタＸの値が連続して加算されて１０以上である場合は、演算部５は、ステップＳ３６を実行する。
【０１１５】
ステップＳ３６においては、演算部５は、異常判定処理を行なう。具体的には、演算部５は、二次電池１０が出力可能な放電電力の上限値や二次電池１０に入力可能な充電電力の上限値を引き下げ、このことを車両ＥＣＵ２２に通知する。また、演算部５は、冷却装置制御部７に、ファン１５のファン速度を引き上げるよう通知する。
【０１１６】
なお、ステップＳ３５において判定基準は、上述したように本実施の形態では、Ｘが連続して加算されて「１０」に到達することに設定されているが、この例に限定されるものではない。ステップＳ３５において判定基準となるＸの連続加算の上限値は、エラー判定が回避されるように、更に、二次電池１０の熱容量、劣化要因の種類、劣化時に想定される発熱量等に応じて適宜設定することができる。
【０１１７】
このように、図８に示したステップＳ３１〜Ｓ３６を実施すると、図９に示すように、実電池温度Ｔｄと推定電池温度Ｔｍとの差が監視され、この差が大きくなったときに二次電池が劣化（異常が発生）していると判定される。このため、本実施の形態における二次電池の劣化判定方法によれば、二次電池の異常に伴う熱的変化を敏感に検出できるため、内部抵抗の上昇や端子電圧の低下から劣化判定を行なう場合に比べて、二次電池の劣化を早期に発見することができる。
【０１１８】
また、本実施の形態における電池ＥＣＵ１は、マイクロコンピュータに、図４〜図６に示す処理、更には図８に示す処理を具現化させるプログラムをインストールし、このプログラムを実行することによっても、実現することができる。この場合、マイクロコンピュータのＣＰＵ（central  processing  unit）は、演算部５や、冷却装置制御装置７として機能する。また、各電池ブロックに接続された回路（Ａ／Ｄ変換回路等）とＣＰＵとが電圧測定部３として機能し、電流センサ１８の接続回路（Ａ／Ｄ変換回路等）とＣＰＵとが電流測定部２として機能し、更に、温度センサ１７及び２１の接続回路（Ａ／Ｄ変換回路等）とＣＰＵとが温度測定部２として機能する。更に、車両ＥＣＵ２２に接続された回路とＣＰＵとが通信部６として機能し、マイクロコンピュータが備える各種メモリが記憶部６として機能する。
【０１１９】
更に、ＨＥＶの分野においては、車両ＥＣＵが電池ＥＣＵとしても機能する態様が考えられる。この態様においては、本実施の形態における電池ＥＣＵ１は、車両ＥＣＵ２２を構成するマイクロコンピュータに、図４〜図６に示す処理や、図８に示す処理を具現化させるプログラムをインストールし、このプログラムを実行することによって、実現することができる。
【０１２０】
また、上記の実施の形態は、二次電池用の制御装置、二次電池の温度推定方法及び劣化判定方法を、ＨＥＶに搭載された二次電池に適用する例について説明しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の実施の形態における二次電池用の制御装置、二次電池の温度推定方法及び劣化判定方法は、太陽光発電装置（太陽電池）、燃料電池、風力発電装置、水力発電装置、ガスタービンエンジンといった内燃機関を備えた火力発電装置等に搭載された二次電池に適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明における二次電池用の制御装置、二次電池の温度推定方法及び劣化判定方法は、燃料電池や太陽電池、動力によって駆動される発電機といった独立型電源と、二次電池とを組み合わせた電源システムに有効である。本発明における二次電池用の制御装置、二次電池の温度推定方法及び劣化判定方法は、産業上の利用可能性を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の実施の形態における二次電池用の制御装置の概略構成を示す図である。
【図２】電池温度と二次電池の内部抵抗との関係を示す図である。
【図３】経過時間と二次電池の内部抵抗との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における二次電池の温度推定方法を示す流れ図である。
【図５】二次電池のジュール熱算出処理を示す流れ図である。
【図６】二次電池の化学反応熱算出処理を示す流れ図である。
【図７】推定電池温度と実電池温度との差を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態における二次電池の劣化判定方法を示す流れ図である。
【図９】本発明の実施の形態における二次電池の劣化判定方法によって劣化が判定されたときの推定電池温度と実電池温度とを示す図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１  二次電池用の制御装置（電池ＥＣＵ）
２  温度制御部
３  電圧測定部
４  電流測定部
５  演算部
６  通信部
７  冷却装置制御部
８  記憶部
１０  二次電池
１１  単電池
１２  電池ケース
１３  取入口
１４  排出口
１５  冷却ファン
１６  ファンモータ
１７、２１  温度センサ
１８  電流センサ
１９  冷却風導入路
２０  冷却風排出路
２２  車両ＥＣＵ
【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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【図８】
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【図９】
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