(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の電池セルが接続された組電池における電池間の温度差を均等化させる装置であって、
前記組電池と、
電池の温度を測定する複数の電池温度測定手段と、
電池の温度を調整する電池温度調整手段と、
前記電池温度測定手段および前記電池温度調整手段を制御する制御手段を備えた組電池システムにおいて、
前記組電池は、複数の電池ブロックを有し、
前記電池ブロックは、前記複数個の電池セルを分割してなり、
前記電池温度測定手段は、前記電池ブロックの温度を測定し、
｜各電池ブロックの温度−温度の最小値｜≧閾値を満たす電池ブロックの冷却を行うように前記電池温度調整手段を制御し電池温度を均等化する事を特徴とする電池温度均等化制御装置。
【請求項２】
複数個の電池セルが接続された組電池における電池間の温度差を均等化させる装置であって、
前記組電池と、
電池の温度を測定する複数の電池温度測定手段と、
電池の温度を調整する電池温度調整手段と、
前記電池温度測定手段および前記電池温度調整手段を制御する制御手段を備えた組電池システムにおいて、
前記組電池は、複数の電池ブロックを有し、
前記電池ブロックは、前記複数個の電池セルを分割してなり、
前記電池温度測定手段は、前記電池ブロックの温度を測定し、
各電池ブロックの温度−温度の平均値≧閾値を満たす電池ブロックには冷風を送風し、温度の平均値−各電池ブロックの温度≦閾値を満たす電池ブロックには温風を送風するように前記電池温度調整手段を制御し電池温度を均等化する事を特徴とする電池温度均等化制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
電気自動車等に使用される組電池における電池温度均等化制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、オゾンホール、地球温暖化といった地球環境問題を背景に地球環境対策技術が注目されており、自動車業界では二酸化炭素の排出を抑制した電気自動車の開発が活発化してきた。そして、そのエネルギー源として、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などに代表される電池を多数接続し、大きなエネルギを持つ大容量組電池が用いられるようになった。
【０００３】
一方、リチウムイオン電池やニッケル水素電池に代表される電池では、使用可能な温度に上限と下限が設けられている。しかし、前記したような電池は、電池温度がたとえ使用可能範囲内にあったとしても、低温の場合と高温の場合では性能が大きく異なってしまう。例えば、ニッケル水素二次電池では、電池電圧、放電容量、充電効率、放電効率などさまざまな電池特性が温度によって異なる。このため、複数の電池セルを接続した組電池では、電池セル間で温度差が発生すると、電池セル間の放電容量や充放電深度に差が生じたり、組電池の寿命が短くなったりする場合があった。特に、電気自動車などに用いる大容量組電池は、組電池の体積も大きく、更に、ハイブリッド型ように内燃機関を伴う場合もあるため、組電池内の電池セルの間に温度差が生じ易く、前記したような問題が多く発生していた。
【０００４】
このような問題に対し、特開平１１−２１３９６２では、電池セル間に一枚の金属板を取り付ける方法で電池間の温度差を解消していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この手法では、温度差が低減できたかどうかを確認していないために、時として、電池セル間の温度差が解消されていない状態のまま組電池が使われつづけてしまう場合があった。
【０００６】
【課題を解決する為の手段】
本発明は、組電池１１と、組電池１１の温度を測定する複数の電池温度測定手段１２１〜１２ｎと、電池の温度を調整する電池温度調整手段１３と、電池温度測定手段１２１〜１２ｎおよび電池温度調整手段１３を制御する制御手段１４を備えた組電池システムにおいて、電池温度測定手段１２１〜１２ｎで測定された電池温度にもとづいて電池温度調整手段１３を制御する事を特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明する。
【０００８】
まず、本発明の原理を説明する。図１では、組電池１１と、組電池１１の温度を測定する複数の電池温度測定手段１２１〜１２ｎと、電池の温度を調整する電池温度調整手段１３と、電池温度測定手段１２１〜１２ｎおよび電池温度調整手段１３を制御する制御手段１４を備えた組電池システムにおいて、電池温度測定手段１２１〜１２ｎで測定された電池温度にもとづいて電池温度調整手段１３を制御する事を特徴としている。
【０００９】
次に、本発明を電気自動車用組電池に実施した例を説明する。
【００１０】
実施例にて用いる電池は、平均放電電圧３．６Ｖのリチウムイオン二次電池セルを４０本直列に接続した電気自動車用組電池である。図２は、本発明による電池温度均等化制御システムを適用した電気自動車用組電池の構成図である。図２において、２００〜２０９は４０本のリチウムイオン二次電池セルを４本づつ１０個に分割した電池ブロック、２１０〜２１９は前記電池ブロックの温度を測定する電池温度測定手段で例えばサーミスタで構成されている。２２０〜２２９は隣り合う電池ブロックを仕切る隔壁、２３は電池温度調節手段で、例えば、２４０〜２４９で示されている冷却ファンと２５で示されている送風管で構成されており、２６で表わされる外気から取り入れる冷風を各電池ブロックに誘導する。２７は電池温度測定手段２２０〜２２９の制御および冷却ファン２４０〜２４９を制御する制御手段である。
【００１１】
本発明による電池温度均等化制御装置は、制御手段２７において、電池温度測定手段２１０〜２１９で測定された電池温度にもとづいて、前記電池温度の差を減少させるように冷却ファン２４０〜２４９の制御する事を特徴としている。そして、本発明による制御手法は、例えばマイクロコンピュータ上のソフトウエアにて実現される。
【００１２】
次に本発明における制御方法の例を説明する。
【００１３】
図３において、３１のステップではサーミスタ２１０〜２１９の電圧をＡＤ変換し各電池ブロックの温度を得る。
【００１４】
３２のステップでは、｜各電池ブロックの温度  −  温度の最小値｜とあらかじめ設定しておいた閾値とを比較し、
｜各電池ブロックの温度  −  温度の最小値｜  ≧  閾値
を満たす電池ブロックの冷却ファンをオンし、それ以外の電池ブロックに対応した冷却ファンはオフする。ここで、閾値は例えば５℃に設定される。
【００１５】
この３１、３２のステップを定期的に、例えば１０ｓｅｃ毎のタイマ割り込みで実行すれば、電池間の温度差を低減できる。
【００１６】
図４は、図３で説明した制御手法を適用した場合における各電池ブロックの温度と冷却ファンの推移である。図４では、経過時間と電池ブロックの温度との関係が示されており、括弧内に冷却ファンの動作状態が示されている。これによると、４１のステップで電池ブロック１と電池ブロック１０の間で最大１２℃の温度差があったが、４８のステップで示される７００ｍｓｅｃ後には、４℃の温度差に低減されている事が確認できる。
【００１７】
また、ハイブリッド型自動車のように、大きな熱源である内燃機関を持つシステムに適用する場合、図５のように冷風と温風を切り替えられるような送風管切り替え弁５５０〜５５９を付け加える事で、
各電池ブロックの温度  −  温度の平均値  ≧  閾値
の場合は、冷風に設定してファンを回し、
温度の平均値  −  各電池ブロックの温度  ≦  閾値
の場合は、温風に設定してファンを回す制御を行うと、電池温度が平均値付近で均等化され、図２に示す冷却ファンだけの場合よりも早く均等化する事ができる。
【００１８】
【発明の効果】
このように、実際の電池温度にもとづいて電池の温度差を均等化する本発明方式を用いる事で、組電池における電池温度を精度よく均等化する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明における電池温度均等化制御装置の原理を示す図である。
【図２】  本発明の実施の形態における電池温度均等化制御装置の構成図である。
【図３】  本発明の実施の形態におけるフローチャートである。
【図４】  本発明の実施の形態における電池温度と冷却ファン状態の推移である。
【図５】  本発明の実施の形態における電池温度均等化制御装置の構成図である。
【符号の説明】
１１：組電池
１２１〜１２ｎ：電池温度測定手段
１３：電池温度調節手段
１４：制御手段
２００〜２０９：電池ブロック
２１０〜２１９：電池温度測定手段
２２０〜２２９：隔壁
２３：電池温度調整手段
２４０〜２４９：電池冷却ファン
２５：送風管
２６：冷風
２７：制御手段
５００〜５０９：電池ブロック
５１０〜５１９：電池温度測定手段
５２０〜５２９：隔壁
５３：電池温度調整手段
５４０〜５４９：ファン
５５０〜５５９：送風管切り替え弁
５６０：冷風管
５６１：温風管
５７：冷気
５８：温風
５９：制御手段
【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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