(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの電池を有する電池モジュールを複数直列または並列に接続してなる組電池の該複数の電池モジュールの各々の温度を検出する温度検出装置であって、
前記複数の電池モジュールの各々の端子間の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記複数の電池モジュールの各々に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電圧検出手段により検出された各電圧と前記電流検出手段により検出された各電流から各電池モジュールの内部抵抗及び残存容量を求め、この内部抵抗及び残存容量に基づいて前記複数の電池モジュールの各々の温度を推定する温度推定手段と、
前記複数の電池モジュールのうち一部の電池モジュールの温度を検出する温度検出手段と、
前記検出された温度と該温度を検出した電池モジュールについて演算された残存容量とからこの電池モジュールの内部抵抗を導出し、この導出された内部抵抗とこの電池モジュールの前記演算された内部抵抗とから補正係数を計算し、この補正係数を各電池モジュールの内部抵抗に演算して各電池モジュールの内部抵抗を補正し、補正後の内部抵抗と残存容量とから各電池モジュールの温度を導出する補正手段と、
を備えた
温度検出装置。
【請求項２】
少なくとも一つの電池を有する電池モジュールを複数直列または並列に接続してなる組電池の該複数の電池モジュールの各々の温度を検出する温度検出方法であって、
前記複数の電池モジュールの各々の端子間の電圧と該複数の電池モジュールの各々に流れる電流から各電池モジュールの内部抵抗及び残存容量を求め、この内部抵抗及び残存容量に基づいて該複数の電池モジュールの各々の温度を推定し、
前記複数の電池モジュールのうち一部の電池モジュールの温度を検出し、
前記検出された温度と該温度を検出した電池モジュールについて演算された残存容量とからこの電池モジュールの内部抵抗を導出し、この導出された内部抵抗とこの電池モジュールの前記演算された内部抵抗とから補正係数を計算し、この補正係数を各電池モジュールの内部抵抗に演算して各電池モジュールの内部抵抗を補正し、補正後の内部抵抗と残存容量とから各電池モジュールの温度を導出する
温度検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、組電池の温度検出装置および温度検出方法に関し、詳しくは、少なくとも一つの電池を有する電池モジュールを複数直列または並列に接続してなる組電池の該複数の電池モジュールの各々の温度を検出する温度検出装置および温度検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の組電池の温度検出装置としては、電池の端子間の電圧と電池に流れる電流とに基づいて電池の温度を推定するものが提案されている（例えば、特開平１１−１６２５２６号公報など）。この装置では、電圧と電流とから電池の内部抵抗を演算し、演算した内部抵抗と電池の温度との関係から温度を推定している。なお、この装置では、電池の内部抵抗と電池の温度との関係は実験などにより予め求められており、演算された電池の内部抵抗に対応する温度を導出するものとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした温度検出装置では、電池の温度が正確に検出できない場合がある。電池は使用態様によって劣化の程度や劣化以外の要因により電池の内部抵抗と電池の温度との関係がズレる場合がある。このように内部抵抗と温度との関係がズレたときには、電池の温度は内部抵抗から推定された温度と異なるものとなってしまう。
【０００４】
こうした問題に対して電池の温度を直接検出する手法もあるが、電池を複数接続してなる組電池の場合、電池の数だけの温度センサが必要になると共に制御コンピュータの回路規模も大きくなり、コストの増加を招いてしまう。
【０００５】
本発明の組電池の温度検出装置および温度検出方法は、各電池モジュールの温度をより正確に検出することを目的の一つとする。また、本発明の組電池の温度検出装置および温度検出方法は、簡易な構成で各電池モジュールの温度を検出することを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の組電池の温度検出装置および温度検出方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の組電池の温度検出装置は、
少なくとも一つの電池を有する電池モジュールを複数直列または並列に接続してなる組電池の該複数の電池モジュールの各々の温度を検出する温度検出装置であって、
前記複数の電池モジュールの各々の端子間の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記複数の電池モジュールの各々に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電圧検出手段により検出された各電圧と前記電流検出手段により検出された各電流から各電池モジュールの内部抵抗及び残存容量を求め、この内部抵抗及び残存容量に基づいて前記複数の電池モジュールの各々の温度を推定する温度推定手段と、
前記複数の電池モジュールのうち一部の電池モジュールの温度を検出する温度検出手段と、
前記検出された温度と該温度を検出した電池モジュールについて演算された残存容量とからこの電池モジュールの内部抵抗を導出し、この導出された内部抵抗とこの電池モジュールの前記演算された内部抵抗とから補正係数を計算し、この補正係数を各電池モジュールの内部抵抗に演算して各電池モジュールの内部抵抗を補正し、補正後の内部抵抗と残存容量とから各電池モジュールの温度を導出する補正手段と
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の組電池の温度検出装置では、各電池モジュールの端子間の電圧と電流とに基づいて推定された温度を温度検出手段によって検出された温度に基づいて補正するから、電圧や電流から推定される温度が使用の態様などにより実際の温度と異なるものになっても、より正確な温度を検出値として得ることができる。
【０００９】
また、前記温度推定手段は、前記検出された各々の電圧と前記検出された各々の電流とに基づいて前記複数の電池モジュールの各々の内部抵抗を演算する第１内部抵抗演算手段と、前記検出された各々の電圧と前記検出された各々の電流とに基づいて前記複数の電池モジュールの各々の残存容量を演算する残存容量演算手段とを備え、前記第１内部抵抗演算手段により演算された各々の内部抵抗と前記残存容量演算手段により演算された各々の残存容量とに基づいて各電池モジュールの温度を推定する。
【００１０】
そして、前記補正手段は、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて該温度を検出した電池モジュールの内部抵抗を演算する第２内部抵抗演算手段と、該演算された内部抵抗と前記第１内部抵抗演算手段により演算された対応する電池モジュールの内部抵抗とに基づいて補正値を設定する補正値設定手段とを備え、該設定された補正値を用いて前記第１内部抵抗演算手段により演算された各々の内部抵抗を補正することにより補正後の内部抵抗と残存容量とから各電池モジュールの温度を導出することができる。
本発明によれば、温度検出手段は少なくとも一つの電池モジュールに設置すればよいから、制御コンピュータの回路規模の増大を抑えることができると共にコストも低く抑えることができる。なお、「電池モジュール」には、複数の電池を直列または並列に接続してなるものを含むほか、単一の電池のみからなるものも含まれる。
【００１１】
本発明の組電池の温度検出方法は、
少なくとも一つの電池を有する電池モジュールを複数直列または並列に接続してなる組電池の該複数の電池モジュールの各々の温度を検出する温度検出方法であって、
前記複数の電池モジュールの各々の端子間の電圧と該複数の電池モジュールの各々に流れる電流から各電池モジュールの内部抵抗及び残存容量を求め、この内部抵抗及び残存容量に基づいて該複数の電池モジュールの各々の温度を推定し、
前記複数の電池モジュールのうち一部の電池モジュールの温度を検出し、
前記検出された温度と該温度を検出した電池モジュールについて演算された残存容量とからこの電池モジュールの内部抵抗を導出し、この導出された内部抵抗とこの電池モジュールの前記演算された内部抵抗とから補正係数を計算し、この補正係数を各電池モジュールの内部抵抗に演算して各電池モジュールの内部抵抗を補正し、補正後の内部抵抗と残存容量とから各電池モジュールの温度を導出する
ことを要旨とする。
【００１２】
この本発明の組電池の温度検出方法は、各電池モジュールの端子間の電圧と電流とに基づいて推定された温度を検出された温度に基づいて補正するから、電圧や電流から推定される温度が使用の態様などにより実際の温度と異なるものになっても、より正確な温度を検出値として得ることができる。しかも、温度を検出する電池モジュールは少なくとも一つあればよいから、制御コンピュータの回路規模の増大を抑えることができると共にコストも低く抑えることができる。なお、「電池モジュール」の用語については前述の本発明の組電池の温度検出装置と同様である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である組電池の温度検出装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の組電池の温度検出装置２０は、図示するように、複数の電池モジュール１−ｎを直列または並列に接続してなる組電池２２と、組電池２２の各電池モジュール１−ｎの温度を検出する電池制御ユニット３０とを備える。
【００１４】
組電池２２を構成する複数の電池モジュール１−ｎは、充放電可能な少なくとも一つの二次電池を直列または並列に接続して構成されている。組電池２２の電池モジュール１には、その温度を検出する温度センサ２４が取り付けられており、その検出値は電池制御ユニット３０に入力されるようになっている。
【００１５】
電池制御ユニット３０は、組電池２２の各電池モジュール１〜ｎの端子間電圧Ｖ１−ｎを測定すると共に組電池２２に流れる電流Ｉを測定する各ブロック電圧・電流測定装置３２と、この各ブロック電圧・電流測定装置３２により測定された電圧Ｖ１−ｎと電流Ｉとにより各ブロック（各電池モジュール）の内部抵抗Ｒ１−ｎと残存容量ＳＯＣとを演算する各ブロック内部抵抗ＳＯＣ演算装置３４と、この各ブロック内部抵抗ＳＯＣ演算装置３４により演算された内部抵抗Ｒ１−ｎを温度センサ２４により検出された電池モジュール１の温度Ｔｓ１に基づいて必要に応じて補正すると共に補正前の内部抵抗Ｒ１−ｎや補正後の内部抵抗Ｒ１−ｎ’，残存容量ＳＯＣに基づいて各電池モジュール１〜ｎの温度Ｔ１−ｎを推定する電池温度推定演算装置３６とを備える。
【００１６】
各ブロック電圧・電流測定装置３２は、具体的には、組電池２２を流れる電流Ｉを検出する電流センサと、各電池モジュール１−ｎの出力端子に接続された複数の電圧センサとから構成されている。
【００１７】
各ブロック内部抵抗ＳＯＣ演算装置３４と電池温度推定演算装置３６は、具体的には、ハード構成としてはＣＰＵを中心として構成されたマイクロコンピュータにより構成されており、マイクロコンピュータが内部に備えるＲＯＭに予め記憶された処理プログラムとハード構成とが一体となって機能する。
【００１８】
次に、こうして構成された実施例の組電池の温度検出装置２０の動作について説明する。図２は、各ブロック内部抵抗ＳＯＣ演算装置３４や電池温度推定演算装置３６として機能するマイクロコンピュータにより実行される温度検出処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、５分毎）に繰り返し実行される。
【００１９】
この温度検出処理ルーチンが実行されると、所定時間（例えば、２分）に亘って各ブロック電圧・電流測定装置３２により検出される各電池モジュール１−ｎの電圧Ｖ１−ｎと組電池２２に流れる電流Ｉとを読み込む処理を実行する（ステップＳ１００）。そして、読み込んだ電圧Ｖ１−ｎと電流Ｉとに基づいて各電池モジュール１−ｎの内部抵抗Ｒ１−ｎを演算する処理を行なう（ステップＳ１０２）。内部抵抗Ｒ１−ｎは、所定時間に亘って検出した電圧Ｖ１−ｎと電流Ｉとから電圧電流特性を直線近似し、その傾きを求めることにより演算することができる。所定時間に亘って検出した電池モジュールの電圧Ｖと電流Ｉとにより電池モジュールの内部抵抗Ｒを求める様子の一例を図３に示す。
【００２０】
次に、残存容量ＳＯＣを読み込む処理を実行する（ステップＳ１０４）。実施例では、所定時間毎に繰り返し実行される図示しないルーチンにより、組電池２２を流れる電流Ｉを積算することにより残存容量ＳＯＣを演算し、その値をマイクロコンピュータのＲＡＭの所定アドレスに書き込むものとしたから、ＲＡＭの所定アドレスをアクセスすることにより残存容量ＳＯＣを読み込む処理を行なうことができる。そして、残存容量ＳＯＣと内部抵抗Ｒ１−ｎとから各電池モジュール１−ｎの温度Ｔ１−ｎを導出する処理を実行する（ステップＳ１０６）。この処理は、電池モジュールの内部抵抗と残存容量ＳＯＣと温度との関係を実験などにより求めて特性マップとしてマイクロコンピュータが内部に備えるＲＯＭに予め記憶しておき、残存容量ＳＯＣと内部抵抗Ｒ１−ｎをこの特性マップに適用して電池モジュール１−ｎの温度Ｔ１−ｎを導出することにより行なうことができる。この特性マップの一例を用いて電池温度を求める様子の一例を図４に示す。図４では、まず残存容量ＳＯＣの値から適用する特性マップを決定し、決定した特性マップに対して内部抵抗を与えることにより電池温度を得ている。
【００２１】
次に、温度センサ２４により検出される電池モジュール１の温度Ｔｓ１を読み込む処理を行ない（ステップＳ１０８）、読み込んだ温度Ｔｓ１と導出した電池モジュール１の温度Ｔ１とを比較する処理を行なう（ステップＳ１１０）。検出された温度Ｔｓ１が導出された温度Ｔ１に等しいときには、電池は劣化していないと判断し、ステップＳ１０６で導出した電池モジュール１−ｎの温度Ｔ１−ｎを検出値として本ルーチンを終了する。
【００２２】
一方、検出した温度Ｔｓ１と導出した温度Ｔ１とが等しくないときには、電池に劣化が生じていると判定し、検出した温度Ｔｓ１と残存容量ＳＯＣとを前述の特性マップに適用して電池モジュール１の内部抵抗Ｒ１’を導出する処理を行なう（ステップＳ１１２）。続いて、導出した内部抵抗Ｒ１’をステップＳ１０２で演算した内部抵抗Ｒ１で割って補正係数ｋを計算する処理を行なう（ステップＳ１１４）。補正係数ｋを計算する様子を図５に例示する。こうした補正係数ｋを計算すると、計算した補正係数ｋをステップＳ１０２で演算した各内部抵抗Ｒ１−ｎに乗じて内部抵抗を補正する処理を行なう（ステップＳ１１６）。そして、補正後の内部抵抗Ｒ１−ｎ’と残存容量ＳＯＣとを特性マップ（図４参照）に適用して各電池モジュール１−ｎの温度Ｔ１−ｎを導出する処理を行ない（ステップＳ１１８）、この導出した温度Ｔ１−ｎを検出値として本ルーチンを終了する。
【００２３】
以上説明した実施例の組電池の温度検出装置２０によれば、検出した電圧Ｖ１−ｎと電流Ｉとに基づいて演算される内部抵抗Ｒ１−ｎに基づいて各電池モジュール１−ｎの温度Ｔ１−ｎを求めることができる。しかも、電池モジュール１の温度を温度センサ２４により検出し、検出した温度Ｔｓ１と導出した温度Ｔ１とから電池の劣化を判断し、電池が劣化しているときには、検出した温度Ｔｓ１に基づいて劣化を補正して各電池モジュール１−ｎの温度Ｔ１−ｎを求めることができる。この結果、より正確に各電池モジュール１−ｎの温度Ｔ１−ｎを検出することができる。
【００２４】
また、実施例の組電池の温度検出装置２０によれば、電池モジュール１にだけ温度センサ２４を取り付けるものとしたから、各電池モジュール１−ｎに温度センサを取り付ける構成に比して、簡易な構成とすることができ、温度を検出するためのコストを抑制することができる。
【００２５】
実施例の組電池の温度検出装置２０では、残存容量ＳＯＣは別のルーチンにより演算するものとしたが、同一のルーチンにより演算するものとしてもよい。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例である組電池の温度検出装置２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】  各ブロック内部抵抗ＳＯＣ演算装置３４や電池温度推定演算装置３６として機能するマイクロコンピュータにより実行される温度検出処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】  所定時間に亘って検出した電池モジュールの電圧Ｖと電流Ｉとにより電池モジュールの内部抵抗Ｒを求める様子の一例を示す説明図である。
【図４】  電池モジュールの内部抵抗と残存容量ＳＯＣと温度との関係の一例を示す特性マップを用いて温度を導出する様子を示す説明図である。
【図５】  補正係数ｋを計算する様子の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
２０  組電池の温度検出装置、２２  組電池、２４  温度センサ、３０  電池制御ユニット、３２  各ブロック電圧・電流測定装置、３４  各ブロック内部抵抗ＳＯＣ演算装置、３６  電池温度推定演算装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0004383597.tif 000005
【図５】
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