特開 2022-181454 電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022181454

(43)【公開日】2022-12-08

(54)【発明の名称】電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/48 20060101AFI20221201BHJP

   H02H 6/00 20060101ALI20221201BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20221201BHJP

   G01K 1/14 20210101ALI20221201BHJP

   G01K 7/42 20060101ALI20221201BHJP

【ＦＩ】

H01M10/48 301

H01M10/48 P

H02H6/00 150

H02J7/00 Q

G01K1/14 L

G01K7/42

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021088402

(22)【出願日】2021-05-26

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田上 陽嗣

(72)【発明者】

【氏名】松本 潤一

【テーマコード（参考）】

2F056

5G503

5H030

【Ｆターム（参考）】

2F056CL07

5G503BA03

5G503BB01

5G503CB11

5G503EA09

5G503GD03

5G503GD04

5G503GD06

5H030AS08

5H030FF22

5H030FF42

5H030FF43

5H030FF44

5H030FF52

(57)【要約】

【課題】バイポーラ型のニッケル水素電池によって構成される電池システムにおいて、モジュールの中央領域に温度センサが設けられない場合であっても、中央領域の温度を取得する。
【解決手段】電池システム９０は、電流センサ５３と、サーミスタ８０と、ＥＣＵ１００とを備える。電流センサ５３は、電池ユニット１に入出力される電流ＩＢを検出する。サーミスタ８０は、電池モジュール４の端部領域の温度を検出する。ＥＣＵ１００は、電池モジュール４の中央領域の温度を推定する推定モデルを用いて、電流センサ５３およびサーミスタ８０の各検出値から中央領域の温度を推定する処理を繰り返し実行する。推定モデルは、端部領域の温度と、中央領域の温度の前回推定値と、端部領域の抵抗値と、中央領域の抵抗値と、電流ＩＢと、電池モジュール４の熱容量および放熱係数とから、中央領域の温度を推定するモデルを含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

各々がバイポーラ型のニッケル水素電池を含む複数の電池モジュールが積層されて構成される電池ユニットと、
前記電池ユニットの入出力電流を検出する電流センサと、
前記複数の電池モジュールに含まれるモジュールの第１の領域の温度を示す第１の温度を検出する温度センサと、
前記モジュールの第２の領域の温度を示す第２の温度を推定する推定モデルを用いて、前記電流センサ及び前記温度センサの各検出値から前記第２の温度を推定する処理を繰り返し実行する処理装置と、
前記モジュールにおける抵抗値と温度との関係、並びに前記モジュールにおける熱容量及び放熱係数を記憶する記憶部とを備え、
前記第１の領域は、前記モジュールを前記複数の電池モジュールの積層方向から視たときの前記モジュールの端部の領域であり、
前記第２の領域は、前記モジュールを前記積層方向から視たときの前記モジュールの中央部の領域であり、
前記推定モデルは、前記第１の温度と、前記第２の温度の前回推定値と、前記第１の領域の抵抗値を示す第１の抵抗値と、前記第２の領域の抵抗値を示す第２の抵抗値と、前記入出力電流と、前記熱容量及び前記放熱係数とから、前記第２の温度を推定するモデルを含み、
前記処理装置は、
前記関係を用いて、前記第１の温度の検出値から前記第１の抵抗値を算出するとともに、前記第２の温度の前回推定値から前記第２の抵抗値を算出し、
前記推定モデルを用いて前記第２の温度を推定する、電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０２０－１６１３４０号公報（特許文献１）は、複数の電池モジュールを含んで構成される積層体と、電流センサユニットとを備える蓄電装置を開示する。電流センサユニットは、積層体に入出力される電流を測定する。各電池モジュールは、複数の電池を含んで構成される。各電池は、バイポーラ型のニッケル水素電池である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１６１３４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような電池モジュールが積層方向に積層される電池ユニットにおいて、電池モジュールを積層方向から視たときの、モジュールの中央領域では、モジュールの端部領域よりも熱が放出され難い。それゆえ、中央領域における放熱量は、端部領域における放熱量よりも少ない。そのため、モジュールの中央領域の温度は、端部領域の温度よりも高くなる。ここで、電池モジュールにおいて、温度が高い領域ほど、電池の反応抵抗が低下するため、電流量が増加する。よって、相対的に温度が高い中央領域における電流量は、端部領域における電流量よりも多くなる。それゆえ、中央領域における発熱量は、端部領域における発熱量よりも多くなる。その結果、中央領域の温度が端部領域の温度よりも高くなる現象がさらに顕著になる。

【0005】

電池ユニットは、モジュールにおいて温度が相対的に高い領域である中央領域の温度に従って過熱から保護されることが好ましい。そこで、モジュールの中央領域の温度を検出するための温度センサが中央領域に設けられることが好ましいようにも思われる。しかしながら、バイポーラ型電池から成る電池ユニットの構造的な理由から、温度センサは、中央領域に設けられ難い場合がある。

【0006】

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、バイポーラ型のニッケル水素電池によって構成される電池システムにおいて、モジュールの中央領域に温度センサが設けられない場合であっても、中央領域の温度を取得するための技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の電池システムは、電池ユニットと、電流センサと、温度センサと、処理装置と、記憶部とを備える。電池ユニットは、各々がバイポーラ型のニッケル水素電池を含む複数の電池モジュールが積層されて構成される。電流センサは、電池ユニットの入出力電流を検出する。温度センサは、複数の電池モジュールに含まれるモジュールの第１の領域の温度を示す第１の温度を検出する。処理装置は、モジュールの第２の領域の温度を示す第２の温度を推定する推定モデルを用いて、電流センサ及び温度センサの各検出値から第２の温度を推定する処理を繰り返し実行する。記憶部は、モジュールにおける抵抗値と温度との関係、並びにモジュールにおける熱容量及び放熱係数を記憶する。第１の領域は、モジュールを複数の電池モジュールの積層方向から視たときのモジュールの端部の領域である。第２の領域は、モジュールを積層方向から視たときのモジュールの中央部の領域である。推定モデルは、第１の温度と、第２の温度の前回推定値と、第１の領域の抵抗値を示す第１の抵抗値と、第２の領域の抵抗値を示す第２の抵抗値と、入出力電流と、熱容量及び放熱係数とから、第２の温度を推定するモデルを含む。処理装置は、上記関係を用いて、第１の温度の検出値から第１の抵抗値を算出するとともに、第２の温度の前回推定値から第２の抵抗値を算出し、推定モデルを用いて第２の温度を推定する。

【0008】

上記の構成により、検出可能な電池モジュールの端部の領域の温度（第１の温度）、及び電池ユニットの入出力電流から、推定モデルを用いて電池モジュールの中央部の領域の温度（第２の温度）を精度良く推定することができる。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、バイポーラ型のニッケル水素電池によって構成される電池システムにおいて、モジュールの中央領域に温度センサが設けられない場合であっても、中央領域の温度を取得することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施の形態に従う電池システムの構成を模式的に示す図である。

【図2】電池ユニットの断面図である。

【図3】電池ユニットの分解斜視図である。

【図4】電池ユニットの使用中に電池モジュールの中央領域の温度が電池モジュールの端部領域の温度よりも高くなることを説明するための図である。

【図5】電池モジュールの発熱領域が、ｘ－ｙ平面において複数の領域に仮想的に区分される様子を示す図である。

【図6】領域Ａ１～Ａ９の各々における、温度と抵抗値との関係を示す図である。

【図7】電池モジュールの電気回路モデルの構成を示す図である。

【図8】領域Ａ５の温度を推定するためのモデルを説明するための図である。

【図9】領域Ａ５の温度の推定に伴って実行される処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明を繰り返さない。本開示の電池システムは、代表的には車両に適用されるが、車両以外にも適用可能である。

【0012】

図１は、本実施の形態に従う電池システムの構成を模式的に示す図である。図１を参照して、電池システム９０は、電池ユニット１と、電流センサ５３と、サーミスタ８０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とを備える。

【0013】

電池ユニット１は、複数の電池モジュール４が積層されて構成される。各電池モジュール４は、バイポーラ型のニッケル水素電池を含んで構成される。図１の例では、７つの電池モジュール４が記載されているが、電池モジュールの数はこれに限定されるものではない。隣接する電池モジュール４の間には、電池モジュール４を冷却するための冷媒が内部に流通する冷却板（図示せず）が設けられる。電池モジュール４の詳細な構成については、後述する。

【0014】

電流センサ５３は、電池ユニット１に入出力される（各電池モジュール４に入出力される）電流ＩＢを検出する。電流ＩＢの検出値は、ＥＣＵ１００に出力される。

【0015】

サーミスタ８０は、電池モジュール４の端部領域（後述）の温度を検出する。この例では、サーミスタ８０は、複数の電池モジュール４のうち代表的な１つの電池モジュール４（７つの電池モジュール４のうち真ん中のモジュール）に設けられて、その電池モジュールの端部領域の温度を検出するものとしているが、他の電池モジュールの温度を検出してもよい。サーミスタ８０の検出値は、ＥＣＵ１００に出力される。サーミスタ８０に代えて、他の種類の温度センサが用いられてもよい。

【0016】

また、電池システム９０は、電池ユニット１を冷却するためのファン（図示せず）を備える。

【0017】

ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリ１０５とを含む。ＣＰＵは、メモリ１０５に記憶された情報などに従って各種演算を実行する。メモリ１０５は、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）とを含む（いずれも図示せず）。ＲＯＭは、ＣＰＵにより実行されるプログラムなどを格納する。ＲＡＭは、ＣＰＵにより参照されるデータなどを一時的に格納する。ＥＣＵ１００の制御は、ソフトウェア処理により実現されるが、ＥＣＵ１００内に作製されたハードウェアにより実現されてもよい。

【0018】

ＥＣＵ１００は、各センサ信号、並びにメモリ１０５に記憶されたプログラム、データおよびマップなどに従って、サーミスタ８０が設けられた電池モジュール４の中央領域（後述）の温度を推定する。本実施の形態では、複数の電池モジュール４のうちサーミスタ８０が設けられた１つの電池モジュール４において代表的に温度が検出および推定される。

【0019】

また、電池モジュール４の中央領域の温度がしきい温度を超えた場合、ＥＣＵ１００は、電池ユニット１の過熱を抑制するための制御（一例として、電池ユニット１の充放電電流の制限、上記ファンの回転数の引き上げ、及び／又は、上記冷媒の量の増加など）を実行する。ＥＣＵ１００による制御については、後ほど詳しく説明する。

【0020】

なお、電池システム９０は、負荷５５に接続される。電池システム９０が車両に搭載される場合、負荷５５は、例えば、ＰＣＵ（Power Control Unit）、またはモータなどである。

【0021】

図２および図３を参照して、電池ユニット１および電池モジュール４の構成について説明する。図２は、電池ユニット１の断面図である。図３は、電池ユニット１の分解斜視図である。

【0022】

電池ユニット１は、積層体１１と、拘束具１２とを含む。積層体１１は、複数の電池モジュール４を含む。複数の電池モジュール４は、積層方向Ｚに積層される。積層体１１は、積層方向Ｚに配列する端面１３および端面１４を有する。

【0023】

電池モジュール４は、複数の電極層４１を含んで構成される。電極層４１は、セパレータ４４と、負極４５と、正極４３とを含む。セパレータ４４は、積層方向Ｚに配列する上面４６および下面４７を有する。負極４５は、上面４６に設けられる。正極４３は、下面４７に設けられる。

【0024】

また、電池モジュール４は、正極終端電極と、負極終端電極とをさらに含む（いずれも図示せず）。そのため、電池モジュール４において、正極終端電極と、負極終端電極との間に、複数の電極層４１が設けられる。

【0025】

隣接する電極層４１の間に１個の電池セルが形成される。ここで、電池モジュール４に、ｎ個の電極層（バイポーラ電極）４１が設けられているものとすると、ｎ個の電極層４１の間に、合計でｎ－１個の電池セルが形成される（ｎは自然数）。また、正極終端電極に隣接する電極層４１と、正極終端電極との間に１つの電池セルが形成される。負極終端電極に隣接する電極層４１と、負極終端電極との間に１つの電池セルが形成される。したがって、電池モジュール４は、積層方向Ｚに形成されるｎ＋１個の電池セルを含んでいる。各電池セルは、バイポーラ型のニッケル水素電池である。

【0026】

拘束具１２は、積層体１１を積層方向Ｚに拘束する。拘束具１２は、押圧板２０と、押圧板２１と、複数の接続軸２６とを含む。押圧板２０は、端面１３を押圧する。押圧板２１は、端面１４を押圧する。

【0027】

各接続軸２６は、押圧板２０および押圧板２１の間に配置され、押圧板２０および押圧板２１を接続する。各接続軸２６は、積層体１１の周囲を取り囲むように間隔をあけて配置されている（図３）。積層体１１は、外気に曝されており、積層体１１における電池モジュール４の熱は、外気に放出される。

【0028】

図４は、電池ユニット１の使用中に電池モジュール４の中央領域の温度が電池モジュール４の端部領域の温度よりも高くなることを説明するための図である。

【0029】

ｚ軸方向から電池モジュール４を視たときの電池モジュール４の中央領域５０５において、電池モジュール４の端部領域５１０よりも外部に熱が放出され難い（中央領域５０５および端部領域５１０は、ｚ軸方向にも広がる３次元領域である）。そのため、電池モジュール４の発熱領域５０２（矩形領域）では、中央領域５０５における放熱量は、端部領域５１０における放熱量よりも少ない。そのため、中央領域５０５の温度は、端部領域５１０の温度よりも高くなる。

【0030】

ここで、電池モジュール４において、温度が高い領域ほど、電池の反応抵抗（内部抵抗）が小さくなるため、電流量が増加する。よって、相対的に温度が高い中央領域５０５における電流量は、端部領域５１０における電流量よりも多くなる（中央領域５０５における電流密度は、端部領域５１０における電流密度よりも高い）。それゆえ、中央領域５０５における発熱量は、端部領域５１０における発熱量よりも多くなる。その結果、中央領域５０５の温度が端部領域５１０の温度よりも高くなる現象がさらに顕著になる。電池モジュール４がｘ－ｙ平面において広くなるほど、このような現象は、より顕著になる。なお、図４の例では、複数の電池モジュール４のうち、サーミスタ８０が設けられている代表的な電池モジュール４が示されているが、上記の現象は、他の電池モジュール４においても同様に発生する。

【0031】

電池システム９０において、ＥＣＵ１００は、発熱領域５０２において相対的に温度が高い中央領域５０５の温度に従って、電池ユニット１の過熱を抑制するための制御を実行することが好ましい。そこで、電池モジュール４の中央領域５０５の温度を検出するための温度センサが中央領域５０５に設けられることが好ましいようにも思われる。

【0032】

しかしながら、電池ユニット１の構造的な理由から、電池モジュール４の中央領域５０５に温度センサを設けることは難しい。仮に、温度センサが中央領域５０５に設けられる場合、電池ユニット１の構造の変更を要することがある。その結果、電池ユニット１の蓄電性能が低下してしまう可能性がある。

【0033】

そこで、本実施の形態に従う電池システム９０は、上記問題を解決するための構成を備える。具体的には、ＥＣＵ１００は、電池モジュール４の中央領域５０５の温度を推定する推定モデルを用いて、電流センサ５３およびサーミスタ８０の各検出値から、中央領域５０５の温度を推定する処理を繰り返し実行する。以下、上記のモデルと、ＥＣＵ１００による制御とについて詳しく説明する。まず、上記モデルについて詳しく説明する。

【0034】

図５は、電池モジュール４の発熱領域５０２が、ｘ－ｙ平面において複数の領域に仮想的に区分される様子を示す図である。

【0035】

図５において、発熱領域５０２は、領域Ａ１～Ａ９に区分される（領域Ａ１～Ａ９は、ｚ軸方向にも広がる３次元領域である）。本実施の形態では、ｘ－ｙ平面において領域Ａ１～Ａ９の面積が等しくなるように電池モジュール４が区分される。領域Ａ７は、端部領域５１０（図４）に相当し、その温度をＴ１とする。領域Ａ５は、中央領域５０５に相当し、その温度をＴ２とする。上述のように、中央部に位置する領域Ａ５の温度Ｔ２は、端部に位置する領域Ａ７の温度Ｔ１よりも高い。すなわち、温度Ｔ２と温度Ｔ１との温度差ΔＴ（＝Ｔ２－Ｔ１）は、０よりも大きい。以下、領域Ａ１～Ａ４，Ａ６～Ａ９（中央領域以外の領域）の温度が全てＴ１であると仮定される。

【0036】

図６は、領域Ａ１～Ａ９の各々における、温度と抵抗値との関係を示す図である。図６に示されるように、各領域の抵抗値は、領域の温度に依存する。具体的には、各領域において、温度が上昇するほど、電池の反応抵抗が低下するため、抵抗値が低下する。例えば、温度がＴ２である領域Ａ５の抵抗値Ｒ２は、温度がＴ１（＜Ｔ２）である領域Ａ７の抵抗値Ｒ１よりも小さい。

【0037】

この関係は、マップ６００としてメモリ１０５に記憶されている。この関係は、領域Ａ１～Ａ９のいずれかについて、実験などにより予め求められる。ｘ－ｙ平面における領域Ａ１～Ａ９の面積が同じであるため、当該いずれかの領域における温度および抵抗値の関係は、他の領域における温度および抵抗値の関係と同じであるものとして利用される。

【0038】

そのため、領域Ａ１～Ａ９の各々について、温度が与えられれば、ＥＣＵ１００は、マップ６００を用いて、領域の温度に従って領域の抵抗値を算出することができる。一例として、ＥＣＵ１００は、マップ６００を用いて、領域Ａ７（端部領域）の温度の検出値（サーミスタ８０の検出値）に従って領域Ａ７の抵抗値Ｒ１を算出する。ＥＣＵ１００は、マップ６００を用いて、領域Ａ５（中央領域）の温度の推定値（詳しくは後述）に従って領域Ａ５の抵抗値を算出する。

【0039】

図７および図８は、領域Ａ５の温度Ｔ２を推定するためのモデルを説明するための図である。以下の説明において、図５および図６を適宜参照する。

【0040】

図７は、図５のように区分された電池モジュール４の電気回路モデルの構成を示す図である。回路７００は、並列接続された抵抗ｒ１～ｒ９を含む。抵抗ｒ１～ｒ９は、それぞれ、図５の領域Ａ１～Ａ９の抵抗に相当する。

【0041】

前述したように、領域Ａ１～Ａ４，Ａ６～Ａ９（中央領域以外の領域）の温度は、全てＴ１であると仮定される。そのため、マップ６００の関係から、抵抗ｒ１～ｒ４，ｒ６～ｒ９の抵抗値は、全てＲ１である。また、抵抗ｒ５の抵抗値は、領域Ａ５（中央領域）の抵抗値であるＲ２である。

【0042】

図８を参照して、回路８００は、回路７００（図７）から、抵抗ｒ７（抵抗値Ｒ１）および抵抗ｒ５（抵抗値Ｒ２）が抜粋された回路である。回路８００は、抵抗ｒ５と、抵抗ｒ７とが並列に接続された回路に相当する。電圧Ｖは、電池モジュール４の正極終端電極と負極終端電極との間の電圧である。

【0043】

電流ＩＢＡは、電池ユニット１に入出力される電流ＩＢ（図１）のうち、抵抗ｒ５および抵抗ｒ７に流れる電流の合計である。

【0044】

電流Ｉ１は、電流ＩＢＡのうち、抵抗ｒ７に分流される電流である。言い換えれば、電流Ｉ１は、領域Ａ７（端部領域）に流れる電流である。

【0045】

電流Ｉ２は、電流ＩＢＡのうち、抵抗ｒ５に分流される電流である。言い換えれば、電流Ｉ２は、領域Ａ５（中央領域）に流れる電流である。

【0046】

電流Ｉ１、電流Ｉ２、抵抗値Ｒ１、抵抗値Ｒ２、電圧Ｖおよび電流ＩＢＡの関係は、次式（１）～式（３）を用いて以下のように表される。

【0047】

【数1】

【0048】

【数2】

【0049】

【数3】

【0050】

よって、図５の領域Ａ７（端部領域）の発熱量Ｗ１と、領域Ａ５（中央領域）の発熱量Ｗ２とについて、それぞれ、以下の式が成立する。

【0051】

【数4】

【0052】

ここで、ｘ－ｙ平面における領域Ａ１～Ａ９の面積が等しいため、領域Ａ１～Ａ９の各々の熱容量は等しい。この熱容量をαと記載すると、温度Ｔ１の温度上昇量（温度変化量）は、Ｗ１／αと表される。したがって、温度Ｔ１について、以下の式が成立する。

【0053】

【数5】

【0054】

式（５）において、Ｔ１’は、周期的に繰り返される後述の式（９）における前回の演算時のサーミスタ８０の検出値である。すなわち、温度Ｔ１を時間の関数としてＴ１（ｔ）と記載し、ＥＣＵ１００による演算間隔をΔｔと記載する場合、Ｔ１’＝Ｔ１（ｔ－Δｔ）である。ＥＣＵ１００は、式（９）の演算時のサーミスタ８０の検出値を、メモリ１０５に逐次格納する。そのため、Ｔ１’は、メモリに格納されている。

【0055】

また、ＥＣＵ１００は、後述の式（９）の演算により、中央領域５０５の温度Ｔ２を繰り返し推定する。ＥＣＵ１００は、式（９）の演算時の温度Ｔ２の推定値をメモリ１０５に逐次格納する。そのため、前回演算時の温度Ｔ２の推定値は、メモリに格納されている。

【0056】

ここで、温度Ｔ２について、以下の式が成立する。

【0057】

【数6】

【0058】

上式（６）において、温度Ｔ２’は、式（９）の前回演算時の温度Ｔ２の推定値（温度Ｔ２の前回値）を表す。具体的には、時刻ｔにおける温度Ｔ２の推定値をＴ２（ｔ）と記載すると、Ｔ２’＝Ｔ２（ｔ－Δｔ）である。

【0059】

Ｋは、電池モジュール４の放熱係数である。放熱係数Ｋは、温度Ｔ２と温度Ｔ１との温度差ΔＴ（＝Ｔ２－Ｔ１）の比例定数である。領域Ａ５（中央領域）における放熱量は、温度差ΔＴ’（＝Ｔ２’－Ｔ１’）に比例するため、ΔＴ’・Ｋと表される。すなわち、上式（６）において、右辺第３項は、放熱による温度Ｔ２の変化量を表す。また、右辺第２項は、発熱による温度Ｔ２の変化量を表す。

【0060】

発熱量Ｗ２と発熱量Ｗ１との差について、式（３），（４）から、以下の式が成立する。

【0061】

【数7】

【0062】

したがって、温度Ｔ２と温度Ｔ１との温度差ΔＴ＝Ｔ２－Ｔ１について、式（５）～（７）から、以下の式が成立する。

【0063】

【数8】

【0064】

式（８）において、左辺における温度Ｔ１の項が右辺に移項されると、温度Ｔ２について、以下の式が成立する。

【0065】

【数9】

【0066】

式（９）において、温度Ｔ１は、サーミスタ８０の検出値である。熱容量αおよび放熱係数Ｋは、実験などにより予め定められる定数（領域Ａ１～Ａ９によらず一定）であり、メモリ１０５に記憶されている。温度差ΔＴ’は、ＥＣＵ１００がメモリ１０５に記憶されている温度Ｔ１’，Ｔ２’を読み出してそれらの温度の差を演算することによって算出される。抵抗値Ｒ１は、温度Ｔ１の関数であり（図６）、マップ６００を用いて温度Ｔ１の検出値に従って定められる。抵抗値Ｒ２は、温度Ｔ２の関数であり、マップ６００を用いて温度Ｔ２’に従って定められる。

【0067】

電流ＩＢＡは、電流センサ５３（図２）の検出値としての電流ＩＢと、抵抗値Ｒ１，Ｒ２とに従って定められる（図７および図８）。

【0068】

したがって、ＥＣＵ１００は、式（９）を用いて、温度Ｔ１および電流ＩＢに従って温度Ｔ２を推定（取得）することができる。なお、温度Ｔ１，Ｔ２の初期値は、電池ユニット１の使用開始前（例えば、電池システム９０が搭載される車両の走行開始前）に、メモリ１０５に記憶されていてもよい。これらの初期値は、例えば、車両の外気の温度などに従って適宜予め定められる。

【0069】

なお、代表的な電池モジュール４（図２）における温度Ｔ１および温度Ｔ２は、それぞれ、他の電池モジュール４における、温度Ｔ１および温度Ｔ２に等しいものとして利用される。このように、複数の電池モジュール４のうち一部の代表的な電池モジュール４においてのみサーミスタ８０が設けられることによって、部品点数を削減することができる。

【0070】

以上のように、本実施の形態では、温度Ｔ１および電流ＩＢから温度Ｔ２を推定するためのモデルが示された。このモデルは、温度Ｔ１と、温度Ｔ２’と、抵抗値Ｒ１と、抵抗値Ｒ２と、電流ＩＢと、放熱係数Ｋおよび熱容量αとから、温度Ｔ２を推定するためのモデルである。ＥＣＵ１００は、マップ６００を用いて、温度Ｔ１から抵抗値Ｒ１を算出するとともに、温度Ｔ２’から抵抗値Ｒ２を算出し、上記モデルを用いて温度Ｔ２を推定する。

【0071】

次に、ＥＣＵ１００による制御について説明する。図９は、温度Ｔ２の推定に伴って実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、例えば、電池システム９０が搭載される車両の走行用システム起動中（車両のスタートスイッチがオン状態である間）に所定時間ごとに実行される。

【0072】

図９を参照して、ＥＣＵ１００は、電流センサ５３から電流ＩＢの検出値を取得する（ステップＳ１０）。次いで、ＥＣＵ１００は、サーミスタ８０から温度Ｔ１の検出値を取得する（ステップＳ２０）。そして、ＥＣＵ１００は、温度Ｔ１および電流ＩＢから温度Ｔ２を推定するためのモデルを用いて、式（９）に従って温度Ｔ１の検出値から温度Ｔ２を推定する（ステップＳ３０）。

【0073】

ステップＳ４０において、ＥＣＵ１００は、温度Ｔ２の推定値がしきい温度以上であるか否かを判定する。温度Ｔ２がしきい温度以上である場合（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、電池ユニット１を冷却するためのファンの回転数を、通常の回転数よりも高く設定する（ステップＳ５０）。これにより、電池ユニット１を過熱から保護することができる。なお、「通常の回転数」とは、温度Ｔ２がしきい温度未満であるときのファンの回転数（例えば、デフォルトの回転数）である。ステップＳ５０の処理の後、ＥＣＵ１００は、リターンに処理を移行する。

【0074】

他方、温度Ｔ２がしきい温度未満である場合（ステップＳＴ４０においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ファンの回転数を、通常の回転数に設定する（ステップＳ６０）。その後、ＥＣＵ１００は、リターンに処理を移行する。

【0075】

以上のように、本実施の形態に従う電池システム９０において、ＥＣＵ１００は、電池モジュール４の領域Ａ５（中央領域５０５）の温度を示す温度Ｔ２を推定する推定モデルを用いて、電流ＩＢおよび温度Ｔ１の各検出値から温度Ｔ２を推定する処理を繰り返し実行する。

【0076】

上記の構成により、検出可能な電池モジュール４の端部領域５１０（領域Ａ７）の温度Ｔ１、および電池ユニット１の電流ＩＢから、推定モデルを用いて電池モジュール４の中央領域５０５（領域Ａ５）の温度Ｔ２を精度良く推定することができる。

【0077】

したがって、バイポーラ型のニッケル水素電池によって構成される電池システム９０において、電池モジュール４の中央領域５０５に温度センサが設けられない場合であっても、中央領域５０５の温度Ｔ２を取得することができる。
［変形例］
上述の実施の形態では、複数の電池モジュール４のうち代表的な電池モジュール４のみにサーミスタ８０が設けられるものとした。これに対して、複数の電池モジュール４の各々にサーミスタが設けられてもよい。各サーミスタの検出値は、ＥＣＵ１００に出力される。

【0078】

この場合、ＥＣＵ１００は、温度Ｔ２の推定値を電池モジュール４ごとに演算する。そして、ＥＣＵ１００は、例えば、各電池モジュール４に対して演算された温度Ｔ２の７つの推定値の平均値（または、これらの推移値の少なくとも１つ）がしきい温度以上であるか否かに応じて、ステップＳ４０の処理を分岐させてもよい。

【0079】

また、ＥＣＵ１００は、図９のフローチャートのステップＳ４０の判定結果に応じて、電池ユニット１における充放電電流の上限を引き下げるか否かを決定してもよい。具体的には、ＥＣＵ１００は、ステップＳ５０の処理（ファンの回転数の引き上げ）に代えて、またはこの処理に加えて、電池ユニット１における充放電電流の上限を、デフォルトの上限から（例えば所定値だけ）引き下げられた上限に設定してもよい。これにより、充放電電流が抑制されるため、電池ユニット１を過熱から保護することができる。他方、ステップＳ６０において、ＥＣＵ１００は、電池ユニット１の充放電電流の上限を、デフォルトの上限に設定する。

【0080】

また、ＥＣＵ１００は、図９のフローチャートのステップＳ４０の判定結果に応じて、電池ユニット１を冷却するための冷媒の量を、デフォルトの量よりも大きくするか否かを決定してもよい。

【0081】

また、メモリ１０５は、ＥＣＵ１００に含まれるものとしたが、ＥＣＵ１００とは異なる構成要素であってもよい。

【0082】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0083】

１ 電池ユニット、４ 電池モジュール、１１ 積層体、５３ 電流センサ、８０ サーミスタ、９０ 電池システム、１０５ メモリ、５０２ 発熱領域、５０５ 中央領域、５１０ 端部領域、６００ マップ、７００，８００ 回路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】