特開 2024-155 電池管理装置および電池管理方法

(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】P2024000155

(43)【公開日】2024-01-05

(54)【発明の名称】電池管理装置および電池管理方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/633 20140101AFI20231225BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20231225BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20231225BHJP

   H01M 10/6572 20140101ALI20231225BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20231225BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20231225BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20231225BHJP

   H01M 10/6563 20140101ALI20231225BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20231225BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20231225BHJP

【ＦＩ】

H01M10/633

H01M10/48 301

H01M10/48 P

H01M10/44 P

H01M10/6572

H01M10/615

H01M10/625

H01M10/613

H01M10/6563

H01M10/647

H02J7/00 302A

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022098758

(22)【出願日】2022-06-20

(71)【出願人】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100117606

【弁理士】

【氏名又は名称】安部 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100136423

【弁理士】

【氏名又は名称】大井 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100121186

【弁理士】

【氏名又は名称】山根 広昭

(74)【代理人】

【識別番号】100130605

【弁理士】

【氏名又は名称】天野 浩治

(72)【発明者】

【氏名】川瀬 洋明

【テーマコード（参考）】

5G503

5H030

5H031

【Ｆターム（参考）】

5G503AA07

5G503BA01

5G503BB01

5G503CB11

5G503FA18

5G503HA01

5H030AA10

5H030AS08

5H030BB21

5H030FF22

5H030FF41

5H030FF42

5H030FF43

5H030FF44

5H031AA09

5H031HH01

5H031HH06

5H031KK03

(57)【要約】

【課題】複数の電池セルの連鎖的な熱分解を抑える。
【解決手段】電池管理装置１０は、電気特性測定部と温度測定部６２とペルチェ素子４０と伝熱部材５０と制御装置とを備える。上記制御装置は、上記電気特性測定部で測定された電気特性がアンバランス状態か否かを判定する第１判定部と、温度測定部６２で測定された電池セル２０の温度が下限温度以上か否かを判定する第２判定部と、上記第１判定部および上記第２判定部の判定結果がいずれも是である場合に、全ての電池セル２０のペルチェ素子４０を駆動して電池セル２０から伝熱部材５０に熱を送るように制御するセル温度制御部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電池セルの電気特性をそれぞれ測定する複数の電気特性測定部と、
複数の前記電池セルの温度を測定する１つまたは２つ以上の温度測定部と、
複数の前記電池セルとそれぞれ熱的に接続された複数のペルチェ素子と、
複数の前記ペルチェ素子とそれぞれ熱的に接続された１つまたは２つ以上の伝熱部材と、
前記電気特性測定部と前記温度測定部と前記ペルチェ素子とを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記電気特性測定部で測定された複数の前記電池セルの前記電気特性が所定のアンバランス状態であるか否かを判定する第１判定部と、
前記温度測定部で測定された前記電池セルの温度が予め定められた下限温度以上であるか否かを判定する第２判定部と、
前記第１判定部および前記第２判定部の判定結果がいずれも是である場合に、全ての前記電池セルに接続された前記ペルチェ素子を駆動して、予め定められた低温状態となるまで前記電池セルから前記伝熱部材に向かってそれぞれ熱を送るように制御するセル温度制御部と、を備える、
電池管理装置。

【請求項2】

複数の前記電池セルに対して選択的に接続される１つまたは２つ以上の抵抗体と、
複数の前記電池セルと前記抵抗体との電気的な断接状態を切り替える１つまたは２つ以上の切替部材と、
前記第１判定部および前記第２判定部の判定結果がいずれも是である場合に、前記切替部材を操作して、全ての前記電池セルを前記抵抗体と電気的に接続し、充電状態（State of charge；ＳＯＣ）が予め定められた低ＳＯＣ状態となるまで、複数の前記電池セルをそれぞれ放電するように制御するセル放電制御部と、
をさらに備える、
請求項１に記載の電池管理装置。

【請求項3】

前記電気特性測定部は、電圧を測定するように構成されており、
前記第１判定部は、前記電気特性測定部で測定された電圧の平均値と、複数の上記電池セルのそれぞれの電圧と、の差分が所定値以上である前記電池セルが存在する場合に、アンバランス状態であると判定するように構成されている、
請求項１または２に記載の電池管理装置。

【請求項4】

前記低温状態が、０±５℃の範囲に設定されている、
請求項１または２に記載の電池管理装置。

【請求項5】

前記低ＳＯＣ状態が、ＳＯＣ１０±５％の範囲に設定されている、
請求項２に記載の電池管理装置。

【請求項6】

複数の電池セルの電気特性をそれぞれ測定する電気特性測定部と、
複数の前記電池セルの温度を測定する１つまたは２つ以上の温度測定部と、
複数の前記電池セルとそれぞれ熱的に接続された複数のペルチェ素子と、
複数の前記ペルチェ素子とそれぞれ熱的に接続された１つまたは２つ以上の伝熱部材と、
前記電気特性測定部と前記温度測定部と前記ペルチェ素子とを制御する制御装置と、
を備える電池管理装置を用いる電池管理方法であって、
前記電気特性測定部で測定された複数の前記電池セルの前記電気特性が所定のアンバランス状態であるか否かを判定する第１判定工程と、
前記温度測定部で測定された前記電池セルの温度が予め定められた下限温度以上であるか否かを判定する第２判定工程と、
前記第１判定工程および前記第２判定工程の判定結果がいずれも是である場合に、全ての前記電池セルに接続された前記ペルチェ素子を駆動して、予め定められた低温状態となるまで前記電池セルから前記伝熱部材に向かってそれぞれ熱を送るように制御するセル温度制御工程と、を含む、電池管理方法。

【請求項7】

前記電池管理装置は、
複数の前記電池セルに対して選択的に接続される１つまたは２つ以上の抵抗体と、
複数の前記電池セルと前記抵抗体との電気的な断接状態を切り替える１つまたは２つ以上の切替部材と、をさらに備え、
前記第１判定工程および前記第２判定工程の判定結果がいずれも是である場合に、前記切替部材を操作して、全ての前記電池セルを前記抵抗体と電気的に接続し、充電状態（State of charge；ＳＯＣ）が予め定められた低ＳＯＣ状態となるまで、複数の前記電池セルをそれぞれ放電するように制御するセル放電制御工程と、をさらに含む、
請求項６に記載の電池管理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池管理装置および電池管理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、車両駆動用電源等として、複数の電池セルを組み合わせた組電池が用いられている。これに関連する従来技術文献として、特許文献１～４が挙げられる。電池セルは、例えば急速な充放電の繰り返しや環境温度の変化等によって、温度が高くなることがある。電池セルの温度が高くなりすぎると、電池性能、例えば充放電効率が低下することがある。これに関連して、例えば特許文献１には、電池セルが所定の高温状態にあると判定された時に、ペルチェ素子を電池セルから吸熱するように制御すると共に、冷却ファンを起動して、電池セルの温度を下げることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平８－１４８１８９号公報

【特許文献2】特開２０１５－１１９６０５号公報

【特許文献3】国際公開２０１３－１０５１５２号

【特許文献4】特開２００８－１０４２８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、電池セルは、内部短絡や外部短絡、過充電等の異常の発生等により、過度に温度が高くなることがある。組電池では、１つの電池セルの温度が高くなると、その熱が隣接する電池セルにも伝わってしまう。これにより、複数の電池セルの内部で連鎖的に熱分解反応が起こると、組電池の温度が上昇し続け、温度が制御できなくなることがあり得る。したがって、組電池においては、内部短絡等の異常の兆候を検出して、複数の電池セルの連鎖的な熱分解を抑えることができる電池管理装置および電池管理方法が殊に求められている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明により、複数の電池セルの電気特性をそれぞれ測定する複数の電気特性測定部と、複数の上記電池セルの温度を測定する１つまたは２つ以上の温度測定部と、複数の上記電池セルとそれぞれ熱的に接続された複数のペルチェ素子と、複数の上記ペルチェ素子とそれぞれ熱的に接続された１つまたは２つ以上の伝熱部材と、上記電気特性測定部と上記温度測定部と上記ペルチェ素子とを制御する制御装置と、を備える電池管理装置が提供される。上記制御装置は、上記電気特性測定部で測定された複数の上記電池セルの上記電気特性が所定のアンバランス状態であるか否かを判定する第１判定部と、上記温度測定部で測定された上記電池セルの温度が予め定められた下限温度以上であるか否かを判定する第２判定部と、上記第１判定部および上記第２判定部の判定結果がいずれも是である場合に、全ての上記電池セルに接続された上記ペルチェ素子を駆動して、予め定められた低温状態となるまで上記電池セルから上記伝熱部材に向かってそれぞれ熱を送るように制御するセル温度制御部と、を備える。

【0006】

上記電池管理装置は、上記第１判定部および上記第２判定部の判定結果がいずれも是である場合に、内部短絡等の異常の兆候が認められるものとして、全ての電池セルを低温状態にするように構成されている。これにより、複数の電池セルの連鎖的な熱分解を抑えることができ、組電池の温度上昇を抑制できる。また、ペルチェ素子を用いることで、特に温度の高い電池セルを迅速に冷却すると共に、軽量化かつ省スペース化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、一実施形態に係る電池管理装置の模式的な側面図である。

【図2】図２は、一実施形態に係る電池管理装置の回路図の一部である。

【図3】図３は、制御装置の機能ブロック図である。

【図4】図４は、制御のプロセスの一例を示すフローチャートである。

【図5】図５は、一実施形態に係る冷却時の気流の流れを示す図１対応図である。

【図6】図６は、一実施例における各電池セルの電圧と温度である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しながら、ここで開示される技術の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。

【0009】

［電池管理装置］
図１は、電池管理装置１０の模式的な側面図である。図２は、電池管理装置１０の回路図の一部である。なお、以下の説明において、図面中の符号Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｄは、左、右、上、下を表し、図面中の符号Ｘ、Ｙは、電池セル２０の配列方向、上下方向を、それぞれ表すものとする。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、電池管理装置１０ないし電池セル２０の設置形態を何ら限定するものではない。また、各図は模式図であり、必ずしも実際の実施品が忠実に反映されたものではない。以下では、同じ作用を奏する部材、部位には同じ符号を付し、重複する説明は適宜省略または簡略化する。

【0010】

電池管理装置１０は、複数の電池セル２０の温度を管理する装置である。複数の電池セル２０は、ここではハウジング２２の内部に収容されている。電池セル２０は、ここでは二次電池であり、例えばリチウムイオン電池である。なお、本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充放電が可能な蓄電デバイス全般を指す用語であって、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等のいわゆる蓄電池（化学電池）と、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（物理電池）と、を包含する広い概念である。

【0011】

電池セル２０の構成は従来同様であってよく、何ら限定されない。電池セル２０は、典型的には、図示しない電極体と電解質とが外装体の内部に収容されて構成されている。外装体は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼等の熱伝導性の良い金属材料で構成されている。電池セル２０は、ここでは外形が扁平かつ有底の直方体形状（角形）である。電池セル２０は、平板状の底面２０ｂと、底面２０ｂから図１の上方に延びる側面２０ｓと、図示しない正極端子および負極端子を有する。ただし、電池セル２０の形状は角形に限定されず、円柱や袋状等の任意の形状であってよい。底面２０ｂは、後述する第１伝熱板３０と対向している。

【0012】

複数の電池セル２０は、幅広の側面２０ｓが対向するように、配列方向Ｘに沿って配置されている。複数の電池セル２０は、相互に電気的に接続され、組電池を構成している。なお、図１では、電池セル２０の数が４つだが、実際にはさらに多く、例えば１０個以上、１０～３０個程度であり得る。図２に示すように、複数の電池セル２０は、ここでは金属製のバスバー（図示せず）を介して直列に接続されている。ただし、他の実施形態において、複数の電池セル２０は並列に接続されていてもよい。複数の電池セル２０は、ここでは車両駆動用のモータや空調装置等を制御するインバータ２４に接続されている。

【0013】

本実施形態の電池管理装置１０は、図１に示すように、複数の第１伝熱板３０と、複数のペルチェ素子４０と、第２伝熱板５０と、複数の温度測定ユニット６２（図３も参照）と、複数の電圧測定ユニット６４（図３参照）と、送風機８０と、制御装置７０（図３参照）と、抵抗体９０（図２、図３参照）と、スイッチ９２（図２、図３参照）と、複数のリレー９４、９６（図２、図３参照）と、を備えている。本実施形態において、第２伝熱板５０はペルチェ素子と熱的に接続された伝熱部材の一例であり、温度測定ユニット６２は電池セル２０の温度を測定する温度測定部の一例であり、電圧測定ユニット６４は電池セル２０の電気特性を測定する電気特性測定部の一例であり、リレー９４、９６は切替部材の一例である。

【0014】

複数の第１伝熱板３０は、一方の面（図１の上面）が、複数の電池セル２０（詳しくは、電池セル２０の外装体）の底面２０ｂにそれぞれ接触している。複数の第１伝熱板３０は、電池セル２０に接する面とは逆側の面（図１の下面）が、後述するペルチェ素子４０に接触している。第１伝熱板３０は、電池セル２０の底面２０ｂと略同じ大きさを有するシート状である。第１伝熱板３０は、例えばアルミ箔等の熱伝導性に優れる素材からなっている。ただし、第１伝熱板３０の材料は特に限定されない。また、第１伝熱板３０は必須ではなく、他の実施形態において省略することもできる。

【0015】

複数のペルチェ素子４０は、一方の面（図１の上面）が、複数の第１伝熱板３０にそれぞれ接触し、他方の面（図１の下面）が、後述する第２伝熱板５０に接触している。ペルチェ素子４０は、ここでは第１伝熱板３０を介して電池セル２０と熱的に接続されている。ただし、ペルチェ素子４０は、第１伝熱板３０を介さずに直接、各電池セル２０と熱的に接続されていてもよい。なお、本明細書において「熱的に接続」とは、両者の間で熱伝導可能であることを意味し、両者の間に第１伝熱板３０等の介在物が介在するかどうかを問わない用語である。

【0016】

複数のペルチェ素子４０は、図１に示すように、それぞれ、電源４１ａを有する複数の制御回路４１を備えている。複数の制御回路４１は、制御装置７０（図３参照）と電気的に接続され、複数のペルチェ素子４０をそれぞれ制御するように構成されている。電源４１ａは、ここでは電圧を印加する向きを切り替え可能であり、ペルチェ素子４０に対して第１の向きの電流、または、第１の向きとは逆方向の第２の向きの電流を選択的に流すことが可能なように構成されている。電源４１ａの電圧の印加向きは、後述するセル温度制御部７６によって制御される。

【0017】

ペルチェ素子４０は、電流を流すことにより、一方の端部から他方の端部に向かって熱を移動させることができる半導体素子である。ペルチェ素子４０による熱の移動方向は、電流の向きを変えることで変更することができる。ペルチェ素子４０による時間当たりの熱の移動量は一般にリニアではないが、電流に応じて変化する。なお、１つのペルチェ素子４０とは、ここでは、同期して制御される１群のペルチェ素子４０を意味し、物理的に分かれているかどうかを問わない用語である。

【0018】

ペルチェ素子４０としては、従来公知のものを利用でき、特に限定されない。１つのペルチェ素子４０は、例えばＰ型半導体およびＮ型半導体を有している。Ｐ型半導体およびＮ型半導体のうちのいずれか一方から他方に電流を流すことにより、第１伝熱板３０が吸熱する。これによって、第１伝熱板３０から第２伝熱板５０に熱が移動して、電池セル２０を冷却することができる。

【0019】

第２伝熱板５０は、複数のペルチェ素子４０の他方の面（図１の下面）に熱的に接続されている。第２伝熱板５０は、放熱板の役割を担っている。第２伝熱板５０は、複数のペルチェ素子４０を介して、複数の電池セル２０の間を熱的に接続している。第２伝熱板５０の数は、ここでは１つである。第２伝熱板５０は、ここでは複数の電池セル２０の底面２０ｂの全体と概ね同じ面積を有する平板状の部材である。第２伝熱板５０は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等の熱伝導性に優れる素材からなっている。ただし、第２伝熱板５０の材料は特に限定されない。第２伝熱板５０は、例えば熱を効率よく放出するラジエータ構造や放熱フィン等を有していてもよい。

【0020】

複数の温度測定ユニット６２は、複数の電池セル２０の温度をそれぞれ測定するためのものである。温度測定ユニット６２は、例えば電池セル２０の側面２０ｓや図示しない電極端子、あるいはバスバー等に取り付けられている。温度測定ユニット６２の構成は特に限定されない。温度測定ユニット６２は、例えば測温抵抗体（サーミスタ）や熱電対等で構成されている。温度測定ユニット６２の数は、ここでは電池セル２０の数と同数である。ただし、温度測定ユニット６２は、複数の電池セル２０の代表値（代表温度）を測定するように配置されていてもよい。温度測定ユニット６２は、例えば複数の電池セル２０のうちの１つに取り付けられていてもよい。この場合、一部の電池セル２０の温度は、他の電池セル２０の温度（例えば代表温度）から推定される推定値であってもよい。また、温度測定ユニット６２は、ハウジング２２の壁面に取り付けられ、全部の電池セル２０の温度をまとめて測定するものであってもよい。温度測定ユニット６２は、制御装置７０（図３参照）と電気的に接続されている。温度測定ユニット６２は、制御装置７０によって制御される。

【0021】

複数の電圧測定ユニット６４は、複数の電池セル２０の電圧（端子間電圧）Ｖｎ（ここでは、ｎ＝１～４）をそれぞれ測定するためのものである。電圧測定ユニット６４は、例えば電池セル２０の図示しない電極端子やバスバー等に取り付けられている。電圧測定ユニット６４の構成は特に限定されない。電圧測定ユニット６４は、例えば、従来公知の電圧測定機能を有する電子部品（例えば電圧検知線）、電子機器等で構成されている。なお、ここでは電池セル２０の電気特性として電圧を測定しているが、その他の電気特性であってもよい。例えば、他の実施形態において、電圧測定ユニット６４にかえて電流測定ユニットを備えていてもよい。電圧測定ユニット６４の数は、ここでは電池セル２０の数と同数である。電圧測定ユニット６４は、制御装置７０（図３参照）と電気的に接続されている。電圧測定ユニット６４は、制御装置７０によって制御される。

【0022】

送風機８０は、第２伝熱板５０ないしハウジング２２の内部に風を送る装置である。送風機８０は、例えば回転動作することによってハウジング２２の吸気口２２ａから気体（空気）を取り込み、排気口２２ｂから気体を排出する冷却ファンである。なお、ここでは吸気口２２ａが、ハウジング２２の左側面において、上下方向の中央よりも下側に設けられている。排気口２２ｂが、ハウジング２２の右側面において、上下方向の中央よりも上側に設けられている。ただし、他の実施形態において、吸気口２２ａが上側に設けられ、排気口２２ｂが下側に設けられていてもよい。送風機８０は、制御装置７０（図３参照）と電気的に接続されている。送風機８０の駆動と停止は、制御装置７０によって制御される。送風機８０は、後述するペルチェ素子４０が駆動する際に同時に駆動するように構成されていてもよい。ただし、送風機８０は必須ではなく、他の実施形態において省略することもできる。また、ハウジング２２の内部は、制御装置７０と電気的に接続された図示しない恒温維持装置によって所定値以下の温度（例えば４０℃以下、好ましくは常温（２５±５℃）の範囲内）に維持されていてもよい。

【0023】

スイッチ９２は、図２に示すように、複数の電池セル２０とインバータ２４との直列回路に設けられている。スイッチ９２は、複数の電池セル２０とインバータ２４とが接続されたＯＮの状態と、複数の電池セル２０とインバータ２４とが遮断されたＯＦＦの状態とを切り替え可能な装置である。スイッチ９２は、制御装置７０（図３参照）と電気的に接続されている。スイッチ９２のＯＮとＯＦＦは、制御装置７０によって切り替えられる。スイッチ９２は通常、ＯＮの状態となっている。

【0024】

抵抗体９０は、図２に示すように、複数の電池セル２０にそれぞれ接続されている。詳しくは、図２において、左から１番目および３番目の電池セル２０の正極側、および左から４番目（一番右）の電池セル２０の負極側が、第１回路ｃ１を介して抵抗体９０に接続されている。また、左から２番目および４番目の電池セル２０の正極側が、第２回路ｃ２により抵抗体９０に接続されている。このように複数の電池セル２０を抵抗体９０とそれぞれ接続することで、電池セル２０の充電状態（State of charge；ＳＯＣ）を個別に制御しやすくなる。なお、抵抗体９０は、ここでは１つであるが、例えば複数の第１回路ｃ１および複数の第２回路ｃ２にそれぞれ設けられていてもよい。

【0025】

図２に示すように、複数のリレー９４は、電池セル２０と抵抗体９０とを連結する第１回路ｃ１に設けられている。複数のリレー９６は、電池セル２０と抵抗体９０とを連結する第２回路ｃ２に設けられている。複数のリレー９４、９６は、電池セル２０と抵抗体９０とが接続されたＯＮの状態と、電池セル２０と抵抗体９０とが遮断されたＯＦＦの状態とを切り替え可能な装置である。複数のリレー９４、９６は、制御装置７０（図３参照）と電気的に接続されている。複数のリレー９４、９６のＯＮとＯＦＦは、制御装置７０によって切り替えられる。これにより、抵抗体９０が電池セル２０に対して選択的に接続される。複数のリレー９４、９６は、通常、ＯＦＦの状態となっている。

【0026】

制御装置７０は、ＢＭＵ（Battery Monitoring Unit）を含んでいる。図３は、制御装置７０の機能ブロック図である。制御装置７０は、電圧取得部７１と、平均電圧算出部７２と、第１判定部７３と、温度取得部７４と、第２判定部７５と、セル温度制御部７６と、セル放電制御部７７と、を備えている。

【0027】

電圧取得部７１は、複数の電圧測定ユニット６４を制御して複数の電池セル２０の電圧をそれぞれ測定し、電圧Ｖｎ（ｎ＝電池セル２０の数）を取得するように構成されている。平均電圧算出部７２は、電圧取得部７１で取得された複数の電池セル２０の電圧の平均値Ｖａｖｅを算出するように構成されている。第１判定部７３は、複数の電池セル２０の電圧Ｖｎを、平均電圧算出部７２で算出された電圧の平均値Ｖａｖｅとそれぞれ対比して、予め定められたアンバランス状態であるか否かを判定するように構成されている。温度取得部７４は、複数の温度測定ユニット６２を制御して複数の電池セル２０の温度Ｔｎ（ｎ＝電池セル２０の数）をそれぞれ測定し、温度Ｔｎを取得するように構成されている。第２判定部７５は、少なくとも上記電圧Ｖｎと平均値Ｖａｖｅとの差が最も大きい（アンバランスな）電池セル２０について、温度取得部７４で取得された温度Ｔｎが予め定められた温度（下限温度）以上であるか否かを判定するように構成されている。

【0028】

セル温度制御部７６は、第１判定部７３および第２判定部７５の判定結果に基づいて、制御回路４１を介してペルチェ素子４０を駆動するように構成されている。セル温度制御部７６は、第１判定部７３で複数の電池セル２０が予め定められたアンバランス状態であると判定され、かつ、第２判定部７５で予め定められた下限温度以上であると判定された場合に、全ての電池セル２０に接続されているペルチェ素子４０を、電池セル２０から第２伝熱板５０に向かって熱を送るように駆動する。これにより、全ての電池セル２０が冷却され、全ての電池セル２０が予め定められた低温状態となる。一方、セル温度制御部７６は、第１判定部７３で複数の電池セル２０が予め定められたアンバランス状態ではないと判定された場合、および、第２判定部７５で予め定められた下限温度よりも低いと判定された場合に、ペルチェ素子４０を駆動させない。これにより、効率化が図れる。

【0029】

セル放電制御部７７は、第１判定部７３および第２判定部７５の判定結果に基づいて、複数のリレー９４、９６の断接状態を切り替えるように構成されている。セル放電制御部７７は、第１判定部７３で複数の電池セル２０が予め定められたアンバランス状態であると判定され、かつ、第２判定部７５で予め定められた下限温度よりも高温であると判定された場合に、複数のリレー９４、９６を操作してＯＮの状態とし、全ての電池セル２０を抵抗体９０と電気的に接続させる。そして、複数の電池セル２０が予め定められた低ＳＯＣ状態となるまで、複数の電池セル２０をそれぞれ放電するように制御する。

【0030】

セル放電制御部７７は、ここではさらに第１判定部７３および第２判定部７５の判定結果に基づいて、スイッチ９２をＯＮからＯＦＦに切り替えるように構成されている。スイッチ９２の切り替えは、例えば複数のリレー９４、９６の断接状態を切り替える前、あるいは断接状態を切り替えるのと同時に行われるように構成されていてもよい。

【0031】

一般に、電池セル２０は、ＳＯＣが高いほど、すなわち、内部エネルギーが高いほど、発熱量が多くなる。したがって、セル温度制御部７６に加えてセル放電制御部７７を備えることで、組電池の温度上昇をより的確に抑えることができる。ただし、セル放電制御部７７は必須ではなく、他の実施形態において省略することもできる。

【0032】

制御装置７０の構成は特に限定されないが、例えばマイクロコンピュータを備えている。マイクロコンピュータは、例えば、外部機器からデータ等を受信するインターフェイス（Ｉ／Ｆ）と、プログラムの命令を実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ：central processing unit）と、ＣＰＵが実行するプログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）と、プログラムを展開するワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ（random access memory）と、上記プログラムや各種データを格納するメモリ等の記憶装置と、を備えていてもよい。

【0033】

電池管理装置１０は、各種用途に利用可能であるが、例えば、複数の電池セル２０を含む組電池と共に、乗用車、トラック等の車両に好適に搭載できる。車両の種類は特に限定されないが、例えば、複数の電池セル２０から供給される電力によって動作するモータのみを動力源とする電気自動車（ＢＥＶ；Battery Electric Vehicle）、あるいは、内燃機関と、複数の電池セル２０から供給される電力によって動作するモータと、を備えるハイブリッド自動車（ＨＥＶ；Hybrid Electric Vehicle）であってもよい。また、ハイブリッド車両は、外部電源によって複数の電池セル２０を充電可能なプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ；Plug-in Hybrid Electric Vehicle）であってもよい。

【0034】

［電池管理方法］
図４は、電池管理装置１０の制御のフローチャートである。ここに開示される制御を開始または終了するタイミングは特に制限されない。例えば、電池管理装置１０が車両に搭載されている場合は、ユーザが車両の動力源を始動させた際にこの制御を開始し、ユーザが車両の動力源を制動させた際にこの制御を終了するようにしてもよい。あるいは、ユーザが車両の動力源を制動させたまま放置している間も、この制御を行ってもよい。ここに開示される制御は、例えば所定のインターバルを介して定期的に行ってもよいし、随時行ってもよい。なお、以下の制御において、「ＹＥＳ」は是と同義であり、「ＮＯ」は否と同義である。

【0035】

本実施形態では、まずステップＳ１において、電圧取得部７１によって、電圧測定ユニット６４が駆動され、複数の電池セル２０の電圧Ｖｎ（ここではＶ１～Ｖ４）が取得される。次に、ステップＳ２では、平均電圧算出部７２によって、電圧測定ユニット６４から取得された電圧Ｖ１～Ｖ４の平均値Ｖａｖｅが算出される。

【0036】

続くステップＳ３では、第１判定部７３によって、複数の電池セル２０の電圧Ｖ１～Ｖ４と、平均電圧算出部７２で算出された電圧の平均値Ｖａｖｅとの差分をそれぞれ求め、予め定められたアンバランス状態か否かが判定される。アンバランス状態と判定する差分の値は、制御装置７０に予め記憶されている。特に限定されるものではないが、一例では、平均値Ｖａｖｅから０．５Ｖ以上乖離した電池セル２０が１つでもあれば、複数の電池セル２０がアンバランス状態であると判定される。このように電圧を用いて判定することで、簡便かつ迅速にアンバランス状態を把握でき、電池セル２０の内部短絡等の異常の兆候を早期に検出できる。本実施形態において、ステップＳ３は、第１判定工程の一例である。

【0037】

複数の電池セル２０がアンバランス状態にない場合（ステップＳ３の結果がＮＯである場合）には、ステップＳ４のようにペルチェ素子４０は駆動されずに制御を終了する。

【0038】

一方、複数の電池セル２０がアンバランス状態にある場合（ステップＳ３の結果がＹＥＳである場合）には、ステップＳ５において、温度取得部７４によって、電池セル２０の温度Ｔが温度測定ユニット６２から取得される。本実施形態では、少なくともアンバランスな電池セル２０の温度Ｔが取得される。ここでは、複数の電池セル２０の温度Ｔｎ（Ｔ１～Ｔ４）がそれぞれ取得される。次に、ステップＳ６では、第２判定部７５によって、少なくともアンバランスな電池セル２０の温度が予め定められた下限温度以上であるか否かが判定される。下限温度は、制御装置７０に予め記憶されている。下限温度は、典型的には、常温（２５±５℃）と同じか、それよりも低い温度である。特に限定されるものではないが、概ね３０℃以下、例えば２０±５℃であるとよい。下限温度は、ここでは２５℃である。本実施形態において、ステップＳ６は、第２判定工程の一例である。

【0039】

少なくともアンバランスな電池セル２０の温度が下限温度未満である場合（ステップＳ６の結果がＮＯである場合）には、ステップＳ７のようにペルチェ素子４０は駆動されずに制御を終了する。

【0040】

一方、アンバランスな電池セル２０の温度が下限温度以上である場合（ステップＳ６の結果がＹＥＳである場合）には、ステップＳ８において、セル放電制御部７７によって、まずスイッチ９２がＯＦＦの状態とされる。これにより、インバータ２４への電力の供給が遮断され、組電池（複数の電池セル２０）が外部の車載機器から隔離される。例えば車両の場合は、走行が停止される。

【0041】

次に、ステップＳ９では、セル温度制御部７６によって、制御回路４１を介してペルチェ素子４０が駆動され、電池セル２０から第２伝熱板５０に熱を移動するように制御される。これにより、電池セル２０が予め定められた低温状態となるまで冷却される。特に限定されるものではないが、低温状態は、典型的には、電池セル２０の温度が常温（２５±５℃）よりも低い温度、好ましくは０±１０℃、例えば０±５℃の状態である。低温状態は、ここでは０℃の状態である。これにより、複数の電池セル２０の連鎖的な熱分解をより的確に抑えることができる。本実施形態において、ステップＳ９は、セル温度制御工程の一例である。

【0042】

本実施形態では、ステップＳ９において、さらにセル温度制御部７６によって送風機８０が駆動される。図５は、冷却時の気流の流れを示す図１対応図である。なお、図５では電池セル２０、ハウジング２２、送風機８０以外の図示を省略している。図５に示すように、送風機８０によってハウジング２２の吸気口２２ａから取り込まれた空気は、高温の電池セル２０ないし第２伝熱板５０によって温められる。これによって、図５に矢印で示すような気流が生じる。その結果、ハウジング２２内にこもった熱が放熱されて、効率的に電池セル２０が冷却される。そしてステップＳ１０に進む。

【0043】

続いて、ステップＳ１０において、セル放電制御部７７によって、複数のリレー９４、９６が全てＯＮ状態とされ、全ての電池セル２０が抵抗体９０と電気的に接続される。そして、全ての電池セル２０が予め定められた低ＳＯＣ状態となるまで、それぞれ放電される。全ての電池セルを低ＳＯＣ状態まで放電させることにより、複数の電池セルの連鎖的な熱分解をより的確に抑えることができる。特に限定されるものではないが、低ＳＯＣ状態は、ＳＯＣが概ね３０％以下、好ましくは２０％以下、例えば１０±５％の状態である。低ＳＯＣ状態は、ここではＳＯＣ１０％の状態である。これにより、複数の電池セル２０の連鎖的な熱分解をより的確に抑えることができる。本実施形態において、ステップＳ１０は、セル放電制御工程の一例である。そして制御を終了する。

【0044】

以上のように、電池管理装置１０は、ステップＳ３およびステップＳ６の結果がいずれも是と判定された場合に、内部短絡等の異常の兆候が認められるものとして、全ての電池セル２０を冷却するように構成されている。ここではさらに、全ての電池セル２０を放電するように構成されている。これにより、複数の電池セル２０の連鎖的な熱分解を抑えることができ、組電池の温度上昇を抑制できる。また、ペルチェ素子４０を用いることで、電池セルを迅速に冷却すると共に、軽量化かつ省スペース化を実現できる。

【0045】

図６は、一実施例における各電池セル２０の電圧と温度である。図６のＮｏ．１２は、電圧取得部７１で取得された電圧Ｖｎが、平均電圧算出部７２で算出された電圧の平均値Ｖａｖｅから０．５Ｖ以上乖離し、かつ、温度取得部７４で取得された温度Ｔｎが、２５℃よりも高い電池セル２０である。電池管理装置１０によれば、このような電池セル２０を、内部短絡等の異常の兆候が認められるものとして検出し、早期に適切に対処することができる。

【0046】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は一例に過ぎない。本発明は、他にも種々の形態にて実施することができる。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。請求の範囲に記載の技術には、上記に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。

【0047】

例えば、上記した図３の実施形態では、第１判定部７３は、複数の電池セル２０の電圧を、平均電圧算出部７２で算出された電圧の平均値とそれぞれ対比して、予め定められたアンバランス状態であるか否かを判定するように構成されていた。しかしこれには限定されない。変形例では、平均電圧算出部７２にかえてＳＯＣ算出部を備えていてもよい。ＳＯＣ算出部には、「電圧－ＳＯＣチャート」が予め記憶されている。ＳＯＣ算出部は、電圧測定ユニット６４で測定された電圧を「電圧－ＳＯＣチャート」と対比して、電池セル２０のＳＯＣを算出するように構成されている。この場合、第１判定部７３は、図４のステップＳ３において、ＳＯＣ算出部で算出されたＳＯＣに基づいてアンバランス状態であるか否かを判定するように構成されていてもよい。より具体的には、平均のＳＯＣから所定以上（例えば１０％以上、２０％以上）ＳＯＣが乖離した電池セル２０があれば、アンバランス状態であると判定してもよい。

【0048】

また、上記した図３の実施形態では、電気特性測定部が電圧測定ユニット６４であった。しかしこれには限定されない。変形例では、電圧測定ユニット６４にかえて電流測定ユニットを備えていてもよい。その場合、電流測定ユニットによって測定された電流の積算値から、電池セル２０の電圧ないしＳＯＣを算出してもよい。

【0049】

例えば、上記した図４の実施形態では、ステップＳ１～３の後にステップＳ５～６を行っていた。しかしこれには限定されない。変形例において、ステップＳ５～６の後にステップＳ１～３を行ってもよい。また、ステップＳ９、Ｓ１０の順序は逆であってもよい。さらにステップＳ８は省略してもよい。

【0050】

以上の通り、ここで開示される技術の具体的な態様として、以下の各項に記載のものが挙げられる。
項１：複数の電池セルの電気特性をそれぞれ測定する複数の電気特性測定部と、複数の上記電池セルの温度を測定する１つまたは２つ以上の温度測定部と、複数の上記電池セルとそれぞれ熱的に接続された複数のペルチェ素子と、複数の上記ペルチェ素子とそれぞれ熱的に接続された１つまたは２つ以上の伝熱部材と、上記電気特性測定部と上記温度測定部と上記ペルチェ素子とを制御する制御装置と、を備え、上記制御装置は、上記電気特性測定部で測定された複数の上記電池セルの上記電気特性が所定のアンバランス状態であるか否かを判定する第１判定部と、上記温度測定部で測定された上記電池セルの温度が予め定められた下限温度以上であるか否かを判定する第２判定部と、上記第１判定部および上記第２判定部の判定結果がいずれも是である場合に、全ての上記電池セルに接続された上記ペルチェ素子を駆動して、予め定められた低温状態となるまで上記電池セルから上記伝熱部材に向かってそれぞれ熱を送るように制御するセル温度制御部と、を備える、電池管理装置。
項２：複数の上記電池セルに対して選択的に接続される１つまたは２つ以上の抵抗体と、複数の上記電池セルと上記抵抗体との電気的な断接状態を切り替える１つまたは２つ以上の切替部材と、上記第１判定部および上記第２判定部の判定結果がいずれも是である場合に、上記切替部材を操作して、全ての上記電池セルを上記抵抗体と電気的に接続し、充電状態（State of charge；ＳＯＣ）が予め定められた低ＳＯＣ状態となるまで、複数の上記電池セルをそれぞれ放電するように制御するセル放電制御部と、をさらに備える、項１に記載の電池管理装置。
項３：上記電気特性測定部は、電圧を測定するように構成されており、上記第１判定部は、上記電気特性測定部で測定された電圧の平均値と、複数の上記電池セルのそれぞれの電圧と、の差分が所定値以上である上記電池セルが存在する場合に、アンバランス状態であると判定するように構成されている、項１または項２に記載の電池管理装置。
項４：上記低温状態が、０±５℃の範囲に設定されている、項１～項３のいずれか１つに記載の電池管理装置。
項５：上記低ＳＯＣ状態が、ＳＯＣ１０±５％の範囲に設定されている、項２に記載の電池管理装置。

【符号の説明】

【0051】

１０ 電池管理装置
２０ 電池セル
３０ 第１伝熱板
４０ ペルチェ素子
５０ 第２伝熱板（伝熱部材）
６２ 温度測定ユニット（温度測定部）
６４ 電圧測定ユニット（電気特性測定部）
７０ 制御装置
７１ 電圧取得部
７３ 第１判定部
７４ 温度取得部
７５ 第２判定部
７６ セル温度制御部
７７ セル放電制御部
９０ 抵抗体
９４、９６ リレー（切替部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】