特許 7064692 蓄電装置、管理装置、及び蓄電装置の状態判定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-27

(45)【発行日】2022-05-11

(54)【発明の名称】蓄電装置、管理装置、及び蓄電装置の状態判定方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/48 20060101AFI20220428BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20220428BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20220428BHJP

   B60L 50/16 20190101ALI20220428BHJP

   B60K 1/04 20190101ALI20220428BHJP

【ＦＩ】

H01M10/48 P

H01M10/48 301

H02J7/00 Q ZHV

B60L3/00 S

B60L50/16

B60K1/04 Z

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2017185064

(22)【出願日】2017-09-26

(65)【公開番号】P2019061847

(43)【公開日】2019-04-18

【審査請求日】2020-07-31

(73)【特許権者】

【識別番号】507151526

【氏名又は名称】株式会社ＧＳユアサ

(74)【代理人】

【識別番号】110001036

【氏名又は名称】特許業務法人暁合同特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】福島 敦史

(72)【発明者】

【氏名】水田 芳彦

【審査官】辻丸 詔

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５２３３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１８１９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２２３３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０７６４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０５７５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０２２２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０３５２９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／４２－１０／４８

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｂ６０Ｌ ３／００

Ｂ６０Ｌ ５０／１６

Ｂ６０Ｋ １／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電素子を備えた蓄電装置であって、
蓄電装置の２つの部位の温度をそれぞれ測定する第１及び第２の測温部と、
前記第１及び第２の各測温部から取得した各温度の温度差に基づいて前記蓄電素子の安定状態を判定する管理装置と、を備え、
前記蓄電素子が複数個集積して組電池を構成し、前記第１及び第２の各測温部は、前記組電池のうちの異なる蓄電素子の温度を測定し、
前記第１の測温部は、前記組電池のうちの放熱しやすい蓄電素子の温度を測定し、
前記第２の測温部は、前記組電池のうちの放熱しにくい蓄電素子の温度を測定し、
前記管理装置は、前記第１及び第２の各測温部により放熱しやすい前記蓄電素子と放熱しにくい前記蓄電素子のみ温度を取得し、取得した２つの前記蓄電素子の温度差に基づいて、前記蓄電素子の安定状態を判定する、蓄電装置。

【請求項2】

請求項１に記載の蓄電装置であって、前記第１の測温部は前記組電池の端部に位置する前記蓄電素子の温度を測定し、前記第２の測温部は前記組電池の中央部に位置する前記蓄電素子の温度を測定する蓄電装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置であって、
前記管理装置は、前記温度差とタイマを併用して、前記蓄電素子の安定状態を判定する蓄電装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の蓄電装置であって、
前記管理装置は、前記蓄電素子が安定状態の場合、前記蓄電素子の劣化状態又は寿命を判定する蓄電装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の蓄電装置であって、クランキングにより始動される内燃機関を備えた車両に搭載されており、
前記管理装置は、前記内燃機関の前記クランキングを実行する信号を受けたことを条件に前記蓄電素子の安定状態を判定する蓄電装置。

【請求項6】

蓄電素子を備えた蓄電装置の状態を判定する方法であって、
蓄電装置の異なる２つの部位の温度をそれぞれ測定し、前記２つの部位の温度の温度差情報に基づいて前記蓄電素子の安定状態を判定し、
前記蓄電装置の異なる２つの部位として、複数個集積した前記蓄電素子のうち、放熱しやすい蓄電素子と放熱しにくい蓄電素子のみ温度を測定し、測定した２つの前記蓄電素子の温度差に基づいて、前記蓄電素子の安定状態を判定する、蓄電装置の状態判定方法。

【請求項7】

請求項６に記載の蓄電装置の状態判定方法であって、
前記温度差とタイマを併用して、前記蓄電素子の安定状態を判定する、蓄電装置の状態判定方法。

【請求項8】

請求項６又は請求項７に記載の蓄電装置の状態判定方法であって、
前記蓄電素子が安定状態の場合、前記蓄電素子の劣化状態又は寿命を判定する、蓄電装置の状態判定方法。

【請求項9】

蓄電素子を管理する管理装置であって、
前記蓄電素子を備えた蓄電装置の異なる２つの部位の温度をそれぞれ測定する第１及び第２の測温部から取得した各温度の温度差に基づいて前記蓄電素子の安定状態を判定し、
前記蓄電装置の異なる２つの部位として、複数個集積した前記蓄電素子のうち放熱しやすい蓄電素子と放熱しにくい蓄電素子のみ前記第１及び第２の測温部により温度を測定し、前記第１及び第２の測温部から取得した２つの前記蓄電素子の温度差に基づいて、前記蓄電素子の安定状態を判定する、管理装置。

【請求項10】

請求項９に記載の管理装置であって、
前記温度差とタイマを併用して、前記蓄電素子の安定状態を判定する、管理装置。

【請求項11】

請求項９又は請求項１０に記載の管理装置であって、
前記蓄電素子が安定状態の場合、前記蓄電素子の劣化状態又は寿命を判定する、管理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示された技術は、蓄電装置の状態を判定する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車等の車両には、車載電装品の電源や、車両の駆動源として使用される蓄電装置が搭載されている。蓄電装置は、一般に複数の蓄電素子を備えており、これらの蓄電素子の劣化状態等は、蓄電素子の内部抵抗を測定することで推定することができる。このため、蓄電装置には、電流・電圧を測定することで内部抵抗を算定する管理装置が設けられていることがある。

【0003】

蓄電素子の内部抵抗の測定値は蓄電素子の使用状況によって影響を受ける。例えば、大きな電流が流れているときには蓄電素子の温度が上昇し、蓄電素子の温度上昇に応じて内部抵抗の測定値も影響を受ける。通電が終了した直後では、蓄電素子内部の分極現象に起因して蓄電素子の端子電圧が正しい値からずれることが知られており、端子電圧のずれも内部抵抗の測定値の誤差要因となる。この分極現象は、大きな電流が流れなければ、時間の経過とともに消失して安定状態に至る。

【0004】

従来、蓄電装置が無電流状態になったことを検出すると、蓄電装置が無電流状態になったことを検出した時点からタイマによって経過時間をカウントし、所定の時間が経過したことをもって、蓄電素子が安定状態に至ったとみなして内部抵抗を測定し、内部抵抗に基づき蓄電素子の状態を推定するという技術が開発されている（例えば特許文献1）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００６－１４９０７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記の技術によると、蓄電素子が安定状態に至ったか否かを、蓄電装置が無電流状態になったことを検出した時点以前の蓄電素子の使用状況とは無関係に経過時間のカウントに基づいて判断している。短時間しか蓄電素子に通電されなかった場合には、短時間で蓄電素子が安定状態に戻るにもかかわらず、予め定められた時間が経過するまで待たなければならない。

【0007】

本明細書に開示された技術は、タイマによる時間カウントに依拠しないで、蓄電素子が安定状態にあるか否かを判断可能にすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

蓄電装置が２つの部位の温度をそれぞれ測定する第１及び第２の測温部を有し、管理装置が第１及び第２の測温部から取得した各温度の温度差に基づいて蓄電素子の状態を判定する。

【発明の効果】

【0009】

本構成では、タイマによる時間カウントに依拠しないで、蓄電素子の状態が安定したことを判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態１における車両の側面図

【図2】蓄電装置の斜視図

【図3】蓄電装置の分解斜視図

【図4】蓄電装置の電気的構成を示すブロック図

【図5】蓄電素子の温度の安定状態を判定する処理の流れを示すフローチャート

【図6】実施形態２に係る蓄電装置の電気的構成を示すブロック図

【図7】実施形態３に係る蓄電装置の電気的構成を示すブロック図

【図8】実施形態４に係る蓄電装置の電気的構成を示すブロック図

【図9】実施形態５に係る蓄電素子を示す一部切欠側面図

【図10】蓄電装置のうち、異なる２つの電池の温度の経時変化を示すグラフ

【発明を実施するための形態】

【0011】

＜実施形態の概要＞
本明細書で開示する蓄電装置は、蓄電装置の２つの部位の温度をそれぞれ測定する第１及び第２の測温部と、これらの第１及び第２の測温部から取得した各温度の温度差に基づいて蓄電素子の状態を判定する管理装置とを備える。

【0012】

蓄電装置の蓄電素子に電流が流れると、蓄電素子の内部において発熱が起こって内部温度が上昇する。電流が遮断されれば発熱は停止し、熱拡散と外部への放熱により、蓄電装置の全体は徐々に温度低下してゆく。この場合、蓄電装置の異なる部位では熱的な条件が様々に異なるから、温度が時間経過によりどのように変化するかは一様ではなく、場所によって温度差が大きいことがある。通電終了直後は場所による温度差が大きくても、時間の経過によってその温度差は縮小しつつ、最終的に全体が熱平衡に達する。

【0013】

図１０は、蓄電装置に所定時間通電した後に通電を停止し、蓄電装置を放置した場合における、蓄電装置の異なる部位にある２つの蓄電素子の温度の経時変化の例を示す。符号Ｐで示す曲線は、蓄電装置のうち比較的に放熱しにくい部位にある蓄電素子の温度変化を示す。符号Ｑで示す曲線は、比較的に放熱しやすい部位にある蓄電素子の温度変化を示す。

【0014】

蓄電装置へ通電すると、放熱しにくい部位の蓄電素子の温度は、放熱しやすい部位にある蓄電素子の温度に比べて、速く上昇する。すなわち、放熱しにくい部位と、放熱しやすい部位との間には温度差が生じる。その後、通電による発熱量と、放熱量とが釣り合うことにより、各部位の温度は、温度差を残した状態で平衡に向かう。蓄電装置への通電を停止（符号Ｒで示す時刻）すると、熱拡散と外部への放熱により、各部位の温度は徐々に低下しながら、温度差が小さくなっていき、最終的に全体の温度が等しくなる熱平衡に向かう。

【0015】

蓄電装置の２つの部位において第１及び第２の測温部により温度を測定し、第１及び第２の測温部の温度差が所定の範囲に到達したことに基づいて蓄電装置の蓄電素子の状態を判定することができる。

【0016】

長時間使用されていない蓄電装置が充放電を開始しても、第１及び第２の測温部の温度差が所定の範囲内に留まっているうちは、蓄電装置の蓄電素子が安定状態にあると判定することができる。短時間だけ蓄電素子に電流が流れて、蓄電装置内部の温度分布や蓄電素子内部の状態に大きな変化が生じていないときには、各測温部における温度差が大きくならないから、早期に安定状態であることを判定できる。

【0017】

第１及び第２の測温部の少なくとも一方を蓄電素子の温度を測定するように設ければ良く、他方は蓄電装置のうちの蓄電素子とは離れた部位の温度を測定してもよい。この構成によれば、蓄電素子の温度が、ここから離れた部位の温度、すなわち蓄電素子の環境温度に近くなると、両測温部の温度差が小さくなるから、両測温部の温度差に基づき蓄電素子の状態を判定することができる。

【0018】

本構成によれば、蓄電装置の２つの部位の温度差に基づいて、蓄電素子の状態を判定するので、蓄電装置が無電流になってからの時間を継続的にカウントするためのタイマを不要にすることができる。車両の駐車中には蓄電装置の管理装置が低消費電力状態に移行しなくてならない場合でも、継続的に動作させる必要があるタイマを使用しないため、消費電力を抑えることができる。

【0019】

蓄電装置が外気温の影響を受けやすい箇所に設置されていたり、車両のエンジンが蓄電装置の近くにある等、不規則なあるいは蓄電装置に対して不均一な熱的影響を受ける箇所に蓄電装置が設けられる場合には、従来のようにタイマで監視するだけでは誤判定する可能性がある。例えば、外気温の影響やエンジンの熱的影響によって蓄電装置が配置された場所の温度条件が不規則に変化する場合には、タイマのカウントによって蓄電素子が安定状態に達したと判定されたとしても、蓄電素子の温度が未だ高く安定状態に達しているとはいえないことがある。また、外気温やエンジンの熱的影響によって蓄電装置のうちの一部分が他に比べてより高温になった場合には、タイマのカウントによって蓄電素子が安定状態に達したとみなされても、実際には蓄電素子の全体が熱的に安定したとは言えない。

【0020】

本構成によれば、蓄電装置の２つの部位の温度差に基づいて蓄電素子の状態を判定するので、外部の不規則な熱的影響による誤判定が生じにくい。

【0021】

安定状態であるとの判定に応じて蓄電素子の内部抵抗を推定し、さらに蓄電素子の温度補正をする場合には、ばらつきが少ない温度に基づいた温度補正を行うことができるから、温度補正の精度を向上させることができる。以下に、詳細に説明する。蓄電素子の内部抵抗は温度依存性があるので、蓄電素子の内部抵抗を推定する場合には温度補正を行うことが一般に行われている。複数の蓄電素子の温度が安定せず、各蓄電素子の温度にばらつきがある場合には、どの温度で補正すればよいのかが分からないため、蓄電素子の内部抵抗を推定する際の精度が低下する虞がある。本構成によれば、蓄電素子の温度が安定したか否かを判定することができるので、蓄電素子の内部抵抗の温度補正の精度を向上させることが可能となり、蓄電素子の内部抵抗を精度よく推定できる。

【0022】

上記の蓄電装置では、前記蓄電素子を複数個集積させて組電池を構成した場合、前記第１及び第２の各測温部が前記組電池のうちの異なる蓄電素子の温度を測定することができる。

【0023】

本構成によれば、組電池全体の中での各蓄電素子の温度の偏りに基づいて蓄電素子の状態を判定できるから、特に組電池が同種・同一容量の蓄電素子を集積させて構成されている場合に、蓄電素子の状態をより正確に判定することができる。この場合、第１及び第２の測温部は、組電池の中央部に位置する蓄電素子と、組電池の端部に位置する蓄電素子とに設けることが好ましい。

【0024】

第１及び第２の各測温部は、同一の蓄電素子のうちの異なる部位に設けてもよい。同一の蓄電素子であっても、内部温度の偏りや、温度が時間経過によりどのように変化するかは蓄電素子の安定度と密接な関係があるから、同一の蓄電素子の異なる部位の温度差に基づいてその蓄電素子の状態を判定することができる。

【0025】

蓄電装置が、クランキングにより始動される内燃機関を備えた車両に搭載される場合、前記管理装置は、内燃機関のクランキングを実行する信号を受けたことを条件に蓄電素子の状態を判定することが好ましい。

【0026】

上記構成によれば、クランキング直前に蓄電素子の状態を判定することになるから、このクランク直前の時点で蓄電素子が安定状態にあると判定されたときには、引き続くクランキング時に流れる電流を利用して内部抵抗を推定することができる。このため、大電流で内部抵抗を推定することになるから、蓄電素子の内部抵抗を推定する際の精度を、向上させることができる。

【0027】

＜実施形態１＞
実施形態１について、図１～図５を参照して説明する。複数の同一部材については、一の部材にのみ符号を付し、他の部材については符号を省略することがある。
１．蓄電装置１０の説明
車両１は、図１に示すように、蓄電装置１０を備えている。蓄電装置１０は、図２に示すように、箱形の電池ケース３１を有しており、電池ケース３１内には、複数の電池１１（蓄電素子）からなる組電池１４や制御基板３８が収容されている。以下の説明において、図２および図３を参照する場合、電池ケース３１が設置面に対して傾きなく水平に置かれた時の電池ケース３１の上下方向をＹ方向とし、電池ケース３１の長辺方向に沿う方向をＸ方向とし、電池ケース３１の奥行き方向をＺ方向として説明する。

【0028】

電池ケース３１は、図３に示すように、上方に開口するケース本体３３と、複数の電池１１を位置決めする位置決め部材３４と、ケース本体３３の上部に装着される中蓋３５と、上蓋３６とを備えて構成されている。ケース本体３３内には、図３に示すように、各電池１１が個別に収容される複数のセル室３３ＡがＸ方向に並んで設けられている。

【0029】

位置決め部材３４は、図３に示すように、複数のバスバー３７が上面に配置されており、位置決め部材３４がケース本体３３内に配置された複数の電池１１の上部に配置されることで、複数の電池１１が、位置決めされると共に複数のバスバー３７によって直列に接続される。

【0030】

中蓋３５は、図２に示すように、平面視略矩形状をなしている。中蓋３５のＸ方向両端部には、図示しないハーネス端子が接続される一対の端子部３２Ｐ、３２Ｎが設けられている。一対の端子部３２Ｐ、３２Ｎは、例えば鉛合金等の金属からなり、３２Ｐが正極側端子部、３２Ｎが負極側端子部である。

【0031】

中蓋３５の上面には、収容部３５Ａが設けられている。制御基板３８は、中蓋３５の収容部３５Ａの内部に収容されており、中蓋３５がケース本体３３に装着されることで、電池１１と制御基板３８とが接続される。また、上蓋３６は、中蓋３５の上部に装着され、制御基板３８を収容した収容部３５Ａの上面を閉じる。

【0032】

図４を参照して、蓄電装置１０の電気的構成を説明する。蓄電装置１０は、電池１１と、測温部１５（第１の測温部に相当）と、参照測温部１３（第２の測温部に相当）と、管理装置１６と、を有する。

【0033】

組電池１４は、直列接続された同一容量の複数（本実施形態では４つ）の電池１１から構成されている。複数の電池１１は並列方向（矢線Ａで示す方向）に並んでいる。

【0034】

電池１１は例えば扁平な直方体形状をなしており、いわゆる角型電池とされる。電池１１は金属製のケース１２内に、図示しない蓄電要素が収容されている。電池１１としては、例えば、正極にリン酸鉄系材料、負極にグラファイトを用いたリチウムイオン二次電池を用いることができるが、上記の構成に限定されない。

【0035】

電池１１の電池電圧は約３．５Ｖ、組電池１４の総電圧は約１４Ｖであり、蓄電装置１０の電圧階級は１２Ｖである。蓄電装置１０は車両駆動用の内燃機関であるエンジン２を始動するためのものとして例示してある。

【0036】

組電池１４を構成する複数の電池１１のうち、並列方向の一の端部（図４における上端部）に位置する電池１１Ａの外面には、参照測温部１３が取り付けられている。組電池１４を構成する複数の電池１１のうち、並列方向の中央部に位置する電池１１Ｂ（図４において、上端部から三番目であり且つ下端部から二番目）の外面には、測温部１５が取り付けられている。参照測温部１３、及び測温部１５はサーミスタ、熱電対等、公知の測温部材を用いることができる。本実施形態ではサーミスタが用いられている。

【0037】

なお、組電池１４の中央部とは、電池１１の個数が奇数（２ｎ－１個、ｎは自然数）である場合には、組電池１４の双方の端部から数えてｎ番目の電池１１をいい、電池１１の個数が偶数（２ｎ個、ｎは自然数）の場合には、組電池１４の一方の端部から数えてｎ番目の電池１１、及び、他方の端部から数えてｎ番目の電池１１の少なくとも一方をいう。本実施形態においては、組電池１４を構成する電池１１の個数は４個（偶数）なので、図４において、組電池１４の下端部から数えて二番目の電池１１Ｂが、並列方向について中央部に位置するようになっている。

【0038】

参照測温部１３が取り付けられた電池１１Ａは、組電池１４の端部に位置しているので、熱が外部に放散されやすい。このため、蓄電装置１０に通電した時に、組電池１４を構成する電池１１の中で最も温度変化（低温側の平衡温度と高温側の平衡温度との差）が小さいものの一つとなっている。

【0039】

測温部１５が取り付けられた電池１１Ｂは、組電池１４の中央部に位置しているので、通電時に発生した熱が放散されにくい。このため、蓄電装置１０に通電した時に、組電池１４を構成する電池１１の中で最も温度変化（低温側の平衡温度と高温側の平衡温度との差）が大きいものの一つとなっている。

【0040】

蓄電装置１０は、組電池１４を管理する管理装置１６を備える。管理装置１６は、中央処理装置であるＣＰＵ１７（コンピュータの一例）と、メモリ１８と、通信部１９と、を備える。

【0041】

上記した参照測温部１３、及び測温部１５は、信号線２０によって、管理装置１６に電気的に接続されている。参照測温部１３によって測定された電池１１Ａの温度である参照温度と、測温部１５によって測定された電池１１Ｂの温度である測定温度は、管理装置１６に取り込まれる。

【0042】

メモリ１８は、例えば、フラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリである。メモリ１８には、電池１１を管理するためのプログラムや、プログラムの実行に必要なデータが記憶されている。また、メモリ１８には、参照温度と測定温度との間の温度差を算出し、参照温度と測定温度との間の温度差が所定の基準値よりも小さいかどうかを判断するプログラムや、上記の基準値が記憶されている。

【0043】

ＣＰＵ１７は、参照測温部１３から参照温度を取得するとともに測温部１５から測定温度を取得し、両温度の温度差を算出する。

【0044】

蓄電装置１０は、電源ライン２２、グランドライン２３を介して、セルモータ２５、及び充電装置２６と接続されている。セルモータ２５、及び充電装置２６は、車両ＥＣＵ２７（Electronic Control Unit）によって制御される。車両ＥＣＵ２７は、通信線２８を介して管理装置１６の通信部１９と接続され、両者の間で通信可能である。

【0045】

セルモータ２５は、イグニッションスイッチ２４がオンされてクランキングを実行させるための信号が車両ＥＣＵ２７に与えられると、車両ＥＣＵ２７からの信号によって通電され、内燃機関であるエンジン２を始動させるためにクランキングを行う。

【0046】

充電装置２６は組電池１４を充電する。本実施形態では、充電装置２６は車両のエンジン２によって駆動される発電機を含む。充電装置２６は、車両１の外部に配された外部電源から電力の供給を受けてもよい。

【0047】

管理装置１６は、測温部１５の出力と、参照測温部１３の出力とに基づいて、以下に説明するように、電池１１の状態を判定する。

【0048】

２．電池１１の状態を判定する処理
図５は、管理装置１６が電池１１の状態を判定する処理のフローチャートである。イグニッションスイッチ２４がオンされると、その信号を受けて車両ＥＣＵ２７は、セルモータ２５を駆動することに先立ち、図５の処理を実行する。

【0049】

ＣＰＵ１７は参照測温部１３から参照温度Ｔ２を取得し（Ｓ１０）、測温部１５から測定温度Ｔ１を取得する（Ｓ２０）。ＣＰＵ１７は測定温度Ｔ１と参照温度Ｔ２との温度差ΔＴ（＝｜Ｔ２－Ｔ１｜）を計算し、この温度差ΔＴを予めメモリ１８に記憶されていた基準値Ｔｒｅｆと比較する（Ｓ３０）。

【0050】

温度差ΔＴが基準値Ｔｒｅｆ以下の場合は、ＣＰＵ１７は各電池１１間で温度の偏りがない安定状態に至っていると判定し、安定状態フラグを設定（Ｓ４０）して処理を終える。基準値Ｔｒｅｆを越えているときは、同フラグを立てることなく処理を終える。その後、ＣＰＵ１７は直ちにセルモータ２５によってクランキングを実行させてエンジン２を始動させる。

【0051】

ＣＰＵ１７は、安定状態フラグが立てられている場合には、その後のクランキング時に流れる電流と、電池１１の端子電圧を取得し、電池１１の端子電圧に基づき電池１１の内部抵抗を算定する。ＣＰＵ１７は、安定状態フラグが立てられた時点での電池１１の温度Ｔ１，Ｔ２を取得済みであり、電池１１の温度Ｔ１，Ｔ２の温度差ΔＴは比較的小さい（ΔＴ≦Ｔｒｅｆ）から、電池１１の温度Ｔ１又はＴ２を利用して、算定した内部抵抗を所定の標準温度における内部抵抗に換算（温度補正）して、標準温度における内部抵抗を算出する。この標準温度における内部抵抗は、電池１１の劣化状態等を反映しているから、その標準温度における内部抵抗の情報を加味してＣＰＵ１７は電池１１ないし組電池１４の劣化状態を判定し又は寿命の判定を行う。

【0052】

本構成によれば、管理装置１６は、測定温度Ｔ１と参照温度Ｔ２との温度差ΔＴに基づいて電池１１の状態を判定するので、無電流状態になったことを検出して起動されるタイマによって所定時間が経過することを計測することなく、状態判定が可能である。

【0053】

従って、継続的にタイマを起動しておく必要がなく、必要なときに各温度Ｔ１，Ｔ２を取得すればよいから、蓄電装置１０のシステムをオフにしたり、間欠的にあるいは何らかのイベントが生じたときに各温度Ｔ１，Ｔ２を取得したりする低消費電力状態にしておくこともできる。

【0054】

本実施形態では、複数個の電池１１を集積させて組電池１４を構成しており、参照測温部１３は組電池１４を構成する電池１１Ａの温度を測定し、測温部１５は電池１１Ａとは異なる電池１１Ｂの温度を測定する。

【0055】

組電池１４内の異なる位置に配された電池１１の熱的な条件はそれぞれ異なる。このため、組電池１４に通電されると異なる電池１１間で温度差が生じる場合がある。本構成によれば、組電池１４全体の中での電池１１Ａ，１１Ｂ間の温度差に基づいて電池１１の状態を判定できるから、特に組電池１４が同種・同一容量の電池１１を集積させて構成されている場合に、電池１１の状態をより正確に判定することができる。

【0056】

本実施形態においては、参照測温部１３は組電池１４の端部に位置する電池１１Ａの温度を測定し、測温部１５は組電池の中央部に位置する電池１１Ｂの温度を測定する。上記したように、電池１１Ａは、蓄電装置１０に通電した時に、組電池１４を構成する電池１１の中で最も高温になりやすい。一方、電池１１Ｂは、蓄電装置１０に通電した時に、組電池１４を構成する電池１１の中で最も高温になりにくい。このため、電池１１Ａと電池１１Ｂとの間の温度差は、組電池１４を構成する４個の電池１１間の各種の温度差のうち最も大きいものと考えられる。

【0057】

従って、他の電池１１間の温度差を利用するより、正確に組電池１４の状態を判断することができる。

【0058】

電池１１Ａの参照温度Ｔ２と電池１１Ｂの測定温度Ｔ１との温度差ΔＴが基準値Ｔｒｅｆ以下になったと判定された場合には、組電池１４を構成する電池１１の温度の偏りが小さくなっていることを意味する。このため、管理装置１６が取得した電池１１Ａの参照温度Ｔ２又は電池１１Ｂの測定温度Ｔ１を用いることにより、電池１１の内部抵抗の温度補正を精度よく行うことができる。

【0059】

測定温度Ｔ１と参照温度Ｔ２との温度差ΔＴの閾値となる所定の基準値Ｔｒｅｆは、組電池１４に含まれる電池１１の個数、電池１１の配列の仕方、電池１１の構造、組電池１４を冷却するための装置の有無等に応じて、適切な値が設定される。基準値Ｔｒｅｆ（閾値）は、予め実験を行うことにより設定することができる。本実施形態のように、組電池１４のうち、並列方向の端部に参照測温部１３が配され、中央位置に測温部１５が配される構成においては、基準値Ｔｒｅｆとしては、１℃以下が好ましく、０．５℃以下が更に好ましい。

【0060】

蓄電装置１０は、クランキングにより始動されるエンジン２が搭載された車両１に搭載されており、管理装置１６は、エンジン２のクランキングを実行する信号を受けたことを条件に、電池１１の状態を判定する。これにより、管理装置１６は、クランキング直前に電池１１の状態を判定することになる。クランキング直前の時点で電池１１が安定状態にあると判定された場合には、クランキング時に流れる電流を利用して内部抵抗を推定することが好ましい。

【0061】

エンジン２のクランキング時には、比較的に大きな電流が蓄電装置１０に流れるので、電池１１の内部抵抗を算出する際の精度を、向上させることができる。

【0062】

電池１１の状態が安定であると判定された場合には、車両１が走行中であっても、電池１１の内部抵抗を精度よく推定することができる。

【0063】

＜変形例＞
次に、本実施形態の変形例を説明する。イグニッションスイッチ２４は、アクセサリー位置、オン位置、スタート位置を有する。イグニッションスイッチ２４がアクセサリー位置にセットされると、ラジオ、オーディオ機器等の車載の付属機器の電源がオンされる。イグニッションスイッチ２４がオン位置にセットされると、エンジン２の点火系機器の電源がオンされる。イグニッションスイッチ２４がスタート位置にセットされると、クランキングを実行させる信号が送信される。

【0064】

イグニッションスイッチ２４がアクセサリー位置、又はオン位置にセットされると、車両ＥＣＵ２７は、管理装置１６のＣＰＵ１７に、電池１１の状態を判定する処理を実行することを命令する。電池１１の状態を判定する処理及び、その後の処理は前述した実施形態１と同様なので、重複する説明を省略する。

【0065】

このように、乗員がエンジン２を始動させず、イグニッションスイッチ２４をアクセサリー位置又はオン位置にセットしてラジオ、オーディオ機器等を使用する状態において、電池１１の状態を判定してもよい。

【0066】

＜実施形態２＞
実施形態２について図６を参照して説明する。本実施形態に係る蓄電装置４０においては、組電池１４に対して矢線Ｂで示す方向に沿って、冷風が吹き付けられるようになっている。冷風は、車両１のエアコンディショナで生成された冷気から分流されたものであってもよく、専用の冷却装置からの冷風であってもよい。また、車両１の外部から導入した外気を用いてもよい。

【0067】

図６における最上部に配された電池１１Ａは、冷風により最も冷却されやすいものとなっている。このため、蓄電装置４０に通電した場合に、組電池１４を構成する電池１１の中で最も温度変化（温度が低下する速度）が小さい。この電池１１Ａの外面に参照測温部１３が配されている。

【0068】

図６における最下部に配された電池１１Ｃは、冷風の最も風下側に位置しているので、最も冷却効率が低い。このため、蓄電装置４０に通電した場合に、組電池１４を構成する電池１１の中で最も温度変化（温度が低下する速度）が大きい。この電池１１Ｃの外面に測温部１５が配されている。

【0069】

上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

【0070】

本実施形態においては、電池１１Ａと電池１１Ｃとの温度差は、組電池１４を構成する電池１１間の温度差のうちで最も大きいものとなる。本実施形態では、電池１１Ａと電池１１Ｃとの温度差に基づいて電池１１の状態を判定するので、電池１１Ａと電池１１Ｃとの温度差が所定の基準値以下になったことを検出したときは、組電池１４を構成する他の各電池１１間の全ての温度差は所定の基準値よりも小さいことを意味する。従って、検出誤差や比較誤差等を考慮して基準値を比較的大きくとっても、各電池１１の状態を正確に判断することができる。

【0071】

＜実施形態３＞
本実施形態に係る蓄電装置５０においては、図７に示すように、参照測温部１３は管理装置１６に配されている。詳細には、管理装置１６は蓄電装置５０の電池ケース３１内部に設けられており、管理装置１６を構成する制御基板３８上に参照測温部１３が配されている。ＣＰＵ１７は、参照測温部１３によって測定された管理装置１６内部の温度Ｔ２を参照温度として取得する。

【0072】

上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

【0073】

管理装置１６が蓄電装置５０の電池ケース３１内部に設けられている場合、管理装置１６の温度環境は、組電池１４の温度環境と略同一になる。組電池１４が充放電によって温度が上昇しても、充放電が終了して組電池１４の温度が低下すると、管理装置１６の内部温度に近くなる。この結果、組電池１４のうちの電池１１に設けられた測温部１５の温度は、管理装置１６の内部温度を測定している参照測温部１３の温度に近くなり、結局、測温部１５と参照測温部１３との温度差が小さくなるから、この温度差が基準値Ｔｒｅｆ以下になったときに組電池１４が安定状態にあると判断される。

【0074】

この構成によると、例えば蓄電装置５０の外部の環境温度が高いときには、組電池１４や管理装置１６の内部温度も同様に高くなり、両測温部１３，１５の温度差ΔＴは環境温度の影響を排除した値になるから、電池１１の状態判定の精度を高めることができる。

【0075】

＜実施形態４＞
実施形態４について、図８を参照して説明する。本実施形態に係る車両１は蓄電装置６０を搭載した電気自動車であって、蓄電装置６０からの電力によって駆動されるモータによって走行する。車両１にはエンジン２及びセルモータ２５は搭載されていない。イグニッションスイッチ２４に代わってパワースイッチ６１が配されている。充電装置２６は、車両１の外部に設けられた外部電源から電力の供給を受けて、蓄電装置６０を充電する。

【0076】

パワースイッチ６１のオン操作により車両１のシステムが起動されると、車両ＥＣＵ２７は、管理装置１６のＣＰＵ１７に電池１１の状態を判定する処理を実行することを命令する。

【0077】

上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

【0078】

車両１のシステムがオンされると、実施形態１と同様に管理装置１６は、測温部１５から電池１１Ｂの温度Ｔ１を取得し、参照測温部１３から電池１１Ａの温度Ｔ２を取得する。管理装置１６は、測温部１５から取得した測定温度Ｔ１と、参照測温部１３から取得した参照温度Ｔ２と、の温度差ΔＴから、蓄電装置６０の電池１１の状態を判定する。その後、実施形態１と同様に、蓄電装置６０が安定状態にあると判断されたときには、電池１１の内部抵抗を推定し、電池１１の温度補正を行う。

【0079】

＜変形例＞
上記実施形態４では、電気自動車のパワースイッチ６１がオンされたときに蓄電装置６０の状態を判定する構成としたが、以下に述べる実施形態４の変形例では蓄電装置６０が充電される直前に、電池１１の状態を判定するようにしている。

【0080】

充電装置２６に外部電源が接続されると、車両ＥＣＵ２７は、蓄電装置６０の充電が可能な状態になったと判断し、管理装置１６に、蓄電装置６０の電池１１の状態を判定する処理を実行することを命令する。これにより、実施形態４と同様に、温度Ｔ１、Ｔ２を取得して温度差ΔＴを計算し、ΔＴを予めメモリ１８に記憶されていた基準値Ｔｒｅｆと比較する。温度差ΔＴが基準値Ｔｒｅｆ以下である場合には、安定状態フラグを設定して処理を終え、基準値Ｔｒｅｆを越えているときは、同フラグを立てることなく処理を終える。その後、ＣＰＵ１７は充電装置２６によって蓄電装置６０を充電させる。

【0081】

本実施形態によれば、管理装置１６は、蓄電装置６０を充電する直前に電池１１の状態を判定することになる。この充電直前の時点で電池１１が安定状態にあると判定された場合には、充電時に流れる電流を利用して内部抵抗を推定することができる。蓄電装置６０の充電時には、比較的に大きな電流が蓄電装置６０に流れるので、電池１１の内部抵抗を推定する際の精度を向上させることができる。

【0082】

＜実施形態５＞
実施形態５について、図９を参照しつつ説明する。本実施形態の電池７１は、ケース７２の内部に蓄電要素７４が収容されている。参照測温部７３は、電池７１のケース７２の上壁の外面に取り付けられて電池７１の外面の温度Ｔ２を測定する。

【0083】

測温部７５は、電池７１のケース７２の内部に取り付けられている。測温部７５は、ケース７２の下壁よりもやや上方の位置に配されている。測温部７５は、ケース７２の内部の任意の部位に、必要に応じて配置することができる。測温部７５は、電池７１の内部の温度Ｔ１を測定する。測温部７５は、蓄電要素７４の温度を測定してもよいし、ケース７２の内面の温度を測定してもよい。測温部７５は、ケース７２の内部に配された任意の部材の温度を測定することになる。

【0084】

１つの電池７１であっても部位ごとに発熱量や放熱性は異なるので、通電直後においては、内部温度に偏りが生じたり、内部温度と外部温度との間に温度差が生じたりする。内部温度の偏りや、内部と外部との温度差は、通電終了後、時間が経過することにより温度差は縮小し、最終的に熱平衡に達する。

【0085】

電池７１の内部温度の偏りや、電池７１の温度が時間経過によりどのように変化するかは電池７１の安定状態と密接な関係があるから、同一の電池７１の異なる部位の温度を測定し、その温度差に基づいて電池７１の状態を判定することができる。

【0086】

＜他の実施形態＞
本明細書に開示された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではない。例えば次のような実施形態も本明細書に開示された技術の範囲に含まれる。

【0087】

（１）実施形態１～４では、１個の蓄電装置を構成する複数の蓄電素子のうち、異なる２個の蓄電素子に第１及び第２の測温部が配される構成としたが、これに限られず、１個の蓄電装置を構成する複数の蓄電素子のうち、異なる３個以上の蓄電素子のそれぞれに測温部を配し、測温部が配された３個以上の蓄電素子の中から選ばれた２個の蓄電素子の温度差に基づいて蓄電素子の状態を判定してもよい。２個の蓄電素子の温度差に基づくとは、前述した実施形態において示したように温度差ΔＴと基準値Ｔｒｅｆとの大小関係を判断するに限らず、例えば温度差ΔＴに数学的処理を加えた値を算出し、その値に基づいて判断することを含む。

【0088】

（２）第１及び第２の測温部は、ＮＴＣサーミスタや、ＰＴＣサーミスタ、熱電対等でもよく、非接触タイプの温度センサであってもよよい。

【0089】

（３）実施形態１～５に係る蓄電素子は、角型であったが、これに限られず、円筒型、ラミネートフィルムを接合してなる袋形状でもよい。

【0090】

（４）実施形態１～３に係る蓄電装置１０、４０、６０は動力源としてエンジン２が用いられる車両１に搭載される構成とし、実施形態４に係る蓄電装置５０は動力源としてモータが用いられる車両１に搭載される構成としたが、これに限られず、本明細書に開示された技術は、動力源としてエンジンとモータが用いられる車両（例えば、ＨＥＶ）、又はフォークリフト、電動工具、スマートフォン、ＰＣなど、電池が使われる装置等において、電池の安定状態判定が必要なシステムに適用することができる。

【0091】

（５）実施形態１～５に係る蓄電装置は、４個の蓄電素子を備える構成としたが、これに限られず、１個の蓄電装置は、１個の蓄電素子を備える構成としてもよく、また、２個～３個又は５個以上の蓄電素子を備える構成としてもよい。

【0092】

（６）蓄電装置のうち、ハーネス端子が接続される端子部、制御基板、バスバーなど、蓄電素子の充放電によって温度が変化する２つの部位の温度を測定し、２つの部位の温度差に基づいて蓄電素子の状態を判定してもよい。

【0093】

（７）実施例２においては、組電池１４の電池１１に冷風を吹き付けることによって電池１１を冷却したが、これに限られず、ペルチェ素子、水冷ジャケットなど、電池１１に接触させて電池１１を冷却する装置を用いてもよい。

【0094】

（８）実施形態１～５では、タイマで時間をカウントせずに蓄電素子の状態を判定する構成としたが、これに限られず、蓄電素子の状態を判定する際にタイマを併用してもよい。例えば、蓄電装置の２つの部位の温度差が、判定基準と同じか又はわずかに小さいと判断された場合には、所定の時間だけタイマによって限定的に時間をカウントし、所定の時間が経過した後に再度、蓄電装置の２つの部位の温度差に基づいて蓄電素子の状態を判定してもよい。

【0095】

（９）本明細書に開示された技術は、蓄電素子を備えた蓄電装置が有するコンピュータに、蓄電装置の２つの部位の温度の温度差情報に基づいて蓄電素子の状態を判定する処理を実行させる蓄電装置の状態判定プログラムに適用してもよい。
また、本明細書に開示された技術は、上記の状態判定プログラムを記憶した、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に適用してもよい。

【符号の説明】

【0096】

１： 車両
２：エンジン（内燃機関の一例）
１０，４０，５０，６０： 蓄電装置
１１、７１： 電池
１１Ａ： 電池
１１Ｂ： 電池
１１Ｃ： 電池
１３： 参照測温部（第２の測温部の一例）
１４： 組電池
１５： 測温部（第１の測温部の一例）
１６： 管理装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】