特許 7576226 蓄電装置、通電部品の温度管理方法

(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】2024-10-23

(45)【発行日】2024-10-31

(54)【発明の名称】蓄電装置、通電部品の温度管理方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/10 20060101AFI20241024BHJP

   H02J 7/04 20060101ALI20241024BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20241024BHJP

【ＦＩ】

H02J7/10 N

H02J7/04 L

H01M10/48 P

H01M10/48 301

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021043246

(22)【出願日】2021-03-17

(65)【公開番号】P2022142954

(43)【公開日】2022-10-03

【審査請求日】2023-12-07

(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】弁理士法人暁合同特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】今中 佑樹

【審査官】高野 誠治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０７１２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９９０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－００５５７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００ － ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４ － ７／３６

Ｈ０１Ｍ １０／４２ －１０／４２

Ｈ０２Ｈ ５／００ － ６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電装置であって、
蓄電セルと、
前記蓄電セルの温度を計測する温度センサと、
前記蓄電セルの電流経路に設けられ、前記蓄電セルよりも熱容量が小さい通電部品と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記蓄電セルの充電および／または放電に伴う前記通電部品の温度変化が、第１閾値になるまでの第１時間を前記蓄電セルに流れる電流に基づいて算出又は決定し、
前記蓄電セルの充電および／または放電に伴う通電時間が前記第１時間を超えた場合、前記蓄電セルに流れる電流を制限することで、前記蓄電セルと前記通電部品との温度差を前記第１閾値以下にする、蓄電装置。

【請求項2】

請求項１に記載の蓄電装置であって、
前記制御部は、前記通電部品の温度変化に対する電流と通電時間の関係を示すＩ－Ｔ特性に基づいて、前記第１時間を決定する、蓄電装置。

【請求項3】

請求項２に記載の蓄電装置であって、
前記Ｉ－Ｔ特性が異なる複数の通電部品がある場合、
前記制御部は、複数のＩ－Ｔ特性のうち、同一電流値に対する前記通電時間が最も短いＩ－Ｔ特性に基づいて、前記第１時間を決定する、蓄電装置。

【請求項4】

請求項２に記載の蓄電装置であって、
前記Ｉ－Ｔ特性が交差する２つの通電部品がある場合、
前記制御部は、交差点を境にした２つの領域において、同一電流値に対する前記通電時間が短いＩ－Ｔ特性を選択して、前記第１時間を決定する、蓄電装置。

【請求項5】

請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の蓄電装置であって、
前記蓄電セルの充電および／または放電が、前記第１時間経過以降、制限されない場合、
前記制御部は、
前記通電部品の前記第１時間経過後の温度変化が第２閾値になるまでの第２時間を、前記蓄電セルの前記第１時間経過後の電流に基づいて、算出又は決定し、
前記蓄電セルの前記第１時間経過後の充電および／または放電に伴う通電時間が、前記第２時間を超えた場合、電流を遮断する、蓄電装置。

【請求項6】

請求項５に記載の蓄電装置であって、
前記第２閾値は、前記通電部品の許容温度と前記第１時間に達した時点の温度の温度差に基づく、蓄電装置。

【請求項7】

請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の蓄電装置であって、
前記通電部品用の温度センサを有さない構成である、蓄電装置。

【請求項8】

蓄電装置に使用される蓄電セルよりも熱容量の小さい通電部品の温度管理方法であって、
前記蓄電セルの充電および／または放電に伴う前記通電部品の温度変化が、第１閾値になるまでの第１時間を前記蓄電セルの電流に基づいて算出又は決定し、
前記蓄電セルの充電および／または放電に伴う通電時間が前記第１時間を超えた場合、前記第１時間を超えた場合、前記蓄電セルに流れる電流を制限することで、前記蓄電セルと前記通電部品との温度差を前記第１閾値以下にする、温度管理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通電部品の温度を管理する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

蓄電装置は、電流遮断装置を備えており、例えば、許容値を超える電流が一定期間流れた場合、電流を遮断することで、蓄電装置の異常発熱を抑えることが出来る。この種の技術を開示する文献として、特許文献１、２がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－２６６８２０号公報

【文献】特開２０１７－２２９１５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

蓄電装置は、バスバー、電流検出抵抗、電流遮断装置などの通電部品を有している。通電部品は、蓄電セルの電流経路上にあって、蓄電セルの充放電に伴って、通電される部品である。通電部品は、蓄電セルに比べて熱容量が小さく、通電によるジュール熱で温度上昇し易い。

【0005】

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、蓄電装置において、通電部品の温度を管理することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

蓄電装置は、蓄電セルと、前記蓄電セルの温度を計測する温度センサと、前記蓄電セルの電流経路に設けられ、前記蓄電セルよりも熱容量が小さい通電部品と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記蓄電セルの充電および／または放電に伴う前記通電部品の温度変化が、第１閾値になるまでの第１時間を前記蓄電セルに流れる電流に基づいて算出又は決定し、前記蓄電セルの充電および／または放電に伴う通電時間が前記第１時間を超えた場合、前記蓄電セルに流れる電流を制限することで、前記蓄電セルと前記通電部品との温度差を前記第１閾値以下にする。

【0007】

本技術は、蓄電装置、通電部品の温度管理方法に適用することができる。また、通電部品の温度管理プログラムに適用することが出来る。

【発明の効果】

【0008】

蓄電装置において、通電部品の温度を、管理することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】車両の側面図

【図2】バッテリの分解斜視図

【図3】二次電池の平面図

【図4】図３のＡ－Ａ線断面図

【図5】バッテリ等の電気的構成を示すブロック図

【図6】通電部品のＩ－Ｔ特性

【図7】通電部品のＩ－Ｔ特性

【図8】組電池と通電部品の温度特性

【図9】通電部品の温度管理処理のフローチャート

【図10】通電部品のＩ－Ｔ特性

【図11】通電部品のＩ－Ｔ特性

【発明を実施するための形態】

【0010】

蓄電装置の概要を説明する。
蓄電装置は、蓄電セルと、前記蓄電セルの温度を計測する温度センサと、前記蓄電セルの電流経路に設けられ、前記蓄電セルよりも熱容量が小さい通電部品と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記蓄電セルの充電および／または放電に伴う前記通電部品の温度変化が、第１閾値になるまでの第１時間を前記蓄電セルに流れる電流に基づいて算出又は決定し、前記蓄電セルの充電および／または放電に伴う通電時間が前記第１時間を超えた場合、前記蓄電セルに流れる電流を制限することで、前記蓄電セルと前記通電部品との温度差を前記第１閾値以下にする。

【0011】

熱容量の小さい通電部品は、熱容量の大きい蓄電セルに比べて、通電によるジュール熱で温度上昇し易い。この構成では、蓄電セルに対する通電部品の温度差を第１閾値以下に抑えることが出来るため、充電および／または放電に伴って、通電部品が異常発熱することを抑制出来る。異常発熱の抑制により、通電部品の長期的な使用が可能となり、通電可能量を増やすことが出来る。従って、蓄電装置の電池性能を最大限に発揮することが可能となる。また、異常発熱による通電部品の劣化を抑制することが可能であり、蓄電装置を長寿命化することが出来る。

【0012】

前記制御部は、前記通電部品の温度変化に対する電流と通電時間の関係を示すＩ－Ｔ特性に基づいて、前記第１時間を決定してもよい。この構成では、蓄電セルの電流値をＩ－Ｔ特性に参照することで、第１時間を決定することが出来る。通電部品のＩ－Ｔ特性を用いることで、通電部品の温度変化の予測精度が高くなるため、通電部品の温度を精度よく管理することが出来る。

【0013】

前記Ｉ－Ｔ特性が異なる複数の通電部品がある場合、前記制御部は、複数のＩ－Ｔ特性のうち、同一電流値に対する前記通電時間が最も短いＩ－Ｔ特性に基づいて、前記第１時間を決定してもよい。この構成では、充電および／または放電に伴い、もっとも温度上昇し易い通電部品、つまり、同一電流値に対する通電時間が最も短いＩ－Ｔ特性を有する通電部品が、異常発熱することを抑制出来る。他の通電部品についても、異常発熱を避けることが可能であることから、蓄電装置の長期的な使用が可能となり、蓄電装置の電池性能を最大限に発揮することが可能となる。

【0014】

前記Ｉ－Ｔ特性が交差する２つの通電部品がある場合、前記制御部は、交差点を境にした２つの領域において、同一電流値に対する前記通電時間が短いＩ－Ｔ特性を選択して、前記第１時間を決定してもよい。この構成では、Ｉ－Ｔ特性が交差する２つの通電部品を、蓄電セルに対する温度差が第１閾値以下になるように、温度制御することが出来る。そのため、蓄電セルの充放電に伴い、Ｉ－Ｔ特性が交差する複数の通電部品が異常発熱することを抑制できる。

【0015】

前記蓄電セルの充電および／または放電が、前記第１時間経過以降、制限されない場合、前記制御部は、前記通電部品の前記第１時間経過後の温度変化が第２閾値になるまでの第２時間を、前記蓄電セルの前記第１時間経過後の電流に基づいて、算出又は決定し、前記蓄電セルの前記第１時間経過後の充電および／または放電に伴う通電時間が、前記第２時間を超えた場合、電流を遮断してもよい。

【0016】

この構成では、電流制限の不実行により、蓄電セルに対する通電部品の温度差が第１閾値より大きくなっても、その後、通電部品の温度変化が第２閾値に至ると、電流を遮断する。電流の遮断によりジュール熱の発生を抑制することが出来るので、温度変化が第２閾値に到達した通電部品が、それ以上温度上昇することを抑制することが出来る。

【0017】

前記第２閾値は、前記通電部品の許容温度と前記第１時間に達した時点の温度との温度差に基づくものでよい。この構成では、通電部品が許容温度まで上昇すると、電流を遮断する。そのため、通電部品が許容温度を超えて温度上昇することを抑制できる。通電部品の温度を許容温度以下に抑えることで、蓄電装置の安全性を向上させることが出来る。

【0018】

蓄電装置は、前記通電部品用の温度センサを有さない構成でもよい。この構成では、通電部品用の温度センサが無く通電部品の温度が計測できない場合でも、蓄電セルに対する通電部品の温度差を第１閾値以下に抑えることが出来る。

【0019】

＜実施形態１＞
１．バッテリ５０の説明
図１に示すように、車両１０には、エンジン２０と、エンジン２０の始動時等に用いられるバッテリ５０と、が搭載されている。バッテリ５０は「蓄電装置」の一例である。図２に示すように、バッテリ５０は、組電池６０と、回路基板ユニット６５と、収容体７１を備える。

【0020】

収容体７１は、合成樹脂材料からなる本体７３と蓋体７４とを備えている。本体７３は有底筒状である。本体７３は、底面部７５と、４つの側面部７６とを備えている。４つの側面部７６によって上端部分に上方開口部７７が形成されている。

【0021】

収容体７１は、組電池６０と回路基板ユニット６５を収容する。回路基板ユニット６５は、組電池６０の上部に配置されている。

【0022】

蓋体７４は、本体７３の上方開口部７７を閉鎖する。蓋体７４の周囲には外周壁７８が設けられている。蓋体７４は、平面視略Ｔ字形の突出部７９を有する。蓋体７４の前部のうち、一方の隅部に正極の外部端子５１が固定され、他方の隅部に負極の外部端子５２が固定されている。

【0023】

図３及び図４に示すように、二次電池セル６２は、直方体形状のケース８２内に電極体８３を非水電解質と共に収容したものである。二次電池セル６２は一例としてリチウムイオン二次電池である。ケース８２は、ケース本体８４と、その上方の開口部を閉鎖する蓋８５とを有している。

【0024】

電極体８３は、詳細については図示しないが、銅箔からなる基材に活物質を塗布した負極要素と、アルミニウム箔からなる基材に活物質を塗布した正極要素との間に、多孔性の樹脂フィルムからなるセパレータを配置したものである。これらはいずれも帯状で、セパレータに対して負極要素と正極要素とを幅方向の反対側にそれぞれ位置をずらした状態で、ケース本体８４に収容可能となるように扁平状に巻回されている。

【0025】

正極要素には正極集電体８６を介して正極端子８７が、負極要素には負極集電体８８を介して負極端子８９がそれぞれ接続されている。正極集電体８６及び負極集電体８８は、平板状の台座部９０と、この台座部９０から延びる脚部９１とからなる。台座部９０には貫通孔が形成されている。脚部９１は正極要素又は負極要素に接続されている。

【0026】

正極端子８７及び負極端子８９は、端子本体部９２と、その下面中心部分から下方に突出する軸部９３とからなる。そのうち、正極端子８７の端子本体部９２と軸部９３とは、アルミニウム（単一材料）によって一体成形されている。負極端子８９においては、端子本体部９２がアルミニウム製で、軸部９３が銅製であり、これらを組み付けたものである。正極端子８７及び負極端子８９の端子本体部９２は、蓋８５の両端部に絶縁材料からなるガスケット９４を介して配置され、このガスケット９４から外方へ露出されている。

【0027】

蓋８５は、圧力開放弁９５を有している。圧力開放弁９５は、正極端子８７と負極端子８９の間に位置している。圧力開放弁９５は、ケース８２の内圧が制限値を超えた時に、開放して、ケース８２の内圧を下げる。

【0028】

図５は、バッテリ５０の電気的構成を示すブロック図である。バッテリ５０は、組電池６０と、電流検出抵抗５４と、電流遮断装置５３と、電圧検出回路１１０と、管理部１３０と、温度センサ５８と、を備える。

【0029】

バッテリ５０の２つの外部端子５１、５２は、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）１４０と、エンジン２０の動力により発電する発電機であるオルタネータ１５０と、車両１０に搭載された各電装品等である車両負荷１６０と、にそれぞれ電気的に接続されている。車両ＥＣＵ１４０は、オルタネータ１５０や車両負荷１６０を制御する。オルタネータ１５０の制御には、出力電流（バッテリ５０の充電電流Ｉｃ）の制御が含まれる。出力電流の制御は、ＰＷＭ制御でもよいし、電圧調整によるものでもよい。

【0030】

エンジン２０の駆動中において、オルタネータ１５０の発電量が車両負荷１６０の電力消費より大きい場合、バッテリ５０はオルタネータ１５０により充電される。オルタネータ１５０の発電量が車両負荷１６０の電力消費より小さい場合、バッテリ５０は、その不足分を補うため、放電する。エンジン２０の停止中、オルタネータ１５０は発電を停止する。そのため、バッテリ５０は、電力供給が停止した状態（充電されない状態）となり、車両負荷１６０に対して放電のみ行う状態となる。

【0031】

組電池６０は、複数の二次電池セル６２から構成されている。二次電池セル６２は、１２個あり、３並列で４直列に接続されている。図５では、並列に接続された３つの二次電池セル６２を１つの電池記号で表している。二次電池セル１２は「蓄電セル」の一例である。バッテリ５０は、定格１２Ｖである。

【0032】

組電池６０、電流遮断装置５３及び電流検出抵抗５４は、パワーライン５５Ｐ、パワーライン５５Ｎを介して、直列に接続されている。パワーライン５５Ｐ、５５Ｎは、銅などの金属材料からなる板状導体であるバスバーＢＳＢを用いることが出来る。パワーライン５５Ｐ、パワーライン５５Ｎは「電流経路」の一例である。

【0033】

パワーライン５５Ｐは、正極の外部端子５１と組電池６０の正極とを接続するパワーラインである。パワーライン５５Ｎは、負極の外部端子５２と組電池６０の負極とを接続するパワーラインである。

【0034】

電流遮断装置５３は、組電池６０の正極側に位置し、正極側のパワーライン５５Ｐに設けられている。電流遮断装置５３は、ＦＥＴなどの半導体スイッチ又はリレーである。電流遮断装置５３はノーマリクローズであり、正常時、クローズに制御される。

【0035】

バッテリ５０の異常を検出した場合、電流遮断装置５３をクローズからオープンに切り換えて電流Ｉを遮断することで、バッテリ５０を保護することが出来る。

【0036】

電流検出抵抗５４は、組電池６０の負極に位置し、負極側のパワーライン５５Ｎに設けられている。電流検出抵抗５４の両端電圧Ｖｒを検出することで、組電池６０に流れる電流Ｉを計測することができる。

【0037】

電圧検出回路１１０は、各二次電池セル６２の電圧Ｖと、組電池６０の総電圧Ｖａｂを検出することができる。

【0038】

管理部１３０は、回路基板１００上に実装されており、ＣＰＵ１３１と、メモリ１３３と、通信部１３３を備える。管理部１３０は、「制御部」の一例である。

【0039】

メモリ１３３は、図９に示す温度管理処理を実行するためのプログラム、プログラムの実行に必要なデータを記憶する。データは、図７に示すＩ－Ｔ特性Ｘ１、Ｘ２のデータを含む。Ｉ－Ｔ特性Ｘ１、Ｘ２のデータは、図７のグラフを近似した近似式により保持してもよいし、ＩとＴを対応付けて記憶したマップにより保持してもよい。

【0040】

管理部１３０は、電圧検出回路１１０、電流検出抵抗５４、温度センサ５８の出力に基づいて、バッテリ５０の状態を管理する。通信部１３３は、信号線により車両ＥＣＵ１４０に対し電気的に接続されており、車両ＥＣＵ１４０と通信する。

【0041】

管理部１３０は、電流検出抵抗５４の両端電圧Ｖｒに基づいて、組電池６０の電流Ｉを計測する。管理部１３０は、電圧検出回路１１０の出力に基づいて、各二次電池セル６２の電圧Ｖを計測する。

【0042】

温度センサ５８は、組電池６０に固定されており、組電池６０の温度を検出する。管理部１３０は、温度センサ５８の出力に基づいて、組電池６０の温度ＴＣを監視する。

【0043】

バッテリ５０は、組電池用の温度センサ５８を除いて、温度センサを有していない。そのため、組電池６０を除き、温度を計測することはできない。つまり、電流遮断装置５３、電流検出抵抗５４及びバスバーＢＳＢなど、通電部品の温度についても、計測することは出来ない。

【0044】

管理部１３０は、組電池６０を電源として動作し、所定の計測周期で計測される電流Ｉ、電圧Ｖ、温度ＴＣのデータに基づいて、バッテリ５０の状態を常時監視する。

【0045】

２．通電部品の温度管理と保護
電流遮断装置５３、電流検出抵抗５４、バスバーＢＳＢは、組電池６０の電流経路に位置する通電部品である。通電部品５３、５４、ＢＳＢは、組電池６０の充放電に伴い、通電される部品である。通電部品５３、５４、ＢＳＢは、充放電に伴い、ジュール熱により発熱する。

【0046】

通電部品５３、５４、ＢＳＢが、異常発熱すると、劣化を早め安全性が低下することから、通電部品５３、５４、ＢＳＢの温度を管理することが望ましい。

【0047】

しかし、バッテリ５０は、組電池用の温度センサ５８を有しているが、通電部品５３、５４、ＢＳＢの温度を計測する温度センサは有していない。

【0048】

以下、組電池用の温度センサ５８の計測値を利用して、通電部品である電流遮断装置５３の温度を管理する構成について説明する。

【0049】

バッテリ５０が熱的に平衡した状態では、通電部品である電流遮断装置５３の温度は、組電池６０の温度と一致する。電流遮断装置５３は、組電池６０よりも熱容量が小さく、充放電に伴う温度変化は、電流遮断装置５３の方が組電池６０より大きい。そのため、充放電により、組電池６０に対する電流遮断装置５３の温度差は大きくなる。

【0050】

図６は、電流遮断装置５３のＩ－Ｔ特性である。Ｉ－Ｔ特性は、通電部品（電流遮断装置５３）が、ジュール熱により温度変化する時の「電流の大きさＩ」と「電流の通電時間Ｔ」の関係を示したものである。

【0051】

図６は、ΔＴ＝２５℃のＩ－Ｔ特性であり、例えば、電流Ｉ＝３００[Ａ]の場合、通電時間Ｔが約１８[ｓｅｃ]で、電流遮断装置５３は２５℃上昇する。電流Ｉ＝４００[Ａ]の場合、通電時間Ｔが約１０[ｓｅｃ]で、電流遮断装置５３は２５℃上昇する。

【0052】

つまり、Ｉ－Ｔ特性を参照することにより、充放電開始後、電流遮断装置５３の温度上昇が、第１閾値であるΔＴｃｎｔになるまでの通電時間（以下、第１時間Ｔ１）を決定することが出来る。ΔＴｃｎｔは、一例として、２５℃である。

【0053】

充放電開始後（電流制限を行った場合、充放電再開後）、第１時間Ｔ１が経過した場合、電流制限を行う。電流制限は、通電部品である電流遮断装置５３が、それ以上温度上昇しないように、電流をゼロ又は所定値以下に制限する処理である。例えば、図８のｔ２、ｔ６のタイミングで実行される。

【0054】

電流制限を所定期間継続することで、電流遮断装置５３の温度上昇を抑制できることから、組電池６０との温度差を小さくし、ΔＴｃｎｔ以下に抑えることが出来る。そして、組電池６０と電流遮断装置５３の温度が、ほぼ平衡に戻った段階又は温度差が所定値以下になった段階で、電流制限を解除する。所定値はΔＴｃｎｔよりも無論小さい。

【0055】

電流制限は、管理部１３０から車両ＥＣＵ１４０に指示を送り、指示を受けた車両ＥＣＵ１４０が実行する。

【0056】

管理部１３０が電流制限の指示を送っても、車両ＥＣＵ１４０が、充電を優先して、電流制限を実行しない場合が考えられる。例えば、車両減速時、回生充電を優先して、電流制限を実行しないことが考えられる。

【0057】

車両ＥＣＵ１４０が充電を優先して継続した場合、第１時間Ｔ１が経過して電流遮断装置５３の温度変化がΔＴｃｎｔに達した以降も、電流遮断装置５３の温度は上昇する（図８のｔ９以降）。

【0058】

第１時間Ｔ１経過後、温度上昇する電流遮断装置５３が、許容温度Ｔｍに到達するまでの温度変化ΔＴｍは、以下の（１）式で算出することが出来る。許容温度Ｔｍは、電流遮断装置５３が正常に動作し得る上限温度である。許容温度は、一例として、１２５℃である。

【0059】

ΔＴｍ＝Ｔｍ－（ＴＣａ＋ΔＴｃｎｔ）・・・・（１）
ＴＣａは、充電再開から第１時間Ｔ１が経過した時点（図８のＡ点）の組電池の温度である。ΔＴｃｎｔは第１閾値である。

【0060】

（１）式の右辺２項は、充電再開から第１時間Ｔ１が経過した時点（図８のＡ点）の電流遮断装置５３の温度である。

【0061】

ΔＴｍに対する通電時間（以下、第２時間Ｔ２）は、組電池６０の電流値と、電流遮断装置５３のＩ－Ｔ特性により求めることが出来る。

【0062】

そのため、充電再開後（電流制限解除後の充電開始後）、第１時間Ｔ１が経過した時点（図８のｔ９）から、第２時間Ｔ２が経過した段階（図８のｔ１０）で、電流遮断装置５３をオープンして充電電流Ｉｃを遮断することで、電流遮断装置５３を、許容温度Ｔｍ以下に抑えることが出来る。

【0063】

電流遮断装置５３の温度制御は、図７に示すように、ΔＴｃｎｔ用とΔＴｍ用の２つのＩ－Ｔ特性が少なくとも必要である。「Ｘ１」はΔＴｃｎｔ用、「Ｘ２」はΔＴｍ用である。

【0064】

ΔＴｃｎｔは定数であるため、ΔＴｃｎｔ用のＩ－Ｔ特性は１つだけでよい。ΔＴｍは充電開始から第１時間Ｔ１を経過した時点（時刻ｔ９）における組電池６０の温度に依存する。そのため、例えば、数Ｖ刻みで、ΔＴｍ用のＩ－Ｔ特性を複数用意しておき、これらの中から、ΔＴｍの値に近いものを選択してもよい。

【0065】

図８は、充電中に電流制限を実行した時の組電池６０と電流遮断装置５３の温度特性を示す図であり、横軸は時間［sec］、縦軸は、充電電流［A］と温度［℃］である。「Ｙ１」は組電池６０の温度特性、「Ｙ２」は電流遮断装置５３の温度特性である。

【0066】

初期状態（時刻０）において、バッテリ５０は熱的に平衡しており、電流遮断装置５３の温度は、組電池６０の温度とほぼ一致している。

【0067】

ｔ１にて、充電がスタートし、組電池６０は約４００［Ａ］で充電される。充電に伴うジュール熱で、組電池６０と電流遮断装置５３は温度上昇する。

【0068】

電流遮断装置５３の温度変化が、ｔ２にてΔＴｃｎｔに達し、管理部１３０から車両ＥＣＵ１４０に対して電流制限が指示される。

【0069】

電流制限中、充電電流Ｉｃは、車両ＥＣＵ１４０により所定値以下（一例として、数Ａ以下）に制御される。電流制限期間ＲＴは約６０秒であり、ｔ２から６０秒経過したｔ３にて、管理部１３０から車両ＥＣＵ１４０に対して、電流制限の解除が指示される。

【0070】

電流制限時間ＲＴは、温度上昇した電流遮断装置５３がΔＴｃｎｔ低下するのに必要な時間とすることが出来る。電流制限時間ＲＴは、電流遮断装置５３の温度変化の実験データから求めることができる。実験データに限らず、経験値を用いることができる。電流制限時間ＲＴは、電流遮断装置５３がΔＴｃｎｔ低下するのに必要な時間に限らず、この時間を基準値として、所定比率α（一例として、０．８）を乗じて、調整することもできる。所定比率αは、車両システムとの協調性の観点から、決定することが出来る。

【0071】

ｔ３以降、組電池６０は約２５０［Ａ］で充電される。その後、エンジンの回転数変化などにより、時刻ｔ４の時点で充電電流Ｉｃは、ほぼ数Ａ程度に減少している。

【0072】

ｔ３～ｔ４の期間、電流遮断装置５３の温度変化は、ΔＴｃｎｔよりも小さい。そのため、電流制限は実行されない。ｔ４～ｔ５の期間、充電電流Ｉｃは微小であり、充電はほぼ停止した状態である。

【0073】

ｔ５にて充電を再開した以降、組電池６０は約３５０［Ａ］で充電される。充電再開後、ｔ６にて第１時間Ｔ１が経過して電流遮断装置５３の温度変化がΔＴｃｎｔに達し、管理部１３０から車両ＥＣＵ１４０に対して電流制限が指示される。

【0074】

電流制限期間ＲＴは約６０秒であり、ｔ６から６０秒経過したｔ７で、管理部１３０から車両ＥＣＵ１４０に対して電流制限の解除が指示される。

【0075】

上記の通り、充放電開始後（電流制限を行った場合、充放電再開後）、電流遮断装置５３の温度上昇がΔＴｃｎｔに到達した場合、電流制限期間ＲＴを設けることで、温度計測された組電池６０に対する電流遮断装置５３の温度差を、概ねΔＴｃｎｔ以内に、制御することが出来る。

【0076】

ｔ８～ｔ１０の期間、組電池６０は、車両の減速に伴い、回生充電されている。ｔ８で回生充電を開始した以降、時刻ｔ９で第１時間Ｔ１が経過し、電流遮断装置５３の温度上昇は、ΔＴｃｎｔに達する。管理部１３０は、時刻ｔ９にて、車両ＥＣＵ１４０に対して電流制限を指示する。

【0077】

車両ＥＣＵ１４０は回生充電の受け入れを優先して、充電を継続する結果（電流制限をしない）、回生充電の開始時点ｔ８から電流遮断装置５３の温度上昇が、時刻ｔ９にてΔＴｃｎｔに達しても、電流遮断装置５３の温度は低下せず、その後も上昇する。

【0078】

管理部１３０は、電流制限が実行されない場合、上記の（１）式から第２時間Ｔ２を求め、ｔ９から第２時間Ｔ２が経過するｔ１０にて、電流遮断装置５３に指令を送り、電流遮断装置５３をオープンする。これにより、充電電流Ｉｃが遮断される。

【0079】

電流遮断により、電流遮断装置５３の温度を許容温度Ｔｍ以下に抑制できる。電流遮断後、電流遮断装置５３の温度は、時間経過と共に下がる。やがて、組電池６０の温度と等しくなり、平衡する。

【0080】

図９は、電流遮断装置５３の温度管理処理のフローチャートである。温度管理処理は、Ｓ１０～Ｓ９０により構成されており、充電又は放電の検出をトリガに実行される。以下、管理部１３０がオルタネータ１５０からバッテリ５０への充電電流Ｉｃを検出して、温度管理処理をスタートさせた場合について説明する。

【0081】

管理部１３０は、温度管理処理がスタートすると、電流検出抵抗５４の電流計測値から充電電流Ｉｃを検出する。そして、検出した充電電流ＩｃとΔＴｃｎｔ用のＩ－Ｔ特性（図７に示すＸ１）に基づいて、充電電流Ｉｃに対する第１時間Ｔ１を、算出又決定する（Ｓ１０）。具体的には、メモリ１３３に対してＩ－Ｔ特性を近似式で保持していた場合、近似式に基づいて、第１時間Ｔ１を算出する。メモリ１３３に対してＩ－Ｔ特性をマップにより保持していた場合、マップを参照することで、第１時間Ｔ１を決定する。

【0082】

管理部１３０は、その後、充電開始後（又は充電再開後）の充電時間、つまり、電流遮断装置５３の通電時間ＴＰをカウントする。例えば、図８に示す時刻ｔ１より通電時間ＴＰをカントする。そして、通電時間ＴＰが第１時間Ｔ１に達したか、判定する（Ｓ２０）。通電時間ＴＰが第１時間Ｔ１に達していない場合、待機状態になる。

【0083】

通電時間ＴＰが第１時間Ｔ１に到達すると、管理部１３０は、車両ＥＣＵ１４０に対して電流制限を指示する（Ｓ３０）。

【0084】

その後、管理部１３０は、電流制御の指示後、充電電流Ｉｃが低下しているか、判定する（Ｓ４０）。車両ＥＣＵ１４０が指示に従って、オルタネータ１５０の出力を低下させていれば、充電電流Ｉｃは減少する。

【0085】

充電電流Ｉｃが想定値以下に減少している場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）、管理部１３０は、電流制限指令送信後の経過時間をカウントする（Ｓ５０）。

【0086】

管理部１３０は、電流制限指令送信後の経過時間が電流制限期間ＲＴに達すると、車両ＥＣＵ１４０に対して電流制限解除を指示する（Ｓ６０）。

【0087】

次にＳ４０で、充電電流Ｉｃは想定値まで減少していないと判断した場合（電流制限が実行されなかった場合）、管理部１３０は、充電電流Ｉｃを検出する。そして、検出した充電電流Ｉｃを、ΔＴｍ用のＩ－Ｔ特性（図７のＸ２）に参照して、充電電流Ｉｃに対する第２時間Ｔ２を算出する（Ｓ７０）。

【0088】

管理部１３０は、充電開始後（又は充電再開後）から第１時間経過後の通電時間（図８に示す時刻ｔ９以降の充電時間）ＴＰ２をカウントとし、電流遮断装置５３の通電時間ＴＰ２が第２時間Ｔ２に達したか、判定する（Ｓ８０）。通電時間ＴＰ２が第２時間Ｔ２に達していない場合、待機状態になる。

【0089】

通電時間ＴＰ２が第２時間Ｔ２に到達すると、管理部１３０は、電流遮断装置５３に指令を与え、充電電流Ｉｃを遮断する（Ｓ９０）。

【0090】

３．効果説明
この構成では、温度計測された組電池６０に対する電流遮断装置５３の温度差をΔＴｃｎｔ以下に抑えることが出来る。そのため、充電および／または放電に伴って、電流遮断装置５３が異常発熱することを抑制することが出来る。

【0091】

管理部１３０から車両ＥＣＵ１４０に電流制限を指示しても、電流が制限されない場合、管理部１３０は、第２時間Ｔ２が経過した段階で、電流遮断装置５３をオープンして電流を遮断する。

【0092】

電流の遮断により、電流遮断装置５３の温度を許容温度Ｔｍ以下に抑えることが出来る。そのため、電流遮断装置５３の異常発熱を抑制することが出来る。

【0093】

この構成は、電流遮断装置５３など通電部品の温度管理が可能であることから、バッテリ５０の安全性が高く、また通電部品の温度が許容値に達するまでは、バッテリ５０を使用することが出来る。そのため、通電可能時間（充放電可能時間）を長期化できるメリットがあり、電池性能を最大限に発揮することが可能となる。

【0094】

＜実施形態２＞
実施形態１では、温度計測された組電池６０に対する電流遮断装置５３の温度差をΔＴｃｎｔ以下に抑えた。

【0095】

通電部品は、組電池６０の電流経路に位置する部品であればよく、電流遮断装置５３以外に、電流検出抵抗５４やバスバーＢＳＢなどが有る。

【0096】

実施形態２では、複数の通電部品を対象として、温度管理を行う。図１０は、ΔＴｃｎｔにおけるＩ－Ｔ特性である。「Ｘ１ａ」は第１通電部品のＩ－Ｔ特性、「Ｘ１ｂ」は第２通電部品のＩ－Ｔ特性、「Ｘ１ｃ」は第３通電部品のＩ－Ｔ特性である。「Ｘ１ｄ」は組電池のＩ－Ｔ特性である。

【0097】

Ｘ１ａ～Ｘ１ｃの３つのＩ－Ｔ特性は、同一の電流値に対する通電時間が、Ｘ１ａ、Ｘ１ｂ、Ｘ１ｃの順に短い。つまり、組電池６０の充放電に伴い、第１通電部品（Ｘ１ａ）、第２通電部品（Ｘ１ｂ）、第３通電部品（Ｘ１ｃ）の順で、温度変化が大きい。

【0098】

管理部１３０は、Ｉ－Ｔ特性の異なる３つの通電部品のうち、温度変化が最も大きい、第１通電部品のＩ－Ｔ特性Ｘ１ａに基づいて、第１時間Ｔ１を算出し、図９に示す温度管理処理を実行する。

【0099】

このようにすることで、Ｉ－Ｔ特性がそれぞれ異なる３つの通電部品と、温度計測された組電池６０と、の温度差をΔＴｃｎｔ以下に保つことが出来る。第２通電時間Ｔ２も、第１時間Ｔ１と同様に、第１通電部品のＩ－Ｔ特性Ｘ１ａに基づいて算出してもよい。

【0100】

＜実施形態３＞
実施形態３では、第１通電部品と第２通電部品のＩ－Ｔ特性が交差する場合について説明する。

【0101】

図１１は、ΔＴｃｎｔにおけるＩ－Ｔ特性である。Ｘ１ａは第１通電部品のＩ－Ｔ特性、Ｘ１ｂは第２通電部品のＩ－Ｔ特性、Ｘ１ｄは組電池のＩ－Ｔ特性である。Ｘ１ａとＸ１ｂは、Ｂ点で交差している。

【0102】

Ｂ点の左側の領域Ｓ１は、Ｘ１ｂの方がＸ１ａよりも下方に位置している。領域Ｓ１において、同一の電流値に対する通電時間Ｔは、Ｘ１ａよりもＸ１ｂの方が短いため、Ｘ１ｂの方が、温度変化が大きい。

【0103】

Ｂ点の右側の領域Ｓ２は、Ｘ１ａの方がＸ１ｂよりも下方に位置している。領域Ｓ２において、同一の電流値に対する通電時間Ｔは、Ｘ１ｂよりもＸ１ａの方が短いため、Ｘ１ａの方が、温度変化が大きい。

【0104】

管理部１３０は、Ｓ１の領域（電流値がＩｓ以下の領域）では、第２通電部品のＩ－Ｔ特性Ｘ１ｂに基づいて、第１時間Ｔ１を算出し、図９に示す温度管理処理を実行する。Ｂ２の領域（電流値がＩｓ以上の領域）では、第１通電部品のＩ－Ｔ特性Ｘ１ａに基づいて、第１時間Ｔ１を算出し、図９に示す温度管理処理を実行する。

【0105】

このようにすることで、Ｉ－Ｔ特性が交差する２つの通電部品の温度と、温度計測された組電池６０と、の温度差をΔＴｃｎｔ以下に保つことが出来る。第２通電時間Ｔ２も、第１時間Ｔ１と同様に、Ｓ１の領域では、第２通電部品のＩ－Ｔ特性Ｘ１ｂに基づいて算出し、Ｓ２の領域では、第１通電部品のＩ－Ｔ特性Ｘ１ａに基づいて算出してもよい。

【0106】

＜他の実施形態＞
本発明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く、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

【0107】

（１）二次電池セル６２は、リチウムイオン二次電池セルに限らず、他の非水電解質二次電池セルでもよい。また、鉛蓄電池セルでもよい。二次電池セル６２は、複数を直並列に接続する場合に限らず、直列の接続や、単セルでもよい。

【0108】

（２）上記実施形態では、バッテリ５０を車両用とした。バッテリ５０の使用用途は、特定の用途に限定されない。バッテリ５０は、移動体用（車両用や船舶用、AGVなど）や、産業用（無停電電源システムや太陽光発電システムの蓄電装置）など、種々の用途に使用してもよい。

【0109】

（３）上記実施形態１では、電流遮断装置５３を対象として、図９に示す温度管理処理を実行したがこれに限られない。例えば、電流検出抵抗５４やバスバーＢＳＢを対象として、図９に示す温度管理処理を実行してもよい。

【0110】

（４）上記実施形態では、ΔＴｃｎｔを２５℃、電流遮断装置５３の許容温度Ｔｍを１２５℃としたが、これは一例であり、数値は異なっていてもよい。

【0111】

（５）上記実施形態では、第１時間Ｔ１、第２時間Ｔ２をＩ－Ｔ特性に基づいて決定した。第１時間Ｔ１、第２時間Ｔ２は、Ｉ^２－Ｔ特性に基づいて決定してもよい。第１時間Ｔ１、第２時間Ｔ２は、二次電池セル６２の充放電に伴って通電部品に発生するジュール熱、通電部品の熱容量の大きさになどに基づいて、計算で算出してもよい。

【0112】

（６）上記実施形態１では、図９の温度管理処理を組電池６０の充電中に実行した例を示した。図９の温度管理処理は、組電池６０の放電中に実行してもよい。つまり、組電池６０の放電に伴う通電部品の通電時間Ｔが第１時間Ｔ１を超えた場合、組電池６０に流れる電流を制限することで、組電池６０と通電部品との温度差を第１閾値ΔＴｃｎｔ以下にしてもよい。放電中に実行する場合、電流制限は負荷停止により実行可能である。

【0113】

（７）組電池６０が「充電と放電」を行う場合、組電池６０の「充電及び放電」に伴う通電部品の通電時間（充電電流による通電と放電電流による通電の合計時間）Ｔが、第１時間Ｔ１を超えた場合、組電池６０に流れる電流を制限することで、組電池６０と通電部品との温度差を第１閾値ΔＴｃｎｔ以下にしてもよい。

【0114】

（８）実施形態１において、バッテリ５０は、組電池用の温度センサ５８のみ有し、通電部品の温度を計測する温度センサを有していない構成であった。バッテリ５０は、少なくとも組電池用の温度センサ５８を有していればよく、通電部品の温度を計測する温度センサは有している構成でも、有していない構成でもどちらでもよい。通電部品の温度を計測する温度センサを有している場合、温度センサの計測値による電流制限と本発明による電流制限を併用することで、組電池６０と通電部品との温度差を、より確実に第１閾値ΔＴｃｎｔ以下に抑えることが出来る。

【符号の説明】

【0115】

１０ 車両
５０ バッテリ（蓄電装置）
５３ 電流遮断装置（通電部品）
５４ 電流検出抵抗（通電部品）
５８ 温度センサ（通電部品）
６０ 組電池（二次電池セル）
１３０ 管理部（制御部）
１４０ 車両ＥＣＵ
１５０ オルタネータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】