JP2001076769A - 電池の内部温度検出装置 - Google Patents
電池の内部温度検出装置Info
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Abstract
く、電池の内部の温度を精度よく検出する。 【解決手段】 充放電電流Iから演算した電池内部の発
熱量Qの所定時間における平均値としての平均発熱量Q
aveを求め(S100〜S108)、求めた平均発熱
量Qaveと電池の冷却条件Cとから補正値T1を決定
する(S112)。このとき、平均発熱量Qaveと冷
却条件Cと補正値T1との関係は予め実験などにより求
めておく。そして、電槽表面の温度Toに補正値T1を
加えて電池の内部温度Tiとする。この結果、電池内部
に温度センサを取り付けることなく、電池の内部温度を
検出することができる。
Description
出装置に関し、詳しくは、電池の内部温度を検出する内
部温度検出装置に関する。
としては、正極と負極とセパレータと共に熱電対を積層
して非水電解液二次電池を構成するものが提案されてい
る(例えば、特開平10−55825号公報など)。こ
の装置では、電池表面に熱電対からの端子を取り付け、
この端子間電圧に基づいて電池内部の温度を検出してい
る。
て、電池の端子間電圧と電池に流れる電流とに基づいて
電池内部の発熱量を推定し、この推定された発熱量と電
池表面の温度とに基づいて冷却風の風速を求めるものが
提案されている(例えば、特開平9−92347号公報
など)。なお、この公報には、「電池内部の発熱量と電
池表面の温度とに基づいて電池の内部温度を推定し」と
記載されているが、電池内部の発熱量と電池表面の温度
とに基づいて冷却風の風速を求めているだけで、どのよ
うに電池の内部温度を推定するかについては何ら記載さ
れていない。
た装置は、非水電解液二次電池以外の電池には適用でき
ない場合がある。即ち、熱電対が電解液などにより腐食
するような熱電対を内部に取り付けることができないタ
イプの電池には適用できない。この場合、電池表面、即
ち電槽表面の温度を代用することも考えられるが、電槽
表面の温度と内部の温度とには偏差が生じるため、電池
の充放電の制御の的確性を欠くものとなってしまう。電
槽が樹脂などの断熱性を有する材料により形成されてい
るときには、この傾向がクローズアップされる。
の内部の温度を検出することを目的の一つとする。ま
た、本発明の電池の内部温度検出装置は、電池の内部に
直接センサを取り付けることなく電池の内部の温度を精
度よく検出することを目的の一つとする。
発明の電池の内部温度検出装置は、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。
は、電池の内部温度を検出する内部温度検出装置であっ
て、前記電池の電槽表面の温度を検出する電槽表面温度
検出手段と、前記電池に流れる電流を検出する電流検出
手段と、該検出された電流に基づいて前記電池の内部に
おける発熱量を推定する発熱量推定手段と、該推定され
た発熱量と前記電槽表面温度検出手段により検出された
電槽表面の温度とに基づいて前記電池の内部温度を推定
する内部温度推定手段とを備えることを要旨とする。
置では、発熱量推定手段が、電流検出手段により検出さ
れた電池に流れる電流に基づいて電池の内部における発
熱量を推定し、内部温度推定手段が、この推定された発
熱量と電槽表面温度検出手段により検出された電槽表面
の温度とに基づいて電池の内部温度を推定する。こうし
た本発明の第1の電池の内部温度検出装置によれば、電
池内部に直接センサを設けることなく電池の内部温度を
検出することができる。
出装置において、前記発熱量推定手段は、前記電流検出
手段により検出された電流の所定時間の平均値を演算
し、該演算された平均値に基づいて発熱量を推定する手
段であるものとすることもできる。こうすれば、電池に
流れる電流が頻繁に変化する場合であっても電池の内部
温度を検出することができる。
は、電池の内部温度を検出する内部温度検出装置であっ
て、前記電池の電槽表面の温度を検出する電槽表面温度
検出手段と、該検出された電槽表面の温度の時間変化率
を演算する変化率演算手段と、該演算された電槽温度の
時間変化率に基づいて前記電池の内部における発熱量を
推定する発熱量推定手段と、該推定された発熱量と前記
電槽表面温度検出手段により検出された電槽表面の温度
とに基づいて前記電池の内部温度を推定する内部温度推
定手段とを備えることを要旨とする。
は、変化率演算手段が、電槽表面温度検出手段により検
出された電池の電槽表面の温度の時間変化率を演算し、
発熱量推定手段が、この演算された電槽表面の温度の時
間変化率に基づいて電池の内部における発熱量を推定す
る。そして、内部温度推定手段が、この推定された発熱
量と電槽表面温度検出手段により検出された電槽表面の
温度とに基づいて電池の内部温度を推定する。こうした
本発明の第2の内部温度検出装置によれば、電池内部に
直接センサを設けることなく、電槽表面の温度に基づい
て電池の内部温度を検出することができる。
部温度検出装置において、前記内部温度推定手段は、前
記発熱量推定手段により推定された発熱量に基づいて電
槽表面の温度と内部温度との偏差としての補正値を決定
する補正値決定手段と、該決定した補正値を前記電槽表
面温度検出手段により検出された電槽表面の温度に加算
して前記内部温度とする補正値加算手段とを備えるもの
とすることもできる。
部温度検出装置において、前記電池の冷却条件を判定す
る冷却条件判定手段を備え、前記内部温度推定手段は、
前記冷却条件判定手段により判定された冷却条件にも基
づいて前記電池の内部温度を推定する手段であるものと
することもできる。こうすれば、より正確に電池の内部
温度を検出することができる。
例を用いて説明する。図1は、本発明の一実施例である
電池の内部温度検出装置20の構成の概略を示す構成図
である。実施例の電池の内部温度検出装置20は、図示
するように、負荷18に接続された二次電池12の電槽
表面の温度Toを検出する温度センサ22と、二次電池
12に流れる電流Iを検出する電流センサ24と、温度
センサ22により検出される電槽表面の温度Toや電流
センサ24により検出される電流Iなどに基づいて二次
電池12の内部温度Tiを演算する電子制御ユニット3
0とを備える。
する機器を意味するのではなく、二次電池12を充電す
る機器なども含まれる。したがって、電流センサ24に
よって検出される電流Iは、放電電流として検出された
り充電電流として検出される。
る冷却装置14が併設されている。冷却装置14による
冷却は制御装置16により制御されており、制御装置1
6からは冷却装置14の冷却状態が電子制御ユニット3
0に向けて出力されている。
心として構成されたマイクロプロセッサとして構成され
ており、処理プログラムを記憶したROM34と、一時
的にデータを記憶するRAM36と、入出力ポート(図
示せず)とを備える。この電子制御ユニット30には、
温度センサ22からの電槽表面の温度Toや電流センサ
24からの電流I,制御装置16からの冷却装置14の
冷却状態などが入力ポートを介して入力されている。
内部温度検出装置20により二次電池12の内部温度T
iが検出される様子について説明する。図2は、電子制
御ユニット30により実行される内部温度検出処理ルー
チンの一例を示すフローチャートである。なお、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。
と、電子制御ユニット30のCPU32は、まず、電流
センサ24により検出される電流Iを読み込む処理を実
行する(ステップS100)。続いて、読み込んだ電流
Iに基づいて二次電池12の内部の発熱量Qを次式
(1)により演算する(ステップS102)。ここでR
は二次電池12の内部抵抗である。二次電池12の内部
抵抗Rは、予め設定しておいてもよいし、二次電池12
の端子間電圧と充放電電流とにより求めるものとしても
よい。なお、実施例では、二次電池12の内部の発熱量
Qが内部抵抗Rによるジュール発熱量に等しいとした。
の所定アドレスに格納し(ステップS104)、所定時
間経過したかを判定する(ステップS106)。実施例
では、所定時間として4分としたが、このルーチンを繰
り返し実行する際の間隔未満であれば如何なる時間でも
よい。所定時間経過していないときにはステップS10
0に戻り、ステップS100ないしS104の処理を繰
り返し行なう。
に格納した発熱量Qに基づいてその平均値としての平均
発熱量Qaveを計算する処理を行なう(ステップS1
08)。次に、冷却条件Cを読み込む処理を行なう(ス
テップS110)。ここで、冷却条件Cは、電子制御ユ
ニット30が実行する図示しない冷却条件設定処理ルー
チンにより冷却装置14の制御装置16から出力される
冷却装置14の状態に基づいて設定される。例えば、冷
却装置14が二次電池12に冷却風を供給する装置であ
り、制御装置16が冷却風を発生させるファンの回転数
を制御するものであれば、電子制御ユニット30は、制
御装置16から出力されるファンの回転数に基づいて冷
却条件として「良い」,「普通」,「悪い」などのよう
に3段階或いはそれより多い複数段に設定するものとす
ることができる。そして、設定した冷却条件をRAM3
6の所定アドレスに記憶するものとすれば、ステップS
110の処理はRAM36の所定アドレスを読み込む処
理となる。なお、制御装置16から冷却条件Cを出力す
るものとしてもよく、この場合、単に制御装置16から
の冷却条件Cを読み込む処理となる。
veと冷却条件Cとに基づいて補正値T1を決定する処
理を行なう(ステップS112)。補正値T1を決定す
る際に用いるマップの一例を図3に示す。図3中、曲線
Aは冷却条件Cが「良い」の場合の平均発熱量Qave
と補正値T1との関係であり、曲線Bは冷却条件Cが
「普通」の場合の平均発熱量Qaveと補正値T1との
関係であり、曲線Cは冷却条件Cが「悪い」の場合の平
均発熱量Qaveと補正値T1との関係である。これら
曲線A〜Cの各関係は、実験などにより求めることがで
きる。この曲線に影響を与える因子としては、二次電池
12の電槽の材質や厚みなどがある。こうした関係を用
いることにより、ステップS112の処理は、一例とし
て、まず、冷却条件Cにより曲線を決定し、決定した曲
線に対して平均発熱量Qaveを用いることにより補正
値T1を決定するものとすることができる。なお、実施
例では、こうした冷却条件Cと平均発熱量Qaveと補
正値T1との関係をマップとして予めROM34に記憶
しておき、冷却条件Cと平均発熱量Qaveとが与えら
れると、この冷却条件Cと平均発熱量Qaveとに対応
する補正値T1を導出するものとした。
2により検出される二次電池12の電槽表面の温度To
を読み込み(ステップS114)、決定した補正値T1
を読み込んだ電槽表面の温度Toに加えて内部温度Ti
を計算する(ステップS116)。そして、計算した内
部温度TiをRAM36の所定アドレスに格納して(ス
テップS118)、本ルーチンを終了する。図4に、二
次電池12の充放電の電流Iと電槽表面の温度Toと平
均発熱量Qaveと検出された内部温度Tiの時間変化
の一例を示す。
装置20によれば、二次電池12の内部に温度センサを
設けることなく内部温度Tiを検出することができる。
しかも、冷却装置14による冷却状態をも加味して内部
温度Tiを検出することができる。実施例の電池の内部
温度検出装置20によれば、所定時間の平均発熱量Qa
veを計算し、これに基づいて内部温度Tiを演算する
から、充放電電流が著しく変化する使用態様、例えばハ
イブリッド車に搭載された二次電池などであっても、よ
り正確な内部温度Tiを検出することができる。
は、冷却条件Cに基づいて補正値T1を決定するものと
したが、冷却装置14を備えない構成や、冷却装置14
を備えるが冷却条件Cを変更しない構成、例えば一定の
回転数で冷却ファンを常に駆動する構成などの場合に
は、冷却条件Cを加味しないものとしてもよい。この場
合図3に例示するマップは、単一の曲線だけとなる。
の内部温度検出装置20Bについて説明する。第2実施
例の電池の内部温度検出装置20Bは、電流センサ24
を備えない点を除いて図1に例示した第1実施例の電池
の内部温度検出装置20と同一のハード構成をしてい
る。したがって、第2実施例の電池の内部温度検出装置
20Bのハード構成についての説明は省略する。
Bでは、図2の内部温度検出処理ルーチンに代えて図5
に例示する内部温度検出処理ルーチンを実行する。この
ルーチンは、ステップS200〜S202の処理を除い
て図2のルーチンと同一の処理を行なう。重複した説明
を回避するため、同一処理についての説明は省略する。
なお、このルーチンも所定時間毎(例えば5分毎)に繰
り返し実行される。
れると、電子制御ユニット30のCPU32は、まず、
温度センサ22により検出される電槽表面の温度Toを
読み込む処理を実行する(ステップS200)。そし
て、電槽表面の温度Toの時間変化率dT/dtを演算
する処理を行なう(ステップS201)。電槽表面の温
度Toの時間変化率dT/dtは、ステップS200で
読み込んだ電槽表面の温度Toから前回ステップS20
0によって読み込んだ電槽表面の温度Toを減じ、これ
を前回ステップS200により読み込んだときから今回
読み込むまでの間の時間Δtで割って求める。厳密に
は、時間変化率dT/dtは、瞬間的な変化率ではなく
平均変化率となる。
づいて発熱量Qを求める処理を行なう(ステップS20
2)。通常、電槽表面の温度Toの時間変化率dT/d
tは発熱量Qに比例するから、時間変化率dT/dtと
発熱量Qとの関係を実験などにより求めてマップとすれ
ば、時間変化率dT/dtから発熱量Qを求めることが
できる。実施例では、こうしたマップを予めROM34
に記憶しておき、時間変化率dT/dtが与えられる
と、このマップから発熱量Qを導出するものとした。
プS204)、所定時間経過したかを判定する(ステッ
プS206)。以下、ステップS208以降の処理は、
図2に例示する内部温度検出処理ルーチンのステップS
108以降の処理と同一である。
検出装置20Bによれば、電槽表面の温度Toの時間変
化率dT/dtに基づいて発熱量Qを求め、その時間平
均値としての平均発熱量Qaveと電槽表面の温度To
とに基づいて内部温度Tiを推定することができる。第
2実施例の電池の内部温度検出装置20Bは、発熱量Q
の求め方以外は第1実施例と同様であるから、第2実施
例でも前述した第1実施例の電池の内部温度検出装置2
0が奏する効果と同一の効果を奏することができる。
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。
装置20の構成の概略を示す構成図である。
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。
1との関係を例示するマップの一例を示す説明図であ
る。
温度Toと平均発熱量Qaveと検出された内部温度T
iの時間変化の一例を示す説明図である。
により実行される内部温度検出処理ルーチンの一部の一
例を示すフローチャートである。
8 負荷、20,20B 電池の内部温度検出装置、2
2 温度センサ、24 電流センサ、30 電子制御ユ
ニット、32 CPU、34 ROM、36 RAM。
Claims (5)
- 【請求項1】 電池の内部温度を検出する内部温度検出
装置であって、 前記電池の電槽表面の温度を検出する電槽表面温度検出
手段と、 前記電池に流れる電流を検出する電流検出手段と、 該検出された電流に基づいて前記電池の内部における発
熱量を推定する発熱量推定手段と、 該推定された発熱量と前記電槽表面温度検出手段により
検出された電槽表面の温度とに基づいて前記電池の内部
温度を推定する内部温度推定手段とを備える内部温度検
出装置。 - 【請求項2】 前記発熱量推定手段は、前記電流検出手
段により検出された電流の所定時間の平均値を演算し、
該演算された平均値に基づいて発熱量を推定する手段で
ある請求項1記載の内部温度検出装置。 - 【請求項3】 電池の内部温度を検出する内部温度検出
装置であって、 前記電池の電槽表面の温度を検出する電槽表面温度検出
手段と、 該検出された電槽表面の温度の時間変化率を演算する変
化率演算手段と、 該演算された電槽温度の時間変化率に基づいて前記電池
の内部における発熱量を推定する発熱量推定手段と、 該推定された発熱量と前記電槽表面温度検出手段により
検出された電槽表面の温度とに基づいて前記電池の内部
温度を推定する内部温度推定手段とを備える内部温度検
出装置。 - 【請求項4】 前記内部温度推定手段は、前記発熱量推
定手段により推定された発熱量に基づいて電槽表面の温
度と内部温度との偏差としての補正値を決定する補正値
決定手段と、該決定した補正値を前記電槽表面温度検出
手段により検出された電槽表面の温度に加算して前記内
部温度とする補正値加算手段とを備える請求項1ないし
3いずれか記載の内部温度検出装置。 - 【請求項5】 請求項1ないし4いずれか記載の内部温
度検出装置であって、 前記電池の冷却条件を判定する冷却条件判定手段を備
え、 前記内部温度推定手段は、前記冷却条件判定手段により
判定された冷却条件にも基づいて前記電池の内部温度を
推定する手段である内部温度検出装置。
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JP25143299A JP4383596B2 (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | 電池の内部温度検出装置 |
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