JP2019087457A - 二次電池の異常検出装置及び該異常検出装置を備えた電動車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】二次電池の内部において、異常な温度上昇があったことを迅速にかつ正確に判断可能で、異常な温度上昇による、電池性能(充放電性能)の低下や、電池寿命、故障などを招くおそれのない二次電池の異常検出装置を提供する。【解決手段】電池内部発熱量演算部18で演算された電池発熱量演算値(qin)と、計測部発熱量演算部20で演算された計測部発熱量演算値(qm)に基づいて、所定時間後の計測部温度推定値(T2K)を演算する電池温度推定演算部22と、電池温度推定演算部で演算された計測部温度推定値(T2K)に基づいて得られた計測部温度変化推定値(T3K)と、二次電池の計測部で計測された実際の計測温度変化値(T4K)を比較して、二次電池の電池温度の温度上昇異常を判定する電池温度上昇異常判定制御部24とを備えることを特徴とする。【選択図】図1
Description
本開示は、例えば、パソコン、携帯電話、デジタルカメラ、PDA(Personal Digital Assistance)などの電子機器、電気自動車(EV)、ハイブリッドカー(HV)、プラグインハイブリッドカー(PHV)などの車両(以下、単に「電動車両」と言う)に用いられる、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル・水素電池、リチウムイオン電池などの二次電池(以下、単に「二次電池」と言う)において、二次電池の電池温度の温度上昇異常を検出するための二次電池の異常検出装置及び該異常検出装置を備えた電動車両に関する。
従来、このような二次電池において、二次電池の内部における実際の温度上昇を測定することは不可能である。このような二次電池の内部において、異常な温度上昇があった場合には、電池性能(充放電性能)の低下や、電池寿命、故障などを招くおそれがある。
このため、従来より、二次電池の温度変化に基づいて、想定される異常内容に応じた充放電制御を行うシステムの発明が種々行われている。
例えば、特許文献1(特開2010−231968号公報)では、充放電を安全に制御することを可能とする二次電池の制御装置が提案されている。
例えば、特許文献1(特開2010−231968号公報)では、充放電を安全に制御することを可能とする二次電池の制御装置が提案されている。
特許文献1の二次電池の制御装置では、所定の時間間隔Δt毎に二次電池の状態を検知する検知手段と、検知された二次電池の状態から二次電池での発熱量を算出する発熱量推定手段とを備えている。
そして、算出された発熱量に基づいて、現時点から時間間隔Δt経過後の二次電池の内部温度を推定する将来内部温度推定手段を備えており、将来内部温度推定手段で二次電池の内部温度を推定する毎に、検知手段で二次電池の状態を検出するように構成されている。
ところで、このように構成される従来の特許文献1の二次電池の制御装置では、二次電池の状態を検知する検知手段が、所定の時間間隔Δt毎に、二次電池の外部温度を検知する温度検知手段である。
また、予め求めた二次電池の外部温度と内部温度との対応関係を用いて、温度検知手段において検知された二次電池の外部温度から、現時点の内部温度を推定するように構成されている。
そして、推定された現時点の二次電池の内部温度と、時間間隔Δt前に検知された外部温度に基づいて推定された二次電池の将来内部温度との差が所定の許容温度差以上である場合、二次電池が異常であると判定する。
しかしながら、二次電池の通電時の二次電池の発熱量と、二次電池の温度検知手段の付近の発熱量が、電池温度上昇に影響すると考えられるが、特許文献1の二次電池の異常判定では、二次電池の外部温度の計測のみで電池温度状態を推定する方法が用いられており、二次電池の通電時の二次電池の発熱量と、二次電池の温度検知手段の付近の発熱量は考慮されていない。
従って、特許文献1の二次電池の異常判定では、二次電池の内部において異常な温度上昇を正確に検知することができず、このような二次電池の内部において異常な温度上昇があった場合には、電池性能(充放電性能)の低下や、電池寿命、故障などを招くおそれがある。
このような現状に鑑み、本発明の少なくとも一つの実施形態は、二次電池の内部において、異常な温度上昇があったことを迅速にかつ正確に判断可能で、異常な温度上昇による、電池性能(充放電性能)の低下や、電池寿命、故障などを招くおそれのない、二次電池の異常検出装置及び該異常検出装置を備えた電動車両を提供することを目的とする。
前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、本発明の少なくとも一つの実施形態は、二次電池の電池温度の温度上昇異常を検出するための二次電池の異常検出装置であって、前記二次電池の内部の電池発熱量を演算する電池内部発熱量演算部と、前記二次電池の計測部の計測部発熱量を演算する計測部発熱量演算部と、前記電池内部発熱量演算部で演算された電池発熱量演算値(qin)と前記計測部発熱量演算部で演算された計測部発熱量演算値(qm)とに基づいて、所定時間後の計測部温度推定値(T2 K)を演算する電池温度推定演算部と、前記電池温度推定演算部で演算された前記計測部温度推定値(T2 K)に基づいて得られた計測部温度変化推定値(T3 K)と前記二次電池の計測部で計測された実際の計測温度変化値(T4 K)とを比較して、前記二次電池の電池温度の温度上昇異常を判定する電池温度上昇異常判定制御部と、を備えることを特徴とする。
このように構成することによって、電池温度推定演算部において、電池内部発熱量演算部で演算された電池発熱量演算値(qin)と、計測部発熱量演算部で演算された計測部発熱量演算値(qm)に基づいて、所定時間(Δt秒)後の計測部温度推定値(T2 K)を演算するように構成されている。
そして、電池温度上昇異常判定制御部において、電池温度推定演算部で演算された計測部温度推定値(T2 K)に基づいて得られた計測部温度変化推定値(T3 K)と、二次電池の計測部で計測された実際の計測温度変化値(T4 K)を比較して、二次電池の電池温度の温度上昇異常を判定するように構成されている。
すなわち、発熱を考慮することで計測部の計測部温度変化推定値(T3 K)を推定し、二次電池の計測部で計測された実際の計測温度変化値(T4 K)と比較することで、二次電池の電池温度の温度上昇異常を検出(判断)するように構成されている。
従って、二次電池の内部において、異常な温度上昇があったことを迅速にかつ正確に判断可能で、異常な温度上昇による、電池性能(充放電性能)の低下や、電池寿命、故障などを招くおそれがない。
また、幾つかの実施形態では、前記電池内部発熱量演算部においては、電池内部の内部抵抗値と電流値とに基づいて、前記二次電池内部の電池内部発熱量を演算するように構成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、電池内部発熱量演算部においては、電池内部の内部抵抗値(例えば、あらかじめ測定された抵抗値、又は二次電池の性能として設定されている抵抗値)と、電流値とに基づいて、二次電池内部の電池内部発熱量を演算するようになっている。
これにより、二次電池内部の電池内部発熱量を演算することにより、電池発熱量演算値(qin)を正確に得ることができる。
これにより、二次電池内部の電池内部発熱量を演算することにより、電池発熱量演算値(qin)を正確に得ることができる。
また、幾つかの実施形態では、前記計測部発熱量演算部においては、計測部の抵抗値と電流値とに基づいて、前記二次電池の計測部の発熱量を演算するように構成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、計測部発熱量演算部においては、計測部の抵抗値(例えば、あらかじめ測定された抵抗値、又は計測部の性能として設定されている抵抗値)と電流値とに基づいて、二次電池の計測部の発熱量を演算するようになっている。
これにより、二次電池の計測部の発熱量を演算することにより、計測部発熱量演算値(qm)を正確に得ることができる。
これにより、二次電池の計測部の発熱量を演算することにより、計測部発熱量演算値(qm)を正確に得ることができる。
また、幾つかの実施形態では、前記電池温度推定演算部においては、前記電池内部発熱量演算部で演算された電池発熱量演算値(qin)と、前記計測部発熱量演算部で演算された計測部発熱量演算値(qm)と、電池内部の電池熱容量(Cin)と、計測部の計測部熱容量(Cm)と、電池内部の電池熱抵抗(R1)と、計測部の熱抵抗(R2)との間の熱抵抗値(R12)と、に基づいて、所定時間後の電池内部温度推定値(T1 K)と、所定時間後の計測部温度推定値(T2 K)と、を演算するように構成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、電池温度推定演算部において、電池発熱量演算値(qin)と、計測部発熱量演算値(qm)と、電池内部の電池熱容量(Cin)と、計測部の計測部熱容量(Cm)と、電池内部の電池熱抵抗(R1)と計測部の熱抵抗(R2)との間の熱抵抗値(R12)とに基づいて、所定時間(Δt秒)後の電池内部温度推定値(T1 K)と、所定時間(Δt秒)後の計測部温度推定値(T2 K)とを演算することができる。
また、幾つかの実施形態では、前記電池温度上昇異常判定制御部においては、前記電池温度推定演算部で演算された計測部温度推定値(T2 K)に基づいて得られた計測部温度変化推定値(T3 K)と、前記二次電池の計測部で計測された実際の計測温度変化値(T4 K)を比較して、計測温度変化値(T4 K)≧計測部温度変化推定値(T3 K)であって、前記計測温度変化値(T4 K)と計測部温度変化推定値(T3 K)との間の温度推定値差(T4 K−T3 K)が、所定の異常判定閾値を上回る場合に、前記二次電池の電池温度の温度上昇異常を判定するように構成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、計測温度変化値(T4 K)≧計測部温度変化推定値(T3 K)であって、計測温度変化値(T4 K)と計測部温度変化推定値(T3 K)との間の温度推定値差(T4 K−T3 K)が、所定の異常判定閾値を上回る場合に、前記二次電池の電池温度の温度上昇異常を判定するように構成されている。
これにより、発熱を考慮することで計測部の計測部温度変化推定値(T3 K)を推定し、二次電池の計測部で計測された実際の計測温度変化値(T4 K)と比較することで、二次電池の電池温度の温度上昇異常を検出(判断)するように構成されている。
従って、二次電池の内部において、異常な温度上昇があったことを迅速にかつ正確に判断可能で、異常な温度上昇による、電池性能(充放電性能)の低下や、電池寿命、故障などを招くおそれがない。
また、幾つかの実施形態では、前記二次電池のSOH(State of Health、電池健全度)が低いほど、前記所定の異常判定閾値が小さくなるように設定されていることを特徴とする。
このように、二次電池のSOHが低いほど、二次電池の内部抵抗が高くなって、発熱量が大きくなるので、判断基準を厳しくする必要があり、所定の異常判定閾値が小さくなるように設定されている。
これにより、二次電池のSOHが低い場合であっても、二次電池の内部において、異常な温度上昇があったことを迅速にかつ正確に判断可能で、異常な温度上昇による、電池性能(充放電性能)の低下や、電池寿命、故障などを招くおそれがない。
また、幾つかの実施形態では、前記二次電池の計測部が、二次電池のセル端子に設けられていることを特徴とする。
このように、二次電池の計測部が、二次電池のセル端子に設けられているので、計測部の計測部温度変化推定値を推定し、二次電池の計測部で計測された実際の計測温度変化値と比較することで、二次電池のセル毎の電池温度の温度上昇異常を検出(判断)し易くなる。
また、幾つかの実施形態では、前述のいずれかに記載の二次電池の異常検出装置を備えたことを特徴とする電動車両であることを特徴とする。
これにより、電動車両に搭載される二次電池の内部において、異常な温度上昇があったことを迅速にかつ正確に判断可能で、異常な温度上昇による、電池性能(充放電性能)の低下による走行性能の低下や、電池寿命、故障などを招くおそれがない。
本発明の一実施形態によれば、電池温度推定演算部において、電池内部発熱量演算部で演算された電池発熱量演算値(qin)と、計測部発熱量演算部で演算された計測部発熱量演算値(qm)に基づいて、所定時間(Δt秒)後の計測部温度推定値(T2 K)を演算するように構成されている。
そして、電池温度上昇異常判定制御部において、電池温度推定演算部で演算された計測部温度推定値(T2 K)に基づいて得られた計測部温度変化推定値(T3 K)と、二次電池の計測部で計測された実際の計測温度変化値(T4 K)を比較して、二次電池の電池温度の温度上昇異常を判定するように構成されている。
すなわち、発熱を考慮することで計測部の計測部温度変化推定値(T3 K)を推定し、二次電池の計測部で計測された実際の計測温度変化値(T4 K)と比較することで、二次電池の電池温度の温度上昇異常を検出(判断)するように構成されている。
従って、二次電池の内部において、異常な温度上昇があったことを迅速にかつ正確に判断可能で、異常な温度上昇による、電池性能(充放電性能)の低下や、電池寿命、故障などを招くおそれがない。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいてより詳細に説明する。
ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれらに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
図1は、本発明の二次電池の異常検出装置の概略を示すブロック図、図2は、本発明の二次電池の異常検出装置の電池内部発熱量演算部の概略を示すブロック図、図3は、本発明の二次電池の異常検出装置の計測部発熱量演算部の概略を示すブロック図、図4は、本発明の二次電池の異常検出装置の電池温度推定演算部の概略を示すブロック図、図5は、本発明の二次電池の異常検出装置の電池温度上昇異常判定制御部の概略を示すブロック図、図6は、電池温度推定モデルを用いた温度推定を、電気回路的に表現した電池セルの熱モデル、図7は、二次電池12の計測部14が、二次電池12のセル端子に設けられている状態を説明する二次電池12の部分拡大側面図である。
図1〜図2において、符号10は、全体で本発明の二次電池の異常検出装置を示している。
本発明の二次電池の異常検出装置10は、例えば、パソコン、携帯電話、デジタルカメラ、PDA(Personal Digital Assistance)などの電子機器、電気自動車(EV)、ハイブリッドカー(HV)、プラグインハイブリッドカー(PHV)などの車両(以下、単に「電動車両」と言う)に用いられる、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル・水素電池、リチウムイオン電池などの二次電池(以下、単に「二次電池」と言う)に適用することができる。
図1に示したように、本発明の二次電池の異常検出装置10は、特に、電動車両の駆動用電池としての二次電池12の電池温度の温度上昇異常を検出するための二次電池の異常検出装置である。
そして、本発明の二次電池の異常検出装置10は、二次電池12の計測部14と接続されている異常検出制御部16を備えている。
そして、本発明の二次電池の異常検出装置10は、二次電池12の計測部14と接続されている異常検出制御部16を備えている。
また、図1、図2に示したように、異常検出制御部16は、二次電池12の内部の電池発熱量演算値(qin)を演算する電池内部発熱量演算部18を備えている。
さらに、図1、図3に示したように、異常検出制御部16は、二次電池12の計測部14の計測部発熱量演算値(qm)を演算する計測部発熱量演算部20を備えている。
また、図1、図4に示したように、異常検出制御部16は、所定時間Δt秒後の計測部温度推定値(T2 K)を演算する電池温度推定演算部22を備えている。
図4に示したように、電池温度推定演算部22では、後述するように、電池内部発熱量演算部18で演算された電池発熱量演算値(qin)と、計測部発熱量演算部20で演算された計測部発熱量演算値(qm)に基づいて、所定時間Δt秒後の計測部温度推定値(T2 K)を演算するように構成されている。
さらに、図1、図5に示したように、異常検出制御部16は、電池温度上昇異常判定制御部24を備えている。
図5に示したように、電池温度上昇異常判定制御部24では、後述するように、電池温度推定演算部22で演算された計測部温度推定値(T2 K)に基づいて得られた計測部温度変化推定値(T3 K)と、二次電池12の計測部14で計測された実際の計測温度変化値(T4 K)を比較して、二次電池12の電池温度の温度上昇異常を判定するように構成されている。
具体的には、このように構成される異常検出制御部16の電池内部発熱量演算部18には、図2に示したように、別途設けられた内部抵抗演算部26で、予め演算された二次電池12の内部抵抗値28が入力されるようになっている。なお、この内部抵抗値28は、あらかじめ測定された抵抗値、又は二次電池12の性能として設定されている抵抗値である。
また、電池内部発熱量演算部18には、図示しない電流測定部で測定された二次電池12の内部を流れる電流値30が入力される。
そして、電池内部発熱量演算部18では、これらの内部抵抗値28、電流値30に基づいて、二次電池12の内部の電池発熱量演算値(qin)を演算するように構成されている。例えば、電池発熱量演算値(qin)=電流値(Iin)2×二次電池内部抵抗値(Rin)によって算出される。
さらに、図3に示したように、異常検出制御部16の計測部発熱量演算部20には、二次電池12の計測部14における計測部電気抵抗値32が入力されるようになっている。なお、この計測部電気抵抗値32は、あらかじめ測定された抵抗値、又は計測部の性能として設定されている抵抗値である。
また、計測部発熱量演算部20には、二次電池12の計測部14を流れる電流値34が入力される。
そして、計測部発熱量演算部20では、これらの計測部電気抵抗値32、電流値34に基づいて、二次電池12の計測部14の計測部発熱量演算値(qm)を演算するように構成されている。例えば、計測部発熱量演算値(qm)=電流値(Im)2×計測部内部抵抗値(Rm)によって算出される。
また、図4の符号36で示したように、異常検出制御部16の電池温度推定演算部22には、電池内部発熱量演算部18で演算された電池発熱量演算値(qin)が入力されるようになっている。
また、図4の符号38で示したように、電池温度推定演算部22には、計測部発熱量演算部20で演算された計測部発熱量演算値(qm)が入力されるようになっている。
さらに、図4の符号40で示したように、電池温度推定演算部22には、予め測定された又は二次電池12の性能として設定されている二次電池12の電池内部の電池熱容量(Cin)が入力されるようになっている。
また、図4の符号42で示したように、電池温度推定演算部22には、予め測定された又は計測部14の性能として設定されている計測部14の計測部熱容量(Cm)が入力されるようになっている。
また、図4の符号42で示したように、電池温度推定演算部22には、予め測定された又は計測部14の性能として設定されている計測部14の計測部熱容量(Cm)が入力されるようになっている。
また、図4の符号44で示したように、予め測定され又は性能として設定されている電池内部の電池熱抵抗(R1)と、計測部の熱抵抗(R2)との間の熱抵抗値(R12)が入力されるようになっている。
そして、図4に示したように、電池温度推定演算部22では、これらの電池発熱量演算値(qin)と、計測部発熱量演算値(qm)と、二次電池12の電池内部の電池熱容量(Cin)と、計測部14の計測部熱容量(Cm)と、熱抵抗値(R12)とに基づいて、図4の符号46で示したように、所定時間Δt秒後の電池内部温度推定値(T1 K)と、図4の符号48で示したように、所定時間Δt秒後の計測部温度推定値(T2 K)とを演算するように構成されている。
より詳細には、この電池温度推定演算部22における演算は、図6に示したように、電池温度推定モデルを用いた温度推定を、電気回路的に表現した電池セルの熱モデルに基づいて、演算がなされて、所定時間Δt秒後の電池内部温度推定値(T1 K)と、所定時間Δt秒後の計測部温度推定値(T2 K)が演算されるようになっている。
すなわち、下記の数式(1)、(2)は、電池内部温度T1、計測部温度T2に関して整理した状態方程式である。
これらの数式(1)、(2)に基づいて、所定時間Δt秒後の電池内部温度推定値(T1 K)と、所定時間Δt秒後の計測部温度推定値(T2 K)が演算されるようになっている。kは今回推定値を意味し、k−1は前回推定値を意味することを示している。
ここで、T1は、電池内部温度、T2は、計測部温度、qinは、セル発熱量、qmは、計測部付近発熱量、R12は、T1−T2間の熱抵抗、Cinは、電池セル熱容量、Cmは、計測部熱容量である。
また、電池内部温度、T2は、は、実際に計測を行う。さらに、セル発熱量qin、計測部付近発熱量qmは、計測値より演算する。
また、T1−T2間の熱抵抗R12、電池セル熱容量Cin、計測部熱容量Cmは、電池セル試験や電池セルの性能として設定されている値により決定する。
そして、二次電池12が、定常状態であれば、T1=T2であるので、初期値は、T1=T2とする。
そして、上記の数式(1)、(2)に基づいて、発熱量を考慮した所定時間Δt秒後の電池内部温度推定値(T1 K)と、所定時間Δt秒後の計測部温度推定値(T2 K)が演算されるようになっている。
なお、初回の演算以降は、前回演算値を用いることで、所定時間Δt秒後の電池内部温度推定値(T1 K)と、所定時間Δt秒後の計測部温度推定値(T2 K)が演算されるようになっている。
一方、図5に示したように、異常検出制御部16の電池温度上昇異常判定制御部24には、計測部温度変化演算部50を備えている。
そして、図5の符号52で示したように、計測部温度変化演算部50には、電池温度推定演算部22で演算された計測部温度推定値(T2 K)が、入力されるようになっている。
また、図5の符号54で示したように、計測部温度変化演算部50には、現在の二次電池12の計測部14で計測された実際の計測温度(Tm)が、入力されるようになっている。
また、図5の符号54で示したように、計測部温度変化演算部50には、現在の二次電池12の計測部14で計測された実際の計測温度(Tm)が、入力されるようになっている。
そして、図5の符号56で示したように、計測部温度変化演算部50では、これらの計測部温度推定値(T2 K)、計測温度(Tm)から、計測部温度変化推定値(T3 K)が、演算されるようになっている。
すなわち、現在の計測温度(Tm)と、所定時間Δt秒後の計測部温度推定値(T2 K)から所定時間Δt秒の間に変化する計測部温度変化推定値(T3 K)が、演算されるようになっている。
すなわち、現在の計測温度(Tm)と、所定時間Δt秒後の計測部温度推定値(T2 K)から所定時間Δt秒の間に変化する計測部温度変化推定値(T3 K)が、演算されるようになっている。
さらに、図5の符号58に示したように、電池温度上昇異常判定制御部24では、計測部温度変化推定値(T3 K)と、二次電池12の計測部14で計測された実際の計測温度変化値(T4 K)を比較するように構成されている。
そして、図5の符号60で示したように、
計測温度変化値(T4 K)≧計測部温度変化推定値(T3 K)であって、計測温度変化値(T4 K)と計測部温度変化推定値(T3 K)との間の温度推定値差(T4 K−T3 K)が、所定の異常判定閾値を上回る場合に、
図5の符号62で示したように、二次電池12の電池温度の温度上昇異常を判定して、温度上昇異常判定フラグが出力されるように構成されている。
計測温度変化値(T4 K)≧計測部温度変化推定値(T3 K)であって、計測温度変化値(T4 K)と計測部温度変化推定値(T3 K)との間の温度推定値差(T4 K−T3 K)が、所定の異常判定閾値を上回る場合に、
図5の符号62で示したように、二次電池12の電池温度の温度上昇異常を判定して、温度上昇異常判定フラグが出力されるように構成されている。
このように構成される本実施形態の二次電池の異常検出装置10によれば、電池温度推定演算部22において、電池内部発熱量演算部18で演算された電池発熱量演算値(qin)と、計測部発熱量演算部20で演算された計測部発熱量演算値(qm)に基づいて、所定時間(Δt秒)後の計測部温度推定値(T2 K)を演算するように構成されている。
そして、電池温度上昇異常判定制御部24において、電池温度推定演算部22で演算された計測部温度推定値(T2 K)に基づいて得られた計測部温度変化推定値(T3 K)と、二次電池12の計測部14で計測された実際の計測温度変化値(T4 K)を比較して、二次電池12の電池温度の温度上昇異常を判定するように構成されている。
すなわち、発熱を考慮することで計測部14の計測部温度変化推定値(T3 K)を推定し、二次電池12の計測部14で計測された実際の計測温度変化値(T4 K)と比較することで、二次電池12の電池温度の温度上昇異常を検出(判断)するように構成されている。
従って、二次電池12の内部において、異常な温度上昇があったことを迅速にかつ正確に判断可能で、異常な温度上昇による、電池性能(充放電性能)の低下や、電池寿命、故障などを招くおそれがない。
なお、二次電池12のSOHが低いほど、所定の異常判定閾値が小さくなるように設定されているのが望ましい。
なお、二次電池12のSOHが低いほど、所定の異常判定閾値が小さくなるように設定されているのが望ましい。
このように、二次電池12のSOHが低いほど、二次電池12の内部抵抗が高くなって、発熱量が大きくなるので、判断基準を厳しくする必要があり、所定の異常判定閾値が小さくなるように設定されている。
これにより、二次電池12のSOHが低い場合であっても、二次電池12の内部において、異常な温度上昇があったことを迅速にかつ正確に判断可能で、異常な温度上昇による、電池性能(充放電性能)の低下や、電池寿命、故障などを招くおそれがない。
さらに、二次電池12の計測部14を設ける位置としては、二次電池12の電極端子の近傍であれば、特に限定されるものではないが、例えば、二次電池12の計測部14が、二次電池12を構成する複数の電池セル64のセル端子68にそれぞれ設けられているのが望ましい。
例えば、図7に示したように、二次電池12の電池セル64の電極端子66には、セル端子68が設けられ、このセル端子68に、基板70が、ボルトなどの締結部材72により連結されている。そして、この基板70の上面に、計測部14を設けるように構成すれば良い。
なお、図7中、セル端子68と基板70との接触部分の間に屈曲形状の可撓性部分74が設けられている。これにより、セル端子68は、可撓性部分74によって、上下方向に撓むことが可能であり、セル端子68と基板70とを確実に接触させて、締結部材72により締結することができるようになっている。
このように、二次電池12の計測部14が、二次電池12のセル端子68に設けられていれば、計測部14の計測部温度変化推定値(T3 K)を推定し、二次電池12の計測部14で計測された実際の計測温度変化値(T4 K)と比較することで、二次電池12を構成する複数の電池セル64のそれぞれについて、電池温度の温度上昇異常を検出(判断)し易くなる。
以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
本開示は、例えば、パソコン、携帯電話、デジタルカメラ、PDAなどの電子機器、電気自動車(EV)、ハイブリッドカー(HV)、プラグインハイブリッドカー(PHV)などの電動車両に用いられる、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル・水素電池、リチウムイオン電池などの二次電池において、二次電池の電池温度の温度上昇異常を迅速にかつ正確に判断できるので、二次電池の異常検出装置への利用に適用することができる。
10 二次電池の異常検出装置
12 二次電池
14 計測部
16 異常検出制御部
18 電池内部発熱量演算部
20 計測部発熱量演算部
22 電池温度推定演算部
24 電池温度上昇異常判定制御部
26 内部抵抗演算部
28 内部抵抗値
30 電流値
32 計測部電気抵抗値
34 電流値
50 計測部温度変化演算部
64 電池セル
66 電極端子
68 セル端子
70 基板
72 締結部材
74 可撓性部分
Cin 電池セル熱容量
Cm 計測部熱容量
R12 熱抵抗
T1 電池内部温度
T2 計測部温度
qin セル発熱量
qm 計測部付近発熱量
Δt 所定時間
12 二次電池
14 計測部
16 異常検出制御部
18 電池内部発熱量演算部
20 計測部発熱量演算部
22 電池温度推定演算部
24 電池温度上昇異常判定制御部
26 内部抵抗演算部
28 内部抵抗値
30 電流値
32 計測部電気抵抗値
34 電流値
50 計測部温度変化演算部
64 電池セル
66 電極端子
68 セル端子
70 基板
72 締結部材
74 可撓性部分
Cin 電池セル熱容量
Cm 計測部熱容量
R12 熱抵抗
T1 電池内部温度
T2 計測部温度
qin セル発熱量
qm 計測部付近発熱量
Δt 所定時間
Claims (8)
- 二次電池の電池温度の温度上昇異常を検出するための二次電池の異常検出装置であって、
前記二次電池の内部の電池発熱量を演算する電池内部発熱量演算部と、
前記二次電池の計測部の計測部発熱量を演算する計測部発熱量演算部と、
前記電池内部発熱量演算部で演算された電池発熱量演算値(qin)と前記計測部発熱量演算部で演算された計測部発熱量演算値(qm)とに基づいて、所定時間後の計測部温度推定値(T2 K)を演算する電池温度推定演算部と、
前記電池温度推定演算部で演算された前記計測部温度推定値(T2 K)に基づいて得られた計測部温度変化推定値(T3 K)と前記二次電池の計測部で計測された実際の計測温度変化値(T4 K)とを比較して、前記二次電池の電池温度の温度上昇異常を判定する電池温度上昇異常判定制御部と、
を備えることを特徴とする二次電池の異常検出装置。 - 前記電池内部発熱量演算部においては、電池内部の内部抵抗値と電流値とに基づいて、前記二次電池内部の電池内部発熱量を演算するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の二次電池の異常検出装置。
- 前記計測部発熱量演算部においては、計測部の抵抗値と電流値とに基づいて、前記二次電池の計測部の発熱量を演算するように構成されていることを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の二次電池の異常検出装置。
- 前記電池温度推定演算部においては、
前記電池内部発熱量演算部で演算された電池発熱量演算値(qin)と、前記計測部発熱量演算部で演算された計測部発熱量演算値(qm)と、電池内部の電池熱容量(Cin)と、計測部の計測部熱容量(Cm)と、電池内部の電池熱抵抗(R1)と、計測部の熱抵抗(R2)との間の熱抵抗値(R12)と、に基づいて、
所定時間後の電池内部温度推定値(T1 K)と、所定時間後の計測部温度推定値(T2 K)と、を演算するように構成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の二次電池の異常検出装置。 - 前記電池温度上昇異常判定制御部においては、
前記電池温度推定演算部で演算された計測部温度推定値(T2 K)に基づいて得られた計測部温度変化推定値(T3 K)と、前記二次電池の計測部で計測された実際の計測温度変化値(T4 K)を比較して、計測温度変化値(T4 K)≧計測部温度変化推定値(T3 K)であって、
前記計測温度変化値(T4 K)と計測部温度変化推定値(T3 K)との間の温度推定値差(T4 K−T3 K)が、所定の異常判定閾値を上回る場合に、前記二次電池の電池温度の温度上昇異常を判定するように構成されていることを特徴とする請求項4に記載の二次電池の異常検出装置。 - 前記二次電池のSOHが低いほど、前記所定の異常判定閾値が小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項5に記載の二次電池の異常検出装置。
- 前記二次電池の計測部が、二次電池のセル端子に設けられていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の二次電池の異常検出装置。
- 請求項1から7のいずれか1項に記載の二次電池の異常検出装置を備えたことを特徴とする電動車両。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017215682A JP2019087457A (ja) | 2017-11-08 | 2017-11-08 | 二次電池の異常検出装置及び該異常検出装置を備えた電動車両 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2017215682A JP2019087457A (ja) | 2017-11-08 | 2017-11-08 | 二次電池の異常検出装置及び該異常検出装置を備えた電動車両 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019087457A true JP2019087457A (ja) | 2019-06-06 |
Family
ID=66763282
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2017215682A Pending JP2019087457A (ja) | 2017-11-08 | 2017-11-08 | 二次電池の異常検出装置及び該異常検出装置を備えた電動車両 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019087457A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113745672A (zh) * | 2020-05-29 | 2021-12-03 | 比亚迪股份有限公司 | 电池自加热控制方法、电池自加热装置、***和车辆 |
WO2023120187A1 (ja) * | 2021-12-24 | 2023-06-29 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電池異常検知システム、電池異常検知方法、および電池異常検知プログラム |
WO2023120282A1 (ja) * | 2021-12-24 | 2023-06-29 | 株式会社デンソー | 電池監視装置、電池輸送機器、電池監視方法 |
-
2017
- 2017-11-08 JP JP2017215682A patent/JP2019087457A/ja active Pending
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