JP2020099127A - バッテリ温度管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両に搭載される、ニッケル水素電池（バッテリ）の温度を管理するバッテリ温度管理装置であって、走行終了後に、不必要な放電を防止しつつ、バッテリ温度が上昇することを抑制することが可能なバッテリ温度管理装置を提供する。【解決手段】バッテリ温度管理装置１を構成するＢＣＵ１３は、走行終了後の組電池１１の温度上昇と相関を有する指標値（例えば、走行終了直前の組電池１１の充放電電流量等）が所定のしきい値以上であるか否かに基づいて、走行終了後に放電する必要があるか否かを判断する放電要否判断部１３２と、放電が必要であると判断された場合に、放電回路４０を駆動して放電を行う放電制御部１３３とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリ温度管理装置に関する。

近年、エンジンと電動モータとを併用することで車両の燃料消費率（燃費）を効果的に向上させることができるハイブリッド自動車（ＨＶ）やプラグイン・ハイブリッド自動車（ＰＨＶ）が広く実用化されている。また、電動モータのみを動力源とし、排気ガスを排出しない電気自動車（ＥＶ）も実用化されている。例えば、このようなハイブリッド自動車や電気自動車では、ニッケル水素電池などの二次電池（電池セル）を複数直列に接続した組電池（電池モジュール）が用いられている。

ところで、ニッケル水素電池は、充電後に、自己放電による反応熱によって電池温度が上昇することがある。より詳細には、ニッケル水素電池は、次の化学式（１）で示されるように、充電時に、正極側の水酸化ニッケル（II）（Ｎｉ（ＯＨ）_２）が水酸化物イオン（ＯＨ−）と結合して水酸化ニッケル（ＮｉＯＯＨ）と水（Ｈ_２Ｏ）を生成する。
Ｎｉ（ＯＨ）_２＋ＯＨ⁻→ＮｉＯＯＨ＋Ｈ_２Ｏ＋ｅ⁻ ・・・（１）
ここで、水酸化ニッケル（ＮｉＯＯＨ）には安定したβ型と不安定なγ型があり、γ型は、次の化学式（２）で示されるように、水酸化ニッケル（II）（Ｎｉ（ＯＨ）_２）に自己分解して酸素を発生する。
４ＮｉＯＯＨ＋２Ｈ_２Ｏ→４Ｎｉ（ＯＨ）_２＋Ｏ_２ ・・・（２）
そして、酸素が負極側の金属水素化物と結合し、次の化学式（３）で示されるように、水が生成されるとともに反応熱が生じる。
４ＭＨ＋Ｏ_２→４Ｍ＋２Ｈ_２Ｏ＋反応熱 ・・・（３）
その結果、ニッケル水素電池の性能が劣化するおそれや、異常温度に至るおそれがある。

これに対して、特許文献１には、電池温度の最大値の上昇を抑制した上で、なおかつ、複数のニッケル水素電池（セル）からなる電池パックの全セルを均等に満充電できるようにする二次電池の充電装置が開示されている。より具体的には、この充電装置では、複数の二次電池セルを直列に接続した組電池を充電する二次電池の充電装置において、二次電池を満充電させるまで充電し、充電完了直後に、短時間の間、所定の放電電流の準備放電を行う。

この充電装置によれば、充電完了直後に、微量の準備放電を行うことによって、充電後の温度上昇を抑制することができる。より詳細には、充電完了直後に準備放電を実施することにより、充電の過程で正極に発生した酸素ガスが正極に吸収される結果、水素と再結合して水を生成する化学反応が抑制されるので、電池温度のピークの上昇を抑制することができる。このため、温度上昇による問題なく、電池パックの全セルを均等に満充電することができる。

特開２００７−８９３６３号公報

しかしながら、上述した充電装置では、満充電完了後に、必ず準備放電を行うため、すなわち、準備放電を行う必要がないときにも準備放電が行われるため、電力のロス（損失）が増大するおそれがある。また、上述した充電装置では、満充電完了時以外の状況は考慮されていないため、すなわち、満充電完了時以外では準備放電が行われないため、例えば、走行中に減速回生によって組電池（電池モジュール）の充電が行われ、その状態で、車両が停止されてレディ・オフ（すなわちコンタクタが開放）された場合などに、走行終了後、組電池（電池モジュール）の温度上昇が発生するおそれがある。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、車両に搭載される、ニッケル水素電池（バッテリ）の温度を管理するバッテリ温度管理装置において、走行終了後に、不必要な放電を防止しつつ、バッテリ温度が上昇することを抑制することが可能なバッテリ温度管理装置を提供することを目的とする。

本発明に係るバッテリ温度管理装置は、放電抵抗を介して、ニッケル水素電池の放電を行う放電手段と、走行終了後のニッケル水素電池の温度上昇と相関を有する指標値を取得する指標値取得手段と、指標値取得手段により取得された指標値が所定のしきい値以上であるか否かに基づいて、走行終了後に放電する必要があるか否かを判断する放電要否判断手段と、放電要否判断手段により放電が必要であると判断された場合に、放電手段を駆動して放電を行う放電制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係るバッテリ温度管理装置によれば、走行終了後のニッケル水素電池の温度上昇と相関を有する指標値が取得され、取得された指標値が所定のしきい値以上であるか否かに基づいて、走行終了後に放電する必要があるか否かが判断され、放電が必要であると判断された場合に放電が行われる。そのため、充電後の正極の表面に溜まったγ型水酸化ニッケル（ＮｉＯＯＨ）が放電によって除去されることにより、γ型水酸化ニッケルの自己分解量が減少し、バッテリの温度上昇を抑制することができる。その結果、走行終了後に、不必要な放電を防止しつつ、バッテリ温度が上昇することを抑制することが可能となる。

本発明に係るバッテリ温度管理装置では、指標値取得手段が、走行終了直前の所定期間における充放電電流量を取得する充放電電流量取得手段を有し、放電要否判断手段が、充放電電流量取得手段により取得された充放電電流量が所定のしきい値以上であるか否かに基づいて、放電する必要があるか否かを判断することが好ましい。

この場合、充放電電流量が所定のしきい値以上であるか否かに基づいて、放電する必要があるか否かが判断される。そのため、ニッケル水素電池の温度上昇と相関を有する充放電電流量に基づいて放電の要否を適確に判断することが可能となる。

本発明に係るバッテリ温度管理装置では、指標値取得手段が、走行終了後のニッケル水素電池の温度上昇と相関を有する複数の指標値を取得し、放電要否判断手段が、複数の指標値それぞれについて、各指標値が対応する所定のしきい値以上である場合に、重み付けを付与し、複数の指標値それぞれの重み付けの総和が所定の放電判断しきい値以上の場合に放電が必要であると判断することが好ましい。

この場合、走行終了後のニッケル水素電池の温度上昇と相関を有する複数の指標値が取得され、複数の指標値それぞれについて、各指標値が対応する所定のしきい値以上である場合に、重み付けが付与され、複数の指標値それぞれの重み付けの総和が所定の放電判断しきい値以上の場合に放電が必要であると判断される。そのため、複数の指標値、及び、その重み付けの総和を用いることにより、より適確に放電の要否を判断することが可能となる。

本発明に係るバッテリ温度管理装置では、指標値取得手段が、走行終了直前の所定期間におけるニッケル水素電池の充放電電流量を取得する充放電電流量取得手段、及び、ニッケル水素電池の充電状態を取得する充電状態取得手段を有することが好ましい。

このようにすれば、走行終了後のニッケル水素電池の温度上昇と相関を有するニッケル水素電池の充放電電流量及び充電状態を考慮することにより、より適確に放電の要否を判断することが可能となる。

本発明に係るバッテリ温度管理装置では、指標値取得手段が、ニッケル水素電池の電池温度を検出する電池温度検出手段をさらに有することが好ましい。

このようにすれば、走行終了後のニッケル水素電池の温度上昇と相関を有するニッケル水素電池の電池温度をさらに考慮することにより、より適確に放電の要否を判断することが可能となる。

本発明に係るバッテリ温度管理装置では、指標値取得手段が、ニッケル水素電池の周囲の環境温度を検出する環境温度検出手段をさらに有することが好ましい。

このようにすれば、走行終了後のニッケル水素電池の温度上昇と相関を有するニッケル水素電池の周囲の環境温度をさらに考慮することにより、より適確に放電の要否を判断することが可能となる。

本発明に係るバッテリ温度管理装置では、放電要否判断手段が、複数の指標値それぞれについて、各指標値が、対応する所定のしきい値以上である場合に、各指標値と対応する所定のしきい値との偏差に応じて重み付けを付与し、複数の指標値それぞれの重み付けの総和が所定の放電判断しきい値以上の場合に放電が必要であると判断することが好ましい。

この場合、複数の指標値それぞれについて、各指標値が、対応する所定のしきい値以上である場合に、各指標値と対応する所定のしきい値との偏差に応じて重み付けが付与され、複数の指標値それぞれの重み付けの総和が所定の放電判断しきい値以上の場合に放電が必要であると判断される。すなわち、各指標値と所定のしきい値との偏差に応じて、それぞれに重み付けが付与される。よって、各指標値の温度上昇に対する寄与度をより正確に反映することが可能となる。

本発明に係るバッテリ温度管理装置では、放電が必要であると判断された場合に、放電制御手段が、複数の指標値それぞれの重み付けの総和と所定の放電判断しきい値との偏差に応じて放電量を設定し、該放電量に応じて放電を行うことが好ましい。

この場合、放電が必要であると判断された場合に、複数の指標値それぞれの重み付けの総和と所定の放電判断しきい値との偏差に応じて放電量が設定され、該放電量に応じて放電が行われる。すなわち、複数の指標値それぞれの重み付けの総和と所定の放電判断しきい値との偏差に応じて放電量を可変することができる。よって、温度上昇をより確実に防止することが可能となる。

本発明に係るバッテリ温度管理装置は、ニッケル水素電池の正極に接続される正極電源ライン、及び／又は、ニッケル水素電池の負極に接続される負極電源ラインに直列に介装され、正極電源ライン、及び／又は、負極電源ラインを電気的に断接する電磁開閉器を備え、車両停止後、電磁開閉器の開放要求があったときに、放電要否判断手段が、放電する必要があるか否かを判断し、放電する必要があると判断された場合に、放電制御手段が、放電を実行した後に電磁開閉器を開放することを許可することが好ましい。

この場合、車両停止後、電磁開閉器の開放要求があったときに、放電する必要があるか否かが判断され、放電する必要があると判断された場合、放電が実行された後に電磁開閉器を開放すること（すなわち、レディ・オフすること）が許可される。よって、車両停止後、電磁開閉器が開放される前に放電を行うことができ、その後のニッケル水素電池の温度上昇を確実に防止することが可能となる。

本発明によれば、車両に搭載される、ニッケル水素電池（バッテリ）の温度を管理するバッテリ温度管理装置において、走行終了後に、不必要な放電を防止しつつ、バッテリ温度が上昇することを確実に抑制することが可能となる。

実施形態に係るバッテリ温度管理装置、及び、該バッテリ温度管理装置が適用されたバッテリパック等の構成を示すブロック図である。 実施形態に係るバッテリ温度管理装置によるバッテリ温度管理処理の処理手順を示すフローチャート（その１）である。 実施形態に係るバッテリ温度管理装置によるバッテリ温度管理処理の処理手順を示すフローチャート（その２）である。 充放電電流量の取得方法を説明するための図である。 充電状態（ＳＯＣ）の重み付けの付与方法を説明するための図である。 バッテリ温度の重み付けの付与方法を説明するための図である。 環境温度の重み付けの付与方法を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。なお、ここでは、本発明を、電動車両（例えば、ＨＶやＰＨＶなど）に適用した場合を例にして説明する。

まず、図１を用いて、実施形態に係るバッテリ温度管理装置１の構成について説明する。図１は、バッテリ温度管理装置１、及び、該バッテリ温度管理装置１が適用されたバッテリパック１０等の構成を示すブロック図である。

バッテリ温度管理装置１は、電動モータを駆動力源として備えた電動車両に搭載される、複数のニッケル水素電池（電池セル）１１１〜１１ｎを含む組電池（電池モジュール）１１の温度を管理する。より具体的には、バッテリ温度管理装置１は、車両の走行終了後に、不必要な放電を防止しつつ（放電によるロスを低減しつつ）、γ型水酸化ニッケルの自己分解に起因する反応熱によって組電池１１の温度が上昇することを抑制する。

バッテリ温度管理装置１は、主として、バッテリコントロールユニット（以下「ＢＣＵ」という）１３、放電回路４０、電流センサ１３６、電池温度センサ１３７、環境温度センサ１３８を備えて構成されている。また、ＢＣＵ１３は、主として、総電圧検出部（総電圧センサ）１３１、放電要否判断部１３２、放電制御部１３３、充電状態取得部１３４、充放電電流量取得部１３５を備えて構成されている。なお、各構成要素の詳細については後述する。

バッテリ温度管理装置１が適用されたバッテリパック１０は、主として、組電池（電池モジュール）１１、正極側コンタクタ１２１、負極側コンタクタ１２２、ＢＣＵ１３を有して構成されている。

組電池（電池モジュール）１１は、電池セル１１１〜１１ｎが、例えば、数十から百数十個、直列に接続されて構成（すなわち、数十から数百Ｖの高電圧バッテリとして構成）されている。

組電池１１の正極には正極電源ライン２１の一端が接続されている。同様に、組電池１１の負極には負極電源ライン２２の一端が接続されている。正極電源ライン２１の他端には、組電池１１の電力が供給されるインバータ３０の正極が接続されている。同様に、負極電源ライン２２の他端にはインバータ３０の負極が接続されている。

組電池１１の正極と、インバータ３０の正極とを電気的に接続する正極電源ライン２１には、当該正極電源ライン２１を電気的に断接する正極側コンタクタ１２１がシリーズ（直列）に介装されている。同様に、組電池１１の負極と、インバータ３０の負極とを電気的に接続する負極電源ライン２２には、当該負極電源ライン２２を電気的に断接する負極側コンタクタ１２２がシリーズ（直列）に介装されている。なお、正極側コンタクタ１２１及び負極側コンタクタ１２２それぞれは、電磁石により接点を開閉する電磁開閉器／電磁接触器である。正極側コンタクタ１２１及び負極側コンタクタ１２２それぞれは、ＨＥＶ−ＣＵ５０、及び、ＢＣＵ１３により開閉が制御される。

インバータ３０は、主として、スイッチング部３０ａ、電圧検出部３１、平滑コンデンサ３２を有して構成されている。

スイッチング部３０ａは、例えば、複数のＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を有して構成され、組電池１１の直流電力を三相交流の電力に変換してモータ・ジェネレータ３３に供給する。なお、モータ・ジェネレータ３３は、例えば、三相交流タイプの交流同期モータである。スイッチング部３０ａ（インバータ３０）は、ＨＥＶ−ＣＵ５０から受信したトルク指令値に基づいて、モータ・ジェネレータ３３を駆動する。一方、スイッチング部３０ａ（インバータ３０）は、モータ・ジェネレータ３３で発電した交流電圧を直流電圧に変換して組電池１１を充電する。

平滑コンデンサ３２は、一端が正極電源ライン２１に接続され、他端が負極電源ライン２２に接続されている。平滑コンデンサ３２は、インバータ３０（スイッチング部３０ａ）でのスイッチング動作によって発生するノイズを平滑化する。

電圧検出部（電圧センサ）３１は、平滑コンデンサ３２と並列（すなわち、正極電源ライン２１と負極電源ライン２２との間）に接続され、平滑コンデンサ３２の端子間電圧（すなわち、正極電源ライン２１と負極電源ライン２２との間の電位差）を検出する。
なお、検出された電圧値（電圧データ）はＣＡＮ１００を介してＢＣＵ１３に送信される。

放電回路４０は、例えば、組電池１１の直流高電圧を略１２Ｖまで降圧するＤＣ−ＤＣコンバータの中に収められている。放電回路４０は、主として、放電抵抗４１、スイッチング素子（例えばトランジスタ）４２、制御部（ＣＰＵ）４３を有して構成されている。

放電回路４０は、放電抵抗４１を有し、平滑コンデンサ３２と並列に接続（すなわち、一端が正極電源ライン２１に接続され、他端が負極電源ライン２２に接続）されている。放電回路４０は、放電抵抗４１を介して、組電池（電池モジュール）１１の放電を行う。すなわち、放電回路４０は、特許請求の範囲に記載の放電手段として機能する。

放電抵抗４１は、平滑コンデンサ３２に並列に接続されている。トランジスタ４２（放電スイッチ）は、制御部（ＣＰＵ）４３によりオン・オフ（開閉）が制御される。トランジスタ４２がオンされると、放電抵抗４１を介して電流が流れ、組電池１１の放電が行われる。制御部４３は、ＢＣＵ１３の指令を受けてトランジスタ４２をオン・オフする信号を出力する。

ＨＥＶ−ＣＵ５０は、ＢＣＵ１３、インバータ３０、放電回路４０（ＤＣ−ＤＣコンバータ）を総合的に制御する。ＨＥＶ−ＣＵ５０は、ＣＡＮ１００を介して、ＢＣＵ１３、インバータ３０、放電回路４０（ＤＣ−ＤＣコンバータ）等と相互に通信可能に接続されている。

ＨＥＶ−ＣＵ５０は、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、その記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、及び入出力Ｉ／Ｆ等を有して構成されている。ＨＥＶ−ＣＵ５０は、制御部５１を機能的に有している。ＨＥＶ−ＣＵ５０では、ＥＥＰＲＯＭなどに記憶されているプログラムがＣＰＵによって実行されることにより、制御部５１の機能が実現される。

制御部５１は、正極側コンタクタ１２１の開閉、及び、負極側コンタクタ１２２の開閉を制御する。制御部５１は、正極側コンタクタ１２１、及び、負極側コンタクタ１２２の閉開を切り替える制御信号（要求信号）を、ＣＡＮ１００を介して出力する。

ＢＣＵ１３は、モータ・ジェネレータ３３に電力を供給する組電池１１の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を検知・管理する。また、ＢＣＵ１３は、複数のニッケル水素電池１１１〜１１ｎを含む組電池（電池モジュール）１１の温度を管理する。

ＢＣＵ１３は、組電池（電池モジュール）１１の端子電圧（総電圧）を検出する総電圧検出部（総電圧センサ）１３１を有している。総電圧検出部１３１は、ＢＣＵ１３のＡ／Ｄ入力端子と電気的に接続されており、組電池１１の端子電圧（総電圧）に対応した信号（電圧値）が、Ａ／Ｄ変換された後、ＢＣＵ１３に読み込まれる。同様に、ＢＣＵ１３には、組電池１１の充放電電流を検出する電流センサ１３６、組電池１１（電池セル１１１〜１１ｎ）の電池温度（バッテリ温度）を検出する電池温度センサ１３７、及び、組電池１１の周囲の環境温度（雰囲気温度）を検出する環境温度センサ１３８も接続されている。電流センサ１３６、電池温度センサ１３７（電池温度検出手段に相当）、環境温度センサ１３８（環境温度検出手段に相当）は、走行終了後（すなわち、車両が停止され、レディ・オフされた後）の組電池１１の温度上昇と相関を有する指標値（パラメータ）を取得する指標値取得手段を構成する。

ＢＣＵ１３は、演算を行うＣＰＵ、該ＣＰＵに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＥＥＰＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、及び、正極側コンタクタ１２１、負極側コンタクタ１２２を駆動するドライバ回路やＣＡＮドライバ等のＩ／Ｆを有して構成されている。ＢＣＵ１３は、走行終了後（すなわち、車両停止からのレディ・オフ後）に、不必要な放電を防止しつつ（放電によるロスを低減しつつ）、γ型水酸化ニッケルの自己分解に起因する反応熱によってバッテリ温度が上昇することを抑制する機能を有している。

ここで、ニッケル水素電池は、次の化学式（１）で示されるように、充電時に、正極側の水酸化ニッケル（II）（Ｎｉ（ＯＨ）_２）が水酸化物イオン（ＯＨ−）と結合して水酸化ニッケル（ＮｉＯＯＨ）と水（Ｈ_２Ｏ）を生成する。
Ｎｉ（ＯＨ）_２＋ＯＨ⁻→ＮｉＯＯＨ＋Ｈ_２Ｏ＋ｅ⁻ ・・・（１）
ここで、水酸化ニッケル（ＮｉＯＯＨ）には安定したβ型と不安定なγ型があり、γ型は、次の化学式（２）で示されるように、水酸化ニッケル（II）（Ｎｉ（ＯＨ）_２）に自己分解して酸素を発生する。
４ＮｉＯＯＨ＋２Ｈ_２Ｏ→４Ｎｉ（ＯＨ）_２＋Ｏ_２ ・・・（２）
そして、酸素が負極側の金属水素化物と結合し、次の化学式（３）で示されるように、水が生成されるとともに反応熱が生じる。
４ＭＨ＋Ｏ_２→４Ｍ＋２Ｈ_２Ｏ＋反応熱 ・・・（３）

ＢＣＵ１３は、上述したように、総電圧検出部（総電圧センサ）１３１、放電要否判断部１３２、放電制御部１３３、充電状態取得部１３４、及び、充放電電流量取得部１３５を機能的に有している。ＢＣＵ１３では、ＥＥＰＲＯＭなどに記憶されているプログラムがＣＰＵによって実行されることにより、総電圧検出部１３１、放電要否判断部１３２、放電制御部１３３、充電状態取得部１３４、及び、充放電電流量取得部１３５の機能が実現される。

充電状態取得部１３４は、組電池（電池モジュール）１１の充電状態（ＳＯＣ）を取得する。より具体的には、充電状態取得部１３４は、組電池１１の電圧値・電流値を読込み、例えば電流積分法などを用いて組電池１１の充電状態（充電量）（％）を検出する。充電状態取得部１３４は、特許請求の範囲に記載の充電状態取得手段として機能する。なお、取得された、充電状態（ＳＯＣ）は、放電要否判断部１３２に出力される。

充放電電流量取得部１３５は、走行終了直前、すなわち、車両が停止されレディ・オフされる直前の所定期間における充放電電流量を取得する。より具体的には、充放電電流量取得部１３５は、所定の時間（期間）、充放電の電流値（図４参照）を積分することにより、充放電電流量（Ａｈ）を求める。充放電電流量取得部１３５は、特許請求の範囲に記載の充放電電流量取得手段として機能する。ここで、充放電電流量がプラス（＋）の場合には、充電状態で停車したと判断でき、充放電電流量がマイナス（−）の場合には、放電状態で停車したと判断することができる。取得された、充放電電流量は、放電要否判断部１３２に出力される。

放電要否判断部１３２は、取得された指標値が所定のしきい値以上であるか否かに基づいて、走行終了後（車両が停止された後、レディ・オフされる前）に放電する必要があるか否かを判断する。すなわち、放電要否判断部１３２は、特許請求の範囲に記載の放電要否判断手段として機能する。

特に、放電要否判断部１３２は、複数の指標値（充放電電流量、充電状態（ＳＯＣ）、電池温度、環境温度）それぞれについて、各指標値が、対応する所定のしきい値以上である場合に、重み付けを付与し、複数の指標値それぞれの重み付けの総和が所定の放電判断しきい値以上の場合に放電が必要であると判断する。

より詳細には、放電要否判断部１３２は、充放電電流量が所定のしきい値（例えばＡ（Ａｈ））以上である場合に、重み付けとして所定値（例えばＥ）を付与し、第１バッファ（ＲＡＭ）に一時的に記憶する。一方、充放電電流量が所定のしきい値未満であるときには、放電要否判断部１３２は、重み付けとしてゼロを付与し、第１バッファに一時的に記憶する。

同様に、放電要否判断部１３２は、図５に示されるように、充電状態（ＳＯＣ）が所定のしきい値（例えばＢ（％））以上である場合に、重み付けとして所定値（例えばＦ）を付与し、第２バッファ（ＲＡＭ）に一時的に記憶する。一方、充電状態（ＳＯＣ）が所定のしきい値未満であるときには、放電要否判断部１３２は、重み付けとしてゼロを付与し、第２バッファに一時的に記憶する。

また、放電要否判断部１３２は、図６に示されるように、電池温度が所定のしきい値（例えばＣ（℃））以上である場合に、重み付けとして所定値（例えばＧ）を付与し、第３バッファ（ＲＡＭ）に一時的に記憶する。一方、電池温度が所定のしきい値未満であるときには、放電要否判断部１３２は、重み付けとしてゼロを付与し、第３バッファに一時的に記憶する。

さらに、放電要否判断部１３２は、図７に示されるように、環境温度が所定のしきい値（例えばＤ（℃））以上である場合に、重み付けとして所定値（例えばＨ）を付与し、第４バッファ（ＲＡＭ）に一時的に記憶する。一方、環境温度が所定のしきい値未満であるときには、放電要否判断部１３２は、重み付けとしてゼロを付与し、第４バッファに一時的に記憶する。なお、各重み付けは、例えば、Ｅ＞Ｆ＞Ｇ、Ｈとなるように設定される。

そして、放電要否判断部１３２は、第１バッファに一時的に記憶されている重み付けの値と、第２バッファに一時的に記憶されている重み付けの値と、第３バッファに一時的に記憶されている重み付けの値と、第４バッファに一時的に記憶されている重み付けの値とを加算し、その加算結果（すなわち、各指標値の重み付けの総和）が、所定の放電判断しきい値（例えばＪ）以上である場合には、組電池１１の放電が必要であると判断する。一方、加算結果（各指標値の重み付けの総和）が、所定の放電判断しきい値未満であるときには、放電が不要であると判断する。

なお、放電要否判断部１３２は、車両停止後、正極側コンタクタ１２１及び負極側コンタクタ１２２の開放要求があったときに、放電する必要があるか否かを判断する。放電要否判断部１３２による放電要否判断結果は、放電制御部１３３に出力される。

放電制御部１３３は、放電が必要であると判断された場合に、放電回路４０（トランジスタ４２）を駆動して、所定の値（規定値）だけ、組電池１１の放電を行う。その際に、放電制御部１３３は、放電回路４０（トランジスタ４２）のオン・オフ制御情報を、ＣＡＮ１００を介して出力することにより、放電回路４０のオン・オフを制御する。すなわち、制御部５１は、特許請求の範囲に記載の放電制御手段として機能する。

また、放電制御部１３３は、放電を実行した後に、正極側コンタクタ１２１及び負極側コンタクタ１２２を開放する（すなわち、レディ・オフする）ことを許可する。

次に、図２及び図３を併せて参照しつつ、バッテリ温度管理装置１の動作について説明する。図２及び図３は、バッテリ温度管理装置１によるバッテリ温度管理処理の処理手順を示すフローチャートである。図２及び図３に示される処理は、主としてＢＣＵ１３によって、所定のタイミングで繰り返して実行される。

まず、ステップＳ１００では、正極側コンタクタ１２１及び負極側コンタクタ１２２が閉じられる（すなわち、レディ・オン状態とされる）。

次に、ステップＳ１０２では、充放電電流量が所定のしきい値（例えばＡ（Ａｈ））以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、充放電電流量が所定のしきい値以上である場合には、重み付けとして所定値（例えばＥ）が付与され、第１バッファに一時的に記憶される（ステップＳ１０４）。一方、充放電電流量が所定のしきい値未満であるときには、重み付けとしてゼロが付与され、第１バッファに一時的に記憶される（ステップＳ１０６）。その後、ステップＳ１０８に処理が移行する。なお、充放電電流量の取得方法については上述したとおりであるので、ここでは詳細な説明を省略する。

ステップＳ１０８では、充電量（ＳＯＣ）が所定のしきい値（例えばＢ（％））以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、充電量（ＳＯＣ）が所定のしきい値以上である場合には、重み付けとして所定値（例えばＦ）が付与され、第２バッファに一時的に記憶される（ステップＳ１１０）。一方、充電量（ＳＯＣ）が所定のしきい値未満であるときには、重み付けとしてゼロが付与され、第２バッファに一時的に記憶される（ステップＳ１１２）。その後、ステップＳ１１４に処理が移行する。なお、充電量（ＳＯＣ）の取得方法については上述したとおりであるので、ここでは詳細な説明を省略する。

ステップＳ１１４では、電池温度（バッテリ温度）が所定のしきい値（例えばＣ（℃））以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、電池温度が所定のしきい値以上である場合には、重み付けとして所定値（例えばＧ）が付与され、第３バッファに一時的に記憶される（ステップＳ１１６）。一方、電池温度が所定のしきい値未満であるときには、重み付けとしてゼロが付与され、第３バッファに一時的に記憶される（ステップＳ１１８）。その後、ステップＳ１２０に処理が移行する。

ステップＳ１２０では、環境温度（雰囲気温度）が所定のしきい値（例えばＤ（℃））以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、環境温度が所定のしきい値以上である場合には、重み付けとして所定値（例えばＨ）が付与され、第４バッファに一時的に記憶される（ステップＳ１２０）。一方、環境温度が所定のしきい値未満であるときには、重み付けとしてゼロが付与され、第４バッファに一時的に記憶される（ステップＳ１２２）。その後、ステップＳ１２６に処理が移行する。

ステップＳ１２６では、車両が停止され、正極側コンタクタ１２１及び／又は負極側コンタクタ１２２の開放要求があるか否かについての判断が行われる。ここで、正極側コンタクタ１２１及び／又は負極側コンタクタ１２２の開放要求がない場合には、ステップＳ１０２に処理が移行し、開放要求があるまで、上述したステップＳ１０２〜ステップＳ１２６の処理が繰り返して実行される。一方、正極側コンタクタ１２１及び／又は負極側コンタクタ１２２の開放要求があるときには、ステップＳ１２８に処理が移行する。

ステップＳ１２８では、第１バッファに一時的に記憶されている重み付けの値と、第２バッファに一時的に記憶されている重み付けの値と、第３バッファに一時的に記憶されている重み付けの値と、第４バッファに一時的に記憶されている重み付けの値とが加算され、その加算結果（すなわち、各指標値の重み付けの総和）が、所定の放電判断しきい値（例えばＪ）以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、加算結果（総和）が、所定の放電判断しきい値以上である場合には、放電が必要であると判断され、ステップＳ１３０に処理が移行する。一方、加算結果（総和）が、所定の放電判断しきい値未満であるときには、放電は不要であると判断され、ステップＳ１３２に処理が移行する。

ステップＳ１３０では、放電回路４０（トランジスタ４２）がオンされ、放電抵抗４１を介して、所定の値（規定値）だけ、組電池（電池モジュール）１１の放電が行われる。その後、ステップＳ１３２に処理が移行する。

ステップＳ１３２では、正極側コンタクタ１２１及び／又は負極側コンタクタ１２２の開放が許可され、正極側コンタクタ１２１及び／又は負極側コンタクタ１２２を開くように制御指示が出力される。その後、本処理から抜ける。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、走行終了後の組電池（電池モジュール）１１の温度上昇と相関を有する指標値が取得され、取得された指標値が所定のしきい値以上であるか否かに基づいて、走行終了後に放電する必要があるか否かが判断され、放電が必要であると判断された場合に、放電が行われる。そのため、充電後の正極の表面に溜まったγ型水酸化ニッケル（ＮｉＯＯＨ）が放電によって除去されることにより、γ型水酸化ニッケルの自己分解量が減少し、バッテリの温度上昇を抑制することができる。その結果、走行終了後に、不必要な放電を防止しつつ（放電によるロスを低減しつつ）、γ型水酸化ニッケルの自己分解に起因する反応熱によってバッテリ温度が上昇することを抑制することが可能となる。

特に、本実施形態によれば、走行終了後の組電池（電池モジュール）１１の温度上昇と相関を有する複数の指標値（充放電電流量、充電状態（ＳＯＣ）、電池温度、環境温度）が取得され、複数の指標値それぞれについて、各指標値が対応する所定のしきい値以上である場合に、重み付けが付与され、複数の指標値それぞれの重み付けの総和が所定の放電判断しきい値以上の場合に放電が必要であると判断される。そのため、複数の指標値、及び、その重み付けの総和を用いることにより、適確に放電の要否を判断することが可能となる。

その際に、本実施形態によれば、走行終了後の組電池（電池モジュール）１１の温度上昇と相関を有する充放電電流量、充電状態（ＳＯＣ）、電池温度、環境温度を考慮することにより、より適確に放電の要否を判断することが可能となる。

本実施形態によれば、車両停止後、正極側コンタクタ１２１及び負極側コンタクタ１２２の開放要求があったときに、放電する必要があるか否かが判断され、放電する必要があると判断された場合、放電が実行された後に正極側コンタクタ１２１及び負極側コンタクタ１２２を開放すること（すなわち、レディ・オフすること）が許可される。よって、車両停止後、正極側コンタクタ１２１及び負極側コンタクタ１２２が開放される前に、放電を行うこと（完了すること）ができ、その後の組電池１１の温度上昇を確実に防止することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、電磁開閉器としてコンタクタを用いたが、コンタクタに代えてリレーなどを用いてもよい。また、上記実施形態では、一つの組電池（電池モジュール）１１を備えている場合を例にして説明したが、組電池（電池モジュール）１１が、複数、並列に接続されていてもよい。さらに、上記実施形態では、正極側コンタクタ１２１及び負極側コンタクタ１２２を備える構成としたが、正極側コンタクタ１２１及び負極側コンタクタ１２２の内いずれか一方のみを備える構成としてもよい。

また、バッテリ温度管理装置１のシステム構成や、各コントロールユニット（ＣＵ）の機能分担は、上記実施形態には限られない。例えば、放電要否判断部１３２、放電制御部１３３、充電状態取得部１３４、及び／又は、充放電電流量取得部１３５などの機能をＢＣＵ１３に代えて、例えば、ＨＥＶ−ＣＵ５０やインバータ３０等が有していてもよい。同様に、放電回路４０は、例えば、インバータ３０等の中に設けられていてもよい。

上記実施形態では、充放電電流量、充電状態（ＳＯＣ）、電池温度、環境温度等の指標値が、対応する所定のしきい値を超えた場合に、一定の重み付けを付与する構成としたが、複数の指標値それぞれについて、各指標値が、対応する所定のしきい値以上である場合に、各指標値と対応する所定のしきい値との偏差に応じて重み付けを付与し（例えば、偏差と重み付けとを乗算した結果を付与し）、複数の指標値それぞれの重み付けの総和が所定の放電判断しきい値以上の場合に放電が必要であると判断する構成としてもよい。このようにすれば、各指標値と所定のしきい値との偏差に応じてそれぞれに重み付けが付与されるため、各指標値（パラメータ）の温度上昇に対する寄与度をより正確に反映することが可能となる。

また、放電が必要であると判断された場合に、複数の指標値それぞれの重み付けの総和と所定の放電判断しきい値との偏差に応じて放電量を設定し、該放電量に応じて放電を行う構成としてもよい。このようにすれば、複数の指標値それぞれの重み付けの総和と所定の放電判断しきい値との偏差に応じて放電量を可変することができるため、組電池１１の温度上昇をより確実に防止することが可能となる。

上記実施形態では、４つの指標値（パラメータ）を用いたが、必ずしも４つの指標値すべてを用いる必要はない。例えば、充放電電流量のみに基づいて（すなわち、充放電電流量が所定のしきい値以上であるか否かに基づいて）放電する必要があるか否かを判断する構成としてもよい。このようにすれば、コストや処理負荷を低減しつつ、組電池（電池モジュール）１１の放電の要否を判断することができる。一方、上述した４つの指標値（パラメータ）以外の指標値を考慮する構成としてもよい。

１ バッテリ温度管理装置
１０ バッテリパック
１１ 組電池（電池モジュール）
１１１，１１２，１１３，・・・，１１ｎ ニッケル水素電池（電池セル）
１２１ 正極側コンタクタ（電磁開閉器）
１２２ 負極側コンタクタ（電磁開閉器）
１３ ＢＣＵ
１３１ 総電圧検出部（総電圧センサ）
１３２ 放電要否判断部
１３３ 放電制御部
１３４ 充電状態取得部
１３５ 充放電電流量取得部
１３６ 電流センサ
１３７ 電池温度センサ
１３８ 環境温度センサ
２１ 正極電源ライン
２２ 負極電源ライン
３０ インバータ
３０ａ スイッチング部
３１ 電圧検出部（電圧センサ）
３２ 平滑コンデンサ
４０ 放電回路
４１ 放電抵抗
５０ ＨＥＶ−ＣＵ
５１ 制御部
１００ ＣＡＮ

Claims (9)

1. 放電抵抗を介して、ニッケル水素電池の放電を行う放電手段と、
   走行終了後の前記ニッケル水素電池の温度上昇と相関を有する指標値を取得する指標値取得手段と、
   前記指標値取得手段により取得された指標値が所定のしきい値以上であるか否かに基づいて、走行終了後に放電する必要があるか否かを判断する放電要否判断手段と、
   前記放電要否判断手段により放電が必要であると判断された場合に、前記放電手段を駆動して放電を行う放電制御手段と、を備えることを特徴とするバッテリ温度管理装置。
2. 前記指標値取得手段は、走行終了直前の所定期間における充放電電流量を取得する充放電電流量取得手段を有し、
   前記放電要否判断手段は、前記充放電電流量取得手段により取得された充放電電流量が所定のしきい値以上であるか否かに基づいて、放電する必要があるか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ温度管理装置。
3. 前記指標値取得手段は、走行終了後の前記ニッケル水素電池の温度上昇と相関を有する複数の指標値を取得し、
   前記放電要否判断手段は、複数の指標値それぞれについて、各指標値が対応する所定のしきい値以上である場合に、重み付けを付与し、複数の指標値それぞれの重み付けの総和が所定の放電判断しきい値以上の場合に放電が必要であると判断することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ温度管理装置。
4. 前記指標値取得手段は、走行終了直前の所定期間における前記ニッケル水素電池の充放電電流量を取得する充放電電流量取得手段、及び、前記ニッケル水素電池の充電状態を取得する充電状態取得手段を有することを特徴とする請求項３に記載のバッテリ温度管理装置。
5. 前記指標値取得手段は、前記ニッケル水素電池の電池温度を検出する電池温度検出手段をさらに有することを特徴とする請求項４に記載のバッテリ温度管理装置。
6. 前記指標値取得手段は、前記ニッケル水素電池の周囲の環境温度を検出する環境温度検出手段をさらに有することを特徴とする請求項５に記載のバッテリ温度管理装置。
7. 前記放電要否判断手段は、複数の指標値それぞれについて、各指標値が、対応する所定のしきい値以上である場合に、各指標値と対応する所定のしきい値との偏差に応じて重み付けを付与し、複数の指標値それぞれの重み付けの総和が所定の放電判断しきい値以上の場合に放電が必要であると判断することを特徴とする請求項３に記載のバッテリ温度管理装置。
8. 前記放電制御手段は、放電が必要であると判断された場合に、複数の指標値それぞれの重み付けの総和と所定の放電判断しきい値との偏差に応じて放電量を設定し、該放電量に応じて放電を行うことを特徴とする請求項７に記載のバッテリ温度管理装置。
9. 前記ニッケル水素電池の正極に接続される正極電源ライン、及び／又は、前記ニッケル水素電池の負極に接続される負極電源ラインに直列に介装され、前記正極電源ライン、及び／又は、前記負極電源ラインを電気的に断接する電磁開閉器を備え、
   前記放電要否判断手段は、車両停止後、前記電磁開閉器の開放要求があったときに、放電する必要があるか否かを判断し、
   前記放電制御手段は、放電する必要があると判断された場合に、放電を実行した後に前記電磁開閉器を開放することを許可することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のバッテリ温度管理装置。

Images