JP5470404B2 - 電池制御装置およびモーター駆動システム - Google Patents

Description

本発明は、電池制御装置と、それを用いたモーター駆動システムに関する。

電池を用いた電源装置、分散型電力貯蔵装置、電気自動車などでは、電池を最適にかつ有効に使用するために、電池の状態を検出して電池の充放電を制御する電池制御装置が用いられている。電池の状態としては、どの程度まで充電されているのか、あるいはどの程度放電可能な電荷量が残っているのかを示す充電状態（以下、State Of Chargeの頭文字をとってＳＯＣと呼ぶ）または残存容量や、どの程度まで劣化しているのか、弱っているのかを示す健康状態（以下、State Of Healthの頭文字をとってＳＯＨと呼ぶ）または劣化度などがある。

電池の状態を検出するために、電池制御装置は、電池の電圧、電流、温度などの計測情報に基づいてＳＯＣやＳＯＨなどを求める処理を実行する。計測情報の内、電池の温度は、電池の表面に温度センサーを設置して表面温度を計測し、電池状態検出処理に用いることが一般的であるが、電池の真の温度である内部温度を電池状態検出処理に用いることができれば、ＳＯＣやＳＯＨなどの状態検出をさらに正確に行うことができる。

電池内部に直接温度センサーを取り付けることなく、電池の内部温度を推定するようにした電池の内部温度検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、電池の表面温度と電池冷却用ファンの出力から電池の内部温度を推定している。

特開平０９−２４５８４６号公報

しかしながら、上述した従来の電池制御装置による電池の内部温度推定では、電池の内部温度推定結果が正しいか否かの診断は行われておらず、内部温度推定結果に対する信頼性に疑問がある。

本発明は、電池の状態を精度よく検出するために必要な電池の内部温度推定結果に対する診断方法を提供する。

請求項１の発明は、電池の内部抵抗を検出する内部抵抗検出手段と、電池の表面温度を検出する表面温度検出手段と、電池の内部温度を推定する内部温度推定手段と、電池の表面温度と内部温度との差が、電池の表面温度と内部温度とが実質的に同一と見なされる第１所定値以内の条件下で表面温度検出手段により検出された表面温度と内部抵抗検出手段により検出された内部抵抗とを対応付けて記憶するデータ記憶手段と、内部温度推定手段により推定された電池の内部温度が正常か否かを診断する内部温度診断手段とを備え、内部温度診断手段は、内部温度推定手段により内部温度が推定されたときに内部抵抗検出手段により内部抵抗を検出するとともに、データ記憶手段に記憶されている内部抵抗の中から内部温度推定値と等しい表面温度に対応する内部抵抗を検索し、この検索結果の内部抵抗と内部温度推定時の内部抵抗との差に基づいて内部温度推定値の異常の有無を診断する。
請求項２の発明は、請求項１に記載の電池制御装置において、前記内部温度診断手段は、前記検索結果の内部抵抗と前記内部温度推定時の内部抵抗との差が所定値を越える場合に、前記内部温度推定値は異常であると診断する。
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の電池制御装置において、前記電池の表面温度と内部温度との差が所定値以内の条件を満たすか否かを判定する状態判定手段と、前記状態判定手段により前記条件を満たすと判定された場合に、前記表面温度検出手段により検出された表面温度と前記内部抵抗検出手段により検出された内部抵抗とを対応付けて前記データ記憶手段に記憶するデータ蓄積手段とを備える。
請求項４の発明は、請求項３に記載の電池制御装置において、前記状態判定手段は、前記電池の周囲温度を検出する周囲温度検出手段を有し、前記表面温度検出手段による表面温度検出値と前記周囲温度検出手段による周囲温度検出値との差が所定値以内の場合に、前記条件を満たすと判定する。
請求項５の発明は、請求項３または請求項４に記載の電池制御装置において、前記状態判定手段により前記条件を満たすと判定されたときに、前記表面温度検出手段により前記電池の表面温度を検出するとともに、前記内部抵抗検出手段により前記電池の内部抵抗を検出し、これらの表面温度と内部抵抗の検出値に基づいて前記データ記憶手段に記憶されている表面温度と内部抵抗を更新するデータ更新手段を備える。
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池制御装置において、内部温度推定手段は、電池の周囲温度を検出する周囲温度検出手段と、電池を冷却する冷却風の風速を検出する風速検出手段とを有し、表面温度検出手段による表面温度検出値、周囲温度検出手段による周囲温度検出値、風速検出手段による風速検出値、および電池の表面温度と周囲温度との差に対する電池の内部温度と周囲温度との差の関係を示す一次関数の傾きを表す内部温度推定用パラメーターに基づいて電池の内部温度を推定する。
請求項７の発明は、請求項６に記載の電池制御装置において、内部温度推定用パラメーターは、冷却風の風速に応じた値を有し、内部温度推定手段は、内部温度診断手段により内部温度推定値が異常であると診断された場合に、一次関数の傾きを変化させることによって内部温度推定用パラメーターを補正する。
請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の電池制御装置において、前記電池制御装置の前記内部温度診断手段により内部温度推定値が異常であると診断された場合に、前記電池に流れる充放電電流を制限する電流制限手段を備える。
請求項９の発明は、電池と、フィルターを通して前記電池に冷却風を送風する送風手段と、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電池制御装置とを備えるモーター駆動システムである。
請求項１０の発明は、請求項９に記載のモーター駆動システムにおいて、内部温度診断手段により内部温度推定値が異常と判定された場合に、内部温度推定手段により内部温度が推定されたときに内部抵抗検出手段により検出した内部抵抗検出値と、データ記憶手段から検索した内部温度推定値と等しい表面温度に対応する内部抵抗検索値との大小関係を比較して、内部抵抗検索値が大きい場合には、内部温度推定値の異常原因として冷却動作の不足を特定し、内部抵抗検索値が小さい場合には、内部温度推定値の異常原因として冷却動作の過剰を特定する原因特定手段を備える。
請求項１１の発明は、請求項１０に記載のモーター駆動システムにおいて、前記原因特定手段は、前記内部抵抗検出値が前記内部抵抗検索値よりも大きい場合には、前記送風手段の風速不足か、または前記フィルターの目詰まりが原因であると特定し、前記内部抵抗検出値が前記内部抵抗検索値よりも小さい場合には、前記送風手段の風速過大か、または前記電池の膨れが原因であると特定する。

電池の内部温度推定結果の信頼性を正確に診断することができ、その結果、信頼性の高い内部温度推定結果に基づいて電池の状態を正確に検出することができ、電池を最適にかつ有効に使用することができる。

本発明に関わる電池制御装置を用いたモーター駆動システムの一例を示す全体構成図。 電池モジュール１０２の構成を示す斜視図。 第１の実施の形態の電池制御回路１０６の処理内容を示すブロック図。 電池の表面温度Ｔ１、周囲温度Ｔ２、内部温度Ｔ３および冷却風速の関係を示す図。 組電池１０１の等価回路を示す図。 組電池１０１の充電状態ＳＯＣに対する起電力ＯＣＶの特性データを示す図。 内部抵抗演算部３０３による内部抵抗Ｒの演算処理を説明するための図。 電圧計測回路１０４および電流計測回路１０５の温度に応じた計測誤差を示す図。 組電池１０１のＳＯＣと温度に対する等価インピーダンスＲｚの特性を示す図。 組電池１０１のＳＯＣに対する許容充放電電流を示す図。 電池表面温度Ｔ１＝電池内部温度Ｔ３の条件下における電池内部抵抗Ｒ’の記録処理を示すフローチャート。 内部温度診断部３０６による内部温度推定結果Ｔ３の診断動作を示すフローチャート。 内部温度診断部３０６による内部温度推定結果Ｔ３の診断方法を説明するための図。 内部抵抗履歴データの更新方法を説明するための図。 内部温度診断部３０６による内部温度推定結果Ｔ３の診断方法を説明するための図。 内部抵抗Ｒ’のデータテーブルを更新する方法を説明するための図。 第３の実施の形態の電池制御回路１０６Ａの処理内容を示すブロック図。 制限された許容充放電電流を示す図。 電池の温度計測器２０１、２０２に外乱が入るか、あるいは故障した場合の内部温度診断部３０６による内部温度推定結果Ｔ３の診断方法を説明するための図。 異なる特性の電池Ａと電池Ｂの内部温度推定結果に対する内部抵抗の変化傾向を示す図。 第４の実施の形態の電池制御回路１０６Ｂの処理内容を示すブロック図。 第４の実施の形態のパラメーター補正部２１０１の動作を説明するための図。 第５の実施の形態の電池制御回路１０６Ｃの処理内容を示すブロック図。 冷却異常通知部２３０１の動作を説明するための図。 第６の実施の形態の電池制御回路１０６Ｄの処理内容を示すブロック図。 異常原因特定部２５０１の異常原因特定処理を示すフローチャート。

《第１の実施の形態》
図１は、本発明に関わる電池制御装置を用いた車両用モーター駆動システムの一例を示す全体構成図である。この第１の実施の形態では、電気を蓄えて放電を行う複数の電池セル１０１ａ，１０１ｂ，・・を直列に接続した組電池１０１と、複数の電池セル１０１ａ，１０１ｂ，・・のそれぞれを管理するセル管理回路１０３と、組電池１０１の両端電圧を計測する電圧計測回路１０４と、組電池１０１に出入りする電流を計測する電流計測回路１０５と、セル管理回路１０３、電圧計測回路１０４および電流計測回路１０５から入力した情報に基づいて組電池１０１の状態と、組電池１０１とセル管理回路１０３を収納する電池モジュール１０２の状態を検知する電池制御回路１０６と、電力を直流から交流または交流から直流に変換する電力変換装置であるインバーター１０７と、力行時にはモーターとして機能し、発電時（回生時）にはジェネレーターとして機能するモータージェネレーター（Ｍ／Ｇ）１０８と、電池制御回路１０６からの情報に基づきインバーター１０７の制御を行う車両制御回路１０９とから構成される。

電池セル１０１ａ，１０１ｂ，・・にはリチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛電池、電気二重層キャパシターなどの蓄電デバイスを用いることができる。図１では、複数の電池セル１０１ａ，１０１ｂ，・・を直列に接続して高電圧の組電池１０１を構成した例を示すが、複数の電池セルを直並列に接続して高電圧かつ高容量の組電池を構成してもよい。なお、この一実施の形態では複数の電池セル１０１ａ，１０１ｂ，・・が直列または並列あるいは直並列に接続された組電池１０１を単一の電池として取り扱うが、もちろん組電池１０１は単一の電池セルまたは蓄電デバイスから構成されるものであってもよい。

セル管理回路１０３は、電池モジュール１０２に収納された組電池１０１のそれぞれの電池セル１０１ａ，１０１ｂ，・・の電圧や温度、異常情報などを検出する機能を有する。また、図１では詳細な図示を省略するが、セル管理回路１０３は、各電池セル１０１ａ，１０１ｂ，・・の電圧にばらつきが発生した場合に、高い電圧を有する電池セル１０１ａ，１０１ｂ，・・のみ強制的に放電するなどの処理を行い、電池モジュール１０２内の電池セル１０１ａ，１０１ｂ，・・の電圧を均等化する。セル管理回路１０３の電圧や温度、異常情報などの検出や電圧の均等化機能は、電池制御回路１０６からの指令によって行ってもよいし、セル管理回路１０３が独自に判断して上記処理を実行してもよい。さらに、図１ではセル管理回路１０３を電池モジュール１０２内に設置した例を示すが、セル管理回路１０３を電池モジュール１０２の外部に設置してもよい。

電圧計測回路１０４および電流計測回路１０５はセンサーや電気回路から構成され、電圧計測回路１０４は組電池１０１の電圧（直列接続した電池セル１０１ａ，１０１ｂ，・・の電圧の総和で、以下では電池電圧と呼ぶ）を計測する機能を有し、電流計測回路１０５は組電池１０１に出入りする電流（以下では充放電電流または単に電池電流と呼ぶ）を計測する機能を有する。これらの計測結果は電池制御回路１０６に送信され、電池状態を検出するための各種の演算に用いられる。なお、電圧計測回路１０４および電流計測回路１０５を電池制御回路１０６の外部に設置した例を示すが、これらを電池制御回路１０６と一体にして構成してもよい。

電池制御回路１０６はマイクロプロセッサー１０６ａとメモリ１０６ｂなどの周辺デバイスから構成され、セル管理回路１０３、電圧計測回路１０４、電流計測回路１０５により測定された組電池１０１および電池モジュール１０２に関する情報に基づき、組電池１０１および電池モジュール１０２の状態を検知する。検知する状態には上述したＳＯＣやＳＯＨ、許容電流もしくは許容電力、異常情報などがある。これらの状態検知のための詳細な処理については後述する。状態検知の結果はインバーター１０７を制御する車両制御回路１０９に送信され、車両制御回路１０９は受信した電池状態の検知結果に基づいて組電池１０１の充放電制御を行う。

インバーター１０７はモータージェネレーター１０８の駆動制御装置であり、内蔵するスイッチング半導体素子のスイッチング動作によって電力を直流から交流に、交流から直流に変換する。モータージェネレーター１０８がモーターとして力行運転する場合には、モータージェネレーター１０８は組電池１０１からインバーター１０７を介して供給される電気エネルギーで動作し、磁気的作用により回転動力（機械エネルギー）を発生し、その回転動力を負荷に供給する。一方、モータージェネレーター１０８がジェネレーターとして回生発電する場合には、モータージェネレーター１０８は電力を発生し、この電力はインバーター１０７を介して組電池１０１に供給され、組電池１０１が充電される。

車両制御回路１０９は、電池制御回路１０６からの情報に基づいてインバーター１０７を制御する機能を有しており、電池制御回路１０６からの電池状態検知結果に基づいて組電池１０１の充放電制御を行う。電池制御回路１０６と同様、車両制御回路１０９はマイクロプロセッサーとメモリなどの周辺デバイスから構成され、電池制御回路１０６と車両制御回路１０９との間はＬＩＮやＣＡＮ、ＦlexＲayに代表される車載用ネットワークなどで双方向に通信される。なお、電池制御回路１０６と車両制御回路１０９の機能は一つのコントローラとして集約させてもよい。

図２は電池モジュール１０２の構成を示す斜視図である。組電池１０１は電池モジュール１０２の筐体内に収納されており、それらの内のいくつかの電池セル（図２に示す例では１０１ｃと１０１ｆ）には表面温度Ｔ１を計測するための第一の温度計測器２０１（電池セル１０１ｃに第一温度計測器２０１ａ、電池セル１０１ｆに第一温度計測器２０１ｂ）が設置されている。なお、電池モジュール１０２内のすべての電池セル１０１ａ，１０１ｂ，・・に第一の温度計測器２０１を設置してもよい。電池モジュール１０２内にはまた、電池モジュール１０２内の温度すなわち組電池１０１が設置されている場所の温度（電池周囲温度）Ｔ２を計測するための第二の温度計測器２０２が設置されている。これらの第一および第二の温度計測器２０１、２０２により検出した電池表面温度Ｔ１および電池周囲温度Ｔ２の情報は電池制御回路１０６へ送られる。なお、この第１の実施の形態では第一および第二の温度計測器２０１、２０２で検出した温度情報を電池制御回路１０６に直接送信する例を示すが、電池モジュール１０２の内部に設置されたセル管理回路１０３（図１参照）を経由して送信するようにしてもよい。検出した温度情報は、電池制御回路１０６内の後述する処理の入力として用いられる。

電池モジュール１０２の筐体には、組電池１０１を冷却するためのファン２０３が設置されている。ファン２０３と電池制御回路１０６との間には信号系統が双方向に結ばれており、ファン２０３による組電池１０１の冷却が必要と判断された場合には、電池制御回路１０６がファン２０３を駆動するための信号を送信し、これに基づきファン２０３が空冷によって組電池１０１を冷却する。また、ファン２０３の動作情報は電池制御回路１０６へ送信され、これにより電池制御回路１０６がファン２０３の動作確認を行うことができる。ファン２０３の動作情報にはファン２０３の回転速度が含まれ、電池制御回路１０６はファン２０３から入力した回転速度の信号に基づいて冷却風の風速Ｗを演算により求める。なお、専用の風速センサーを電池モジュール１０２の空気取り入れ口や排気口などに設置し、冷却風の風速Ｗを検出するようにしてもよい。ファン２０３による組電池１０１の冷却を開始するための条件には、電池モジュール１０２内の電池セル１０１ａ，１０１ｂ，・・の平均温度もしくは最高温度が予め定めた閾値を越えた場合、電池モジュール１０２の充放電前から充放電中にかけての温度変化が閾値を超えた場合、電池モジュール１０２内に収納される電池セル１０１ａ，１０１ｂ，・・の温度ばらつきが閾値を越えた場合などがある。なお、ファン２０３の駆動制御は電池制御回路１０６とは別の制御装置によって行われるようにしてもよい。

図３は電池制御回路１０６の処理内容を示すブロック図である。電池制御回路１０６は、マイクロプロセッサー１０６ａのソフトウエアー形態で構成される内部温度推定部３０１、充電状態演算部３０２、内部抵抗演算部３０３、劣化状態演算部３０４、許容電流演算部３０５および内部温度診断部３０６を備えている。内部温度推定部３０１は、第一の温度計測器２０１で計測した電池表面温度Ｔ１、第二の温度計測器２０２で計測した電池周囲温度Ｔ２、および電池モジュール１０２内に収納された組電池１０１が受けている風速Ｗを入力し、電池セル１０１ａ，１０１ｂ，・・の内部温度Ｔ３を推定する。なお、この一実施の形態では電池セル１０１ａ，１０１ｂ，・・の内部温度の平均値を組電池１０１の内部温度推定結果Ｔ３とする。充電状態演算部３０２は、セル管理回路１０３または電圧計測回路１０４で計測した電池電圧Ｖ、電流計測回路１０５で計測した電池電流Ｉおよび内部温度推定部３０１による組電池１０１の内部温度推定結果Ｔ３に基づいて、組電池１０１の充電状態ＳＯＣを検出する。

また、内部抵抗演算部３０３は、電池電圧Ｖおよび電池電流Ｉに基づいて複数の電池セル１０１ａ，１０１ｂ，・・が直列に接続された組電池１０１の内部抵抗Ｒを演算により検出する。劣化状態演算部３０４は、内部温度推定部３０１による組電池１０１の内部温度推定結果Ｔ３、充電状態演算部３０２による組電池１０１の充電状態演算結果ＳＯＣ、内部抵抗演算部３０３による組電池１０１の内部抵抗検出結果Ｒに基づいて、組電池１０１の劣化状態ＳＯＨを求める。許容電流演算部３０５は、内部温度推定部３０１の推定結果Ｔ３、充電状態演算部３０２の演算結果ＳＯＣおよび劣化状態演算部３０４の演算結果ＳＯＨを用いて、組電池１０１を充放電制御するための許容電流（組電池１０１を最大に充電および放電可能な電流）を求める。さらに、内部温度診断部３０６は、内部温度推定部３０１の推定結果Ｔ３、第一の温度計測器２０１で検出した電池表面温度Ｔ１および内部抵抗演算部３０３による電池内部抵抗Ｒを用いて、内部温度推定部３０１による内部温度推定結果Ｔ３の信頼性の有無を診断する。

まず、内部温度推定部３０１による電池内部温度の推定方法を説明する。図４は、電池の表面温度Ｔ１、周囲温度Ｔ２、内部温度Ｔ３および冷却風速の関係を示す図である。電池の表面温度Ｔ１と周囲温度Ｔ２を温度センサーで測定するとともに、電池の特性に影響を与えないように電池内部に温度センサーを埋め込んで電池の内部温度Ｔ３を実測し、さらに冷却風の風速を風速センサーにより測定した結果を、図４に示すように横軸を電池表面温度Ｔ１と電池周囲温度Ｔ２との差とし、縦軸を電池内部温度Ｔ３と電池周囲温度Ｔ２との差として冷却風の風速を変えてプロットしてみると、両温度差は一定風速においてある傾きＡの直線的な関係があることが実験的に求められた。傾きＡは、電池の冷却風速に応じて変化するものであり、冷却風速が遅いと傾きＡが小さく（電池の表面温度Ｔ１と内部温度Ｔ３との差が小さい）、冷却風速が速いと傾きＡが大きくなる（電池の表面温度Ｔ１と内部温度Ｔ３との差が大きい）。このような電池の特性は、電池の種類、仕様、型式、電池モジュール全体の仕様、型式などに応じてそれぞれ固有の特性、すなわち傾きＡを有することがわかった。

そこで、この一実施の形態では、組電池１０１および電池モジュール１０２に対して表面温度Ｔ１、周囲温度Ｔ２、内部温度Ｔ３および冷却風速Ｗをすべて実測して固有の特性、すなわち傾きＡを検出し、冷却風速Ｗに対する傾きＡのテーブルを予めメモリ１０６ｂに記憶しておく。あるいは冷却風速Ｗに対する傾きＡを関数形式でメモリ１０６ｂに記憶しておいてもよい。内部温度推定部３０１は、第一の温度計測器２０１で計測した電池表面温度Ｔ１、第二の温度計測器２０２で計測した電池周囲温度Ｔ２、および電池モジュール１０２内に収納された組電池１０１の冷却風速Ｗに基づいて、図４に示す関係から組電池１０１の内部温度Ｔ３を逆算する、つまり内部温度Ｔ３を推定する。この方法によって、電池セル１０１ａ，１０１ｂ，・・の内部に温度センサーを組み込むことなく、組電池１０１の内部温度Ｔ３を正確に推定することができる。

内部温度推定部３０１が行った組電池１０１の内部温度推定結果Ｔ３は、電池制御回路１０６が行う各種演算の入力に用いられる。内部温度推定結果Ｔ３は組電池１０１を構成する電池セル１０１ａ、１０１ｂ、・・の真の温度であるから、電池表面温度Ｔ１を用いて組電池１０１および電池モジュール１０２の状態検知を行う場合に比べ、内部温度推定結果Ｔ３を用いて組電池１０１および電池モジュール１０２の状態検知を行う方が、それらの状態をより高精度に検知できる。

次に、充電状態演算部３０２によるＳＯＣの検出処理例を説明する。上述したように、充電状態演算部３０２は、セル管理回路１０３または電圧計測回路１０４が計測した電池電圧Ｖ、電流計測回路１０５が計測した電池電流Ｉ、および内部温度推定部３０１が行った組電池１０１の内部温度推定結果Ｔ３に基づいてＳＯＣを検出する。

図５は組電池１０１の等価回路を示す。上述したように、この一実施の形態では複数の電池セル１０１ａ，１０１ｂ，・・が直列または並列あるいは直並列に接続された組電池１０１を単電池として取り扱う。図５において、５０１は組電池１０１の起電力ＯＣＶ、５０２は組電池１０１の内部抵抗Ｒ、５０３は組電池１０１のインピーダンスＺ、５０４は組電池１０１のキャパシタンスＣである。組電池１０１は、インピーダンス５０３とキャパシタンス５０４の並列接続回路と、内部抵抗５０２と、起電力５０１とが直列に接続されたものとして表される。組電池１０１に電池電流Ｉが流れたときの組電池１０１の端子間電圧ＣＣＶは次式で表される。
ＣＣＶ＝ＯＣＶ＋Ｉ・Ｒ＋Ｖｐ ・・・(１)
(１)式において、Ｖｐは分極電圧であり、インピーダンスＺとキャパシタンスＣの並列接続回路の電圧に相当する。

起電力ＯＣＶは充電状態ＳＯＣの演算に用いられるが、組電池１０１が充放電されている状況では、起電力ＯＣＶを直接測定するのは不可能である。このため、次式のように端子間電圧ＣＣＶから内部抵抗ＲによるＩＲドロップと分極電圧Ｖｐを差し引いて起電力ＯＣＶを演算により求める。
ＯＣＶ＝ＣＣＶ−Ｉ・Ｒ−Ｖｐ ・・・(２)
内部抵抗Ｒと分極電圧Ｖｐは組電池１０１から抽出した特性情報であり、組電池１０１を充放電することで実験的に把握し、電池制御回路１０６が有するメモリ１０６ｂに予め記憶しておく。なお、内部抵抗Ｒや分極電圧Ｖｐは、組電池１０１の充電状態や温度、電流などに応じた値をテーブル化して記憶しておき、組電池１０１の充電状態、温度、電流などに応じた値を読み出して上記(２)式の演算に利用すれば、高精度な起電力ＯＣＶを演算することができる。端子間電圧ＣＣＶは電圧計測回路１０４の計測結果、電流Ｉは電流計測回路１０５の計測結果である。

図６は、組電池１０１の充電状態ＳＯＣに対する起電力ＯＣＶの特性を示す図である。組電池１０１の充電状態ＳＯＣに対する起電力ＯＣＶの特性データは予め測定され、電池制御回路１０６のメモリ１０６ｂに記憶される。端子間電圧ＣＣＶ、電流Ｉ、内部抵抗Ｒおよび分極電圧Ｖｐを用いて(２)式により起電力ＯＣＶを演算したら、図６の特性データから演算結果の起電力ＯＣＶに対応する充電状態ＳＯＣを検索し、検索結果の充電状態ＳＯＣを推定値とする。

充電状態演算部３０２による充電状態ＳＯＣの推定演算において、上述した方法とは異なる方法で充電状態を推定演算することもできる。組電池１０１の充放電前の初期充電状態をＳＯＣ０とし、組電池１０１の満充電時の容量をＱmaxとすると、次式により充電状態ＳＯＣｉを算出することができる。
ＳＯＣｉ＝ＳＯＣ０＋１００・∫Ｉdt／Ｑmax ・・・(３)
(３)式において、電流Ｉは電流計測回路１０５による計測値である。また、Ｑmaxは、組電池１０１を充放電することによって実験的に把握し、電池制御回路１０６のメモリ１０６ｂに予め記憶させた値である。この第１の実施の形態では、上述した(２)式による充電状態ＳＯＣの推定演算と、上述した(３)式による充電状態ＳＯＣｉの推定演算のどちらの方法で充電状態ＳＯＣを求めてもよい。また、(２)式および(３)式以外の方法で充電状態ＳＯＣを演算してもよいし、充電状態ＳＯＣを検出するＳＯＣ検出器を設けて直接、検出してもよい。

図７は、内部抵抗演算部３０３による内部抵抗Ｒの演算処理を説明するための図である。内部抵抗演算部３０３は、電池電圧Ｖおよび電池電流Ｉに基づいて組電池１０１の内部抵抗Ｒを演算により検出する。組電池１０１にパルス状の電流Iを流して充電または放電を行うと、組電池１０１が持つ内部抵抗Ｒと電流Ｉの積（Ｉ・Ｒ）分だけ電圧が上昇または減少する。そこで、内部抵抗演算部３０３は次式により内部抵抗Ｒを演算する。
Ｒ＝（Ｖ１−Ｖ０）／（Ｉ１−Ｉ０） ・・・(４)
(４)式において、Ｖ１は現在の充電電圧または放電電圧、Ｖ０は１サンプリング前の充電電圧または放電電圧、Ｉ１は現在の充電電流または放電電流、Ｉ０は１サンプリング前の充電電流または放電電流である。検出された内部抵抗Ｒは劣化状態演算部３０４と内部温度診断部３０６へ送信される。

なお、この一実施の形態では組電池１０１を単電池として内部抵抗Ｒを演算により検出する方法を示したが、この一実施の形態の方法に限定されず、電池セル１０１ａ，１０１ｂ，・・のそれぞれを単電池として取り扱い、内部抵抗を検出してもよい。例えば、セル管理回路１０３により電池セル１０１ａ，１０１ｂ，・・ごとの電圧と電流に基づいて内部抵抗ｒ１，ｒ２，・・を検出し、それらの総和を組電池１０１の内部抵抗Ｒとしてもよい。

劣化状態演算部３０４は、内部温度推定部３０１による組電池１０１の内部温度推定結果Ｔ３、充電状態演算部３０２による組電池１０１の充電状態演算結果ＳＯＣ、および内部抵抗演算部３０３による組電池１０１の内部抵抗検出結果Ｒに基づいて、組電池１０１の劣化状態ＳＯＨを求める。具体的には、(５)式に示すように、予め抽出した特性テーブルから、内部温度推定部３０１による内部温度推定結果Ｔ３と、充電状態演算部３０２による充電状態演算結果ＳＯＣとに対応する組電池１０１の初期内部抵抗特性値Ｒ０を表引き演算する。さらに、下記(６)式により、初期内部抵抗特性値Ｒ０と、内部抵抗演算部３０３により演算された現在の内部抵抗Ｒとを用いて、初期状態からの内部抵抗の上昇率として劣化状態ＳＯＨを演算する。
Ｒ０＝Ｍａｐ（Ｔ３，ＳＯＣ） ・・・(５)，
ＳＯＨ＝１００・Ｒ／Ｒ０ ・・・(６)

電圧計測回路１０４および電流計測回路１０５の検出精度に図８に示すような温度特性がある場合には、ある中心温度Ｔａから温度が離れるにしたがって拡大する検出誤差を考慮し、劣化状態ＳＯＨは温度を用いた条件によって演算実行の可否を判定してもよい。すなわち、電圧計測回路１０４または電流計測回路１０５が置かれている周囲温度を第二の温度計測器２０２の出力Ｔ２とし、これが中心温度Ｔａと比較して予め定めた閾値を超えて異なる場合（ＴｂまたはＴｃに近い場合）には、劣化状態演算部３０４の動作を停止させることも可能である。

許容電流演算部３０５は、内部温度推定部３０１の内部温度推定結果Ｔ３、充電状態演算部３０２の充電状態演算結果ＳＯＣおよび劣化状態演算部３０４の劣化状態演算結果ＳＯＨを用いて、組電池１０１を充放電制御するための許容電流（組電池１０１を最大に充電および放電可能な電流）を求める。一般的に、組電池１０１の充電状態が高い場合は、放電可能な電流が大きく、充電可能な電流は小さくなる。これとは逆に組電池１０１の充電状態が低い場合は、放電可能な電流が小さく、充電可能な電流は大きくなる。演算結果の充放電可能な許容電流は、充電状態演算部３０２の充電状態ＳＯＣと劣化状態演算部３０４の劣化状態ＳＯＨとともに、外部に設置されるコントローラ（この第１の実施の形態では図１に示す車両制御回路１０９）に送信され、外部のコントローラは受信した入出力可能な電流の範囲内で組電池１０１の充放電を行う。ここでは、組電池１０１の充電可能な電流を許容充電電流Ｉｃmax、放電可能な電流を許容放電電流Ｉｄmaxとする。

許容充電電流Ｉｃmax、許容放電電流Ｉｄmaxを計算する前に、充電状態演算部３０２の充電状態演算結果ＳＯＣを用いて、(７)式のように組電池１０１の現在の起電力ＯＣＶを求める。なお、充電状態演算部３０２が上述した(２)式により充電状態ＳＯＣの演算を行う場合は、(２)式で求める起電力ＯＣＶをそのまま適用することが可能である。
ＯＣＶ＝Ｍａｐ（ＳＯＣ） ・・・(７)
また、図５に示す組電池１０１における内部抵抗Ｒ、インピーダンスＺ、キャパシタンスＣの等価インピーダンスＲｚは、図９に示すように充電状態ＳＯＣや温度、さらには劣化状態ＳＯＨなどの状態に応じて値が変化するため、ここでは等価インピーダンスＲｚをマップデータ化して電池制御回路１０６のメモリ１０６ｂに記憶している。許容電流演算部３０５は、内部温度推定部３０１からの推定温度Ｔ３、充電状態演算部３０２の充電状態ＳＯＣおよび劣化状態演算部３０４の劣化状態ＳＯＨに基づいて、組電池１０１の現在の等価インピーダンスＲｚをマップより求める（(８)式参照）。なお、等価インピーダンスＲｚは、内部温度Ｔ３、充電状態ＳＯＣおよび劣化状態ＳＯＨに加え、充電時や放電時などの電流に応じた特性をマップ化してもよい。
Ｒｚ＝Ｍａｐ（Ｔ３，ＳＯＣ，ＳＯＨ） ・・・(８)

上述した起電力ＯＣＶおよび等価インピーダンスＲｚを用いることによって、許容充電電流Ｉｃmax、許容放電電流Ｉｄmaxを次式により演算する。
Ｉｃmax＝（Ｖmax−ＯＣＶ）／Ｒｚ ・・・(９)，
Ｉｄmax＝（ＯＣＶ−Ｖmin）／Ｒｚ ・・・(１０)
(９)、(１０)式において、Ｖmaxは組電池１０１の上限電圧、Ｖminは組電池１０１の下限電圧、ＯＣＶは組電池１０１の現在の起電力、Ｒｚは現在の組電池１０１の等価インピーダンスである。図１０に(９)式および(１０)式で求められる許容電流の概念図を示す。これに許容充電電流時の組電池１０１の電圧Ｖchgを乗算することによって許容充電電力Ｐｃmaxが得られ、許容放電電流時の組電池１０１の電圧Ｖdisを乗算することによって許容放電電力Ｐｄmaxが得られる。
Ｐｃmax＝Ｖchg・Ｉｃmax ・・・(１１)，
Ｐｄmax＝Ｖdis・Ｉｄmax ・・・(１２)

許容電流演算部３０５の上記処理は、電池セル１０１ａ，１０１ｂ，・・ごとの電圧やインピーダンスに基づいて計算し、最後に組電池１０１の許容電流および許容電力へ変換してもよく、初めから組電池１０１の電圧やインピーダンスに基づいて計算してもよい。計算した結果は外部に設置されるコントローラ（図１に示す車両制御回路１０９）に送信され、車両制御回路１０９は受信した許容電流または許容電力の範囲内で電池モジュール１０２の充放電制御を行う。

次に、内部温度診断部３０６の詳細な処理内容を説明する。上述したように、内部温度診断部３０６は、内部温度推定部３０１の内部温度推定結果Ｔ３、第一の温度計測器２０１による電池表面温度Ｔ１および内部抵抗演算部３０３による内部抵抗検出結果Ｒを用いて、内部温度推定部３０１による内部温度推定結果Ｔ３の診断を行う。

内部温度診断部３０６は、組電池１０１を用いた各種装置が起動した直後などに代表される、組電池１０１の表面温度Ｔ１＝内部温度Ｔ３と見なされる条件下（以下、単にＴ１＝Ｔ３の条件下という）において、内部抵抗演算部３０３により演算した組電池１０１内部抵抗Ｒ’（ここでは、Ｔ１＝Ｔ３の条件下における内部抵抗をＲ’と表記する）を、電池制御回路１０６のメモリ１０６ｂに記録する。図１１は、電池表面温度Ｔ１＝電池内部温度Ｔ３の条件下における電池内部抵抗Ｒ’の記録処理を示す。ステップ１１０１において、内部温度診断部３０６は、電池表面温度Ｔ１＝電池内部温度Ｔ３の条件を満たすと判断した場合は、組電池１０１を用いた各種装置が起動した直後からの起電力ＯＣＶの演算結果、電圧計測回路１０４で計測した電池電圧Ｖ、および電流計測回路１０５で計測した電池電流Ｉに基づいて発熱量Ｑを演算する。
Ｑ＝Ｉ・（Ｖ−ＯＣＶ） ・・・(１３)
この発熱量Ｑを時間積分することによって、組電池１０１の温度上昇を見積もる。
Ｑｔ＝∫Ｑdt ・・・(１４)

続くステップ１１０２で、発熱量積分値Ｑｔが閾値Ｑthよりも小さいか否かを判別する。発熱量積分値Ｑｔが閾値Ｑthより小さい場合は、まだ電池表面温度Ｔ１＝電池内部温度Ｔ３の条件を満たしていると判断してステップ１１０３へ進み、内部抵抗演算部３０３で演算した内部抵抗Ｒ’を記録し続ける。一方、発熱量積分値Ｑｔが閾値Ｑth以上の場合は、電池表面温度Ｔ１＝電池内部温度Ｔ３の条件を満たしていないと判断し、内部抵抗Ｒ’の記録処理を終了する。なお、電池表面温度Ｔ１＝電池内部温度Ｔ３の条件下で内部抵抗Ｒ’を記録する際には、内部抵抗演算部３０３による内部抵抗Ｒ’の演算と同時刻に、充電状態演算部３０２で演算されたＳＯＣと、第一の温度計測器２０１で計測された電池表面温度Ｔ１と対応付けて記録する。このとき、ほぼ同一のＳＯＣと電池表面温度Ｔ１に対応する内部抵抗Ｒ’が複数個検出された場合には、それらの内部抵抗Ｒ’の平均値を記録することによって、安定な内部抵抗Ｒ’を採用できる。なお、閾値Ｑthは、電池表面温度Ｔ１＝電池内部温度Ｔ３の条件にあるか否かを判定するための基準値であり、電池使用開始後の内部温度Ｔ３の上昇があってもＴ１≒Ｔ３と見なせる適当な値を設定する。

電池表面温度Ｔ１＝電池内部温度Ｔ３の状態にあるか否かを判定する方法としては、電池制御回路１０６が起動した直後に、第一の温度計測器２０１の電池表面温度Ｔ１と第二の温度計測器２０２の電池周囲温度Ｔ２とを比較し、両温度の差が予め定めた閾値の範囲内にある場合に、Ｔ１＝Ｔ３の状態にあるとして内部抵抗Ｒ’の記録を開始する。または、インバーター１０７やモータージェネレーター１０８の温度（測定方法等を図示せず）と第二の温度計測器２０１の電池周囲温度Ｔ２とを比較し、両温度の差が予め定めた閾値の範囲内にある場合に、Ｔ１＝Ｔ３の状態にあるとして内部抵抗Ｒ’の記録を開始する。さらには、組電池１０１がエンジンを備える自動車に用いられ、エンジンを始動するための電力が組電池１０１によって供給される駆動システムである場合には、内部抵抗Ｒ’をエンジン始動時の電池電流Ｉおよび電池電圧Ｖの変化から求めるようにしてもよい。

図１２は、内部温度診断部３０６による内部温度推定結果Ｔ３の診断動作を示すフローチャートである。このフローチャートにより、第１の実施の形態の内部温度診断動作を説明する。組電池１０１が用いられる各種装置が起動され、それに伴い電池制御回路１０６が起動された後、内部温度診断部３０６は、ステップ１２０１において電池表面温度Ｔ１＝電池内部温度Ｔ３の条件下で記録した内部抵抗Ｒ’に対応する電池表面温度Ｔ１（＝Ｔ３）を調べ、第一の温度計測器２０１で計測される現在の組電池１０１の表面温度Ｔ１よりも高い温度の履歴の有無を調べる。現在の電池表面温度Ｔ１よりも高い温度の履歴がある場合はステップ１２０２へ進んで診断動作を開始し、そうでなければ診断動作を終了する。

内部温度の診断動作開始後のステップ１２０２において、内部温度推定部３０１により推定された組電池１０１の内部温度Ｔ３を入力する。続くステップ１２０３では、内部抵抗演算部３０３により演算された組電池１０１の内部抵抗Ｒを入力する。ここでは、内部温度診断動作において取得した内部抵抗をＲと表記し、Ｔ１＝Ｔ３条件下で取得された内部抵抗Ｒ’と区別する。ステップ１２０４では、Ｔ１＝Ｔ３条件下の内部抵抗Ｒ’に対応付けて記録されている電池表面温度Ｔ１（＝Ｔ３）の中に、ステップ１２０２で内部温度推定部３０１により推定された内部温度Ｔ３と一致する温度があるか否かを検索し、推定内部温度Ｔ３と一致する履歴表面温度Ｔ１（＝Ｔ３）があればステップ１２０５へ進む。

ステップ１２０５において、メモリ１０６ｂから推定内部温度Ｔ３と一致する履歴表面温度Ｔ１（＝Ｔ３）に対応する内部抵抗Ｒ’を読み出し、ステップ１２０３で検出した内部抵抗Ｒと比較する。同一の電池内部温度Ｔ３における内部抵抗Ｒと内部抵抗Ｒ’は本来同じ値を示すはずである。内部抵抗Ｒと内部抵抗Ｒ’が一致する、すなわち両抵抗の差が所定値以内の場合には、ステップ１２０２で推定された電池内部温度Ｔ３は正常であり信頼できると判断し、内部抵抗Ｒと内部抵抗Ｒ’が一致しない、すなわち両抵抗の差が所定値を越える場合には、推定された電池内部温度Ｔ３は異常であり信頼できないと判断する。

図１３は、内部温度診断部３０６による内部温度推定結果Ｔ３の診断結果を示す。図１３において、横軸は電池内部温度推定結果Ｔ３およびＴ１＝Ｔ３の条件下における電池表面温度Ｔ１を示し、縦軸は内部抵抗検出結果ＲまたはＲ’示す。図中の黒丸印は、図１１に示す内部抵抗記録処理の実行時に電池表面温度Ｔ１＝電池内部温度Ｔ３の条件下で検出した内部抵抗Ｒ’と検出時の電池表面温度Ｔ１（＝電池内部温度Ｔ３）をプロットしたものである。また、図中の灰色丸印は、図１２に示す診断処理実行時に推定した内部温度Ｔ３と検出した内部抵抗Ｒをプロットしたものである。診断処理実行時に組電池１０１の推定内部温度Ｔ３が徐々に上昇し、記録されているＴ１＝Ｔ３条件下の電池表面温度Ｔ１（＝電池内部温度Ｔ３）と等しくなったときに、現在の内部抵抗Ｒを記録されている内部抵抗Ｒ’と比較する。電池の内部抵抗は電池の劣化が進むにつれて大きくなる。内部抵抗Ｒ’は過去の履歴情報であり、一方、内部抵抗Ｒは現在の新しい情報であるから、現在の内部抵抗Ｒは過去の履歴内部抵抗Ｒ’と同じかまたは大きいはずである。にも拘わらず、図１３に示すように、現在の内部抵抗Ｒ検出時の推定内部温度Ｔ３と、過去の内部抵抗Ｒ’検出時の表面温度Ｔ１（＝Ｔ３）とが一致したときの、現在の内部抵抗Ｒ（灰色丸印）が過去の内部抵抗Ｒ’（黒丸印）よりも小さい場合には、内部温度の推定結果Ｔ３が正しくない（異常である）と判定する。

上述したように、電池の内部抵抗は電池の劣化が進むにつれて大きくなる。したがって、電池制御回路１０６のメモリ１０６ｂに記憶されている内部抵抗Ｒ’の履歴データ、すなわち電池表面温度Ｔ１＝電池内部温度Ｔ３の条件下で検出した内部抵抗Ｒ’と検出時の電池表面温度Ｔ１（＝電池内部温度Ｔ３）の履歴データを更新する必要がある。図１４により内部抵抗履歴データの更新方法を説明する。図１４において、横軸は電池内部温度推定結果Ｔ３およびＴ１＝Ｔ３の条件下における電池表面温度Ｔ１を示し、縦軸は内部抵抗検出結果ＲまたはＲ’示す。

内部温度診断部３０６は、電池表面温度Ｔ１＝電池内部温度Ｔ３の条件を満たし、かつメモリ１０６ｂに記憶されている電池表面温度Ｔ１（＝Ｔ３）と内部抵抗Ｒ’の履歴データの中に現在の電池表面温度Ｔ１よりも高い温度が記憶されていることを確認し、診断動作を開始する。診断開始後、電池表面温度Ｔ１＝電池内部温度Ｔ３の条件下、つまり、発熱量積分値Ｑｔが閾値Ｑthよりも小さい条件下で検出した内部抵抗Ｒ”が、明らかに過去の履歴内部抵抗Ｒ’と比較して大きい場合、内部温度診断部３０６は、組電池１０１が劣化したと判断する。このとき、検出時のＳＯＣや温度などの条件が近い履歴内部抵抗Ｒ’が記憶されている場合には、その履歴内部抵抗Ｒ’と今回検出した内部抵抗Ｒ”とを比較し、内部抵抗の上昇率を計算する。そして、温度が高い条件下で記録した履歴内部抵抗Ｒ’に対して上記上昇率を乗じることによって、組電池１０１の現在の劣化状態における電池表面温度Ｔ１（＝Ｔ３）に対する内部抵抗Ｒ’の履歴データを生成する。つまり、履歴データを更新する。

なお、高い温度の履歴内部抵抗Ｒ’には、低い温度の上昇率をそのまま適用してもよいし、内部抵抗上昇率が温度に応じて異なる場合には、予め実験で求めた内部抵抗上昇率の温度依存特性を適用することによって、温度依存特性を加味した内部抵抗上昇率を用いて高い温度の内部抵抗履歴値を更新する。

組電池１０１を充放電するのにともなって電池温度が上昇し、内部温度推定値Ｔ３と高い方の履歴表面温度Ｔ１（＝Ｔ３）とが一致した場合に、内部抵抗検出値Ｒと更新後の履歴内部抵抗Ｒ’とを比較する。内部温度診断部３０６は、内部抵抗検出値Ｒが更新後の履歴内部抵抗Ｒ’より予め定めた閾値以上低い場合に、内部温度推定値Ｔ３が異常であり信頼できないと判定する。このように、組電池１０１が長期間放置された場合などに生じる電池の劣化による特性の変化があっても、内部温度推定結果Ｔ３を正しく診断することができる。なお、図１４では更新後の履歴内部抵抗Ｒ’よりも低い内部抵抗Ｒが検出された場合に内部温度推定結果Ｔ３を異常と判定する例を示したが、更新後の履歴内部抵抗Ｒ’よりも高い内部抵抗Ｒが検出された場合でも異常と判定してもよい。

以上説明したように、過去に検出した内部抵抗Ｒ’の履歴を用いることによって、組電池１０１の内部温度推定結果Ｔ３に対する正確な診断が可能となる。これにより、信頼性の高い内部温度推定結果Ｔ３に基づいて組電池の１０１の各種状態を正確に検出でき、組電池１０１を電源とする各種装置の信頼性を向上させることができる。

《第２の実施の形態》
上述した第１の実施の形態では、電池内部温度Ｔ３が電池表面温度Ｔ１と一致している状態か否かを種々の方法で判断し、一致していると判断された場合に電池の内部抵抗Ｒ’を演算し、電池表面温度Ｔ１と対応付けて内部抵抗Ｒ’を記録していき、内部抵抗Ｒ’の履歴データを構築して内部温度推定結果Ｔ３が信頼できる値か否かを診断する例を示したが、内部抵抗Ｒ’の履歴データを別の方法により構築するようにした第２の実施の形態を説明する。

この第２の実施の形態では、組電池１０１または電池モジュール１０２を恒温槽内に入れて長時間保存することで電池表面温度Ｔ１と電池内部温度Ｔ３とを一致させ、充放電試験を行う。恒温槽設定温度を複数回変えて充放電試験を行うことで、電池表面温度Ｔ１と電池内部温度Ｔ３がＴ１＝Ｔ３の条件の内部抵抗Ｒ’のデータテーブルを構築する。そして、このデータテーブルを用いて内部温度推定結果Ｔ３の信頼性を診断する。内部抵抗Ｒ’のデータテーブルは、温度（Ｔ１＝Ｔ３）やＳＯＣ、あるいは電流などをパラメーターとして変化させて温度、ＳＯＣ、電流などに応じたデータテーブルを作成し、内部温度診断部３０６はもとより、充電状態演算部３０２や劣化状態演算部３０４などでも内部抵抗として用いてもよい。このような内部抵抗Ｒ’のデータテーブルを参照すると、少なくとも温度に応じて変化する内部抵抗Ｒ’の特性曲線を得ることができる。なお、内部抵抗Ｒ’のデータテーブルを関数化して記憶し活用するようにしてもよい。内部抵抗Ｒ’データテーブルあるいはそれを関数化したデータは、電池制御回路１０６のメモリ１０６ｂに予め記憶される。

この第２の実施の形態では、内部温度診断部３０６は、内部温度推定部３０１から内部温度の推定結果Ｔ３を、内部抵抗演算部３０３から検出結果の内部抵抗Ｒをそれぞれ取得するとともに、記憶されている内部抵抗Ｒ’のデータテーブルの中から推定内部温度Ｔ３と同一の表面温度Ｔ１（＝Ｔ３）の内部抵抗Ｒ’を検索し、両者を比較することによって内部温度推定結果Ｔ３が信頼性のある値か否かを診断する。図１５は、第２の実施の形態の内部温度推定結果Ｔ３の診断方法を説明するための図であり、横軸は電池内部温度推定結果Ｔ３およびＴ１＝Ｔ３の条件下における電池表面温度Ｔ１を示し、縦軸は内部抵抗検出結果ＲまたはＲ’示す。図１５に示すように、破線で示す内部抵抗Ｒ’の特性曲線Ｐと、現在の内部温度推定結果Ｔ３に対する内部抵抗Ｒ（図中に灰色丸印で示す）の変化傾向が一致している場合（抵抗値の差が所定値以内）は、内部温度の推定結果Ｔ３には信頼性があり、正常な値であると判断する。同一温度における内部抵抗Ｒ’と内部抵抗Ｒとの差が所定値以上ある場合には、内部温度の推定結果Ｔ３には信頼性がなく、異常な値であると判断する。なお、記憶されている内部抵抗Ｒ’のデータテーブルが初期の特性である場合には、現在の内部抵抗Ｒは組電池１０１の劣化にともなって抵抗値が大きくなっているはずである。したがって、現在の内部抵抗Ｒが記憶されている内部抵抗Ｒ’よりも小さい場合には、明らかに内部温度の推定結果Ｔ３は異常であり、信頼できないと判断できる。

ところで、組電池１０１の劣化にともなって内部抵抗が増加するため、内部抵抗Ｒ’のデータテーブルを更新する必要がある。図１６により、内部抵抗Ｒ’のデータテーブルを更新する方法を説明する。図１６において、横軸は電池内部温度推定結果Ｔ３およびＴ１＝Ｔ３の条件下における電池表面温度Ｔ１を示し、縦軸は内部抵抗検出結果ＲまたはＲ’示す。また、特性曲線Ｐ１は更新前の内部抵抗Ｒ’の特性曲線である。組電池１０１を備える各種装置が起動され、それに伴い電池制御回路１０６が起動された後、組電池１０１が表面温度Ｔ１＝内部温度Ｔ３の状態から発熱量Ｑの積分値Ｑｔが閾値Ｑthよりも小さい間は、内部抵抗演算部３０３により図７に示す方法で内部抵抗Ｒ’を演算により検出する。そして、検出結果の内部抵抗Ｒ’を、予め記憶されている更新前の内部抵抗Ｒ’のデータテーブルから同じＳＯＣや温度の条件で演算された更新前の内部抵抗Ｒ’を検索し、更新前の値からの内部抵抗上昇率を演算する。なお、この処理は劣化状態演算部３０４の処理とほぼ同様である。

演算した内部抵抗上昇率は、他の温度に対応する更新前の内部抵抗Ｒ’にも乗算され、組電池１０１の劣化による内部抵抗上昇を補正した内部抵抗Ｒ’のデータテーブルが生成され、内部抵抗Ｒ’のデータテーブルが更新される。図１６において、電池表面温度Ｔ１＝電池内部温度Ｔ３の条件下における電池温度（Ｔ１＝Ｔ３）に対する内部抵抗Ｒ’の特性曲線は、更新前の特性曲線Ｐ１から現在の特性曲線Ｐ２に更新される。なお、内部抵抗Ｒ’の上昇率に温度特性などが有る場合は、予め実験によりこの温度特性を把握し、これを考慮に入れた上で各種状態の内部抵抗Ｒ’に内部抵抗上昇率を反映させるとよい。内部温度推定部３０１の推定結果が正しい場合は、推定内部温度Ｔ３に対応する内部抵抗Ｒの検出値の変化傾向が、更新後の最新の内部抵抗データテーブルの特性曲線Ｐ２と一致するはずである。

内部温度診断部３０６は、推定内部温度Ｔ３と内部抵抗Ｒを演算してこれらの変化傾向を取得し、更新した最新の特性曲線Ｐ２と比較することによって推定内部温度Ｔ３の信頼性を判定する。具体的には、更新した新しい履歴内部抵抗Ｒ’のデータテーブルから推定内部温度Ｔ３に対応する履歴内部抵抗Ｒ’を検索し、この内部抵抗Ｒ’と内部抵抗演算部３０３による検出結果の内部抵抗Ｒとを比較する。内部抵抗Ｒと履歴内部抵抗Ｒ’との差が予め定めた閾値以上大きい、もしくは小さい場合には、推定内部温度Ｔ３が異常であって信頼できないと判断する。

なお、内部温度推定結果Ｔ３に対する診断は、現在の内部温度推定結果Ｔ３における内部抵抗Ｒ、過去に記録した表面温度Ｔ１（＝内部温度Ｔ３）における内部抵抗Ｒ’との比較により行っているが、充電状態ＳＯＣや電流などを条件に加え、温度、ＳＯＣ、電流などの条件が一致しているにも関わらず内部抵抗が異なる場合に異常と判断することによって、診断結果の信頼性をさらに向上させることもできる。

《第３の実施の形態》
内部温度推定結果Ｔ３を診断した結果、異常な値であって信頼性がないと判断された場合に、許容電流演算部３０５で演算される許容電流を制限するようにした第３の実施の形態を説明する。図１７は、第３の実施の形態の電池制御回路１０６Ａの処理内容を示すブロック図である。この第３の実施の形態では、図３に示す第１および第２の実施の形態の許容電流演算部３０５の代わりに許容電流演算部３０５Ａを用いた電池制御回路１０６Ａによって診断処理を行う。

内部温度診断部３０６により内部温度推定結果Ｔ３が異常と判定された場合に、許容電流演算部３０５Ａは、第一の温度計測器２０１からの電池表面温度Ｔ１（第１の実施の形態では、内部温度推定部３０１からの内部温度推定結果Ｔ３を用いていた）、充電状態演算部３０２の充電状態ＳＯＣおよび劣化状態演算部３０４の劣化状態ＳＯＨに基づいて、組電池１０１の現在の等価インピーダンスＲｚをマップより求める（(１５)式参照、第１の実施の形態では(８)式により等価インピーダンスＲｚを求めた）。なお、等価インピーダンスＲｚは、表面温度Ｔ１、充電状態ＳＯＣおよび劣化状態ＳＯＨに加え、充電時や放電時などの電流に応じた特性をマップ化してもよい。
Ｒｚ＝Ｍａｐ（Ｔ１，ＳＯＣ，ＳＯＨ） ・・・(１５)
この等価インピーダンスＲｚと上述した起電力ＯＣＶを用い、上記(９)式および(１０)式により許容充電電流Ｉｃmaxと許容放電電流Ｉｄmaxを演算する。

このように、許容電流演算部３０５Ａは、推定された内部温度Ｔ３の診断結果が異常の場合に、電池内部温度Ｔ３に代えて電池表面温度Ｔ１を用いて許容電流Ｉｃmax、Ｉｄmaxを演算する。一般的に、組電池１０１の温度は内部温度よりも表面温度の方が低いため、(１５)式で求められる等価インピーダンスＲｚが大きくなり（図９参照）、その結果(９)式、(１０)式により求められる許容充電電流Ｉｃmaxおよび許容放電電流Ｉｄmaxが小さくなり、内部温度推定結果Ｔ３が異常と診断された場合は許容充放電電流Ｉｃmax、Ｉｄmaxが正常時よりも小さい値に制限される(図１８参照）。なお、上記(１１)式、(１２)式により求められる許容充電電力Pcmaxおよび許容放電電力Pdmaxも小さくなり、制限される。

この第３の実施の形態によれば、推定された内部温度Ｔ３の診断結果が異常とされた場合でも、組電池１０１を安全に充放電制御することができる。なお、内部温度診断部３０６が異常として判定した場合の許容電流演算部３０５Ａの他の許容電流演算方法として、第１および第２の実施の形態の演算結果の許容充電電流Ｉｃmaxおよび許容放電電流Ｉｄmaxを単純に１／２や１／３としてもよい。あるいは、組電池１０１が寿命として判定される性能相当の許容電流まで小さく制限してもよい。

ここで、第３の実施の形態において、図２に示す第一の温度計測器２０１と第二の温度計測器２０２に外乱が入ったか、あるいは両温度計測器２０１、２０２が故障した場合の動作を説明する。第一の温度計測器２０１と第二の温度計測器２０２に、真の温度よりも高い温度と誤認識する外乱が入ったか、あるいは高い温度と誤認識する故障が発生した場合に、内部温度診断部３０６は、組電池１０１が高い温度環境下におかれていると誤判断する。電池表面温度Ｔ１＝電池内部温度Ｔ３の条件下での内部抵抗Ｒの検出結果を、両温度計測器２０１、２０２に外乱が入るかあるいは故障する前の正常時の履歴と、外乱が入ったあるいは故障した後の履歴とを合わせてプロットすると、図１９に黒丸印で示すようになる。図１９において、横軸は電池内部温度推定結果Ｔ３およびＴ１＝Ｔ３の条件下における電池表面温度Ｔ１を示し、縦軸は内部抵抗検出結果ＲまたはＲ’示す。正常時の履歴は内部温度Ｔ３が低い側に現れ、一方、故障後の履歴は内部温度Ｔ３が高い側に現れる。しかし、どちらの場合も組電池１０１の真の内部温度Ｔ３に違いはないので、図１９に示すように内部抵抗演算部３０３による検出結果の内部抵抗Ｒは同じ値になる。

内部温度診断部３０６は、内部温度推定部３０１による推定結果の内部温度Ｔ３に対する内部抵抗演算部３０３による検出結果の内部抵抗Ｒが一定値になることが真の状態であると判断する。この後、両温度計測器２０１、２０２が正常な状態に復帰した場合、組電池１０１を充放電すると、電池内部温度Ｔ３の上昇にともなって内部抵抗Ｒが図１９にＡで示す経路に沿って変化し、灰色の丸印で示す値になる。つまり、図９に示したように、電池内部温度Ｔ３が上昇すると内部抵抗Ｒが低下する。ところが、図１９に灰色の丸印で示す内部抵抗Ｒは、同じ内部温度Ｔ３の過去の内部抵抗Ｒ（図１９に黒丸印で示す右側のグループ）と一致せず、したがって内部温度診断部３０６は内部温度推定結果Ｔ３が異常と判断することになる。

一方、両温度計測器２０１、２０２が外乱または故障による異常状態のままになっている場合には、組電池１０１が高い温度下に置かれていると誤認識したまま（温度値は固定）となり、充放電に伴い真の組電池１０１の温度が上昇するため内部抵抗Ｒが低下し、結果として図１９にＢの経路にそって内部抵抗Ｒが変化する。この場合にも過去の履歴結果から外れるため、内部温度診断部３０６は、推定結果の内部温度Ｔ３の異常と診断する。いずれの場合にも、第３の実施の形態によれば内部温度推定結果Ｔ３の異常検知に応じて許容電流が低い値に制限されるため、両温度計測器２０１、２０２に外乱が入ったり、あるいは故障が発生した場合でも、組電池１０１への入出力電流、入出力電力が制限されることになる。

次に、組電池１０１および電池モジュール１０２は交換可能であるため、異なる特性のものと載せ替えられる可能性がある。第３の実施の形態において、組電池１０１が想定とは異なる特性のものに載せ替えられた場合について説明する。このとき、電池制御回路１０６のメモリ１０６ｂには載せ替え前の組電池１０１および電池モジュール１０２に関する各種特性情報が記憶されている。これらの特性情報には、第２の実施の形態で上述した電池表面温度Ｔ１＝電池内部温度Ｔ３の条件下で測定した電池内部抵抗Ｒ’のデータテーブルなどが含まれる。これらの特性情報は載せ替え後の組電池１０１および電池モジュール１０２の特性情報と異なるため、電池制御回路１０６による載せ替え後の組電池１０１および電池モジュール１０２の各種状態検知の精度が低下するおそれがある。このような状況下では組電池１０１の充放電を制限することが望ましい。

上述した第２の実施の形態に第３の実施の形態の許容電流制限機能を付加した場合に、内部温度診断部３０６は、メモリ１０６ｂに記憶されている載せ替え前の組電池１０１の内部抵抗Ｒ’のデータテーブル（あるいは内部抵抗Ｒ’の関数）を用いて、載せ替え後の特性の異なる組電池１０１の内部温度推定結果Ｔ３に対する内部抵抗Ｒの変化傾向を診断することになる。組電池１０１が特性の異なるものに取り替えられた場合には、組電池１０１を充放電して得られる内部温度推定結果Ｔ３に対する内部抵抗Ｒの変化傾向は、記憶されている内部抵抗Ｒ’のデータテーブルの電池表面温度Ｔ１（＝Ｔ３）に対する内部抵抗Ｒ’の変化傾向と異なる。

図２０は、異なる特性の電池Ａと電池Ｂの内部温度推定結果に対する内部抵抗の変化傾向を示す。図２０において、横軸は電池内部温度推定結果Ｔ３およびＴ１＝Ｔ３の条件下における電池表面温度Ｔ１を示し、縦軸は内部抵抗検出結果ＲまたはＲ’示す。また、図中の特性曲線は、メモリ１０６ｂに記憶されている載せ替え前の電池の内部抵抗のデータテーブルから抽出した内部温度推定結果に対する内部抵抗の特性曲線を表す。載せ替え後の電池Ａは、メモリ１０６ｂに記憶されている電池特性と比較して、内部温度の変化に対して内部抵抗の変化が大きい。一方、載せ替え後の電池Ｂは、内部温度の変化に対して内部抵抗の変化が小さい。また、メモリ１０６ｂに記憶されている電池特性と比較して、載せ替え後の電池Ａは電池表面温度と内部温度の差が大きく、載せ替え後の電池Ｂは電池表面温度と内部温度の差が小さい。いずれにしても、電池制御回路１０６のメモリ１０６ｂに記憶されている電池の特性情報とは異なる特性を持つ別の電池Ａまたは電池Ｂが載せ替えられると、内部温度診断部３０６は内部温度推定結果を異常と判定する。このとき、第３の実施の形態の許容電流演算部３０５Ａは、異常検知に応じて許容電流を低い値に制限するので、想定とは異なる組電池１０１または電池モジュール１０２が載せ替えられた場合でも、組電池１０１の入出力を制限することができる。

《第４の実施の形態》
内部温度の推定結果Ｔ３の信頼性がなく異常と判定された場合に、内部温度推定用パラメーターを補正して信頼性のある内部温度推定結果が得られるようにした第４の実施の形態を説明する。図２１は第４の実施の形態の電池制御回路１０６Ｂの処理内容を示す。この第４の実施の形態では、図３に示す第１および第２の実施の形態の電池制御回路１０６に対し、パラメーター補正部２１０１を付加した電池制御回路１０６Ｂにより診断を行う。

図２２により、第４の実施の形態のパラメーター補正部２１０１の動作を説明する。図２２において、横軸は電池内部温度推定結果Ｔ３およびＴ１＝Ｔ３の条件下における電池表面温度Ｔ１を示し、縦軸は内部抵抗検出結果ＲまたはＲ’示す。また、図中の特性曲線は、電池表面温度Ｔ１＝電池内部温度Ｔ３の条件下で検出した内部抵抗の温度に対する変化を示す。内部温度推定部３０１による内部温度推定結果Ｔ３が正しい場合は、充放電途中の内部温度推定結果Ｔ３に対する内部抵抗Ｒの変化は図中の特性曲線に近い傾向となるはずである。組電池１０１が劣化している場合には、第１または第２の実施の形態において説明した方法により、特性曲線が現在の組電池１０１の特性に合致するように更新し、更新後の特性曲線を用いて診断を行う。

内部温度診断部３０６により内部温度推定部３０１の内部温度推定結果Ｔ３が異常と判定された場合には、パラメーター補正部２１０１は、内部温度推定部３０１で用いる内部温度推定用のパラメーターを、内部温度推定精度が向上する方向へ補正する。例えば、組電池１０１を用いた各種装置が起動されて電池制御回路１０６Ｂが起動し、内部温度推定部３０１が内部温度Ｔ３の推定を行い、内部抵抗演算部３０３が内部抵抗Ｒを求める。内部抵抗Ｒの検出値が図２２の領域Ｘに分布した場合は、内部温度推定部３０１で用いる傾きＡ（図４参照）を下げる方向に補正する。一方、内部抵抗Ｒの検出値が図２２の領域Ｙに分布した場合は、傾きＡを上げる方向に補正する。このパラメーター補正部２１０１によって、内部温度推定部３０１の内部温度推定結果が内部温度診断部３０６で異常と判定された場合に、内部温度推定部３０１で用いる内部温度推定用パラメーターを誤差が改善する方向に補正でき、パラメーターの補正を行うことによって内部温度の推定精度を維持することができる。

《第５の実施の形態》
上述したように内部温度推定部３０１による内部温度Ｔ３の推定は、電池表面温度Ｔ１、電池周囲温度Ｔ２および冷却風の風速Ｗに基づいて行われる。したがって、電池内部温度Ｔ３の推定結果が異常となる原因として、図２に示すファン２０３による冷却動作の異常がある。そこで、この第５の実施の形態では、内部温度診断部３０６が内部温度推定結果Ｔ３を異常と判定した場合に、組電池１０１の冷却異常を通知する。図２３は第５の実施の形態の電池制御回路１０６Ｃの処理内容を示す。この第５の実施の形態では、図３に示す第１および第２の実施の形態の電池制御回路１０６に冷却異常通知部２３０１を付加した電池制御回路１０６Ｃにより診断を行う。

図２４により冷却異常通知部２３０１の動作を説明する。図２４において、横軸は電池内部温度推定結果Ｔ３およびＴ１＝Ｔ３の条件下における電池表面温度Ｔ１を示し、縦軸は内部抵抗検出結果ＲまたはＲ’示す。内部温度診断部３０６により内部温度推定結果Ｔ３が異常と判定された場合に、冷却異常通知部２３０１は、内部温度推定部３０１による内部温度推定結果Ｔ３と内部抵抗演算部３０３による内部抵抗検出結果Ｒとの関係を確認する。図２４に示すように、内部抵抗Ｒの検出値が領域Ｘにプロットされている場合は、内部抵抗Ｒが予想よりも大きい、すなわち、電池内部温度推定結果Ｔ３が予想よりも低いことを示す（温度と抵抗の関係は図９参照）。図４に示すように、冷却風速Ｗに応じた傾きＡの関係に基づいて電池内部温度Ｔ３を推定しているが、実際の電池内部温度が推定結果Ｔ３よりも低いということは傾きＡが予想よりも小さい、すなわち、実際の風速Ｗが想定よりも速くないと判定できる。冷却異常通知部２３０１は、これにより電池モジュール１０２に設置するファン２０３による冷却において、風速設定値と比較して風速が足りない異常と判定する。これは、電池制御回路１０６Ｃまたは外部のコントローラ（例えば車両制御回路１０９）から発信されるファン２０３の駆動信号（風速設定値）に対して、実際のファン２０３の駆動が弱い状態である。冷却異常通知部２３０１の検知結果は電池制御回路１０６Ｃを介して車両制御回路１０９へ送信されるか、または直接、車両制御回路１０９へ送信される。

一方、内部温度推定結果Ｔ３に対する内部抵抗検出値Ｒが図２４の領域Ｙにプロットされている場合は、内部抵抗Ｒが予想よりも小さい、すなわち、内部温度推定結果Ｔ３が予想よりも高いことを示し、図４に示す風速Ｗに応じた傾きＡが予想よりも大きいことを示す。冷却異常通知部２３０１は、電池モジュール１０２を冷却するファン２０３の風速Ｗが過大であると判定する。これは、電池制御回路１０６Ｃまたは外部のコントローラ（例えば車両制御回路１０９）から発信されるファン２０３の駆動信号（風速設定値）に対して、ファン２０３が過大に駆動されている状態であり、ファン２０３の停止命令に対してファン２０３が停止しないなどの故障発生時が考えられる。冷却異常通知部２３０１は車両制御回路１０９にこの異常情報を送信する。

以上述べたように、第５の実施の形態によれば、内部温度診断部３０６の判定結果に基づいて冷却異常通知部２３０１がファンの駆動が弱い、あるいは過大であることを検知して外部に通知することができる。

《第６の実施の形態》
内部温度推定結果Ｔ３が異常であると判定された場合に、内部温度推定結果Ｔ３に対する内部抵抗検出値Ｒに基づいて異常原因を特定するようにした第６の実施の形態を説明する。この第６の実施の形態では、図２５に示すように、図３に示す第１および第２の実施の形態の電池制御回路１０６に異常原因特定部２５０１を付加した電池制御回路１０６Ｄにより診断を行う。

図２６は、異常原因特定部２５０１の異常原因特定処理を示すフローチャートである。内部温度診断部３０６により内部温度推定結果Ｔ３が異常と判定された場合には、異常原因特定部２５０１は、ステップ２６０１において、内部温度推定結果Ｔ３と内部抵抗検出値Ｒの関係を確認する。そして、図２４に示すように、予想よりも内部抵抗Ｒが高い、すなわち、予想よりも内部温度推定結果Ｔ３が低い領域か（領域Ｘ）、予想よりも内部抵抗Ｒが小さい、すなわち、予想よりも内部温度推定結果Ｔ３が高い領域（領域Ｙ）かを判定する。

内部温度推定結果Ｔ３に対する内部抵抗検出値Ｒが領域Ｘにあると判定された場合はステップ２６０２へ進み、ファン２０３が設定風速に対して正しく動作しているかをチェックする。ファン２０３の動作確認は、図２に示すようにファン２０３からの信号を受信することによって実現できる。例えば、ファン２０３からの信号のデューティ比をチェックするか、パルス幅をチェックする。なお、ファン２０３の動作確認が可能であれば、上述した診断方法に限定されず他の診断方法でもよいものとする。ファン２０３の駆動状態に異常が発見された場合は、ファン２０３の異常と判定する。ファン２０３の駆動状態に異常が発見されない場合には、ファン２０３が設定風速に対して正しく動作している状態にも関わらず、風速が足りない（領域Ｘ）ことを意味し、電池モジュール１０２の冷却を行うための空気の入り口（吸気口）に設けたフィルターの目詰まりが原因と判定する。そこで、異常原因特定部２５０１は、この内部温度推定結果Ｔ３の異常をフィルターの目詰まりが原因と判定する。

一方、ステップ２６０１において内部温度推定結果Ｔ３に対応する内部抵抗Ｒの検出値が領域Ｙにあると判定された場合はステップ２６０３へ進み、ファン２０３が設定風速に対して正しく動作しているかをチェックする。ファン２０３の動作確認は、領域Ｘの上記処理と同様に、ファン２０３からの信号を解析することによって実現できる。ファン２０３の駆動状態に異常が発見された場合は、ファン２０３の異常と判定する。ファン２０３の駆動状態に異常が発見されなかった場合は、ファン２０３が設定風速に対して正しく動作している状態にも関わらず、風速Ｗが過剰である（領域Ｙ）ことを意味する。しかし、ファン２０３が正しく動作しているにも関わらず、さらに過剰な風速Ｗが得られる可能性は考えにくい。

ここで、組電池１０１が角型形状である場合には、長い期間の使用後は形状が変化する、具体的には膨れる可能性がある。組電池１０１が膨れると、通常よりも組電池１０１内部から表面への温度の伝わりが悪くなる。結果として、電池表面温度Ｔ１と電池内部温度Ｔ３の傾きＡの関係が想定と異なってくる。すなわち、組電池１０１の表面温度と内部温度との差が想定よりも大きくなる（領域Ｙに相当する）。そこで、異常原因特定部２５０１は、領域Ｙの異常と判定され、かつファン２０３に異常が発見されない場合は、異常の原因を角型の組電池１０１の形状変化（膨れ）のためと判定する。

この第６の実施の形態では、異常原因特定部２５０１を用いることによって組電池１０１の内部温度推定結果Ｔ３の異常を発生させている原因を特定することが可能になる。

なお、上述した実施の形態では、本発明の電池制御装置を車両用モーター駆動システムに用いた例を示したが、本発明の電池制御装置およびモーター駆動システムは電気自動車およびハイブリッド電気自動車などの車両用に限定されず、一般産業用、モバイル、ＵＰＳなどの幅広い分野のモーター駆動システムに適用可能であり、上述したような優れた効果を得ることができる。

なお、上述した実施の形態とそれらの変形例において、実施の形態どうし、または実施の形態と変形例とのあらゆる組み合わせが可能である。また、本発明は上述した実施の形態とその変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

上述した実施の形態とその変形例によれば以下のような作用効果を奏することができる。まず、組電池１０１の表面温度Ｔ１と内部温度Ｔ３との差が所定値以内の条件下において検出された組電池１０１の表面温度Ｔ１と内部抵抗Ｒ’とを対応付けてメモリ１０６ｂに記憶しておき、内部温度推定部３０１により推定された組電池１０１の内部温度Ｔ３が正常か否かを診断する内部温度診断部３０６は、内部温度推定部３０１により内部温度Ｔ３が推定されたときに内部抵抗演算部３０３により内部抵抗Ｒを検出するとともに、メモリ１０６ｂに記憶されている内部抵抗Ｒ’の中から内部温度推定値Ｔ３と等しい表面温度Ｔ１に対応する内部抵抗Ｒ’を検索し、この検索結果の内部抵抗Ｒ’と内部温度推定時の内部抵抗Ｒとの比較結果に基づいて内部温度推定値Ｔ３を診断するようにしたので、組電池１０１の内部温度推定値Ｔ３の信頼性を正確に診断することができ、信頼性の高い内部温度推定値Ｔ３に基づいて組電池１０１の状態を正確に検出することができる。

また、上述した実施の形態とその変形例によれば、内部温度診断部３０６は、検索結果の内部抵抗Ｒ’と内部温度推定時の内部抵抗Ｒとの差が所定値を越える場合に、内部温度推定値Ｔ３は異常であると診断するようにしたので、組電池１０１の内部温度推定値Ｔ３の異常を正確に診断することができ、信頼性の高い内部温度推定値Ｔ３に基づいて組電池１０１の状態を正確に検出することができる。

上述した実施の形態とその変形例によれば、組電池１０１の表面温度Ｔ１と内部温度Ｔ３との差が所定値以内の条件を満たすか否かを判定し、前記条件を満たすと判定された場合に、検出された組電池１０１の表面温度Ｔ１と内部抵抗演算部３０３により検出された内部抵抗Ｒ’とを対応付けてメモリ１０６ｂに記憶するようにしたので、組電池１０１の表面温度Ｔ１と内部温度Ｔ３との差が所定値以内の条件を満たす内部温度Ｒ’と表面温度Ｔ１の履歴データを正確かつ容易に蓄積することができ、内部温度推定値Ｔ３の異常診断精度を向上させることができる。

上述した実施の形態とその変形例によれば、組電池１０１の表面温度検出値と周囲温度検出値との差が所定値以内の場合に、組電池１０１の表面温度Ｔ１と内部温度Ｔ３との差が所定値以内の条件を満たすと判定するようにしたので、組電池１０１の表面温度Ｔ１と内部温度Ｔ３との差が所定値以内の条件判定を容易にかつ正確に行うことができる。

上述した実施の形態とその変形例によれば、組電池１０１の表面温度Ｔ１と内部温度Ｔ３との差が所定値以内の条件を満たすと判定されたときに、組電池１０１の表面温度Ｔ１を検出するとともに、内部抵抗演算部３０３により組電池１０１の内部抵抗Ｒ’を検出し、これらの表面温度Ｔ１と内部抵抗Ｒ’の検出値に基づいてメモリ１０６ｂに記憶されている表面温度Ｔ１と内部抵抗Ｒ’を更新するようにしたので、組電池１０１の劣化にともなう内部抵抗変化を正確に反映した内部抵抗Ｒ’の履歴データを用意することができ、組電池１０１が経時劣化しても組電池１０１の内部温度推定値Ｔ３の信頼性を正確に診断することができ、信頼性の高い内部温度推定値Ｔ３に基づいて組電池１０１の状態をいつまでも正確に検出することができる。

上述した実施の形態とその変形例によれば、組電池１０１の表面温度検出値と周囲温度検出値、組電池１０１を冷却する冷却風の風速検出値、および内部温度推定用パラメーターに基づいて組電池１０１の内部温度Ｔ３を推定するようにしたので、組電池１０１の内部温度Ｔ３を正確に推定することができる。

上述した実施の形態とその変形例によれば、内部温度推定用パラメーターは、組電池１０１の表面温度と周囲温度との差に対する組電池１０１の内部温度と周囲温度との差の関係を示す一次関数の傾きＡであり、冷却風の風速に応じた値を有し、内部温度推定部３０１は、内部温度診断部３０６により内部温度推定値Ｔ３が異常であると診断された場合に、内部温度推定用パラメーターＡを補正するようにしたので、組電池１０１に劣化などがあっても、内部温度推定値Ｔ３の推定精度をいつまでも高い状態に維持することができる。

上述した実施の形態とその変形例によれば、内部温度診断部３０６により内部温度推定値Ｔ３が異常であると診断された場合に、組電池１０１に流れる充放電電流を制限するようにしたので、組電池１０１を用いたモーター駆動システムの信頼性を向上させることができる。

上述した実施の形態とその変形例によれば、内部温度診断部３０６により内部温度推定値Ｔ３が異常と判定された場合に、内部温度推定部３０１により内部温度Ｔ３が推定されたときに内部抵抗演算部３０３により検出した内部抵抗検出値Ｒと、メモリ１０６ｂから検索した内部温度推定値Ｔ３と等しい表面温度Ｔ１に対応する内部抵抗検索値Ｒ’との大小関係に基づいて、内部温度推定値Ｔ３の異常原因を特定するようにしたので、内部温度推定値Ｔ３の異常原因を把握することができる。

Claims (11)

1. 電池の内部抵抗を検出する内部抵抗検出手段と、
   前記電池の表面温度を検出する表面温度検出手段と、
   前記電池の内部温度を推定する内部温度推定手段と、
   前記電池の表面温度と内部温度との差が、前記電池の表面温度と前記内部温度とが実質的に同一と見なされる所定値以内の条件下で前記表面温度検出手段により検出された表面温度と前記内部抵抗検出手段により検出された内部抵抗とを対応付けて記憶するデータ記憶手段と、
   前記内部温度推定手段により推定された前記電池の内部温度が正常か否かを診断する内部温度診断手段とを備え、
   前記内部温度診断手段は、前記内部温度推定手段により内部温度が推定されたときに前記内部抵抗検出手段により内部抵抗を検出するとともに、前記データ記憶手段に記憶されている内部抵抗の中から前記内部温度推定値と等しい前記表面温度に対応する内部抵抗を検索し、この検索結果の内部抵抗と前記内部温度推定時の内部抵抗との差に基づいて前記内部温度推定値の異常の有無を診断することを特徴とする電池制御装置。
2. 請求項１に記載の電池制御装置において、
   前記内部温度診断手段は、前記検索結果の内部抵抗と前記内部温度推定時の内部抵抗との差が所定値を越える場合に、前記内部温度推定値は異常であると診断することを特徴とする電池制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電池制御装置において、
   前記電池の表面温度と内部温度との差が所定値以内の条件を満たすか否かを判定する状態判定手段と、
   前記状態判定手段により前記条件を満たすと判定された場合に、前記表面温度検出手段により検出された表面温度と前記内部抵抗検出手段により検出された内部抵抗とを対応付けて前記データ記憶手段に記憶するデータ蓄積手段とを備えることを特徴とする電池制御装置。
4. 請求項３に記載の電池制御装置において、
   前記状態判定手段は、前記電池の周囲温度を検出する周囲温度検出手段を有し、前記表面温度検出手段による表面温度検出値と前記周囲温度検出手段による周囲温度検出値との差が所定値以内の場合に、前記条件を満たすと判定することを特徴とする電池制御装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の電池制御装置において、
   前記状態判定手段により前記条件を満たすと判定されたときに、前記表面温度検出手段により前記電池の表面温度を検出するとともに、前記内部抵抗検出手段により前記電池の内部抵抗を検出し、これらの表面温度と内部抵抗の検出値に基づいて前記データ記憶手段に記憶されている表面温度と内部抵抗を更新するデータ更新手段を備えることを特徴とする電池制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池制御装置において、
   前記内部温度推定手段は、前記電池の周囲温度を検出する周囲温度検出手段と、前記電池を冷却する冷却風の風速を検出する風速検出手段とを有し、
   前記表面温度検出手段による表面温度検出値、前記周囲温度検出手段による周囲温度検出値、前記風速検出手段による風速検出値、および前記電池の表面温度と周囲温度との差に対する前記電池の内部温度と周囲温度との差の関係を示す一次関数の傾きを表す内部温度推定用パラメーターに基づいて前記電池の内部温度を推定することを特徴とする電池制御装置。
7. 請求項６に記載の電池制御装置において、
   前記内部温度推定用パラメーターは、前記冷却風の風速に応じた値を有し、
   前記内部温度推定手段は、前記内部温度診断手段により内部温度推定値が異常であると診断された場合に、前記一次関数の傾きを変化させることによって前記内部温度推定用パラメーターを補正することを特徴とする電池制御装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の電池制御装置において、
   前記電池制御装置の前記内部温度診断手段により内部温度推定値が異常であると診断された場合に、前記電池に流れる充放電電流を制限する電流制限手段を備えることを特徴とする電池制御装置。
9. 電池と、
   フィルターを通して前記電池に冷却風を送風する送風手段と、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の電池制御装置とを備えることを特徴とするモーター駆動システム。
10. 請求項９に記載のモーター駆動システムにおいて、
    前記内部温度診断手段により前記内部温度推定値が異常と判定された場合に、前記内部温度推定手段により内部温度が推定されたときに前記内部抵抗検出手段により検出した内部抵抗検出値と、前記データ記憶手段から検索した前記内部温度推定値と等しい前記表面温度に対応する内部抵抗検索値との大小関係を比較して、前記内部抵抗検索値が大きい場合には、前記内部温度推定値の異常原因として冷却動作の不足を特定し、前記内部抵抗検索値が小さい場合には、前記内部温度推定値の異常原因として冷却動作の過剰を特定する原因特定手段を備えることを特徴とするモーター駆動システム。
11. 請求項１０に記載のモーター駆動システムにおいて、
    前記原因特定手段は、前記内部抵抗検出値が前記内部抵抗検索値よりも大きい場合には、前記送風手段の風速不足か、または前記フィルターの目詰まりが原因であると特定し、前記内部抵抗検出値が前記内部抵抗検索値よりも小さい場合には、前記送風手段の風速過大か、または前記電池の膨れが原因であると特定することを特徴とするモーター駆動システム。

Images