JP6955673B2 - 電池異常検出システム - Google Patents
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Description
本発明は、電池異常検出システムに関する。
リチウムイオン二次電池等の電池は、一般に、複数個の電池を備えた電池スタックや、当該電池スタックを複数個組み合わせた電池パックとして利用される。ここで、同一スタック内で各電池に温度のばらつきが発生すると、電池間で電池性能のばらつきが生じ得る。電池性能にばらつきが生じると、各電池において過充電が発生する可能性が高まる。ここで、電池の温度変化を検出する技術として、例えば、特許文献1には、高負荷走行時において電池に向けて流れる冷却風を利用する技術が開示されている。また、電池の温度に基づく制御技術として特許文献2および特許文献3が挙げられる。
ところで、特許文献1に記載の技術では、冷却風は高負荷走行時にしか流れず、通常走行時には流れない。また、市場での使用形態として最も頻度が高い駐車中においても冷却風は流れず、電池温度の変化を検出することができない。即ち、駐車中において電池の異常を検出することができない。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、駐車中において電池の異常を検出することができる電池異常検出システムを提供することである。
本発明に係る電池異常検出システムは、車両駆動用電池を含む車両に搭載される。前記電池異常検出システムは、走行終了時の前記車両駆動用電池の温度Tx0および走行終了時から所定の時間が経過したときの前記車両駆動用電池の温度Tx1を測定する第1温度検出装置と、走行終了時の前記車両の外気温Ty0および走行終了時から前記所定の時間が経過したときの前記車両の外気温Ty1を測定する第2温度検出装置と、制御装置と、を備えている。前記制御装置は、走行終了時の前記車両の外気温Ty2に関連付けられ、走行終了時の前記車両駆動用電池の温度Tx2と走行終了時から前記所定の時間が経過したときの前記車両の外気温Ty3との差(Tx2−Ty3)に対する走行終了時から前記所定の時間が経過したときの前記車両駆動用電池の温度Tx3の比{Tx3/(Tx2−Ty3)}である複数の想定適合係数α1を記憶する記憶部と、前記第1温度検出装置によって測定された前記温度Tx0と、前記第2温度検出装置によって測定された前記外気温Ty0とに基づいて、前記記憶部に記憶された複数の前記想定適合係数α1から1つの前記想定適合係数α1を選択する選択部と、前記第1温度検出装置によって測定された前記温度Tx0および前記温度Tx1と、前記第2温度検出装置によって測定された前記外気温Ty1とに基づいて、前記温度Tx0と前記外気温Ty1との差(Tx0−Ty1)に対する前記温度Tx1の比{Tx1/(Tx0−Ty1)}である実測適合係数α2を算出する算出部と、前記選択部によって選択された前記想定適合係数α1が前記実測適合係数α2より大きい場合には異常と判定し、前記想定適合係数α1が前記実測適合係数α2以下の場合には正常と判定する判定部と、を備えている。
本発明に係る電池異常検出システムによれば、予め測定した正常時における走行終了時および走行終了時から所定の時間が経過したときの電池の温度および車両の外気温に基づいて算出される想定適合係数α1と、実際に測定された走行終了時および走行終了時から所定の時間が経過したときの電池の温度および車両の外気温に基づいて算出される実測適合係数α2とを比較することによって、車両駆動用電池の異常を判定することができる。即ち、判定部は、想定適合係数α1が実測適合係数α2より大きい場合には異常と判定し、想定適合係数α1が実測適合係数α2以下の場合には正常と判定する。このように、車両が駐車中であっても、車両駆動用電池の異常が発生しているか否かを精度よく検出することができる。また、車両駆動用電池を使用していない状態で車両駆動用電池の異常の有無を検出することができるため、安全性により優れる。
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。なお、各図面は、模式的に描いており、必ずしも実物を反映しない。また、各図面は、一例を示すのみであり、各図面は、特に言及されない限りにおいて本発明を限定しない。また、図面中の符号F、Rr、L、Rは、それぞれ前、後、左、右を意味するものとする。ただし、これらは説明の便宜上の方向であり、電池異常検出システムの設置態様を何ら限定するものではない。
図1に示すように、車両10は、電池パック20と、電池異常検出システム30とを備えている。本実施形態において、電池パック20は、車両10の後部座席の下側に配置され、フロアパネルに固定されている。ただし、電池パック20は、後部座席の下側以外に配置されていてもよい。
電池パック20は、電池スタック22と、ケース23と、を備えている。電池スタック22は、4つの車両駆動用電池21を備えている。4つの車両駆動用電池21は、それぞれ角型の外形を有しており、一対の平坦面が対向するように図1の左右方向に一列に配置されている。4つの車両駆動用電池21は、バスバーによって相互に直列に電気接続されている。4つの車両駆動用電池21は、拘束バンド等によって一体的に保持されている。ただし、車両駆動用電池21の形状や個数、配置等は適宜変更してもよい。車両駆動用電池21は、典型的には充放電可能な二次電池、例えばリチウムイオン二次電池である。車両駆動用電池21は、典型的には、正極と負極と電解液と、これらを収容する単電池ケースとを備えている。電解液は、例えばカーボネート類等の非水溶媒と、リチウム塩等の支持塩と、を含んでいる。なお、単電池の構成については従来と同様でよく、特に限定されない。
ケース23は、電池スタック22を収容する筐体である。ケース23の材質は、例えば金属や樹脂である。ケース23の形状やサイズは、例えば、電池スタック22のサイズや個数等に応じて、適宜、変更してよい。
図1に示すように、電池異常検出システム30は、第1温度検出装置31と、第2温度検出装置32と、制御装置35とを備えている。
第1温度検出装置31は、車両駆動用電池21の温度を測定する装置である。第1温度検出装置31としては、例えば、熱電対が挙げられる。第1温度検出装置31は、各車両駆動用電池21に設けられている。第1温度検出装置31は、例えば、車両駆動用電池21の単電池ケースに取り付けられている。第1温度検出装置31は、制御装置35と電気的に接続されている。第1温度検出装置31において測定された温度情報は、制御装置35に送信される。
第1温度検出装置31は、走行終了時の車両駆動用電池21の温度Tx0を測定する。第1温度検出装置31は、走行終了時から所定の時間tが経過したとき(即ち駐車後所定の時間tが経過したとき)の車両駆動用電池21の温度Tx1を測定する。上記所定の時間tは、例えば、10分、30分または1時間等任意に設定することができる。
第2温度検出装置32は、車両10の外気温を測定する装置である。第2温度検出装置32としては、例えば、サーミスタが挙げられる。第2温度検出装置32は、例えば、車両10のフロントバンパーの裏側等に設けられている。第2温度検出装置32は、制御装置35と電気的に接続されている。第2温度検出装置32において測定された温度情報は、制御装置35に送信される。
第2温度検出装置32は、走行終了時の車両10の外気温Ty0を測定する。第2温度検出装置32は、走行終了時から所定の時間tが経過したとき(即ち駐車後所定の時間tが経過したとき)の車両の外気温Ty1を測定する。
制御装置35は、制御プログラムの命令を実行する中央演算処理装置(CPU)と、CPUが実行するプログラムを格納したROMと、プログラムを展開するワーキングエリアとして使用されるRAMと、上記プログラムや各種データを格納するメモリなどの記憶装置とを備えている。制御装置35は、記憶部37と、選択部39と、算出部41と、判定部43と、通知部45とを備えている。これら各部は、プログラムによって実現されている。このプログラムは、インターネットを通じてダウンロードされ得る。また、これら各部は、プロセッサおよび/または回路などによって実現可能なものであってもよい。なお、上述した各部の具体的な制御などについては後述する。
記憶部37は、複数の想定適合係数α1を記憶する。想定適合係数α1は、走行終了時の車両駆動用電池21の温度Tx2と走行終了時から所定の時間tが経過したときの車両10の外気温Ty3との差(Tx2−Ty3)に対する走行終了時から所定の時間tが経過したときの車両駆動用電池21の温度Tx3の比{Tx3/(Tx2−Ty3)}である。想定適合係数α1は、走行終了時の前記車両の外気温Ty2に関連付けられている。即ち、外気温Ty2および温度Tx2が決まれば、想定適合係数α1が一義的に決まる。想定適合係数α1は、予備実験によって求められた想定値である。
選択部39は、第1温度検出装置31によって測定された温度Tx0と、第2温度検出装置32によって測定された外気温Ty0とに基づいて、記憶部37に記憶された複数の想定適合係数α1から1つの想定適合係数α1を選択する。即ち、選択部39は、温度Tx0を温度Tx2に置き換え、かつ、外気温Ty0を外気温Ty2に置き換えることで、想定適合係数α1を一義的に選択する。
算出部41は、第1温度検出装置31によって測定された温度Tx0および温度Tx1と、第2温度検出装置32によって測定された外気温Ty1とに基づいて、温度Tx0と外気温Ty1との差(Tx0−Ty1)に対する温度Tx1の比{Tx1/(Tx0−Ty1)}である実測適合係数α2を算出する。実測適合係数α2は、実際に測定された温度および外気温に基づいて算出された実測値である。
判定部43は、選択部39によって選択された想定適合係数α1が算出部41によって算出された実測適合係数α2より大きい場合には異常と判定する。判定部43は、選択部39によって選択された想定適合係数α1が算出部41によって算出された実測適合係数α2以下の場合には正常と判定する。
通知部45は、車両駆動用電池21の異常をユーザーに通知する。なお、通知方法は特に限定されず、例えば、視覚的な表示、音声等による通知が挙げられる。本実施形態では、車両10に設けられた表示パネル(図示せず)を通じて視覚的に作業者に対する通知を行う。
次に、駐車後の車両駆動用電池21の状態を確認する方法について説明する。図2は、一実施形態に係るフローチャートである。車両10の出荷時には、想定適合係数α1が記憶部37に記憶されている。車両10の駐車時には、車両駆動用電池21の充放電は行われない。
まず、車両10の走行が終了すると(即ち車両10が駐車されると)、ステップS10において、第1温度検出装置31は、走行終了時の車両駆動用電池21の温度Tx0を測定する。また、第2温度検出装置32は、走行終了時の車両10の外気温Ty0を測定する。
次に、所定の時間tが経過すると、ステップS20において、第1温度検出装置31は、走行終了時から所定の時間tが経過したときの車両駆動用電池21の温度Tx1を測定する。また、第2温度検出装置32は、走行終了時から所定の時間tが経過したときの車両10の外気温Ty1を測定する。
ステップS30において、選択部39は、ステップS10において測定された温度Tx0および外気温Ty0に基づいて、記憶部37に記憶された複数の想定適合係数α1から1つの想定適合係数α1を選択する。
ステップS40において、算出部41は、ステップS10において測定された温度Tx0と、ステップS20において測定された温度Tx1および外気温Ty1とに基づいて、実測適合係数α2を算出する。
ステップS50において、判定部43は、ステップS30において選択された想定適合係数α1が実測適合係数α2より大きいか否かを判定する。想定適合係数α1が実測適合係数α2より大きいと判定された場合、ステップS60に進む。一方、想定適合係数α1が実測適合係数α2以下と判定された場合、車両駆動用電池21は正常状態であるため処理を終了する。
ステップS60において、通知部45は、車両駆動用電池21の異常をユーザーに通知し、処理を終了する。
図3は、車両駆動用電池21の駐車後1時間の温度変化を示すグラフである。図3の実線は、想定適合係数α1が実測適合係数α2と等しい場合(正常状態)の温度変化を示す。図3の破線は、想定適合係数α1が実測適合係数α2より大きい場合(異常状態)の温度変化を示す。図3に示すように、想定適合係数α1が実測適合係数α2に等しい場合には、車両駆動用電池21の温度が十分に低下している。一方、想定適合係数α1が実測適合係数α2より大きい場合には、車両駆動用電池21の温度の低下が十分でない。これにより、例えば、車両駆動用電池21に埃が堆積するなどして十分に放熱することができていないことが確認できる。
以上のように、本実施形態に係る電池異常検出システム30によれば、想定適合係数α1と、実測適合係数α2とを比較することによって、車両駆動用電池21の異常を判定することができる。即ち、判定部43は、想定適合係数α1が実測適合係数α2より大きい場合には異常と判定し、想定適合係数α1が実測適合係数α2以下の場合には正常と判定する。このように、車両10が駐車中であっても、車両駆動用電池21の異常が発生しているか否かを精度よく検出することができる。また、車両10の駐車時には車両駆動用電池21の充放電は行われておらず、車両駆動用電池21を使用していない状態で車両駆動用電池21の異常の有無を検出することができるため、安全性により優れる。
以上、ここで提案される電池異常検出システムについて、種々説明したが、特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた実施形態および実施例は、本発明を限定しない。
例えば、上記したフローチャートでは、ステップS20の後にステップS30の処理を行っているが、ステップS20の前にステップS30を処理してもよい。
10 車両
21 車両駆動用電池
30 電池異常検出システム
31 第1温度検出装置
32 第2温度検出装置
35 制御装置
37 記憶部
39 選択部
41 算出部
43 判定部
21 車両駆動用電池
30 電池異常検出システム
31 第1温度検出装置
32 第2温度検出装置
35 制御装置
37 記憶部
39 選択部
41 算出部
43 判定部
Claims (1)
- 車両駆動用電池を含む車両に搭載される電池異常検出システムであって、
走行終了時の前記車両駆動用電池の温度Tx0および走行終了時から所定の時間が経過したときの前記車両駆動用電池の温度Tx1を測定する第1温度検出装置と、
走行終了時の前記車両の外気温Ty0および走行終了時から前記所定の時間が経過したときの前記車両の外気温Ty1を測定する第2温度検出装置と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
走行終了時の前記車両の外気温Ty2に関連付けられ、走行終了時の前記車両駆動用電池の温度Tx2と走行終了時から前記所定の時間が経過したときの前記車両の外気温Ty3との差(Tx2−Ty3)に対する走行終了時から前記所定の時間が経過したときの前記車両駆動用電池の温度Tx3の比{Tx3/(Tx2−Ty3)}である複数の想定適合係数α1を記憶する記憶部と、
前記第1温度検出装置によって測定された前記温度Tx0と、前記第2温度検出装置によって測定された前記外気温Ty0とに基づいて、前記記憶部に記憶された複数の前記想定適合係数α1から1つの前記想定適合係数α1を選択する選択部と、
前記第1温度検出装置によって測定された前記温度Tx0および前記温度Tx1と、前記第2温度検出装置によって測定された前記外気温Ty1とに基づいて、前記温度Tx0と前記外気温Ty1との差(Tx0−Ty1)に対する前記温度Tx1の比{Tx1/(Tx0−Ty1)}である実測適合係数α2を算出する算出部と、
前記選択部によって選択された前記想定適合係数α1が前記実測適合係数α2より大きい場合には異常と判定し、前記想定適合係数α1が前記実測適合係数α2以下の場合には正常と判定する判定部と、を備えている、電池異常検出システム。
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