JPH09245846A - 2次電池の最大温度検出装置 - Google Patents
2次電池の最大温度検出装置Info
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- JPH09245846A JPH09245846A JP5569996A JP5569996A JPH09245846A JP H09245846 A JPH09245846 A JP H09245846A JP 5569996 A JP5569996 A JP 5569996A JP 5569996 A JP5569996 A JP 5569996A JP H09245846 A JPH09245846 A JP H09245846A
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Abstract
適な2次電池の最大温度検出装置。 【解決手段】電池1の表面温度とファン6の出力から電
池1の内部温度を演算し、その値を用いてファン6の送
風制御、電池1の充放電制御を行なう。
Description
わち、充電、放電を繰返して使用可能な電池の稼動に伴
う最大温度を検出する検出装置に関するものである。
ては、最も温度が高くなる電池の表面にセンサを取付け
ることが通常考えられている。また、2次電池の内部に
センサを取付けることも考えられる。
うな従来の2次電池の最大温度検出装置にあっては、2
次電池(以下、特に混同のおそれのない限り単に電池と
略記する)表面の周囲温度を計測してしまい、電池内部
にセンサを取付ける場合も、前記理由で電池の内部温度
を正確に予測できないことに加えて、電池内部と電池外
部のシール性や耐圧性が確保できないといった問題があ
った。
差が所定の値ΔT(一定値)と仮定し、TB+ΔTの値
によりファンを制御する方法が考えられる。しかしなが
ら、このような方法ではΔTが実際の温度差と異なって
いる場合には、電池内部が十分冷えてないにも係らず、
ファンによる冷却を停止してしまったり、あるいは電池
内部が低温になっているにも係らずファンによる冷却を
開始してしまう結果、電池の劣化をまねいたり、電池の
性能を十分に発揮できないおそれがあった。この発明
は、従来技術の問題点に着目して2次電池の充電、また
は放電制御を行なう2次電池の最大温度検出装置を提供
することを目的としている。
面の温度とファン出力から電池内部温度を演算し、その
値を用いてファンの送風制御、電池の充放電制御を行な
うとことによって達成される。風洞形のファンケース内
部に設置されて稼動している2次電池に対する冷却効果
は、ファンによる送風空気量(ファン出力)と送風空気
の温度によって変動する。すなわち、後記図1と同じ電
池1、ケース8及びファン6を用いた実験装置に基づい
た実験を行ない、図13〜図15に示したように、ファ
ン6の出力Pから冷却空気量Qを求め、次いで冷却空気
量Qから熱伝達率hを求め、さらに熱伝達率hからファ
ン6による内外温度差比率αを求める。これにより、フ
ァン6の出力Pが0のときの内外温度差比率α1、出力
Pが最大値のときの内外温度差比率α2を算出して電池
1の表面温度から内部温度を演算するものである。要す
るに、この発明は、前記の手順によって、ケース8内に
設置された電池1の表面温度を計測し、表面温度から電
池1の内部温度を演算し、これにより適正なファン6の
送風制御と、電池1の放電または充電制御を実行するも
のである。すなわち本発明は、特許請求の範囲に記載さ
れているように、2次電池の電池表面温度を計測する手
段と、前記電池に送風するファンの送風量を計測する手
段と、前記ファンによる送風空気温度を計測する手段
と、前記電池の表面温度の計測手段、前記送風量の計測
手段、及び前記送風空気温度の計測手段による計測値か
ら前記電池の最大温度を算出する演算手段を備えたこと
を特徴とする2次電池の最大温度検出装置である。
力から電池内部温度を演算し、その値を用いてファンの
送風制御、電池の充電及び放電制御を行なう構成によ
り、ファンの効率の向上が図られ、2次電池の充電量ま
たは放電量の増加をもたらすという効果が得られる。
づいて詳細に説明する。 〈実施の形態1〉この発明の実施の形態1を図1〜図8
により説明する。まず本実施の形態の構成を説明する
と、図1において1は電池でジャンクションボックス2
を介して充電器3と放電器4に接続されている。充電時
は電池1と充電器3が接続され、放電時は電池1と放電
器4が接続されるようジャンクションボックス2の中で
切り換えが行なわれる。電池1は周囲にケース8に覆わ
れており、空気送風用のファン6によって電池1の温度
管理を行うことができる。電池1自体の温度と電池1周
辺の雰囲気の温度は、電池温度センサ7a、空気温度セ
ンサ7bによって常時計測されている。電池温度センサ
7a、空気温度センサ7bの計測信号はコントローラ5
ヘ入力され、コントローラ5の演算により充電器3、放
電器4及びファン6ヘ信号を送り制御を行なうことがで
きる。
作用を示す図であり、この実施の形態では電池を冷却す
る場合に、電池温度がある設定値TF1以上に上昇した時
はオン、ある設定値TF2以下に下降した時はオフにする
制御作用を示す。図3は、図1の構成の下で図2のファ
ンの制御を行なう場合の制御フローを示す図である。図
3において、ステップS11では充電または放電が開始
され、ステップS12では電池温度TBと空気温度T∞
が計測される。ステップS13では、ステップS12に
より求めた電池温度TBに基づいて仮設定した初期値TB
Oが、使用限界温度Tmax(概ね70℃)を超えるか、充
電または放電が終了と判断されるまで電池1の稼動を継
続しステップS14以下のフローが繰返される。
か否かの判断をする。まず、ファン6が作動していない
場合について説明する。ステップS15でファンOFF
時の内外温度差比率α1を用いて、推定される電池内部
温度TBOを演算する。ステップS151で演算された電
池内部温度TBOと設定値TF1(概ね40℃)とが比較さ
れ、TBO<TF1であればステップS12に戻り充電また
は放電を続ける。TBO>TF1であればファンをONに
し、所定時間tだけON待機した後、ステップS12に
戻る。次に、ファン8が作動している場合について説明
する。ステップS16でファンON時の内外温度差比率
α2を用いて、推定される電池内部温度TBOを演算す
る。ステップS161で演算された電池内部温度TBOと
設定値TF2(概ね60℃)とが比較され、TBO>TF2で
あればステップS12に戻り充電または放電を続ける。
TBO<TF2であればファンをOFFにし、所定時間tだ
けOFF待機の後、ステップS12に戻る。
部の温度分布を示す図、図5は実施の形態1におけるフ
ァン出力と内外温度差比率αの関係を示す図である。図
4、図5を用いて内外温度差比率α1、α2について説
明する。ファン6からの送風によって電池1は表面から
熱を奪われ、電池1の内外各部の温度は図4のような温
度分布曲線によって変化する。ここで内外温度差の比率
をαとすると α=(TB−T∞)/(TBO−T∞) このαは、図5に示すように電池の表面から冷却空気へ
熱伝導率つまりファンの出力によって0から1の間を変
動する。そこで、ファンの出力がOFFのときをα1、
ONのときをα2とし、図1と同じ電池1、ケース8及
びファン6を用いた実験に基づいてこのα1とα2を求
める。すなわち、図13は、これによりファン出力Pと
冷却空気流量Qとの関係を求めた図である。図14は、
同じく実験によって求めた流量Qと熱伝達係数hとの関
係を求めた図である。次に、電池1内部の熱伝導方程式
を解くことにより、図13により熱伝導係数hと内外温
度差比率α1、α2の関係を求める。
ンOFFからON、またはONからOFFによる遅れ時
間を示す図である。すなわち、図6では時間の経過と共
に内外温度差比率はα1からα2に漸減し、図7では時
間の経過と共に内外温度差比率はα2からα1に漸増す
る。これにより、ステップS153、S163に示した
ように、ファンのON、OFFから所定時間は、電池1
の温度が安定しないので、その間に演算された電池1の
内部温度TBOは、実際の内部温度とは相違が生ずる。そ
こで、t時間ONまたはt時間OFFの間は、α1また
はα2の値を補正せずにフローの停止を行なわない。t
時間ON、または、t時間OFFの値は電池1の熱物性
値と形状によるが、厚さ24mmのリチウムイオン電池
の場合で10sec程度で、電池1の温度上昇は、最大で
1℃/min程度であることから上記による電池1への影
響は殆ど生じない。
ン6の出力により電池1の内部温度をより正確に求める
ことができる。図8に示すように、電池1の表面温度T
Bから電池内部温度TBOを予測しようとして安全性を考
慮すると、 TBO=TB+ΔTmax としてΔTは最大値を見込まざるを得ない。ΔTmaxは
ファン6の出力Pと電池表面温度と空気の温度差TB−
T∞に比例するため、ファン6の出力はPmax、温度差
は電池1の耐熱性を考えなければならない最低の空気温
度T∞の場合で、図8中の×印の点となってしまう。つ
まり、電池1の内部温度を高く見積り過ぎて耐熱限度に
達していないのにファン6を駆動するようになる。しか
し、本実施の形態によれば、ファン6の出力と温度差に
よって変化するが、ΔTmax以下の適正値となり、充電
または放電時間ををより長く継続することができる。こ
のときのファン6の出力Pは空気流量Qにより代用する
ことができる。
の発明の実施の形態2を説明する。本実施の形態は、図
9に示すようなファン6制御を行なう場合である。図5
に示すファン出力Pと内外温度差比率αの関係からステ
ップS21でファン6の出力に応じたαを求め、ステッ
プS22で電池1の内部温度TBOを演算する。ステップ
S23でTBOに対するファン6の出力に変更しステップ
S12へ戻る。ステップS13で充放電停止を判断する
温度値は、ステップS22で求めたTBOを用いる。本実
施の形態では、実施の形態1のようにファン出力のステ
ップ変化がないため、フローチャートの中にステップS
153、S163のような遅れ時間を設ける必要がなく
なる。
実施の形態3を説明する。図11において、線L1は電
池の耐熱保証をするときの温度上昇線であり線L1の上
の領域A1にある場合は電池の冷却が必要で、線L1の下
の領域A2にある場合は電池が耐熱温度Tmaxに達しない
と予測されるため冷却が必要ないと考えられる。本実施
の形態では電池の温度TBOと電池の容量からステップS
31で電池の状態が図11の領域A1とA2のどちらにあ
るか判定し、領域A1ならばファン6をON、領域A2な
らばファン6をOFFとする制御を行なう。このような
制御を行なう理由は、電池1の残容量によって温度上昇
する値に限界が出てくるので、耐熱温度に達しないと予
測される場合はファン6を停止してエネルギーの節約を
はかるためである。
ば、その構成を電池の表面の温度とファンの出力による
電池の内外温度差比率から電池内部温度を演算し、その
値を用いてファン制御、充電または放電制御を行なう構
成としたため、従来のようにファンによる電池の冷却効
果が現れていないにも拘らず、ファンの駆動を停止させ
るといった不具合を生ずることなく電池を稼動すること
ができ、充電量または放電量を増加する効果が得られ
る。
形態1のブロック図である。
す図である。
比率の関係を示す図である。
よる遅れ時間を示す図である。
よる遅れ時間を示す図である。
係特性を示す図である。
る。
性を示す図である。
量の関係を求めた図である。
の関係を求めた図である。
外お温度差比率の関係を求めた図である。
ス 2…充電器 4…放電器 5…コントローラ 6…ファン 7a…電池温度センサ 7b…空気温度セ
ンサ 8…ケース
Claims (5)
- 【請求項1】2次電池の表面温度と、 前記電池に対するファンの送風量及び送風温度と、 前記ファンの送風による前記電池の内外温度差比率とか
ら前記電池の最大温度を検出することを特徴とする2次
電池の最大温度検出装置。 - 【請求項2】2次電池の電池表面温度を計測する手段
と、 前記電池に送風するファンの送風量を計測する手段と、 前記ファンによる送風空気温度を計測する手段と、 前記電池の表面温度の計測手段、前記送風量の計測手
段、及び前記送風空気温度の計測手段による計測値から
前記電池の最大温度を算出すべき演算手段を備えたこと
を特徴とする請求項1記載の2次電池の最大温度検出装
置。 - 【請求項3】前記ファンに対するオンオフ制御手段を有
することを特徴とする請求項1記載の2次電池の最大温
度検出装置。 - 【請求項4】前記2次電池の表面温度の計測値に対して
前記ファンの送風出力を1次変化させる制御手段を有す
ることを特徴とする請求項1記載の2次電池の最大温度
検出装置。 - 【請求項5】前記2次電池の容量に応じて前記ファンの
送風出力の制御を行なう制御手段を有することを特徴と
する請求項1記載の2次電池の最大温度検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5569996A JP4032436B2 (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | 2次電池の内部温度演算装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5569996A JP4032436B2 (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | 2次電池の内部温度演算装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09245846A true JPH09245846A (ja) | 1997-09-19 |
JP4032436B2 JP4032436B2 (ja) | 2008-01-16 |
Family
ID=13006154
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5569996A Expired - Fee Related JP4032436B2 (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | 2次電池の内部温度演算装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4032436B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011045853A1 (ja) * | 2009-10-14 | 2011-04-21 | 株式会社 日立製作所 | 電池制御装置およびモーター駆動システム |
JP2018129130A (ja) * | 2017-02-06 | 2018-08-16 | 住友電気工業株式会社 | 電池温度推定装置、電池温度推定方法及びコンピュータプログラム |
CN113791655A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-12-14 | 深圳市科陆电子科技股份有限公司 | 用于储能***的温差控制方法、装置、设备及存储介质 |
JP2022087461A (ja) * | 2020-12-01 | 2022-06-13 | プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 | 推定システム、推定装置、電源装置、および推定方法 |
-
1996
- 1996-03-13 JP JP5569996A patent/JP4032436B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2011045853A1 (ja) * | 2009-10-14 | 2011-04-21 | 株式会社 日立製作所 | 電池制御装置およびモーター駆動システム |
JP5470404B2 (ja) * | 2009-10-14 | 2014-04-16 | 株式会社日立製作所 | 電池制御装置およびモーター駆動システム |
US8947023B2 (en) | 2009-10-14 | 2015-02-03 | Hitachi, Ltd. | Battery control device and motor drive system |
JP2018129130A (ja) * | 2017-02-06 | 2018-08-16 | 住友電気工業株式会社 | 電池温度推定装置、電池温度推定方法及びコンピュータプログラム |
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CN113791655A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-12-14 | 深圳市科陆电子科技股份有限公司 | 用于储能***的温差控制方法、装置、设备及存储介质 |
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