JP2016005304A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車外と連通するダクトから流入する外気よる影響を考慮して温度センサの検出値を補正し、蓄電装置を適切に保護する。
【解決手段】本発明は、複数の蓄電素子から構成される蓄電スタックを備え、ケース内部に蓄電スタックが収容された蓄電パックを搭載する車両であり、ケース内と車外とを連通するダクトを備えている。コントローラは、蓄電スタックの充放電を制御するとともに、蓄電スタックの入出力電力の上限値を制限した入出力制御を行う。コントローラは、温度センサの検出値及び外気温度の温度差情報と電流情報とに基づいてダクトを介した外気温度の影響による温度センサの検出値の変動を検知し、温度センサの検出値を補正する。そして、補正された温度センサの検出値を用いて入出力制御を行うとともに、温度差が大きいほど、温度センサの検出値に対する補正量を大きくし、電流量が大きいほど、補正量を小さくして温度センサの検出値を補正する。
【選択図】図４

Description

本発明は、蓄電装置が搭載される車両において、蓄電装置から発生するガスを車外に排出する排煙ダクトを備えた蓄電装置の温度検出及び温度検出に基づく蓄電装置の保護に関する。

特許文献１の蓄電装置は、電池スタックと、電池スタックを収容する収容ケースと、この収容ケースに設けられた排煙ダクトとを備える。電池スタックは、複数の単電池を含み、排煙ダクトが、車外に接続されている。このとき、電池スタックには、温度を測定するための温度センサが設けられている。

特開２０１２−２２７１２０号公報

排煙ダクトは、車外に連通している。車両の使用者が窓を空けて、窓から車室内の空気が外に出ると、その分、排煙ダクトから電池内に空気が流入する。その結果、収容ケース内に外気が流入し、温度センサが、電池スタックの正確な電池温度を測定することができないことがある。

一方で、例えば、電池温度が高い状態で充放電を行うと電池劣化が促進され易く、また、電池温度が低い状態で充電を行うと、内部抵抗の上昇によって過電圧やハイレート劣化などが生じて電池が劣化する。このため、電池温度に応じて電池スタックの充放電を制御する必要があるが、電池スタックの電池温度が正確に測定できないと、電池スタックを適切に保護することができない。

そこで、本発明は、車外と連通するダクトから流入する外気よる影響を考慮して蓄電装置の温度を検出する温度センサの検出値を補正し、蓄電装置を適切に保護できる車両を提供することを目的とする。

本発明は、複数の蓄電素子から構成される蓄電スタックを備え、ケース内部に蓄電スタックが収容された蓄電パックを搭載する車両である。車両は、ケース内と車外とを連通するダクトと、蓄電スタックの温度を測定する温度センサと、車外の外気温度を測定する外気温センサと、蓄電スタックを流れる電流を測定する電流センサと、蓄電スタックの充放電を制御するとともに、蓄電スタックの入出力電力の上限値を制限した入出力制御を行うコントローラと、を備えることができる。

コントローラは、温度センサの検出値及び外気温度の温度差である温度差情報と、蓄電装置を流れる電流量である電流情報とに基づいて、ダクトを介した外気温度の影響による温度センサの検出値の変動を検知し、検出値の変動の検知に伴い温度差情報及び電流情報に基づいて、温度センサの検出値を補正する。そして、補正された温度センサの検出値を用いて入出力制御を行う。

さらに、コントローラは、補正された温度センサの検出値を用いて入出力制御を行う場合に、温度差が大きいほど、温度センサの検出値に対する補正量を大きくし、電流量が大きいほど、補正量を小さくして温度センサの検出値を補正することができる。

本発明によれば、温度センサの検出値の変動が、外気温度の影響によるものであるか否かを判定し、温度センサの検出値と外気温度の温度差に基づいて温度センサの検出値を補正する。このため、外気温度の影響によって生じる温度センサの測定ズレが生じても、外気温度の影響による検出値の変動に伴って蓄電スタックの保護のための入出力制御（保護処理）を行うことができる。そして、外気温度の影響による蓄電スタックの温度変動に応じてその都度温度センサの検出値を補正すればよく、上記測定ズレを見越して予め蓄電スタックの入出力電力を低く制限しておく必要がないため、燃費悪化を抑制することができる。

また、温度センサの検出値に対する補正は、温度差が大きいほど、補正量を大きくし、電流量が大きいほど、補正量を小さくするので、外気温度よる要因が大きいときは、温度センサの検出値の変動を高く見積もり、蓄電スタックをより安全側に保護しつつ、電流量に基づく蓄電スタック自身の発熱による要因が大きいときには、外気温度の影響による検出値の変動を低く見積もり、蓄電スタックの充放電の温度変動を考慮した蓄電スタックの保護を図ることができる。

車両に搭載される電池システムの構成を示す図である。 車室内に搭載された電池パックの構成を示す図である。 排煙ダクトを通じた電池パックへの外気流入による温度センサの検出値の変化と電流値の変化との関係を示す図である（電池温度＜外気温）。 電池システムの電池高温異常判定処理を示すフローチャートである。 外気流入による温度上昇の判定閾値ＤＴ_ｈｔｍｐ_ｐｔｈ（＞０）を算出するマップ（マップＡ）の一例を示す図である。 外気温と電池温度との温度差及び発熱量（電流値）に応じた温度オフセット量（＞０）の算出マップ（マップＢ）の一例を示す図である。 温度降下の判定閾値ＤＴ_ｈｔｍｐ_ｍｔｈを算出するマップ（マップＣ）の一例を示す図である。 排煙ダクトを通じた電池パックへの外気流入による温度センサの検出値の変化と電流値の変化との関係を示す図である（電池温度＞外気温）。 電池システムの許容入力電力（Ｗｉｎ）の設定処理を示すフローチャートである。 外気流入による温度降下の判定閾値ＤＴ_ｄｅｐ_ｍｔｈ（＜０）を算出するマップ（マップＡ１）の一例を示す図である。 外気温と電池温度との温度差及び発熱量（電流値）に応じた温度オフセット量（＜０）の算出マップ（マップＢ１）の一例を示す図である。 温度上昇の判定閾値ＤＴ_ｄｅｐ_ｐｔｈを算出するマップ（マップＣ１）の一例を示す図である。

以下、本発明の実施例について説明する。

図１は、本実施例の電池システムの構成を示す図である。図１に示す電池システムは、例えば、車両に搭載することができる。車両としては、例えば、ＨＶ（Hybrid Vehicle）、ＰＨＶ（Plug-in Hybrid Vehicle）、ＥＶ（Electric Vehicle）がある。

組電池（蓄電スタックに相当する）１は、直列に接続された複数の単電池（蓄電素子に相当する）２を有する。単電池２としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタを用いることができる。

単電池２の数は、組電池１の要求出力などに基づいて、適宜設定することができる。本実施例の組電池１では、すべての単電池２が直列に接続されているが、組電池１には、並列に接続された複数の単電池２が含まれていてもよい。

監視ユニット２０は、組電池１の端子間電圧を検出したり、各単電池２の端子間電圧を検出したりし、検出結果をコントローラ３０に出力する。電流センサ２１は、組電池１に流れる電流を検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。温度センサ２２は、組電池１（単電池２）の電池温度ＴＢを検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。

組電池１は、正極ラインＰＬ及び負極ラインＮＬを介してインバータ２３に接続されている。正極ラインＰＬ及び負極ラインＮＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがそれぞれ設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇは、コントローラ３０からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。

インバータ２３は、組電池１から出力された直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ・ジェネレータ２４に出力する。モータ・ジェネレータ２４としては、例えば、三相交流モータを用いることができる。モータ・ジェネレータ２４は、インバータ２３から出力された交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。モータ・ジェネレータ２４によって生成された運動エネルギを、車輪に伝達することにより、車両を走行させることができる。

車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータ２４は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ（交流電力）に変換する。インバータ２３は、モータ・ジェネレータ２４が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を組電池１に出力する。これにより、組電池１は、回生電力を蓄えることができる。

なお、組電池１とインバータ２３とは、昇圧回路を介して接続するようにしてもよい、昇圧回路を用いることにより、組電池１の出力電圧を昇圧することができる。また、昇圧回路は、インバータ２３から組電池１への出力電圧を降圧することができる。

コントローラ３０は、メモリ３１を有しており、メモリ３１は、コントローラ３０が所定の処理（例えば、本実施例で説明する処理）を行うための各種の情報を記憶している。本実施例では、メモリ３１が、コントローラ３０に内蔵されているが、メモリ３１を、コントローラ３０の外部に設けることもできる。

コントローラ３０には、外気温センサ２５による検出結果が出力される。外気温センサ２５は、例えば、１つ又は複数の温度センサで構成することができ、車外の気温（外気温Ｔ_ｏｕｔ）を測定する。

コントローラ３０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替えることにより、組電池１およびインバータ２３の接続を行い、図１に示す電池システムが、起動状態（Ｒｅａｄｙ−Ｏｎ）となる。コントローラ３０には、車両のイグニッションスイッチのオン／オフ（ＩＧ−ＯＮ／ＩＧ−ＯＦＦ）に関する情報が入力され、コントローラ３０は、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わることに応じて、電池システムを起動する。

一方、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったとき、コントローラ３０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンからオフに切り替える。これにより、組電池１およびインバータ２３の接続が遮断され、電池システムは、停止状態（Ｒｅａｄｙ−Ｏｆｆ）となる。

図２は、車室内に搭載された電池パックの構成を示す図である。図２の例において、ＦＲ方向は、車両１００の前方方向、ＲＨ方向は、ＦＲ方向に直交する車両１００の左右方向を示している。組電池１は、ケースＣ内に収容されて電池パック１０（蓄電パックに相当する）を構成する。電池パック１０は、例えば、車両１００の車室内に配置されるシート（前席又は後部座席）１０１の下に搭載することができる。

組電池１を収容するケースＣには、ブロア４が接続され、ブロア４の上流側に吸気ダクト３が接続されている。吸気ダクト３の端部は、車室内に面する吸気口３ａに接続されている。組電池１は、ケースＣ内部に取り込まれた車室内の空気によって冷却される。また、吸気ダクト３が接続される反対側のケースＣには、排気ダクト５が接続される。吸気ダクト３を介して電池パック１０内に流入した車室内の空気が、組電池１０と熱交換を行い、排気ダクト５を通じて排気口５ａから車室内に排気される。

組電池１を構成する複数の単電池２は、例えば、図２に示すように、ＲＨ方向に並んで配置することができる。単電池２には、単電池２内部で発生するガスを外部に排出するための排出弁を設けることができる。単電池２は、公知のように、充放電を行う発電要素と、発電要素を収容する電池ケースとを有することができる。発電要素は、正極板と、負極板と、正極板および負極板の間に配置されたセパレータとを有する。セパレータには、電解液が染み込んでいる。また、電池ケースの内部において、発電要素の周囲には、余剰液として電解液が存在している。

排出弁は、充放電に伴う発電要素の温度上昇によって気化した電解液等のガスを単電池２の外部に排出するためのものである。例えば、ガスの発生によって高くなる内圧に対して排出弁が破断等することで、内部のガスを単電池２の外部に排出することができる。

図２の例において、単電池２の上面に排出弁を設けることができ、複数の各単電池２の排出弁に対応して、電池パック１０の内部に、ＲＨ方向に延びる排煙経路Ｓを設けることができる。排煙経路Ｓは、電池パック１０から車室内にガスが流入しないように隔離された経路である。排煙経路Ｓは、車外に連通する排煙ダクト６と接続されている。排煙ダクト６の一端側は、電池パック１０の排煙経路Ｓと接続され、他端側は、車外（車室外）と接続されている。

そして、温度センサ２２は、組電池１のうち、互いに異なる複数の箇所に設けることもできる。図２の例では、組電池１の長手方向（ＲＨ方向）において、中央部位及び端部部位にそれぞれ３つ設けている。複数の温度センサ２２の検出温度を用いる場合、組電池１の温度は、複数の検出温度のうちの最小値、最大値や複数の検出温度の中央値や平均値などを適宜用いることができる。なお、温度センサ２２は、組電池１の一箇所に設けるように構成してもよい。

さらに、温度センサ２２は、排煙経路Ｓ内に複数設けることができる。なお、排煙経路Ｓ内ではなく、排煙経路Ｓに外側に隣接して（例えば、排煙経路Ｓの外側に接するように）設けることもできる。

単電池２（組電池１）から排出されるガスは、排煙ダクト６を通じて車外に排気し、電池パック１０から車室内に流入しないように構成されているが、排煙ダクト６が車外に連通している。このため、図３に示すように、車両１００の使用者が窓を空けて、窓から車室内の空気が外に出ると、その分、排煙ダクト６から電池パック１０（排煙経路Ｓ）内に空気が流入する。図３において、実線は、温度センサ２２の検出値、二点鎖線は、窓開け期間における実際の電池温度ＴＢである。

排煙経路Ｓ内に設けられている温度センサ２２は、排煙ダクト６から流入した外気の影響を受けると、「測温ずれ」を起こす。例えば、外気温Ｔ_ｏｕｔよりも実際の電池温度ＴＢが小さくても、温度センサ２２の検出値が外気温Ｔ_ｏｕｔの影響で急激に上昇し、組電池１の実際の電池温度ＴＢを測定することができない。排煙経路Ｓに隣接して温度センサ２２を設ける場合も同様である。

このため、組電池１の劣化を考慮して電池温度ＴＢに応じ、組電池１の入出力の上下限電力を低く制限する必要があるが、外気温Ｔ_ｏｕｔの影響によって「測温ずれ」が生じると、組電池１の電池温度ＴＢを正確に測定できないため、電池温度ＴＢに応じた組電池１の入出力制限、つまり、組電池１の高温異常検出を行うことができなかった。

また、外気温Ｔ_ｏｕｔの影響によって生じる「測温ずれ」を見越して、予め組電池１の入出力の上下限電力を低く制限してしまうと、燃費が悪化してしまう。

そこで、本実施例では、車外と連通する排煙経路Ｓに設けられる温度センサ２２の検出値が変動した場合に、外気温による影響であるか否かを判別するとともに、外気温の影響によって温度センサ２２の検出値が変動したと判別されるときに、電池温度ＴＢを検出する温度センサ２２の検出値を補正し、補正された電池温度（ＴＢ_ｈｔｍｐ）を用いて組電池１の高温異常検出を行うようにする。なお、外気温の影響によって温度センサ２２の検出値が変動していないと判別されるときは、温度センサ２２の検出値を補正せずに、温度センサ２２の検出値をそのまま用いて組電池１の高温異常検出を行う。

図４は、本実施例における電池システムの電池高温異常判定処理を示すフローチャートである。コントローラ３０は、図４に示す処理を所定のタイミングで、かつ任意の間隔で繰り返し行うことができる。

図４に示すように、コントローラ３０は、ステップＳ１０１において、各フラグｂｘｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐ、ｂｘｏｆｆｓｅｔ_ｄｅｐをＯＦＦに初期化し、変数Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐ、Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｄｅｐをそれぞれ０に初期化する。

コントローラ３０は、ステップＳ１０２において、電池温度ＴＢ、電流値Ｉｂ、外気温Ｔ_ｏｕｔを各センサからそれぞれ取得する。コントローラ３０は、ステップＳ１０３において、外気温Ｔ_ｏｕｔが電池温度ＴＢよりも高いか否かを判別する。外気温Ｔ_ｏｕｔが電池温度ＴＢよりも高いとき、コントローラ３０は、図４に示す電池高温異常判定処理を行い、外気温Ｔ_ｏｕｔが電池温度ＴＢよりも低いとき、コントローラ３０は、図９に示す許容入力電力の設定処理を行う。

コントローラ３０は、外気温Ｔ_ｏｕｔが電池温度ＴＢよりも高いとき、ステップＳ１０４に進み、ｂｘｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐがＯＦＦであるか否かを判別する。ｂｘｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐがＯＮである場合、温度オフセット量（補正値）が適用されている状態、すなわち、温度センサ２２の検出値が補正されている状態を示す。

コントローラ３０は、ｂｘｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐがＯＦＦであるとき、ステップＳ１０５に進み、外気流入による温度上昇の判定閾値ＤＴ_ｈｔｍｐ_ｐｔｈ（＞０）を算出する。

ここで、図３に示すように、温度センサ２２の検出値が大きく変化する要因としては、排煙ダクト６を通じて外気が電池パック１０（排煙経路Ｓ）内に流入する場合と、組電池１の電流値Ｉｂとが挙げられる。組電池１は充放電によって発熱し、その発熱量は、内部抵抗×電流値Ｉｂの二乗となるので、外気の影響以外にも組電池１自身の充放電による発熱を考慮し、外気の影響による温度センサ２２の検出値の変動を判定する必要がある。

図５は、外気流入による温度上昇の判定閾値ＤＴ_ｈｔｍｐ_ｐｔｈ（＞０）を算出するマップ（マップＡ）の一例を示す図である。温度上昇は、単位時間当たりの温度上昇率（ｄＴ／ｄｔ＞０）である。

図５に示すマップＡは、縦軸に温度差Ｔ_ｏｕｔ−ＴＢ、横軸にＩｂ^２（発熱量）を規定し、温度差が大きく、発熱量（電流値Ｉｂ）が大きくなるほど、温度上昇の判定閾値ＤＴ_ｈｔｍｐ_ｐｔｈが大きくなるように設定されている。つまり、充放電による組電池１自身の発熱量が大きいとき、温度センサ２２の検出値の変動の要因として、外気温の影響が小さいと判定し、充放電による組電池１自身の発熱量が小さいとき、温度センサ２２の検出値の変動の要因として外気温の影響が大きいものと判定する。

例えば、図５の「小」と付された箇所において、１０秒で２℃の温度変化があった場合、発熱量が小さいので、温度差が小さくても温度センサ２２の検出値の変動は、外気温が要因であると判断されるように、判定閾値ＤＴ_ｈｔｍｐ_ｐｔｈが小さく算出される。一方、「大」と付された箇所では、例えば、１０秒で１０℃温度変化があったにもかかわらず、発熱量が大きい。この場合、温度差が大きくても温度センサ２２の検出値の変動は、外気温よりも組電池１自身の発熱による要因が大きいものとして、判定閾値ＤＴ_ｈｔｍｐ_ｐｔｈが大きく算出される。なお、図５の例において、温度変化なしの領域を設定することができる。

コントローラ３０は、ステップＳ１０５において、温度センサ２２及び外気温センサ２５の各検出値を用いて温度差Ｔ_ｏｕｔ−ＴＢを算出し、算出された温度差Ｔ_ｏｕｔ−ＴＢと、電流センサ２１で検出された電流値Ｉｂに基づいて、図５に示すマップＡから判定閾値ＤＴ_ｈｔｍｐ_ｐｔｈを算出することができる。

コントローラ３０は、ステップＳ１０５において判定閾値ＤＴ_ｈｔｍｐ_ｐｔｈを算出すると、ステップＳ１０６に進む。コントローラ３０は、ステップＳ１０２で検出された電池温度ＴＢから単位時間当たりの温度変化率ｄＴ／ｄｔを算出し、温度変化率ｄＴ／ｄｔ（＞０）が判定閾値ＤＴ_ｈｔｍｐ_ｐｔｈよりも大きいか否かを判別する。コントローラ３０は、温度変化率ｄＴ／ｄｔが判定閾値ＤＴ_ｈｔｍｐ_ｐｔｈよりも大きいとき、温度センサ２２の検出値に、外気温の影響による温度変動があったものと判断する。

コントローラ３０は、ステップＳ１０６において温度センサ２２の検出値に、外気温の影響による温度変動があったものと判別されると、ステップＳ１０７に進み、温度差Ｔ_ｏｕｔ−ＴＢ及び電流値Ｉｂ（発熱量Ｉｂ^２）に応じた温度オフセット量（補正値）Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐを算出する。

図６は、外気温Ｔ_ｏｕｔと温度センサ２２の検出値との温度差Ｔ_ｏｕｔ−ＴＢと電流値Ｉｂに基づく発熱量に応じた温度オフセット量（補正値）の算出マップの一例を示す図である。図６に示すマップＢにおいて、横軸が温度差Ｔ_ｏｕｔ−ＴＢ、縦軸がＩｂ^２（発熱量）である。

図６に示すように、温度オフセット量Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐ（＞０）は、温度差Ｔ_ｏｕｔ−ＴＢが大きいほど、大きくなるように規定されている。これは、外気温よる要因が大きく温度センサ２２の検出値の「測温ずれ」が大きいと判断し、温度センサ２２の検出値に対する補正値も大きく規定するためのである。

一方、温度オフセット量Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐは、発熱量（電流値）が大きいほど、小さくなるように規定されている。これは、外気温よりも組電池１自身の発熱による要因が大きいときは、温度センサ２２の検出値の「測温ずれ」が小さいと判断し、温度センサ２２の検出値に対する補正値を小さくすることで、実際の電池温度ＴＢが温度センサ２２の検出値に近いものとするためである。

コントローラ３０は、ステップＳ１０７において温度オフセット量（補正値）Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐを算出した後、ステップＳ１０８においてｂｘｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐをＯＮに設定し、ステップＳ１１０に進む。

コントローラ３０は、ステップＳ１１０において、補正後の電池温度ＴＢ_ｈｔｍｐを算出する。具体的には、電池温度ＴＢに、温度オフセット量Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐを加算して補正後の電池温度ＴＢ_ｈｔｍｐを算出する。

コントローラ３０は、補正値ＴＢ_ｈｔｍｐと電池高温閾値ＨＴＭＰとを比較し（Ｓ１１１）、電池温度ＴＢ_ｈｔｍｐが電池高温閾値ＨＴＭＰよりも大きい場合、組電池１が高温異常状態であると判定する（Ｓ１１２）。電池温度ＴＢ_ｈｔｍｐが電池高温閾値ＨＴＭＰ以下である場合、コントローラ３０は、ステップＳ１０２に戻り、電池高温異常判定処理等を繰り返し行う。

なお、ステップＳ１０６において、コントローラ３０は、温度変化率ｄＴ／ｄｔが判定閾値ＤＴ_ｈｔｍｐ_ｐｔｈ以下であるとき、温度センサ２２の検出値に外気による変動がないものとしてステップＳ１０９に進み、温度オフセット量Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐを「０」に設定する。電池温度ＴＢに対する０補正、すなわち、補正後の電池温度ＴＢ_ｈｔｍｐ＝電池温度ＴＢが算出されるようにする（Ｓ１１０）。

コントローラ３０は、組電池１が高温異常状態であると判定されると、組電池１を保護するために、上述したような上下限電力を低く制限した組電池１の充放電制御を行うことができる。なお、電池温度に応じて上下限電力を低く制限する組電池１の充放電制御として、例えば、特開２００８−２２００８８号公報に記載の手法を適用することができる。

本実施例では、外気温Ｔ_ｏｕｔが電池温度ＴＢよりも高いとき、温度センサ２２の検出値の変動の要因が、外気温Ｔ_ｏｕｔの影響によるものであるか否かを判定し、外気温Ｔ_ｏｕｔと温度センサ２２の検出値（ＴＢ）との温度差に応じて、温度オフセット量Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐ分だけ、温度センサ２２の検出値を補正し、電池温度を高く見積もって電池高温異常判定処理を行う。

このように構成することで、外気温の影響によって生じる温度センサ２２の「測温ずれ」が生じても、外気温の影響による組電池１の温度上昇に対する電池保護を適切に行うことができる。そして、外気温の影響による組電池１の温度変動に応じてその都度温度センサ２２の検出値を補正すればよく、外気温Ｔ_ｏｕｔの影響によって生じる「測温ずれ」を見越して余分に組電池１の入出力の上下限電力を低く制限しておく必要がないため、燃費悪化を抑制することができる。

また、温度オフセット量Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐは、温度差Ｔ_ｏｕｔ−ＴＢが大きいほど、大きくなり、発熱量（電流値）が大きいほど、小さくなるように規定されている。つまり、外気温よる要因が大きいときは、温度センサ２２の検出値に対する補正値も大きくして実際の電池温度ＴＢよりも高く見積もり、高く見積もった電池温度で電池高温異常判定処理を行うことで、外気温による温度変動に応じた組電池１の保護をより安全側で行うことができる。

一方、外気温よりも組電池１自身の発熱による要因が大きいときには、組電池１の実際の電池温度ＴＢ側に近い電池温度で電池高温異常判定処理を行うことで、外気温の影響を低く見積もって組電池１を保護することができる。つまり、外気温Ｔ_ｏｕｔの影響によって生じる「測温ずれ」による温度変動を高く見積もらずに、電池高温異常判定処理を行うことで、組電池１の充放電の温度変動を考慮した電池保護を図ることができる。

次に、ステップＳ１０４において、ｂｘｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐがＯＮである場合について説明する。ｂｘｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐがＯＮであるとき、温度センサ２２によって検出された検出値に対して補正値が適用された電池温度ＴＢ_ｈｔｍｐの状態であるため、外気温の影響を受けなくなったときは、補正されている電池温度ＴＢ_ｈｔｍｐを、温度センサ２２によって検出される電池温度ＴＢに戻す必要がある。

そこで、コントローラ３０は、温度オフセット量Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐが加算されて電池温度ＴＢ_ｈｔｍｐが適用されている場合、外気温の影響が解消されているかを判定し、外気温の影響がないと判別される場合には、温度オフセット量Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐの適用しないようにする制御する。

コントローラ３０は、ステップＳ１１３において、組電池１の温度降下の判定閾値ＤＴ_ｈｔｍｐ_ｍｔｈを算出する。温度降下は、単位時間当たりの温度降下率（ｄＴ／ｄｔ＜０）である。

図７に示すマップＣは、縦軸に判定閾値ＤＴ_ｈｔｍｐ_ｍｔｈ、横軸にＩｂ^２（発熱量）が規定されており、発熱量が小さいほど、温度降下率の判定閾値ＤＴ_ｈｔｍｐ_ｍｔｈがより小さく算出されるように設定されている。なお、図５に示したマップＡとは異なり、図７に示すマップＣは降下側なので、判定閾値ＤＴ_ｈｔｍｐ_ｍｔｈは、負の値とすることができ、判定閾値ＤＴ_ｈｔｍｐ_ｍｔｈが小さいことは、絶対値として大きいことを意味している。

コントローラ３０は、電流センサ２１で検出された電流値に基づいて、図７に示すマップＣから判定閾値ＤＴ_ｈｔｍｐ_ｍｔｈを算出すると、ステップＳ１１４に進む。コントローラ３０は、ステップＳ１０２で検出された電池温度ＴＢから単位時間当たりの温度変化率ｄＴ／ｄｔを算出し、温度変化率ｄＴ／ｄｔ（＜０）が判定閾値ＤＴ_ｈｔｍｐ_ｍｔｈよりも小さい（絶対値として大きい）か否かを判別する。コントローラ３０は、温度変化率ｄＴ／ｄｔが閾値ＤＴ_ｈｔｍｐ_ｍｔｈよりも小さいとき、外気温による影響がなくなったものと判断し、設定されていた温度オフセット量（補正値）Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐを「０」に設定し（Ｓ１１５）、ｂｘｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐをＯＦＦに設定する（Ｓ１１６）。

一方、コントローラ３０は、ステップＳ１１４において、温度変化率ｄＴ／ｄｔが判定閾値ＤＴ_ｈｔｍｐ_ｍｔｈよりも大きいと判別された場合、ステップＳ１１７に進み、外気温による影響がなくなっていないものと判断し、設定されていた温度オフセット量Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐの補正値の適用が継続されるように、Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐに前回値が設定される。

図８は、排煙ダクト６を通じた電池パック１０への外気流入による温度センサ２２の検出値の変化と電流値Ｉｂの変化との関係を示す図である。図８の例では、外気温Ｔ_ｏｕｔが電池温度ＴＢも低い場合に、排煙経路Ｓ内に設けられている温度センサ２２が、排煙ダクト６から流入した外気の影響を受けて低温側に「測温ずれ」を起こす一例を示したものである。

例えば、外気温Ｔ_ｏｕｔよりも実際の電池温度ＴＢが高くても、温度センサ２２の検出値が外気温Ｔ_ｏｕｔの影響で急激に降下（低下）し、同様に、組電池１の実際の電池温度ＴＢを測定することができない。

組電池１（単電池２）は、電池温度ＴＢが低い状態で充電されると、内部抵抗が高いために、上限電圧を超えた充電が行われたり、ハイレート劣化が生じたりすることが知られている。このため、上述した外気温の影響による温度上昇と同様に、外気温の影響によって温度が降下する変動を判別して電池温度ＴＢを検出する温度センサ２２の検出値を補正し、補正された電池温度ＴＢ_ｈｔｍｐを用いて組電池１の入力制限を行うことができる。

図９は、本実施例における電池システムの許容入力電力（Ｗｉｎ）の設定処理を示すフローチャートである。図９に示す処理は、コントローラ３０によって遂行され、図４のステップＳ１０３において、外気温Ｔ_ｏｕｔが電池温度ＴＢよりも低いときに行われる。

図９に示すように、コントローラ３０は、ステップＳ１０３において、ステップＳ１０２で検出された電池温度ＴＢ、外気温Ｔ_ｏｕｔに基づいて、外気温Ｔ_ｏｕｔが電池温度ＴＢよりも低いとき（Ｓ１０３のＮＯ）、ステップＳ１１０１に進む。

コントローラ３０は、ステップＳ１１０１において、ｂｘｏｆｆｓｅｔ_ｄｅｐがＯＦＦであるか否かを判別する。ｂｘｏｆｆｓｅｔ_ｄｅｐがＯＮである場合、温度オフセット量（補正値）が適用されている状態、すなわち、温度センサ２２の検出値が補正されている状態を示す。

コントローラ３０は、ｂｘｏｆｆｓｅｔ_ｄｅｐがＯＦＦであるとき、ステップＳ１１０２に進み、外気流入による温度降下の判定閾値ＤＴ_ｄｅｐ_ｍｔｈ（＜０）を算出する。

図１０は、外気流入による温度降下の判定閾値ＤＴ_ｄｅｐ_ｍｔｈ（＜０）を算出するマップ（マップＡ１）の一例を示す図である。温度降下は、単位時間当たりの温度降下率（ｄＴ／ｄｔ＜０）である。

図１０に示すマップＡ１は、縦軸に温度差Ｔ_ｏｕｔ−ＴＢ、横軸にＩｂ^２（発熱量）を規定し、温度差が大きく、発熱量（電流値Ｉｂ）が小さくなるほど、温度降下の判定閾値ＤＴ_ｄｅｐ_ｍｔｈが大きくなるように設定されている。つまり、充放電による組電池１自身の発熱量が小さいとき、温度センサ２２の検出値の変動の要因として、外気温の影響が大きいと判定し、充放電による組電池１自身の発熱量が大きいとき、温度センサ２２の検出値の変動の要因として外気温の影響が小さいものと判定する。なお、図１０の例においても、温度変化なしの領域を設定することができる。

コントローラ３０は、ステップＳ１１０２において、温度センサ２２及び外気温センサ２５の各検出値を用いて温度差Ｔ_ｏｕｔ−ＴＢを算出し、算出された温度差Ｔ_ｏｕｔ−ＴＢと、電流センサ２１で検出された電流値Ｉｂに基づいて、図１０に示すマップＡ１から判定閾値ＤＴ_ｄｅｐ_ｍｔｈを算出することができる。

コントローラ３０は、ステップＳ１１０３において、ステップＳ１０２で検出された電池温度ＴＢから単位時間当たりの温度変化率ｄＴ／ｄｔを算出し、温度変化率ｄＴ／ｄｔ（＜０）が判定閾値ＤＴ_ｄｅｐ_ｍｔｈよりも小さいか（絶対値として大きいか）否かを判別する。コントローラ３０は、温度変化率ｄＴ／ｄｔが判定閾値ＤＴ_ｄｅｐ_ｍｔｈよりも小さいとき、温度センサ２２の検出値に、外気温の影響による温度変動があったものと判断する。

コントローラ３０は、ステップＳ１１０４において、温度差Ｔ_ｏｕｔ−ＴＢ及び電流値Ｉｂ（発熱量Ｉｂ^２）に応じた温度オフセット量（補正値）Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐを算出する。このとき、温度降下側なので、補正値として算出される温度オフセット量は、負の値が適用される。

図１１は、外気温Ｔ_ｏｕｔと温度センサ２２の検出値との温度差Ｔ_ｏｕｔ−ＴＢと電流値Ｉｂに基づく発熱量に応じた温度オフセット量（＜０）の算出マップの一例を示す図である。図１１に示すマップＢ１は、横軸が温度差Ｔ_ｏｕｔ−ＴＢ、縦軸がＩｂ^２（発熱量）である。図１１に示すマップＢ１において、温度オフセット量Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｄｅｐは、図６に示したマップＢと同様であり、温度差Ｔ_ｏｕｔ−ＴＢが大きいほど、温度オフセット量が小さく（絶対値として大きく）なるように規定されている。また、発熱量（電流値）が大きいほど、大きく（絶対値として小さく）なるように規定されている。

コントローラ３０は、ステップＳ１１０４において温度オフセット量（補正値）Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｄｅｐを算出した後、ステップＳ１１０５においてｂｘｏｆｆｓｅｔ_ｄｅｐをＯＮに設定し、ステップＳ１１０７に進む。

コントローラ３０は、ステップＳ１１０７において、補正後の電池温度ＴＢ_ｄｅｐを算出する。具体的には、電池温度ＴＢに、温度オフセット量Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｄｅｐを加算して補正後の電池温度ＴＢ_ｄｅｐを算出する。このとき、温度オフセット量Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｄｅｐは、負の値であるので、電池温度ＴＢから温度オフセット量Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｄｅｐを減算する補正となる。

コントローラ３０は、電池温度ＴＢ_ｄｅｐ、電流センサ２１で検出された電流値Ｉｂを用いて、組電池１の許容入力電力Ｗｉｎを算出する（Ｓ１１０８）。コントローラ３０は、算出された許容入力電力Ｗｉｎを充電電力の上限値として組電池１の充放電制御を行う。なお、電池温度及び電流値を用いた許容入力電力Ｗｉｎの設定は、例えば、特許第５２２３９２０号に記載の手法を適用することができる。

なお、ステップＳ１１０３において、コントローラ３０は、温度変化率ｄＴ／ｄｔが判定閾値ＤＴ_ｄｅｐ_ｍｔｈ以上であるとき、温度センサ２２の検出値に対して外気による変動がないものとしてステップＳ１１０６に進み、温度オフセット量Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｄｅｐを「０」に設定する。補正後の電池温度ＴＢ_ｄｅｐ＝電池温度ＴＢが算出されるようにする（Ｓ１１０７）。

また、図９に示す処理においても同様に、電池温度を補正した後、外気温の影響を受けなくなったときは、温度オフセット量Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｄｅｐが加算（減算）されて補正されている電池温度ＴＢ_ｈｔｍｐを、温度センサ２２によって検出される電池温度ＴＢに戻す必要がある。

このため、コントローラ３０は、ステップＳ１１０１において、ｂｘｏｆｆｓｅｔ_ｄｅｐがＯＮである場合、ステップＳ１１０９に進み、外気温の影響が解消されているかを判定し、外気温の影響がないと判別される場合には、温度オフセット量Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｄｅｐを適用しないようにする制御する。

コントローラ３０は、ステップＳ１１０９において、組電池１の温度上昇の判定閾値ＤＴ_ｄｅｐ_ｐｔｈを算出する。温度上昇は、単位時間当たりの温度上昇率（ｄＴ／ｄｔ＞０）である。

図１２に示すマップＣ１は、縦軸に判定閾値ＤＴ_ｄｅｐ_ｐｔｈ、横軸にＩｂ^２（発熱量）が規定されており、発熱量が小さいほど、温度上昇率の判定閾値ＤＴ_ｄｅｐ_ｐｔｈがより小さく算出されるように設定されている。なお、図１０に示したマップＡ１とは異なり、図１２に示すマップＣ１は上昇側なので、判定閾値ＤＴ_ｄｅｐ_ｐｔｈは、正の値とすることができる。

コントローラ３０は、電流センサ２１で検出された電流値に基づいて、図１２に示すマップＣ１から判定閾値ＤＴ_ｄｅｐ_ｐｔｈを算出すると、ステップＳ１１１０に進む。コントローラ３０は、ステップＳ１０２で検出された電池温度ＴＢから単位時間当たりの温度変化率ｄＴ／ｄｔを算出し、温度変化率ｄＴ／ｄｔ（＞０）が判定閾値ＤＴ_ｄｅｐ_ｐｔｈよりも大きいか否かを判別する。コントローラ３０は、温度変化率ｄＴ／ｄｔが閾値ＤＴ_ｄｅｐ_ｐｔｈよりも大きいとき、外気温による影響がなくなったものと判断し、設定されていた温度オフセット量（補正値）Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｄｅｐを「０」に設定し（Ｓ１１１１）、ｂｘｏｆｆｓｅｔ_ｄｅｐをＯＦＦに設定する（Ｓ１１１２）。

一方、コントローラ３０は、ステップＳ１１１０において、温度変化率ｄＴ／ｄｔが判定閾値ＤＴ_ｄｅｐ_ｐｔｈよりも小さいと判別された場合、ステップＳ１１１３に進み、外気温による影響がなくなっていないものと判断し、設定されていた温度オフセット量Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｄｅｐの補正値の適用が継続されるように、Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｄｅｐに前回値が設定される。

本実施例では、外気温Ｔ_ｏｕｔが電池温度ＴＢよりも低いとき、温度センサ２２の検出値の変動の要因が、外気温Ｔ_ｏｕｔの影響によるものであるか否かを判定し、外気温Ｔ_ｏｕｔと温度センサ２２の検出値（ＴＢ）との温度差に応じて、温度オフセット量Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｄｅｐ分だけ、温度センサ２２の検出値を補正し、電池温度をより低く見積もって、組電池１の許容入力電力Ｗｉｎを設定する。

このように構成することで、外気温の影響による組電池１の温度降下に対する電池保護を適切に行えるとともに、外気温の影響による組電池１の温度変動に応じてその都度温度センサ２２の検出値を補正すればよく、外気温Ｔ_ｏｕｔの影響によって生じる「測温ずれ」を見越して余分に組電池１の許容入力電力を低く制限しておく必要がないため、燃費悪化を抑制することができる。

また、上述した温度オフセット量Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｈｔｍｐと同様に、温度オフセット量Ｔ_ｏｆｆｓｅｔ_ｄｅｐは、温度差Ｔ_ｏｕｔ−ＴＢが大きいほど、大きくなり、発熱量（電流値）が大きいほど、小さくなるように規定されている。このため、外気温よる要因が大きいときは、外気温Ｔ_ｏｕｔの影響によって生じる「測温ずれ」による温度変動を高く見積もり、組電池１の許容入力電力をより小さく制限して組電池１をより安全側に保護しつつ、外気温よりも組電池１自身の発熱による要因が大きいときには、外気温Ｔ_ｏｕｔの影響によって生じる「測温ずれ」による温度変動を高く見積もらずに、組電池１の充放電の温度変動を考慮した電池保護を図ることができる。

１：組電池、２：単電池、３：吸気ダクト、３ａ：吸気口、４：ブロア、５：排気ダクト、５ａ：排気口、６：排煙ダクト、２０：監視ユニット、２１：電流センサ、２２：温度センサ、２３：インバータ、２４：モータ・ジェネレータ、２５：外気温センサ、３０：コントローラ、３１：メモリ、１００：車両、１０１：シートＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ：システムメインリレー、ＰＬ：正極ライン、ＮＬ：負極ライン、Ｃ：ケース、Ｓ：排煙経路

Claims (1)

1. 複数の蓄電素子から構成される蓄電スタックを備え、ケース内部に前記蓄電スタックが収容された蓄電パックを搭載する車両であって、
   前記ケース内と車外とを連通するダクトと、
   前記蓄電スタックの温度を測定する温度センサと、
   車外の外気温度を測定する外気温センサと、
   前記蓄電スタックを流れる電流を測定する電流センサと、
   前記蓄電スタックの充放電を制御するとともに、前記蓄電スタックの入出力電力の上限値を制限した入出力制御を行うコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、前記温度センサの検出値及び前記外気温度の温度差である温度差情報と、前記蓄電装置を流れる電流量である電流情報とに基づいて、前記ダクトを介した外気温度の影響による前記温度センサの検出値の変動を検知し、前記検出値の変動の検知に伴い前記温度差情報及び前記電流情報に基づいて、前記温度センサの検出値を補正し、補正された前記温度センサの検出値を用いて前記入出力制御を行うとともに、
   さらに、前記温度差が大きいほど、前記温度センサの検出値に対する補正量を大きくし、前記電流量が大きいほど、前記補正量を小さくして前記温度センサの検出値を補正することを特徴とする車両。
   

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