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JP2018147680A - Temperature abnormality determination device, temperature abnormality determination method, and computer program - Google Patents

Temperature abnormality determination device, temperature abnormality determination method, and computer program Download PDF

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JP2018147680A JP2017041016A JP2017041016A JP2018147680A JP 2018147680 A JP2018147680 A JP 2018147680A JP 2017041016 A JP2017041016 A JP 2017041016A JP 2017041016 A JP2017041016 A JP 2017041016A JP 2018147680 A JP2018147680 A JP 2018147680A
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Abstract

【課題】温度異常判定装置、温度異常判定方法及びコンピュータプログラムを提供する。【解決手段】二次電池の温度が異常であるか否かを判定する温度異常判定装置であって、前記二次電池及び該二次電池の周囲空気の熱回路モデルに基づく熱抵抗値、並びに、前記二次電池の表面温度及び周囲の温度を用いて前記二次電池の第1の内部温度を推定する第1温度推定部と、前記二次電池の内部抵抗値に基づいて前記二次電池の第2の内部温度を推定する第2温度推定部と、前記第1の内部温度及び第2の内部温度を用いて前記二次電池の温度が異常であるか否かを判定する判定部とを備える。【選択図】図2A temperature abnormality determination device, a temperature abnormality determination method, and a computer program are provided. A temperature abnormality determination device for determining whether or not a temperature of a secondary battery is abnormal, comprising a thermal resistance value based on a thermal circuit model of the secondary battery and ambient air of the secondary battery, and A first temperature estimating unit for estimating a first internal temperature of the secondary battery using a surface temperature of the secondary battery and an ambient temperature, and the secondary battery based on an internal resistance value of the secondary battery. A second temperature estimation unit that estimates the second internal temperature, and a determination unit that determines whether or not the temperature of the secondary battery is abnormal using the first internal temperature and the second internal temperature; Is provided. [Selection] Figure 2

Description

本発明は、二次電池の内部温度の推定により得られる温度を用いた温度異常判定装置、温度異常判定方法及びコンピュータプログラムに関する。   The present invention relates to a temperature abnormality determination device, a temperature abnormality determination method, and a computer program using a temperature obtained by estimating an internal temperature of a secondary battery.

二次電池は充電管理に係る処理を行なう処理装置と接続されており、処理装置は二次電池の充電状態(SOC:State Of Charge )及び、健康状態(SOH:State Of Health )に関する情報を処理する。ここでSOC及びSOHは直接的に測定することは不可能な値であり、二次電池の電圧、電流、温度等の計測可能な情報を用いて推定される。計測可能な情報の内の温度については、本来は電池内部の温度が必要であるものの測定することができないので二次電池の一箇所又は複数箇所の表面温度を測定し、表面温度と抵抗値とから内部温度を推定して用いている。   The secondary battery is connected to a processing device that performs processing related to charge management, and the processing device processes information on the state of charge (SOC) and the state of health (SOH) of the secondary battery. To do. Here, SOC and SOH are values that cannot be directly measured, and are estimated using measurable information such as the voltage, current, and temperature of the secondary battery. Regarding the temperature within the measurable information, although the temperature inside the battery is originally required but cannot be measured, the surface temperature of one or more locations of the secondary battery is measured, and the surface temperature and resistance value are measured. The internal temperature is estimated from

二次電池の内部温度の推定手法としては例えば特許文献1に、二次電池の表面に向けて冷却機構として用いる冷却ファンの稼働状況に応じて表面温度から所定の内外温度差比率を用いて内部温度を推定する方法が開示されている。特許文献1では具体的には、電池の表面温度及び周辺温度を測定し、その測定結果と、冷却ファンの出力に応じて異なる内外温度差比率とを用いて内部温度を推定している。   As an estimation method of the internal temperature of the secondary battery, for example, in Patent Document 1, the internal temperature is determined by using a predetermined internal / external temperature difference ratio from the surface temperature according to the operating state of the cooling fan used as a cooling mechanism toward the surface of the secondary battery. A method for estimating temperature is disclosed. Specifically, in Patent Document 1, the surface temperature and the ambient temperature of the battery are measured, and the internal temperature is estimated using the measurement result and the internal / external temperature difference ratio that varies depending on the output of the cooling fan.

特許文献2には、表面温度と冷却ファンからの風速とに基づいて内部温度を推定するに際し、推定結果の正誤を診断する機能を加えて推定精度を向上させる方法が開示されている。なお特許文献2において内部温度の推定は、表面温度、周囲温度及び風速と、実測された内部温度との関係から得られる固有の特性を用い、測定される表面温度、周囲温度及び風速から逆算して行なわれる。そして正誤の判断は、起動時からある程度の期間は表面温度と内部温度とが所定の範囲で一致することから、この期間にて推定される内部抵抗値をその時点における内部温度(=表面温度)と対応付けて記録しておきこれをテーブルとして利用する。表面温度と内部温度とが一致する期間が終了した後に、推定した内部温度が、記録してある内部温度と一致する場合に、その場合における内部抵抗値を推定し、一致した内部温度に対応付けて記憶してある内部抵抗値と一致しないときに推定温度が異常であると判断される。内部温度が一致する場合には内部抵抗値も一致するはずであることが利用されている。   Patent Document 2 discloses a method for improving estimation accuracy by adding a function of diagnosing correctness of an estimation result when estimating an internal temperature based on a surface temperature and a wind speed from a cooling fan. In Patent Document 2, the internal temperature is estimated by using a unique characteristic obtained from the relationship between the surface temperature, the ambient temperature, and the wind speed and the actually measured internal temperature, and back-calculated from the measured surface temperature, the ambient temperature, and the wind speed. It is done. The correctness / incorrectness is determined because the surface temperature and the internal temperature coincide with each other within a predetermined range for a certain period from the start-up, and therefore the internal resistance value estimated in this period is determined as the internal temperature (= surface temperature) at that time. Are recorded in association with each other and used as a table. When the estimated internal temperature matches the recorded internal temperature after the period when the surface temperature and internal temperature match, the internal resistance value in that case is estimated and associated with the matched internal temperature The estimated temperature is determined to be abnormal when it does not match the stored internal resistance value. It is used that the internal resistance values should match when the internal temperatures match.

国際公開2011/045853号International Publication No. 2011-045853 特開平9−245846号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-245846

特許文献1に開示された方法により、内部温度を推定することは可能である。ただし特許文献1に開示されている通り、推定には表面温度及び周辺温度の測定結果、及び冷却ファンの出力を用いている。測定結果及び冷却ファンの出力はノイズ等を含む可能性があり、これらの影響で推定結果が大きな誤差を含む可能性があり、温度の異常を誤判定する可能性がある。   The internal temperature can be estimated by the method disclosed in Patent Document 1. However, as disclosed in Patent Document 1, the measurement results of the surface temperature and the ambient temperature and the output of the cooling fan are used for the estimation. The measurement result and the output of the cooling fan may include noise and the like. Due to these effects, the estimation result may include a large error, and a temperature abnormality may be erroneously determined.

これに対し特許文献2では推定した温度に対して正誤を診断する機能を開示している。特許文献2の方法では、起動直後の期間等、温度が比較的低い場合には内部温度推定値の異常を診断してこれにより精度よく温度を推定することが可能である。しかしながら温度が比較的低い範囲では、温度の変化と電気的内部抵抗値の変化とが線形関係となるところ、常温以上の比較的高い範囲では温度の変化に対して内部抵抗値の変化が小さくなるため、内部抵抗値による異常診断は診断精度の低下を招く虞がある。二次電池は高温状態になる回数によって劣化が進み、またその温度が高い程劣化を助長するから、どれほどの温度となるまで充電を許可するかなどの温度管理は温度が高い程重要になる。したがって電池内部の温度の推定には、温度範囲によらず、むしろ温度が高い状態であっても精度の高さが望まれる。加えて特許文献2に開示されている方法では、診断に必要な内部抵抗値と温度との関係テーブルを起動後に作成しなければならず、演算資源及び記憶資源を要する。更に、特許文献2に開示されている方法では依然として、内部抵抗値を用いて温度を診断するから、内部抵抗の変動誤差及び計測誤差が温度の正誤の判断に影響する。   On the other hand, Patent Document 2 discloses a function of diagnosing correctness / incorrectness with respect to the estimated temperature. In the method of Patent Document 2, when the temperature is relatively low, such as a period immediately after startup, it is possible to diagnose an abnormality in the estimated internal temperature value and thereby estimate the temperature with high accuracy. However, in a relatively low temperature range, a change in temperature and a change in electrical internal resistance value are linearly related. However, in a relatively high range above room temperature, the change in internal resistance value is small with respect to the temperature change. Therefore, the abnormality diagnosis based on the internal resistance value may cause a decrease in diagnosis accuracy. The secondary battery deteriorates depending on the number of times it reaches a high temperature state, and the higher the temperature is, the more the deterioration is promoted. Therefore, temperature control such as how much temperature is allowed to be charged becomes more important as the temperature is higher. Therefore, in order to estimate the temperature inside the battery, high accuracy is desired regardless of the temperature range, even if the temperature is high. In addition, in the method disclosed in Patent Document 2, a relationship table between the internal resistance value and temperature necessary for diagnosis must be created after activation, which requires computational resources and storage resources. Furthermore, in the method disclosed in Patent Document 2, since the temperature is still diagnosed using the internal resistance value, the fluctuation error and the measurement error of the internal resistance affect the determination of whether the temperature is correct or incorrect.

そこで本開示は、電池の内部温度の推定値を用いつつ、内部温度が異常であるか否かをより精度よく判定することができる温度異常判定装置、温度異常判定方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。   Accordingly, the present disclosure provides a temperature abnormality determination device, a temperature abnormality determination method, and a computer program that can determine whether or not the internal temperature is abnormal while using the estimated value of the internal temperature of the battery. With the goal.

本開示の温度異常判定装置は、二次電池の温度が異常であるか否かを判定する温度異常判定装置であって、前記二次電池及び該二次電池の周囲空気の熱回路モデルに基づく熱抵抗値、並びに、前記二次電池の表面温度及び周囲の温度を用いて前記二次電池の第1の内部温度を推定する第1温度推定部と、前記二次電池の内部抵抗値に基づいて前記二次電池の第2の内部温度を推定する第2温度推定部と、前記第1の内部温度及び第2の内部温度を用いて前記二次電池の温度が異常であるか否かを判定する判定部とを備える。   A temperature abnormality determination device according to the present disclosure is a temperature abnormality determination device that determines whether or not a temperature of a secondary battery is abnormal, and is based on a thermal circuit model of the secondary battery and ambient air of the secondary battery. Based on a thermal resistance value, a first temperature estimation unit that estimates a first internal temperature of the secondary battery using the surface temperature and ambient temperature of the secondary battery, and an internal resistance value of the secondary battery A second temperature estimation unit for estimating a second internal temperature of the secondary battery, and whether the temperature of the secondary battery is abnormal using the first internal temperature and the second internal temperature. A determination unit for determining.

本開示の温度異常判定方法は、二次電池の温度が異常であるか否かを判定する温度異常判定方法であって、前記二次電池及び該二次電池の周囲空気の熱回路モデルに基づく熱抵抗値と、前記二次電池の表面温度及び周囲の温度とを用いて前記二次電池の第1の内部温度を推定し、前記二次電池の内部抵抗値に基づいて前記二次電池の第2の内部温度を推定し、前記第1の内部温度及び第2の内部温度を用いて前記二次電池の温度が異常であるか否かを判定する処理を実行させる。   A temperature abnormality determination method of the present disclosure is a temperature abnormality determination method for determining whether or not a temperature of a secondary battery is abnormal, and is based on a thermal circuit model of the secondary battery and the ambient air of the secondary battery. A first internal temperature of the secondary battery is estimated using a thermal resistance value, a surface temperature of the secondary battery, and an ambient temperature, and the secondary battery is estimated based on the internal resistance value of the secondary battery. A second internal temperature is estimated, and a process of determining whether or not the temperature of the secondary battery is abnormal using the first internal temperature and the second internal temperature is executed.

本開示のコンピュータプログラムは、コンピュータに、二次電池の温度が異常であるか否かを判定させるコンピュータプログラムであって、前記二次電池及び該二次電池の周囲空気の熱回路モデルに基づく熱抵抗値と、前記二次電池の表面温度及び周囲の温度とを用いて前記二次電池の第1の内部温度を推定し、前記二次電池の内部抵抗値に基づいて前記二次電池の第2の内部温度を推定し、前記第1の内部温度及び第2の内部温度を用いて前記二次電池の温度が異常であるか否かを判定する。   A computer program of the present disclosure is a computer program that causes a computer to determine whether or not a temperature of a secondary battery is abnormal, and is based on a thermal circuit model of the secondary battery and the ambient air of the secondary battery. A first internal temperature of the secondary battery is estimated using a resistance value, a surface temperature of the secondary battery, and an ambient temperature, and the secondary battery's first temperature is estimated based on the internal resistance value of the secondary battery. 2 is estimated, and whether or not the temperature of the secondary battery is abnormal is determined using the first internal temperature and the second internal temperature.

本開示によれば、電池の内部温度が異常か否かをより精度よく判定することができる。   According to the present disclosure, it is possible to more accurately determine whether or not the internal temperature of the battery is abnormal.

車載二次電池及び電池監視装置を含む車輌電源システムの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the vehicle power supply system containing a vehicle-mounted secondary battery and a battery monitoring apparatus. 本実施の形態における電池監視装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the battery monitoring apparatus in this Embodiment. 本実施の形態における二次電池ユニットへの熱回路モデル適用例を模式的に示す熱回路図である。It is a thermal circuit diagram which shows typically the example of a thermal circuit model application to the secondary battery unit in this Embodiment. 印加電圧と空気熱抵抗値との間の関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between an applied voltage and an air thermal resistance value. 二次電池ユニットの等価回路の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the equivalent circuit of a secondary battery unit. 二次電池ユニットのインピーダンス特性を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the impedance characteristic of a secondary battery unit. 境界周波数域に対応する待機時間Tの内容例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the content of the waiting time T corresponding to a boundary frequency range. 内部抵抗値Rと内部温度との対応関係を示すグラフである。It is a graph which shows the correspondence of internal resistance value R and internal temperature. 第2内部温度推定部により推定された内部温度Tinbの推移を示すグラフである。It is a graph which shows transition of the internal temperature Tinb estimated by the 2nd internal temperature estimation part. 電池監視装置による処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence by a battery monitoring apparatus. 温度異常判定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of a temperature abnormality determination process. 温度異常判定処理の処理手順の他の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows another example of the process sequence of a temperature abnormality determination process. 温度異常判定処理の処理手順の他の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows another example of the process sequence of a temperature abnormality determination process.

[本願発明の実施形態の説明] [Description of Embodiment of Present Invention]

本実施の形態に係る温度異常判定装置は、二次電池の温度が異常であるか否かを判定する温度異常判定装置であって、前記二次電池及び該二次電池の周囲空気の熱回路モデルに基づく熱抵抗値、並びに、前記二次電池の表面温度及び周囲の温度を用いて前記二次電池の第1の内部温度を推定する第1温度推定部と、前記二次電池の内部抵抗値に基づいて前記二次電池の第2の内部温度を推定する第2温度推定部と、前記第1の内部温度及び第2の内部温度を用いて前記二次電池の温度が異常であるか否かを判定する判定部とを備える。   The temperature abnormality determination device according to the present embodiment is a temperature abnormality determination device that determines whether or not the temperature of the secondary battery is abnormal, and is a thermal circuit of the secondary battery and the ambient air of the secondary battery. A first temperature estimation unit for estimating a first internal temperature of the secondary battery using a thermal resistance value based on the model, a surface temperature of the secondary battery, and an ambient temperature; and an internal resistance of the secondary battery Whether the temperature of the secondary battery is abnormal using the second temperature estimation unit that estimates the second internal temperature of the secondary battery based on the value, and the first internal temperature and the second internal temperature A determination unit for determining whether or not.

本実施の形態に係る温度異常判定方法は、二次電池の温度が異常であるか否かを判定する温度異常判定方法であって、前記二次電池及び該二次電池の周囲空気の熱回路モデルに基づく熱抵抗値と、前記二次電池の表面温度及び周囲の温度とを用いて前記二次電池の第1の内部温度を推定し、前記二次電池の内部抵抗値に基づいて前記二次電池の第2の内部温度を推定し、前記第1の内部温度及び第2の内部温度を用いて前記二次電池の温度が異常であるか否かを判定する。   The temperature abnormality determination method according to the present embodiment is a temperature abnormality determination method for determining whether or not the temperature of the secondary battery is abnormal, and is a thermal circuit of the secondary battery and the ambient air of the secondary battery A first internal temperature of the secondary battery is estimated using a thermal resistance value based on the model, a surface temperature of the secondary battery, and an ambient temperature, and the second internal battery is based on the internal resistance value of the secondary battery. A second internal temperature of the secondary battery is estimated, and it is determined whether or not the temperature of the secondary battery is abnormal using the first internal temperature and the second internal temperature.

本実施の形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、二次電池の温度が異常であるか否かを判定させるコンピュータプログラムであって、前記二次電池及び該二次電池の周囲空気の熱回路モデルに基づく熱抵抗値と、前記二次電池の表面温度及び周囲の温度とを用いて前記二次電池の第1の内部温度を推定し、前記二次電池の内部抵抗値に基づいて前記二次電池の第2の内部温度を推定し、前記第1の内部温度及び第2の内部温度を用いて前記二次電池の温度が異常であるか否かを判定する処理を実行させる。   The computer program according to the present embodiment is a computer program for causing a computer to determine whether or not the temperature of the secondary battery is abnormal, and is a thermal circuit model of the secondary battery and the ambient air of the secondary battery. The first internal temperature of the secondary battery is estimated using the thermal resistance value based on the surface temperature and the ambient temperature of the secondary battery, and the secondary battery is based on the internal resistance value of the secondary battery. A second internal temperature of the battery is estimated, and a process of determining whether or not the temperature of the secondary battery is abnormal using the first internal temperature and the second internal temperature is executed.

第1温度推定部は、二次電池の外へ向けて放熱される熱流の概念に基づき、表面温度と内部温度との間の温度差、及び表面温度と周囲温度との間の温度差が夫々、二次電池の熱抵抗値及び周辺空気の熱抵抗値から得られることから内部温度を逆算する。表面温度と内部温度との間の温度差は温度範囲によって不定であることから熱抵抗値を用いた逆算により精度が向上する。   The first temperature estimation unit is based on the concept of heat flow radiated toward the outside of the secondary battery, and the temperature difference between the surface temperature and the internal temperature and the temperature difference between the surface temperature and the ambient temperature are respectively The internal temperature is calculated backward from the value obtained from the thermal resistance value of the secondary battery and the thermal resistance value of the ambient air. Since the temperature difference between the surface temperature and the internal temperature is indefinite depending on the temperature range, the accuracy is improved by back calculation using the thermal resistance value.

第2温度推定部は、二次電池の発熱が、充放電時に内部における電気的抵抗によるジュール発熱を要因としていることから、内部抵抗値と内部温度とが相関を持つことに基づいて内部抵抗値から内部温度を推定する。内部抵抗値は、二次電池の電圧値及び電流値から算出可能である。   The second temperature estimator is based on the fact that the internal resistance value and the internal temperature have a correlation because the heat generation of the secondary battery is caused by Joule heat generation due to the internal electrical resistance during charging and discharging. To estimate the internal temperature. The internal resistance value can be calculated from the voltage value and current value of the secondary battery.

判定部は、第1温度推定部及び第2温度推定部により推定された内部温度を用いて異常であるか否かを判定する。内部温度は表面温度とは必ずしも挙動が一致しないことから表面温度から単純に導き出すことができず、更に二次電池の運用中に実測することが困難なところ、異なる手法により推定することが可能となった。1つの手法で内部温度を推定する場合には、その推定の過程に用いられる測定値の誤差等に推定結果が大きく影響される可能性があるが、異なる手法により推定された異なる内部温度を相互に比較する等の処理により、特定の誤差に影響されることのない判定が可能となる。異なる手法による推定温度の長所短所を相互に補うことも可能であり、異常の判定精度を向上することができる。   A determination part determines whether it is abnormal using the internal temperature estimated by the 1st temperature estimation part and the 2nd temperature estimation part. Since the internal temperature does not necessarily match the surface temperature, it cannot be simply derived from the surface temperature, and it is difficult to actually measure during operation of the secondary battery, but it can be estimated by different methods. became. When the internal temperature is estimated by one method, the estimation result may be greatly affected by the error of the measurement value used in the estimation process, but the different internal temperatures estimated by different methods It is possible to make a determination without being affected by a specific error by the processing such as comparing with. The pros and cons of the estimated temperature by different methods can be compensated for each other, and the abnormality determination accuracy can be improved.

本実施の形態に係る温度異常判定装置では、前記判定部は、前記第1の内部温度と第2の内部温度との差分が所定の閾値以上である場合、判定を中断する。   In the temperature abnormality determination device according to the present embodiment, the determination unit interrupts determination when the difference between the first internal temperature and the second internal temperature is equal to or greater than a predetermined threshold.

異なる手法にて推定した第1の内部温度と第2の内部温度との間に乖離がある場合には、いずれか一方の推定精度が悪い可能性が高い。しかしながら、いずれの推定精度が良いかの優劣の判断が困難であるから、判定部は推定された内部温度を用いた異常か否かの判定を行なわない。したがって、誤って過剰に高温又は低温に推定された内部温度を用いて誤った判定を行なうなどの処理を回避することができる。   When there is a divergence between the first internal temperature and the second internal temperature estimated by different methods, there is a high possibility that one of the estimation accuracy is poor. However, since it is difficult to determine whether the estimation accuracy is good or not, the determination unit does not determine whether there is an abnormality using the estimated internal temperature. Accordingly, it is possible to avoid processing such as making an erroneous determination using an internal temperature that is erroneously estimated to be excessively high or low.

本実施の形態に係る温度異常判定装置では、前記判定部は、前記差分が前記所定の閾値よりも小さい第2の閾値以下であるか否かを判断し、該第2の閾値以下であると判断された場合、前記第1の内部温度及び第2の内部温度の内の最大値が所定範囲内であるか否かを判断し、所定範囲外であると判断された場合、前記二次電池の温度が異常であると判定する。   In the temperature abnormality determination device according to the present embodiment, the determination unit determines whether the difference is equal to or smaller than a second threshold value that is smaller than the predetermined threshold value, and is equal to or smaller than the second threshold value. If it is determined, it is determined whether a maximum value of the first internal temperature and the second internal temperature is within a predetermined range. If it is determined that the maximum value is outside the predetermined range, the secondary battery Is determined to be abnormal.

異なる手法にて推定した第1の内部温度と第2の内部温度との間の差分が微小と判断できるような場合には、それらの内部温度の推定精度が高いことが推測できる。従って判定部は、推定された内部温度を用いて温度が異常か否かの判定を行なう。しかも第1の内部温度と第2の内部温度の内の最大値にて温度が異常(高温)であるか否かを判定することにより、安全側で異常を判定し、二次電池が推奨される温度範囲外となることをより確実に回避することが可能になる。   When it can be determined that the difference between the first internal temperature and the second internal temperature estimated by different methods is very small, it can be estimated that the estimation accuracy of these internal temperatures is high. Therefore, the determination unit determines whether the temperature is abnormal using the estimated internal temperature. Moreover, by determining whether the temperature is abnormal (high temperature) at the maximum value of the first internal temperature and the second internal temperature, the abnormality is determined on the safety side, and a secondary battery is recommended. It is possible to more reliably avoid going out of the temperature range.

本実施の形態に係る温度異常判定装置では、前記二次電池の表面温度を取得する表面温度取得部を更に備え、前記判定部は、前記第1の内部温度及び第2の内部温度の内の少なくとも一方が、前記表面温度取得部により取得される表面温度よりも低い場合、判定を中断する。   The temperature abnormality determination device according to the present embodiment further includes a surface temperature acquisition unit that acquires the surface temperature of the secondary battery, and the determination unit is one of the first internal temperature and the second internal temperature. If at least one is lower than the surface temperature acquired by the surface temperature acquisition unit, the determination is interrupted.

表面温度取得部は、二次電池の表面温度を取得する。二次電池が複数のセルから構成される場合、複数のセル夫々、又は適切な1又は数箇所にて測定される温度を取得するとよい。   The surface temperature acquisition unit acquires the surface temperature of the secondary battery. When the secondary battery is composed of a plurality of cells, the temperature measured at each of the plurality of cells or at one or several appropriate points may be acquired.

推定された異なる内部温度のいずれかが表面温度よりも低い場合、内部温度の推定精度は低いことが推測されるから、判定部は、推定された内部温度を用いた異常か否かの判定を行なわない。内部温度は表面温度とは必ずしも挙動が一致しないが、例えば放電中であって且つ充放電の切替直後などの限られた期間以外は、表面温度よりも高いことが多いから、推定された内部温度が表面温度よりも低い場合にはこの推定精度が低いことが推測できる。   If any of the estimated different internal temperatures is lower than the surface temperature, it is assumed that the estimation accuracy of the internal temperature is low, so the determination unit determines whether there is an abnormality using the estimated internal temperature. Don't do it. Although the internal temperature does not necessarily match the surface temperature, the estimated internal temperature is often higher than the surface temperature except during a limited period such as during discharge and immediately after switching between charge and discharge. When the temperature is lower than the surface temperature, it can be estimated that the estimation accuracy is low.

本実施の形態に係る温度異常判定装置では、前記判定部は、第1の内部温度と第2の内部温度との差分が所定の閾値未満であり、且つ、第1の内部温度及び第2の内部温度の内の最小値が前記表面温度以上である場合、第1の内部温度及び第2の内部温度の内の最大値が所定範囲内であるか否かを判断し、所定範囲外であると判断された場合、前記二次電池の温度が異常であると判定する。   In the temperature abnormality determination device according to the present embodiment, the determination unit has a difference between the first internal temperature and the second internal temperature that is less than a predetermined threshold, and the first internal temperature and the second internal temperature. When the minimum value of the internal temperature is equal to or higher than the surface temperature, it is determined whether the maximum value of the first internal temperature and the second internal temperature is within a predetermined range, and is outside the predetermined range. When it is determined that the temperature of the secondary battery is abnormal.

異なる手法にて推定した第1の内部温度と第2の内部温度との間の差分が微小と判断できるような場合には、それらの内部温度の推定精度が高いことが推測できる。したがって判定部は推定された内部温度を用いて温度が異常か否かの判定を行なう。更に、限られた期間以外は、内部温度は表面温度よりも高いことが多いから、推定された内部温度が表面温度よりも高いか否かでその推定精度を確かめてから判定を行なう。これにより、誤った推定温度による判定を回避し、判定精度を高めることが可能である。   When it can be determined that the difference between the first internal temperature and the second internal temperature estimated by different methods is very small, it can be estimated that the estimation accuracy of these internal temperatures is high. Therefore, the determination unit determines whether or not the temperature is abnormal using the estimated internal temperature. Furthermore, since the internal temperature is often higher than the surface temperature except for a limited period, the determination is made after confirming the estimated accuracy based on whether or not the estimated internal temperature is higher than the surface temperature. Thereby, it is possible to avoid determination due to an erroneous estimated temperature and to increase the determination accuracy.

本実施の形態に係る温度異常判定装置では、前記二次電池の電圧を取得する電圧取得部と、前記二次電池の電流を取得する電流取得部と、前記二次電池のインピーダンススペクトルにおける所定のイオンの拡散過程に起因する拡散インピーダンスが前記二次電池のインピーダンスに寄与する境界周波数域に基づく待機時間を特定する特定部と、前記二次電池の充放電の切り替えタイミングにて、前記電圧取得部及び前記電流取得部で夫々取得される電圧値及び電流値と、前記タイミングから前記待機時間後に取得される電圧値及び電流値とを用いて内部抵抗値を算出する内部抵抗算出部と、前記二次電池の内部抵抗値と温度との対応を予め記憶した記憶部とを更に備え、前記第2温度推定部は、前記内部抵抗算出部が算出した内部抵抗値に対応する温度を前記記憶部から参照し、該温度を第2の内部温度と推定する。   In the temperature abnormality determination device according to the present embodiment, a voltage acquisition unit that acquires the voltage of the secondary battery, a current acquisition unit that acquires the current of the secondary battery, and a predetermined impedance spectrum of the secondary battery A specifying unit for specifying a standby time based on a boundary frequency region in which a diffusion impedance caused by a diffusion process of ions contributes to an impedance of the secondary battery, and the voltage acquisition unit at a switching timing of charging / discharging of the secondary battery And an internal resistance calculation unit that calculates an internal resistance value using a voltage value and a current value acquired by the current acquisition unit, respectively, and a voltage value and a current value acquired after the standby time from the timing, and the two A storage unit that stores in advance the correspondence between the internal resistance value of the secondary battery and the temperature; and the second temperature estimation unit is configured to control the internal resistance value calculated by the internal resistance calculation unit. The temperature at which the reference from the storage unit, estimates the temperature and the second internal temperature.

内部抵抗算出部は、充放電の切替前に測定された電圧値及び電流値と、待機時間後に測定される電圧値及び電流値とを用いて内部抵抗を推定する。二次電池の充放電の切替が頻繁に繰り返されるような場合であっても、その切替後のイオンの拡散過程に起因する拡散インピーダンスに影響されないインピーダンスから内部抵抗値を精度よく推定することが可能である。   The internal resistance calculation unit estimates the internal resistance using a voltage value and a current value measured before switching between charge and discharge and a voltage value and a current value measured after the standby time. Even in cases where secondary battery charge / discharge switching is frequently repeated, it is possible to accurately estimate the internal resistance value from the impedance that is not affected by the diffusion impedance resulting from the ion diffusion process after the switching. It is.

記憶部は、内部抵抗値と温度との対応を予め記憶しておく。例えば使用される二次電池について実測された内部抵抗値と内部温度との対応を記憶しておくとよい。二次電池個別の特性に見合った対応関係であれば推定される内部温度の精度を高めることが可能である。   The storage unit stores the correspondence between the internal resistance value and the temperature in advance. For example, it is good to memorize | store the response | compatibility with the measured internal resistance value and internal temperature about the used secondary battery. It is possible to increase the accuracy of the estimated internal temperature as long as the correspondence relationship matches the characteristics of each secondary battery.

第2内部温度推定部は、精度よく推定された内部抵抗値に対応する温度を、記憶部から参照して第2の内部温度として推定する。第2内部温度推定部は、二次電池個別の特性に即して対応する温度から精度よく内部温度を推定することが可能である。   The second internal temperature estimation unit estimates the temperature corresponding to the internal resistance value accurately estimated as the second internal temperature with reference to the storage unit. The second internal temperature estimation unit can accurately estimate the internal temperature from the corresponding temperature in accordance with the characteristics of each secondary battery.

本実施の形態に係る温度異常判定装置では、前記二次電池の充電率を取得する充電率取得部を更に備え、前記記憶部は、前記二次電池の内部抵抗値と温度との対応を異なる充電率別に予め記憶しておき、前記第2温度推定部は、前記内部抵抗算出部が算出した内部抵抗値を用い、前記充電率取得部が取得した充電率における内部抵抗値に対応する温度を前記記憶部から参照する。   The temperature abnormality determination device according to the present embodiment further includes a charging rate acquisition unit that acquires the charging rate of the secondary battery, and the storage unit differs in correspondence between the internal resistance value of the secondary battery and the temperature. The second temperature estimating unit stores the temperature corresponding to the internal resistance value in the charging rate acquired by the charging rate acquiring unit using the internal resistance value calculated by the internal resistance calculating unit. Reference is made from the storage unit.

充電率取得部は、算出される内部抵抗値を元に充電率を算出してもよいし、他の測定部又は算出部から充電率を取得するようにしてもよい。   The charging rate acquisition unit may calculate the charging rate based on the calculated internal resistance value, or may acquire the charging rate from another measurement unit or calculation unit.

記憶部は充電率別に、二次電池の内部抵抗値と温度との対応を記憶する。充電率によって内部抵抗値と温度との対応関係が異なるから、取得された充電率に応じた対応関係から温度を参照することで、第2内部温度推定部による第2の内部温度の推定精度を向上させることができる。   The storage unit stores the correspondence between the internal resistance value of the secondary battery and the temperature for each charging rate. Since the correspondence relationship between the internal resistance value and the temperature differs depending on the charging rate, the second internal temperature estimation accuracy by the second internal temperature estimation unit can be increased by referring to the temperature from the correspondence relationship corresponding to the acquired charging rate. Can be improved.

[本願発明の実施形態の詳細]
以下、本願発明に係る温度異常判定装置について、実施の形態を示す図面に基づいて説明する。以下の実施の形態では、二次電池を搭載した車輌内に配設され、本願発明に係る温度異常判定装置としてのみならず、二次電池に係る種々の測定値を取得してSOC又はSOHに係る情報を処理する装置として機能する電池監視装置を例に説明する。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, a temperature abnormality determination device according to the present invention will be described with reference to the drawings showing embodiments. In the following embodiment, it is arranged in a vehicle equipped with a secondary battery, and not only as a temperature abnormality determination device according to the present invention, but also obtains various measured values related to the secondary battery to obtain SOC or SOH. A battery monitoring device that functions as a device for processing such information will be described as an example.

図1は、車載二次電池及び電池監視装置100を含む車輌電源システムの構成を示す模式図である。車輌電源システムは、電池監視装置100の他に、二次電池ユニット50、リレー61,63、発電機(ALT)62、スタータモータ(ST)64、電池65、電気負荷66を含む。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a vehicle power supply system including an in-vehicle secondary battery and a battery monitoring device 100. In addition to the battery monitoring device 100, the vehicle power supply system includes a secondary battery unit 50, relays 61 and 63, a generator (ALT) 62, a starter motor (ST) 64, a battery 65, and an electric load 66.

二次電池ユニット50は、例えばリチウムイオン電池を用い、複数のセル51を直列又は直並列に接続して筐体内に収容してある。筐体にはセル51を冷却するための冷却機構56が備えられている。冷却機構56は例えば筐体に設けられている空冷ファンと、空冷ファンの設置箇所からできるだけ遠い箇所に設けられる排気口とを含む。冷却機構56は電池監視装置100からの制御信号に基づき異なる印加電圧に応じて単位時間あたりに異なる回転数で筐体内の空気を送風させる。なお冷却機構56は空冷ファンに限られない。   The secondary battery unit 50 uses, for example, a lithium ion battery, and a plurality of cells 51 are connected in series or in series and parallel and accommodated in a casing. The casing is provided with a cooling mechanism 56 for cooling the cell 51. The cooling mechanism 56 includes, for example, an air cooling fan provided in the housing and an exhaust port provided at a position as far as possible from a place where the air cooling fan is installed. The cooling mechanism 56 blows air in the housing at a different number of revolutions per unit time according to different applied voltages based on a control signal from the battery monitoring device 100. The cooling mechanism 56 is not limited to an air cooling fan.

更に二次電池ユニット50は筐体内に、電圧センサ52、電流センサ53、第1温度センサ54、及び第2温度センサ55を備える。   Further, the secondary battery unit 50 includes a voltage sensor 52, a current sensor 53, a first temperature sensor 54, and a second temperature sensor 55 in the housing.

電圧センサ52は、各セル51の電圧及び二次電池ユニット50の両端間の電圧を検出し検出した電圧を、電圧検出線50aを介して電池監視装置100へ出力する。電流センサ53は、例えばシャント抵抗又はホールセンサ等で構成され、二次電池の充電電流及び放電電流を検出する。電流センサ53は検出した電流を、電流検出線50bを介して電池監視装置100へ出力する。   The voltage sensor 52 detects the voltage of each cell 51 and the voltage between both ends of the secondary battery unit 50 and outputs the detected voltage to the battery monitoring apparatus 100 via the voltage detection line 50a. The current sensor 53 is composed of, for example, a shunt resistor or a hall sensor, and detects the charging current and discharging current of the secondary battery. The current sensor 53 outputs the detected current to the battery monitoring device 100 via the current detection line 50b.

第1温度センサ54は例えばサーミスタで構成され、複数のセル51の内のいずれか1箇所又は複数箇所における表面温度を検出する。第1温度センサ54はセル51夫々に1つずつ設けられていてもよい。第1温度センサ54は検出した表面温度を、第1温度検出線50cを介して電池監視装置100へ出力する。複数のセル51の表面温度を各検出する場合には、複数の温度検出線50cから夫々温度を出力する。第2温度センサ55は例えばサーミスタで構成され、筐体内の気温即ちセル51の周囲温度を検出する。第2温度センサ55は検出した周囲温度を、第2温度検出線50dを介して電池監視装置100へ出力する。なお第2温度センサ55も筐体内の複数箇所に設けられていてもよい。   The first temperature sensor 54 is composed of, for example, a thermistor, and detects the surface temperature at any one or a plurality of locations of the plurality of cells 51. One first temperature sensor 54 may be provided for each cell 51. The first temperature sensor 54 outputs the detected surface temperature to the battery monitoring device 100 via the first temperature detection line 50c. When each of the surface temperatures of the plurality of cells 51 is detected, the temperature is output from each of the plurality of temperature detection lines 50c. The second temperature sensor 55 is composed of, for example, a thermistor, and detects the temperature inside the casing, that is, the ambient temperature of the cell 51. The second temperature sensor 55 outputs the detected ambient temperature to the battery monitoring device 100 via the second temperature detection line 50d. Note that the second temperature sensor 55 may also be provided at a plurality of locations in the housing.

電池65は例えば鉛電池であり、車輌に搭載された各種電気負荷66への電力供給を行なうと共に、リレー63がオンである場合にはスタータモータ64を駆動するための電力供給を行なう。発電機62は、車輌のエンジンの回転により発電し、内部に設けられた整流回路により直流を出力して電池65を充電する。また発電機62は、リレー61がオンである場合に、電池65及び二次電池ユニット50を充電する。なおリレー61,63のオン及びオフの制御は図示しないリレー制御部により行なわれる。   The battery 65 is, for example, a lead battery, and supplies power to various electric loads 66 mounted on the vehicle, and supplies power to drive the starter motor 64 when the relay 63 is on. The generator 62 generates electric power by the rotation of the vehicle engine, and outputs direct current by an internal rectifier circuit to charge the battery 65. The generator 62 charges the battery 65 and the secondary battery unit 50 when the relay 61 is on. The relays 61 and 63 are turned on and off by a relay control unit (not shown).

図2は、本実施の形態における電池監視装置100の構成の一例を示すブロック図である。なお図2では、電池監視装置100にて実行される機能の内、電池の温度異常判定装置としての機能に関する構成について示し、他の構成については図示及び詳細な説明を省略する。電池監視装置100は、制御部10、記憶部11、タイマ12、電圧取得部13、電流取得部14、表面温度取得部15、周囲温度取得部16、第1内部温度推定部17、待機時間特定部18、内部抵抗算出部19、第2内部温度推定部20、温度異常判定部21、開放電圧算出部22、充電状態(SOC)算出部23、健康状態(SOH)算出部24、及び出力部25を備える。なお電圧取得部13〜健康状態算出部24(特に第1内部温度推定部17、第2内部温度推定部20〜健康状態算出部24)の処理は、制御部10によってソフトウェアにより実行される。これらの処理は、各々集積回路化されて実行されてもよく、又は一部を集積回路化して実行させ、残りの一部を制御部10のソフトウェアに基づく処理によって実行させるように混在させてもよい。   FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the battery monitoring apparatus 100 in the present embodiment. FIG. 2 shows a configuration related to a function as a battery temperature abnormality determination device among the functions executed by the battery monitoring device 100, and illustration and detailed description of the other configurations are omitted. The battery monitoring device 100 includes a control unit 10, a storage unit 11, a timer 12, a voltage acquisition unit 13, a current acquisition unit 14, a surface temperature acquisition unit 15, an ambient temperature acquisition unit 16, a first internal temperature estimation unit 17, and a standby time specification. Unit 18, internal resistance calculation unit 19, second internal temperature estimation unit 20, temperature abnormality determination unit 21, open circuit voltage calculation unit 22, state of charge (SOC) calculation unit 23, health state (SOH) calculation unit 24, and output unit 25. The processing of the voltage acquisition unit 13 to the health state calculation unit 24 (particularly the first internal temperature estimation unit 17 and the second internal temperature estimation unit 20 to the health state calculation unit 24) is executed by the control unit 10 with software. Each of these processes may be executed as an integrated circuit, or a part thereof may be executed as an integrated circuit, and the remaining part may be executed by a process based on software of the control unit 10. Good.

制御部10は、1又は複数のプロセッサとメモリとを用い、各構成部を制御する処理を実行し、温度異常判定装置としての機能を発揮させる。記憶部11はフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを用いて制御部10が参照するデータ等を記憶する。タイマ12は、所定の周波数でパルス信号を出力しており、制御部10はタイマ12から出力される信号のパルスを計数することで計時が可能である。制御部10は例えば10ミリ秒等の一定のサンプリング周期で以下に説明する各構成部による処理を順次実行し、温度の異常の判定、充電状態及び健康状態の算出を行なう。なおこのサンプリング周期は、制御部10が制御することができる。   The control unit 10 uses one or a plurality of processors and a memory, executes processing for controlling each component, and exhibits a function as a temperature abnormality determination device. The storage unit 11 stores data and the like referred to by the control unit 10 using a nonvolatile memory such as a flash memory. The timer 12 outputs a pulse signal at a predetermined frequency, and the control unit 10 can count time by counting the pulses of the signal output from the timer 12. For example, the control unit 10 sequentially executes processing by each component described below at a constant sampling period such as 10 milliseconds, and performs temperature abnormality determination, charge state calculation, and health state calculation. The control unit 10 can control this sampling period.

電圧取得部13は二次電池ユニット50の電圧(例えば二次電池ユニット50の両端電圧)の電圧値Vを、電圧検出線50aを介して取得する。電流取得部14は、二次電池ユニット50の電流(充電電流又は放電電流)の電流値Iを、電流検出線50bを介して取得する。   The voltage acquisition unit 13 acquires the voltage value V of the voltage of the secondary battery unit 50 (for example, the voltage across the secondary battery unit 50) via the voltage detection line 50a. The current acquisition unit 14 acquires the current value I of the current (charging current or discharging current) of the secondary battery unit 50 via the current detection line 50b.

表面温度取得部15は、二次電池ユニット50のセル51の表面温度の値を、第1温度検出線50cを介して取得する。周囲温度取得部16は、二次電池ユニット50の筐体内部の温度、即ちセル51の周囲温度の値を、第2温度検出線50dを介して取得する。   The surface temperature acquisition unit 15 acquires the value of the surface temperature of the cell 51 of the secondary battery unit 50 via the first temperature detection line 50c. The ambient temperature acquisition unit 16 acquires the temperature inside the casing of the secondary battery unit 50, that is, the value of the ambient temperature of the cell 51 via the second temperature detection line 50d.

第1内部温度推定部17は、表面温度取得部15により表面温度の値Tsを取得し、周囲温度取得部16により周囲温度の値Taを取得する都度、これらの2つの測定値を用いて二次電池ユニット50の内部温度Tinaを推定算出する。具体的には第1内部温度推定部17は、2つの測定値Ts,Taと、予め求めて記憶部11に記憶してあるセル51及び周囲空気夫々の熱抵抗の値とを用いて求められる発熱量から内部温度Tinaを推定算出する。なお周囲空気の熱抵抗の値は、冷却機構56の動作状態によって異なる。したがって第1内部温度推定部17は冷却機構56への制御信号、又は冷却機構56から状態信号を取得して内部温度Tinaを算出する際の熱抵抗の値を記憶部11から適切に選択して用いる。第1内部温度推定部17による処理の詳細については後述する。   Each time the first internal temperature estimation unit 17 acquires the surface temperature value Ts by the surface temperature acquisition unit 15 and the ambient temperature acquisition unit 16 acquires the ambient temperature value Ta, the first internal temperature estimation unit 17 uses these two measurement values. The internal temperature Tina of the secondary battery unit 50 is estimated and calculated. Specifically, the first internal temperature estimation unit 17 is obtained using the two measured values Ts and Ta and the values of the thermal resistances of the cell 51 and the ambient air that are obtained in advance and stored in the storage unit 11. The internal temperature Tina is estimated and calculated from the calorific value. Note that the value of the thermal resistance of the ambient air varies depending on the operating state of the cooling mechanism 56. Therefore, the first internal temperature estimating unit 17 appropriately selects from the storage unit 11 the value of the thermal resistance when calculating the internal temperature Tina by acquiring the control signal to the cooling mechanism 56 or the state signal from the cooling mechanism 56. Use. Details of the processing by the first internal temperature estimation unit 17 will be described later.

待機時間特定部18は、内部抵抗算出部19にて内部抵抗値Rを算出するための待機時間Tを特定する。待機時間Tは、セル51のインピーダンス特性(図6参照)を鑑みた場合に、セル51全体としてのインピーダンスが、セル51におけるイオンの拡散インピーダンスの影響を無視することができる程度となるまでの、充放電の切り替え時点からの経過時間である。待機時間Tは、電池夫々の特性及び充電率(SOC)によって変化するから、後述の図7に示すように予め二次電池ユニット50毎に、充電率に対応付けて記憶部11に記憶させておく。待機時間特定部18は、直近に充電状態算出部23で算出された充電率に対応する待機時間Tを読み出して使用する。   The standby time specifying unit 18 specifies the standby time T for the internal resistance calculation unit 19 to calculate the internal resistance value R. The waiting time T is until the impedance of the cell 51 as a whole can ignore the influence of the diffusion impedance of ions in the cell 51 in view of the impedance characteristics of the cell 51 (see FIG. 6). This is the elapsed time from the charge / discharge switching time. Since the standby time T varies depending on the characteristics and the charging rate (SOC) of each battery, each secondary battery unit 50 is stored in advance in the storage unit 11 in association with the charging rate as shown in FIG. deep. The standby time specifying unit 18 reads and uses the standby time T corresponding to the charging rate calculated by the charging state calculation unit 23 most recently.

内部抵抗算出部19は、電流取得部14にて検出した電流の極性に基づき制御部10がリレー61にて充放電の切り替えが有ったと判定したタイミングで内部抵抗Rを算出する。内部抵抗算出部19は、切替有りと判定された場合に、その直前に電圧取得部13で取得した電圧値Vを切替時の電圧値Vbとし、電流取得部12にて取得した電流値Iを切替時の電流値Ibとして夫々メモリに記憶しておく。内部抵抗算出部19は更に、切替があったと判定されてから待機時間特定部18にて特定された待機時間T後に電圧取得部11で取得した電圧値Vを待機時間T後の電圧値Vcとして記憶し、同様に待機時間T後に電流取得部12で取得した電流値Iを待機時間T後の電流値Icとして夫々メモリに記憶する。内部抵抗算出部19は、各々メモリに記憶した電圧値Vb,Vc、電流値Ib,Icを用いて二次電池ユニット50の内部抵抗値Rを算出する。   The internal resistance calculation unit 19 calculates the internal resistance R at the timing when the control unit 10 determines that charging / discharging has been switched by the relay 61 based on the polarity of the current detected by the current acquisition unit 14. When it is determined that there is switching, the internal resistance calculation unit 19 sets the voltage value V acquired by the voltage acquisition unit 13 immediately before that as the voltage value Vb at the time of switching, and the current value I acquired by the current acquisition unit 12 The current value Ib at the time of switching is stored in the memory. The internal resistance calculation unit 19 further sets the voltage value V acquired by the voltage acquisition unit 11 after the standby time T specified by the standby time specification unit 18 after determining that the switching has been made as the voltage value Vc after the standby time T. Similarly, the current value I acquired by the current acquisition unit 12 after the standby time T is stored in the memory as the current value Ic after the standby time T, respectively. The internal resistance calculator 19 calculates the internal resistance value R of the secondary battery unit 50 using the voltage values Vb and Vc and the current values Ib and Ic stored in the memory.

第2内部温度推定部20は、記憶してある直近の充電率と、内部抵抗算出部19で算出した内部抵抗値Rを用い、充電率別に記憶部11に予め記憶してある内部抵抗値と内部温度との対応関係を示すテーブルを参照し(図8参照)、内部温度Tinbを推定する。第2内部温度推定部20における処理の詳細については後述する。   The second internal temperature estimation unit 20 uses the latest charge rate stored and the internal resistance value R calculated by the internal resistance calculation unit 19, and stores the internal resistance value stored in advance in the storage unit 11 for each charge rate. The internal temperature Tinb is estimated by referring to a table showing the correspondence with the internal temperature (see FIG. 8). Details of the processing in the second internal temperature estimation unit 20 will be described later.

温度異常判定部21は、第1内部温度推定部17で推定算出した内部温度Tinaと、第2内部温度推定部20にて推定した内部温度Tinbと、必要に応じて表面温度取得部15で取得した表面温度Tsとを用いて、二次電池ユニット50の内部温度の異常(過剰に高温)を判定する。異常を判定した場合には制御部10へ通知し、これにより制御部10は種々の処理を実行する。温度異常判定部21による処理についても詳細を後述する。   The temperature abnormality determination unit 21 acquires the internal temperature Tina estimated by the first internal temperature estimation unit 17, the internal temperature Tinb estimated by the second internal temperature estimation unit 20, and the surface temperature acquisition unit 15 as necessary. Using the surface temperature Ts thus determined, an abnormality (excessively high temperature) in the internal temperature of the secondary battery unit 50 is determined. When the abnormality is determined, the control unit 10 is notified, and thereby the control unit 10 executes various processes. Details of the processing by the temperature abnormality determination unit 21 will be described later.

開放電圧算出部22は、内部抵抗算出部19で算出した内部抵抗の抵抗値R、電圧取得部11で取得した電圧値V、及び電流取得部14で取得した電流値Iに基づいて、二次電池ユニット50の開放電圧を算出する。二次電池の開放電圧をOCV(Open Circuit Voltage)で表すと、OCV=V−Voで算出することができる。ここでVoは過電圧であり、内部抵抗の抵抗値R×電流値Iで表される電圧に分極電圧を加えた電圧値である。   Based on the resistance value R of the internal resistance calculated by the internal resistance calculation unit 19, the voltage value V acquired by the voltage acquisition unit 11, and the current value I acquired by the current acquisition unit 14, the open circuit voltage calculation unit 22 The open circuit voltage of the battery unit 50 is calculated. When the open voltage of the secondary battery is represented by OCV (Open Circuit Voltage), it can be calculated by OCV = V−Vo. Here, Vo is an overvoltage, which is a voltage value obtained by adding a polarization voltage to a voltage represented by resistance value R × current value I of the internal resistance.

充電状態算出部23は、開放電圧算出部22で算出した開放電圧OCVに基づいて二次電池ユニット50の充電率を算出する。例えば二次電池ユニット50の開放電圧OCVと充電率との相関関係を予め定めておくことにより、算出した開放電圧OCVに基づいて二次電池ユニット50の充電率の推定値を算出することができる。また充電状態算出部23は、電流取得部14で取得した電流値Iを積算して二次電池ユニット50の充電量(満充電容量に対する充電されている容量の比率、即ち充電率)を算出してもよい。電流積算は、電流を時間で積分したものであり、例えば電流取得のサンプリング周期をΔtとした場合、サンプリングの都度取得される電流値をIbi(i=1,2,…)とした場合、電流積算はΣIbi×Δt(i=1,2,…)で算出される。なお直近に求めた充電率を変数SOCinとして、第1充電量をSOC1とすると、第1充電量SOC1は、SOC1=SOCin±{ΣIbi×Δt(i=1,2,…)/満充電容量FCC}という式で算出することはできる。なお±について+(プラス)は充電時、−(マイナス)は放電時に対応する。   The charging state calculation unit 23 calculates the charging rate of the secondary battery unit 50 based on the open circuit voltage OCV calculated by the open circuit voltage calculation unit 22. For example, by setting a correlation between the open circuit voltage OCV of the secondary battery unit 50 and the charging rate in advance, an estimated value of the charging rate of the secondary battery unit 50 can be calculated based on the calculated open circuit voltage OCV. . Further, the charge state calculation unit 23 calculates the charge amount of the secondary battery unit 50 (the ratio of the charged capacity to the full charge capacity, that is, the charge rate) by accumulating the current value I acquired by the current acquisition unit 14. May be. Current integration is the integration of current over time. For example, if the sampling period for current acquisition is Δt, the current value acquired each time sampling is Ibi (i = 1, 2,...) The integration is calculated by ΣIbi × Δt (i = 1, 2,...). If the most recently determined charge rate is variable SOCin and the first charge amount is SOC1, the first charge amount SOC1 is SOC1 = SOCin ± {ΣIbi × Δt (i = 1, 2,...) / Full charge capacity FCC. } Can be calculated by the following formula. Regarding ±, + (plus) corresponds to charging and − (minus) corresponds to discharging.

健康状態算出部24は、二次電池ユニット50の内部抵抗について内部抵抗算出部19にて算出した抵抗値Rの初期値R0に対する割合に基づいて二次電池の健康状態(SOH)を算出する。   The health state calculation unit 24 calculates the health state (SOH) of the secondary battery based on the ratio of the resistance value R calculated by the internal resistance calculation unit 19 to the initial value R0 for the internal resistance of the secondary battery unit 50.

出力部25は、各構成部で算出又は推定した値を電池監視装置100外へ出力するインタフェースである。例えば出力部25は、車内ネットワークと接続されている通信インタフェースである。また出力部25は、計器パネル又はOHD(Over Head Display )等の運転者向けの表示部と接続されるインタフェースであってもよい。   The output unit 25 is an interface that outputs a value calculated or estimated by each component to the outside of the battery monitoring device 100. For example, the output unit 25 is a communication interface connected to the in-vehicle network. The output unit 25 may be an interface connected to a display unit for a driver such as an instrument panel or an OHD (Over Head Display).

制御部10は、各構成部を制御して算出した二次電池ユニット50の充電率SOC、健康状態SOH、又は温度異常判定部21による判定結果を用いて、電池管理に関する処理を行なう。制御部10は、充電率SOCが所定値以下である場合に、計器パネルに接続された出力部25から、算出された充電率を警告灯にて示すなど処理を行なう。また健康状態SOHが所定の度合以下である場合、温度異常判定部21による判定結果が異常である場合にも警告灯にて警告を発するなどの処理を行なう。そして制御部10は、二次電池ユニット50を所定の温度範囲内で使用するために、充放電中に温度異常判定部21により異常が判定された場合、リレー61を遮断するなどして二次電池ユニット50を保護する。また制御部10は、充電率SOC、健康状態SOH又は温度異常判定部21による判定結果を通信部である出力部25から車内の他装置へ送信するようにしてもよい。車内の他装置から更に車外装置へ送信されるようにしてもよい。これらの外部装置では、電池監視装置100から送信された充電率SOC、健康状態SOH又は温度異常判定部21による判定結果に基づいて処理を行なう。   The control unit 10 performs processing related to battery management using the charging rate SOC of the secondary battery unit 50 calculated by controlling each component unit, the health state SOH, or the determination result by the temperature abnormality determination unit 21. When the charging rate SOC is equal to or less than a predetermined value, the control unit 10 performs processing such as indicating the calculated charging rate with a warning light from the output unit 25 connected to the instrument panel. In addition, when the health state SOH is below a predetermined degree, even when the determination result by the temperature abnormality determination unit 21 is abnormal, processing such as issuing a warning with a warning lamp is performed. Then, in order to use the secondary battery unit 50 within a predetermined temperature range, the control unit 10 turns off the secondary 61 by shutting off the relay 61 or the like when the abnormality is determined by the temperature abnormality determination unit 21 during charging / discharging. The battery unit 50 is protected. Moreover, the control part 10 may be made to transmit the determination result by the charging rate SOC, the health state SOH, or the temperature abnormality determination part 21 from the output part 25 which is a communication part to other apparatuses in the vehicle. You may make it transmit to the apparatus outside a vehicle further from the other apparatus in a vehicle. In these external devices, processing is performed based on the determination result by the charging rate SOC, the health state SOH, or the temperature abnormality determination unit 21 transmitted from the battery monitoring device 100.

電池監視装置100による内部温度の異常判定処理に関しまず、温度異常判定部21が判定に用いる内部温度Tina,Tinbの推定方法について夫々詳細に説明する。   Regarding the internal temperature abnormality determination processing by the battery monitoring device 100, first, the estimation methods of the internal temperatures Tina and Tinb used by the temperature abnormality determination unit 21 will be described in detail.

第1に、第1内部温度推定部17による内部温度Tinaの推定方法について説明する。上述したように第1内部温度推定部17は、二次電池ユニット50のセル51の表面温度の値Ts、セル51の周囲温度の値Taの2つの測定値と、予め求めてあるセル51及び周囲空気夫々の熱抵抗の値とを用いて求められる発熱量から内部温度Tinaを算出する。ここで注目すべきは、熱抵抗の値を用いている点である。熱抵抗は、二次電池ユニット50における熱発生の要因として、印加される電圧及び電流に対する内部抵抗によるジュール熱のみならず、化学反応を起因とするエントロピー発熱をも加味してその挙動を表わすことができる。   First, a method for estimating the internal temperature Tina by the first internal temperature estimation unit 17 will be described. As described above, the first internal temperature estimation unit 17 includes the two measured values of the surface temperature value Ts of the cell 51 of the secondary battery unit 50 and the ambient temperature value Ta of the cell 51, the cell 51 and The internal temperature Tina is calculated from the calorific value obtained using the value of the thermal resistance of each ambient air. It should be noted here that the value of thermal resistance is used. The thermal resistance represents the behavior of the secondary battery unit 50 in consideration of not only the Joule heat due to the internal resistance to the applied voltage and current but also the entropy heat generated due to the chemical reaction as a factor of heat generation in the secondary battery unit 50. Can do.

図3は、本実施の形態における二次電池ユニット50への熱回路モデル適用例を模式的に示す熱回路図である。熱回路は、所定の熱源(接地)に二次電池ユニット50の熱容量Cinを介して接続された端子に、熱量Qallが与えられていると表される。そして二次電池ユニット50に与えられる熱量Qallは、二次電池ユニット50自体の熱容量Cinに蓄えられると共に、一部(Qout)が熱抵抗Rinを介して表面に伝達し、更に周辺の空気の熱抵抗Raを介して放熱され、更に外側の筐体等を介して所定の熱源(接地)に伝わると表される。   FIG. 3 is a thermal circuit diagram schematically showing an application example of the thermal circuit model to the secondary battery unit 50 in the present embodiment. The thermal circuit is expressed that the amount of heat Qall is given to a terminal connected to a predetermined heat source (ground) via the heat capacity Cin of the secondary battery unit 50. The amount of heat Qall given to the secondary battery unit 50 is stored in the heat capacity Cin of the secondary battery unit 50 itself, and part (Qout) is transmitted to the surface via the thermal resistance Rin, and the heat of the surrounding air It is expressed that the heat is radiated through the resistor Ra and further transmitted to a predetermined heat source (ground) through the outer casing or the like.

なお二次電池ユニット50の発熱量Qallは、ジュール熱による発熱量Qp(式1)及びエントロピー発熱による発熱量Qs(式2)の和で表される(式3)。ここでiは、電流を示し、Vbは両端の電圧値、Vocvは開放電圧値、Rは内部抵抗(電気抵抗)である。   The calorific value Qall of the secondary battery unit 50 is represented by the sum of the calorific value Qp (formula 1) due to Joule heat and the calorific value Qs (formula 2) due to entropy heat (formula 3). Here, i represents a current, Vb is a voltage value at both ends, Vocv is an open-circuit voltage value, and R is an internal resistance (electric resistance).

Figure 2018147680
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そして二次電池ユニット50の内部熱抵抗Rinは式4、熱容量Cinは式5により求めることができる。このようにして熱回路モデルを適用することで内部温度Tinaを推定することが可能である。なお式5においてτは二次電池ユニット50の熱時定数である。   Then, the internal thermal resistance Rin of the secondary battery unit 50 can be obtained from Equation 4 and the heat capacity Cin can be obtained from Equation 5. In this way, the internal temperature Tina can be estimated by applying the thermal circuit model. In Equation 5, τ is a thermal time constant of the secondary battery unit 50.

Figure 2018147680
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なお本実施の形態における第1内部温度推定部17は、図3の熱回路において、放熱される熱量Qoutが、熱抵抗Rin及び熱抵抗Raのいずれにも流れる熱流であると考えて内部温度Tinaを推定算出する。具体的には、以下の式6,7のように熱流Qoutと熱抵抗Rin及び熱抵抗Ra、内部温度Tina、表面温度Ts及び周囲温度Taとの関係に熱回路におけるオームの法則を適用して表し、式6及び式7から熱流Qoutを消去するようにして導き出される式8を求めておく。第1内部温度推定部17は、式8に表面温度取得部15及び周囲温度取得部16にて夫々取得した温度Ts及び温度Taを適用して内部温度Tinaを推定算出する。   Note that the first internal temperature estimation unit 17 in the present embodiment considers that the heat quantity Qout radiated in the thermal circuit of FIG. 3 is a heat flow that flows in both the thermal resistance Rin and the thermal resistance Ra, and the internal temperature Tina. Is estimated and calculated. Specifically, by applying Ohm's law in the thermal circuit to the relationship between the heat flow Qout, the thermal resistance Rin, the thermal resistance Ra, the internal temperature Tina, the surface temperature Ts, and the ambient temperature Ta as in the following formulas 6 and 7. Expression 8 derived from Expression 6 and Expression 7 so as to eliminate the heat flow Qout is obtained. The first internal temperature estimation unit 17 estimates and calculates the internal temperature Tina by applying the temperature Ts and the temperature Ta acquired by the surface temperature acquisition unit 15 and the ambient temperature acquisition unit 16 to Equation 8, respectively.

Figure 2018147680
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なお式8における二次電池ユニット50の内部熱抵抗Rinの値は、事前に計測により求めておく。周囲空気の熱抵抗Raの値は、周囲空気の冷却条件によって異なる値である。冷却機構56に空冷ファンを用いる場合、熱抵抗値Raは、無風時の空気熱抵抗Ra(0)及び風速により求められる。無風時の空気熱抵抗値Ra(0)は、二次電池ユニット50の表面積が大きいほど小さくなる値である。風速は、二次電池ユニット50の筐体内のスペースにより異なり、更に空冷ファンの印加電圧により変化するので、パッケージ化された二次電池ユニット50毎に異なる。したがって、パッケージの種別に予め、空冷ファンへの印加電圧と熱抵抗値Raとの間の関係値を計測しておき、使用する二次電池ユニット50に対応する計測データ、又は計測データから近似により特定される関数情報を記憶部11に記憶しておく。図4は、印加電圧と空気熱抵抗値との間の関係の一例を示すグラフである。図4の横軸は印加電圧をボルト単位で示し、縦軸は印加電圧に対応する周囲空気の熱抵抗値Raを[K/W]の単位で示している。図4のグラフ上における異なる印加電圧に対する熱抵抗値Raをテーブル化して記憶部11に記憶しておくか、又は印加電圧を変数とする近似関数の情報を記憶部11に記憶しておくことにより、任意の印加電圧時の周囲空気の熱抵抗値Raを求めて使用することができる。   Note that the value of the internal thermal resistance Rin of the secondary battery unit 50 in Expression 8 is obtained in advance by measurement. The value of the thermal resistance Ra of the ambient air is a value that varies depending on the cooling conditions of the ambient air. When an air cooling fan is used for the cooling mechanism 56, the thermal resistance value Ra is obtained from the air thermal resistance Ra (0) and the wind speed when there is no wind. The air heat resistance value Ra (0) at the time of no wind is a value that decreases as the surface area of the secondary battery unit 50 increases. The wind speed varies depending on the space in the casing of the secondary battery unit 50 and also varies depending on the voltage applied by the air cooling fan, and therefore varies depending on the packaged secondary battery unit 50. Therefore, the relationship value between the applied voltage to the air cooling fan and the thermal resistance value Ra is measured in advance for the type of package, and the measurement data corresponding to the secondary battery unit 50 to be used or the measurement data is approximated. The specified function information is stored in the storage unit 11. FIG. 4 is a graph showing an example of the relationship between the applied voltage and the air thermal resistance value. The horizontal axis in FIG. 4 indicates the applied voltage in volts, and the vertical axis indicates the thermal resistance value Ra of the ambient air corresponding to the applied voltage in units of [K / W]. The thermal resistance values Ra for different applied voltages on the graph of FIG. 4 are tabulated and stored in the storage unit 11, or information on approximate functions having the applied voltage as a variable is stored in the storage unit 11. The thermal resistance value Ra of ambient air at an arbitrary applied voltage can be obtained and used.

第2に、第2内部温度推定部20による内部温度Tinbの推定方法について説明する。上述したように第2内部温度推定部20は、二次電池ユニット50の内部抵抗値Rを用いてセル51の内部温度Tinbを推定する。   Secondly, a method for estimating the internal temperature Tinb by the second internal temperature estimation unit 20 will be described. As described above, the second internal temperature estimation unit 20 estimates the internal temperature Tinb of the cell 51 using the internal resistance value R of the secondary battery unit 50.

図5は、二次電池ユニット50の等価回路の一例を示す説明図である。二次電池ユニット50は図5に示すように、二次電池ユニット50のインピーダンスは、界面電荷移動抵抗Rcと拡散インピーダンスZwとの直列回路に電気二重層キャパシタンスCを並列接続した回路に、更に電解液バルクの抵抗Rsを直列に接続した回路で等価的に表すことができる。電解液バルクの抵抗Rsは、電解液中でのリチウムイオンの電動抵抗、正極及び負極での電子抵抗などを含む。界面電荷移動抵抗Rcは、活物質表面における電荷移動抵抗及び被膜抵抗などを含む。拡散インピーダンスZwは、活物質粒子内部へのリチウムイオンの拡散過程に起因するインピーダンスである。   FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of an equivalent circuit of the secondary battery unit 50. As shown in FIG. 5, the secondary battery unit 50 has an impedance of the secondary battery unit 50 in a circuit in which an electric double layer capacitance C is connected in parallel to a series circuit of an interface charge transfer resistance Rc and a diffusion impedance Zw. The liquid bulk resistance Rs can be equivalently expressed by a circuit connected in series. The resistance Rs of the electrolyte bulk includes an electric resistance of lithium ions in the electrolyte, an electronic resistance at the positive electrode and the negative electrode, and the like. The interface charge transfer resistance Rc includes a charge transfer resistance and a film resistance on the surface of the active material. The diffusion impedance Zw is an impedance resulting from the diffusion process of lithium ions into the active material particles.

図6は、二次電池ユニット50のインピーダンス特性を示す模式図である。図6の横軸はインピーダンスZの実数成分Zrを示し、縦軸はインピーダンスZの虚数成分Ziを示し、インピーダンススペクトル(コールコールプロット又はナイキプロット)を表わしている。二次電池ユニット50のインピーダンスは、その角周波数(周波数f)が無限大から0(ゼロ)に向かって減少する場合に、図6中のある周波数域f1(境界周波数域という)で極値をとり、その後増加する。この増加は拡散インピーダンスZwが寄与すると知られている。つまり境界周波数域では、拡散インピーダンスZwの影響は無視することができる程度である。ここで二次電池ユニット50の内部抵抗は、電解液バルクの抵抗Rs及び界面電荷移動抵抗Rcが主要部分を占める。したがって境界周波数域におけるインピーダンスZを内部抵抗値Rとして推定する。なおインピーダンスZの測定は、交流インピーダンス法で求める。また、ここでいう境界周波数域に相当する時間が、待機時間特定部18が特定する充放電の切り替え(周波数変化)後の待機時間Tである。   FIG. 6 is a schematic diagram illustrating impedance characteristics of the secondary battery unit 50. The horizontal axis of FIG. 6 shows the real component Zr of the impedance Z, the vertical axis shows the imaginary component Zi of the impedance Z, and represents the impedance spectrum (Cole-Cole plot or Nike plot). When the angular frequency (frequency f) decreases from infinity to 0 (zero), the impedance of the secondary battery unit 50 has an extreme value in a certain frequency range f1 (referred to as a boundary frequency range) in FIG. And then increase. This increase is known to be contributed by the diffusion impedance Zw. That is, in the boundary frequency region, the influence of the diffusion impedance Zw can be ignored. Here, the internal resistance of the secondary battery unit 50 is mainly composed of an electrolyte bulk resistance Rs and an interface charge transfer resistance Rc. Therefore, the impedance Z in the boundary frequency region is estimated as the internal resistance value R. The impedance Z is measured by the AC impedance method. The time corresponding to the boundary frequency region here is the standby time T after the charge / discharge switching (frequency change) specified by the standby time specifying unit 18.

図7は、境界周波数域に対応する待機時間Tの内容例を示す説明図である。充電率が低い程に二次電池ユニット50のインピーダンスが大きくなって(図6における右方向へシフトする)境界周波数域が小さくなり、即ち、図7に示すように待機時間Tが長くなる。そして待機時間Tは、二次電池の温度にも依存する。つまり図7に示すような対応関係は温度別に存在する。そこでこれらの待機時間Tの具体的数値は、二次電池ユニット50毎に異なるので記憶部11には、監視対象の二次電池ユニット50に応じて充電率の範囲及び温度範囲別に待機時間Tを記憶しておく。待機時間特定部18は直前に求めてある充電率及び内部温度に基づいてこれを参照して待機時間Tを特定するとよい。なお図7に示したような具体的な数値を記憶部11に記憶しておくことに限定されない。例えば充電率が50%、温度が25℃である場合の待機時間T0と、待機時間Tの充電率に対する推移に対応する充電率係数K0及び温度係数K1とを二次電池ユニット50毎に記憶しておく。そして待機時間特定部18はT0に係数K0を乗じ、温度に対する係数K1を乗じて加算する等演算により待機時間T(=K0×SOC×T0+K1×Tin×T0)と特定するようにしてもよい。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the content of the standby time T corresponding to the boundary frequency region. As the charging rate decreases, the impedance of the secondary battery unit 50 increases (shifts to the right in FIG. 6) and the boundary frequency region decreases, that is, the standby time T increases as shown in FIG. The standby time T also depends on the temperature of the secondary battery. That is, the correspondence as shown in FIG. 7 exists for each temperature. Therefore, since the specific numerical values of these standby times T are different for each secondary battery unit 50, the storage unit 11 stores the standby time T for each charging rate range and temperature range according to the secondary battery unit 50 to be monitored. Remember. The standby time specifying unit 18 may specify the standby time T by referring to the charging rate and the internal temperature obtained immediately before. Note that the present invention is not limited to storing specific numerical values as shown in FIG. For example, the standby time T0 when the charging rate is 50% and the temperature is 25 ° C., and the charging rate coefficient K0 and the temperature coefficient K1 corresponding to the transition of the standby time T with respect to the charging rate are stored for each secondary battery unit 50. Keep it. Then, the standby time specifying unit 18 may specify the standby time T (= K0 × SOC × T0 + K1 × Tin × T0) by an operation such as multiplying T0 by a coefficient K0 and multiplying by a coefficient K1 for temperature.

このようにして内部抵抗算出部19は、充電率及び温度に応じた待機時間T後の電流値Ic及び電圧値Vbを式9に当てはめて内部抵抗値Rを算出することができる。   In this way, the internal resistance calculation unit 19 can calculate the internal resistance value R by applying the current value Ic and the voltage value Vb after the standby time T according to the charging rate and the temperature to Equation 9.

Figure 2018147680
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なお内部抵抗値Rの算出の詳細な方法及びその根拠については、特願2016-001983 に開示された事項を援用する。   Note that the details disclosed in Japanese Patent Application No. 2016-001983 are used for the detailed method and the basis for calculating the internal resistance value R.

図8は、内部抵抗値Rと内部温度との対応関係を示すグラフである。図8の横軸は電池温度を摂氏単位で示し、図8の縦軸は内部抵抗値Rの高低を示している。内部抵抗値Rの具体的数値は、セル51の仕様によって異なるため図示を省略している。図8で示される対応関係は、二次電池ユニット50のセル51を恒温槽内に格納し、恒温槽を異なる温度に設定した際に実測した内部抵抗値Rから得られる。なお内部抵抗値Rは上述したように、充電率によってインピーダンス特性が異なるから、異なる温度毎のみならず充電率毎にも内部抵抗値Rを計測する。図8に示されているグラフは、例えば充電率が50%〜60%のときの内部抵抗値Rと電池温度との対応関係を示している。   FIG. 8 is a graph showing the correspondence between the internal resistance value R and the internal temperature. The horizontal axis in FIG. 8 indicates the battery temperature in degrees Celsius, and the vertical axis in FIG. 8 indicates the level of the internal resistance value R. Since the specific numerical value of the internal resistance value R varies depending on the specifications of the cell 51, the illustration is omitted. The correspondence shown in FIG. 8 is obtained from the internal resistance value R measured when the cell 51 of the secondary battery unit 50 is stored in a thermostat and the thermostat is set to a different temperature. As described above, since the internal resistance value R has different impedance characteristics depending on the charging rate, the internal resistance value R is measured not only at different temperatures but also at each charging rate. The graph shown in FIG. 8 shows the correspondence between the internal resistance value R and the battery temperature when the charging rate is 50% to 60%, for example.

記憶部11には、充電率について所定の幅(例えば10%)を持たせた範囲毎に、図8に示したような内部抵抗値Rと電池温度とをテーブル化した対応関係が予め記憶されている。具体的には、10%〜20%における異なる内部抵抗値R(例えば数ミリオーム単位等)に対して夫々対応する電池温度、20%〜30%における異なる内部抵抗値Rに対して夫々対応する電池温度、30%〜40%における異なる内部抵抗値Rに対して夫々対応する電池温度、…等のように記憶されている。なお内部抵抗値Rと電池温度との対応関係はテーブル化されている態様のみならず、内部抵抗値Rを変数とする近似関数の情報を充電率毎に記憶部11に記憶しておくことにより、任意の内部抵抗値Rから対応する内部温度を参照するようにしてもよい。   The storage unit 11 stores in advance a correspondence relationship in which the internal resistance value R and the battery temperature as shown in FIG. 8 are tabulated for each range in which the charging rate has a predetermined width (for example, 10%). ing. Specifically, the battery temperature corresponding to different internal resistance values R (for example, several milliohm units) at 10% to 20%, and the battery corresponding to different internal resistance values R at 20% to 30%, respectively. The temperature is stored as the battery temperature corresponding to different internal resistance values R at 30% to 40%,. The correspondence relationship between the internal resistance value R and the battery temperature is not only tabulated, but also by storing in the storage unit 11 information on approximate functions having the internal resistance value R as a variable for each charging rate. The corresponding internal temperature may be referred to from an arbitrary internal resistance value R.

第2内部温度推定部20は、直近に算出された充電率を用いて記憶部11から、対応する充電率範囲の図8に示したような対応関係を参照し、算出された内部抵抗値Rに対応する電池温度を読み出す。第2内部温度推定部20は、読み出した電池温度を内部温度Tinbとして推定する。   The second internal temperature estimation unit 20 refers to the corresponding relationship as shown in FIG. 8 of the corresponding charging rate range from the storage unit 11 using the most recently calculated charging rate, and calculates the calculated internal resistance value R. Read the battery temperature corresponding to. The second internal temperature estimation unit 20 estimates the read battery temperature as the internal temperature Tinb.

図9は、第2内部温度推定部20により推定された内部温度Tinbの推移を示すグラフである。なお図9Aは、二次電池ユニット50に対して内部抵抗算出部19により算出された内部抵抗値Rの時間変化を示し、図9Bは図9Aに示す内部抵抗値Rに対して算出された内部温度Tinbと測定された表面温度Tsとの夫々時間経過を示している。なお図9A及び図9Bはいずれも横軸は、セル51へ電流を流し始めてからの時間経過を示している。図9Aの縦軸は内部抵抗値RをΩ単位で示し、図9Bの縦軸はセル51の温度を摂氏単位で示している。図9Bに示すように、セル51が高温となるに向けて表面温度Tsと推定された内部温度Tinbとの間の差分が拡がっている。なお表面温度Ts又は内部温度Tinbのいずれか、または両方がこの後、所定の温度に収束していく。したがって、表面温度Tsに所定の係数を乗算するか、又は所定の定数を加算してこれを電池内部の温度として推定する方法では、真の内部温度を正しく推定することは困難である。   FIG. 9 is a graph showing the transition of the internal temperature Tinb estimated by the second internal temperature estimation unit 20. 9A shows the time change of the internal resistance value R calculated by the internal resistance calculation unit 19 for the secondary battery unit 50, and FIG. 9B shows the internal resistance value calculated for the internal resistance value R shown in FIG. 9A. The time lapse of each of the temperature Tinb and the measured surface temperature Ts is shown. In both FIGS. 9A and 9B, the horizontal axis indicates the passage of time from the start of current flow to the cell 51. The vertical axis in FIG. 9A indicates the internal resistance value R in Ω, and the vertical axis in FIG. 9B indicates the temperature of the cell 51 in Celsius. As shown in FIG. 9B, the difference between the surface temperature Ts and the estimated internal temperature Tinb increases as the cell 51 becomes higher in temperature. Note that either or both of the surface temperature Ts and the internal temperature Tinb thereafter converge to a predetermined temperature. Therefore, it is difficult to correctly estimate the true internal temperature by a method of multiplying the surface temperature Ts by a predetermined coefficient or adding a predetermined constant and estimating this as the temperature inside the battery.

第1内部温度推定部17及び第2内部温度推定部20により、単純に表面温度Tsに所定の係数を乗ずるなどするのではなく、夫々熱回路及び等価電気回路を元にした異なる手法にて精度良く内部温度を推定することができる。本実施の形態における電池監視装置100では更に温度異常判定部21が、このようにして異なる手法にて推定した内部温度Tina,Tinbを用いて、両方又はいずれか一方を所定の閾値と比較するなどの演算により、電池内部の温度が異常(高温)であるか否かを判定する。   The first internal temperature estimator 17 and the second internal temperature estimator 20 do not simply multiply the surface temperature Ts by a predetermined coefficient, but use different techniques based on a thermal circuit and an equivalent electric circuit, respectively. The internal temperature can be estimated well. In the battery monitoring apparatus 100 in the present embodiment, the temperature abnormality determination unit 21 further compares both or one of them with a predetermined threshold using the internal temperatures Tina and Tinb estimated by different methods as described above. Based on the calculation, it is determined whether or not the temperature inside the battery is abnormal (high temperature).

電池監視装置100の各構成部による処理手順をまとめると以下のようになる。図10は、電池監視装置100による処理手順の一例を示すフローチャートである。制御部10は以下のフローチャートに示す処理手順を所定の周期で繰り返し実行する。   The processing procedure by each component of the battery monitoring apparatus 100 is summarized as follows. FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure performed by the battery monitoring apparatus 100. The control unit 10 repeatedly executes a processing procedure shown in the following flowchart at a predetermined cycle.

電圧取得部13により電圧値Vを取得し、電流取得部14により電流値Iを取得する(ステップS1)。   The voltage acquisition unit 13 acquires the voltage value V, and the current acquisition unit 14 acquires the current value I (step S1).

次に表面温度取得部15により表面温度Tsを取得し、周囲温度取得部16により周囲温度Taを取得する(ステップS2)。取得された表面温度Ts、周囲温度Taは制御部10により内部メモリに記憶される。次に制御部10は冷却機構56における冷却条件(本実施の形態では、空冷ファンへの印加電圧)を取得する(ステップS3)。内部温度算出部17はステップS3で取得された印加電圧に対応する周囲空気の熱抵抗値Raを、記憶部11から参照して算出する(ステップS4)。内部温度算出部17は更に、取得した温度Ts,Ta、算出した熱抵抗値Raと、記憶部11に記憶してある二次電池ユニット50の固有の内部熱抵抗値Rinを式8に適用して内部温度Tinaを算出する(ステップS5)。   Next, the surface temperature acquisition unit 15 acquires the surface temperature Ts, and the ambient temperature acquisition unit 16 acquires the ambient temperature Ta (step S2). The acquired surface temperature Ts and ambient temperature Ta are stored in the internal memory by the control unit 10. Next, the control unit 10 acquires a cooling condition in the cooling mechanism 56 (in this embodiment, an applied voltage to the air cooling fan) (step S3). The internal temperature calculation unit 17 calculates the thermal resistance value Ra of the ambient air corresponding to the applied voltage acquired in step S3 with reference to the storage unit 11 (step S4). The internal temperature calculation unit 17 further applies the acquired temperatures Ts and Ta, the calculated thermal resistance value Ra, and the internal thermal resistance value Rin specific to the secondary battery unit 50 stored in the storage unit 11 to Equation 8. The internal temperature Tina is calculated (step S5).

次に内部抵抗算出部19は、充放電の切り替えが有ったか否かを判断する(ステップS6)。ステップS6で切り替えがあったと判断された場合(S6:YES)、内部抵抗算出部19は、ステップS1で取得した電圧値V及び電流値Iを夫々、切替時の電圧値Vb及び電流値Ibとして制御部10の内部メモリに記憶する(ステップS7)。そして待機時間特定部18により、直近に算出された充電率SOC及び内部温度(Tina又はTinbに基づく値)を参照し(ステップS8)、充電率及び内部温度に対応する待機時間Tを特定し、その時間分待機する(ステップS9)。   Next, the internal resistance calculation unit 19 determines whether or not charging / discharging has been switched (step S6). When it is determined in step S6 that switching has occurred (S6: YES), the internal resistance calculation unit 19 uses the voltage value V and current value I acquired in step S1 as the voltage value Vb and current value Ib at the time of switching, respectively. It memorize | stores in the internal memory of the control part 10 (step S7). Then, the standby time specifying unit 18 refers to the most recently calculated charge rate SOC and internal temperature (a value based on Tina or Tinb) (step S8), specifies the standby time T corresponding to the charge rate and the internal temperature, Wait for that time (step S9).

そして内部抵抗算出部19は、待機時間T経過後に、再度内部抵抗値Rを算出するための電圧値V及び電流値Iを夫々電圧取得部13及び電流取得部14により取得し、各々を待機時間T後の電圧値Vc及び電流値Icとして制御部10の内部メモリに記憶する(ステップS10)。内部抵抗算出部19は、ステップS7で記憶しておいた切替時の電圧値Vb及び電流値Ibと、ステップS10で記憶した待機時間T後の電圧値Vc及び電流値Icとを用いて内部抵抗値Rを算出する(ステップS11)。   Then, after the standby time T has elapsed, the internal resistance calculation unit 19 acquires the voltage value V and the current value I for calculating the internal resistance value R again by the voltage acquisition unit 13 and the current acquisition unit 14, respectively. The voltage value Vc and the current value Ic after T are stored in the internal memory of the control unit 10 (step S10). The internal resistance calculation unit 19 uses the voltage value Vb and current value Ib at the time of switching stored in step S7 and the voltage value Vc and current value Ic after the standby time T stored in step S10. A value R is calculated (step S11).

次に第2内部温度推定部20により、ステップS8で参照した充電率における内部抵抗値Rと電池の内部温度の対応関係を記憶部11から参照し(ステップS12)、ステップS11で算出された内部抵抗値Rに対応する温度を内部温度Tinbとする(ステップS13)。   Next, the second internal temperature estimation unit 20 refers to the correspondence between the internal resistance value R and the internal temperature of the battery at the charging rate referred in step S8 from the storage unit 11 (step S12), and calculates the internal calculated in step S11. The temperature corresponding to the resistance value R is set as the internal temperature Tinb (step S13).

そして充電状態(SOC)算出部23はステップS11で算出された内部抵抗値Rを基に開放電圧算出部22により算出された開放電圧OCVを用いて充電率SOCを算出し、同様にして健康状態(SOH)算出部24は内部抵抗値Rから健康状態SOHを算出して記憶する(ステップS14)。   Then, the state of charge (SOC) calculation unit 23 calculates the charge rate SOC using the open-circuit voltage OCV calculated by the open-circuit voltage calculation unit 22 based on the internal resistance value R calculated in step S11. The (SOH) calculation unit 24 calculates and stores the health state SOH from the internal resistance value R (step S14).

そして温度異常判定部21は、ステップS5及びステップS13にて推定された内部温度Tina及び内部温度Tinbを用いて温度異常判定処理を実行し(ステップS15)、一回の処理を終了する。   And the temperature abnormality determination part 21 performs a temperature abnormality determination process using the internal temperature Tina and the internal temperature Tinb estimated in step S5 and step S13 (step S15), and complete | finishes one process.

ステップS6にて切り替えが無かったと判断された場合(S6:NO)、その後の内部抵抗値Rを算出する工程(S7〜S11)、算出された内部抵抗値Rを用いる工程(S12〜14)を行なうことなしに、制御部10はステップS15へ処理を進める。この場合、ステップS15では、ステップS5にて算出した内部温度Tinaのみ、又は直近に推定された内部温度Tinbを用いて判定する。なおステップS6にて切り替えが無かったと判断された場合(S6:NO)、ステップS15の温度異常判定の処理も省略するようにしてもよい。   When it is determined in step S6 that there has been no switching (S6: NO), the subsequent step of calculating the internal resistance value R (S7 to S11) and the step of using the calculated internal resistance value R (S12 to 14). Without performing, the control unit 10 advances the process to step S15. In this case, in step S15, determination is made using only the internal temperature Tina calculated in step S5 or the recently estimated internal temperature Tinb. If it is determined in step S6 that there is no switching (S6: NO), the temperature abnormality determination process in step S15 may be omitted.

次に、図10のフローチャートにおけるステップS15の温度異常判定処理について詳細を説明する。温度異常判定部21による判定方法は種々の方法が考え得るが、本実施の形態では第1内部温度推定部17により推定算出された内部温度Tinaと、第2内部温度推定部20により推定された内部温度Tinbとの2つの異なる手法により推定された値を用いて判定する。   Next, details of the temperature abnormality determination process in step S15 in the flowchart of FIG. 10 will be described. Various methods can be considered as the determination method by the temperature abnormality determination unit 21. In this embodiment, the internal temperature Tina estimated by the first internal temperature estimation unit 17 and the second internal temperature estimation unit 20 are estimated. The determination is made using values estimated by two different methods with the internal temperature Tinb.

図11は、温度異常判定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。温度異常判定部21は、内部温度Tina,Tinbに対してその差分が所定の閾値th1以下であるという条件(式10)を満たすか否かを判断する(ステップS501)。式10を満たすと判断された場合(S501:YES)、温度異常判定部21は、内部温度Tina,Tinbがいずれも表面温度よりも高いという条件(式11)を満たすか否かを判断する(ステップS502)。なおステップS501及びステップS502の判断は、推定された内部温度の値Tina,Tinbの推定の確からしさを確かめるための処理である。
|Tina−Tinb|≦th1 …(10)
Min(Tina,Tinb)>Ts …(11)
FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of temperature abnormality determination processing. The temperature abnormality determination unit 21 determines whether or not the condition (Equation 10) that the difference between the internal temperatures Tina and Tinb is equal to or less than a predetermined threshold th1 is satisfied (step S501). When it is determined that Expression 10 is satisfied (S501: YES), the temperature abnormality determination unit 21 determines whether or not the condition that the internal temperatures Tina and Tinb are both higher than the surface temperature (Expression 11) is satisfied (Expression 11). Step S502). The determinations in steps S501 and S502 are processes for confirming the certainty of the estimated internal temperature values Tina and Tinb.
| Tina-Tinb | ≦ th1 (10)
Min (Tina, Tinb)> Ts (11)

式10における閾値th1は、例えば3℃等と予め記憶部11に記憶してある値である。閾値th1は具体的には、図9Bのように予め表面温度Tsと内部温度Tina及び内部温度Tinbの一方との差異を測定しておき、その差異の最大値を用いるなどが考えられる。上述した異なる手法により得られる内部温度の推定値は、使用範囲内の温度領域では表面温度との差異程には乖離しないことが経験的に判っていることから、表面温度との差分を基準としたものである。したがって、閾値th1の値はこれに限られない。その他、化学的又は物理的な根拠に基づいて閾値th1を設定するようにしてもよい。   The threshold value th1 in Expression 10 is a value stored in advance in the storage unit 11 such as 3 ° C., for example. Specifically, as for the threshold th1, it is conceivable that the difference between the surface temperature Ts and one of the internal temperature Tina and the internal temperature Tinb is measured in advance as shown in FIG. 9B, and the maximum value of the difference is used. The estimated value of the internal temperature obtained by the different methods described above has been empirically found that the temperature range within the range of use does not deviate as much as the difference from the surface temperature. It is a thing. Therefore, the value of the threshold th1 is not limited to this. In addition, the threshold th1 may be set based on a chemical or physical basis.

そして温度異常判定部21は、内部温度Tina及び内部温度Tinbが式10及び式11を満たすと判断された場合(S501:YES、且つS502:YES)、いずれか大きい方の値が、閾値th2以上であるという条件(式12)を満たすか否かを判断する(ステップS503)。なおステップS503では、閾値th2との比較に限らず、セル51の短寿命化を回避すべく仕様等にて示されている使用範囲外であるか否かを判断できればよい。
Max(Tina,Tinb)≧th2 …(12)
When the temperature abnormality determination unit 21 determines that the internal temperature Tina and the internal temperature Tinb satisfy Expressions 10 and 11 (S501: YES and S502: YES), the larger value is equal to or greater than the threshold th2. Whether or not the condition (formula 12) is satisfied is determined (step S503). In step S503, it is not limited to the comparison with the threshold value th2, and it is only necessary to determine whether or not the cell 51 is out of the use range indicated in the specification or the like in order to avoid the shortening of the service life.
Max (Tina, Tinb) ≧ th2 (12)

温度の異常判定に係る閾値th2は、電池ユニット50(セル51)の使用範囲の上限(例えば60℃)に対応する値である。温度異常判定部21は、内部温度Tina及び内部温度Tinbの内の大きい値を異常判定の閾値th2と比較することにより、安全側で判断して真の内部温度が電池の使用範囲を超過しているにも拘わらず温度を異常でないと判定することを回避する。   The threshold th2 related to the temperature abnormality determination is a value corresponding to the upper limit (eg, 60 ° C.) of the usage range of the battery unit 50 (cell 51). The temperature abnormality determination unit 21 compares the large value of the internal temperature Tina and the internal temperature Tinb with the threshold value th2 for abnormality determination, so that the true internal temperature exceeds the use range of the battery as determined by safety. In spite of this, it is avoided to determine that the temperature is not abnormal.

ステップS503にて閾値th2以上であると判断された場合(S503:YES)、温度異常判定部21は、電池内部の温度が異常であると判断し(ステップS504)、処理を終了する。   When it is determined in step S503 that the threshold is greater than or equal to the threshold th2 (S503: YES), the temperature abnormality determination unit 21 determines that the temperature inside the battery is abnormal (step S504), and ends the process.

ステップS501、ステップS502のいずれか一方において、条件が満たされないと判断された場合(S501:NO、又はS502:NO)、温度異常判定部21は表面温度Tsを基準として、表面温度Tsが使用範囲外(例えば閾値th3以上)であるか否かを判断する(ステップS505)。なおステップS505において温度異常判定部21は、内部温度は表面温度Tsよりも高いから表面温度Tsに所定の係数を乗算するか、所定の定数を加算するかなどのゆとりを持たせて使用範囲外にあるか否かを判断するようにしてもよい。ステップS505にて使用範囲外であると判断された場合(S505:YES)、温度異常判定部21は処理をステップS504へ進める。   When it is determined in any one of step S501 and step S502 that the condition is not satisfied (S501: NO or S502: NO), the temperature abnormality determination unit 21 uses the surface temperature Ts as a reference and the surface temperature Ts is within the use range. It is determined whether it is outside (for example, threshold value th3 or more) (step S505). In step S505, the temperature abnormality determination unit 21 determines that the internal temperature is higher than the surface temperature Ts, so that the surface temperature Ts is multiplied by a predetermined coefficient or a predetermined constant is added. It may be determined whether or not there is. If it is determined in step S505 that it is outside the use range (S505: YES), the temperature abnormality determination unit 21 advances the process to step S504.

ステップS503にて閾値th2未満であると判断された場合(S503:NO)、及びステップS505にて使用範囲内にあると判断された場合(S505:NO)、温度異常判定部21は、電池内部の温度は異常でないためそのまま処理を終了する。   When it is determined in step S503 that it is less than the threshold th2 (S503: NO), and when it is determined in step S505 that it is within the use range (S505: NO), the temperature abnormality determination unit 21 Since the temperature is not abnormal, the process is terminated.

図11のフローチャートに示した処理手順の内、ステップS505は省略し、ステップS501〜S503の判断にて全て条件を満たすと判断される場合に温度異常判定部21が異常であると判断するのみとしてもよい。   In the processing procedure shown in the flowchart of FIG. 11, step S505 is omitted, and it is only determined that the temperature abnormality determination unit 21 is abnormal when it is determined that all the conditions are satisfied in the determinations of steps S501 to S503. Also good.

このようにして、異なる手法で推定した2つの内部温度Tina,Tinbをその値自体から判断できる値の確からしさを元に、例えば、著しく高温側に誤って推定された内部温度Tina,Tinbによる誤判定を回避することが可能である。例えば第1内部温度推定部17が推定した内部温度Tinaのみで判定する場合、これを導き出すために用いる冷却機構56への印加電圧の測定誤差等が内部温度Tinaの値に影響するところ、第2内部温度Tinbとの差分が小さい場合には、測定誤差は小さく推定値は確からしいとの推測が可能である。また第2内部温度推定部20が推定した内部温度Tinbのみで判定する場合、例えば温度範囲によっては電圧値V及び電流値Iの測定誤差が影響するところ、内部温度Tinaとの差分が小さい場合には、その測定誤差は小さく推定値は確からしいとの推測が可能である。このように異なる手法による推定温度の長所短所を相互に補うことも可能であり、異常の判定精度を向上することができる。   In this way, based on the certainty of the values that can be determined from the two internal temperatures Tina and Tinb estimated by different methods, for example, an error caused by the internal temperatures Tina and Tinb that are erroneously estimated to be significantly higher can be obtained. It is possible to avoid the determination. For example, when the determination is made only with the internal temperature Tina estimated by the first internal temperature estimation unit 17, the measurement error of the voltage applied to the cooling mechanism 56 used to derive this influences the value of the internal temperature Tina. When the difference from the internal temperature Tinb is small, it can be estimated that the measurement error is small and the estimated value is likely. Further, when the determination is made only with the internal temperature Tinb estimated by the second internal temperature estimation unit 20, for example, when the measurement error of the voltage value V and the current value I affects depending on the temperature range, the difference from the internal temperature Tina is small. It is possible to estimate that the measurement error is small and the estimated value is likely. In this way, the pros and cons of the estimated temperature by different methods can be compensated for each other, and abnormality determination accuracy can be improved.

(変形例1)
図11のフローチャートで示した処理手順では、内部温度Tina,Tinbの推定の確からしさについて式10にて差分を閾値th1と比較し、更に式11にて表面温度Tsとの乖離の有無を判断した。変形例1では、前記差分に対して2つの閾値th4,th5との比較を用いる。図12は、温度異常判定処理の処理手順の他の一例を示すフローチャートである。
(Modification 1)
In the processing procedure shown in the flowchart of FIG. 11, the difference between the internal temperature Tina and the accuracy of estimation of the Tinb is compared with the threshold th1 in Expression 10, and further, the presence or absence of a deviation from the surface temperature Ts is determined in Expression 11. . In the first modification, the difference is compared with two thresholds th4 and th5. FIG. 12 is a flowchart illustrating another example of the processing procedure of the temperature abnormality determination process.

温度異常判定部21は、内部温度Tina,Tinbに対してその差分が所定の閾値th4以下であるという条件(式13)を満たすか否かを判断する(ステップS511)。
|Tina−Tinb|≦th4 …(13)
The temperature abnormality determination unit 21 determines whether or not a condition (Equation 13) that the difference between the internal temperatures Tina and Tinb is equal to or less than a predetermined threshold th4 is satisfied (step S511).
| Tina-Tinb | ≦ th4 (13)

ステップS511にて式13を満たすと判断された場合(S511:YES)、その差分が閾値th4よりも小さい所定の閾値th5以下であるという条件(式14)を満たすか否かを判断する(ステップS512)。閾値th5は、式10における閾値th1と等しいか又は閾値th1よりも小さい値であってよい。
|Tina−Tinb|≦th5<th4 …(14)
If it is determined in step S511 that Expression 13 is satisfied (S511: YES), it is determined whether or not a condition (Expression 14) that the difference is equal to or smaller than a predetermined threshold th5 that is smaller than the threshold th4 is satisfied (Step S511). S512). The threshold th5 may be a value equal to or smaller than the threshold th1 in Expression 10.
| Tina−Tinb | ≦ th5 <th4 (14)

ステップS512にて式14を満たすと判断された場合(S512:YES)、温度異常判定部21は、内部温度Tina,Tinbのいずれも表面温度Tsよりも大きいという条件(式11)を満たすか否かを判断する(ステップS513)。   If it is determined in step S512 that the expression 14 is satisfied (S512: YES), the temperature abnormality determination unit 21 satisfies the condition that the internal temperatures Tina and Tinb are both higher than the surface temperature Ts (expression 11). Is determined (step S513).

ステップS513にて式11を満たすと判断された場合(S513:YES)、温度異常判定部21は、内部温度Tina,Tinbのいずれか大きい方の値が、閾値th2以上であるという条件(式12)を満たすか否かを判断する(ステップS514)。ステップS514では、閾値th2との比較に限らず、セル51の短寿命化を回避すべく仕様等にて示されている使用範囲外であるか否かを判断できればよい。   When it is determined in Step S513 that Expression 11 is satisfied (S513: YES), the temperature abnormality determination unit 21 determines that the larger one of the internal temperatures Tina and Tinb is equal to or greater than the threshold th2 (Expression 12). ) Is satisfied (step S514). In step S514, it is not limited to the comparison with the threshold value th2, and it is only necessary to determine whether or not the cell 51 is out of the use range indicated in the specification or the like in order to avoid shortening the service life.

ステップS514にて閾値th2以上であると判断された場合(S514:YES)、温度異常判定部21は電池内部の温度が異常であると判断し(ステップS515)、処理を終了する。   If it is determined in step S514 that the threshold is greater than or equal to the threshold th2 (S514: YES), the temperature abnormality determination unit 21 determines that the temperature inside the battery is abnormal (step S515), and ends the process.

ステップS514にて閾値th2以上でないと判断された場合(S514:NO)、温度異常判定部21は、そのまま処理を終了する。   If it is determined in step S514 that it is not equal to or greater than the threshold th2 (S514: NO), the temperature abnormality determination unit 21 ends the process as it is.

ステップS512にて、式14を満たさないと判断された場合(S512:NO)、温度異常判定部21は、内部温度Tina,Tinbの差分が十分に小さい値ではないが、いずれか一方を信頼すべきものとして扱う。そこで温度異常判定部21は、内部温度Tina,Tinbのいずれも表面温度Tsよりも小さいか否かを判断する(ステップS516)。温度異常判定部21は、いずれか一方でも表面温度Ts以上であると判断された場合(S516:NO)、内部温度Tina,Tinbの内の最小値が表面温度Tsよりも大きいか否かを判断する(ステップS517)。ステップS517にて最小値が表面温度Tsよりも大きいと判断した場合(S517:YES)、温度異常判定部21は、2つの内部温度Tina,Tinbの平均値が閾値th2以上であるか否かを判断する(ステップS518)。ステップS517にて、表面温度Tsよりも大きいと判断された場合とはつまり、内部温度Tina,Tinbはいずれも表面温度Tsよりも大きい値であるが、差分が十分信頼できるほどに小さい値でない場合である。この場合、ステップS514のように最大値を閾値th2と比較すると誤判定のリスクがある。ステップS518で平均値を閾値th2と比較することにより、誤判定のリスクが低減される。ステップS518にて閾値th2以上であると判断された場合(S518:YES)、温度異常判定部21は温度を異常であると判断し(S515)、処理を終了する。   If it is determined in step S512 that Expression 14 is not satisfied (S512: NO), the temperature abnormality determination unit 21 does not have a sufficiently small difference between the internal temperatures Tina and Tinb, but must trust one of them. Treat as kimono. Therefore, the temperature abnormality determination unit 21 determines whether or not both the internal temperatures Tina and Tinb are lower than the surface temperature Ts (step S516). When it is determined that either one is equal to or higher than the surface temperature Ts (S516: NO), the temperature abnormality determination unit 21 determines whether the minimum value of the internal temperatures Tina and Tinb is higher than the surface temperature Ts. (Step S517). When it is determined in step S517 that the minimum value is greater than the surface temperature Ts (S517: YES), the temperature abnormality determination unit 21 determines whether the average value of the two internal temperatures Tina and Tinb is equal to or greater than the threshold th2. Judgment is made (step S518). In the case where it is determined in step S517 that the temperature is higher than the surface temperature Ts, that is, the internal temperatures Tina and Tinb are both values higher than the surface temperature Ts, but the difference is not small enough to be reliable. It is. In this case, if the maximum value is compared with the threshold th2 as in step S514, there is a risk of erroneous determination. By comparing the average value with the threshold th2 in step S518, the risk of erroneous determination is reduced. If it is determined in step S518 that the threshold is greater than or equal to the threshold th2 (S518: YES), the temperature abnormality determination unit 21 determines that the temperature is abnormal (S515), and ends the process.

ステップS518にて閾値th2未満であると判断された場合(S518:NO)、温度異常判定部21は、そのまま処理を終了する。   When it is determined in step S518 that it is less than the threshold th2 (S518: NO), the temperature abnormality determination unit 21 ends the process as it is.

ステップS517にて最小値が表面温度Ts以下であると判断された場合(S517:NO)、温度異常判定部21は処理をステップS514へ進め、大きい方の値で閾値th2以上であるか否かを判断する(S514)。   When it is determined in step S517 that the minimum value is equal to or lower than the surface temperature Ts (S517: NO), the temperature abnormality determination unit 21 proceeds to step S514, and determines whether the larger value is equal to or greater than the threshold th2. Is determined (S514).

ステップS511にて、式13を満たさないと判断された場合(S511:NO)、推定値はいずれが信頼できる値か不明であるから、測定値である表面温度Tsを基準として表面温度Tsが使用範囲外(例えば閾値th3以上)であるか否かを判断する(ステップS519)。ステップS519で使用範囲外であると判断された場合(S519:YES)、温度異常判定部21は、処理をステップS515へ進めて温度が異常であると判断し(S515)、処理を終了する。ステップS519にて使用範囲内であると判断された場合(S519:NO)、温度異常判定部21は、処理をそのまま終了する。   If it is determined in step S511 that Expression 13 is not satisfied (S511: NO), it is unknown which of the estimated values is reliable, so the surface temperature Ts is used on the basis of the measured surface temperature Ts. It is determined whether it is out of range (for example, threshold value th3 or more) (step S519). If it is determined in step S519 that the temperature is outside the use range (S519: YES), the temperature abnormality determination unit 21 proceeds to step S515 to determine that the temperature is abnormal (S515), and ends the process. When it is determined in step S519 that it is within the use range (S519: NO), the temperature abnormality determination unit 21 ends the process as it is.

ステップS513にて内部温度Tina,Tinbのいずれか一方が表面温度Ts以下であると判断された場合(S513:NO)、及びステップS516にてどちらも表面温度Ts以下であると判断された場合(S516:YES)、温度異常判定部21は処理をステップS519へ進める。   When it is determined in step S513 that one of the internal temperatures Tina and Tinb is equal to or lower than the surface temperature Ts (S513: NO), and when it is determined in step S516 that both are equal to or lower than the surface temperature Ts ( (S516: YES), the temperature abnormality determination unit 21 advances the process to step S519.

変形例1で示したように、異なる手法で推定した二つの内部温度Tina,Tinbに対して閾値を2つ設けてその大小等の判断を行なうことにより、誤った推定値を排除しながらより精度よく温度異常を判定することが可能になる。   As shown in the first modification, two threshold values are provided for the two internal temperatures Tina and Tinb estimated by different methods, and the magnitude of the threshold is determined, thereby making it possible to eliminate the erroneous estimated value and improve the accuracy. It becomes possible to determine a temperature abnormality well.

(変形例2)
変形例2では更に、温度又は時間等の要因も加味して内部温度Tina,Tinbのいずれで温度異常を判定するかを使い分ける。図13は、温度異常判定処理の処理手順の他の一例を示すフローチャートである。図13のフローチャートに示す処理手順の内、図11のフローチャートに示した処理手順と共通する処理には、同一のステップ番号を付して詳細な説明を省略する。
(Modification 2)
In the second modification, a factor such as temperature or time is further taken into consideration to determine whether the temperature abnormality is determined based on the internal temperature Tina or Tinb. FIG. 13 is a flowchart illustrating another example of the processing procedure of the temperature abnormality determination process. Of the processing procedures shown in the flowchart of FIG. 13, processing that is the same as the processing procedure shown in the flowchart of FIG. 11 is given the same step number, and detailed description thereof is omitted.

温度異常判定部21は、まず表面温度Tsが所謂常温に相当する閾値th6以下であるか否かを判断する(ステップS521)。ステップS521にて表面温度Tsが閾値th6以下であると判断された場合(S521:YES)、温度異常判定部21は、直近の充放電の切り替えからの経過時間が、所定時間以内であるか否かを判断する(ステップS522)。ここでいう所定時間は例えば、温度の異常判定の周期を鑑みて固定された期間であってもよいし、充電率SOCによって異なる待機時間Tに基づき定められてもよい。   The temperature abnormality determination unit 21 first determines whether or not the surface temperature Ts is equal to or lower than a threshold th6 corresponding to a so-called normal temperature (step S521). When it is determined in step S521 that the surface temperature Ts is equal to or lower than the threshold th6 (S521: YES), the temperature abnormality determination unit 21 determines whether or not the elapsed time since the most recent charge / discharge switching is within a predetermined time. Is determined (step S522). The predetermined time referred to here may be, for example, a fixed period in view of the temperature abnormality determination cycle, or may be determined based on a standby time T that varies depending on the charge rate SOC.

ステップS522で所定時間以内であると判断された場合(S522:YES)、温度異常判定部21は、ステップS501〜S505の処理を実行する。   When it is determined in step S522 that the time is within the predetermined time (S522: YES), the temperature abnormality determination unit 21 executes the processes of steps S501 to S505.

ステップS521及びS522のいずれか一方で、否と判断された場合(S521:NO、又はS522:NO)、温度異常判定部21は、熱抵抗値から推定算出された内部温度Tinaのみを使用して閾値th2以上であるか否かの判断を行なう(ステップS523)。ステップS523にて閾値th2以上であると判断された場合(S523:YES)、温度異常判定部21は温度を異常であると判定し(S504)、閾値th2未満であると判断された場合(S523:NO)、温度異常判定部21はそのまま処理を終了する。   When it is determined that either one of steps S521 and S522 is NO (S521: NO or S522: NO), the temperature abnormality determination unit 21 uses only the internal temperature Tina estimated and calculated from the thermal resistance value. It is determined whether or not the threshold is greater than or equal to the threshold th2 (step S523). If it is determined in step S523 that the temperature is greater than or equal to the threshold th2 (S523: YES), the temperature abnormality determination unit 21 determines that the temperature is abnormal (S504), and if it is determined that the temperature is less than the threshold th2 (S523). : NO), the temperature abnormality determination unit 21 ends the process as it is.

図8で示したように、内部抵抗値Rは25℃以上の高温範囲では、温度の変化に対して変化が小さくなるから、推定に用いる電圧値V及び電流値Iの測定誤差が大きく温度の推定に影響する。変形例2では、常温以上となった場合には(S521:NO)、内部抵抗値Rの推定値を用いることなく温度異常を判定することで、この測定誤差の影響を抑制することができる。また、二次電池ユニット50はバッテリ用途である場合には充放電の切り替えタイミングが十分な頻度で到来するところ、それ以外の用途では充放電の切替が温度異常の判定のサイクルより長い期間起こらない場合がある。そのような場合には、温度の変化のタイミングに合わせて内部抵抗値Rを算出できないから、熱抵抗に基づき推定される内部温度Tinbを用いて温度異常の判定を実行することで判定精度を保つことができる。   As shown in FIG. 8, the internal resistance value R changes less with respect to the temperature change in the high temperature range of 25 ° C. or higher, so that the measurement error of the voltage value V and the current value I used for estimation is large. Affects estimation. In the second modification, when the temperature is equal to or higher than normal temperature (S521: NO), the influence of this measurement error can be suppressed by determining the temperature abnormality without using the estimated value of the internal resistance value R. In addition, when the secondary battery unit 50 is used for a battery, the charging / discharging switching timing arrives at a sufficient frequency. In other applications, the charging / discharging switching does not occur for a period longer than the temperature abnormality determination cycle. There is a case. In such a case, since the internal resistance value R cannot be calculated in accordance with the temperature change timing, the determination accuracy is maintained by executing the temperature abnormality determination using the internal temperature Tinb estimated based on the thermal resistance. be able to.

上述した本実施の形態において、図13のフローチャートに示した処理手順は、変形例1に加味することも可能である。変形例2に示した温度又は時間のいずれか一方のみを基準として内部温度Tina,Tinbのいずれかを適切に選択し、選択した推定内部温度を閾値th2と比較して温度異常を判断するようにしてもよい。   In the present embodiment described above, the processing procedure shown in the flowchart of FIG. 13 can be added to the first modification. Either one of the internal temperatures Tina and Tinb is appropriately selected on the basis of only one of the temperature and the time shown in the modified example 2, and the selected estimated internal temperature is compared with the threshold th2 to determine a temperature abnormality. May be.

このようにして、異なる手法で推定した2つの内部温度Tina,Tinbをその値自体から推定される確からしさ、又は他の二次電池ユニット50の状況等に応じて適切に用いて温度の異常を判定するから、判定精度を高めて維持することができる。   In this way, the two internal temperatures Tina and Tinb estimated by different methods are appropriately used according to the certainty estimated from the values themselves or the situation of the other secondary battery unit 50, etc. Since the determination is made, the determination accuracy can be increased and maintained.

なお上述した実施の形態においては内部温度の算出対象を車輌に搭載されている二次電池ユニット50とした。しかしながら本開示の温度異常判定装置の温度異常の判定対象となる電池は、車輌に搭載される二次電池に限られないことは勿論である。   In the above-described embodiment, the internal temperature calculation target is the secondary battery unit 50 mounted on the vehicle. However, it goes without saying that a battery that is a target of temperature abnormality determination by the temperature abnormality determination device of the present disclosure is not limited to a secondary battery mounted on a vehicle.

開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The disclosed embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

100 電池監視装置(温度異常判定装置)
10 制御部
11 記憶部
12 タイマ
13 電圧取得部
14 電流取得部
15 表面温度取得部
16 周囲温度取得部
17 第1内部温度推定部
18 待機時間特定部
19 内部抵抗算出部
20 第2内部温度推定部
21 温度異常判定部
22 開放電圧算出部
23 充電状態算出部
24 健康状態算出部
25 出力部
50 二次電池ユニット
51 セル
52 電圧センサ
53 電流センサ
54 第1温度センサ
55 第2温度センサ
56 冷却機構
100 Battery monitoring device (temperature abnormality determination device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Control part 11 Memory | storage part 12 Timer 13 Voltage acquisition part 14 Current acquisition part 15 Surface temperature acquisition part 16 Ambient temperature acquisition part 17 1st internal temperature estimation part 18 Standby time specific | specification part 19 Internal resistance calculation part 20 2nd internal temperature estimation part DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Temperature abnormality determination part 22 Open circuit voltage calculation part 23 Charging state calculation part 24 Health condition calculation part 25 Output part 50 Secondary battery unit 51 Cell 52 Voltage sensor 53 Current sensor 54 1st temperature sensor 55 2nd temperature sensor 56 Cooling mechanism

Claims (9)

二次電池の温度が異常であるか否かを判定する温度異常判定装置であって、
前記二次電池及び該二次電池の周囲空気の熱回路モデルに基づく熱抵抗値、並びに、前記二次電池の表面温度及び周囲の温度を用いて前記二次電池の第1の内部温度を推定する第1温度推定部と、
前記二次電池の内部抵抗値に基づいて前記二次電池の第2の内部温度を推定する第2温度推定部と、
前記第1の内部温度及び第2の内部温度を用いて前記二次電池の温度が異常であるか否かを判定する判定部と
を備える温度異常判定装置。
A temperature abnormality determination device that determines whether or not the temperature of the secondary battery is abnormal,
A first internal temperature of the secondary battery is estimated using a thermal resistance value based on a thermal circuit model of the secondary battery and an ambient air of the secondary battery, and a surface temperature and an ambient temperature of the secondary battery. A first temperature estimating unit that
A second temperature estimating unit for estimating a second internal temperature of the secondary battery based on an internal resistance value of the secondary battery;
A temperature abnormality determination device comprising: a determination unit that determines whether or not the temperature of the secondary battery is abnormal using the first internal temperature and the second internal temperature.
前記判定部は、前記第1の内部温度と第2の内部温度との差分が所定の閾値以上である場合、判定を中断する
請求項1に記載の温度異常判定装置。
The temperature abnormality determination device according to claim 1, wherein the determination unit interrupts determination when a difference between the first internal temperature and the second internal temperature is equal to or greater than a predetermined threshold.
前記判定部は、
前記差分が前記所定の閾値よりも小さい第2の閾値以下であるか否かを判断し、
該第2の閾値以下であると判断された場合、前記第1の内部温度及び第2の内部温度の内の最大値が所定範囲内であるか否かを判断し、
所定範囲外であると判断された場合、前記二次電池の温度が異常であると判定する
請求項1又は2に記載の温度異常判定装置。
The determination unit
Determining whether the difference is less than or equal to a second threshold that is less than the predetermined threshold;
If it is determined that the temperature is equal to or lower than the second threshold, it is determined whether a maximum value of the first internal temperature and the second internal temperature is within a predetermined range;
The temperature abnormality determination device according to claim 1, wherein when it is determined that the temperature is outside the predetermined range, the temperature of the secondary battery is determined to be abnormal.
前記二次電池の表面温度を取得する表面温度取得部を更に備え、
前記判定部は、前記第1の内部温度及び第2の内部温度の内の少なくとも一方が、前記表面温度取得部により取得される表面温度よりも低い場合、判定を中断する
請求項1に記載の温度異常判定装置。
A surface temperature acquisition unit for acquiring the surface temperature of the secondary battery;
The determination unit interrupts determination when at least one of the first internal temperature and the second internal temperature is lower than the surface temperature acquired by the surface temperature acquisition unit. Temperature abnormality determination device.
前記判定部は、
第1の内部温度と第2の内部温度との差分が所定の閾値未満であり、且つ、第1の内部温度及び第2の内部温度の内の最小値が前記表面温度以上である場合、第1の内部温度及び第2の内部温度の内の最大値が所定範囲内であるか否かを判断し、
所定範囲外であると判断された場合、前記二次電池の温度が異常であると判定する
請求項4に記載の温度異常判定装置。
The determination unit
When the difference between the first internal temperature and the second internal temperature is less than a predetermined threshold, and the minimum value of the first internal temperature and the second internal temperature is equal to or higher than the surface temperature, Determining whether the maximum value of the internal temperature of 1 and the second internal temperature is within a predetermined range;
The temperature abnormality determination device according to claim 4, wherein when it is determined that the temperature is outside the predetermined range, the temperature of the secondary battery is determined to be abnormal.
前記二次電池の電圧を取得する電圧取得部と、
前記二次電池の電流を取得する電流取得部と、
前記二次電池のインピーダンススペクトルにおける所定のイオンの拡散過程に起因する拡散インピーダンスが前記二次電池のインピーダンスに寄与する境界周波数域に基づく待機時間を特定する特定部と、
前記二次電池の充放電の切り替えタイミングにて、前記電圧取得部及び前記電流取得部で夫々取得される電圧値及び電流値と、前記タイミングから前記待機時間後に取得される電圧値及び電流値とを用いて内部抵抗値を算出する内部抵抗算出部と、
前記二次電池の内部抵抗値と温度との対応を予め記憶した記憶部と
を更に備え、
前記第2温度推定部は、前記内部抵抗算出部が算出した内部抵抗値に対応する温度を前記記憶部から参照し、該温度を第2の内部温度と推定する
請求項1に記載の温度異常判定装置。
A voltage acquisition unit for acquiring a voltage of the secondary battery;
A current acquisition unit for acquiring a current of the secondary battery;
A specifying unit for specifying a standby time based on a boundary frequency region in which a diffusion impedance caused by a diffusion process of predetermined ions in the impedance spectrum of the secondary battery contributes to the impedance of the secondary battery;
The voltage value and the current value acquired by the voltage acquisition unit and the current acquisition unit, respectively, and the voltage value and the current value acquired after the standby time from the timing at the charge / discharge switching timing of the secondary battery. An internal resistance calculation unit for calculating the internal resistance value using
A storage unit that stores in advance the correspondence between the internal resistance value of the secondary battery and the temperature;
The temperature abnormality according to claim 1, wherein the second temperature estimation unit refers to a temperature corresponding to the internal resistance value calculated by the internal resistance calculation unit from the storage unit, and estimates the temperature as a second internal temperature. Judgment device.
前記二次電池の充電率を取得する充電率取得部を更に備え、
前記記憶部は、前記二次電池の内部抵抗値と温度との対応を異なる充電率別に予め記憶しておき、
前記第2温度推定部は、前記内部抵抗算出部が算出した内部抵抗値を用い、前記充電率取得部が取得した充電率における内部抵抗値に対応する温度を前記記憶部から参照する
請求項6に記載の温度異常判定装置。
A charge rate acquisition unit for acquiring a charge rate of the secondary battery;
The storage unit stores in advance the correspondence between the internal resistance value of the secondary battery and the temperature for different charging rates,
The second temperature estimation unit uses the internal resistance value calculated by the internal resistance calculation unit, and refers to the temperature corresponding to the internal resistance value at the charging rate acquired by the charging rate acquisition unit from the storage unit. The temperature abnormality determination device described in 1.
二次電池の温度が異常であるか否かを判定する温度異常判定方法であって、
前記二次電池及び該二次電池の周囲空気の熱回路モデルに基づく熱抵抗値と、前記二次電池の表面温度及び周囲の温度とを用いて前記二次電池の第1の内部温度を推定し、
前記二次電池の内部抵抗値に基づいて前記二次電池の第2の内部温度を推定し、
前記第1の内部温度及び第2の内部温度を用いて前記二次電池の温度が異常であるか否かを判定する温度異常判定方法。
A temperature abnormality determination method for determining whether or not the temperature of a secondary battery is abnormal,
A first internal temperature of the secondary battery is estimated using a thermal resistance value based on a thermal circuit model of the secondary battery and the ambient air of the secondary battery, a surface temperature of the secondary battery, and an ambient temperature. And
Estimating a second internal temperature of the secondary battery based on an internal resistance value of the secondary battery;
A temperature abnormality determination method for determining whether or not the temperature of the secondary battery is abnormal using the first internal temperature and the second internal temperature.
コンピュータに、二次電池の温度が異常であるか否かを判定させるコンピュータプログラムであって、
前記二次電池及び該二次電池の周囲空気の熱回路モデルに基づく熱抵抗値と、前記二次電池の表面温度及び周囲の温度とを用いて前記二次電池の第1の内部温度を推定し、
前記二次電池の内部抵抗値に基づいて前記二次電池の第2の内部温度を推定し、
前記第1の内部温度及び第2の内部温度を用いて前記二次電池の温度が異常であるか否かを判定する処理を実行させるコンピュータプログラム。
A computer program for causing a computer to determine whether or not the temperature of the secondary battery is abnormal,
A first internal temperature of the secondary battery is estimated using a thermal resistance value based on a thermal circuit model of the secondary battery and the ambient air of the secondary battery, a surface temperature of the secondary battery, and an ambient temperature. And
Estimating a second internal temperature of the secondary battery based on an internal resistance value of the secondary battery;
The computer program which performs the process which determines whether the temperature of the said secondary battery is abnormal using the said 1st internal temperature and 2nd internal temperature.
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