本發(fā)明的實施方式涉及電池組系統(tǒng)以及電池組的控制基板。

背景技術(shù)：

以往，已知連接有多個電池的電池組。在導出各電池的狀態(tài)的基礎(chǔ)上，獲知構(gòu)成電池組的各電池的溫度很重要。然而，難以直接地并且個別地測定構(gòu)成電池組的各電池的溫度。另外，在以往的技術(shù)中，存在無法根據(jù)間接測定的溫度適當?shù)貙С龈麟姵氐臏囟鹊那闆r。

在先技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2010-220323號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠?qū)С鰳?gòu)成電池組的各電池的溫度的電池組系統(tǒng)以及電池組的控制基板。

用于解決技術(shù)問題的方案

本發(fā)明的實施方式的電池組系統(tǒng)具有電池組、溫度測定部以及監(jiān)視部。電池組串聯(lián)連接有多個電池。溫度測定部測定對所述電池組中包含的各電池的電極間進行連接的連接部的溫度。監(jiān)視部根據(jù)由所述溫度測定部測定的溫度，導出所述各電池的溫度。

附圖說明

圖1是示出第一實施方式所涉及的電池組系統(tǒng)1的整體結(jié)構(gòu)的分解立體圖。

圖2是示出一個電池10的圖。

圖3是電池組5的俯視圖。

圖4是示出匯流條20、螺釘32、溫度傳感器34的位置關(guān)系的一例的剖面圖。

圖5是對電池組系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)進行了簡化的圖。

圖6是示出設置于第三實施方式所涉及的控制基板30的構(gòu)成要素的一部分的結(jié)構(gòu)圖。

圖7是示出設置于第四實施方式所涉及的控制基板30的構(gòu)成要素的一部分的結(jié)構(gòu)圖。

圖8是簡易示出溫度上升的影響的圖。

具體實施方式

下面，參照附圖，對實施方式的電池組系統(tǒng)以及電池組的控制基板進行說明。

(第一實施方式)

圖1是示出第一實施方式所涉及的電池組系統(tǒng)1的整體結(jié)構(gòu)的分解立體圖。另外，圖2是示出一個電池10的圖。另外，圖3是電池組5的俯視圖(以俯視圖的方式僅示出了作為電池組5整體的正極7p以及負極7m)。

電池組系統(tǒng)1具備電池組5以及控制基板30，所述電池組5例如包含電池(電池單元)10-1L、10-1R～10-12L、10-12R。在電池組5中，以電池10-1L與電池10-1R、電池10-2L與電池10-2R的方式，并聯(lián)連接使用連字符后面的數(shù)字相同而文字部分L與R不同的電池。下面，在不區(qū)分電池時，僅表述為電池10。

電池10例如優(yōu)選為分別在正極側(cè)使用錳、在負極側(cè)使用鈦酸鋰的鋰離子電池。通過以這種形式構(gòu)成電池10，能夠提升充電的接收速度，并能夠降低由于鋰的析出而產(chǎn)生內(nèi)部短路的可能性。電池10層疊有多個正極與負極夾著隔離物相對置的結(jié)構(gòu)，如圖2所示，與多個正極連接的正極端子P、與多個負極連接的負極端子N以及氣體排出閥設置在箱體表面。另外，電池10也可以是在正極使用鋰金屬氧化物、在負極使用石墨等碳材料的鋰離子電池，還可以是鉛蓄電池等其他形式的電池。

電池10之間通過匯流條(連接部)連接。匯流條20-0連接作為電池組5整體的正極7p(正極側(cè)的電壓取出部)與電池10-1L以及電池10-1R的正極。匯流條20-1連接電池10-1L以及電池10-1R的負極與電池10-2L以及電池10-2R的正極。匯流條20-2連接電池10-2L以及電池10-2R的負極與電池10-3L以及電池10-3R的正極。匯流條20-3連接電池10-3L以及電池10-3R的負極與電池10-4L以及電池10-4R的正極。匯流條20-4連接電池10-4L以及電池10-4R的負極與電池10-5L以及電池10-5R的正極。匯流條20-5連接電池10-5L以及電池10-5R的負極與電池10-6L以及電池10-6R的正極。匯流條20-6連接電池10-6L以及電池10-6R的負極與電池10-7L以及電池10-7R的正極。匯流條20-7連接電池10-7L以及電池10-7R的負極與電池10-8L以及電池10-8R的正極。匯流條20-8連接電池10-8L以及電池10-8R的負極與電池10-9L以及電池10-9R的正極。匯流條20-9連接電池10-9L以及電池10-9R的負極與電池10-10L以及電池10-10R的正極。匯流條20-10連接電池10-10L以及電池10-10R的負極與電池10-11L以及電池10-11R的正極。匯流條20-11連接電池10-11L以及電池10-11R的負極與電池10-12L以及電池10-12R的正極。匯流條20-12連接電池10-12L以及電池10-12R的負極與作為電池組5整體的負極7m(負極側(cè)的電壓取出部)。通過這樣的連接結(jié)構(gòu)，電池組5構(gòu)成為2并聯(lián)12串聯(lián)的電池組。下面，在不區(qū)分匯流條時，僅表述為匯流條20。

例如，匯流條20-0～20-12通過對應的螺釘(或者螺栓等)32-0～32-12緊固在控制基板30上。在各螺釘32-0～32-12上安裝有作為溫度測定部的溫度傳感器34-0～34-12。下面，在不區(qū)分螺釘時表述為螺釘32，在不區(qū)分溫度傳感器時表述為溫度傳感器34。圖4是示出匯流條20、螺釘32、溫度傳感器34的位置關(guān)系的一例的剖面圖。通過該結(jié)構(gòu)，溫度傳感器34測定從匯流條20經(jīng)螺釘32傳遞過來的溫度、即能夠視為匯流條20的溫度的溫度，并向監(jiān)視部36輸出測定結(jié)果。此外，圖4中示出的位置關(guān)系只是一個例子，也可以設置成通過其他結(jié)構(gòu)測定各匯流條20的溫度。

監(jiān)視部36例如是微型計算機。向監(jiān)視部36輸入由各溫度傳感器34測定的溫度的信息。監(jiān)視部36根據(jù)由各溫度傳感器14測定的溫度，導出各電池10的溫度。

下面，對監(jiān)視部36的溫度監(jiān)視方法進行說明。圖5是對電池組系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)進行了簡化的圖。下面，將由溫度傳感器34-k(k＝0～12)測定的溫度表述為Tk(k＝0～12)。在此，當將電池組5的正極7p的溫度設為Ttp，將負極7m的溫度設為Ttm，將電池10-nL與電池10-nR(n＝1～12)的平均溫度設為Tcn，并假設匯流條20的溫度達到均等地反映出與自身連接的電池10的溫度時，推定以下的聯(lián)立方程式成立。

T0＝0.5×(Ttp+Tc1)

T1＝0.5×(Tc1+Tc2)

T2＝0.5×(Tc2+Tc3)

T3＝0.5×(Tc3+Tc4)

T4＝0.5×(Tc4+Tc5)

T5＝0.5×(Tc5+Tc6)

T6＝0.5×(Tc6+Tc7)

T7＝0.5×(Tc7+Tc8)

T8＝0.5×(Tc8+Tc9)

T9＝0.5×(Tc9+Tc10)

T10＝0.5×(Tc10+Tc11)

T11＝0.5×(Tc11+Tc12)

T12＝0.5×(Tc12+Ttm)

在此，如果電池組5中不存在特別的異常，則電池組5的正極7p的溫度Ttp與負極7m的溫度Ttm為依存于電池組5充放電的電流的溫度，因而能夠視為相等。當設溫度Ttp＝Ttm＝Ttave時，上述聯(lián)立方程式中的未知數(shù)為12個，因此能夠計算出溫度Tcn。另外，能夠用式(1)的特征矩陣表示聯(lián)立方程式。

[數(shù)學式1]

監(jiān)視部36通過進行由式(2)表示的、特征矩陣的逆矩陣運算，從而根據(jù)由溫度傳感器34-k測定的溫度Tk計算出電池組5的正極7p和負極7m的溫度Ttave、以及電池10-nL與電池10-nR的平均溫度Tcn。例如，作為操作數(shù)，監(jiān)視部36對預先在監(jiān)視部36的存儲裝置中以函數(shù)或者表格等形式準備好的、與逆矩陣運算相關(guān)的軟件信息，輸入由溫度傳感器34-k測定的溫度Tk，從而進行上述逆矩陣運算。

[數(shù)學式2]

此外，在溫度傳感器34中的某一個發(fā)生異常的情況下，會出現(xiàn)“Ttp與Ttm的值存在較大差異”或者“Tc1或Tc12的計算值為異常值”等現(xiàn)象，因此還能夠檢測溫度傳感器34的異常。

根據(jù)上述說明的第一實施方式所涉及的電池組系統(tǒng)以及電池組的控制基板，具備：溫度傳感器34，測定對電池組5中包含的各電池10的電極間進行連接的匯流條20的溫度、和對電池10與電池組5的電壓取出部之間進行連接的匯流條20的溫度；以及監(jiān)視部36，根據(jù)由溫度傳感器34測定的溫度，導出各電池10的溫度，由此，能夠?qū)С龈麟姵?0的溫度。

另外，根據(jù)第一實施方式，通過進行與電池組5的溫度傳導特性相應的特征矩陣的逆矩陣運算，從而導出各電池10的溫度，因此能夠簡化運算處理，能夠減輕處理負荷。

另外，根據(jù)第一實施方式，通過利用特征矩陣及其逆矩陣運算，能夠抵消溫度傳感器34的溫度計測誤差(偏移誤差)。

(第二實施方式)

下面，對第二實施方式所涉及的電池組系統(tǒng)以及電池組的控制基板進行說明。在第一實施方式中，在假設匯流條20的溫度達到均等地反映出與自身連接的電池10的溫度的情況下，進行基于式(1)、(2)等的矩陣的逆矩陣運算，從而求出溫度Ttave與Tcn，但是，在第二實施方式中，在匯流條20的溫度未達到均等地反映出與自身連接的電池10的溫度的情況下，進行基于反映出該偏差的計算式的矩陣的逆矩陣運算，從而求出溫度Ttave與Tcn。

例如，由于匯流條20-0的安裝位置、大小、形狀等，導致與電池10-1L以及電池10-1R相比匯流條20-0的溫度受到電池組5的正極7p的溫度的影響較大時，其傾向如下式所示。

T0＝0.7×Ttp+0.3×Tc1

同樣地，由于各匯流條20的安裝位置、大小、形狀等，導致各匯流條20的溫度受到所連接的電池10中的一部分電池10的溫度的影響較大時，推定例如以下的聯(lián)立方程式成立。

T0＝0.7×Ttp+0.3×Tc1

T1＝0.6×Tc1+0.4×Tc2

T2＝0.6×Tc2+0.4×Tc3

T3＝0.5×Tc3+0.5×Tc4

T4＝0.4×Tc4+0.6×Tc5

T5＝0.4×Tc5+0.6×Tc6

T6＝0.5×Tc6+0.5×Tc7

T7＝0.6×Tc7+0.4×Tc8

T8＝0.6×Tc8+0.4×Tc9

T9＝0.5×Tc9+0.5×Tc10

T10＝0.4×Tc10+0.6×Tc11

T11＝0.4×Tc11+0.6×Tc12

T12＝0.3×Tc12+0.7×Ttm

第二實施方式所涉及的監(jiān)視部36例如與上述聯(lián)立方程式相對應地，進行假設Ttp＝Ttm時成立的特性矩陣(3)的逆矩陣運算，從而求出溫度Ttave與Tcn。

[數(shù)學式3]

此外，在串聯(lián)數(shù)為4的情況下，例如特征矩陣由式(4)表示。特征矩陣(4)的逆矩陣由式(5)表示。

[數(shù)學式4]

根據(jù)上述說明的第二實施方式所涉及的電池組系統(tǒng)以及電池組的控制基板，能夠與第一實施方式同樣地導出各電池10的溫度。另外，根據(jù)第二實施方式，即使在匯流條20的溫度未達到均等地反映出與自身連接的電池10的溫度的情況下，也能夠適當?shù)貙С龈麟姵?0的溫度。

(第三實施方式)

下面，對第三實施方式所涉及的電池組系統(tǒng)以及電池組的控制基板進行說明。在第三實施方式中，具備測定基板溫度的溫度傳感器，并追加考慮由該溫度傳感器測定的溫度來導出各電池10的溫度。圖6是示出設置于第三實施方式所涉及的控制基板30的構(gòu)成要素的一部分的結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，在控制基板30上安裝有與第一或者第二實施方式相同的溫度傳感器34-0～34-n(n為串聯(lián)數(shù))，除此之外還在任意部位安裝有測定控制基板30的溫度的溫度傳感器34-amb。溫度傳感器34-amb測定控制基板30的溫度，并向監(jiān)視部36輸出測定結(jié)果。

在本實施方式中，像第一實施方式那樣，在匯流條20均等地反映與自身連接的電池10的溫度的情況下，推定以下聯(lián)立方程式成立。在式中，α1、α2是通過實驗等求得的系數(shù)，例如設定為α1+α2＝1。

T0＝α1×0.5×(Ttp+Tc1)+α2×Tamb

T1＝α1×0.5×(Tc1+Tc2)+α2×Tamb

…

Tn-1＝α1×0.5×(Tc(n-1)+Tcn)+α2×Tamb

Tn＝α1×0.5×(Tcn+Ttm)+α2×Tamb

在這種情況下，例如特征矩陣由式(6)表示。第三實施方式所涉及的監(jiān)視部36例如進行特征矩陣(6)的逆矩陣運算，從而求出溫度Ttave與Tcn。

[數(shù)學式5]

此外，控制基板30的溫度對各電池10造成的影響并不一致，對每個電池10造成的影響可以不同。在串聯(lián)數(shù)為4的情況下，如果控制基板30的溫度對各電池10造成的影響不同，則例如特征矩陣由式(7)表示。該情況的逆矩陣由式(8)表示。

[數(shù)學式6]

根據(jù)上述說明的第三實施方式所涉及的電池組系統(tǒng)以及電池組的控制基板，能夠與第一實施方式同樣地導出各電池10的溫度。另外，根據(jù)第三實施方式，剔除控制基板30的溫度造成的影響來導出各電池10的溫度，因此能夠更加準確地導出各電池10的溫度。

(第四實施方式)

下面，對第四實施方式所涉及的電池組系統(tǒng)以及電池組的控制基板進行說明。在第四實施方式中，追加考慮流經(jīng)各匯流條20的電流導致的預想發(fā)熱量來導出各電池10的溫度。

圖7是示出設置于第四實施方式所涉及的控制基板30的構(gòu)成要素的一部分的結(jié)構(gòu)圖。電流傳感器(電流檢測部)38設置在與電池組5的正極7p或者負極7m連接的電力路徑的任意部位。此外，電流傳感器38也可以不設置在控制基板30上，而設置在其他部位。電流傳感器38檢測電池組5充放電的電流值，并向監(jiān)視部36輸出檢測結(jié)果。

在本實施方式中，將流經(jīng)各匯流條20的電流設為I，像第一實施方式那樣在匯流條20均等地反映與自身連接的電池10的溫度的情況下，推定以下聯(lián)立方程式成立。在式中，β0～βn為基于每個匯流條20的電阻值的系數(shù)，R為基準電阻值。

T0＝0.5×(Ttp+Tc1)+β0×I2×R

T1＝0.5×(Tc1+Tc2)+β1×I2×R

…

Tn-1＝0.5×(Tc(n-1)+Tcn)+β(n-1)×I2×R

Tn＝0.5×(Tcn+Ttm)+βn×I2×R

在這種情況下，例如特征矩陣由式(9)表示。第三實施方式所涉及的監(jiān)視部36例如進行特征矩陣(9)的逆矩陣運算，從而求出溫度Ttave與Tcn。

[數(shù)學式7]

此外，在串聯(lián)數(shù)為4的情況下，例如特征矩陣由式(10)表示。特征矩陣(10)的逆矩陣由式(11)表示。

[數(shù)學式8]

根據(jù)上述說明的第四實施方式所涉及的電池組系統(tǒng)以及電池組的控制基板，能夠與第一實施方式同樣地導出各電池10的溫度。另外，根據(jù)第四實施方式，追加考慮電池組5充放電的電流值對各電池10的溫度造成的影響來導出各電池10的溫度，因此能夠更加準確地導出各電池10的溫度。

(第五實施方式)

下面，對第五實施方式所涉及的電池組系統(tǒng)以及電池組的控制基板進行說明。在第五實施方式中，追加考慮用于抑制電池10的電壓波動的平衡電阻的電阻值來導出各電池10的溫度。平衡電阻例如設置在控制基板30上。另外，平衡電阻的配置與電阻值是已知的，存儲在監(jiān)視部36的存儲裝置中。

在本實施方式中，像第一實施方式那樣在匯流條20均等地反映與自身連接的電池10的溫度的情況下，推定以下聯(lián)立方程式成立。在式中，γ0～γn為平衡放電對匯流條溫度的影響系數(shù)，Ncell為正在進行平衡放電的電池10的數(shù)量。

T0＝0.5×(Ttp+Tc1)+γ0

T1＝0.5×(Tc1+Tc2)+γ1

…

Tn-1＝0.5×(Tc(n-1)+Tcn)+γ(n-1)

Tn＝0.5×(Tcn+Ttm)+γn

在這種情況下，例如特征矩陣由式(12)表示。第五實施方式所涉及的監(jiān)視部36例如進行特征矩陣(12)的逆矩陣運算，從而求出溫度Ttave與Tcn。

[數(shù)學式9]

此外，在串聯(lián)數(shù)為4的情況下，例如特征矩陣由式(13)表示。特征矩陣(13)的逆矩陣由式(14)表示。

[數(shù)學式10]

另外，在上述例子中，設想了平衡放電電路聚集在一部分的情況，并與進行放電的電池單元數(shù)成比例地進行了計算。但是，在平衡放電電路分散于整個電路中的情況下，也能夠?qū)γ總€匯流條20分別討論放電的影響。例如，在放電部分散的情況下，將各個平衡電阻對匯流條20造成的影響保存為矩陣，由此能夠求出溫度Ttave與Tcn。例如這種情況的特征矩陣由式(15)表示。另外，特征矩陣(15)的逆矩陣由式(16)表示。

[數(shù)學式11]

根據(jù)上述說明的第五實施方式所涉及的電池組系統(tǒng)以及電池組的控制基板，能夠與第一實施方式同樣地導出各電池10的溫度。另外，根據(jù)第五實施方式，剔除平衡電阻造成的影響來導出各電池10的溫度，因此能夠更加準確地導出各電池10的溫度。

(第六實施方式)

下面，對第六實施方式所涉及的電池組系統(tǒng)以及電池組的控制基板進行說明。在第六實施方式中，根據(jù)對彼此相鄰的溫度監(jiān)視對象計算出的溫度差，提取出作為溫度監(jiān)視對象的電池組5的正極7p和負極7m以及各電池10中發(fā)生異常的溫度監(jiān)視對象。在第一至第五實施方式中，在電池組5的正極7p和負極7m的溫度相同的前提下進行了處理，在第六實施方式中，能夠判斷電池組5的正極7p和負極7m中的哪一個發(fā)生了異常。

以式(2)的逆矩陣為例進行說明。例如，在電池組5的正極7p由于端子部的松動等而導致溫度上升的情況下，該溫度上升表現(xiàn)為匯流條20-0的溫度上升。在這種情況下，根據(jù)式(2)，溫度Ttave與Tcl均上升，但是，除發(fā)生溫度上升的附近部位之外，如溫度Tc2下降、溫度Tc3上升、溫度Tc4下降、溫度Tc5上升那樣交替地呈現(xiàn)出相反的影響。圖8是簡易示出溫度上升的影響的圖。在圖8的例子中，假設電池組5的正極7p的溫度Ttp上升了20度。特征矩陣的逆矩陣具有在各行中正值與負值交替出現(xiàn)的性質(zhì)，因此，如圖8所示，在其運算結(jié)果中，相對于溫度變化，表示正的影響的結(jié)果與表示負的影響的結(jié)果交替出現(xiàn)。而且，只有發(fā)生溫度變化的附近的運算結(jié)果才不會交替呈現(xiàn)出正負的影響。在圖8的例子中，只有作為運算結(jié)果的溫度Ttp以及Tc1的差分在相鄰的運算結(jié)果之間不產(chǎn)生差分。第六實施方式所涉及的監(jiān)視部36提取出在相鄰的運算結(jié)果之間未產(chǎn)生差分的溫度Ttp以及Tc1，并判定與它們有關(guān)聯(lián)的電池組5的正極7p、匯流條20-0、電池10-1L和10-1R中的某一個存在異常。監(jiān)視部36例如以有線或者無線的方式，將用于顯示判定為存在異常的部位的信號發(fā)送到未圖示的顯示裝置。

根據(jù)上述說明的第六實施方式所涉及的電池組系統(tǒng)以及電池組的控制基板，能夠適當?shù)靥崛〕霭l(fā)生異常的部位，能夠有助于盡早發(fā)現(xiàn)異常。

(其他實施方式)

能夠適當組合以上說明的各實施方式的處理。例如，在第三實施方式中，可以像第二實施方式那樣，進行與匯流條20的溫度未達到均等地反映出與自身連接的電池10的溫度的情況相應的運算。另外，第六實施方式所涉及的處理不僅能夠應用于第一實施方式，也能夠應用于第二至第五實施方式的處理。

另外，監(jiān)視部36在溫度傳感器34中的某一個發(fā)生異常時，也可以降低監(jiān)視粒度，從而轉(zhuǎn)入粗略的監(jiān)視處理。

根據(jù)以上說明的至少一個實施方式，具有：電池組5，串聯(lián)連接有多個電池10；溫度傳感器34，測定對電池組5中包含的各電池10的電極間進行連接的連接部20的溫度；以及監(jiān)視部36，根據(jù)由溫度傳感器34測定的溫度，導出各電池10的溫度，由此，能夠?qū)С鰳?gòu)成電池組5的各電池10的溫度。

以上，雖然對本發(fā)明的幾個實施方式進行了說明，但是這些實施方式是作為例子提出的，并非旨在限定發(fā)明的保護范圍。這些實施方式能夠以其他各種方式實施，在不偏離發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)，可以進行各種省略、替換、變更。這些實施方式或其變形包含在發(fā)明的保護范圍或宗旨中，并且，包含在權(quán)利要求書所記載的發(fā)明和其等同的保護范圍內(nèi)。