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JP6369429B2 - Battery cooling control method - Google Patents

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JP6369429B2 JP2015180005A JP2015180005A JP6369429B2 JP 6369429 B2 JP6369429 B2 JP 6369429B2 JP 2015180005 A JP2015180005 A JP 2015180005A JP 2015180005 A JP2015180005 A JP 2015180005A JP 6369429 B2 JP6369429 B2 JP 6369429B2
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Description

本発明は、電池の冷却制御方法に係り、特に、電池に供給される外気温度を検出する吸気温度センサを有する電池の冷却制御方法に関する。   The present invention relates to a battery cooling control method, and more particularly to a battery cooling control method having an intake air temperature sensor for detecting an outside air temperature supplied to the battery.

電池が充放電を行うと電池温度が上昇し、それによって電池特性が変化するので、適切な冷却が必要である。   When the battery is charged and discharged, the battery temperature rises, and the battery characteristics change accordingly, so that appropriate cooling is required.

特許文献1には、運転者により車両のシステムを起動する操作が行われる前の停止モードのとき行われるプレ換気制御として、車室内の温度または吸気温度が電池温度より低い場合に電池冷却用のファンを駆動させることが述べられている。   In Patent Document 1, as a pre-ventilation control performed in a stop mode before an operation for starting a vehicle system by a driver is performed, the battery cooling is performed when the temperature in the passenger compartment or the intake air temperature is lower than the battery temperature. It is stated that the fan is driven.

特許文献2には、電源装置冷却用のファンの故障を検出する方法として、電池収納ケースの外部に吸気温度センサと排気温度センサを配置することが開示されている。ここでは、電源装置冷却用のファンが故障すると、吸気温度センサも排気温度センサも外気温度を検出することになり、両温度センサの検出値の差が小さくなることを利用する。   Patent Document 2 discloses disposing an intake air temperature sensor and an exhaust gas temperature sensor outside a battery storage case as a method of detecting a failure of a fan for cooling a power supply device. Here, when the fan for cooling the power supply device breaks down, both the intake temperature sensor and the exhaust temperature sensor detect the outside air temperature, and the fact that the difference between the detected values of both temperature sensors becomes small is utilized.

特開2010−163095号公報JP 2010-163095 A 特開2005−293971号公報JP 2005-293971 A

空冷式の電池の冷却は、外気温度と電池温度を比較し、例えば外気温度が電池温度より低いときに電池冷却用のファンを駆動させて外気を電池に供給して行なわれる。この場合に、電池に供給される外気温度を検出する吸気温度センサが異常となると、実際の吸気温度と乖離した状態で電池冷却用のファンの駆動を行うことになる。そこで、吸気温度センサの異常を検出できる電池の冷却制御方法が要望される。   The cooling of the air-cooled battery is performed by comparing the outside air temperature and the battery temperature, for example, when the outside air temperature is lower than the battery temperature, driving the battery cooling fan to supply the outside air to the battery. In this case, if the intake air temperature sensor that detects the outside air temperature supplied to the battery becomes abnormal, the battery cooling fan is driven in a state of being deviated from the actual intake air temperature. Therefore, a battery cooling control method that can detect abnormality of the intake air temperature sensor is desired.

本発明の形態に係る電池の冷却制御方法は、電池を冷却する外気の吸気口と排気口とを有する電池の冷却制御方法であって、吸気口に設けられる吸気温度センサの出力値を取得し、吸気温度センサの出力値の時間変化が所定値以上の場合に吸気温度センサは正常とし、吸気温度センサの出力値の時間変化が所定値未満の場合に、吸気口から外気を取り込んで電池に供給し排気口から排出させるファンを駆動させ、ファンの駆動後において、吸気温度センサの出力値の時間変化が所定値以上となる場合に吸気温度センサは正常であるとし、吸気温度センサの出力値の時間変化が所定値未満のままである場合に吸気温度センサは異常であるとする。   A battery cooling control method according to an embodiment of the present invention is a battery cooling control method having an outside air intake port and an exhaust port for cooling a battery, and obtains an output value of an intake air temperature sensor provided at the intake port. If the time change in the output value of the intake air temperature sensor is greater than or equal to a predetermined value, the intake air temperature sensor is normal.If the time change in the output value of the intake air temperature sensor is less than the predetermined value, outside air is taken into the battery from the intake port. When the fan that is supplied and exhausted from the exhaust port is driven and the time change of the output value of the intake air temperature sensor exceeds a predetermined value after the fan is driven, the intake air temperature sensor is assumed to be normal, and the output value of the intake air temperature sensor It is assumed that the intake air temperature sensor is abnormal when the time change of the time remains below a predetermined value.

上記構成の電池の冷却制御方法によれば、ファンの駆動前後における吸気温度センサの出力値の時間変化に基づき、吸気温度センサの異常を検出する。すなわち、外気温度は電池の温度よりも低いので、ファンによって電池に外気を送り込むと電池の吸気口の温度が低温側に変動する。これにもかかわらず、吸気温度センサの出力値の変動が生じないときは、吸気温度センサの異常を検出できる。   According to the battery cooling control method having the above-described configuration, the abnormality of the intake air temperature sensor is detected based on the temporal change in the output value of the intake air temperature sensor before and after the fan is driven. That is, since the outside air temperature is lower than the temperature of the battery, when the outside air is sent to the battery by the fan, the temperature of the battery inlet changes to the low temperature side. Nevertheless, when the output value of the intake air temperature sensor does not fluctuate, it is possible to detect an abnormality in the intake air temperature sensor.

上記構成の電池の冷却制御方法によれば、吸気温度センサの異常を検出できる。   According to the battery cooling control method configured as described above, it is possible to detect abnormality of the intake air temperature sensor.

本発明に係る実施の形態における電池の冷却制御方法が適用される電池冷却システムの構成図である。1 is a configuration diagram of a battery cooling system to which a battery cooling control method according to an embodiment of the present invention is applied. 本発明に係る実施の形態の電池の冷却制御方法の制御対象である電池の詳細図である。It is detail drawing of the battery which is a control object of the cooling control method of the battery of embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態における電池の冷却制御方法の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the cooling control method of the battery in embodiment which concerns on this invention. 図3に関して、吸気温度センサの出力値と電池温度センサの出力値とファンの駆動タイミングとの関係を示すタイムチャートである。FIG. 4 is a time chart showing the relationship among the output value of the intake air temperature sensor, the output value of the battery temperature sensor, and the fan drive timing with respect to FIG. 3. 別の実施の形態として、吸気温度センサが異常のときに電池冷却制御を行うときの処理手順を示す図である。It is a figure which shows the process sequence when performing battery cooling control when another intake air temperature sensor is abnormal as another embodiment. 図5に関して、電池温度変化とファンの駆動制御との関係を示すタイムチャートである。6 is a time chart showing the relationship between battery temperature change and fan drive control.

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、電池として、車両に搭載される電池を述べるが、これは説明のための例示であって、他の用途に用いられる電池でもよい。電池としては、複数の単電池を積層した電池スタックを述べるが、これは説明のための例示であって、冷却用の吸気口と排気口を有する構成の電池であればよい。以下における空気取入ポート、空気排出ポート、吸気口、排気口等の配置は、説明のための例示であり、電池の冷却制御方法が適用される電池冷却システムの仕様によって適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Below, the battery mounted in a vehicle is described as a battery, However, This is an illustration for description, Comprising: The battery used for another use may be sufficient. As the battery, a battery stack in which a plurality of single cells are stacked will be described. However, this is an example for explanation, and any battery having a cooling inlet and an outlet may be used. The arrangement of the air intake port, the air exhaust port, the intake port, the exhaust port and the like in the following is an example for explanation, and can be appropriately changed depending on the specifications of the battery cooling system to which the battery cooling control method is applied. . Below, the same code | symbol is attached | subjected to the same element in all the drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図1は、車両に搭載される電池を冷却する電池冷却システム10の構成図である。電池冷却システム10は、電池パック12と、電池パック12に含まれる電池スタック30について電池の冷却制御方法を実行する制御装置50とを含んで構成される。電池パック12は、パックケース14と、パックケース14内に収納される複数の電池スタック30と、電池冷却用のファン22,24を含んで構成される。   FIG. 1 is a configuration diagram of a battery cooling system 10 that cools a battery mounted on a vehicle. The battery cooling system 10 includes a battery pack 12 and a control device 50 that executes a battery cooling control method for the battery stack 30 included in the battery pack 12. The battery pack 12 includes a pack case 14, a plurality of battery stacks 30 housed in the pack case 14, and fans 22 and 24 for battery cooling.

電池パック12は、車両の後部座席の床下等に配置され、図示しない回転電機等に接続される電源である。パックケース14は、電池パック12の外形を形づくり、車体に接続固定するための接続部を有するケース体である。かかるパックケース14は、適当な強度と電気絶縁性を有する材料を用いて所定の形状に成形したものが用いられる。材料としては、表面に電気絶縁処理を施したアルミニウム合金等の金属や、プラスチックを用いることができる。   The battery pack 12 is a power source that is disposed below the floor of the rear seat of the vehicle and connected to a rotating electrical machine (not shown). The pack case 14 is a case body having a connecting portion for shaping the outer shape of the battery pack 12 and connecting and fixing it to the vehicle body. The pack case 14 is formed into a predetermined shape using a material having appropriate strength and electrical insulation. As the material, a metal such as an aluminum alloy whose surface is electrically insulated or a plastic can be used.

電池パック12に設けられる空気取入ポート16,18と空気排出ポート20は、電池冷却用のファン22,24を駆動することで、外気としての車室内の空気を取り入れ、排気するための開口部である。図1の例では、細長い形状の電池パック12の長手方向の両端部に空気取入ポート16,18が設けられ、長手方向のほぼ中央部に空気排出ポート20が設けられる。   The air intake ports 16 and 18 and the air discharge port 20 provided in the battery pack 12 drive the fan 22 and 24 for cooling the battery, thereby taking in and exhausting air in the vehicle interior as outside air. It is. In the example of FIG. 1, air intake ports 16 and 18 are provided at both ends in the longitudinal direction of the elongated battery pack 12, and an air discharge port 20 is provided at substantially the center in the longitudinal direction.

電池冷却用のファン22,24は、パックケース14の内部に設けられ、制御装置50の制御の下で駆動または停止を行う電池冷却用の電動ファンである。以下では、電池冷却用のファン22,24を、単にファン22,24と呼ぶ。ファン22,24は、空気取入ポート16,18の配置に対応して、電池パック12の長手方向の両端部に配置される。ファン22,24が駆動されると、空気取入ポート16,18から車室内の空気がパックケース14の内部に取り入れられ、電池スタック30の内部を流れた後、空気排出ポート20からパックケース14の外部に排出される。図1に、ファン22,24が駆動されたときのパックケース14の内部及び電池スタック30内の空気の流れを白抜き矢印で示した。ファン22,24の駆動停止の状態では、これらの白抜き矢印の空気の流れは生じない。   The battery cooling fans 22 and 24 are battery cooling electric fans that are provided inside the pack case 14 and are driven or stopped under the control of the control device 50. Hereinafter, the fans 22 and 24 for cooling the battery are simply referred to as fans 22 and 24. The fans 22 and 24 are arranged at both ends of the battery pack 12 in the longitudinal direction corresponding to the arrangement of the air intake ports 16 and 18. When the fans 22 and 24 are driven, air in the vehicle compartment is taken into the pack case 14 from the air intake ports 16 and 18, flows through the battery stack 30, and then flows from the air discharge port 20 to the pack case 14. Is discharged outside. In FIG. 1, the flow of air inside the pack case 14 and the battery stack 30 when the fans 22 and 24 are driven is indicated by white arrows. When the fans 22 and 24 are stopped, the air flow indicated by these white arrows does not occur.

電池スタック30は、複数の単電池34(図2参照)を積層して1つにまとめたものである。パックケース14内には、複数の電池スタック30が収納される。電池パック12を構成する電池スタック30の数をNとし、電池スタック30を構成する単電池34の数をMとすると、1つの電池パック12は、全体で(M×N)個の単電池34を含んで構成される。例えば、電池スタック30内の複数の単電池34を直列接続することで、電池スタック30の端子電圧は、単電池34の端子電圧のM倍の高電圧とできる。電池パック12内の複数の電池スタック30を並列接続することで、電池パック12の電流容量は、電池スタック30の電流容量のN倍とできる。このように複数の単電池34を直列及び並列接続することで、車両に搭載される電気機器に必要な高電圧、大電流を出力可能な電池パック12とできる。上記の直並列の仕方は説明のための例示であって、これ以外の直並列の仕方でも構わない。   The battery stack 30 is formed by stacking a plurality of unit cells 34 (see FIG. 2) into one. A plurality of battery stacks 30 are accommodated in the pack case 14. Assuming that the number of battery stacks 30 constituting the battery pack 12 is N and the number of unit cells 34 constituting the battery stack 30 is M, one battery pack 12 has a total of (M × N) unit cells 34. It is comprised including. For example, by connecting a plurality of unit cells 34 in the battery stack 30 in series, the terminal voltage of the battery stack 30 can be set to a high voltage M times the terminal voltage of the unit cell 34. By connecting a plurality of battery stacks 30 in the battery pack 12 in parallel, the current capacity of the battery pack 12 can be N times the current capacity of the battery stack 30. In this way, by connecting a plurality of single cells 34 in series and in parallel, the battery pack 12 can output a high voltage and a large current necessary for an electric device mounted on the vehicle. The above series-parallel method is an example for explanation, and other series-parallel methods may be used.

図1の例では、電池パック12内に5つの電池スタック30a,30b,30c,30d,30eが収納される。これらはすべて同じものであるので、電池スタック30bに代表させて、図2に電池スタック30の構成を示す。   In the example of FIG. 1, five battery stacks 30 a, 30 b, 30 c, 30 d, and 30 e are accommodated in the battery pack 12. Since these are all the same, FIG. 2 shows the configuration of the battery stack 30 as a representative of the battery stack 30b.

電池スタック30は、スタックケース32と、スタックケース32の内部に積層して配置される複数の単電池34と、単電池34に空冷用の外気を供給する冷却流路部36を含んで構成される。スタックケース32は、複数の単電池34の積層方向に延びる直方体状の筐体である。冷却流路部36は、スタックケース32の一部として構成してもよい。かかるスタックケース32及び冷却流路部36は、適当な強度と電気絶縁性を有する材料を用いて所定の形状に成形したものが用いられる。材料としては、表面に電気絶縁処理を施したアルミニウム合金等の金属や、プラスチックを用いることができる。   The battery stack 30 includes a stack case 32, a plurality of unit cells 34 that are stacked inside the stack case 32, and a cooling flow path unit 36 that supplies outside air to the unit cells 34 for air cooling. The The stack case 32 is a rectangular parallelepiped housing extending in the stacking direction of the plurality of unit cells 34. The cooling flow path portion 36 may be configured as a part of the stack case 32. The stack case 32 and the cooling flow path portion 36 are formed into a predetermined shape using a material having appropriate strength and electrical insulation. As the material, a metal such as an aluminum alloy whose surface is electrically insulated or a plastic can be used.

単電池34は、充放電可能な二次電池セルで、リチウムイオン単電池である。これに代えて、ニッケル水素単電池を用いることもできる。単電池34の端子電圧は、約1Vから数V程度であるが、これの複数個を互いに直列接続することで、所望の高電圧とすることができる。   The single battery 34 is a chargeable / dischargeable secondary battery cell and is a lithium ion single battery. Instead, a nickel metal hydride battery can be used. The terminal voltage of the unit cell 34 is about 1 V to several V, but a desired high voltage can be obtained by connecting a plurality of them in series.

吸気口38は、適当な送風ダクト等の管路でファン22,24の送風口に接続され、ファン22,24が駆動されたときにパックケース14の空気取入ポート16から送り込まれた外気を電池スタック30内に吸気する開口部である。排気口40は、吸気口38から吸気された外気が冷却流路部36を経由して各単電池34に向かって流れ、各単電池34の熱を奪って暖かくなった空気を電池スタック30の外部に排気する開口部である。排気口40は、適当な排気ダクト等の管路で、パックケース14の空気排出ポート20に接続される。以下では、吸気口38と排気口40とを有する電池として、電池スタック30を述べる。   The air inlet 38 is connected to the air outlets of the fans 22 and 24 through a pipe line such as an appropriate air duct, and the outside air sent from the air intake port 16 of the pack case 14 when the fans 22 and 24 are driven. It is an opening for sucking air into the battery stack 30. In the exhaust port 40, the outside air sucked from the intake port 38 flows toward each unit cell 34 via the cooling flow path 36, and the air that has been warmed by taking the heat of each unit cell 34 is removed from the cell stack 30. An opening for exhausting to the outside. The exhaust port 40 is connected to the air exhaust port 20 of the pack case 14 by a pipe line such as an appropriate exhaust duct. Hereinafter, the battery stack 30 will be described as a battery having the intake port 38 and the exhaust port 40.

吸気温度センサ42は、冷却流路部36の吸気口38の近傍に配置される温度検出手段である。ファン22,24が駆動されているときは、電池スタック30に吸気される空気の温度を検出する吸気温度の検出手段であるが、ファン22,24が駆動されていないときには、吸気されていない状態での吸気口38の近傍の温度を検出する手段となる。吸気温度センサ42の出力値は、適当な信号線を介して制御装置50に伝送される。   The intake air temperature sensor 42 is a temperature detection means that is disposed in the vicinity of the intake port 38 of the cooling flow path portion 36. When the fans 22 and 24 are driven, it is an intake air temperature detecting means for detecting the temperature of air sucked into the battery stack 30, but when the fans 22 and 24 are not driven, the air is not sucked. It becomes a means for detecting the temperature in the vicinity of the intake port 38 at. The output value of the intake air temperature sensor 42 is transmitted to the control device 50 via an appropriate signal line.

吸気温度センサ42の出力値は、電圧である。制御装置50は取得した電圧を予め定めた換算関係を用いて吸気温度に変換することができる。吸気温度センサ42が正常動作しているときは、吸気温度センサ42の出力値は、吸気口38の温度に対応する電圧であるので、これを吸気温度と考えてよい。吸気温度センサ42の動作が異常のときは、吸気温度センサ42の出力値は、吸気口38の温度と無関係の電圧になる。その場合には、吸気温度センサ42の出力値を温度に換算しても、吸気口38の温度を正しく反映していない。場合によっては、吸気温度センサ42の出力値が、吸気温度センサ42の出力回路の電源電圧またはGND電圧に一定化することがある。かかる吸気温度センサ42としては、サーミスタ等の検温素子が用いられる。   The output value of the intake air temperature sensor 42 is a voltage. The control device 50 can convert the acquired voltage into the intake air temperature using a predetermined conversion relationship. When the intake air temperature sensor 42 is operating normally, the output value of the intake air temperature sensor 42 is a voltage corresponding to the temperature of the intake port 38, so this may be considered as the intake air temperature. When the operation of the intake air temperature sensor 42 is abnormal, the output value of the intake air temperature sensor 42 becomes a voltage unrelated to the temperature of the intake port 38. In that case, even if the output value of the intake air temperature sensor 42 is converted into temperature, the temperature of the intake port 38 is not correctly reflected. In some cases, the output value of the intake air temperature sensor 42 may become constant at the power supply voltage or the GND voltage of the output circuit of the intake air temperature sensor 42. As the intake air temperature sensor 42, a temperature measuring element such as a thermistor is used.

電池温度センサ44は、電池スタック30の温度を検出する電池温度の検出手段である。電池温度センサ44は、電池スタック30のスタックケース32の外側または内側で、単電池34の温度を検出するのに適した位置に配置される。複数の単電池34が積層されるのに対し、吸気口38は1箇所であるので、吸気口38からの距離によって単電池34の電池温度が異なることが生じ得る。そこで、複数の電池温度センサ44を用いて電池温度を検出することが好ましい。図2の例では、スタックケース32の長手方向の中心軸に沿って3個の電池温度センサ44A,44C,44Bが配置される。電池温度センサ44A,44C,44Bの出力値は適当な信号線を介して、制御装置50に伝送される。上記の電池温度センサの個数、配置は、説明のための例示であって、これ以外の個数、配置であってもよい。   The battery temperature sensor 44 is a battery temperature detection unit that detects the temperature of the battery stack 30. The battery temperature sensor 44 is disposed outside or inside the stack case 32 of the battery stack 30 at a position suitable for detecting the temperature of the unit cell 34. Since the plurality of unit cells 34 are stacked, the intake port 38 is provided at one place. Therefore, the battery temperature of the unit cell 34 may vary depending on the distance from the intake port 38. Therefore, it is preferable to detect the battery temperature using a plurality of battery temperature sensors 44. In the example of FIG. 2, three battery temperature sensors 44 </ b> A, 44 </ b> C, and 44 </ b> B are arranged along the longitudinal center axis of the stack case 32. The output values of the battery temperature sensors 44A, 44C, 44B are transmitted to the control device 50 via appropriate signal lines. The number and arrangement of the battery temperature sensors described above are illustrative examples, and other numbers and arrangements may be used.

電池温度センサ44A,44C,44Bの出力値は、電圧である。制御装置50は取得した電圧を予め定めた換算関係を用いて電池温度に変換することができる。かかる電池温度センサ44A,44C,44Bとしては、吸気温度センサ42と同様に、サーミスタ等の検温素子が用いられる。   The output values of the battery temperature sensors 44A, 44C, 44B are voltages. The control device 50 can convert the acquired voltage into a battery temperature using a predetermined conversion relationship. As such battery temperature sensors 44A, 44C, and 44B, a temperature measuring element such as a thermistor is used similarly to the intake air temperature sensor.

この3つの電池温度センサ44A,44C,44Bの検出値に基づいて、電池スタック30の全体としての電池温度を推定することになる。代表的には、スタックケース32のほぼ中央位置に配置される電池温度センサ44Cの検出値を電池スタック30の電池温度として用いることができる。以下では、電池温度センサ44Cを単に電池温度センサ44と呼ぶ。   Based on the detected values of the three battery temperature sensors 44A, 44C, and 44B, the battery temperature of the battery stack 30 as a whole is estimated. Typically, the detection value of the battery temperature sensor 44 </ b> C arranged at the substantially central position of the stack case 32 can be used as the battery temperature of the battery stack 30. Hereinafter, the battery temperature sensor 44C is simply referred to as a battery temperature sensor 44.

図1に戻り、制御装置50は、各電池スタック30a〜30eにそれぞれ設けられる吸気温度センサ42及び電池温度センサ44と、ファン22,24とに接続され、電池パック12に収納される複数の電池スタック30について電池の冷却制御を行うコンピュータである。冷却制御の一例を挙げると、制御装置50は、電池冷却のために予め定めた所定温度を電池温度が越えると、吸気温度が電池温度よりも低いときにファン22,24を駆動させ、電池スタック30を冷却する。これが電池冷却システム10の各構成要素が正常のときに行われる電池の通常冷却制御である。   Returning to FIG. 1, the control device 50 is connected to the intake air temperature sensor 42 and the battery temperature sensor 44 provided in each of the battery stacks 30 a to 30 e and the fans 22 and 24, and is stored in the battery pack 12. It is a computer that performs battery cooling control for the stack 30. As an example of cooling control, when the battery temperature exceeds a predetermined temperature for cooling the battery, the control device 50 drives the fans 22 and 24 when the intake air temperature is lower than the battery temperature, and the battery stack. 30 is cooled. This is the normal cooling control of the battery performed when each component of the battery cooling system 10 is normal.

制御装置50は、電池の通常冷却制御を行う他に、吸気温度センサ42の異常を検出する。さらに、吸気温度センサ42が異常のときに、可能な範囲で電池の冷却制御を行う。制御装置50は、吸気温度センサ42の出力値と電池温度センサ44の出力値とを取得するセンサ出力値の取得処理部52と、ファンの駆動処理部54と、吸気温度センサの異常処理部56とを有する。   The control device 50 detects an abnormality in the intake air temperature sensor 42 in addition to performing normal cooling control of the battery. Further, when the intake air temperature sensor 42 is abnormal, the cooling control of the battery is performed as much as possible. The control device 50 includes a sensor output value acquisition processing unit 52 that acquires an output value of the intake air temperature sensor 42 and an output value of the battery temperature sensor 44, a fan drive processing unit 54, and an abnormality processing unit 56 of the intake air temperature sensor. And have.

これらの機能は、ソフトウェアがコンピュータである制御装置50に各処理手順を実行させることで実現される。具体的には、電池冷却制御プログラムがコンピュータである制御装置50に各処理手順を実行させることでこれらの機能が実現される。各機能の一部をハードウェアで実現してもよい。   These functions are realized by causing the control device 50 whose software is a computer to execute each processing procedure. Specifically, these functions are realized by causing the control device 50, which is a computer, to execute each processing procedure by the battery cooling control program. A part of each function may be realized by hardware.

上記構成の作用、特に制御装置50が実行する電池の冷却制御方法の各手順の内容について、図2と図3を用いてさらに詳細に説明する。図3は、電池の冷却制御方法の手順を示すフローチャートである。各手順は、電池冷却制御プログラムが制御装置50に実行させる各処理手順に対応する。吸気温度センサ42の異常検出は、車両のいくつかの動作段階で行うことができるが、ここでは、車両が始動するときの初期診断における吸気温度センサ42の異常検出について述べる。   The operation of the above configuration, in particular, the contents of each procedure of the battery cooling control method executed by the control device 50 will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of the battery cooling control method. Each procedure corresponds to each processing procedure that the battery cooling control program causes the control device 50 to execute. The abnormality detection of the intake air temperature sensor 42 can be performed in several stages of operation of the vehicle. Here, the abnormality detection of the intake air temperature sensor 42 in the initial diagnosis when the vehicle starts will be described.

車両においてイグニッションスイッチ等の始動スイッチがオンされると、車両の制御システムの各要素が初期化され、電池冷却制御プログラムが立ち上がる。車両の制御システムの各要素の初期化の例は、各種電子制御ユニットの初期化、システムメインリレーの状態確認、各種レジスタの初期化、各種アクチュエータの初期化等である。これらの初期化に必要な電力は、電池パック12に収納される各電池スタック30から供給されるので、電池スタック30である電池は、放電を行い、電池温度が上昇する。   When a start switch such as an ignition switch is turned on in the vehicle, each element of the vehicle control system is initialized, and a battery cooling control program is started. Examples of initialization of each element of the vehicle control system are initialization of various electronic control units, status confirmation of the system main relay, initialization of various registers, initialization of various actuators, and the like. Since the electric power necessary for the initialization is supplied from each battery stack 30 housed in the battery pack 12, the battery that is the battery stack 30 is discharged, and the battery temperature rises.

電池冷却制御プログラムが立ち上がると、吸気温度センサ42の出力値が取得される(S10)。この処理手順は、制御装置50におけるセンサ出力値の取得処理部52の機能によって実行される。この段階では、ファン22,24は駆動されてなく、停止状態である。したがって、吸気温度センサ42は、外気温度でなく、パックケース14の内部の温度を吸気口38の温度として検出する。   When the battery cooling control program starts up, the output value of the intake air temperature sensor 42 is acquired (S10). This processing procedure is executed by the function of the sensor output value acquisition processing unit 52 in the control device 50. At this stage, the fans 22 and 24 are not driven and are in a stopped state. Therefore, the intake air temperature sensor 42 detects not the outside air temperature but the temperature inside the pack case 14 as the temperature of the intake port 38.

次に、制御装置50は、取得した吸気温度センサ42の出力値の時間変化が予め定めた所定値未満か否かを判断する(S12)。車両の制御システムの初期化によって電池温度が上昇するので、パックケース14の内部温度も変動する。吸気温度センサ42が正常動作するときは、パックケース14の内部温度の変動を反映して、吸気温度センサ42の出力値も変動する。S12は、取得した出力値がほとんど変動せず、吸気温度センサ42の検出誤差以内に留まっているときは、吸気温度センサ42の異常の可能性があるとして、次に進むための処理手順である。   Next, the control device 50 determines whether or not the time change of the acquired output value of the intake air temperature sensor 42 is less than a predetermined value (S12). Since the battery temperature rises due to the initialization of the vehicle control system, the internal temperature of the pack case 14 also varies. When the intake air temperature sensor 42 operates normally, the output value of the intake air temperature sensor 42 also changes reflecting the change in the internal temperature of the pack case 14. S12 is a processing procedure for proceeding to the next, assuming that there is a possibility of abnormality of the intake air temperature sensor 42 when the acquired output value hardly fluctuates and stays within the detection error of the intake air temperature sensor 42. .

出力値の時間変化の大きさを求める時間としては、初期化による電池温度の上昇が吸気口38の温度に反映されるのに必要な時間とする。例えば、始動スイッチがオンされてから、約1分〜2分とする。予め定めた所定値は、吸気温度センサ42の検出誤差に基づいて設定される。一例を挙げると、吸気温度センサ42の検出誤差が温度換算で±1℃に対応する±10mVのときは、所定値は、±10mVよりやや大きい値に設定される。例えば、温度換算で±2℃に対応する±20mVを所定値とする。この例では、始動スイッチがオンされてから約1分〜2分の間に、吸気温度センサ42の出力値が±20mV以上変動するときはS12の判断が否定され、吸気温度センサ42の出力値の変動が±20mV未満のときはS12の判断が肯定される。これらの値は、説明のための例示であって、電池パック12、電池スタック30の構成等に応じて適宜変更は可能である。   The time for obtaining the magnitude of the time change of the output value is a time necessary for the rise in the battery temperature due to the initialization to be reflected in the temperature of the intake port 38. For example, about 1 minute to 2 minutes after the start switch is turned on. The predetermined value set in advance is set based on the detection error of the intake air temperature sensor 42. For example, when the detection error of the intake air temperature sensor 42 is ± 10 mV corresponding to ± 1 ° C. in terms of temperature, the predetermined value is set to a value slightly larger than ± 10 mV. For example, ± 20 mV corresponding to ± 2 ° C. in terms of temperature is set as the predetermined value. In this example, if the output value of the intake air temperature sensor 42 fluctuates by ± 20 mV or more between about 1 minute and 2 minutes after the start switch is turned on, the determination of S12 is denied and the output value of the intake air temperature sensor 42 When the fluctuation of is less than ± 20 mV, the determination in S12 is affirmed. These values are illustrative examples, and can be appropriately changed according to the configuration of the battery pack 12 and the battery stack 30.

S12の判断が否定されるときは、吸気温度センサ42は正常動作とされる(S20)。吸気温度センサ42が正常であり、他の要素にも故障がないときは、電池の通常冷却制御が実行される。S12が肯定されるときは、ファン22,24が駆動される(S14)。この処理手順は、制御装置50におけるファンの駆動処理部54の機能によって実行される。ファン22,24が駆動されると、空気取入ポート16,18からパックケース14内に外気が取りこまれ、各電池スタック30の吸気口38から電池スタック30内に吸気され、単電池34が冷却される。ここで外気は、車両の車室内の空気であり、放電により上昇している電池温度よりは低温である。パックケース14内に外気が取り込まれることによって電池温度が低下するが、吸気口38の温度もファン22,24の駆動前に比べ低下する。   If the determination in S12 is negative, the intake air temperature sensor 42 is operated normally (S20). When the intake air temperature sensor 42 is normal and there is no failure in other elements, the normal cooling control of the battery is executed. When S12 is positive, the fans 22 and 24 are driven (S14). This processing procedure is executed by the function of the fan drive processing unit 54 in the control device 50. When the fans 22, 24 are driven, outside air is taken into the pack case 14 from the air intake ports 16, 18, and is sucked into the battery stack 30 from the intake port 38 of each battery stack 30, so that the unit cell 34 is To be cooled. Here, the outside air is air in the vehicle compartment of the vehicle, and is cooler than the battery temperature rising due to the discharge. Although the battery temperature is lowered by the outside air being taken into the pack case 14, the temperature of the air inlet 38 is also lowered as compared with that before the fans 22 and 24 are driven.

図4は、S14の内容を示す図である。図4の横軸は時間、縦軸はセンサ出力値である。時間t=t0は、車両の始動スイッチがオンされた時間であり、時間t=tFは、ファン22,24が駆動されるタイミングである。特性線60は、吸気温度センサ42の出力値である。特性線62,64は、電池温度センサ44の出力値である。時間t=t0において車両の始動スイッチがオンされて各要素の初期化が行われるとその電力を供給するために電池スタック30が放電し、電池温度が時間の経過と共に次第に上昇する。図4では、吸気温度センサ42の出力値が電池温度センサ44の出力値よりも高い値として示したが、これは説明のための一例である。 FIG. 4 is a diagram showing the contents of S14. In FIG. 4, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the sensor output value. Time t = t 0 is a time when the start switch of the vehicle is turned on, and time t = t F is a timing when the fans 22 and 24 are driven. A characteristic line 60 is an output value of the intake air temperature sensor 42. Characteristic lines 62 and 64 are output values of the battery temperature sensor 44. When the start switch of the vehicle is turned on at time t = t 0 and each element is initialized, the battery stack 30 is discharged to supply the electric power, and the battery temperature gradually rises with time. In FIG. 4, the output value of the intake air temperature sensor 42 is shown as a value higher than the output value of the battery temperature sensor 44, but this is an example for explanation.

時間t=tFでファン22,24が駆動されると、車両の車室内の空気が外気としてパックケース14内に取り込まれる。車室内の温度は充放電で発熱した電池スタック30の温度よりも低温であるので、電池スタック30は冷却される。これによって、電池温度は時間t=tFから低下を始める。このとき、電池スタック30の吸気口38も冷却されるので、吸気温度センサ42の動作が正常で、特性線60の出力値が吸気口38の温度に対応するものであれば、予想特性線66に示すように、吸気温度センサ42の出力値も低下するはずである。しかし、図4においては、吸気温度センサ42の出力値は特性線60で示されるように、ファン22,24の駆動前後で変動がなく、一定値のままである。 When the fans 22 and 24 are driven at time t = t F , the air in the vehicle interior of the vehicle is taken into the pack case 14 as outside air. Since the temperature in the passenger compartment is lower than the temperature of the battery stack 30 that generates heat due to charging and discharging, the battery stack 30 is cooled. As a result, the battery temperature starts to decrease from time t = t F. At this time, since the intake port 38 of the battery stack 30 is also cooled, if the operation of the intake temperature sensor 42 is normal and the output value of the characteristic line 60 corresponds to the temperature of the intake port 38, the expected characteristic line 66 As shown, the output value of the intake air temperature sensor 42 should also decrease. However, in FIG. 4, the output value of the intake air temperature sensor 42 does not fluctuate before and after the fans 22 and 24 are driven as shown by the characteristic line 60 and remains a constant value.

図3に戻り、ファン22,24の駆動後において、吸気温度センサ42の出力値の時間変化が所定値未満のままであるか否かを判断する(S16)。S16の判断が肯定されるとき、吸気温度センサ42は異常であるとする(S18)。これに対し、ファン22,24の駆動後において、吸気温度センサ42の出力値の時間変化が所定値以上となる場合にはS20に進み、吸気温度センサ42は正常動作とされる。この処理手順は、制御装置50における吸気温度センサの異常処理部56の機能によって実行される。図4の例では、吸気温度センサ42の出力値は、ファン22,24の駆動前後で変動がなく、共に検出誤差程度の範囲で一定値のままであるので、吸気温度センサ42は異常とされる。   Returning to FIG. 3, after the fans 22 and 24 are driven, it is determined whether the temporal change in the output value of the intake air temperature sensor 42 remains below a predetermined value (S16). If the determination in S16 is affirmative, it is assumed that the intake air temperature sensor 42 is abnormal (S18). On the other hand, if the time change of the output value of the intake air temperature sensor 42 becomes equal to or greater than a predetermined value after driving the fans 22 and 24, the process proceeds to S20, and the intake air temperature sensor 42 is operated normally. This processing procedure is executed by the function of the abnormality processing unit 56 of the intake air temperature sensor in the control device 50. In the example of FIG. 4, the output value of the intake air temperature sensor 42 does not fluctuate before and after the fans 22 and 24 are driven, and both remain constant within a range of detection error, so that the intake air temperature sensor 42 is abnormal. The

なお、図4に示されるように、ファン22,24の駆動前後において、電池温度センサ44の出力値は変動する。したがって、S16の判断基準に電池温度センサ44の出力値の変動状態を加えることが好ましい。例えば「ファン22,24の駆動前後において、電池温度センサ44の出力値が予め定めた所定変動幅以上に変動するが、吸気温度センサ42の出力値の時間変化が所定値未満のままであるときは、吸気温度センサ42は異常である」とするとよい。これによって、吸気温度センサ42が正常動作か異常かの判断についての信頼性が向上する。   As shown in FIG. 4, the output value of the battery temperature sensor 44 varies before and after the fans 22 and 24 are driven. Therefore, it is preferable to add the fluctuation state of the output value of the battery temperature sensor 44 to the determination criterion of S16. For example, “when the output value of the battery temperature sensor 44 fluctuates more than a predetermined fluctuation range before and after driving the fans 22 and 24, but the time change of the output value of the intake air temperature sensor 42 remains below a predetermined value. The intake air temperature sensor 42 is abnormal. This improves the reliability of determining whether the intake air temperature sensor 42 is operating normally or abnormally.

なお、車両が始動するときは車両放置後と考えられ、長期間に渡る放置であれば、パックケース14内の温度は均一である。したがって、電池温度センサ44の出力値に対応する電池スタック30の温度と、吸気温度センサ42の出力値に対応する吸気口38の温度もほぼ同一温度であると考えられる。これを利用し、車両が長期間に渡る放置の後に始動されるときは、電池温度センサ44の出力値に対応する電池スタック30の温度と、吸気温度センサ42の出力値に対応する吸気口38の温度とを比較する。比較の結果、温度差が予め定めた所定値以上のときに、吸気温度センサ42は異常とされる。   Note that when the vehicle starts, it is considered that the vehicle is left unattended, and the temperature in the pack case 14 is uniform if the vehicle is left for a long period of time. Therefore, the temperature of the battery stack 30 corresponding to the output value of the battery temperature sensor 44 and the temperature of the intake port 38 corresponding to the output value of the intake air temperature sensor 42 are considered to be substantially the same temperature. By utilizing this, when the vehicle is started after being left for a long period of time, the temperature of the battery stack 30 corresponding to the output value of the battery temperature sensor 44 and the intake port 38 corresponding to the output value of the intake air temperature sensor 42 are used. Compare the temperature with. As a result of the comparison, when the temperature difference is equal to or greater than a predetermined value, the intake air temperature sensor 42 is abnormal.

上記では、車両が始動するときの初期診断における吸気温度センサ42の異常検出に関する手順について述べた。車両が走行中のときは、走行風が車室内に入り、あるいはエアコンディショナが動作して、車室内の空気は運転者によって快適な温度となっており、回転電機やその他の電気機器等の動作によって充放電が行われる電池スタック30の電池温度に比べ車室内温度の方が低温である。この場合でも、図3の手順を用いて、吸気温度センサ42の異常検出を行うことができる。また、車両が外部の充電電源から電池スタック30を充電する場合、空調によって車室内温度を適切な温度にすることが行われるが、その車室内温度は、充電により上昇する電池スタック30の電池温度よりも低温である。この場合でも、図3の手順を用いて、吸気温度センサ42の異常検出を行うことができる。   In the above, the procedure regarding the abnormality detection of the intake air temperature sensor 42 in the initial diagnosis when the vehicle starts is described. When the vehicle is running, the driving wind enters the passenger compartment or the air conditioner is activated, and the air in the passenger compartment is at a comfortable temperature by the driver. The vehicle interior temperature is lower than the battery temperature of the battery stack 30 that is charged and discharged by operation. Even in this case, the abnormality of the intake air temperature sensor 42 can be detected using the procedure of FIG. In addition, when the vehicle charges the battery stack 30 from an external charging power source, the vehicle interior temperature is adjusted to an appropriate temperature by air conditioning, and the vehicle interior temperature is increased by charging. It is colder than. Even in this case, the abnormality of the intake air temperature sensor 42 can be detected using the procedure of FIG.

吸気温度センサ42について、S12の判断のみで異常であるとはせず、S14,S16の手順を踏むのは、各電池スタック30に設けられる吸気温度センサ42が1つであるためである。図2の例では、電池温度センサ44は、1つの電池スタック30に3つ設けられる。また、ファン22,24は、1つのパックケース14に対し2つ設けられる。このように、電池冷却制御に用いられる要素として、電池温度センサ44とファン22,24は複数設けられるので、複数の同じ要素の間の状態変化を比較する等によりこれらの要素の異常が検出できる。これに対し、吸気温度センサ42は電池スタック30に対し1つしか設けられないので、S14,S16の手順を踏み、2段階の判断を行って、その異常を判断することとした。   The intake air temperature sensor 42 is not abnormal only by the determination in S12, and the steps S14 and S16 are performed because the intake air temperature sensor 42 provided in each battery stack 30 is one. In the example of FIG. 2, three battery temperature sensors 44 are provided in one battery stack 30. Two fans 22 and 24 are provided for one pack case 14. As described above, since a plurality of battery temperature sensors 44 and fans 22 and 24 are provided as elements used for battery cooling control, an abnormality of these elements can be detected by comparing state changes between the same elements. . On the other hand, since only one intake air temperature sensor 42 is provided for the battery stack 30, the procedure of S14 and S16 is followed to make a determination in two stages to determine the abnormality.

図5は、吸気温度センサ42が異常とされたときに、部品交換等を行うまでの間等において電池冷却制御を行う手順の一例である。図3のS18で吸気温度センサ42が異常とされると、電池冷却のためにファン22,24が駆動される(S30)。図3の手順においてS14でファン22,24が駆動されるが、その状態のままであれば、そのまま駆動状態を継続する。S18の判断の後にファン22,24の駆動が停止されたときは、再度ファン22,24が駆動される。そして、電池温度センサ44の出力値が電池温度の低下を示すか否かを判断する(S32)。否定されれば、ファン22,24を駆動しても電池が冷却されないことを示すので、ファン22,24の駆動を停止する(S38)。S32が肯定されるときは、電池が冷却されているので、そのままファン22,24の駆動を継続する(S34)。そして、電池温度センサ44の出力値を示す電池温度が所定温度以下になれば、ファン22,24の駆動を停止する(S38)。このようにして、異常とされた吸気温度センサ42が交換等されるまでの期間について電池冷却制御を行うことができる。   FIG. 5 is an example of a procedure for performing the battery cooling control until the parts are replaced when the intake air temperature sensor 42 is abnormal. If the intake air temperature sensor 42 is abnormal in S18 of FIG. 3, the fans 22 and 24 are driven to cool the battery (S30). In the procedure of FIG. 3, the fans 22 and 24 are driven in S14. If the fans 22 and 24 are kept in this state, the driving state is continued as it is. When the driving of the fans 22 and 24 is stopped after the determination of S18, the fans 22 and 24 are driven again. And it is judged whether the output value of the battery temperature sensor 44 shows the fall of battery temperature (S32). If the result is negative, it indicates that the battery is not cooled even if the fans 22 and 24 are driven, so the driving of the fans 22 and 24 is stopped (S38). When S32 is positive, since the battery is cooled, the fans 22 and 24 are continuously driven (S34). Then, when the battery temperature indicating the output value of the battery temperature sensor 44 falls below a predetermined temperature, the driving of the fans 22 and 24 is stopped (S38). In this way, the battery cooling control can be performed for a period until the intake air temperature sensor 42 determined to be abnormal is replaced.

図6は、S32からS38の内容を示す図である。図6の横軸は時間、縦軸はセンサ出力値である。時間t=t1は、S18で吸気温度センサ42が異常と判断されファン22,24の駆動が停止されたときであり、時間t=tCは、S30で電池冷却のためにファン22,24が駆動されたときである。特性線60は吸気温度センサ42の出力値である。特性線70は、時間tFまでの期間における電池温度センサ44の出力値の一例である。特性線72は、S32の判断が否定されるときの電池温度センサ44の出力値の一例である。特性線74は、S32の判断が肯定されるときの電池温度センサ44の出力値の一例で、出力値に対応する電池温度が時間の経過と共に低下を続け、所定温度に対応する出力値になった時間t=tEでファン22,24の駆動が停止される。 FIG. 6 is a diagram showing the contents of S32 to S38. In FIG. 6, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the sensor output value. Time t = t 1 is when the intake air temperature sensor 42 is determined to be abnormal in S18 and driving of the fans 22 and 24 is stopped, and time t = t C is the time when the fans 22 and 24 are cooled for battery cooling in S30. Is when it is driven. A characteristic line 60 is an output value of the intake air temperature sensor 42. The characteristic line 70 is an example of the output value of the battery temperature sensor 44 in the period up to time t F. The characteristic line 72 is an example of the output value of the battery temperature sensor 44 when the determination in S32 is negative. The characteristic line 74 is an example of the output value of the battery temperature sensor 44 when the determination of S32 is affirmative. The battery temperature corresponding to the output value continues to decrease with time, and becomes an output value corresponding to the predetermined temperature. At the time t = t E , the driving of the fans 22 and 24 is stopped.

その後に電池温度が上昇することを示す電池温度センサ44の出力値の変化が生じたときは、適当なヒステリシス温度の余裕を持ってファン22,24の駆動を再開し、S34,S36,S38の手順を繰り返す。このようにして、吸気温度センサ42が異常とされたときも、電池冷却制御を行うことができる。   Thereafter, when a change in the output value of the battery temperature sensor 44 indicating that the battery temperature rises occurs, the driving of the fans 22 and 24 is resumed with an appropriate hysteresis temperature margin, and S34, S36, and S38. Repeat the procedure. In this way, the battery cooling control can be performed even when the intake air temperature sensor 42 is abnormal.

10 電池冷却システム、12 電池パック、14 パックケース、16,18 空気取入ポート、20 空気排出ポート、22,24 ファン、30,30a,30b,30c,30d,30e 電池スタック(吸気口と排気口とを有する電池)、32 スタックケース、34 単電池、36 冷却流路部、38 吸気口、40 排気口、42 吸気温度センサ、44,44A,44B,44C 電池温度センサ、50 制御装置、52 センサ出力値の取得処理部、54 ファンの駆動処理部、56 吸気温度センサの異常処理部、60,62,64,70,72,74 特性線、66 予想特性線。   10 Battery cooling system, 12 Battery pack, 14 Pack case, 16, 18 Air intake port, 20 Air exhaust port, 22, 24 Fan, 30, 30a, 30b, 30c, 30d, 30e Battery stack (intake and exhaust port Battery), 32 stack case, 34 single cell, 36 cooling flow path section, 38 air inlet, 40 air outlet, 42 air intake temperature sensor, 44, 44A, 44B, 44C battery temperature sensor, 50 control device, 52 sensor Output value acquisition processing unit, 54 fan drive processing unit, 56 intake air temperature sensor abnormality processing unit, 60, 62, 64, 70, 72, 74 characteristic line, 66 expected characteristic line.

Claims (1)

電池を冷却する外気の吸気口と排気口とを有する電池の冷却制御方法であって、
前記吸気口に設けられる吸気温度センサの出力値を取得し、
前記吸気温度センサの出力値の時間変化が所定値以上の場合に前記吸気温度センサは正常とし、
前記吸気温度センサの出力値の時間変化が前記所定値未満の場合に、前記吸気口から前記外気を取り込んで前記電池に供給し前記排気口から排出させるファンを駆動させ、
前記ファンの駆動後において、前記吸気温度センサの出力値の時間変化が前記所定値以上となる場合に前記吸気温度センサは正常であるとし、前記吸気温度センサの出力値の時間変化が前記所定値未満のままである場合に前記吸気温度センサは異常であるとすることを特徴とする電池の冷却制御方法。
A cooling control method for a battery having an air inlet and an air outlet for cooling the battery,
Obtaining an output value of an intake air temperature sensor provided at the intake port;
When the time change of the output value of the intake air temperature sensor is a predetermined value or more, the intake air temperature sensor is normal,
When the time change of the output value of the intake air temperature sensor is less than the predetermined value, the fan that takes in the outside air from the intake port, supplies it to the battery, and discharges it from the exhaust port is driven.
After the fan is driven, if the time change of the output value of the intake air temperature sensor is equal to or greater than the predetermined value, the intake temperature sensor is normal, and the time change of the output value of the intake air temperature sensor is the predetermined value. The battery cooling control method according to claim 1, wherein the intake air temperature sensor is abnormal when the temperature remains below the value.
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