JP2003254839A - 温度センサの状態検知装置および状態検知方法 - Google Patents
温度センサの状態検知装置および状態検知方法Info
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Abstract
態を検知する。 【解決手段】 電池ECU200は、温度センサ110
から入力された信号に基づいて、サンプリングタイム間
のニッケル水素電池100の温度変化を算出する回路
と、サンプリングタイム間のニッケル水素電池100に
流れる電流値の2乗値を積算する回路と、冷却ファン9
00の動作状態に対応させて、温度センサ110により
測定された温度変化と、電流値の2乗積算値とが比例関
係にあるか否かを判断する回路と、比例関係にない場合
には、ニッケル水素電池100に設けられた温度センサ
110の取付け状態が異常であると判断する回路とを含
む。
Description
電池の温度を測定する技術に関し、特に、車両の振動等
による温度センサの取付け状態の異常を検知する技術に
関する。
の2次電池は、電池温度が上昇すると電極等の経時的な
劣化が早まるために、冷却ファンにより強制的に空冷す
るシステムが導入されている。このシステムにおいて、
電池温度が予め定められた範囲を越えて上昇しないよう
に、冷却ファンが制御される。したがって、電池温度を
正確に測定することが重要である。車両に搭載された電
池の温度を測定する温度センサは、電池の電槽側面に設
けられた凹部にはめ込まれるように取付けられている。
しかしながら、車両の走行時の振動または組付け不良に
より電槽の凹部から外れることもある。この場合、電池
の温度が上昇しているにもかかわらず、温度センサは低
い温度を計測していまい、冷却風量を増加させて冷却フ
ァンを動作させることができず、電池の温度が上昇す
る。
に搭載される温度センサの異常を判定する装置を開示す
る。この公報に開示された車両用温度センサの異常判定
装置は、車両の駆動系部位の温度を検出する車両用温度
センサと、車両用温度センサにより検出した車両の駆動
系部位の温度が、その温度に関して予め設定した正常領
域より低い温度領域を複数に分割した温度領域の何れか
1つに連続して含まれる経過時間を計測する経過時間計
測回路と、計測した経過時間が所定時間に達した場合に
車両用温度センサが異常であると判定する異常判定回路
とを含む。
り検出した車両の駆動系部位の温度が正常領域より低い
温度領域を複数に分割した温度領域の何れか1つに連続
して含まれる経過時間が所定時間に達した場合には、車
両用温度センサが異常と判定される。
た公報に開示された車両用温度センサの異常判定装置
は、車両が走行を継続することにより駆動系部位の温度
が上昇を続けるものと想定している。そのため、このよ
うな装置を、たとえばハイブリッド車両に搭載された2
次電池の温度センサに適用しようとしても、以下のよう
な問題がある。
よる駆動とを組合せたハイブリッド車両に搭載された2
次電池は、車両が走行を続けている場合であっても、車
両の走行状態により、2次電池が充電されている場合、
2次電池から放電されている場合および充放電のいずれ
も行なわれていない場合がある。そのため、一様に温度
が上昇するとは限らないので、測定された温度が、ある
温度領域に予め定められた時間以上継続して含まれてい
ても、その時間帯に2次電池への充電および2次電池か
らの放電が行なわれていないと、車両が走行していても
電池温度は上昇しない。したがって、前述の公報に開示
された判定装置を2次電池の温度センサ異常に適用する
ことは困難である。
されたものであって、車両に搭載された2次電池などの
温度を測定する温度センサの状態を正確に把握すること
ができる、電池温度センサの状態検知装置および状態検
知方法を提供することである。
ンサの状態検知装置は、対象物に取付けられて、対象物
の温度を測定する温度センサと、温度センサによる測定
結果が予め定められた温度範囲であるか否かを判断する
ための判断手段と、判断手段により測定結果が予め定め
られた温度範囲であると判断された場合に、対象物の使
用状態に基づき算出された温度変化と、温度センサによ
る測定結果とに基づいて、温度センサの取付け状態を検
知するための検知手段とを含む。
えば、車両に搭載された2次電池の温度を測定する。こ
のような2次電池を使用している状態において、2次電
池に流れる電流により、温度が上昇する。判断手段は、
たとえば、温度センサの信号線が断線していないことや
短絡していないことにより、測定結果が予め定められた
温度範囲であるか否かを判断する。検知手段は、対象物
の使用状態を表わす状態量の1つである電流値に基づい
て(たとえば、電流値の2乗値を積算して)算出された
温度変化と、温度センサにより測定された温度変化とを
比較する。その比較の結果、測定された温度変化が、算
出された温度変化と大きく異なる場合には、検知手段
は、温度センサの取付け状態が異常であることを検知す
る。その結果、車両に搭載された2次電池などの温度を
測定する温度センサの状態を正確に把握することができ
る、電池温度センサの状態検知装置を提供することがで
きる。
置は、第1の発明の構成に加えて、検知手段は、対象物
の使用状態に起因する温度上昇要因および温度低下要因
に基づき算出された温度変化と、温度センサにより測定
された温度変化とに基づいて、温度センサの取付け状態
を検知するための手段を含む。
却システムを有する2次電池である場合には、2次電池
の充放電時において2次電池に流れる電流が温度上昇要
因に、2次電池を冷却するシステムによる冷却が温度下
降要因になる。検知手段は、温度を上昇させる電流値
と、温度を下降させる冷却ファンによる冷却度合いとに
基づいて算出される温度変化と、温度センサにより測定
された温度変化とに基づいて、温度センサの取付け状態
を検知することができる。
置は、第1または2の発明の構成に加えて、検知手段
は、算出された温度変化と、測定された温度変化とが合
致しない場合に、温度センサの取付け状態が異常である
ことを検知するための手段を含む。
算出された温度変化と測定された温度変化とが合致しな
ければ、温度センサの取付けが異常であることを検知す
ることができる。
置は、第1〜3のいずれかの発明の構成に加えて、対象
物は、車両に搭載された2次電池である装置である。
両駆動用の2次電池の温度センサの取付け状態が異常で
あることを検知できる。
置は、第4の発明の構成に加えて、検知手段は、2次電
池への充電および2次電池からの放電による温度上昇要
因、ならびに2次電池の冷却による温度低下要因に基づ
き算出された温度変化と、温度センサにより測定された
温度変化とに基づいて、温度センサの取付け状態が異常
であることを検知するための手段を含む。
放電が繰返し実行される2次電池において、2次電池を
流れる電流値により表わされる温度上昇要因および2次
電池の冷却ファンの冷却度合いにより表わされる温度下
降要因に基づいて、2次電池の温度センサの取付け状態
が異常であることを検知することができる。
法は、対象物に取付けられて、対象物の温度を測定する
温度センサの状態を検知する。この方法は、温度センサ
による測定結果が予め定められた温度範囲であるか否か
を判断する判断ステップと、判断ステップにて測定結果
が予め定められた温度範囲であると判断された場合に、
対象物の使用状態に基づき算出された温度変化と、温度
センサによる測定結果とに基づいて、温度センサの取付
け状態を検知する検知ステップとを含む。
えば、車両に搭載された2次電池の温度を測定する。こ
のような2次電池を使用している状態において、2次電
池に流れる電流により、温度が上昇する。判断ステップ
にて、たとえば、温度センサの信号線が断線していない
ことや短絡していないことにより、測定結果が予め定め
られた温度範囲であるか否かが判断される。検知ステッ
プにて、対象物の使用状態を表わす状態量の1つである
電流値に基づいて(たとえば、電流値の2乗値を積算し
て)算出された温度変化と、温度センサにより測定され
た温度変化とを比較する。その比較の結果、測定された
温度変化が、算出された温度変化と大きく異なる場合に
は、検知ステップにて、温度センサの取付け状態が異常
であることが検知される。その結果、車両に搭載された
2次電池などの温度を測定する温度センサの状態を正確
に把握することができる、電池温度センサの状態検知方
法を提供することができる。
法は、第6の発明の構成に加えて、検知ステップは、対
象物の使用状態に起因する温度上昇要因および温度低下
要因に基づき算出された温度変化と、温度センサにより
測定された温度変化とに基づいて、温度センサの取付け
状態を検知するステップを含む。
却システムを有する2次電池である場合には、2次電池
の充放電時において2次電池に流れる電流が温度上昇要
因に、2次電池を冷却するシステムによる冷却が温度下
降要因になる。検知ステップにて、温度を上昇させる電
流値と、温度を下降させる冷却ファンによる冷却度合い
とに基づいて算出される温度変化と、温度センサにより
測定された温度変化とに基づいて、温度センサの取付け
状態を検知することができる。
法は、第6または7の発明の構成に加えて、検知ステッ
プは、算出された温度変化と、測定された温度変化とが
合致しない場合に、温度センサの取付け状態が異常であ
ることを検知するステップを含む。
算出された温度変化と測定された温度変化とが合致しな
ければ、温度センサの取付けが異常であることを検知す
ることができる。
法は、第6〜8のいずれかの発明の構成に加えて、対象
物は、車両に搭載された2次電池である方法である。
両駆動用の2次電池の温度センサの取付け状態が異常で
あることを検知できる。
方法は、第9の発明の構成に加えて、検知ステップは、
2次電池への充電および2次電池からの放電による温度
上昇要因、ならびに2次電池の冷却による温度低下要因
に基づき算出された温度変化と、温度センサにより測定
された温度変化とに基づいて、温度センサの取付け状態
が異常であることを検知するステップを含む。
充放電が繰返し実行される2次電池において、2次電池
を流れる電流値により表わされる温度上昇要因および2
次電池の冷却ファンの冷却度合いにより表わされる温度
下降要因に基づいて、2次電池の温度センサの取付け状
態が異常であることを検知することができる。
の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一
の部品には同一の符号を付してある。それらの名称およ
び機能も同じである。したがってそれらについての詳細
な説明は繰返さない。
して車両の駆動用モータへ電力を供給する2次電池であ
って、たとえばニッケル水素電池に取付けられた温度セ
ンサの取付け状態を検知する検知装置について説明す
る。なお、本発明に係る検知装置は、ニッケル水素電池
に限定されて適用されるものではない。
る温度センサの取付け状態を検知する検知装置を実現す
る電池ECU(Electronic Control Unit)200を含
む、車両のパワーユニットについて説明する。図1に示
すように、この車両のパワーユニットは、ニッケル水素
電池100と、電池ECU200と、ニッケル水素電池
100を冷却する冷却ファン900とを含む。冷却ファ
ン900は、電池ECU200からの制御信号(動作指
示信号)に基づいて制御され、冷却用の空気をニッケル
水素電池100に送る。この動作指示信号には、冷却フ
ァンが「OFF」、「弱」、「中」、「強」で動作する
ように指示する4種類の信号がある。冷却ファン900
は、この動作指示信号に基づいて、ファンを回転させる
モータの回転数を変化させて、ニッケル水素電池100
に送る冷却風の風量を変化させる。
個あたり定格電圧1.2Vのセルを6個直列に接続して
1モジュールを形成し、このモジュールを30個直列に
接続して、合計180セルで電圧216Vの定格電圧に
なるように構成される。
を測定するための温度センサ110が取り付けられてい
る。この温度センサは110は、ニッケル水素電池10
0の樹脂電槽に凹部を設け、その凹部に嵌合するように
取付けられている。電池ECU200は、温度センサ1
10および電池関係警告出力信号線に接続された入出力
インターフェイス500と、電池ユニットを制御するC
PU(Central Processing Unit)300と、クロック
400と、各種データを記憶するメモリ600とを含
む。
両パワーケーブルに接続され、この車両の駆動用モータ
に電力を供給する。ニッケル水素電池100は、電池の
温度を測定する温度センサ110により検出された温度
信号は、電池ECU200の入出力インターフェイス5
00を介して、CPU300に送信される。
り計測されるクロック信号に基づいて、温度センサ11
0から受信した温度信号に基づいて電池温度TBを測定
し、サンプリング時間間隔ごとに、電池温度の変化量Δ
TBを算出する。電池ECU200は、クロック400
により計測されるクロック信号に基づいて、サンプリン
グ時間間隔ごとに、電池電流Iの2乗積算値Qを算出す
る。電池ECU200は、この電池温度の変化量ΔTB
と、電池電流Iの2乗積算値Qとが比例関係にあるか否
かを判断して、温度センサ110の取付け異常を検知す
る。
は、入出力インターフェイス500、CPU300、ク
ロック400およびメモリ600が、内部バス800を
介して接続され、互いにデータ通信を行なうことができ
る。
Qと電池温度変化ΔTBとの関係を説明する。充電時お
よび放電時のいずれの場合であっても、ニッケル水素電
池100に流れる電流が大きいほど、ニッケル水素電池
100の内部における化学反応が活発になり反応熱が多
く発生し、ニッケル水素電池100の温度が上昇する。
また、ニッケル水素電池100に流れる電流が大きいほ
ど、ニッケル水素電池100の内部抵抗により発生する
ジュール熱が多く発生し、ニッケル水素電池100の温
度が上昇する。このようなニッケル水素電池100の温
度変化ΔTBは、電池電流Iの2乗積算値に比例する関
係がある。図2に示すように、冷却ファン900の動作
状態によって、その温度変化の状態は異なるが(より詳
しくは、冷却の度合いが強いほど比例定数が小さくな
る)、ニッケル水素電池100の温度変化ΔTBは、電
池電流Iの2乗積算値に比例する関係がある。このよう
に、ニッケル水素電池100の温度変化は、温度上昇要
因である電流値と、温度低下要因である冷却ファン90
0の冷却度合い(OFF、弱、中、強)とに基づいて算
出される。なお、電池電流Iの2乗積算値Qと温度変化
ΔTBとの間の比例定数は、冷却ファン900が「OF
F」のときα(0)、「弱」のときα(1)、「中」の
ときα(2)、「強」のときα(3)とする。この比例
定数、α(0)、α(1)、α(2)、α(3)がメモ
リ600に記憶される。
センサの取付け状態を検知する検知装置を実現する電池
ECU200のCPU300で実行されるプログラムの
制御構造について説明する。
100にて、電池ECU200のCPU300は、クロ
ック400からの信号に基づいて、サンプリングタイム
に到達したか否かを判断する。サンプリングタイムにな
ると(S100にてYES)、処理はS102へ移され
る。もしそうでないと(S100にてNO)、処理はS
100へ戻される。
水素電池100に設けられた温度センサ110からの温
度信号に基づいて、電池温度TBを検知する。S104
にて、CPU300は、検知した電池温度TBが、セン
サのレンジ内であるか否かを判断する。この判断は、温
度センサ110から入出力インターフェイス500まで
の信号線が短絡していたり、断線してしたりすることに
より、電池温度TBがセンサのレンジ外にあるか否かに
より行なわれる。電池温度TBがセンサのレンジ内にあ
ると(S104にてYES)、処理はS106へ移され
る。もしそうでないと(S104にてNO)、処理はS
130へ移される。
ングタイム間における電池温度変化ΔTBを算出する。
この電池温度変化ΔTBは、1サンプリングタイム前に
測定されてメモリ600に記憶された電池温度と、今回
測定された電池温度との差である。
ングタイム間における電池電流Iの2乗積算値Qを算出
する。
変化ΔTBと2乗積算値Qとが比例するか否かを判断す
る。このとき、冷却ファン900への動作指示信号の種
類と、メモリ600に記憶された比例定数α(0)、α
(1)、α(2)およびα(3)とに基づいて、電池温
度変化ΔTBと2乗積算値Qとが比例するか否かが判断
される。電池温度変化ΔTBと2乗積算値Qとが比例す
ると(S110にてYES)、処理はS100へ戻され
る。もしそうでないとS110にてNO)、処理はS1
12へ移される。
中であるか否かを判断する。この判断は、電池ECU2
00から冷却ファン900への動作指示信号が「弱」、
「中」および「強」のいずれかが出力されているか否か
により行なわれる。電池冷却中である場合には(S11
2にてYES)、処理はS114へ移される。もしそう
でないと(S112にてNO)、処理はS116へ移さ
れる。
正常であるか否かを判断する。この判断は、冷却ファン
900への動力供給が正常に行なわれているか否かによ
り行なわれる。たとえば、この判断は、冷却ファン90
0への電流値を検知して、動力線が断線していないか否
かを検知することにより行なわれる。冷却系が正常であ
る場合には(S114にてYES)、処理はS116へ
移される。もしそうでないと(S114にてNO)、処
理はS120へ移される。
サ110が予め定められた位置から外れていると判断す
る。S118にて、CPU300は、温度センサ取付け
異常処理を行なう。
テム異常処理を行なう。S120においては、たとえ
ば、ファンモータの断線を検出すること等により、シス
テム異常の有無を確認する。
サ110が短絡または断線していると判断する。S13
2にて、CPU300は、温度センサ異常処理を行な
う。
において、CPU300は、電池関係警告出力信号を出
力する。この電池関係警告出力信号は、たとえば表示モ
ニタECUに出力され、車両のインストルメントパネル
に電池異常が表示される。また、S118、S120お
よびS130における処理の後、処理はS100へ戻さ
れ、サンプリングタイムごとに、S102からS132
までの処理が行なわれる。
基づく、本実施の形態に係る温度センサの状態検知装置
を実現する電池ECU200の動作について説明する。
達すると(S100にてYES)、電池温度TBが、温
度センサ110から電池ECU200に入力された信号
に基づいて検知される(S102)。検知された電池温
度TBがセンサレンジ内であると(S104にてYE
S)、サンプリングタイム間における電池温度変化ΔT
Bが算出される(S106)。
の2乗積算値Qが算出される(S108)。このとき、
図4に示すように、車両が登坂路を定速走行している場
合には、時間Hに対して、電池電流値Iが単純に増加す
る傾向を有する。図4に示したハッチング部分に対応す
る、サンプリングタイム間隔における電池電流値の2乗
した値が積算され2乗積算値Qが算出される。また、図
5に示すように、車両の走行状態により、ニッケル水素
電池100への充電およびニッケル水素電池100から
の放電とが繰返される場合がある。図5に示したハッチ
ング部分に対応する、サンプリングタイム間隔における
電池電流値の2乗した値が積算され2乗積算値Qが算出
される。
例する場合には(S110にてYES)、温度センサ取
付け異常、冷却システム異常処理とは判断されない。
とが比例しない場合であって(S110にてNO)、電
池冷却中でない場合には(S112にてNO)、温度セ
ンサ110が予め定められた位置から外れていると判断
される(S116)。また、電池冷却中であっても(S
112にてYES)、冷却系が正常である場合には(S
114にてYES)、同様に、温度センサ110が予め
定められた位置から外れていると判断される(S11
6)。
度センサの状態検知装置を実現する電池ECUによる
と、温度センサは、車両に搭載された2次電池の温度を
測定する。電池ECUは、電池を流れる電流値の2乗値
の積算値に基づき算出された温度変化が、温度センサに
より測定された温度変化と比例するか否かを判断する。
このとき、冷却ファンの動作状態に応じて、比例定数を
変えて比例関係が成立するか否かが判断される。そのよ
うな比較の結果、測定された温度変化が、算出された温
度変化と比例関係が成立しない場合には、温度センサの
取付け状態が異常であると判断する。その結果、車両に
搭載されたニッケル水素電池などの2次電池の温度を測
定する温度センサの状態を正確に把握することができ
る。
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お
よ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。
制御ブロック図である。
係を示す図である。
プログラムの制御構造を示すフローチャートである。
電流値の時間変化を示す図である。
変化を示す図である。
0 CPU、400クロック、500 入出力インター
フェイス、600 メモリ、800 内部バス、900
冷却ファン。
Claims (10)
- 【請求項1】 対象物に取付けられて、前記対象物の温
度を測定する温度センサと、 前記温度センサによる測定結果が予め定められた温度範
囲であるか否かを判断するための判断手段と、 前記判断手段により測定結果が予め定められた温度範囲
であると判断された場合に、前記対象物の使用状態に基
づき算出された温度変化と、前記温度センサによる測定
結果とに基づいて、前記温度センサの取付け状態を検知
するための検知手段とを含む、温度センサの状態検知装
置。 - 【請求項2】 前記検知手段は、前記対象物の使用状態
に起因する温度上昇要因および温度低下要因に基づき算
出された温度変化と、前記温度センサにより測定された
温度変化とに基づいて、前記温度センサの取付け状態を
検知するための手段を含む、請求項1に記載の温度セン
サの状態検知装置。 - 【請求項3】 前記検知手段は、前記算出された温度変
化と、前記測定された温度変化とが合致しない場合に、
前記温度センサの取付け状態が異常であることを検知す
るための手段を含む、請求項1または2に記載の温度セ
ンサの状態検知装置。 - 【請求項4】 前記対象物は、車両に搭載された2次電
池である、請求項1〜3のいずれかに記載の温度センサ
の状態検知装置。 - 【請求項5】 前記検知手段は、前記2次電池への充電
および前記2次電池からの放電による温度上昇要因、な
らびに前記2次電池の冷却による温度低下要因に基づき
算出された温度変化と、前記温度センサにより測定され
た温度変化とに基づいて、前記温度センサの取付け状態
が異常であることを検知するための手段を含む、請求項
4に記載の温度センサの状態検知装置。 - 【請求項6】 対象物に取付けられて、前記対象物の温
度を測定する温度センサの状態を検知する方法であっ
て、 前記温度センサによる測定結果が予め定められた温度範
囲であるか否かを判断する判断ステップと、 前記判断ステップにて測定結果が予め定められた温度範
囲であると判断された場合に、前記対象物の使用状態に
基づき算出された温度変化と、前記温度センサによる測
定結果とに基づいて、前記温度センサの取付け状態を検
知する検知ステップとを含む、温度センサの状態検知方
法。 - 【請求項7】 前記検知ステップは、前記対象物の使用
状態に起因する温度上昇要因および温度低下要因に基づ
き算出された温度変化と、前記温度センサにより測定さ
れた温度変化とに基づいて、前記温度センサの取付け状
態を検知するステップを含む、請求項6に記載の温度セ
ンサの状態検知方法。 - 【請求項8】 前記検知ステップは、前記算出された温
度変化と、前記測定された温度変化とが合致しない場合
に、前記温度センサの取付け状態が異常であることを検
知するステップを含む、請求項6または7に記載の温度
センサの状態検知方法。 - 【請求項9】 前記対象物は、車両に搭載された2次電
池である、請求項6〜8のいずれかに記載の温度センサ
の状態検知方法。 - 【請求項10】 前記検知ステップは、前記2次電池へ
の充電および前記2次電池からの放電による温度上昇要
因、ならびに前記2次電池の冷却による温度低下要因に
基づき算出された温度変化と、前記温度センサにより測
定された温度変化とに基づいて、前記温度センサの取付
け状態が異常であることを検知するステップを含む、請
求項9に記載の温度センサの状態検知方法。
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