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公開番号2025101248
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-07
出願番号2023217963
出願日2023-12-25
発明の名称温度算出システム、組電池システム、温度算出方法及び温度算出プログラム
出願人トヨタバッテリー株式会社
代理人個人
主分類G01K 7/24 20060101AFI20250630BHJP(測定;試験)
要約【課題】A/Dコンバータを用いることなく、サーミスタを用いて温度を算出することが可能な温度算出システム、組電池システム、温度算出方法及び温度算出プログラムを提供すること。
【解決手段】温度算出システム1は、電源11から供給された電力の電圧を検出する電圧検出回路10と、電圧検出回路10の出力信号を用いて温度を算出する温度算出装置30とを含む。温度算出装置30は、蓄電素子13の充電時間t_cを計測する充電時間計測部34と、蓄電素子13の充電時間t_cと、蓄電素子13の静電容量C₁と、電源11の電圧V_REFと、上限電圧V_Hと、下限電圧V_Lとに基づいて、サーミスタ12の抵抗値R_thを算出する抵抗値算出部35と、サーミスタ12の抵抗値及び温度の関係に基づいて、算出された抵抗値R_thに対応するサーミスタの温度を決定する温度決定部36とを含む。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
温度を算出する温度算出システムであって、
電源から供給された電力の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路の出力信号を用いて、温度を算出する温度算出装置とを含み、
前記電圧検出回路は、
前記電源に接続されたサーミスタと、
前記サーミスタに接続された蓄電素子と、
前記サーミスタ及び前記蓄電素子に接続された第１の比較器と、
前記サーミスタ及び前記蓄電素子に接続された第２の比較器とを含み、
前記電源からの電力は、前記サーミスタを介して、前記蓄電素子、前記第１の比較器及び前記第２の比較器に供給され、
前記第１の比較器及び前記第２の比較器に供給される電力の電圧Ｖ
ｏｕｔ
は、前記蓄電素子の蓄電に伴って増加し、かつ、前記蓄電素子の放電に伴って減少し、
前記第１の比較器は、前記電圧Ｖ
ｏｕｔ
が既定の下限電圧Ｖ
Ｌ
になったときに、前記電圧Ｖ
ｏｕｔ
が前記下限電圧Ｖ
Ｌ
になった旨を示す第１の出力信号を前記温度算出装置に供給し、
前記第２の比較器は、前記電圧Ｖ
ｏｕｔ
が既定の上限電圧Ｖ
Ｈ
になったときに、前記電圧Ｖ
ｏｕｔ
が前記上限電圧Ｖ
Ｈ
になった旨を示す第２の出力信号を前記温度算出装置に供給し、
前記温度算出装置は、
前記蓄電素子の充電時間ｔ
ｃ
に相当する、前記温度算出装置が前記第１の出力信号を受信した時点から前記第２の出力信号を受信した時点までの時間を計測する充電時間計測部と、
前記充電時間計測部が計測した前記蓄電素子の充電時間ｔ
ｃ
と、前記蓄電素子の静電容量Ｃ
１
と、前記電源の電圧Ｖ
ＲＥＦ
と、前記上限電圧Ｖ
Ｈ
と、前記下限電圧Ｖ
Ｌ
とに基づいて、前記サーミスタの抵抗値Ｒ
ｔｈ
を算出する抵抗値算出部と、
前記サーミスタの抵抗値の増加に伴って前記サーミスタの温度が指数関数的に減少する前記サーミスタの抵抗値及び温度の関係に基づいて、前記抵抗値算出部が算出した抵抗値Ｒ
ｔｈ
に対応する前記サーミスタの温度を決定する温度決定部とを含む、
温度算出システム。
続きを表示（約 2,600 文字）【請求項２】
第１の上限温度と前記第１の上限温度よりも低い第１の下限温度で規定される第１の温度範囲を測定する場合、前記上限電圧Ｖ
Ｈ
及び前記下限電圧Ｖ
Ｌ
は、前記上限電圧Ｖ
Ｈ
と前記下限電圧Ｖ
Ｌ
の差である電圧差ΔＶの値が、前記第１の上限温度よりも低い第２の上限温度と前記第１の下限温度よりも低い第２の下限温度で規定される第２の温度範囲を測定する際に使用される電圧差ΔＶよりも小さくなるように、設定される、請求項１に記載の温度算出システム。
【請求項３】
前記第２の温度範囲を測定する場合、前記上限電圧Ｖ
Ｈ
及び前記下限電圧Ｖ
Ｌ
は、電圧差ΔＶの値が、前記第１の温度範囲を測定する際に使用される電圧差ΔＶよりも大きくなるように、設定される、請求項２に記載の温度算出システム。
【請求項４】
前記サーミスタの抵抗値及び温度の関係において、前記温度は、前記抵抗値の増加に伴って収束温度に収束し、
前記収束温度は、前記上限電圧Ｖ
Ｈ
と前記下限電圧Ｖ
Ｌ
の差である電圧差ΔＶによって異なり、
前記上限電圧Ｖ
Ｈ
及び前記下限電圧Ｖ
Ｌ
は、前記電圧差ΔＶに対応する前記収束温度が、想定される温度の下限値以下となるように、設定される、請求項１～３のいずれか１項に記載の温度算出システム。
【請求項５】
前記抵抗値算出部は、下記数式１
TIFF
2025101248000003.tif
30
166
に基づき、前記サーミスタの抵抗値Ｒ
ｔｈ
を算出する、請求項１～３のいずれか１項に記載の温度算出システム。
【請求項６】
複数の二次電池が厚さ方向に配列された組電池と、請求項２又は３に記載の温度算出システムとを含む組電池システムであって、
前記温度算出システムは、それぞれ個別のサーミスタを備えた複数の電圧検出回路を含み、
前記サーミスタのうちの第１のサーミスタが、前記組電池の中央部に配置され、
前記第１のサーミスタと異なる第２のサーミスタが、前記組電池の前記厚さ方向の端部に配置され、
前記第１のサーミスタに対応する電圧差ΔＶは、前記第２のサーミスタに対応する電圧差ΔＶよりも大きくなるように設定される、組電池システム。
【請求項７】
電源から供給された電力の電圧を検出する電圧検出回路の出力信号を用いて温度を算出する温度算出方法であって、
前記電圧検出回路は、
前記電源に接続されたサーミスタと、
前記サーミスタに接続された蓄電素子と、
前記サーミスタ及び前記蓄電素子に接続された第１の比較器と、
前記サーミスタ及び前記蓄電素子に接続された第２の比較器とを含み、
前記電源からの電力は、前記サーミスタを介して、前記蓄電素子、前記第１の比較器及び前記第２の比較器に供給され、
前記第１の比較器及び前記第２の比較器に供給される電力の電圧Ｖ
ｏｕｔ
は、前記蓄電素子の蓄電に伴って増加し、かつ、前記蓄電素子の放電に伴って減少し、
前記第１の比較器は、前記電圧Ｖ
ｏｕｔ
が既定の下限電圧Ｖ
Ｌ
になったときに、前記電圧Ｖ
ｏｕｔ
が前記下限電圧Ｖ
Ｌ
になった旨を示す第１の出力信号をコンピュータに供給し、
前記第２の比較器は、前記電圧Ｖ
ｏｕｔ
が既定の上限電圧Ｖ
Ｈ
になったときに、前記電圧Ｖ
ｏｕｔ
が前記上限電圧Ｖ
Ｈ
になった旨を示す第２の出力信号を前記コンピュータに供給し、
前記コンピュータが、
前記蓄電素子の充電時間ｔ
ｃ
に相当する、前記コンピュータが前記第１の出力信号を受信した時点から前記第２の出力信号を受信した時点までの時間を計測し、
計測された前記蓄電素子の充電時間ｔ
ｃ
と、前記蓄電素子の静電容量Ｃ
１
と、前記電源の電圧Ｖ
ＲＥＦ
と、前記上限電圧Ｖ
Ｈ
と、前記下限電圧Ｖ
Ｌ
とに基づいて、前記サーミスタの抵抗値Ｒ
ｔｈ
を算出し、
前記サーミスタの抵抗値の増加に伴って前記サーミスタの温度が指数関数的に減少する前記サーミスタの抵抗値及び温度の関係に基づいて、算出された前記抵抗値Ｒ
ｔｈ
に対応する前記サーミスタの温度を決定する、
温度算出方法。
【請求項８】
温度を算出する温度算出プログラムであって、コンピュータに対し、
前記コンピュータが、サーミスタ及び蓄電素子に接続された第１の比較器及び第２の比較器に供給される電力の電圧Ｖ
ｏｕｔ
が既定の下限電圧Ｖ
Ｌ
になった旨を示す第１の出力信号を受信した時点から、前記電圧Ｖ
ｏｕｔ
が既定の上限電圧Ｖ
Ｈ
になった旨を示す第２の出力信号を受信した時点までの時間を計測するステップと、前記時間は、前記蓄電素子の充電時間ｔ
ｃ
に相当し、
計測された前記蓄電素子の充電時間ｔ
ｃ
と、前記蓄電素子の静電容量Ｃ
１
と、前記サーミスタに電力を供給する電源の電圧Ｖ
ＲＥＦ
と、前記上限電圧Ｖ
Ｈ
と、前記下限電圧Ｖ
Ｌ
とに基づいて、前記サーミスタの抵抗値Ｒ
ｔｈ
を算出するステップと、
前記サーミスタの抵抗値の増加に伴って前記サーミスタの温度が指数関数的に減少する前記サーミスタの抵抗値及び温度の関係に基づいて、算出された前記抵抗値Ｒ
ｔｈ
に対応する前記サーミスタの温度を決定するステップとを実行させる、
温度算出プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、サーミスタを用いて温度を算出する温度算出システム、組電池システム、温度算出方法及び温度算出プログラムに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、サーミスタを用いて温度を算出する種々の技術が提案されている。このような技術の一例として、特許文献１は、電源と、サーミスタと、温度検出部と、サーミスタ両端の電圧を検出する電圧計と、サーミスタを流れる電流を検出する電流計とを備えた温度検出装置を開示する。温度検出部は、電圧の検出信号及び電流の検出信号に基づいてサーミスタの抵抗値を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００８－１４５３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電圧の検出信号及び電流の検出信号はアナログ信号であるため、特許文献１が開示する温度検出装置では、温度を検出するために、これらのアナログ信号をデジタル変換するＡ／Ｄコンバータを設置しなければならないという課題があった。
【０００５】
本開示は、このような問題を解決するためになされたものであり、Ａ／Ｄコンバータを用いることなく、サーミスタを用いて温度を算出することが可能な温度算出システム、組電池システム、温度算出方法及び温度算出プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る温度を算出する温度算出システムは、
電源から供給された電力の電圧を検出する電圧検出回路と、
電圧検出回路の出力信号を用いて、温度を算出する温度算出装置とを含み、
電圧検出回路は、
電源に接続されたサーミスタと、
サーミスタに接続された蓄電素子と、
サーミスタ及び蓄電素子に接続された第１の比較器と、
サーミスタ及び蓄電素子に接続された第２の比較器とを含み、
電源からの電力は、サーミスタを介して、蓄電素子、第１の比較器及び第２の比較器に供給され、
第１の比較器及び第２の比較器に供給される電力の電圧Ｖ
ｏｕｔ
は、蓄電素子の蓄電に伴って増加し、かつ、蓄電素子の放電に伴って減少し、
第１の比較器は、電圧Ｖ
ｏｕｔ
が既定の下限電圧Ｖ
Ｌ
になったときに、電圧Ｖ
ｏｕｔ
が下限電圧Ｖ
Ｌ
になった旨を示す第１の出力信号を温度算出装置に供給し、
第２の比較器は、電圧Ｖ
ｏｕｔ
が既定の上限電圧Ｖ
Ｈ
になったときに、電圧Ｖ
ｏｕｔ
が上限電圧Ｖ
Ｈ
になった旨を示す第２の出力信号を温度算出装置に供給し、
温度算出装置は、
蓄電素子の充電時間ｔ
ｃ
に相当する、温度算出装置が第１の出力信号を受信した時点から第２の出力信号を受信した時点までの時間を計測する充電時間計測部と、
充電時間計測部が計測した蓄電素子の充電時間ｔ
ｃ
と、蓄電素子の静電容量Ｃ
１
と、電源の電圧Ｖ
ＲＥＦ
と、上限電圧Ｖ
Ｈ
と、下限電圧Ｖ
Ｌ
とに基づいて、サーミスタの抵抗値Ｒ
ｔｈ
を算出する抵抗値算出部と、
サーミスタの抵抗値の増加に伴ってサーミスタの温度が指数関数的に減少するサーミスタの抵抗値及び温度の関係に基づいて、抵抗値算出部が算出した抵抗値Ｒ
ｔｈ
に対応するサーミスタの温度を決定する温度決定部とを含む。
【０００７】
第１の上限温度と第１の上限温度よりも低い第１の下限温度で規定される第１の温度範囲を測定する場合、上限電圧Ｖ
Ｈ
及び下限電圧Ｖ
Ｌ
は、上限電圧Ｖ
Ｈ
と下限電圧Ｖ
Ｌ
の差である電圧差ΔＶの値が、第１の上限温度よりも低い第２の上限温度と第１の下限温度よりも低い第２の下限温度で規定される第２の温度範囲を測定する際に使用される電圧差ΔＶよりも小さくなるように、設定することができる。
【０００８】
第２の温度範囲を測定する場合、上限電圧Ｖ
Ｈ
及び下限電圧Ｖ
Ｌ
は、電圧差ΔＶの値が、第１の温度範囲を測定する際に使用される電圧差ΔＶよりも大きくなるように、設定することができる。
【０００９】
サーミスタの抵抗値及び温度の関係において、温度は、抵抗値の増加に伴って収束温度に収束し、
収束温度は、上限電圧Ｖ
Ｈ
と下限電圧Ｖ
Ｌ
の差である電圧差ΔＶによって異なり、
上限電圧Ｖ
Ｈ
及び下限電圧Ｖ
Ｌ
は、電圧差ΔＶに対応する収束温度が、想定される温度の下限値以下となるように、設定することができる。
【００１０】
本開示に係る複数の二次電池が厚さ方向に配列された組電池と、温度算出システムとを含む組電池システムにおいて、
温度算出システムは、それぞれ個別のサーミスタを備えた複数の電圧検出回路を含み、
サーミスタのうちの第１のサーミスタが、組電池の中央部に配置され、
第１のサーミスタと異なる第２のサーミスタが、組電池の厚さ方向の端部に配置され、
第１のサーミスタに対応する電圧差ΔＶは、第２のサーミスタに対応する電圧差ΔＶよりも大きくなるように設定される。
（【００１１】以降は省略されています）

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