JP2000209789A - 二次電池の充放電制御装置 - Google Patents

二次電池の充放電制御装置

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JP2000209789A
JP2000209789A JP11003674A JP367499A JP2000209789A JP 2000209789 A JP2000209789 A JP 2000209789A JP 11003674 A JP11003674 A JP 11003674A JP 367499 A JP367499 A JP 367499A JP 2000209789 A JP2000209789 A JP 2000209789A
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secondary battery
charge
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discharging
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Masatoshi Uchida
昌利 内田
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Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 二次電池を充放電する際の効率を向上させ
る。 【解決手段】 入力したバッテリの温度TとSOCとを
用いて、バッテリが温度TとSOCの状態のときに効率
よく充放電できる電流Iの範囲としての最適電流範囲I
Pを、予め実験などにより求めてROMに記憶しておい
たマップから読み出して設定する(S100,S11
0)。バッテリを充放電する電流Iが最適電流範囲IP
にあるときには、そのまま負荷の駆動制御を続行し(S
130)、最適電流範囲IPにないときには、電流Iが
その範囲内になるよう負荷により消費または発電される
電力を増減する制御を行なう(S140)。このルーチ
ンを所定時間毎に繰り返し実行することにより、バッテ
リを充放電する電流Iを常に効率の高い最適電流範囲I
Pにすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池の充放電
制御装置に関し、詳しくは、充放電可能な二次電池の充
放電を制御する充放電制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の二次電池の充放電制御装
置としては、二次電池の電解液の温度に基づいて二次電
池の充電電圧を制御するものが提案されている(例え
ば、特開平7−67209号公報など)。この装置は、
低温時には二次電池内の化学反応の速度が低下するため
に大電流を流すと必要な電圧が得られなくなるという問
題や、高温時には二次電池の劣化が進むという問題に対
応しようとするものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来例の二次電池の充放電制御装置のように二次電池
の電解液の温度に基づいて充電電圧を制御するだけで
は、低温時における制御性の悪化や高温時における二次
電池の劣化の問題を十分に解決できない。
【0004】こうした問題に対して本出願人は、二次電
池を充放電する際に、充放電する電力が二次電池の温度
と蓄電量とに基づいて設定される充放電電力上限値を越
えないよう制御する充放電制御装置を提案している(特
願平9−338423号)。出願人は、提案した装置で
上述の問題は解決されると考えているが、エネルギ資源
の有効利用という観点から、充放電の更なる効率の向上
が望まれていることも同時に考えている。
【0005】また、二次電池は、その種類によって充電
または放電の際の化学反応が発熱反応であったり吸熱反
応であったりするから、充放電の際に二次電池の温度を
変化させる。出願人の実験などによれば、二次電池の温
度や蓄電量は充放電の効率に影響を与えるから、二次電
池の充放電の開始時には高い効率による充放電が可能で
も、充放電の最中の温度変化によっては、充放電の効率
を低下させてしまう場合がある。これでは、効率の良い
充放電は行なえない。
【0006】本発明の二次電池の充放電制御装置は、二
次電池を充放電する際の効率を向上させることを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の二次電池の充放電制御装置は、上述の目的を達成
するために以下の手段を採った。
【0008】本発明の二次電池の充放電制御装置は、充
放電可能な二次電池の充放電を制御する充放電制御装置
であって、前記二次電池の状態を検出する状態検出手段
と、該検出された状態に基づいて前記二次電池の充放電
の効率が少なくとも所定効率以上となる電流範囲を設定
する電流範囲設定手段と、前記二次電池の充放電の電流
が前記電流範囲設定手段により設定された電流範囲内と
なるよう該二次電池の充放電を制御する制御手段とを備
えることを要旨とする。
【0009】この本発明の二次電池の充放電制御装置で
は、二次電池の状態に基づいて二次電池の充放電の効率
が少なくとも所定効率以上となる電流範囲で二次電池の
充放電が制御されるから、二次電池の充放電の際に少な
くとも所定効率以上の効率を確保することができる。こ
こで、「所定効率」は、二次電池の種類やその容量,二
次電池の充放電の使用条件などによって定められるもの
であり、75〜85%と比較的低めの効率の場合もあれ
ば、90%〜95%といった効率の場合もあり、あるい
は96%,97%,98%,99%といった高い効率の
場合もある。
【0010】こうした本発明の二次電池の充放電制御装
置において、前記状態検出手段は、前記二次電池の温度
を検出する温度検出手段と、前記二次電池の蓄電量を検
出する蓄電量検出手段とを備えるものとすることもでき
る。こうすれば、二次電池の状態として二次電池の温度
と蓄電量とに基づいて二次電池の充放電を制御すること
ができる。こうした二次電池の充放電制御装置におい
て、前記電流範囲設定手段は前記温度検出手段により検
出された温度が高くなるほど小さな電流値を中心とした
範囲を前記電流範囲として設定する手段であるものとし
たり、前記電流範囲設定手段は前記蓄電量検出手段によ
り検出された蓄電量が大きくなるほど小さな電流値を中
心とした範囲を前記電流範囲として設定する手段である
ものとしたりすることもできる。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図1は、本発明の一実施例である
二次電池の充放電制御装置20の構成の概略を例示する
概略構成図である。図示するように、実施例の二次電池
の充放電制御装置20は、二次電池であるバッテリ40
と、バッテリ40を充放電する負荷50とに接続されて
いる。
【0012】実施例の充放電制御装置20は、バッテリ
40の電圧Vを計測する電圧計22やバッテリ40に流
れる電流Iを計測する電流計24、バッテリ40の温度
Tを計測する温度計26、充放電制御装置20全体を制
御すると共に負荷50を駆動制御することによりバッテ
リ40の充放電を制御する電子制御ユニット30などを
備える。
【0013】電子制御ユニット30は、CPU32を中
心として構成された1チップマイクロコンピュータであ
り、その内部には処理プログラムを予め記憶した内部R
OM34と、データを一時的に記憶する内部RAM36
と、各種入力ポートおよび出力ポートとを備えている。
入力ポートには、電圧計22により計測されたバッテリ
40の電圧Vや電流計24により計測された電流I,温
度計26により計測されたバッテリ40の温度T,図示
しないクロック発振回路から所定タイミング毎に出力さ
れるクロック信号などが入力されており、出力ポートか
らは、負荷50を駆動制御するための制御信号CSが出
力されている。
【0014】バッテリ40としては、実施例ではニッケ
ル・水素系の二次電池を用いたが、充放電が可能な二次
電池であれば如何なる電池でも用いることができる。
【0015】負荷50は、直流モータや三相交流モータ
など種々の電動機や発電機を用いることができる。三相
交流で駆動する電動機や発電機の場合、負荷50には、
直流電圧を三相交流電圧に、あるいは三相交流電圧を直
流電圧に変換するインバータなどの変換器が内蔵されて
いる。また、図示しないが、負荷50には、負荷50を
駆動制御するためのコントローラが内蔵されており、こ
のコントローラは、電子制御ユニット30から出力され
る制御信号CSを受けて、この制御信号CSに基づいて
負荷50の駆動を制御する。
【0016】こうして構成された実施例の二次電池の充
放電制御装置20は、内部ROM34に予め記憶された
図2に例示する充放電制御ルーチンを所定時間毎(例え
ば、10ms毎)に繰り返し実行することによってバッ
テリ40の充放電を制御している。以下、この充放電制
御ルーチンに基づき充放電制御装置20の動作について
説明する。
【0017】充放電制御ルーチンが実行されると、CP
U32は、まず温度計26により計測されるバッテリ4
0の温度Tと電流計24により計測される電流Iとバッ
テリ40の蓄電量としてのSOC(State Of
Charge)を読み込む処理を実行する(ステップS
100)。ここで、SOCは、バッテリ40から直接検
出できるものを用いてもよいが、実施例では、図示しな
いSOC算出処理ルーチンをCPU32が繰り返し実行
することにより、電流計24により計測された電流Iを
積算して得られるSOCの値を電圧計22により計測さ
れる電圧Vとそのときの電流Iとの関係から得られるS
OCの値で補正することによって得られる値をSOCと
して内部RAM36の所定アドレスに記憶する。したが
って、本ルーチンのステップS100の処理では、内部
RAM36の所定アドレスに記載された値を読み込む処
理となる。なお、SOCの算出についての詳細な説明は
本発明の説明から逸脱すると考えられるから、これ以上
の詳細な説明は省略する。
【0018】次に、読み込んだ温度TとSOCとに基づ
いてバッテリ40を効率よく充放電する最適な電流範囲
IPを設定する処理を実行する(ステップS110)。
実施例では、例えば図3に例示するバッテリ40の温度
TとSOCとに基づいて最適な電流範囲IPを設定する
マップを予め内部ROM34に記憶しておき、温度Tと
SOCとが与えられたときに、これに対応する電流の範
囲を内部ROM34に記憶したマップから読み込んで最
適な電流範囲IPとして設定するものとした。なお、こ
のマップは、用いるバッテリ40の特性や負荷50の特
性などによって定められるものである。実施例では、バ
ッテリ40の温度TとSOCに対する電流Iと充放電の
効率ηとの関係を実験により図4に例示するグラフとし
て求め、このグラフから効率ηの高い範囲(例えば、効
率ηが98%以上となる範囲)を最適な電流範囲IPと
して上述のマップとした。図4中、曲線Aはバッテリ4
0の温度Tが40℃以下でSOCが60%以下のときの
電流Iと充放電の効率ηとの関係であり、曲線Bは温度
Tが40℃以下でSOCが60〜100%のときのそれ
であり、曲線Cは温度Tが40℃以上でSOCが60〜
100%のときのそれと温度Tが60℃以上でSOCが
60%以下のときのそれである。
【0019】図3に例示するマップに示すように、SO
Cが大きくなるほど最適な電流範囲IPの中心は小さく
なるから、その関係を数式に表わし、この数式を用いて
ステップS110の最適な電流範囲IPを設定するもの
としてもよい。また、同様にバッテリ40の温度Tが高
くなるほど最適な電流範囲IPの中心は小さくなるか
ら、その関係を数式に表わし、この数式を用いてステッ
プS110の最適な電流範囲IPを設定するものとして
もよいのは勿論である。さらに、このSOCに関する数
式と温度Tに関する数式を合成して一つの数式とし、こ
れを用いてステップS110の最適な電流範囲IPを設
定するものとしてもよい。
【0020】次に、CPU32は、読み込んだバッテリ
40に流れる電流Iが設定した最適な電流範囲IPにあ
るか否かを判定し(ステップS120)、最適な電流範
囲IPにあるときには負荷50の現在の駆動制御を変更
せずに続行し(ステップS130)、最適な電流範囲I
Pにないときには電流Iが最適な電流範囲IPの内にな
るよう負荷50の駆動制御を変更して(ステップS14
0)、本ルーチンを終了する。負荷50の駆動制御の変
更は、具体的には、電流Iが最適な電流範囲IPを下回
るときには負荷50で消費または発電される電力を大き
くする旨の制御信号CSを負荷50に出力することによ
り行ない、電流Iが最適な電流範囲IPを上回るときに
は負荷50で消費または発電される電力を小さくする旨
の制御信号CSを負荷50に出力することにより行な
う。こうした制御信号CSを受けた負荷50の図示しな
いコントローラは、この制御信号CSに応じて負荷50
の消費または発電される電力を大きく又は小さくするよ
う負荷50を駆動制御する。このように負荷50の消費
または発電される電力を大きく又は小さくする処理を繰
り返し行なうことにより、電流Iは最適な電流範囲IP
になるのである。
【0021】以上説明した実施例の二次電池の充放電制
御装置20によれば、バッテリ40の温度TやSOCに
基づいて効率よくバッテリ40を充放電する最適な電流
範囲IPでバッテリ40を充放電することができる。バ
ッテリ40の温度TやSOCが充放電により変化して
も、図2に例示する充放電制御ルーチンが繰り返し実行
されて変化した温度TやSOCに基づいて最適な電流範
囲IPが設定されるから、常にバッテリ40の充放電を
高い効率で行なうことができる。
【0022】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例としての二次電池の充放電
制御装置20の概略を示す構成図である。
【図2】 実施例の充放電制御装置20のCPU32に
より実行される充放電制御ルーチンの一例を示すフロー
チャートである。
【図3】 バッテリ40の温度TとSOCとによって設
定される最適な電流範囲IPのマップの一例を示す説明
図である。
【図4】 バッテリ40の温度TとSOCが与えられた
ときの電流Iと効率ηとの関係の一例を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
20 充放電制御装置、22 電圧計、24 電流計、
26 温度計、30電子制御ユニット、32 CPU、
34 内部ROM、36 内部RAM、40バッテリ、
50 負荷。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 充放電可能な二次電池の充放電を制御す
    る充放電制御装置であって、 前記二次電池の状態を検出する状態検出手段と、 該検出された状態に基づいて前記二次電池の充放電の効
    率が少なくとも所定効率以上となる電流範囲を設定する
    電流範囲設定手段と、 前記二次電池の充放電の電流が前記電流範囲設定手段に
    より設定された電流範囲内となるよう該二次電池の充放
    電を制御する制御手段とを備える充放電制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の充放電制御装置であっ
    て、 前記状態検出手段は、 前記二次電池の温度を検出する温度検出手段と、 前記二次電池の蓄電量を検出する蓄電量検出手段とを備
    える充放電制御装置。
  3. 【請求項3】 前記電流範囲設定手段は、前記温度検出
    手段により検出された温度が高くなるほど小さな電流値
    を中心とした範囲を前記電流範囲として設定する手段で
    ある請求項2記載の充放電制御装置。
  4. 【請求項4】 前記電流範囲設定手段は、前記蓄電量検
    出手段により検出された蓄電量が大きくなるほど小さな
    電流値を中心とした範囲を前記電流範囲として設定する
    手段である請求項2または3記載の充放電制御装置。
  5. 【請求項5】 前記所定効率は、98%である請求項1
    ないし4いずれか記載の充放電制御装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7609033B2 (en) 2006-01-04 2009-10-27 Honda Motor Co., Ltd. Battery temperature controller for electric vehicle
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