JP2001292533A - 電気自動車の電池管理装置 - Google Patents

電気自動車の電池管理装置

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JP2001292533A
JP2001292533A JP2000102238A JP2000102238A JP2001292533A JP 2001292533 A JP2001292533 A JP 2001292533A JP 2000102238 A JP2000102238 A JP 2000102238A JP 2000102238 A JP2000102238 A JP 2000102238A JP 2001292533 A JP2001292533 A JP 2001292533A
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JP
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battery
secondary battery
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management device
temperature
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Daisuke Konishi
大助 小西
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Japan Storage Battery Co Ltd
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Japan Storage Battery Co Ltd
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    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Abstract

(57)【要約】 【課題】 二次電池の寿命を犠牲にすることなく、高出
力特性を得ることができる電気自動車の電源管理装置を
提供する。 【解決手段】 電源管理装置30は二次電池10の充電
率が所定の目標充電率となるように或いは所定の上限及
び下限充電率の範囲内に留まるように充放電を制御す
る。ここで、二次電池10の温度が高くなると、電池温
度検出手段33によってそれが検出され、電源管理装置
30は二次電池10を目標充電率或いは上限充電率が低
くなるように制御する。従って、二次電池10は放電傾
向となって、平均充電率は低下するから、寿命特性は改
善される。一方、平均充電率は低下するとはいえ、電池
温度が高いから出力密度は大きく、必要な高出力を確保
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、動力源としての二
次電池を備えた電気自動車の電池管理装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】例えば
ハイブリッドタイプの電気自動車では、内燃機関によっ
て発電機を回して発電し、これをモータに供給して駆動
力を得るとともに、同時に二次電池を充電する。このと
き、二次電池の充電率(SOC)が所定の上限及び下限
の範囲内に収まるように、或いは所定の目標充電率に維
持されるように発電電力による充電又は放電をコントロ
ールする電池管理装置を備える。
【0003】ところで、この種の電気自動車では、エン
ジン出力自体は比較的小さいから、急発進時等の高出力
が要求される場面では、電池から瞬時に大電流を流すこ
とが求められ、いわゆる「高出力特性」の二次電池が必
要とされる。そして、一般に二次電池では、SOCが低
くなると出力密度が小さくなる特性を有するから、この
種の電気自動車の電池管理装置は、二次電池の充電率が
過剰に低くならないように制御する。
【0004】しかしながら、一般に二次電池では平均充
電率が高いほどサイクル寿命が短くなるという傾向があ
るため、二次電池を高出力特性にするため目標SOC範
囲を高く設定すれば、その寿命が短くなってしまうとい
う問題があった。
【0005】そこで、本発明は、二次電池の寿命を犠牲
にすることなく、平均充電率を高めて高出力特性を得る
ことができる電気自動車の電池管理装置を提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、二次電池は電
池温度が高いときには出力密度が大きくなると言う性質
に着目してなされた。すなわち、請求項1の発明は、電
気自動車の駆動源となる二次電池とこれにより駆動され
るモータとを備え、二次電池の充放電を繰り返しなが
ら、その充電率が所定の目標充電率となるように制御す
るものにおいて、二次電池の温度を検出する電池温度検
出手段を設け、その電池温度が高いときほど前記目標充
電率が低くなるように制御するところに特徴を有する。
【0007】また、請求項2の発明は、充電率が所定の
上限及び下限の範囲内となるように制御している場合に
は、電池温度が高いときほど前記上限充電率が低くなる
ように制御するところに特徴を有する。
【0008】
【発明の作用及び効果】上記した請求項1又は2の発明
によれば、二次電池の温度が高くなると、電池温度検出
手段によってそれが検出され、電池管理装置は二次電池
を目標充電率或いは上限充電率が低くなるように制御す
る。従って、二次電池は放電傾向となって、平均充電率
は低下するから、寿命特性は改善される。一方、平均充
電率は低下するとはいえ、電池温度が高いから出力密度
は大きく、必要な高出力を確保することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明をリチウムイオン二
次電池を搭載したハイブリッドタイプの電気自動車に適
用した一実施形態について図面を参照して説明する。
【0010】例えばガソリンエンジンである原動機11
により発電機12が駆動され、発電された電力は電源回
路13からリチウムイオン二次電池(以下単に「電池」
という)10及びモータ駆動回路14に与えられ、電池
10の充電と車両走行用のモータ15の駆動とが行われ
る。モータ15への電力供給は、その時点で走行に必要
なモータ出力に応じた電力量となるように主制御装置2
0が原動機11の出力と共に制御する。例えばこの実施
形態では、主制御装置20は、原動機11の出力ができ
るだけ一定になるように原動機11のスロットルを制御
すると共に、その結果、発電機12の発電電力がモータ
15の要求電力を上回る場合には電源回路13に充電信
号を送って電池10に電力を送り込み、逆に、発電電力
がモータ15の要求電力を下回る場合には電源回路13
に放電信号を送って電池10から電力を取り出す。
【0011】この場合、この実施形態では電池10の充
電率(SOC)が所定の目標充電率SOC-Tとなるよう
に制御するため、電池管理装置30が充電率を算出し、
それが目標充電率SOC-Tよりも高い場合には前記主制
御装置20に充電抑制信号Sdcを与え、目標充電率SO
C-Tよりも低い場合には放電抑制信号Sddを与えるよう
になっている。この電池10の充電率の測定のために
は、電源回路13側に電池10の電圧を検出する電圧検
出手段31、電流検出手段32及び電池温度検出手段3
3とが設けられている。充電率の初期値は、電圧検出手
段31によって電池10の開放電圧Vo を検出し、電池
管理装置30内に記憶した電圧−充電率対照テーブルか
らその開放電圧Vo に対応する充電率を読みとることで
決定する。なお、このとき電池温度による誤差を生じさ
せないように、電圧−充電率対照テーブルは電池温度毎
に複数種が用意され、電池温度検出手段33によって検
出される電池10の温度に応じたテーブルが利用され
る。そして、車両の走行に伴い変化する電池10の充電
率は、電圧検出手段31によって電池10の電圧を検出
すると共に、電流検出手段32によって電流の流出入を
検出することにより電池10への電力の流出入を算出
し、これに基づき充電率の初期値から算出される容量を
加減することで求められる。
【0012】ところで、電池10の出力密度は図2に示
すように充電率(SOC)により変化するが、同じ充電
率でも電池温度Tが高いほど出力密度は高くなる。従っ
て、必要な出力密度を得られる充電率は、例えば電池温
度Tが20℃のときには50%であっても、40℃のと
きには40%、60℃のときには30%で済む。そこ
で、本実施形態では、電池温度検出手段33によって検
出される電池温度Tが低いほど電池管理装置30におけ
る目標充電率SOC-Tを高くし、電池温度Tが高いほど
目標充電率SOC-Tを低くなるようにしている。そし
て、目標充電率SOC-Tから例えば上下30%の幅を越
えて充電率が変動すると、電池管理装置30は主制御装
置20に対して充電抑制信号Sdc又は放電抑制信号Sdd
を出力するようになっている。
【0013】この構成の結果、本実施形態では次のよう
に動作が行われる。いま、電気自動車が急加速を続ける
と、電池10からの電力流出が続き、充電率が低下し始
める。そして、その充電率が目標充電率SOC-Tから3
0%を減じた範囲を下回ろうとすると、電池管理装置3
0から放電抑制信号Sddが主制御装置20に与えられ
る。この結果、主制御装置20は原動機11の出力を増
大させると共に、電池10への充電量を増大させ、電池
10の充電率を回復させる。また、逆に電気自動車が減
速して発電機12からの電力に加えて回生電力が電池1
0に戻されると、充電率が上昇するから、これが目標充
電率SOC-Tに30%を加えた範囲を越えようとする
と、電池管理装置30から充電抑制信号Sdcが主制御装
置20に出力され、主制御装置20は原動機11の出力
を抑える。かくして、電池10は全体として目標充電率
SOC-Tに近い値に維持されることになる。
【0014】ここで、電池温度Tが低いときには、この
実施形態では目標充電率SOC-Tは比較的高い値に設定
される。従って、電池10の平均充電率は高くなるか
ら、低温時には電池10の出力密度が低下するという事
情があっても、電池10からの必要な出力を確保するこ
とができる。また、電池温度Tが高いときには、目標充
電率SOC-Tは低い値に設定され、平均充電率は低下す
るから、電池10の寿命特性を劣化させることを未然に
防止できる。また、平均充電率は低下するとはいえ、電
池温度Tが高いから出力密度は大きくなっており、従っ
て電池10からの必要な出力を確保することができる。
【0015】本発明は上記記述及び図面によって説明し
た実施の形態に限定されるものではなく、例えば次のよ
うな実施の形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さら
に、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更し
て実施することができる。
【0016】(1)上記実施形態では、車両の駆動輪を
モータ15のみによって駆動するタイプのハイブリッド
型電気自動車を示したが、これに限らず、駆動輪を原動
機とモータとによって並列的に駆動するタイプの電気自
動車にも適用することができる。また、二次電池の充電
電力は原動機11によって駆動される発電機12から得
るに限らず、例えば燃料電池によって発電しながら二次
電池に充電する電気自動車に適用することもできる。
【0017】(2)上記実施形態では、電池温度検出手
段33は電池10に近接配置して直接的に温度を検出す
る構成であるが、これに限られず、例えば気温を検出し
て電池温度を推測する構成であってもよい。
【0018】(3)上記各実施形態では二次電池として
リチウム二次電池を使用した例を示したが、その他の種
類の二次電池であってもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態を示すブロック図
【図2】 その実施形態の電池特性を示すグラフ
【図3】 その実施形態の電池管理装置の制御態様を示
すグラフ
【符号の説明】
10……二次電池(リチウム二次電池) 11……原動機 12……発電機 15……モータ 30……電池管理装置 33……電池温度検出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 10/44 101 H01M 10/44 101 10/48 301 10/48 301 Fターム(参考) 5G003 AA07 BA01 CA01 CA11 CB01 CC02 DA07 EA05 FA06 5H030 AA03 AS08 BB01 BB26 DD20 FF22 5H115 PA15 PG04 PI16 PU25 PU26 QI04 QN03 SE06 TI01 TI05 TO05 TU16

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気自動車の駆動源となる二次電池とこ
    れにより駆動されるモータとを備え、前記二次電池の充
    放電を繰り返しながら、その充電率が所定の目標充電率
    となるように制御するものにおいて、前記二次電池の温
    度を検出する電池温度検出手段を設け、その電池温度が
    高いときほど前記目標充電率が低くなるように制御する
    ことを特徴とする電気自動車の電池管理装置。
  2. 【請求項2】 電気自動車の駆動源となる二次電池とこ
    れにより駆動されるモータとを備え、前記二次電池の充
    放電を繰り返しながら、その充電率が所定の上限及び下
    限の範囲内となるように制御するものにおいて、前記二
    次電池の温度を検出する電池温度検出手段を設け、その
    電池温度が高いときほど前記上限充電率が低くなるよう
    に制御することを特徴とする電気自動車の電池管理装
    置。
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