JP2004025979A - Power supply system for travelling vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は走行車両用電源システムに係り、特に、複数の水溶液系二次電池を接続した水溶液系二次電池群と複数の非水系二次電池を接続した非水系二次電池群とが並列接続可能な走行車両用電源システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、自動車には12V系鉛蓄電池が搭載される電源システム(14Vシステム)が用いられてきた。この14Vシステムでは、12V系鉛蓄電池から自動車のエンジンを始動する起動装置(スタータモータ)に電流を供給(放電)し、エンジンが始動した後は、走行中のエンジンの回転力によって作動する発電機から12V系鉛蓄電池に電流が常時供給(充電)される。ところが、自動車の減速時(制動時)のエネルギーは、熱として消費されていた。
【0003】
ところで、近年、アイドルストップ・スタート(以下、ISSと略記する。)による排ガス削減やエネルギー有効利用への対応が進められ、12V系鉛蓄電池に代って、36V系鉛蓄電池を搭載する新しい電源システム(42Vシステム)が提案されている。この42Vシステムでは、自動車のエンジンを始動する起動装置として、高出力なモータジェネレータを使用することが可能となり、従来熱として消費されていた自動車の減速時におけるエネルギーを該モータジェネレータで電気エネルギーに変換して、回生エネルギーとして36V系鉛蓄電池に供給(充電)する。これにより、36V系鉛蓄電池は、自動車の走行時にはエンジンの回転力を、減速時には車輪の回転力を利用した電気エネルギーで充電される。このため、42Vシステムでは、エネルギー効率が高められ、自動車の燃費向上を図ることができる。
【0004】
しかし、42Vシステムに使用されるモータジェネレータは、3〜4kWと高出力であり、回生時の電流値は40〜80A(2〜4CA相当)に達するため、鉛蓄電池では、このような大電流充電を受け入れることは難しい。鉛蓄電池では、充電率が1C以上の電流値になると充電時の副反応である水の分解反応が促進され、充電効率が落ちて電池寿命に悪影響を及ぼす。この問題を解決するために、充電を副反応の起こらない領域の定電圧充電にして制御しようとする提案があったが、すぐに定電圧領域に達してしまうため、回生電力の損失が大きくなってしまう。そこで、容量の大きい水溶液系二次電池群と回生電力受入性の高い非水系二次電池群とを並列接続した走行車両用電源システムが考案された。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記走行車両用電源システムでは、過充電を回避するために、非水系二次電池群の充電状態が高いときは、回生電力を受け入れることが難しい。また、ISS時に水溶液系二次電池及び非水系二次電池の充電状態が低いときには、エンジン始動に要する電力を供給することができないため、アイドルストップ後のエンジンスタートができない。このため、水溶液系二次電池及び非水系二次電池の充電状態を正確に検出する必要がある。
【0006】
本発明は上記事案に鑑み、充電状態を精度よく検出すると共に、エンジン始動に必要な電力を適正に供給可能な走行車両用電源システムを提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、複数の水溶液系二次電池を接続した水溶液系二次電池群と複数の非水系二次電池を接続した非水系二次電池群とが並列接続可能な走行車両用電源システムであって、前記水溶液系二次電池群及び前記非水系二次電池群に流れる電流及び電圧を測定し、該測定した電流及び電圧から前記水溶液系二次電池群及び前記非水系二次電池群のそれぞれの充電状態を演算する充電状態演算部と、前記充電状態演算部により演算された充電状態に基づいて前記水溶液系二次電池群及び前記非水系二次電池群の充電状態をそれぞれ所定範囲に維持するように充電制御する充電状態制御部と、を備える。
【0008】
本発明では、充電状態演算部により、水溶液系二次電池群及び非水系二次電池群に流れる電流及び電圧が測定され、該測定された電流及び電圧から水溶液系二次電池群及び非水系二次電池群のそれぞれの充電状態が演算され、充電状態制御部により、充電状態演算部で演算された充電状態に基づいて、水溶液系二次電池群及び非水系二次電池群の充電状態をそれぞれ所定範囲に維持されるように充電制御される。本発明によれば、充電状態演算部により、電流及び電圧から電池群それぞれの充電状態が演算されるので、充電状態を精度よく検出することができると共に、充電状態制御部により、それぞれの電池群が所定範囲内に充電制御されるので、エンジン始動に必要な電力を適正に供給することができる。従って、ISS時にアイドルストップ後のエンジンを確実に再始動することができる。
【0009】
本発明において、水溶液系二次電池群は直列に接続された鉛蓄電池で構成され、非水系二次電池群は直列に接続されたリチウム二次電池で構成されるようにしてもよい。このとき、鉛蓄電池は制御弁式鉛蓄電池であることが望ましく、リチウム二次電池はリチウムイオン二次電池であることが望ましい。
【0010】
また、充電状態制御部を、充電状態演算部により演算された非水系二次電池の個々の充電状態が非水系二次電池の平均充電状態より高いときに、充電状態の高い非水系二次電池に流れる充電電流をバイパスするバイパス回路を有して構成すれば、複数の非水系二次電池の容量のバラツキを均一化することで、非水系二次電池の寿命の低下を防止することができる。更に、充電状態制御部が、充電状態が所定範囲の下限値より低いときに、水溶液系二次電池群及び非水系二次電池群の充電を開始する回路を有すれば、充電状態が所定範囲の下限値より低いときに充電を開始することで、過放電状態となることを防止することができ、所定範囲の上限値より高いときに、水溶液系二次電池群及び非水系二次電池群の充電を停止する回路を有すれば、所定範囲の上限値より高いときに充電を停止することで、過充電状態となることを防止することができる。
【0011】
また、充電状態制御部を、非水系二次電池群の充電状態が所定範囲内の所定充電状態以上のときに非水系二次電池群から放電負荷に電力を供給するように制御すれば、電力の受入性に優れる非水系二次電池群の利用効率を高めることができると共に、非水系二次電池群の充電状態が所定充電状態より低いとき又は車両走行用モータに電力を供給するときに水溶液系二次電池群及び非水系二次電池群の双方から放電負荷に電力を供給するように制御すれば、非水系二次電池群が過放電状態となることを防止し、車両走行用モータの起動(エンジンの始動)に要する大電流を供給することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明が適用される走行車両用電源システムの実施の形態について説明する。
【0013】
(構成)
図1に示すように、走行車両用電源システム50は、水溶液系二次電池群としての鉛蓄電池1、非水系二次電池群としてのリチウム二次電池2、後述するマイコン10aを有し鉛蓄電池1の電圧・電流及び温度を検出する鉛電池検出部10、後述するマイコン20aを有しリチウム二次電池2を構成するリチウムイオン二次電池(以下、単電池という。)の電圧、リチウム二次電池2の電流及び温度を検出すると共に各単電池の容量を調整するリチウム電池制御部20、及び、後述するマイコン30aを有し鉛電池検出部10及びリチウム電池制御部20との通信により鉛蓄電池1及び各単電池の充電状態を演算すると共に車両全体の制御を行う車両側制御部30を備えている。鉛蓄電池1とリチウム二次電池2とは、後述するスイッチにより並列接続可能である。
【0014】
鉛蓄電池1は、電槽に、内部を縦横に仕切る隔壁によって18個のセル室を画定するモノブロック電槽が用いられている。モノブロック電槽の中央部の隔壁にはセンサ挿入孔が形成されている。センサ挿入孔には鉛蓄電池1の温度を検出するサーミスタ等の温度センサが挿入されており、温度センサは接着剤でセンサ挿入孔内に固定されている。
【0015】
鉛蓄電池1の各セル室には、複数の正極板と負極板とをガラス繊維セパレータを介して積層した極板群が1組ずつ収容されており、電解液である希硫酸が注液されている。鉛蓄電池1の正極活物質には二酸化鉛、負極活物質には海綿状鉛を用いることができる。各セル室はモノブロック電槽の開口を一体に覆う蓋で密閉されており、各セル室上部に制御弁が配設され密閉化されている。各セル室間は導電性の接続部材により直列に接続されている。鉛蓄電池1の上部対角位置には、外部出力端子となる正極外部端子及び負極外部端子が立設されている。各セルの公称電圧は2Vであり、鉛蓄電池1の容量は18Ahである。従って、鉛蓄電池1は36V系制御弁式鉛蓄電池である。なお、鉛蓄電池1の負極外部端子はグランドに接続されている。
【0016】
一方、リチウム二次電池2は、11個の単電池を直列に接続することで最上位電位側に正極外部端子、最下位電位側に負極外部端子を有して構成されている。これら11個の単電池は横方向にそれぞれ4個、3個、4個の3列1段で配置されている。11個の単電池のうち中央に配置された1個の単電池の電池缶表面には、リチウム二次電池2の温度を検出するサーミスタ等の温度センサが固着されている。なお、リチウム二次電池2の負極外部端子はグランドに接続されている。
【0017】
単電池は、アルミニウム箔に正極活物質を塗着した正極と銅箔に負極活物質を塗着した負極とを微多孔性のセパレータを介して捲回した捲回式の電極体を有しており、電極体は非水電解液に浸潤されて円筒状の電池缶内に収容されている。各電池缶は、正極端子を兼ねる封口体で密閉されている。単電池の正極活物質にはリチウムを含んだマンガン酸化物、負極活物質には炭素粉末を用いることができる。単電池の公称電圧は3.6Vであり、容量は3.5Ahである。
【0018】
走行車両用電源システム50には、一端がグランドに接続されたモータジェネレータ3の他端が接続可能とされている。下表1に示すように、モータジェネレータ3は、車両駆動及びエンジンの始動を行うモータ、エンジンの回転力により発電するオルタネータ及び車両制動時の回生エネルギーを電気エネルギーに変換するジェネレータの3つの機能を有している。
【0019】
【表1】
【0020】
モータジェネレータ3は、車両の始動及び車速30km/時程度までの加速走行・低速走行時にはモータとして機能し車両駆動源となる。このときモータジェネレータ3には、鉛蓄電池1及びリチウム二次電池2から電力が供給される。すなわち、モータジェネレータ3は、鉛蓄電池1とリチウム二次電池2との負荷となる。また、モータジェネレータ3は、エンジン駆動中にはエンジンの回転力によりオルタネータ(発電機)として機能する。このとき発電電力により鉛蓄電池1及び/又はリチウム二次電池2は充電可能である。更に、車両制動時には、モータジェネレータ3は高出力のジェネレータとして機能する。このとき回生電力によりリチウム二次電池2は充電可能である。そして、モータジェネレータ3は、切替制御部5によるクラッチ機構等の切替制御により上述した3つの機能のいずれかを有するように切り替えられる。
【0021】
また、走行車両用電源システム50には、一端がグランドに接続されたエンジンの点火プラグ、表示パネル、照明類、ワイパ等の補機4の他端が接続可能とされている。補機4には、鉛蓄電池1、リチウム二次電池2及びモータジェネレータ3の少なくとも1つから電力が供給可能である。
【0022】
図2に示すように、鉛電池検出部10、リチウム電池制御部20及び車両側制御部30のそれぞれのマイコン10a、20a、30aは、中央演算処理装置のCPU、基本制御プログラム及び種々の設定値等を記憶したROM、CPUのワークエリアとして働くと共に種々のデータを一時的に記憶するRAM及びこれらを接続する内部バスで構成されている。マイコン10a、20a、30aは、鉛蓄電池1に接続された図示しない電源供給部からの電源で作動する。
【0023】
上述したように、鉛蓄電池1は鉛電池検出部10により電圧等が検出される。すなわち、鉛蓄電池1の負極外部端子は、鉛蓄電池1に流れる電流を検出するホール素子等の電流センサ12を介してグランドに接続されている。電流センサ12は、ホール素子に流れる電流に応じて変化するホール電圧により電流を検出することが可能である。鉛蓄電池1の正極外部端子は後述するスイッチSW1の一端に接続されている。また、鉛蓄電池1の正極外部端子及び負極外部端子は、鉛蓄電池1の両端電圧をデジタル値に変換するA/Dコンバータ14の入力端子に接続されている。A/Dコンバータ14、電流センサ12、及び、鉛蓄電池1の温度を検出する温度センサ11の出力端子は、マイコン10aの入力ポートにそれぞれ接続されている。
【0024】
また、上述したように、リチウム二次電池2はリチウム電池制御部20により電圧等が検出される。すなわち、リチウム二次電池2の負極外部端子は、リチウム二次電池2に流れる電流を検出するホール素子等の電流センサ22を介してグランドに接続されている。電流センサ22は、電流センサ12と同様に、ホール素子に流れる電流に応じて変化するホール電圧により電流を検出することが可能である。リチウム二次電池2の正極外部端子は後述するスイッチSW2の一端に接続されている。リチウム二次電池2を構成する各単電池の正極端子及び最下位単電池の負極端子は、各単電池の電圧を測定する電圧測定回路25の入力側端子に接続されている。電圧測定回路25は、各単電池の電圧を、負極端子を基準とした電圧に変換する差動増幅回路等により構成することができる。電圧測定回路25の出力側端子は、単電池の電圧をA/D変換するためのマイコン20aのA/D入力ポートに接続されている。また、電圧測定回路25は、マイコン20aから電圧測定対象の単電池の指定を受けるためにマイコン20aの単電池指定ポートに接続されている。
【0025】
各単電池の正極端子は、容量調整用のバイパス抵抗R(各単電池で同一抵抗値)の一端に接続されており、バイパス抵抗Rの他端は単電池の容量調整を行うスイッチSWの一端に接続されている。スイッチSWの他端は各単電池の負極端子に接続されている。また、スイッチSWには、制御信号(後述するハイレベル信号、ローレベル信号)を出力するマイコン20aの出力ポートが接続されている。従って、マイコン20aからの制御信号によりスイッチSWがオン状態とされることで、単電池に流れる電流はバイパス抵抗Rにより熱消費され各単電池の容量調整が可能である。電流センサ22、及び、リチウム二次電池2の温度を検出する温度センサ21の出力端子は、マイコン20aの入力ポートにそれぞれ接続されている。
【0026】
更に、モータジェネレータ3はマイコン30aにより切替制御部5を介して切替制御される。モータジェネレータ3の入出力端子の一方には、他端が接続点Pに接続されたスイッチSW3の一端に接続されており、入出力端子の他方はグランドに接続されている。なお、スイッチSW3には、制御信号を出力するマイコン30aの出力ポートが接続されている。また、マイコン30aは、スイッチSW1、SW2及び後述するスイッチSW4に制御信号を出力する出力ポートを有している。
【0027】
また、接続点Pには、スイッチSW1、SW2の他端が接続されている。更に、接続点Pには、補機4に流れる電流を制限するレギュレータ6を介して補機4の他端が接続されている。レギュレータ6には、スイッチSW4が並列に接続されており、上述したモータジェネレータ3から回生電力が供給されるときのみマイコン30aからの制御信号によりスイッチSW4がオフ状態とされる。従って、通常(モータジェネレータ3がジェネレータとして機能するとき以外は)スイッチSW4はオン状態とされ、鉛蓄電池1及び/又はリチウム二次電池2から補機4に電力が供給される。
【0028】
上述したスイッチSW1、SW2、SW3、SW4、SWには、例えば、スイッチ素子として機能するFETを用いることができる。すなわち、FETのゲートには、マイコンの出力ポートが接続されている。従って、各マイコンの出力ポートからFETのゲートに微弱なハイレベル信号が入力されるとドレインとソースとの間に電流が流れ、スイッチはオン状態となる。
【0029】
マイコン10a、20aはI/O8を介してマイコン30aと通信可能に接続されている。従って、マイコン10a、20aは、それぞれ鉛蓄電池1の両端電圧、電流及び温度のデータ、並びに、各単電池の電圧、リチウム二次電池2の電流及び温度のデータを取り込み、取り込んだデータをマイコン30aに、例えばシリアル通信により送出することが可能である。
【0030】
(動作)
まず、鉛蓄電池1及びリチウム二次電池2の充電状態の制御範囲について説明する。
【0031】
図3に示すように、鉛蓄電池1は、モータジェネレータ3がオルタネータとして機能するときに充電される。すなわち、鉛蓄電池1の充電は、充電状態が60%未満のときに充電が開始され、充電状態が90%を超えたときに停止される。従って、鉛蓄電池1の充電状態は60〜90%に維持される。リチウム二次電池2は、モータジェネレータ3がオルタネータ又はジェネレータとして機能するときに充電される。すなわち、オルタネータ機能によるリチウム二次電池2の充電は、充電状態が5%未満のときに開始され、充電状態が50%を超えたときに停止される。従って、リチウム二次電池2の充電状態は5〜50%に維持される。リチウム二次電池2は、ジェネレータ機能により充電状態が95%までは充電が許容される。
【0032】
一方、後述する大電流放電時を除き、リチウム二次電池2の充電状態が30%未満のときは鉛蓄電池1及びリチウム二次電池2の双方から放電され、リチウム二次電池2の充電状態が30%以上のときはリチウム二次電池2のみから放電される。なお、図3において、Pbは鉛蓄電池1を、Liはリチウム二次電池2を表している(後述する表3においても同じ。)。
【0033】
例えば、図3の(1)Li放電状態では、リチウム二次電池2の充電状態が30%以上のため、リチウム二次電池2のみから放電される。(2)Li及びPb放電状態では、リチウム二次電池2の充電状態が30%未満のため、リチウム二次電池2と鉛蓄電池1との双方から放電される。(3)Li充電状態では、リチウム二次電池2の充電状態が5%未満に低下したため、リチウム二次電池2はモータジェネレータ3のオルタネータ機能により充電される。この状態では、鉛蓄電池1の充放電は停止され、補機4にはオルタネータから電力が供給される。リチウム二次電池2の充電状態が50%を超えると充電は停止される。(4)Li放電状態では、リチウム二次電池2のみから放電される。この状態では、上述した(1)Li放電状態と同様にリチウム二次電池2の充電状態が30%以上のため、鉛蓄電池1からは放電されない。(5)回生充電状態では、リチウム二次電池2はモータジェネレータ3のジェネレータ機能により充電される。この状態では、リチウム二次電池2は充電状態95%までは充電が許容される。(6)Li放電状態では、リチウム二次電池2のみから放電される。(7)Li及びPb放電状態では、リチウム二次電池2の充電状態が30%未満のため、リチウム二次電池2と鉛蓄電池1との双方から放電される。(8)Pb充電状態では、鉛蓄電池1の充電状態が60%未満に低下したため、鉛蓄電池1はオルタネータ機能により充電される。この状態では、リチウム二次電池2の充放電は停止され、補機4にはオルタネータから電力が供給される。鉛蓄電池1の充電状態が90%を超えると充電は停止される。
【0034】
次に、鉛蓄電池1及びリチウム二次電池2の充電状態の演算について説明する。
【0035】
マイコン30aは、車両駐車中(車両のイグニッションスイッチがオン位置に位置する前)に、所定時間(例えば、6時間)毎に1回の割合で図示しない電源供給部からマイコン10aに電源を供給させる。マイコン10aは、鉛蓄電池1の開路電圧OCV及び温度のデータを検出し、I/O8を介してマイコン30aに送出する。マイコン30aは、マイコン10aからのデータ受信後に、マイコン10aへの電源供給を停止させ、マイコン30aのROMに予め記憶されており初期設定においてRAMに展開されている鉛蓄電池1の電池状態マップにより、鉛蓄電池1の残存容量Qres及び充電状態SOCを演算しRAMに格納する。
【0036】
この演算方法について詳述すると、表2に示すように、電池状態マップは、例えば、開路電圧OCV、残存容量Qres及び充電状態SOC等が対応した状態でRAMに展開されている。表2は、温度25°C、電流250Aにおける一例を示したものである。
【0037】
【表2】
【0038】
マイコン30aは、まず、マイコン10aから受信した温度における鉛蓄電池1の開路電圧を、25°Cにおける開路電圧に温度補正する。図4に示すように、マイコン30aのRAMには、例えば、25°Cにおける開路電圧に対する温度−開路電圧補正マップが展開されている。マイコン30aは、受信した開路電圧に、補間法を利用して求めた開路電圧補正値を加算して、25°Cにおける開路電圧を求める。次に、マイコン30aは、25°Cにおける開路電圧から表2の電池状態マップにより補間法を利用して鉛蓄電池1の残存容量Qres及び充電状態SOCを演算してRAMに格納する。
【0039】
マイコン30aは、車両のイグニッションスイッチがオン位置に位置すると、図示しない電源供給部からマイコン10aに電源を供給させる。これにより、マイコン10aは、鉛蓄電池1の温度を検出すると共に鉛蓄電池1の電流を検出し検出した電流を積算し、所定時間(例えば、10秒)毎に、積算電気量(積算した電流の量)及び鉛蓄電池1の温度のデータをマイコン30aに送出する。マイコン30aは、RAMに格納した鉛蓄電池1の残存容量Qresにマイコン10aから受信した積算電気量を順次加(減)算することで現在の鉛蓄電池1の残存容量を算出して、表2の電池状態マップから現在の残存容量に対応する現在の充電状態SOCを算出する。
【0040】
一方、マイコン30aは、原則としてマイコン10aの場合と同様に、マイコン30aのRAMに展開されているリチウム二次電池2の電池状態マップ及び図4に示したと同様の温度−開路電圧補正マップにより、リチウム二次電池2の残存容量Qres及び充電状態SOCを算出する。
【0041】
マイコン20aは各単電池毎に開路電圧を検出する点でマイコン10aによる鉛蓄電池1の開路電圧の検出とは異なっている。すなわち、マイコン20aは、単電池指定ポートから電圧測定回路25に測定対象の単電池を指定することで、A/D入力ポートを介して電圧測定回路25から測定対象の単電池電圧(開路電圧)を取り込む。マイコン30aは、マイコン20aから温度及び各単電池電圧を受信し、各単電池電圧を25°Cにおける電圧に温度補正し、図5に示すように、温度−開路電圧補正マップ(又は関係式)により各単電池の充電状態SOCを算出する。なお、非晶質炭素を負極活物質に用いた単電池では、開路電圧をy、充電状態をxとしたときに、両者には、y=−5E−0.7x3+6E−0.6x2+0.0168x+2.8971(収束半径R2=0.9994)の関係がある。また、マイコン30aは、全単電池の平均充電状態をリチウム二次電池2の充電状態SOCとして算出する。
【0042】
更に、マイコン30aは、各単電池について、(当該単電池の充電状態SOC−全単電池の平均充電状態)が5ポイントを超える(容量調整の対象となる)単電池が存在するか否かを判断し、肯定判断のときは、当該単電池についてのみバイパス抵抗Rの抵抗値に依存する容量調整時間tをそれぞれ算出し、容量調整が未了であることを示す状態フラグを0から1に変更する。なお、このような容量調整時間tの算出については、例えば、特開2000−312443号公報に開示されている。
【0043】
次に、鉛蓄電池1及びリチウム二次電池2の充放電制御について、マイコン30aを主体として説明する。
【0044】
下表3に示すように、マイコン30aは、車両状態及び充電状態に基づいて、スイッチSW1、SW2、SW3及びモータジェネレータ3の機能を切り替えることにより、鉛蓄電池1及びリチウム二次電池2の充放電を制御する。
【0045】
1.車両駐車中における充放電制御
<イグニッションスイッチオフ位置>
マイコン30aは、イグニッションスイッチがオフ位置に位置した場合に、スイッチSW1、SW2、SW3をオフ状態とする。これにより、鉛蓄電池1及びリチウム二次電池2はマイコン30aに供給される微小な電力を除き、充放電休止状態となる(下表3(4)参照)。なお、マイコン30aは、上述したように鉛蓄電池1及びリチウム二次電池2の充電状態を演算している。
【0046】
<イグニッションスイッチオン位置>
マイコン30aは、イグニッションスイッチがオン位置に位置した場合に、RAMに格納した鉛蓄電池1の充電状態が60%未満かつリチウム二次電池2の充電状態が5%未満か否かを判断する。肯定判断のときは、充電が必要な旨を運転席の表示パネルに表示させ、否定判断のときは、スイッチSW2をオン状態(スイッチSW1、SW3:オフ状態)とする。これにより、リチウム二次電池2は補機4への電力供給で放電状態となる。
【0047】
【表3】
【0048】
<イグニッションスイッチスタート位置>
マイコン30aは、イグニッションスイッチがスタート位置に位置した場合に、上述した肯定判断のとき(鉛蓄電池1の充電状態が60%未満かつリチウム二次電池2の充電状態が5%未満のとき)は、モータジェネレータ3がモータとして機能するように切替制御部5を切替制御させると共に、スイッチSW1、SW2、SW3をオン状態としてエンジンの点火プラグに鉛蓄電池1及びリチウム二次電池2の双方から大電流を供給する。マイコン30aは、エンジンが始動すると、モータジェネレータ3をオルタネータに切り替えると共に、スイッチSW1をオフ状態とする(スイッチSW2、SW3:オン状態)。これにより、リチウム二次電池2は充電状態が50%となるまで充電される(詳細後述)。一方、マイコン30aは、イグニッションスイッチがスタート位置に位置した場合に、上述した否定判断のとき(鉛蓄電池1の充電状態が60%以上又はリチウム二次電池2の充電状態が5%以上のとき)は、モータジェネレータ3をモータとして機能させると共に、スイッチSW1、SW3をオン状態(スイッチSW2:オン状態)とする。これにより、モータジェネレータ3には、鉛蓄電池1及びリチウム二次電池2の双方から大電流が供給される。
【0049】
2.車両走行中における充放電制御
<モータ駆動>
マイコン30aは、車両をエンジンではなくモータで始動した後に、車速vの変化から車両が加速状態と判断した場合(dv/dt>>0)に、スイッチSW1、SW2、SW3をオン状態とする。これにより、モータ及び補機4には、鉛蓄電池1及びリチウム二次電池2の双方から大電流が供給される(表3(1)参照)。一方、マイコン30aは、加速状態ではないと判断した場合(dv/dtがほぼ0)に、リチウム二次電池2の充電状態が30%以上か否かを判断し、肯定判断のときは、スイッチSW1をオフ状態、スイッチSW2、SW3をオン状態とし、否定判断のときは、スイッチSW1、SW2、SW3をオン状態とする。これにより、リチウム二次電池2の充電状態が30%以上の状態ではリチウム二次電池2のみから、充電状態が30%未満の状態では鉛蓄電池1及びリチウム二次電池2の双方からの電力がモータ及び補機4に供給される(表3(2)参照)。
【0050】
また、マイコン30aは、(1)加速走行状態、(2)低速走行状態、又はリチウム二次電池2の充電状態が5%未満のためにエンジンを始動させた状態において、鉛蓄電池1の充電状態が60%未満又はリチウム二次電池2の充電状態が5%未満と判断したときは、モータの回転力によりエンジンを始動させ、モータジェネレータ3をオルタネータに切り替えると共に、スイッチSW1又はスイッチSW2をオン状態、スイッチSW3をオン状態とする。これにより、鉛蓄電池1又はリチウム二次電池2は充電される(詳細後述)。マイコン30aは、車速が例えば、30km/時以上のときは、エンジンを始動させ、スイッチSW2をオン状態、スイッチSW3をオフ状態とする。これにより、車両はエンジンにより駆動され、補機4にはリチウム二次電池2からの電力が供給される。
【0051】
<エンジン駆動>
マイコン30aは、エンジン駆動による走行中の場合に、リチウム二次電池2の充電状態が30%以上か否かを判断し、肯定判断のときは、スイッチSW1をオフ状態、スイッチSW2をオン状態とし、否定判断のときは、スイッチSW1、SW2をオン状態とする。これにより、リチウム二次電池2の充電状態が30%以上の状態ではリチウム二次電池2のみから、充電状態が30%未満の状態では鉛蓄電池1及びリチウム二次電池2の双方からの電力が補機4に供給される(表3(3)参照)。また、マイコン30aは、鉛蓄電池1の充電状態が60%未満又はリチウム二次電池2の充電状態が5%未満と判断したときは、モータジェネレータ3をオルタネータに切り替えると共に、スイッチSW1又はスイッチSW2をオン状態、スイッチSW3をオン状態とする。これにより、鉛蓄電池1又はリチウム二次電池2は充電される(詳細後述)。
【0052】
<アイドルストップ>
マイコン30aは、走行中の一時的な停車のときにエンジン駆動を停止した場合(アイドルストップ状態)に、上述したエンジン走行中と同様にリチウム二次電池2の充電状態が30%以上か否かの判断に応じてスイッチSW1、SW2、SW3を制御し、補機4に電力を供給する。また、アイドルストップ後に車両を再起動する場合は、上述した(1)加速走行状態となる。
【0053】
<オルタネータ機能による充電>
マイコン30aは、エンジン駆動中、上述したようにリチウム二次電池2の充電状態が5%未満と判断したときは、モータジェネレータ3をオルタネータに切り替えると共に、スイッチSW1をオフ状態、スイッチSW2、SW3をオン状態とする。これにより、リチウム二次電池2はオルタネータから供給される電力により充電される(表3(5)参照)。また、マイコン30aは上述した状態フラグを確認し、単電池の容量調整が未了のときは、容量調整対象の単電池のID及び容量調整時間tをマイコン20aに通知する。これにより、マイコン20aは、容量調整時間tの間、マイコン30aから通知された単電池のスイッチSWをオン状態とすることで容量調整対象の単電池の容量が調整される。マイコン30aは、リチウム二次電池2の充電状態が50%を超えたときは、スイッチSW3をオフ状態(スイッチSW1:オフ状態、スイッチSW2:オン状態)とし、状態フラグを1から0に変更する。これにより、リチウム二次電池2への充電は停止され、全単電池の充電状態がほぼ均一の50%となり、リチウム二次電池2から補機4への電力供給が開始される。なお、容量調整は、上述した開路電圧から充電状態を演算した後の初回のリチウム二次電池2の充電中に1回のみ実行される。
【0054】
また、マイコン30aは、上述したように鉛蓄電池1の充電状態が60%未満と判断したときは、モータジェネレータ3をオルタネータに切り替えると共に、スイッチSW1、SW3をオン状態、スイッチSW2をオフ状態とする。これにより、鉛蓄電池1はオルタネータから供給される電力により充電される。マイコン30aは、鉛蓄電池1の充電状態が90%を超えたときは、スイッチSW1、SW3をオフ状態、スイッチSW2をオン状態とする。これにより、鉛蓄電池1の充電は停止され、リチウム二次電池2から補機4への電力供給が開始される。
【0055】
<回生電力による充電>
マイコン30aは、車両が制動状態の場合(dv/dt<<0)に、リチウム二次電池2の充電状態が75%未満か否かを判断する。肯定判断のときは、モータジェネレータ3をジェネレータに切り替えると共に、スイッチSW1をオフ状態、スイッチSW2、SW3をオン状態とし、否定判断のときは、スイッチSW1、SW3をオフ状態、スイッチSW2をオン状態として補機4にリチウム二次電池2から電力を供給する。これにより、リチウム二次電池2の充電状態が75%未満の状態では、リチウム二次電池2は回生電力による充電がなされ、充電状態が75%以上の状態では回生電力の受け入れ開始はなされない(表3(6)参照)。マイコン30aは、回生電力による充電でリチウム二次電池2の充電状態が95%を超えたときは、スイッチSW3をオフ状態とする(スイッチSW1:オフ状態、スイッチSW2:オン状態)。これにより、リチウム二次電池2への回生電力による充電は停止され、リチウム二次電池2から補機4への電力供給が開始される。なお、イグニッションスイッチがオフ位置に位置したときは、上述した(4)駐車状態となる。
【0056】
(作用)
次に、本実施形態の走行車両用電源システム50の作用等について説明する。
【0057】
本実施形態の走行車両用電源システム50では、マイコン30aが、車両駐車中にマイコン10a、20aから受信した鉛蓄電池1及びリチウム二次電池2の各単電池の開路電圧OCV及び温度データにより、温度補正後の開路電圧で鉛蓄電池1及び各単電池の残存容量Qresを算出しておき、その後、算出した残存容量Qresに積算電気量を加減算することで鉛蓄電池1及びリチウム二次電池2の現在の充電状態SOCを演算する。このため、温度、開路電圧、電流データから所定時間毎に充電状態の演算なされるので、鉛蓄電池1及びリチウム二次電池2の充電状態を高精度に把握することができる。
【0058】
また、マイコン30aは、鉛蓄電池1及び/又はリチウム二次電池2の充電状態が所定の下限値未満のときに、モータジェネレータ3の機能及びスイッチSW1〜SW3を制御して、鉛蓄電池1及び/又はリチウム二次電池2の充電を開始し、充電状態が所定の上限値を越えたときに充電を停止する。このため、鉛蓄電池1及びリチウム二次電池2の充電状態はそれぞれ所定範囲に維持される。従って、本実施形態の走行車両用電源システム50では、鉛蓄電池1及びリチウム二次電池2が過放電状態及び過充電状態となることを防止することができると共に、鉛蓄電池1及び/又はリチウム二次電池2からエンジン始動に必要な電力が適正に供給されるので、アイドルストップ後のエンジンスタートを確実に行うことができる。
【0059】
更に、本実施形態の走行車両用電源システム50では、回生電力によるリチウム二次電池2の充電は充電状態95%までは許容されるので、リチウム二次電池2は回生電力を十分に受け入れることができる。また、リチウム二次電池2の充電状態が75%以上のときは、回生電力の受け入れ開始はなされないため、リチウム二次電池2が過充電状態となることを防止することができる。逆に、リチウム二次電池2は充電状態が5%未満となると、50%となるまでモータジェネレータ3のオルタネータ機能により充電されるので、過放電状態となることも防止することができる。
【0060】
また更に、本実施形態の走行車両用電源システム50では、マイコン20aが、モータジェネレータ3のオルタネータ機能によるリチウム二次電池2の充電中に容量調整の対象となる単電池に並列接続されたスイッチSWを容量調整時間tの間オン状態として充電電流をバイパス抵抗Rに熱消費させる。このため、各単電池の充電状態のバラツキが均一化されるので、容量の異なる単電池が他の単電池の負荷となるで生じるリチウム二次電池2の寿命の低下を防止することができる。
【0061】
更にまた、本実施形態の走行車両用電源システム50では、マイコン30aが、リチウム二次電池2の充電状態が所定値以上のときは、リチウム二次電池2のみから放電するようにスイッチSW1〜SW3を制御する。このため、リチウム二次電池2からの放電が優先されることから、電力受入性に優れるリチウム二次電池2の利用効率を高めることができ、ひいては、鉛蓄電池1及びリチウム二次電池2全体の効率を向上させることができる。
【0062】
また、マイコン30aは、リチウム二次電池2の充電状態が所定値未満のとき又は車両が加速走行状態のときに、鉛蓄電池1とリチウム二次電池2との双方から放電させるようにスイッチSW1〜SW3を制御することで、容量の大きい鉛蓄電池1と併用して大電流の電力を適正に供給することができ、補機4の消費電流が大きくても車両をモータ駆動で確実に始動させることができる。このため、アイドルストップ後においても、大電流の電力が適正に供給されるので、車両の始動を確実に行うことができる。従って、特に混雑した市街地では、エンジンの使用が低減され、環境問題に対処することが可能となる。
【0063】
なお、本実施形態では、鉛蓄電池1及びリチウム二次電池2に流れる電流をマイコン10a、20aでそれぞれ検出しマイコン30aに通信する例を示したが、マイコン30aで電流を検出するようにしてもよい。このようにすれば、マイコン30aは通信することなく充電状態の演算が可能となるので、充電状態の演算及び充電制御を一層速やかに行うことができる。また、本実施形態では、マイコン10aは鉛蓄電池1の電圧をA/Dコンバータ14を介して検出する例を示したが、A/D変換をマイコン10aで行うようにしてもよい。更に、本実施形態では、スイッチSW1〜SW3をマイコン30aで制御する例を示したが、例えば、スイッチSW2はマイコン20aで制御するようにしてもよい。また更に、本実施形態では、マイコン30a以外に、マイコン10a、20aを有する例を示したが、マイコン30a単独又はマイコン20a、30aで電圧等の検出、充電状態の演算及び充電制御を行うようにしてもよい。このようにすれば、通信時間を短縮して充電状態の演算及び充電制御をより速やかに行うことができる。
【0064】
また、本実施形態では、鉛蓄電池1の充電状態を60〜90%の範囲、リチウム二次電池2の充電状態を5〜50%の範囲となるようにそれぞれ充電制御する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、車両始動に必要な電力量やモータジェネレータ3から回生される電力量により所定範囲を設定してもよい。
【0065】
更に、本実施形態では、モータ、オルタネータ及びジェネレータとして機能するモータジェネレータ3を例示したが、エンジン駆動中に鉛蓄電池1及び/又はリチウム二次電池2を充電するためのオルタネータをモータジェネレータから分離して構成するようにしてもよい。
【0066】
また更に、本実施形態では、リチウム二次電池2がオルタネータからの電力で充電されるときに単電池の容量調整を行う例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、リチウム二次電池2の放電状態や休止状態において容量調整を行うようにしてもよい。
【0067】
更にまた、本実施形態では、大電流を要する加速走行時には鉛蓄電池1及びリチウム二次電池2の双方から、又は、低速走行時にはリチウム二次電池2の充電状態が30%未満の場合を除いてリチウム二次電池2のみからモータに電力を供給させる例を示したが、エンジンを始動させるまで鉛蓄電池1及びリチウム二次電池2の双方から電力を供給させるようにしてもよい。このようにすれば、スイッチSW1〜SW3のオン・オフ制御を簡素化することができる。
【0068】
また、本実施形態では、鉛蓄電池1をオルタネータからの電力のみで充電する例を示したが、鉛蓄電池1とリチウム二次電池2とは並列接続可能なため、例えば、駐車状態において、リチウム二次電池の充電状態が20%以上のときにスイッチSW1、SW2をオン状態とし、リチウム二次電池2から鉛蓄電池1に電力を供給して鉛蓄電池1を充電するようにしてもよい。
【0069】
更に、本実施形態では、開路電圧を温度補正して充電状態を求める例を示したが、温度−充電状態補正マップを予め作成しておき充電状態を温度補正するようにしてもよい。
【0070】
また更に、本実施形態では、水溶液系二次電池群として36V系の鉛蓄電池1、非水系二次電池群として36V系のリチウム二次電池2を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、12V系鉛蓄電池や12V系リチウム二次電池又はニッケル−水素電池等を用いる場合にも適用可能である。
【0071】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、充電状態演算部により、電流及び電圧から電池群それぞれの充電状態が演算されるので、充電状態を精度よく検出することができると共に、充電状態制御部により、それぞれの電池群が所定範囲内に充電制御されるので、エンジン始動に必要な電力を適正に供給することができ、ISS時にアイドルストップ後のエンジンを確実に再始動することができる、という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用可能な実施形態の走行車両用電源システムの概略ブロック図である。
【図2】実施形態の走行車両用電源システムのブロック回路図である。
【図3】鉛蓄電池及びリチウム二次電池の充電状態の制御範囲を模式的に示す説明図である。
【図4】鉛蓄電池の温度と開路電圧補正値との対応を模式的に示すグラフである。
【図5】リチウムイオン二次電池の充電状態と開路電圧との対応を模式的に示すグラフである。
【符号の説明】
1 鉛蓄電池(水溶液系二次電池群)
2 リチウム二次電池(非水系二次電池群)
10 鉛電池検出部(充電状態演算部の一部)
20 リチウム電池制御部(充電状態演算部の一部)
30 車両側制御部(充電状態演算部の一部、充電状態制御部の一部)
50 走行車両用電源システム
R バイパス抵抗(バイパス開路の一部)
SW スイッチ(バイパス開路の一部)
SW1 スイッチ(充電を開始する開路の一部、充電を停止する開路の一部)
SW2 スイッチ(充電を開始する開路の一部、充電を停止する開路の一部)
SW3 スイッチ(充電を開始する開路の一部、充電を停止する開路の一部)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply system for a traveling vehicle, and in particular, an aqueous secondary battery group connected to a plurality of aqueous secondary batteries and a non-aqueous secondary battery group connected to a plurality of non-aqueous secondary batteries are connected in parallel. A possible power supply system for a traveling vehicle.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a power supply system (14V system) equipped with a 12V lead storage battery has been used in automobiles. In this 14V system, a current is supplied (discharged) to a starting device (starter motor) for starting an automobile engine from a 12V lead storage battery, and after the engine is started, a generator operated by the rotational force of the running engine The current is constantly supplied (charged) to the 12V lead storage battery from the above. However, the energy at the time of deceleration (at the time of braking) of the automobile has been consumed as heat.
[0003]
By the way, in recent years, measures to reduce exhaust gas and use energy efficiently by idle stop / start (hereinafter abbreviated as ISS) have been promoted, and a new power supply system equipped with a 36V lead storage battery instead of a 12V lead storage battery has been developed. (42V system) has been proposed. In this 42V system, it is possible to use a high-power motor generator as a starting device for starting an automobile engine, and convert the energy that was conventionally consumed as heat during deceleration of the automobile into electric energy by the motor generator. Then, the battery is supplied (charged) as regenerative energy to a 36V lead storage battery. As a result, the 36V lead storage battery is charged with electric energy using the rotational force of the engine when the vehicle is running and the rotational force of the wheels during deceleration. For this reason, in the 42V system, the energy efficiency is improved, and the fuel efficiency of the automobile can be improved.
[0004]
However, the motor generator used in the 42V system has a high output of 3 to 4 kW, and the current value during regeneration reaches 40 to 80 A (corresponding to 2 to 4 CA). It is difficult to accept. In a lead storage battery, when the charging rate becomes a current value of 1 C or more, a water decomposition reaction, which is a side reaction at the time of charging, is promoted, and the charging efficiency is reduced, thereby adversely affecting the battery life. In order to solve this problem, there has been a proposal to control charging by constant voltage charging in a region where side reactions do not occur, but since the voltage reaches the constant voltage region immediately, loss of regenerative power increases. Would. Therefore, a power supply system for a traveling vehicle has been devised in which an aqueous secondary battery group having a large capacity and a non-aqueous secondary battery group having a high regenerative power acceptability are connected in parallel.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the traveling vehicle power supply system, it is difficult to receive regenerative power when the state of charge of the non-aqueous secondary battery group is high in order to avoid overcharging. Further, when the charged state of the aqueous secondary battery and the non-aqueous secondary battery during the ISS is low, the power required for starting the engine cannot be supplied, so that the engine cannot be started after the idle stop. For this reason, it is necessary to accurately detect the state of charge of the aqueous secondary battery and the non-aqueous secondary battery.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a power supply system for a traveling vehicle that can accurately detect a state of charge and appropriately supply power required for starting an engine.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides an aqueous secondary battery group connected to a plurality of aqueous secondary batteries and a non-aqueous secondary battery group connected to a plurality of non-aqueous secondary batteries can be connected in parallel. A power supply system for a traveling vehicle, comprising measuring current and voltage flowing through the aqueous secondary battery group and the non-aqueous secondary battery group, and measuring the aqueous secondary battery group and the aqueous battery from the measured current and voltage. A charge state calculation unit that calculates each charge state of the non-aqueous secondary battery group, and the aqueous solution-based secondary battery group and the non-aqueous secondary battery group based on the charge state calculated by the charge state calculation unit A charge state control unit that performs charge control so as to maintain the charge state in each of the predetermined ranges.
[0008]
In the present invention, the current and voltage flowing through the aqueous secondary battery group and the non-aqueous secondary battery group are measured by the charge state calculation unit, and the aqueous secondary battery group and the non-aqueous secondary battery group are measured based on the measured current and voltage. The state of charge of each of the secondary battery groups is calculated, and the state of charge of the aqueous secondary battery group and the nonaqueous secondary battery group is calculated by the charge state control unit based on the state of charge calculated by the charge state calculation unit. The charging is controlled so as to be maintained within a predetermined range. According to the present invention, since the state of charge of each battery group is calculated from the current and the voltage by the state of charge calculation unit, the state of charge can be accurately detected, and the state of charge of each battery group can be determined by the state of charge control unit. Is controlled within a predetermined range, so that electric power required for starting the engine can be supplied appropriately. Therefore, it is possible to reliably restart the engine after the idle stop at the time of the ISS.
[0009]
In the present invention, the aqueous secondary battery group may be configured by a lead storage battery connected in series, and the non-aqueous secondary battery group may be configured by a lithium secondary battery connected in series. At this time, the lead storage battery is preferably a control valve type lead storage battery, and the lithium secondary battery is preferably a lithium ion secondary battery.
[0010]
In addition, the charge state control unit, when the individual charge state of the non-aqueous secondary battery calculated by the charge state calculation unit is higher than the average charge state of the non-aqueous secondary battery, a non-aqueous secondary battery with a high charge state If it is configured to have a bypass circuit that bypasses the charging current flowing through the battery, it is possible to prevent the life of the non-aqueous secondary battery from being shortened by equalizing the variation in the capacity of the plurality of non-aqueous secondary batteries. . Furthermore, if the state-of-charge control unit has a circuit that starts charging the aqueous secondary battery group and the non-aqueous secondary battery group when the state of charge is lower than the lower limit of the predetermined range, the state of charge is within the predetermined range. By starting charging when lower than the lower limit of the above, it is possible to prevent an overdischarge state, and when higher than the upper limit of the predetermined range, the aqueous secondary battery group and the non-aqueous secondary battery group If the circuit for stopping charging is provided, the charging is stopped when the charge is higher than the upper limit value of the predetermined range, thereby preventing an overcharged state.
[0011]
Further, if the charge state control unit controls the non-aqueous secondary battery group to supply power to the discharge load when the charge state of the non-aqueous secondary battery group is equal to or higher than a predetermined charge state within a predetermined range, the power The use efficiency of the non-aqueous secondary battery group, which is excellent in acceptability, can be improved, and the aqueous solution can be used when the state of charge of the non-aqueous secondary battery group is lower than a predetermined state of charge or when power is supplied to the vehicle driving motor. If control is performed to supply power to the discharge load from both the secondary battery group and the non-aqueous secondary battery group, the non-aqueous secondary battery group is prevented from being in an over-discharge state, and the vehicle driving motor is controlled. A large current required for starting (starting the engine) can be supplied.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a power supply system for a traveling vehicle to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
[0013]
(Constitution)
As shown in FIG. 1, the
[0014]
The
[0015]
In each cell chamber of the lead-
[0016]
On the other hand, the lithium
[0017]
The unit cell has a wound electrode body in which a positive electrode in which a positive electrode active material is applied to an aluminum foil and a negative electrode in which a negative electrode active material is applied to a copper foil are wound via a microporous separator. The electrode body is immersed in a non-aqueous electrolyte and accommodated in a cylindrical battery can. Each battery can is sealed with a sealing body also serving as a positive electrode terminal. A manganese oxide containing lithium can be used as the positive electrode active material of the unit cell, and carbon powder can be used as the negative electrode active material. The nominal voltage of the cell is 3.6 V and the capacity is 3.5 Ah.
[0018]
The other end of the
[0019]
[Table 1]
[0020]
The
[0021]
The other end of the
[0022]
As shown in FIG. 2, the
[0023]
As described above, the voltage and the like of the
[0024]
Further, as described above, the voltage and the like of the lithium
[0025]
The positive terminal of each unit cell is connected to one end of a bypass resistor R for capacity adjustment (the same resistance value for each unit cell), and the other end of the bypass resistor R is connected to one end of a switch SW for adjusting the capacity of the unit cell. It is connected to the. The other end of the switch SW is connected to the negative terminal of each cell. The switch SW is connected to an output port of the microcomputer 20a that outputs a control signal (high-level signal and low-level signal described later). Accordingly, when the switch SW is turned on by the control signal from the microcomputer 20a, the current flowing through the unit cells is consumed by the bypass resistor R, and the capacity of each unit cell can be adjusted. Output terminals of the
[0026]
Further, the
[0027]
The other ends of the switches SW1 and SW2 are connected to the connection point P. Further, the other end of the
[0028]
For the switches SW1, SW2, SW3, SW4, and SW described above, for example, an FET that functions as a switch element can be used. That is, the output port of the microcomputer is connected to the gate of the FET. Therefore, when a weak high-level signal is input from the output port of each microcomputer to the gate of the FET, a current flows between the drain and the source, and the switch is turned on.
[0029]
The
[0030]
(motion)
First, the control range of the state of charge of the
[0031]
As shown in FIG. 3,
[0032]
On the other hand, when the state of charge of the lithium
[0033]
For example, in the (1) Li discharge state in FIG. 3, since the charge state of the lithium
[0034]
Next, the calculation of the state of charge of the
[0035]
The
[0036]
The calculation method will be described in detail. As shown in Table 2, for example, the battery state map is developed in the RAM in a state where the open circuit voltage OCV, the remaining capacity Qres, the state of charge SOC, and the like correspond to each other. Table 2 shows an example at a temperature of 25 ° C. and a current of 250 A.
[0037]
[Table 2]
[0038]
The
[0039]
When the ignition switch of the vehicle is at the ON position, the
[0040]
On the other hand, the
[0041]
The microcomputer 20a differs from the
[0042]
Further, the
[0043]
Next, charge / discharge control of the
[0044]
As shown in Table 3 below, the
[0045]
1. Charge and discharge control during vehicle parking
<Ignition switch off position>
The
[0046]
<Ignition switch on position>
When the ignition switch is at the ON position, the
[0047]
[Table 3]
[0048]
<Ignition switch start position>
When the ignition switch is located at the start position, the
[0049]
2. Charge and discharge control during vehicle running
<Motor drive>
After starting the vehicle with the motor instead of the engine, the
[0050]
In addition, the
[0051]
<Engine drive>
The
[0052]
<Idle stop>
The
[0053]
<Charging by alternator function>
When the
[0054]
When the
[0055]
<Charging with regenerative power>
When the vehicle is in the braking state (dv / dt << 0), the
[0056]
(Action)
Next, an operation of the traveling vehicle
[0057]
In the traveling vehicle
[0058]
When the state of charge of the
[0059]
Furthermore, in the traveling vehicle
[0060]
Furthermore, in the traveling vehicle
[0061]
Furthermore, in the traveling vehicle
[0062]
Further, the
[0063]
In the present embodiment, an example has been described in which the
[0064]
Further, in the present embodiment, an example has been described in which charge control is performed such that the state of charge of the
[0065]
Further, in the present embodiment, the
[0066]
Furthermore, in the present embodiment, an example in which the capacity of the unit cell is adjusted when the lithium
[0067]
Furthermore, in the present embodiment, except when the state of charge of the lithium
[0068]
Further, in the present embodiment, an example in which the
[0069]
Furthermore, in this embodiment, an example has been described in which the state of charge is obtained by temperature correction of the open-circuit voltage, but a temperature-charge state correction map may be created in advance and the state of charge may be temperature corrected.
[0070]
Furthermore, in the present embodiment, the 36V-based
[0071]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the state of charge of each battery group is calculated from the current and the voltage by the state of charge calculation unit, so that the state of charge can be accurately detected, and the state of charge control unit As a result, the respective battery groups are controlled to be charged within a predetermined range, so that the electric power required for starting the engine can be appropriately supplied, and the engine after the idle stop can be surely restarted during the ISS. The effect can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram of a power supply system for a traveling vehicle according to an embodiment to which the present invention can be applied.
FIG. 2 is a block circuit diagram of the traveling vehicle power supply system of the embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing a control range of a state of charge of a lead storage battery and a lithium secondary battery.
FIG. 4 is a graph schematically showing a correspondence between a temperature of a lead storage battery and an open-circuit voltage correction value.
FIG. 5 is a graph schematically showing a correspondence between a state of charge of a lithium ion secondary battery and an open circuit voltage.
[Explanation of symbols]
1 Lead acid battery (aqueous solution type secondary battery group)
2 Lithium secondary batteries (non-aqueous secondary batteries)
10 Lead battery detector (part of charge state calculator)
20 Lithium battery control unit (part of charge state calculation unit)
30 Vehicle side control unit (part of charge state calculation unit, part of charge state control unit)
50 Power supply system for running vehicles
R Bypass resistance (part of bypass open circuit)
SW switch (part of bypass open circuit)
SW1 switch (part of opening to start charging, part of opening to stop charging)
SW2 switch (part of opening to start charging, part of opening to stop charging)
SW3 switch (part of opening to start charging, part of opening to stop charging)
Claims (8)
前記水溶液系二次電池群及び前記非水系二次電池群に流れる電流及び電圧を測定し、該測定した電流及び電圧から前記水溶液系二次電池群及び前記非水系二次電池群のそれぞれの充電状態を演算する充電状態演算部と、
前記充電状態演算部により演算された充電状態に基づいて前記水溶液系二次電池群及び前記非水系二次電池群の充電状態をそれぞれ所定範囲に維持するように充電制御する充電状態制御部と、
を備えたことを特徴とする走行車両用電源システム。A traveling vehicle power supply system in which an aqueous secondary battery group connected to a plurality of aqueous secondary batteries and a non-aqueous secondary battery group connected to a plurality of non-aqueous secondary batteries can be connected in parallel,
The current and voltage flowing through the aqueous secondary battery group and the non-aqueous secondary battery group are measured, and the charging of the aqueous secondary battery group and the non-aqueous secondary battery group is performed based on the measured current and voltage. A charge state calculation unit for calculating a state;
A charge state control unit that performs charge control to maintain the charge states of the aqueous secondary battery group and the non-aqueous secondary battery group in predetermined ranges based on the charge state calculated by the charge state calculation unit,
A power supply system for a traveling vehicle, comprising:
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