JP2010231968A - Control device for secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、充放電を安全に制御することを可能とする二次電池の制御装置に関する。 The present invention relates to a control apparatus for a secondary battery that enables safe control of charging and discharging.
電気機器への電力の供給のために充放電が可能な二次電池が広く使用されている。例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車の電源システムにおいて、駆動力源として原動機を駆動するための二次電池が用いられている。 Secondary batteries that can be charged and discharged are widely used for supplying electric power to electrical devices. For example, in a power source system of a hybrid vehicle or an electric vehicle, a secondary battery for driving a prime mover is used as a driving force source.
特許文献1には、内部状態を予測可能な電池モデルに基づいて、電池内部での局所的劣化を防止した二次電池の充放電制御を行なう充放電制御装置が開示されている。この技術では、電子制御ユニット(ECU)は、二次電池の内部状態を動的に推定可能な電池モデルを用いて、電池内における内部状態予測値を算出する電池モデルを用いる。この内部状態予測値が局所的にも所定の管理範囲を外れることがないように、二次電池からの出力可能電力(放電電力上限値)および入力可能電力(充電電力上限値)を算出し、その入出力可能電力の範囲内に充放電を制限する。
また、特許文献2には、二次電池の劣化を簡便かつ充分に抑制する保護制御システムが開示されている。この技術では、制御対象となる二次電池の端子間電圧及び充放電電流と抵抗の少なくとも一方を検出し、検出電圧値及び検出電流値と検出抵抗値の少なくとも一方とに基づいて二次電池が予め定められた劣化促進領域にあるかどうかの判断を行う。そして、二次電池が劣化促進領域にあると判断された場合、二次電池を劣化促進領域から回避させる。
ところで、特許文献1のように、電池モデルを用いて、初期値から連続的に長時間に亘って電池内部の状態(イオン濃度、電位、温度等)を推定し、その推定値に基づいて制御を行う技術では、初期値を求めた時点から時間が経過するほど推定値の確度は低下する。したがって、二次電池の制御の判定に用いる判定基準値もかなりの安全率を見込んだ値を設定せざるを得ない。
By the way, as in
また、特許文献2のように、二次電池の状態の測定値から現時点の電池内部の状態を推定するのみで将来の二次電池の状態を推定しない技術では、将来の二次電池の状態の変化に対する余裕を見込んで二次電池の制御の判定に用いる判定基準値にかなりの安全率を見込まなければならない。
Further, as in
例えば、二次電池の温度を制御する場合、実際の熱暴走開始温度に対してかなり低い温度を判定基準値として設定することになる。このため、まだ十分な放電容量が残されているにも関わらず、放電を抑制する制御を行わなければならず、二次電池を十分に利用できない可能性がある。 For example, when controlling the temperature of the secondary battery, a temperature considerably lower than the actual thermal runaway start temperature is set as the determination reference value. For this reason, although sufficient discharge capacity is still left, control for suppressing discharge must be performed, and the secondary battery may not be sufficiently utilized.
本発明は、上記課題を鑑み、高い信頼性で充放電を制御することを可能とする二次電池の制御装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a control apparatus for a secondary battery that can control charging and discharging with high reliability.
本発明の1つの態様は、二次電池の制御装置であって、所定の時間間隔Δt毎に二次電池の状態を検知する検知手段と、前記検知された二次電池の状態から二次電池での発熱量を算出する発熱量推定手段と、前記算出された発熱量に基づいて、現時点から時間間隔Δt経過後の二次電池の内部温度を推定する将来内部温度推定手段と、を備え、前記将来内部温度推定手段で二次電池の内部温度を推定する毎に前記検知手段で二次電池の状態を検出することを特徴とする。 One aspect of the present invention is a control device for a secondary battery, wherein the detection unit detects a state of the secondary battery at every predetermined time interval Δt, and the secondary battery is detected from the detected state of the secondary battery. A calorific value estimating means for calculating a calorific value at the time, and a future internal temperature estimating means for estimating the internal temperature of the secondary battery after the elapse of the time interval Δt from the present time based on the calculated calorific value, Each time the internal temperature of the secondary battery is estimated by the future internal temperature estimating means, the state of the secondary battery is detected by the detecting means.
ここで、前記検知手段は、所定の時間間隔Δt毎に少なくとも二次電池の外部温度を検知する温度検知手段を含み、予め求めた二次電池の外部温度と内部温度との対応関係を用いて、前記温度検知手段において検知された二次電池の外部温度から現時点の内部温度を推定する現時点内部温度推定手段を備えることが好適である。 Here, the detection means includes a temperature detection means for detecting at least the external temperature of the secondary battery every predetermined time interval Δt, and uses the correspondence relationship between the external temperature and the internal temperature of the secondary battery obtained in advance. It is preferable that a current internal temperature estimating means for estimating the current internal temperature from the external temperature of the secondary battery detected by the temperature detecting means is provided.
また、前記検知手段は、所定の時間間隔Δt毎に少なくとも二次電池の外部温度を検知する温度検知手段を含み、熱伝導方程式を用いて前記温度検知手段において検知された二次電池の外部温度から現時点の内部温度を推定する現時点内部温度推定手段を備えることも好適である。 The detection means includes temperature detection means for detecting at least the external temperature of the secondary battery at every predetermined time interval Δt, and the external temperature of the secondary battery detected by the temperature detection means using a heat conduction equation. It is also preferable to include a current internal temperature estimating means for estimating the current internal temperature from the current internal temperature.
また、前記検知手段は、充放電量を検知する充放電検知手段を含み、前記発熱量推定手段は、前記現時点内部温度推定手段において推定された現時点の二次電池の内部温度と前記充放電検知手段において検知された充放電量とに基づいて、二次電池での発熱量を算出することが好適である。 The detection means includes charge / discharge detection means for detecting a charge / discharge amount, and the heat generation amount estimation means includes the current internal temperature of the secondary battery estimated by the current internal temperature estimation means and the charge / discharge detection. It is preferable to calculate the amount of heat generated in the secondary battery based on the charge / discharge amount detected by the means.
また、前記現時点内部温度推定手段において推定された現時点の二次電池の内部温度と、時間間隔Δt前に検知された外部温度に基づいて推定された二次電池の将来内部温度と、の差が所定の許容温度差以上である場合、前記将来内部温度推定手段の処理を行うことなく二次電池が異常であると判定する前判定手段を備えることが好適である。 Further, the difference between the present internal temperature of the secondary battery estimated by the present internal temperature estimation means and the future internal temperature of the secondary battery estimated based on the external temperature detected before the time interval Δt is It is preferable to include a pre-determination unit that determines that the secondary battery is abnormal without performing the process of the future internal temperature estimation unit when the difference is equal to or greater than a predetermined allowable temperature difference.
また、前記将来内部温度推定手段で推定された将来の二次電池の内部温度に基づいて二次電池の安全性を判定する判定手段を備えることが好適である。 In addition, it is preferable to include a determination unit that determines the safety of the secondary battery based on the future internal temperature of the secondary battery estimated by the future internal temperature estimation unit.
本発明によれば、高い信頼性で二次電池の充放電を制御することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to control charging / discharging of a secondary battery with high reliability.
本発明の第1の実施の形態における二次電池システム100は、図1に示すように、二次電池102、モータ・ジェネレータ104及び電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)106を含んで構成される。
As shown in FIG. 1, the
二次電池102は、充電を行うことによりエネルギーを蓄えることが可能であり、充放電を繰り返し行うことができる電池である。二次電池102としては、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等が挙げられる。二次電池102は、その動作状態に応じて過充電や過放電等とならないように充放電の制御を行う必要がある。
The
二次電池102の出力はモータ・ジェネレータ104に接続される。モータ・ジェネレータ104は、二次電池102から出力を調整するためのインバータ等の制御回路を含んでもよい。二次電池102は、ECU106からの制御に応じて、モータ・ジェネレータ104へ電力を供給して駆動する。また、二次電池102は、ECU106からの制御に応じて、モータ・ジェネレータ104から回生電力を受けて充電される。なお、本実施の形態では、二次電池102の負荷をモータ・ジェネレータ104としたがこれに限定されるものではない。
The output of the
二次電池102には、二次電池102の筐体の外部の温度を測定するための温度センサが設けられる。温度センサは、例えば、熱電対10とすることができる。熱電対10は、二次電池システム100の制御での電池内部の温度を推定するために二次電池102の外部温度を測定するために用いられる。熱電対10の取付位置は、二次電池102の内部温度を測定するために適した位置、例えば、二次電池102の外部温度と内部温度との対応を示す温度マップを予め準備した際の外部温度を測定した位置に取り付けることが好適である。熱電対10の出力はECU106へ入力される。
The
また、二次電池102の入出力電流Iappを測定する電流センサ12が設けられる。また、二次電池102の出力端子間の出力電圧Vbを測定する電圧センサ14を設けてもよい。電流センサ12及び電圧センサ14の出力はECU106へ入力される。
Further, a
ECU106は、熱電対10並びに電流センサ12及び電圧センサ14からの出力を受けて、これらの信号に基づいて二次電池102の充放電を制御する。ECU106は、温度検知手段20、充放電検知手段22、現時点内部温度推定手段24、発熱量推定手段26、将来内部温度推定手段28及び判定手段30を含んで構成される。
ECU 106 receives outputs from
なお、ECU106は、マイクロコンピュータを含んで構成することができる。この場合、ECU106に含まれる各手段は制御プログラムを実行することによって実現される。また、ECU106は、ロジック回路を含んで構成することができる。この場合、ECU106に含まれる各手段はロジック回路の組み合わせにより実現される。
The ECU 106 can be configured to include a microcomputer. In this case, each means included in the ECU 106 is realized by executing a control program. Further, the
以下、二次電池システム100における二次電池102の充放電制御について説明する。充放電制御処理は、図2に示すフローチャートに沿って実行される。充放電制御処理は、所定の時間間隔Δt毎に行われる。すなわち、時間間隔Δt毎に以下の処理を実行し、充放電制御を行う。
Hereinafter, charge / discharge control of the
ステップS10では、充放電レートIappを取得する。ステップS10の処理は充放電検知手段22に相当する。ECU106は、電流センサ12から現時点での入出力電流Iappを取得する。
In step S10, the charge / discharge rate Iapp is acquired. The process of step S10 corresponds to the charge / discharge detection means 22. The
ステップS12では、二次電池102の外部温度を取得する。ECU106は、熱電対10から二次電池102の電池スタック温度推定値Tstack,mes、すなわち外部温度(以下、Toutと表記する)を取得する。ステップS12の処理が温度検知手段20における処理に相当する。
In step S12, the external temperature of the
ステップS14では、二次電池102の外部温度Toutに基づいて現時点(ステップ:N)における二次電池102の内部温度TNを推定する。ステップS14の処理が現時点内部温度推定手段24における処理に相当する。通常、市販の二次電池102の内部に熱電対等の温度センサを挿入することは不可能であり、二次電池102の内部温度TNは直接測定できないため、二次電池102の外部温度Toutから内部温度TNを推定するものである。
In step S14, the internal temperature TN of the
本実施の形態では、内部温度TNは、実装する二次電池102と同様の試験装置等において予め実測した二次電池102の外部温度Toutと二次電池102の内部温度TNとの対応関係を示すマップ(データ)を用いて、取得した二次電池102の外部温度Toutに対応する内部温度TNを求める。
In this embodiment, the internal temperature T N, the corresponding relationship between the internal temperature T N of the external temperature Tout and the
ステップS16では、充放電レートIappに基づいて充電状態SOCN(SOC:State of Charge)を算出する。ステップS16の処理が発熱量推定手段26の一部に相当する。 In step S16, based on the charge and discharge rate Iapp state of charge SOC N: calculating the (SOC State of Charge). The process of step S16 corresponds to a part of the heat generation amount estimation means 26.
ECU106は、前回、時間間隔Δt前に測定された充放電レートIappと今回ステップS10で測定された充放電レートIappの差から時間間隔Δtに充放電された電流量を求め、その値から現時点(ステップ:N)における二次電池102の充電状態SOCNを求める。充電状態SOCNの算出には、二次電池102の外部温度Toutおよび出力電圧Vbの検出値を適宜反映させてもよい。
The
ステップS18では、電池内部状態モデル式を用いて二次電池102の電位勾配及び濃度勾配を求める。ステップS18の処理が発熱量推定手段26の一部に相当する。
In step S18, the potential gradient and concentration gradient of the
ECU106は、ステップS14で求めた二次電池102の内部温度TNとステップS16で求めた二次電池102の充電状態SOCNを電池内部状態モデル式に導入することによって電位勾配及び濃度勾配を求める。
The
本発明の実施の形態における二次電池の制御装置では、以下に説明する電池モデル式M1〜M15を用いて、電池の内部状態分布を推定する。以下に、ECU106の電池モデル部で用いられる電池モデル式について説明する。また、表1に電池モデル式M1〜M15内で用いられる変数および定数の一覧表を示す。
In the secondary battery control device in the embodiment of the present invention, the internal state distribution of the battery is estimated using battery model equations M1 to M15 described below. The battery model formula used in the battery model unit of the
式M1〜M3は、電極反応を示す式である(バトラーボルマーの式)。交換電流密度i0は、式M1で表され、活物質の界面におけるイオン濃度の関数で与えられる。式M1中のηは式M2により求められ、式M2中のUは式(M3)により求められる。
式M4〜M6は、電界液中でのイオン保存則を示す。電界液中での実効拡散係数は式M5で表される。反応電流jLiは、式M6に示すように、電極の単位体積あたりの活物質表面積asと輸送電流密度/injとの積で与えられる。なお、反応電流jLiの電極全体での体積積分が充放電レートIappに対応する。
式M7及びM8は、固相中でのイオン保存則を示す。式M7は、球体である活物質中での拡散方程式を示す。電極単位体積あたりの活物質表面積asは式M8で求められる。
電界液中での電荷保存則に基づき、電界液中での電位を示す式M9〜M11が得られる。実効イオン伝導率κeffは式M10で求められる。また、拡散導電係数κD effは式M11で示される。
活物質での電荷保存則に基づき、固相中での電位は式M12およびM13で表される。
電池内部における熱エネルギー保存則は式M14およびM15で表される。これにより、充放電現象による二次電池の内部への局所的な温度変化を解析することが可能となる。 The thermal energy conservation law inside the battery is expressed by equations M14 and M15. Thereby, it becomes possible to analyze the local temperature change inside the secondary battery due to the charge / discharge phenomenon.
上記モデルに基づき、電極間距離x(例えば、負極端でx=0、正極端でx=L)および電極縦方向座標y(例えば、y=0〜y=H)の各点について、境界条件を適宜設定し、差分方程式として式M1〜M15の電池モデル式を逐次解くことができる。これにより、二次電池102の内部状態について位置的分布(電位の位置的な勾配及び濃度の位置的な勾配等)の時間推移を推定することができる。
Based on the above model, the boundary condition for each point of the interelectrode distance x (for example, x = 0 at the negative electrode end, x = L at the positive electrode end) and the electrode longitudinal coordinate y (for example, y = 0 to y = H). Is appropriately set, and the battery model equations of equations M1 to M15 can be sequentially solved as a difference equation. Thereby, it is possible to estimate the temporal transition of the positional distribution (such as the positional gradient of the potential and the positional gradient of the concentration) for the internal state of the
すなわち、式M1〜M15の電池モデル式を用いて、二次電池102の内部の各点における内部状態推定値を逐次算出できる。式M1〜M15に示されるように、推定される内部状態としては、体積で平均化されたイオン濃度cs(活物質内)及びce(電解液内)、電位分布ψe(電解液中)及びψs(活物質内)、絶対温度T、イオン生成量jLi等が挙げられる。また、局所的なイオン濃度ceと活物質の界面でのイオン濃度Cseとを求め、イオン濃度Cs,maxとの比Cse/Cs,maxを求めることにより、活物質界面での局所的な充電率SOCを求めることができる。このようにして二次電池102の内部状態を求める。
That is, the internal state estimated values at each point inside the
なお、活物質内でのイオン濃度は、活物質半径rの関数とされ、その周方向ではイオン濃度は一様なものとする。 The ion concentration in the active material is a function of the active material radius r, and the ion concentration is uniform in the circumferential direction.
なお、電池モデル式M1〜M15の詳細は非特許文献1に記載されており、詳細な説明は非特許文献1を援用する。なお、電池モデルは、上記同様の物理量(発電量)が算出できるものであれば、非特許文献1に限らず利用できる。
The details of the battery model formulas M1 to M15 are described in
ステップS20では、現時点における二次電池102の発熱量QNを求める。発熱量QNは、ステップS18で求めた二次電池102内部の電位勾配及び濃度勾配から求められる。ステップS20は、発熱量推定手段26の一部に相当する。
In step S20, obtaining the calorific value Q N of the
ステップS22では、二次電池102の内部温度の上昇値ΔTNを推定する。ECU106は、ステップS20で算出した発熱量QNを数式M16に代入して二次電池102の内部温度の上昇値ΔTNを推定する。ここで、ρは二次電池102の密度、Cpは二次電池102の定圧比熱である。ステップS22の処理は将来内部温度推定手段28の一部に相当する。
ステップS24では、次の充放電制御処理の開始時刻、すなわち現時点から時間間隔Δt後の二次電池102の内部温度TN+1,predict(以下、TN+1とする)を推定する。ステップS24の処理は将来内部温度推定手段28の一部に相当する。ECU106は、ステップS22で推定した二次電池102の内部温度の上昇値ΔTNを数式M17に代入して、現時点から時間間隔Δt後の二次電池102の内部温度TN+1を推定する。
ステップS26では、現時点から時間間隔Δt後の二次電池102の内部温度TN+1に基づいて二次電池102の充放電制御を行う。本実施の形態では、ECU106は、現時点から時間間隔Δt後の二次電池102の内部温度TN+1が予め定めた温度基準値Tthermal_runaway(以下、Tthとする)となった場合、二次電池102が熱暴走する可能性があるとして、ステップS28に処理を移行させて回避処理を行う。回避処理は、例えば、二次電池102の充放電を停止させる処理とすることができる。一方、内部温度TN+1が予め定めた温度基準値Tthより小さい場合、二次電池102は熱暴走する可能性が低いとして、時間間隔Δt後にステップS10へ戻って充放電制御処理を繰り返す。ステップS26の処理が判定手段30に相当する。
In step S26, charge / discharge control of the
なお、ステップS26における二次電池102に対する充放電制御はこれに限定されるものではなく、現時点から時間間隔Δt後の二次電池102の内部温度TN+1に基づいて行われるものであればよい。
Note that the charge / discharge control for the
<第2の実施の形態>
第2の実施の形態における二次電池102の充放電制御処理を図3のフローチャートとして示す。第2の実施の形態における二次電池102の充放電制御処理は、図3に示すように、第1の実施の形態における二次電池102の充放電制御処理に対してステップS14の処理をステップS14aの処理に置き換えたものである。他のステップの処理は第1の実施の形態における二次電池102の充放電制御処理と同様であるので説明を省略する。
<Second Embodiment>
The charging / discharging control process of the
第1の実施の形態における充放電制御処理のステップS14では試験装置等において予め実測した二次電池102の外部温度Toutと内部温度TNとの対応関係を示すマップを用いて、実測した外部温度Toutに対応する内部温度TNを求めた。ステップS14aでは、実験式又は熱伝導方程式に基づいて実測した外部温度Toutから内部温度TNを算出する。
In step S14 of the charge / discharge control process in the first embodiment, the measured external temperature is measured using a map showing the correspondence between the external temperature Tout and the internal temperature TN of the
実験式とは、実装する二次電池102と同様の試験装置等において予め実測した二次電池102の外部温度Toutと二次電池102の内部温度TNとの対応関係に基づいて、外部温度Toutを引数とした二次電池102の内部温度TNを示す近似関数を求めたものをいう。ステップS10において取得した二次電池102の外部温度Toutをこの実験式に導入することによって現時点の二次電池102の内部温度TNを求めることができる。
The empirical formula refers to the external temperature Tout based on the correspondence between the external temperature Tout of the
また、熱伝導方程式は二次電池102の形状や各部の熱伝導特性に基づいて定められ、これにステップS10において取得した二次電池102の外部温度Toutを境界条件として導入することによって現時点の二次電池102の内部温度TNを求めることができる。
In addition, the heat conduction equation is determined based on the shape of the
<第3の実施の形態>
本発明の第3の実施の形態における二次電池システム110は、図4に示すように、二次電池102、モータ・ジェネレータ104及び電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)106aを含んで構成される。第3の実施の形態における二次電池システム110は、図4に示すように、第1の実施の形態における二次電池システム100のECU106をECU106aに置き換えたものである。他の構成については第1の実施の形態における二次電池システム100と同様であるので説明を省略する。
<Third Embodiment>
As shown in FIG. 4, the
ECU106aは、熱電対10並びに電流センサ12及び電圧センサ14からの出力を受けて、これらの信号に基づいて二次電池102の充放電を制御する。ECU106aは、温度検知手段20、充放電検知手段22、現時点内部温度推定手段24、発熱量推定手段26、将来内部温度推定手段28、判定手段30及び前判定手段32を含んで構成される。前判定手段32以外の構成要素は第1の実施の形態におけるECU106と同様である。
The
第3の実施の形態における二次電池102の充放電制御処理を図5のフローチャートとして示す。第3の実施の形態における二次電池102の充放電制御処理は、図5に示すように、第1の実施の形態における二次電池102の充放電制御処理に対してステップS30の処理をステップS14とS16の間に挿入したものである。他のステップの処理は第1の実施の形態における二次電池102の充放電制御処理と同様であるので説明を省略する。
The charging / discharging control process of the
ステップS30では、ステップS26における最終的な判定を行う前に前判定処理を行う。ステップS30の処理が前判定手段32に相当する。 In step S30, a pre-determination process is performed before the final determination in step S26. The process of step S30 corresponds to the pre-determination means 32.
ECU106aは、ステップS14において求めた現時点における二次電池102の内部温度TNに基づいて、二次電池102が正常であるか否かを判定する。例えば、ECU106aは、現時点の内部温度TNと現時点から時間間隔Δt前に開始されたステップN−1において求めた二次電池102の将来内部温度TN,predictとの差、すなわち現時点内部温度TNから将来内部温度TN,predictを引いた差が基準値ε以上である場合に二次電池102が異常であると判断し、ステップS32に処理を移行させ、二次電池102に対して異常回避処理を行う。一方、差が基準値εより小さい場合、前判定としては正常な状態にある可能性が高いものとして、ステップS16に処理を移行させる。
The
過充電等に起因した二次電池102の熱暴走は、二次電池102の内部温度が徐々に上昇して、ある温度に達すると発生する。したがって、適切な充放電制御がなされていれば回避可能である。第1及び第2の実施の形態における充放電制御を適用すれば、従来の充放電制御よりも高い信頼度で熱暴走等の二次電池102の不具合に対応することができる。
The thermal runaway of the
しかし、二次電池102の内部温度が比較的低い状態であっても予期しない突然の熱暴走が起こり得る。例えば、リチウムイオン電池ではリチウム析出による部分的な短絡や製造工程において混入してしまった異物等又は外部から予期せずに加わる力による短絡に起因した異常発熱による熱暴走が起こり得る。
However, even if the internal temperature of the
第3の実施の形態における充放電制御では、ステップS30における前判定処理を行うことによって急激な温度変化があった場合に二次電池102に異常があったものとして迅速な対応処理を行うことが可能となる。
In the charge / discharge control according to the third embodiment, when the pre-determination process in step S30 is performed, when there is a sudden temperature change, it is assumed that the
以上のように、第1〜第3の実施の形態における二次電池の充放電制御では、所定の時間間隔Δt毎に二次電池の温度を求め、その温度に基づいて二次電池の内部状態を推定して制御を行う。したがって、従来のように一旦温度測定を行った後は時間的に連続して複数回の温度推定を行う制御に比べて、内部状態の推定値の確度を高めることができ、より信頼性の高い充放電制御が可能となる。 As described above, in the charge / discharge control of the secondary battery in the first to third embodiments, the temperature of the secondary battery is obtained every predetermined time interval Δt, and the internal state of the secondary battery is based on the temperature. Is estimated and controlled. Therefore, the accuracy of the estimated value of the internal state can be improved compared to the control in which the temperature estimation is performed once in a time sequence as in the prior art, and the reliability is more reliable. Charge / discharge control is possible.
また、現時点の二次電池の内部温度に基づいて将来の二次電池の内部温度を推定し、その値に基づいて制御を行うので、フィードバック制御のような時間的な遅れが発生しない点も利点である。 In addition, the internal temperature of the future secondary battery is estimated based on the current internal temperature of the secondary battery, and control is performed based on the estimated value. It is.
10 熱電対、12 電流センサ、14 電圧センサ、20 温度検知手段、22 充放電検知手段、24 現時点内部温度推定手段、26 発熱量推定手段、28 将来内部温度推定手段、30 判定手段、32 前判定手段、100,110 二次電池システム、102 二次電池、104 モータ・ジェネレータ、106,106a ECU。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
所定の時間間隔Δt毎に二次電池の状態を検知する検知手段と、
前記検知された二次電池の状態から二次電池での発熱量を算出する発熱量推定手段と、
前記算出された発熱量に基づいて、現時点から時間間隔Δt経過後の二次電池の内部温度を推定する将来内部温度推定手段と、
を備え、
前記将来内部温度推定手段で二次電池の内部温度を推定する毎に前記検知手段で二次電池の状態を検出することを特徴とする二次電池の制御装置。 A control device for a secondary battery,
Detecting means for detecting the state of the secondary battery every predetermined time interval Δt;
A calorific value estimating means for calculating a calorific value in the secondary battery from the detected state of the secondary battery;
A future internal temperature estimating means for estimating the internal temperature of the secondary battery after the elapse of the time interval Δt from the current time, based on the calculated calorific value;
With
The secondary battery control device, wherein the detection means detects the state of the secondary battery every time the future internal temperature estimation means estimates the internal temperature of the secondary battery.
前記検知手段は、所定の時間間隔Δt毎に少なくとも二次電池の外部温度を検知する温度検知手段を含み、
予め求めた二次電池の外部温度と内部温度との対応関係を用いて、前記温度検知手段において検知された二次電池の外部温度から現時点の内部温度を推定する現時点内部温度推定手段を備えることを特徴とする二次電池の制御装置。 The control apparatus for a secondary battery according to claim 1,
The detection means includes a temperature detection means for detecting at least an external temperature of the secondary battery every predetermined time interval Δt,
Provided with a current internal temperature estimation means for estimating the current internal temperature from the external temperature of the secondary battery detected by the temperature detection means, using the correspondence relationship between the external temperature and internal temperature of the secondary battery determined in advance. A control device for a secondary battery.
前記検知手段は、所定の時間間隔Δt毎に少なくとも二次電池の外部温度を検知する温度検知手段を含み、
熱伝導方程式を用いて前記温度検知手段において検知された二次電池の外部温度から現時点の内部温度を推定する現時点内部温度推定手段を備えることを特徴とする二次電池の制御装置。 The control apparatus for a secondary battery according to claim 1,
The detection means includes a temperature detection means for detecting at least an external temperature of the secondary battery every predetermined time interval Δt,
An apparatus for controlling a secondary battery, comprising: current internal temperature estimation means for estimating a current internal temperature from an external temperature of the secondary battery detected by the temperature detection means using a heat conduction equation.
前記検知手段は、充放電量を検知する充放電検知手段を含み、
前記発熱量推定手段は、前記現時点内部温度推定手段において推定された現時点の二次電池の内部温度と前記充放電検知手段において検知された充放電量とに基づいて、二次電池での発熱量を算出することを特徴とする二次電池の制御装置。 A control device for a secondary battery according to claim 2 or 3,
The detection means includes charge / discharge detection means for detecting a charge / discharge amount,
The calorific value estimation unit is configured to generate a calorific value in the secondary battery based on the current internal temperature of the secondary battery estimated by the current internal temperature estimation unit and the charge / discharge amount detected by the charge / discharge detection unit. A control apparatus for a secondary battery, wherein
前記現時点内部温度推定手段において推定された現時点の二次電池の内部温度と、時間間隔Δt前に検知された外部温度に基づいて推定された二次電池の将来内部温度と、の差が所定の許容温度差以上である場合、前記将来内部温度推定手段の処理を行うことなく二次電池が異常であると判定する前判定手段を備えることを特徴とする二次電池の制御装置。 A control device for a secondary battery according to any one of claims 2 to 4,
The difference between the current internal temperature of the secondary battery estimated by the current internal temperature estimation means and the future internal temperature of the secondary battery estimated based on the external temperature detected before the time interval Δt is a predetermined value. A control apparatus for a secondary battery, comprising: a pre-determination unit that determines that the secondary battery is abnormal without performing the process of the future internal temperature estimation unit when the difference is greater than an allowable temperature difference.
前記将来内部温度推定手段で推定された将来の二次電池の内部温度に基づいて二次電池の安全性を判定する判定手段を備えることを特徴とする二次電池の制御装置。 The secondary battery control device according to any one of claims 1 to 4,
A control apparatus for a secondary battery, comprising: determination means for determining safety of the secondary battery based on a future internal temperature of the secondary battery estimated by the future internal temperature estimation means.
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