JP2010273492A - Battery device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池装置に関する。 The present invention relates to a battery device.
従来、この種の電池装置としては、二次電池の満充電時の蓄電容量に対する放電量の割合と電池温度とに基づいて二次電池の放電に許容される電力である許容放電電力を設定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電池装置では、二次電池の劣化や破損を抑制するために電池の上限温度を予め定めており、電池温度が上限温度よりも高くなったときには、二次電池を使用禁止として放電を停止させるようにしている。 Conventionally, as this type of battery device, the allowable discharge power that is the power allowed for the discharge of the secondary battery is set based on the ratio of the discharge amount with respect to the storage capacity when the secondary battery is fully charged and the battery temperature. The thing is proposed (for example, refer patent document 1). In this battery device, in order to suppress deterioration and breakage of the secondary battery, the upper limit temperature of the battery is determined in advance, and when the battery temperature becomes higher than the upper limit temperature, the secondary battery is prohibited from use and discharge is stopped. I am doing so.
上述のような電池装置では、二次電池が長時間使用された時点であっても電池を保護することができるように上限温度をある程度低めに設定しておく必要がある。しかしながら、このように二次電池が長時間使用された時点を基準として上限温度をある程度低く設定してしまうと、二次電池の使用が必要以上に制限されてしまうおそれがある。 In the battery device as described above, it is necessary to set the upper limit temperature to be somewhat low so that the battery can be protected even when the secondary battery is used for a long time. However, if the upper limit temperature is set to be low to some extent on the basis of the time point when the secondary battery is used for a long time, the use of the secondary battery may be restricted more than necessary.
本発明の電池装置は、二次電池の保護を図りつつ当該二次電池の使用温度範囲を拡げることを主目的とする。 The main purpose of the battery device of the present invention is to expand the operating temperature range of the secondary battery while protecting the secondary battery.
本発明の電池装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The battery device of the present invention employs the following means in order to achieve the main object described above.
本発明の電池装置は、
充放電可能な二次電池と、該二次電池の温度である電池温度を検出する温度検出手段と、前記検出された電池温度が前記二次電池の使用に許容される上限温度よりも低いときには前記二次電池の残容量と前記電池温度とに基づいて該二次電池の充電に許容される電力である許容充電電力および該二次電池の放電に許容される電力である許容放電電力を設定すると共に前記電池温度が前記上限温度以上であるときには前記許容充電電力および許容放電電力を値０に設定する許容充放電電力設定手段とを備える電池装置であって、
前記二次電池の充電電力が前記許容充電電力を超過した時間および該二次電池の放電電力が前記許容放電電力を超過した時間である電力超過時間を前記電池温度に応じた重み付けを伴って積算した値である電力超過時間積算値を算出する電力超過時間積算手段と、
前記電力超過時間積算値が所定時間以下であるときには、前記上限温度を第１の温度に設定すると共に、前記電力超過時間積算値が前記所定時間を上回っているときには、前記上限温度を該電力超過時間積算値が大きくなるほど前記第１の温度から低下させると共に前記第１の温度よりも低い第２の温度に収束するように設定する上限温度設定手段と、
を備えることを要旨とする。
The battery device of the present invention is
A chargeable / dischargeable secondary battery, temperature detection means for detecting a battery temperature which is the temperature of the secondary battery, and when the detected battery temperature is lower than an upper limit temperature allowed for use of the secondary battery Based on the remaining capacity of the secondary battery and the battery temperature, an allowable charge power that is an allowable power for charging the secondary battery and an allowable discharge power that is an allowable power for discharging the secondary battery are set. In addition, when the battery temperature is equal to or higher than the upper limit temperature, the battery device includes an allowable charge / discharge power setting means for setting the allowable charge power and the allowable discharge power to a value of 0,
The time when the charge power of the secondary battery exceeds the allowable charge power and the power excess time which is the time when the discharge power of the secondary battery exceeds the allowable discharge power are integrated with weighting according to the battery temperature. A power excess time integration means for calculating a power excess time integration value,
When the power excess time integrated value is less than or equal to a predetermined time, the upper limit temperature is set to a first temperature, and when the power excess time integrated value exceeds the predetermined time, the upper limit temperature is exceeded. Upper limit temperature setting means for setting so as to decrease from the first temperature and converge to a second temperature lower than the first temperature as the time integrated value increases;
It is a summary to provide.
本発明の電池装置では、二次電池の充電電力が許容充電電力を超過した時間および二次電池の放電電力が許容放電電力を超過した時間である電力超過時間を電池温度に応じた重み付けを伴って積算した値である電力超過時間積算値を算出する。これにより、電力超過時間積算値に基づいて二次電池の劣化の度合を推定することが可能となり、電力超過時間積算値が大きいほど二次電池の劣化が進行しているとみなすことができる。そして、電力超過時間積算値が所定時間以下であるときには、上限温度を第１の温度に設定すると共に、電力超過時間積算値が所定時間を上回っているときには、上限温度を電力超過時間積算値が大きくなるほど第１の温度から低下させると共に第１の温度よりも低い第２の温度に収束するように設定する。このように、電力超過時間積算値が所定時間以下であって二次電池の劣化が進行していないとみなされるときと、電力超過時間積算値が所定時間を上回って二次電池が劣化しているとみなされるときとで二次電池の上限温度を変更することにより、電力超過時間積算値が所定時間以下であるときに上限温度として設定される第１の温度を二次電池が長時間使用された時点を基準に定める必要がなくなり、第１の温度を高めに定めておくことで二次電池が劣化していないときの使用温度範囲を拡げることができる。また、電力超過時間積算値が所定時間を上回っているときに、上限温度を電力超過時間積算値が大きくなるほど第１の温度から低下させると共に第１の温度よりも低い第２の温度に収束するように設定すれば、必要以上に二次電池の使用温度範囲を狭めることなく二次電池の保護を図ることができる。従って、この電池装置では、二次電池の保護を図りつつ当該二次電池の使用温度範囲を拡げることが可能となる。 In the battery device of the present invention, the time when the charge power of the secondary battery exceeds the allowable charge power and the power excess time which is the time when the discharge power of the secondary battery exceeds the allowable discharge power are weighted according to the battery temperature. The power overtime integrated value that is the integrated value is calculated. Accordingly, it is possible to estimate the degree of deterioration of the secondary battery based on the power excess time integrated value, and it can be considered that the deterioration of the secondary battery progresses as the power excess time integrated value increases. When the power excess time integrated value is equal to or less than the predetermined time, the upper limit temperature is set to the first temperature, and when the power excess time integrated value exceeds the predetermined time, the upper limit temperature is set to the power excess time integrated value. The higher the temperature is, the lower the temperature is from the first temperature and the second temperature is set so as to converge to the second temperature lower than the first temperature. Thus, when it is considered that the power excess time integrated value is less than the predetermined time and the secondary battery has not deteriorated, the power excess time integrated value exceeds the predetermined time and the secondary battery deteriorates. The secondary battery uses the first temperature set as the upper limit temperature for a long time when the power excess time integrated value is less than or equal to the predetermined time by changing the upper limit temperature of the secondary battery between It is no longer necessary to set the time when the secondary battery is used as a reference, and by setting the first temperature higher, the operating temperature range when the secondary battery is not deteriorated can be expanded. Further, when the power excess time integrated value exceeds the predetermined time, the upper limit temperature is lowered from the first temperature as the power excess time integrated value increases and converges to a second temperature lower than the first temperature. If set in this way, the secondary battery can be protected without narrowing the operating temperature range of the secondary battery more than necessary. Therefore, in this battery device, it is possible to expand the operating temperature range of the secondary battery while protecting the secondary battery.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.
図１は、本発明の一実施例に係る電池装置２０を備える電気自動車１０の概略構成図である。実施例の電気自動車１０は、図示するように、駆動輪３０ａ，３０ｂにデファレンシャルギヤ３１を介して連結された駆動軸３２に動力を入出力可能なモータ２２と、モータ２２を駆動するインバータ２４を介してモータ２２と電力のやりとりを行なうバッテリ２６と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット４０とを備える。そして、実施例の電池装置２０は、バッテリ２６や電子制御ユニット４０、バッテリ２６の端子間に設置された電圧センサ２７ａ、バッテリ２６を流れる電流を検出する電流センサ２７ｂ、バッテリ２６の温度を検出する温度センサ２７ｃなどにより構成される。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle 10 including a battery device 20 according to an embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the electric vehicle 10 according to the embodiment includes a motor 22 capable of inputting / outputting power to / from a drive shaft 32 connected to drive wheels 30a, 30b via a differential gear 31, and an inverter 24 for driving the motor 22. And a battery 26 that exchanges power with the motor 22 and an electronic control unit 40 that controls the entire vehicle. The battery device 20 of the embodiment detects the temperature of the battery 26, the electronic control unit 40, the voltage sensor 27a installed between the terminals of the battery 26, the current sensor 27b that detects the current flowing through the battery 26, and the temperature of the battery 26. The temperature sensor 27c is used.
モータ２２は、例えば、電動機として機能すると共に発電機としても機能する周知の同期発電電動機として構成されている。インバータ２４は、複数のスイッチング素子により構成されており、リチウムイオン二次電池あるいはニッケル水素二次電池として構成されたバッテリ２６から供給される直流電力を擬似的な三相交流電力に変換してモータ２２に供給する。 The motor 22 is configured, for example, as a well-known synchronous generator motor that functions as a motor and also as a generator. The inverter 24 is composed of a plurality of switching elements, and converts a DC power supplied from a battery 26 configured as a lithium ion secondary battery or a nickel hydride secondary battery into a pseudo three-phase AC power and converts it into a motor. 22 is supplied.
電子制御ユニット４０は、ＣＰＵ４２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ４２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ４４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ４６と、計時指令に応じて計時処理を実行する図示しないタイマと、図示しない入出力ポートとを備える。電子制御ユニット４０には、モータ２２の回転角を検出する回転角センサ２３からの回転角や，電圧センサ２７ａからの端子間電圧Ｖｂ，電流センサ２７ｂからの充放電電流Ｉｂ，温度センサ２７ｃからのバッテリ温度Ｔｂ，イグニッションスイッチ５０からのイグニッション信号，シフトレバー５１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ５２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル５３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル５５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ５６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ５８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット４０からは、モータ２２を駆動制御するためのインバータ２４のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。 The electronic control unit 40 is configured as a microprocessor centered on the CPU 42, and in addition to the CPU 42, a ROM 44 that stores a processing program, a RAM 46 that temporarily stores data, and a timing process according to a timing command. And a timer (not shown) and an input / output port (not shown). The electronic control unit 40 includes a rotation angle from the rotation angle sensor 23 that detects the rotation angle of the motor 22, a voltage Vb between terminals from the voltage sensor 27a, a charge / discharge current Ib from the current sensor 27b, and a temperature sensor 27c. The battery temperature Tb, the ignition signal from the ignition switch 50, the shift position SP from the shift position sensor 52 that detects the operation position of the shift lever 51, and the accelerator opening from the accelerator pedal position sensor 54 that detects the depression amount of the accelerator pedal 53 Acc, the brake pedal position BP from the brake pedal position sensor 56 that detects the depression amount of the brake pedal 55, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 58, and the like are input via the input port. From the electronic control unit 40, a switching control signal to the switching element of the inverter 24 for driving and controlling the motor 22 is output via an output port.
また、電子制御ユニット４０は、バッテリ２６を管理するために、電流センサ２７ｂにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて残容量（バッテリの充電容量に対する充電残量の比率）ＳＯＣを算出したり、バッテリ２６の上限温度とバッテリ温度Ｔｂと残容量ＳＯＣとに基づいてバッテリ２６の充電に許容される電力である許容充電電力としての入力制限Ｗｉｎとバッテリ２６の放電に許容される電力である許容放電電力としての出力制限Ｗｏｕｔとを算出したり、電圧センサ２７ａからの端子間電圧Ｖｂや電流センサ２７ｂからの充放電電流Ｉｂに基づいてバッテリ２６の充電電力が入力制限Ｗｉｎを超過した時間および放電電力が出力制限Ｗｏｕｔを超過した時間である電力超過時間ｔｏｖを算出したりする。なお、電力超過時間ｔｏｖは、バッテリ２６の端子間電圧Ｖｂが所定の上限電圧を超過した時間あるいは充放電電流Ｉｂが所定の上限電流を超過した時間であってもよい。 Further, in order to manage the battery 26, the electronic control unit 40 calculates the remaining capacity (ratio of remaining charge to the charge capacity of the battery) SOC based on the integrated value of the charge / discharge current Ib detected by the current sensor 27b. Or the input limit Win as the allowable charging power that is the power allowed for charging the battery 26 based on the upper limit temperature of the battery 26, the battery temperature Tb, and the remaining capacity SOC, and the power allowed for discharging the battery 26. The time when the output power Wout of the battery 26 exceeds the input limit Win based on the output limit Wout as a certain allowable discharge power or the inter-terminal voltage Vb from the voltage sensor 27a and the charge / discharge current Ib from the current sensor 27b And the power excess time tov, which is the time when the discharge power exceeds the output limit Wout. The power excess time tov may be a time when the inter-terminal voltage Vb of the battery 26 exceeds a predetermined upper limit voltage or a time when the charge / discharge current Ib exceeds a predetermined upper limit current.
電気自動車１０においてイグニッションスイッチ５０がオンされると、電子制御ユニット４０は、アクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセル開度Ａｃｃや，車速センサ５８からの車速Ｖ，モータ２２の回転数Ｎｍ，別途設定したバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなどに基づいて車両全体を制御するのに必要な指令信号を生成する。例えば実施例の電気自動車１０において運転者によりシフトレバー５１が前進走行用のドライブポジションにセットされると共にアクセルペダル８３が踏み込まれたときに、電子制御ユニット４０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動輪３０ａ，３０ｂに連結された駆動軸３２に出力すべき要求トルクＴｄ＊を計算する。。 次いで、入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとモータ２２の回転数Ｎｍとを用いて次式（１）および（２）に従いモータ２２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎを計算する。そして、計算したトルク制限Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎにより次式（３）に従い要求トルクＴｄ＊を制限してモータ２２のトルク指令Ｔｍ＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ＊でモータ２２を駆動制御する。モータ２２の駆動制御は、具体的には、トルク指令Ｔｍ＊でモータ２２が駆動されるようインバータ２４のスイッチング素子をスイッチング制御することにより行なわれる。 When the ignition switch 50 is turned on in the electric vehicle 10, the electronic control unit 40 sets the accelerator opening Acc from the accelerator pedal position sensor 54, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 58, the rotation speed Nm of the motor 22 separately. A command signal necessary for controlling the entire vehicle is generated based on the input / output limits Win, Wout of the battery 50 and the like. For example, in the electric vehicle 10 according to the embodiment, when the shift lever 51 is set to the forward drive position by the driver and the accelerator pedal 83 is depressed, the electronic control unit 40 sets the accelerator opening Acc and the vehicle speed V. Based on the above, the required torque Td * to be output to the drive shaft 32 connected to the drive wheels 30a, 30b is calculated. . Next, torque limits Tmax and Tmin as upper and lower limits of torque that may be output from the motor 22 according to the following equations (1) and (2) are calculated using the input / output limits Win and Wout and the rotational speed Nm of the motor 22. To do. Then, the torque command Tm * of the motor 22 is set by limiting the required torque Td * according to the following equation (3) by the calculated torque limits Tmax and Tmin, and the motor 22 is driven and controlled by the set torque command Tm *. Specifically, the drive control of the motor 22 is performed by switching control of the switching element of the inverter 24 so that the motor 22 is driven by the torque command Tm *.
Tmax=Wout/Nm2 …（１）
Tmin=Win/Nm2 …（２）
Tm*=max(min(Td*,Tmax),Tmin) …（３）
Tmax = Wout / Nm2 (1)
Tmin = Win / Nm2 (2)
Tm * = max (min (Td *, Tmax), Tmin) (3)
次に、バッテリ２６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定する手順について説明する。図２は、バッテリ２６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定する際の処理ブロックの一例を示す説明図である。電子制御ユニット４０は、入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの設定に際して、別途計算したバッテリ２６の残容量ＳＯＣおよび電力超過時間ｔｏｖと温度センサ２７ｃからのバッテリ温度Ｔｂとを入力する。そして、電力超過時間ｔｏｖをバッテリ温度Ｔｂに応じた重み付けを伴って積算することにより電力超過時間積算値ｔａｄを算出する。電力超過時間積算値ｔａｄは、例えば、バッテリ温度Ｔｂが所定温度以上であるときには電力超過時間ｔｏｖをそのまま積算すると共に、バッテリ温度Ｔｂが所定温度以下であるときには電力超過時間ｔｏｖに値１よりも大きい係数を乗じて積算することにより得られる。 Next, a procedure for setting the input / output limits Win and Wout of the battery 26 will be described. FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a processing block when setting the input / output limits Win and Wout of the battery 26. When the input / output limits Win and Wout are set, the electronic control unit 40 inputs the remaining capacity SOC and power excess time tov of the battery 26 and the battery temperature Tb from the temperature sensor 27c, which are calculated separately. Then, the power excess time integrated value tad is calculated by integrating the power excess time tov with weighting according to the battery temperature Tb. For example, when the battery temperature Tb is equal to or higher than the predetermined temperature, the power excess time integrated value tad is integrated as it is, and when the battery temperature Tb is equal to or lower than the predetermined temperature, the power excess time tov is larger than the value 1. It is obtained by multiplying by a coefficient and integrating.
さらに、算出した電力超過時間積算値ｔａｄと所定の上限温度設定用マップとを用いてバッテリ２６の上限温度Ｔｍａｘを設定する。図３に、上限温度設定用マップの一例を示す。図示するように、バッテリ２６の上限温度Ｔｍａｘは、電力超過時間積算値ｔａｄが所定時間ｔｒｅｆ以下であるときには、第１の温度Ｔ１に設定されると共に、電力超過時間積算値ｔａｄが所定時間ｔｒｅｆを上回っているときには、電力超過時間積算値ｔａｄが大きくなるにつれて第１の温度Ｔ１から徐々に低下すると共に第１の温度Ｔ１よりも低い第２の温度Ｔ２に収束するように設定される。 Further, the upper limit temperature Tmax of the battery 26 is set using the calculated power excess time integrated value tad and a predetermined upper limit temperature setting map. FIG. 3 shows an example of the upper limit temperature setting map. As shown in the figure, the upper limit temperature Tmax of the battery 26 is set to the first temperature T1 when the power excess time integrated value tad is equal to or less than the predetermined time tref, and the power excess time integrated value tad is equal to the predetermined time tref. When it exceeds, it is set so that it gradually decreases from the first temperature T1 as the power excess time integrated value tad increases and converges to a second temperature T2 lower than the first temperature T1.
バッテリ２６の上限温度Ｔｍａｘを設定したならば、設定した上限温度Ｔｍａｘとバッテリ温度Ｔｂとに基づいてバッテリ２６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの温度依存値ＷｉｎＴ，ＷｏｕｔＴを設定する。図２に示すように、温度依存値ＷｉｎＴ，ＷｏｕｔＴは、バッテリ温度Ｔｂが所定温度以上になると徐々に値０に近づくように制限され、バッテリ温度Ｔｂが上限温度Ｔｍａｘに達すると値０に設定される。実施例では、電力超過時間積算値ｔａｄが所定時間ｔｒｅｆ以下であってバッテリ２６の上限温度Ｔｍａｘが第１の温度Ｔ１に設定されているときには（図中破線参照）、バッテリ温度Ｔｂが所定温度以上になると、温度依存値ＷｉｎＴ，ＷｏｕｔＴは、バッテリ温度Ｔｂに概ね比例して変化してバッテリ温度Ｔｂが第１の温度Ｔ１に達した時点で値０になるように設定される。これに対して、電力超過時間積算値ｔａｄが所定時間ｔｒｅｆを上回ったことによりバッテリ２６の上限温度Ｔｍａｘが第１の温度Ｔ１よりも低い第２の温度Ｔ２に設定されているときには（図中実線）、温度依存値ＷｉｎＴ，ＷｏｕｔＴは、バッテリ温度Ｔｂが所定温度に達すると、上限温度Ｔｍａｘが第１の温度Ｔ１に設定されている場合と同様にバッテリ温度Ｔｂに比例するように変更されるが、バッテリ温度Ｔｂが第２の温度Ｔ２に達した段階で値０に設定される。こうして温度依存値ＷｉｎＴ，ＷｏｕｔＴを設定したならば、さらにバッテリ２６の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した温度依存値ＷｉｎＴ，ＷｏｕｔＴに出力制限用補正係数または入力制限用補正係数を乗じることによりバッテリ２６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定する。 If the upper limit temperature Tmax of the battery 26 is set, the temperature dependent values WinT and WoutT of the input / output limits Win and Wout of the battery 26 are set based on the set upper limit temperature Tmax and the battery temperature Tb. As shown in FIG. 2, the temperature dependent values WinT and WoutT are limited so as to gradually approach the value 0 when the battery temperature Tb becomes equal to or higher than the predetermined temperature, and set to the value 0 when the battery temperature Tb reaches the upper limit temperature Tmax. The In the embodiment, when the power excess time integrated value tad is equal to or less than the predetermined time tref and the upper limit temperature Tmax of the battery 26 is set to the first temperature T1 (see the broken line in the figure), the battery temperature Tb is equal to or higher than the predetermined temperature. Then, the temperature dependent values WinT and WoutT are set so as to change substantially in proportion to the battery temperature Tb and to have a value of 0 when the battery temperature Tb reaches the first temperature T1. On the other hand, when the electric power excess time integrated value tad exceeds the predetermined time tref, the upper limit temperature Tmax of the battery 26 is set to the second temperature T2 lower than the first temperature T1 (solid line in the figure). ) When the battery temperature Tb reaches a predetermined temperature, the temperature dependent values WinT and WoutT are changed so as to be proportional to the battery temperature Tb as in the case where the upper limit temperature Tmax is set to the first temperature T1. The value 0 is set when the battery temperature Tb reaches the second temperature T2. If the temperature dependent values WinT and WoutT are set in this way, the output limiting correction coefficient and the input limiting correction coefficient are further set based on the remaining capacity (SOC) of the battery 26, and the set temperature dependent values WinT and WoutT are set. The input / output limits Win and Wout of the battery 26 are set by multiplying the output limiting correction coefficient or the input limiting correction coefficient.
以上説明した実施例の電気自動車１０に備えられたる電池装置２０のように、バッテリ２６の充電電力が入力制限Ｗｉｎを超過した時間およびバッテリ２６の放電電力が出力制限Ｗｏｕｔを超過した時間である電力超過時間ｔｏｖをバッテリ温度Ｔｂに応じた重み付けを伴って積算することにより電力超過時間積算値ｔａｄを算出すれば、算出した電力超過時間積算値ｔａｄに基づいてバッテリ２６の劣化の度合を推定することが可能となり、電力超過時間積算値ｔａｄが大きいほどバッテリ２６の劣化が進行しているとみなすことができる。そして、実施例の電池装置２０では、電力超過時間積算値ｔａｄが所定時間ｔｒｅｆ以下であるときには、バッテリ２６の上限温度Ｔｍａｘを第１の温度Ｔ１に設定すると共に、電力超過時間積算値ｔａｄが所定時間ｔｒｅｆを上回っているときには、上限温度Ｔｍａｘを電力超過時間積算値ｔａｄが大きくなるほど第１の温度Ｔ１から低下させると共に第１の温度Ｔ１よりも低い第２の温度Ｔ２に収束するように設定する。このように、電力超過時間積算値ｔａｄが所定時間ｔｒｅｆ以下であってバッテリ２６の劣化が進行していないとみなされるときと、電力超過時間積算値ｔａｄが所定時間ｔｒｅｆを上回ってバッテリ２６が劣化しているとみなされるときとでバッテリ２６の上限温度Ｔｍａｘを変更することにより、電力超過時間積算値ｔａｄが所定時間ｔｒｅｆ以下であるときに上限温度Ｔｍａｘとして設定される第１の温度Ｔ１をバッテリ２６が長時間使用された時点を基準に定める必要がなくなり、第１の温度Ｔ１を高めに定めておくことでバッテリ２６が劣化していないときの使用温度範囲を拡げることができる。また、電力超過時間積算値ｔａｄが所定時間ｔｒｅｆを上回っているときに、上限温度Ｔｍａｘを電力超過時間積算値ｔａｄが大きくなるほど第１の温度Ｔ１から低下させると共に第１の温度Ｔ１よりも低い第２の温度Ｔ２に収束するように設定すれば、必要以上にバッテリ２６の使用温度範囲を狭めることなくバッテリ２６の保護を図ることができる。従って、この電池装置２０を備えた電気自動車１０では、バッテリ２６の保護を図りつつバッテリ２６の使用温度範囲を拡げることが可能となる。 As in the battery device 20 provided in the electric vehicle 10 of the embodiment described above, the power that is the time when the charging power of the battery 26 exceeds the input limit Win and the time when the discharging power of the battery 26 exceeds the output limit Wout If the power excess time integrated value tad is calculated by integrating the excess time tov with weighting according to the battery temperature Tb, the degree of deterioration of the battery 26 is estimated based on the calculated power excess time integrated value tad. Thus, it can be considered that the deterioration of the battery 26 progresses as the power excess time integrated value tad increases. In the battery device 20 of the embodiment, when the power excess time integrated value tad is equal to or less than the predetermined time tref, the upper limit temperature Tmax of the battery 26 is set to the first temperature T1 and the power excess time integrated value tad is set to the predetermined value. When the time tref is exceeded, the upper limit temperature Tmax is set so as to decrease from the first temperature T1 and converge to a second temperature T2 lower than the first temperature T1 as the power excess time integrated value tad increases. . As described above, when it is considered that the power excess time integrated value tad is equal to or less than the predetermined time tref and the deterioration of the battery 26 is not progressing, the power excess time integrated value tad exceeds the predetermined time tref and the battery 26 is deteriorated. By changing the upper limit temperature Tmax of the battery 26 between when it is considered that the battery has been operated, the first temperature T1 set as the upper limit temperature Tmax when the power excess time integrated value tad is equal to or less than the predetermined time tref It is not necessary to set the time when the battery 26 has been used for a long time as a reference, and the use temperature range when the battery 26 is not deteriorated can be expanded by setting the first temperature T1 higher. Further, when the power excess time integrated value tad exceeds the predetermined time tref, the upper limit temperature Tmax is decreased from the first temperature T1 as the power excess time integrated value tad increases and is lower than the first temperature T1. If the temperature is set so as to converge to the temperature T2, the battery 26 can be protected without unnecessarily narrowing the operating temperature range of the battery 26. Therefore, in the electric vehicle 10 including the battery device 20, it is possible to expand the operating temperature range of the battery 26 while protecting the battery 26.
ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、バッテリ２６が「二次電池」に相当し、温度センサ２７ｃが「温度検出手段」に相当し、図２の処理ブロックに従ってバッテリ２６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定する電子制御ユニット４０が「許容充放電電力設定手段」に相当し、バッテリ２６の充電電力が入力制限Ｗｉｎを超過した時間およびバッテリ２６の放電電力が出力制限Ｗｏｕｔを超過した時間である電力超過時間ｔｏｖをバッテリ温度Ｔｂに応じた重み付けを伴って積算した値である電力超過時間積算値ｔａｄを算出する電子制御ユニット４０が「電力超過時間積算手段」に相当し、電力超過時間積算値ｔａｄが所定時間ｔｒｅｆ以下であるときには、バッテリ２６の上限温度Ｔｍａｘを第１の温度Ｔ１に設定すると共に、電力超過時間積算値ｔａｄが所定時間ｔｒｅｆを上回っているときには、上限温度Ｔｍａｘを電力超過時間積算値ｔａｄが大きくなるほど第１の温度Ｔ１から低下させると共に第１の温度Ｔ１よりも低い第２の温度Ｔ２に収束するように設定する電子制御ユニット４０が「上限温度設定手段」に相当する。 Here, the correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the battery 26 corresponds to “secondary battery”, the temperature sensor 27 c corresponds to “temperature detection means”, and the electronic control unit sets the input / output limits Win and Wout of the battery 26 according to the processing block of FIG. 40 corresponds to “allowable charging / discharging power setting means”, and the power excess time tov, which is the time when the charging power of the battery 26 exceeds the input limit Win and the time when the discharging power of the battery 26 exceeds the output limit Wout, is defined as the battery temperature. The electronic control unit 40 for calculating the power excess time integrated value tad, which is a value integrated with weighting according to Tb, corresponds to “power excess time integrating means”, and the power excess time integrated value tad is equal to or less than the predetermined time tref. In some cases, the upper limit temperature Tmax of the battery 26 is set to the first temperature T1, and the power excess time integrated value tad is predetermined. When the time tref is exceeded, the upper limit temperature Tmax is set so as to decrease from the first temperature T1 as the power excess time integrated value tad increases and converge to a second temperature T2 lower than the first temperature T1. The electronic control unit 40 corresponds to “upper limit temperature setting means”.
ただし、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、実施例はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。 However, the correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. Therefore, the elements of the invention described in the column of means for solving the problems are not limited. In other words, the examples are merely specific examples of the invention described in the column for means for solving the problem, and the interpretation of the invention described in the column for means for solving the problem is described in the description of the column. Should be done on the basis.
以上、本発明を実施するため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。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all to such an Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is with various forms. Of course, it can be implemented.
本発明は、電池装置を備える電気自動車の製造産業に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in the manufacturing industry of electric vehicles equipped with battery devices.
１０ 電気自動車、２０ 電池装置、２２ モータ、２３ 回転角センサ、２４ インバータ、２６ バッテリ、２７ａ 電圧センサ、２７ｂ 電流センサ、２７ｃ 温度センサ、３０ａ，３０ｂ 駆動輪、３１ デファレンシャルギヤ、３２ 駆動軸、４０ 電子制御ユニット、４２ ＣＰＵ、４４ ＲＯＭ、４６ ＲＡＭ、５０ イグニッションスイッチ、５１ シフトレバー、５２ シフトポジションセンサ、５３ アクセルペダル、５４ アクセルペダルポジションセンサ、５５ ブレーキペダル、５６ブレーキペダルポジションセンサ、５８ 車速センサ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electric vehicle, 20 Battery apparatus, 22 Motor, 23 Rotation angle sensor, 24 Inverter, 26 Battery, 27a Voltage sensor, 27b Current sensor, 27c Temperature sensor, 30a, 30b Drive wheel, 31 Differential gear, 32 Drive shaft, 40 Electronics Control unit, 42 CPU, 44 ROM, 46 RAM, 50 ignition switch, 51 shift lever, 52 shift position sensor, 53 accelerator pedal, 54 accelerator pedal position sensor, 55 brake pedal, 56 brake pedal position sensor, 58 vehicle speed sensor.
Claims (1)
前記二次電池の充電電力が前記許容充電電力を超過した時間および該二次電池の放電電力が前記許容放電電力を超過した時間である電力超過時間を前記電池温度に応じた重み付けを伴って積算した値である電力超過時間積算値を算出する電力超過時間積算手段と、
前記電力超過時間積算値が所定時間以下であるときには、前記上限温度を第１の温度に設定すると共に、前記電力超過時間積算値が前記所定時間を上回っているときには、前記上限温度を該電力超過時間積算値が大きくなるほど前記第１の温度から低下させると共に前記第１の温度よりも低い第２の温度に収束するように設定する上限温度設定手段と、
を備える電池装置。 A chargeable / dischargeable secondary battery, temperature detection means for detecting a battery temperature which is the temperature of the secondary battery, and when the detected battery temperature is lower than an upper limit temperature allowed for use of the secondary battery Based on the remaining capacity of the secondary battery and the battery temperature, an allowable charge power that is an allowable power for charging the secondary battery and an allowable discharge power that is an allowable power for discharging the secondary battery are set. In addition, when the battery temperature is equal to or higher than the upper limit temperature, the battery device includes an allowable charge / discharge power setting means for setting the allowable charge power and the allowable discharge power to a value of 0,
The time when the charge power of the secondary battery exceeds the allowable charge power and the power excess time which is the time when the discharge power of the secondary battery exceeds the allowable discharge power are integrated with weighting according to the battery temperature. A power excess time integration means for calculating a power excess time integration value,
When the power excess time integrated value is less than or equal to a predetermined time, the upper limit temperature is set to a first temperature, and when the power excess time integrated value exceeds the predetermined time, the upper limit temperature is exceeded. Upper limit temperature setting means for setting so as to decrease from the first temperature and converge to a second temperature lower than the first temperature as the time integrated value increases;
A battery device comprising:
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