JP2011041441A - Charge power limit value calculating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両駆動電力供給用の電池について充電電力制限値を求める充電電力制限値演算装置に関する。 The present invention relates to a charging power limit value calculation device that determines a charging power limit value for a battery for supplying vehicle driving power.
電気自動車、ハイブリッド自動車等の電動車両が広く用いられている。電動車両は、モータジェネレータを備え、モータジェネレータの駆動力によって加速し、モータジェネレータの回生発電制動によって減速する。モータジェネレータに電力を供給し、モータジェネレータによる発電電力を回収するため、電動車両には繰り返し充放電が可能な二次電池が搭載される。 Electric vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles are widely used. The electric vehicle includes a motor generator, and is accelerated by a driving force of the motor generator and decelerated by regenerative power generation braking of the motor generator. In order to supply electric power to the motor generator and collect electric power generated by the motor generator, a secondary battery that can be repeatedly charged and discharged is mounted on the electric vehicle.
下記の特許文献1および特許文献2には、本発明が解決しようとする課題に関連して、電池の充放電電力を制限する技術について記載されている。また、下記の非特許文献1および特許文献2には、本発明に係る充放電制御に用いられる、電池の電気化学的モデルについて記載されている。
The following
電池の充電性能は、充電電力、電池温度等の使用条件に応じて変化する。そのため、一定の電力で充電を行うよう充電制御を行うと、許容され得る最大限の電力を以て電池を充電することができない等の問題が生じる。一方、電池は、過剰な電力で充電を行うと、充電容量が早期に低下する等、電池の寿命が短くなるという問題が生ずる。 The charging performance of the battery varies depending on usage conditions such as charging power and battery temperature. For this reason, when charge control is performed so that charging is performed with a constant power, there arises a problem that the battery cannot be charged with the maximum allowable power. On the other hand, when the battery is charged with excessive power, there arises a problem that the life of the battery is shortened, for example, the charge capacity is quickly reduced.
本発明はこのような課題に対してなされたものである。すなわち、車両駆動電力供給用の電池について充電電力制限値を求める充電電力制限値演算装置において、電池の使用条件や電池の状態および電池の充電特性に応じて最適に充電電力制限値を求めることを目的とする。 The present invention has been made for such a problem. That is, in a charging power limit value calculation device that calculates a charging power limit value for a battery for supplying vehicle driving power, an optimum charging power limit value is determined according to the use condition of the battery, the state of the battery, and the charging characteristics of the battery. Objective.
本発明は、車両駆動電力供給用の電池について充電電力制限値を求める充電電力制限値演算装置において、前記電池の電力授受状態を検出する使用状態検出部と、前記使用状態検出部の検出結果に基づいて、電池状態量を求める電池状態量推定部と、充電電流制限値を取得し、充電電流制限値の電流で電池を充電したときの充電可能電力を、前記電池状態量に基づいて求める第1充電可能電力予測部と、充電電圧制限値を取得し、充電電圧制限値の電圧で電池を充電したときの充電可能電力を、前記電池状態量に基づいて求める第2充電可能電力予測部と、前記電池の出力電圧と前記充電電圧制限値とを比較し、比較結果に応じて前記第1充電可能電力予測部によって求められた充電可能電力または前記第2充電可能電力予測部によって求められた充電可能電力のいずれかを選択し、充電可能電力の時間変化を示す充電可能電力特性を選択結果に基づいて求める選択部と、を備え、前記充電可能電力特性に基づく充電電力制限値を出力することを特徴とする。 The present invention provides a charge power limit value calculation device that calculates a charge power limit value for a battery for supplying vehicle driving power, a use state detection unit that detects a power transfer state of the battery, and a detection result of the use state detection unit. Based on the battery state quantity, a battery state quantity estimating unit that obtains a battery state quantity, a charge current limit value is obtained, and chargeable power when the battery is charged with the current of the charge current limit value is obtained based on the battery state quantity. A chargeable power predicting unit, a second chargeable power predicting unit that obtains a charge voltage limit value and obtains chargeable power when the battery is charged with the voltage of the charge voltage limit value based on the battery state quantity; The output voltage of the battery and the charge voltage limit value are compared, and the chargeable power obtained by the first chargeable power prediction unit or the second chargeable power prediction unit is obtained according to the comparison result. And a selection unit that selects a chargeable power characteristic indicating a change over time of the chargeable power based on a selection result, and sets a charge power limit value based on the chargeable power characteristic. It is characterized by outputting.
また、本発明に係る充電電力制限値演算装置においては、前記充電可能電力特性に基づいて、基準時刻から所定の時間が経過した時における充電可能電力を充電電力制限値として求める電力制限値設定部を備えることが好適である。 Further, in the charge power limit value calculation device according to the present invention, a power limit value setting unit that obtains chargeable power as a charge power limit value when a predetermined time has elapsed from a reference time based on the chargeable power characteristic. Is preferably provided.
また、本発明に係る充電電力制限値演算装置においては、前記選択部は、前記電池の出力電圧が前記充電電圧制限値未満であるときは、前記第1充電可能電力予測部によって求められた充電可能電力を選択することが好適である。 Moreover, in the charging power limit value calculating device according to the present invention, the selection unit is configured to obtain the charging obtained by the first chargeable power prediction unit when the output voltage of the battery is less than the charging voltage limit value. It is preferable to select the possible power.
また、本発明に係る充電電力制限値演算装置においては、前記使用状態検出部の検出結果に基づいて、前記電池の充電能力の劣化度を求める劣化度推定部と、前記劣化度推定部によって求められた劣化度が大きい程小さい充電電流制限値を定め、定められた充電電流制限値を前記第1充電可能電力予測部に与える許容電流設定部と、を備えることが好適である。 Further, in the charging power limit value calculation device according to the present invention, the deterioration level estimation unit that determines the deterioration level of the charging capacity of the battery and the deterioration level estimation unit based on the detection result of the use state detection unit. It is preferable to include a permissible current setting unit that determines a smaller charging current limit value as the deterioration degree is larger and provides the determined charging current limit value to the first chargeable power prediction unit.
また、本発明に係る充電電力制限値演算装置においては、前記使用状態検出部の検出結果に基づいて、前記電池の充電能力の劣化度を求める劣化度推定部と、前記劣化度推定部によって求められた劣化度が大きい程小さい充電電圧制限値を定め、定められた充電電圧制限値を前記第2充電可能電力予測部に与える許容電圧設定部と、を備えることが好適である。 Further, in the charging power limit value calculation device according to the present invention, the deterioration level estimation unit that determines the deterioration level of the charging capacity of the battery and the deterioration level estimation unit based on the detection result of the use state detection unit. It is preferable to include a permissible voltage setting unit that determines a charging voltage limit value that is smaller as the degree of deterioration is greater, and that provides the determined charging voltage limit value to the second chargeable power prediction unit.
また、本発明に係る充電電力制限値演算装置においては、前記劣化度推定部によって求められた劣化度が大きい程小さい充電電流制限値を定め、定められた充電電流制限値を前記第1充電可能電力予測部に与える許容電流設定部、を備えることが好適である。 In the charging power limit value calculation device according to the present invention, a smaller charging current limit value is determined as the deterioration degree obtained by the deterioration degree estimating unit is larger, and the predetermined charging current limit value can be charged in the first charge. It is preferable to include an allowable current setting unit to be provided to the power prediction unit.
また、本発明に係る充電電力制限値演算装置においては、前記電池状態量に基づいて前記電池の充電深度を求め、求められた充電深度が大きい程小さい充電電流制限値を定め、定められた充電電流制限値を前記第1充電可能電力予測部に与える許容電流設定部、を備えることが好適である。 Further, in the charging power limit value calculation device according to the present invention, the charging depth of the battery is obtained based on the battery state quantity, and a smaller charging current limit value is determined as the obtained charging depth is larger. It is preferable to include an allowable current setting unit that supplies a current limit value to the first chargeable power prediction unit.
また、本発明に係る充電電力制限値演算装置においては、前記電池状態量に基づいて前記電池の充電深度を求め、求められた充電深度が大きい程小さい充電電圧制限値を定め、定められた充電電圧制限値を前記第2充電可能電力予測部に与える許容電圧設定部、を備えることが好適である。 Further, in the charging power limit value calculation device according to the present invention, the charging depth of the battery is determined based on the battery state quantity, and the charging voltage limit value is set to be smaller as the determined charging depth is larger, and the determined charging is performed. It is preferable that an allowable voltage setting unit that provides a voltage limit value to the second chargeable power prediction unit is provided.
また、本発明に係る充電電力制限値演算装置においては、前記電池状態量に基づいて前記電池の充電深度を求め、求められた充電深度が大きい程小さい充電電流制限値を定め、定められた充電電流制限値を前記第1充電可能電力予測部に与える許容電流設定部、を備えることが好適である。 Further, in the charging power limit value calculation device according to the present invention, the charging depth of the battery is obtained based on the battery state quantity, and a smaller charging current limit value is determined as the obtained charging depth is larger. It is preferable to include an allowable current setting unit that supplies a current limit value to the first chargeable power prediction unit.
また、本発明に係る充電電力制限値演算装置においては、前記電池に流れる電流を変化させる電池電流制御部と、前記電池電流制御部による電流変化に対する前記電池の出力電圧の変化に基づいて、前記電池の特性定数を求める電池特性決定部と、を備え、前記電池状態量推定部は、前記電池特性決定部によって求められた特定定数に基づいて電池状態量を求め、前記第1および第2充電可能電力予測部は、前記電池決定部によって求められた特定定数に基づいて充電可能電力を求めることが好適である。 Further, in the charging power limit value calculation device according to the present invention, based on the battery current control unit that changes the current flowing through the battery, and the change in the output voltage of the battery with respect to the current change by the battery current control unit, A battery characteristic determining unit for determining a battery characteristic constant, wherein the battery state quantity estimating unit obtains a battery state quantity based on the specific constant obtained by the battery characteristic determining unit, and the first and second charging It is preferable that the possible power prediction unit obtains the chargeable power based on the specific constant obtained by the battery determination unit.
本発明によれば、電池の使用条件に応じて最適に電池の充電電力制限値を求めることができる。 According to the present invention, the charging power limit value of the battery can be optimally determined according to the use condition of the battery.
図1に本発明の第1の実施形態に係る車両用電力制御システムの構成を示す。車両用電力制御システムは、電池10の電力をモータジェネレータ14に供給して車両を駆動し、モータジェネレータ14の発電電力によって電池10を充電して車両を回生制動する。電池10には、繰り返し充放電が可能なリチウムイオン電池等を用いることができる。
FIG. 1 shows a configuration of a vehicle power control system according to a first embodiment of the present invention. The vehicle power control system supplies the electric power of the
操作部16は、アクセルペダル、ブレーキペダル等を含み、ユーザの操作に応じた操作指令情報を電力制御装置12に出力する。
The
電力制御装置12は、モータジェネレータ14と電池10との間で、各印加電圧を調整しつつ交流直流変換を行う。電力制御装置12は、操作指令情報に応じてモータジェネレータ14に加速トルクを発生させるときは、電池10からモータジェネレータ14に電力が供給されるよう、電池10およびモータジェネレータ14に印加される電圧を調整する。また、電力制御装置12は、操作指令情報に基づきモータジェネレータ14に回生制動トルクを発生させるときは、モータジェネレータ14から電池10に電力が供給されるよう、電池10およびモータジェネレータ14に印加される電圧を調整する。
The
モータジェネレータ14から電池10に電力が供給されることによって、電池10は電荷を充電する。このとき、電力制御装置12は、電力制限値演算装置24が出力する充電電力制限値Winを超えないよう電池10に供給される充電電力を調整する。
When electric power is supplied from the
車両用電力制御システムは、電力制限値演算装置24が充電電力制限値Winを求めるため、電池10に流れる電流を測定する電流センサ18、電池10の出力電圧を測定する電圧センサ20、および電池10の温度を測定する温度センサ22を備える。電流センサ18は測定結果を電池電流測定値Ibとして電力制限値演算装置24に出力し、電圧センサ20は測定結果を電池電圧測定値Vbとして電力制限値演算装置24に出力する。また、温度センサ22は測定結果を電池温度測定値Tbとして電力制限値演算装置24に出力する。
The vehicle power control system includes a
電力制限値演算装置24は、電池電流測定値Ib、電池電圧測定値Vb、および電池温度測定値Tbに基づいて、充電電力制限値Winを求め電力制御装置12に出力する。
Based on the battery current measurement value Ib, the battery voltage measurement value Vb, and the battery temperature measurement value Tb, the power limit
図2に第1実施例に係る電力制限値演算装置24の構成を示す。電池状態量推定部26が実行する処理を説明するため、ここでは、電池10の電気化学的モデルの例について特許文献2の内容に基づき説明する。
FIG. 2 shows the configuration of the power limit
電池10は、複数の電池セルの直列接続によって構成することができる。図3に電池セルの構成を示す。電池セルは、負極40、セパレータ44、および正極42を備える。セパレータ44は、負極40と正極42との間に設けられた樹脂に電解液を浸透させることで構成される。
The
負極40および正極42は、球状の活物質の集合体で構成される。負極40の活物質46の界面上では、リチウムイオンLi+および電子e-を放出または吸収する化学反応が行われる。一方、正極42の活物質48の界面上では、リチウムイオンLi+および電子e-を吸収または放出する化学反応が行われる。
The
負極40には負極端子54との間で電子e-を導く負極コレクタ50が設けられ、正極42には正極端子56との間で電子e-を導く正極コレクタ52が設けられる。負極コレクタ50および正極コレクタ52に用いる金属材料は、イオン化傾向の大小関係に基づき決定される。一般的には、負極コレクタ50は銅で構成され、正極コレクタ52はアルミニウムで構成される。
The
セパレータ44を介して正極42と負極40との間でリチウムイオンLi+が授受されることで、電池セルには、正極端子56から流出し外部回路58を介して負極端子54に流入する充電電流、または、負極端子54から流出し外部回路58を介して正極端子56に流入する放電電流が流れる。
When the lithium ions Li + are exchanged between the
電池セルの電気化学的モデルについて図3を参照して説明する。放電時には、負極40の活物質46からは電子e-が負極コレクタ50に放出され、負極40の活物質46内のリチウム原子LiはリチウムイオンLi+となる。これと共に負極40の活物質46からはリチウムイオンLi+がセパレータ44中の電解液に放出される。そして、正極42の活物質48は、電解液からリチウムイオンLi+を取込むと共に正極コレクタ52から電子e-を吸収し、正極42の活物質48の内部にリチウム原子Liを取込む。これによって、正極コレクタ52から流出し外部回路58を介して負極コレクタ50に流入する放電電流が流れる。
An electrochemical model of the battery cell will be described with reference to FIG. At the time of discharging, electrons e − are emitted from the
一方、充電時には、正極42の活物質48から電子e-が正極コレクタ52に放出されると共に、正極42の活物質48からリチウムイオンLi+がセパレータ44中の電解液に放出される。そして、負極40の活物質46は、電解液からリチウムイオンLi+を取込むと共に負極コレクタ50から電子e-を吸収し、負極40の活物質46の内部にリチウム原子Liを取込む。これによって、負極コレクタ50から流出し外部回路58を介して正極コレクタ52に流入する充電電流が流れる。
On the other hand, at the time of charging, electrons e − are released from the
電気化学的モデルの解析には、充放電時における活物質46および48の各表面での電極反応、活物質46および48の各内部でのリチウムイオンの径方向への拡散、電解液中のリチウムイオンの拡散、各部位での電位分布等についての電池モデル式を用いる。電池モデル式は、以下の(M1)式〜(M15)式によって表される。これらの式の詳細については非特許文献1に記載されている。
For the analysis of the electrochemical model, the electrode reaction on each surface of the
図3に、(M1)式〜(M15)式で用いられる電池モデルパラメータを掲載する。 FIG. 3 shows battery model parameters used in equations (M1) to (M15).
(M1)式〜(M3)式は電極反応を示す式であり、バトラーボルマーの式と称される。(M1)式において交換電流密度i0は、活物質の界面におけるリチウムイオン濃度の関数で与えられる(詳細は非特許文献1参照)。また、αaは正極における電極反応の移動係数を示し、αcは負極における電極反応の移動係数を示す。(M2)式は(M1)式におけるηを与え、(M3)式は(M2)式におけるUを与える。
The formulas (M1) to (M3) are formulas indicating an electrode reaction, and are called Butler-Volmer formulas. In the equation (M1), the exchange current density i 0 is given as a function of the lithium ion concentration at the interface of the active material (refer to
(M4)式〜(M6)式は電解液中でのリチウムイオン保存則を示す。(M5)式は電解液中での実効拡散係数の定義を示し、(M6)式は反応電流jLiが電極の単位体積あたりの活物質表面積asと(M1)式に示された輸送電流密度/inとの積で与えられることを示す。なお、反応電流jLiの電極全体での体積積分は、電池セルに流れる電流Iに対応する。 Equations (M4) to (M6) represent the law of conservation of lithium ions in the electrolyte. The equation (M5) shows the definition of the effective diffusion coefficient in the electrolyte, and the equation (M6) shows that the reaction current j Li is the active material surface area a s per unit volume of the electrode and the transport current shown in the equation (M1). It indicates that given by the product of the density / i n. The volume integral of the reaction current j Li over the entire electrode corresponds to the current I flowing through the battery cell.
(M7)式および(M8)式は、固層中でのリチウムイオン保存則を示す。(M7)式は球体の活物質中での拡散方程式を示し、(M8)式は、電極単位体積あたりの活物質表面積asを示す。 Equations (M7) and (M8) indicate the conservation law of lithium ions in the solid layer. (M7) equation represents the diffusion equation in an active material in the sphere shows (M8) expression per electrode unit volume active material surface area a s.
(M9)式〜(M11)式は、電解液中での電荷保存則に基づくものである。これらの式より電解液中での電位が示される。 Expressions (M9) to (M11) are based on the law of conservation of charge in the electrolyte. These equations show the potential in the electrolyte.
(M10)式は実効イオン伝導率κeffを示し、(M11)式は電解液中での拡散導電係数κD effを示す。 The equation (M10) represents the effective ionic conductivity κ eff and the equation (M11) represents the diffusion conductivity coefficient κ D eff in the electrolytic solution.
(M12)式および(M13)式は、活物質での電荷保存則に基づくものである。これらの式より固層中での電位が示される。 Equations (M12) and (M13) are based on the law of conservation of charge in the active material. These formulas show the potential in the solid layer.
(M14)式および(M15)式は熱エネルギ保存則に基づくものである。これらの式により、充放電現象による電池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。 Equations (M14) and (M15) are based on the thermal energy conservation law. By these equations, it becomes possible to analyze a local temperature change inside the battery due to a charge / discharge phenomenon.
(M1)〜(M15)の電池モデル式は上記非特許文献1に基づくものであるので、各式の詳細な説明については、非特許文献1を援用する。
Since the battery model formulas (M1) to (M15) are based on
図4に示した電池モデルパラメータは、(M1)〜(M15)の電池モデル式を連立させることで求めることができる。すなわち、(M1)式〜(M15)式を、活物質、および電解液中の各点において境界条件が満たされるよう差分方程式を逐次解くことにより、図4に示した電池モデルパラメータのうち未知のものを逐次算出することができる。この際、図4に示した電池モデルパラメータのうちいずれを既知量とし、いずれを未知量とするかは、数値解析の理論において可能な限り任意とすることができる。なお、各活物質内でのリチウムイオン濃度は、活物質の半径rの関数とされ、その周方向ではリチウムイオン濃度は一様なものとして扱われる。 The battery model parameters shown in FIG. 4 can be obtained by combining battery model expressions (M1) to (M15). That is, the unknown equation among the battery model parameters shown in FIG. 4 is obtained by sequentially solving the equation (M1) to (M15) so that the boundary condition is satisfied at each point in the active material and the electrolytic solution. Things can be calculated sequentially. In this case, which of the battery model parameters shown in FIG. 4 is a known amount and which is an unknown amount can be arbitrarily determined in the theory of numerical analysis. The lithium ion concentration in each active material is a function of the radius r of the active material, and the lithium ion concentration is treated as uniform in the circumferential direction.
電池状態量推定部26は、電池電流測定値Ib、電池電圧測定値Vb、電池温度測定値Tb、および電池モデルパラメータに基づいて電池状態量BSを求める。ここで、電池状態量BSは、電池モデルパラメータのうち、固層中の電位φs、電解液中の電位φe、活物質のリチウムイオン濃度cs、電解液のリチウムイオン濃度ce、および活物質界面でのリチウムイオン濃度cseの組からなる物理化学量である。
The battery state
電池状態量推定部26は、(M1)〜(M15)の電池モデル式に基づき電池状態量BS(φs、φe、cs、ce、およびcse)を求め、その電池状態量BSを第1充電可能電力予測部28および第2充電可能電力予測部36に出力する。
The battery state
充電許容電流設定部30は、一定電流で充電する場合の充電電流制限値Icを決定し第1充電可能電力予測部28に出力する。ここで、充電電流制限値とは、第1充電可能電力予測部28の演算用に設定する演算上の値をいう。
The charge allowable
図5(a)に充電電流制限値の波形の例を示す。図5(a)の横軸は時間を示し縦軸は充電電流制限値を示す。図5(a)に示す充電電流制限値は、基準時刻t0に電池電流測定値Ibから充電電流制限値Icに増加する。 FIG. 5A shows an example of a waveform of the charging current limit value. The horizontal axis of Fig.5 (a) shows time, and a vertical axis | shaft shows a charging current limiting value. The charging current limit value shown in FIG. 5 (a) increases from the battery current measured value Ib to the charging current limit value Ic at the reference time t0.
第1充電可能電力予測部28は、電池状態量BS、電池温度測定値Tbを初期値とし、充電電流制限値Icで一定電流充電した場合の電池10の出力電圧Vの時間変化を、上記(M1)式〜(M15)式に基づいて予測する。この際、充電電流制限値Icによって与えられる電流は、反応電流jLiの電極全体での体積積分に対応付けられる。また、電池10の出力電圧Vは、固層中の電位φs、反応電流jLi、および固層中電子伝導度σとの間に成立する周知の物理的関係に基づいて求められる。第1充電可能電力予測部28は、求められた電圧Vおよび充電電流制限値に基づいて充電可能電力の時間変化を示す充電可能電力特性を求める。
The first chargeable
図5(a)に示される充電電流に基づいて、第1充電可能電力予測部28が求めた充電可能電力特性の例を図5(b)に示す。図5(b)の横軸は時間を示し縦軸は充電可能電力を示す。この例では、充電可能電力特性によって示される値は、時間の経過と共に増加する。
FIG. 5B shows an example of chargeable power characteristics obtained by the first chargeable
一方、充電許容電圧設定部34は、一定の充電電圧制限値Vcを第2充電可能電力予測部36および選択部32に出力する。ここで、充電電圧制限値とは、第2充電可能電力予測部36および選択部32の処理用に設定する演算上の値である。
On the other hand, the allowable charging
図6(a)に充電電圧制限値の時間波形を示す。図6(a)の横軸は時間を示し縦軸は充電電圧制限値を示す。充電電圧制限値は一定の値Vcをとる。 FIG. 6A shows a time waveform of the charging voltage limit value. In FIG. 6A, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the charging voltage limit value. The charging voltage limit value has a constant value Vc.
第2充電可能電力予測部36は、電池状態量BS、電池温度測定値Tbを初期値とし、充電電圧制限値Vcで定電圧充電した場合に電池10に流れる電流Iの時間変化を、上記(M1)式〜(M15)式に基づいて予測する。この際、充電電圧制限値、固層中の電位φs、反応電流jLi、および固層中電子伝導度σとの間に成立する周知の物理的関係が用いられる。また、電流Iは、反応電流jLiの電極全体での体積積分に基づいて求められる。第2充電可能電力予測部36は、求められた電流Iおよび充電電圧制限値に基づいて充電可能電力の時間変化を示す充電可能電力特性を求める。第2充電可能電力予測部36は、充電可能電力特性データを選択部32に出力する。
The second chargeable
図6(a)に示される充電電圧制限値に基づいて、第2充電可能電力予測部36が求めた充電可能電力特性の例を図6(b)に示す。図6(b)の横軸は時間を示し縦軸は充電可能電力を示す。この例では、充電可能電力特性によって示される値は、時間の経過と共に減少する。
FIG. 6B shows an example of the chargeable power characteristic obtained by the second chargeable
選択部32は、電池電圧測定値Vbと充電電圧制限値Vcとを比較する。そして、電池電圧測定値Vbが充電電圧制限値Vc未満であるときには、第1充電可能電力予測部28が出力する充電可能電力特性によって与えられる値を充電電力制限値Winとして出力する。一方、電池電圧測定値Vbが充電電圧制限値Vcに達したときには、選択部32は、第2充電可能電力予測部36が出力する充電可能電力特性によって与えられる値を充電電力制限値Winとして出力する。電力制御装置12は、充電電力制限値Winを超えないよう電池10を充電制御する。
The
図2に示す構成では、充電電力制限値Winが、電池10を充電する回路の許容電力以上の値となる場合がある。そこで、図7に示す第2実施例のように、電力制限値設定部38を設けてもよい。図2に示す構成部と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
In the configuration illustrated in FIG. 2, the charge power limit value Win may be a value that is greater than or equal to the allowable power of the circuit that charges the
電力制限値設定部38は、選択部32から出力された充電可能電力特性データに基づいて充電電力制限値Winを求める。ここで、電力制限値設定部38は、充電電力制限値を求めるための所定のWin演算用時間tcを予め記憶しているものとする。電力制限値設定部38は、充電可能電力特性データを参照し、基準時刻t0からWin演算用時間tcが経過したときにおける充電可能電力を充電電力制限値Winとして求める。電力制限値設定部38は、充電電力制限値Winを電力制御装置12に出力する。
The power limit
第1充電可能電力予測部28が出力する充電可能電力特性データが電力制限値設定部38に出力された場合には、図5(b)に示すように、基準時刻t0からWin演算用時間tcが経過したときの縦軸の値が充電電力制限値Winとして求められる。また、第2充電可能電力予測部36が出力する充電可能電力特性データが電力制限値設定部38に出力された場合には、図6(b)に示すように、基準時刻t0からWin演算用時間tcが経過したときの縦軸の値が充電電力制限値Winとして求められる。
When the chargeable power characteristic data output by the first chargeable
電力制限値演算装置24は、充電電力制限値Winを求める処理を所定の時間Tdごとに行い、充電電力制限値Winを時間間隔Tdで電力制御装置12に出力する。電力制御装置12は、充電電力制限値Winを超えないよう電池10を充電制御する。
The power limit
Win演算用時間tcを、充電電力制限値Winを求める時間間隔Tdより長くすることで、時々刻々と変化する電池10の電池状態量BSおよび電池温度測定値Tbに応じて、各演算時点より時間tcだけ先の充電電力制限値Winを適応的に求めることができる。これによって、電池10の電池状態量BSおよび電池温度測定値Tbに応じたできる限り大きい電力を以て電池10を充電することができる。
By making the Win calculation time tc longer than the time interval Td for obtaining the charging power limit value Win, the time from each calculation time point depends on the battery state quantity BS and the battery temperature measurement value Tb of the
第1充電可能電力予測部28による充電可能電力特性が示す値は充電電流制限値Icを大きくする程大きくなり、求められる充電電力制限値Winは大きくなる。さらに、図5(b)に示されるように、充電可能電力特性が示す値はWin演算用時間tcを長くする程大きくなり、求められる充電電力制限値Winは大きくなる。
The value indicated by the chargeable power characteristic by the first chargeable
また、第2充電可能電力予測部36による充電可能電力特性が示す値は充電電圧制限値Vcを大きくする程大きくなり、求められる充電電力制限値Winは大きくなる。さらに、図6(b)に示されるように、充電可能電力特性が示す値はWin演算用時間tcを短くする程大きくなり、求められる充電電力制限値Winは大きくなる。
Further, the value indicated by the chargeable power characteristic by the second chargeable
ここで、電池を所定の充電深度まで充電するのに要する時間は、充電電力が大きい程短くなる一方、所定値以上の充電容量を維持できる期間等で定義される電池の寿命は、充電電力が大きい程短くなる。したがって、充電電流制限値Ic、充電電圧制限値VcおよびWin演算用時間tcは、電池10の寿命と充電時間の迅速性とを鑑みて実験等に基づいて決定することが好ましい。
Here, the time required to charge the battery to a predetermined charging depth is shorter as the charging power is larger, while the battery life defined by a period in which a charging capacity of a predetermined value or more can be maintained is the charging power. The larger the size, the shorter. Therefore, it is preferable that the charging current limit value Ic, the charging voltage limit value Vc, and the Win calculation time tc are determined based on experiments or the like in view of the life of the
このような構成によれば、電池10の充電が行われているときに、電池10の出力電圧が充電電圧制限値Vc未満であるときは、第1充電可能電力予測部28が出力する充電可能電力特性データに基づいて充電電力制限値Winが求められる。一方、電池10の出力電圧が充電電圧制限値Vcに達した時から、第2充電可能電力予測部36が出力する充電可能電力特性データに基づいて充電電力制限値Winが求められる。
According to such a configuration, when the
すなわち、電池10の出力電圧が充電電圧制限値Vcに達するまでの間は、充電電流制限値Icの電流を充電電流として電池10が充電されるものとして充電電力制限値Winを求めることにより、電池10に対する電気的負担を低減することができる。一方、電池10の出力電圧が充電電圧制限値Vcに達した後は、出力電圧が充電電圧制限値Vcに維持されつつ電池10が充電されるものとして充電電力制限値Winを求めることにより、できるだけ大きな充電電力を以て電池10を充電して迅速な充電をすることができる。これによって、電池10への電気的負担を抑えつつ迅速な充電を行うことができる。
That is, until the output voltage of the
なお、一つの充電可能電力特性が求められる途中で選択部32における選択状態が切り換わった場合における、電池電流測定値Ib、電池電圧測定値Vbおよび充電可能電力の各時間波形の例を、それぞれ、図8(a)、(b)および(c)に示す。これらの図は、基準時刻t0から時刻t1までの間、電池電圧測定値Vbが充電電圧制限値未満であり、時刻t1以降に電池電圧測定値Vbが充電電圧制限値に達した場合を示す。
It should be noted that examples of time waveforms of the battery current measurement value Ib, the battery voltage measurement value Vb, and the chargeable power when the selection state in the
図9に第3実施例に係る電力制限値演算装置24の構成を示す。この実施例では、充電許容電圧設定部60が、電池状態量BSに基づいて充電電圧制限値Vcを求め、充電許容電流設定部30が、電池状態量BSに基づいて充電電流制限値Icを求める。図7に示した第2実施例の構成部と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 9 shows the configuration of the power limit
電池状態量推定部26は、電池状態量BSおよび電池状態量BSから求めた電池10の充電深度を第1充電可能電力予測部28、第2充電可能電力予測部36、充電許容電流設定部30および充電許容電圧設定部60に出力する。充電許容電圧設定部60は、上記(M1)式〜(M15)式を用い、電池状態量BSに基づいて電池10の充電深度を求める。ここで、充電深度とは、満充電時の充電電荷量に対する現時点で充電されている電荷量の割合を示す量をいう。電気化学的モデルにおいては、充電深度は、負極40の活物質46内のリチウム原子数により求めることができる。
The battery state
充電許容電流設定部30は、充電深度と充電電流制限値Icとを対応付けた充電深度対電流制限値テーブルを記憶し、充電許容電圧設定部60は、充電深度と充電電圧制限値Vcとを対応付けた充電深度対電圧制限値テーブルを記憶している。充電許容電流設定部30および充電許容電圧設定部60は、これらのテーブルを参照し、充電深度に対応する充電電流制限値Icおよび充電電圧制限値Vcを求める。
The charge allowable
充電許容電流設定部30は、充電電流制限値Icを第1充電可能電力予測部28に出力し、充電許容電圧設定部60は、充電電圧制限値Vcを第2充電可能電力予測部36および選択部32に出力する。
The chargeable
図10に、充電深度対電流制限値テーブルが示す関係の例をグラフによって示す。図10の横軸は充電深度を示し縦軸は充電電流制限値Icを示す。図10の例では、充電深度が所定の閾値SOCt未満のときは、充電深度の変化に対し充電電流制限値Icを一定とする。一方、充電深度が所定の閾値SOCt以上のときは、充電深度が増加すると共に充電電流制限値Icを減少させる。 In FIG. 10, the example of the relationship which a charging depth vs. current limiting value table shows is shown with a graph. The horizontal axis of FIG. 10 indicates the charging depth, and the vertical axis indicates the charging current limit value Ic. In the example of FIG. 10, when the charging depth is less than the predetermined threshold SOCt, the charging current limit value Ic is constant with respect to the change in the charging depth. On the other hand, when the charging depth is equal to or greater than the predetermined threshold SOCt, the charging depth increases and the charging current limit value Ic is decreased.
充電深度SOC1およびSOC2の間に、SOCt<SOC1<SOC2の関係があるとき、それぞれに対応する充電電流制限値Ic1およびIc2の関係は、Ic1>Ic2となる。これによって、充電許容電流設定部30が出力する充電電流制限値・時間波形データによって示される充電電流制限値の時間波形は、それぞれ、図11(a)の時間波形62−1および62−2のようになる。そして、図11(a)の時間波形62−1および62−2に対応して、第1充電可能電力予測部28において求められる充電可能電力特性は、それぞれ、図11(b)の特性64−1および64−2のようになる。特性64−1および64−2からは、Win演算用時間tcに対して、それぞれ、充電電力制限値Win1AおよびWin2Aが求められる。これらの充電電力制限値には、Win1A>Win2Aの関係がある。
When there is a relationship SOCt <SOC1 <SOC2 between the charging depths SOC1 and SOC2, the relationship between the charging current limit values Ic1 and Ic2 corresponding to each is Ic1> Ic2. As a result, the time waveform of the charge current limit value indicated by the charge current limit value / time waveform data output by the charge allowable
また、図12に、充電深度対電圧制限値テーブルが示す関係の例をグラフによって示す。図12の横軸は充電深度を示し縦軸は充電電圧制限値Vcを示す。図12の例では、充電深度が所定の閾値SOCt未満のときは、充電深度の変化に対し充電電圧制限値Vcを一定とする。一方、充電深度が所定の閾値SOCt以上のときは、充電深度を増加すると共に充電電圧制限値Vcを減少させる。 FIG. 12 is a graph showing an example of the relationship indicated by the charging depth versus voltage limit value table. The horizontal axis of FIG. 12 indicates the charging depth, and the vertical axis indicates the charging voltage limit value Vc. In the example of FIG. 12, when the charging depth is less than the predetermined threshold SOCt, the charging voltage limit value Vc is fixed with respect to the change in the charging depth. On the other hand, when the charging depth is equal to or greater than the predetermined threshold SOCt, the charging depth is increased and the charging voltage limit value Vc is decreased.
充電深度SOC1およびSOC2にそれぞれ対応する充電電圧制限値Vc1およびVc2の関係は、Vc1>Vc2となる。これによって、充電許容電流設定部30が出力する充電電圧制限値の時間波形は、それぞれ、図13(a)の時間波形66−1および66−2のようになる。そして、図13(a)の時間波形66−1および66−2に対応して、第2充電可能電力予測部36において求められる充電可能電力特性は、それぞれ、図13(b)の特性68−1および68−2のようになる。特性68−1および68−2からは、Win演算用時間tcに対して、それぞれ、充電電力制限値Win1BおよびWin2Bが求められる。これらの充電電力制限値には、Win1B>Win2Bの関係がある。
The relationship between the charging voltage limit values Vc1 and Vc2 corresponding to the charging depths SOC1 and SOC2 is Vc1> Vc2. As a result, the time waveforms of the charge voltage limit value output by the charge allowable
一つの充電可能電力特性が求められる途中で選択部32における選択状態が切り換わった場合における、電池電流測定値Ib、電池電圧測定値Vbおよび充電可能電力の各時間波形の例を、それぞれ、図14(a)、(b)および(c)に示す。これらの図は、基準時刻t0から時刻t1までの間、電池電圧測定値Vbが充電電圧制限値未満であり、時刻t1以降に電池電圧測定値Vbが充電電圧制限値に達した場合を示す。図14(c)における時刻t1より前の特性70−1および70−2は、それぞれ、図11(b)における特性64−1および64−2に相当する。図14(c)における時刻t1以降の特性72−1および72−2は、それぞれ、図13(b)における特性68−1および68−2に相当する。
Examples of respective time waveforms of the battery current measurement value Ib, the battery voltage measurement value Vb, and the chargeable power when the selection state in the
このように、本実施例では、充電許容電圧設定部60は、充電深度が所定の閾値以上となったときには、充電深度が大きい程値が小さくなるよう、充電電流制限値Icおよび充電電圧制限値Vcが求められる。これによって、充電深度が所定の閾値以上となったときには、充電深度が大きい程充電電力制限値Winを小さくすることができる。
Thus, in this embodiment, the charge allowable
一般に、電池は、充電深度が大きい場合には迅速な充電を要さない場合が多い。したがって、本実施例によれば、充電深度が所定の閾値以上であるときには充電電力を小さくし、電池10への電気的負担を小さくすることができる。
In general, batteries often do not require quick charging when the charging depth is large. Therefore, according to the present embodiment, when the charging depth is equal to or greater than the predetermined threshold value, the charging power can be reduced and the electrical burden on the
なお、ここでは、充電深度を用いた処理について説明したが、電池状態量BSから求め得る電池10の充電状態を示すその他の量を用いても同様の処理を行うことができる。
Here, the processing using the charging depth has been described, but the same processing can be performed using other amounts indicating the charging state of the
図15に本発明の別の実施形態に係る車両用電力制御システムの構成を示す。図1の車両用電力制御システムの構成部と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。電池診断/電力制限値演算装置76は電池診断モード時に電池10に流れる電流を変化させ、これに伴う電池10の出力電圧の変化に基づいて電池10の電池モデルパラメータ、電池10の劣化度等を求める。そして、求められた電池モデルパラメータ、劣化度等を用い(M1)式〜(M15)式より充電電力制限値Winを求める。
FIG. 15 shows the configuration of a vehicle power control system according to another embodiment of the present invention. The same components as those of the vehicle power control system of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The battery diagnosis / power limit
図16に第1実施例に係る電池診断/電力制限値演算装置76の構成を示す。図2に示す電力制限値演算装置24と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。この実施例は、電池10の交換電流密度i0および拡散係数Dsを測定する電池特性決定部78を備える。
FIG. 16 shows the configuration of the battery diagnosis / power limit
電池10の両端には、それぞれモード切り換えスイッチ74が接続される。モード切り換えスイッチ74は、通常走行モード時には、電池10を電力制御装置12に接続する。一方、電池診断モード時には、電池10を電池診断/電力制限値演算装置76に接続する。電池診断モード時に、電池診断/電力制限値演算装置76は、電池10に流れる電流の時間波形が、例えば、図17(a)に示す時間波形となるよう、電池10に流れる電流の制御を行う。図17(a)の横軸は時間を示し縦軸は電池10に流れる充電電流を示す。図17(a)の電流時間波形は、時刻t1で電池10の充電電流がある初期値I1から診断電流値I2となり、その後時刻t2まで診断電流値I2を維持した後、初期値I1に戻る。図17(b)に、このときの電池電圧測定値Vbpの時間波形の例を示す。横軸は時間を示し縦軸は電池電圧測定値Vbpを示す。
A
電池特性決定部78は、図17(a)のように電池10の電流が変化したときにおける電池電圧測定値Vbp、電池電流測定値Ibp、および電池温度測定値Tbpの各時間変化に基づいて、図4に掲げる電池モデルパラメータのうち交換電流密度i0および拡散係数Dsを求める。
The battery
電池特性決定部78は、求められた交換電流密度i0および拡散係数Dsを、電池状態量推定部26、第1充電可能電力予測部28、および第2充電可能電力予測部36に出力する。
The battery
電池状態量推定部26は、先に用いていた交換電流密度i0および拡散係数Dsを、電池特性決定部78から新たに与えられた交換電流密度i0および拡散係数Dsに更新し、電池状態量BSを求める。第1充電可能電力予測部28および第2充電可能電力予測部36は、先に用いていた交換電流密度i0および拡散係数Dsを、電池特性決定部78から新たに与えられた交換電流密度i0および拡散係数Dsに更新し、充電可能電力特性を求める。
The battery state
本実施例によれば、経時変化等により電池10の交換電流密度i0および拡散係数Dsが変化した場合であっても、変化後の交換電流密度i0および拡散係数Dsを用いて適切な充電制御を行うことができる。
According to this embodiment, even when the exchange current density i 0 and the diffusion coefficient D s of the
電池診断モードの処理は、イグニッションオン時等、車両用電力制御システムが動作可能な状態で車両が停止している時に行うことが好適である。 The processing in the battery diagnosis mode is preferably performed when the vehicle is stopped with the vehicle power control system operable, such as when the ignition is on.
図18に第2実施例に係る電池診断/電力制限値演算装置76の構成を示す。この実施例では、劣化度推定部80が、電池診断モード時の測定電池電流Ibp、測定電池電圧Vbp、および測定電池温度Tbpに基づいて電池10の劣化度を求め、充電許容電流設定部30および充電許容電圧設定部82に出力する。充電許容電流設定部30は、劣化度に基づいて充電電流制限値Icを求め第1充電可能電力予測部28に出力する。充電許容電圧設定部82は、劣化度に基づいて充電電圧制限値Vcを求め、第2充電可能電力予測部36および選択部32に出力する。図16に示した第1実施例の構成部と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 18 shows a configuration of a battery diagnosis / power limit
電池診断/電力制限値演算装置76は、電池診断モード時に、電池10に流れる電流の時間波形が、例えば、図17(a)に示す時間波形となるよう、電池10に流れる電流を制御する。劣化度推定部80は、図17(a)のように電池10の電流が変化したときにおける測定電池電圧Vbp、電池電流測定値Ibp、および電池温度測定値Tbpに基づいて電池10の劣化度を求める。ここで、電池10の劣化度は、例えば、SOH(State Of Health)等によって評価することができる。SOHは、新品時における、電池を満充電状態にした場合に放電可能な電荷量(満充電時放電可能電荷量)に対する、現時点における満充電時放電可能電荷量の比として定義される。SOHは、電池モデルパラメータの値とSOHとの関係を実験等によって定めたテーブルを参照することで求めることができる。劣化度推定部80は、求められた劣化度を充電許容電圧設定部82に出力する。
The battery diagnosis / power limit
充電許容電流設定部30は、劣化度と充電電流制限値Icとを対応付けた劣化度対電流制限値テーブルを記憶し、充電許容電圧設定部82は、劣化度と充電電圧制限値Vcとを対応付けた劣化度対電圧制限値テーブルを記憶している。充電許容電流設定部30および充電許容電圧設定部82は、これらのテーブルを参照し、求められた劣化度に対応する充電電流制限値Icおよび充電電圧制限値Vcを求める。
The allowable charge
充電許容電流設定部30は、充電電流制限値Icを第1充電可能電力予測部28に出力し、充電許容電圧設定部82は、充電電圧制限値Vcを第2充電可能電力予測部36および選択部32に出力する。
Charging allowable
図19に、劣化度対電流制限値テーブルが示す関係の例をグラフによって示す。図19の横軸は劣化度を示し縦軸は充電電流制限値Icを示す。図19の例では、劣化度が所定の閾値Ht未満のときは、劣化度の変化に対し充電電流制限値Icを一定とする。一方、劣化度が所定の閾値Ht以上のときは、劣化度が増加すると共に充電電流制限値Icを減少させる。 FIG. 19 is a graph showing an example of the relationship indicated by the deterioration degree vs. current limit value table. The horizontal axis in FIG. 19 indicates the degree of deterioration, and the vertical axis indicates the charging current limit value Ic. In the example of FIG. 19, when the degree of deterioration is less than a predetermined threshold value Ht, the charging current limit value Ic is constant with respect to the change in the degree of deterioration. On the other hand, when the deterioration level is equal to or higher than the predetermined threshold Ht, the deterioration level increases and the charging current limit value Ic is decreased.
劣化度H3およびH4の間に、Ht<H3<H4の関係があるとき、それぞれに対応する充電電流制限値Ic3およびIc4の関係は、Ic3>Ic4となる。これによって、充電許容電流設定部30が出力する充電電流制限値の時間波形は、それぞれ、図20(a)の時間波形84−3および84−4のようになる。そして、図20(a)の時間波形84−3および84−4に対応して、第1充電可能電力予測部28において求められる充電可能電力特性は、それぞれ、図20(b)の特性86−3および86−4のようになる。特性86−3および86−4からは、Win演算用時間tcに対して、それぞれ、充電電力制限値Win3AおよびWin4Aが求められる。これらの充電電力制限値には、Win3A>Win4Aの関係がある。
When there is a relationship of Ht <H3 <H4 between the degradation levels H3 and H4, the relationship between the charging current limit values Ic3 and Ic4 corresponding to each is Ic3> Ic4. As a result, the time waveforms of the charge current limit values output by the charge allowable
また、図21に、劣化度対電圧制限値テーブルが示す関係の例をグラフによって示す。図21の横軸は劣化度を示し縦軸は充電電圧制限値Vcを示す。図21の例では、劣化度が所定の閾値Ht未満のときは、劣化度の変化に対し充電電圧制限値Vcを一定とする。一方、劣化度が所定の閾値Ht以上のときは、劣化度が増加すると共に充電電圧制限値Vcを減少させる。 FIG. 21 is a graph showing an example of the relationship indicated by the deterioration degree vs. voltage limit value table. The horizontal axis in FIG. 21 indicates the degree of deterioration, and the vertical axis indicates the charging voltage limit value Vc. In the example of FIG. 21, when the degree of deterioration is less than a predetermined threshold value Ht, the charging voltage limit value Vc is fixed with respect to the change in the degree of deterioration. On the other hand, when the degree of deterioration is equal to or greater than the predetermined threshold Ht, the degree of deterioration increases and the charge voltage limit value Vc is decreased.
劣化度H3およびH4にそれぞれ対応する充電電圧制限値Vc3およびVc4の関係は、Vc3>Vc4となる。充電電圧制限値の時間波形は、それぞれ、図22(a)の時間波形88−3および88−4のようになる。そして、図22(a)の時間波形88−3および88−4に対応して、第2充電可能電力予測部36において求められる充電可能電力特性は、それぞれ、図22(b)の特性90−3および90−4のようになる。特性90−3および90−4からは、Win演算用時間tcに対して、それぞれ、充電電力制限値Win3BおよびWin4Bが求められる。これらの充電電力制限値には、Win3B>Win4Bの関係がある。
The relationship between the charging voltage limit values Vc3 and Vc4 corresponding to the deterioration levels H3 and H4 is Vc3> Vc4. The time waveforms of the charging voltage limit value are as shown by time waveforms 88-3 and 88-4 in FIG. Then, corresponding to the time waveforms 88-3 and 88-4 in FIG. 22A, the chargeable power characteristics obtained in the second chargeable
一つの充電可能電力特性が求められる途中で選択部32における選択状態が切り換わった場合における、電池電流測定値Ib、電池電圧測定値Vbおよび充電可能電力の各時間波形の例は、図14(a)、(b)および(c)と同様になるため、ここでは図14を援用する。図14(c)における時刻t1より前の特性70−1および70−2は、図20(b)における特性86−3および86−4に相当する。図14(c)における時刻t1以降の特性72−1および72−2は、図22(b)における特性90−3および90−4に相当する。
Examples of time waveforms of the battery current measurement value Ib, the battery voltage measurement value Vb, and the chargeable power when the selection state in the
このように、本実施例では、充電許容電流設定部30および充電許容電圧設定部82は、劣化度が所定の閾値以上となったときには、劣化度が大きい程値が小さくなるよう、充電電流制限値Icおよび充電電圧制限値Vcが求められる。これによって、劣化度が所定の閾値以上となったときには、劣化度が大きい程充電電力制限値Winを小さくすることができる。
Thus, in the present embodiment, the charge allowable
電池は、劣化度が大きくなったときには迅速な充電を行わず、できるだけ寿命を延ばすことが好ましい。本実施例によれば、劣化度が所定の閾値以上であるときには充電電力を小さくし、電池10の寿命を長くすることができる。
It is preferable to extend the life of the battery as much as possible without performing quick charging when the degree of deterioration increases. According to the present embodiment, when the degree of deterioration is equal to or greater than a predetermined threshold, the charging power can be reduced and the life of the
なお、図16および図18にそれぞれ示す、第1および第2実施例に係る電池診断/電力制限値演算装置76については、図2に示す電力制限値演算装置24と同様、電力制限値設定部38を用いない構成としてもよい。
16 and FIG. 18, respectively, the battery diagnosis / power limit
10 電池、12 電力制御装置、14 モータジェネレータ、16 操作部、18 電流センサ、20 電圧センサ、22 温度センサ、24 電力制限値演算装置、26 電池状態量推定部、28 第1充電可能電力予測部、30 充電許容電流設定部、32 選択部、34 充電許容電圧設定部、36 第2充電可能電力予測部、38 電力制限値設定部、40 負極、42 正極、44 セパレータ、46,48 活物質、50 負極コレクタ、52 正極コレクタ、54 負極端子、56 正極端子、58 外部回路、60,82 充電許容電圧設定部、62−1,62−2,84−3,84−4 充電電流制限値時間波形、64−1,64−2,68−1,68−2,70−1,70−2,72−1,72−2,86−3,86−4,90−3,90−4 充電可能電力時間波形、66−1,66−2,88−3,88−4 充電電圧制限値時間波形、74 モード切り換えスイッチ、76 電池診断/電力制限値演算装置、78 電池特性決定部、80 劣化度推定部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Battery, 12 Power control apparatus, 14 Motor generator, 16 Operation part, 18 Current sensor, 20 Voltage sensor, 22 Temperature sensor, 24 Power limit value calculating apparatus, 26 Battery state quantity estimation part, 28 1st chargeable electric power estimation part , 30 Charging allowable current setting unit, 32 selection unit, 34 charging allowable voltage setting unit, 36 second chargeable power prediction unit, 38 power limit value setting unit, 40 negative electrode, 42 positive electrode, 44 separator, 46, 48 active material, 50 negative electrode collector, 52 positive electrode collector, 54 negative electrode terminal, 56 positive electrode terminal, 58 external circuit, 60, 82 charge allowable voltage setting unit, 62-1, 62-2, 84-3, 84-4 charge current limit value time waveform 64-1, 64-2, 68-1, 68-2, 70-1, 70-2, 72-1, 72-2, 86-3, 86-4, 90-3, 9 0-4 Chargeable power time waveform, 66-1, 66-2, 88-3, 88-4 Charging voltage limit value time waveform, 74 mode changeover switch, 76 battery diagnosis / power limit value calculation device, 78 battery characteristic determination Part, 80 Degradation degree estimation part.
Claims (10)
前記電池の電力授受状態を検出する使用状態検出部と、
前記使用状態検出部の検出結果に基づいて、電池状態量を求める電池状態量推定部と、
充電電流制限値を取得し、充電電流制限値の電流で電池を充電したときの充電可能電力を、前記電池状態量に基づいて求める第1充電可能電力予測部と、
充電電圧制限値を取得し、充電電圧制限値の電圧で電池を充電したときの充電可能電力を、前記電池状態量に基づいて求める第2充電可能電力予測部と、
前記電池の出力電圧と前記充電電圧制限値とを比較し、比較結果に応じて前記第1充電可能電力予測部によって求められた充電可能電力または前記第2充電可能電力予測部によって求められた充電可能電力のいずれかを選択し、充電可能電力の時間変化を示す充電可能電力特性を選択結果に基づいて求める選択部と、
を備え、
前記充電可能電力特性に基づく充電電力制限値を出力することを特徴とする充電電力制限値演算装置。 In a charging power limit value calculating device for determining a charging power limit value for a vehicle driving power supply battery,
A use state detection unit for detecting a power transfer state of the battery;
Based on the detection result of the use state detection unit, a battery state amount estimation unit for obtaining a battery state amount;
A first chargeable power prediction unit that obtains a charge current limit value and obtains chargeable power when the battery is charged with the current of the charge current limit value based on the battery state quantity;
A second chargeable power prediction unit that obtains a charge voltage limit value, and obtains chargeable power when the battery is charged with the voltage of the charge voltage limit value based on the battery state quantity;
The output voltage of the battery and the charge voltage limit value are compared, and the chargeable power obtained by the first chargeable power prediction unit or the charge obtained by the second chargeable power prediction unit according to the comparison result A selection unit that selects any one of the possible powers and obtains a chargeable power characteristic indicating a change over time of the chargeable power based on the selection result;
With
A charging power limit value calculation device that outputs a charging power limit value based on the chargeable power characteristic.
前記充電可能電力特性に基づいて、基準時刻から所定の時間が経過した時における充電可能電力を充電電力制限値として求める電力制限値設定部を備えることを特徴とする充電電力制限値演算装置。 In the charging power limit value calculation device according to claim 1,
A charging power limit value calculation device comprising: a power limit value setting unit that obtains chargeable power as a charging power limit value when a predetermined time has elapsed from a reference time based on the chargeable power characteristic.
前記選択部は、
前記電池の出力電圧が前記充電電圧制限値未満であるときは、前記第1充電可能電力予測部によって求められた充電可能電力を選択することを特徴とする充電電力制限値演算装置。 In the charging power limit value calculation device according to claim 1 or 2,
The selection unit includes:
When the output voltage of the battery is less than the charging voltage limit value, the charging power limit value calculating device is configured to select the chargeable power obtained by the first chargeable power prediction unit.
前記使用状態検出部の検出結果に基づいて、前記電池の充電能力の劣化度を求める劣化度推定部と、
前記劣化度推定部によって求められた劣化度が大きい程小さい充電電流制限値を定め、定められた充電電流制限値を前記第1充電可能電力予測部に与える許容電流設定部と、
を備えることを特徴とする充電電力制限値演算装置。 In the charging power limit value calculation device according to any one of claims 1 to 3,
Based on the detection result of the use state detection unit, a deterioration degree estimation unit for obtaining a deterioration degree of the charging capacity of the battery,
An allowable current setting unit that determines a smaller charging current limit value as the degree of deterioration obtained by the deterioration degree estimating unit is larger, and gives the determined charging current limit value to the first chargeable power prediction unit;
A charging power limit value calculation device comprising:
前記使用状態検出部の検出結果に基づいて、前記電池の充電能力の劣化度を求める劣化度推定部と、
前記劣化度推定部によって求められた劣化度が大きい程小さい充電電圧制限値を定め、定められた充電電圧制限値を前記第2充電可能電力予測部に与える許容電圧設定部と、
を備えることを特徴とする充電電力制限値演算装置。 In the charging power limit value calculation device according to any one of claims 1 to 3,
Based on the detection result of the use state detection unit, a deterioration degree estimation unit for obtaining a deterioration degree of the charging capacity of the battery,
An allowable voltage setting unit that determines a smaller charging voltage limit value as the degree of deterioration obtained by the deterioration degree estimating unit is larger, and gives the determined charging voltage limit value to the second chargeable power prediction unit;
A charging power limit value calculation device comprising:
前記劣化度推定部によって求められた劣化度が大きい程小さい充電電流制限値を定め、定められた充電電流制限値を前記第1充電可能電力予測部に与える許容電流設定部、
を備えることを特徴とする充電電力制限値演算装置。 In the charging power limit value calculation device according to claim 5,
An allowable current setting unit that determines a smaller charging current limit value as the degree of deterioration obtained by the deterioration degree estimating unit is larger, and gives the determined charging current limit value to the first chargeable power prediction unit;
A charging power limit value calculation device comprising:
前記電池状態量に基づいて前記電池の充電深度を求め、求められた充電深度が大きい程小さい充電電流制限値を定め、定められた充電電流制限値を前記第1充電可能電力予測部に与える許容電流設定部、
を備えることを特徴とする充電電力制限値演算装置。 In the charging power limit value calculation device according to any one of claims 1 to 3,
The charge depth of the battery is determined based on the battery state quantity, the smaller the obtained charge depth, the smaller the charge current limit value is determined, and the predetermined charge current limit value is given to the first chargeable power predicting unit Current setting section,
A charging power limit value calculation device comprising:
前記電池状態量に基づいて前記電池の充電深度を求め、求められた充電深度が大きい程小さい充電電圧制限値を定め、定められた充電電圧制限値を前記第2充電可能電力予測部に与える許容電圧設定部、
を備えることを特徴とする充電電力制限値演算装置。 In the charging power limit value calculation device according to any one of claims 1 to 3,
The charging depth of the battery is determined based on the battery state quantity, the charging voltage limit value is set to be smaller as the determined charging depth is larger, and the predetermined charging voltage limit value is given to the second chargeable power prediction unit Voltage setting section,
A charging power limit value calculation device comprising:
前記電池状態量に基づいて前記電池の充電深度を求め、求められた充電深度が大きい程小さい充電電流制限値を定め、定められた充電電流制限値を前記第1充電可能電力予測部に与える許容電流設定部、
を備えることを特徴とする充電電力制限値演算装置。 In the charging power limit value calculation device according to claim 8,
The charge depth of the battery is determined based on the battery state quantity, the smaller the obtained charge depth, the smaller the charge current limit value is determined, and the predetermined charge current limit value is given to the first chargeable power predicting unit Current setting section,
A charging power limit value calculation device comprising:
前記電池に流れる電流を変化させる電池電流制御部と、
前記電池電流制御部による電流変化に対する前記電池の出力電圧の変化に基づいて、前記電池の特性定数を求める電池特性決定部と、
を備え、
前記電池状態量推定部は、
前記電池特性決定部によって求められた特定定数に基づいて電池状態量を求め、
前記第1および第2充電可能電力予測部は、
前記電池決定部によって求められた特定定数に基づいて充電可能電力を求めることを特徴とする充電電力制限値演算装置。 The charging power limit value calculation device according to any one of claims 1 to 9,
A battery current controller for changing the current flowing through the battery;
A battery characteristic determination unit for obtaining a characteristic constant of the battery based on a change in the output voltage of the battery with respect to a current change by the battery current control unit;
With
The battery state quantity estimator is
Obtaining the battery state quantity based on the specific constant obtained by the battery characteristic determination unit,
The first and second chargeable power prediction units are
A charge power limit value calculation device characterized in that chargeable power is obtained based on a specific constant obtained by the battery determination unit.
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