JP2015052461A - Power storage system and charging rate estimation method - Google Patents

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Keiji Miyake
圭二 三宅
勝義 藤田
Katsuyoshi Fujita
勝義 藤田
和良 高田
Kazuyoshi Takada
和良 高田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power storage system and a charging rate estimation method capable of easily estimating the charging rate of each of a plurality of types of power storage devices interconnected in parallel while reducing the number of current detecting means.SOLUTION: A microcomputer 51 calculates the SOC of a power storage unit 20 on the basis of the current flowing through the power storage unit 20 that is detected by a current sensor 30. The microcomputer 51 calculates the OCV of the power storage unit 20 from the calculated SOC of the power storage unit 20 using the relationship between the SOC and OCV usable for the power storage unit 20 that is stored in a memory 52, and estimates the SOC of each of a lead acid battery 21 and nickel hydrogen battery 22 from the OCV of the power storage unit 20.

Description

本発明は、複数種類の蓄電デバイスを並列接続して構成された蓄電部を備えた蓄電システムおよび充電率推定方法に関するものである。   The present invention relates to a power storage system including a power storage unit configured by connecting a plurality of types of power storage devices in parallel, and a charging rate estimation method.

EVやHVなどの車両には、モータへの供給電力を蓄える電池が搭載されている。蓄電部では複数の蓄電デバイスを並列接続して構成している(例えば特許文献1参照)。このとき、図5に示すように、複数の電池(例えばニッケル水素電池)100,101を並列接続して使用する場合において各電池100,101の充電率(SOC)を推定する場合、各電池101,101に流れる電流を検出する電流センサ110,111を設けてコントローラ120において各電流検出値を使ってSOCを推定する。   A vehicle for storing electric power supplied to a motor is mounted on a vehicle such as EV or HV. The power storage unit is configured by connecting a plurality of power storage devices in parallel (see, for example, Patent Document 1). At this time, as shown in FIG. 5, when a plurality of batteries (for example, nickel metal hydride batteries) 100 and 101 are connected in parallel and used to estimate the charging rate (SOC) of each battery 100 and 101, each battery 101 , 101 are provided, and current sensors 110, 111 for detecting the current flowing through the current sensor 101 are provided, and the controller 120 estimates the SOC using each detected current value.

特開2010−11708号公報JP 2010-11708 A

ところが、電流センサ(110,111)の個数について、電流センサが並列電池分必要となり、コスト面で不利になる。また、複数の電池(110,111)として異なる種類の電池が並列接続された場合、各電池のSOCを推定する際、それぞれ演算をする必要があり計算コストが増加する。   However, regarding the number of current sensors (110, 111), current sensors are required for parallel batteries, which is disadvantageous in terms of cost. In addition, when different types of batteries are connected in parallel as the plurality of batteries (110, 111), it is necessary to perform calculations when estimating the SOC of each battery, which increases the calculation cost.

本発明の目的は、電流検出手段の数を低減しつつ並列接続された複数種類の各蓄電デバイスの充電率を容易に推定することができる蓄電システムおよび充電率推定方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a power storage system and a charge rate estimation method that can easily estimate the charge rates of a plurality of types of power storage devices connected in parallel while reducing the number of current detection means.

請求項1に記載の発明では、複数種類の蓄電デバイスを並列接続して構成され、負荷に対し放電可能であるとともに前記複数種類の蓄電デバイスを充電可能である蓄電部と、前記蓄電部に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記複数種類の蓄電デバイスの使用可能な充電率の範囲での共通する開回路電圧または入出力可能電力の範囲を前記蓄電部の使用可能な充電率として、当該蓄電部についての使用可能な充電率と開回路電圧または入出力可能電力との関係を予め記憶する記憶手段と、前記電流検出手段により検出された前記蓄電部に流れる電流に基づいて前記蓄電部の充電率を算出する蓄電部充電率算出手段と、前記蓄電部充電率算出手段により算出された前記蓄電部の充電率から、前記記憶手段に記憶した前記蓄電部についての使用可能な充電率と開回路電圧または入出力可能電力との関係を用いて前記蓄電部の開回路電圧または入出力可能電力を算出して当該蓄電部の開回路電圧または入出力可能電力から前記複数種類の蓄電デバイスの各々の充電率を推定する充電率推定手段と、を備えたことを要旨とする。   In the first aspect of the present invention, a plurality of types of power storage devices are connected in parallel, the power storage unit is capable of discharging to a load and is capable of charging the plurality of types of power storage devices, and flows through the power storage unit Current detection means for detecting current, and a common open circuit voltage or a range of power that can be input and output within the range of charge rates that can be used for the plurality of types of power storage devices as the charge rate that can be used for the power storage unit, A storage unit that stores in advance a relationship between a usable charging rate and an open circuit voltage or input / output available power for the power storage unit, and a current of the power storage unit based on a current flowing through the power storage unit detected by the current detection unit. A power storage unit charging rate calculating unit that calculates a charging rate, and a storage unit charging rate calculated by the power storage unit charging rate calculating unit is used for the power storage unit stored in the storage unit. The open circuit voltage or the input / output possible power of the power storage unit is calculated using the relationship between the possible charging rate and the open circuit voltage or the input / output possible power, and the plurality of values are calculated from the open circuit voltage or the input / output possible power of the power storage unit The gist of the invention is that it comprises a charge rate estimating means for estimating the charge rate of each type of power storage device.

請求項1に記載の発明によれば、記憶手段において、複数種類の蓄電デバイスの使用可能な充電率の範囲での共通する開回路電圧または入出力可能電力の範囲を蓄電部の使用可能な充電率として、当該蓄電部についての使用可能な充電率と開回路電圧または入出力可能電力との関係が予め記憶される。蓄電部充電率算出手段において、電流検出手段により検出された蓄電部に流れる電流に基づいて蓄電部の充電率が算出される。充電率推定手段において、蓄電部充電率算出手段により算出された蓄電部の充電率から、記憶手段に記憶した蓄電部についての使用可能な充電率と開回路電圧または入出力可能電力との関係を用いて蓄電部の開回路電圧または入出力可能電力が算出されて当該蓄電部の開回路電圧または入出力可能電力から複数種類の蓄電デバイスの各々の充電率が推定される。これにより、電流検出手段の数を低減しつつ並列接続された複数種類の各蓄電デバイスの充電率を容易に推定することができる。   According to the first aspect of the present invention, in the storage unit, the common open circuit voltage or the range of power that can be input / output within the range of the charge rate that can be used for a plurality of types of power storage devices can be used. As a rate, the relationship between the charge rate that can be used for the power storage unit and the open circuit voltage or input / output power is stored in advance. In the power storage unit charging rate calculation means, the charging rate of the power storage unit is calculated based on the current flowing through the power storage unit detected by the current detection unit. In the charging rate estimation means, the relationship between the usable charging rate for the power storage unit stored in the storage means and the open circuit voltage or input / output power is calculated from the charging rate of the power storage unit calculated by the power storage unit charging rate calculation unit. The open circuit voltage or the input / output possible power of the power storage unit is calculated by using this, and the charging rate of each of the plurality of types of power storage devices is estimated from the open circuit voltage or the input / output possible power of the power storage unit. Thereby, it is possible to easily estimate the charging rate of each of a plurality of types of power storage devices connected in parallel while reducing the number of current detection means.

請求項2に記載のように、請求項1に記載の蓄電システムにおいて、前記複数種類の蓄電デバイスは、鉛蓄電池を含むとよい。
請求項3に記載のように、請求項2に記載の蓄電システムにおいて、前記複数種類の蓄電デバイスは、ニッケル水素電池を含むとよい。
As described in claim 2, in the power storage system according to claim 1, the plurality of types of power storage devices may include lead storage batteries.
As described in claim 3, in the power storage system according to claim 2, the plurality of types of power storage devices may include nickel metal hydride batteries.

請求項4に記載の発明では、複数種類の蓄電デバイスを並列接続して構成され、負荷に対し放電可能であるとともに前記複数種類の蓄電デバイスを充電可能である蓄電部を備えた蓄電システムにおいて、前記複数種類の蓄電デバイスの使用可能な充電率の範囲での共通する開回路電圧または入出力可能電力の範囲を前記蓄電部の使用可能な充電率として、当該蓄電部についての使用可能な充電率と開回路電圧または入出力可能電力との関係を予め取得しておき、前記蓄電部についての使用可能な充電率と開回路電圧または入出力可能電力との関係を用いて、検出した前記蓄電部に流れる電流から得られた前記蓄電部の充電率から前記蓄電部の開回路電圧または入出力可能電力を算出して、当該蓄電部の開回路電圧または入出力可能電力から前記複数種類の蓄電デバイスの各々の充電率を推定するようにしたことを要旨とする。   In the invention according to claim 4, in a power storage system comprising a plurality of types of power storage devices connected in parallel, including a power storage unit capable of discharging the load and charging the plurality of types of power storage devices, The charge rate that can be used for the power storage unit, with the common open circuit voltage or the range of power that can be input and output within the range of charge rates that can be used for the plurality of types of power storage devices as the charge rate that can be used for the power storage unit And the relationship between the open circuit voltage or the power that can be input / output is obtained in advance, and the power storage unit detected using the relationship between the charge rate that can be used for the power storage unit and the open circuit voltage or the power that can be input / output The open circuit voltage or input / output possible power of the power storage unit is calculated from the charging rate of the power storage unit obtained from the current flowing through And summarized in that which is adapted to estimate the respective charging rate of the plurality of types of electric storage devices.

請求項4に記載の発明によれば、複数種類の蓄電デバイスの使用可能な充電率の範囲での共通する開回路電圧または入出力可能電力の範囲を蓄電部の使用可能な充電率として、当該蓄電部についての使用可能な充電率と開回路電圧または入出力可能電力との関係が予め取得されている。そして、蓄電部についての使用可能な充電率と開回路電圧または入出力可能電力との関係を用いて、検出した蓄電部に流れる電流から得られた蓄電部の充電率から蓄電部の開回路電圧または入出力可能電力が算出されて、当該蓄電部の開回路電圧または入出力可能電力から複数種類の蓄電デバイスの各々の充電率が推定される。これにより、電流検出手段の数を低減しつつ並列接続された複数種類の各蓄電デバイスの充電率を容易に推定することができる。   According to the invention described in claim 4, the common open circuit voltage or the range of power that can be input / output in the range of the charge rate that can be used for a plurality of types of power storage devices is used as the charge rate that can be used for the power storage unit. The relationship between the charge rate that can be used for the power storage unit and the open circuit voltage or power that can be input and output is acquired in advance. Then, using the relationship between the usable charging rate of the power storage unit and the open circuit voltage or input / output power, the open circuit voltage of the power storage unit from the charge rate of the power storage unit obtained from the detected current flowing in the power storage unit Alternatively, the input / output possible power is calculated, and the charging rate of each of the plural types of power storage devices is estimated from the open circuit voltage of the power storage unit or the input / output possible power. Thereby, it is possible to easily estimate the charging rate of each of a plurality of types of power storage devices connected in parallel while reducing the number of current detection means.

本発明によれば、電流検出手段の数を低減しつつ並列接続された複数種類の各蓄電デバイスの充電率を容易に推定することができる。   According to the present invention, it is possible to easily estimate the charging rate of each of a plurality of types of power storage devices connected in parallel while reducing the number of current detection means.

実施形態の車両用蓄電システムの電気的構成を示す図。The figure which shows the electrical constitution of the electrical storage system for vehicles of embodiment. 各電池のSOCとOCVの関係を示す図。The figure which shows the relationship between SOC of each battery, and OCV. 蓄電部のSOCとOCVの関係を示す図。The figure which shows the relationship between SOC of an electrical storage part, and OCV. 各電池のSOCと入出力可能電力の関係を示す図。The figure which shows the relationship between SOC of each battery, and input-output possible electric power. 蓄電システムの説明図。Explanatory drawing of an electrical storage system.

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
本実施形態では、車両としてのハイブリッド車(HV)の蓄電システムに具体化している。ハイブリッド車は、動力源としてモータとエンジンを搭載しており、これらを用いて車軸を駆動する。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
In the present embodiment, the invention is embodied in a power storage system of a hybrid vehicle (HV) as a vehicle. The hybrid vehicle is equipped with a motor and an engine as a power source, and drives the axle using these.

図1に示すように、蓄電システム10は蓄電部20を備えている。蓄電部20は、蓄電デバイスとしての鉛蓄電池21と、蓄電デバイスとしてのニッケル水素電池22を有し、鉛蓄電池21とニッケル水素電池22が並列接続されている。鉛蓄電池21とニッケル水素電池22は充電可能である。また、鉛蓄電池21とニッケル水素電池22は、負荷としてのモータジェネレータ(MG)70およびインバータ71に対し放電可能である。このように、蓄電部20は、複数種類の蓄電デバイス(21,22)を並列接続して構成され、モータジェネレータ70およびインバータ71に対し放電可能であるとともに複数種類の蓄電デバイス(21,22)を充電可能である。複数種類の蓄電デバイスは鉛蓄電池21を含むとともにニッケル水素電池22を含む。   As shown in FIG. 1, the power storage system 10 includes a power storage unit 20. The power storage unit 20 includes a lead storage battery 21 as a power storage device and a nickel metal hydride battery 22 as a power storage device, and the lead storage battery 21 and the nickel hydrogen battery 22 are connected in parallel. The lead storage battery 21 and the nickel metal hydride battery 22 can be charged. The lead storage battery 21 and the nickel metal hydride battery 22 can be discharged to a motor generator (MG) 70 and an inverter 71 as loads. As described above, the power storage unit 20 is configured by connecting a plurality of types of power storage devices (21, 22) in parallel. Can be charged. The plurality of types of power storage devices include a lead storage battery 21 and a nickel metal hydride battery 22.

鉛蓄電池21は、起電力(開回路電圧:OCV)を発生させる部位に対する内部抵抗を有する。ニッケル水素電池22は、起電力(開回路電圧:OCV)を発生させる部位に対する内部抵抗を有する。鉛蓄電池21とニッケル水素電池22の内部抵抗の値は相違している。   The lead storage battery 21 has an internal resistance with respect to a part that generates an electromotive force (open circuit voltage: OCV). The nickel metal hydride battery 22 has an internal resistance with respect to a portion that generates an electromotive force (open circuit voltage: OCV). The internal resistance values of the lead storage battery 21 and the nickel metal hydride battery 22 are different.

また、蓄電システム10は、電流センサ30と電圧センサ40を備えている。電流検出手段としての電流センサ30により蓄電部20に流れる電流が検出される。即ち、各々の電池に流れる電流ではなく複数の電池による並列回路に流れる電流を検出している。換言すれば、負荷に流れる電流を検出している。電圧センサ40により蓄電部20の両端電圧が検出される。   The power storage system 10 includes a current sensor 30 and a voltage sensor 40. A current flowing through the power storage unit 20 is detected by a current sensor 30 as current detection means. That is, the current flowing in the parallel circuit composed of a plurality of batteries is detected instead of the current flowing in each battery. In other words, the current flowing through the load is detected. The voltage sensor 40 detects the voltage across the power storage unit 20.

さらに、蓄電システム10は、コントローラ50と表示器60を備えている。
モータジェネレータ(MG)70は、インバータ71と接続されている。そして、回生時にモータジェネレータ70が発電機として機能する場合には、モータジェネレータ70で発生した交流をインバータ71において直流に変換して充電用電力として鉛蓄電池21やニッケル水素電池22に供給することが可能となる。また、力行時にモータジェネレータ70でトルクを得る場合には、インバータ71において鉛蓄電池21やニッケル水素電池22の直流を交流に変換してモータジェネレータ70に供給してモータジェネレータ70により車軸を回転駆動するための回転力を得ることができるようになっている。
Further, the power storage system 10 includes a controller 50 and a display 60.
Motor generator (MG) 70 is connected to inverter 71. When the motor generator 70 functions as a generator during regeneration, the alternating current generated by the motor generator 70 is converted into direct current by the inverter 71 and supplied to the lead storage battery 21 or the nickel metal hydride battery 22 as charging power. It becomes possible. When torque is obtained by the motor generator 70 during power running, the inverter 71 converts the direct current of the lead storage battery 21 or the nickel metal hydride battery 22 into alternating current and supplies the alternating current to the motor generator 70 to rotate the axle by the motor generator 70. Therefore, the rotational force can be obtained.

鉛蓄電池21は、充電率(SOC;state of charge)が例えば90%以上で使用される。鉛蓄電池21の負極端子はインバータ71と接続されているとともに鉛蓄電池21の正極端子はインバータ71と接続されている。そして、充放電可能な鉛蓄電池21は、モータジェネレータ70(インバータ71)から電力の供給を受ける。   The lead storage battery 21 is used at a charge rate (SOC; state of charge) of, for example, 90% or more. The negative terminal of the lead storage battery 21 is connected to the inverter 71 and the positive terminal of the lead storage battery 21 is connected to the inverter 71. The chargeable / dischargeable lead storage battery 21 is supplied with electric power from the motor generator 70 (inverter 71).

鉛蓄電池21によりエンジンを始動するためのスタータモータ、ラジオ、メータ、オイルポンプ、ヘッドランプ、テールランプ等が駆動される。
ニッケル水素電池22は複数個(例えば10個)のセルを直列接続して構成されている。ニッケル水素電池22は、SOCが例えば20%〜80%で使用される。ニッケル水素電池22の負極端子はインバータ71と接続されているとともにニッケル水素電池22の正極端子はインバータ71と接続されている。そして、充放電可能なニッケル水素電池22はモータジェネレータ70から電力の供給を受ける。
The lead storage battery 21 drives a starter motor, a radio, a meter, an oil pump, a head lamp, a tail lamp, and the like for starting the engine.
The nickel metal hydride battery 22 is configured by connecting a plurality of (for example, 10) cells in series. The nickel metal hydride battery 22 is used with an SOC of 20% to 80%, for example. The negative terminal of the nickel metal hydride battery 22 is connected to the inverter 71 and the positive terminal of the nickel metal hydride battery 22 is connected to the inverter 71. The chargeable / dischargeable nickel metal hydride battery 22 is supplied with electric power from the motor generator 70.

複数種類の二次電池を並列接続して構成した蓄電部20における各電池のそれぞれのSOCを演算するのではなく、蓄電部20(即ち、並列電源)を1つの電源としてみなし、蓄電部20のSOCを演算する。この場合、使用するSOC範囲が異なるため、OCV、SOCについて、図2のように各電池の使用可能SOC範囲の中から共通するOCV領域(両電池使用可能OCV範囲)を使って、図3に示すように蓄電部20におけるSOC範囲でOCVと対応付けている。   Rather than calculating the SOC of each battery in the power storage unit 20 configured by connecting a plurality of types of secondary batteries in parallel, the power storage unit 20 (that is, a parallel power supply) is regarded as one power source, and Calculate the SOC. In this case, since the SOC ranges to be used are different, for the OCV and SOC, as shown in FIG. 2, using a common OCV range (a range in which both batteries can be used) from the usable SOC ranges of the batteries, FIG. As shown, the SOC range in the power storage unit 20 is associated with the OCV.

詳しく説明する。
図2において、鉛蓄電池21およびニッケル水素電池22のSOCとOCVについての特性を示す。図2において横軸に各電池(鉛蓄電池21、ニッケル水素電池22)のSOCをとり、縦軸に各電池(鉛蓄電池21、ニッケル水素電池22)のOCVをとっている。図2において鉛蓄電池21についての特性線L10とニッケル水素電池22についての特性線L11を示す。
explain in detail.
In FIG. 2, the SOC and OCV characteristics of the lead storage battery 21 and the nickel metal hydride battery 22 are shown. In FIG. 2, the horizontal axis represents the SOC of each battery (lead storage battery 21, nickel hydride battery 22), and the vertical axis represents the OCV of each battery (lead storage battery 21, nickel hydride battery 22). In FIG. 2, the characteristic line L10 about the lead acid battery 21 and the characteristic line L11 about the nickel metal hydride battery 22 are shown.

ニッケル水素電池22の使用可能なSOC範囲は、20〜80%である。鉛蓄電池21の使用可能なSOC範囲は、90〜100%である。そして、両電池(鉛蓄電池21、ニッケル水素電池22)の使用可能なOCV範囲は、Y1〜Y2である。よって、Y1〜Y2の範囲において、蓄電部20のOCV値が分かれば、鉛蓄電池21のSOC、および、ニッケル水素電池22のSOCが分かることになる。例えば、蓄電部20のOCV値が「b」ならば、鉛蓄電池21のSOCが「c2」、ニッケル水素電池22のSOCが「c1」となる。   The usable SOC range of the nickel metal hydride battery 22 is 20 to 80%. The usable SOC range of the lead storage battery 21 is 90 to 100%. And the OCV range which can use both batteries (lead storage battery 21, nickel metal hydride battery 22) is Y1-Y2. Therefore, if the OCV value of power storage unit 20 is known in the range of Y1 to Y2, the SOC of lead storage battery 21 and the SOC of nickel metal hydride battery 22 can be known. For example, if the OCV value of the power storage unit 20 is “b”, the SOC of the lead storage battery 21 is “c2”, and the SOC of the nickel metal hydride battery 22 is “c1”.

図1においてコントローラ50は、マイコン51とメモリ52を有する。メモリ52には各種のプログラムが記憶されているとともに各種のデータが記憶されている。メモリ52には図3に示すマップが記憶されている。   In FIG. 1, the controller 50 includes a microcomputer 51 and a memory 52. The memory 52 stores various programs and various data. The memory 52 stores a map shown in FIG.

図3に示すように、横軸に蓄電部20のSOCをとり、縦軸に蓄電部20のOCVをとっている。図3において特性線L1を有し、この特性線L1により、鉛蓄電池21、ニッケル水素電池22の使用可能なSOCの範囲での共通するOCVの範囲を蓄電部20の使用可能な充電率として、蓄電部20についての使用可能なSOCとOCVとの関係が規定されている。   As shown in FIG. 3, the horizontal axis represents the SOC of the power storage unit 20, and the vertical axis represents the OCV of the power storage unit 20. In FIG. 3, the characteristic line L1 is provided, and the characteristic line L1 is used to determine the common OCV range in the usable SOC range of the lead storage battery 21 and the nickel metal hydride battery 22 as the usable charging rate of the power storage unit 20. The relationship between usable SOC and OCV for the power storage unit 20 is defined.

このように、記憶手段としてのメモリ52は、複数種類の蓄電デバイス(21,22)の使用可能なSOCの範囲での共通するOCVの範囲を蓄電部20の使用可能なSOCとして、蓄電部20についての使用可能なSOCとOCVとの関係を予め記憶している。また、図2の鉛蓄電池21についての特性線L10とニッケル水素電池22についての特性線L11もマップとしてメモリ52に記憶されている。   As described above, the memory 52 as the storage unit uses the common OCV range in the usable SOC range of the plurality of types of power storage devices (21, 22) as the usable SOC of the power storage unit 20, and the power storage unit 20 The relationship between the usable SOC and OCV is stored in advance. Further, the characteristic line L10 for the lead storage battery 21 and the characteristic line L11 for the nickel metal hydride battery 22 in FIG. 2 are also stored in the memory 52 as maps.

コントローラ50には、電流センサ30、電圧センサ40が接続され、各センサ30,40の検出信号を入力する。コントローラ50には、図示しないモータジェネレータECU(ECU;電子制御ユニット)を介してインバータ71が接続され、モータジェネレータECUによってインバータ71(モータジェネレータ70)の出力電力等を制御することができるようになっている。詳しくは、モータジェネレータECUは、車減速要求や加速要求を図示しない車両ECUから受け、モータジェネレータ70をモータ駆動(力行)とするかジェネレータ駆動(回生)とするかを制御する。さらに、モータジェネレータECUはコントローラ50からの情報に基づいてインバータ71(モータジェネレータ70)の出力電力を制御して電池21,22への出力を制限する。   A current sensor 30 and a voltage sensor 40 are connected to the controller 50, and detection signals of the sensors 30 and 40 are input. The controller 50 is connected to an inverter 71 via a motor generator ECU (ECU; electronic control unit) (not shown) so that the output power of the inverter 71 (motor generator 70) can be controlled by the motor generator ECU. ing. Specifically, the motor generator ECU receives a vehicle deceleration request or an acceleration request from a vehicle ECU (not shown) and controls whether the motor generator 70 is driven by a motor (powering) or generator driven (regeneration). Further, the motor generator ECU controls the output power of the inverter 71 (motor generator 70) based on information from the controller 50 to limit the output to the batteries 21 and 22.

次に、このように構成した蓄電システム10の作用について説明する。
マイコン51は、電流センサ30を用いて、複数種類の二次電池を並列接続して構成した蓄電部20におけるSOCを計算する。詳しくは、マイコン51は、蓄電部20について、電流センサ30により検出された蓄電部20の充放電電流、電圧センサ40により検出された蓄電部20の両端電圧から、SOCを求める。SOCは電流積算で求められ、具体的には、初期SOCと充放電電流の時間積分値との和によって求められる。この電流積分によるSOCの検出は電流センサの誤差の蓄積によってずれが発生するので、ずれの補正のために蓄電部20のOCVとSOCの関係を予め求めておき、そのときのOCVに対するSOCを求めて補正を行う。なお、OCVは、測定した電圧値Vと既知の内部抵抗Rと測定した電流値Iから、Vocv=V+RIから求める。
Next, the operation of the power storage system 10 configured as described above will be described.
The microcomputer 51 uses the current sensor 30 to calculate the SOC in the power storage unit 20 configured by connecting a plurality of types of secondary batteries in parallel. Specifically, the microcomputer 51 determines the SOC of the power storage unit 20 from the charge / discharge current of the power storage unit 20 detected by the current sensor 30 and the voltage across the power storage unit 20 detected by the voltage sensor 40. The SOC is obtained by current integration. Specifically, it is obtained by the sum of the initial SOC and the time integration value of the charge / discharge current. Since the detection of the SOC by the current integration causes a shift due to the accumulation of the error of the current sensor, the relationship between the OCV and the SOC of the power storage unit 20 is obtained in advance to correct the shift, and the SOC with respect to the OCV at that time is obtained. To correct. The OCV is obtained from Vocv = V + RI from the measured voltage value V, the known internal resistance R, and the measured current value I.

そして、マイコン51は、蓄電部20のSOCから、図3のマップを用いて複数種類の二次電池を並列接続して構成した蓄電部20のOCVを読み取る。具体的には、図3においてその時の蓄電部20のOCVの値aから、蓄電部20のOCVの値bを取得する。   And the microcomputer 51 reads OCV of the electrical storage part 20 comprised by connecting in parallel multiple types of secondary batteries using the map of FIG. 3 from SOC of the electrical storage part 20. FIG. Specifically, the OCV value b of the power storage unit 20 is obtained from the OCV value a of the power storage unit 20 at that time in FIG.

マイコン51は、読み取った、複数種類の二次電池を並列接続して構成した蓄電部20のOCVの値から、図2に示すマップデータから各電池21,22のSOCを読み取る。具体的には、蓄電部20のOCVの値bから、ニッケル水素電池22のSOCの値c1および鉛蓄電池21のSOCの値c2を取得する。   The microcomputer 51 reads the SOC of each of the batteries 21 and 22 from the map data shown in FIG. 2 from the read OCV value of the power storage unit 20 configured by connecting a plurality of types of secondary batteries in parallel. Specifically, the SOC value c1 of the nickel metal hydride battery 22 and the SOC value c2 of the lead storage battery 21 are obtained from the OCV value b of the power storage unit 20.

そして、マイコン51は、各電池21,22のSOCを表示器60に表示させる。具体的には鉛蓄電池21のSOCを表示部61に、また、ニッケル水素電池22のSOCを表示部62に表示させる。   Then, the microcomputer 51 causes the display 60 to display the SOC of each of the batteries 21 and 22. Specifically, the SOC of the lead storage battery 21 is displayed on the display unit 61, and the SOC of the nickel metal hydride battery 22 is displayed on the display unit 62.

さらに、各電池21,22のSOCに基づいてインバータ71の出力制御が行われる。具体的には、例えば、マイコン51は電池21,22の充放電可能電力を算出して、算出した充放電可能電力に基づいて、図示しないモータジェネレータECUによりインバータ71の出力制御が行われる。   Furthermore, output control of the inverter 71 is performed based on the SOC of each of the batteries 21 and 22. Specifically, for example, the microcomputer 51 calculates chargeable / dischargeable power of the batteries 21, 22, and output control of the inverter 71 is performed by a motor generator ECU (not shown) based on the calculated chargeable / dischargeable power.

このようにして、複数種類の二次電池を並列接続して構成した蓄電部20のSOCを管理をするので電流センサは1つでもよく、少ない数の電流センサで各々の電池21,22のSOCを推定でき、電流センサを削減することができる。   In this way, since the SOC of the power storage unit 20 configured by connecting a plurality of types of secondary batteries in parallel is managed, only one current sensor is required, and the SOC of each of the batteries 21 and 22 is reduced with a small number of current sensors. And the number of current sensors can be reduced.

また、SOC管理数の低減を図ることができる。つまり、ニッケル水素電池22、鉛蓄電池21のSOCではなく複数種類の二次電池を並列接続して構成した蓄電部20としてのSOCを管理することによって、各々の電池のSOCを求める場合に比べて計算コストを低減することができる。つまり、各電池21,22のSOCを、演算負荷を減らして容易に推定することができる。   In addition, the number of SOC management can be reduced. That is, compared with the case of obtaining the SOC of each battery by managing the SOC as the power storage unit 20 configured by connecting a plurality of types of secondary batteries in parallel instead of the SOC of the nickel metal hydride battery 22 and the lead storage battery 21. Calculation cost can be reduced. That is, the SOC of each of the batteries 21 and 22 can be easily estimated by reducing the calculation load.

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)蓄電システムの構成として、蓄電部充電率算出手段としてのマイコン51は、電流センサ30により検出された蓄電部20に流れる電流に基づいて蓄電部20のSOCを算出する。充電率推定手段としてのマイコン51は、算出された蓄電部20のSOCから、メモリ52に記憶した蓄電部20についての使用可能なSOCとOCVとの関係を用いて蓄電部20のOCVを算出して蓄電部20のOCVから鉛蓄電池21、ニッケル水素電池22の各々のSOCを推定する。よって、電流センサの数を低減しつつ並列接続された鉛蓄電池21、ニッケル水素電池22(複数種類の各蓄電デバイス)の充電率を容易に推定することができる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) As a configuration of the power storage system, the microcomputer 51 serving as the power storage unit charging rate calculation unit calculates the SOC of the power storage unit 20 based on the current flowing through the power storage unit 20 detected by the current sensor 30. The microcomputer 51 as the charging rate estimation means calculates the OCV of the power storage unit 20 from the calculated SOC of the power storage unit 20 using the relationship between the usable SOC and the OCV for the power storage unit 20 stored in the memory 52. Then, the SOC of each of the lead storage battery 21 and the nickel metal hydride battery 22 is estimated from the OCV of the power storage unit 20. Therefore, it is possible to easily estimate the charging rate of the lead storage battery 21 and the nickel hydride battery 22 (multiple types of power storage devices) connected in parallel while reducing the number of current sensors.

(2)充電率推定方法として、複数種類の蓄電デバイス(21,22)の使用可能なSOCの範囲での共通するOCVの範囲を蓄電部20の使用可能なSOCとして、蓄電部20についての使用可能なSOCとOCVとの関係を予め取得しておく。そして、蓄電部20についての使用可能なSOCとOCVとの関係を用いて、検出した蓄電部20に流れる電流から得られた蓄電部20のSOCから蓄電部20のOCVを算出して、蓄電部20のOCVから鉛蓄電池21、ニッケル水素電池22の各々のSOCを推定する。よって、電流センサの数を低減しつつ並列接続された鉛蓄電池21、ニッケル水素電池22(複数種類の各蓄電デバイス)の充電率を容易に推定することができる。   (2) As a charging rate estimation method, the common OCV range in the usable SOC range of the plurality of types of power storage devices (21, 22) is used as the usable SOC of the power storage unit 20, and is used for the power storage unit 20. The relationship between possible SOC and OCV is acquired in advance. Then, using the relationship between the usable SOC and the OCV for the power storage unit 20, the OCV of the power storage unit 20 is calculated from the SOC of the power storage unit 20 obtained from the detected current flowing in the power storage unit 20. The SOCs of the lead storage battery 21 and the nickel metal hydride battery 22 are estimated from the 20 OCVs. Therefore, it is possible to easily estimate the charging rate of the lead storage battery 21 and the nickel hydride battery 22 (multiple types of power storage devices) connected in parallel while reducing the number of current sensors.

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・図2における各電池のSOCとOCVの関係に代わり、図4に示した各電池のSOCと入出力可能電力の関係を用いて、鉛蓄電池21、ニッケル水素電池22の各々のSOCを推定するようにしてもよい。
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
-Instead of the relationship between the SOC and OCV of each battery in FIG. 2, the SOC of each of the lead storage battery 21 and the nickel metal hydride battery 22 is estimated using the relationship between the SOC of each battery and the input / output possible power shown in FIG. You may do it.

図4に示すように、横軸に電池(鉛蓄電池21、ニッケル水素電池22)のSOCをとり、縦軸に電池(鉛蓄電池21、ニッケル水素電池22)の入出力可能電力をとっている。図4において鉛蓄電池21についての特性線L20とニッケル水素電池22についての特性線L21を示す。ニッケル水素電池22の使用可能なSOC範囲は、20〜80%である。鉛蓄電池21の使用可能なSOC範囲は、90〜100%である。そして、両電池(鉛蓄電池21、ニッケル水素電池22)の使用可能な入出力可能電力の範囲は、Y11〜Y12である。よって、Y11〜Y12の範囲において、蓄電部20の入出力可能電力値が分かれば、鉛蓄電池21のSOC、および、ニッケル水素電池22のSOCが分かることになる。   As shown in FIG. 4, the horizontal axis represents the SOC of the battery (lead storage battery 21, nickel hydride battery 22), and the vertical axis represents the input / output power of the battery (lead storage battery 21, nickel hydride battery 22). In FIG. 4, the characteristic line L20 about the lead storage battery 21 and the characteristic line L21 about the nickel metal hydride battery 22 are shown. The usable SOC range of the nickel metal hydride battery 22 is 20 to 80%. The usable SOC range of the lead storage battery 21 is 90 to 100%. And the range of the electric power which can be used for both batteries (lead storage battery 21 and nickel metal hydride battery 22) is Y11 to Y12. Therefore, if the input / output possible power value of power storage unit 20 is known in the range of Y11 to Y12, the SOC of lead storage battery 21 and the SOC of nickel metal hydride battery 22 can be known.

このように、充電率推定方法として、複数種類の蓄電デバイス(21,22)の使用可能なSOCの範囲での共通する入出力可能電力の範囲を蓄電部20の使用可能なSOCとして、蓄電部20についての使用可能なSOCと入出力可能電力との関係を予め取得しておく。そして、蓄電部20についての使用可能なSOCと入出力可能電力との関係を用いて、検出した蓄電部20に流れる電流から得られた蓄電部20のSOCから蓄電部20の入出力可能電力を算出して、蓄電部20の入出力可能電力から鉛蓄電池21、ニッケル水素電池22の各々のSOCを推定する。また、蓄電システムの構成として、記憶手段としてのメモリ52は、複数種類の蓄電デバイス(21,22)の使用可能なSOCの範囲での共通する入出力可能電力の範囲を蓄電部20の使用可能なSOCとして、蓄電部20についての使用可能なSOCと入出力可能電力との関係を予め記憶する。マイコン51は、電流センサ30により検出された蓄電部20に流れる電流に基づいて蓄電部20のSOCを算出する。この算出された蓄電部20のSOCから、メモリ52に記憶した蓄電部20についての使用可能なSOCと入出力可能電力との関係を用いて蓄電部20の入出力可能電力を算出して蓄電部20の入出力可能電力から鉛蓄電池21、ニッケル水素電池22の各々のSOCを推定するようにしてもよい。   Thus, as a charging rate estimation method, the common input / output available power range in the usable SOC range of the plurality of types of power storage devices (21, 22) is used as the usable SOC of the power storage unit 20, and the power storage unit The relationship between the usable SOC and the input / output available power for 20 is acquired in advance. Then, by using the relationship between the usable SOC and the power that can be input / output for the power storage unit 20, the input / output power of the power storage unit 20 is calculated from the SOC of the power storage unit 20 obtained from the detected current flowing in the power storage unit 20. The SOC of each of the lead storage battery 21 and the nickel metal hydride battery 22 is estimated from the power that can be input and output from the power storage unit 20 by calculation. In addition, as a configuration of the power storage system, the memory 52 as a storage unit can use the common power input / output range in the range of usable SOC of the plurality of types of power storage devices (21, 22). As the SOC, the relationship between the usable SOC and the power that can be input / output for the power storage unit 20 is stored in advance. The microcomputer 51 calculates the SOC of the power storage unit 20 based on the current flowing through the power storage unit 20 detected by the current sensor 30. From the calculated SOC of the power storage unit 20, the input / output possible power of the power storage unit 20 is calculated using the relationship between the usable SOC and the input / output available power for the power storage unit 20 stored in the memory 52. The SOCs of the lead storage battery 21 and the nickel metal hydride battery 22 may be estimated from the 20 input / output powers.

・蓄電デバイスは、鉛蓄電池、ニッケル水素電池に限定されない。例えばリチウムイオン二次電池、キャパシタ等などを組み合わせて並列接続してもよい。
・蓄電部において並列接続される蓄電デバイスの種類については、ニッケル水素電池と鉛蓄電池の2種類であったが、3種類以上の蓄電デバイスが並列接続されていてもよい。
-An electrical storage device is not limited to a lead acid battery and a nickel metal hydride battery. For example, a lithium ion secondary battery, a capacitor, or the like may be combined and connected in parallel.
-About the kind of electrical storage device connected in parallel in an electrical storage part, although there were two types, a nickel hydrogen battery and a lead storage battery, three or more types of electrical storage devices may be connected in parallel.

・表示器60に蓄電部20のSOCを表示してもよい。
・負荷はモータジェネレータ70およびインバータ71であったが、これに限定されるものではなく、蓄電デバイスの電力が放電可能であればよい。
-You may display SOC of the electrical storage part 20 on the indicator 60. FIG.
-Although load was motor generator 70 and inverter 71, it is not limited to this, The electric power of an electrical storage device should just be dischargeable.

10…蓄電システム、20…蓄電部、21…鉛蓄電池、22…ニッケル水素電池、30…電流センサ、51…マイコン、52…メモリ、70…モータジェネレータ、71…インバータ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Power storage system, 20 ... Power storage part, 21 ... Lead storage battery, 22 ... Nickel metal hydride battery, 30 ... Current sensor, 51 ... Microcomputer, 52 ... Memory, 70 ... Motor generator, 71 ... Inverter.

Claims (4)

複数種類の蓄電デバイスを並列接続して構成され、負荷に対し放電可能であるとともに前記複数種類の蓄電デバイスを充電可能である蓄電部と、
前記蓄電部に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記複数種類の蓄電デバイスの使用可能な充電率の範囲での共通する開回路電圧または入出力可能電力の範囲を前記蓄電部の使用可能な充電率として、当該蓄電部についての使用可能な充電率と開回路電圧または入出力可能電力との関係を予め記憶する記憶手段と、
前記電流検出手段により検出された前記蓄電部に流れる電流に基づいて前記蓄電部の充電率を算出する蓄電部充電率算出手段と、
前記蓄電部充電率算出手段により算出された前記蓄電部の充電率から、前記記憶手段に記憶した前記蓄電部についての使用可能な充電率と開回路電圧または入出力可能電力との関係を用いて前記蓄電部の開回路電圧または入出力可能電力を算出して当該蓄電部の開回路電圧または入出力可能電力から前記複数種類の蓄電デバイスの各々の充電率を推定する充電率推定手段と、
を備えたことを特徴とする蓄電システム。
A power storage unit configured by connecting a plurality of types of power storage devices in parallel, capable of discharging the load and charging the plurality of types of power storage devices;
Current detection means for detecting a current flowing through the power storage unit;
The charge rate that can be used for the power storage unit, with the common open circuit voltage or the range of power that can be input and output within the range of charge rates that can be used for the plurality of types of power storage devices as the charge rate that can be used for the power storage unit Storage means for storing in advance the relationship between the open circuit voltage or the power that can be input and output;
Power storage unit charge rate calculating means for calculating a charge rate of the power storage unit based on a current flowing through the power storage unit detected by the current detection unit;
From the charging rate of the power storage unit calculated by the power storage unit charging rate calculating means, using the relationship between the usable charging rate and the open circuit voltage or the input / output possible power for the power storage unit stored in the storage means. Charge rate estimating means for calculating an open circuit voltage or input / output available power of the power storage unit and estimating a charge rate of each of the plurality of types of power storage devices from the open circuit voltage or input / output available power of the power storage unit;
A power storage system comprising:
前記複数種類の蓄電デバイスは、鉛蓄電池を含むことを特徴する請求項1に記載の蓄電システム。   The power storage system according to claim 1, wherein the plurality of types of power storage devices include a lead storage battery. 前記複数種類の蓄電デバイスは、ニッケル水素電池を含むことを特徴する請求項2に記載の蓄電システム。   The power storage system according to claim 2, wherein the plurality of types of power storage devices include nickel metal hydride batteries. 複数種類の蓄電デバイスを並列接続して構成され、負荷に対し放電可能であるとともに前記複数種類の蓄電デバイスを充電可能である蓄電部を備えた蓄電システムにおいて、
前記複数種類の蓄電デバイスの使用可能な充電率の範囲での共通する開回路電圧または入出力可能電力の範囲を前記蓄電部の使用可能な充電率として、当該蓄電部についての使用可能な充電率と開回路電圧または入出力可能電力との関係を予め取得しておき、
前記蓄電部についての使用可能な充電率と開回路電圧または入出力可能電力との関係を用いて、検出した前記蓄電部に流れる電流から得られた前記蓄電部の充電率から前記蓄電部の開回路電圧または入出力可能電力を算出して、当該蓄電部の開回路電圧または入出力可能電力から前記複数種類の蓄電デバイスの各々の充電率を推定するようにしたことを特徴とする充電率推定方法。
In a power storage system comprising a power storage unit configured by connecting a plurality of types of power storage devices in parallel and capable of discharging the load and charging the plurality of types of power storage devices,
The charge rate that can be used for the power storage unit, with the common open circuit voltage or the range of power that can be input and output within the range of charge rates that can be used for the plurality of types of power storage devices as the charge rate that can be used for the power storage unit And the relationship between the open circuit voltage or power that can be input and output in advance,
Using the relationship between the usable charging rate for the power storage unit and the open circuit voltage or power that can be input and output, the power storage unit is opened from the charging rate of the power storage unit obtained from the detected current flowing in the power storage unit. Charge rate estimation characterized by calculating circuit voltage or input / output possible power and estimating each charge rate of said plurality of types of power storage devices from open circuit voltage or input / output possible power of said power storage unit Method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018100841A (en) * 2016-12-19 2018-06-28 トヨタ自動車株式会社 Storage system
JP7317247B1 (en) * 2022-06-10 2023-07-28 三菱電機株式会社 Parallel battery management device and parallel battery control system

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