JP2015056354A - Secondary battery system, control device, control method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次電池システム、制御装置、制御方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a secondary battery system, a control device, a control method, and a program.
リチウムイオン二次電池などの二次電池は、充放電を繰り返すことで温度が上昇して所定温度を超えると、二次電池の劣化が進む。そのため、二次電池を冷却する技術が開発されている。特許文献1には、複数のセルを備える二次電池の温度を測定し、温度が所定の閾値を超える場合に冷却ファンを作動させる技術が開示されている。 When a secondary battery such as a lithium ion secondary battery rises in temperature by repeating charge and discharge and exceeds a predetermined temperature, the secondary battery deteriorates. Therefore, a technique for cooling the secondary battery has been developed. Patent Document 1 discloses a technique for measuring the temperature of a secondary battery including a plurality of cells and operating a cooling fan when the temperature exceeds a predetermined threshold.
二次電池の複数セルを集合させた二次電池モジュールには、複数のセルを冷却するために各二次電池モジュール毎に冷却ファンが設けられる。特許文献1に開示された技術を用いて二次電池を冷却する場合、当該冷却ファンは、複数個存在するので、温度が所定の閾値を超えたときに同時に起動し、複数のモジュールを一斉に冷却する。そのため、冷却ファンは、冷却が不要なモジュールを冷却することで、不要な電力を消費してしまうだけでなく、複数の冷却ファンが同時に起動する際の突入電流が増加するために二次電池システムへの負担が急増するおそれがある。 In the secondary battery module in which a plurality of cells of the secondary battery are assembled, a cooling fan is provided for each secondary battery module in order to cool the plurality of cells. When the secondary battery is cooled using the technique disclosed in Patent Document 1, since there are a plurality of cooling fans, when the temperature exceeds a predetermined threshold value, they are started simultaneously, and a plurality of modules are simultaneously activated. Cooling. Therefore, the cooling fan not only consumes unnecessary power by cooling modules that do not require cooling, but also increases the inrush current when multiple cooling fans start up at the same time, so the secondary battery system There is a risk that the burden on
本発明の目的は、二次電池を冷却する際に不要な電力を消費しない二次電池システム、制御装置、制御方法及びプログラムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a secondary battery system, a control device, a control method, and a program that do not consume unnecessary power when the secondary battery is cooled.
第1の態様は、複数の二次電池モジュールと、少なくとも1つの前記二次電池モジュールをそれぞれ冷却する複数の冷却部と、前記二次電池モジュールの温度を取得し、前記二次電池モジュールの少なくとも1つの温度が当該二次電池モジュールの温度閾値を超えたときに、前記複数の冷却部のうち、前記温度閾値を超える温度の前記二次電池モジュールを個別に冷却する冷却部を起動する冷却制御部とを備えることを特徴とする二次電池システムである。 According to a first aspect, a plurality of secondary battery modules, a plurality of cooling units that respectively cool at least one of the secondary battery modules, and a temperature of the secondary battery module are acquired, and at least the secondary battery modules Cooling control that activates a cooling unit that individually cools the secondary battery module having a temperature exceeding the temperature threshold among the plurality of cooling units when one temperature exceeds a temperature threshold of the secondary battery module And a secondary battery system.
また、第2の態様は、第1の態様において、前記二次電池モジュールそれぞれに対して算出される劣化率値に基づいて、前記二次電池モジュールそれぞれの前記温度閾値を変更する閾値変更部を備えることを特徴とする二次電池システムである。 Moreover, a 2nd aspect WHEREIN: The threshold value change part which changes the said temperature threshold value of each said secondary battery module based on the deterioration rate value calculated with respect to each said secondary battery module in a 1st aspect. It is a secondary battery system characterized by comprising.
また、第3の態様は、第2の態様において、前記閾値変更部は、前記二次電池モジュールの少なくとも1つの前記劣化の度合に係る値が第1の閾値を超えた場合に、当該二次電池モジュールの前記温度閾値を低下させることを特徴とする二次電池システムである。 Moreover, a 3rd aspect is a 2nd aspect. WHEREIN: When the value which concerns on the degree of the at least 1 said deterioration of the said secondary battery module exceeds the 1st threshold value, the said threshold value change part concerned It is a secondary battery system characterized by lowering the temperature threshold of a battery module.
また、第4の態様は、第2または第3の態様において、前記閾値変更部は、前記二次電池モジュールの少なくとも1つの前記劣化率値である第1の劣化率値が他の前記二次電池の前記劣化率値である第2の劣化率値より第2の閾値以上大きい場合に、当該二次電池モジュールに対応した前記温度閾値を低下させることを特徴とする二次電池システムである。 According to a fourth aspect, in the second or third aspect, the threshold value changing unit has a first deterioration rate value that is at least one of the deterioration rate values of the secondary battery module. In the secondary battery system, the temperature threshold corresponding to the secondary battery module is lowered when the battery is larger than a second deterioration rate value that is the deterioration rate value of the battery by a second threshold or more.
また、第5の態様は、第3の態様において、二次電池モジュールの充放電サイクル数と劣化率値とを関連付けた情報である劣化モデルを記憶する劣化モデル記憶部を備え、前記閾値変更部は、前記劣化モデル記憶部が記憶する劣化モデルと前記二次電池モジュールの充放電サイクル数とに基づいて劣化率値を取得し、当該劣化率値より所定値だけ大きな値を、前記第1の閾値とすることを特徴とする二次電池システムである。 Moreover, a 5th aspect is provided with the deterioration model memory | storage part which memorize | stores the deterioration model which is the information which linked | related the charging / discharging cycle number of the secondary battery module and the deterioration rate value in the 3rd aspect, The said threshold value change part Acquires a deterioration rate value based on the deterioration model stored in the deterioration model storage unit and the number of charge / discharge cycles of the secondary battery module, and sets a value larger than the deterioration rate value by a predetermined value to the first It is a secondary battery system characterized by setting it as a threshold value.
また、第6の態様は、複数の二次電池モジュールと少なくとも1つの前記二次電池モジュールをそれぞれ冷却する複数の冷却部を備える二次電池システムを制御する制御装置であって、前記二次電池モジュールの温度を取得し、前記二次電池モジュールの少なくとも1つの温度が当該二次電池モジュールの温度閾値を超えたときに、前記複数の冷却部のうち、温度が前記温度閾値を超えた二次電池モジュールを冷却する冷却部を個別に起動する冷却制御部を備えることを特徴とする制御装置である。 Moreover, a 6th aspect is a control apparatus which controls a secondary battery system provided with the some cooling part which each cools a some secondary battery module and at least 1 said secondary battery module, Comprising: Said secondary battery A temperature of the module is acquired, and when at least one temperature of the secondary battery module exceeds a temperature threshold of the secondary battery module, a secondary of which the temperature exceeds the temperature threshold among the plurality of cooling units. A control device comprising a cooling control unit for individually starting a cooling unit for cooling a battery module.
また、第7の態様は、複数の二次電池モジュールと少なくとも1つの前記二次電池モジュールをそれぞれ冷却する複数の冷却部を備える二次電池システムを制御する制御方法であって、制御装置が、前記二次電池モジュールの温度を取得するステップと、前記二次電池モジュールの少なくとも1つの温度が当該二次電池モジュールの温度閾値を超えたか否かを判定するステップと、前記制御装置が、前記二次電池モジュールの少なくとも1つの温度が当該二次電池モジュールの温度閾値を超えたと判定した場合に、前記複数の冷却部のうち、温度が前記温度閾値を超えた二次電池モジュールを冷却する冷却部を個別に起動するステップとを有することを特徴とする制御方法である。 Further, a seventh aspect is a control method for controlling a secondary battery system including a plurality of secondary battery modules and a plurality of cooling units that respectively cool at least one secondary battery module, and the control device includes: Obtaining a temperature of the secondary battery module; determining whether at least one temperature of the secondary battery module exceeds a temperature threshold value of the secondary battery module; and When it is determined that at least one temperature of the secondary battery module has exceeded the temperature threshold value of the secondary battery module, among the plurality of cooling units, the cooling unit that cools the secondary battery module whose temperature has exceeded the temperature threshold value And a step of individually starting the control method.
また、第8の態様は、コンピュータを、複数の二次電池モジュールの温度を取得し、少なくとも1つの前記二次電池モジュールの温度が当該二次電池モジュールの温度閾値を超えたときに、少なくとも1つの前記二次電池モジュールをそれぞれ冷却する複数の冷却部のうち、温度が前記温度閾値を超えた二次電池モジュールを冷却する冷却部を個別に起動する冷却制御部として機能させるためのプログラムである。 Further, in the eighth aspect, the computer acquires the temperature of the plurality of secondary battery modules, and at least 1 when the temperature of the at least one secondary battery module exceeds the temperature threshold of the secondary battery module. This is a program for functioning as a cooling control unit that individually activates a cooling unit that cools a secondary battery module whose temperature exceeds the temperature threshold among a plurality of cooling units that respectively cool the two secondary battery modules. .
上記態様のうち少なくとも1つの態様によれば、二次電池モジュールを冷却する際に不要な電力を消費しない効果を奏することができる。 According to at least one of the above aspects, an effect of not consuming unnecessary power when cooling the secondary battery module can be achieved.
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
《第1の実施形態》
図1は、少なくとも1つの実施形態に係る二次電池システム100の外観を示す図である。
二次電池システム100は、複数の二次電池モジュール110−1〜110−Nと、当該二次電池モジュール110−1〜100−Nを冷却する複数の冷却ファン120−1〜120−Nを備える。ここで、以下、二次電池モジュール110−1〜110−Nを総称するときは、単に二次電池モジュール110という。また、以下、冷却ファン120−1〜120−Nを総称するときは、単に冷却ファン120という。本実施形態において、冷却ファン120は、冷却部の一例である。
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
<< First Embodiment >>
FIG. 1 is a diagram illustrating an appearance of a
The
それぞれの二次電池モジュール110は複数の電池セル111−1〜111−Mを備える。ここで、以下、電池セル111−1〜111−Mを総称するときは、単に電池セル111という。電池セル111は、リチウムイオン二次電池などの二次電池である。本実施形態に係る電池セル111は、リチウム二次電池の他に、鉛二次電池、ニッケル水素二次電池など特に限定されないが、充放電の追従性がよいことからリチウムイオン二次電池であることが好ましい。
1つの冷却ファン120は、1つの二次電池モジュール110に対向して設けられ、当該二次電池モジュール110を冷却する。つまり、冷却ファン120は、二次電池モジュール110が備える複数の電池セル111を冷却する。
Each
One
なお、二次電池モジュール110に設けられる電池セル111は、必ずしも複数設けられる必要はなく、二次電池モジュール110が電池セル111を1つ備えていても良い。つまり、冷却ファン120は、少なくとも1つの電池セル111を冷却する。
Note that a plurality of
図2は、少なくとも1つの実施形態に係る二次電池システム100の構成を示す概略ブロック図である。なお、図2において、実線は電力線を示し、破線はデータ線を示す。
二次電池システム100は、複数の二次電池モジュール110と、当該二次電池モジュール110を冷却する複数の冷却ファン120と、二次電池モジュール110及び冷却ファン120を制御する電池管理装置130(BMU:Battery Management Unit)とを備える。本実施形態において、電池管理装置130は、制御装置の一例である。
FIG. 2 is a schematic block diagram showing a configuration of the
The
それぞれの二次電池モジュール110は、複数の電池セル111とセル監視装置112(CMU:Cell Monitor Unit)とを備える。
セル監視装置112は、二次電池モジュール110の温度を検出する。二次電池モジュール110の温度を検出する温度センサは、二次電池モジュール110内の各電池セル111の温度を取得できる位置に設置されていることが好ましい。二次電池モジュール110の温度の代表温度としては、例えば二次電池モジュール110の中央付近の電池セル111の温度を取得しても良いし、複数の電池セル111の温度から平均値や最高温度を取得しても良い。そして、当該検出した温度を、電池管理装置130に送信する。
Each
The
電池管理装置130は、モジュール通信部131、閾値記憶部132、冷却制御部133を備える。
モジュール通信部131は、各二次電池モジュール110のセル監視装置112から、当該二次電池モジュール110の温度を受信する。
閾値記憶部132は、二次電池モジュール110を冷却するか否かの判定に用いる温度閾値を、二次電池モジュール110ごとに記憶する。なお、温度閾値は、二次電池モジュール110ごとに異なる値であっても良い。
冷却制御部133は、モジュール通信部131が受信した二次電池モジュール110の温度と閾値記憶部132が記憶する温度閾値とに基づいて、冷却ファン120を制御する。
The
The
The
The
図3は、少なくとも1つの実施形態に係る冷却ファン120の制御動作を示すフローチャートである。
二次電池システム100の運用が開始されると、各二次電池モジュール110のセル監視装置112は、当該二次電池モジュール110の温度の検出を開始し、検出した温度を逐次、電池管理装置130に送信する。
電池管理装置130のモジュール通信部131は、各二次電池モジュール110のセル監視装置112から当該二次電池モジュール110の温度を受信する(ステップS201)。次に、冷却制御部133は、二次電池モジュール110を1つずつ選択し、各二次電池モジュール110について、以下のステップS203〜S208の処理を実行する(ステップS202)。
FIG. 3 is a flowchart showing a control operation of the cooling
When the operation of the
The
まず、冷却制御部133は、閾値記憶部132から、ステップS202で選択した二次電池モジュール110の温度閾値を読み出す(ステップS203)。次に、冷却制御部133は、モジュール通信部131がステップS202で選択した二次電池モジュール110から受信した温度が、読み出した温度閾値を超えているか否かを判定する(ステップS204)。冷却制御部133は、二次電池モジュール110の温度が温度閾値を超えていると判定した場合(ステップS204:YES)、ステップS202で選択した二次電池モジュール110を冷却する冷却ファン120を起動する(ステップS205)。
First, the cooling
他方、冷却制御部133は、温度が温度閾値を超えていないと判定した場合(ステップS204:NO)、電池セル111の温度が、所定の正常動作温度以下になっているか否かを判定する(ステップS206)。なお、正常動作温度とは、当該温度で電池セル111を充放電するときに、電池セル111の劣化の進行を抑制することができる温度であって、温度閾値より低い温度である。冷却制御部133は、温度が正常動作温度以下になっていると判定した場合(ステップS206:YES)、ステップS202で選択した二次電池モジュール110を冷却する冷却ファン120を停止させる(ステップS207)。他方、冷却制御部133は、温度が正常動作温度以下になっていないと判定した場合(ステップS206:NO)、冷却ファン120の制御状態を現状のまま維持する。つまり、冷却制御部133は、温度が温度閾値を超えず、かつ温度が正常動作温度以下になっていない場合に、冷却ファン120の制御状態を維持する。
On the other hand, when it is determined that the temperature does not exceed the temperature threshold (step S204: NO), the cooling
冷却制御部133が、全ての二次電池モジュール110について、上述したステップS203〜S207の処理を行うと、電池管理装置130は、管理者などによる操作や上位装置からの割り込み処理などにより、処理の終了要求の入力を受け付けたか否かを判定する(ステップS208)。電池管理装置130は、外部から終了要求の入力を受け付けていないと判定した場合(ステップS208:NO)、ステップS201に戻り、再度、二次電池モジュール110の温度の監視を実行する。他方、電池管理装置130は、外部から終了要求の入力を受け付けたと判定した場合(ステップS208:YES)、処理を終了する。
When the
このように、本実施形態によれば、冷却制御部133は、二次電池モジュール110の少なくとも1つの温度が、閾値記憶部132が記憶する当該二次電池モジュール110の温度閾値を超えたときに、当該二次電池モジュール110を冷却する冷却ファン120を起動する。各二次電池モジュール110は、近接して設けられるため、通常、それぞれの温度の差は小さい。ここで、1つの温度閾値に基づいて冷却ファン120の制御を行うと、複数の冷却ファンが同時に起動する蓋然性が高く、二次電池モジュール110の冷却のために大きな起動電流が必要となる。これに対し、本実施形態によれば、各二次電池モジュール110の温度閾値を異なる値とすることができるため、ある二次電池モジュール110の温度が温度閾値を超えても、他の二次電池モジュール110の温度が温度閾値を超えないようにすることができる。これにより、本実施形態によれば、複数の冷却ファン120が同時に起動する蓋然性を低くすることができる。したがって、本実施形態に係る二次電池システム100に電気を供給する電源装置は、電池管理装置130及び冷却ファン120を動作させる必要最小限の電源容量を有していれば良い。
As described above, according to the present embodiment, the cooling
また、本実施形態によれば、冷却が必要な二次電池モジュール110に対応する冷却ファン120を個別に起動するため、二次電池システム100は、冷却が必要な二次電池モジュール110を冷却することができる。また、本実施形態によれば、冷却ファン120は、冷却が不要な二次電池モジュール110に対応する冷却ファン120を停止させるため、不要な電力を消費することを防ぐことができるだけでなく、複数の冷却ファン120が同時に起動することによる突入電流の増大を防ぐことができる。二次電池システム100への電力負担が急増することを抑制し、二次電池システム100の異常停止を防止できる。
Moreover, according to this embodiment, since the cooling
《第2の実施形態》
図4は、少なくとも1つの実施形態に係る二次電池システム300の構成を示す概略ブロック図である。なお、図4において、実線は電力線を示し、破線はデータ線を示す。
第2の実施形態に係る二次電池システム300は、二次電池モジュール110の劣化度の変化率に応じて当該二次電池モジュール110の温度閾値を変更するものである。ここで、二次電池モジュール110の劣化度とは、二次電池モジュール110の容量と公称容量または初期容量との比によって表される値である。つまり、二次電池モジュール110の劣化度は、二次電池モジュール110に充電できる電気量の減少の度合を示す。第2の実施形態において、二次電池モジュール110の劣化度の変化率は、二次電池の劣化の度合に係る値の一例である。
<< Second Embodiment >>
FIG. 4 is a schematic block diagram showing the configuration of the
The
第2の実施形態に係る二次電池システム300は、第1の実施形態の構成に加え、電池管理装置330が電流検出部334、劣化予測部335、変化率算出部336、閾値変更部337をさらに備える。また、第2の実施形態に係るセル監視装置112は、二次電池モジュール110の温度に加え、各電池セル111の電圧値を検出する。なお、第2の実施形態の構成のうち、第1の実施形態と同じ構成であるものについては、第1の実施形態と同じ符号を用いて説明する。なお、電流検出部334は、電池モジュール110の内部に設けられ、セル監視装置112で電流を検出するように構成されても良い。
In the
電流検出部334は、電池セル111を直列接続した二次電池モジュール110の電池セル111間を流れる電流をA/D変換し、当該二次電池モジュール110の電流値として検出する。
劣化予測部335は、二次電池モジュール110の劣化度の予測をする。
The
The
変化率算出部336は、劣化予測部335が前回の処理において予測した各二次電池モジュール110の劣化度を記憶する。前回の処理において予測した二次電池モジュール110の劣化度とは、すなわち現在時刻から、劣化度の予測周期に相当する時間だけ過去の時刻における二次電池モジュール110の劣化度を示す。そして、変化率算出部336は、当該前回の劣化度と、劣化予測部335が新たに予測した劣化度とに基づいて、各二次電池モジュール110の劣化度の変化率を算出する。
閾値変更部337は、変化率算出部336が算出した各二次電池モジュール110の劣化度の変化率に基づいて、閾値記憶部132が記憶する各二次電池モジュール110の温度閾値を変更する。
The change
The threshold
第2の実施形態に係る二次電池システム300は、図3に示すように、第1の実施形態と同様の手順により冷却ファン120を制御する。他方、第2の実施形態に係る二次電池システム300は、図3に示す冷却ファン120の制御と並行して、冷却ファン120を起動させるか否かの判定に用いる温度閾値の変更処理を行う。
As shown in FIG. 3, the
図5は、少なくとも1つの実施形態に係る温度閾値の変更動作を示すフローチャートである。
まず、電池管理装置330のモジュール通信部131は、各二次電池モジュール110のセル監視装置112から、各電池セル111の電圧値を取得する。また、電池管理装置330の電流検出部334は、二次電池モジュール110の電流に基づいて電流値を検出する(ステップS401)。次に、劣化予測部335は、各電池セル111の電圧値または二次電池モジュール110の電流値を用いて二次電池モジュール110の劣化度を予測する(ステップS402)。劣化予測部335は、例えば以下に示す方法を用いて劣化度を予測することができる。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a temperature threshold changing operation according to at least one embodiment.
First, the
例えば、二次電池の内部抵抗は劣化に応じて増大することから、劣化予測部335は、モジュール通信部131が受信した各電池セル111の電圧値から二次電池モジュール110の内部抵抗を推定し、当該内部抵抗に基づいて劣化度を予測することができる。また例えば、二次電池の劣化は、充放電を繰り返すことにより進行することから、劣化予測部335は、電流検出部334が検出した二次電池モジュール110の電流値に基づいて二次電池モジュール110の充放電サイクル数を推定し、当該充放電サイクル数に基づいて劣化度を予測することができる。また例えば、劣化予測部335は、電流検出部334が検出した電流値の積算値及び検出時の電圧値から導出される二次電池モジュール110の充電率(SOC:State of Charge)とモジュール通信部131が受信した各電池セル111の電圧値から推定した充電率との差に基づいて劣化度を予測することができる。
For example, since the internal resistance of the secondary battery increases with deterioration, the
次に、変化率算出部336は、劣化予測部335が前回予測した劣化度と、劣化予測部335が新たに予測した劣化度とに基づいて、各二次電池モジュール110の劣化度の変化率を算出する(ステップS403)。例えば、変化率算出部336は、前回予測した劣化度と新たに予測した劣化度との差を、前回予測した劣化度で除算することにより、劣化度の変化率を算出する。
Next, the rate-of-
次に、閾値変更部337は、二次電池モジュール110を1つずつ選択し、各二次電池モジュール110について、以下のステップS405〜S407の処理を実行する(ステップS404)。
Next, the threshold
まず、閾値変更部337は、ステップS404で選択した二次電池モジュール110の劣化度の変化率が、第1の変化率閾値を超えるか否かを判定する(ステップS405)。なお、第1の変化率閾値は、劣化の進行速度の許容上限値に相当し、二次電池システム300の設計者や管理者によって設定される値である。
First, the threshold
閾値変更部337は、二次電池モジュール110の劣化度の変化率が第1の変化率閾値を超えていると判定した場合(ステップS405:YES)、閾値記憶部132が記憶する温度閾値のうち、当該二次電池モジュール110に関連付けられた温度閾値を低下させる(ステップS406)。これにより、二次電池システム300は、劣化の進行が速い二次電池モジュール110を優先的に冷却させることができる。本実施形態では、閾値変更部337は、閾値記憶部132が記憶する温度閾値から、当該温度閾値と正常動作温度との差に1未満の係数を乗算して得られる値を減算することで、温度閾値を低下させる。この他にも、閾値変更部337は、予め定められた温度だけ温度閾値を低下させても良い。
When the threshold
他方、閾値変更部337は、二次電池モジュール110の劣化度の変化率が第1の変化率閾値を超えていないと判定した場合(ステップS405:NO)、他の二次電池モジュール110の劣化度の変化率の平均値を算出する。次に、閾値変更部337は、当該二次電池モジュール110の劣化度の変化率が、他の二次電池モジュール110の劣化度の変化率の平均値より第2の変化率閾値以上大きいか否かを判定する(ステップS407)。なお、第2の変化率閾値は、他の二次電池モジュール110と比較して劣化度の変化率が突出していると認められる変化率であり、二次電池システム300の設計者や管理者によって設定される値である。
On the other hand, when the threshold
閾値変更部337は、当該二次電池モジュール110の劣化度の変化率が、他の二次電池モジュール110の劣化度の変化率の平均値より第2の変化率閾値以上大きいと判定した場合(ステップS407:YES)、閾値記憶部132が記憶する温度閾値のうち、当該二次電池モジュール110に関連付けられた温度閾値を低下させる(ステップS406)。これにより、二次電池システム300は、他の二次電池モジュール110と比較して劣化の進行が突出して速いものを優先的に冷却させることができる。
When the threshold
他方、閾値変更部337は、当該二次電池モジュール110の劣化度の変化率が、他の二次電池モジュール110の劣化度の変化率の平均値に第2の変化率閾値を加えた値より小さいと判定した場合(ステップS407:NO)、閾値記憶部132が記憶する温度閾値を変更しない。
On the other hand, the threshold
閾値変更部337が、全ての二次電池モジュール110について、上述したステップS405〜S407の処理を行うと、電池管理装置330は、管理者などによる操作や上位装置からの割り込み処理などにより、処理の終了要求の入力を受け付けたか否かを判定する(ステップS408)。電池管理装置330は、外部から終了要求の入力を受け付けていないと判定した場合(ステップS408:NO)、ステップS401に戻り、再度、二次電池モジュール110の劣化度の監視を実行する。他方、電池管理装置330は、外部から終了要求の入力を受け付けたと判定した場合(ステップS408:YES)、処理を終了する。
When the threshold
このように、本実施形態によれば、閾値変更部337は、二次電池モジュール110の劣化度の変化率に基づいて、二次電池モジュール110それぞれの温度閾値を変更する。これにより、二次電池システム300は、劣化の進行が速いことが予測される二次電池モジュール110を優先的に冷却することができるため、当該二次電池モジュール110の劣化の進行を抑えることができる。また、本実施形態によれば、二次電池モジュール110の劣化の進行によって、各二次電池モジュール110の温度閾値が異なるものとなるため、複数の冷却ファン120が同時に起動する蓋然性を低くすることができる。このため、複数の冷却ファン120が同時に起動することによる突入電流の増大を防ぐことができる。二次電池システム300への電力負荷が急増することを抑制し、二次電池システム300の異常停止を防止できる。
Thus, according to the present embodiment, the threshold
《第3の実施形態》
図6は、少なくとも1つの実施形態に係る二次電池システム500の構成を示す概略ブロック図である。なお、図6において、実線は電力線を示し、破線はデータ線を示す。
第3の実施形態に係る二次電池システム500は、二次電池モジュール110の劣化度の変化率に加え、二次電池モジュール110の現状の劣化度に基づいて温度閾値を変更するものである。第3の実施形態において、二次電池モジュール110の劣化度及び二次電池モジュール110の劣化度の変化率は、二次電池の劣化度に係る値の一例である。第3の実施形態に係る電池管理装置530は、第2の実施形態と閾値変更部537の処理内容が異なる。なお、第3の実施形態の構成のうち、第2の実施形態と同じ構成であるものについては、第2の実施形態と同じ符号を用いて説明する。
<< Third Embodiment >>
FIG. 6 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a
The
図7は、少なくとも1つの実施形態に係る温度閾値の変更動作を示すフローチャートである。第3の実施形態に係る手順のうち、第2の実施形態と同じものについては、第2の実施形態と同じ符号を用いて説明する。
まず、電池管理装置530のモジュール通信部131は、各二次電池モジュール110のセル監視装置112から、各電池セル111の電圧値を取得する。また、電池管理装置530の電流検出部334は、二次電池モジュール110の電流に基づいて電流値を検出する(ステップS401)。次に、劣化予測部335は、各電池セル111の電圧値または二次電池モジュール110の電流値を用いて二次電池モジュール110の劣化度を予測する(ステップS402)。
FIG. 7 is a flowchart illustrating a temperature threshold changing operation according to at least one embodiment. Of the procedures according to the third embodiment, the same steps as those of the second embodiment will be described using the same reference numerals as those of the second embodiment.
First, the
次に、変化率算出部336は、劣化予測部335が前回予測した劣化度と、劣化予測部335が新たに予測した劣化度とに基づいて、各二次電池モジュール110の劣化度の変化率を算出する(ステップS403)。次に、閾値変更部537は、二次電池モジュール110を1つずつ選択し、各二次電池モジュール110について、以下のステップS405〜S407及びステップS601〜S603の処理を実行する(ステップS404)。
Next, the rate-of-
まず、閾値変更部537は、ステップS404で選択した二次電池モジュール110の劣化度が、第1の劣化度閾値を超えるか否かを判定する(ステップS601)。なお、第1の劣化度閾値は、二次電池モジュール110の劣化度が当該値を超えた場合に当該二次電池モジュール110の劣化度の変化率が大きく上昇する蓋然性が高い劣化度であり、例えば70パーセントの劣化度を採用する。
First, the threshold
閾値変更部537は、二次電池モジュール110の劣化度が第1の劣化度閾値を超えていると判定した場合(ステップS601:YES)、閾値記憶部132が記憶する温度閾値のうち、当該二次電池モジュール110に関連付けられた温度閾値を正常動作温度まで低下させる(ステップS602)。これにより、二次電池システム500は、劣化度が高く、かつ以降の劣化の進行が速くなることが予測される二次電池モジュール110を、常に正常動作温度で動作させることができる。
When the threshold
他方、閾値変更部537は、二次電池モジュール110の劣化度が第1の劣化度閾値を超えていないと判定した場合(ステップS601:NO)、ステップS404で選択した二次電池モジュール110の劣化度の変化率が、第1の変化率閾値を超えるか否かを判定する(ステップS405)。
On the other hand, when the threshold
閾値変更部537は、二次電池モジュール110の劣化度の変化率が第1の変化率閾値を超えていると判定した場合(ステップS405:YES)、閾値記憶部132が記憶する温度閾値のうち、当該二次電池モジュール110に関連付けられた温度閾値を低下させる(ステップS406)。他方、閾値変更部537は、二次電池モジュール110の劣化度の変化率が第1の変化率閾値を超えていないと判定した場合(ステップS405:NO)、他の二次電池モジュール110の劣化度の平均値を算出する。次に、閾値変更部537は、当該二次電池モジュール110の劣化度が、他の二次電池モジュール110の劣化度の平均値より第2の劣化度閾値以上大きいか否かを判定する(ステップS603)。なお、第2の劣化度閾値は、他の二次電池モジュール110と比較して劣化度が突出していると認められる劣化度であり、二次電池システム500の設計者や管理者によって設定される値である。
When the threshold
閾値変更部537は、当該二次電池モジュール110の劣化度が、他の二次電池モジュール110の劣化度の平均値より第2の劣化度閾値以上大きいと判定した場合(ステップS603:YES)、閾値記憶部132が記憶する温度閾値のうち、当該二次電池モジュール110に関連付けられた温度閾値を低下させる(ステップS406)。これにより、二次電池システム500は、他の二次電池モジュール110と比較して劣化度が突出して高いものを優先的に冷却させることができる。
When the threshold
他方、閾値変更部537は、当該二次電池モジュール110の劣化度が、他の二次電池モジュール110の劣化度の平均値に第2の劣化度閾値を加えた値より小さいと判定した場合(ステップS603:NO)、他の二次電池モジュール110の劣化度の変化率の平均値を算出する。次に、閾値変更部537は、当該二次電池モジュール110の劣化度の変化率が、他の二次電池モジュール110の劣化度の変化率の平均値より第2の変化率閾値以上大きいか否かを判定する(ステップS407)。
On the other hand, when the threshold
閾値変更部537は、当該二次電池モジュール110の劣化度の変化率が、他の二次電池モジュール110の劣化度の変化率の平均値より第2の変化率閾値以上大きいと判定した場合(ステップS407:YES)、閾値記憶部132が記憶する温度閾値のうち、当該二次電池モジュール110に関連付けられた温度閾値を低下させる(ステップS406)。他方、閾値変更部537は、当該二次電池モジュール110の劣化度の変化率が、他の二次電池モジュール110の劣化度の変化率の平均値に第2の変化率閾値を加えた値より小さいと判定した場合(ステップS407:NO)、閾値記憶部132が記憶する温度閾値を変更しない。
When the threshold
閾値変更部537が、全ての二次電池モジュール110について、上述したステップS405〜S407及びステップS601〜S603の処理を行うと、電池管理装置530は、処理の終了要求の入力を受け付けたか否かを判定する(ステップS408)。電池管理装置530は、外部から終了要求の入力を受け付けていないと判定した場合(ステップS408:NO)、ステップS401に戻り、再度、二次電池モジュール110の劣化度の監視を実行する。他方、電池管理装置530は、外部から終了要求の入力を受け付けたと判定した場合(ステップS408:YES)、処理を終了する。
When the threshold
このように、本実施形態によれば、閾値変更部537は、二次電池モジュール110の劣化度及び劣化度の変化率に基づいて、二次電池モジュール110それぞれの温度閾値を変更する。これにより、二次電池システム500は、劣化が進んだ二次電池モジュール110及び劣化の進行が速いことが予測される二次電池モジュール110を優先的に冷却することができるので劣化の進行を抑制できる。さらに各二次電池モジュール110の温度閾値が異なるものとなるため、複数の冷却ファン120が同時に起動する蓋然性を低くすることができ、複数の冷却ファン120が同時に起動することによる突入電流の増大を防いで二次電池システム500への電力負担が急増することを抑制できる。
Thus, according to the present embodiment, the threshold
《第4の実施形態》
図8は、少なくとも1つの実施形態に係る二次電池システム700の構成を示す概略ブロック図である。なお、図8において、実線は電力線を示し、破線はデータ線を示す。
第4の実施形態に係る二次電池システム700は、当該二次電池システム700の利用者による二次電池システム700の過去の運用結果に基づいて生成された、二次電池モジュール110の充放電サイクル数と劣化度の変化率との関係に基づいて、温度閾値を変更するものである。第4の実施形態に係る電池管理装置730は、第2の実施形態の構成に加え、さらに充放電サイクル数算出部738及び劣化モデル記憶部739を備える。また、第4の実施形態は、第2の実施形態と閾値変更部737の処理内容が異なる。なお、第4の実施形態の構成のうち、第2の実施形態と同じ構成であるものについては、第2の実施形態と同じ符号を用いて説明する。
<< Fourth Embodiment >>
FIG. 8 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a
The
充放電サイクル数算出部738は、電流検出部334が検出した電流値に基づいて、各二次電池モジュール110の充放電サイクル数を算出する。
劣化モデル記憶部739は、当該二次電池システム700の利用者による二次電池システム700の過去の運用結果に基づいて生成された、二次電池モジュール110の充放電サイクル数と劣化度の変化率との関係を示す劣化モデルテーブルを記憶する。
The charge / discharge cycle
The deterioration
閾値変更部737は、劣化モデル記憶部739から、二次電池モジュール110の充放電サイクル数に対応する変化率を取得し、当該変化率より所定値だけ大きな値を、第1の変化率閾値として、図5に示すステップS405の判定を行う。つまり、本実施形態によれば、閾値変更部737は、二次電池システム700の利用者の過去の運用結果から導き出された劣化モデルより、劣化度の変化率が大きい二次電池モジュール110の温度閾値を低下させる。これにより、本実施形態に係る二次電池システム700は、利用者の運用に見合った温度制御を行うことができる。
The threshold
《第5の実施形態》
図9は、少なくとも1つの実施形態に係る二次電池システム800の構成を示す概略ブロック図である。なお、図9において、実線は電力線を示し、破線はデータ線を示す。
第2の実施形態では、図5に示すステップS407において、ステップS404で選択した二次電池モジュール110の温度閾値を変更するか否かを、二次電池システム300が備える他の二次電池モジュール110と、劣化度の変化率を比較することで決定することを説明した。これに対し、第5の実施形態では、上位制御装置840が複数の二次電池システム800−1〜800−L(以下、二次電池システム800−1〜800−Lを総称するときは、単に二次電池システム800という)を管理しており、各二次電池システム800は、二次電池モジュール110の温度閾値を変更するか否かを、上位制御装置840が管理する他の二次電池システム800の二次電池モジュール110の劣化度の変化率に基づいて決定する。
<< Fifth Embodiment >>
FIG. 9 is a schematic block diagram showing a configuration of a
In the second embodiment, another
第5の実施形態に係る電池管理装置830は、第2の実施形態の構成に加え、さらに上位系通信部838を備える。また、第5の実施形態は、第2の実施形態と閾値変更部837の処理内容が異なる。なお、第5の実施形態の構成のうち、第2の実施形態と同じ構成であるものについては、第2の実施形態と同じ符号を用いて説明する。
The
上位系通信部838は、変化率算出部336が算出した各二次電池モジュール110の劣化度の変化率を、上位制御装置840に送信する。上位制御装置840は、各二次電池システム800から、各二次電池モジュール110の劣化度の変化率を受信する。つまり、上位制御装置840は、管理対象となるすべての二次電池モジュール110の劣化度の変化率を受信する。
The host
次に、上位制御装置840は、各二次電池システム800に対し、上位制御装置840の管理対象のすべての二次電池モジュール110の劣化度の変化率を送信する。そして、閾値変更部837は、図5に示すステップS407において、ステップS404で選択した二次電池モジュール110の劣化度の変化率が、上位系通信部838が上位制御装置840から受信した劣化度の変化率の平均値より第2の変化率閾値以上大きいか否かを判定する。これにより、二次電池システム800は、上位制御装置840が管理する他の二次電池システム800との間で、二次電池モジュール110の劣化の進行を均一化することができる。
Next, the
以上、図面を参照していくつかの実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、冷却部の一例として冷却ファン120を採用する場合について説明したが、これに限られない。他の実施形態では、冷却部として、例えば水冷式冷却装置や、ヒートポンプなどを採用しても良く、この場合も同様に冷却部を同時に起動することによる突入電流の増大を防ぐ必要がある。
Although several embodiments have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the above-described one, and various design changes and the like can be made.
For example, in the above-described embodiment, the case where the cooling
また、上述した実施形態では、劣化度に係る値として、劣化度または劣化度の変化率を用いる場合について説明したが、これに限られない。他の実施形態では、劣化度に係る値として、電池セル111の開放電圧や充放電サイクル数などを用いても良い。
In the above-described embodiment, the case where the degree of deterioration or the rate of change of the degree of deterioration is used as the value related to the degree of deterioration has been described. In another embodiment, the open circuit voltage of the
また、上述した実施形態では、複数の二次電池モジュール110を冷却の対象とする場合について説明したが、これに限られない。例えば、冷却ファン120が、二次電池モジュール110が備える各電池セル111に対応して設けられる場合、冷却制御部133は、電池セル111毎に設定された温度閾値に基づいて冷却ファン120を制御しても良い。この場合、複数の電池セル111は、複数の二次電池の一例である。
Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated the case where the some
図10は、少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータ900の構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ900は、CPU910、主記憶装置920、補助記憶装置930、インタフェース940を備える。
少なくとも1つの実施形態に係る電池管理装置(例えば、電池管理装置130、330、530、730、830)は、コンピュータ900に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置930に記憶されている。CPU910は、プログラムを補助記憶装置930から読み出して主記憶装置920に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、CPU910は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域を主記憶装置920に確保する。
FIG. 10 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a
The
The battery management apparatus (for example,
なお、少なくとも1つの実施形態において、補助記憶装置930は、一時的でない有形の媒体の一例である。一時的でない有形の媒体の他の例としては、インタフェース940を介して接続される磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等が挙げられる。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ900に配信される場合、配信を受けたコンピュータ900が当該プログラムを主記憶装置920に展開し、上記処理を実行しても良い。
In at least one embodiment, the
また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、当該プログラムは、前述した機能を補助記憶装置930に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
The program may be for realizing a part of the functions described above. Further, the program may be a so-called difference file (difference program) that realizes the above-described function in combination with another program already stored in the
なお、本明細書中における「第1」、「第2」などの序数は、構成要素同士を区別するために用いられており、順序または重要性を示唆するものではない。 In the present specification, ordinal numbers such as “first” and “second” are used to distinguish the constituent elements from each other, and do not imply order or importance.
100…二次電池システム 110…二次電池モジュール 111…電池セル 112…セル監視装置 120…冷却ファン 130…電池管理装置 131…モジュール通信部 132…閾値記憶部 133…冷却制御部 300…二次電池システム 330…電池管理装置 334…電流検出部 335…劣化予測部 336…変化率算出部 337…閾値変更部 500…二次電池システム 530…電池管理装置 537…閾値変更部 700…二次電池システム 730…電池管理装置 737…閾値変更部 738…充放電サイクル数算出部 739…劣化モデル記憶部 800…二次電池システム 830…電池管理装置 837…閾値変更部 838…上位系通信部 840…上位制御装置 900…コンピュータ 910…CPU 920…主記憶装置 930…補助記憶装置 940…インタフェース
DESCRIPTION OF
Claims (8)
少なくとも1つの前記二次電池モジュールをそれぞれ冷却する複数の冷却部と、
前記二次電池モジュールの温度を取得し、前記二次電池モジュールの少なくとも1つの温度が当該二次電池モジュールの温度閾値を超えたときに、前記複数の冷却部のうち、前記温度閾値を超える温度の前記二次電池モジュールを個別に冷却する冷却部を起動する冷却制御部と
を備えることを特徴とする二次電池システム。 A plurality of secondary battery modules;
A plurality of cooling units for cooling each of the at least one secondary battery module;
The temperature of the secondary battery module is acquired, and when at least one temperature of the secondary battery module exceeds the temperature threshold of the secondary battery module, the temperature exceeding the temperature threshold among the plurality of cooling units A secondary battery system comprising: a cooling control unit that activates a cooling unit that individually cools the secondary battery module.
を備えることを特徴とする請求項1に記載の二次電池システム。 The secondary battery according to claim 1, further comprising: a threshold value changing unit that changes the temperature threshold value of each of the secondary battery modules based on a deterioration rate value calculated for each of the secondary battery modules. Battery system.
ことを特徴とする請求項2に記載の二次電池システム。 The said threshold value change part reduces the said temperature threshold value of the said secondary battery module, when the at least 1 said deterioration rate value of the said secondary battery module exceeds a 1st threshold value. The secondary battery system described in 1.
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の二次電池システム。 The threshold value changing unit is configured such that a first deterioration rate value that is at least one of the deterioration rate values of the secondary battery module is second than a second deterioration rate value that is the deterioration rate value of the other secondary battery. 4. The secondary battery system according to claim 2, wherein the temperature threshold value corresponding to the secondary battery module is lowered when the threshold value is larger than the threshold value.
前記閾値変更部は、前記劣化モデル記憶部が記憶する劣化モデルと前記二次電池モジュールの充放電サイクル数とに基づいて劣化率値を取得し、当該劣化率値より所定値だけ大きな値を、前記第1の閾値とする
ことを特徴とする請求項3に記載の二次電池システム。 A deterioration model storage unit that stores a deterioration model that is information relating the number of charge / discharge cycles of the secondary battery module and the deterioration rate value;
The threshold value changing unit acquires a deterioration rate value based on the deterioration model stored in the deterioration model storage unit and the number of charge / discharge cycles of the secondary battery module, and a value larger than the deterioration rate value by a predetermined value, The secondary battery system according to claim 3, wherein the first threshold value is used.
前記二次電池モジュールの温度を取得し、前記二次電池モジュールの少なくとも1つの温度が当該二次電池モジュールの温度閾値を超えたときに、前記複数の冷却部のうち、温度が前記温度閾値を超えた二次電池モジュールを冷却する冷却部を個別に起動する冷却制御部
を備えることを特徴とする制御装置。 A control device that controls a secondary battery system including a plurality of secondary battery modules and a plurality of cooling units that respectively cool at least one of the secondary battery modules,
When the temperature of the secondary battery module is acquired and at least one temperature of the secondary battery module exceeds the temperature threshold of the secondary battery module, the temperature of the plurality of cooling units is less than the temperature threshold. A control device comprising: a cooling control unit that individually activates a cooling unit that cools an excess secondary battery module.
制御装置が、前記二次電池モジュールの温度を取得するステップと、
前記二次電池モジュールの少なくとも1つの温度が当該二次電池モジュールの温度閾値を超えたか否かを判定するステップと、
前記制御装置が、前記二次電池モジュールの少なくとも1つの温度が当該二次電池モジュールの温度閾値を超えたと判定した場合に、前記複数の冷却部のうち、温度が前記温度閾値を超えた二次電池モジュールを冷却する冷却部を個別に起動するステップと
を有することを特徴とする制御方法。 A control method for controlling a secondary battery system including a plurality of secondary battery modules and a plurality of cooling units for cooling each of the at least one secondary battery module,
A control device acquiring the temperature of the secondary battery module;
Determining whether at least one temperature of the secondary battery module exceeds a temperature threshold of the secondary battery module;
When the control device determines that at least one temperature of the secondary battery module has exceeded a temperature threshold of the secondary battery module, a secondary of which the temperature has exceeded the temperature threshold among the plurality of cooling units. And a step of individually starting a cooling unit for cooling the battery module.
複数の二次電池モジュールの温度を取得し、少なくとも1つの前記二次電池モジュールの温度が当該二次電池モジュールの温度閾値を超えたときに、少なくとも1つの前記二次電池モジュールをそれぞれ冷却する複数の冷却部のうち、温度が前記温度閾値を超えた二次電池モジュールを冷却する冷却部を個別に起動する冷却制御部
として機能させるためのプログラム。 Computer
A plurality of secondary battery modules that respectively acquire temperatures of a plurality of secondary battery modules and that cool at least one of the secondary battery modules when the temperature of at least one of the secondary battery modules exceeds a temperature threshold of the secondary battery module. The program for functioning as a cooling control part which starts individually the cooling part which cools the secondary battery module in which temperature exceeded the said temperature threshold value among the cooling parts.
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