JP2015070753A - 電池制御システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電池制御システム100は、単電池111の電流を検知する電流検知部130と、単電池111の温度を検知する温度検知部125と、所定時間窓における単電池111の電流および温度の履歴に基づいて、電流値が電流制限値を越えないように単電池111の電流を制限する制限制御を行う制御部150と、を備える。そして、制御部150は、所定時間窓における温度の変化が所定範囲内である場合には、既に設定されている第1電流制限値により電流を制限し、所定時間窓における温度の変化が所定範囲外である場合には、第1電流制限値を異なる第2電流制限値に設定変更し、設定変更後の第2電流制限値により電流を制限する。
【選択図】図1
Description
本発明の第1の実施の形態について、図1乃至17に基づいて説明する。図1は、プラグインハイブリッド自動車に搭載された電池システムを説明する図である。
電池システム10は、組電池110と、組電池110の状態を監視し制御する電池制御システム100とを備える。電池制御システム100は、単電池管理部120、電流検知部130、電圧検知部140と、組電池制御部150および記憶部180を備えている。組電池110は、複数の単電池111から構成される。単電池管理部120は、組電池110を構成する単電池111の状態を監視する。電流検知部130は、電池システム10に流れる電流を検知する。電圧検知部140は、組電池110の総電圧を検知する。組電池制御部150は組電池110の制御を行う。記憶部180は、組電池110、単電池111および単電池群112の電池特性に関する情報を格納する。
図2は、単電池制御部121の回路構成を示す図である。単電池制御部121は、電圧検出回路122、制御回路123、信号入出力回路124および温度検知部125を備える。電圧検出回路122は、各単電池111の端子間電圧を測定する。温度検知部125は、単電池群112の温度を測定する。制御回路123は、電圧検出回路122および温度検知部125から入力された測定結果を、信号入出力回路124を介して組電池制御部150に送信する。
図3は、組電池制御部150の構成を示すブロック図である。組電池制御部150は、電流制限値決定部151と電池状態検知部152と電力制限演算部153とを備える。
図3に示した電流制限値決定部151について、図4を用いてさらに詳しく説明する。図4は、電流制限値決定部151の構成を示すブロック図である。電流制限値決定部151は、発熱量演算部1511、電流制限値修正判定部1512、電流制限値演算部1513を備えている。
組電池制御部150を構成する電池状態検知部152について説明する。電池状態検知部152は、単電池制御部120が計測した単電池111の電圧と電流検知部130が取得した電流値、温度検知部125が取得した電池温度に基づき、単電池111のSOCやSOHを演算する。SOCは以下の式(4)に示すように、満充電時の容量Qmaxと現在電池が蓄えている容量Qremainの比として表される。また、内部抵抗に基づく劣化状態SOHRは、以下の式(5)で示されるように、新品時の内部抵抗R0と現在の内部抵抗R1との比として表される。ここでは、SOCやSOHRの演算方法については、公知のものとして説明を省略する。
図14は、電力制限演算部153を示すブロック図である。電力制限演算部153には、電流制限値決定部151で決定された電流制限値、電池状態検知部152で演算されたSOC,SOHR、および温度検知部125で検出された電池温度が入力される。電力制限演算部153は、これらの入力値に基づいて、組電池110の電力制限値を演算し出力する。電力制限値は、電流制限値と、電流制限値に相当する電流が組電池110に通電した場合の組電池110の電圧と、に基づき、以下の式(6)により算出される。式(6)において、Nは組電池110を構成する単電池111の個数(個)、Ilimitは電流制限値(A)、OCVは開回路電圧(V)、R0は新品時の内部抵抗(Ω)、SOHRは劣化状態(%)を示す。
上述した第1の実施の形態では、電流制限値(もしくは電力制限値)を修正することによって、電池システムが熱的な制約を逸脱せず、かつ、二次電池の劣化による出力低下を抑制した充放電制御を実現できるようにした。以下に説明する第2の実施の形態では、組電池110の電流値もしくは、電力値を制限する代わりに、組電池110の電力量(単位:Wh)を制限することで、上記の問題を解消するようにした。
本発明の第3の実施の形態について、図23、図24に基づいて説明する。第3の実施の形態においては、ある一定期間の範囲内における通電時間の割合(以下、この割合をDuty比と呼ぶ)に応じて、電流を制限する。
Claims (15)
- 蓄電器の電流を検知する電流検知部と、
前記蓄電器の温度を検知する温度検知部と、
所定時間窓における前記蓄電器の電流および温度の履歴に基づいて、電流値が電流制限値を越えないように前記蓄電器の電流を制限する制限制御を行う制御部と、を備える電池制御システムであって、
前記制御部は、
前記所定時間窓における前記温度の変化が所定範囲内である場合には、既に設定されている第1電流制限値により電流を制限し、
前記所定時間窓における前記温度の変化が所定範囲外である場合には、前記第1電流制限値を異なる第2電流制限値に設定変更し、設定変更後の前記第2電流制限値により電流を制限することを特徴とする電池制御システム。 - 請求項1に記載の電池制御システムにおいて、
前記温度の変化が前記所定範囲を上回る場合には、前記第2電流制限値は、前記第1電流制限値よりも小さな値とされることを特徴とする電池制御システム。 - 請求項2に記載の電池制御システムにおいて、
前記温度の変化が前記所定範囲を下回る場合には、前記第2電流制限値は、前記第1電流制限値よりも大きな値とされることを特徴とする電池制御システム。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電池制御システムにおいて、
前記所定時間窓は、時間幅の異なる複数の時間窓で構成され、
前記所定範囲は、前記複数の時間窓毎に設定され、
前記制御部は、
前記複数の時間窓の各々において前記温度の変化と対応する前記所定範囲とを比較し、該温度の変化が所定範囲内か所定範囲外かを判定し、
その判定結果に基づいて、前記第1電流制限値または前記第2電流制限値により電流を制限することを特徴とする電池制御システム。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電池制御システムにおいて、
前記制御部は、
前記制限制御を行うと共に、電池状態および前記第1または第2電流制限値に基づく電力制限値により、前記蓄電器から出力される電力を制限することを特徴とする電池制御システム。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電池制御システムにおいて、
前記制御部は、
前記電流の履歴として、前記蓄電器の内部抵抗と前記電流検知部が検知する電流に基づく該蓄電器の発熱量を演算し、
前記蓄電器の発熱量の演算結果と前記温度の変化とに基づいて前記制限制御を行うことを特徴とする電池制御システム。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電池制御システムにおいて、
前記制御部は、
前記電流の履歴として、前記電流検知部が検知する電流に基づく電流二乗積算値を演算し、
前記電流二乗積算値の演算結果と前記温度の変化とに基づいて前記制限制御を行うことを特徴とする電池制御システム。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電池制御システムにおいて、
前記制御部は、
前記電流の履歴として、前記時間窓における電流区間平均値を演算し、
前記電流区間平均電流値と前記温度の変化とに基づいて前記制限制御を行うことを特徴とする電池制御システム。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電池制御システムにおいて、
前記時間窓における電流通電時間の割合としてのDuty比を検知するDuty比検知部を備え、
前記制御部は、
前記Duty比検知部が検知したDuty比に基づいて前記第1および第2電流制限値を変化させることを特徴とする電池制御システム。 - 蓄電器の電流を検知する電流検知部と、
前記蓄電器の温度を検知する温度検知部と、
所定時間窓における前記蓄電器の電流および温度の履歴に基づいて、前記蓄電器の電力量の変化を制限する制限制御を行う制御部と、を備えることを特徴とする電池制御システム。 - 請求項10に記載の電池制御システムにおいて、
前記制御部は、
前記電流の履歴として、前記蓄電器の内部抵抗と前記電流検知部が検知する電流に基づく該蓄電器の発熱量を演算し、
前記蓄電器の発熱量の演算結果および前記温度の履歴に基づいて前記制限制御を行うことを特徴とする電池制御システム。 - 請求項10に記載の電池制御システムにおいて、
前記制御部は、
前記電流の履歴として、前記電流検知部が検知する電流に基づく電流二乗積算値を演算し、
前記電流二乗積算値の演算結果および前記温度の履歴に基づいて前記制限制御を行うことを特徴とする電池制御システム。 - 請求項10に記載の電池制御システムにおいて、
前記制御部は、
前記電流の履歴として、前記時間窓における電流区間平均値を演算し、
前記電流区間平均電流値および前記温度の履歴に基づいて前記制限制御を行うことを特徴とする電池制御システム。 - 請求項10に記載の電池制御システムにおいて、
前記時間窓における電流通電時間の割合としてのDuty比を検知するDuty比検知部を備え、
前記制御部は、
前記Duty比検知部が検知したDuty比に基づいて前記電力量を変化させることを特徴とする電池制御システム。 - 蓄電器の電流を検知する電流検知部と、
前記蓄電器の温度を検知する温度検知部と、
所定時間窓における前記蓄電器の電流および温度の履歴に基づいて、電流値が電流制限値を越えないように前記蓄電器の電流を制限する制限制御を行う制御部と、を備える電池制御システムであって、
前記制御部は、
前記所定時間窓における前記温度の変化が所定範囲内である場合には、既に設定されている第1電流制限値により電流を制限し、
前記所定時間窓における前記温度の変化が所定範囲外である場合には、前記第1電流制限値を異なる第2電流制限値に設定変更し、設定変更後の前記第2電流制限値により電流を制限し、
前記制御部が設定した第一の電流制限値もしくは第二の電流制限値に基づき、電流を制限することで、充放電期間中に前記電流検知部が検知した前記電流の時間窓幅毎の平均電流値が変化することを特徴とする電池制御システム。
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